KR101931119B1 - 이차전지 - Google Patents

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백운성
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 케이스, 케이스에 수용되는 전극 조립체 및 전극 단자와 고정돌기가 돌출되어 형성된 캡 플레이트를 포함하는 베어셀, 베어셀에 결합되는 보호소자, 보호소자를 통하여 베어셀에 전기적으로 연결되는 보호회로모듈, 베어셀과 보호소자 사이에 위치하는 결합부재를 포함하고, 고정돌기는 결합부재가 캡 플레이트 위에 고정되도록 결합부재와 결합된다.

Description

이차전지{RECHARGEABLE BATTERY}
본 발명은 이차전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 보호소자가 결합되는 결합부재의 구조 및 보호소자의 구조를 개선한 이차전지에 관한 것이다.
이차전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 저용량의 이차 전지는 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같이 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 대용량 전지는 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원 또는 대용량 전력 저장 장치로 사용되고 있다.
이차전지의 작동 전압은 대략 3.6.V 정도로 충전과 방전이 반복되는 과정에서 과충전 또는 과방전이 발생할 수 있기 때문에, 과충전 또는 과방전에 의하여 이차전지의 전해액의 분해에 따른 가스 또는 열이 발생되어 이차전지의 성능의 저하 또는 파손이 유발될 수 있다.
따라서, 이차전지의 과충전 또는 과방전을 방지하기 위하여 이차전지에는 보호회로모듈이 장착된다.
여기서, 보호회로모듈은 보호회로 기판과 보호소자를 포함해 이루어 질 수 있으며, 보호소자는 베어셀이 수용되는 케이스 상에 부착되는 결합부재(예: 양면 테이프) 위에 접착되어 고정된다. 또한, 보호회로 모듈은 보호회로 기판과 베어셀 사이에 충진되어 보호회로 기판의 전기적인 접속 부분을 차단하는 절연성의 수지(예: 레진)로 이루어진 몰딩부를 포함할 수 있다.
다만, 상기의 결합부재는 결합부재 위에 도포된 접착제의 접착력으로 케이스 상에 부착되기 때문에, 이차전지에 외부 충격이 연속적으로 가해지거나 결합부재의 접착력보다 더 큰 충격이 이차전지에 가해지면 케이스에서 이탈되는 문제가 있다.
또한, 베어셀에서 발생되는 열이 결합부재에 부착된 보호소자에 과도하게 전달되면, 보호소자가 손상될 수 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 일측면은 케이스에서 이탈되지 않는 구조를 가진 결합부재를 포함하는 이차전지를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 일 측면은, 베어셀에서 발생되는 열에 의하여 손상되지 않는 구조를 가진 보호소자를 포함하는 이차 전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 케이스, 케이스에 수용되는 전극 조립체 및 전극 단자와 고정돌기가 돌출되어 형성된 캡 플레이트를 포함하는 베어셀, 베어셀에 결합되는 보호소자, 보호소자를 통하여 상기 베어셀에 전기적으로 연결되는 보호회로모듈, 베어셀과 보호소자 사이에 위치하는 결합부재를 포함하고, 고정돌기는 결합부재가 캡 플레이트 위에 고정되도록 상기 결합부재와 결합된다.
또한, 결합부재는 캡 플레이트의 고정돌기가 수용되는 결합 홈을 포함할 수 있다.
또한, 지지부재 몸체와 고정돌기가 수용되어 결합부재가 고정되는 돌출부 결합 홈을 포함하는 지지부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 보호소자는 결합부재에 부착될 수 있다.
또한, 보호소자는 제1 너비를 가지고, 결합부재는 보호소자의 제1 너비보다 넓은 제2 너비를 가질 수 있다.
또한, 캡 플레이트는 제1 단과 제2 단을 포함할 수 있고, 캡 플레이트의 전극 단자는 캡 플레이트의 제1 단에서 떨어져 위치할 수 있으며, 고정돌기는 캡 플레이트의 제1 단에 가깝게 위치할 수 있다.
또한, 결합부재는 캡 플레이트의 제1 단과 전극 단자 사이에서 연장될 수 있다.
또한, 결합부재는 상기 캡 플레이트의 상기 전극 단자의 일부가 수용되는 제1 홈부가 형성되는 두 개의 돌기를 포함할 수 있다.
또한, 결합부재는 캡 플레이트의 전극 단자와 고정돌기를 수용하는 결합 홈 사이에 위치하는 개구를 포함할 수 있고, 보호소자는 개구를 통하여 상기 캡 플레이트의 일부와 마주보게 설치될 수 있다.
또한, 보호소자는 캡 플레이트의 제1 단에서 캡 플레이트의 전극 단자로부터 떨어진 위치까지 연장할 수 있고, 보호소자는 캡 플레이트의 일부와 마주보게 설치될 수 있다.
또한, 보호소자는 보호회로모듈과 결합되는 제1 리드 및 캡 플레이트의 전극 단자와 결합되는 제2 리드를 포함할 수 있다.
또한, 보호소자는 제1 리드와 제2 리드 사이에 설치되는 보호소자 몸체 내에 위치할 수 있다.
또한, 보호소자 몸체는 제1 너비를 가질 수 있고, 제1 리드의 제2 너비는 보호소자 몸체의 제1 너비보다 넓을 수 있다.
또한, 보호소자는 제1 리드와 결합되는 보호소자 결합부를 포함할 수 있고, 보호소자 결합부는 보호회로모듈을 향하여 연장되고 보호회로모듈이 보호소자 결합부의 일단에 결합되며 보호소자와 보호회로모듈 사이에 공간이 형성될 수 있다.
또한, 연성 수지로 이루어진 상부 커버를 더 포함할 수 있고, 상부 커버의 절연성 수지는 보호회로 모듈과 보호소자 사이의 공간에 채워질 수 있다.
또한, 보호소자는 캡 플레이트의 상부에 위치하여 보호소자와 캡 플레이트의 사이에는 공간이 형성될 수 있고, 절연성 수지는 보호회로모듈과 보호소자 사이의 공간에 채워질 수 있다.
또한, 결합부재는 제1 단을 포함할 수 있고, 고정돌기가 수용되는 결합 홈은 결합부재의 제1 단으로부터 떨어져 위치하는 개구를 포함할 수 있다.
또한, 결합부재는 제1 단을 포함할 수 있고, 고정돌기가 수용되는 결합 홈은 결합부재의 제1 단을 향하여 개방된 개구를 포함할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 측면에 따르면, 외부 충격에 의해 보호소자가 부착되는 보호소자 결합부재의 이탈을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 베어셀에서 발생되는 열에 의한 보호소자의 손상을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1 에서 II-II선을 따라 잘라본 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 보호소자 결합부재와 베어셀의 결합 상태를 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예의 다른 변형예에 따른 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예의 다른 변형예에 따른 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예의 다른 변형예에 따른 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 보호소자 결합부재와 베어셀의 결합 상태를 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 보호소자와 보호소자 결합부재의 결합상태를 나타내는 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에 있어서, 설명의 명확화를 위해 층 또는 영역의 치수는 과장되게 도시될 수 있다. 하나의 층 또는 요소가 다른 층 또는 기재의 "위에" 있다고 하는 것은 직접적으로 위에 있거나, 그 사이에 또 다른 층을 개재하여 있는 것으로 이해될 것이다. 그리고, 하나의 층이 다른 층의 "아래"에 있다고 하는 것은 직접적으로 아래에 있거나, 그 사이에 하나 이상의 또 다른 층을 개재하여 있는 것으로 이해될 것이다. 나아가, 하나의 층이 두 개의 층들 "사이"에 있다고 하는 것은 그 하나의 층이 두 개의 층들 사이의 유일한 층이거나, 그 사이에 하나 이상의 또 다른 층이 개재하여 있는 것으로 이해될 것이다. 그리고 본 명세서 및 도면에서 동일한 부호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1 에서 II-II선을 따라 잘라본 단면도이다.
도1 및 도 2를 참고하여 설명하면, 본 실시예에 따른 이차전지(100)는 베어셀(10), 보호회로 모듈(20), 보호소자(30), 보호소자 커버부재(40), 보호소자 결합부재(50), 리드 플레이트(60), 상부 커버(70), 하부 커버(80) 및 외장 라벨를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 베어셀(10)은 전극 조립체(미도시)가 내장되는 케이스(11), 케이스(11)의 개구에 설치되는 제1 단과 제2 단을 포함하는 캡 플레이트(12) 및 캡 플레이트(12)에 설치되는 전극 단자(13) 및 전극 단자(13)와 캡 플레이트(12)를 절연시키는 가스켓(14)을 포함할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 이차전지(100)는 캡 플레이트(12)에서 돌출되어 형성되는 고정돌기(15)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 본 실시예에 따르면, 캡 플레이트(12)에 형성된 전극 단자(13)는 캡 플레이트(12)의 제1 단에서 떨어져 위치할 수 있고, 고정돌기(15)는 캡 플레이트(12)의 제1 단에 가깝게 위치하여 형성될 수 있다.
케이스(11)는 대략 직육면체 형상으로 이루어지며, 일면에는 개구가 형성될 수 있다. 따라서, 케이스(11)에는 제1 및 제2 전극(미도시) 및 세퍼레이터(미도시)를 포함하는 전극 조립체(미도시)가 수용될 수 있다. 여기서, 제1 및 제2 전극(미도시)은 양극 또는 음극 중 어느 하나일 수 있다.
다만, 케이스(11)의 형상은 직육면체로 제한되는 것은 아니며, 원통형 및 파우치형 등 다양한 형상으로 이루어 질 수 있다.
또한, 캡 플레이트(12)는 전기 전도성이 있는 얇은 판재로 이루어 질 수 있고, 케이스(11)의 개구에 결합되어 개구를 밀폐한다.
여기서, 캡 플레이트(12)는 제1 전극(미도시) 또는 제2 전극(미도시) 중 어느 하나의 전극과 전기적으로 연결되어 양극 또는 음극의 극성을 가질 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 본 실시예에 따른 케이스(11)는 제1 전극(미도시)과 전기적으로 연결된 것으로 설명한다.
또한, 전극 단자(12)는 제2 전극(미도시)과 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 전극 단자(13)와 캡 플레이트(12) 사이에는 절연성 물질(예: 고무 또는 수지)로 이루어진 가스켓(14)이 설치되어, 캡 플레이트(12)와 전극 단자(13)를 전기적으로 절연시킨다.
본 실시예에 따른 보호회로 모듈(20)은 보호회로(미도시), 외부 단자(21), 보호소자 연결탭(22a) 및 리드 플레이트 연결탭(22b)을 포함할 수 있다.
외부 단자(21)는 보호회로 모듈(20)의 상면에 형성되어 외부 기기와 연결될 수 있다.
또한, 보호소자 연결탭(22a)은 보호회로 모듈(20)의 하면이나 상면의 일측에서 아래 부분으로 연장되어 형성되어, 보호회로(미도시)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이때, 보호소자 연결탭(22a)은 보호소자(미도시)와 보호소자(30) 사이에 위치하여, 보호회로(미도시)와 보호소자(30)를 전기적으로 연결할 수 있다.
또한, 리드 플레이트 연결탭(22b)은 보호회로 모듈(20)의 하면이나 상면의 일측에서 아랫부분으로 연장되어 형성되어, 보호회로(미도시)나 외부단자(21)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 리드 플레이트 연결탭(22b)은 제1 전극(미도시)과 전기적으로 연결된 리드 플레이트(60)와 전기적으로 연결될 수 있다.
본 실시예에 따른 보호소자(30)는 보호소자 몸체(31), 제1 리드(32), 제2 리드(33) 및 제1 리드(32)의 일측에서 돌출되어 형성되는 보호소자 결합부(34)를 포함할 수 있다.
보호소자 몸체(31)는 전기 전도성을 가지고 일정 온도 이상이 되면 용융되는 물질(예: 납과 주석의 합금)로 형성된 하나 이상의 도선(미도시)과 도선을 감싸는 절연성 수지로 이루어질 수 있다.
다만, 보호소자 몸체(31)의 도선을 형성하는 물질은 납과 주석의 합금으로 한정되지 않고, 일정 온도 이상의 온도가 발생할 때 용융될 수 있는 물질이라면 보호소자 몸체(31)의 도선(미도시)을 이루는 물질로 쓰일 수 있다.
또한, 제2 리드(33)는 전극 단자(13)와 전기적으로 연결되고, 제1 리드(32)는 보호소자 결합부(34)를 매개로 하여 보호회로 모듈(20)과 전기적으로 연결될 수 있다.
결국, 보호회로 모듈(20)은 보호소자(30)와 전극 단자(13)를 매개로 하여 베어셀(10)과 전기적으로 연결될 수 있다.
따라서, 베어셀(10)에 과전류가 발생하여 보호소자 몸체(31)의 도선(미도시)이 일정 온도 이상이 되면, 보호소자 몸체(31)의 도선(미도시)이 용융되어, 베어셀(10)과 보호회로 모듈(20)의 전기적인 연결이 차단된다.
본 실시예에 따른 보호소자 커버부재(40)는 전기 절연성 및 내열성을 가진 물질(예: 폴리에틸렌테레브탈레이트 (polyethylene terephthalate; PET)로 형성될 수 있으며, 일정한 두께를 가진 얇은 판 모양으로 형성될 수 있다.
또한, 보호소자 커버부재(40)는 보호회로 모듈(20)과 보호소자(30) 사이에 위치하여, 보호소자 커버부재(40)의 상면이 보호회로 모듈(20)과 접촉하고, 보호소자 커버부재(40)의 상면의 반대쪽에 위치하는 하면이 보호소자 몸체(31)를 덮도록 설치될 수 있다.
본 실시예에 따른 절연성 물질로 이루어진 보호소자 결합부재(50)에는 보호 소자(30)가 결합될 수 있기 때문에, 보호소자(30)와 베어셀(10) 사이의 전기적인 연결을 차단할 수 있다.
본 실시예에 따른 리드 플레이트(60)는 전기 전도성이 있는 금속성 물질(예: 니켈 금속 또는 니켈 합금)로 형성될 수 있다.
보다 상세하게는, 리드 플레이트(60)는 캡 플레이트(12)와 접촉되는 수평면을 포함하는 리드 플레이트 몸체(61)와 리드 플레이트 몸체(61)에서 대략 수직하게 돌출되어 형성되는 리드 플레이트 돌출부(62)를 포함할 수 있다.
따라서, 리드 플레이트 몸체(61)는 캡 플레이트(12)와 접촉하여 전기적으로 연결되고, 리드 플레이트 돌출부(62)는 리드 플레이트 연결탭(22b)과 전기적으로 연결될 수 있다.
여기서, 리드 플레이트 몸체(61)는 캡 플레이트(12)에 레이저 용접 또는 저항용접으로 결합될 수 있고, 리드 플레이트 돌출부(62)는 리드 플레이트 연결탭(22b)과 레이저 용접 또는 저항 용접으로 결합 될 수 있다. 이때, 리드 플레이트 돌출부(62)에 의하여 베어설(10)과 보호회로 모듈(20) 사이에 일정한 공간이 형성되어 보호회로 모듈(20)을 구성하는 다양한 구성들이 위치할 수 있다.
본 실시예에 따른 상부 커버(70)는 핫 멜트 공정에 의하여 형성될 수 있다. 즉, 상부 커버(70)는 일정 온도로 가열된 절연성 수지를 베어셀(10)과 보호회로 모듈(10) 사이의 공간에 주입하여 형성될 수 있다.
따라서, 상부 커버(70)는 베어셀(10)의 상부에서 보호회로 모듈(20)과 보호소자(30), 보호소자 커버부재(40) 및 보호소자 결합부재(50)를 감싸도록 형성될 수 있다.
본 실시예에 따른 하부 커버(80)는 하부 커버 몸체(81) 및 하부 커버 몸체(81)에서 대략 수직하게 연장되어 형성되는 하부 커버 돌출부(82)를 포함할 수 있다.
또한, 하부 커버(80)는 절연성 수지로 형성될 수 있으며, 베어셀(10)의 하부에 하부 커버 접착부재(183)에 의하여 결합될 수 있다. 따라서, 하부 커버(80)는 베어셀(10)의 하부를 절연시킬 수 있다.
본 실시예에 따른 외장 라벨은 접착층이 포함된 판 형상의 필름으로 형성될 수 있다.
따라서, 외장 라벨은 상부 커버(70)와 베어셀(10) 및 하부 커버(80)의 측면에 접착되어, 상부 커버(70), 베어셀(10) 및 하부 커버(80)를 견고하게 결합시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 결합부재(이하 '보호소자 결합부재'라 함)와 베어셀의 결합 상태를 사시도이다.
도 3을 참고하여 본 실시예에 따른 보호소자 결합부재(50)를 보다 상세히 설명하면, 보호소자 결합부재(50)는 보호소자 결합부재 몸체(51)와 캡 플레이트 결합돌기(52)를 포함할 수 있다.
보다 상세하게는, 본 실시예에 따른 보호소자 결합부재 몸체(51)는 전기 절연성 및 내열성을 가진 물질(예: 폴리에틸렌테레브탈레이트 (polyethylene terephthalate; PET)로 형성될 수 있으며, 일정한 두께를 가진 얇은 판 모양으로 형성될 수 있다. 또한, 보호소자 결합부재 몸체(51)는 탄성 물질로 이루어질 수 있다.
이때, 보호소자 결합부재 몸체(51)의 상면과 하면에는 접착성 물질이 도포될 수 있다. 따라서, 보호소자 결합부재 몸체(51)는 양면 테이프와 같은 역할을 할 수 있다.
따라서, 보호소자(30)는 그 하면이 보호소자 결합부재 몸체(51)의 접착제가 도포된 상면에 부착될 수 있으며, 보호소자 결합부재 몸체(51)의 접착제가 도포된 하면은 베어셀(10)의 상면에 부착될 수 있다.
또한, 보호소자 결합부재 몸체(51)의 너비(W1)는 보호소자 몸체(31), 제1 리드(32) 및 제2 리그(33)를 포함하는 보호소자(30)의 각각의 너비(W2, W3, W4)보다 더 큰 너비로 형성될 수 있다. 이때, 보호소자 결합부재 몸체(51)의 너비(W1)는 캡 플레이트(12)의 너비(W5)와 대략 같은 크기이거나 작은 크기로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 보호소자 결합부재 몸체(51)는 그 일단이 가스켓(14)과 직접 접촉하게 설치될 수 있다. 따라서, 보호소자 결합부재 몸체(51)의 길이(L1)는 고정돌기(15)와 가스켓 사이의 거리와 대략 동일할 수 있다.
결국, 보호소자 결합부재 몸체(51)는 베어셀(10)과 보호소자(30) 사이에 위치하여, 보호소자(30)와 베어셀(10) 사이의 전기적인 연결을 차단할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 보호소자 결합부재 몸체(51)는 보호소자(30)가 베어셀(10)과 보호회로 모듈(20) 사이에 안정적으로 고정되게 할 수 있다.
본 실시예에 따른 캡 플레이트 결합돌기(52)는 보호소자 결합부재 몸체(51)의 일단에서 돌출되어 형성될 수 있다. 이때, 캡 플레이트 결합돌기(52)에는 캡 플레이트 결합돌기(52)를 관통하여 형성되는 결합홈(521)(이하 '캡 플레이트 결합 홈'이라 함)이 형성될 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 캡 플레이트(12)에는 캡 플레이트 결합 홈(521)에 결합되는 고정돌기(15)가 형성되어, 고정돌기(15)가 캡 플레이트 결합 홈(521)에 삽입되는 것이 가능하다.
또한, 캡 플레이트 결합돌기(52)의 하면에는 접착성 물질이 도포되어, 캡 플레이트(51)에 캡 플레이트 결합돌기(52)가 접착되는 것도 가능하다.
결국, 보호소자 결합부재(50)는 보호소자 결합부재 몸체(51)와 캡 플레이트 결합돌기(52)가 캡 플레이트(12)에 각각 결합되기 때문에, 보다 더 견고하게 캡 플레이트(12)에 고정될 수 있다.
또한, 본 실시예에 따르면 상부 커버(70)를 형성하기 위해 절연성의 용융된 수지가 보호소자 결합부재(50) 위로 충진 될 때, 캡 플레이트 결합돌기(52) 주위로 수지가 충진될 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따르면, 상부 커버(70)를 이루는 수지에 의해 보호소자 결합부재(50)가 압착되는 면적이 증가하기 때문에, 보호소자 결합부재(50)가 캡 플레이트(12)에 보다 더 견고하게 고정되는 것이 가능하다.
또한, 본 실시예에 따르면, 캡 플레이트(12)상에서 돌출되어 형성된 고정돌기(15)와 캡 플레이트 결합 홈(521) 사이로 상부 커버(70)를 형성하기 위한 수지가 충진될 수 있으므로, 상부 커버(70)와 캡 플레이트(12)의 결합력은 증가될 수 있다.
따라서, 수지에 둘러싸인 고정돌기(15)에 결합된 보호소자 결합부재(50)도 캡 플레이트(12)에 보다 더 견고하게 고정되는 것이 가능하다.
결국 본 실시예에 따르면, 이차전지(100)가 높은 곳에서 떨어지거나 이차전지(100)에 뒤틀림 응력이 작용하여 이차전지(100)가 휘어지는 경우에도, 보호소자 결합부재(50)가 베어셀(10)에서 이탈되는 것을 방지하는 것이 가능하므로 이차전지(100)의 기계적 강도가 향상될 수 있다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예의 다른 변형예에 따른 사시도이다.
도 4를 참고하여 설명하면, 본 실시예에 따른 이차전지(101)는 보호소자 결합부재(50a)를 제외하고는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 구성요소와 동일한 구성요소를 포함한다. 따라서, 본 실시예에서는 제1 실시예에와 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 보호소자 결합부재(50a)는 보호소자 결합부재 몸체(51a), 캡 플레이트 결합돌기(52a) 및 개구(53a)(이하 '관통홀'이라 함)를 포함할 수 있다.
다만, 본 실시예에 따른 보호소자 결합부재 몸체(51a) 및 캡 플레이트 결합돌기(52a)는 제1 실시예에 따른 보호소자 결합부재(50)의 보호소자 결합부재 몸체(51) 및 캡 플레이트 결합돌기(52)와 동일한 구조이다. 따라서, 이하에서는 보호소자 결합부재(51a) 및 캡 플레이트 결합돌기(52a)에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 관통홀(53a)은 보호소자 결합부재 몸체(51a)의 하면에서 상면까지 관통하여 형성될 수 있다.
이때, 관통홀(53a)은 보호소자 몸체(31)가 보호소자 결합부재(50a)에 결합되는 부분에 형성되고, 보호소자 몸체(31)의 크기와 대략 동일한 크기로 형성되는 것이 바람직하다.
따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 보호소자 몸체(31)의 하면이 베어셀(10)의 캡 플레이트(12)와 직접 대향되게 설치되는 것이 가능하다.
결국, 과전류에 의하여 베어셀(10)에서 발생된 열이 캡 플레이트(12)를 통하여 보호소자 결합부재(50a)의 보호소자 결합부재 몸체(51a)에 효과적으로 전달되는 것이 가능하다.
다만, 관통홀(53a)의 모양은 본 실시예에서와 같은 네모난 모양에 한정되지 않고, 베어셀(10)에서 발생된 열을 전달할 수 있는 모양이라면 둥그런 모양 또는 세모 모양일 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 관통홀(53a)에는 열 전달 부재(미도시)가 삽입되어, 베어셀(10)에서 발생된 열을 보호소자 결합부재 몸체(51a)에 전달하는 것도 가능하다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예의 다른 변형예에 따른 사시도이다.
도 5를 참고하여 설명하면, 본 실시예에 따른 이차전지(102)는 보호소자 결합부재(50b)를 제외하고는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 구성요소와 동일한 구성요소를 포함한다. 따라서, 본 실시예에서는 제1 실시예와 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 보호소자 결합부재(50b)는 보호소자 결합부재 몸체(51b) 및 캡 플레이트 결합 홈(521b)이 형성된 캡 플레이트 결합돌기(52b)를 포함할 수 있다.
다만, 본 실시예에 따른 캡 플레이트 결합돌기(52b)는 제1 실시예에서의 캡 플레이트 결합돌기(52)와 동일한 구성이므로, 이하에서는 캡 플레이트 결합 홈(521b)이 형성된 캡 플레이트 결합돌기(52b)에 관한 상세한 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 보호소자 결합부재 몸체(51b)의 너비(W1′)는 보호소자 몸체(31), 제1 리드(32) 및 제2 리드(33)를 포함하는 보호소자(30)의 각각의 너비(W2, W3, W4)보다 더 큰 너비로 형성될 수 있다. 이때, 보호소자 결합부재 몸체(51b)의 너비(W1′)는 캡 플레이트(12)의 너비(W5)와 대략 같은 크기이거나 작은 너비로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 보호소자 결합부재 몸체(51) 의 길이(L1′)는 제1 리드(32)의 길이(L2)와 대략 동일하거나 작게 형성될 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따르면 보호소자(30)와 가스켓(14) 사이에 보호소자 결합부재 몸체(51)가 베어셀(10)과 직접 대향되게 설치될 수 있는 공간이 형성될 수 있다.
결국, 제1 리드(32)는 보호소자 결합부재 몸체(51b)에 접착되고, 제2 리드(33)는 전극 단자(13)에 접촉되며, 보호소자 몸체(31)는 베어셀(10)과 보호소자 커버부재(40) 사이에 위치할 수 있다.
따라서, 베어셀(10)에서 과전류에 의하여 발생되는 열이 보호소자 몸체(31)와 베어셀(10) 사이에 형성된 공간을 통하여 보호소자 몸체(31)에 효과적으로 전달 되는 것이 가능하다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예의 다른 변형예에 따른 사시도이다.
도 6을 참고하여 설명하면, 본 실시예에 따른 이차전지(103)는 보호소자 결합부재(50c)를 제외하고는, 본 발명의 제1 실시예의 변형예에 따른 이차전지(101)와 동일한 구성요소를 포함한다. 따라서, 본 실시예에서는 제1 실시예의 변형예에서의 이차전지(101)와 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 보호소자 결합부재(50c)는 보호소자 결합부재 몸체(51c), 캡 플레이트 결합돌기(52c) 및 개구(53c)(이하 '전극단자 결합 홈'이라 함)을 포함할 수 있다.
여기서, 보호소자 결합부재 몸체(51c)는 본 발명의 제1 실시예의 변형예에 따른 보호소자 결합부재 몸체(51a)와 동일한 구성이므로, 이하에서는 본 실시예에 따른 보호소자 결합부재 몸체(51c)에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 캡 플레이트 결합돌기(52c)의 한 쪽 끝 단에는 캡 플레이트 결합 홈(521c)이 형성될 수 있으며, 캡 플레이트 결합 홈(521c)의 일단에는 개구가 형성될 수 있다.
따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 캡 플레이트 결합 홈(521c)의 개구로 캡 플레이트(12)에 형성된 고정돌기(15)가 억지 끼움 방식으로 결합 될 수 있다. 여기서, 캡 플레이트 결합 홈(521c)의 개구의 크기는 고정돌기(15)의 크기와 대략 동일하거나 조금 크게 형성되는 것이 바람직하다.
결국, 보호소자 결합부재(50c)가 캡 플레이트(12) 위에 형성된 고정돌기(15)에 고정되어, 보호소자 결합부재(50c)는 베어셀(10)에 견고하게 고정되는 것이 가능하다.
또한, 캡 플레이트(12)상에서 돌출되어 형성된 고정돌기(15)와 캡 플레이트 결합홈(521c)사이로 상부 커버(70)를 형성하기 위한 수지가 충진될 수 있으므로, 상부 커버(70)와 캡 플레이트(12)의 결합력이 증가할 수 있다.
따라서, 캡 플레이트(12)에 고정돌기(15)와 결합되어 고정된 보호소자 결합부재(50c)는 베어셀(10)에 보다 더 안정적으로 고정되는 것이 가능하다.
본 실시예에 따른 전극단자 결합홈(53c)은 전극단자(13)와 대향되는 일면에 형성될 수 있다. 이때, 전극단자 결합홈(53c)과 대향되는 일면에는 개구가 형성될 수 있다.
또한, 전극단자 결합홈(53c)은 전극단자(13)가 삽입되는 제1 홈부(531c)와 보호소자 몸체(31)와 대향되게 부분에 형성되는 제2 홈부(532c)를 포함할 수 있다.
다만, 제2 홈부(532c)는 본 발명의 제1 실시예의 다른 변형예에 따른 이차전지(101)의 관통홀(53a)과 유사한 구성이므로, 이하에서는 제2 홈부(532c)에 대한 상세한 설명은 생략한다.
따라서, 본 실시예에 따른 보호소자 결합부재(50c)는 전극단자(13)에 결합되어 지지되기 때문에, 베어셀(10)에 보다 더 견고하게 고정되는 것이 가능하다.
또한, 제1 홈부(531c) 주위로 상부 커버(70)를 형성하기 위한 수지가 충진될 수 있다.
따라서, 상부 커버(70)를 이루는 수지에 의해 보호소자 결합부재(50c)가 압착되는 면적이 증가되기 때문에, 보호소자 결합부재(50c)가 캡 플레이트(12)에 보다 더 견고하게 고정되는 것이 가능하다.
결국 본 실시예에 따르면, 이차전지(103)가 높은 곳에서 떨어지거나 이차전지(100)에 뒤틀림 응력이 작용하여 이차전지(103)가 휘어지는 경우에도, 보호소자 결합부재(50c)가 베어셀(10)에서 이탈되는 것을 방지하는 것이 가능하므로 이차전지(103)의 기계적 강도가 향상될 수 있다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 보호소자 결합부재와 베어셀의 결합 상태를 사시도이다.
도 7를 참고하여 설명하면, 본 실시예에 따른 이차전지(200)는 지지부재(90)를 제외하고는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지(100)와 동일한 구성요소를 포함한다. 따라서, 본 실시예에서는 제1 실시예에와 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 지지부재(90)는 지지부재 몸체(91)와 지지부재 몸체(91)에 형성된 돌출부 결합 홈(92)을 포함할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 지지부재(90)의 돌출부 결합 홈(92)은 캡 플레이트(12) 상에 형성된 고정돌기(15)에 삽입되어 고정될 수 있다.
따라서, 보호소자 결합부재(50)의 캡 플레이트 결합돌기(52)는 베어셀(10)에 보다 더 견고하게 고정될 수 있다.
또한, 보호소자 결합부재(50)의 캡 플레이트 결합돌기(52)가 지지부재(90)에 결합된 상태에서 상부 커버(70)를 형성하기 위한 수지가 지지부재(90) 주위에 충진되기 때문에, 상부 커버(70)에 의하여 보호소자 결합부재(50)가 압착되는 면적이 증가할 수 있다.
따라서, 지지부재(90)와 결합된 보호소자 결합부재(50)가 베어셀(10)에 보다 더 안정적으로 고정되는 것이 가능하다.
결국 본 실시예에 따르면, 이차전지(200)가 높은 곳에서 떨어지거나 이차전지(200)에 뒤틀림 응력이 작용하여 이차전지(500)가 휘어지는 경우에도, 보호소자 결합부재(50)가 베어셀(10)에서 이탈되는 것을 방지하는 것이 가능하므로 이차전지(200)의 기계적 강도가 향상될 수 있다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 보호소자와 보호소자 결합부재의 결합상태를 나타내는 사시도이다.
도 8을 참고하여 설명하면, 본 실시예에 따른 이차전지(300)는 보호소자(30a)를 제외하고는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지(100)와 동일한 구성을 포함한다. 따라서, 본 실시예에서는 제1 실시예에와 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 보호소자(30a)는 보호소자 몸체(31a), 제1 리드(32a), 제2 리드(33a) 및 보호소자 결합부(34a)를 포함할 수 있다.
다만, 본 실시예에 따른 보호소자 몸체(31a), 제2 리드(33a) 및 보호소자 결합부(34a)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 보호소자(30)의 보호소자 몸체(31), 제2 리드(33) 및 보호소자 결합부(34)와 동일한 구성이므로, 이하에서는 보호소자 몸체(31a), 제2 리드(33a) 및 보호소자 결합부(34a)에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 제1 리드(32a)는 제1 리드 몸체(321a) 및 제1 리드 홈부(322a)를 포함할 수 있다.
보다 상세하게는, 제1 리드 몸체(321a)의 일단은 보호소자 몸체(31a)와 일체로 결합되고, 제1 리드 홈부(322a)는 제1 리드 몸체(321a)에서 연장되어 형성된다.
여기서, 제1 리드 몸체(321a)의 너비(W6)는 제1 리드 홈부(322a)의 너비(W7) 보다 더 크게 형성될 수 있기 때문에, 제1 리드(32a)는 제1 리드 홈부(322a)에 의한 홈이 형성될 수 있다.
즉, 형성된 홈의 면적 만큼 제1 리드(32a)의 면적이 작아지기 때문에, 과전류가 발생되지 않은 상태에서 베어셀(10)에서 제1 리드(32a)를 통과하여 보호소자(30a)에 전달되는 열의 양이 줄어들 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따르면, 과전류가 발생되지 않은 상태에서 베어셀(10)에서 발생되는 열에 의해 보호소자(30a)의 손상될 확률이 낮아질 수 있다.
또한, 보호소자 커버부재(40)와 보호소자 결합부재(50)의 접촉면적은 제1 리드 몸체(321a)의 너비(W6)는 제1 리드 홈부(322a)의 너비(W7)의 차이만큼 증가할 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 보호소자(30a)는 제1 리드 몸체(321a)의 너비와 제1 리드 홈부(322a)의 너비가 같은 경우 보다 더 안정적으로 커버부재(40)와 보호소자 결합부재(50) 사이에 고정되는 것이 가능하다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
100, 101, 102, 103, 200, 300: 이차 전지 10: 베어셀
15: 고정돌기 20: 보호회로 모듈
30: 보호소자 31, 31a: 보호소자 몸체
32, 32a: 제1 리드 321a: 제1 리드 몸체
322a: 제1 리드 홈부 33, 33a: 제2 리드
34, 34a: 보호소자 결합부 40: 보호소자 커버부재
50, 50a, 50b, 50c: 보호소자 결합부재
51, 51a, 51b, 51c: 보호소자 결합부재 몸체
52, 52a, 52b, 52c: 캡 플레이트 결합돌기
521, 521a, 521b, 521c: 캡 플레이트 결합 홈
60: 리드 플레이트 70: 상부 커버
80: 하부 커버 90: 지지 부재

Claims (18)

  1. 케이스, 상기 케이스에 수용되는 전극 조립체 및 전극 단자와 고정돌기가 돌출되어 형성된 캡 플레이트를 포함하는 베어셀;
    상기 베어셀에 결합되는 보호소자;
    상기 보호소자를 통하여 상기 베어셀에 전기적으로 연결되는 보호회로모듈;
    상기 베어셀과 상기 보호소자 사이에 위치하며 상기 고정돌기가 삽입되는 결합 홈을 가지는 결합부재;
    상기 베어셀과 상기 보호회로모듈 사이의 공간에 채워지는 절연성 수지로 이루어지는 상부 커버
    를 포함하고,
    상기 절연성 수지는 상기 고정돌기와 상기 결합 홈 사이에 충진되어 있는 이차 전지.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    지지부재 몸체와 상기 고정돌기가 수용되어 상기 결합부재가 고정되는 돌출부 결합 홈을 포함하는 지지부재를 더 포함하는 이차 전지.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 보호소자는 상기 결합부재에 부착되는 이차 전지.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 보호소자는 제1 너비를 가지고,
    상기 결합부재는 상기 보호소자의 상기 제1 너비보다 넓은 제2 너비를 가지는 이차 전지.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 캡 플레이트는 제1 단과 제2 단을 포함하고,
    상기 캡 플레이트의 상기 전극 단자는 상기 캡 플레이트의 상기 제1 단에서 떨어져 위치하고, 상기 고정돌기는 상기 캡 플레이트의 상기 제1 단에 가깝게 위치하는 이차 전지.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 결합부재는 상기 캡 플레이트의 상기 제1 단과 상기 전극 단자 사이에서 연장되는 이차 전지.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 결합부재는 상기 캡 플레이트의 상기 전극 단자의 일부가 수용되는 제1 홈부가 형성되는 두 개의 돌기를 포함하는 이차 전지.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 결합부재는 상기 캡 플레이트의 상기 전극 단자와 상기 결합 홈 사이에 위치하는 개구를 포함하고,
    상기 보호소자는 상기 개구를 통하여 상기 캡 플레이트의 일부와 마주보게 설치되는 이차 전지.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 보호소자는 상기 캡 플레이트의 제1 단에서 상기 캡 플레이트의 상기 전극 단자로부터 떨어진 위치까지 연장하고,
    상기 보호소자는 상기 캡 플레이트의 일부와 마주보게 설치되는 이차 전지.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 보호소자는 상기 보호회로모듈과 결합되는 제1 리드 및 상기 캡 플레이트의 상기 전극 단자와 결합되는 제2 리드를 포함하는 이차 전지.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 보호소자는 상기 제1 리드와 상기 제2 리드 사이에 설치되는 보호소자 몸체 내에 위치하는 이차 전지.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 보호소자 몸체는 제1 너비를 가지고,
    상기 제1 리드의 제2 너비는 상기 보호소자 몸체의 상기 제1 너비보다 넓은 이차 전지.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 보호소자는 상기 제1 리드와 결합되는 보호소자 결합부를 포함하고,
    상기 보호소자 결합부는 상기 보호회로모듈을 향하여 연장되고 상기 보호회로모듈이 상기 보호소자 결합부의 일단에 결합되며 상기 보호소자와 상기 보호회로모듈 사이에 공간이 형성되는 이차 전지.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 제1 항에 있어서,
    상기 결합부재는 제1 단을 포함하고,
    상기 고정돌기가 수용되는 상기 결합 홈은 상기 결합부재의 상기 제1 단으로부터 떨어져 위치하는 개구를 포함하는 이차 전지.
  18. 제1 항에 있어서,
    상기 결합부재는 제1 단을 포함하고,
    상기 고정돌기가 수용되는 상기 결합 홈은 상기 결합부재의 상기 제1 단을 향하여 개방된 개구를 포함하는 이차 전지.
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