KR102108277B1 - 이차 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 측면은 커넥션 플레이트의 관통구로 맴브레인 반전시 내부 압력을 배출하면서 외부로부터 이물질 및 수분의 침투를 방지하는 외부 단락부를 가지는 이차 전지를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는, 전극 조립체를 내장하는 케이스, 상기 케이스의 개구를 밀폐하는 캡 플레이트, 상기 캡 플레이트에 관통 설치되어 상기 전극 조립체에 전기적으로 연결되는 제1전극단자와 제2전극단자, 및 상기 제1전극단자와 상기 제2전극단자를 상기 전극 조립체의 외부에서 전기적으로 분리 또는 단락시키는 외부 단락부를 포함하고, 상기 외부 단락부는, 상기 캡 플레이트에 형성되는 단락홀을 밀폐하는 맴브레인, 상기 제1전극단자에 전기적으로 연결되어 상기 맴브레인의 일측에 이격 배치되는 커넥션 플레이트, 상기 커넥션 플레이트의 관통홀에 결합되고, 상기 맴브레인 반전시, 내부 압력을 배출하는 배출구를 구비하는 인슐레이터, 및 상기 내부 압력을 배출하고 상기 배출구로 이물질의 유입을 차단하도록 상기 인슐레이터에 결합되는 마개를 포함한다.

Description

이차 전지 {RECHARGEABLE BATTERY}
본 기재는 외부 단락부를 가지는 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지(rechargeable battery)는 일차 전지와 달리 충전 및 방전을 반복적으로 수행하는 전지이다. 소용량의 이차 전지는 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같이 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 대용량 이차 전지는 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 사용될 수 있다.
이차 전지는 세퍼레이터(separator)의 양면에 양극(positive electrode)과 음극(negative electrode)을 구비하여 형성되는 전극 조립체, 전극 조립체를 내장하는 케이스, 케이스의 개구를 밀폐하는 캡 플레이트, 및 캡 플레이트에 관통 설치되어 전극 조립체에 전기적으로 연결되는 음극단자 및 양극단자를 포함한다.
이차 전지에서, 충전 및 방전이 반복되므로 케이스의 내부에서 과도한 열이 발생되거나 전해액이 분해될 수 있다. 이러한 열 발생 또는 전해액 분해는 이차 전지의 내부 압력을 상승시킬 수 있다. 내부 압력의 상승은 이차 전지의 발화 또는 폭발을 유발할 수 있다.
따라서 내부 압력 상승에 따른 발화 및 폭발을 방지하기 위하여, 케이스에 외부 단락부가 구비될 수 있다. 이차 전지의 내부 압력 상승시, 외부 단락부는 전극 조립체의 음극과 양극을 이차 전지의 외부에서 단락시킨다. 외부 단락부가 단락되면(short circuit), 전류의 방전으로 전극 조립체의 충전 상태가 낮아진다.
예를 들면, 외부 단락부는 음극단자에 연결되는 커넥션 플레이트, 및 캡 플레이트에 연결되어 커넥션 플레이트와 이격된 상태로 유지하다가 반전되어 커넥션 플레이트에 접촉되는 맴브레인을 포함한다. 캡 플레이트 및 맴브레인은 양극단자에 연결된다.
커넥션 플레이트는 맴브레인의 반전 작동을 방해하지 않도록 관통구를 구비할 수 있다. 이 관통구는 외부로부터 커넥션 플레이트와 맴브레인 사이 공간으로 이물질 및 수분을 침투시킬 수 있다.
본 발명의 일 측면은 커넥션 플레이트의 관통구로 맴브레인 반전시 내부 압력을 배출하면서 외부로부터 이물질 및 수분의 침투를 방지하는 외부 단락부를 가지는 이차 전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는, 전극 조립체를 내장하는 케이스, 상기 케이스의 개구를 밀폐하는 캡 플레이트, 상기 캡 플레이트에 관통 설치되어 상기 전극 조립체에 전기적으로 연결되는 제1전극단자와 제2전극단자, 및 상기 제1전극단자와 상기 제2전극단자를 상기 전극 조립체의 외부에서 전기적으로 분리 또는 단락시키는 외부 단락부를 포함하고, 상기 외부 단락부는, 상기 캡 플레이트에 형성되는 단락홀을 밀폐하는 맴브레인, 상기 제1전극단자에 전기적으로 연결되어 상기 맴브레인의 일측에 이격 배치되는 커넥션 플레이트, 상기 커넥션 플레이트의 관통홀에 결합되고, 상기 맴브레인 반전시, 내부 압력을 배출하는 배출구를 구비하는 인슐레이터, 및 상기 내부 압력을 배출하고 상기 배출구로 이물질의 유입을 차단하도록 상기 인슐레이터에 결합되는 마개를 포함한다.
상기 커넥션 플레이트는, 상기 제1전극단자에 연결되는 플레이트부, 및 상기 플레이트부에서 상기 맴브레인을 향하여 돌출되어 상기 단락홀의 내면과 이격되어 상기 단락홀에 배치되는 원통부를 포함하며, 상기 관통홀은 상기 원통부의 바닥에 형성될 수 있다.
상기 인슐레이터는, 상기 원통부에 형성되는 내측 인슐레이팅부, 및 상기 플레이트부 및 상기 원통부의 외면에 형성되어 상기 내측 인슐레이팅부에 연결되는 외측 인슐레이팅부를 포함할 수 있다.
상기 내측 인슐레이팅부는, 상기 관통홀, 상기 바닥 및 상기 원통부의 내면에 밀착되어 상측이 개방되는 제1삽입부, 및 상기 제1삽입부의 내측에서 상기 제1삽입부의 직경 방향으로 이격되어 서로의 사이에 수용홈을 형성하는 제1배리어를 포함할 수 있다.
상기 마개는, 상기 제1삽입부의 개방 측으로 삽입되어 상기 수용홈에 삽입되는 제2배리어, 및 상기 제2배리어의 일측에 연결되어 상기 제1삽입부를 덮는 덮개부를 포함할 수 있다.
상기 제1배리어는 복수로 형성되어 상기 제1삽입부 내에 상기 수용홈을 복수로 형성하고, 상기 제2배리어는 복수로 형성되어 상기 수용홈에 결합될 수 있다.
상기 제1배리어의 단부는 상기 덮개부의 내면과의 사이에 제1간격을 형성하고, 상기 제2배리어의 단부는 상기 수용홈의 저면과의 사이에 제2간격을 형성할 수 있다.
상기 제1배리어와 상기 제2배리어는 일측으로 헐겁게 결합되고 다른 일측으로 제3간격을 형성할 수 있다.
상기 인슐레이터는, 상기 덮개부의 적어도 일측에 형성되어 상기 제3간격에 연결되는 최종 배출구를 구비할 수 있다.
상기 제1삽입부 및 상기 제1배리어는 동심의 원통 형상으로 형성될 수 있다.
상기 제1삽입부 및 상기 제2배리어는 동심의 원통 형상으로 형성될 수 있다.
상기 제2배리어는 원주 방향을 따라 분리되어 복수로 형성될 수 있다.
상기 제1배리어와 상기 제2배리어는 일측으로 제3간격을 형성하고 다른 일측으로 제4간격을 형성할 수 있다.
상기 배출구, 상기 제1간격, 상기 제4간격, 상기 제2간격 및 제3간격은, 상기 인슐레이터에 형성되는 최종 배출구에 순차적으로 연결될 수 있다.
상기 내측 인슐레이팅부의 상기 제1삽입부는 내면에 승강홈을 형성하고 있고, 상기 마개의 제2배리어는 상기 승강홈에 결합되어 승강하도록 외면에 걸림 돌기를 형성하고 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예는, 커넥션 플레이트의 관통홀에 결합되는 인슐레이터의 배출구에 마개를 결합하여 외부 단락부를 구비하므로 외부에서 컨넥션 플레이트와 맴브레인 사이로 이물질 및 수분의 침투를 방지하면서 맴브레인 반전시 내부 압력을 배출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지의 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 3은 도 2의 외부 단락부에서, 커넥션 플레이트와 인슐레이터의 사출 성형 단면도이다.
도 4는 도 2의 외부 단락부에서, 커넥션 플레이트와 내측 인슐레이팅부 및 마개의 분해 사시도이다.
도 5는 도 2의 음극단자와 외부 단락부를 확대 도시한 상세도이다.
도 6은 외부 단락부의 작동 상태도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차 전지의 외부 단락부에서, 커넥션 플레이트와 내측 인슐레이팅부 및 마개의 분해 사시도이다.
도 8은 도 7의 외부 단락부를 조립한 상태에서 Ⅷ-Ⅷ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차 전지에서 외부 단락부의 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지의 사시도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 자른 단면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 제1 실시예에 따른 이차 전지는 충전 및 방전 작용하는 전극 조립체(10), 전극 조립체(10)를 내장하는 케이스(15), 케이스(15)의 개구를 밀폐하는 캡 플레이트(20), 캡 플레이트(20)의 단자홀(H1, H2)에 설치되어 전극 조립체(10)에 연결되는 제1전극단자(21)와 제2전극단자(22), 및 캡 플레이트(20)와 제1전극단자(21)를 전기적으로 분리 또는 연결하는 외부 단락부(40)를 포함한다. 캡 플레이트(20)는 제2전극단자(22)에 전기적으로 연결된다. 편의상, 제1전극단자(21)를 음극단자로 하고, 제2전극단자(22)를 양극단자로 한다.
전극 조립체(10)는 절연체인 세퍼레이터(13)의 양면에 음극(11)과 양극(12)을 배치하고, 음극(11), 세퍼레이터(13) 및 양극(12)을 젤리롤 상태로 귄취하여 형성된다.
음극(11) 및 양극(12)은 각각 금속판의 집전체에 활물질을 도포한 코팅부(11a, 12a), 및 활물질을 도포하지 않아서 노출된 집전체로 형성되는 무지부(11b, 12b)를 포함한다.
음극(11)의 무지부(11b)는 권취되는 음극(11)을 따라 음극(11)의 한 쪽 단부에 형성된다. 양극(12)의 무지부(12b)는 권취되는 양극(12)을 따라 양극(12)의 한 쪽 단부에 형성된다. 따라서 음, 양극(11, 12)의 무지부들(11b, 12b)은 전극 조립체(10)의 양단에 각각 배치된다.
예를 들면, 케이스(15)는 내부에 전극 조립체(10)와 전해액을 수용하는 공간을 설정하도록 대략 직육면체로 이루어지며, 외부와 내부 공간을 연결하는 개구를 직육면체의 일면에 형성한다. 개구는 전극 조립체(10)를 케이스(15)의 내부로 삽입할 수 있게 한다.
캡 플레이트(20)는 얇은 판으로 이루어져 케이스(15)의 개구에 용접되어 케이스(15)를 밀폐한다. 캡 플레이트(20)는 전해액 주입구(201)와 벤트홀(202), 및 단락홀(42)을 더 구비한다.
전해액 주입구(201)는 케이스(15)에 캡 플레이트(20)를 결합하여 용접한 후, 케이스(15) 내부로 전해액의 주입을 가능하게 한다. 전해액 주입 후, 전해액 주입구(201)는 밀봉 마개(203)로 밀봉된다.
벤트홀(202)은 이차 전지의 내부 압력을 배출할 수 있도록 벤트 플레이트(204)로 밀폐된다. 이차 전지의 내부 압력이 설정 압력에 이르면, 벤트 플레이트(204)가 절개되어 벤트홀(202)을 개방한다. 벤트 플레이트(204)에는 절개를 유도하는 노치(205)가 형성되어 있다.
한편, 음, 양극단자(21, 22)는 캡 플레이트(20)를 관통하는 단자홀(H1, H2)에 설치되어 전극 조립체(10)에 전기적으로 연결된다. 즉 음극단자(21)는 전극 조립체(10)의 음극(11)에 전기적으로 연결되고, 양극단자(22)는 전극 조립체(10)의 양극(12)에 전기적으로 연결된다. 따라서 전극 조립체(10)는 음극단자(21) 및 양극단자(22)를 통하여 케이스(15)의 외부로 인출된다.
음, 양극단자(21, 22)는 캡 플레이트(20)의 단자홀(H1, H2)에 각각 설치되는 리벳 터미널(21a, 22a), 캡 플레이트(20)의 내측에서 리벳 터미널(21a, 22a)에 일체로 넓게 형성되는 플랜지(21b, 22b), 및 캡 플레이트(20)의 외측에 배치되어 리벳 터미널(21a, 22a)에 리벳팅 또는 용접으로 연결되는 플레이트 터미널(21c, 22c)을 포함한다.
음, 양극 개스킷(36, 37)은 음, 양극단자(21, 22)의 리벳 터미널(21a, 22a)과 캡 플레이트(20)의 단자홀(H1, H2) 내면 사이에 각각 삽입되어, 음, 양극단자(21, 22)의 리벳 터미널(21a, 22a)과 캡 플레이트(20) 사이를 실링한다. 음, 양극 개스킷(36, 37)은 플랜지(21b, 22b)와 캡 플레이트(20)의 내면 사이에 더 연장 설치되어, 플랜지(21b, 22b)와 캡 플레이트(20) 사이를 더 실링한다.
음, 양극 리드탭(61, 62)은 음, 양극단자(21, 22)를 전극 조립체(10)의 음, 양극(11, 12)의 무지부(11b, 12b)에 각각 전기적으로 연결한다. 즉 음, 양극 리드탭(61, 62)을 리벳 터미널(21a, 22a)의 하단에 결합하여 하단을 코킹(caulking)함으로써, 음, 양극 리드탭(61, 62)은 플랜지(21b, 22b)에 지지되면서 리벳 터미널(21a, 22a)의 하단에 도전 구조로 연결된다.
음, 양극 인슐레이터(71, 72)는 음, 양극 리드탭(61, 62)과 캡 플레이트(20) 사이에 각각 설치되어, 음, 양극 리드탭(61, 62)과 캡 플레이트(20)를 전기적으로 절연시킨다. 또한 음, 양극 인슐레이터(71, 72)는 일측으로 캡 플레이트(20)에 결합되고 다른 일측으로 음, 양극 리드탭(61, 62)과 리벳 터미널(21a, 22a) 및 플랜지(21b, 22b)를 감싸므로 이들의 연결 구조를 안정시킨다.
한편, 양극단자(22)는 터미널 플레이트(22c)와 캡 플레이트(20) 사이에 개재되는 탑 플레이트(32)를 더 포함한다. 양극 개스킷(37)은 양극단자(22)의 리벳 터미널(22a)과 탑 플레이트(32) 사이로 더 연장 삽입되어, 리벳 터미널(22a)과 탑 플레이트(32)가 전기적으로 직접 연결되는 것을 방지한다. 즉 리벳 터미널(22a)은 플레이트 터미널(22c)을 통하여 탑 플레이트(32)에 전기적으로 연결된다. 따라서 탑 플레이트(32), 캡 플레이트(20) 및 케이스(15)는 양극단자(22)에 전기적으로 연결되어 양극으로 대전된다.
음극 개스킷(36)은 음극단자(21)의 리벳 터미널(21a)과 외부 단락부(40)(예를 들면, 단자홀(H1)에 대응하는 인슐레이터(80)의 관통구) 사이에 더 연장 삽입된다. 외부 단락부(40)는 이차 전지의 내부 압력에 따라 이격된 상태를 유지하거나, 내부 압력이 설정치에 이르면 단락될 수 있도록 구성된다.
도 3은 도 2의 외부 단락부에서, 커넥션 플레이트와 인슐레이터의 사출 성형 단면도이고, 도 4는 도 2의 외부 단락부에서, 커넥션 플레이트와 내측 인슐레이팅부 및 마개의 분해 사시도이며, 도 5는 도 2의 음극단자와 외부 단락부를 확대 도시한 상세도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 외부 단락부(40)는 캡 플레이트(20)에 형성되는 단락홀(42)을 밀폐하고 내압에 따라 반전되는 맴브레인(43), 음극단자(21)에 전기적으로 연결되어 맴브레인(43)의 일측에 이격 배치되는 커넥션 플레이트(44), 커넥션 플레이트(44)를 맴브레인(43) 및 캡 플레이트(20)에 전기적으로 절연시키는 인슐레이터(80), 및 인슐레이터(80)의 배출구(H80)에 결합되는 마개(90)를 포함한다.
내부 압력 상승으로 인하여 맴브레인(43)이 반전될 때, 맴브레인(43)과 커넥션 플레이트(44)의 원활한 단락을 위하여 커넥션 플레이트(44)는 맴브레인(43)의 대향측에 단락돌기(45)를 구비한다. 인슐레이터(80)는 커넥션 플레이트(44)의 관통홀(H44)에 결합되고, 배출구(H80)를 구비하여 맴브레인(43) 반전시, 내부 압력을 배출구(H80)로 배출한다. 마개(90)는 인슐레이터(80)에 결합되어 맴브레인(43) 반전시, 내부 압력을 배출하고, 맴브레인(43) 정상시, 배출구(H80)로 이물질의 유입을 차단한다.
인슐레이터(80)는 캡 플레이트(20) 상에 설치되어, 양극으로 대전되는 캡 플레이트(20)와 음극단자(21)의 리벳 터미널(21a)에 연결되는 커넥션 플레이트(44)를 전기적으로 절연시킨다. 인슐레이터(80)는 단자홀(H1)과 단락홀(42)에 대응하는 관통구들을 구비하므로 리벳 터미널(21a)의 설치 및 맴브레인(43)의 반전을 방해하지 않는다.
커넥션 플레이트(44)는 음극단자(21)에 연결되는 플레이트부(441), 및 플레이트부(441)에서 맴브레인(43)을 향하여 돌출되어 단락홀(42)의 내면과 이격되어 단락홀(42)의 내측에 배치되는 원통부(442)를 포함한다. 원통부(442)의 바닥(443)에 관통홀(H44)이 형성되어 있다.
인슐레이터(80)는 일체로 형성되는 내측 인슐레이팅부(81)와 외측 인슐레이팅부(82)를 포함한다. 내측 인슐레이팅부(81)는 커넥션 플레이트(44)의 원통부(442) 내에 형성되어, 맴브레인(43) 반전시 내압을 배출하고 외부의 이물질 및 수분의 침투를 차단하는 마개(90)의 결합을 가능하게 한다.
외측 인슐레이팅부(82)는 플레이트부(441)와 원통부(442)의 외면에 형성되고, 플레이트부(441)의 상면에서 내측 인슐레이팅부(81)와 연결되며, 음극으로 대전되는 커넥션 플레이트(44)와 양극으로 대전되는 캡 플레이트(20)를 전기적으로 절연시킨다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 내측 인슐레이팅부(81)는 원통부(442)에 삽입되는 제1삽입부(811)와, 제1삽입부(811)의 내부에 구비되는 제1배리어(812)를 포함한다.
제1삽입부(811)는 관통홀(H44), 바닥(443) 및 원통부(442)의 내면에 밀착되고 상측이 개방되는 구조로 형성된다. 제1배리어(812)는 제1삽입부(811)의 내측에서 제1삽입부(811)의 직경 방향으로 이격되어 서로의 사이에 수용홈(813)을 형성한다.
마개(90)는 내측 인슐레이팅부(81)에 대응하여 결합되도록 제2배리어(92)와 제1삽입부(811)를 덮는 덮개부(91)를 포함한다. 제2배리어(92)는 제1삽입부(811)의 개방 측으로 삽입되어 내측 인슐레이팅부(81)의 수용홈(813)에 삽입된다. 덮개부(91)는 제2배리어(92)의 일측에 연결되어 제1삽입부(811)를 덮게 된다.
일례로써, 내측 인슐레이팅부(81)의 제1배리어(812)는 복수로 형성되어 제1삽입부(811) 내에 수용홈(813)을 복수로 형성한다. 이에 대응하는 마개(90)의 제2배리어(92)는 복수로 형성되어 수용홈(813)에 결합된다.
이때, 마개(90)는 외부에서 내측 인슐레이팅부(81)로 이물질 및 수분이 침투되는 것을 방지하면서, 맴브레인(43) 반전시 내측 인슐레이팅부(81)의 배출구(H80)를 통하여 내부 압력의 배출을 가능하게 한다.
내측 인슐레이팅부(81)에서 제1삽입부(811) 및 제1배리어(812)는 동심의 원통 형상으로 형성된다. 또한 제1삽입부(811) 및 제2배리어(92)는 동심의 원통 형상으로 형성된다. 따라서 마개(90)의 제2배리어(92)는 내측 인슐레이팅부(81)의 수용홈(813)에 결합될 수 있다.
도 6은 외부 단락부의 작동 상태도이다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 내측 인슐레이팅부(81)에서 제1배리어(812)의 단부는 덮개부(91)의 내면과의 사이에 제1간격(G1)을 형성하고, 마개(90)에서 제2배리어(92)의 단부는 수용홈(813)의 저면과의 사이에 제2간격(G2)을 형성한다.
내측 인슐레이팅부(81)에 마개(90)를 결합할 때, 제1배리어(812)와 제2배리어(92)는 결합 공차(미도시)를 가지도록 헐겁게 결합되므로 서로의 사이로 맴브레인(43) 반전시 내부 압력을 배출할 수 있게 한다.
일례로써, 인슐레이터(80)는 덮개부(91)의 적어도 일측에 형성되어 제3간격(G3)에 연결되는 최종 배출구(H81)를 구비한다. 즉 최종 배출구(H81)는 내측 인슐레이팅부(81)와 외측 인슐레이팅부(82)의 경계에서 등간격으로 배치되는 복수개로 형성될 수 있다(도 1 및 도 4 참조).
결합 공차는 제1간격(G1)과 제2간격(G2)에 연결되므로 내부 인슐레이팅부(81)의 배출구(H80)는 최종 배출구(H81)을 통하여 외부로 내부 압력을 배출할 수 있도록 연결된다.
이에 더하여, 제1배리어(812)와 제2배리어(92)는 일측으로 헐겁게 결합되고 다른 일측으로 제3간격(G3)을 형성할 수 있다. 제3간격(G3)은 결합 공차와 더불어 제1간격(G1)과 제2간격(G2)에 연결되므로 내부 인슐레이팅부(81)의 배출구(H80)는 최종 배출구(H81)을 통하여 외부로 내부 압력을 배출할 수 있도록 더욱 원활히 연결된다.
이차 전지의 내부 압력 상승으로 인하여, 맴브레인(43)이 반전되어 커넥션 플레이트(44)의 단락돌기(45)에 단락되면, 전극 조립체(10)에 충전되어 있던 전류는 맴브레인(43)과 커넥션 플레이트(44)를 통하여 방전된다.
맴브레인(43)의 반전으로 내부 압력은 내측 인슐레이팅부(81)의 배출구(H80)를 통하여 제1간격(G1), 제3간격(G3), 제2간격(G2) 및 제3간격(G3)을 순차적으로 경유하여 최종 배출구(H81)로 배출된다.
또한, 제1배리어(812)와 제2배리어(92)가 복수로 형성되고, 이에 따라 수용홈(813)이 복수로 형성된다. 따라서 배출구(H80)와 최종 배출구(H81) 사이의 경로가 길어진다. 즉 내측 인슐레이팅부(81)의 제1배리어(812)와 마개(90)의 제2배리어(92)는 내부 압력의 배출 경로를 길게 하고, 또한 이물질 및 수분의 유입 경로를 길게 한다. 따라서 외부 단락부(40)는 내부 압력을 원활히 배출하면서 이물질 및 수분의 침투를 효과적으로 차단할 수 있다.
예를 들면, 마개(90)는 폴리프로필렌(PP; polypropylene) 수지, 폴리카보네이트(PC; polycarbonate) 수지, 폴리카보실란(PCS; polycarbosilane) 전구체, 또는 폴리카보네이트-에이비에스(PC-ABS; PC-acrylonitrile butadiene styrene) 혼합수지로 형성될 수 있다.
이하 본 발명의 다양한 실시예에 대하여 설명한다. 제1 실시예 및 기 설명된 실시예와 동일한 구성에 대하여 설명을 생략하고, 서로 다른 구성에 대하여 설명한다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차 전지의 외부 단락부에서, 커넥션 플레이트와 내측 인슐레이팅부 및 마개의 분해 사시도이고, 도 8은 도 7의 외부 단락부를 조립한 상태에서 Ⅷ-Ⅷ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 제2 실시예에 따른 이차 전지의 외부 단락부(240)에서, 제2배리어(292)는 원주 방향을 따라 분리되어 복수로 형성된다. 이웃하는 제2배리어들(292)은 원주 방향으로 거리(D)를 가지고 이격되어, 덮개부(291)에 연결된다.
맴브레인(43)의 반전으로 내부 압력은 내측 인슐레이팅부(81)의 배출구(H80)를 통하여 제1간격(G1), 제3간격(G3), 제2간격(G2) 및 제3간격(G3)을 순차적으로 경유하면서(도 6 참조) 원주 방향으로 설정되는 제2배리어들(292) 사이의 거리(D)을 더 경유하여, 최종 배출구(H81)로 배출된다. 제2배리어들(292) 사이의 거리(D)는 마개(290)가 내측 인슐레이팅부(81)에 억지끼움으로 결합되는 경우에도 내부 압력의 배출을 가능하게 한다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차 전지에서 외부 단락부의 단면도이다. 도 9를 참조하면, 제3 실시예에 따른 이차 전지에서 외부 단락부(340)에서, 제1배리어(812)와 제2배리어(392)는 일측으로 제3간격(G3)을 형성하고 다른 일측으로 제4간격(G4)을 형성한다.
배출구(H80), 제1간격(G1), 제4간격(G4), 제2간격(G2) 및 제3간격(G3)은 인슐레이터(380)에 형성되는 최종 배출구(H81)에 순차적으로 연결된다.
따라서 맴브레인(43)의 반전으로 내부 압력은 내측 인슐레이팅부(381)의 배출구(H80)를 통하여 제1간격(G1), 제4간격(G4), 제2간격(G2) 및 제3간격(G3)을 순차적으로 경유하여 최종 배출구(H81)로 배출된다.
또한, 내측 인슐레이팅부(381)의 제1삽입부(3811)는 내면에 승강홈(3813)을 형성하고 있고, 마개(390)의 제2배리어(392)는 승강홈(3813)에 결합되어 승강하도록 외면에 걸림 돌기(393)를 형성하고 있다.
맴브레인(43)의 반전으로 내부 압력이 배출될 때, 내부 압력은 내측 인슐레이팅부(381)의 배출구(H80)를 통하여 제1간격(G1), 제4간격(G4), 제2간격(G2) 및 제3간격(G3)을 순차적으로 경유하여 최종 배출구(H81)로 배출된다.
동시에 내부 압력은 마개(390)의 덮개부(391)에 작용하여 내부 인슐레이팅부(381)로부터 마개(390)를 상승시킨다. 따라서 내부 압력은 개방된 최종 배출구(H81)로 더욱 원활히 배출될 수 있다.
이상을 통해 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.
10: 전극 조립체 11: 음극
11a, 12a: 코팅부 11b, 12b: 무지부
12: 양극 13: 세퍼레이터
15: 케이스 20: 캡 플레이트
21: 제1전극단자(음극단자) 21a, 22a: 리벳 터미널
21b, 22b: 플랜지 21c, 22c: 플레이트 터미널
22: 제2전극단자(양극단자) 32: 탑 플레이트
36, 37: 음, 양극 개스킷 40, 240, 340: 외부 단락부
42: 단락홀 43: 맴브레인
44: 커넥션 플레이트 45: 단락돌기
61, 62: 음, 양극 리드탭 71, 72: 음, 양극 인슐레이터
80: 인슐레이터 81, 381: 내측 인슐레이팅부
82: 외측 인슐레이팅부 90, 290, 390: 마개
91, 291: 덮개부 92, 292, 392: 제2배리어
201: 전해액 주입구 202: 벤트홀
203: 밀봉 마개 204: 벤트 플레이트
205: 노치 393: 걸림 돌기
441: 플레이트부 442: 원통부
443: 바닥 811, 3811: 제1삽입부
812: 제1배리어 813, 3813: 수용홈
D: 거리 G1, G2, G3, G4: 제1, 제2, 제3, 제4간격
H1, H2: 단자홀 H44: 관통홀
H80: 배출구 H81: 최종 배출구

Claims (15)

  1. 전극 조립체를 내장하는 케이스;
    상기 케이스의 개구를 밀폐하는 캡 플레이트;
    상기 캡 플레이트에 관통 설치되어 상기 전극 조립체에 전기적으로 연결되는 제1전극단자와 제2전극단자; 및
    상기 제1전극단자와 상기 제2전극단자를 상기 전극 조립체의 외부에서 전기적으로 분리 또는 단락시키는 외부 단락부를 포함하고,
    상기 외부 단락부는,
    상기 캡 플레이트에 형성되는 단락홀을 밀폐하는 맴브레인,
    상기 제1전극단자에 전기적으로 연결되어 상기 맴브레인의 일측에 이격 배치되는 커넥션 플레이트,
    상기 커넥션 플레이트의 관통홀에 결합되고, 상기 맴브레인 반전시, 내부 압력을 배출하는 배출구를 구비하는 인슐레이터, 및
    상기 내부 압력을 배출하고 상기 배출구로 이물질의 유입을 차단하도록 상기 인슐레이터에 결합되는 마개를 포함하며,
    상기 커넥션 플레이트는,
    상기 제1전극단자에 연결되는 플레이트부, 및
    상기 플레이트부에서 상기 맴브레인을 향하여 돌출되어 상기 단락홀의 내면과 이격되어 상기 단락홀에 배치되는 원통부
    를 포함하고,
    상기 인슐레이터는,
    상기 원통부 내에 형성되어 결합되는 내측 인슐레이팅부를 포함하며,
    상기 마개는
    상기 내측 인슐레이팅부에 대응하여 결합되는 이차 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 관통홀은,
    상기 원통부의 바닥에 형성되는 이차 전지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 인슐레이터는,
    상기 플레이트부 및 상기 원통부의 외면에 형성되어 상기 내측 인슐레이팅부에 연결되는 외측 인슐레이팅부
    를 더 포함하는 이차 전지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 내측 인슐레이팅부는,
    상기 관통홀, 상기 바닥 및 상기 원통부의 내면에 밀착되어 상측이 개방되는 제1삽입부, 및
    상기 제1삽입부의 내측에서 상기 제1삽입부의 직경 방향으로 이격되어 서로의 사이에 수용홈을 형성하는 제1배리어
    를 포함하는 이차 전지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 마개는,
    상기 제1삽입부의 개방 측으로 삽입되어 상기 수용홈에 삽입되는 제2배리어, 및
    상기 제2배리어의 일측에 연결되어 상기 제1삽입부를 덮는 덮개부
    를 포함하는 이차 전지.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1배리어는,
    복수로 형성되어 상기 제1삽입부 내에 상기 수용홈을 복수로 형성하고,
    상기 제2배리어는
    복수로 형성되어 상기 수용홈에 결합되는 이차 전지.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1배리어의 단부는 상기 덮개부의 내면과의 사이에 제1간격을 형성하고,
    상기 제2배리어의 단부는 상기 수용홈의 저면과의 사이에 제2간격을 형성하는 이차 전지.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1배리어와 상기 제2배리어는
    일측으로 헐겁게 결합되고 다른 일측으로 제3간격을 형성하는 이차 전지.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 인슐레이터는,
    상기 덮개부의 적어도 일측에 형성되어 상기 제3간격에 연결되는 최종 배출구를 구비하는 이차 전지.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 제1삽입부 및 상기 제1배리어는 동심의 원통 형상으로 형성되는 이차 전지.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1삽입부 및 상기 제2배리어는 동심의 원통 형상으로 형성되는 이차 전지.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제2배리어는 원주 방향을 따라 분리되어 복수로 형성되는 이차 전지.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 제1배리어와 상기 제2배리어는
    일측으로 제3간격을 형성하고 다른 일측으로 제4간격을 형성하는 이차 전지.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 배출구, 상기 제1간격, 상기 제4간격, 상기 제2간격 및 제3간격은, 상기 인슐레이터에 형성되는 최종 배출구에 순차적으로 연결되는 이차 전지.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 내측 인슐레이팅부의 상기 제1삽입부는 내면에 승강홈을 형성하고 있고,
    상기 마개의 제2배리어는 상기 승강홈에 결합되어 승강하도록 외면에 걸림 돌기를 형성하고 있는 이차 전지.
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