KR102340113B1

KR102340113B1 - 이차 전지

Info

Publication number: KR102340113B1
Application number: KR1020170037831A
Authority: KR
Inventors: 권민형
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2017-03-24
Filing date: 2017-03-24
Publication date: 2021-12-15
Also published as: KR20180108282A

Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 이차 전지는 제1 전극, 제2 전극 및 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스, 케이스의 개구에 결합되며 벤트 구멍을 가지는 캡 플레이트, 캡 플레이트 위에 위치하며 상기 제1 전극 및 제2 전극과 각각 전기적으로 연결되는 제1 단자 및 제2 단자, 벤트 구멍에 용접되는 용접부, 상기 벤트 구멍과 대응하는 마개부, 상기 용접부와 상기 마개부 사이에 위치하는 파단부를 포함하는 벤트 플레이트, 벤트 플레이트와 상기 제1 단자 사이를 전기적으로 연결하는 보조 단자를 포함하고, 파단부는 제1 두께의 제1 파단부와 상기 제1 두께보다 두꺼운 제2 두께의 제2 파단부를 포함하고, 상기 제1 파단부는 상기 제2 파단부보다 제2 단자와 인접하게 위치한다.

Description

이차 전지{RECHARGEABLE BATTERY}

본 기재는 이차 전지에 관한 것으로서, 특히, 안전 장치를 포함하는 이차 전지에 관한 것이다.

이차 전지(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 전자 기기에 사용되고, 대용량 전지는 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.

이러한 이차 전지는 양극, 세퍼레이터, 음극과 함께 전해액이 케이스에 수용된 형태를 가진다. 케이스는 각형, 파우치형, 원형 등과 같이 다양한 형태를 가질 수 있다. 이중, 알루미늄 등의 금속 재질로 이루어지는 케이스는 전극 조립체가 수용된 후, 캡 플레이트 등으로 막아서 내부를 밀봉시킨다.

한편, 이차 전지는 이상 반응 또는 외부 충격 등으로 인해서, 케이스 내부 압력이 올라가면 설정된 압력 조건 이상일 경우 파손되어 이차 전지의 폭발을 방지하는 안전 장치가 형성되어 있다.

이러한 안전 장치는 내부의 가스를 외부로 분출하는 것으로, 내부 압력이 강할수록 폭발력도 증가하고, 임의의 영역에서 분출하여 부품 손상을 가져올 수 있다.

따라서 본 발명은 안전 장치가 작동하여 내부 가스가 배출되더라도 분출 압력으로 인해서, 부품이 손상되는 현상을 줄일 수 있는 안전 장치를 포함하는 이차 전지를 제공하는 것이다.

상기 보조 단자는 상기 벤트 플레이트와 용접되는 제1 판형부, 제1 단자와 용접으로 고정되는 제2 판형부, 상기 제1 판형부와 상기 제2 판형부 사이를 연결하는 경사부를 포함할 수 있다.

상기 경사부는 퓨즈 구멍을 가지고, 퓨즈 구멍을 감싸는 차단 부재를 더 포함할 수 있다.

상기 마개부는 상기 제1 판형부를 향해서 돌출한 반구를 포함할 수 있다.

상기 제1 파단부의 길이는 상기 제2 파단부의 길이보다 길게 형성될 수 있다.

상기 제1 파단부 및 제2 파단부는 복수로 형성되며, 상기 제1 파단부 및 제2 파단부가 교대로 위치할 수 있다.

상기 제1 파단부는 상기 제2 파단부와 인접할수록 상기 제1 파단부의 제1 두께가 점진적으로 증가할 수 있다.

상기 제2 파단부는 상기 보조 단자와 중첩할 수 있다.

상기 제1 파단부 및 제2 파단부는 상기 캡 플레이트의 길이 방향을 따라 형성되는 가상의 가로선과 중첩하고, 상기 마개부를 중심으로 반대편에 위치할 수 있다.

상기 제1 파단부의 제1 두께는 0.6㎛이상이고, 상기 제2 파단부의 제2 두께는 0.65㎛이하일 수 있다.

상기 케이스 내에 위치하며, 상기 제1 전극 및 제2 전극과 전기적으로 각각 연결되어 있는 제1 집전 부재 및 제2 집전 부재를 포함하고, 제1 집전 부재는 상기 캡 플레이트로부터 상기 제1 집전 부재를 향해서 돌출한 돌출 단자와 용접으로 연결되어 있고, 제2 집전 부재는 상기 캡 플레이트를 관통하여 상기 제2 단자와 상단이 연결되어 있는 연결 단자의 하단과 용접으로 연결될 수 있다.

본 발명에서와 같이 서로 다른 두께를 가지는 벤트 플레이트로 안전 장치를 형성하면, 가스가 배출되는 영역을 선택할 수 있으며, 내부 가스가 분출되는 압력을 줄여 안전성이 향상된 이차 전지를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 이차 전지의 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시한 이차 전지의 전극 조립체의 분해 사시도이다.
도 5는 도 1에 도시한 이차 전지의 전극 조립체 및 케이스의 분해 사시도이다.
도 6은 도 1에 도시한 이차 전지의 캡 플레이트의 개략적인 평면도이다.
도 7은 도 6의 VII-VII선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 파단부의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예예 따른 벤트 플레이트의 개략적인 평면도이다.
도 10은 도 9의 X-X선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 11은 본 발명의 한 실시예에 따라서 벤트 플레이트의 작동을 설명하기 위한 도면이다.

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 사시도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 자른 단면도이며, 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 자른 단면도이고, 도 4는 도 1에 도시한 이차 전지의 전극 조립체의 분해 사시도이고, 도 5는 도 1에 도시한 이차 전지의 전극 조립체 및 케이스의 분해 사시도이다.

도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 이차 전지는 전극 조립체(120), 전극 조립체(120)를 내장하는 케이스(27), 케이스(27)의 개구에 결합된 캡 조립체(30)를 포함한다.

이차 전지는 리튬 이온 이차 전지로서 각형인 것을 예로서 설명한다. 다만, 본 발명이 이에 제안되는 것은 아니며, 본 발명은 리튬 폴리머 전지 또는 원통형 전지 등 다양한 형태의 전지에 적용될 수 있다.

케이스(27)에 수용되는 전극 조립체(120)는 적어도 하나 이상일 수 있으며, 이하에서는 한 쌍의 전극 조립체(120)를 예로 설명하며, 한 쌍의 전극 조립체(120)는 각각 제1 전극 조립체(120a)와 제2 전극 조립체(120b)라 한다.

도 3 내지 5를 참조하면, 제1 전극 조립체(120a) 및 제2 전극 조립체(120)는 각각 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. 예를 들어, 제1 전극(121)은 양극 일 수 있으며, 제2 전극(122)은 음극일 수 있다.

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(21a) 및 제2 전극 활성부(22a)의 일변을 따라 일정한 간격을 두고 형성될 수 있으며, 상기 일변으로부터 캡 조립체(30)를 향하여 나란하게 돌출되어 있다.

제1 전극 무지부(21b)와 제2 전극 무지부(22b)는 금속 포일로부터 돌출되도록 절단하여 형성하므로, 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 극성으로 거리를 두고 이격 배치된다.

또한, 제1 전극(121) 및 제2 전극(122)은 권취하거나 겹쳐서 형성되므로, 제1 전극 무지부(21b) 및 제2 전극 무지부(22b)는 복수의 박막이 겹쳐져서 형성될 수 있다. 이처럼 복수의 박막이 겹쳐서 형성될 경우, 전류 이동을 용이하게 하기 위해서 초음파 용접으로 박막과 박막이 접촉하도록 연결될 수 있다.

또한, 제1 전극 무지부와 제2 전극 무지부는 절단하지 않고, 각각 제1 전극 활성부 및 제2 전극 활성부의 가장자리를 따라서 길게 형성될 수 있다. 이때, 제1 전극 무지부와 제2 전극 무지부는 제1 전극 활성부 및 제2 전극 활성부를 중심으로 반대편에 위치한다.

세퍼레이터(123)는 제1 전극 활성부(21a)와 제2 전극 활성부(22a) 사이에 위치하며, 단락을 방지하고 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 역할을 하며, 예를 들어 폴리 에틸렌(polyethylene), 폴리 프로필렌(polypropylene) 또는 이들의 복합 필름으로 이루어질 수 있다.

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 부재(141, 142)에 의해서 전기적으로 연결된다. 즉, 제1 전극 조립체(120a)와 제2 전극 조립체(120b)의 제1 전극 무지부(21b)는 제1 집전 부재(141)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(141, 142)와 접촉하는 일면을 가지는 제2 무지부(21b2, 22b2)를 가질 수 있다.

제1 집전 부재(141)의 일면(상대적으로 캡플레이트와 가까운 면)과 제2 무지부(21b2)의 일면(상대적으로 집전체와 가까운 면)이 접촉하여 전기적으로 연결되고, 제2 집전 부재(142)의 일면(상대적으로 캡플레이트와 가까운 면)과 제2 무지부(22b2)의 일면(상대적으로 집전체와 가까운 면)이 접촉하여 전기적으로 연결될 수 있다.

다시 도 1 내지 3을 참조하면, 전극 조립체(120)는 실질적으로 전해액과 함께 케이스(27)에 수납된다. 전해액은 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트(PC), 디에틸 카보네이트(DEC), 에틸메틸 카보네이트(EMC), 디메틸 카보네이트 (DMC)와 같은 유기 용매에 LiPF₆, LiBF₄와 같은 리튬염으로 이루어질 수 있다. 전해액은 액체, 고체 또는 겔상일 수 있다.

케이스(27)는 대략 직육면체로 이루어지며, 일면에는 개방된 개구가 형성된다. 케이스(27)는 이차 전지의 외관을 형성하고 이차 전지에 기계적 강도를 제공하며, 알루미늄, 스테인리스 스틸 등의 금속으로 이루어질 수 있다.

캡 조립체(30)는 케이스(27)의 개구를 덮는 캡 플레이트(31)와 캡 플레이트(31)의 외측으로 돌출되며, 제1 전극(121)과 전기적으로 연결된 제1 단자(52)와 캡 플레이트(31)의 외측으로 돌출되며 제2 전극(122)과 전기적으로 연결된 제2 단자(54)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)에는 전해액 주입구(3), 벤트 구멍(4) 및 한 쌍의 제1 단자 구멍(5)이 형성되어 있다.

전해액 주입구(3)는 전해액이 주입되는 구멍으로, 밀봉 마개(38)가 설치되어 밀봉된다. 전해액 주입구(3)는 전해액이 이동하는 경로를 제공하기 위해서 케이스(27)의 내부로 돌출된 형태일 수 있다. 이때, 전해액 주입구(3)는 캡 플레이트(31)의 일부가 케이스(27)의 내부 방향으로 돌출되어 형성될 수 있다.

벤트 구멍(4)에는 설정된 압력에서 개방될 수 있는 벤트 플레이트(39)가 설치되어 있다. 벤트 플레이트(39)는 벤트 구멍(4)과 용접되는 용접부(39a), 벤트 구멍(4)을 막는 마개부(39b), 용접부(39a)와 마개부(39b) 사이에 위치하며 마개부(39b)의 둘레를 따라서 형성되어 있는 파단부(39c)를 포함한다.

구체적으로 도 6 내지 도 11을 참조하여 설명한다.

도 6은 도 1에 도시한 이차 전지의 캡 플레이트의 개략적인 평면도이고, 도 7은 도 6의 VII-VII선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 파단부의 단면도이고, 도 9는 본 발명의 다른 실시예예 따른 벤트 플레이트의 개략적인 평면도이고, 도 10은 도 9의 X-X선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 11은 본 발명의 한 실시예에 따라서 벤트 플레이트의 작동을 설명하기 위한 도면이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 파단부(39c)는 설정된 압력에서 용이하게 개방될 수 있도록, 용접부(39a)와 마개부(39b)의 두께보다 얇게 형성될 수 있다.

파단부(39c)는 제1 두께의 제1 파단부(C1)와 제1 두께(T1)보다 두꺼운 제2 두께(T2)의 제2 파단부(C2)를 포함할 수 있다. 제1 파단부(C1)와 제2 파단부(C2)는 캡 플레이트(31)의 길이 방향을 따라서 위치하는 가상의 가로선(XD)과 중첩하여 형성될 수 있으며, 마개부(39b)를 중심으로 반대편에 위치할 수 있다. 이때, 제1 파단부의 제1 두께(T1)는 0.6㎛이상이고, 제2 파단부의 제2 두께(T2)는 0.65㎛이하일 수 있다. 제1 파단부(C1)의 길이는 제2 파단부(C2)의 길이보다 길게 형성될 수 있다. 제1 파단부(C1)와 제2 파단부(C2)의 길이는 마개부(39b)의 둘레를 따라 형성되는 호의 길이 이다.

본 발명에서와 같이 파단부(39c)의 두께를 다르게 형성하면, 케이스의 내부 압력이 증가하여 파단부가 파단될 때, 제1 파단부(C1)부터 개방될 수 있도록 한다. 즉, 가스가 분출되기 시작하는 위치를 선택할 수 있다.

또한, 파단부의 두께가 동일하면 동시에 파단부 전체가 벤트 구멍으로부터 분리되지 않고, 어느 한 부분을 중심으로 분출하게 되는데, 가스가 분출하는 부분은 파단부의 임의의 영역에서 선택된다. 따라서, 본 발명의 실시예에서와 같이 제1 파단부(C1)와 제2 파단부(C2)를 형성하고, 제1 파단부(C1)부터 파단될 수 있도록 함으로써 임의의 영역에서 파단되는 것을 방지할 수 있다.

따라서, 본 발명의 한 실시예에서는 제1 파단부(C1)는 상대적으로 제2 단자(54)와 인접하게 위치하고, 제2 파단부(C2)는 상대적으로 제1 단자(52)와 인접하게 위치시킨다. 벤트 플레이트(39)는 보조 단자(800)를 통해서 제1 단자(52)와 연결되어 있어, 제2 파단부(C2) 위에는 보조 단자(800)가 지나가게 되므로, 제1 파단부(C1)를 먼저 개방될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 제1 파단부(C1)는 제2 파단부(C2)보다 두께가 얇아 상대적으로 낮은 압력에서도 개방되어 가스의 분출 압력을 줄여줄 수 있다. 파단부의 두께가 동일할 경우 벤트 플레이트(39)에 가해지는 압력도 증가하기 때문에 분출 압력으로 인해서 내부 부품에 손상을 줄 수 있다.

따라서, 제1 파단부(C1) 및 제2 파단부(C2)는 도 8에 도시한 바와 같이 파단부(39c)를 따라서 교대로 위치하도록 형성될 수 있다. 이때, 제1 파단부(C1)의 길이는 제2 파단부(C2)의 길이 보다 길게 형성될 수 있으며, 감압하고자 하는 압력에 따라서 선택적으로 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 벤트 플레이트(39)는 보조 단자(800)를 통해서 제1 단자(52)와 기계적으로 연결되어 있으므로, 벤트 플레이트(39)가 벤트 구멍(4)으로부터 완전히 분리되더라도 보조 단자(800)에 고정되어 있어, 벤트 플레이트(39)가 비산되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 벤트 구멍(4)으로부터 완전히 분리된 벤트 플레이트(39)는 가스 분출 압력에 의해서 날아가 다른 부품에 충격을 가하여 손상을 주거나 단락을 유발할 수 있다.

파단부(39c)의 두께는 도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이, 점짐적으로 달라지도록 형성될 수 있으며, 제1 파단부(C1)로부터 제2 파단부(C2)로 갈수록 파단부(39c)의 두께는 두꺼워질 수 있다. 이때, 제1 파단부(C1)는 상대적으로 제2 단자(54)와 인접하고, 제2 파단부(C2)는 상대적으로 제1 단자(52)와 인접하게 위치한다.

이처럼, 파단부(39c)의 두께를 다르게 형성하면 케이스 내부 압력이 증가할 때 상대적으로 두께가 얇은 제1 파단부(C1)가 개방되면서, 도 11에서와 같이 벤트 플레이트(39)가 제1 단자(52)를 향해서 휘어지면서 제2 파단부(C2)로 파단이 진행되어 벤트 구멍(4)이 점진적으로 커진다. 따라서, 케이스(27) 내부의 가스가 급격하게 고압으로 분출되는 것을 방지할 수 있다.

다시, 도 1 내지 3을 참조하면, 한 쌍의 제1 단자 구멍(5)에는 각각 기둥 형상의 연결 단자(50)가 관통하고 있으며, 제1 단자 구멍(5)에는 실링용 가스킷(63)이 설치되어 연결 단자(50)와 캡 플레이트(31) 사이를 밀봉 및 절연한다.

캡 플레이트(31) 위에는 제1 단자(52) 및 제2 단자(54)가 위치하며, 제1 단자(52) 및 제2 단자(54)는 전해액 주입구(3) 및 벤트 구멍(4)을 사이에 두고 이격되어 있다.

제1 단자(52) 및 제2 단자(54)는 각각 직사각형의 판 형상으로 이루어지며 제1 절연 부재(61)를 사이에 두고 캡 플레이트(31)와 절연되어 있다. 제1 단자(52) 및 제2 단자(54)의 하부와 제1 절연 부재(61)의 상부는 돌출부와 오목부를 가져 서로 맞물리는 구조를 형성할 수 있다.

제1 단자(52)와 제2 단자(54)는 각각 제2 단자 구멍(9)을 가지며, 연결 단자(50)가 삽입되어 있다.

연결 단자(50)의 상단은 제2 단자 구멍(9)에 삽입된 상태에서 제1 단자(52)와 제2 단자(54)에 각각 용접되어 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 단자(52)와 연결된 연결 단자(50)의 하단은 제1 집전 부재(141)의 제4 단자 구멍(15)에 삽입될 수 있고, 제2 단자(54)와 연결된 연결 단자(50)의 하단은 제2 집전 부재(142)의 제4 단자 구멍(15)에 삽입된 상태로 용접되어 제2 전극(122)과 전기적으로 연결될 수 있다.

제1 집전 부재(141)는 제3 단자 구멍(14)을 가지는 제1 부분(14a)과 제1 부분(14a)으로부터 연장되며 제4 단자 구멍(15)을 가지는 제2 부분(14b)을 포함한다. 제1 집전 부재(141)의 제3 단자 구멍(14)에는 캡 플레이트(31)에 형성되어 있는 돌출 단자(33)가 삽입되어 있으며, 돌출 단자(33)는 용접으로 제1 집전 부재(141)에 전기적으로 연결될 수 있다.

돌출 단자(33)는 캡 플레이트(31)의 일부를 케이스(27)의 내부 방향으로 돌출시켜 형성한 것으로, 돌출 단자(33)의 반대편 캡 플레이트(31)는 오목한 형태를 가질 수 있다. 대략 판 형상의 제1 집전 부재(141)는 돌출 단자(33)와 연결을 용이하게 하기 위해서, 제1 부분(14a)의 일부분이 돌출 단자(33)를 향해서 볼록한 형태를 가질 수 있다.

제1 단자(52)는 보조 단자(800)를 통해서 벤트 플레이트(39)와 전기적으로 연결될 수 있다. 보조 단자(800)는 벤트 플레이트(39)의 마개부(39b)의 돌출부와 용접으로 고정되는 제1 판형부(81), 제1 단자(52)와 용접으로 고정되는 제2 판형부(82) 및 제1 판형부(81)와 제2 판형부(82) 사이를 연결하는 경사부(83)를 포함한다.

따라서, 제1 단자(52)는 보조 단자(800), 돌출 단자(33) 및 제1 집전 부재(141)를 통해서 제1 전극(121)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 캡 플레이트(31) 및 케이스(27)는 제1 전극(121)과 같은 극성으로 대전될 수 있다.

경사부(83)에는 퓨즈 구멍(7)이 형성될 수 있으며, 퓨즈 구멍(7)은 경사부(83)의 일부분이 제거된 것으로, 경사부(83)를 가로 지르는 장공일 수 있다. 퓨즈 구멍(7) 주위의 폭은 다른 부분의 폭보다 좁아 퓨즈를 형성하고, 퓨즈는 이차 전지의 이상 반응으로 인한 과전류가 흐를 경우 용이하게 끊어져 전류 흐름을 차단할 수 있다.

경사부(83)에는 퓨즈 구멍(7)을 감싸는 차단 부재(88)가 형성될 수 있다. 차단 부재(88)는 부도체로 이루어지며 아크를 차단하는 역할을 한다. 차단 부재(88)는 폴리 이미드로 이루어질 수 있으며, 이 외에 테프론 등의 내열성 수지로 이루어질 수도 있다.

그리고, 제2 집전 부재(142)는 대략 판 형상으로 제3 단자 구멍(14)을 가지는 제1 부분(14a)과 제1 부분(14a)으로부터 연장되며 제4 단자 구멍(15)을 가지는 제2 부분(14b)을 포함한다. 제2 집전 부재(142)의 제3 단자 구멍(14)은 전해액 주입시에 집전 부재(142)에 의해서 전해액의 주입이 방해되지 않도록 하기 위해서, 전해액 주입구(3)와 대응하는 부분에 위치할 수 있다.

따라서, 제2 단자(54)는 연결 단자(50) 및 제2 집전 부재(142)를 통해서 제2 전극(122)과 전기적으로 연결될 수 있다.

한편, 제1 집전 부재(141) 및 제2 집전 부재(142)와 전극 조립체(120) 사이에는 절연판(64)이 위치할 수 있다. 절연판(64)은 제1 집전 부재(141) 및 제2 집전 부재(142)와 전극 조립체(120) 사이를 절연하며, 제1 집전 부재(141) 및 제2 집전 부재(142)를 지지한다.

또한, 제1 단자 구멍(5)에 삽입되어 있는 가스킷(63)은 케이스(27)의 내부에 위치하는 캡 플레이트(31)의 하면을 따라서 확장된 확장 절연부(65)를 가질 수 있다. 확장 절연부(65)는 가스킷(63)과 하나의 부재로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 각각의 부재로 형성될 수 있다.

확장 절연부(65)는 전해액 주입구(3), 벤트 구멍(4) 및 돌출 단자(33)가 대응하는 개구부를 가질 수 있다. 개구부는 전해액 주입구(3), 벤트 구멍(4) 및 돌출 단자(33)의 외주면을 따라서 절개될 수 있으며, 전해액 주입구(3) 및 돌출 단자(33)는 개구부에 삽입되어 확장 절연부(65)에 의해서 지지될 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.

3: 전해액 주입구 4: 벤트 구멍
5, 9, 14, 15: 단자 구멍 7: 퓨즈 구멍
21a, 22a: 전극 활성부 21b, 22b: 전극 무지부
27: 케이스 30: 캡 조립체
31: 캡 플레이트 33: 돌출 단자
38: 밀봉 마개 39: 벤트 플레이트
39a: 용접부 39b: 마개부
39c: 파단부 50: 연결 단자
52: 제1 단자 54: 제2 단자
61: 제1 절연 부재 63: 가스킷
64: 절연판 65: 확장 절연부
81: 제1 판형부 82: 제2 판형부
83: 경사부 120, 120a, 120b: 전극 조립체
121: 제1 전극 122: 제2 전극
123: 세퍼레이터 141: 제1 집전 부재
142: 제2 집전 부재 800: 보조 단자

Claims

제1 전극, 제2 전극 및 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체,
상기 전극 조립체를 수용하는 케이스,
상기 케이스의 개구에 결합되며 벤트 구멍을 가지는 캡 플레이트,
상기 캡 플레이트 위에 위치하며 상기 제1 전극 및 제2 전극과 각각 전기적으로 연결되는 제1 단자 및 제2 단자,
상기 벤트 구멍에 용접되는 용접부, 상기 벤트 구멍과 대응하는 마개부, 상기 용접부와 상기 마개부 사이에 위치하는 파단부를 포함하는 벤트 플레이트,
상기 벤트 플레이트와 상기 제1 단자 사이를 전기적으로 연결하는 보조 단자
를 포함하고,
상기 파단부는 제1 두께의 제1 파단부와 상기 제1 두께보다 두꺼운 제2 두께의 제2 파단부를 포함하고, 상기 제1 파단부는 상기 보조 단자 밖에 위치하고, 상기 제2 파단부는 상기 보조 단자와 중첩하여 상기 제1 파단부보다 상대적으로 상기 제1 단자와 인접하게 위치하는 이차 전지.
제1항에서,
상기 보조 단자는 상기 벤트 플레이트와 용접되는 제1 판형부, 제1 단자와 용접으로 고정되는 제2 판형부, 상기 제1 판형부와 상기 제2 판형부 사이를 연결하는 경사부를 포함하는 이차 전지.
제2항에서,
상기 경사부는 퓨즈 구멍을 가지고,
상기 퓨즈 구멍을 감싸는 차단 부재를 더 포함하는 이차 전지.
제2항에서,
상기 마개부는 상기 제1 판형부를 향해서 돌출한 반구를 포함하는 이차 전지.
제1항에서,
상기 제1 파단부의 길이는 상기 제2 파단부의 길이보다 길게 형성되어 있는 이차 전지.
제5항에서,
상기 제1 파단부 및 제2 파단부는 복수로 형성되며, 상기 제1 파단부 및 제2 파단부가 교대로 위치하는 이차 전지.
제5항에서,
상기 제1 파단부는 상기 제2 파단부와 인접할수록 상기 제1 파단부의 제1 두께가 점진적으로 증가하는 이차 전지.
삭제
제1항에서,
상기 제1 파단부 및 제2 파단부는 상기 캡 플레이트의 길이 방향을 따라 형성되는 가상의 가로선과 중첩하고, 상기 마개부를 중심으로 반대편에 위치하는 이차 전지.
제1항에서,
상기 제1 파단부의 제1 두께는 0.6㎛이상이고, 상기 제2 파단부의 제2 두께는 0.65㎛이하인 이차 전지.
제1항에서,
상기 케이스 내에 위치하며, 상기 제1 전극 및 제2 전극과 전기적으로 각각 연결되어 있는 제1 집전 부재 및 제2 집전 부재
를 포함하고,
상기 제1 집전 부재는 상기 캡 플레이트로부터 상기 제1 집전 부재를 향해서 돌출한 돌출 단자와 용접으로 연결되어 있고,
상기 제2 집전 부재는 상기 캡 플레이트를 관통하여 상기 제2 단자와 상단이 연결되어 있는 연결 단자의 하단과 용접으로 연결되어 있는 이차 전지.