KR20080068266A

KR20080068266A - 이차 전지

Info

Publication number: KR20080068266A
Application number: KR1020070005778A
Authority: KR
Inventors: 변정덕; 박경호; 고석; 곽은옥; 서경원
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2007-01-18
Filing date: 2007-01-18
Publication date: 2008-07-23
Also published as: US8507127B2; CN101226995A; KR100922474B1; US20080176131A1

Abstract

본 발명은 이차 전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 베어 셀과, 보호회로기판과, 상기 베어 셀과 상기 보호회로기판을 전기적으로 연결시키는 기판 리드 플레이트가 포함되어 구성되는 이차 전지에 있어서, 상기 베어 셀의 캡 플레이트에 부착되어 상기 기판 리드 플레이트와 상기 캡 플레이트를 결합시키는 평면 플레이트가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지에 관한 것이다.

본 발명에 의하면 서로 다른 재질로 이루어진 기판 리드 플레이트와 캡 플레이트를 직접 결합시키지 않고, 상기 기판 리드 플레이트와 캡 플레이트를 평면 플레이트에 형성된 동일 금속층에 각각 용접함으로써 결합을 용이하게 하고 그 결합력을 강화시키는 효과가 있다.

평면 플레이트, 클래드(clad) 금속층, 결합 케이스, 기판 리드 플레이트

Description

이차 전지{RECHAGEABLE BATTERY}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 부분 사시도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 분리 사시도.

도 3a 및 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 보호회로기판과 베어 셀의 수평배치 전후의 기판 리드 플레이트 결합도.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 보호회로기판과 베어 셀의 기판 리드 플레이트 결합도.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 베어 셀의 종단면도.

도 6는 종래의 기판 리드 플레이트가 결합된 이차전지의 부분 확대 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100:베어 셀 150:평면 플레이트

151:상부 금속층 152:하부 금속층

200:보호회로기판 210:외부단자

300:기판 리드 플레이트 310:양극 기판 리드 플레이트

320:음극 기판 리드 플레이트 400:결합 케이스

410:외부단자통공

본 발명은 이차 전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 베어 셀과 보호회로기판을 용이하게 결합하고 그 결합력을 강화시킨 이차 전지에 관한 것이다.

일반적으로 이차 전지는 일회용 전지와 달리 충전을 하면 반복해서 사용할 수 있는 전지로, 주로 통신용, 정보처리용, 멀티미디어용 전자기기의 전원으로 사용된다. 최근에 이차 전지에 대한 관심이 집중되고 그 개발화가 급속히 이루어지고 있는 주된 이유는 이차 전지가 초경량, 고에너지밀도, 고출력전압, 낮은 자가방전율, 환경친화성 및 긴 수명을 가진 전원이기 때문이다.

이차 전지는 전극활물질에 따라 니켈수소(Ni-MH)전지와 리튬이온(Li-ion)전지 등으로 나뉘며, 특히 리튬이온전지는 전해질의 종류에 따라 액체 전해질을 사용하는 경우와 고체 폴리머 전해질 혹은 겔 상의 전해질을 사용하는 경우로 나뉠 수 있다. 또한, 전극 조립체가 수용되는 용기의 형태에 따라 캔형과 파우치형 등 다양한 종류로 나눠진다.

리튬이온전지는 무게당 에너지 밀도가 일회용 전지에 비해 월등히 높아 초경량 배터리의 구현이 가능하고, 셀당 평균전압은 3.6V로 다른 이차 전지인 니카드전지나 니켈수소전지의 평균전압의 3배에 해당하는 효과가 있다. 또한, 리튬이온전지는 자가방전율이 20℃에서 한달에 약 5%미만으로 니카드전지나 니켈수소전지보다 약 1/3수준이고, 카드뮴(Cd)이나 수은(Hg)같은 중금속을 사용하지 않음으로서 환경 친화적이며, 또한, 정상적인 상태에서 1000회 이상의 충방전을 할 수 있는 장점이 있다. 따라서, 이와 같은 장점을 바탕으로 최근의 정보통신기술의 발전과 더불어 그 개발이 급속히 이루어지고 있다.

상기 리튬이온전지는 양극판과, 음극판 및 세퍼레이터를 적층하여 권취된 전극 조립체를 전해액과 함께 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성된 캔에 수납하고, 이 캔의 상단 개구부를 캡 조립체에 의해 밀봉함으로써 형성된다.

상기 캔을 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성하는 이유는 알루미늄이 철이나 기타 전도성 금속에 비해 무게가 가벼워 전지를 경량화할 수 있고, 고전압하에서 장시간 사용할 때에도 부식되지 않기 때문이다. 이러한 리튬이온전지는 통상 상부에 캔과 절연된 전극단자를 구비하여 이 전극단자가 전지의 어느 일 극을 이루게 된다. 이때, 전지의 캔 자체가 타 극이 된다.

한편, 상기 리튬이온전지는 외부 단락이나 기계적인 충격에 의한 내부 단락 또는 과충전 및 과방전 등의 경우, 전압이 급상승하여 전지가 파열되는 위험에 노출되어 있다. 상기와 같은 위험을 해소하기 위해, 통상 리튬이온전지는 양성온도소자(PTC:Positive Temperature Coefficient), 서멀 퓨즈(Thermal Fuse) 및 보호회로기판(Protecting Circuit Module) 등과 같은 안전장치와 전기적으로 연결된 채 전지팩에 수납된다. 이때, 상기 안전장치들은 기판 리드 플레이트라 불리는 도체구조에 의해 베어 셀의 양극단자 및 음극단자와 연결되며, 전지의 고온상승이나 과도한 충방전 등으로 전지의 전압이 급상승하는 경우 전류를 차단해 전지의 파열 등 위험을 방지한다.

한편, 상기 전지팩은 외부 형태에 따라 두가지 유형으로 구분된다. 즉, 외부 기기와 전기적으로 연결되는 외부단자가 노출된 상태로 전지의 외면에 플라스틱 수지의 하우징이 일체로서 성형되어 있는 형태인 하드팩 전지와, 외부단자가 노출된 상태로 전지의 외면에 플라스틱 수지의 하우징이 별도로 성형되어 있지 않은 형태인 이너팩 전지가 있다. 하드팩 전지는 그것이 외부기기에 장착된 상태에서 그것의 외면 일부가 노출되므로 노출되는 외면의 하우징 중 적어도 일부는 일반적으로 외부기기의 하우징과 동일한 소재로 이루어져 있다. 따라서, 외부기기에 대한 전지의 장착이 용이한 장점은 있지만, 외부기기의 형태 및 구조에 따라 그에 알맞도록 전지의 하우징이 제작되어야 하는 문제점을 가지고 있다. 반면에, 이너팩 전지는 외부기기에 장착된 상태에서 별도의 외장 케이스가 부착되므로 하드팩 전지와 비교하여 장착이 번거로운 점은 있으나, 외부기기의 형태 및 구조에 관계없이 사용될 수 있다는 장점을 가지고 있다. 따라서, 최근에는 외부기기의 형태 및 구조에 관계없이 사용될 수 있는 이너팩 전지의 개발이 지속되고 있다.

베어 셀에는 보호회로기판과 대향하는 측면에 양극단자와 음극단자가 형성되어 있다. 양극단자는 알루미늄 혹은 알루미늄 합금으로 이루어지는 캡 플레이트 자체이고, 음극단자는 캡 플레이트 상에 돌기 모양으로 돌출된 단자이며, 주위에 개재된 절연가스켓에 의해서 캡 플레이트와 전기적으로 격리되어 있다.

보호회로기판은 수지로 이루어진 판넬에 회로가 형성되어 이루어지고, 외측 표면에 외부단자가 형성되어 있다. 보호회로기판에서 외부단자가 형성된 이면, 즉, 내측면에는 회로부가 구비된다. 또한, 베어 셀과 보호회로기판 사이에는 기판 리드 플레이트가 배치된다.

상기 기판 리드 플레이트는 양극 기판 리드 플레이트와 음극 기판 리드 플레이트로 이루어지며, 종래의 양극 기판 리드 플레이트는 일 측이 상기 보호회로기판과 연결되고, 타 측이 상기 캡 플레이트와 연결된다. 상기 양극 기판 리드 플레이트는 니켈 또는 니켈 합금으로 이루어지고 상기 캡 플레이트는 알루미늄 혹은 알루미늄 합금으로 이루어진다. 따라서, 상기 양극 기판 리드 플레이트와 상기 캡 플레이트의 용접은 용이하지 않다. 다시 말해서, 상기 양극 기판 리드 플레이트와 상기 캡 플레이트의 결합은 서로 다른 재질을 가지는 금속의 용접이므로 결합의 효율성이 저하되고, 그 결합력도 약화되며, 특히, 알루미늄의 경우 저항이 작아 저항 용접 방법이 사용될 수 없는 문제점이 있다.

또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 기판 리드 플레이트(300)는 자체의 길이로 인해 상기 베어 셀(100)과 상기 보호회로기판(미도시) 사이의 이격 거리를 증가시키는 문제점이 있다. 따라서, 전지의 길이방향의 치수를 증가시켜 전지의 부피 대비 용량을 저하시키는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로 기판 리드 플레이트와 캡 플레이트의 용접의 효율성을 증가시킴으로써 결합을 용이하게 하고 그 결합력을 강화시키는 이차 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은, 보호회로기판과 베어 셀의 이격 거리를 줄임으로써, 부피 대비 용량을 증가시킨 이차 전지를 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 이차 전지는 베어 셀과, 보호회로기판과, 상기 베어 셀과 상기 보호회로기판을 전기적으로 연결시키는 기판 리드 플레이트가 포함되어 구성되는 이차 전지에 있어서, 상기 베어 셀의 캡 플레이트에 부착되어 상기 기판 리드 플레이트와 상기 캡 플레이트를 결합시키는 평면 플레이트가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 평면 플레이트는 둘 이상의 금속층으로 이루어지되 각 층은 서로 다른 재질의 금속으로 이루어지는 클래드(clad) 금속층으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 평면 플레이트는 상기 기판 리드 플레이트에 결합되는 니켈 금속층으로 형성된 상부 금속층과 상기 캡 플레이트에 결합되는 알루미늄 금속층으로 형성된 하부 금속층이 포함되어 구성될 수 있다.

또한, 상기 기판 리드 플레이트는 상기 베어 셀과 상기 보호회로기판을 평행하게 위치시킬 수 있다.

또한, 상기 기판 리드 플레이트는 내 측 절곡부를 가지고, 내 측 절곡부를 중심축으로 180도 절곡될 수 있다.

또한, 상기 기판 리드 플레이트는 양극 기판 리드 플레이트와 음극 기판 리드 플레이트로 구성되며, 상기 양극 기판 리드 플레이트의 경우 일 측은 상기 보호회로기판에 타 측은 상기 평면 플레이트의 상부 금속층에 용접되고, 상기 음극 기판 리드 플레이트의 경우 일 측은 상기 보호회로기판에 타 측은 상기 베어 셀의 전극단자에 용접될 수 있다.

또한, 상기 결합 케이스는 내 측 하부에 슬리이브면이 구비되어 상기 베어 셀의 상단부와 슬리이브 방식으로 결합될 수 있다.

또한, 상기 결합 케이스는 내부에 공간이 형성된 사출물 케이스로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 결합 케이스는 상기 보호회로기판의 외부단자를 상기 결합 케이스 외부로 노출시키는 외부단자통공이 형성될 수 있다.

또한, 상기 결합 케이스는 상기 슬리이브면이 베어 셀과 본딩되어 결합될 수 있다.

또한, 상기 결합 케이스와 상기 베어 셀이 결합된 이차 전지의 결합외주면에 테이핑될 수 있다.

또한, 일 측은 상기 베어 셀의 전극단자와 연결되고, 타 측은 상기 기판 리드 플레이트와 연결되는 안전소자가 더 포함되어 구성될 수 있다.

또한, 상기 안전소자는 양성온도소자(PTC)로 이루어질 수 있다.

이하, 첨부된 예시 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 바람직한 일 실시예는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 베어 셀(100)과, 상기 베어 셀(100)과 전기적으로 연결되는 보호회로기판(200)과, 상기 베어 셀(100)과 상기 보호회로기판(200)을 전기적으로 연결시키는 기판 리드 플레이트(미도시)와, 상기 베어 셀(100) 상단과 상기 보호회로기판(200) 및 상기 기판 리드 플레이트(미도시)를 커버하는 결합 케이스(400)가 포함되어 구성된다.

상기 베어 셀(100)은 도 5에 도시된 바와 같이, 전극 조립체(110)와, 상기 전극 조립체(110)가 수용되는 캔(120)과, 상기 캔(120)의 상단 개구부를 밀봉하는 캡 조립체(130)가 포함되어 구성된다.

상기 전극 조립체(110)는 양극 활물질이 도포된 양극판(111)과, 음극 활물질이 도포된 음극판(112) 및 상기 양극판(111)과 음극판(112) 사이에 개재되는 세퍼레이터(113)가 적층 및 권취되어 형성된다.

상기 양극판(111)에는 양극 활물질층이 형성되지 않은 양극 집전체의 영역에 양극탭(114)이 전기적으로 연결되고, 상기 음극판(112)에는 음극 활물질층이 형성되지 않은 음극 집전체의 영역에 음극탭(115)이 전기적으로 연결된다. 이때, 상기 양극탭(114)과 음극탭(115)이 상기 전극 조립체(110)로부터 인출되는 경계부에는 전극탭과 두 전극판 사이의 단락을 방지하기 위한 절연테이프가 각각 감겨질 수 있다. 또한, 상기 세퍼레이터(113)는 그 폭이 상기 양극판(111) 및 음극판(112)의 폭에 비해 더 넓게 형성됨으로써 극판 간의 단락을 방지할 수 있다.

한편, 상기 전극 조립체(110)의 상면에는 전극 조립체(110)와 캡 조립체(130)의 전기적 절연과 상기 전극 조립체(110)의 상단부를 커버할 수 있도록 절연케이스(140)가 설치될 수 있는데, 상기 절연케이스(140)는 절연성을 가지는 고분자 수지로 이루어진다. 또한, 절연케이스(140)의 중앙부에는 음극탭이 통과할 수 있도록 통공이 형성되고, 그 측부에는 전해액통과공(141)이 형성된다.

상기 캔(120)은 알루미늄 혹은 알루미늄 합금으로 이루어져 대략 직육면체 형상으로 형성되며, 개방된 상단을 통해 전극 조립체(110)가 수용되어 전극 조립체(110) 및 전해액의 용기 역할을 한다. 또한, 캔(120)은 그 자체가 단자역할을 수행할 수 있다.

상기 캡 조립체(130)는 상기 캔(120)의 개방된 상부와 대응되는 크기와 형상을 가지는 평판형의 캡 플레이트(132)가 구비된다. 이때, 상기 캡 플레이트(132)의 중앙부에는 단자통공(132a)이 형성되고 상기 단자통공(132a)을 관통하는 전극단자(131)와 캡 플레이트(132) 사이에는 전기적 절연을 위해 튜브 형상의 가스켓(133)이 설치된다. 또한, 상기 캡 플레이트(132)의 하면에는 절연플레이트(134)가 배치되며, 상기 절연플레이트(134)의 하면에는 단자플레이트(135)가 설치된다. 또한, 상기 전극단자(131)의 저면부는 상기 단자플레이트(135)와 전기적으로 연결된다. 상기 캡 플레이트(132)의 하면에는 양극판(111)으로부터 인출된 양극탭(114)이 용접되며, 전극단자(131)의 하면에는 음극판(112)으로부터 인출된 음극탭(115)이 지그재그형상의 절곡부를 가진 상태에서 용접된다.

상기 캡 플레이트(132)는 일 측에 전해액 주입구(132b)가 형성되며, 전해액이 주입된 다음에 전해액 주입구(132b)를 밀폐시키기 위하여 마개(132c)가 설치된다. 상기 마개(132c)는 알루미늄이나 알루미늄 함유 금속으로 형성된 볼형 모재로 전해액 주입구(132b) 위에 놓고 기계적으로 전해액 주입구(132b)에 압입된다. 또한, 밀봉을 위해 마개(132c)는 전해액 주입구(132b) 주변에서 캡 플레이트(132)에 용접된다. 한편, 상기 캡 플레이트(132)는 타 측에 안전벤트(Safety vent,132d)가 형성된다. 상기 안전벤트(Safety vent,132d)는 전지 내부의 압력이 일정압력 이상 으로 상승하면 파손되어 전지의 발화, 폭발을 방지하는 역할을 한다.

더불어, 상기 캡 플레이트(132)에는 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 기판 리드 플레이트(300)와 상기 캡 플레이트(132)를 결합시키는 평면 플레이트(150)가 부착된다. 상기 평면 플레이트(150)는 둘 이상의 금속층으로 이루어지되 각 층은 서로 다른 재질의 금속으로 이루어지는 클래드(clad) 금속층으로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 클래드(clad) 금속층은 서로 다른 특성을 가진 두 종류 이상의 금속들을 열간압연, 냉간압연 또는 폭발용접 과정을 통하여 접합함으로써 형성될 수 있다.

또한, 상기 평면 플레이트(150)는 상기 기판 리드 플레이트(300)에 결합되는 니켈 금속층으로 이루어진 상부 금속층(151)과 상기 캡 플레이트(132)에 결합되는 알루미늄 금속층으로 이루어진 하부 금속층(152)이 포함되어 구성된다. 따라서, 상기 상부 금속층(151)과 동일 재질인 니켈로 이루어진 기판 리드 플레이트(300)는 상기 평면 플레이트(150)의 상부 금속층(151)과 용접이 용이하고, 상기 하부 금속층(152)과 동일 재질인 알루미늄으로 이루어진 캡 플레이트(132)는 상기 평면 플레이트(150)의 하부 금속층(152)과 용접이 용이하다. 더불어, 상기 평면 플레이트(150)와 상기 기판 리드 플레이트(300) 및 상기 캡 플레이트(132)의 대응 용접은 동일 재질을 가지는 금속의 용접이므로 그 결합력도 강화된다.

상기 보호회로기판(200)은 상기 베어 셀(100)의 대향면인 캡 플레이트(132)와 동일유사한 크기와 모양을 가지는 플레이트 형상으로 이루어지며, 전지의 과충전 또는 과방전을 차단하여 전지의 안정성을 도모하는 보호회로가 형성된다. 또한, 외부기기와 연결되는 외부단자(210)가 일 측면에 구비된다. 이때, 상기 보호회로와 각각의 외부단자(210)는 보호회로기판(200)을 통과하는 도전구조에 의해 전기접속된다.

상기 기판 리드 플레이트(300)는 일 측이 상기 베어 셀(100)과 연결되고 타 측이 상기 보호회로기판(200)과 연결된다. 이때, 상기 기판 리드 플레이트(300)는 상기 베어 셀(100)과 상기 보호회로기판(200)을 평행하게 위치시키는데, 구체적인 일 실시예로, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 보호회로기판(200)에 결합된 상기 기판 리드 플레이트(300)가 상기 베어 셀(100)의 전극단자(131) 및 평면 플레이트(150)에 연결되며, 내 측 절곡부를 중심축으로 180도 절곡되어 상기 베어 셀(100)과 상기 보호회로기판(200)을 평행하게 위치시킨다. 따라서, 상기 베어 셀(100)과 상기 보호회로기판(200) 사이의 이격 공간을 종래에 비해 현저히 줄임으로써 전지의 부피 대비 용량이 증가한다.

한편, 상기 기판 리드 플레이트(300)는 다른 실시예로, 도 4에 도시된 바와 같이, 일반적인‘L’자 형상으로 이루어져, 일 면이 베어 셀(100)의 전극단자(131) 및 평면 플레이트(150)에 연결되고 타 면이 보호회로기판(200)에 연결될 수 있다.

상기 기판 리드 플레이트(300)는 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 양극 기판 리드 플레이트(310)와 음극 기판 리드 플레이트(320)로 이루어진다.

상기 양극 기판 리드 플레이트(310)는 일 측에 상기 보호회로기판(200)이 연결되고, 타 측에 상기 베어 셀(100)의 캡 플레이트(132)가 연결된다. 상술한 바와 같이, 상기 캡 플레이트(132)에는 상기 평면 플레이트(150)의 하부 금속층(152)이 먼저 부착되는데, 상기 캡 플레이트(132)와 상기 하부 금속층(152)은 레이져 용접 또는 초음파 용접될 수 있다. 또한, 상기 양극 기판 리드 플레이트(310)는 상기 평면 플레이트(150)의 상부 금속층(150)과 연결되며, 이때, 저항 용접될 수 있다.

더불어, 상기 음극 기판 리드 플레이트(320)는 일 측에 상기 보호회로기판(200)이 연결되고, 타 측에 상기 베어 셀(100)의 전극단자(131)가 연결된다. 이때, 상기 음극 기판 리드 플레이트(320)는 상기 전극단자(131) 대신에 안전소자(미도시)가 연결될 수 있다.

상기 안전소자(미도시)는 이차 전지의 과전류, 과충전, 과방전으로부터 전지를 안전하게 보호하기 위해 설치되는데, 자체 연결단자에 의해 일 측은 상기 베어 셀의 전극단자와 연결되고 타 측은 상기 음극 기판 리드 플레이트와 연결될 수 있다. 상기 안전소자(미도시)로 퓨즈, 바이메탈, 양성온도소자(PTC) 등이 설치될 수 있는데, 본 실시예에서의 안전소자(미도시)는 일정온도의 범위를 초과하면 전류의 흐름을 신속히 차단하고, 다시 해당 온도범위로 들어오면 전류의 흐름을 신속히 재개하는 양성온도소자(PTC)로 이루어질 수 있다.

상기 결합 케이스는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 베어 셀(100)에 연결된 보호회로기판(200)을 감싸며 상부에서 상기 베어 셀(100)과 결합된다. 상기 결합 케이스(400)는 상기 베어 셀(100)과 결합될 때 상기 보호회로기판(200)을 커버하도록 내부에 보호회로기판(200)이 포함될 수 있는 공간이 형성되며, 사출물 케이스로 이루어진다.

상기 결합 케이스(400)는 내 측 하부에 슬리이브면(미도시)이 구비되어 있으 며, 상기 베어 셀(100)과 결합될 때 상기 슬리이브면(미도시)이 상기 베어 셀(100)의 상단 외주 측면부를 포함하는 슬리이브 방식으로 결합된다. 따라서, 상기 베어 셀(100)의 상단부는 상기 베어 셀(100)과 결합 케이스(400)가 중첩되어 안정성이 강화된다.

한편, 상기 결합 케이스(400)와 베어 셀(100)의 결합강도를 높여 상기 결합 케이스(400)가 베어 셀(100) 상단에서 쉽게 분리되는 것을 방지하기 위해 상기 결합 케이스(400)의 슬리이브면(미도시)이 상기 베어 셀(100)과 본딩되어 결합될 수 있다.

또한, 상기 결합 케이스(400)와 베어 셀(100)이 결합된 후 이차 전지의 결합외주면을 테이핑하여 상기 결합 케이스(400)와 베어 셀(100)의 결합강도를 높일 수 있다.

한편, 상기 결합 케이스(400)는 상기 베어 셀(100)과의 결합에 의해 내부 공간에 포함된 상기 보호회로기판(200)의 외부단자(210)가 상기 결합 케이스(400) 외부로 노출되어 외부기기와 연결되도록 일 면에 외부단자통공(410)이 형성된다.

상기 외부단자통공(410)은 상기 외부단자(210)와 대응하는 크기로 상기 결합 케이스(400)의 대응 일 면, 구체적으로 상기 결합 케이스(400)의 상면에 형성된다.

한편, 상기 결합 케이스(400)를 사용하는 대신에 성형수지를 이용한 멜팅방식으로 상기 베어 셀(100)과 보호회로기판(200) 및 기타 전지부속을 고정적으로 결합하여 전지를 형성할 수 있다.

다음에는 이와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 작용을 설명한다.

도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 일련의 공정을 통해 제조된 베어 셀(100)을 기판 리드 플레이트(300)를 이용하여 보호회로기판(200)과 전기적으로 연결한다.

구체적으로, 양극 기판 리드 플레이트(310)의 일 측을 상기 보호회로기판(200)에 연결하고 타 측을 상기 캡 플레이트(132)에 부착되는 클래드(clad) 금속층의 평면 플레이트(150)에 연결한다.

상기 평면 플레이트(150)는 니켈 재질로 이루어지는 상부 금속층(151)과 알루미늄 재질로 이루어지는 하부 금속층(152)으로 형성되는데, 먼저, 알루미늄 재질의 캡 플레이트(132)를 상기 평면 플레이트(150)의 하부 금속층(152)에 용접한다. 이후, 니켈 재질의 양극 기판 리드 플레이트(310)를 상기 평면 플레이트(150)의 상부 금속층(151)에 용접한다.

상기와 같이, 상기 양극 기판 리드 플레이트(310)와 상기 캡 플레이트(132)를 상기 평면 플레이트(150)의 동일 재질의 금속층에 용접함으로써 용접의 효율성을 증가시키고, 또한, 그 결합력을 강화시킨다.

또한, 음극 기판 리드 플레이트(320)의 일 측을 상기 보호회로기판(200)과 연결하고 타 측을 상기 베어 셀(100)의 전극단자(131)나 전극단자(131)에 연결된 안전소자(미도시)에 연결한다.

이후, 상기 보호회로기판(200)을 상기 베어 셀(100)의 캡 플레이트(132)와 수평으로 위치시키도록 상기 기판 리드 플레이트(300)의 내 측 절곡부를 중심축으로 180도 절곡시켜 상기 보호회로기판(200)과 상기 캡 플레이트(132)의 이격 거리를 감소시킨다. 이에 따라, 전지의 길이방향 치수가 현저히 감소하므로 전지의 부피 대비 용량이 증가한다.

다음으로, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 보호회로기판(200)이 전기적으로 연결된 베어 셀(100)에 결합 케이스(400)를 슬리이브 방식으로 결합시킨다. 상기 보호회로기판(200)의 외부단자(210)는 상기 베어 셀(100)의 전극단자(131)와 수평 방향으로 배치되어 상기 보호회로기판(200)의 상면 방향에 위치하게 된다. 따라서, 상기 외부단자(210)를 노출시키도록 상기 결합 케이스(400)에 형성된 외부단자통공(410)은 상기 결합 케이스(400)의 상면에 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명은 상술한 특정의 실시예나 도면에 기재된 내용에 그 기술적 사상이 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 본 발명의 청구범위 내에 있게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 기판 리드 플레이트를 다른 재질로 이루어진 캡 플레이트에 직접 결합시키지 않고, 서로 다른 종류의 금속층으로 이루어진 평면 플레이트를 매개로 상기 기판 리드 플레이트와 상기 캡 플레이트를 동일 재질의 금속층에 각각 용접함으로써 결합을 용이하게 하고 그 결합력을 강화시키는 효과가 있다.

본 발명의 다른 효과는, 기판 리드 플레이트를 이용하여 보호회로기판과 베어 셀을 평행하게 위치시키고 상기 보호회로기판과 베어 셀의 이격 거리를 현저히 줄임으로써 전지의 부피 대비 용량을 증가시킨 것이다.

Claims

베어 셀과, 보호회로기판과, 상기 베어 셀과 상기 보호회로기판을 전기적으로 연결시키는 기판 리드 플레이트가 포함되어 구성되는 이차 전지에 있어서,

상기 베어 셀의 캡 플레이트에 부착되어 상기 기판 리드 플레이트와 상기 캡 플레이트를 결합시키는 평면 플레이트가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
제 1항에 있어서,

상기 평면 플레이트는 둘 이상의 금속층으로 이루어지되 각 층은 서로 다른 재질의 금속으로 이루어지는 클래드(clad) 금속층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
제 2항에 있어서,

상기 평면 플레이트는 상기 기판 리드 플레이트에 결합되는 니켈 금속층으로 형성된 상부 금속층과 상기 캡 플레이트에 결합되는 알루미늄 금속층으로 형성된 하부 금속층이 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
제 1항에 있어서,

상기 기판 리드 플레이트는 상기 베어 셀과 상기 보호회로기판을 평행하게 위치시키는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
제 4항에 있어서,

상기 기판 리드 플레이트는 내 측 절곡부를 가지고, 내 측 절곡부를 중심축으로 180도 절곡되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
제 5항에 있어서,

상기 기판 리드 플레이트는 양극 기판 리드 플레이트와 음극 기판 리드 플레이트로 구성되며, 상기 양극 기판 리드 플레이트의 경우 일 측은 상기 보호회로기판에 타 측은 상기 평면 플레이트의 상부 금속층에 용접되고, 상기 음극 기판 리드 플레이트의 경우 일 측은 상기 보호회로기판에 타 측은 상기 베어 셀의 전극단자에 용접되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
제 1항에 있어서,

상기 베어 셀 상단과, 상기 보호회로기판 및 상기 기판 리드 플레이트를 커버하는 결합 케이스가 더 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
제 7항에 있어서,

상기 결합 케이스는 내 측 하부에 슬리이브면이 구비되어 상기 베어 셀의 상단부와 슬리이브 방식으로 결합되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
제 8항에 있어서,

상기 결합 케이스는 내부에 공간이 형성된 사출물 케이스로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
제 9항에 있어서,

상기 결합 케이스는 상기 보호회로기판의 외부단자를 상기 결합 케이스 외부로 노출시키는 외부단자통공이 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
제 10항에 있어서,

상기 결합 케이스는 상기 슬리이브면이 베어 셀과 본딩되어 결합되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
제 10항에 있어서,

상기 결합 케이스와 상기 베어 셀이 결합된 이차 전지의 결합외주면에 테이핑되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
제 1항에 있어서,

일 측은 상기 베어 셀의 전극단자와 연결되고, 타 측은 상기 기판 리드 플레이트와 연결되는 안전소자가 더 포함되어 구성되는 것을 특징으로 이차 전지.
제 13항에 있어서,

상기 안전소자는 양성온도소자(PTC)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차 전지.