KR102337493B1 - 이차 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는, 케이스, 케이스 내측에 수용되고 전극탭을 갖는 전극 조립체, 케이스의 일측에 형성된 케이스 개구부와 결합되며, 전극 조립체의 전극탭과 전기적으로 접속되는 전극 단자를 갖는 캡 플레이트 및 전극 조립체 상부에서 전극 조립체에 고정 설치되며, 전극탭을 일측으로 밀착한 후 전극탭의 일 끝단을 상부 방향으로 노출시킬 수 있도록 형성된 상부 절연체를 포함한다.

Description

이차 전지{Secondary Battery}
본 발명은 이차 전지에 관한 것이다. 구체적으로는 전극 조립체 상부에 탭 고정용 절연체를 구비하는 이차전지에 관한 것이다.
이차 전지(Secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지로서, 하나의 전지 셀이 팩 형태로 포장된 저용량 전지의 경우 휴대폰 및 캠코더와 같은 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 전지 팩이 수십 개 연결된 전지 팩 단위의 대용량 전지의 경우 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.
상기 이차 전지는, 양, 음극판 사이에 절연체인 세퍼레이터(separator)를 개재하여 형성된 전극 조립체와 전해액을 케이스에 내장 설치하고, 케이스에 캡 플레이트를 설치하여 구성된다. 여기서, 상기 전극 조립체의 대표적인 예로는 젤리-롤 형태나 시트 스택 형태를 들 수 있다. 이러한 형태의 전극 조립체는 전극 조립체 상부면으로 전극탭이 돌출되고 상기 전극탭으로 집전부재와 전극 단자가 연결되는 방식을 이용한다.
그러나 이러한 구조의 이차전지에서 캡 플레이트를 결합할 때 전극 조립체의 전극탭이 접히게 되어 제1 극의 전극탭의 제2 극 기재와 접촉되어 단락되는 문제가 존재한다.
본 발명은 전극 조립체 상부에서 전극탭을 고정할 수 있는 이차전지를 제공한다. 즉, 본 발명의 다양한 실시예는 전극탭을 전극 조립체 상단에서 한쪽으로 밀어 전극 단자쪽으로 노출시킬 수 있는 상부 절연체를 구비하여 전극탭 형상을 보호하고 원하는 형상으로 만들 수 있는 이차전지를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는, 케이스; 상기 케이스 내측에 수용되고 전극탭을 갖는 전극 조립체; 상기 케이스의 일측에 형성된 케이스 개구부와 결합되며, 상기 전극 조립체의 전극탭과 전기적으로 접속되는 전극 단자를 갖는 캡 플레이트; 및 상기 전극 조립체 상부에서 상기 전극 조립체에 고정 설치되며, 상기 전극탭을 일측으로 밀착한 후 상기 전극탭의 일 끝단을 상부 방향으로 노출시킬 수 있도록 형성된 상부 절연체;를 포함한다.
일 실시예에서, 성가 상부 절연체는 적어도 상기 전극탭이 위치하는 영역에 대응하는 부분에서 그 단면이 일측에서 상기 전극탭이 모여 상부 방향으로 노출되는 타측 방향으로 갈수록 높이가 작아지는 챔퍼(chamfer) 형상을 갖는 제 1 영역을 포함하며, 상기 상부 절연체는 상기 전극탭이 위치하는 영역이 아닌 다른 부분에서의 단면은 직사각 형상을 갖는 제2 영역을 포함한다.
바람직하게는, 상기 제2 영역의 단면의 높이는 상기 제 1영역의 단면 중 높이가 가장 큰 부분의 높이와 동일하다.
다른 실시예에서, 상기 상부 절연체는 하나 이상의 가스 배출 홀을 포함한다.
다른 실시예에서, 상기 상부 절연체의 상부는 상기 상부 절연체의 길이 방향에 수직된 방향으로 상기 상부 절연체의 표면을 가로질러 돌출된 다수개의 단턱을 포함한다.
또 다른 실시예에서, 상기 전극 조립체는 제1 전극탭을 갖는 제1 전극 조립체, 및 상기 제1 전극 조립체와 나란히 수용되고 제2 전극탭을 갖는 제2 전극 조립체를 포함하며, 상기 제1, 제2 전극탭은 상호간 상기 제1, 제2 전극 조립체의 상호간 경계 영역을 중심으로 대칭되는 형태로 형성되며, 상기 상부 절연체는 상기 제1 전극 조립체의 상부에서 고정 설치되는 제1 상부 절연체, 및 상기 제2 전극 조립체의 상부에서 고정 설치되는 제2 상부 절연체를 포함하고, 상기 제1, 제2 상부 절연체는 상기 제1, 제2 상부 절연체의 상호간 경계 영역을 중심으로 대층되는 형태로 형성된다.
바람직하게는, 상기 제1, 제2 상부 절연체의 제1 영역들은 그 단면의 높이가 상기 제1, 제2 상부절연체의 상호간 경계 영역에서 높고 그 반대편인 상기 케이스에 가까이 갈수록 낮아지도록 형성된다.
다른 실시예에서, 상기 이차전지는 상기 상부 절연체의 상부면의 적어도 일부와 상기 전극 조립체의 표면의 적어도 일부를 덮고, 상기 전극 조립체의 일 표면에서 상기 상부 절연체의 표면을 걸쳐 상기 전극 조립체의 다른 표면까지 둘러싸, 상기 상부 절연체를 상기 전극 조립체에 고정하기 위한 고정부재를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 제 1, 제2 전극탭은 각각 상기 상호간 경계 영역보다 상기 케이스에 더 가까운 영역으로부터 상기 전극 단자까지 연장된다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차전지는 전극 조립체의 전극탭을 캡 플레이트에 조립할 때 그 사이에서 전극탭을 고정하는 상부 절연체를 통해 전극탭을 고정하여 전극탭이 전극 조립체 안쪽으로 파고드는 것을 방지할 수 있는 이차전지를 제공한다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는 상부 절연체가 전극 조립체에서 연장된 전극탭을 케이스 외측으로 밀어 전극 단자와 연결할 수 있도록 하고, 캡 플레이트와 전극 조립체 사이에 위치하여 전극탭이 접혀 다른 전극 부재에 접촉하는 것을 방지할 수 있는 이차전지를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는 상부 절연체가 다수의 고정용 단턱을 포함하여 캡 플레이트의 조립 시 상부 절연체가 측 방향으로 움직이거나 이탈하는 것을 방지할 수 있는 이차전지를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는 상부 절연체가 셀 내부 가스 배출을 위한 배출 홀을 포함하여 안정성을 높일 수 있는 이차전지를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 다른 이차전지의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 분해 사시도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 상부 절연체를 상부에서 바라본 사시도와 하부에서 바라본 사시도이다.
도 5는 전극 조립체에 상부 절연체를 조립하는 과정을 나타낸다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 다른 이차전지 중에서 제1, 2 전극 조립체를 도시한 평면도 및 부분 단면도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 다른 실시예에 다른 이차전지 중에서 제1, 2 전극 조립체를 도시한 평면도 및 부분 단면도이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지의 상부 절연체를 상부에서 바라본 사시도와 하부에서 바라본 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise, include)" 및/또는 "포함하는(comprising, including)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
"하부(beneath)", "아래(below)", "낮은(lower)", "상부(above)", "위(upper)"와 같은 공간에 관련된 용어가 도면에 도시된 한 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징의 용이한 이해를 위해 이용될 수 있다. 이러한 공간에 관련된 용어는 본 발명의 다양한 공정 상태 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 요소 또는 특징이 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소 또는 특징은 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "아래"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 도시한 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 다른 이차전지의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 분해 사시도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(100)는 케이스(110), 제1, 제2 전극 조립체(120A, 120B), 캡 플레이트(13), 제1 전극 단자(140) 및 제2 전극 단자(150)를 포함할 수 있다.
케이스(110)는 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 니켈이 도금된 스틸과 같은 도전성 금속으로 형성될 수 있으며, 제1, 제2 전극 조립체(120A, 120B)가 삽입 및 안착될 수 있는 개구부가 형성된 대략 속이 비어 있는 육면체 형태일 수 있다. 도 2에서는, 케이스(110)와 캡 플레이트(130)가 상호간 결합된 상태로 도시되어 있으므로, 개구부가 도시되지 않았지만, 케이스(110)의 상부 부분이 실질적으로 개방된 부분일 수 있다. 한편, 케이스(110)의 내면은 절연 처리되어, 제1, 제2 전극 조립체(120A, 120B)와 절연될 수 있다. 여기서 케이스(110)는 경우에 다라 캔으로 지칭될 수도 있다.
케이스(110)는 상대적으로 넓은 제1 장변부(111)와, 제1 장변부(111)를 마주보는 상대적으로 넓은 제2 장변부(112)와, 제1, 제2 장변부(111, 112)의 일단을 연결하며 상대적으로 좁은 제3 단변부(113)와, 제3 단변부(113)를 마주보고 제1, 2 장변부(111, 112)의 타단을 연결하며 상대적으로 좁은 제4 단변부(114)와, 제1, 2 장변부(111, 112) 및 제3, 4 단변부(113, 114)를 연결하는 바닥부(115)를 포함할 수 있다.
제1 전극 조립체(120A)는 케이스(110)의 내부에 결합된다. 특히, 제1 전극 조립체(120A)의 일면은 케이스(110)의 제1 장변부(111)에 밀착/접촉된 채로 케이스(110)에 결합된다. 제1 전극 조립체(120A)는 각각 얇은 판형 또는 막형으로 형성된 제1 전극판(121), 분리막(122), 제2 전극판(123)의 적층체가 권취되거나 겹쳐서 형성될 수 있다. 여기서 제1 전극판(121)은 양극 역할을 할 수 있으며, 제2 전극판(123)은 음극 역할을 할 수 있다. 물론, 그 반대도 가능하다. 더불어, 권취 방식으로 제1 전극 조립체(120A)가 제조될 경우, 제1 전극 조립체(120A)는 그 중심에 권취가 시작되는 제1 권취 중심부(125A)(또는 제1 권취 선단부)를 포함할 수 있다.
제1 전극판(121)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 같은 금속 포일 또는 메시로 형성된 제1 집전판(121a), 제1 집전판(121a)에 전이금속산화물 등의 제1 전기적 활물질이 코팅되어 형성된 제1 코팅부(121b)와, 제1 전기적 활물질이 코팅되지 않은 영역인 제1 비코팅부(121c)(또는 제1 무지부)와 제1 비코팅부(121c)로부터 외측 방향(또는 상부 방향)으로 연장되어 제1 전극 단자(140)에 전기적으로 연결된 제1극 제1 전극탭(161)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1극 제1 전극탭(161)은 제1 전극판(121)과 제1 전극단자(140) 사이의 전류 통로가 되며, 이는 다수개가 구비되어 적층된 형태를 하여 전극탭으로 지칭된다. 더불어, 이러한 제1극 전극탭(161)은 제1 비코팅부(121c)가 상부 방향으로 연장/돌출되어 형성된 것일 수 있다. 여기서, 제1극은 양극일 수 있다.
제2 전극판(123)은 구리, 구리 합금, 니켈 또는 니켈 합금과 같은 금속 포일 또는 메시로 형성된 제2 집전판(123a)과, 제2 집전판(123a)에 흑연 또는 탄소 등의 제2 전기적 활물질이 코팅되어 형성된 제2 코팅부(123b)와, 제2 전기적 활물질이 코팅되지 않은 영역인 제2 비코팅부(123c)(제2 무지부)와, 제2 비코팅부(123c)로부터 외측 방향(또는 상측 방향)으로 연장되어 제2 전극 단자(150)에 전기적으로 연결된 제2극 제1 전극탭(171)을 포함할 수 있다. 여기서 제2극 제1 전극탭(171)은 제2 전극판(123)과 제2 전극 단자(150) 사이의 전류 통로가 되며, 이는 다수개가 구비되어 적층된 형태를 하여 전극탭으로 지칭된다. 더불어, 이러한 제2극 제1 전극탭(171)은 제2 비코팅부(123c)가 상부 방향으로 연장/돌출되어 형성된 것일 수 있다. 여기서, 제2극은 음극일 수 있다.
분리막(122)은 제1 전극판(121)과 제2 전극판(123) 사이에 위치되어 상호간 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 역할을 하며, 폴리에틸렌이나, 폴리 프로필렌이나, 폴리 에틸렌과 폴리 프로필렌의 복합 필름으로 이루어질 수 있다. 그러나, 본 발명에서 상기 분리막(122)의 재질이 한정되지는 않는다. 더욱이, 무기 고체 전해질이 사용될 경우 분리막은 없을 수도 있다.
제2 전극 조립체(120B)는 실질적으로 상술한 제1 전극 조립체(120A)와 동일한 구조, 형태 및/또는 재질을 가질 수 있다. 따라서, 제2 전극 조립체(120B)에 대한 상세한 설명은 생략한다. 다만, 제2 전극 조립체(120B)의 일면은 케이스(110)의 제2 장변부(112)에 밀착/접촉된 채 제2 전극 조립체(120B)가 케이스(110)에 결합될 수 있다. 또한 권취 방식으로 제2 전극 조립체(120B)가 제조될 경우, 제2 전극 조립체(120B)는 그 중심에 권취가 시작되는 제2 권취 중심부(125B)(또는 제2 권취 선단부)를 포함할 수 있다.
더욱이, 제1, 2 전극 조립체(120A, 120B)는 케이스(110)의 내부에서 상호간 마주보는 경계 영역 또는 상고한 밀착/접촉하는 밀착 영역(190)을 포함한다. 즉, 제1, 제2 전극 조립체(120A, 120B)는 상호간 밀착/접촉된 형태로 케이스(110)의 내부에 결합된다.
한편, 제2 전극 조립체(120B)는 제1 전극판(121)로부터 외측 방향(또는 상부 방향)으로 연장되어 제1 전극 단자(140)에 전기적으로 연결된 제1극 제2 전극탭(162)을 포함할 수 있다. 이러한 제1극 제2 전극탭(162)은 제1전극판(121)과 제1 전극단자(140) 사이의 전류 통로가 되며, 이는 다수개가 구비되어 적층된 형태를 하여 전극탭으로 지칭된다. 더불어, 이러한 제1극 제2 전극탭(162)은 제1 비코팅부(121c)가 상부 방향으로 연장/돌출되어 형성된 것일 수 있다.
또한, 제2 전극 조립체(120B)는 제2 전극판(123)으로부터 외측 방향(또는 상부 방향)으로 연장되어 제2 전극 단자(150)에 전기적으로 연결된 제2극 제2 전극탭(172)을 포함할 수 있다. 이러한 제2극 제2전극탭(172)은 제2 전극판(123)과 제2 전극 단자(150) 사이의 전류 통로가 되며, 이를 다수개가 구비되어 적층된 형태를 하여 전극탭으로 지칭된다. 더불어, 이러한 제2극 제2 전극탭(172)은 제2 비코팅부(123c)가 상부 방향으로 연장/돌출되어 형성된 것일 수 있다.
한편, 이러한 제1, 제2 전극 조립체(120A, 120B)가 갖는 제1, 제2 권취 중심부(125A, 125B)의 축, 즉, 권취축은 제1, 2단자(140, 150)가 갖는 단자축에 대략 평행 또는 대략 수평하게 형성된다. 여기서, 권취축 및 단자축이 대략 평행 또는 수평하다는 것은 권취축 및 단자축을 길게 늘여도 서로 많나지 않거나, 아주 길게 늘일 경우 서로 만날 수 있음을 의미한다.
또한 상술한 바와 같이, 제1, 제2 전극 조립체(120A, 120B)와 제1 전극단자(140) 사이에는 일정 길이 연장되고 절곡된 형태의 제1, 제2 전극탭(161, 162)이 개재되고, 제1, 제2 전극 조립체(120A, 120B)와 제2 전극 단자(150)의 사이에는 일정 길이 연장되고 절곡된 형태의 제1, 제2 전극탭(171, 172)이 개재된다. 즉, 일측의 제1, 제2 전극탭(161, 162)은 제1, 제2 전극 조립체(120A, 120B)의 상단으로부터 제1 전극단자(140)를 향하여 대략 대칭되는 형태로 연장 및 절곡되어 제1 전극단자(140)에 접속 또는 용접된다. 또한, 타측의 제1, 제2 전극탭(171, 172) 역시 제1, 제2 전극 조립체(120A, 120B)의 상단으로부터 제2 전극 단자(150)을 향하여 대략 대칭되는 형태로 연장 및 절곡되어 제2 전극단자(150)에 접속 및 용접된다.
실질적으로, 일측의 제1, 제2 전극탭(161, 162)은 상술한 바와 같이 제1 전극판(121) 중 제1 활물질이 코팅되지 않은 제1 비코팅부(121c) 자체이거나, 또는 제1 비코팅부(121c)에 접속된 별도의 부재일 수 있다. 여기서, 별도 부재의 재질은 알루미늄, 알루미늄 합금, 니켈, 니켈 합금, 구리, 구리 합금 및 그 등가물 중에서 선택된 하나일 수 있다.
또한, 타측의 제1, 제2 전극탭(171, 172)은 제2 전극판(123) 중 제2 활물질이 코팅되지 않은 제2 비코팅부(123c) 자체이거나, 또는 제2 비코팅부(123c)에 접속된 별도의 부재일 수 있다. 여기서, 별도 부재의 재질은 니켈, 니켈 합금, 구리, 구리 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금 및 그 등가물 중에서 선택된 하나일 수 있다.
이와 같이, 제1, 제2 전극 조립체(120A, 120B)가 갖는 제1, 제2 권취축과 제1, 제2 단자(140, 150)가 갖는 단자축이 상호간 대략 평행 또는 수평하게 형성됨으로써, 전해액 주입 방향과 권취축 방향 역시 평행 또는 수평하게 형성되어, 전해액 주입 시 제1, 제2 전극 조립체(120A, 120B)의 전해액 함침성이 우수할 뿐만 아니라, 과충전 시 내부 가스가 안전벤트(136)로 신속하게 이동하여 안전벤트(136)를 빠르게 동작시킨다.
또한, 제1, 제2 전극 조립체(120A, 120B)가 갖는 제1, 제2 전극탭(161, 171 및 162, 172)(비코팅부 자체 또는 별도 부재)이 연장 및 절곡되어 제1, 제2 단자(140, 150)에 각각 직접 전기적으로 접속되어 전기적 경로가 짧아짐으로써, 이차 전지(100)의 내부 저항이 감소할 뿐만 아니라 부품 개수도 감소한다.
특히, 제1, 제2 전극 조립체(120A, 120B)가 갖는 제1, 제2 전극탭(161, 171, 및 162, 172((비코팅부 자체 도는 별도 부재)이 상호간 대칭 형태로 형성된 채 제1, 제2 단자(140, 150)에 각각 직접 전기적으로 접속됨으로써, 제1, 제2 전극탭(161, 171 및 162, 172)과, 이의 반대 극성을 갖는 영역(e.g., 케이스, 캡 플레이트 및/또는 제1 제2 전극 조립체의 소정 영역) 사이의 불필요한 전기적 쇼트 현상을 예방할 수 있다. 다르게 설명하면 대칭형 제1, 제2 전극탭(161, 171, 및 162, 172)의 구조에 의해, 제1, 제2 전극탭의 절연 강도가 향상된다.
이러한 제1, 제2 전극 조립체(120A, 120B)는 실질적으로 전해액과 함께 케이스(110)에 수납될 수 있다. 상기 전해액은 EC, PC, DEC, EMC, DMC와 같은 이기 용매에 LiPF6, LiBF4와 같은 리튬염으로 이루어질 수 있다. 물론, 상기 전해액은 액체, 겔상, 또는 고체 형태일 수 있다.
캡 플레이트(130)는 길이와 폭을 갖는 대략 직사각 형태로서, 케이스(110)의 일측에 형성된 케이스 개구부에 결합된다. 즉, 캡 플레이트(130)는 케이스(110)의 개구부와 결합되며, 케이스(110)와 동일한 재질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 캡 플레이트(130)는 레이저 및/또는 초음파 용접 방식으로 케이스(110)에 결합될 수 있다. 여기서, 캡 플레이트(130)는 경우에 따라 캡 조립체로 불리기도 한다.
캡 플레이트(130)는 전해액 주입구를 막는 마개(134) 및 벤트홀을 막는 안전벤트(136)를 포함할 수 있다. 더욱이, 안전벤트(136)는 설정된 압력에서 쉽게 개방될 수 있도록 노치를 더 포함할 수 있다.
제1 전극 단자(140)는 캡 플레이트(130)의 상면에 위치된 제1 전극 단자 플레이트(141), 제1 전극 단자 플레이트(141)와 캡 플레이트(130) 사이에 개재된 제1 상부 절연 플레이트(142), 캡 플레이트(130)의 하면에 위치된 제1 하부 절연 플레이트(143), 제1 하부 절연 플레이트(143)의 하면에 위치된 제1 집전 플레이트(144) 및 제1 전극 단자 플레이트(141)와 제1 집전 플레이트(144)를 전기적으로 연결하는 제1 전극 단자 기둥(145)를 포함할 수 있다. 더불어, 본 발명의 실시예는 캡 플레이트(130)와 제1 전극 단자 기둥(145)을 절연시키는 제1 시일(seal) 절연 가스켓(146)을 더 포함할 수 있다.
여기서, 실질적으로 제1, 제2 전극 조립체(120A, 120B)의 제1, 제2 전극탭(161, 162)은 대칭되는 형태로 상술한 제1 전극 단자(140) 중 제1 집전 플레이트(144)에 전기적으로 접속될 수 있다.
제2 전극 단자(150)는 캡 플레이트((130)의 상면에 위치된 제2 전극 단자 플레이트(151), 제2 전극 단자 플레이트(151)와 캡 플레이트(130)의 사이에 개재된 제2상부 절연 플레이트(152), 캡 플레이트(130)의 하면에 위치된 제2하부 절연 플레이트(153), 제2하부 절연 플레이트(153)의 하면에 위치된 제2집전 플레이트(154) 및 제2전극 단자 플레이트(151)와 제2집전 플레이트(154)를 전기적으로 연결하는 제2전극 단자 기둥(155)을 포함할 수 있다. 더불어, 본 발명의 실시예는 캡 플레이트(130)와 제2전극 단자 기둥(155)을 절연시키는 제2시일 절연 가스켓(156)을 더 포함할 수 있다.
여기서, 실질적으로 제1, 제2 전극 조립체의 제1, 제2 전극탭(171,172)은 대칭되는 형태로 상술한 제2 전극 단자(150) 중 제2 집전 플레이트(154)에 전기적으로 접속될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에서, 제1, 제2 전극 조립체(120A, 120B), 제1, 제2 전극탭(161, 171, 162,172) 및 제1, 제2 전극단자(140, 150)의 사이에 제1, 제2 상부 절연체(180A, 180B)를 더 포함한다. 상기 제1 상부 절연체(180A)는 제1 전극 조립체 (120A)와 제1 전극탭(161, 171) 및 제1, 제2 전극단자(140, 150) 사이에 배치되며, 상기 제2 상부 절연체(180B)는 제2 전극 조립체(120B)와 제2 전극탭(162, 172) 및 제1, 제2 전극단자(140, 150) 사이에 배치된다. 제1, 제2 상부 절연체(180A, 180B)의 상부면은 대략 직사각 형상을 갖는다. 제1, 제2 상부 절연체(180A, 180B)은 제1, 제2 전극탭(161, 171 또는 162, 172)과 반대 극성의 영역(e.g., 케이스, 캡 플레이트 및/또는 제1, 제2 전극 조립체의 소정 영역)이 상호간 전기적으로 쇼트되지 않도록 한다. 이러한 제1, 제2 상부 절연체(180A, 180B)는, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 치수 안정성이 우수하고, 대략 220℃까지 우수한 강도 및 경도를 유지하는 PPS(Polyphenylene Sulfine)와 같은 슈퍼 엔지니어링 플라스틱으로 제조될 수 있다.
그리고 상기 제1, 제2 상부 절연체(180A, 180B)는 각각 제1, 제2 전극 조립체(120A, 120B) 상단에 고정될 수 있도록 고정부재(191)에 의해 고정될 수 있다. 상기 고정부재(191)는 제1 전극 조립체(120A)의 일 측면의 상단에서부터 제1, 제2 상부 절연체(180A, 180B)의 상부면을 걸쳐 제2 전극 조립체(120A)의 일 측면의 상단면까지 둘러싸도록 형성된다. 상기 고정부재(191)는 접착 테이프로 이루어질 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 상부 절연체를 상부에서 바라본 사시도와 하부에서 바라본 사시도이다.
도 4a 및 도 4b에 도시된 상부 절연체는 제1 전극 조립체(120A)의 상부에서 고정 설치되는 제1 상부 절연체(180A)를 도시한다. 제2 상부 절연체(180B)는 상기 제1 상부 절연체(180A)와 밀착 영역(190)을 기준으로 서로 대칭되는 형태를 갖는다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 제1 상부 절연체(180A)는 제1극 제1 전극탭(161) 및 제2극 제1 전극탭(171)을 케이스(110) 쪽으로 밀착시킨 후 상기 제1 상부 절연체(180A)의 도면상 우측 끝에서 제1극 제1 전극탭(161) 및 제2극 제1 전극탭(171)을 상부 방향으로 노출시킨다. 즉, 제1 상부 절연체(180A)는 제1극 제1 전극탭(161)과 제2극 제1 전극탭(171)을 제1 전극 조립체(120A)에서 멀어질수록 더욱 가깝게 밀착시킨다.
도 4a 및 도 4b에 도시되지는 않았지만, 제2 상부 절연체(180B)는 도 3에 도시된 바와 같이 제1 상부 절연체(180A)와 대칭 형태를 갖는다. 제2 상부 절연체(180B)는 제1극 제2 전극탭(162) 및 제2극 제2 전극탭(172)을 케이스(110) 쪽으로 밀착시킨 후 상기 제2 상부 절연체(180B)의 도면상 좌측 끝에서 제1극 제2 전극탭(162) 및 제2극 제2 전극탭(172)을 상부 방향으로 노출시킨다. 즉, 제2 상부 절연체(180B)는 제1극 제2 전극탭(162)과 제2극 제2 전극탭(172)을 제2 전극 조립체(120B)에서 멀어질수록 더욱 가깝게 밀착시킨다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 제1 상부 절연체(180A)는 제1 전극 조립체(120A)의 제1극 제1 전극탭(161)을 하부에 밀착시키는 영역에 대응되는 제1 극 제1 영역(181A_a) 제2극 제2 전극탭(171)을 하부에 밀착시키는 영역에 대응되는 제2극 제1 영역(181A_b), 그리고 전극탭(161,171)이 위치하는 영역이 아닌 영역에 대응되는 다수의 제2 영역(181A_c, 181A_d 및 181A_e)를 포함한다.
제1극 제1 영역(181A_a)과 제2극 제1 영역(181A_b)은 좌측 단면의 높이는 제2 영역(181A_c, 181A_d 및 181A_e)의 높이와 동일하지만, 그 단면의 높이가 우측으로 갈수록 작아지는 챔퍼(chamfer) 형상을 갖는다. 그리고 다수의 제2 영역(181A_c, 181A_d 및 181A_e)은 그 단면이 전체적으로 직사각 형상을 갖는다.
한편, 제1극 제1 영역(181A_a)과 제2극 제1 영역(181A_b)과 제2 영역(181A_c, 181A_d 및 181A_e)은 그 상부 표면은 동일 평면상에 존재한다.
제1 상부 절연체(180A)의 상부는 다수개의 단턱(182A)를 포함한다. 단턱(182A)는 상부 절연체(180A)의 길이 방향에 수직된 방향으로 형성되며 제1 상부 절연체(180A)의 표면을 가로질러 돌출된 단턱이다.
또한, 제1 상부 절연체(180A)에는 가스 배출을 용이하게 하기 위한 하나 이상의 가스 배출 홀(183A 및 184A)을 포함한다. 가스 배출 홀(183A 및 184A)은 제1 전극 조립체(120A)의 제1 권취축과 대략 평행 또는 수평하게 형성됨으로써 과충전시 내부 가스가 안전벤트(136)로 신속하게 이동하게 한다. 가운데에 위치한 제2 영역(181A_d) 상에 형성된 가스 배출홀들(183A)은 제2 영역(181A_d)의 전체 상부면 면적에 대응되는 크기로 형성될 수 있다. 또한, 제1극 제1 영역(181A_a)과 제2극 제1 영역(181A_b)에 상에 형성된 가스 배출홀들(184A)은 작은 형상의 홀들이 다수개 배치될 수 있다.
한편, 제2 상부 절연체(180B)는 제1 상부 절연체(180A)와 대칭 형상이므로 제2 상부 절연체(180B)의 자세한 설명은 제1 상부 절연체(180A)의 설명과 중복되어 생략한다.
도 5는 전극 조립체에 상부 절연체를 조립하는 과정을 나타낸다.
도 5를 참조하면, 설명의 편의를 위해 제2 전극 조립체(120B) 위에 제2 상부 절연체(180B)를 조립하는 과정을 나타낸다. 제1 전극 조립체(120A) 위에 제1 상부 절연체(180A)를 조립하는 것은 도 5에 도시된 예와 대칭되는 모습으로 보여질 것이다.
먼저 제2 전극 조립체(120B)를 지그(300)에 안착시킨다. 이 때 제2 전극 조립체(120B)의 제1 전극 제1 전극탭(162)과 제2 전극 제2 전극탭(172)은 아직 그 끝단이 모아지지 않은 상태이다. 그리고 나서 제2 상부 절연체(180B)를 제2 전극 조립체(120B)의 상단에서 지그(300) 안쪽으로 삽입한다. 제2 상부 절연체(180B) 상부에 형성된 단턱(182B)가 지그(300) 안쪽에 형성된 홈(미도시)과 같이 가이드 역할을 수행한다. 제2 상부 절연체(180B)가 제2 전극 조립체(120B) 상단에 안착이 되면, 제1 전극 제1 전극탭(162)과 제2 전극 제2 전극탭(172)은 제2 상부 절연체(180B)의 제1극 제1 영역(181B_a)과 제2극 제1 영역(181B_b) 아래에 밀착되고 제2 상부 절연체(180B)의 좌측 끝단을 통해 상부로 모아져 돌출된다. 그런 다음 제2 상부 절연체(180B)는 제2 전극 조립체(120B)와 고정부재(191)로 고정된다. 상기 고정부재(191)는, 제2 전극 조립체(120B)와 제2 상부 절연체(180B) 그리고 제1 전극 조립체(120A)와 제1 상부 절연체(180A)를 각각 고정한 후 제1 전극 조립체(120A)와 제2 전극 조립체(120B)를 대칭 형태로 붙인 후 다시 결합할 수 도 있지만, 제1 전극 조립체(120A)와 제2 전극 조립체(120B) (제1 상부 절연체(180A)와 제2 상부 절연체(180B)가 안착 된)를 대칭 형태로 붙인 후 , 제1 전극 조립체(120A), 제2 전극 조립체(120B), 제1 상부 절연체(180A) 및 제2 상부 절연체(180B)를 모두 한꺼번에 붙여 고정시킬 수도 있다.
이와 같이 본 발명의 이차전지(100)는 전극 조립체의 전극탭을 캡 플레이트에 조립할 때 그 사이에서 전극탭을 고정하는 상부 절연체를 측면 방향에서 전극 조립체 상부에 밀어서 안착시키는 것을 통해 전극탭을 고정하여 전극탭이 전극 조립체 안쪽으로 파고드는 것을 방지할 수 있다. 또한 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(100)는 상부 절연체가 전극 조립체에서 연장된 전극탭을 케이스 외측으로 밀어 전극 단자와 연결할 수 있도록 하고, 캡 플레이트와 전극 조립체 사이에 위치하여 전극탭이 접혀 다른 전극 부재에 접촉하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(100)는 상부 절연체가 다수의 고정용 단턱을 포함하여 캡 플레이트의 조립 시 상부 절연체가 측 방향으로 움직이거나 이탈하는 것을 방지할 수 있고, 상부 절연체를 전극 조립체 상단에 안착시 지그에 있는 홈을 통해 정확히 가이드할 수 있어 상부 절연체를 전극 조립체 상단에 정확한 위치에 안착시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(100)는 상부 절연체가 셀 내부 가스 배출을 위한 배출 홀을 포함하여 아차전지(100)의 과충전 시 내부 가시가 배출 홀을 통해 안전벤트로 신속하게 배출될 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 다른 이차전지 중에서 제1, 2 전극 조립체를 도시한 평면도 및 부분 단면도이다.
도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 제1전극 조립체(120A)는 권취가 시작되는 제1권취 중심부(125A)(또는 제1권취 선단부)를 포함할 수 있고, 제2전극 조립체(120B) 역시 권취가 시작되는 제2권취 중심부(125B)(또는 제2권취선단부)를 포함할 수 있다. 또한, 제1,2전극 조립체(120A, 120B)는 상호간 경계 영역 또는 밀착 영역(190)을 가질 수 있다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 제1,2전극 조립체(120A, 120B)는 상호간의 경계 영역(190)을 중심으로 상호간 대칭 형태로 제1,2전극 조립체(120A, 120B)의 외측 영역에 형성된 제1,2전극탭(161, 162 또는 171, 172)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 제1전극탭(161, 171)은 제1전극 조립체(120A)의 외측 영역에만 형성(즉, 제1전극탭(161, 171)은 제1전극 조립체(120A)의 내측 영역에 형성되지 않음)되고, 제2전극탭(162, 172) 역시 제2전극 조립체(120B)의 외측 영역에만 형성(즉, 제2전극탭(162, 172)은 제2전극 조립체(120B)의 내측 영역에 형성되지 않음)될 수 있다. 그러면 도 6b에 도시된 바와 같이, 도 2b에 도시된 바와 같이, 제1,2전극 조립체(120A, 120B)는, 상호간의 경계 영역(190) 또는 전극 단자(140)를 중심으로, 상호간 대칭 형태로 외측 영역으로부터 연장 및 절곡된 제1,2전극탭(161, 162)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 제1,2전극탭(161, 162)은 제1, 제2 상부 절연체(180A, 180B) 아래에서 각각 제1,2전극 조립체(120A, 120B)의 외측 영역으로부터 전극 단자(140)까지 상호간 대칭되는 형태로 연장 및 절곡될 수 있다. 다르게 설명하면, 제1,2전극탭(161, 162)은 각각 제1,2전극 조립체(120A, 120B)의 상호간 경계 영역(190)보다 케이스(110)(즉, 제1장변부 또는 제2장변부)에 더 가까운 영역으로부터 전극 단자까지 연장 및 절곡되며, 케이스(110) 쪽으로 갈수록 제1, 제2 상부 절연체(180A, 180B)의 챔퍼 형상으로 인해 더욱 밀착되어 모아질 수 있다.
또 다르게 설명하면, 제1,2전극탭(161, 162)은 각각 제1,2전극 조립체(120A, 120B)의 외측 영역으로부터 연장된 제1영역(161a, 162a)과, 제1영역(161a, 162a)으로부터 연장되어 상기 케이스(110)에 인접하는 제2영역(161b, 162b)과, 제2영역(161b, 162b)으로부터 절곡되어 전극 단자(140)에 전기적으로 접속된 제3영역(161c, 162c)을 포함할 수 있다.
여기서, 제1영역(161a, 162a)은 케이스(110)(즉, 제1장변부 또는 제2장변부)로부터 제1,2전극 조립체(120A, 120B)의 상호간 경계 영역(190)에 가까워질수록 절곡 각도가 더욱 커진다. 또한, 제2영역(161b, 162b)은 케이스(110)(즉, 제1장변부 또는 제2장변부)의 길이 방향에 대략 평행하게 형성될 수 있다. 또한, 제3영역(161c, 162c)은 제2영역(161b, 162b)으로부터 대략 직각으로 절곡된 채 전극 단자(140)에 접속된다.
더불어, 제1,2전극 조립체(120A, 120B), 제1,2전극탭(161, 162) 및 전극 단자(140)의 사이의 개재된 제1, 2 상부 절연체(180A, 180B)는 제1,2전극탭(161, 162)과 반대 극성의 케이스, 캡 플레이트 및/또는 제1,2전극 조립체의 소정 영역 사이에 상호간 전기적 쇼트 현상이 발생하지 않도록 한다. 특히, 제1, 2 상부 절연체(180A, 180B)는 대체로 제1,2전극 조립체(120A, 120B)가 갖는 분리막(122) 위에 안착된 형태를 한다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 다른 실시예에 다른 이차전지 중에서 제1, 2 전극 조립체를 도시한 평면도 및 부분 단면도이다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 제1,2전극 조립체(120A, 120B)는 상호간의 경계 영역(190)을 중심으로 상호간 대칭 형태로 제1,2전극 조립체(120A, 120B)의 내측 영역에 형성된 제1,2전극탭(261, 262 또는 271, 272)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 제1전극탭(261, 271)은 제1전극 조립체(120A)의 내측 영역에만 형성(즉, 제1전극탭(261, 271)은 제1전극 조립체(120A)의 외측 영역에 형성되지 않음)되고, 제2전극탭(262, 272) 역시 제2전극 조립체(120B)의 내측 영역에만 형성(즉, 제2전극탭(262, 272)은 제2전극 조립체(120B)의 외측 영역에 형성되지 않음)될 수 있다. 좀 더 구체적으로 설명하면, 도 3a에 도시된 바와 같이, 제1 전극탭(261, 271)은 제1전극 조립체(120A)중 제1권취 중심부(125A)의 대략 하부 영역(즉, 경계 영역(190)에 인접한 영역)에만 형성되고, 제2전극탭(262, 272)은 제2전극 조립체(120B)중 제2권취 중심부(125B)의 대략 상부 영역(즉, 경계 영역(190)에 인접한 영역)에만 형성될 수 있다. 따라서, 제1,2전극탭(261, 262 또는 271,272)의 상호간 최대 이격 거리는 제1,2전극 조립체(120A, 120B)의 최소 이격 거리와 같거나 약간 클 수 있다.
도 7b에 도시된 바와 같이, 제1,2전극 조립체(120A, 120B)는, 상호간의 경계 영역(190) 또는 전극 단자(140)를 중심으로, 상호간 대칭 형태로 내측 영역으로부터 연장 및 절곡된 제1,2전극탭(261, 262)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 제1,2전극탭(261, 262)은 각각 제1,2전극 조립체(120A, 120B)의 내측 영역으로부터 전극 단자(140)까지 상호간 대칭되는 형태로 연장 및 절곡될 수 있다. 다르게 설명하면, 제1,2전극탭(261, 262)은 각각 케이스(110)의 제1장변부(111) 또는 제2장변부(112)보다 제1,2전극 조립체(120A, 120B)의 상호간 경계 영역(190)에 더 가까운 영역으로부터 전극 단자(140)까지 연장 및 절곡되며, 케이스(110) 쪽으로 갈수록 제1, 제2 상부 절연체(180A, 180B)의 챔퍼 형상으로 인해 더욱 밀착되어 모아질 수 있다.
또 다르게 설명하면, 제1,2전극탭(261, 262)은 각각 제1,2전극 조립체(120A, 120B)의 내측 영역으로부터 연장된 제1영역(261a, 262a)과, 제1영역 (261a, 262a)으로부터 연장되어 상기 케이스(110)에 인접하는 제2영역(261b, 262b)과, 제2영역(261b, 262b)으로부터 절곡되어 전극 단자(140)에 접속된 제3영역(261c, 262c)을 포함할 수 있다.
여기서, 제1영역(261a, 262a)은 케이스(110)로부터 제1,2전극 조립체(120A, 120B)의 상호간 경계 영역(190)에 가까워질 수록 절곡 각도가 더욱 커진다 또한, 제2영역(261b, 262b)은 케이스(110)의 길이 방향에 대략 평행하게 형성될 수 있다. 또한, 제3영역(261c, 262c)은 제2영역(261b, 262b)으로부터 대략 직각으로 절곡된 채 전극 단자(140)에 접속된다.
더불어, 제1,2전극 조립체(120A, 120B), 제1,2전극탭(261, 262) 및 전극 단자(140)의 사이에 개재된 제1, 2 상부 절연체(180A, 180B)는, 제1,2전극탭(261, 262)과 반대 극성의 케이스(110), 캡 플레이트(130), 제1,2전극 조립체(120A, 120B) 등과 전기적으로 쇼트되지 않도록 한다. 특히, 제1, 2 상부 절연체(180A, 180B)는 대체로 제1,2전극탭(261, 262)의 제1영역(261a, 262a) 위에 안착된 형태를 한다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지의 상부 절연체를 상부에서 바라본 사시도와 하부에서 바라본 사시도이다.
도 8a 및 도 8b에 도시된 상부 절연체는 제1 전극 조립체(120A)의 상부에서 고정 설치되는 다른 실시예에 따른 제1 상부 절연체(280A)를 도시한다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 제2 상부 절연체(280B)는 상기 제1 상부 절연체(280A)와 밀착 영역(190)을 기준으로 서로 대칭되는 형태를 갖는다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 제1 상부 절연체(280A)는 제1극 제1 전극탭(161) 및 제2극 제1 전극탭(171)을 케이스(110) 쪽으로 밀착시킨 후 상기 제1 상부 절연체(280A)의 도면상 우측 끝에서 제1극 제1 전극탭(161) 및 제2극 제1 전극탭(171)을 상부 방향으로 노출시킨다. 즉, 제1 상부 절연체(280A)는 제1극 제1 전극탭(161)과 제2극 제1 전극탭(171)을 제1 전극 조립체(120A)에서 멀어질수록 더욱 가깝게 밀착시킨다.
도 8a 및 도 8b에 도시되지는 않았지만, 제2 상부 절연체(280B)는 도 3에 도시된 바와 같이 제1 상부 절연체(280A)와 대칭 형태를 갖는다. 제2 상부 절연체(280B)는 제1극 제2 전극탭(162) 및 제2극 제2 전극탭(172)을 케이스(110) 쪽으로 밀착시킨 후 상기 제2 상부 절연체(180B)의 도면상 좌측 끝에서 제1극 제2 전극탭(162) 및 제2극 제2 전극탭(172)을 상부 방향으로 노출시킨다. 즉, 제2 상부 절연체(280B)는 제1극 제2 전극탭(162)과 제2극 제2 전극탭(172)을 제2 전극 조립체(120B)에서 멀어질수록 더욱 가깝게 밀착시킨다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 제1 상부 절연체(280A)는 제1 전극 조립체(120A)의 제1극 제1 전극탭(161)을 하부에 밀착시키는 영역에 대응되는 제1 극 제1 영역(281A_a) 제2극 제2 전극탭(171)을 하부에 밀착시키는 영역에 대응되는 제2극 제1 영역(281A_b), 그리고 전극탭(161,171)이 위치하는 영역이 아닌 영역에 대응되는 다수의 제2 영역(281A_c, 281A_d 및 281A_e)를 포함한다.
제1극 제1 영역(281A_a)과 제2극 제1 영역(281A_b) 그리고 다수의 제2 영역(281A_c, 281A_d 및 281A_e)은 그 단면의 높이가 좌측에서 우측으로 갈수록 작아지는 챔퍼(chamfer) 형상을 갖는다.
그리고, 제1극 제1 영역(281A_a)과 제2극 제1 영역(281A_b)과 제2 영역(281A_c, 281A_d 및 281A_e)은 그 상부 표면은 동일 평면상에 존재한다.
제1 상부 절연체(280A)의 상부는 다수개의 단턱(282A)를 포함한다. 단턱(282A)는 상부 절연체(280A)의 길이 방향에 수직된 방향으로 형성되며 제1 상부 절연체(280A)의 표면을 가로질러 돌출된 단턱이다.
또한, 제1 상부 절연체(280A)에는 가스 배출을 용이하게 하기 위한 하나 이상의 가스 배출 홀(283A 및 284A)을 포함한다. 가스 배출 홀(283A 및 284A)은 제1 전극 조립체(120A)의 제1 권취축과 대략 평행 또는 수평하게 형성됨으로써 과충전시 내부 가스가 안전벤트(136)로 신속하게 이동하게 한다. 가운데에 위치한 제2 영역(281A_d) 상에 형성된 가스 배출홀들(283A)은 제2 영역(281A_d)의 전체 상부면 면적에 대응되는 크기로 형성될 수 있다. 또한, 제1극 제1 영역(281A_a)과 제2극 제1 영역(281A_b)에 상에 형성된 가스 배출홀들(284A)은 작은 형상의 홀들이 다수개 배치될 수 있다.
한편, 제2 상부 절연체(280B)는 제1 상부 절연체(280A)와 대칭 형상이므로 제2 상부 절연체(280B)의 자세한 설명은 제1 상부 절연체(280A)의 설명과 중복되어 생략한다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 상부 절연체는 가스 배출홀이 전극탭들이 존재하지 않은 영역에 대응하는 제2 영역에만 존재하고 전극탭이 하부에 밀착되는 영역에는 존재하지 않을 수도 있다. 이는 전극탭이 상부 절연체 하부에서 수평으로 누워 져 상부 절연체 상단 표면에 수평하게 밀착되기 때문에 내부의 가스가 전극탭이 있는 영역 위가 아닌 전극탭이 없는 영역 위로 배출될 가능성이 크기 때문이다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 이차 전지를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100; 이차 전지 110; 케이스
111; 제1장변부 112; 제2장변부
113; 제1단변부 114; 제2단변부
115; 바닥부 120A, 120B; 제1,2전극 조립체
130; 캡 플레이트 140; 제1전극 단자
150; 제2전극 단자 161,171; 제1전극탭
162,172; 제2전극탭
180A, 280A; 제1 상부 절연체, 180B, 280B; 제2 상부 절연체;
181A_a, 281A_a, 181B_a, 281B_a; 제1극 제1 영역
181A_b, 281A_b, 181B_b, 281B_b; 제2극 제1 영역
181A_c 181A_d, 181A_d, 281A_c 281A_d, 281A_d; 제2 영역
181B_c 181B_d, 181B_d, 281B_c 281B_d, 281B_d; 제2 영역
182A, 282A, 182B, 282B; 단턱
183A, 184A, 283A, 284A, 183B, 184B, 283B, 284B; 가스 배출 홀
190; 경계 영역 191: 고정부재

Claims (10)

  1. 케이스;
    상기 케이스 내측에 수용되고, 상기 케이스와 인접한 일측으로 밀착된 전극탭을 갖는 전극 조립체;
    상기 케이스의 일측에 형성된 케이스 개구부와 결합되며, 상기 전극 조립체의 전극탭과 전기적으로 접속되는 전극 단자를 갖는 캡 플레이트; 및
    상기 전극 조립체 상부에서 상기 전극 조립체에 고정 설치되며, 상기 전극탭의 일 끝단을 상부 방향으로 노출시키는 상부 절연체;를 포함하며,
    상기 상부 절연체는 상기 전극탭의 하부에 밀착되는 제1영역을 포함하고, 상기 제1영역은 상기 상부 절연체의 길이방향과 수직하게 절단한 단면의 높이가 상기 케이스와 인접할수록 작아지도록 하면이 경사지는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 절연체는 상기 전극탭이 위치하는 영역이 아닌 다른 부분을 상기 길이방향과 수직하도록 절단한 단면은 직사각 형상을 갖는 제2 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제2 영역의 단면의 높이는 상기 제 1영역의 단면 중 높이가 가장 큰 부분의 높이와 동일한 것을 특징으로 하는 이차전지.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 절연체는 하나 이상의 가스 배출 홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 절연체의 상부는 상기 상부 절연체의 길이 방향에 수직된 방향으로 상기 상부 절연체의 표면을 가로질러 돌출된 다수개의 단턱을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극 조립체는 제1 전극탭을 갖는 제1 전극 조립체, 및 상기 제1 전극 조립체와 나란히 수용되고 제2 전극탭을 갖는 제2 전극 조립체를 포함하며,
    상기 제1, 제2 전극탭은 상호간 상기 제1, 제2 전극 조립체의 상호간 경계 영역을 중심으로 대칭되는 형태로 형성되며,
    상기 상부 절연체는 상기 제1 전극 조립체의 상부에서 고정 설치되는 제1 상부 절연체, 및 상기 제2 전극 조립체의 상부에서 고정 설치되는 제2 상부 절연체를 포함하고,
    상기 제1, 제2 상부 절연체는 상기 제1, 제2 상부 절연체의 상호간 경계 영역을 중심으로 대칭되는 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1, 제2 상부 절연체의 제1 영역들은 그 단면의 높이가 상기 제1, 제2 상부절연체의 상호간 경계 영역에서 높고 그 반대편인 상기 케이스에 가까이 갈수록 낮아지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 이차전지는
    상기 상부 절연체의 상부면의 적어도 일부와 상기 전극 조립체의 표면의 적어도 일부를 덮고, 상기 전극 조립체의 일 표면에서 상기 상부 절연체의 표면을 걸쳐 상기 전극 조립체의 다른 표면까지 둘러싸, 상기 상부 절연체를 상기 전극 조립체에 고정하기 위한 고정부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1, 제2 전극탭은 각각 상기 상호간 경계 영역보다 상기 케이스에 더 가까운 영역으로부터 상기 전극 단자까지 연장된 것을 특징으로 하는 이차전지.
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