KR102616467B1 - 이차 전지 - Google Patents
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Abstract
본 발명에서는 변형을 방지할 수 있는 이차 전지가 개시된다.
일 예로, 제 1 방향으로 제 1 무지부가 돌출되는 제 1 전극판, 상기 제 1 방향과 반대인 제 2 방향으로 제 2 무지부가 돌출되는 제 2 전극판 및 상기 제 1 전극판과 상기 제 2 전극판 사이에 개재된 세퍼레이터를 권취하여 상기 제 1 무지부 및 제 2 무지부가 반대 방향으로 노출되는 전극 조립체; 상기 제 1 무지부에 전기적으로 결합되는 제 1 집전판; 상기 제 2 무지부에 전기적으로 결합되고, 단부가 상기 전극 조립체의 권취 중심을 관통하여 상기 제 1 집전판의 외부로 더 돌출되는 제 2 집전판; 및 상기 제 2 집전판의 단부와 제 1 집전판의 사이에 위치하는 절연 부재를 포함하되, 상기 제 2 집전판의 단부는 상기 절연 부재의 외부에서 절연 부재를 가압하여 결합되는 이차 전지가 개시된다.
일 예로, 제 1 방향으로 제 1 무지부가 돌출되는 제 1 전극판, 상기 제 1 방향과 반대인 제 2 방향으로 제 2 무지부가 돌출되는 제 2 전극판 및 상기 제 1 전극판과 상기 제 2 전극판 사이에 개재된 세퍼레이터를 권취하여 상기 제 1 무지부 및 제 2 무지부가 반대 방향으로 노출되는 전극 조립체; 상기 제 1 무지부에 전기적으로 결합되는 제 1 집전판; 상기 제 2 무지부에 전기적으로 결합되고, 단부가 상기 전극 조립체의 권취 중심을 관통하여 상기 제 1 집전판의 외부로 더 돌출되는 제 2 집전판; 및 상기 제 2 집전판의 단부와 제 1 집전판의 사이에 위치하는 절연 부재를 포함하되, 상기 제 2 집전판의 단부는 상기 절연 부재의 외부에서 절연 부재를 가압하여 결합되는 이차 전지가 개시된다.
Description
본 발명은 변형을 방지할 수 있는 이차 전지에 관한 것이다.
일반적으로, 이차전지는 양극판과 음극판 및 이들 두 전극판 사이에 개재된 세퍼레이터로 구성된 전극 조립체를 전해액과 함께 케이스에 수납하여 형성된다. 이러한 이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리, 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 휴대폰, 노트북 등의 모바일 기기에 대한 기술개발과 생산 증가에 따라 에너지원으로서 이차 전지의 수요가 급증하고 있다. 최근에는 화석연료를 대체하기 위한 대체 에너지원으로 전기 자동차, 하이브리드 자동차의 용도로도 활발한 연구개발이 진행되고 있다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
그런데 리튬 이차 전지는 일정 전압 이상으로 과충전될 경우 리튬 이차 전지를 구성하는 양극 활물질과 전해액의 반응이 과도하게 진행되어 양극 활물질의 구조 붕괴, 전해액의 산화 반응 등이 수반되며, 음극 활물질에는 리튬이 석출되기도 한다. 이러한 상태가 지속되면 리튬 이차 전지가 발화하거나 폭발할 수도 있다.
본 발명은 변형을 방지할 수 있는 이차 전지를 제공한다.
본 발명에 따른 이차 전지는 제 1 방향으로 제 1 무지부가 돌출되는 제 1 전극판, 상기 제 1 방향과 반대인 제 2 방향으로 제 2 무지부가 돌출되는 제 2 전극판 및 상기 제 1 전극판과 상기 제 2 전극판 사이에 개재된 세퍼레이터를 권취하여 상기 제 1 무지부 및 제 2 무지부가 반대 방향으로 노출되는 전극 조립체; 상기 제 1 무지부에 전기적으로 결합되는 제 1 집전판; 상기 제 2 무지부에 전기적으로 결합되고, 단부가 상기 전극 조립체의 권취 중심을 관통하여 상기 제 1 집전판의 외부로 더 돌출되는 제 2 집전판; 및 상기 제 2 집전판의 단부와 제 1 집전판의 사이에 위치하는 절연 부재를 포함하되, 상기 제 2 집전판의 단부는 상기 절연 부재의 외부에서 절연 부재를 가압하여 결합될 수 있다.
여기서, 상기 제 2 집전판의 단부는 상기 절연 부재의 외부에서 리벳팅을 통해 결합될 수 있다.
그리고 상기 제 1 방향에 수직한 제 3 방향을 기준으로, 상기 제 2 집전판의 단부는 상기 절연 부재에 비해 내측에 위치하도록 결합될 수 있다.
또한, 상기 제 2 집전판은 상기 제 2 무지부와 결합되는 플레이트 형상의 집전 영역; 상기 집전 영역으로부터 상기 제 1 방향으로 연장되어 돌출된 센터핀을 포함하고, 상기 센터핀의 단부가 상기 절연 부재를 가압하여 결합될 수 있다.
또한, 상기 센터핀의 단부는 상기 센터핀으로부터 수직한 방향에서 연신되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 절연 부재는 상기 센터핀의 단부와 대응되도록 절곡되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 절연 부재는 상기 제 1 방향에서 상기 제 1 집전판의 중심을 관통하는 삽입부; 및 상기 삽입부로부터 상기 제 1 집전판의 외면을 따라 연장되어 형성된 연장부를 포함하고, 상기 제 2 집전판의 단부는 상기 연장부를 따라 연장되어 결합될 수 있다.
또한, 상기 제 2 센터핀의 단부에 결합되는 체결 부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 체결 부재는 상기 절연 부재와 제 1 집전판의 사이에 위치한 판스프링으로 구성될 수 있다.
또한, 상기 체결 부재는 상기 센터핀의 단부에 나사산 체결되는 너트로 구성될 수 있다.
또한, 상기 체결 부재는 상기 제 2 방향을 따라 상기 센터핀의 내부로 삽입되는 바디와, 상기 바디로부터 돌출되는 돌기를 포함하도록 구성될 수 있다.
본 발명에 의한 이차 전지는 전극 조립체의 권취 중심을 기준으로 상하부로 돌출된 무지부에 각각 집전판을 형성하되, 하부의 집전판으로부터 센터핀이 돌출되고 전극 조립체를 관통하여 상부의 집전판을 고정시킴으로써, 제조 공정을 단순화하고 안정적인 결합 상태를 유지시킬 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 전극조립체와 집전판일 결합된 상태의 사시도이다.
도 1b는 도 1의 A-A'선 단면도이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1b의 B1 및 B2 부분 확대도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에서 권취 전 극판 배열을 도시한 사시도이다.
도 3b는 도 3a의 극판을 권취한 전극 조립체를 도시한 사시도이다.
도 3c는 도 3b의 종단면도이다.
도 3d 및 도 3e는 도 3c의 D1 및 D2 부분 확대도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 전극 조립체 분해사시도이다.
도 4b 및 도 4c는 도 4a의 전극 조립체에 집전판이 결합되는 단계를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지의 전극 조립체와 집전판의 결합을 도시한 부분 단면도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지의 전극 조립체와 집전판의 결합을 도시한 부분 사시도이다.
도 7c는 도 7b의 종단면도이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지의 전극 조립체와 집전판의 결합을 도시한 부분 사시도이다.
도 8c는 도 8b의 종단면도이다.
도 1b는 도 1의 A-A'선 단면도이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1b의 B1 및 B2 부분 확대도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에서 권취 전 극판 배열을 도시한 사시도이다.
도 3b는 도 3a의 극판을 권취한 전극 조립체를 도시한 사시도이다.
도 3c는 도 3b의 종단면도이다.
도 3d 및 도 3e는 도 3c의 D1 및 D2 부분 확대도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 전극 조립체 분해사시도이다.
도 4b 및 도 4c는 도 4a의 전극 조립체에 집전판이 결합되는 단계를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지의 전극 조립체와 집전판의 결합을 도시한 부분 단면도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지의 전극 조립체와 집전판의 결합을 도시한 부분 사시도이다.
도 7c는 도 7b의 종단면도이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지의 전극 조립체와 집전판의 결합을 도시한 부분 사시도이다.
도 8c는 도 8b의 종단면도이다.
본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 전극조립체와 집전판일 결합된 상태의 사시도이다. 도 1b는 도 1의 A-A'선 단면도이다. 도 2a 및 도 2b는 도 1b의 B1 및 B2 부분 확대도이다. 도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에서 권취 전 극판 배열을 도시한 사시도이다. 도 3b는 도 3a의 극판을 권취한 전극 조립체를 도시한 사시도이다. 도 3c는 도 3b의 종단면도이다. 도 3d 및 도 3e는 도 3c의 D1 및 D2 부분 확대도이다.
도 1a 내지 도 3e를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 전극 조립체(110), 제 1 집전판(120), 절연 부재(130), 제 2 집전판(140)을 포함할 수 있다.
상기 전극 조립체(110)는 전해액과 함께 후술할 케이스의 내부에 수용된다. 여기서, 상기 전해액은 상기 전극 조립체(110)를 구성하는 양극판과 음극판의 사이에서 리튬 이온이 이동될 수 있도록 주입되는 염을 함유한 유기 액체로서, LiPF6, LiBF4, LiClO4 등의 리튬염과 고순도 유기 용매류의 혼합물인 비수질계 유기 전해액을 포함하여 이루어질 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다.
상기 전극 조립체(110)는 양극 기재(111a)를 중심으로 양극 활물질(111b)이 코팅된 양극판(111), 음극 기재(112b)를 중심으로 음극 활물질(112b)이 코팅된 음극판(112) 및 양극판(111)과 음극판(112)의 사이에 개재되어 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동만 가능하게 하는 세퍼레이터(113)를 포함하여 이루어진다. 상기 양극판(111), 음극판(112) 및 세퍼레이터(113)는 대략 원기둥 형태로 권취된다. 또한, 양극판(111)에는 양극 기재가 상부로 일정 길이 돌출된 양극 무지부(111a)가, 음극판(112)에는 음극 기재가 하부로 일정 길이 돌출되어 연장된 음극 무지부(112a)가 형성될 수 있으나, 그 반대도 가능하다.
보다 구체적으로, 상기 양극판(111)의 양극 기재는 알루미늄(Al)으로 이루어진 판형의 양극 기재로 구성되고, 제 1 방향으로, 예를 들어, 상부로 돌출되어 노출되는 무지부(111a)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 양극판(111)은 양극 기재의 양면에 전이금속 산화물로 이루어진 활물질이 코팅되어 형성된 코팅부(111b)를 포함한다. 즉, 상기 코팅부(111b)는 상기 양극 기재 중에서 상기 활물질이 코팅된 영역을 통칭하며, 상기 무지부(111a)는 상기 코팅부(111b)를 제외한 양극판(111)이 제 1 방향으로 노출되는 영역에 해당된다. 한편, 상기 양극판(111)은 상기 무지부(111a)를 통해 상기 제 1 집전판(120)과 전기적으로 결합될 수 있다. 상기 무지부(111a)와 제 1 집전판(120)의 결합은 용접을 통해 이루어질 수 있으며, 레이져 용접, 초음파 용접 등 다양한 용접 방식이 적용될 수 있다.
상기 음극판(112)은 구리(Cu) 또는 니켈(Ni)로 이루어진 판형의 음극 기재로 구성되고, 제 1 방향과 반대되는 제 2 방향으로, 예를 들어 하부로 돌출되어 노출되는 무지부(112a)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 음극판(112)은 음극 기재의 양면에 전이금속 산화물로 이루어진 활물질이 코팅되어 형성된 코팅부(112b)를 포함할 수 있다. 즉, 상기 코팅부(112b)는 상기 음극 기재 중에서 상기 활물질이 코팅된 영역을 통칭하며, 상기 무지부(112a)는 상기 코팅부(112b)를 제외한 음극판(111)이제 2 방향으로 노출되는 영역에 해당된다. 한편, 상기 음극판(112)은 상기 무지부(112a)를 통해 후술할 센터핀(140)의 바닥부(141)와 전기적으로 결합될 수 있다. 상기 무지부(112a)와 센터핀(140)의 바닥면(141) 사이의 결합은 용접을 통해 이루어질 수 있으며, 레이져 용접, 초음파 용접 등 다양한 용접 방식이 적용될 수 있다.
상기 제 1 집전판(120)의 경우, 상기 전극 조립체(110)의 제 1 방향, 예를 들어 상부로부터 결합된다. 상기 제 1 집전판(120)은 상기 전극 조립체(110) 중 양극 기재와 동일한 재질로서 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 제 1 집전판(120)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 통해 구성될 수 있다. 상기 제 1 집전판(120)은 상기 전극 조립체(110)의 양극판(111)으로부터 노출된 무지부(111a)에 전기적으로 결합될 수 있다. 상기 제 1 집전판(120)과 무지부(111a)의 결합은 상술한 것과 같이 용접을 통해 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제 1 집전판(120)에 결합되는 무지부(111a)의 경우, 별도의 전극탭을 통해 제 1 집전판(120)과 결합될 필요없이 직접 결합되므로, 집전 효율이 향상될 수 있다.
상기 제 1 집전판(120)은 대략 중앙에 대해, 관통홀이 형성되어 있다. 상기 관통홀은 제 1 방향으로부터 상기 절연 부재(130)에 의해 관통될 수 있으며, 이에 따라 상기 제 1 집전판(120)의 위치가 고정될 수 있다. 또한, 상기 제 1 집전판(120)은 상기 절연 부재(130)에 의해 눌려서, 상기 무지부(111a)와의 결합 상태를 안정적으로 유지할 수 있다.
상기 절연 부재(130)의 경우, 상기 절연판(120)의 관통홀을 제 1 방향, 예를 들어 상부로부터 관통하여 결합된다. 보다 구체적으로, 상기 전극 조립체(110)가 권취된 상태에서, 상기 절연 부재(130)는 상기 관통홀을 관통하여 내측과 결합되며, 특히 상기 전극 조립체(110)의 내부에 위치한 제 2 집전판(140)의 센터핀(142)과 결합된다. 상기 절연 부재(130)는 상기 센터핀(142)과 전극 조립체(110)의 내면 사이에 위치하여, 상기 전극 조립체(110)의 내측을 상기 제 1 집전판(120)과 전기적으로 독립시킬 수 있다. 따라서, 상기 전극 조립체(110)의 내측에 형성된 전극판이 상기 제 1 집전판(120)과 닿는 것을 방지하여, 혹시 전기적 단락을 안정적으로 방지할 수 있다. 상기 절연 부재(130)는 통상의 절연 재질인 PP 또는 PET로 형성될 수 있으나, 상기 재질로서 본 발명의 내용을 한정하는 것은 아니다.
상기 절연 부재(130)는 상기 전극 조립체(110)의 중앙에 결합되는 삽입부(131)와 상기 삽입부(131)로부터 약 90도 절곡되어 상기 제 1 집전판(120)의 상면을 따라 연장된 연장부(131)를 포함할 수 있다. 상기 삽입부(131)와 연장부(131)는 일체로 형성될 수 있으며, 상기 연장부(131)는 후술할 것처럼 상기 제 2 집전판(140)의 센터핀(142)에 비해 횡방향으로 더 연장되어, 상기 센터핀(142)이 상기 제 1 집전판(120)과 접촉하는 것을 차단할 수 있다.
상기 제 2 집전판(140)은 상기 전극 조립체(110)의 제 2 방향, 예를 들어 하부로부터 결합된다. 상기 제 2 집전판(140)은 상기 전극 조립체(110)의 음극판(112) 중, 하부로 돌출된 무지부(112a)와 전기적으로 결합될 수 있다. 상기 결합의 방법 역시 용접을 통해 수행될 수 있다. 상기 제 2 집전판(140)은 이후 전극 조립체(110)와 함께 케이스에 삽입시 케이스의 바닥면과 결합되어, 상기 케이스에 상기 제 2 집전판(140)의 집전 영역(141)이 결합될 수 있다. 상기 집전 영역(141)을 통해, 상기 제 2 집전판(140) 및 케이스는 상기 전극 조립체(110)의 음극판(112)과 동일한 극성을 가질 수 있게 된다. 이러한 제 2 집전판(140)은 상기 전극 조립체(110)의 음극판(112)와 동일하게 구리 또는 구리 합금을 통해 형성될 수 있고, 다만 이로서 본 발명의 내용을 한정하는 것은 아니다.
한편, 상기 제 2 집전판(140)은 대략 중앙에 상기 집전 영역(141)로부터 제 1 방향, 예를 들어 상부를 향해 돌출된 센터핀(142)을 포함할 수 있다. 상기 센터핀(142)은 상기 전극 조립체(110)의 권취에 이용되는 멘드렐과 동일한 직경으로 형성될 수 있고, 이에 따라 상기 전극 조립체(110)가 상기 센터핀(142)에 의해 관통되어 결합될 수 있다. 또한, 상기 센터핀(142)은 상기 전극 조립체(110)의 관통 이후, 상기 제 1 집전판(120)에 비해 상부로 더 돌출될 수 있다. 또한, 상술한 것처럼, 상기 제 1 집전판(120)의 관통홀 내에 절연 부재(130)가 결합되고, 상기 절연 부재(130)의 내부를 상기 센터핀(142)이 관통하는 형태로 결합될 수 있다. 따라서, 상기 센터핀(142)은 상기 절연 부재(130)에 의해 상기 제 1 집전판(120)과 전기적으로 분리될 수 있다.
또한, 상기 센터핀(142)의 단부는 상기 제 1 집전판(120)의 상면을 따라 절곡되어 연장된다. 상기 절곡 및 연장의 방법은 상기 센터핀(142)의 단부를 리벳팅함에 의해 형성될 수 있다. 다만, 상기 센터핀(142)과 제 1 집전판(120)의 사이에는 상기 절연 부재(130)의 연장부(131)가 위치하고 있고, 상기 연장부(131)가 상기 센터핀(142)의 단부에 비해 횡방향으로 더 연장되어 있기 때문에, 상기 센터핀(142)은 상기 제 1 집전판(120)의 상면과도 분리될 수 있다. 또한, 상기 센터핀(142)의 형상을 통해, 상기 제 2 집전판(140)은 상기 전극 조립체(110), 제 1 집전판(120), 및 절연부재(130)의 결합 상태를 안정적으로 유지시킬 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에서 전극 조립체와 집저판의 결합 과정을 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 전극 조립체 분해사시도이다. 도 4b 및 도 4c는 도 4a의 전극 조립체에 집전판이 결합되는 단계를 도시한 사시도이다.
도 4a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 전극 조립체(110)의 하부로부터 그 중앙을 제 2 집전판(140)의 센터핀(142)이 관통하도록 결합하되, 전극 조립체(110)의 음극판(112)의 무지부(112a)에 제 2 집전판(140)의 집전 영역(141)이 결합되도록 할 수 있다. 한편, 상기 집전 영역(141)은 상기 무지부(112a)에 대해 용접을 통해 고정될 수 있다.
그리고 상기 전극 조립체(110)의 상부로 돌출된 양극판(111)의 무지부(111a)에 대해 제 1 집전판(120)이 결합되고, 무지부(111a)와 제 1 집전판(120)은 용접을 통해 고정될 수 있다.
또한, 상기 제 1 집전판(120)의 관통홀(121)에는 그 상부로부터 절연부재(130)가 결합되고, 절연 부재(130)의 삽입부(132)가 하방으로 돌출되어 관통홀(121)을 관통하게 된다. 또한, 이에 따라, 삽입부(132)는 전극 조립체(110)의 내부로 삽입될 수 있다.
또한, 제 1 집전판(120)의 관통홀(121)에 대응되는 위치에 절연 부재(130) 역시 관통홀(133)을 구비하고, 상술한 제 1 집전판(140)의 센터핀(142)은 상기 절연 부재(130)의 관통홀(133)가지 관통하여, 도 4b에 도시된 것과 같이 센터핀(142)의 단부가 절연 부재(130)의 상부로 노출될 수 있다.
한편, 도 4c를 참조하면, 상기 센터핀(142)의 노출된 단부는 리벳팅을 통해 포밍될 수 있다. 여기서, 상기 센터핀(142)의 단부는 절연 부재(131)를 따라 횡방향으로 연장된다. 다만, 상술한 것처럼, 절연 부재(131)에 비해 횡방향에서 적게 연장되므로, 센터핀(142)의 단부는 제 1 집전판(120)과 전기적으로 분리될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 나머지 구성을 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 단면도이다.
도 5에 도시된 것과 같이, 전극 조립체(110)가 제 1 집전판(120), 절연 부재(130) 및 제 2 집전판(140)과 결합된 이후, 전극 조립체(110)는 케이스(150)의 내부에 삽입 실장될 수 있다.
본 발명에 따른 이차 전지(100)는 케이스(150) 외에도 케이스(150)의 상단 개구를 밀봉하는 캡 조립체(170)를 포함한다.
상기 케이스(150)는 원형의 바닥부(151)와, 바닥부(151)로부터 상부 방향으로 일정 길이 연장된 측부를 포함한다. 여기서, 이차전지(100)는 원통형 이차전지로 도시하였으나, 각형 및 파우치형의 이차 전지에도 적용가능하며 본 발명에서 이차전지의 형상을 원형으로만 한정하는 것은 아니다. 이차전지(100)의 제조 공정 중 케이스(150)의 상부는 개방되어 있다. 따라서 이차 전지의 조립 공정 중 전극 조립체(110)가 전해액과 함께 케이스(150)에 삽입될 수 있다. 상기 케이스(150)는 스틸, 스틸 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 이의 등가물로 형성될 수 있으나, 여기서 그 재질이 한정되는 것은 아니다.
상기 바닥부(151)에는 상기 제 2 집전체(140)의 집전 영역(141)이 결합될 수 있다. 결합의 방법은 용접이 이용될 수 있고, 또는 도전성 접착제를 이용하는 것도 가능할 수 있다. 상기 바닥부(151)는 이에 따라 상기 제 2 집전체(140)와 동일한 극성을 가질 수 있다.
더불어, 케이스(150)에는 전극 조립체(110)가 외부로 이탈되지 않도록 캡 조립체(170)를 중심으로 그 하부에 내부로 함몰된 비딩부(beading part)가 형성되고, 그 상부에 내부로 절곡된 크림핑부(crimping part)(152)가 형성될 수 있다.
상기 캡 조립체(170)는 다수의 관통홀(131d)이 형성된 캡 업(cap-up, 171), 캡 업(171)의 하부에 설치된 캡 다운(cap-down, 172), 상기 캡 다운(172)의 하부에 형성된 절연 플레이트(173), 상기 캡 다운(172)과 절연 플레이트(173)의 사이에 형성된 연결링(174), 상기 절연 플레이트(174)의 하부에 형성된 서브 플레이트(175), 상기 케이스(150)와 함께 상기 캡 조립체(170)를 크림핑하여 밀봉을 유지하는 절연 가스켓(176)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 캡 다운(172)의 중앙에는 안전 벤트(172a)가 하부를 향해 돌출되어, 절연 플레이트(174)를 관통하여 서브 플레이트(175)와 결합되고, 서브 플레이트(175)는 연결 탭(160)을 통하여, 제 1 집전판(120)과 전기적으로 연결되어, 캡 조립체(170)의 캡업(171)은 상기 전극 조립체(110)의 양극판(111)과 동일한 극성을 가질 수 있다.
또한, 안전 벤트(172a)의 경우, 케이스(150) 내부의 압력이 기준치를 초과하는 경우 반전되어, 상기 연결탭(160)과 전기적 연결이 끊어지게 되고, 이에 따라 전지의 폭발 등 사고를 방지할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지의 구성을 설명하도록 한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지의 전극 조립체와 집전판의 결합을 도시한 부분 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지에서 제 1 집전판(120)의 상면과 절연 부재(130)의 연장부(131)의 사이에는 탄성 부재(210)가 더 구비될 수 있다.
상기 탄성 부재(210)는 탄성 복원력을 통해 상기 제 1 집전판(120)에 대해 상기 절연 부재(130)와 제 2 집전판(140)의 결합력을 일정하게 유지시킬 수 있다. 이를 위해, 상기 탄성 부재(210)는 판 스프링을 통해 구성될 수 있다. 상기 탄성 부재(210)는 상기 절연 부재(130)의 연장부(131)에 의해 가압된 상태를 유지하기 때문에, 일정한 탄성 복원력을 인가하는 것이 가능하다.
이하에서는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지의 구성을 설명하도록 한다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지의 전극 조립체와 집전판의 결합을 도시한 부분 사시도이다. 도 7c는 도 7b의 종단면도이다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지에서 절연 부재(130)에 비해 더 돌출된 센터핀(142)의 단부는 체결 부재(350)를 통해 상기 절연 부재(130)를 가압하면서 결합될 수 있다. 상기 체결 부재(350)는 너트의 형태일 수 있고, 이를 위해서 상기 센터핀(142)의 노출된 단부에는 해당되는 나사산이 더 형성될 수 있다. 따라서, 상기 센터핀(142)의 단부와 체결 부재(350)는 나사산 결합을 통해 안정적인 체결을 유지할 수 있고, 이 경우 체결 부재(350)의 직경은 상기 절연 부재(130)의 연장부(131)에 비해 작기 때문에, 상기 체결 부재(350)는 상기 제 1 집전판(120)과 전기적으로 분리될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지의 구성을 설명하도록 한다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지의 전극 조립체와 집전판의 결합을 도시한 부분 사시도이다. 도 8c는 도 8b의 종단면도이다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지에서 센터핀(142)은 절연 부재(130)와 동일한 높이로 결합되어, 센터핀(142)의 단부가 상부로 돌출되지 않을 수 있다. 또한, 상기 센터핀(142)에 대해, 상부로부터 체결 부재(450)가 결합되고, 센터핀(142)의 내부에 고정되도록 함으로써, 센터핀(142)과 전극 조립체(110), 집전판(120)의 결합 구성이 유지되도록 할 수 있다. 체결 부재(450)는 상기 센터핀(142)의 내부로 억지끼움될 수 있고, 이를 위해 상기 체결 부재(450)는 상기 센터핀(142)을 향해 삽입되는 바디(451)와 바디(451)로부터 횡방향으로 돌출된 돌기(452)를 포함할 수 있다. 바디(451)가 상기 센터핀(142)에 삽입된 이후, 돌기(452)는 마찰력을 통해 상기 센터핀(142) 내에서 상기 체결 부재(450)가 빠지는 것을 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 전극 조립체 및 이를 포함한 이차 전지를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기 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
110; 전극 조립체 120; 제 1 집전판
130; 절연 부재 140; 제 2 집전판
141; 집전 영역 142; 센터핀
150; 케이스 160; 연결탭
170; 캡 조립체 210; 탄성 부재
350, 450; 체결 부재
130; 절연 부재 140; 제 2 집전판
141; 집전 영역 142; 센터핀
150; 케이스 160; 연결탭
170; 캡 조립체 210; 탄성 부재
350, 450; 체결 부재
Claims (11)
- 제 1 방향으로 제 1 무지부가 돌출되는 제 1 전극판, 상기 제 1 방향과 반대인 제 2 방향으로 제 2 무지부가 돌출되는 제 2 전극판 및 상기 제 1 전극판과 상기 제 2 전극판 사이에 개재된 세퍼레이터를 권취하여 상기 제 1 무지부 및 제 2 무지부가 반대 방향으로 노출되는 전극 조립체;
상기 제 1 무지부에 전기적으로 결합되는 제 1 집전판;
상기 제 2 무지부에 전기적으로 결합되고, 단부가 상기 전극 조립체의 권취 중심을 관통하여 상기 제 1 집전판의 외부로 더 돌출되는 제 2 집전판; 및
상기 제 2 집전판의 단부와 제 1 집전판의 사이에 위치하는 절연 부재를 포함하되,
상기 제 2 집전판의 단부는 상기 절연 부재의 외부에서 절연 부재를 가압하여 결합되는 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 집전판의 단부는 상기 절연 부재의 외부에서 리벳팅을 통해 결합되는 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 방향에 수직한 제 3 방향을 기준으로, 상기 제 2 집전판의 단부는 상기 절연 부재에 비해 내측에 위치하도록 결합된 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 집전판은 상기 제 2 무지부와 결합되는 플레이트 형상의 집전 영역;
상기 집전 영역으로부터 상기 제 1 방향으로 연장되어 돌출된 센터핀을 포함하고,
상기 센터핀의 단부가 상기 절연 부재를 가압하여 결합되는 이차 전지. - 제 4 항에 있어서,
상기 센터핀의 단부는 상기 센터핀으로부터 수직한 방향에서 연신되어 형성된 이차 전지. - 제 4 항에 있어서,
상기 절연 부재는 상기 센터핀의 단부와 대응되도록 절곡되어 형성된 이차 전지. - 제 4 항에 있어서,
상기 절연 부재는
상기 제 1 방향에서 상기 제 1 집전판의 중심을 관통하는 삽입부; 및
상기 삽입부로부터 상기 제 1 집전판의 외면을 따라 연장되어 형성된 연장부를 포함하고,
상기 제 2 집전판의 단부는 상기 연장부를 따라 연장되어 결합된 이차 전지. - 제 4 항에 있어서,
상기 센터핀의 단부에 결합되는 체결 부재를 더 포함하는 이차 전지. - 제 8 항에 있어서,
상기 체결 부재는 상기 절연 부재와 제 1 집전판의 사이에 위치한 판스프링으로 구성된 이차 전지. - 제 8 항에 있어서,
상기 체결 부재는 상기 센터핀의 단부에 나사산 체결되는 너트로 구성된 이차 전지. - 제 8 항에 있어서,
상기 체결 부재는 상기 제 2 방향을 따라 상기 센터핀의 내부로 삽입되는 바디와, 상기 바디로부터 돌출되는 돌기를 포함하도록 구성된 이차 전지.
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