KR102467002B1 - 이차 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 전해액 주입 속도와 관계없이 전해액 주입 경로를 원활하게 확보하고, 케이스 내부에서 전해액 주입구로 역류하는 전해액의 오버 플로우를 방지하는 이차 전지를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는, 코팅부와 무지부 탭을 가지는 전극을 세퍼레이터의 양측에 배치하여 권취되는 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 수용하여 전기적으로 절연하는 절연 케이스, 상기 절연 케이스를 내장하는 케이스, 및 전해액을 주입하는 전해액 주입구를 구비하여 상기 케이스의 개구에 결합되는 캡 플레이트를 포함하며, 상기 절연 케이스는 상기 전해액 주입구에 대응하는 내부 전해액 주입구, 상기 내부 전해액 주입구의 주위에서 상기 캡 플레이트의 내면을 향하여 돌출 형성되는 기둥, 및 상기 기둥에서 힌지부를 중심으로 선회되어 전해액의 주입을 유도하고 전해액의 역류를 차단하는 밸브체를 포함한다.

Description

이차 전지 {RECHARGEABLE BATTERY}
본 기재는 케이스 내부에서 전극 조립체를 절연 케이스로 절연하는 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 및 전기 자동차의 모터 구동용 전원으로 사용될 수 있다.
예를 들면, 이차 전지는 충전 및 방전 작용하는 전극 조립체, 전극 조립체를 전기적으로 절연하는 절연 케이스, 절연 케이스로 절연된 전극 조립체를 수용하는 케이스, 케이스의 개구에 결합되는 캡 플레이트, 및 전극 조립체를 캡 플레이트의 외측으로 인출하는 전극단자를 포함한다.
캡 플레이트는 전해액 주입구를 구비하여, 케이스에 캡 플레이트를 결합한 후, 케이스 내부로 전해액을 주입할 수 있게 한다. 전해액 주입구는 작은 직경으로 형성되므로 전해액 주입 속도를 높이면, 전해액의 오버 플로우(overflow)가 발생된다.
전해액 주입을 원활하게 하기 위하여, 전해액 주입구의 직경을 증대시키면 캡 플레이트의 내측에서 전해액 주입구의 주위 부분이 전극의 무지부 탭 탭에 인접하게 되어, 이차 전지의 크러쉬(crush) 평가 또는 발생시, 캡 플레이트의 내측(즉 전해액 주입구의 주위 부분)과 전극의 무지부 탭 탭 사이에 단락(short circuit)이 발생될 수 있다.
또한, 전해액 주입구를 적정한 크기로 조정하더라도 케이스, 캡 플레이트 및 절연 케이스를 조립하는데 수반되는 조립 오차의 산포로 인하여, 절연 케이스에 구비되는 내부 전해액 주입구와 캡 플레이트에 구비되는 전해액 주입구의 오정렬이 발생될 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 전해액 주입 속도와 관계없이 전해액 주입 경로를 원활하게 확보하고, 케이스 내부에서 전해액 주입구로 역류하는 전해액의 오버 플로우를 방지하는 이차 전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예는 크러쉬 평가 또는 발생시, 서로 인접한 캡 플레이트의 내측(전해액 주입구의 주위 부분)과 전극의 무지부 탭 사이에서 단락(short circuit)을 방지하는 이차 전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예는 캡 플레이트의 전해액 주입구와 절연 케이스의 내부 전해액 주입구의 정렬을 용이하게 하는 이차 전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는, 코팅부와 무지부 탭 탭을 가지는 전극을 세퍼레이터의 양측에 배치하여 권취되는 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 수용하여 전기적으로 절연하는 절연 케이스, 상기 절연 케이스를 내장하는 케이스, 및 전해액을 주입하는 전해액 주입구를 구비하여 상기 케이스의 개구에 결합되는 캡 플레이트를 포함하며, 상기 절연 케이스는 상기 전해액 주입구에 대응하는 내부 전해액 주입구, 상기 내부 전해액 주입구의 주위에서 상기 캡 플레이트의 내면을 향하여 돌출 형성되는 기둥, 및 상기 기둥에서 힌지부를 중심으로 선회되어 전해액의 주입을 유도하고 전해액의 역류를 차단하는 밸브체를 포함한다.
상기 밸브체는 상기 내부 전해액 주입구의 원주 방향을 따라 상기 내부 전해액 주입구의 주위에 복수로 형성될 수 있다.
상기 기둥 및 밸브체들을 연결하여 주입되는 전해액을 수용하는 전해액 수용 라인은 상기 전해액 주입구의 외주 라인과 설정된 간격(G1)을 유지할 수 있다.
복수의 밸브체들은 상기 전해액 주입구로 전해액 주입시 상기 힌지부에서 상기 내부 전해액 주입구를 향하여 경사지게 배치되어 전해액의 주입을 유도하도록 상기 전해액 주입구 측을 넓게 형성하고, 상기 내부 전해액 주입구 측을 좁게 통로를 형성할 수 있다.
상기 밸브체들은 상기 내부 전해액 주입구로부터 전해액 역류시, 전해액의 역류에 의하여 상기 전해액 주입구를 폐쇄할 수 있다.
상기 힌지부는 상기 기둥에 상기 밸브체들을 연결하고, 상기 절연 케이스에 마주하는 상기 캡 플레이트에 지지될 수 있다.
상기 밸브체들은 복수의 기둥들 사이에 대응하는 부분으로 형성되어, 상기 내부 전해액 주입구로부터 전해액 역류시, 상기 전해액 주입구에서 서로 중첩될 수 있다.
상기 힌지부는 상기 기둥에 상기 밸브체들을 연결하고, 상기 절연 케이스에 마주하는 상기 캡 플레이트와 설정된 간격(G2)으로 이격될 수 있다.
상기 밸브체들은 상기 간격에 대응하는 돌기를 단부에 구비하고, 복수의 기둥들 사이에 대응하는 부분으로 형성되어, 상기 내부 전해액 주입구로부터 전해액 역류시, 상기 전해액 주입구에서 상기 돌기로 지지될 수 있다.
상기 절연 케이스는 상기 케이스와 상기 캡 플레이트로 설정되는 내부 공간에서, 상기 케이스의 바닥과 측벽들 및 상기 캡 플레이트의 내면을 향하도록 형성되어 상기 전극 조립체를 수용하며, 상기 무지부 탭 탭에 대응하는 무지부 탭 탭홀과 상기 캡 플레이트의 벤트홀에 대응하는 내부 벤트 홀을 구비할 수 있다.
상기 무지부 탭은 상기 절연 케이스의 외부에서 상기 캡 플레이트의 단자홀에 구비되는 전극단자에 연결될 수 있다.
상기 기둥은 상기 무지부 탭과 상기 전극단자가 연결되는 일측에서 상기 내부 전해액 주입구 주위에 복수로 구비되고, 상기 밸브체는 복수로 구비되어 상기 내부 전해액 주입구와 상기 탭홀 사이를 차단할 수 있다.
상기 절연 케이스는 상기 전극 조립체를 수용하도록 하나의 부재로 절곡 형성되어 일면에 상기 기둥과 상기 밸브체를 구비하는 이차 전지.
상기 절연 케이스는 상기 캡 플레이트에 마주하여 상기 내부 전해액 주입구, 상기 기둥 및 상기 밸브체를 구비하는 제1면부, 상기 제1면부에서 절곡되어 상기 전극 조립체의 양면에 마주하는 제2면부와 제3면부, 및 상기 제2면부와 상기 제3면부의 외곽에 돌출되어 상기 전극 조립체의 측면과 상기 무지부 탭의 반대측에 마주하는 제4면부, 제5면부 및 제6면부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는, 절연 케이스의 내부 전해액 주입구 주위에 기둥과 밸브체를 구비하여, 전해액 주입 경로를 원활하게 확보하므로 전해액 주입 속도와 관계없이 전해액의 주입을 원활히 유도하고 전해액의 오버 플로우를 방지한다. 즉 전해액 주입시, 케이스 내부에서 전해액 주입구로 전해액이 역류되지 않는다.
캡 플레이트와 전극 조립체 사이에서 전해액 주입구에 대응하여 절연 케이스에 기둥과 밸브체를 구비하여 서로 인접하여 구비되는 전해액 주입구와 탭홀 사이를 차단하므로 이차 전지의 크러쉬 평가 또는 발생시, 캡 플레이트의 내측(전해액 주입구의 주위 부분)과 전극의 무지부 탭 사이에서 단락(short circuit)이 방지될 수 있다.
기둥 및 밸브체를 연결하는 전해액 수용 라인이 전해액 주입구의 외주 라인과 간격(G1)을 유지하므로 캡 플레이트의 전해액 주입구와 절연 케이스의 내부 전해액 주입구의 정렬을 용이하게 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 이차 전지의 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 4는 도 2에 적용된 전극 조립체의 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 전극 조립체의 분해 사시도이다.
도 6은 도 2의 전극 조립체에 절연 케이스를 결합한 상태의 사시도이다.
도 7은 도 6에 적용된 절연 케이스의 사시도이다.
도 8은 도 7에 도시된 절연 케이스를 펼친 사시도이다.
도 9는 본 발명의 제1실시예에 따른 이차 전지에서 전해액 주입구로 전해액을 주입하는 상태의 단면도이다.
도 10은 도 9의 이차 전지에서 전해액 주입구로 전해액이 역류하는 것을 차단하는 상태의 단면도이다.
도 11은 도 10의 평면도이다.
도 12는 본 발명의 제2실시예에 따른 이차 전지에서 전해액 주입구로 전해액을 주입하는 상태의 단면도이다.
도 13은 도 12의 이차 전지에서 전해액 주입구로 전해액이 역류하는 것을 차단하는 상태의 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 부분을 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 이차 전지의 사시도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 자른 단면도이며, 도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는 전류를 충전 및 방전하는 전극 조립체(10), 전극 조립체(10)를 전기적으로 절연 수용하는 절연 케이스(20), 절연 케이스(20)를 내장하는 케이스(30), 및 케이스(30)의 개구에 결합되어 개구를 밀폐하는 캡 플레이트(40)를 포함한다.
도 4는 도 2에 적용된 전극 조립체의 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 전극 조립체의 분해 사시도이다. 도 4 및 도 5를 참조하면, 전극 조립체(10)는 전기 절연재인 세퍼레이터(13)의 양측에 제1전극(11, 예를 들면, 음극)과 제2전극(12, 예를 들면 양극)을 구비하고, 음극(11), 세퍼레이터(13) 및 양극(12)을 권취하여 형성된다.
전극 조립체(10)는 하나로 형성될 수도 있으나(미도시) 제1실시예에서 2개로 형성되어 있다. 전극 조립체(10)는 케이스(30)에 수용될 수 있도록 타원형 양단(도 4의 상단과 하단)을 가지고 플레이트 모양으로 형성될 수 있다.
음, 양극(11, 12)은 각각 금속박(예를 들면, Cu, Al 포일)의 집전체에 활물질을 도포한 코팅부(111, 121), 및 활물질을 도포하지 않아서 노출된 집전체로 형성되는 무지부 탭(112, 122)을 포함한다. 무지부 탭(112, 122)은 권취된 전극 조립체(10)의 일단에 배치되고, 전극 조립체(10)의 1회 권취 범위(T) 내에서 거리(D)를 두고 서로 배치된다.
즉 음극(11)의 무지부 탭(112)은 권취되는 전극 조립체(10)의 일단에서 일측에 배치되고, 양극(12)의 무지부 탭(122)은 권취되는 전극 조립체(10)의 일단에서 거리(D)를 두고 서로 배치된다.
따라서 음극(11)과 양극(12)이 권취될 때, 음극(11)의 무지부 탭(112)은 전극 조립체(10)의 권취된 일단(도 4의 상단)에서 좌측에 배치되고, 양극(12)의 무지부 탭(122)은 전극 조립체(10)의 동일 단(도 4의 상단)에서 우측에 배치된다.
이와 같이, 음, 양극(11, 12)에서 코팅부(111, 121)의 면적이 최대로 넓어지고, 무지부 탭(112, 122)에 의하여 무지부의 면적이 최소로 좁아짐에 따라 전극 조립체(10)의 충전 용량이 증대될 수 있다.
또한, 무지부 탭(112, 122)이 전극 조립체(10)의 권취 회당 하나씩 구비되어 충전 및 방전되는 전류를 흐르게 하므로 무지부 탭(112, 122)의 전체 저항이 감소된다. 따라서 전극 조립체(10)는 무지부 탭(112, 122)을 통하여 고전류를 출력할 수 있다.
도 6은 도 2의 전극 조립체에 절연 케이스를 결합한 상태의 사시도이다. 도 2 내지 도 4 및 도 6을 참조하면, 2개의 전극 조립체(10)는 병렬로 배치되어 제1, 제2전극단자(51, 52)를 통하여 전기적으로 서로 연결된다.
즉 2개의 전극 조립체(10)에서, 일측 음극(11)의 무지부 탭(112)은 다른 음극(11)의 무지부 탭(112)과 마주하여 제1전극단자(51)를 통하여 서로 연결되고, 일측 양극(12)의 무지부 탭(122)은 다른 양극(12)의 무지부 탭(122)과 마주하여 제2전극단자(52)를 통하여 서로 연결된다.
절연 케이스(20)는 무지부 탭(112, 122)에 대응하는 탭홀(201, 202)을 구비하여, 탭홀(201, 202)을 통하여 내부에 수용된 전극 조립체(10)의 무지부 탭(112, 122)을 절연 케이스(20)의 외부로 각각 인출한다.
즉 절연 케이스(20)는 수용된 전극 조립체(10)를 케이스(30)와 전기적으로 절연시키면서, 탭홀(201, 202)을 통하여 무지부 탭(112, 122)과 제1, 제2전극단자(51, 52, 예를 들면, 음, 양극 단자)의 전기적인 연결을 가능하게 한다.
다시 도 1 내지 도 3을 참조하면, 케이스(30)는 전극 조립체(10)를 전기적으로 절연 수용하는 절연 케이스(20)를 내장하며, 이차 전지(100)의 외관을 형성하고, 이차 전지(100)에 기계적인 강도를 제공한다.
케이스(30)는 플레이트 모양의 전극 조립체(10)를 1개 또는 2개 수용할 수 있도록 공간을 설정한다. 예를 들면, 케이스(30)는 대략 직육면체로 형성되고, 전극 조립체(10)를 삽입하도록 그 일측에 사각형의 개구(31)를 구비한다.
캡 플레이트(40)는 케이스(30)의 개구(31)에 결합되어 케이스(30)를 밀폐하고, 2개의 단자홀(H1, H2)을 구비한다. 예를 들면, 단자홀(H1, H2)에는 음, 양극 단자(51, 52)가 설치된다. 일례로써, 케이스(30)와 캡 플레이트(40)는 알루미늄으로 형성되어 개구(31)에서 서로 용접될 수 있다.
또한, 캡 플레이트(40)는 벤트홀(41)과 전해액 주입구(42)를 더 구비한다. 벤트홀(41)은 전극 조립체(10)의 충전 및 방전 작용에 의하여 이차 전지(100)의 내부에서 발생되는 가스에 의한 내부 압력을 배출할 수 있도록 벤트 플레이트(411)로 밀폐된다.
이차 전지(100)의 내부 압력이 설정 압력에 이르면, 벤트 플레이트(411)가 절개되어 벤트홀(41)을 개방하여 가스 및 내부 압력을 배출한다. 벤트 플레이트(411)는 절개를 유도하는 노치(412)를 가진다.
전해액 주입구(42)는 케이스(30)에 캡 플레이트(40)를 결합 및 용접한 후, 케이스(30)의 내부로 전해액을 주입할 수 있게 한다. 전해액 주입 후, 전해액 주입구(42)는 밀봉 마개(421)로 밀봉된다.
다시 도 2, 도 3 및 도 6을 참조하면, 음, 양극 단자(51, 52)는 전극 조립체(10)의 무지부 탭(112, 122)에 각각 연결되어, 전극 조립체(10)로부터 전류를 방전시키거나 전극 조립체(10)에 전류를 충전시킬 수 있다.
절연 케이스(20)는 케이스(30)와 캡 플레이트(40)로 설정되는 내부 공간에서, 케이스(30) 및 캡 플레이트(40)의 내면에 대응하도록 형성되어 전극 조립체(10)를 수용한다.
도 7은 도 6에 적용된 절연 케이스의 사시도이고, 도 8은 도 7에 도시된 절연 케이스를 펼친 사시도이다. 도 6 내지 도 8을 참조하면, 절연 케이스(20)는 하나의 부재로 형성되어, 전극 조립체(10)를 수용하도록 절곡 형성된다.
즉 절연 케이스(20)는 전기 절연재로 사출 성형된 후 절곡되어, 전극 조립체(10)의 외곽과 케이스(30)의 내부에서 전극 조립체(10)와 케이스(30)를 전기적으로 절연한다.
예를 들면, 절연 케이스(20)는 하나의 부재로 절곡 형성되어 대략 직육면체를 형성하는 제1면부(21, 제2면부(22), 제3면부(23), 제4면부(24), 제5면부(25) 및 제6면부(26)를 포함한다.
제1면부(21)는 캡 플레이트(40)의 내면에 마주하며, 탭홀(201, 202)을 구비한다. 제2, 제3면부(22, 23)는 제1면부(21)에서 수직으로 절곡되어 전극 조립체(10)의 넓은 양면에 마주하여 케이스(30)의 광폭 측벽에 마주한다.
제4면부(24), 제5면부(25) 및 제6면부(26)는 제2면부(22)와 제3면부(23)의 외곽에서 수직 방향으로 돌출되어, 제1면부(21)에서 제2, 제3면부(22, 23) 절곡시, 서로 부착된다.
양측에서 서로 부착된 제4면부(24), 제5면부(25) 및 제6면부(26)는 전극 조립체(10)의 측면과 무지부 탭(112, 122)의 반대측에 마주하여 케이스(30)의 협폭 측벽과 바닥에 마주한다. 따라서 절연 케이스(20)는 6면에서 전극 조립체(10)를 수용하여, 캡 플레이트(40) 및 케이스(30)에 대하여 전극 조립체(10)를 전기적으로 절연시킬 수 있다.
절연 케이스(20)는 제1면부(21)에 내부 벤트홀(27)를 구비한다. 내부 벤트홀(27)은 캡 플레이트(40)에 구비되는 벤트홀(41)에 대응하여 형성되므로 전극 조립체(10)에서 발생되는 가스에 의하여 상승되는 내부 압력을 벤트홀(41)로 전달하여 배출할 수 있게 한다.
또한 절연 케이스(20)는 제1면부(21)에 내부 전해액 주입구(28), 기둥(281) 및 밸브체(282)를 구비한다. 내부 전해액 주입구(28)는 캡 플레이트(40)에 구비되는 전해액 주입구(42)에 대응하여 형성되므로 전해액 주입구(42)를 경유한 전해액이 절연 케이스(20)의 내부로 주입될 수 있게 한다.
기둥(281)은 내부 전해액 주입구(28)의 주위에서 캡 플레이트(40)의 내면을 향하여 돌출 형성된다. 밸브체(282)는 기둥(281)에서 힌지부(283) 또는 노치(미도시)로 연결되어, 힌지부(283) 및 노치를 중심으로 선회되어 전해액의 주입을 유도하고 전해액의 역류를 차단한다.
제1실시예에서와 같이, 기둥(281) 및 밸브체(282)는 절연 케이스(20)와 일체로 형성될 수 있고, 도시하지 않았으나 별도로 제작되어 내부 전해액 주입구 주위에 부착될 수도 있다.
다시 도 2, 도 3 및 도 6을 참조하면, 음, 양극 단자(51, 52)는 캡 플레이트(40)의 단자홀(H1, H2)에 설치되고, 무지부 탭(112, 122)을 통하여 전극 조립체(10)에 전기적으로 연결된다. 무지부 탭(112, 122)은 탭홀(201, 202)을 통하여 절연 케이스(20)의 외부로 인출되고, 절연 케이스(20)의 외부에서 음, 양극 단자(51, 52)에 연결된다.
이때, 무지부 탭(112, 122)은 캡 플레이트(40)를 향하여 탭홀(201, 202)을 관통하고, 관통된 상태에서 캡 플레이트(40)와 평행한 상태로 절곡되어 음, 양극 단자(51, 52)에 용접된다.
음, 양극 단자(51, 52)는 동일 구조로 형성될 수 있다. 도면을 참조하여 설명하면, 음, 양극 단자(51, 52)는 내부 플레이트(511, 521)와 리벳부(512, 522) 및 외부 플레이트(513, 523)를 포함한다.
내부 플레이트(511, 521)는 리벳부(512, 522)의 면적보다 넓게 일체로 형성되어 무지부 탭(112, 122)에 넓은 면적으로 용접되고, 캡 플레이트(40)의 내부에 위치한다. 이때 2개의 전극 조립체(10)에서 무지부 탭(112, 112; 122, 122)이 서로 마주하는 상태로 절곡되어 내부 플레이트(511, 521)에 용접된다.
리벳부(512, 522)는 내부 플레이트(511, 521)에 연결되어 단자홀(H1, H2)을 통하여 캡 플레이트(40) 외부로 돌출된다. 외부 플레이트(513, 523)는 캡 플레이트(40) 외면에서 리벳부(512, 522)에 기계적 및 전기적으로 연결된다.
따라서 전극 조립체(10)는 무지부 탭(112, 122) 및 음, 양극 단자(51, 52)를 통하여 케이스(30)의 외부로 인출될 수 있다. 또한 무지부 탭(112, 122)이 음, 양극 단자(51, 52)에 직접 연결되므로 전극 조립체(10)를 케이스(30) 외부로 인출하는 구조가 간단해진다.
한편, 음, 양극 단자(51, 52)와 캡 플레이트(40)의 내면 사이에 내부 절연부재(611, 612)와 개스킷(621, 622)이 개재되어, 음, 양극 단자(51, 52)와 캡 플레이트(40)를 전기적으로 절연시킨다.
또한, 내부 절연부재(611, 612)는 일측으로 캡 플레이트(40)에 밀착되고 다른 일측으로 음, 양극 단자(51, 52)의 내부 플레이트(511, 521)와 리벳부(512, 522) 일부를 감싸므로 음, 양극 단자(51, 52)와 무지부 탭(112, 122)의 연결 구조를 안정시킨다.
개스킷(621, 622)은 음, 양극 단자(51, 52)의 리벳부(512, 522)와 캡 플레이트(40)의 단자홀(H1, H2) 내면 사이에 설치되어, 리벳부(512, 522)와 캡 플레이트(40)의 단자홀(H1, H2) 사이를 실링하고 전기적으로 절연한다.
개스킷(621, 622)은 내부 절연부재(611, 612)와 캡 플레이트(40)의 내면 사이에 더 연장 설치되어, 내부 절연부재(611, 612)와 캡 플레이트(40) 사이를 더 실링한다.
즉 개스킷(621, 622)은 캡 플레이트(40)에 음, 양극 단자(51, 52)를 설치하는 구조에서 단자홀(H1, H2)을 통하여 전해액이 새는 것(leak)을 방지한다. 또한, 개스킷(621, 622)은 외부 절연부재(631, 632)와 리벳부(512, 522) 사이로 더 연장되어 더 실링 작용할 수 있다.
개스킷(621, 622)을 개재하여 리벳부(512, 522)를 단자홀(H1, H2)에 삽입하고, 외부 절연부재(631, 632)를 개재하여 외부 플레이트(513, 523)의 결합홀(514, 524)에 삽입한 후, 결합홀(514, 524)의 주위를 코킹(caulking) 또는 용접함으로써, 리벳부(512, 522)가 외부 플레이트(513, 523)에 고정된다. 이로써 음, 양극 단자(51, 52)가 캡 플레이트(40)에 설치될 수 있다.
도 9는 본 발명의 제1실시예에 따른 이차 전지에서 전해액 주입구로 전해액을 주입하는 상태의 단면도이고, 도 10은 도 9의 이차 전지에서 전해액 주입구로 전해액이 역류하는 것을 차단하는 상태의 단면도이며, 도 11은 도 10의 평면도이다.
도 9 내지 도 11을 참조하면, 밸브체(282)는 내부 전해액 주입구(28)의 원주 방향을 따라 내부 전해액 주입구(28)의 주위에 복수로 형성된다. 즉 기둥(281)은 무지부 탭(112, 122)과 음, 양극 단자(51, 52)가 연결되는 일측에서 내부 전해액 주입구(28) 주위에 복수로 구비된다. 밸브체들(282)은 내부 전해액 주입구(28)와 탭홀(201, 202) 사이를 차단한다.
기둥(281) 및 밸브체들(282)을 연결하여 주입되는 전해액을 수용하는 전해액 수용 라인은 전해액 주입구(42)의 외주 라인과 설정된 간격(G1)을 유지한다(도 11 참조). 간격(G1)은 캡 플레이트(40)의 전해액 주입구(42)와 절연 케이스(20)의 내부 전해액 주입구(28)의 정렬을 용이하게 한다.
전해액 주입구(42)로 전해액 주입시, 복수의 밸브체들(282)은 주입되는 전해액에 밀리어 힌지부(283)에서 내부 전해액 주입구(28)를 향하여 경사지게 배치된다. 따라서 복수의 밸브체들(282)은 전해액 주입구(42) 측을 넓고 내부 전해액 주입구(28) 측을 좁은 통로로 형성하여, 전해액의 주입을 원활하게 유도한다(도 9 참조).
내부 전해액 주입구(28)로부터 전해액 역류시, 밸브체들(282)은 역류되는 전해액에 밀리어 힌지부(283)에서 선회되어 전해액 주입구(42)를 폐쇄한다. 이때, 기둥(281)에 밸브체들(282)을 연결하는 힌지부(283)는 절연 케이스(20)에 마주하는 캡 플레이트(40)에 지지하고 있다.
내부 전해액 주입구(28)로부터 전해액 역류시, 밸브체들(282)은 복수의 기둥들(281) 사이에 대응하는 부분으로 형성되므로 전해액 주입구(42)에서 서로 중첩될 수 있다. 중첩되는 밸브체들(282)은 전해액 주입구(42)를 완전히 폐쇄할 수 있다(도 10 및 도 11 참조).
절연 케이스(20)의 제1면부(21)에 기둥(281)과 밸브체들(282)이 구비되어 서로 인접하여 구비되는 전해액 주입구(42)와 탭홀(201, 202) 사이를 차단한다. 따라서 이차 전지(100)의 크러쉬 평가 또는 발생시, 캡 플레이트(40)의 내측의 전해액 주입구(42)의 주위 부분과 무지부 탭(112, 122) 사이에서 단락(short circuit)이 방지될 수 있다.
이하에서 제2실시예의 이차 전지에 대하여 설명한다. 편의상, 제1, 제2실시예의 구성을 비교하여, 동일한 구성을 생략하고 서로 다른 구성에 대하여 설명한다.
도 12는 본 발명의 제2실시예에 따른 이차 전지에서 전해액 주입구로 전해액을 주입하는 상태의 단면도이고, 도 13은 도 12의 이차 전지에서 전해액 주입구로 전해액이 역류하는 것을 차단하는 상태의 단면도이다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 제2실시예의 이차 전지(200)에서, 기둥(381)에 밸브체들(382)을 연결하는 힌지부(383)는 절연 케이스(220)에 마주하는 캡 플레이트(40)와 설정된 간격(G2)으로 이격된다.
밸브체들(382)은 간격(G2)에 대응하는 돌기(384)를 단부에 구비하여, 내부 전해액 주입구(28)에서 전해액 주입구(42) 측으로 전해액이 역류할 때, 역류하는 전해액에 밀리어 전해액 주입구(42)에서 돌기(384)로 지지된다.
이와 같이, 힌지부(383)가 캡 플레이트(40)와 이격되므로 역류하는 전해액에 의하여 밸브체들(382)이 밀리어 올라와 전해액 주입구(42)를 폐쇄할 때, 밸브체들(382)이 힌지부(383)에서 원활히 선회 작동 할 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, 12: 제1, 제2전극(음, 양극)
13: 세퍼레이터 20, 220: 절연 케이스
21, 22, 23: 제1, 제2, 제3면부 24, 25, 26: 제4, 제5, 제6면부
27: 내부 벤트홀 28: 내부 전해액 주입구
30: 케이스 31: 개구
40: 캡 플레이트 41: 벤트홀
42: 전해액 주입구 51: 제1전극(음극) 단자
52: 제2전극(양극) 단자 100, 200: 이차 전지
111, 121: 코팅부 112, 122: 무지부 탭
201, 202: 탭홀 281, 381: 기둥
282, 382: 밸브체 283, 383: 힌지부
384: 돌기 411: 벤트 플레이트
421: 밀봉 마개 511, 521: 내부 플레이트
512, 522: 리벳부 513, 523: 외부 플레이트
514, 524: 결합홀 611, 612: 내부 절연부재
621, 622: 개스킷 631, 632: 외부 절연부재
D: 거리 G1, G2: 간격
H1, H2: 단자홀 T: 1회 권취 범위

Claims (14)

  1. 코팅부와 무지부 탭을 가지는 전극을 세퍼레이터의 양측에 배치하여 권취되는 전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 수용하여 전기적으로 절연하는 절연 케이스;
    상기 절연 케이스를 내장하는 케이스; 및
    전해액을 주입하는 전해액 주입구를 구비하여 상기 케이스의 개구에 결합되는 캡 플레이트를 포함하며,
    상기 절연 케이스는,
    상기 전해액 주입구에 대응하는 내부 전해액 주입구,
    상기 내부 전해액 주입구의 주위에서 상기 캡 플레이트의 내면을 향하여 돌출 형성되는 기둥, 및
    상기 기둥에서 힌지부를 중심으로 선회되어 전해액의 주입을 유도하고 전해액의 역류를 차단하는 밸브체
    를 포함하는 이차 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 밸브체는
    상기 내부 전해액 주입구의 원주 방향을 따라 상기 내부 전해액 주입구의 주위에 복수로 형성되는 이차 전지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기둥 및 밸브체들을 연결하여 주입되는 전해액을 수용하는 전해액 수용 라인은
    상기 전해액 주입구의 외주 라인과 설정된 간격(G1)을 유지하는 이차 전지.
  4. 제2항에 있어서,
    복수의 밸브체들은
    상기 전해액 주입구로 전해액 주입시 상기 힌지부에서 상기 내부 전해액 주입구를 향하여 경사지게 배치되어 전해액의 주입을 유도하도록 상기 전해액 주입구 측을 넓게 형성하고, 상기 내부 전해액 주입구 측을 좁게 통로를 형성하는 이차 전지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 밸브체들은
    상기 내부 전해액 주입구로부터 전해액 역류시, 전해액의 역류에 의하여 상기 전해액 주입구를 폐쇄하는 이차 전지.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 힌지부는
    상기 기둥에 상기 밸브체들을 연결하고,
    상기 절연 케이스에 마주하는 상기 캡 플레이트에 지지되는 이차 전지.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 밸브체들은
    복수의 기둥들 사이에 대응하는 부분으로 형성되어,
    상기 내부 전해액 주입구로부터 전해액 역류시, 상기 전해액 주입구에서 서로 중첩되는 이차 전지.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 힌지부는
    상기 기둥에 상기 밸브체들을 연결하고,
    상기 절연 케이스에 마주하는 상기 캡 플레이트와 설정된 간격(G2)으로 이격되는 이차 전지.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 밸브체들은
    상기 간격에 대응하는 돌기를 단부에 구비하고,
    복수의 기둥들 사이에 대응하는 부분으로 형성되어,
    상기 내부 전해액 주입구로부터 전해액 역류시, 상기 전해액 주입구에서 상기 돌기로 지지되는 이차 전지.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 절연 케이스는
    상기 케이스와 상기 캡 플레이트로 설정되는 내부 공간에서, 상기 케이스의 바닥과 측벽들 및 상기 캡 플레이트의 내면을 향하도록 형성되어 상기 전극 조립체를 수용하며,
    상기 무지부 탭에 대응하는 탭홀과 상기 캡 플레이트의 벤트홀에 대응하는 내부 벤트 홀을 구비하는 이차 전지.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 무지부 탭은
    상기 절연 케이스의 외부에서 상기 캡 플레이트의 단자홀에 구비되는 전극단자에 연결되는 이차 전지.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 기둥은
    상기 무지부 탭과 상기 전극단자가 연결되는 일측에서 상기 내부 전해액 주입구 주위에 복수로 구비되고,
    상기 밸브체는
    복수로 구비되어 상기 내부 전해액 주입구와 상기 탭홀 사이를 차단하는 이차 전지.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 절연 케이스는
    상기 전극 조립체를 수용하도록 하나의 부재로 절곡 형성되어 일면에 상기 기둥과 상기 밸브체를 구비하는 이차 전지.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 절연 케이스는
    상기 캡 플레이트에 마주하여 상기 내부 전해액 주입구, 상기 기둥 및 상기 밸브체를 구비하는 제1면부,
    상기 제1면부에서 절곡되어 상기 전극 조립체의 양면에 마주하는 제2면부와 제3면부, 및
    상기 제2면부와 상기 제3면부의 외곽에 돌출되어 상기 전극 조립체의 측면과 상기 무지부 탭의 반대측에 마주하는 제4면부, 제5면부 및 제6면부를 포함하는 이차 전지.
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