KR102571486B1 - 이차 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이차 전지에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 전극단자의 일측이 체결 단자를 통해 결합되고, 타측이 체결 나사를 통해 캡 플레이트에 추가로 고정되므로, 결합력을 향상시키는데 있다.
이를 위해 본 발명은 제1전극과 제2전극을 갖는 전극 조립체와, 제1전극과 전기적으로 접속된 제1집전판과, 전극 조립체를 수용하며, 상단 개구부를 갖는 케이스와, 케이스의 상단 개구부를 밀봉하는 캡 플레이트를 구비하는 캡 조립체 및, 제1집전판과 전기적으로 접속되고, 캡 플레이트를 관통하여 상부로 돌출된 제1단자부를 포함하며, 제1단자부는 제1집전판과 전기적으로 접속되고 캡 플레이트를 관통하여 상부로 돌출된 제1체결단자와, 캡 플레이트 상부에서 제1체결 단자와 일측이 결합된 제1전극 단자 및, 제1전극 단자의 타측과 캡 플레이트 사이를 전기적으로 연결하는 제1고정 부재를 개시한다.

Description

이차 전지{Rechargeable battery}
본 발명은 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지(Rechargeable battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전할 수 있는 전지로서, 하나의 전지 셀이 팩 형태로 포장된 저 용량 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, 각형을 들 수 있으며, 양, 음극판 사이에 절연체인 세퍼레이터(separator)를 개재하여 형성된 전극 조립체와 전해액을 케이스에 내장 설치하고, 케이스에 전극 단자가 형성된 캡 조립체를 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 전극단자의 일측이 체결 단자를 통해 결합되고, 타측이 체결 나사를 통해 캡 플레이트에 추가로 고정되므로, 결합력을 향상시킬 수 있는 이차 전지를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 제1전극단자가 제1체결단자를 통해 제1집전판과 전기적으로 접속됨과 동시에, 써스로 이루어진 제1고정 부재를 통해 캡 플레이트와도 전기적으로 접속되므로, 전기적 효율을 향상시킬 수 있고, 관통 손상이 발생할 경우 전극 조립체의 단락 전류를 효율적으로 제1고정 부재를 통해 소비하여 추가적인 손상을 방지할 수 있는 이차 전지를 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 이차 전지는 제1전극과 제2전극을 갖는 전극 조립체와, 상기 제1전극과 전기적으로 접속된 제1집전판과, 상기 전극 조립체를 수용하며, 상단 개구부를 갖는 케이스와, 상기 케이스의 상단 개구부를 밀봉하는 캡 플레이트를 구비하는 캡 조립체 및, 상기 제1집전판과 전기적으로 접속되고, 상기 캡 플레이트를 관통하여 상부로 돌출된 제1단자부를 포함하며, 상기 제1단자부는 상기 제1집전판과 전기적으로 접속되고 캡 플레이트를 관통하여 상부로 돌출된 제1체결단자와, 상기 캡 플레이트 상부에서 상기 제1체결 단자와 일측이 결합된 제1전극 단자 및, 상기 제1전극 단자의 타측과 상기 캡 플레이트 사이를 전기적으로 연결하는 제1고정 부재를 포함할 수 있다.
상기 제1고정 부재는 상기 캡 플레이트 상면에 용접에 의해 고정될 수 있다.
상기 제1단자부는 상기 제1전극 단자의 타측을 관통하여, 상기 제1고정 부재에 구비된 제1결합홈에 나사 결합된 제1체결 나사를 더 포함할 수 있다.
상기 제1단자부는 상기 제1전극 단자와 상기 캡 플레이트 사이에 개재된 제1절연 플레이트를 더 포함할 수 있다.
상기 제1절연 플레이트는 상면과 하면 사이를 관통하는 제1결합홀을 구비하고, 상기 제1결합홀 내에 상기 제1고정 부재가 삽입될 수 있다.
상기 제1고정 부재는 써스로 이루어질 수 있다.
상기 제2전극과 전기적으로 접속된 제2집전판 및, 상기 제2전극과 전기적으로 접속되고, 상기 캡 플레이트를 관통하여 상부로 돌출된 제2단자부를 더 포함할 수 있다.
상기 제2단자부는 상기 제2집전판과 전기적으로 접속되고 캡 플레이트를 관통하여 상부로 돌출된 제2체결 단자와, 상기 캡 플레이트 상부에서 상기 제2체결 단자와 일측이 결합된 제2전극 단자와, 상기 제2전극 단자와 상기 캡 플레이트 사이에 개재되며, 타측에 제2결합홀이 구비된 제2절연 플레이트와, 상기 제2결합홀 내에 삽입되며 상기 제2전극 단자의 타측과 상기 캡 플레이트 사이에 개재된 제2고정 부재 및, 상기 제2전극 단자의 타측을 관통하여, 상기 제2고정 부재에 구비된 제2결합홈에 나사 결합된 제2체결 나사를 포함할 수 있다.
상기 제2고정 부재는 절연재질로 이루어질 수 있다.
또한 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 이차 전지는 제1전극과 제2전극을 갖는 전극 조립체와, 상기 제1전극과 전기적으로 접속된 제1집전판과, 상기 전극조립체를 수용하며, 상단 개구부를 갖는 케이스와, 상기 케이스의 상단 개구부를 밀봉하는 캡 플레이트를 구비하는 캡 조립체 및, 상기 제1집전판과 전기적으로 접속되고, 상기 캡 플레이트를 관통하여 상부로 돌출된 제1단자부를 포함하며, 상기 제1단자부는 상기 제1집전판과 전기적으로 접속되고 상기 캡 플레이트를 관통하여 상부로 돌출된 제1체결단자와, 상기 캡 플레이트 상부에서 상기 제1체결 단자와 일측이 결합되어 고정된 제1전극 단자 및, 상기 제1전극 단자의 타측을 관통하여 상기 캡 플레이트 상부에 상기 제1전극 단자를 고정하는 제1체결 나사를 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 이차 전지는 전극단자의 일측이 체결 단자를 통해 결합되고, 타측이 체결 나사를 통해 캡 플레이트에 추가로 고정되므로, 결합력을 향상시킬 수 있게 된다.
또한 본 발명에 의한 이차 전지는 제1전극단자가 제1체결단자를 통해 제1집전판과 전기적으로 접속됨과 동시에, 써스로 이루어진 제1고정 부재를 통해 캡 플레이트와도 전기적으로 접속되므로, 전기적 효율을 향상시킬 수 있고, 관통 손상이 발생할 경우 전극 조립체의 단락 전류를 효율적으로 제1고정 부재를 통해 소비하여 추가적인 손상을 방지할 수 있게 된다.
도 1a는 본 발명의 일실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이며, 도 1b는 도 1a의 1b-1b선을 따라 취한 단면도이다.
도 2는 도 1b의 2부분을 확대 도시한 확대도이다.
도 3은 도 1a에서 제1전극 단자와 제1절연 플레이트를 분해 도시한 분해 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.
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 1a를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도가 도시되어 있으며, 도 1b를 참조하면 도 1a의 1b-1b선을 따라 취한 단면도가 도시되어 있다. 또한 도 2를 참조하면, 도 1b의 2부분을 확대 도시한 확대도가 도시되어 있으며, 도 3을 참조하면 도 1a에서 제1전극 단자와 제1절연 플레이트를 분해 도시한 분해 사시도가 도시되어 있다. 이하에서는 도 1a, 도 1b, 도 2 및 도 3을 참조하여 이차 전지를 설명하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는 전극 조립체(110), 제1집전판(120), 제1단자부(130), 제2집전판(140), 제2단자부(150), 케이스(160) 및 캡 조립체(170)를 포함한다.
상기 전극 조립체(110)는 얇은 판형 혹은 막형으로 형성된 제1전극(111), 세퍼레이터(113), 제2전극(112)의 적층체를 권취하거나 겹쳐서 형성한다. 여기서, 제1전극(111)은 양극으로서 동작할 수 있으며, 제2전극(112)은 음극으로서 동작할 수 있다.
상기 제1전극(111)은 알루미늄과 같은 금속 포일로 형성된 제1전극 집전체에 전이금속산화물 등의 제1전극 활물질을 도포함으로써 형성되며, 제1활물질이 도포되지 않은 영역인 제1전극 무지부(111a)를 포함한다. 상기 제1전극 무지부(111a)는 제1전극(111)과, 제1전극 외부 간의 전류 흐름의 통로가 된다. 한편, 본 발명에서 상기 제1전극(111)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기 제2전극(112)은 구리 또는 니켈과 같은 금속 포일로 형성된 제2전극 집전체에 흑연 또는 탄소 등의 제2전극 활물질을 도포함으로써 형성되며, 제2활물질이 도포되지 않는 영역인 제2전극 무지부(112a)를 포함한다. 상기 제2전극 무지부(112a)는 제2전극(112)과, 제2전극 외부 간의 전류 흐름의 통로가 된다. 한편, 본 발명에서 상기 제2전극(112)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기 세퍼레이터(113)는 제1전극(111)과 제2전극(112) 사이에 개재되어 전기적 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 역할을 하며, 폴리에틸렌이나, 폴리프로필렌이나, 폴리에틸렌과 폴리프로필렌의 복합 필름으로 이루어질 수 있다. 한편, 본 발명에서 상기 세퍼레이터(113)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기 전극 조립체(110)의 양측 단부에는 제1전극(111)과 제2전극(112) 각각에 전기적으로 연결되는 제1집전판(120) 및 제2집전판(140)이 결합된다. 바람직하게는 전극 조립체(110)는 양측 단부인 제1전극 무지부(111a)와 제2전극 무지부(112a) 각각에 제1집전판(120) 및 제2집전판(140)이 결합된다.
이러한 전극 조립체(110)는 실질적으로 전해액과 함께 상기 케이스(160)에 수납된다. 상기 전해액은 EC(ethylene carbonate), PC(propylene carbonate), DEC(diethyl carbonate), EMC(ethyl methyl carbonate), DMC(dimethyl carbonate)와 같은 유기 용매에 LiPF6, LiBF4와 같은 리튬염으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 전해액은 액체, 고체 또는 겔상일 수 있다.
상기 제1집전판(120)은 제1전극(111)과 접속된 제1전극 접속부(121)와, 제1전극 접속부(121)의 상단부에서 절곡되어 연장되고 제1단자부(130)와 접속된 제1단자 접속부(122)를 포함한다.
상기 제1전극 접속부(121)는 전극 조립체(110)의 일측 단부로 돌출된 제1전극 무지부(111a)와 접촉 및 결합됨으로써, 제1전극(111)과 전기적으로 연결된다. 상기 제1전극 접속부(121)는 상기 제1전극 무지부(111a)에 용접되며, 수직 방향으로 세워진 형태를 갖는다.
상기 제1단자 접속부(122)는 캡 플레이트(171)과 평행하도록 수평방향으로 누워 있는 플레이트 형태로, 상면과 하면 사이를 관통하는 제1단자홀(122a)을 구비한다. 상기 제1단자홀(122a)에는 상기 단자부(130)의 제1체결 단자(131)가 끼워져 결합된다. 즉 상기 제1단자홀(122a)은 제1체결 단자(131)가 수용되도록, 제1체결 단자(131)와 대응되는 크기로 형성될 수 있다. 상기 제1단자 접속부(122)는 상기 제1단자부(130)에 용접되며, 후술되는 캡 조립체(170)의 캡 플레이트(171)와 전극 조립체(110) 사이에 개재될 수 있다. 상기 제1단자 접속부(122)는 상기 제1전극 접속부(121)의 상단부로부터 수직을 이룰 수 있다.
상기 제1단자부(130)는 주로 금속 또는 그 등가물로 형성되며, 제1집전판(120)과 전기적으로 접속된다. 상기 제1단자부(130)는 제1집전판(120)의 제1단자홀(121a)에 수용되는 제1체결 단자(131)와, 상기 제1체결 단자(131)에 결합된 제1전극 단자(132), 상기 제1전극 단자(132)와 캡 플레이트(171) 사이에 개재된 제1절연 플레이트(133), 상기 캡 플레이트(171)의 상부에 고정된 제1고정 부재(134) 및, 상기 제1전극 단자(132)를 관통하여 제1고정 부재(134)에 삽입되어 고정된 제1체결 나사(135)를 포함한다.
상기 제1체결 단자(131)는 후술되는 캡 플레이트(171)를 관통하여 상부로 일정 길이 연장 및 돌출되며, 상기 캡 플레이트(171)의 하부에서 제1집전판(120)과 전기적으로 연결된다. 상기 제1체결 단자(131)는 캡 플레이트(171)의 상부로 일정 길이 연장 및 돌출된 동시에, 캡 플레이트(171)의 하부에는 제1체결 단자(131)가 상기 캡 플레이트(171)로부터 빠지지 않도록 측부 방향으로 연장된 플랜지(131a)가 형성될 수 있다. 상기 제1체결 단자(131)중 플랜지(131a)의 하부에 형성된 영역은 상기 제1집전판(120)의 제1단자홀(122a)에 끼워지고 리벳 또는 용접될 수 있다. 또한, 상기 제1체결 단자(131) 중 상기 플랜지(131a)의 상부에 형성된 영역은 캡 플레이트(171)를 관통하여 상부로 일정 길이 연장 및 돌출되며, 상기 연장 및 돌출된 영역에는 제1전극 단자(132)가 고정될 수 있다.
상기 제1전극단자(132)는 상면과 하면을 관통하는 제1단자홀(132a)과 제1체결홀(132b)을 구비하는 판형상을 갖는다. 상기 제1전극단자(132)는 캡 플레이트(171)의 길이방향(x) 일측에 제1단자홀(132a)에 구비되고, 캡 플레이트(171)의 길이방향(x) 타측에 제1체결홀(132b)이 구비된다. 즉, 제1단자홀(132a)과 제1체결홀(132b)은 제1전극단자(132)의 길이방향(x) 양측에 각각 위치할 수 있다.
상기 제1전극단자(132)의 제1단자홀(132a)은 제1체결 단자(131)가 수용되도록, 제1체결 단자(131)의 수평방향 크기 및 형상과 대응되도록 형성될 수 있다. 상기 제1전극 단자(132)는 상기 제1단자홀(132a)에 캡 플레이트(171)의 상부로 돌출된 제1체결 단자(131)가 끼워지고 리벳 또는 용접될 수 있다.
상기 제1전극단자(132)의 제1체결홀(132b)은 제1체결 나사(135)가 수용되도록, 제1체결 나사(135)의 수평방향 크기 및 형상과 대응되도록 형성될 수 있다. 상기 제1체결홀(132b)의 내부에는 상기 제1체결 나사(135)의 나사산과 결합 가능하도록 나사산이 구비될 수 있다. 즉, 제1체결 나사(135)는 제1전극단자(132)의 제1체결홀(132b)내에 나사 결합할 수 있다.
이러한 제1체결단자(131)와 상기 제1전극단자(132)는 예를 들면 알루미늄, 알루미늄 합금 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나로 제조될 수 있다. 그러나 이러한 재질로 상기 제1체결단자(131)와 상기 제1전극단자(132)의 재질이 한정되는 것은 아니다.
상기 제1절연 플레이트(133)는 상면과 하면을 관통하는 제1단자홀(133a)과 제1결합홀(133b)을 구비하는 판형상을 갖는다. 상기 제1절연 플레이트(133)는 캡 플레이트(171)의 길이방향(x) 일측에 제1단자홀(133a)에 구비되고, 캡 플레이트(171)의 길이방향(x) 타측에 제1결합홀(133b)이 구비된다. 즉, 제1단자홀(133a)과 제1결합홀(133b)은 제1절연 플레이트(133)의 길이방향(x) 양측에 각각 위치할 수 있다. 또한 제1단자홀(133a)은 제1전극단자(132)의 제1단자홀(132a)과 동일한 위치에 구비되고, 제1결합홀(133b)은 제1전극단자(132)의 제1체결홀(132b)과 동일한 위치에 구비된다.
상기 제1절연 플레이트(133)의 제1단자홀(133a)은 제1체결 단자(131)가 수용되도록, 제1체결 단자(131)의 수평방향 크기 및 형상과 대응되도록 형성될 수 있다. 상기 제1절연 플레이트(133)는 상기 제1단자홀(133a)내에 캡 플레이트(171)의 상부로 돌출된 제1체결 단자(131)가 삽입 및 결합될 수 있다. 상기 제1절연 플레이트(133)의 제1결합홀(133b)은 제1고정 부재(134)가 수용되도록, 제1고정 부재(134)의 수평방향 크기 및 형상과 대응되도록 형성될 수 있다.
상기 제1절연 플레이트(133)는 제1전극 단자(132)와 캡 플레이트(171) 사이에 개재되어, 제1전극 단자(132)와 캡 플레이트(171) 사이를 절연시킨다. 상기 제1절연 플레이트(133)에 의해 제1전극 단자(132)는 캡 플레이트(171)와 직접적으로 접속되지 않으나, 제1고정 부재(134) 및 제1체결 나사(135)에 의해서, 캡 플레이트(171)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 제1절연 플레이트(133)는 상기 캡 플레이트(171)의 상면에 밀착된다. 더욱이, 상기 제1절연 플레이트(133)는 하기할 시일 가스켓(172)에도 밀착될 수 있다.
상기 제1고정 부재(134)는 상면에서 하면 방향으로 일정 깊이로 구비된 제1체결홈(134a)이 구비될 수 있다. 상기 제1고정 부재(134)는 제1절연 플레이트(133)의 제1결합홀(133b)과 결합 가능하도록, 캡 플레이트(171)의 상면에 고정 된다. 상기 제1고정 부재(134)는 캡 플레이트(171)의 상면에서, 제1절연 플레이트(133)에서 제1결합홀(133b)이 구비된 위치와 동일한 위치에 용접되어 고정될 수 있다.
상기 제1고정 부재(134)는 제1절연 플레이트(133)에 구비된 제1결합홀(133b)내에 삽입된다. 상기 제1고정 부재(134)는 제1절연 플레이트(133)의 두께와 동일한 두께로 형성될 수 있다. 즉, 제1고정 부재(134)의 상면과 제1절연 플레이트(133)의 상면은 동일평면상에 위치할 수 있다. 또한 제1고정 부재(134)는 제1절연 플레이트(133)와 같이, 제1전극 단자(132)와 캡 플레이트(171) 사이에 개재될 수 있다. 즉, 제1고정 부재(134)는 상면이 제1전극단자(132)와 접속되고, 하면이 캡 플레이트(171)와 접속되어, 제1전극단자(132)와 캡 플레이트(171) 사이를 전기적으로 연결한다. 상기 제1고정 부재(134)는 써스(SUS)로 제조될 수 있다. 이와 같은 제1고정 부재(134)는 못 관통과 같이 뾰족한 물체에 의해서 전극 조립체(110)가 단락되어도 고저항을 갖는 써스(SUS)에 의해 단락 전류가 소비될 수 있으므로, 관통 손상에 의한 고전류로 인해 폭발이나 2차 손상이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
상기 제1고정 부재(134)의 제1체결홈(134a)은 제1체결 나사(135)가 수용되도록, 제1체결 나사(135)의 수평방향 크기 및 형상과 대응되도록 형성될 수 있다. 또한 제1고정 부재(134)의 제1체결홈(134a)은 제1전극단자(132)의 제1체결홀(132b)과 동일한 위치 및 크기로 형성될 수 있다. 상기 제1체결홈(134a)의 내부에는 상기 제1체결 나사(135)의 나사산과 결합 가능하도록 나사산이 구비될 수 있다.즉, 제1체결 나사(135)는 제1고정 부재(134)의 제1체결홈(134a)내에 나사 결합할 수 있다.
상기 제1체결 나사(135)는 상부 방향에서 제1전극단자(132)의 제1체결홀(132b)내에 삽입되어, 제1전극단자(132)를 관통하여 제1고정 부재(134)에 고정된다. 즉, 제1체결 나사(135)는 상부방향에서 제1전극단자(132)의 제1체결홀(132b)과 나사 결합되고, 제1전극단자(132)를 관통하여 제1고정 부재(134)의 제1체결홈(134a)과 나사 결합된다. 상기 제1체결 나사(135)는 도전성 재질로 이루어질 수 있다. 상기 제1체결 나사(135)는 제1고정 부재(134)와 결합됨으로써, 제1전극단자(132)의 타측을 캡 플레이트(171)의 상면에 밀착 및 고정시킬 수 있다.
즉, 제1전극단자(132)는 일측이 제1체결 단자(131)와 리벳 또는 용접에 의해 결합되고, 타측이 제1체결 나사(135)와 나사 결합되어 캡 플레이트(171)에 추가로 고정되므로, 결합력을 향상시킬 수 있다. 또한 제1전극단자(132)는 제1체결단자 (131)를 통해 제1집전판(120)과 접속됨과 동시에, 제1고정 부재(134)를 통해 캡 플레이트(171)와도 전기적으로 접속되므로, 전기적 효율도 향상시킬 수 있으며, 열방출 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 제2집전판(140)은 제2전극(112)과 접속된 제2전극 접속부(141)와, 제2전극 접속부(141)의 상단부에서 절곡되어 연장되고 제2단자부(150)와 접속된 제2단자 접속부(142)를 포함한다. 상기 제2집전판(140)은 구리, 구리 합금 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나의 도전성 재질로 제조될 수 있다. 이와 같은 제2집전판(140)은 제1집전판(120)의 구성과 실질적으로 동일한 구조를 가질 수 있다.
상기 제2단자부(150)는 주로 금속 또는 그 등가물로 형성되며, 제2집전판(140)과 전기적으로 접속된다. 상기 제2단자부(150)는 제2집전판(140)의 제1단자홀(141a)에 수용되는 제2체결 단자(151)와, 상기 제2체결 단자(151)에 결합된 제2전극 단자(152), 상기 제2전극 단자(152)와 캡 플레이트(171) 사이에 개재된 제2절연 플레이트(153), 상기 캡 플레이트(171)의 상부에 고정된 제2고정 부재(154) 및, 상기 제2전극 단자(152)를 관통하여 제2고정 부재(154)에 삽입되어 고정된 제2체결 나사(155)를 포함한다. 이러한 제2단자부(150)는 실질적으로 상기 제1단자부(130)와 동일한 구조를 갖는다. 다만, 제2고정 부재(154)는 절연 재질로 이루어져서, 제2단자부(150)와 캡 플레이트(171) 사이를 전기적으로 분리시킨다. 또한 제2단자부(150)의 제2체결 단자(151)와 제2전극 단자(152)는 구리, 구리 합금 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나의 도전성 재질로 제조될 수 있다.
상기 케이스(160)는 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 니켈이 도금된 스틸과 같은 도전성 금속으로 형성되며, 전극 조립체(110), 제1집전판(120) 및 제2집전판(140)이 삽입 안착될 수 있는 개구부가 형성된 대략 육면체 형상으로 이루어진다. 도 1a 및 도 1b 에서는 상기 케이스(160)와 캡 조립체(170)가 결합된 상태로 도시되고 있으므로 개구부가 도시되지 않았지만, 캡 조립체(170)의 둘레 부분이 실질적으로 개방된 부분이다. 한편, 케이스(160)의 내면은 절연 처리되어, 전극 조립체(110), 제1집전판(120) 및 제2집전판(140)와 절연된다.
상기 캡 조립체(170)는 상기 케이스(160)에 결합된다. 상기 캡 조립체(170)는 구체적으로 캡 플레이트(171), 시일 가스켓(172), 마개(173), 안전벤트(174), 상부 절연부재(175), 하부 절연부재(176) 및 단락 플레이트(177)를 포함한다.
상기 캡 플레이트(171)는 상기 케이스(160)의 개구를 밀봉하며, 상기 케이스(160)와 동일한 재질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 캡 플레이트(171)는 레이저 용접 방식으로 상기 케이스(160)에 결합될 수 있다. 상기 캡 플레이트(171)는 제1고정 부재(134)를 통해 상기 제1단자부(130)에 전기적으로 접속되어, 상기 캡 플레이트(171)는 상기 제1단자부(130)와 같은 극성을 가질 수 있다. 물론, 이에 따라 상기 캡 플레이트(171) 및 케이스(160)는 동일한 극성을 가질 수 있다.
상기 시일 가스켓(172)은 절연성 재질로 제1체결 단자(131) 및 제2체결 단자(151) 각각과 캡 플레이트(171)의 사이에 형성되어, 제1체결 단자(131) 및 제2체결 단자(151)의 각각과 캡 플레이트(171)의 사이를 밀봉시킨다. 이러한 시일 가스켓(172)은 외부의 수분이 이차 전지(100)의 내부에 침투하지 못하도록 하거나, 이차 전지(100)의 내부에 수용된 전해액이 외부로 유출되지 못하도록 한다.
상기 마개(173)는 상기 캡 플레이트(171)의 전해액 주입구(171a)를 밀봉하며, 상기 안전벤트(174)는 캡 플레이트(171)의 벤트홀(171b)에 설치되고, 설정된 압력에서 개방될 수 있도록 노치(174a)가 형성될 수 있다.
상기 절연부재(175)는 제1집전판(120) 및 제2집전판(140)의 각각과 캡 플레이트(171)의 사이에 형성되어, 불필요한 전기적 쇼트의 발생을 방지한다. 즉, 상기 절연부재(175)는 제1집전판(120)과 캡 플레이트(171) 사이의 쇼트, 그리고 상기 제2집전판(140)과 캡 플레이트(171) 사이의 쇼트를 방지한다.
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; 이차 전지 110; 전극 조립체
120; 제1집전판 130; 제1단자부
140; 제2집전판 150; 제2단자부
160; 케이스 170; 캡 조립체

Claims (10)

  1. 제1전극과 제2전극을 갖는 전극 조립체;
    상기 제1전극과 전기적으로 접속된 제1집전판;
    상기 전극 조립체를 수용하며, 상단 개구부를 갖는 케이스;
    상기 케이스의 상단 개구부를 밀봉하는 캡 플레이트를 구비하는 캡 조립체; 및
    상기 제1집전판과 전기적으로 접속되고, 상기 캡 플레이트를 관통하여 상부로 돌출된 제1단자부를 포함하며,
    상기 제1단자부는
    상기 제1집전판과 전기적으로 접속되고 캡 플레이트를 관통하여 상부로 돌출된 제1체결단자;
    상기 캡 플레이트 상부에서 상기 제1체결 단자와 일측이 결합된 제1전극 단자;
    상기 캡플레이트의 상면에 하면이 고정된 제1고정부재; 및
    상기 제1전극 단자의 타측을 관통하여, 상기 제1고정 부재에 직접 결합된 제1체결 나사를 포함하며,
    상기 제1전극 단자는 상기 제1체결나사 및 상기 제1고정 부재를 통해 상기 캡플레이트와 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1고정 부재는 상기 캡 플레이트 상면에 용접에 의해 고정된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1체결 나사는 상기 제1고정 부재에 구비된 제1결합홈에 나사 결합된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1단자부는
    상기 제1전극 단자와 상기 캡 플레이트 사이에 개재된 제1절연 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1절연 플레이트는 상면과 하면 사이를 관통하는 제1결합홀을 구비하고, 상기 제1결합홀 내에 상기 제1고정 부재가 삽입된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1고정 부재는 써스로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2전극과 전기적으로 접속된 제2집전판; 및
    상기 제2전극과 전기적으로 접속되고, 상기 캡 플레이트를 관통하여 상부로 돌출된 제2단자부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제2단자부는
    상기 제2집전판과 전기적으로 접속되고 캡 플레이트를 관통하여 상부로 돌출된 제2체결 단자;
    상기 캡 플레이트 상부에서 상기 제2체결 단자와 일측이 결합된 제2전극 단자
    상기 제2전극 단자와 상기 캡 플레이트 사이에 개재되며, 타측에 제2결합홀이 구비된 제2절연 플레이트;
    상기 제2결합홀 내에 삽입되며, 상기 제2전극 단자의 타측과 상기 캡 플레이트 사이에 개재된 제2고정 부재; 및
    상기 제2전극 단자의 타측을 관통하여, 상기 제2고정 부재에 구비된 제2결합홈에 나사 결합된 제2체결 나사를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제2고정 부재는 절연재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  10. 삭제
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