KR102571488B1 - 이차 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이차 전지에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 압입 공정에 의해 위치 결정홈과 돌출부를 함께 형성하므로, 공정을 간소화 할 수 있으며 제1단자 플레이트의 원재료비를 절감하는데 있다.
이를 위해 본 발명은 제1전극판과 제2전극판을 갖는 전극 조립체와, 전극 조립체를 수용하며, 상단 개구부를 갖는 케이스와, 케이스의 상단 개구부를 밀봉하는 캡 플레이트를 구비하는 캡 조립체 및, 제1전극판과 전기적으로 접속되고, 캡 플레이트를 관통하여 상부로 돌출된 제1단자를 포함하며, 제1단자는 제1전극판과 전기적으로 접속된 제1집전판과, 제1집전판과 전기적으로 접속되고 캡 플레이트를 관통하여 상부로 돌출된 제1단자 기둥 및, 캡 플레이트 상부에서 제1단자 기둥과 결합된 제1단자 플레이트를 포함하며, 제1단자 플레이트는 상면으로부터 하부방향으로 일정 깊이를 갖는 위치 결정홈과 하면으로부터 하부방향으로 돌출된 돌출부를 가지며, 돌출부의 상부에 위치 결정홈이 위치하고, 돌출부와 위치 결정홈이 평면상 동일 위치에 위치하는 이차 전지를 개시한다.

Description

이차 전지{Secondary battery}
본 발명은 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지는 전기 에너지를 화학 에너지의 형태로 바꾸어 저장할 수 있는 우수한 에너지 밀도를 제공하는 전력 저장 시스템이다. 재충전이 불가능한 일차 전지에 비해 이차 전지는 재충전이 가능하여 스마트폰, 셀룰러폰, 노트북, 타블렛 PC 등 IT 기기에 많이 사용되고 있다. 최근에는 환경오염 방지를 위해 전기 자동차에 대한 관심이 높아졌고, 이에 따라 전기 자동차에 고용량의 이차 전지가 채택되고 있다. 이러한 이차 전지는 고밀도, 고출력, 안정성 등의 특성이 요구되고 있다.
이러한 발명의 배경이 되는 기술에 개시된 상술한 정보는 본 발명의 배경에 대한 이해도를 향상시키기 위한 것뿐이며, 따라서 종래 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수도 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 압입 공정에 의해 위치 결정홈과 돌출부를 함께 형성하므로, 공정을 간소화 할 수 있으며 제1단자 플레이트의 원재료비를 절감할 수 있는 이차 전지를 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 이차 전지는 제1전극판과 제2전극판을 갖는 전극 조립체와, 상기 전극 조립체를 수용하며 상단 개구부를 갖는 케이스와, 상기 케이스의 상단 개구부를 밀봉하는 캡 플레이트를 구비하는 캡 조립체 및, 상기 제1전극판과 전기적으로 접속되고, 상기 캡 플레이트를 관통하여 상부로 돌출된 제1단자를 포함하며, 상기 제1단자는 상기 제1전극판과 전기적으로 접속된 제1집전판과, 상기 제1집전판과 전기적으로 접속되고 캡 플레이트를 관통하여 상부로 돌출된 제1단자 기둥 및, 상기 캡 플레이트 상부에서 상기 제1단자 기둥과 결합된 제1단자 플레이트를 포함하며, 상기 제1단자 플레이트는 상면으로부터 하부방향으로 일정 깊이를 갖는 위치 결정홈과 하면으로부터 하부방향으로 돌출된 돌출부를 가지며, 상기 돌출부의 상부에 상기 위치 결정홈이 위치하고, 상기 돌출부와 상기 위치 결정홈이 평면상 동일 위치에 위치할 수 있다.
상기 제1단자 플레이트는 상면과 하면 사이를 관통하는 단자홀을 구비하고, 상기 제1단자 기둥이 상기 단자홀 내에 삽입되어 결합되며, 상기 제1단자 플레이트는 단자홀이 형성된 영역의 상면인 제1상면과, 상기 위치 결정홈이 형성된 영역의 상면인 제2상면 사이에는 단차가 구비될 수 있다.
상기 제1상면에 비해서, 상기 제2상면이 하부 방향에 위치할 수 있다.
상기 캡 조립체는 상기 캡 플레이트의 단락홀에 장착된 단락 플레이트를 더 포함하며, 상기 단락 플레이트는 상기 케이스 내부의 압력이 기준압력 이상일 경우 반전되어 상기 제1단자 플레이트의 상기 돌출부에 접촉될 수 있다.
상기 캡 조립체는 상기 제1단자 플레이트와 상기 캡 플레이트 사이에 개재되어, 상기 제1단자 플레이트와 상기 캡 플레이트 사이의 접촉을 차단하는 상부 절연부재를 더 포함할 수 있다.
상기 상부 절연 부재는 상기 제1단자 플레이트의 상기 돌출부와 대응되는 위치에 관통 홀을 구비하며, 상기 관통 홀 하부에는 상기 단락 플레이트가 위치할 수 있다.
상기 위치 결정홈에는 모듈 부품 또는 버스바가 삽입되어 결합될 수 있다.
상기 제2전극판과 상기 캡 플레이트 사이를 전기적으로 연결하는 제2집전판 및, 상기 제2집전판과 전기적으로 접속 및 결합된 상기 캡 플레이트의 상면에 결합 및 용접된 제2단자 플레이트를 포함하는 제2단자를 더 포함할 수 있다.
상기 제2집전판은 상기 제2전극판과 접속되는 영역과, 상기 캡 플레이트와 접속되는 영역 사이에 적어도 하나의 퓨즈 홀을 구비하며, 상기 퓨즈 홀이 형성된 영역의 단면적이 다른 영역에 비해서 더 작을 수 있다.
본 발명에 의한 이차 전지는 압입 공정에 의해 위치 결정홈과 돌출부를 함께 형성하므로, 공정을 간소화 할 수 있으며 제1단자 플레이트의 원재료 비를 절감할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 2-2선을 절취한 이차 전지의 단면도이다.
도 3은 도 1의 이차 전지의 캡 조립체의 분해 사시도이다.
도 4a 및 도 4b는 제1단자 플레이트의 위치 결정홈에 모듈 부품 또는 버스바가 결합된 일예를 확대 도시한 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)" 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.
"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 이용된다. 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 요소는 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서 "아래"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.
본 발명의 도면에서, 양극 단자, 음극 단자 및 캡 플레이트는 이해를 위해 두께나 폭 등이 과장되게 도시되어 있으며, 또한 본 발명의 요지를 흐리지 않도록 몇몇 부분은 도시되지 않았다. 또한, 본 명세서에서 음극 단자는 경우에 따라 제1단자로, 양극 단자는 경우에 따라 제2단자 또는 단자부로 지칭될 수 있다.
도 1을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)를 도시한 사시도가 도시되어 있고, 도 2를 참조하면 도 1의 2-2'선을 따라 절취한 이차 전지를 도시한 단면도가 도시되어 있으며, 도 3을 참조하면 도 1의 이차 전지의 캡 조립체의 분해 사시도가 도시되어 있다. 이하에서는 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 이차 전지(100)를 설명하고자 한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는 전극 조립체(110), 제1단자(120), 제2단자(130), 케이스(140) 및 캡 조립체(150)를 포함한다.
전극 조립체(110)는 제1전극판(111), 제2전극판(112) 및 세퍼레이터(113)를 포함한다. 상기 전극 조립체(110)는, 얇은 판형 혹은 막형으로 형성된 제1전극판(111), 세퍼레이터(113) 및 제2전극판(112)의 적층체를 젤리 롤(jelly roll) 형태로 권취되거나, 직육면체 형태로 순차적으로 적층되어 형성될 수 있다. 여기서, 제1전극판(111)은 음극 역할을 할 수 있으며, 제2전극판(112)은 양극 역할을 할 수 있다. 물론, 그 반대도 가능하다.
제1전극판(111)은 구리, 구리 합금, 니켈 또는 니켈 합금과 같은 금속 포일로 형성된 제1전극 집전체에 흑연 또는 탄소 등의 제1전극 활물질이 도포되어 형성되며, 제1전극 활물질이 도포되지 않는 영역인 제1전극 무지부(111a)를 포함한다. 제1전극 무지부(111a)는 제1전극판(111)과, 제1전극판 외부 간의 전류 흐름의 통로가 된다. 한편, 본 발명에서 제1전극판(111)의 재질이 한정되지 않는다.
제2전극판(112)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 같은 금속 포일로 형성된 제2전극 집전체에 전이금속산화물 등의 제2전극 활물질이 도포되어 형성되며, 제2전극 활물질이 도포되지 않은 영역인 제2전극 무지부(112a)를 포함한다. 제2전극 무지부(112a)는 제2전극판(112)과, 제2전극판 외부 간의 전류 흐름의 통로가 된다. 한편, 본 발명에서 상기 제2전극판(112)의 재질이 한정되지 않는다.
상기와 같은 제1전극판(111) 및 제2전극판(112)은 극성을 달리하여 배치될 수 있다.
세퍼레이터(113)는 제1전극판(111)과 제2전극판(112) 사이에 위치되어 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 역할을 하며, 폴리에틸렌이나, 폴리 프로필렌이나, 폴리 에틸렌과 폴리 프로필렌의 복합 필름으로 이루어질 수 있다. 한편, 본 발명에서 상기 세퍼레이터(113)의 재질이 한정되지 않는다.
상기와 같은 전극 조립체(110)의 좌우 양측 단부에는 제1전극판(111)과 제2전극판(112) 각각에 전기적으로 연결되는 제1단자(120) 및 제2단자(130)가 위치된다.
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.
제1단자(120)는 금속으로 형성되며, 제1전극판(111)과 전기적으로 연결된다. 제1단자(120)는 제1집전판(121), 제1단자 기둥(122) 및 제1단자 플레이트(123)를 포함한다. 여기서, 제1단자 기둥(122)은 제1집전판(121)과 제1단자 플레이트(123)의 사이에 전기적/기계적으로 연결된다.
제1집전판(121)은 전극 조립체(110)의 일측(예를 들면, 좌측) 단부로 돌출된 제1전극 무지부(111a)와 접촉된다. 실질적으로, 제1집전판(121)은 제1전극 무지부(111a)에 용접된다. 제1집전판(121)은 대략 '┎' 형태로 형성되며, 상부에는 단자홀(121a)이 형성된다. 단자홀(121a)에는 제1단자 기둥(122)이 끼워져 리벳팅 또는 용접된다. 이러한 제1집전판(121)은 예를 들면 구리 또는 구리 합금으로 제조된다. 그러나, 이러한 재질로 제1집전판(121)이 한정되지 않는다.
제1단자 기둥(122)은 후술되는 캡 플레이트(151)를 관통하여 상부로 일정 길이 돌출 및 연장되며, 캡 플레이트(151)의 하부에서 제1집전판(121)과 전기적으로 연결된다. 또한, 제1단자 기둥(122)은 캡 플레이트(151)의 상부로 일정 길이 돌출 및 연장된 동시에, 캡 플레이트(151)의 하부에는 제1단자 기둥(122)이 캡 플레이트(151)로부터 빠지지 않도록 플랜지(122a)가 형성된다. 제1단자 기둥(122)에서 플랜지(122a)의 하부에 위치하는 영역은 제1집전판(121)의 제1단자홀(121a)에 끼워진 후 리벳팅 또는 용접된다. 여기서, 제1단자 기둥(122)은 캡 플레이트(151)와 전기적으로 절연된다.
제1단자 기둥(122)은 캡 플레이트(151)를 관통하며, 예를 들면, 구리, 구리 합금, 니켈, 니켈 합금, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성될 수 있다.
제1단자 플레이트(123)는 상면(123x)과 하면(123y) 사이를 관통하는 단자홀(123a)을 가지며, 이러한 단자홀(123a)에 제1단자 기둥(122)이 결합되고 용접된다. 또한 제1단자 플레이트(123)는 상면(123x)으로부터 하부방향으로 일정 깊이를 갖는 위치 결정홈(123b)을 더 갖는다. 상기 위치 결정홈(123b)에는 제1단자 플레이트(123)에 결합 가능한, 모듈 부품 또는 버스바 등이 삽입 및 결합될 수 있다. 예를 들어 도 4a에 도시된 바와 같이, 모듈 부품 중 센서(1)가 제1단자 플레이트(123)에 결합될 경우, 센서(1)에서 알루미늄으로 이루어진 센서 결합부(1a)가 위치 결정홈(123b) 내에 삽입된 후 용접되어 결합될 수 있다. 또한 도 4b에 도시된 바와 같이, 버스바(2)가 제1단자 플레이트(123)에 결합될 경우, 버스바(2)에 구비된 돌출부(2a)가 위치 결정홈(123b) 내에 삽입된 후, 용접되어 결합될 수 있다. 여기서 버스바(2)는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성될 수 있다. 이와 같은 위치 결정홈(123b)은 모듈 부품 또는 버스바가 제1단자 플레이트(123)에 결합할 경우, 위치를 결정하는데 용이할 수 있으며, 용접시 모듈 부품 또는 버스바의 위치가 변경되는 문 제등을 방지할 수 있다. 상기 위치 결정홈(123b)은 제1단자 플레이트(123)에 압인(coining) 공정에 의해 형성될 수 있다.
또한 위치 결정홈(123b)은 제1단자 플레이트(123)의 단자홀(123a)로부터 제2단자(130) 방향으로 일정거리 이격되도록 형성될 수 있다. 또한 제1단자 플레이트(123)는 위치 결정홈(123b)과 대응되는 하면(123y)에 돌출부(123c)가 더 구비된다. 상기 돌출부(123c)는 제1단자 플레이트(123)의 하면(123y)으로부터 하부 방향으로 돌출될 수 있다. 이와 같은 돌출부(123c)는 제1단자 플레이트(123)의 상면(123x)으로부터 하부 방향으로 압인 공정에 의해 위치 결정홈(123b)을 형성할 때, 함께 형성된다. 즉, 돌출부(123c)와 위치 결정홈(123b)은 한 번의 압인 공정에 의해서 동시에 형성된다. 따라서 제1단자 플레이트(123)는 돌출부(123c)의 상부에 위치 결정홈(123b)이 위치하고, 위치 결정홈(123b)의 하부에 돌출부(123c)가 위치한다. 즉, 위치 결정홈(123b)과 돌출부(123c)는 평면상 동일한 위치에 위치할 수 있다.
제1단자 플레이트(123)는 단자홀(123a)이 형성된 영역의 제1상면(123xa)과, 위치 결정홈(123b)이 형성된 영역의 제2상면(123xb)사이에 단차를 가질 수 있다. 상기 제1단자 플레이트(123)는 제1상면(123xa)에 비해서, 제2상면(123xb)이 하부 방향에 위치할 수 있다. 이는 제1단자 플레이트(123)에 위치 결정홈(123b)과 돌출부(123c)를 형성할 때 압인 공정에 의해 압축하여 형성하므로, 제1상면(123xa) 보다 제2상면(123xb)의 높이가 더 낮게 형성된다.
여기서, 제1단자 플레이트(123)는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조될 수 있다. 또한, 레이저 빔이 상부로 노출된 제1단자 기둥(122)과 제1단자 플레이트(123)의 경계 영역에 제공됨으로써, 상기 경계 영역이 상호간 용융된 후 냉각되어 용접될 수 있다.
상술한 바와 같이, 제1단자 플레이트(123)가 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성됨으로써, 제1단자 플레이트(123)에 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성된 버스바(도시되지 않음)가 용이하게 용접될 수 있다.
제2단자(130) 역시 금속으로 형성되며, 제2전극판(112)과 전기적으로 연결된다. 실질적으로 제2단자(130)는 캡 플레이트(151)와 직접 접촉 및 결합된다.
이러한 제2단자(130)는 제2집전판(131) 및 제2단자 플레이트(132)를 포함할 수 있다. 제2집전판(131)은 전극 조립체(110)의 일측(예를 들면, 우측) 단부로 돌출된 제2전극 무지부(112a)와 접촉된다. 상기 제2집전판(131)은 대략 '┑' 형태로 형성되며, 상부에는 단자 홀(131a)이 형성될 수 있다. 이러한 단자 홀(131a)에는 캡 플레이트(151)의 하부로 돌출한 돌기(151d)가 끼워져 결합된다. 돌기(151d)는 제2집전판(131)의 단자 홀(131a)에 결합된 후, 리벳팅 되거나 용접될 수 있다. 또한 제2집전판(131)에는 적어도 하나의 퓨즈 홀(131b)을 구비한다. 퓨즈 홀(131b)은 캡 플레이트(151)와 결합된 단자 홀(131a)과, 제2전극판(112)과 접촉된 부분 사이의 영역 사이에 형성될 수 있다. 제2집전판(131)은 퓨즈 홀(131b)이 형성된 영역이, 다른 영역 보다 적은 단면적을 갖는다. 따라서 제2집전판(131)은 단락에 의해 고 전류가 발생하면 제2집전판(120)의 퓨즈 홀(131b)이 구비되어 단면적이 적은 영역이 용융되면서 퓨즈 기능을 한다.
이러한 제2집전판(131)은 예를 들면 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조된다. 그러나 이러한 재질로 제2집전판(131)이 한정되지 않는다.
제2단자 플레이트(132)는 캡 플레이트(151)의 상면에 결합 및 용접된다. 상기 제2단자 플레이트(132)의 높이 또는 두께는 제1단자 플레이트(123)의 높이 또는 두께와 동일할 수 있으며, 또한 제2단자 플레이트(132)의 외형은 제1단자 플레이트(123)의 외형과 유사하다. 더불어, 제2단자 플레이트(132) 역시 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성될 수 있으며, 제2단자 플레이트(132)에 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 버스바(도시되지 않음)가 용이하게 용접될 수 있다. 여기서, 제2단자 플레이트(132)는 캡 플레이트(151)와 직접 접촉 및 결합되므로, 이하에서 설명될 캡 플레이트(151) 및 케이스(140)는 제2단자(130)와 같은 극성(예를 들면, 양극)을 가질 수 있다. 물론, 이에 따라 제2단자(130)는 양극 단자의 역할을 할 수 있다.
한편, 전극 조립체(110)의 권취 축(도 2에서 좌우 방향의 수평축)은 제1단자(120) 및 제2단자(130)가 갖는 단자 축(도 2에서 상하 방향의 수직축)에 대하여 대략 수직 또는 대략 직각의 관계를 갖는다.
케이스(140)는 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 니켈이 도금된 스틸과 같은 도전성 금속으로 형성되며, 전극 조립체(110)가 삽입 및 안착될 수 있는 개구부가 형성된 대략 육면체 형상으로 이루어진다. 도 2에서는, 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(110), 제1단자(120), 제2단자(130) 및 캡 조립체(150)와 절연될 수 있다.
캡 조립체(150)는 케이스(140)에 결합된다. 캡 조립체(150)는 구체적으로 캡 플레이트(151), 시일 가스켓(152), 마개(153), 안전벤트(154), 상부 절연부재(155), 하부 절연부재(156)및 단락 플레이트(157)를 포함한다.
캡 플레이트(151)는 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. 여기서, 캡 플레이트(151)는 상술한 바와 같이 제2단자(130)와 동일한 극성을 가질 수 있으므로, 캡 플레이트(151) 및 케이스(140)는 동일한 극성을 가질 수 있다.
시일 가스켓(152)은 절연성 재질로 제1단자 기둥(122)과 캡 플레이트(151) 사이에 형성되어, 제1단자 기둥(122)과 캡 플레이트(151) 사이에 개재된다. 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.
마개(153)는 캡 플레이트(151)의 전해액 주입구(151a)를 밀봉하며, 안전벤트(154)는 캡 플레이트(151)의 벤트홀(151b)에 설치되며, 설정된 압력에서 개방될 수 있도록 노치(154a)가 형성된다.
상부 절연부재(155)는 제1단자 플레이트(123)와 캡 플레이트(151) 사이에 형성된다. 또한, 상부 절연부재(155)는 캡 플레이트(151)와 밀착된다. 더욱이, 상부 절연부재(155)는 시일 가스켓(152)에도 밀착될 수 있다. 이러한 상부 절연부재(155)는 제1단자 플레이트(123)와 캡 플레이트(151)를 상호간 절연시킨다. 상기 상부 절연부재(155)에는 제1단자 플레이트(123)의 돌출부(123c)와 대응되는 위치에 관통 홀(155a)이 더 구비될 수 있다.
하부 절연부재(156)는 제1집전판(121)과 캡 플레이트(151) 사이에 형성되어, 불필요한 단락의 발생을 방지한다. 즉, 하부 절연부재(156)는 제1집전판(121)과 캡 플레이트(151) 사이의 단락을 방지한다.
상기 단락 플레이트(157)는 캡 플레이트(151)의 단락홀(151c)에 장착된다. 즉, 단락 플레이트(157)는 캡 플레이트(151) 및 제2단자(130)와 같은 극성(예를 들면, 양극)을 가질 수 있다. 상기 단락 플레이트(157)는 아래로 볼록한 라운드부와, 캡 플레이트(151)의 관통홀(151c)에 고정된 테두리부(157a)를 포함하는 반전 플레이트로 이루어질 수 있다. 상기 관통홀(151c)은 상부 절연부재(155)의 관통홀(155a) 및 제1단자 플레이트(123)의 돌출부(123c)와 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 상기 단락 플레이트(157)는 이차 전지(100)에 과충전 등으로 인해서 내부 압력이 설정 압력보다 크게 될 경우 반전되어 위로 볼록하게 돌출될 수 있다. 이러한 단락 플레이트(157)는 위로 볼록하게 돌출되면, 상부의 제1단자 플레이트(123)의 돌출부(123c)와 접촉하여 단락을 유발시킬 수 있다. 이때 제1단자 플레이트(123)는 돌출부(123c)를 구비하므로, 단락 플레이트(157)가 반전될 경우, 보다 용이하게 단락을 유발 시킬 수 있다. 상기 단락이 유발되면 고전류가 흐르게 되고 열이 발생하며, 이때 제2집전판(131)의 퓨즈 홀(131b)이 구비된 퓨즈 영역이 용융되면서 퓨즈 기능을 한다.
이와같은 이차 전지(100)는 압입 공정에 의해 위치 결정홈(123b)과 돌출부(123c)를 함께 형성하므로, 공정을 간소화 할 수 있으며 제1단자 플레이트(123)의 원재료비를 절감할 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.; 이차 전지
110; 전극 조립체 120; 제1단자
123b; 위치 결정홈 123c; 돌출부
130; 제2단자 140; 케이스
150; 캡 조립체

Claims (9)

  1. 제1전극판과 제2전극판을 갖는 전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 수용하며, 상단 개구부를 갖는 케이스;
    상기 케이스의 상단 개구부를 밀봉하는 캡 플레이트를 구비하는 캡 조립체; 및
    상기 제1전극판과 전기적으로 접속되고, 상기 캡 플레이트를 관통하여 상부로 돌출된 제1단자를 포함하며,
    상기 제1단자는
    상기 제1전극판과 전기적으로 접속된 제1집전판;
    상기 제1집전판과 전기적으로 접속되고 캡 플레이트를 관통하여 상부로 돌출된 제1단자 기둥; 및
    상기 캡 플레이트 상부에서 상기 제1단자 기둥과 결합된 제1단자 플레이트를 포함하며,
    상기 제1단자 플레이트는 상면으로부터 하부방향으로 일정 깊이를 갖는 위치 결정홈과 하면으로부터 하부방향으로 돌출된 돌출부를 가지며, 상기 돌출부의 상부에 상기 위치 결정홈이 위치하고, 상기 돌출부와 상기 위치 결정홈이 평면상 동일 위치에 위치하며,
    상기 캡 조립체는 상기 캡 플레이트의 단락홀에 장착된 단락 플레이트를 더 포함하며,
    상기 단락 플레이트는 상기 돌출부의 하부에 위치하고 상기 케이스 내부의 압력이 기준압력 이상일 경우 반전되어 상기 제1단자 플레이트의 상기 돌출부에 접촉되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1단자 플레이트는 상면과 하면 사이를 관통하는 단자홀을 구비하고, 상기 제1단자 기둥이 상기 단자홀 내에 삽입되어 결합되며,
    상기 제1단자 플레이트는 단자홀이 형성된 영역의 상면인 제1상면과, 상기 위치 결정홈이 형성된 영역의 상면인 제2상면 사이에는 단차가 구비된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  3. 청구항 2항 있어서,
    상기 제1상면에 비해서, 상기 제2상면이 하부 방향에 위치하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 캡 조립체는
    상기 제1단자 플레이트와 상기 캡 플레이트 사이에 개재되어, 상기 제1단자 플레이트와 상기 캡 플레이트 사이의 접촉을 차단하는 상부 절연부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 상부 절연 부재는 상기 제1단자 플레이트의 상기 돌출부와 대응되는 위치에 관통 홀을 구비하며, 상기 관통 홀 하부에는 상기 단락 플레이트가 위치하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 위치 결정홈에는 모듈 부품 또는 버스바가 삽입되어 결합된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2전극판과 상기 캡 플레이트 사이를 전기적으로 연결하는 제2집전판; 및
    상기 제2집전판과 전기적으로 접속 및 결합된 상기 캡 플레이트의 상면에 결합 및 용접된 제2단자 플레이트를 포함하는 제2단자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  9. 청구항 8항 있어서,
    상기 제2집전판은 상기 제2전극판과 접속되는 영역과, 상기 캡 플레이트와 접속되는 영역 사이에 적어도 하나의 퓨즈 홀을 구비하며, 상기 퓨즈 홀이 형성된 영역의 단면적이 다른 영역에 비해서 더 작은 것을 특징으로 하는 이차 전지.
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