KR102530350B1 - 이차 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이차 전지에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 단자 기둥에 구비된 슬릿홈과 단자 플레이트에 구비된 돌출부가 결합되어, 단자 기둥과 단자 플레이트 사이의 접촉 면적이 증가되어 결합 강도를 확보 할 수 있으며, 단자 기둥과 단자 플레이트가 용접 없이 결합 가능하므로 열팽창 계수 차이로 인한 열충격을 개선할 수 있는 이차 전지를 제공하는데 있다.

Description

이차 전지{Rechargeable battery}
본 발명은 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지(Rechargeable 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.
이차 전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형 및 각형을 들 수 있으며, 양극판 및 음극판 사이에 절연체인 세퍼레이터(separator)를 개재하여 형성된 전극 조립체와, 전해액을 함께 케이스에 수용하고, 케이스에 캡 플레이트를 설치하여 구성된다. 물론, 상기 전극 조립체에는 양극 단자 및 음극 단자가 연결되며, 이는 상기 캡 플레이트를 통하여 외부로 노출 또는 돌출된다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 단자 기둥에 구비된 슬릿홈과, 단자 플레이트에 구비된 돌출부가 결합되어 접촉 면적이 증가되어 결합 강도를 확보 할 수 있는 이차 전지를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 단자 기둥과 단자 플레이트가 용접 없이 결합 가능하므로 이종 금속의 열팽창 계수 차이로 인한 열충격을 개선할 수 있는 이차 전지를 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 이차 전지는 케이스와, 상기 케이스에 수용된 전극조립체와, 상기 케이스의 상단 개구를 밀봉하는 캡 플레이트 및, 상기 전극조립체와 전기적으로 접속되고 상기 캡 플레이트를 관통하여 상부로 돌출된 제1전극단자를 포함하며, 상기 전극 조립체와 전기적으로 접속되고 상기 캡 플레이트를 관통하여 상부로 돌출된 일단부의 외주면을 따라 형성된 슬릿홈을 갖는 제1단자 기둥 및, 상기 제1단자 기둥의 상기 일단부가 제1단자홀에 결합되며, 상기 슬릿홈내에 삽입되는 돌출부가 상기 제1단자홀에 구비된 제1단자 플레이트를 포함할 수 있다.
상기 일단부는 상기 슬릿홈의 상부에서 상기 제1단자 기둥의 외측으로 돌출된 상부 돌출부 및, 상기 슬릿홈의 하부에서 상기 제1단자 기둥의 외측으로 돌출된 하부 돌출부를 더 포함할 수 있다.
상기 상부 돌출부의 하면과, 상기 하부 돌출부의 상면은 상기 캡 플레이트의 상면과 평행할 수 있다.
상기 상부 돌출부의 하면은 상기 캡 플레이트의 상면과 평행하고, 상기 하부 돌출부의 상면은 상기 캡 플레이트의 상면과 일정각을 갖는 경사면으로 이루어질 수 있다.
상기 슬릿홈은 상기 캡 플레이트와 평행하도록 상기 제1단자 기둥의 일단부의 외주연을 따라 링형상을 가질 수 있다.
상기 상부 돌출부는 리베팅 또는 스피닝에 의해 형성될 수 있다.
상기 슬릿홈, 상기 상부 돌출부 및 상기 하부돌출부는 상기 제1단자 플레이트의 상기 제1단자홀의 상기 돌출부 및 내면과 접촉될수 있다.
상기 돌출부는 상기 제1단자 플레이트의 상면과 하면 사이를 관통하는 상기 제1단자홀내에, 상기 제1단자 기둥의 중심축 방향으로 돌출되며 링형상을 가질 수 있다.
상기 제1단자 기둥은 상기 제1단자 플레이트의 제1제1단자홀에 삽입된 일단부와, 상기 전극 조립체와 접속된 타단부 및, 상기 일단부와 타단부를 연결하고, 상기 캡 플레이트를 관통하는 연결부로 이루어질 수 있다.
상기 제1단자 기둥은 상기 일단부의 외주연에 비해서, 상기 연결부의 외주연이 더 크고, 상기 연결부의 외주연에 비해서 상기 타단부의 외주연이 더 클 수 있다.
상기 연결부의 상면 일부는 상기 단자 플레이트의 하면과 접촉될 수 있다.
본 발명에 의한 이차 전지는 단자 기둥에 구비된 슬릿홈과, 단자 플레이트에 구비된 돌출부가 결합되어 접촉 면적이 증가되어 결합 강도를 확보 할 수 있게 된다.
또한 본 발명에 의한 이차 전지는 단자 기둥과 단자 플레이트가 용접 없이 결합 가능하므로 이종 금속의 열팽창 계수 차이로 인한 열충격을 개선할 수 있게 된다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 사시도 및 단면도이다.
도 2는 도 1b의 이차전지에서 2부분을 확대한 확대도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지의 단면도 및 확대도이다.
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.
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)" 및/또는 "포함하는(comprising)"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.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)의 사시도 및 단면도가 도시되어 있다. 또한 도 2를 참조하면, 도 1b의 이차 전지(100)의 단면도에서 2부분을 확대한 확대도가 도시되어 있다.
도 1a 및 도 1b에서 도시된 바와 같이 이차 전지(100)는 전극 조립체(110), 제1전극 단자(120), 제2전극 단자(130), 케이스(140) 및 캡 조립체(150)를 포함한다. 이하에서는 이차 전지(100)을 도 1a, 도 1b 및 도 2를 참조하여 설명하고자 한다.
상기 전극 조립체(110)는 얇은 판형 혹은 막형으로 형성된 제1전극판(111), 세퍼레이터(113), 제2전극판(112)의 적층체를 권취하거나 겹쳐서 형성한다. 여기서, 제1전극(111)은 음극으로서 동작할 수 있으며, 제2전극(112)은 양극으로서 동작할 수 있다. 물론 그 반대도 가능하다.
상기 제1전극판(111)은 구리, 구리 합금, 니켈 또는 니켈 합금과 같은 금속 포일 또는 메시로 형성된 제1집전판(111a)과, 제1집전판(111a)에 전이금속산화물 등의 제1전기적 활물질이 코팅되어 형성된 제1코팅부(111b)와, 제1전기적 활물질이 코팅되지 않은 영역인 제1비코팅부(111c)(제1무지부)와, 제1비코팅부(111c)로부터 외측 방향(상부 방향)으로 연장되어 제1전극 단자(120)에 전기적으로 연결된 제1집전탭(111d)을 포함한다. 여기서, 제1집전탭(111d)은 제1전극판(111)과 제1전극 단자(120) 사이의 전류 통로가 된다. 상기 제1집전탭(111d)는 제1비코팅부(111c) 자체이거나, 또는 제1비코팅부(111c)에 접속된 별도의 부재일 수 있다. 여기서 제1집전탭(111d)이 별도의 부재일 경우, 니켈, 니켈 합금, 구리, 구리 합금 및 그 등가물 중에서 선택된 하나일 수 있다.
상기 제2전극판(112)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 같은 금속 포일 또는 메시로 형성된 제2집전판과, 제2집전판에 흑연 또는 탄소 등의 제2전기적 활물질이 코팅되어 형성된 제2코팅부와, 제2전기적 활물질이 코팅되지 않는 영역인 제2비코팅부(제2무지부)와, 제2비코팅부로부터 외측 방향(상부 방향)으로 연장되어 제2전극 단자(130)에 전기적으로 연결된 제2집전탭(112d)을 포함한다. 여기서, 제2집전탭(112d)은 제2전극판(112)과 제2비코팅부 자체이거나, 또는 제2비코팅부에 접속된 별도의 부재일 수 있다. 여기서, 제2집전탭(112d)이 별도의 부재일 경우, 알루미늄, 알루미늄 합금 및 그 등가물 중에서 선택된 하나일 수 있다.
상기 세퍼레이터(113)은 제1전극판(111)과 제2전극판(112) 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 세퍼레이터(113)의 재질이 한정하는 것은 아니다.
상기 전극 조립체(110)는 제1,2집전탭(111d,112d)이 별도의 부재 없이, 제1,2전극 단자(120,130)에 각각 직접 전기적으로 접속될 경우, 전기적 경로가 짧아짐으로써, 이차 전지(100)의 내부 저항이 감소될 뿐만 아니라 부품 개수도 감소시킬 수 있다.
이러한 전극 조립체(110)는 실질적으로 전해액과 함께 케이스(140)에 수납된다. 상기 전해액은 EC, PC, DEC, EMC, DMC와 같은 유기 용매에 LiPF6, LiBF4와 같은 리튬염으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 전해액은 액체, 고체 또는 겔상일 수 있다.
상기 제1전극 단자(120)는 전극 조립체(110)의 제1집전탭(111d)와 접속되고, 캡 플레이트(151)를 관통하여 상부로 돌출된 제1단자 기둥(121)과, 상기 제1단자 기둥(121)에 결합되고 캡 플레이트(151)의 상면에 위치된 제1단자 플레이트(122)를 포함한다.
상기 제1단자 기둥(121)은 캡 플레이트(151)의 제1단자홀(151a)을 관통하여, 상부로 일정길이 연장 및 돌출되고, 캡 플레이트(151)의 하부에서 전극 조립체(110)의 제1집전탭(111d)와 전기적으로 접속된다. 상기 제1단자 기둥(121)은 구리, 구리 합금 등으로 이루어질 수 있다.
상기 제1단자 기둥(121)은 캡 플레이트(151)의 상부에서 제1단자 플레이트(122)의 상면과 하면 사이를 관통하는 제1단자홀(122a)에 끼워지는 일단부(121a)와 캡 플레이트(151)의 하부에서 전극조립체(110)와 접속되는 타단부(121b)와, 상기 일단부(121a)와 타단부(121b) 사이를 연결하고 캡 플레이트(151)의 제1단자홀(151a)내에 삽입되는 연결부(121c)로 이루어진다. 상기 제1단자 기둥(121)은 원기둥 형상을 가질 수 있으며, 일체형으로 이루어질 수 있다. 상기 일단부(121a)의 외주연에 비해서, 연결부(121c)의 외주연이 더 크고, 연결부(121c)의 외주연에 비해서 타단부(121b)의 외주연이 더 클 수 있다. 또한 일단부(121a), 타단부(121b) 및 연결부(121c)의 중심축은 동일선상에 위치할 수 있다.
상기 제1단자 기둥(121)의 일단부(121a)는 제1단자 플레이트(122)의 제1단자홀(122a)에 끼워지며, 외주연을 따라 캡 플레이트(151)와 수평하게 형성된 슬릿홈(121x)을 구비한다. 상기 슬릿홈(121x)은 상기 제1단자 기둥(121)의 일단부(121a)의 외주연을 따라 원형 링 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 일단부(121a)는 슬릿홈(121x)을 중심으로 상부와 하부에 각각 돌출부(121y, 121z)가 구비된다. 또한 상기 상부 돌출부(121y)의 하면(121y_1)과 상기 하부 돌출부(121z)의 상면(121z_1)은 평행할 수 있다. 상기 일단부(121a)는 하부 돌출부(121z)와 슬릿홈(121x)이 제1단자 플레이트(122)의 제1단자홀(122a) 내에 끼워진 상태에서, 리베팅(riveting) 또는 스피닝(spinning)에 의해 상부 돌출부(121y)가 형성되어, 제1단자 플레이트(122)와 단단히 결합될 수 있다. 상기 일단부(121a)는 슬릿홈(121x)이 구비되어, 상부 돌출부(121y)의 하면(121y_1)과 하부 돌출부(121z)의 상면(121z_1)이 제1단자 플레이트(122)의 제1단자홀(122a)과 접촉되므로, 접촉 면적이 증가되어 강도를 확보할 수 있다. 또한 별도의 용접이 요구되지 않으므로 이종금속인 제1단자 기둥(121)과 제1단자 플레이트(122) 사이의 용접시 열팽창 계수 차이로 인한 열충격을 방지할 수 있다. 상기 제1단자 플레이트(122)의 제1단자홀(122a)은 제1단자 기둥(121)의 일단부(121a)의 외주연과 동일형상으로 이루어질 수 있다.
상기 타단부(121b)는 캡 플레이트(151)의 하부에 위치하며, 제1단자 기둥(121)의 외측 수평 방향으로 연장된 플랜지(121b_1)을 구비하며, 상기 플랜지(121b_1)에 의해 캡 플레이트(151)로부터 빠지는 것을 방지할 수 있다. 즉 타단부(121b)는 플랜지(121b_1)에 의해서 연결부(121c)와의 사이에 단차가 구비된다.
상기 연결부(121c)는 캡 플레이트(151)의 상면과 하면 사이를 관통하는 제1단자홀(151a)내에 삽입된다. 상기 연결부(121c)는 원기둥 형상으로, 지름이 일단부(121a)의 지름에 비해서 더 크고, 타단부(121b)의 지름에 비해서 더 작을 수 있다. 즉, 연결부(121c)는 일단부(121a)와 타단부(121b)와 연결되는 부위에 각각 단차가 구비될 수 있다. 상기 연결부(121c)는 일단부(121a)와 단차에 의해서, 상면 일부(121c_1)이 제1단자 플레이트(122)의 하면과 접촉된다. 즉, 상기 연결부(121c)는 상면에서 중심부가 일단부(121a)와 연결되고, 가장자리부가 상기 제1단자 플레이트(122)의 하면에 접촉된다.
상기 제1단자 플레이트(122)는 캡 플레이트(151)의 상부에 위치하며, 상면과 하면 사이를 관통하는 제1단자홀(122a)을 갖는다. 상기 제1단자 플레이트(122)는 제1단자홀(122a)내에 제1단자 기둥(121)이 결합된 후, 리베팅(riveting) 또는 스피닝(spinning)에 의해 고정될 수 있다. 상기 제1단자 플레이트(122)는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어질 수 있다.
상기 제1단자 플레이트(122)는 제1단자홀(122a)내에, 상기 제1단자 기둥(121)의 중심축 방향으로 돌출된 돌출부(122b)가 구비된다. 상기 돌출부(122b)는 제1단자 플레이트(122)의 상면과 하면으로부터 이격되도록 구비될 수 있다. 상기 돌출부(122b)는 제1단자 기둥(121)의 슬릿홈(121x)과 결합될 수 있으며, 상기 슬릿홈(121x)과 대응되는 형상을 갖는다. 상기 돌출부(122b)는 제1단자 플레이트(122)의 제1단자홀(122a)의 내면을 따라 링형상으로 구비될 수 있다. 즉, 상기 돌출부(122b)는 상기 제1단자 플레이트(122)의 제1단자홀(122a)내의 수평방향으로 돌출되며, 제1단자 기둥(121)의 슬릿홈(121x)과 결합된다. 또한 제1단자홀(122a)의 내면은 상기 제1단자 기둥(121)의 상부 돌출부(121y) 및 하부 돌출부(121z)와 접촉 및 밀착될 수 있다.
이와 같이 제1전극 단자(120)는 이종금속으로 이루어진 제1단자 플레이트(122)와 제1단자 기둥(121)이 리벳팅 또는 스피닝에 의해 기계적으로 결합되므로, 이종금속의 용접을 위한 가격 상승을 방지할 수 있다. 또한 제1전극 단자(120)는 제1단자 기둥(121)에 구비된 슬릿홈(121x)과 제1단자 플레이트(122)에 구비된 돌출부(122b)에 의해서, 접촉 면적을 증가시킬 수 있으므로 강도를 확보할 수 있으며 열팽창 계수 차이로 인한 열충격을 개선할 수 있다.
상기 제2전극 단자(130)는 전극 조립체(110)의 제2집전탭(111d)와 접속되고, 캡 플레이트(151)를 관통하여 상부로 돌출된 제2단자 기둥(131)과, 제2단자 기둥(131)에 결합되고 캡 플레이트(151)의 상면에 위치된 제2단자 플레이트(132)를 포함한다. 이와같은 제2전극 단자(130)의 구성 및 형상은 제1전극 단자(120)와 동일한 구조를 가질 수 있다.
상기 케이스(140)는 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 니켈이 도금된 스틸과 같은 도전성 금속으로 형성되며, 전극 조립체(10)가 삽입 안착될 수 있는 개구부가 형성된 대략 육면체 형상으로 이루어진다. 도 1a 도 1b에서는, 케이스(140)와 캡 조립체(150)가 결합된 상태로 도시되고 있으므로 개구부가 도시되지 않았지만, 캡 조립체(150)의 둘레 부분이 실질적으로 개방된 부분이다. 한편, 케이스(140)의 내면은 절연 처리되어, 전극 조립체(10)와 절연된다.
상기 캡 조립체(150)는 케이스(140)에 결합된다. 상기 캡 조립체(150)는 구체적으로 캡 플레이트(151), 시일 가스켓(152), 마개(153), 안전벤트(154) 및 절연부재(155)를 포함한다.
상기 캡 플레이트(151)는 대략 판형상으로 케이스(140)의 개구를 밀봉하며, 케이스(140)와 동일한 재질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 캡 플레이트(151)는 레이저 용접 방식으로 케이스(140)에 결합될 수 있다. 상기 캡 플레이트(151)는 제1전극 단자(120)의 제1단자 기둥(121)이 결합되기 위한 제1단자홀(151a)과, 제2전극 단자(130)의 제2단자 기둥(131)이 결합되기 위한 제2단자홀(151b)이 형성되어 있다.
상기 시일 가스켓(152)은 절연성 재질로 제1단자 기둥(121)과 캡 플레이트(151)사이, 제2단자 기둥(131)과 캡 플레이트(151) 사이에 개재될 수 있다. 즉, 시일 가스켓(152)는 제1단자 기둥(121)과 캡 플레이트(151)사이, 제2단자 기둥(131)과 캡 플레이트(151) 사이를 밀봉 시킬 수 있다. 이러한 시일 가스켓(152)은 외부의 수분이 이차 전지(100)의 내부에 침투하지 못하도록 하거나, 이차 전지(100)의 내부에 수용된 전해액이 외부로 유출되지 못하도록 한다.
상기 마개(153)는 상기 캡 플레이트(151)의 전해액 주입구(151c)를 밀봉하며, 상기 안전벤트(154)는 캡 플레이트(151)의 벤트홀(151d)에 설치되고, 설정된 압력에서 개방될 수 있도록 노치가 형성될 수 있다.
상기 절연부재(155)는 제1단자 플레이트(122)와 캡 플레이트(151)의 사이, 제2단자 플레이트(132)와 캡 플레이트(151)사이에 배치되어, 상기 제1단자 플레이트(122)와 캡 플레이트(151)의 사이와, 제2단자 플레이트(132)와 캡 플레이트(151)사이를 전기적 절연 시킨다. 또한, 상기 절연부재(155)는 상기 캡 플레이트(151)와 밀착된다. 더욱이, 상기 절연부재(155)는 시일 가스켓(152)에도 밀착될 수 있다.
도 3a를 참조하면 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지의 단면도가 도시되어 있고, 도 3b를 참조하면 도 3a의 3b 부분을 확대 도시한 확대도가 도시되어 있다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 이차 전지(200)는 전극 조립체(110), 제1전극 단자(220), 제2전극 단자(230), 케이스(140) 및 캡 조립체(150)를 포함한다. 상기 이차 전지(200)의 전극 조립체(110), 케이스(140) 및 캡 조립체(150)는 도 1a 및 도 1b에 도시된 이차 전지(100)과 동일하다. 따라서 이하에서는 이차 전지(200)에서 이차 전지(100)과 상이한 제1전극 단자(220) 및 제2전극 단자(230)를 위주로 설명하고자 한다.
상기 제1전극 단자(220)는 전극 조립체(110)의 제1집전탭(111d)과 전기적으로 접속되고 캡 플레이트(151)를 관통하여 상부로 돌출된 제1단자 기둥(221)과, 상기 제1단자 기둥(221)에 결합되고 캡 플레이트(151)의 상면에 위치된 제1단자 플레이트(222)를 포함한다.
상기 제1단자 기둥(221)은 캡 플레이트(151)의 제1단자홀(151a)을 관통하여, 상부로 일정길이 연장 및 돌출되고, 캡 플레이트(151)의 하부에서 전극 조립체(110)의 제1집전탭(111d)와 전기적으로 접속된다. 상기 제1단자 기둥(221)은 구리, 구리 합금 등으로 이루어질 수 있다.
상기 제1단자 기둥(221)은 캡 플레이트(151)의 상부에서 제1단자 플레이트(222)의 상면과 하면 사이를 관통하는 제1단자홀(222a)에 끼워지는 일단부(221a)와 캡 플레이트(151)의 하부에서 전극조립체(110)와 접속되는 타단부(221b)와, 상기 일단부(221a)와 타단부(221b) 사이를 연결하고 캡 플레이트(151)의 제1단자홀(151a)내에 삽입되는 연결부(221c)로 이루어진다. 상기 제1단자 기둥(221)은 원기둥 형상을 가질 수 있으며, 일체형으로 이루어질 수 있다. 상기 일단부(221a)의 외주연에 비해서, 연결부(221c)의 외주연이 더 크고, 연결부(221c)의 외주연에 비해서 타단부(221b)의 외주연이 더 클 수 있다. 또한 일단부(221a), 타단부(221b) 및 연결부(221c)의 중심축은 동일선상에 위치할 수 있다.
상기 제1단자 기둥(221)의 일단부(221a)는 제1단자 플레이트(222)의 제1단자홀(222a)에 끼워지며, 외주연을 따라 캡 플레이트(151)와 수평하게 형성된 슬릿홈(221x)을 구비한다. 즉, 상기 일단부(221a)는 슬릿홈(221x)을 중심으로 상부와 하부에 각각 돌출부(221y, 221z)가 구비된다. 또한 상부 돌출부(221y)의 하면(221y_1)은 캡 플레이트(151)의 상면과 평행하고, 하부 돌출부(221z)의 상면(221z_1)은 캡 플레이트(151)의 상면과 일정각을 가질 수 있다. 상기 하부 돌출부(221z)는 원뿔형상으로, 상면(221z_1)이 경사면으로 이루어질 수 있다.
상기 일단부(221a)는 하부돌출부(221z)와 슬릿홈(221x)이 제1단자 플레이트(222)의 제1단자홀(222a) 내에 끼워진 상태에서, 리베팅(riveting) 또는 스피닝(spinning)에 의해 상부 돌출부(221y)가 형성되어, 제1단자 플레이트(222)와 단단히 결합될 수 있다. 상기 일단부(221a)는 슬릿홈(221x)이 구비되어, 상부 돌출부(221y)의 하면과 하부 돌출부(221z)의 상면(221z_1)이 제1단자 플레이트(222)의 제1단자홀(222a)과 접촉되므로, 접촉 면적이 증가되어 강도를 확보할 수 있다. 또한 제1단자 기둥(221)과 제1단자 플레이트(222)가 이종금속으로 이루어질 경우, 열팽창 계수 차이로 인한 열충격을 개선할 수 있다. 상기 제1단자 플레이트(222)의 제1단자홀(222a)은 제1단자 기둥(221)의 일단부(221a)의 외주연과 동일형상으로 이루어질 수 있다.
상기 타단부(221b)는 캡 플레이트(151)의 하부에 위치하며, 제1단자 기둥(221)의 외측 수평 방향으로 연장된 플랜지(221b_1)을 구비하며, 상기 플랜지(221b_1)에 의해 캡 플레이트(151)로부터 빠지는 것을 방지할 수 있다. 즉 타단부(221b)는 플랜지(221b_1)에 의해서 연결부(221c)와의 사이에 단차가 구비된다.
상기 연결부(221c)는 캡 플레이트(151)의 상면과 하면 사이를 관통하는 제1단자홀(151a)내에 삽입된다. 상기 연결부(221c)는 원기둥 형상으로, 지름이 일단부(221a)의 지름에 비해서 더 크고, 타단부(221b)의 지름에 비해서 더 작을 수 있다. 즉, 연결부(221c)는 일단부(221a)와 타단부(221b)와 연결되는 부위에 각각 단차가 구비될 수 있다. 상기 연결부(221c)는 일단부(221a)와 단차에 의해서, 상면 일부(221c_1)이 제1단자 플레이트(222)의 하면과 접촉된다. 즉, 상기 연결부(221c)는 상면에서 중심부가 일단부(221a)와 연결되고, 가장자리부가 상기 제1단자 플레이트(222)의 하면에 접촉된다.
상기 제1단자 플레이트(222)는 캡 플레이트(151)의 상부에 위치하며, 상면과 하면 사이를 관통하는 제1단자홀(222a)을 갖는다. 상기 제1단자 플레이트(222)는 제1단자홀(222a)내에 제1단자 기둥(221)이 결합된 후, 리베팅(riveting) 또는 스피닝(spinning)에 의해 고정될 수 있다. 상기 제1단자 플레이트(222)는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어질 수 있다.
상기 제1단자 플레이트(222)는 제1단자홀(222a)내에, 상기 제1단자 기둥(221)의 중심축 방향으로 돌출된 돌출부(222b)가 구비된다. 상기 돌출부(222b)는 제1단자 플레이트(222)의 상면과 하면으로부터 이격되도록 구비될 수 있다. 상기 돌출부(222b)는 제1단자 기둥(221)의 슬릿홈(221x)과 결합될 수 있으며, 상기 슬릿홈(221x)과 대응되는 형상을 갖는다. 상기 돌출부(222b)는 제1단자 플레이트(222)의 제1단자홀(222a)의 내면을 따라 링형상으로 구비될 수 있다. 또한 돌출부(222b)는 상면이 상기 캡 플레이트(151)와 수평하고, 하면이 경사면으로 이루어질 수 있다. 즉, 돌출부(222b)의 하면은 하부로 갈수로, 제1단자 기둥(221)의 외측으로 연장된 경사면일 수 있다. 상기 돌출부(222b)는 상기 제1단자 플레이트(222)의 제1단자홀(222a)내의 수평방향으로 돌출되며, 제1단자 기둥(221)의 슬릿홈(221x)과 결합된다. 또한 제1단자홀(222a)의 내면은 상기 제1단자 기둥(221)의 상부 돌출부(221y)의 하면(221y_1) 및 하부 돌출부(121z)의 상면(221z_1)과 접촉 및 밀착될 수 있다.
이와 같이 제1전극 단자(220)는 이종금속으로 이루어진 제1단자 플레이트(222)와 제1단자 기둥(221)이 리벳팅 또는 스피닝에 의해 기계적으로 결합되므로, 이종금속의 용접을 위한 가격 상승을 방지할 수 있다. 또한 제1전극 단자(220)는 제1단자 기둥(221)에 구비된 슬릿홈(221x)과 제1단자 플레이트(222)에 구비된 돌출부(222b)에 의해서, 접촉 면적을 증가시킬 수 있으므로 강도를 확보할 수 있으며 열팽창 계수 차이로 인한 열충격을 개선할 수 있다.
상기 제2전극 단자(230)는 전극 조립체(110)의 제2집전탭(111d)와 접속되고, 캡 플레이트(151)를 관통하여 상부로 돌출된 제2단자 기둥(231)과, 제2단자 기둥(231)에 결합되고 캡 플레이트(151)의 상면에 위치된 제2단자 플레이트(232)를 포함한다. 이와 같은 제2전극 단자(230)의 구성 및 형상은 제1전극 단자(220)와 동일한 구조를 가질 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 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, 200; 이차전지 110; 전극조립체
120; 제1단자부 130; 제2단자부
140; 케이스 150; 캡 조립체

Claims (11)

  1. 케이스;
    상기 케이스에 수용된 전극조립체;
    상기 케이스의 상단 개구를 밀봉하는 캡 플레이트; 및
    상기 전극조립체와 전기적으로 접속되고 상기 캡 플레이트를 관통하여 상부로 돌출된 제1전극단자를 포함하며,
    상기 제1전극 단자는
    상기 전극 조립체와 전기적으로 접속되고 상기 캡 플레이트를 관통하여 상부로 돌출된 일단부의 외주면을 따라 형성된 슬릿홈을 갖는 제1단자 기둥; 및
    상기 제1단자 기둥의 상기 일단부가 제1단자홀에 결합되며, 상기 슬릿홈내에 삽입되는 돌출부가 상기 제1단자홀에 구비된 제1단자 플레이트를 포함하고,
    상기 제1단자 기둥은
    상기 제1단자 플레이트의 제1단자홀에 삽입된 상기 일단부;
    상기 전극 조립체와 접속된 타단부; 및
    상기 일단부와 타단부를 연결하고, 상기 캡 플레이트를 관통하는 연결부로 이루어지며,
    상기 일단부는
    상기 슬릿홈의 상부에서 상기 제1단자 기둥의 외측으로 돌출된 상부 돌출부;및
    상기 슬릿홈의 하부에서 상기 제1단자 기둥의 외측으로 돌출된 하부 돌출부를 포함하며,
    상기 연결부의 상면 일부는 상기 제1단자 플레이트의 하면과 접촉된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 상부 돌출부의 하면과, 상기 하부 돌출부의 상면은 상기 캡 플레이트의 상면과 평행한 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 상부 돌출부의 하면은 상기 캡 플레이트의 상면과 평행하고,
    상기 하부 돌출부의 상면은 상기 캡 플레이트의 상면과 일정각을 갖는 경사면인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 슬릿홈은 상기 캡 플레이트와 평행하도록 상기 제1단자 기둥의 일단부의 외주연을 따라 링형상을 갖는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 상부 돌출부는 리베팅 또는 스피닝에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 슬릿홈, 상기 상부 돌출부 및 상기 하부돌출부는 상기 제1단자 플레이트의 상기 제1단자홀의 상기 돌출부 및 내면과 접촉된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 돌출부는
    상기 제1단자 플레이트의 상면과 하면 사이를 관통하는 상기 제1단자홀내에, 상기 제1단자 기둥의 중심축 방향으로 돌출되며 링형상인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  9. 삭제
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1단자 기둥은 상기 일단부의 외주연에 비해서, 상기 연결부의 외주연이 더 크고, 상기 연결부의 외주연에 비해서 상기 타단부의 외주연이 더 큰 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  11. 삭제
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KR100428618B1 (ko) 2002-04-15 2004-04-28 삼성에스디아이 주식회사 캡 어셈블리를 갖는 각형 전지의 제조 방법
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KR20110133257A (ko) * 2010-06-04 2011-12-12 에스비리모티브 주식회사 이차 전지
KR101287087B1 (ko) * 2011-10-14 2013-07-17 로베르트 보쉬 게엠베하 이차 전지
KR101693291B1 (ko) 2012-11-23 2017-01-05 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
KR101724003B1 (ko) 2013-09-12 2017-04-06 삼성에스디아이 주식회사 이차전지
KR101724013B1 (ko) * 2013-09-24 2017-04-06 삼성에스디아이 주식회사 결합이 용이한 단자 구조를 가지는 이차전지
KR101573488B1 (ko) * 2013-12-04 2015-12-02 (주)영하이테크 전극 어셈블리
CN105470417B (zh) * 2014-09-02 2018-05-29 宁德时代新能源科技股份有限公司 动力电池顶盖

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