KR20050080513A - 이차 전지 - Google Patents

Abstract

용기형 캔, 캔의 개구부를 통해 캔에 내장되는 전극 조립체, 캔의 개구부를 마감하는 캡 어셈블리를 포함하여 이루어지는 베어 셀과 안전 장치가 결합되어 이루어지는 이차 전지에 있어서, 보호회로 기판 등의 이차 전지 안전 장치는 성형 수지나 케이스로 고정되어 전지 부품부에 포함되고, 캡 어셈블리는 주연부에 캔의 측벽과 연결되어 캔의 측벽을 연장시키는 형태의 벽체를 구비하여 용기형으로 형성되어, 전지 부품부가 캡 어셈블리에 수용되어 고정될 수 있도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차 전지가 개시된다.

본 발명에 따르면, 보호회로 기판과 바이메탈 등의 안전 장치들을 베어 셀에 높은 기계적 강도로 결합시켜, 외력에 의해 안전 장치들이 베어 셀에서 이탈하는 것을 방지할 수 있다.

Description

이차 전지 {Secondary Battery}

본 발명은 이차 전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전극 조립체, 캔, 캡 조립체를 구비하여 이루어진 베어 셀(bare cell)과 베어 셀에 보호회로 기판을 전기적으로 접속하여 이루어지는 이차 전지에 관한 것이다.

이차 전지는 재충전이 가능하고 소형 및 대용량화 가능성으로 인하여 근래에 많이 연구 개발되고 있다. 근래에 개발되고 사용되는 것 가운데 대표적으로는 니켈수소(Ni-MH)전지와 리튬(Li)전지 및 리튬이온(Li-ion)전지가 있다.

이들 이차 전지에서 베어 셀의 대부분은 양극, 음극 및 세퍼레이터로 이루어진 전극 조립체를 통상 알미늄 또는 알미늄 합금으로 이루어진 캔에 수납하고, 캔을 캡 조립체로 마감한 뒤, 캔 내부에 전해액을 주입하고 밀봉함으로써 형성된다. 캔은 철재로 형성될 수 있으나 알미늄 또는 알미늄 합금으로 형성하게 되면 알미늄의 가벼운 속성으로 전지의 경량화가 이루어질 수 있고, 고전압하에서 장시간 사용할 때에도 부식되지 않는 등 유리한 점이 있다.

그런데, 전지는 에너지원으로서 많은 에너지를 방출할 가능성을 가지고 있다. 이차전지의 경우, 에너지를 충전된 상태에서 자체에 높은 에너지를 축적하고 있으며, 충전하는 과정에서는 다른 에너지원으로 부터 에너지를 공급받아 축적하게 된다. 이런 과정이나 상태에서 내부 단락 등 이차 전지의 이상이 발생하는 경우, 전지 내에 축적된 에너지가 단시간에 방출되면서 발화, 폭발 등의 안전 문제를 일으킬 수 있다.

최근에 많이 사용되는 리튬계 이차전지는 리튬 자체가 높은 활성을 가지므로 전지 이상 발생시 발화나 폭발의 위험이 크다. 리튬 이온 전지의 경우는 금속 상태의 리튬이 아닌 이온 상태의 리튬만 존재하므로 금속 리튬을 사용하는 전지에 비해 안전성이 향상되었다. 그러나 여전히 전지에 사용되는 음극이나 비수성 전해액 등의 재료들은 가연성을 가지는 등의 이유로 전지 이상 발생시 발화나 폭발의 위험성이 크다.

따라서, 이차 전지에는 충전된 상태에서 혹은 충전하는 과정에서 전지 자체의 이상으로 인한 발화나 폭발을 막기 위해 여러 가지 안전 장치가 구비된다. 안전 장치들은 통상 리드 플레이트(lead plate)라 불리는 도체구조에 의해 베어 셀의 양극 단자 및 음극 단자와 연결된다. 이들 안전 장치는 전지의 고온 상승이나, 과도한 충방전 등으로 전지의 전압이 급상승하는 등의 경우에 전류를 차단해 전지의 파열, 발화 등 위험을 방지하게 한다. 안전 장치로서 베어 셀에 연결되는 것으로는 이상 전류나 전압을 감지하여 전류 흐름을 막는 보호회로, 이상 전류에 의한 과열로 작동하는 PTC(positive temperature coefficient)소자, 바이메탈 등이 있다.

베어 셀과 안전 장치가 결합된 상태의 이차 전지는 별도의 케이스에 수납되어 완성된 외관을 갖춘 이차 전지를 이루게 된다. 그런데, 이차 전지는 제조업체 별로 제품 모델 별로 그 제조에 사용되는 요소의 구성 물질과 형태, 크기 등이 달라지고, 이들 여러 요인에 따라 적정한 안전 장치의 설계도 달라지는 것이 통상적이다. 그리고, 통상 이차 전지의 제조업체들은 베어 셀과 보호회로 등을 일체화된 패키지로 결합시켜 이차 전지를 형성한다. 이차 전지는 이차 전지가 장착될 제품 셋트의 일부를 이루도록 재질 및 디자인이 결정되는 경우가 많다.

이런 상황에서 이차 전지는 제품과의 관계에서 호환성을 갖지 못하여 소비자가 임의로 제품 세트에 사용될 이차 전지를 선택하기 어렵다. 전지의 작동 조건, 기능이 동일한 경우에도 제품 셋트에 대한 전용 디자인 제품이 아닌 다른 이차 전지를 사용할 수 없었다.

이런 문제를 해결하기 위해 이차 전지도 일차 전지와 같이 전지의 작동 조건, 기능이 동일하면 여러 제품 세트들의 케이스 내부에 장착되어 사용될 수 있도록 제조되는 경우가 확대되고 있다. 이런 경우, 이차 전지는 베어 셀과 보호회로 기판 등의 안전 장치 단자를 먼저 용접 등으로 연결하고, 그 사이 공간에는 성형 수지를 채워 베어 셀과 보호회로를 물리적으로 결합시킨 수지 팩 이차 전지로 이루어지는 경우가 많다. 수지 팩 이차 전지의 경우, 베어 셀에 안전 장치들을 부착한 코아 팩을 케이스에 넣어 완성하는 경우에 비해 외관을 몰딩으로 매끈하게 하거나, 케이스에 해당하는 두께를 줄일 수 있고, 케이스에 장입하는 불편이 없다는 이점이 있다.

도1은 성형 수지에 의해 결합되기 전 단계에 있는 종래의 리튬 이온 수지 팩 전지의 일 예에 대한 개략적 분해 사시도이며, 도2는 성형 수지에 의해 결합된 상태의 종래의 리튬 이온 수지 팩 이차 전지를 나타내는 사시도이다.

도1 및 도2를 참조하면, 팩형 전지에서 베어 셀의 전극 단자(130, 111)가 형성된 면에 나란히 보호회로 기판(30)이 배치된다. 그리고, 도2와 같이 베어 셀(100)과 보호회로 기판과의 간극을 성형 수지로 충전한다. 성형 수지로 충전할 때 성형 수지가 보호회로 기판의 바깥 면까지 덮을 수 있으나 전지의 외부 단자(31, 32)는 외부로 노출되도록 한다.

베어 셀(100)에는 보호회로 기판(30)과 대향하는 측면에는 양극 단자(111), 음극 단자(130)가 형성되어 있다. 양극 단자(111)는 알미늄 혹은 알미늄 합금으로 이루어지는 캡 플레이트 자체이거나 캡 플레이트 상에 결합된 니켈 함유 금속 판이 될 수 있다. 음극 단자(130)는 캡 플레이트 상에 돌기 모양으로 돌출된 단자이며, 주위에 개재된 절연체 가스켓에 의해서 캡 플레이트(110)와 전기적으로 격리되어 있다.

보호회로 기판(30)은 수지로 이루어진 판넬에 회로가 형성되어 이루어지고, 외측 표면에 외부 단자(31, 32) 등이 형성되어 있다. 이 기판(30)은 베어 셀(100)의 대향 면(캡 플레이트면)과 거의 같은 크기와 모양을 가진다.

보호회로 기판(30)에서 외부 단자(31,32)가 형성된 이면, 즉, 내측면에는 회로부(35) 및 접속 단자(36, 37)가 구비된다. 회로부(35)에는 충방전시에 있어서 과충전, 과방전으로부터 전지를 보호하기 위한 보호 회로 등이 형성되어 있다. 회로부(35)와 각각의 외부 단자(31, 32)는 보호회로 기판(30)을 통과하는 도전구조에 의해 전기 접속되어 있다.

베어 셀(100)과 보호회로 기판(30) 사이에는 접속 리드(41, 42) 및 절연 플레이트(43) 등이 배치되어 있다. 접속 리드(41, 42)는 통상 니켈로 이루어지고 캡 플레이트(110) 및 보호회로 기판(30)의 접속 단자(36,37)와의 전기 접속을 위해 형성되며 'L'자형 구조 혹은 평면적 구조로 이루어진다. 접속 리드(41, 42)와 각 단자( 36, 37)의 접속을 위해서는 저항 스폿 용접이 사용될 수 있다. 본 예에서는 보호회로 기판과 음극 단자 사이에 있는 접속 리드(42)에는 브레이커(breaker) 등이 별도로 형성된 경우를 나타내고 있다. 이 경우, 보호회로 기판의 회로부(35)에는 브레이커는 제외된다. 절연 플레이트(43)는 음극 단자(130)와 접속되는 접속 리드(42)와, 양극이 되는 캡 플레이트 사이를 절연하기 위해서 설치된다.

그런데, 이상에서 도시된 바와 같이 베어 셀(100)과 보호회로 기판(30) 기타 전지 부속을 성형 수지를 이용하여 팩 전지로 형성할 때, 팩 전지 상태에서 보호회로 기판(30) 등 전지 부속을 베어 셀(100)에 고정적으로 결합시키는 성형 수지부(20)는 캡 플레이트(110)나 캔과 같이 금속으로 이루어지는 베어 셀(100)과 재질이 다르고, 접해있는 면적도 크지 않아 부착 강도가 약하다는 문제가 있다.

부착 강도를 강하게 하기 위해서는 리드 플레이트(접속 리드) 등의 접속 구조를 크게 하거나, 별도의 보강구조를 캡 플레이트에 용접하고, 보강 구조와 베어 셀 사이에는 부분적으로 공간을 형성하여 성형 수지가 이 공간을 채우면서 보강 구조를 감싸게 하는 방법을 생각할 수 있다. 리드 플레이트나 보강구조가 크면 성형 수지 몰드 속에 깊이 위치하여 안전 장치를 포함하는 몰드와 베어 셀 사이의 부착력을 높이는 측면이 있다.

그러나. 성형 수지 몰드가 보강 구조를 포괄하여야 하므로 이런 형태의 보강 구조는 전지의 크기가 제한되어야 하므로 확대되는데 한계를 가진다. 또한, 보강 구조의 돌출이 크면 몰드와 베어 셀의 캡 플레이트 접촉면을 기준으로 몰드 단부가 멀어지므로 몰드 단부에 측방의 힘이 작용하면 접촉면에 작용하는 벤딩 외력이 커지기 쉽다. 성형 수지와 금속 보강 구조의 재료의 이질성도 부착 강도를 높이는 것을 어렵게 한다.

또한, 성형 수지를 베어 셀과 보호회로 기판 사이에 부어 넣고, 굳히기 위해서는 틀을 사용해야 하고, 사용후 틀을 벗기는 작업을 해야 하므로 번거롭다. 수지를 부어 넣을 때 보호회로 기판과 베어 셀 사이에 수지가 고르게 채워지지 않을 수 있고, 특히, 보강 구조가 복잡하게 형성되면 보호회로와 베어 셀 사이에 성형 수지를 고르게 채우는 것은 보다 어렵게 된다.

본 발명은 상술한 종래 팩형 이차 전지의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 베어 셀과 보호회로 기판 등의 안전 장치를 높은 강도로 안정적으로 결합시킬 수 있는 구성을 가지는 이차 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 종래의 팩형 이차 전지에서 성형 수지 작업의 번거로움과 성형 수지가 보호회로 기판과 베어 셀 사이에 잘 채워지지 않고, 보호회로 기판과 베어 셀 사이의 부착력이 약화되는 문제점을 발생시키지 않는 구성을 가진 이차 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 용기형 캔, 캔의 개구부를 통해 캔에 내장되는 전극 조립체, 캔의 개구부를 마감하는 캡 어셈블리를 포함하여 이루어지는 베어 셀에 안전 장치가 결합되어 이루어지는 이차 전지에 있어서,

보호회로 기판 등의 이차 전지 안전 장치는 성형 수지나 수지 부품으로 고정되어 전지 부품부에 포함되고, 캡 어셈블리는 주연부에 캔의 측벽과 연결되어 캔의 측벽을 연장시키는 형태의 벽체를 구비하여 용기형으로 형성되어, 전지 부품부가 캡 어셈블리에 수용되어 고정될 수 있도록 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 안전 장치는 통상 보호회로 기판과 바이메탈 혹은 보호회로 기판과 PTC(positive thermal coefficient) 소자가 결합되어 이루어진다. 이하 보호회로 기판만이 명시되는 경우에도 보호회로 기판은 바이메탈이나 PTC 등의 열에 의한 차단 소자를 포함하는 개념으로 사용된 것일 수 있다.

본 발명에서 안전 장치를 포함하는 전지 부품부에는 베어 셀과의 전기 연결을 위해 접속 리드가 몰딩 단계에서 보호회로 기판 등의 접속 단자와 접속된 상태로 전지 부품부의 저면으로 드러나도록 미리 준비될 수 있다.

본 발명에서 안전 장치를 포함하는 전지 부품부에는 베어 셀과 전기 연결을 위해 성형 수지 몰딩을 보호회로 기판 등 안전 장치의 일 접속 단자가 드러나도록 할 수 있다. 가령, 몰드의 아래쪽 가운데 부분을 공간으로 비도록 하여 보호회로 기판의 음극 접속 단자가 드러나게 하고, 전지 부품부가 캡 플레이트에 고정될 때 돌출된 베어 셀의 음극 단자가 공간을 통하여 보호회로 기판의 음극 접속 단자와 연결되도록 할 수 있다.

이때, 보호회로 기판의 양극 접속 단자는 캔과 캡 어셈블리의 벽체가 모두 양극의 역할을 할 수 있으므로 전지 부품부가 캡 어셈블리에 수용될 때 캡 어셈블리의 캡 플레이트와 통전되도록 성형 수지 몰드를 통해 전지 부품부 바닥면의 접속 단자와 연결되게 형성될 수 있다. 보호회로와 외부 단자의 설치 구조에 따라서는 외부 단자의 하나와 베어 셀과의 양극 접속 단자가 하나로 통합되어 이루어질 수 있다. 즉, 보호회로 기판의 양극 단자는 전지 부품부가 캡 어셈블리에 수용될 때 밖으로 드러나는 전지 부품부 면에 설치된 외부 단자 가운데 하나에 연결되고, 이 외부 단자는 캡 어셈블리 벽체에 용접 등의 수단으로 연결될 수도 있다.

본 발명에서 캡 어셈블리는 베어 셀을 형성하는 단계에서 통상 캔에 용접으로 결합되며, 캡 어셈블리의 벽체는 캡 플레이트와 일체로 드로잉 등의 방법으로 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에서 캡 어셈블리에 전지 부품부가 수용되고 결합될 때 전지 부품부는 캡 어셈블리의 벽체에 의해 외력으로부터 보호된다고 할 수 있다. 즉, 벤딩이나 트위스팅에 대해 전지 부품부는 직접 힘을 받아 변형되지 않고, 캔과 캡 어셈블리와의 용접 강도가 외력에 대한 저항 강도를 결정하게 된다. 전지 부품부는 직접 외력을 받지 않으므로 캡 어셈블리에 높은 강도로 결합될 필요는 없으며, 접착제 등의 방법, 기계적인 결합구조 등으로 결합될 수 있다.

이하 도면을 참조하면서 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도3은 본 발명에 따르는 일 실시예에서의 베어 셀과 전지 부품부 사이의 결합 전 상태를 나타내는 개략적 정단면도이다.

보회회로 기판(220)은 전지 부품부(200)의 상부에 설치되어 있고, 전지 부품부(200)의 상면에는 안전 장치의 하나인 보호회로 기판(220)의 외부 전극(224)이 노출되어 있다. 전지 부품부(200)의 저면에는 보호회로 기판(220)과 베어 셀(100)의 전기 접속을 위한 접속 단자(226) 및 접속 리드(228)가 설치되어 있다.

도4 내지 도6은 본 발명의 실시예들에서 베어 셀과 전지 부품부 사이에 결합이 이루어진 상태를 나타내는 단면도이다.

도4를 참조하면, 보호회로 기판(220)이 상면에는 두 개의 외부 전극(224)이 돌출되어 있다. 보호회로 기판(220)의 하면에는 중앙부에 베어 셀(100) 음극 단자(130)와 연결될 접속 단자(226)가 형성되고, 베어 셀(100) 양극 단자와 연결될 접속 단자에는 접속 리드(228)가 형성된다. 보호회로 기판(220)의 하부에는 성형 수지 부속(230)이 결합된다. 보호회로 기판(220)의 상부에는, 외부 전극(224) 부분이 제거되고, 주연부에 슬리브(212)가 형성된 성형 수지 케이스(210)가 있다. 성형 수지 부속(230)의 중앙부에는 홀(232)이 형성되고, 홀(232)을 통해 보호회로 기판(220)의 하면 중앙의 음극 접속 단자(226)가 노출될 수 있다.

보호회로 기판(220)과 성형 수지 부속(23)이 결합된 상태로 성형 수지 케이스(210)에 슬리브(212)를 통해 끼워진다. 이 상태에서 보호회로 기판(220)에 형성된 두 개의 외부 전극(224)은 성형 수지 케이스(210)의 제거부를 통해 외부에 노출된다. 보호회로 기판(220)의 음극 접속 단자(226)는 성형 수지 부속(230)의 중앙 홀(232)을 통해 노출된다. 베어 셀(100) 양극 단자에 접속될 보호회로 기판(220)의 양극 접속 단자와 결합된 접속 리드(228)는 성형 수지 부속(230)의 통공을 관통하여 돌출되면서 단부가 구부러져 성형 수지 부속(230)의 저면에 판스프링 형태로 설치될 수 있다.

베어 셀(100)은 종래와 같이 용기형 캔에 전극 조립체(미도시)가 수용되고, 전극 조립체가 수용되는 입구가 되는 개구부를 캡 어셈블리로 마감하여 이루어진다. 단, 본 발명에서 캡 어셈블리의 주된 몸체를 이루는 평판형의 캡 플레이트(110)의 주연부에 벽체(112)가 더 구비되어 캡 어셈블리 자체가 하나의 용기를 이루게 된다. 벽체(112)는 캡 플레이트(110)를 형성할 때 드로잉 방법으로 평판 부분과 일체로 형성하는 것이 바람직하다. 캡 어셈블리는 캔에 용접으로 결합된다.

이렇게 형성된 베어 셀(100)의 용기형 캡 어셈블리에는 전지 부품부가 삽입되어 고정된다. 도7은 도4와 같은 실시예에서 베어 셀(100)과 전지 부품부(200)가 결합된 상태의 이차 전지를 나타내는 개략적 사시도이다. 캡 어셈블리의 중앙에는 절연체 가스켓(120)으로 캔이나 캡 어셈블리의 다른 부분과 절연된 음극 단자(130)가 돌출되어 형성되므로 음극 단자(130)는 성형 수지 부속(230)의 중앙 홀(232)을 통해 보호회로 기판(220)의 음극 접속 단자(226)와 접속된다. 전지 부품부의 성형 수지 부속(230)의 저면에 위치하는 보호회로 기판(220)의 판스프링형 접속 리드(228)는 베어 셀(100)의 캡 플레이트(110)에 탄성적으로 접촉된다.

통상, 전지 부품부가 쉽게 빠지지 않도록 전지 부품부와 캡 어셈블리의 접촉면에는 에폭시 수지 등의 접착제가 도포된다. 단, 접속 리드(228)면과 음극 접속 단자(226)에는 통전을 위해 접착제 등 이물이 도포되지 않도록 한다.

도5를 참조하면, 전지 부품부(300)가 안전 장치들을 포함하여 성형 수지로 일체로 몰딩되어 있다. 몰딩 시에 중앙부 저면에는 베어 셀(100)의 돌출된 음극 단자(130)가 수용될 수 있도록 홈(325)이 형성되어 있고, 홈(325)의 저면에는 음극단자(130)와의 전기 접촉을 위해 보호회로 기판(별도로 도시되지 않음)의 접속 단자(327)가 설치되어 있다. 전지 부품부(300)의 저면에는 또한 베어 셀(100)의 양극단자(130)와의 전기 접속을 위한 접속 단자(328)가 설치된다. 도시되지 않지만 양극 접속 단자(328)은 판스프링형으로 되어 전기 접촉을 보다 확실히 할 수 있다. 홈(325)의 설치나 접속 단자(327,328)는 완성된 전지 부품부(300) 상태에서 외부로 노출되도록 전지 부품부(300)를 몰딩할 때 혹은 틀을 형성할 때 고려되어야 한다.

도6을 참조하면, 보호회로 기판(220)의 베어 셀(100) 양극과의 전기 접속 단자와 외부 단자 가운데 하나가 통합적으로 이루어진 경우를 볼 수 있다. 도4의 경우와 같이 보호회로 기판(220)이 상면에는 두 개의 외부 단자(224)가 돌출되어 있다. 보호회로 기판(220)의 하면에는 중앙부에 베어 셀 음극 단자(130)와 연결될 접속 단자(226)가 형성되고, 보호회로 기판(220)의 하부에는 성형 수지 부속(230)이 결합된다. 보호회로 기판(220)의 상부에는, 외부 단자(224) 부분 가운데 하나에 해당하는 부분이 제거되고, 다른 하나에 해당하는 부분에는 주연부로 연결되는 도체 부속(428)이 설치되고, 주연부에는 슬리브(212)가 형성된 성형 수지 케이스(210)가 있다. 성형 수지 부속(230)의 중앙부에는 홀(232)이 형성되고, 홀(232)을 통해 보호회로 기판(220)의 하면 중앙의 접속 단자(226)가 노출될 수 있다.

보호회로 기판(220)과 성형 수지 부속(230)이 결합된 상태로 성형 수지 케이스(210)에 슬리브(212)를 통해 끼워진다. 이 상태에서 보호회로 기판에 형성된 두 개의 외부 단자(224) 가운데 하나는 성형 수지 케이스(210)의 제거부를 통해 외부에 노출된다. 다른 하나의 외부 단자(224)는 케이스(210)의 도체 부속(428)에 의해 외부 단자(224)로서 외부로 노출되는 동시에 베어 셀(100)의 양극이라 할 수 있는 캡 플레이트의 벽체(112)와 연결된다. 보호회로 기판(220)의 음극 접속 단자(226)는 성형 수지 부속(230)의 중앙 홀(232)을 통해 아래쪽에서 볼 때 노출된다. 전지 부품부가 베어 셀과 결합될 때 중앙 홀을 통해 베어 셀의 돌출된 음극 단자(130)이 중앙 홀(232)을 관통하여 보호회로 기판(220)의 음극 접속 단자(226)와 전기접속된다.

본 발명에서 캡 어셈블리와 결합되는 전지 부품부의 전기 단자는 용접이 아닌 접촉 방식으로 베어 셀의 전극과 연결되는 경우가 많으므로 전기 접촉 저항이 높아질 수 있다. 이때 접촉 저항을 낯추기 위해서는 접촉부를 이루는 전기 단자를 양도체인 금 등으로 도금하거나, 접촉면에 은 페이스트 등의 양도체를 개재시킬 수 있다.

본 발명에서 베어 셀의 돌출된 음극과 결합되는 성형 수지 부품의 중앙홀은 저면 입구에 목부를 형성하고, 음극의 단부에 턱을 두어 턱과 목부가 기계적으로 결합되도록 함으로써 베어 셀과 전지 부품부의 기계적 결합의 강도를 높일 수 있다. 혹은, 전지 부품부를 형성할 때 측면에 약간의 돌출부를 형성하고, 캡 어셈블리의 벽체 내면에 이와 대응하는 위치에 약간의 홈을 형성하여 이들 홈과 돌출부에 의해 기계적으로 결합될 수 있도록 함이 바람직하다. 이런 기계적 결합은 앞의 실시예에서 나타난 접착제와 함께 혹은 독립적으로 캡 어셈블리와 전지 부품부의 결합을 안정화시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 보호회로 기판과 바이메탈 등의 안전 장치들을 베어 셀에 높은 기계적 강도를 가지고 결합시킬 수 있다. 즉, 외력에 의한 벤딩이나 트위스팅에 의해 안전 장치들이 베어 셀에서 이탈하는 것을 방지할 수 있다.

본 발명에 따르면, 종래의 수지 팩 이차 전지에서 성형 수지를 몰딩하는 가운데 안전변 주변을 보호하는 문제, 수지의 균등한 채워짐의 문제 발생을 원천적으로 제거할 수 있다.

도1은 성형 수지에 의해 결합되기 전 단계에 있는 종래의 리튬 이온 수지 팩 전지의 일 예에 대한 개략적 분해 사시도,

도2는 성형 수지에 의해 결합된 상태의 종래의 리튬 이온 수지 팩 이차 전지를 나타내는 사시도,

도3은 본 발명에 따르는 일 실시예에서의 베어 셀과 전지 부품부 사이의 결합 전 상태를 나타내는 개략적 정단면도,

도4 내지 도6은 본 발명의 실시예들에서 베어 셀과 전지 부품부 사이에 결합이 이루어진 상태를 나타내는 단면도,

도7은 도4와 같은 실시예에서 베어 셀과 전지 부품부가 결합된 상태의 이차 전지를 나타내는 개략적 사시도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

20: 성형 수지부 30,220: 보호회로 기판

31,32,224,324: 외부 단자 36,37,226,327,328: 접속 단자

41,42,228: 접속 리드 100: 베어 셀

110: 캡 플레이트 112: 벽체

130: 음극 단자 200: 전지 부품부

210: 성형 수지 케이스 212: 슬리브

224,324: 외부 단자 230: 성형 수지 부속

232: 홀 325: 홈

428: 도체 부속

Claims (6)

1. 음극, 세퍼레이터, 양극을 포함하는 전극 조립체와, 상기 전극 조립체 및 전해액을 수용하는 용기형 캔과, 캔의 개구부를 마감하여 밀봉하는 캡 어셈블리를 포함하여 이루어지는 베어 셀 외측에 안전 장치가 전기적으로 결합되어 이루어지는 이차 전지에 있어서,

   상기 안전 장치는 전지 부품부에 포함되고,

   상기 캡 어셈블리는 주연부에 상기 캔의 측벽과 연결되어 상기 캔의 측벽을 연장시키는 형태의 벽체를 구비하여 용기형으로 형성되어,

   상기 전지 부품부가 상기 캡 어셈블리에 수용되어 고정되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 전지 부품부에서 상기 안전 장치는 성형 수지 부품이나 성형 수지 몰딩을 통해 고정되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 베어 셀과의 전기 연결을 위한 상기 안전 장치의 전기 접속 단자의 적어도 하나가 상기 전지 부품부의 저면에 드러나고, 상기 전지 부품부가 상기 캡 어셈블리에 수용된 상태에서 상기 전기 접속 단자는 상기 베어 셀의 전극 단자와 연결됨을 특징으로 하는 이차 전지.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 전지 부품부는,

   상면에는 두 개의 외부 전극이 노출되고, 저면에는 중앙부에 상기 베어 셀의 음극 단자와 연결될 음극 접속 단자 및 상기 베어 셀 양극과 연결될 접속 리드를 포함하는 양극 접속 단자를 가지는 보호회로 기판;

   상기 보호회로 기판의 하부에 결합되며, 중앙에 상기 음극 접속 단자를 노출시키는 홀이 형성되는 성형 수지 부속; 및

   상기 보호회로 기판의 상부에 위치하며, 상기 외부 단자 부분이 제거되어 이루어지는 홀과, 주연부의 슬리브를 가지는 성형 수지 케이스를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 보호회로 기판의 상기 외부 단자 가운데 하나는 상기 베어 셀과의 접속을 위한 상기 양극 접속 단자와 하나로 통합되어 이루어지고,

   상기 성형 수지 케이스에서 통합된 외부 단자 부분에는 도체 부속이 설치되어 상기 전지 부품부가 상기 캡 어셈블리에 수용될 때 상기 통합된 외부 단자는 상기 도체 부속을 통해 상기 캡 어셈블리와 전기적으로 연결됨을 특징으로 하는 이차 전지.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 벽체는 상기 캡 어셈블리의 캡 플레이트와 일체로 드로잉 방법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.