KR102496396B1 - 이차전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전극단자에 퓨즈를 구비한 이차전지를 제공한다.
일 예로, 제1전극판, 제2전극판 및 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체; 상기 전극조립체와 전기적으로 연결된 집전판; 상기 전극조립체, 집전판 및 전해액을 수용하는 케이스; 및 상기 집전판에 전기적으로 연결되고, 상기 케이스 외부로 돌출되는 전극단자를 포함하고, 상기 전극단자는 상기 집전판과 전기적 연결을 형성할 수 있는 돌기부를 포함하는 이차전지가 개시된다.

Description

이차전지{Secondary Battery}
본 발명은 전극단자에 퓨즈를 구비한 이차전지를 제공한다.
일반적으로 이차전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지로서, 하나의 배터리 셀이 팩 형태로 포장된 저용량 전지의 경우 휴대폰 및 캠코더와 같은 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 배터리 셀이 수십 개 연결된 대용량 전지의 경우 전기 자전거, 전기 스쿠터, 하이브리드 자동차, 전기 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 사용되고 있다.
이차 전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데 대표적인 형상으로는 각형, 원통형 및 파우치형 등을 들 수 있으며, 양극판 및 음극판 사이에 절연체인 세퍼레이터(separator)를 개재하여 형성된 전극조립체와, 전해액을 함께 케이스에 수용하고, 케이스에 캡 플레이트를 설치하여 구성된다. 또한, 상기 전극조립체에는 전극탭, 양극의 단자 등이 연결되며, 이는 상기 캡 플레이트를 통하여 외부로 노출 또는 돌출된다.
한편, 이차전지는 과충전 또는 이상 현상에 의해 과전류가 흐르는 경우 배터리셀이 폭발할 수 있다. 그러므로 안정성을 향상시킬 수 있는 구성을 구비한 이차전지가 요구된다.
본 발명은 전극단자에 퓨즈를 구비한 이차전지를 제공한다.
본 발명에 따른 이차전지는 제1전극판, 제2전극판 및 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체; 상기 전극조립체와 전기적으로 연결된 집전판; 상기 전극조립체, 집전판 및 전해액을 수용하는 케이스; 및 상기 집전판에 전기적으로 연결되고, 상기 케이스 외부로 돌출되는 전극단자를 포함하고, 상기 전극단자는 상기 집전판과 전기적 연결을 형성할 수 있는 돌기부를 포함할 수 있다.
여기서 상기 전극단자와 집전판 사이에 절연부재를 더 포함하고, 상기 돌기는 상기 절연부재를 관통하여 상기 집전판과 전기적으로 연결될 수 있다.
그리고 상기 전극단자에는 상기 전극단자의 측부로부터 수평방향으로 연장되어 플랜지부가 형성되어 있고, 상기 절연부재는 상기 플랜지부와 상기 집전판 사이에 설치될 수 있다.
또한, 상기 집전판의 일단에 상기 전극탭이 전기적으로 연결되고, 타단에 상기 전극단자의 돌기부가 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 상기 돌기부는 돌기가 복수개로 형성될 수 있다.
또한, 상기 돌기부는 전극탭을 기준으로 동일한 거리에 형성될 수 있다.
또한, 상기 돌기부는 상기 전극탭을 기준으로 상기 집전판의 길이방향으로 순차적으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 전극단자는 제1전극단자 및 제2전극단자를 포함하고, 상기 돌기는 상기 제1전극단자에만 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2전극단자는 집전판과 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 이차전지는 전극단자에 퓨즈의 기능을 할 수 있는 돌기를 구비하여, 과충전 또는 이상 현상에 의해 과전류가 흐르는 경우 전류를 차단하여 이차전지의 폭발을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 제1전극단자부의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지에서 제1전극단자부의 저면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지에서 제1전극단자부의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지에서 제1전극단자부의 저면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지에서 제1전극단자부의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지에서 제1전극단자부의 저면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지에서 제1전극단자부의 단면도이다.
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 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 케이스 내부 구조의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(100)는 케이스(110), 전극조립체(120), 전극탭(130), 집전판(130), 제1전극단자부(150), 제2전극단자부(160), 캡 플레이트(170), 안전 벤트(180) 및 전해액 주입부(190)를 포함할 수 있다.
상기 케이스(110)는 상기 전극조립체(120)가 삽입 안착 될 수 있는 개구부가 형성된 대략 육면체 형상으로 이루어진다. 상기 케이스(110)의 개구부 내측에는 상기 전극조립체(120) 및 전해액을 수용할 수 있는 공간을 포함한다. 상기 케이스(110)는 알루미늄, 알루미늄 합금과 같은 금속으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 전해액은 유기용매에 리튬염으로 이루어질 수 있고, 상기 전해액은 액체, 고체 또는 젤상일 수 있다. 한편, 상기 케이스(110)의 재질로서 본 발명의 내용을 한정하는 것은 아니다.
상기 전극조립체(120)는 판상 혹은 막형으로 형성되는 제1전극판, 제2전극판 및 제1전극판과 제2전극판 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함한다. 그리고, 전극조립체(110)는 제1전극판, 제2전극판 및 세퍼레이터의 적층체를 권취하거나 적층하여 형성된다. 여기서, 상기 제1전극판은 양극 또는 음극으로 작용할 수 있으며, 상기 제2전극판은 상기 제1전극판과 반대의 극성을 갖을 수 있다. 이하에서는, 상기 제1전극판이 양극, 상기 제2전극판은 음극인 것을 가정하여 기술하도록 한다.
상기 제1전극판은 알루미늄과 같은 금속 포일로 형성된 상기 제1전극판 양면에 리튬계 산화물을 주성분으로 하는 제1전극판 활물질층이 도포되어 형성된다. 상기 제2전극판은 구리와 같은 금속 포일로 형성된 상기 제2전극판 양면에는 탄소재를 주성분으로 하는 제2전극 활물질층이 도포되어 형성된다. 그리고 상기 제1전극과 상기 제2전극에 무지부(120a)가 포함되어 상기 각 전극과 외부 간의 전류 흐름의 통로가 된다.
또한, 세퍼레이터는 제1전극판과 제2전극판 사이에 위치되어 쇼트를 방지하고 이온의 이동을 가능하게 하는 역할을 한다. 그리고, 세퍼레이터는 폴리에틸렌이나, 폴리프로필렌이나, 폴리에틸렌과 폴리프로필렌의 복합 필름으로 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명에서 상기 제1전극판, 상기 제2전극판 및 상기 세퍼레이터의 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기 전극탭(130)은 제1전극탭(131)과 제2전극탭(132)으로 구성될 수 있다.
상기 제1전극탭(131)은 상기 제1전극판의 무지부 일측에서 연장되어 형성된 탭들이 적층되거나 상기 제1전극판의 일측에 별도의 탭이 전기적으로 결합되어 형성될 수 있다. 상기 제1전극탭(131)은 알루미늄과 같은 금속으로 형성된다.
상기 제2전극탭(132) 역시 상기 제2전극판의 무지부 일측에서 연장되어 형성된 탭들이 적층되거나 상기 제2전극판의 일측에 별도의 탭이 전기적으로 결합되어 형성될 수 있다. 상기 제2전극탭(132)은 구리와 같은 금속으로 형성된다. 한편, 본 발명에서 상기 제1전극탭(131) 및 상기 제2전극탭(132)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기 집전판(140)은 상기 전극탭(130)에 결합되어 상기 전극탭(130)에 대한 전기적 경로를 형성한다. 상기 집전판(140)은 제1집전판(141) 및 제2집전판(142)을 포함할 수 있다.
상기 제1집전판(141)은 전극탭 연결부(141a) 및 전극단자 연결부(141b)를 포함할 수 있고, 상기 전극단자 연결부(141b)에는 전극단자 홀(141c)이 형성되어 있다.
상기 전극탭 연결부(141a)는 그 단부가 상기 제1전극탭(131)과 전기적으로 연결되고, 상기 캡플레이트(170)를 따라 연장되어 상기 전극단자 연결부(141b)와 연결된다. 상기 전극단자 연결부(141b)는 제1전극단자(151)의 돌기부(151c)가 상기 전극단자 홀(141c)에 삽입되어 결합됨으로써, 상기 제1전극단자(151)와 전기적으로 연결된다. 그리고 상기 전극탭 연결부(141a)가 상기 제1전극탭(131)과 연결된 높이와 상기 전극단자 연결부(141b)가 제1전극단자(151)와 연결된 높이가 서로 다르다면 상기 전극탭 연결부(141a)와 전극단자 연결부(141b)의 사이가 절곡되어 서로 연결될 수 있다.
또한, 상기 제1집전판(141)은 상기 전해액 주입부(190)가 있는 하부에는 형성되지 않을 수 있다. 한편, 상기 제1집전판(141)은 알루미늄, 알루미늄 합금과 같은 금속으로 형성된다.
상기 제2집전판(142)은 전극탭 연결부 및 전극단자 연결부를 포함할 수 있고, 상기 전극단자 연결부에는 전극단자 홀이 형성되어 있다.
상기 전극탭 연결부는 그 단부가 상기 제2전극탭(132)과 전기적으로 연결되고, 상기 캡플레이트(170)를 따라 연장되어 상기 전극단자 연결부와 연결된다. 상기 전극단자 연결부는 상기 제2전극단자(152)의 하부가 삽입되어 상기 제2전극단자(152)와 전기적으로 연결된다. 또한, 상기 전극탭 연결부가 상기 제2전극탭(132)과 연결된 높이와 상기 전극단자 연결부가 상기 제2전극단자(161)와 연결된 높이가 서로 다르다면 상기 전극탭 연결부와 전극단자 연결부의 사이가 절곡되어 서로 서로 연결될 수 있다.
또한, 상기 제2집전판(142)는 구리, 구리 합금과 같은 금속으로 형성된다.
한편, 본 발명에서 상기 제1집전판(141) 및 상기 제2집전판(142)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 제1전극단자부의 사시도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 제1전극단자부의 저면도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 제1전극단자부의 단면도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 상기 제1전극단자부(150)는 제1전극단자(151), 절연부재(152), 가스켓(153), 제1체결 플레이트(154), 제1단자 플레이트(155)를 포함할 수 있다.
상기 제1전극단자(151)는 몸체부(151a), 플랜지부(151b) 및 돌기부(151c)를 포함할 수 있다.
상기 몸체부(151a)는 원기둥 형상일 수 있고, 상기 캡 플레이트(170)를 관통하여 상부로 일정 길이 연장 및 돌출된다.
상기 플랜지부(151b)는 상기 몸체부(151a)의 하단 측부로부터 수평방향으로 연장되어 형성되고, 제1전극단자(151)가 상기 캡 플레이트(170)에서 빠지지 않도록 한다.
상기 돌기부(151c)는 상기 몸체부(151a)와 플랜지부(151b)의 하부에 형성될 수 있다. 상기 돌기부(151c)는 상기 제1집전판(141)의 전극단자 홀(141c)에 삽입되어 전기적으로 연결되고, 리벳팅 또는 용접에 의해 결합된다. 그리고 상기 돌기부(151c)는 상기 절연부재(152)를 관통하여 상기 제1집전판(141)과 전기적으로 연결되어 퓨즈를 구성한다.
한편, 상기 제1전극단자(151)는 알루미늄, 알루미늄 합금과 같은 금속으로 형성된다.
상기 절연부재(152)는 상기 제1집전판(141)과 상기 제1전극단자(151)의 플랜지부(151b) 사이에 설치된다. 상기 절연부재(152)에는 상기 제1전극단자(151)의 돌기부(151c)가 관통할 수 있는 전극단자 홀(152a)이 형성되어 있다. 상기 절연부재(152)는 상기 제1전극단자(151)의 플랜지부(151b)를 상기 제1집전판(141)과 절연시킨다. 따라서, 상기 제1전극단자(151)는 상기 돌기부(151c)를 통하여 상기 제1집전판(141)과 전기적으로 연결된다.
상기 가스켓(153)은 절연성 재질로 상기 제1전극단자(151)와 상기 캡 플레이트(170) 사이에 형성되어, 제1전극단자(151)와 상기 캡 플레이트(170) 사이를 밀봉시킨다. 따라서, 상기 가스켓(153)은 외부의 수분이 상기 이차전지(100)의 내부에 침투하지 못하도록 하거나, 상기 이차전지(100)의 내부에 수용된 전해액이 외부로 유출되지 못하도록 한다.
또한, 상기 가스켓(153)은 상기 제1전극단자(151)와 상기 제1체결 플레이트(154) 사이에 형성되어, 제1전극단자(151)를 상기 제1체결 플레이트(154)와 절연시킨다.
상기 제1체결 플레이트(154)는 상기 제1전극단자(151)가 관통할 수 있는 전극단자 홀(154a)이 형성되어 있다. 상기 제1체결 플레이트(154)는 상기 캡 플레이트(170)의 상부로 돌출된 제1전극단자(151)에 끼워지고, 상기 캡 플레이트(170)의 상부에 결합된다. 한편, 상기 제1체결 플레이트(154)가 전도성 재질일 경우 상기 캡 플레이트(170)는 상기 제1단자 플레이트(155)와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제1단자 플레이트(155)는 상기 제1전극단자(151)가 관통할 수 있는 전극단자 홀(155a)이 형성되어 있다. 상기 제1단자 플레이트(155)는 상기 캡 플레이트(170)의 상부로 돌출된 제1전극단자(151)에 끼워져 전기적으로 연결되고, 상기 제1체결 플레이트(154)의 상부에 결합된다. 또한, 제1단자 플레이트(155)는 상기 캡 플레이트(170)의 상부로 돌출된 제1전극단자(151)와 리벳팅 또는 용접으로 결합될 수 있다.
한편, 상기 제1단자 플레이트(155)는 알루미늄, 알루미늄 합금과 같은 금속으로 형성된다.
상기 제2전극단자부(160)는 제2전극단자(161), 가스켓(163), 제2체결 플레이트(164), 제2단자 플레이트(165)를 포함할 수 있다.
상기 제2전극단자(161)는 몸체부(161a) 및 플랜지부(161b)를 포함할 수 있다.
상기 몸체부(161a)는 원기둥 형상일 수 있고, 상기 플랜지부(161b)는 상기 몸체부(161a)의 측부로부터 수평방향으로 연장되어 형성되고, 제2전극단자(161)가 상기 캡 플레이트(170)에서 빠지지 않도록 한다.
상기 몸체부 중 플랜지부(161b)의 상부에 형성된 영역은 상기 캡 플레이트(170)를 관통하여 상부로 일정 길이 연장 및 돌출된다. 또한, 상기 몸체부(161a) 중 플랜지부(161b)의 하부에 형성된 영역은 상기 제2집전판(142)의 전극단자 홀에 삽입되어 전기적으로 연결되고, 리벳팅 또는 용접에 의해 결합된다. 또한, 상기 플랜지부(161b)는 상기 제2집전판(142)와 접촉되므로 상기 제2집전판(141)과 전기적으로 연결된다.
한편, 상기 제2전극 단자(151)은 구리, 구리 합금과 같은 금속으로 형성된다.
상기 가스켓(163)은 절연성 재질로 상기 제2전극단자(161)와 상기 캡 플레이트(170) 사이에 형성되어, 제1전극단자(161)와 상기 캡 플레이트(170) 사이를 밀봉시킨다. 따라서, 상기 가스켓(163)은 외부의 수분이 상기 이차전지(100)의 내부에 침투하지 못하도록 하거나, 상기 이차전지(100)의 내부에 수용된 전해액이 외부로 유출되지 못하도록 한다.
또한, 상기 가스켓(163)은 상기 제2전극단자(161)와 상기 제2체결 플레이트(164) 사이에 형성되어, 제2전극단자(161)를 상기 제2체결 플레이트(164)와 절연시킨다.
상기 제2체결 플레이트(164)는 상기 제2전극단자(161)가 관통할 수 있는 전극단자 홀이 형성되어 있다. 상기 제2체결 플레이트(164)는 상기 캡 플레이트(170)의 상부로 돌출된 제2전극단자(161)에 끼워지고, 상기 캡 플레이트(170)의 상부에 결합된다. 한편, 상기 캡 플레이트(170)가 상기 제1단자 플레이트(155)와 전기적으로 연결된 경우, 상기 제2체결 플레이트(164)는 절연성 재질로 구비되어, 상기 제2단자 플레이트(165)를 상기 캡 플레이트(170)와 절연시킨다.
상기 제2단자 플레이트(165)는 상기 제2전극단자(161)가 관통할 수 있는 전극단자 홀이 형성되어 있다. 상기 제2단자 플레이트(165)는 상기 캡 플레이트(170)의 상부로 돌출된 제2전극단자(161)에 끼워져 전기적으로 연결되고, 상기 제2체결 플레이트(164)의 상부에 결합된다. 또한, 제2단자 플레이트(165)는 상기 캡 플레이트(170)의 상부로 돌출된 제2전극단자(161)와 리벳팅 또는 용접으로 결합될 수 있다.
한편, 상기 제2단자 플레이트(155)는 상기 제2전극단자(151)와 다른 알루미늄, 알루미늄 합금과 같은 금속으로 형성될 수 있다.
상기 제1전극단자(151)의 상기 돌기부(151c)만이 상기 제1집전판(141)과 전기적으로 연결되고, 상기 플랜지부(151b)는 상기 제1집전판(141)에 의해서 상기 제1집전판(141)로부터 절연된다. 반면, 상기 제2전극단자(161)는 그 플랜지부(161b)가 상기 제2집전판(142)와 전기적으로 연결된다. 따라서, 상기 제1전극단자(151)의 돌기부(151c)는 상기 제2전극단자(152)에 비해서 좁은 전류 패스(Path)를 형성하므로 퓨즈의 역할을 할 수 있다. 즉, 과전류가 흘렀을 때 상기 돌기부(151c)는 그 온도가 상승하여 녹을 수 있고, 상기 돌기부(151c)가 녹을 경우 상기 제1집전판(141)과 제1전극단자(151)의 전기적 연결이 끊어질 수 있다.
상기 캡 플레이트(170)는 상기 케이스(110)의 상부에 결합하여 상기 케이스(110)의 개구를 밀봉한다. 또한, 상기 캡 플레이트(170)는 상기 케이스(110)의 상부에 결합되었을 때, 상기 케이스(110)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 캡 플레이트(170)는 상기 제1전극단자(151) 및 상기 제2전극단자(161)가 각각 관통하여 돌출될 수 있는 전극단자 홀을 포함하고, 안전 벤트(180) 및 전해액 주입부(190)를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 캡 플레이트(170)의 재질은 상기 케이스(110)와 동일한 재질로 형성될 수 있다. 그러나 본 발명에서 상기 캡 플레이트(160)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기 안전 벤트(180)는 상기 캡 플레이트(170)의 중앙에 위치할 수 있다. 상기 안전 벤트(170)는 상기 캡 플레이트(170)를 관통하는 벤트 홀에 별도의 구성으로서 설치되거나, 상기 캡 플레이트(170)에 일체로서 형성될 수 있다. 상기 안전 벤트(180)는 과충전 등으로 인해 내부압력의 증가시에 파단되어 이차전지의 폭발을 방지할 수 있다.
상기 전해액 주입부(190)는 전해액 주입구 및 마개를 포함할 수 있다. 상기 주입구는 상기 이차전지(100) 내부로 전해액을 주입할 수 있고, 상기 마개를 상기 주입구를 밀봉하여 수용된 전해액이 외부로 유출되지 못하도록 한다.
본 발명의 이차전지(100)는 상기 제1전극단자(151)와 제1집전판(141)의 사이에 절연부재(152)를 구비하되, 제1전극단자(151)에 형성된 돌기부(151c)가 절연부재(152)를 관통하여 제1집전판(141)과 전기적으로 연결되어 퓨즈를 구성한다. 따라서, 상기 이차전지(100)에 별도의 구성을 추가함 없이 상기 전극단자부(150)의 구조만으로 과충전 또는 이상 현상에 의해 과전류가 흐르는 경우 전류를 차단하여 이차전지의 폭발을 방지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지의 제1전극단자부의 저면도이다.도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지의 제1전극단자부의 단면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지(200)는 케이스(110), 전극조립체(120), 전극탭(130), 집전판(240), 제1전극단자부(250), 제2전극단자부(160), 캡 플레이트(170), 안전 벤트(180) 및 전해액 주입부(190)를 포함할 수 있다. 앞선 실시예와 동일한 구성 및 작용을 갖는 부분은 동일한 도면 부호로 표시하였으며, 이하는 차이점을 위주로 설명하기로 한다.
상기 집전판(240)은 상기 전극탭(130)에 결합되어 상기 전극탭(130)에 대한 전기적 경로를 형성한다. 상기 집전판(240)은 제1집전판(241) 및 제2집전판(142)을 포함할 수 있다.
상기 제1집전판(241)은 전극탭 연결부(241a) 및 전극단자 연결부(241b)를 포함할 수 있고, 상기 전극단자 연결부(241b)에는 제1전극단자 홀(241c) 및 제2전극단자 홀(241d)이 형성되어 있다.
상기 전극단자 연결부(241b)는 제1전극단자(251)의 제1돌기부(251c) 및 제2돌기부(251d)가 상기 제1전극단자 홀(241c) 및 제2전극단자 홀(241d)에 각각 삽입되어 상기 제1전극단자부(250)의 제1전극단자(251)와 전기적으로 연결된다.
상기 제1전극단자부(250)는 제1전극단자(251), 절연부재(252), 가스켓(153), 제1체결 플레이트(154) 및 제1단자 플레이트(155)를 포함할 수 있다.
상기 제1전극단자(251)는 몸체부(151a), 플랜지부(151b), 제1돌기부(251c) 및 제2돌기부(251d)를 포함할 수 있다.
상기 제1돌기부(251c) 및 제2돌기부(251d)는 상기 몸체부(151a)와 플랜지부(151b)의 하부에 형성될 수 있다. 상기 제1돌기부(251c)와 제2돌기부(251d)는 상기 두 돌기를 지나는 선과 상기 제1집전판(241)의 길이방향이 서로 수직이 되는 위치에 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1돌기부(251c)와 제2돌기부(251d)는 상기 제1전극탭(132)부터 동일한 거리에 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1돌기부(251c)와 제2돌기부(251d)는 상기 제1집전판(241)의 제1전극단자 홀(241c) 및 제2전극단자 홀(241d)에 각각 삽입되어 전기적으로 연결되고, 리벳팅 또는 용접에 의해 결합된다. 그리고 상기 제1돌기부(251c) 및 제2돌기부(251d)는 상기 절연부재(252)를 관통하여 상기 제1집전판(241)과 전기적으로 연결되어 퓨즈를 구성한다.
상기 절연부재(252)는 상기 제1집전판(241)과 상기 제1전극단자(251)의 플랜지부(151b) 사이에 설치된다. 상기 절연부재(252)에는 상기 제1전극단자(251)의 제1돌기부(251c) 및 제2돌기부(251d)가 각각 관통할 수 있는 제1전극단자 홀(252a) 및 제2전극단자 홀(252b)이 형성되어 있다. 상기 절연부재(252)는 상기 제1전극단자(251)의 플랜지부(151b)를 상기 제1집전판(241)과 절연시킨다. 따라서, 상기 제1전극단자(251)는 상기 제1돌기부(251c) 및 제2돌기부(251d)를 통하여 상기 제1집전판(241)과 전기적으로 연결된다.
상기 제1전극단자(251)의 상기 제1돌기부(251c) 및 제2돌기부(251d)가 상기 제1집전판(241)과 전기적으로 연결되고, 상기 플랜지부(251b)는 상기 제1집전판(241)에 의해서 상기 제1집전판(241)로부터 절연된다. 따라서, 상기 제1전극단자(251)의 제1돌기부(251c)와 제2돌기부(251d) 각각이 퓨즈의 역할을 할 수 있으므로, 상기 제1전극단자부(250)에 2개의 퓨즈가 구비될 수 있다.
한편, 상기 제1돌기부(251c) 및 제2돌기부(251d)는 상기 제1전극단자(251)가 상기 제1체결 플레이트(154)과 제1단자 플레이트(155)를 관통하여 설치된 상태에서 회전할 수 없도록 방지할 수 있다.
본 발명의 이차전지(200)는 2개의 퓨즈를 구비함으로써, 과충전 또는 이상 현상에 의해 과전류가 흐르는 경우 퓨즈가 1개일 때보다 더 안정적으로 전류를 차단하여 이차전지의 폭발을 방지할 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지의 제1전극단자부의 저면도이다. 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지의 제1전극단자부의 단면도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지(300)는 케이스(110), 전극조립체(120), 전극탭(130), 집전판(340), 제1전극단자부(350), 제2전극단자부(160), 캡 플레이트(170), 안전 벤트(180) 및 전해액 주입부(190)를 포함할 수 있다. 앞선 실시예와 동일한 구성 및 작용을 갖는 부분은 동일한 도면 부호로 표시하였으며, 이하는 차이점을 위주로 설명하기로 한다.
상기 집전판(340)은 상기 전극탭(130)에 결합되어 상기 전극탭(130)에 대한 전기적 경로를 형성한다. 상기 집전판(340)은 제1집전판(341) 및 제2집전판(142)을 포함할 수 있다.
상기 제1집전판(341)은 전극탭 연결부(341a) 및 전극단자 연결부(341b)를 포함할 수 있고, 상기 전극단자 연결부(341b)에는 제1전극단자 홀(341c) 및 제2전극단자 홀(341d)이 형성되어 있다.
상기 전극단자 연결부(341b)는 제1전극단자(351)의 제1돌기부(351c) 및 제2돌기부(351d)가 상기 제1전극단자 홀(341c) 및 제2전극단자 홀(341d)에 각각 삽입되어 상기 제1전극단자(351)와 전기적으로 연결된다.
상기 제1전극단자부(350)는 제1전극단자(351), 절연부재(352), 가스켓(153), 제1체결 플레이트(144) 및 제1단자 플레이트(145)를 포함할 수 있다.
상기 제1전극단자(351)는 몸체부(151a), 플랜지부(151b), 제1돌기부(351c) 및 제2돌기부(351d)를 포함할 수 있다.
상기 제1돌기부(351c) 및 제2돌기부(351d)는 상기 몸체부(151a)와 플랜지부(151b)의 하부에 형성될 수 있다. 상기 제1돌기부(351c)와 제2돌기부(351d)는 상기 두 돌기를 지나는 선과 상기 제1집전판(241)의 길이방향과 평행이 되는 위치에 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1돌기부(351c)와 제2돌기부(351d)는 상기 제1집전판(241)의 길이방향으로 상기 제1전극탭(132)을 기준으로 순차적으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1돌기부(351c)와 제2돌기부(351d)는 상기 제1집전판(341)의 제1전극단자 홀(341c) 및 제2전극단자 홀(341d)에 각각 삽입되어 전기적으로 연결되고, 리벳팅 또는 용접에 의해 결합된다. 그리고 상기 제1돌기부(351c) 및 제2돌기부(351d)는 상기 절연부재(352)를 관통하여 상기 제1집전판(341)과 전기적으로 연결되어 퓨즈를 구성한다.
상기 절연부재(352)는 상기 제1집전판(341)과 상기 제1전극단자(351)의 플랜지부(151b) 사이에 설치된다. 상기 절연부재(352)에는 상기 제1전극단자(151)의 제1돌기부(351c) 및 제2돌기부(351d)가 각각 관통할 수 있는 제1전극단자 홀(352a) 및 제2전극단자 홀(352b)이 형성되어 있다. 상기 절연부재(352)는 상기 제1전극단자(351)의 플랜지부(151b)를 상기 제1집전판(341)과 절연시킨다. 따라서, 상기 제1전극단자(351)는 상기 제1돌기부(351c) 및 제2돌기부(351d)를 통하여 상기 제1집전판(341)과 전기적으로 연결된다.
상기 제1전극단자(351)의 상기 제1돌기부(351c) 및 제2돌기부(351d)는 각각이 퓨즈의 역할을 할 수 있으므로, 상기 제1전극단자부(350)에 2개의 퓨즈가 구비될 수 있다. 또한, 상기 제1돌기부(351c)와 제2돌기부(351d)는 상기 제1전극판, 제1전극탭(131), 제1집전판(341) 및 제1전극단자(351)를 따라 흐르는 전류 패스 상에 순차적으로 형성되어 있으므로, 과전류가 흐를때 상기 제1전극탭(131)에 더 가깝게 형성된 제1돌기부(351c)가 먼저 동작할 수 있다. 따라서, 각각의 퓨즈가 동작하는 순서를 정할 수 있다.
본 발명의 이차전지(300)는 2개의 퓨즈에 우선순위를 둠으로써, 과충전 또는 이상 현상에 의해 과전류가 흐르는 경우 상기 제1집전판(341)과 같은 거리에 2개의 퓨즈가 형성된 것보다 더 안정적으로 전류를 차단하여 이차전지의 폭발을 방지할 수 있다.
따라서, 본 발명의 이차전지는 그 목적에 따라 제1전극단자에 돌기를 더 형성하여, 3개 이상의 퓨즈를 제1전극단자에 형성할 수 있다. 그리고 각 퓨즈의 제1전극탭과의 거리를 조절하여 각 퓨즈의 우선순위를 정할 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 이차전지를 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.
100,200,300 ; 이차전지 110 ; 케이스
120 ; 전극조립체 130 ; 전극탭
140 ; 집전판 150 ; 제1전극단자부
151 ; 제1전극단자 152 ; 절연부재
153 ; 가스켓 154 ; 제1체결 플레이트
155 ; 제1단자 플레이트 160 ; 제2전극단자부
161 ; 제2전극단자 163 ; 가스켓
164 ; 제2체결 플레이트 165 ; 제2단자 플레이트
170 ; 캡 플레이트 180 ; 전해액 주입구
190 ; 안전 벤트

Claims (9)

  1. 제1전극판, 제2전극판 및 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체;
    상기 전극조립체와 전기적으로 연결된 집전판;
    상기 전극조립체, 집전판 및 전해액을 수용하는 케이스;
    상기 집전판에 전기적으로 연결되고, 상기 케이스 외부로 돌출되는 전극단자; 및
    상기 상기 집전판과 상기 전극 단자 사이에 개재된 절연 부재를 포함하고,
    상기 전극단자는 상기 절연부재를 관통한 돌기부만 상기 집전판과 전기적 연결 되고,
    상기 돌기부는 과전류가 흐를때 녹아서 상기 집전판과 상기 전극 단자 사이를 전기적으로 분리시키는 퓨즈 역활을 하는 이차전지.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극단자에는 상기 전극단자의 측부로부터 수평방향으로 연장되어 플랜지부가 형성되어 있고, 상기 절연부재는 상기 플랜지부와 상기 집전판 사이에 설치된 이차전지.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 집전판의 일단에 전극탭이 전기적으로 연결되고, 타단에 상기 전극단자의 돌기부가 전기적으로 연결된 이차전지.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌기부는 돌기가 복수개로 형성된 이차전지.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 돌기부는 전극탭을 기준으로 동일한 거리에 형성된 이차전지.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 돌기부는 전극탭을 기준으로 상기 집전판의 길이방향으로 순차적으로 형성된 이차전지.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극단자는 제1전극단자 및 제2전극단자를 포함하고, 상기 돌기는 상기 제1전극단자에만 형성되어 있는 이차전지.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제2전극단자는 집전판과 전기적으로 연결된 이차전지.
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