KR20090030711A - 베어 셀 및 이를 포함한 이차 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 베어 셀 내부의 전극탭과 전극단자 사이에 안전부재를 설치함으로써, 이차 전지의 부피를 감소시켜 에너지 밀도를 높일 수 있는 베어 셀 및 이를 포함한 이차 전지에 관한 것이다.
양성온도소자(PTC), 내장, 전극탭, 전극단자, 이차 전지

Description

베어 셀 및 이를 포함한 이차 전지{BARE CELL AND RECHAGEABLE BATTERY HAVING THE SAME}
본 발명은 베어 셀 및 이를 포함한 이차 전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 베어 셀 내부의 전극탭과 전극단자 사이에 안전부재를 설치함으로써, 이차 전지의 부피를 감소시켜 에너지 밀도를 높일 수 있는 베어 셀 및 이를 포함한 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지는 재충전이 가능하고 소형 및 대용량화 가능성으로 인하여 근래에 이동형 전자 기기의 전원으로서 많이 개발되고 사용되고 있다.
근래에 개발되고 사용되는 이차 전지 가운데 대표적으로는 니켈수소(Ni-MH)전지와 리튬(Li)전지 및 리튬이온(Li-ion)전지가 있다. 이들 이차 전지에서 베어 셀(bare cell)의 대부분은 양극, 음극 및 세퍼레이터로 이루어진 전극 조립체를 용기에 넣고 밀봉하여 이루어진다. 용기로는 파우치가 사용될 수도 있고, 철, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 등의 금속 캔이 사용될 수 있다. 전해질로는 완전 고체형 폴리머, 전해액을 함침시킨 겔형 폴리머, 용매에 전해질이 이온 형태로 포함되는 액상 전해질 등이 사용될 수 있다.
밀봉된 베어 셀(bare cell)은 PTC 소자(positive temperature coefficient), 서멀 퓨즈(thermal fuse) 등의 안전장치, 보호회로모듈 및 기타 전지 부속들과 연결된 상태로 별도의 케이스에 수납되거나, 성형수지에 의해 간극이 채워지거나 피복되어 완성된 외관을 가지게 된다.
이러한 종래의 이차 전지는 통상적으로 안전 장치를 베어 셀의 외부에 부착하고, 별도의 리드를 이용하여 안전장치의 일측과 보호회로모듈을 연결하고 안전장치의 타측과 베어 셀을 연결한다.
그런데, 이와 같이 안전장치가 베어 셀의 외부에 부착되는 경우 베어 셀의 체적이 증가되며, 이에 따라 완성된 이차 전지의 부피가 커져 이차 전지의 소형화와 슬림화에 역행하는 문제점이 있다.
또한, 안정장치를 베어 셀의 외부에 연결하기 위해 별도의 리드를 필요로 하기 때문에, 별도의 리드에 대한 제조공정 및 제조비용이 증가하는 문제점이 있다.
또한, 안전장치가 베어 셀의 외부에 설치되는 경우 외력에 의해 쉽게 단락될 수 있는 문제점이 있다.
또한, 안전장치, 예를 들어 양성온도소자가 베어 셀의 외부에 설치되는 경우 양성온도소자의 설치 위치에 따른 안전성 거동 산포가 커지는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로 베어 셀 내부에 안전부재를 설치하여 이차 전지의 부피가 현저히 감소됨으로서 에너지 밀도가 극대화되는 베어 셀 및 이를 포함한 이차 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은, 종래의 베어 셀 외부에 안전부재와 함께 설치되는 리드가 제거되어 이차 전지의 공간 효율이 증가되고 제조공정이 간단하게 이루어짐으로서 제조원가가 절감되어 생산성이 향상되는 베어 셀 및 이를 포함한 이차 전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 베에셀 내부에 안전부재가 설치됨으로서 구조적으로 안정된 상태를 유지하고 외력에 의해 단락되는 것이 방지되는 베어 셀 및 이를 포함한 이차 전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 베어 셀 내부에서 안전부재가 설치됨으로써 안전부재의 외부 부착 위치에 따른 안전성 거동 산포가 최소화될 수 있는 베어 셀 및 이를 포함한 이차 전지를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 베어 셀은 전극탭이 연결된 전극 조립체; 상기 전극 조립체가 수용되는 케이스; 전극단자를 포함하며, 상기 케이스를 밀봉하는 캡 조립체; 및 상기 케이스 내부에서 상기 전극탭과 상기 전극단 자 사이에 개재되며, 일면은 상기 전극탭에 타면은 상기 전극단자에 전기적으로 연결되는 안전부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 안전부재는 전지의 이상고온에 따라 충방전 전류를 차단하는 양성온도소자(PTC)로 이루어질 수 있다. 상기 양성온도소자(PTC)는 상기 전극탭과 상기 전극단자와 용접되어 연결될 수 있다. 상기 양성온도소자(PTC)는 수지에 도전성 입자를 분산시킨 폴리머 양성온도소자(PTC)로 이루어질 수 있다.
상기 전극 조립체는 양극판, 음극판, 및 상기 양극판 및 상기 음극판 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하여 이루어지며, 상기 캡 조립체는 상기 케이스와 결합하는 캡 플레이트를 포함하여 이루어지며, 상기 전극탭은 상기 전극 조립체의 음극판에 연결되는 음극탭이며, 상기 전극단자는 상기 캡 플레이트에 절연된 형태로 관통하는 음극단자일 수 있다.
또한, 상기 전극 조립체는 양극판, 음극판, 및 상기 양극판 및 상기 음극판 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하여 이루어지며, 상기 캡 조립체는 상기 케이스와 결합하는 캡 플레이트를 포함하여 이루어지며, 상기 전극탭은 상기 전극 조립체의 양극판에 연결되는 양극탭이며, 상기 전극단자는 상기 캡 플레이트로서 양극단자일 수 있다.
상기 케이스는 각형의 캔으로 형성될 수 있으며, 상기 캔은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성될 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 이차 전지는 전극탭이 연결된 전극 조립체; 상기 전극 조립체가 수용되는 케이스; 및 전극단자를 포함하며, 상기 케이스를 밀봉하는 캡 조립체를 구비하는 베어 셀과, 리드 플레이트를 통해 상기 베어 셀과 전기적으로 연결되는 회로 부재를 포함하며, 상기 케이스 내부에서 상기 전극탭과 상기 전극단자 사이에 개재되며, 일면은 상기 전극탭에 타면은 상기 전극단자에 전기적으로 연결되는 안전부재를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 안전부재는 전지의 이상고온에 따라 충방전 전류를 차단하는 양성온도소자(PTC)로 이루어질 수 있다. 상기 양성온도소자(PTC)는 상기 전극탭과 상기 전극단자와 용접되어 연결될 수 있다. 상기 양성온도소자(PTC)는 수지에 도전성 입자를 분산시킨 폴리머 양성온도소자(PTC)로 이루어질 수 있다.
상기 전극 조립체는 양극판, 음극판, 및 상기 양극판 및 상기 음극판 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하여 이루어지며, 상기 캡 조립체는 상기 케이스와 결합하는 캡 플레이트를 포함하여 이루어지며, 상기 전극탭은 상기 전극 조립체의 음극판에 연결되는 음극탭이며, 상기 전극단자는 상기 캡 플레이트에 절연된 형태로 관통하는 음극단자일 수 있다.
또한, 상기 전극 조립체는 양극판, 음극판, 및 상기 양극판 및 상기 음극판 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하여 이루어지며, 상기 캡 조립체는 상기 케이스와 결합하는 캡 플레이트를 포함하여 이루어지며, 상기 전극탭은 상기 전극 조립체의 양극판에 연결되는 양극탭이며, 상기 전극단자는 상기 캡 플레이트로서 양극단자일 수 있다.
상기 케이스는 각형의 캔으로 형성될 수 있다. 상기 캔은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성될 수 있다.
본 발명은, 베어 셀 내부에 안전부재를 설치하여 이차 전지의 부피가 현저히 감소됨으로서 에너지 밀도가 극대화되는 효과가 있다.
또한 본 발명은, 종래에 베어 셀 외부에 안전부재와 함께 설치되는 리드가 제거되어 이차 전지의 공간 효율이 증가되고 제조공정이 간단하게 이루어짐으로서 제조원가가 절감되어 생산성이 향상되는 효과가 있다.
또한 본 발명은, 베에셀 내부에 안전부재가 설치됨으로서 구조적으로 안정된 상태를 유지하고 외력에 의해 단락되는 것이 방지되는 효과가 있다.
또한 본 발명은, 베어 셀 내부에서 안전부재의 부착위치에 따른 안전성 거동 산포를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
이하 도면을 참조하면서 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 베어 셀의 분리 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 베어 셀의 종단면도이고, 도 3은 도 2의 'A' 부분 확대도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 베어 셀(100)은, 전극 조립체(10)와, 전극 조립체(10) 및 전해액(미도시)을 수용하는 케이스(20)와, 상기 케이스(20)의 상단 개구부를 밀봉하는 캡 조립체(30)와, 상기 전극 조립체(10)와 상기 캡 조립체(30)를 전기적으로 연결하는 안전부재(50)를 포함하여 구성된다.
상기 전극 조립체(10)는 얇은 판형 혹은 막형으로 형성된 양극판(11), 세퍼레이터(13), 음극판(12)의 적층체를 권취하거나 겹쳐서 형성된다. 또한, 상기 전극 조립체(10)는 전극탭, 즉 양극탭(14) 및 음극탭(15)을 포함하여 이루어진다.
상기 양극판(11)과 상기 음극판(12)은 각각 알루미늄 및 구리 포일로 이루어진 집전체에 양극 활물질인 코발트산 리튬 및 음극 활물질인 탄소 등을 코팅시켜 형성할 수 있다.
상기 세퍼레이터(13)는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌과 폴리프로필렌의 공중합체(co-polymer)로 이루어져 있다. 상기 세퍼레이터(13)는 상기 양극판(11) 및 상기 음극판(12) 보다 폭을 넓게 하여 형성하는 것이 극판 간의 단락을 방지하는 데 유리하다.
상기 양극탭(14) 및 상기 음극탭(15)은 각 극판(11,12)으로부터 인출되어 있다. 상기 양극탭(14) 및 상기 음극탭(15)에는, 상기 전극 조립체(10)의 외부로 인출되는 경계부에 극판간 단락을 방지하기 위해 절연테이프가 감겨져 있다. 여기서, 상기 양극판(11)과 상기 음극판(12), 그리고 상기 양극탭(14) 및 상기 음극탭(15)은 서로 극성을 달리할 수 있다.
상기 케이스(20)는 각진 형상을 가진 금속재질의 캔이며, 딥 드로잉(deep drawing)등의 가공방법으로 형성된다. 상기 케이스(20)는 경량의 전도성 금속인 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성되어, 상기 케이스(20) 자체가 전극 단자로서 역할을 수행하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예에서는, 상기 케이스(20)가 양극 단자로서 역할을 수행한다. 이러한 케이스(20)는 상기 전극 조립체(10)와 전해액의 용기가 되고, 상기 전극 조립체(10)가 투입되도록 개방된 상부는 상기 캡 조립체(30)에 의해 밀봉된다.
상기 캡 조립체(30)는 캡 플레이트(31), 마개(34), 안전밴트(35) 및 음극단자(36)를 포함한다.
상기 캡 플레이트(31)는 상기 케이스(20)의 상단 개구부와 대응하는 크기와 형상을 가지는 금속판으로 형성된다. 상기 캡 플레이트(31)는 용접 등의 방법으로 상기 케이스(20)와 결합되어 상기 케이스(20)와 동일한 전극 단자, 즉 양극 단자로서의 역할을 할 수 있다. 이러한 캡 플레이트(31)의 중앙에는 단자통공(32)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 캡 플레이트(31)의 일측에는 전해액 주입구(33)가 형성되어 있다.
상기 마개(34)는, 상기 전해액 주입구(33)를 통해 전해액이 상기 케이스(20)에 주입된 다음에 전해액 주입구(33)를 밀폐시키기 위해 구비된다. 상기 마개(34)는 통상 알루미늄이나 알루미늄 함유 금속으로 만든 볼형 모재를 상기 전해액 주입구(33) 위에 놓고 기계적으로 상기 전해액 주입구(33)로 압입하여 형성한다.
상기 안전밴트(35)는 과충전 등으로 인하여 상기 케이스(20)의 내부 압력이 증가할 때 내부가스를 방출시켜 전지의 안전성을 확보하기 위해 상기 캡 플레이트(31)의 타측에 형성될 수 있다. 이러한 안전밴트(35)는 상기 캡 플레이트(31)의 다른 부분 보다 얇게 성형된 부분으로서 내압이 증가하면 우선적으로 파단되어 내부가스를 방출시킨다.
상기 음극단자(36)는 상기 단자통공(32)을 통해 상기 캡 플레이트(31)를 관통한다. 그리고, 상기 음극단자(36)의 외면에는 상기 음극단자(36)와 상기 캡 플레이트(31)의 절연을 위하여 튜브형의 가스켓(37)이 설치된다. 상기 캡 플레이트(31)의 하면에는 절연플레이트(38)가 설치되며, 또한, 상기 절연플레이트(38)의 하면에는 단자플레이트(39)가 설치된다. 상기 음극단자(36)의 저면부는 상기 단자플레이트(39)와 전기적으로 연결되어 있다. 이러한 음극단자(36)는 후술할 안전부재(50)와 상기 전극 조립체(10)의 음극탭(15)을 통해 상기 전극 조립체(10)의 음극판(12)과 전기적으로 연결된다. 본 발명의 실시예에서 상기 음극단자(36)와, 양극단자로서 역할을 하는 상기 캡 플레이트(31)는 서로 극성을 달리할 수 있다. 한편, 상기 전극 조립체(10)의 양극판(11)은 상기 양극탭(14)을 통해 상기 캡 플레이트(31)에 전기적으로 연결된다.
또한, 상기 전극 조립체(10)의 상부에는 상기 전극 조립체(10)와 상기 캡 조립체(30)의 전기적 절연을 위하여 절연케이스(40)가 설치될 수 있다.
위와 같은 구성을 갖는 상기 캡 조립체(30)의 캡 플레이트(31)가 용접에 의해 상기 전극 조립체(10)를 수납한 상기 케이스(20)의 상단 개구부에 결합되고, 상기 캡 플레이트(31)에 형성된 상기 전해액주입구(33)를 통해 전해액이 주입되고, 이후 상기 마개(34)에 의해 상기 전해액주입구(33)가 밀봉됨으로써 상기 베어 셀(100)이 완성된다.
상기 안전부재(50)는 상기 케이스(20) 내부의 전극탭과 전극단자 사이에 개재된다. 다시 말해서, 상기 안전부재(50)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 음극탭(15)과 상기 음극단자(36) 사이에 개재되어, 일면은 상기 음극탭(15)과 전기적으로 연결되고, 타면은 상기 음극단자(36)와 전기적으로 연결된다. 상기 안전부재(50)는 주위온도에 따라 전류의 흐름을 조정할 수 있는 소자로서, 예를 들어 양성온도소자(PTC; Positive temperature coefficient), 써멀퓨즈(Thermal Fuse), 및 써멀 브레커(Thermal Breaker) 등을 사용한다. 본 발명에서는, 상기 안정부재(50)로서 양성온도소자(PTC))를 예로 들어 설명하기로 한다.
상기 양성온도소자(PTC)는 온도가 증가하면 전기저항이 증가하게 되는 소자이다. 따라서, 상기 양성온도소자(PTC)는 전지에 내장되어 전지가 이상고온으로 되었을 때 충방전 전류를 정지시키게 된다. 상기 양성온도소자(PTC)는 가역적인 동작을 행하기 때문에 양성온도소자(PTC)가 동작하여 전류가 정지한 후 전지온도가 내려가면 다시 저항은 작게 되므로, 전지가 정상 작동할 수 있게 된다. 상기 양성온도소자(PTC)는 저항이 무한대가 되는 온도인 트립 온도로 설정되며, 이러한 트립 온도는 세퍼레이터의 셧다운 온도보다 수십도 낮게 설정되는 것이 보통이다. 따라서, 전지 내부에 과전류가 흐르게 되면 먼저 상기 양성온도소자(PTC)가 동작하여 온도 상승을 저지하게 된다. 이때, 상기 양성온도소자(PTC)만으로 승온이 중지되지 않는 경우 세퍼레이터의 셧다운이 일어나서 온도상승을 저지하게 된다. 상기 세퍼레이터의 셧다운은 비가역적이므로 일단 동작을 하게 되면 전지는 더 이상 사용할 수 없게 된다.
한편, 상기 양성온도소자(PTC)는 수지에 도전성 입자를 분산시킨 폴리머 양성온도소자(PTC)로 이루어질 수 있고, 또한, 상기 음극탭(15)과 상기 음극단자(36)는 상기 양성온도소자(PTC)와 초음파 용접될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 베어 셀(100)은 베어 셀 내부, 즉 상기 케이스(20) 내부의 음극탭(15)과 음극단자(36) 사이에 상기 안전부재(50)를 형성하여, 전체 크기를 증가시키지 않으면서 에너지 밀도를 증가시킬 수 있으며, 전지의 안전성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 베어 셀(100)은 베어 셀 내부, 즉 상기 케이스(20) 내부의 음극탭(15)과 음극단자(36) 사이에 상기 안전부재(50)를 형성하여, 외력에 의해 상기 안전부재(50)가 단락되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 베어 셀(100)은 상기 안전부재(50)를 상기 음극탭(15)과 상기 음극단자(36) 사이에 별도의 리드 없이 개재할 수 있으므로, 별도의 리드에 대한 제조비용 및 제조공정을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 베어 셀(100)은 베어 셀(100) 내부에 상기 안전부재(50)를 설치하므로, 베어 셀 내부의 온도를 효율적으로 감지하여 이상온도에 따른 전류를 보다 효율적으로 차단할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 베어 셀(100)은 안전부재의 외부 부착 위치에 따른 안전성 거동산포를 최소화할 수 있다.
다음은, 본 발명의 따른 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 안전부재에 대하여 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 베어 셀의 종단면도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 베어 셀은 본 발명의 일 실시예에 따른 베어 셀과 비교하여 안전부재가 양극단자로서 역할을 하는 캡 플레이트와 양극탭 사이에 개재되는 점만 다를 뿐 본 발명의 일 실시예에 따른 베어 셀과 동일한 구성요소를 가지므로, 동일한 구성요소에 대해 동일한 도면부호를 부여하고 중복된 설명은 생략하기로 한다. 이에 따라, 본 발명의 다른 실시예에서는, 본 발명의 일 실시예와 차이를 갖는 안전부재의 결합위치에 대해서 중점적으로 설명하기로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 베어 셀(200)은 전극 조립체(10)와, 전극 조립체(10) 및 전해액(미도시)을 수용하는 케이스(20)와, 상기 케이스(20)의 상단 개구부를 밀봉하는 캡 조립체(30)와, 상기 전극 조립체(10)와 캡 조립체(30)를 전기적으로 연결하는 안전부재(150)를 포함하여 구성된다.
상기 안전부재(150)는 상기 케이스(20) 내부의 전극탭과 전극단자 사이에 개재된다. 다시 말해서, 상기 안전부재(150)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 양극탭(14)과 양극단자로서 역할을 하는 상기 캡 플레이트(31) 사이에 개재되어, 일면은 상기 양극탭(14)과 전기적으로 연결되고, 타면은 상기 캡 플레이트(31)와 전기적으로 연결된다. 본 발명의 실시예에서, 상기 안전부재(150)는 전지의 이상고온에 따라 충방전 전류를 차단하는 양성온도소자(PTC)로 이루어진다. 상기 양성온도소자(PTC)에 대해서는 앞에서 설명되었기 때문에, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
한편, 상기 양성온도소자(PTC)는 수지에 도전성 입자를 분산시킨 폴리머 양성온도소자(PTC)로 이루어질 수 있고, 또한, 상기 양극탭(14)과 상기 캡 플레이 트(31)는 상기 양성온도소자(PTC)와 초음파 용접될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 베어 셀(200)은 베어 셀 내부, 즉 상기 케이스(20) 내부의 양극탭(14)과 캡 플레이트(31) 사이에 상기 안전부재(150)를 형성하여, 전체 크기를 증가시키지 않으면서 에너지 밀도를 증가시킬 수 있으며, 전지의 안전성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 베어 셀(200)은 베어 셀 내부, 즉 상기 케이스(20) 내부의 양극탭(14)와 캡 플레이트(31) 사이에 상기 안전부재(150)를 형성하여, 외력에 의해 안전부재(150)가 단락되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 베어 셀(200)은 상기 안전부재(150)를 양극탭(14)과 캡 플레이트(31) 사이에 별도의 리드 없이 개재할 수 있으므로, 별도의 리드에 대한 제조비용 및 제조공정을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 베어 셀(200)은 베어 셀(200) 내부에 상기 안전부재(150)를 설치하므로, 베어 셀 내부의 온도를 효율적으로 감지하여 이상온도에 따른 전류를 보다 효율적으로 차단할 수 있다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 베어 셀(200)은 안전부재의 외부 부착 위치에 따른 안전성 거동산포를 최소화할 수 있다.
다음은, 상기와 같은 베어 셀을 포함하는 이차 전지에 대하여 설명하기로 한다. 여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 베어 셀은 본 발명의 일 실시예에 따른 베어 셀(100)을 예로 들어 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 종단면도이다.
도 5를 참조하며, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(1000)는 베어 셀(100) 및 회로 부재(500)를 포함하여 이루어진다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(1000)는 양극리드플레이트(521)와 음극리드플레이트(522)로 이루어진 리드플레이트(520)를 더 포함하여 이루어진다.
상기 베어 셀(100)은 전극 조립체(10)와 상기 전극 조립체(10)가 수용되는 케이스(20)와 상기 케이스(20)의 상단 개구부를 밀봉하는 캡 조립체(30)로 이루어진다. 상기 베어 셀(100)에 대해서는 앞에서 설명되었으므로, 상기 베어 셀(100)에 대한 중복된 설명은 생략하기로 한다.
상기 회로 부재(500)는 상기 베어 셀(100)과 전기적으로 연결되며, 인쇄회로기판(511), 양극접속단자(513), 및 음극접속단자(515)를 포함한다.
상기 인쇄회로기판(511)은 전지에 대하여 충전 및 방전을 제어함으로써 충전 상태를 균일하게 하는 회로, 또는 과방전 및 과충전을 방지하는 회로와 같은 보호회로를 구비한다.
상기 양극접속단자(513) 및 상기 음극접속단자(515)는 상기 인쇄회로기판(511)에 설치되며, 리드플레이트(520)를 통해 상기 베어 셀(100)과 전기적으로 연결된다. 즉, 상기 양극접속단자(513)는 양극리드플레이트(521)를 통해 상기 베어 셀(100)의 캡 플레이트(31)와 전기적으로 연결되며, 상기 음극접속단자(515)는 음극리드플레이트(522)를 통해 상기 베어 셀(100)의 음극단자(36)와 전기적으로 연결된다.
한편, 상기 회로 부재(500) 및 상기 리드플레이트(520)의 종류와 형태에 따 라 이들이 결합된 이차 전지는 별도의 외장체에 수납될 수 있고, 혹은 저온 성형수지를 이용하여 상기 회로 부재(500)와 상기 캡 플레이트(31) 사이의 공간을 핫 멜트(hot melt)방식으로 채우거나 전반적인 수지 피복을 입혀 팩전지로 성형하게 된다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(1000)는 베어 셀(100)의 내부, 즉 상기 케이스(20) 내부의 음극탭(15)과 음극단자(36) 사이에 상기 안전부재(50)를 형성하여, 전체 크기를 증가시키지 않으면서 에너지 밀도를 증가시킬 수 있으며, 전지의 안전성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(1000)는 베어 셀(100)의 내부, 즉 상기 케이스(20) 내부의 음극탭(15)와 음극단자(36) 사이에 상기 안전부재(50)를 형성하여, 외력에 의해 안전부재(50)가 단락되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(1000)는 상기 안전부재(50)를 음극탭(15)과 음극단자(36) 사이에 별도의 리드 없이 개재할 수 있으므로, 별도의 리드에 대한 제조비용 및 제조공정을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(1000)는 베어 셀(100) 내부에 상기 안전부재(50)를 설치하므로, 베어 셀 내부의 온도를 효율적으로 감지하여 이상온도에 따른 전류를 보다 효율적으로 차단할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(1000)는 안전부재의 외부 부착 위치에 따른 안전성 거동산포를 최소화할 수 있다.
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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 베어 셀의 분리 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 베어 셀의 종단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 'A'부분의 확대 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 베어 셀의 종단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 종단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 전극 조립체 14: 양극탭
15: 음극탭 20: 케이스
30: 캡 조립체 31: 캡 플레이트
36: 음극단자 37: 가스켓
38: 절연플레이트 39: 단자플레이트
40: 절연케이스 50, 150: 안전부재
100, 200: 베어 셀 500: 회로 부재
1000: 이차 전지

Claims (16)

  1. 전극탭이 연결된 전극 조립체;
    상기 전극 조립체가 수용되는 케이스;
    전극단자를 포함하며, 상기 케이스를 밀봉하는 캡 조립체; 및
    상기 케이스 내부에서 상기 전극탭과 상기 전극단자 사이에 개재되며, 일면은 상기 전극탭에 타면은 상기 전극단자에 전기적으로 연결되는 안전부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 베어 셀.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 안전부재는 전지의 이상고온에 따라 충방전 전류를 차단하는 양성온도소자(PTC)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 베어 셀.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 전극탭과 상기 전극단자는 상기 양성온도소자(PTC)와 용접되어 연결되는 것을 특징으로 하는 베어 셀.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 양성온도소자(PTC)는 수지에 도전성 입자를 분산시킨 폴리머 양성온도소자(PTC)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 베어 셀.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 전극 조립체는 양극판, 음극판, 및 상기 양극판 및 상기 음극판 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하여 이루어지며, 상기 캡 조립체는 상기 케이스와 결합하는 캡 플레이트를 포함하여 이루어지며,
    상기 전극탭은 상기 전극 조립체의 음극판에 연결되는 음극탭이며,
    상기 전극단자는 상기 캡 플레이트에 절연된 형태로 관통하는 음극단자인 것을 특징으로 하는 베어 셀.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 전극 조립체는 양극판, 음극판, 및 상기 양극판 및 상기 음극판 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하여 이루어지며, 상기 캡 조립체는 상기 케이스와 결합하는 캡 플레이트를 포함하여 이루어지며,
    상기 전극탭은 상기 전극 조립체의 양극판에 연결되는 양극탭이며,
    상기 전극단자는 상기 캡 플레이트로서 양극단자인 것을 특징으로 하는 베어 셀.
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 케이스는 각형의 캔으로 형성되는 것을 특징으로 하는 베어 셀.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 캔은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성되는 것을 특징으로 하는 베어 셀.
  9. 전극탭이 연결된 전극 조립체; 상기 전극 조립체가 수용되는 케이스; 및 전극단자를 포함하며, 상기 케이스를 밀봉하는 캡 조립체를 구비하는 베어 셀과,
    리드 플레이트를 통해 상기 베어 셀과 전기적으로 연결되는 회로 부재를 포함하며,
    상기 케이스 내부에서 상기 전극탭과 상기 전극단자 사이에 개재되며, 일면은 상기 전극탭에 타면은 상기 전극단자에 전기적으로 연결되는 안전부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 안전부재는 전지의 이상고온에 따라 충방전 전류를 차단하는 양성온도소자(PTC)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 전극탭과 상기 전극단자는 상기 양성온도소자(PTC)와 용접되어 연결되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 양성온도소자(PTC)는 수지에 도전성 입자를 분산시킨 폴리머 양성온도소자(PTC)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  13. 제 9항 또는 제 10항에 있어서,
    상기 전극 조립체는 양극판, 음극판, 및 상기 양극판 및 상기 음극판 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하여 이루어지며, 상기 캡 조립체는 상기 케이스와 결합하는 캡 플레이트를 포함하여 이루어지며,
    상기 전극탭은 상기 전극 조립체의 음극판에 연결되는 음극탭이며,
    상기 전극단자는 상기 캡 플레이트에 절연된 형태로 관통하는 음극단자인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  14. 제 9항 또는 제 10항에 있어서,
    상기 전극 조립체는 양극판, 음극판, 및 상기 양극판 및 상기 음극판 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하여 이루어지며, 상기 캡 조립체는 상기 케이스와 결합하는 캡 플레이터를 포함하여 이루어지며,
    상기 전극탭은 상기 전극 조립체의 양극판에 연결되는 양극탭이며,
    상기 전극단자는 상기 캡 플레이트로서 양극단자인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  15. 제 9항 또는 제 10항에 있어서,
    상기 케이스는 각형의 캔으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 캔은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012074284A2 (ko) * 2010-11-30 2012-06-07 주식회사 이아이지 개폐시 안전성이 향상된 중대형 전지팩
WO2019151609A1 (ko) * 2018-01-31 2019-08-08 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
WO2021033940A1 (ko) * 2019-08-19 2021-02-25 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012074284A2 (ko) * 2010-11-30 2012-06-07 주식회사 이아이지 개폐시 안전성이 향상된 중대형 전지팩
WO2012074284A3 (ko) * 2010-11-30 2012-10-04 주식회사 이아이지 개폐시 안전성이 향상된 중대형 전지팩
WO2019151609A1 (ko) * 2018-01-31 2019-08-08 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
US11942660B2 (en) 2018-01-31 2024-03-26 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack
WO2021033940A1 (ko) * 2019-08-19 2021-02-25 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지

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