KR102283783B1 - 이차 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 이차 전지는 제1 전극, 제2 전극 및 제1 전극과 제2 전극 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체, 전극 조립체를 수용하며 개구를 가지는 케이스, 개구에 결합되며 절개부를 가지는 캡 플레이트, 제1 전극 및 제2 전극과 각각 전기적으로 연결되어 있는 제1 집전 부재와 제2 집전 부재, 제1 전극 및 제2 전극과 각각 전기적으로 연결되어 있는 제1 단자 및 제2 단자를 포함하고, 제1 집전 부재는 제1 전극과 전기적으로 연결되어 있는 제1 집전판, 상기 제1 집전판으로부터 융기되며 제1 단자가 삽입되는 제1 단자 구멍을 가지는 제1 연결 돌기를 포함한다.

Description

이차 전지{RECHARGEABLE BATTERY}
본 발명은 이차 전지에 관한 것이다.
정보통신기술의 발전과 더불어 핸드폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 콤팩트하고 경량화된 휴대용 전기기기들이 활발하게 개발 및 생산되고 있다. 이러한 휴대용 전기기기들은 별도의 전원이 구비되지 않은 장소에서도 작동될 수 있도록 충방전이 가능한 이차 전지가 전원으로 사용된다.
이차 전지는 대표적으로 니켈-카드뮴(Ni-Cd)전지와, 니켈-수소(Ni-MH)전지 및 리튬 이차 전지 등이 있는데, 리튬 이차 전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형과, 각형과, 파우치형을 들 수 있다.
리튬 이차 전지는 양극 전극판, 음극 전극판 및 양극 전극판과 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체, 전극조립체를 수용하는 케이스, 케이스 내측에 주입되어 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 전해액과, 케이스 상부에 고정되어 케이스를 밀봉하는 캡조립체를 포함한다.
양극 전극판과 음극 전극판은 각각 전극 단자와 연결되며, 전극단자는 캡플레이트 위에 위치하며, 캡플레이트를 관통하여 양극 전극판 또는 음극 전극판과 전기적으로 연결된다. 이러한 전극단자는 서로 다른 금속을 포함할 수 있다.
이처럼 전극 단자가 서로 다른 금속을 포함할 경우, 서로 다른 금속층은 마찰 용접으로 접합하는데, 이러한 마찰 용접은 고가로 이차 전지의 생산비를 증가시킨다.
따라서 본 발명의 실시예에서는 생산비를 감소시키면서도 생산 공정을 간소화할 수 있는 전극 단자를 포함하는 이차 전지를 제공하는 것이다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 이차 전지는 제1 전극, 제2 전극 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체, 전극 조립체를 수용하며 개구를 가지는 케이스, 개구에 결합되며 절개부를 가지는 캡 플레이트, 제1 전극 및 제2 전극과 각각 전기적으로 연결되어 있는 제1 집전 부재와 제2 집전 부재, 제1 전극 및 제2 전극과 각각 전기적으로 연결되어 있는 제1 단자 및 제2 단자를 포함하고, 제1 집전 부재는 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되어 있는 제1 집전판, 상기 제1 집전판으로부터 융기되며 제1 단자가 삽입되는 제1 단자 구멍을 가지는 제1 연결 돌기를 포함한다.
상기 제1 단자는 상기 캡 플레이트 위에 위치하는 제1 판형 부재, 제1 판형 부재의 하부에 연결되며 상기 캡플레이트를 관통하여 상기 제1 단자 구멍에 삽입되는 연결 단자를 포함할 수 있다.
상기 제1 판형 부재는 구리로 이루어지는 하부층, 하부층 위에 위치하며 알루미늄으로 이루어지는 상부층을 포함하고, 하부층과 상부층은 냉간 압접과 확산 소둔으로 결합되어 있을 수 있다.
상기 제1 연결 단자의 직경은 상기 제1 판형 부재로부터 멀어질수록 작아질 수 있다.
상기 제1 연결 단자는 제1 직경을 가지는 제1 부분과 상기 제1 부분보다 더 큰 제2 직경을 가지는 제2 부분을 포함하고, 제2 부분은 상기 제1 단자 구멍에 삽입되어 있을 수 있다.
상기 캡 플레이트는 상기 제1 연결 단자가 관통하는 제2 단자 구멍을 가지고, 제1 연결 단자는 가스캣에 삽입되어 상기 제2 단자 구멍을 관통할 수 있다.
상기 가스캣은 상기 캡플레이트의 상면 또는 하면을 따라 절곡되어 상기 캡플레이트의 상면 또는 하면과 접촉하여 중첩하는 확장부를 가질 수 있다.
상기 제1 연결 돌기는 상기 가스캣과 상기 제1 연결 단자 사이에 위치할 수 있다.
상기 제1 전극은 음극일 수 있다.
상기 제2 집전 부재는 상기 제2 전극과 전기적으로 연결되어 있는 제2 집전판, 상기 제2 집전판으로부터 융기되며 상기 제2 단자가 삽입되는 제3 단자 구멍을 가지는 제2 연결 돌기를 포함할 수 있다.
상기 제2 단자는 상기 캡 플레이트 위에 위치하는 제2 판형 부재, 제2 판형 부재의 하부에 연결되며 상기 캡플레이트를 관통하여 상기 제3 단자 구멍에 삽입되는 제2 연결 단자를 포함할 수 있다.
상기 제2 판형 부재와 상기 제2 연결 단자는 알루미늄으로 이루어질 수 있다.
본 발명에서와 같이 냉간 압접 및 확산 소둔 공정을 이용하면 마찰 용접보다 적은 비용으로 전극 단자를 형성할 수 있어, 이차 전지의 생산비를 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명 실시예에서와 같이 전극 단자를 형성하면 캡플레이트 및 집전 부재에 전극 단자를 용이하게 설치할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 이차 전지의 단자부를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지의 단자부를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따라서 단자를 설치하는 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이다.
도 6은 도 5에서 VI-VI선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 7은 도 5에서 VII-VII선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 8은 도 5의 이차 전지의 일부 구성을 분해 도시한 사시도로, 케이스, 전극 조립체 및 집전 부재를 도시하였다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, "~상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 이차 전지에 대해서 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 이차 전지의 단자부를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지의 단자부를 개략적으로 도시한 사시도이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 단자는 단자가 설치되는 부재의 관통 구멍에 삽입하여 설치될 수 있다. 단자는 이차 전지의 캡 플레이트에 설치되는 양극 단자 또는 단자일 수 있으며, 도 1의 단자는 음극 단자일 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 단자(600)는 판형 부재(61), 판형 부재(61)와 연결되어 있는 기둥형의 연결 단자(63)를 포함한다. 단자(600)는 가스캣(81)에 끼워진 상태로 단자 구멍(71)에 삽입될 수 있다.
판형 부재(61)는 서로 다른 금속으로 이루어지는 하부층(61a)과 하부층(61a) 위에 위치하는 상부층(61b)을 포함한다. 하부층(61a)은 연결 단자(63)와 같은 물질로 이루어지며, 예를 들어 구리일 수 있으며, 상부층(61b)은 알루미늄으로 이루어질 수 있다. 연결 단자(63)는 판형 부재(61)로부터 멀어질수록 연결 단자(63)의 직경이 줄어들 수 있다. 따라서 연결 단자(63)는 판형 부재(61)의 하면에 대해서 기울어지도록 형성될 수 있으며, 하면에 대해서 3°내지 6°의 기울기로 기울어질 수 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 단자(602)의 연결 단자(64)는 서로 다른 직경을 가지는 제1 부분(64a)과 제2 부분(64b)을 가질 수 있으며, 제1 부분(64a)과 제2 부분(64b)의 직경 차이는 연결 단자(63)와 단자 구멍(71)의 측벽 사이에 삽입되는 가스캣(82)의 두께일 수 있다.
단자는 알루미늄 선재와 구리 선재를 냉각 압착, 성형 공정 및 확산 소둔 공정을 진행하여 형성할 수 있다. 구체적으로, 단자를 이루는 알루미늄 선재와 구리 선재를 헤딩머신을 이용하여 접합시키는 냉간 압착 및 성형 공정을 실시하여, 하부층 및 상부층을 가지는 판형 부재와 연결 단자를 가지는 예비 단자를 형성한다.
이후, 예비 단자를 확산 소둔하여 단자를 완성한다. 이때, 확산 소둔으로 하부층과 상부층 사이의 계면의 결합력이 증가한다. 이처럼, 확산 소둔을 실시하여 하부층과 상부층을 결합하면 비싼 마찰 용접을 실시하지 않아도 되므로 단자를 생산하는 비용을 감소시킬 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 가스캣(81)은 캡 플레이트(31)와 연결 단자(63) 사이를 밀봉한다. 이때, 연결 단자(63)는 하부로 갈수록 직경이 좁아져 쐐기처럼 가스캣(81)에 삽입될 수 있다. 가스캣(81)은 캡 플레이트(31)와 판형 부재(61) 사이로 확장될 수 있으며, 확장된 부분의 일단은 상부 방향으로 돌출하여 단자의 측면을 감싸도록 형성될 수 있다. 이는 캡 플레이트(31)와 단자(600)를 절연 시키기 위한 것으로, 이에 한정되는 것은 아니며 캡 플레이트와의 절연이 필요하지 않은 단자일 경우, 가스캣은 단자 구멍(71)에만 형성될 수 있다.
단자(600)는 전지 조립체의 음극 전극과 전기적으로 연결된 집전 부재(142)와 연결될 수 있다. 집전 부재(142)는 내부가 빈 관형의 연결 돌기(73)를 가진다. 연결 돌기(73)는 집전 부재(142)에 형성되어 있으며 연결 돌기(73)가 삽입되는 단자 구멍(72)의 주위가 융기되어 형성될 수 있다.
한편, 단자(600)는 스핀 리벳팅(spin riveting) 방법으로 집전 부재(142)와 결합될 수 있다.
구체적으로, 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따라서 단자를 설치하는 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 캡 플레이트(31)의 단자 구멍(71)에 가스캣(81)과 함께 단자(602)를 삽입한다. 이때, 단자(602)는 도 2에 도시한 단자(602)를 예로 들어 설명한다.
그런 다음, 단자(602)의 하부에 집전 부재(142)를 배치한다. 이때, 연결 단자(64)의 중심과 집전 부재(142)의 단자 구멍(72)의 중심이 일치하도록 배치한다.
다음, 도 4에 도시한 바와 같이, 집전 부재(142)의 단자 구멍(72)에 연결 단자(64)를 삽입한다. 이때, 연결 단자(64)는 집전 부재(142)를 관통하여 일부가 돌출할 수 있다.
이후, 스핀 리벳팅 방법으로 연결 단자(64)와 집전 부재(142)를 결합한다. 즉, 돌출된 연결 단자(64)의 하부를 스핀 툴을 이용하여 가압함으로써 연결 단자(64)의 하단의 형상이 변형되면서 집전 부재(142)의 하면에 밀착되어 고정될 수 있다.
한편, 가스캣(81)은 단자 구멍(71) 밖으로 연결 단자(64)와 함께 돌출될 수 있다. 따라서, 스피닝 리벳팅 공정시, 집전 부재(142)의 연결 돌기(73)가 가스캣(81)과 연결 단자(64) 사이로 밀려 들어가면서 가스캣(81)을 가압하므로, 집전 부재(142) 밖에 위치하는 가스캣(81)은 캡 플레이트(31)의 하면을 향해서 절곡될 수 있다.
캡 플레이트(31)의 하면으로 절곡된 가스캣(81)의 확장부는 캡 플레이트(31)와 집전 부재(142) 사이를 절연하는 절연 부재로 사용될 수 있다.
본 발명의 한 실시예에서서는 연결 돌기를 형성하여, 가스캣(81)에 삽입된 상태로 전극 단자를 용이하게 집전 부재의 결합시킬 수 있다. 이때, 가스캣(81)이 캡 플레이트(31)의 상면 또는 하면으로 절곡되어 캡 플레이트와 중첩함으로써 이들 사이의 밀봉력을 증가시키면서도 절연될 수 있도록 한다.
이하에서는 기 설명한 단자를 포함하는 이차 전지에 대해서 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이고, 도 6은 도 5에서 VI-VI선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 7은 도 5에서 VII-VII선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 5 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 이차 전지(101)는 제1 전극(121)과 제2 전극(122) 사이에 세퍼레이터(123)를 개재하여 귄취된 전극 조립체(120), 전극 조립체(120)와 전기적으로 연결된 집전 부재(140), 집전 부재(140) 및 전극 조립체(120)가 내장되는 케이스(27) 및 케이스(27)의 개구에 결합된 캡 조립체(300)를 포함한다.
이차 전지(101)는 리튬 이온 이차 전지로서 각형인 것을 예로서 설명한다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 다양한 형태의 전지에 적용될 수 있다.
전극 조립체(120)는 복수의 조립체(120a, 120b)를 포함할 수 있으며, 각각의 조립체(120a, 120b)는 제1 전극(121)과 제2 전극(122) 사이에 세퍼레이터(123)를 개재한 상태에서 권회축을 중심으로 권취한 후, 납작하게 가압될 수 있다. 제1 전극(121) 및 제2 전극(122)은 금속 포일(foil)로 형성되는 박판에 활물질이 도포된 영역인 전극 활성부(21a, 22a)와 활물질이 도포되지 않는 영역인 전극 무지부(21b, 22b)를 포함한다.
제1 전극 활성부(21a)는 알루미늄과 같은 금속 포일에 전이 금속 산화물 등의 활물질을 도포함으로써 형성하고, 제2 전극 활성부(22a)는 구리 또는 니켈과 같은 금속 포일에 흑연 또는 탄소 등의 활물질을 도포함으로써 형성할 수 있다.
제1 전극 무지부(21b)와 제2 전극 무지부(22b)는 각각 제1 전극 활성부 및 제2 전극 활성부의 일단으로부터 캡 조립체(300)를 향하여 돌출되어 있다. 제1 전극 무지부(21b)와 제2 전극 무지부(22b)는 금속 포일을 재단하여 돌출되도록 형성하므로, 제1 전극 무지부(21b)와 제2 전극 무지부(22b)는 각각 제1 전극 활성부(21a) 및 제2 전극 활성부(22a)의 금속 포일과 일체로 형성될 수 있다. 제1 전극 무지부(21b)와 제2 전극 무지부(22b)는 서로 다른 극성이므로 권취후 서로 단락되지 않도록 이격되어 있다.
또한, 제1 전극(121), 세퍼레이터(123) 및 제2 전극(122)은 반복적으로 감아 형성하므로, 서로 겹쳐진다. 따라서 제1 전극 무지부(21b) 및 제2 전극 무지부(22b)는 각각 복수의 박막이 겹쳐질 수 있으므로, 전류 이동을 용이하게 하기 위해서 초음파 용접으로 박막과 박막이 접촉하도록 연결할 수 있다.
세퍼레이터(123)는 제1 전극 활성부(21a)와 제2 전극 활성부(22a) 사이에 위치하며, 제1 전극 활성부(21a)와 제2 전극 활성부(22a) 사이의 단락을 방지하고 리튬 이온의 이동을 가능하게 한다. 세퍼레이터(123)는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리 프로필렌 중 어느 하나 또는 이들의 복합 필름으로 이루어질 수 있다.
전극 조립체(120)는 권회축에 평행한 방향으로 케이스(27)에 삽입될 수 있으며, 전극 조립체(120)는 실질적으로 전해액과 함께 케이스(27)에 수납된다. 전해액은 EC, PC, DEC, EMC, DMC와 같은 유기 용매에 LiPF6, LiBF4와 같은 리튬염으로 이루어질 수 있다. 전해액은 액체, 고체 또는 겔상일 수 있다.
전극 조립체(120)는 제1 전극 조립체(120a)와 제2 전극 조립체(120b)를 포함할 수 있으며, 이에 대해서는 도 8을 참조하여 설명한다.
도 8은 도 5의 이차 전지의 일부 구성을 분해 도시한 사시도로, 케이스, 전극 조립체 및 집전 부재를 도시하였다.
도 8에 도시한 바와 같이, 전극 조립체(120)에 포함된 제1 전극 조립체(120a)와 제2 전극 조립체(120b)는 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 전극 조립체(120a)와 제2 전극 조립체(120b)에서 같은 극성의 전극 무지부는 집전 부재에 의해서 전기적으로 연결된다. 즉, 제1 전극 조립체(120a)와 제2 전극 조립체(120b)의 제1 전극 무지부(21b)는 제1 집전 부재(140)에 의해서 전기적으로 연결되고, 제1 전극 조립체(120a)와 제2 전극 조립체(120b)의 제2 전극 무지부(22b)는 제2 집전 부재(142)에 의해서 전기적으로 연결된다.
이때, 제1 전극 조립체(120a)와 제2 전극 조립체(120b)의 제1 전극 무지부(21b)는 서로 마주보는 방향으로 절곡되고, 제1 전극 조립체(120a)와 제2 전극 조립체(120b)의 제2 전극 무지부(22b)는 서로 마주보는 방향으로 절곡되어 있다. 따라서, 각각의 전극 무지부(21b, 22b)는 전극 활성부의 금속 포일과 연결되어 캡 조립체 방향으로 돌출된 제1 무지부(21b1, 22b1), 제1 무지부로부터 연장되며 집전 부재(140, 142)와 접촉하는 일면을 가지는 제2 무지부(21b2, 22b2)를 가질 수 있다.
제1 집전 부재(140)의 일면(상대적으로 캡플레이트와 가까운 면)과 제2 무지부(21b2)의 일면(상대적으로 집전부재와 가까운 면)이 접촉하여 전기적으로 연결되고, 제2 집전 부재(142)의 일면(상대적으로 캡플레이트와 가까운 면)과 제2 무지부(22b2)의 일면(상대적으로 집전 부재와 가까운 면)이 접촉하여 전기적으로 연결될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 집전 부재(140)의 일면은 제2 무지부(21b2)의 타면과 접촉하여 전기적으로 연결되고, 제2 집전 부재(142)의 일면과 제2 무지부(22b2)의 타면과 접촉하여 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 집전 부재(140)와 제2 집전 부재(142)는 대략 사각형의 판상으로, 동일한 형상을 가질 수 있다. 제1 집전 부재(140)와 제2 집전 부재(142)는 대략 사각형의 판상으로, 저저항 금속으로 이루어질 수 있으며, 제1 집전 부재(140)는 알루미늄으로 이루어지고, 제2 집전 부재(142)는 구리로 이루어질 수 있다.
제1 집전 부재(140)와 제2 집전 부재(142)는 각각 단자 구멍(72)을 가지고, 단자 구멍(72)의 주위가 융기하여 형성된 연결 돌기(73)를 가진다.
제1 집전 부재(140)는 퓨즈 구멍(70)을 포함하며, 퓨즈 구멍(70)은 제1 집전 부재(140)를 폭 방향으로 가로 지르는 장공일 수 있으며, 퓨즈 구멍(70)에 의해서 제거되고 퓨즈 구멍(70)의 양측에 남겨진 부분은 퓨즈(7)가 된다.
제1 집전 부재(140)에 형성된 장공 형상의 퓨즈 구멍(70)에 의해서 형성되는 퓨즈(7)는 폭이 좁아, 일정 온도 이상으로 상승할 경우 용융되어 끊어진다. 따라서 이차 전지가 오작동 등으로 인한 발열이 발생할 경우, 퓨즈(7)가 끊어져 추가적으로 이차 전지가 가열되는 것을 방지하므로 가열로 인해서 전지가 폭발하는 것을 방지한다.
제1 집전 부재(140)는 퓨즈(7)를 포함하는 제1 집전 부재(140)를 감싸는 차단 부재(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다. 차단 부재는 부도체로 이루어지며 아크를 차단하는 역할을 한다. 차단 부재는 폴리 이미드(polyimide)로 이루어질 수 있으며, 이 외에 테프론 등의 내열성 수지로 이루어질 수도 있다.
전극 조립체(120)와 집전 부재(140, 142) 사이에는 제1 절연 부재(84)가 형성될 수 있다. 제1 절연 부재(84)는 집전 부재(140, 142)를 지지하며, 전극 조립체(120)와 집전 부재(140, 142) 사이를 절연한다. 제1 절연 부재(84)는 관통 구멍을 가지며, 관통 구멍은 캡 플레이트의 벤트 부재(도 5 참조)와 대응하는 부분에 위치한다.
다시, 도 5 내지 도 7을 참조하면, 케이스(27)는 대략 직육면체로 이루어지며, 일면에는 개방된 개구가 형성된다. 케이스(27)는 알루미늄, 스테인리스 스틸 등의 금속으로 이루어질 수 있다.
캡 조립체(300)는 케이스(27)의 개구를 덮는 캡 플레이트(31)와 캡 플레이트(31)의 외측으로 돌출되며 제1 전극(121)과 전기적으로 연결된 제1 단자(500)와 캡 플레이트(31)의 외측으로 돌출되며 제2 전극(122)과 전기적으로 연결된 제2 단자(602)를 포함한다.
캡 플레이트(31)는 일방향으로 이어진 길쭉한 판 형태로 이루어지며, 케이스(27)의 개구에 결합된다. 캡 플레이트(31)는 케이스(27)와 동일한 재질로 형성될 수 있으며, 레이저 용접 방식으로 케이스(27)에 결합될 수 있다. 따라서 캡 플레이트(31)는 케이스(27)와 동일한 극성을 가질 수 있다.
캡 플레이트(31)는 전해액을 주입하기 위한 전해액 주입구(32) 및 한 쌍의 단자 구멍(71)을 가진다. 그리고 설정된 압력에서 개방될 수 있도록 노치(2)가 형성된 벤트 플레이트(39)가 벤트 구멍(34)에 설치되어 있다.
제1 단자(500)와 제2 단자(602)는 도 2의 단자와 동일한 모양으로 형성될 수 있다.
제1 단자(500)는 판형 부재(51)과 연결 단자(54)를 가진다. 이때, 제1 단자(500)의 판형 부재(51)와 연결 단자(54)는 동일한 물질로 형성되며, 일체로 이루어질 수 있다. 제1 단자(500)는 제1 전극(121)의 기재와 동일한 금속, 예를 들어 알루미늄으로 이루어질 수 있다.
제1 단자(500)의 판형 부재(51)는 캡 플레이트(31) 위에 위치하며, 연결 단자(54)는 캡 플레이트(31)의 단자 구멍(71)과 제1 집전 부재(140)의 단자 구멍(72)에 삽입되어 제1 집전 부재(140)를 매개로 제1 전극(121)과 전기적으로 연결된다.
제1 단자(500)의 판형 부재(51)와 캡 플레이트(31) 사이에는 이들을 전기적으로 연결하는 보조 단자(58)가 더 형성될 수 있다.
제2 단자(602)의 판형 부재(61)는 캡 플레이트(31) 위에 위치하며, 연결 단자(64)는 캡 플레이트(31)의 단자 구멍(71)과 제2 집전 부재(142)의 단자 구멍(72)에 삽입되어 제2 집전 부재(142)를 매개로 제2 전극(122)과 전기적으로 연결된다. 제2 단자(602)의 판형 부재(61)는 하부층(61a)과 상부층(61b)을 포함한다.
제1 단자(500)의 판형 부재(51)와 제2 단자(602)의 판형 부재(61)의 직경은 캡 플레이트(31)의 단자 구멍(71)보다 큰 직경으로 형성하여, 판형 부재(51, 61)에 의해서 단자 구멍(71)이 덮어진다.
제1 단자(500)는 보조 단자(58)의 단자 구멍() 뿐 아니라, 캡 플레이트(31)의 단자 구멍(8) 및 제1 집전 부재(140)의 단자 구멍(4)에 삽입되어, 제1 집전 부재(140)와 접합된 연결 단자(54)를 매개로 제1 전극(121)과 전기적으로 연결된다.
한편, 제1 단자(500)와 제2 단자(602)는 가스캣(82, 81)에 삽입된 상태로, 캡 플레이트(31)의 단자 구멍(71)에 삽입된다.
제1 단자(500)와 제2 단자(602)는 각각 가스캣(82, 81)에 삽입된 상태로, 각각의 집전 부재(140, 142)의 단자 구멍(72)에 삽입된다. 이때, 제1 단자와 제2 단자는 도 3 및 도 4에 도시한 방법으로 결합될 수 있다. 이때, 캡 플레이트(31) 아래로 돌출한 가스캣(82, 81)의 하부는 캡 플레이트(31)의 하면으로 절곡되어 캡 플레이트(31)와 집전 부재(140, 142) 사이를 절연한다.
캡 플레이트(31)와 집전 부재(140, 142) 사이에는 이들 사이를 절연하며, 캡 플레이트(31)를 지지하는 제2 절연 부재(85)가 더 형성될 수 있다.
제2 절연 부재(85)는 집전 부재(140, 142)를 따라 길게 형성될 수 있다. 제2 절연 부재(85)는 오목한 형태의 체결구를 가질 수 있으며, 체결구에는 캡 플레이트(31)의 하면에 형성된 돌기(3)가 삽입되어 제2 절연 부재(85)를 캡 플레이트(31)에 고정할 수 있다.
돌기(3)는 캡 플레이트(31)가 하면으로 굴곡되어 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 하면 위에 돌기가 형성될 수 있다. 필요에 따라서 돌기와 체결구는 복수로 형성될 수 있다.
전극 조립체(120)는 전극 조립체(120)를 감싸는 절연 부재(130)로 감싸질 수 있으며, 전극 조립체(120)를 감싸는 절연 부재(130)는 내부에 전극 조립체를 수용하는 상자형 또는 띠 형태의 절연 부재일 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있다.
2: 노치 3: 돌기
4, 8, 71, 72: 단자 구멍
21a, 22a: 전극 활성부 21b, 22b: 전극 무지부
27: 케이스 51, 61: 판형 부재
31: 캡 플레이트 39: 벤트 플레이트
54, 63, 64: 연결 단자 58: 보조 단자
70: 퓨즈 구멍 73: 연결 돌기
81, 82: 가스캣 84: 85: 절연 부재
101: 이차 전지 120: 전극 조립체
121: 제1 전극 122: 제2 전극
123: 세퍼레이터 130: 절연 부재
140, 142: 집전 부재 300: 캡 조립체
500: 제1 단자 600, 602: 제2 단자

Claims (12)

  1. 제1 전극, 제2 전극 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체,
    상기 전극 조립체를 수용하며 개구를 가지는 케이스,
    상기 개구에 결합되며 절개부를 가지는 캡 플레이트,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극과 각각 전기적으로 연결되어 있는 제1 집전 부재와 제2 집전 부재,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극과 각각 전기적으로 연결되어 있는 제1 단자 및 제2 단자
    를 포함하고,
    상기 제1 집전 부재는 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되어 있는 제1 집전판, 상기 제1 집전판으로부터 융기되며 상기 제1 단자가 삽입되는 제1 단자 구멍을 가지는 제1 연결 돌기를 포함하고,
    상기 제1 단자 구멍은 상기 제1 연결 돌기 및 상기 제1 집전판을 관통하여 형성되고,
    상기 제1 단자는 상기 제1 단자 구멍을 관통하여 상기 케이스 내부로 돌출되어 있는 이차 전지.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 단자는 상기 캡 플레이트 위에 위치하는 제1 판형 부재,
    상기 제1 판형 부재의 하부에 연결되며 상기 캡플레이트를 관통하여 상기 제1 단자 구멍에 삽입되는 연결 단자
    를 포함하는 이차 전지.
  3. 제2항에서,
    상기 제1 판형 부재는 구리로 이루어지는 하부층,
    상기 하부층 위에 위치하며 알루미늄으로 이루어지는 상부층
    을 포함하고,
    상기 하부층과 상부층은 냉간 압접과 확산 소둔으로 결합되어 있는 이차 전지.
  4. 제2항에서,
    상기 제1 연결 단자의 직경은 상기 제1 판형 부재로부터 멀어질수록 작아지는 이차 전지.
  5. 제2항에서,
    상기 제1 연결 단자는 제1 직경을 가지는 제1 부분과 상기 제1 부분보다 더 큰 제2 직경을 가지는 제2 부분을 포함하고,
    상기 제2 부분은 상기 제1 단자 구멍에 삽입되어 있는 이차 전지.
  6. 제1항에서,
    상기 캡 플레이트는 상기 제1 연결 단자가 관통하는 제2 단자 구멍을 가지고,
    상기 제1 연결 단자는 가스캣에 삽입되어 상기 제2 단자 구멍을 관통하는 이차 전지.
  7. 제6항에서,
    상기 가스캣은 상기 캡플레이트의 상면 또는 하면을 따라 절곡되어 상기 캡플레이트의 상면 또는 하면과 접촉하여 중첩하는 확장부를 가지는 이차 전지.
  8. 제6항에서,
    상기 제1 연결 돌기는 상기 가스캣과 상기 제1 연결 단자 사이에 위치하는 이차 전지.
  9. 제1항에서,
    상기 제1 전극은 음극인 이차 전지.
  10. 제1항에서,
    상기 제2 집전 부재는 상기 제2 전극과 전기적으로 연결되어 있는 제2 집전판, 상기 제2 집전판으로부터 융기되며 상기 제2 단자가 삽입되는 제3 단자 구멍을 가지는 제2 연결 돌기를 포함하는 이차 전지.
  11. 제10항에서,
    상기 제2 단자는 상기 캡 플레이트 위에 위치하는 제2 판형 부재,
    상기 제2 판형 부재의 하부에 연결되며 상기 캡플레이트를 관통하여 상기 제3 단자 구멍에 삽입되는 제2 연결 단자
    를 포함하는 이차 전지.
  12. 제11항에서,
    상기 제2 판형 부재와 상기 제2 연결 단자는 알루미늄으로 이루어지는 이차 전지.
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