KR102211530B1 - 이차 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 제1 전극, 제2 전극 및 제1 전극과 제2 전극 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체, 개구를 가지면 전극 조립체가 내장되는 케이스, 개구에 결합되어 케이스를 밀폐하는 캡 플레이트 및 전극 조립체와 케이스를 사이에 설치되는 절연부재를 포함하고, 절연부재는 제1 절연 플레이트 및 제1 절연 플레이트에서 연장되어 형성되는 제2 절연 플레이트를 포함한다.

Description

이차 전지 {RECHARGEABLE BATTERY}
본 발명은 이차전지에 관한 것이다.
이차전지(rechargeable battery)는 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.
최근 들어 고에너지 밀도의 비수전해액을 이용한 고출력 이차전지가 개발되고 있으며, 상기한 고출력 이차전지는 대전력을 필요로 하는 기기 예컨대, 전기 자동차 등의 모터 구동에 사용될 수 있도록 복수 개의 이차전지를 직렬로 연결하여 대용량의 전지 모듈로 구성된다.
이차전지의 케이스는 원형 또는 각형 모양으로 제조될 수 있으며, 이차전지를 만드는 소재로는 가공성 및 전기 전도성 우수한 알루미늄이 사용될 수 있다.
다만, 알루미늄 소재를 이용하여 만든 이차전지의 케이스는 그 표면에 외력이 작용하여 케이스가 변형되어 케이스 내부에 설치되는 집전체 또는 전극 조립체 등과 케이스가 전기적으로 연결되면 케이스의 내부에 단락이 발생된다.
따라서, 이차전지의 케이스와 전극 조립체 사이에 합성수지로 만들어진 필름를 설치하여 케이스의 변형에 의해 단락이 발생되는 것을 방지한다.
다만, 합성수지로 만들어진 필름은 케이스 내부에 존재하는 전해액에 의하여 용융되는 문제가 있다.
또한, 케이스에 캡 플레이트를 부착할 때 발생되는 열에 의하여 합성수지로 만들어진 필름이 변형되어 절연 성능이 저하되는 문제가 발생 될 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 케이스 내부의 절연성을 확보하여 이차전지의 내부 단락을 방지할 수 있는 절연부재를 포함하는 이차전지를 제공함에 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 케이스, 케이스에 수용되는 전극 조립체, 케이스 내부에 설치되어 전극 조립체에 고정되며, 제1 절연플레이트와 제1 절연 플레이트에서 연장되어 전극 조립체의 일면의 코팅부에 접촉하는 제2 절연 플레이트를 포함하는 절연부재를 포함한다.
또한, 전극 조립체의 일면의 코팅부에 접촉하는 제2 절연 플레이트의 단면의 모양은 전극 조립체의 일면의 단면의 모양과 상응하는 모양일 수 있다.
또한, 제1 절연 플레이트는 평평한 판 모양으로 케이스의 내측면과 마주보는 전극 조립체의 측면에 설치될 수 있다.
또한, 제2 절연 플레이트의 곡률 반경은 전극 조립체의 일면의 곡률 반경과 같거나 작을 수 있다.
또한, 전극 조립체의 일면의 단면의 모양은 아치형일 수 있다.
또한, 제2 절연 플레이트는 전극 조립체의 일면을 따라 연장하여 전극 조립체의 일면에 밀착되게 설치될 수 있다.
또한, 제2 절연 플레이트는 전극 조립체의 일면의 곡률 반경과 같거나 작은 곡률 반경을 가지고 전극 조립체의 일면을 따라 연장하는 복수의 부분을 포함할 수 있다.
또한, 제1 절연 플레이트의 길이는 전극 조립체의 길이와 동일할 수 있다.
또한, 제1 절연 플레이트의 길이와 너비는 전극 조립체의 길이와 너비와 동일할 수 있다.
또한, 제2 절연 플레이트는 케이스를 밀폐하는 캡 플레이트에 인접하게 위치하고, 전극 조립체는 제2 절연 플레이트와 케이스의 바닥 사이에 위치할 수 있다.
또한, 제1 절연 플레이트는 전극 조립체와 케이스의 내측면 사이에 위치할 수 있다.
또한, 제1 절연 플레이트에서 연장하는 제3 절연 플레이트를 더 포함할 수 있고, 제3 절연 플레이트는 제2 절연 플레이트의 반대쪽에 위치할 수 있다.
또한, 제3 절연 플레이트의 단면의 모양은 전극 조립체의 일면의 반대쪽에 위치한 타면의 단면의 모양과 상응하는 모양일 수 있다.
또한, 제3 절연 플레이트는 전극 조립체의 타면의 코팅부에 접촉할 수 있다.
또한, 제3 절연 플레이트는 제1 절연 플레이트에서 연장하여 타면에 결합되는 제1 절연부와 제1 절연부에서 연장하여 케이스와 마주보는 전극 조립체의 측면에 결합되는 제2 절연부를 포함할 수 있다.
또한, 전극 조립체는 제1 절연 플레이트와 제3 절연 플레이트의 제1 절연부 사이에 위치할 수 있다.
또한, 제2 절연 플레이트는 케이스를 밀폐하는 캡 플레이트에 인접하게 위치하고, 제3 절연 플레이트의 제1 절연부는 케이스의 바닥에 인접하게 위치할 수 있으며, 제1 절연 플레이트는 전극 조립체와 마주보는 케이스의 내측면에 인접하게 위치하고, 제3 절연 플레이트의 제2 절연부는 케이스의 내측면의 반대쪽의 케이스의 다른 내측면에 인접하게 위치할 수 있다.
또한, 전극 조립체는 제1 절연 플레이트와 제3 절연 플레이트의 제2 절연부 사이에 위치할 수 있고, 제1 절연 플레이트, 전극 조립체 및 제3 절연 플레이트의 제2 절연부는 케이스의 내측면과 다른 내측면 사이에 위치할 수 있다.
또한, 전극 조립체는 제1 전극, 제2 전극 및 제1 전극과 제2 전극 사이에 위치하고 절연물질로 이루어지는 세퍼레이터를 포함할 수 있다.
또한, 케이스는 직육면체 모양일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 케이스 내부의 전해액이나 케이스의 변형에 의하여 절연부재의 용융 또는 변형이 방지될 수 있으므로 이차전지 내부의 절연성이 향상되어 이차전지 내부에서의 단락의 발생이 방지될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1 에서 II-II선을 따라 잘라본 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지의 절연부재의 사시도이다.
도 4는 도 3의 전극 조립체에 결합된 상태에서의 절연부재의 측면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예의 변형예에 따른 절연부재의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차 전지의 절연부재의 사시도이다.
도 7은 도 6의 전극 조립체에 결합된 상태에서의 절연부재의 측면도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차 전지의 절연부재의 사시도이다.
도 9는 도 8의 전극 조립체에 결합된 상태에서의 절연부재의 측면도이다.
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.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1 에서 II-II선을 따라 잘라본 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명의 제1 실시예에 의한 이차전지(100)는 전극 조립체(10), 전극 조립체(10)가 내장되는 케이스(26), 전극 조립체(10)와 전기적으로 연결되는 제1 단자부(30)와 제2 단자부(40) 및 케이스(26)에 형성된 개구에 결합되는 캡 플레이트(20), 케이스(26) 내에 설치되는 가스켓(60) 및 절연부재(70)를 포함한다.
본 실시예에 따른 이차 전지(100)는 리튬 이온 이차 전지로서 각형인 것을 예로서 설명한다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 본 발명은 리튬 폴리머 전지 등의 전지에 적용될 수 있다.
또한, 제1 전극(11)은 음극으로 제2 전극(12)은 양극으로 구성될 수 있으며, 반대로 제1 전극(11)은 양극으로 제2 전극(12)은 음극으로 구성될 수도 있다.
전극 조립체(10)는 제1 전극(11)과 제2 전극(12) 및 세퍼레이터(13)를 함께 권취함으로써 젤리롤 형태로 이루어질 수 있다.
여기서, 세퍼레이터(13)는 절연물질로 이루어 질 수 있다.
제1 전극(11)과 제2 전극(12)은 각각 박판의 금속 호일로 이루어지는 집전체와, 각각의 집전체의 표면에 코팅되는 활물질을 포함한다.
또한, 제1 전극(11)과 제2 전극(12)은 집전체에 활물질이 코팅되는 코팅부와, 집전체에 활물질이 코팅되지 않는 제1 전극 무지부(11a) 및 제2 전극 무지부(12a)로 구획될 수 있다.
코팅부는 전극 조립체(10)에서 제1 전극(11)과 제2 전극(12)의 대부분을 형성하며, 제1 전극 및 제2 전극 무지부(11a, 12a)는 젤리롤 상태에서 코팅부의 양쪽에 각각 배치된다.
다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 상기한 전극 조립체(10)는 복수 개의 시트(sheet)로 이루어진 제1 전극(11)과 제2 전극(12)이 세퍼레이터(13)를 사이에 두고 적층된 구조로 이루어질 수도 있다.
이러한 전극 조립체(10)의 제1 전극 무지부(11a) 및 제2 전극 무지부(12a)에는 제1 단자부(30) 및 제2 단자부(40)가 전극 집전부재(50)를 매개로 하여 전기적으로 연결된다.
케이스(26)는 대략 직육면체 형상으로 이루어지며, 일면에는 개방된 개구가 형성된다. 다만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 케이스는 원통형, 파우치형 등 다양한 형태로 이루어질 수 있다.
캡 플레이트(20)는 알루미늄 소재의 얇은 판재로 이루어질 수 있으며, 케이스(26)의 개구에 결합되어 개구를 밀폐한다.
또한, 캡 플레이트(20)에는 밀폐된 케이스(26)의 내부로 전해액을 주입하는 전해액 주입구(21)가 형성되고, 전해액 주입구(21)는 전해액 주입 후, 밀봉마개(22)에 의하여 밀봉된다.
또한, 캡 플레이트(20)에는 밀폐된 케이스(26)의 내부 압력이 설정된 압력 이상일 때 파단되는 벤트 플레이트(24)가 설치되는 벤트 홀(23)이 형성된다.
제1 및 제2 단자부(30, 40)는 제1 및 제2 리벳(31, 41), 제1 및 제2 단자 플레이트(32, 42), 제1 및 제2 단자 플레이트(32, 42)와 캡 플레이트(20) 사이에 설치되는 제1 및 제2 단자 절연체(33, 43) 및 제1 및 제2 단자 가스켓(34, 44)을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 제2 단자 가스켓(44)은 도전성 물질 또는 절연성 물질로 만들어 질 수 있다.
여기서, 본 실시예에 따른 제2 단자 가스켓(44)이 도전성 물질로 만들어질 경우, 케이스(26)는 제2 전극(12)과 전기적으로 연결되므로 케이스(26)는 음극 또는 양극으로 대전될 수 있다.
반대로, 본 실시예에 다른 제2 단자 가스켓(44)이 절연성 물질로 만들어 지는 경우 케이스(26)는 음극 또는 양극으로 대전되지 않고 중성 상태를 유지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지의 절연부재의 사시도이고, 도 4는 도 3의 전극 조립체에 결합된 상태에서의 절연부재의 측면도이다.
도 3 및 도 4 를 참고하면 본 실시예에 따른 이차 전지(100)의 절연부재(70)는 제1 절연 플레이트(71) 및 제2 절연 플레이트(72)를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 전극 조립체(10)는 제1 전극 무지부(11a)와 제2 전극 무지부(12a) 사이에 형성되는 제1 면(10a), 제1 면(10a)의 반대 측에 위치하고 제1 전극 무지부(11a)와 제2 전극 무지부(12a) 사이에 형성되는 제2 면(10b), 제1 면(10a)과 제2 면(10b)의 일 단과 타 단에서 제1 면(10a)과 제2 면(10b)을 연결하는 제3 면(10c) 및 제4 면(10d)으로 이루어질 수 있다.
여기서, 본 실시예에 따른 전극 조립체(10)는 제3 면(10c)이 캡 플레이트(20)와 마주보게 케이스(26)에 설치될 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 제1 절연 플레이트(71)는 얇고 평평한 판 형상을 가지며, 전극 조립체(10)의 일면에 설치될 수 있다.
즉, 제1 절연 플레이트(71)는 전극 조립체(10)와 케이스(26)의 내측면 사이에 위치할 수 있다.
상세하게는, 제1 절연 플레이트(71)는 전극 조립체(10)의 제1 면(10a)에 밀착되게 설치될 수 있다.
여기서, 제1 절연 플레이트(71)의 제1 길이(L1)은 전극 조립체(10)의 길이(L3)와 동일할 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 제1 절연 플레이트(71)는 케이스(26)의 내 측면과 전극 조립체(10)의 제1 면(10a), 제1 전극 무지부(11a) 및 제2 전극 무지부(12a)가 물리적 또는 전기적으로 접촉되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 제2 절연 플레이트(72)는 제1 절연 플레이트(71)의 일 측에서 연장되어 형성되어, 캡 플레이트(20)와 마주보는 전극 조립체(10)의 일면의 코팅부와 접촉되게 설치될 수 있다.
또한, 제2 절연 플레이트(72)는 케이스(26)를 밀폐하는 캡 플레이트(20)에 인접하게 위치하고, 전극 조립체(10)는 제2 절연 플레이트(72)와 케이스(26) 사이의 바닥 사이에 위치할 수 있다.
여기서, 전극 조립체(10)의 일면의 코팅부에 접촉하는 제2 절연 플레이트(72)의 단면의 모양은 전극 조립체(10)의 일면의 모양과 상응하는 모양일 수 있다.
상세하게는, 본 실시예에 따른 제2 절연 플레이트(72)는 전극 조립체(10)의 제3 면(10c)에 밀착되게 설치될 수 있다.
이때, 본 실시예에 따른 제2 절연 플레이트(72)의 단면의 모양은 전극 조립체(10)의 제3 면(10c)의 단면의 모양과 상응하는 모양일 수 있다.
여기서, 제2 절연 플레이트(72)의 곡률 반경은 전극 조립체(10)의 일면의 곡률 반경과 같거나 작을 수 있고, 전극 조립체(10)의 일면을 따라 연장되어 전극 조립체(10)의 일면에 밀착되게 설치될 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 제2 절연 플레이트(72)는 전극 조립체(10)의 일면의 곡률 반경과 같거나 작은 곡률 반경을 가지고 전극 조립체(10)의 일면을 따라 연장하는 복수의 부분들을 포함할 수 있다.
예를 들면, 본 실시예에 따른 전극 조립체(10)의 제3 면(10c)의 단면의 모양은 아치형으로 제1 곡률반경(R1)을 가질 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 제2 절연 플레이트(72)의 단면의 모양은 제3 면(10c)의 모양과 상응하는 아치형으로 제2 곡률반경(R2)을 가질 수 있다.
다만, 본 실시예에 따른 제2 절연 플레이트(72)의 단면의 모양은 아치형에 한정되지 않고, 전극 조립체(10)의 제3 면(10c)의 단면의 모양과 상응하는 모양으로 변형되는 것이 가능하다.
이때, 전극 조립체(10)의 제3 면(10c)의 제1 곡률반경(R1)은 제2 절연 플레이트(72)의 제2 곡률반경(R2)보다 크게 형성될 수 있다.
따라서, 제2 절연 플레이트(72)는 제3 면(10c)에 억지 끼움 방식으로 결합될 수 있다.
또한, 제2 절연 플레이트(72)의 제2 길이(L2)는 전극 조립체(10)의 제1 면(10a)의 길이(L4)와 동일하거나 길게 형성될 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 제2 절연 플레이트(72)는 캡 플레이트(20)와 전극 조립체(10)의 제3 면(10c), 제1 전극 무지부(11a) 및 제2 전극 무지부(12a)가 물리적 또는 전기적으로 접촉되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따르면 제2 절연 플레이트(72)는 제1 절연 플레이트(71)에 의해 지지되고 제2 절연 플레이트(72)는 제3 면(10c)에 안정적으로 고정되므로 절연부재(70)가 전극 조립체(10)에 안정적으로 결합되는 것이 가능하다.
또한, 본 실시예에 따른 제1 절연 플레이트(71)는 제1 두께(t1)를 가질 수 있고, 제2 절연 플레이트(72)는 제2 두께(t2)를 가질 수 있다.
예를 들면, 본 실시예에 따른 제1 절연 플레이트(71)의 제1 두께(t1)는 0.1mm~0.25mm이고, 제2 절연 플레이트(72)의 제2 두께(t2)는 0.05mm~0.2mm일 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 절연부재(70)는 내열성, 강성, 절연성 및 내유성이 높은 물질로 만들어질 수 있다.
예를 들면, 본 실시예에 따른 절연부재(70)는 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에틸렌(polyethylene) 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate) 중 하나로 만들어질 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 절연부재(70)는 내열성, 강성, 절연성 및 내유성을 가지므로, 절연부재(70)가 케이스(26) 내부의 전해액에 의한 부식되거나 외력에 의해 변형되는 것이 최소화될 수 있다.
결국, 본 실시예에 따른 내열성, 강성, 절연성, 내유성 및 내부식성을 가지며 전극 조립체(10)에 안정적으로 설치되는 절연부재(70)에 의하여 전극 조립체(10)와 케이스(26)의 내측면 및 캡 플레이트(20)이 물리적 또는 전기적으로 접촉하여 발생될 수 있는 케이스(26) 내부의 단락이 효과적으로 방지될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예의 변형예에 따른 절연부재의 사시도이다.
도 5를 참고하여 설명하면, 본 실시예에 따른 이차전지는 절연부재(170)를 제외하고는 제1 실시예에 따른 이차전지(100)와 동일한 구조로 이루어 지므로 이하에서는 동일한 구조에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 절연부재(170)는 제1 절연 플레이트(171) 및 제2 절연 플레이트(172)를 포함할 수 있다.
여기서, 본 실시예에 따른 절연부재(170)는 제2 절연 플레이트(172)를 제외하고는 제1 실시예에 따른 절연부재(70)와 동일한 구조를 가지므로, 이하에서는 동일한 구조에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 제2 절연 플레이트(172)는 전극 조립체(10)의 일면을 따라 연장하는 복수의 부분들을 포함할 수 있다.
상세하게는, 제2 절연 플레이트(172)는 전극 조립체(10)의 일면의 곡률 반경과 같거나 작은 곡률 반경을 가지는 복수의 절연 플레이트(172a, 172b)를 포함할 수 있다.
제2 절연 플레이트(172)는 제1 절연 플레이트(171)의 일 측에서 연장되어 형성되는 제21 절연 플레이트(172a) 및 제22 절연 플레이트(172b)를 포함할 수 있다.
여기서, 본 실시예에 따른 제21 절연 플레이트(172a) 및 제22 절연 플레이트(172b) 각각은 전극 조립체(10)의 제3 면(10c)에 결합 될 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 제21 절연 플레이트(172a) 및 제22 절연 플레이트(172b)의 단면의 모양은 전극 조립체(10)의 제3 면(10c)의 단면의 모양과 상응하는 모양일 수 있다.
예를 들면, 도 4를 다시 참고하면 본 실시예에 따른 전극 조립체(10)의 제3 면(10c)의 단면의 모양은 아치형으로 제1 곡률반경(R1)을 가질 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 제21 절연 플레이트(172b) 및 제22 절연 플레이트(172b)의 각각의 단면의 모양은 제3 면(10c)의 모양과 대응되는 아치형으로 일정한 곡률반경을 가질 수 있다.
다만, 본 실시예에 따른 제21 절연 플레이트(172a) 및 제22 절연 플레이트(172b)의 단면의 모양은 아치형에 한정되지 않고, 전극 조립체(10)의 제3 면(10c)의 단면의 모양과 상응하는 모양으로 변형되는 것이 가능하다.
이때, 전극 조립체(10)의 제3 면(10c)의 제1 곡률반경(R1)은 제21 절연 플레이트(172a) 및 제22 절연 플레이트(172b)의 곡률반경 보다 크게 형성될 수 있다.
따라서, 제21 절연 플레이트(172a) 및 제22 절연 플레이트(172b) 각각은 제3 면(10c)에 억지 끼움 방식으로 결합될 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 제21 절연 플레이트(172a) 및 제22 절연 플레이트(172b)는 캡 플레이트(20)와 전극 조립체(10)의 제3 면(10c)이 물리적 또는 전기적으로 접촉되는 것을 방지할 수 있다.
결국, 본 실시예에 따르면 제21 절연 플레이트(172a) 및 제22 절연 플레이트(172b) 각각은 제1 절연 플레이트(171a)에 의해 지지되고 제21 절연 플레이트(172a) 및 제22 절연 플레이트(172b) 각각은 제3 면(10c)에 안정적으로 고정되므로 절연부재(170)가 전극 조립체(10)에 안정적으로 결합 되는 것이 가능하다.
또한, 본 실시예에 따른 절연부재(170)의 두께 및 절연부재(170)를 이루는 물질은 제1 실시예에 따른 절연부재(70)의 두께 및 절연부재(70)를 이루는 물질과 동일하므로, 이하에서는 절연부재(170)의 두께 및 절연부재(170)를 이루는 물질에 대한 상세한 설명은 생략한다.
결국, 본 실시예에 따른 내열성, 강성, 절연성, 내유성 및 내부식성을 가지며 전극 조립체(10)에 안정적으로 설치되는 절연부재(170)에 의하여 전극 조립체(10)와 케이스(26)의 내측면 및 캡 플레이트(20)이 물리적 또는 전기적으로 접촉하여 발생될 수 있는 케이스(26) 내부의 단락이 효과적으로 방지될 수 있다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차 전지의 절연부재의 사시도이고, 도 7은 도 6의 전극 조립체에 결합된 상태에서의 절연부재의 측면도이다.
도 6 및 도 7를 참고하여 설명하면, 본 실시예에 따른 이차전지는 절연부재(270)를 제외하고는 제1 실시예에 따른 절연부재(70)와 동일한 구조를 가지므로, 이하에서는 동일한 구조에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 절연부재(270)는 제1 절연 플레이트(271), 제2 절연 플레이트(272) 및 제2 절연 플레이트(272)의 반대쪽에 위치하여 전극 조립체의 코팅부에 접촉하는 제3 절연 플레이트(273)를 포함할 수 있다.
여기서, 본 실시예에 따른 절연부재(270)는 제2 절연 플레이트(272) 및 제3 절연 플레이트(273)를 제외하고는 제1 실시예에 따른 절연부재(70)와 동일한 구조를 가지므로, 이하에서는 동일한 구조에 대한 상세한 설명은 생략한다.
제2 절연 플레이트(272)는 케이스(26)를 밀폐하는 캡 플레이트(20)에 인접하게 위치하며, 제3 절연 플레이트(273)는 캡 플레이트(20)의 반대쪽의 전극 조립체(10)와 케이스(26)의 바닥 사이에 위치할 수 있다.
여기서, 제3 절연 플레이트(273)의 단면의 모양은 제2 절연 플레이트(272)가 결합되는 전극 조립체(10)의 일면의 반대쪽에 위치한 타면의 단면의 모양과 상응하는 모양일 수 있다.
본 실시예에 따른 제2 절연 플레이트(272)는 제1 절연 플레이트(271)의 일 측에서 연장되어 형성되어, 전극 조립체(10)의 제3 면(10c)에 결합 될 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 제3 절연 플레이트(273)는 제2 절연 플레이트(272)와 공간적으로 분리되고 제1 절연 플레이트(271)의 타 측에서 연장되어 형성되어 전극 조립체(10)의 제4 면(10d)에 결합 될 수 있다.
여기서, 본 실시예에 따른 제2 절연 플레이트(272) 및 제3 절연 플레이트(273)의 단면의 모양은 전극 조립체(10)의 제3 면(10c) 및 제4 면(10d)의 단면의 모양과 상응하는 모양일 수 있다.
예를 들면, 도 4를 다시 참고하면 본 실시예에 따른 전극 조립체(10)의 제3 면(10c)의 단면의 모양은 아치형으로 제1 곡률반경(R1)을 가질 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 제2 절연 플레이트(272) 및 제3 절연 플레이트(273)의 각각의 단면의 모양은 제3 면(10c)의 모양과 대응되는 아치형일 수 있다.
여기서, 제2 절연 플레이트(272)는 제3 곡률반경(R3)을 가지고, 제3 절연 플레이트(273)는 제4 곡률반경(R4)을 가질 수 있다.
다만, 본 실시예에 따른 제2 절연 플레이트(272) 및 제3 절연 플레이트(273)의 단면의 모양은 아치형에 한정되지 않고, 전극 조립체(10)의 제3 면(10c)의 단면의 모양과 상응하는 모양으로 변형되는 것이 가능하다.
이때, 전극 조립체(10)의 제3 면(10c)의 제1 곡률반경(R1)은 제2 절연 플레이트(272)의 제3 곡률반경(R3)보다 크게 형성될 수 있다.
따라서, 제2 절연 플레이트(272)는 제3 면(10c)에 억지 끼움 방식으로 결합될 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 제3 절연 플레이트(273)의 단면의 모양은 제4 면(10d)의 모양과 대응되는 아치형으로 제4 곡률반경(R4)을 가질 수 있다.
다만, 본 실시예에 따른 제3 절연 플레이트(273)의 단면의 모양은 아치형에 한정되지 않고, 전극 조립체(10)의 제4 면(10d)의 단면의 모양과 상응하는 모양으로 변형되는 것이 가능하다.
이때, 전극 조립체(10)의 제4 면(10d)의 제1 곡률반경(R1)은 제3 절연 플레이트(273)의 제4 곡률반경(R4)과 동일하거나 작게 형성될 수 있다.
또한, 제3 절연 플레이트(273)의 제4 곡률반경(R4)은 제2 절연 플레이트(272)의 제3 곡률반경(R3)보다 크게 형성될 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따르면 제2 절연 플레이트(272)에 전극 조립체(10)의 제3 면(10c)이 억지 끼움 방식으로 고정되고 제3 절연 플레이트(273)에 전극 조립체(10)의 제4 면(10d)이 삽입 고정되므로 절연부재(270)가 전극 조립체(10)에 안정적으로 고정되는 것이 가능하다.
또한, 제2 절연 플레이트(272) 및 제3 절연 플레이트(273)의 길이는 전극 조립체(10)의 제1 면(10a)의 길이와 동일하거나 길게 형성될 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 제2 절연 플레이트(272) 및 제3 절연 플레이트(273)에 의하여 캡 플레이트(20)와 전극 조립체(10)의 제3 면(10c) 및 케이스(26)의 내측면과 제4 면(10d)과 제1 전극 무지부(11a) 및 제2 전극 무지부(12a)가 물리적 또는 전기적으로 접촉되는 것이 방지될 수 있다.
또한, 본 실시예에 따르면 제2 절연 플레이트(272)및 제3 절연 플레이트(273) 각각은 제1 절연 플레이트(271)에 의해 지지되고 제2 절연 플레이트(272)및 제3 절연 플레이트(273) 각각은 제3 면(10c) 및 제4 면(10d)에 안정적으로 고정되므로, 절연부재(270)가 전극 조립체(10)에 안정적으로 결합되는 것이 가능하다.
또한, 본 실시예에 따른 절연부재(270)의 두께 및 절연부재(270)를 이루는 물질은 제1 실시예에 따른 절연부재(70)의 두께 및 절연부재(70)를 이루는 물질과 동일하므로, 이하에서는 절연부재(270)의 두께 및 절연부재(270)를 이루는 물질에 대한 상세한 설명은 생략한다.
결국, 본 실시예에 따른 내열성, 강성, 절연성, 내유성 및 내부식성을 가지며 전극 조립체(10)에 안정적으로 설치되는 절연부재(270)에 의하여 전극 조립체(10)와 케이스(26)의 내측면 및 캡 플레이트(20)가 물리적 또는 전기적으로 접촉하여 발생될 수 있는 케이스(26) 내부의 단락이 효과적으로 방지될 수 있다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차 전지의 절연부재의 사시도이고, 도 9는 도 8의 전극 조립체에 결합된 상태에서의 절연부재의 측면도이다.
도 8 및 도 9를 참고하여 설명하면, 본 실시예에 따른 이차전지는 제1 실시예에 따른 이차전지(100)와 절연부재(370)를 제외하고는 동일한 구성을 가지므로, 이하에서는 동일한 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 절연부재(370)는 제1 절연 플레이트(371), 제2 절연 플레이트(372) 및 제3 절연 플레이트(373)를 포함할 수 있다.
여기서, 본 실시예에 따른 절연부재(370)는 제2 절연 플레이트(372) 및 제3 절연 플레이트(373)를 제외하고는 제1 실시예에 따른 절연부재(70)와 동일한 구조를 가지므로, 이하에서는 동일한 구조에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 제2 절연 플레이트(372)는 제1 절연 플레이트(371)의 일 측에서 연장되어 형성되어, 전극 조립체(10)의 제3 면(10c)에 결합될 수 있다.
이때, 본 실시예에 따른 제2 절연 플레이트(372)의 단면의 모양은 전극 조립체(10)의 제3 면(10c)의 단면의 모양과 상응하는 모양일 수 있다.
예를 들면, 본 실시예에 따른 전극 조립체(10)의 제3 면(10c)의 단면의 모양은 아치형으로 제1 곡률반경(R1)을 가질 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 제2 절연 플레이트(372)의 단면의 모양은 제3 면(10c)의 모양과 상응하는 아치형으로 제5 곡률반경(R5)을 가질 수 있다.
다만, 본 실시예에 따른 제2 절연 플레이트(372)의 단면의 모양은 아치형에 한정되지 않고, 전극 조립체(10)의 제3 면(10c)의 단면의 모양과 상응하는 모양으로 변형되는 것이 가능하다.
이때, 전극 조립체(10)의 제3 면(10c)의 제1 곡률반경(R1)은 제2 절연 플레이트(372)의 제5 곡률반경(R5)보다 크게 형성될 수 있다.
따라서, 제2 절연 플레이트(72)는 제3 면(10c)에 억지 끼움 방식으로 결합될 수 있다.
또한, 제2 절연 플레이트(372)의 길이는 전극 조립체(10)의 제1 면(10a)의 길이와 동일하거나 길게 형성될 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 제2 절연 플레이트(372)에 의하여 캡 플레이트(20)와 전극 조립체(10)의 제3 면(10c), 제1 전극 무지부(11a) 및 제2 전극 무지부(12a)가 물리적 또는 전기적으로 접촉되는 것을 방지될 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 제3 절연 플레이트(373)는 제1 절연 플레이트(372)의 타 측에서 제2 절연 플레이트(372)와 공간적으로 분리되어 서로 마주보게 형성될 수 있다.
상세하게는, 본 실시예에 따른 제3 절연 플레이트(373)는 제1 절연 플레이트(371)에서 연장되어 전극 조립체(10)의 타면에 결합되는 제1 절연부(373a) 및 제1 절연부(373a)의 일측에서 연장되어 형성되고 케이스(26)와 마주보는 전극 조립체(10)의 측면에 결합되는 제2 절연부(373b)를 포함할 수 있다.
따라서, 전극 조립체(10)는 제1 절연 플레이트(371)와 제3 절연 플레이트(373)의 제1 절연부(373a) 사이에 위치할 수 있다.
제2 절연 플레이트(372)는 케이스(26)를 밀폐하는 캡 플레이트(20)에 인접하게 위치하고, 제3 절연 플레이트(373)의 제1 절연부(373a)는 케이스(26)의 바닥에 인접하게 위치할 수 있다.
또한, 제1 절연 플레이트(371)는 전극 조립체(10)와 마주보는 케이스(26)의 내측면에 인접하게 위치하고, 제3 절연 플레이트(373)의 제2 절연부(373b)는 케이스(26)의 내측면의 반대쪽의 케이스(26)의 다른 내측면에 인접하게 위치할 수 있다.
이때, 본 실시예에 따른 제1 절연부(373a)의 단면의 모양은 전극 조립체(10)의 제4 면(10d)의 단면의 모양과 상응하는 모양일 수 있다.
예를 들면, 본 실시예에 따른 전극 조립체(10)의 제4 면(10d)의 단면의 모양은 아치형으로 제3 면(10c)의 곡률반경과 동일한 제1 곡률반경(R1)을 가질 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 제1 절연부(373a)의 단면의 모양은 제4 면(10d)의 모양과 대응되는 아치형으로 제6 곡률반경(R6)을 가질 수 있다.
다만, 본 실시예에 따른 제1 절연부(373a)의 단면의 모양은 아치형에 한정되지 않고, 전극 조립체(10)의 제4 면(10d)의 단면의 모양과 상응하는 모양으로 변형되는 것이 가능하다.
이때, 전극 조립체(10)의 제4 면(10d)의 제1 곡률반경(R1)은 제1 절연부(373a)의 제6 곡률반경(R6)과 동일하거나 작게 형성될 수 있다.
또한, 제1 절연부(373a)의 제6 곡률반경(R6)은 제2 절연 플레이트(372)의 제5 곡률반경보다 크게 형성될 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따르면 제2 절연 플레이트(372)에 전극 조립체(10)의 제3 면(10c)이 억지 끼움 방식으로 고정되고 제1 절연부(373a)에 전극 조립체(10)의 제4 면(10d)이 삽입 고정되므로 절연부재(370)가 전극 조립체(10)에 안정적으로 고정되는 것이 가능하다.
또한, 본 실시예에 따른 제2 절연부(373b)는 전극 조립체(10)의 제2 면(10b)에 밀착되게 설치될 수 있다.
상세하게는, 본 실시예에 따른 제2 절연부(373b)는 제1 절연부(373a)의 일측에서 연장되어 형성되어 제1 절연부(373a)에 전극 조립체(10)의 제3 면(10c)이 삽입 고정될 때, 전극 조립체(10)의 제2 면(10b)에 밀착되게 위치될 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 제2 절연부(373b)에 의하여 절연부재(370)가 전극 조립체(10)에 안정적으로 고정될 수 있다.
또한, 제3 절연 플레이트(373)의 길이는 전극 조립체(10)의 제1 면(10a)의 길이와 동일하거나 길게 형성될 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 제3 절연 플레이트(373)의 제1 절연부(373a) 및 제2 절연부(373b) 각각에 의하여 케이스(26)와 전극 조립체(10)의 제2 면(10b) 및 제4 면(10d)와 제1 전극 무지부(11a) 및 제2 전극 무지부(12a)가 물리적 또는 전기적으로 접촉되는 것을 방지될 수 있다.
본 실시예에 따른 절연부재(370)의 두께 및 절연부재(370)를 이루는 물질은 제1 실시예에 따른 절연부재(70)의 두께 및 절연부재(70)를 이루는 물질과 동일하므로, 이하에서는 절연부재(370)의 두께 및 절연부재(370)를 이루는 물질에 대한 상세한 설명은 생략한다.
따라서, 본 실시예에 따른 내열성, 강성, 절연성, 내유성 및 내부식성을 가지며 전극 조립체(10)에 안정적으로 설치되는 절연부재(370)에 의하여 전극 조립체(10)와 케이스(26)의 내측면 및 캡 플레이트(20)가 물리적 또는 전기적으로 접촉하여 발생될 수 있는 케이스(26) 내부의 단락이 효과적으로 방지될 수 있다.
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: 이차 전지 10: 전극 조립체
10a: 제1 면 10b: 제2 면
10c: 제3 면 10d: 제3 면
11: 제1 전극 12: 제2 전극
13: 세퍼레이터 30: 제1 단자부
31: 제1 리벳 32: 제1 단자 플레이트
33: 제1 단자 절연체 40: 제1 단자부
50: 전극 집진부재 60: 가스켓
70, 170, 270, 370: 절연부재
71, 171, 271, 371: 제1 절연 플레이트
72, 172, 272, 372: 제2 절연 플레이트
273, 373: 제3 절연 플레이트

Claims (20)

  1. 케이스;
    상기 케이스에 수용되는 전극 조립체;
    제1 방향으로 연장되며, 상기 케이스의 개구에 결합되어 상기 케이스를 밀봉하는 캡 플레이트,
    상기 케이스와 마주하는 상기 전극 조립체의 일면에 대응하여, 상기 전극 조립체의 일면에 접촉하는 제1 절연 플레이트,
    상기 전극 조립체의 일면과 마주하는 상기 제1 절연 플레이트의 일면에 일측 단부가 부착되고, 상기 전극 조립체의 제1 외측 곡면에 접촉하면서 상기 제1 외측 곡면을 감싸는 곡면을 가지는 제2 절연 플레이트를 포함하는 절연부재
    를 포함하고,
    상기 제2 절연 플레이트는 판형 부재가 상기 제1 외측 곡면을 따라 굽어진 형태인 이차 전지.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 절연 플레이트는 판형 부재로 상기 전극 조립체의 일면 전체와 대응하는 이차 전지.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 절연 플레이트의 곡면의 곡률 반경은 상기 제1 외측 곡면의 곡률 반경과 같거나 작은 이차 전지.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제2 절연 플레이트의 단면의 모양은 아치형인 이차 전지.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 제2 절연 플레이트는 상기 제1 방향으로 연장되어 있는 이차 전지.
  7. 제4 항에 있어서,
    상기 제2 절연 플레이트는 상기 제1 방향을 따라 상기 제1 절연 플레이트에 복수로 부착되어 있는 이차 전지.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 절연 플레이트의 길이는 상기 전극 조립체의 길이와 동일한 이차 전지.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 절연 플레이트의 길이와 너비는 상기 전극 조립체의 길이와 너비와 동일한 이차 전지.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 절연 플레이트는 상기 캡 플레이트와 상기 전극 조립체 사이에 위치하는 이차 전지.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 절연 플레이트는 상기 전극 조립체와 상기 케이스의 내측면 사이에 위치하는 이차 전지.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 절연 플레이트의 일면에 일측 단부가 부착되어 있는 제3 절연 플레이트
    를 더 포함하고,
    상기 제3 절연 플레이트는 상기 전극 조립체를 중심으로 상기 제2 절연 플레이트의 반대쪽에 위치하는 이차 전지.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제3 절연 플레이트는 상기 제2 절연 플레이트의 반대편에 위치하는 상기 전극 조립체의 제2 외측 곡면에 접촉하면서 상기 제2 외측 곡면을 감싸는 곡면을 가지는 이차 전지.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제3 절연 플레이트는 판형 부재가 상기 제2 외측 곡면을 따라 굽어진 형태인 이차 전지.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 제3 절연 플레이트는 상기 제2 외측 곡면을 감싸는 제1 절연부, 상기 제1 절연부로부터 연장되어 상기 전극 조립체의 타면에 접촉하는 제2 절연부를 포함하는 이차 전지.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 절연 플레이트에 부착되지 않은 상기 제2 절연 플레이트의 타측 단부와 상기 제1 절연부와 연결되지 않은 상기 제2 절연부의 단부는 서로 이격되어 있는 이차 전지.
  17. 삭제
  18. 제1항에 있어서,
    상기 제2 절연 플레이트와 상기 캡 플레이트 사이는 이격되어 있는 이차 전지.
  19. 제1 항에 있어서,
    상기 전극 조립체는 제1 전극, 제2 전극 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하고 절연물질로 이루어지는 세퍼레이터를 포함하는 이차 전지.
  20. 제1 항에 있어서,
    상기 케이스는 직육면체 모양인 이차 전지.
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