KR102573330B1 - 이차 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 이차 전지는 제1 전극, 제2 전극 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체, 전극 조립체를 수용하며 개구를 가지는 케이스, 개구에 결합되며 절개부를 가지는 캡 플레이트, 캡 플레이트와 일체로 이루어져 상기 캡 플레이트로부터 케이스 내부로 절곡되며, 제1 전극과 전기적으로 연결되는 제1 집전 부재를 포함한다.

Description

이차 전지{RECHARGEABLE BATTERY}
본 발명은 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지(rechargeable battery)는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 저용량의 이차 전지는 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같이 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 대용량 전지는 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.
최근 들어 고에너지 밀도의 비수전해액을 이용한 고출력 이차 전지가 개발되고 있으며, 상기한 고출력 이차 전지는 대전력을 필요로 하는 기기 예컨대, 전기 자동차 등의 모터 구동에 사용될 수 있도록 복수 개의 이차 전지를 직렬로 연결하여 대용량의 이차 전지로 구성된다.
따라서 휴대성 및 용량을 증가시키는 것을 필요로 하나, 휴대성을 증가시키기 위해서는 크기를 줄이므로 용량이 줄어들고, 용량을 증가시키기 위해서는 크기를 증가시키면 휴대성이 떨어지는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 용량을 줄이지 않으면서도 휴대성을 증가시킬 수 있는 이차 전지를 제공하는 것이다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차 전지는 제1 전극, 제2 전극 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체, 전극 조립체를 수용하며 개구를 가지는 케이스, 개구에 결합되며 절개부를 가지는 캡 플레이트, 캡 플레이트와 일체로 이루어져 상기 캡 플레이트로부터 상기 케이스 내부로 절곡되며, 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되는 제1 집전 부재를 포함한다.
상기 제1 집전 부재는 상기 절개부에 인접하는 고정단과 상기 케이스 내부에 위치하는 자유단을 가지고, 제1 전극은 상기 자유단과 연결되어 있을 수 있다.
상기 제1 단자는 상기 절개부에 결합되어 상기 케이스를 밀봉할 수 있다.
상기 제1 단자는 판형 부재가 상기 제1 집전 부재로부터 멀어지는 방향으로 돌출되어 있을 수 있다.
상기 제1 집전 부재의 외곽 테두리는 상기 절개부의 내측 테두리와 일치할 수 있다.
상기 제1 집전 부재는 상기 캡 플레이트의 일부를 절단하여 절곡시켜 형성될 수 있다.
상기 케이스 외부의 상기 캡 플레이트 위에 위치하는 제1 절연 부재를 더 포함하고, 제2 단자는 상기 절연 부재 위에 위치할 수 있다.
상기 제2 집전 부재와 상기 제2 단자 사이를 전기적으로 연결하는 연결 단자를 더 포함하고, 연결 단자는 기둥형으로 상기 제2 집전 부재와 일단이 연결되고, 상기 캡 플레이트, 제1 절연 부재 및 제2 단자를 관통하여 설치되어 있을 수 있다.
상기 제2 집전 부재와 상기 캡 플레이트 사이에 위치하는 제2 절연 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 집전 부재에 형성되어 있는 퓨즈를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서와 같이 집전 부재를 캡 플레이트의 일부를 절개하여 형성함으로써, 전극 단자와 집전 부재 사이를 연결하기 위한 구성을 간소화시킬 수 있다.
또한, 전극 단자와 집전 부재 사이의 연결이 간소화됨으로써 케이스 내부 구조가 단순하게 되어, 늘어난 공간만큼 젤리롤의 높이를 증가시켜 고용량 전지를 구현할 수 있다.
또한, 집전 부재와 전극 단자 사이의 연결이 간소화됨으로써 저항으로 인한 전류 손실을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에서 -Ⅱ선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1에서 III-III선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 4 및 도 5는 도 1의 이차 전지의 일부 구성을 분해 도시한 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, "~상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 이차 전지에 대해서 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에서 -Ⅱ선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 3은 도 1에서 III-III선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 1 내지 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 이차 전지(101)는 제1 전극(121)과 제2 전극(122) 사이에 세퍼레이터(123)를 개재하여 귄취된 전극 조립체(120), 전극 조립체(120)와 전기적으로 연결된 집전 부재(140), 집전 부재(140) 및 전극 조립체(120)가 내장되는 케이스(27) 및 케이스(27)의 개구에 결합된 캡 조립체(30)를 포함한다.
이차 전지(101)는 리튬 이온 이차 전지로서 각형인 것을 예로서 설명한다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 다양한 형태의 전지에 적용될 수 있다.
전극 조립체(120)는 복수의 조립체(120a, 120b)를 포함할 수 있으며, 각각의 조립체(120a, 120b)는 제1 전극(121)과 제2 전극(122) 사이에 세퍼레이터(123)를 개재한 상태에서 권회축을 중심으로 권취한 후, 납작하게 가압될 수 있다. 제1 전극(121) 및 제2 전극(122)은 금속 포일(foil)로 형성되는 박판에 활물질이 도포된 영역인 전극 활성부(21a, 22a)와 활물질이 도포되지 않는 영역인 전극 무지부(21b, 22b)를 포함한다.
제1 전극 활성부(21a)는 알루미늄과 같은 금속 포일에 전이 금속 산화물 등의 활물질을 도포함으로써 형성하고, 제2 전극 활성부(22a)는 구리 또는 니켈과 같은 금속 포일에 흑연 또는 탄소 등의 활물질을 도포함으로써 형성할 수 있다.
제1 전극 무지부(21b)와 제2 전극 무지부(22b)는 각각 제1 전극 활성부 및 제2 전극 활성부의 일단으로부터 캡 조립체를 향하여 돌출되어 있다. 제1 전극 무지부(21b)와 제2 전극 무지부(22b)는 금속 포일을 절단하여 돌출되도록 하므로 제1 전극 무지부(21b)와 제2 전극 무지부(22b)는 각각 제1 전극 활성부(21a) 및 제2 전극 활성부(22a)의 금속 포일과 일체로 형성될 수 있다. 제1 전극 무지부(21b)와 제2 전극 무지부(22b)는 서로 다른 극성이므로 권취후 서로 단락되지 않도록 이격되어 있다.
또한, 제1 전극(121) 및 제2 전극(122)은 반복하여 감아져 형성되어 겹쳐지므로, 제1 전극 무지부(21b) 및 제2 전극 무지부(22b)는 복수의 박막이 겹쳐져서 형성될 수 있다. 이처럼 복수의 박막이 겹쳐서 형성될 경우, 전류 이동을 용이하게 하기 위해서 초음파 용접으로 박막과 박막이 접촉하도록 연결할 수 있다.
세퍼레이터(123)는 제1 전극 활성부(21a)와 제2 전극 활성부(22a) 사이에 위치하며, 단락을 방지하고 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 역할을 하며, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리 프로필렌의 복합 필름으로 이루어질 수 있다.
전극 조립체(120)는 권회축에 평행한 방향으로 케이스(27)에 삽입될 수 있으며, 전극 조립체(120)는 실질적으로 전해액과 함께 케이스(27)에 수납된다. 전해액은 EC, PC, DEC, EMC, DMC와 같은 유기 용매에 LiPF6, LiBF4와 같은 리튬염으로 이루어질 수 있다. 전해액은 액체, 고체 또는 겔상일 수 있다.
전극 조립체(120)는 제1 전극 조립체(120a)와 제2 전극 조립체(120b)를 포함할 수 있으며, 이에 대해서는 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4는 도 1의 이차 전지의 일부 구성을 분해 도시한 사시도로, 케이스, 전극 조립체 및 집전 부재를 도시하였다.
도 4에 도시한 바와 같이, 전극 조립체(120)에 포함된 제1 전극 조립체(120a)와 제2 전극 조립체(120b)는 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 전극 조립체(120a)와 제2 전극 조립체(120b)에서 같은 극성의 전극 무지부는 집전 부재에 의해서 전기적으로 연결된다. 즉, 제1 전극 조립체(120a)와 제2 전극 조립체(120b)의 제1 전극 무지부(21b)는 제1 집전 부재(140)에 의해서 전기적으로 연결되고, 제1 전극 조립체(120a)와 제2 전극 조립체(120b)의 제2 전극 무지부(22b)는 제2 집전 부재(142)에 의해서 전기적으로 연결된다.
이때, 제1 전극 조립체(120a)와 제2 전극 조립체(120b)의 제1 전극 무지부(21b)는 서로 마주보는 방향으로 절곡되고, 제1 전극 조립체(120a)와 제2 전극 조립체(120b)의 제2 전극 무지부(22b)는 서로 마주보는 방향으로 절곡되어 있다. 따라서, 각각의 전극 무지부(21b, 22b)는 전극 활성부의 금속 포일과 연결되어 캡 조립체 방향으로 돌출된 제1 무지부(21b1), 제1 무지부로부터 연장되며 집전 부재(140, 142)와 접촉하는 일면을 가지는 제2 무지부(21b2)를 가질 수 있다.
제1 집전 부재(140)의 일면(상대적으로 캡플레이트와 가까운 면)과 제2 무지부(21b2)의 일면(상대적으로 집전부재와 가까운 면)이 접촉하여 전기적으로 연결되고, 제2 집전 부재(142)의 일면(상대적으로 캡플레이트와 가까운 면)과 제2 무지부(22b2)부의 일면(상대적으로 집전 부재와 가까운 면)이 접촉하여 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 집전 부재(140)와 제2 집전 부재(142)는 대략 사각형의 판상으로, 저저항 금속으로 이루어질 수 있으며, 제1 집전 부재(140)는 알루미늄으로 이루어지고, 제2 집전 부재(142)는 구리로 이루어질 수 있다.
제1 집전 부재(140)는 캡 플레이트(31)와 일체로 이루어져 캡 플레이트(31)로부터 케이스(27, 도 2 참조) 내부로 절곡되어 있다. 제1 집전 부재(140)는 제1 전극 무지부와의 접촉을 용이하게 위해서 다양한 방향으로 절곡될 수 있다.
제1 집전 부재(140)는 퓨즈 구멍(7)을 포함하며, 퓨즈 구멍(7)은 제1 집전 부재(140)를 폭 방향으로 가로 지르는 장공일 수 있으며, 퓨즈 구멍(7)에 의해서 제거되고 퓨즈 구멍(7)의 양측에 남겨진 부분은 퓨즈(70)가 된다. 제1 집전 부재(140)에 형성된 장공 형상의 퓨즈 구멍(7)에 의해서 형성되는 퓨즈(70)는 폭이 좁아, 일정 온도 이상으로 상승할 경우 용융되어 끊어진다. 따라서 이차 전지가 오작동 등으로 인한 발열이 발생할 경우, 퓨즈(70)가 끊어져 추가적으로 이차 전지가 가열되는 것을 방지하므로 가열로 인해서 전지가 폭발하는 것을 방지한다.
제1 집전 부재(140)는 퓨즈(70)를 포함하는 제1 집전 부재(140)를 감싸는 차단 부재(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다. 차단 부재는 부도체로 이루어지며 아크를 차단하는 역할을 한다. 차단 부재는 폴리 이미드(polyimide)로 이루어질 수 있으며, 이 외에 테프론 등의 내열성 수지로 이루어질 수도 있다.
제2 집전 부재(142)는 단자 구멍(4)을 가지며 제1 단자 구멍(4)은 캡 조립체(30, 도 2 참조) 밖의 제2 단자(52)와 연결하여 전류를 이동시키는 연결 단자(250)가 삽입되는 구멍으로 제2 단자 구멍(4)은 연결 단자(250, 도 2 참조)의 횡단면과 동일한 형상으로 예를 들어, 원형일 수 있다.
다시, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 케이스(27)는 대략 직육면체로 이루어지며, 일면에는 개방된 개구가 형성된다. 케이스(27)는 알루미늄, 스테인리스 스틸 등의 금속으로 이루어질 수 있다.
캡 조립체(30)는 케이스(27)의 개구를 덮는 캡 플레이트(31)와 캡 플레이트(31)의 외측으로 돌출되며 제1 전극(121)과 전기적으로 연결된 제1 단자(50)와 캡 플레이트(31)의 외측으로 돌출되며 제2 전극(122)과 전기적으로 연결된 제2 단자(52)를 포함한다.
캡 플레이트(31)는 일방향으로 이어진 길쭉한 판 형태로 이루어지며, 케이스(27)의 개구에 결합된다. 캡 플레이트(31)는 케이스(27)와 동일한 재질로 형성될 수 있으며, 레이저 용접 방식으로 케이스(27)에 결합될 수 있다. 따라서 캡 플레이트(31)는 케이스(27)와 동일한 극성을 가질 수 있다.
캡 플레이트(31)는 설정된 압력에서 개방될 수 있도록 노치(2)가 형성된 벤트 플레이트(39)가 벤트 구멍(34)에 설치되어 있다. 그리고 캡 플레이트(31)는 제1 집전 부재(140)와 대응하는 절개부(5)를 가지며, 제1 단자(50)는 절개부(5)에 결합되어 케이스(27) 내부를 밀봉한다.
제1 단자 및 제1 집전 부재는 도 5와 기 설명한 도 2를 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 5는 도 1의 이차 전지의 일부 구성을 분해 도시한 사시도로, 제1 단자, 캡플레이트 및 제1 집전 부재를 도시하였다.
도 2 및 도 5를 참조하면, 제1 단자(50)는 판형 부재가 제1 집전 부재(140)로부터 멀어지는 방향으로 돌출되며, 케이스(27) 내부에서는 전극 조립체를 향해서 개구된 오목한 형상을 가진다.
제1 집전 부재(140)는 캡 플레이트(31)의 일부를 절단한 후 케이스(27) 내부 방향으로 절곡시켜 형성할 수 있다. 따라서 캡 플레이트(31)와 분리된 일부분이 접어져 케이스(27) 내부에 위치하고, 내부에 위치하는 일부분이 제1 집전 부재(140)로 사용된다.
이처럼, 캡 플레이트의 일부를 절단하여 케이스 내부로 접어서 제1 집전 부재(140)를 형성하므로, 제거된 캡 플레이트(31)의 일부 영역이 절개부(5)가 된다. 따라서 제1 집전 부재(140)는 캡 플레이트(31)와 연결된 고정단과 제1 전극 무지부(21b)와 연결되는 자유단을 가질 수 있으며, 절곡되기 전 제1 집전 부재(140)의 외곽 테두리는 절개부의 내측 테두리와 일치할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에서와 같이 캡 플레이트(31)를 사용하여 제1 집전 부재를 형성하면, 제1 집전 부재를 캡 플레이트, 단자 및 전극 조립체와 연결하는 구조가 단순해 진다. 즉, 제1 단자는 캡 플레이트 및 제1 집전 단자와 직접적으로 연결되어 전류 경로를 최소화할 수 있다. 따라서 전류 경로가 증가함에 따른 저항 증가로 인한 전류 손실을 최소화할 수 있다.
한편, 절개부(5)는 전해액을 주입하기 위한 전해액 주입구로 사용될 수 있으며, 제1 단자(50)를 용접으로 절개부(5)를 통해서 캡 플레이트(31)에 결합시키기 전에 주입할 수 있다. 따라서 별도의 전해액 주입구를 형성하지 않을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 필요에 따라서 캡 플레이트에 별도의 전해액 주입구를 형성(도시하지 않음)할 수 있다.
다시, 도 1 내지 3을 참조하면 제2 단자(52)는 연결 단자(250)를 통해서 전극 조립체(120)의 제2 전극과 전기적으로 연결될 수 있다.
제2 단자(52)는 캡 플레이트(31)와 단락되는 것을 방지하기 위해서, 캡 플레이트(31) 위에 형성된 절연 부재(60) 위에 위치한다.
연결 단자(250)는 기둥 형상으로 연결하고자 하는 부재의 단락 구멍에 끼워져 이들을 전기적으로 연결할 수 있다. 즉, 연결 단자(250)는 제2 단자(52), 캡 플레이트(31), 절연 부재(60) 및 제2 단자(52)에 각각 형성된 단자 구멍(4, 6, 9)에 끼워진다.
그리고 연결 단자(250)의 상단은 제2 단자(52)의 단자 구멍(9)에 끼워진 상태에서 용접으로 제2 단자(52)에 고정된다. 또한, 연결 단자(250)의 하단은 제2 집전 부재(142)의 단자 구멍(4)에 끼워진 상태로 제2 집전 부재(142)에 용접으로 고정된다.
따라서 전극 조립체는 제2 전극 무지부(22b)와 연결된 제2 집전 부재(142) 및 연결 단자(250)를 통해서 제2 단자(52)와 전기적으로 연결된다.
캡 플레이트(31)에 형성된 단자 구멍(6)에는 실링 가스킷(59)이 설치되어 연결 단자(250)와 캡 플레이트(31) 사이를 밀봉시킨다.
제2 단자(52)의 하부에는 캡 플레이트(31)에 형성된 단락 구멍(37)을 향하여 돌출된 단락 돌기(3)가 형성된다. 제2 단자(52)는 단락 구멍(37)을 덮도록 일방향으로 길게 연장되어 형성된다. 따라서 제1 절연 부재(60)는 제2 단자(52)를 따라서 길게 설치될 수 있으며 제2 단자(52)의 측면을 감싸도록 형성될 수 있다.
캡 플레이트(31)의 단락 구멍(37)에는 단락 구멍(37)의 측벽과 연결되어 있으며, 제1 전극(121)과 제2 전극(122)을 단락시키는 단락 부재(56)가 설치되어 있다.
단락 부재(56)는 전극 조립체(120)를 향해서 볼록한 호형으로 굴곡된 만곡부와 만곡부의 외측에 형성되며 단락 구멍(37)의 측벽에 고정된 테두리부를 포함한다.
이차 전지의 내부에서 이상 반응으로 가스가 발생하면, 이차 전지의 내부 압력이 상승한다. 이차 전지의 내부 압력이 기 설정된 압력보다 높아지면 만곡부가 제2 단자(52) 방향으로 볼록해지면서 제2 단자(52)의 단락 돌기(3)와 맞닿아 단락을 유발한다. 이처럼, 단락이 발생하면 더 이상의 전지 반응은 일어나지 않아, 내부 압력 상승으로 인한 폭발 등을 방지할 수 있다.
한편, 케이스(27) 및 캡 플레이트(31)는 제1 전극과 연결된 제1 집전 부재(140)가 캡 플레이트(31)와 일체로 형성되므로, 제1 전극과 같은 극성으로 대전된다. 그리고 제2 단자(52)와 캡 플레이트(31) 사이에는 절연 부재(60)가 위치하여 전기적으로 절연 시킨다. 이때, 절연 부재(60)는 제2 단자(52)의 상면을 제외하고 제2 단자(52)의 측면을 감싸도록 형성하여 캡 플레이트(31)와 단락되는 것을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.
제2 집전 부재(142)와 캡 플레이트(31) 사이, 제1 집전 부재(140) 및 제2 집전 부재(142)와 전극 조립체(120) 사이에는 각각 절연 부재(62, 64)가 형성될 수 있다. 절연 부재(62, 64)는 집전 부재를 지지하면서, 서로 다른 극성의 부재들을 절연하여 서로 단락되는 것을 방지한다. 또한, 전극 조립체(120)는 절연 케이스(130)로 둘러 싸여 있을 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있다.
2: 노치 3: 단락 돌기
4, 6, 9: 단자 구멍 5: 절개부
7: 퓨즈 구멍 21a, 22a: 전극 활성부
21b, 22b: 전극 무지부 27: 케이스
30: 캡 조립체 34: 벤트 구멍
37: 단락 구멍 50: 제1 단자
52: 제2 단자 56: 단락 부재
59: 실링 가스킷 60, 62, 64: 절연 부재
70: 퓨즈 101: 이차 전지
120, 120a, 120b: 전극 조립체
121: 제1 전극 122: 제2 전극
123: 세퍼레이터 130: 절연 케이스
140, 142: 집전 부재 250: 연결 단자

Claims (10)

  1. 제1 전극, 제2 전극 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체,
    상기 전극 조립체를 수용하며 개구를 가지는 케이스,
    상기 개구에 결합되며 절개부를 가지는 캡 플레이트,
    상기 절개부에 결합되어 상기 케이스를 밀봉하는 제1 단자,
    상기 캡 플레이트와 일체로 연결된 고정단과 상기 절개부를 통해서 상기 케이스 내부로 절곡되어 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되는 자유단을 가지는 제1 집전 부재
    를 포함하는 이차 전지.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에서,
    상기 제1 단자는 판형 부재가 상기 제1 집전 부재로부터 멀어지는 방향으로 돌출되어 있는 이차 전지.
  5. 제1항에서,
    상기 제1 집전 부재의 외곽 테두리는 상기 절개부의 내측 테두리와 일치하는 이차 전지.
  6. 제1항에서,
    상기 제1 집전 부재는 상기 절개부를 형성하도록 상기 캡 플레이트의 일부를 절단한 후 절곡시켜 형성된 이차 전지.
  7. 제1항에서,
    상기 케이스 외부의 상기 캡 플레이트 위에 위치하는 제1 절연 부재,
    상기 제1 절연 부재 위에 위치하며 상기 제2 전극과 전기적으로 연결된 제2 단자
    를 더 포함하는 이차 전지.
  8. 제7항에서,
    상기 제2 전극과 전기적으로 연결된 제2 집전 부재,
    상기 제2 집전 부재와 상기 제2 단자 사이를 전기적으로 연결하는 연결 단자
    를 더 포함하고,
    상기 연결 단자는 기둥형으로 상기 제2 집전 부재와 일단이 연결되고, 상기 캡 플레이트, 제1 절연 부재 및 제2 단자를 관통하여 설치되어 있는 이차 전지.
  9. 제8항에서,
    상기 제2 집전 부재와 상기 캡 플레이트 사이에 위치하는 제2 절연 부재를 더 포함하는 이차 전지.
  10. 제1항에서,
    상기 제1 집전 부재에 형성되어 있는 퓨즈를 더 포함하는 이차 전지.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102663724B1 (ko) * 2018-09-19 2024-05-07 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
CN114865245B (zh) * 2019-11-25 2024-01-02 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池单体、电池模块、电池组、使用电池单体作为电源的装置及电池单体的组装方法

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11307080A (ja) * 1998-04-23 1999-11-05 Alps Electric Co Ltd 電池の電路遮断部品
JP2001110371A (ja) * 1999-10-06 2001-04-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd 密閉形鉛蓄電池
JP2003077427A (ja) * 2001-08-31 2003-03-14 Mitsubishi Electric Corp 電 池
US8236439B2 (en) * 2009-08-14 2012-08-07 Sb Limotive Co., Ltd. Rechargeable battery
KR101136219B1 (ko) * 2010-06-09 2012-04-17 에스비리모티브 주식회사 이차 전지 및 이의 제조 방법
KR101084056B1 (ko) * 2010-07-21 2011-11-16 에스비리모티브 주식회사 이차 전지
KR101146414B1 (ko) * 2010-09-08 2012-05-17 에스비리모티브 주식회사 이차 전지
JP6014990B2 (ja) * 2010-12-10 2016-10-26 株式会社Gsユアサ 電池、集電体、及び集電体の製造方法
KR101244735B1 (ko) 2011-04-05 2013-03-18 로베르트 보쉬 게엠베하 이차 전지
CN102969478B (zh) * 2011-08-31 2016-06-29 株式会社杰士汤浅国际 蓄电元件
DE102012217454A1 (de) * 2012-09-26 2014-03-27 Robert Bosch Gmbh Batteriezelle mit Gehäusedeckplatte mit erhöhtem Zentralbereich
KR20140066929A (ko) * 2012-11-23 2014-06-03 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지 및 그 모듈
KR20140124247A (ko) * 2013-04-16 2014-10-24 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
US9412992B2 (en) * 2013-05-28 2016-08-09 Samsung Sdi Co., Ltd. Rechargeable battery
US9768437B2 (en) * 2013-08-09 2017-09-19 Samsung Sdi Co., Ltd. Rechargeable battery
CN104511017A (zh) 2013-09-29 2015-04-15 复旦大学 一种降低纳米递药材料体内外毒性药物复合物及其制备方法
KR101726909B1 (ko) * 2013-10-23 2017-04-13 삼성에스디아이 주식회사 광흡수 부재를 갖는 이차 전지
US9225002B2 (en) 2013-10-24 2015-12-29 Samsung Sdi Co., Ltd. Rechargeable battery having fuse unit
JP5999078B2 (ja) * 2013-12-12 2016-09-28 株式会社Gsユアサ 電池
JP2015130248A (ja) 2014-01-06 2015-07-16 トヨタ自動車株式会社 密閉型電池
KR102284569B1 (ko) * 2014-10-07 2021-08-03 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지 및 그 제조 방법
KR102260826B1 (ko) 2016-09-06 2021-06-03 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지

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