KR20120042592A - 이차전지 - Google Patents

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KR20120042592A
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Abstract

본 기재의 전지는, 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 상기 케이스에 결합되는 캡플레이트; 상기 전극 조립체와 체결되는 집전판; 및 상기 집전판과 체결되며, 상기 캡플레이트를 관통하는 단자를 포함하고, 상기 단자는 단자돌기와 바닥돌기를 포함하고, 상기 집전판은 상기 전극 조립체와 체결되는 전극영역 및 상기 단자와 체결되는 단자영역 포함하며, 상기 단자영역은 비원형의 결합 구멍을 가지고, 상기 단자의 바닥돌기는, 상기 결합 구멍에 대응하는 형상을 가지고, 상기 집전판의 상기 결합 구멍을 통과하며, 상기 집전판의 하부면에 용접된다.

Description

이차전지 {RECHARGEABLE BATTERY}
본 발명은 이차전지에 관한 것이다.
알려진 바와 같이, 이차전지(secondary battery)는 일차전지와 달리 충전 및 방전을 반복적으로 실행할 수 있으며, 저용량 및 대용량으로 구분된다. 대용량의 이차전지는 복수의 단위 전지들을 하나의 팩 형태로 연결하여 전지 모듈을 형성하며, 하이브리드 전기 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 사용된다.
이차전지 모듈은 복수의 단위 전지들을 직렬로 연결하여, 필요한 전력을 얻을 수 있도록 형성된다.
단위 전지는 양극과 세퍼레이터 및 음극을 포함하는 전극 조립체, 전극 조립체를 내장하는 케이스, 케이스에 결합되어 개구를 밀폐하는 캡플레이트, 캡플레이트의 단자홀에 절연구조로 설치되는 전극단자, 및 전극단자를 전극 조립체에 전기적으로 연결하는 리드탭을 포함한다.
일례를 들면, 전극단자는 인슐레이터를 개재하여 캡플레이트의 단자홀과의 사이에 절연 구조를 형성하고, 캡플레이트의 내면 측에 위치하는 단부를 리드탭에 용접하여 리드탭에 전기적으로 연결되며, 캡플레이트의 외면 측에서 너트를 체결하므로 캡플레이트의 단자홀에 고정 설치된다.
본 발명의 일 실시예는 전극단자와 집전판 사이의 용접 강도를 증대시키는 이차전지에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예는 용접 후에도 전극단자 및 집전판의 치수를 안정적으로 유지하는 이차전지에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시에는 전극단자와 집전판 접속시 발생열을 최소화하는 이차전지에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예는 용접 토치(torch)의 일차원 구동을 가능케 하여 설비 비용 증가를 방지하는 이차전지에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 전지는, 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 상기 케이스에 결합되는 캡플레이트; 상기 전극 조립체와 체결되는 집전판; 및 상기 집전판과 체결되며, 상기 캡플레이트를 관통하는 단자를 포함하고, 상기 단자는 단자돌기와 바닥돌기를 포함하고, 상기 집전판은 상기 전극 조립체와 체결되는 전극영역 및 상기 단자와 체결되는 단자영역 포함하며, 상기 단자영역은 비원형의 결합 구멍을 가지고, 상기 단자의 바닥돌기는, 상기 결합 구멍에 대응하는 형상을 가지고, 상기 집전판의 상기 결합 구멍을 통과하며, 상기 집전판의 하부면에 용접된다.
상기 바닥돌기는 상기 결합 구멍의 주위를 따라 형성된 용접 라인에서 상기 집전판의 하부면에 용접될 수 있다.
상기 용접 라인은 상기 바닥돌기의 폭보다 더 작은 폭을 갖는다.
상기 결합 구멍의 길이는 상기 결합 구멍의 폭보다 더 크게 형성될 수 있다.
상기 바닥돌기는 상기 바닥돌기의 길이를 따라 형성된 용접 라인에서 상기 집전판의 하부면에 용접될 수 있다.
상기 용접 라인은 상기 바닥돌기의 폭과 동일한 폭을 가질 수 있다.
상기 결합 구멍은 깊이는 상기 바닥돌기의 높이와 동일하게 형성될 수 있다.
상기 단자는 상기 바닥돌기와 상기 단자돌기의 사이에 플랜지를 더 포함할 수 있다.
상기 결합 구멍의 비원형은 상기 단자의 길이방향 축을 가로지르는 평면에 형성될 수 있다.
상기 집전판의 하부면은 상기 결합 구멍 주위를 따라 돌출영역을 포함하고, 상기 결합 구멍은 상기 돌출영역을 관통하도록 형성될 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 집전판의 단자영역에 결합 구멍을 형성하고 전극단자에 바닥돌기를 형성하여 바닥돌기를 결합 구멍에 결합한 상태로 용접하므로 전극단자와 집전판 사이의 용접 강도를 증대시키는 효과가 있다.
결합 구멍 주위에 돌출영역을 더 형성하므로 집전판 및 전극단자의 열변형을 방지하여 용접 후에도 전극단자와 집전판의 치수를 안정적으로 유지하는 효과가 있다.
집전판에 돌출영역을 형성하여 결합 구멍의 깊이를 증대시키고, 이에 대응하는 바닥돌기의 길이를 더 증대시키므로 용접 강도를 더욱 증대시키며, 전기 저항의 증가를 방지하는 효과가 있다.
집전판의 결합 구멍과 전극단자의 바닥돌기를 직선 상태로 형성하여 용접 라인을 직선형으로 형성하므로 용접시 발생열을 최소화하고 용접 토치의 구동을 간단하게 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지의 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 잘라서 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2에서 전극단자와 집전판 부분을 분해하여 도시한 사시도이다.
도 4는 전극단자와 집전판을 조립한 상태에서, 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 잘라서 도시한 단면도이다.
도 5는 도 4에서 집전판의 저면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지에서, 전극단자와 집전판 부분을 잘라서 도시한 단면도이다.
도 7은 도 6에서 집전판의 저면도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지에서, 전극단자와 집전판 부분을 분해하여 도시한 사시도이다.
도 9는 전극단자와 집전판을 조립한 상태에서, 도 8의 Ⅸ-Ⅸ 선을 따라 잘라서 도시한 단면도이다.
도 10은 도 9에서 집전판의 저면도이다.
도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 이차전지에서, 전극단자와 집전판 부분을 잘라서 도시한 단면도이다.
도 12은 도 11에서 집전판의 저면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도면에 있어서, 설명의 명확화를 위해 층 또는 영역의 치수는 과장되게 도시될 수 있다. 하나의 층 또는 요소가 다른 층 또는 기재의 "위"에 있다고 하는 것은 직접적으로 위에 있거나, 그 사이에 또 다른 층을 개재하여 있는 것으로 이해될 것이다. 그리고, 하나의 층이 다른 층의 "아래"에 있다고 하는 것은 직접적으로 아래에 있거나, 그 사이에 하나 이상의 또 다른 층을 개재하여 있는 것으로 이해될 것이다. 나아가, 하나의 층이 두 개의 층들 "사이"에 있다고 하는 것은 그 하나의 층이 두 개의 층들 사이의 유일한 층이거나, 그 사이에 하나 이상의 또 다른 층이 개재하여 있는 것으로 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지의 사시도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 잘라서 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 이차전지(100)는 전극 조립체(10)를 내장하는 케이스(20), 케이스(20)의 일측에 형성되는 개구를 밀폐하는 캡플레이트(30), 캡플레이트(30)의 단자홀(311, 312)에 설치되는 전극단자(41, 42), 및 전극단자(41, 42)를 전극 조립체(10)에 연결하는 집전판(501, 502), 즉 리드탭(lead tab)을 포함한다.
전극 조립체(10)는 절연체인 세퍼레이터(13), 세퍼레이터(13)의 양면에 배치되는 양극(11)과 음극(12)을 포함하며, 양극(11)과 음극(12) 및 세퍼레이터(13)를 함께 권취함으로써 젤리롤(Jelly Roll) 형태로 이루어진다.
양극(11) 및 음극(12)은 박판의 금속 호일로 이루어지는 집전체와, 집전체의 표면에 코팅되는 활물질을 포함한다. 또한 양극(11) 및 음극(12)은 집전체에 활물질이 코팅되는 코팅부와, 집전체에 활물질이 코팅되지 않는 무지부(111, 121)를 포함한다.
코팅부는 양극(11)과 음극(12) 각 면적의 대부분을 차지한다. 무지부(111, 121)는 젤리롤 상태에서 전극 조립체(10)의 코팅부 양쪽에 각각 배치된다.
예를 들면, 전극 조립체(10)은 젤리롤 상태에서 앞면과 뒷면이 넓은 면적을 형성하고, 좌측면과 우측면인 무지부(111, 121)의 단부들이 좁고 긴 면적을 가지는 대략 직육면체에 대응하는 형상으로 이루어진다.
케이스(20)는 이차전지(1)의 전체적인 외관을 형성하며, 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 니켈이 도금된 스틸과 같은 도전성 금속으로 형성될 수 있다. 또한 케이스(20)는 전극 조립체(10)을 내장하는 공간을 제공한다.
예를 들면, 케이스(20)는 직육면체에 대응하는 형상의 전극 조립체(10)을 수용하도록 일측에 개구를 가지는 직육면체의 각형으로 이루어질 수 있다. 개구는 도1 및 도2에 도시된 케이스(20)에서 상방을 향하고 있다.
캡플레이트(30)는 얇은 판재로 이루어지며, 개구에 결합되어 케이스(20)를 밀폐한다. 이와 같이, 캡플레이트(30)는 케이스(20)의 외부와 내부를 서로 차단하면서, 또한 필요에 따라 외부와 내부를 서로 연결할 수 있도록 형성된다.
캡플레이트(30)는 이차전지(100)의 형성 및 작동을 가능하게 하는 구성들, 예를 들면, 전극단자(41, 42)를 인출하는 단자홀(311, 312)과, 전해액을 주입하는 전해액 주입구(32), 및 내부 압력 상승시, 이차전지(100)의 안정성을 확보하는 벤트 구멍(35)을 형성하고 있다.
전해액 주입구(32)는 케이스(20)에 캡플레이트(30)를 결합한 상태에서 케이스(20)의 내부에 전해액을 주입할 수 있게 한다. 케이스(20) 내부에 전해액을 주입한 후, 전해액 주입구(32)는 밀봉마개(33)로 밀봉된다.
벤트 구멍(35)은, 이차전지(100)가 정상적으로 작동될 때, 폐쇄 상태를 유지하고, 내부 압력 상승시 개방되도록 벤트 플레이트(34)로 밀폐된다. 즉 벤트 플레이트(34)는 캡플레이트(30)보다 얇은 판재로 이루어져 벤트 구멍(35) 주위에 접합된다.
벤트 플레이트(34)는 전극 조립체(10)의 충전 및 방전 작용으로 인하여 이차전지(100) 내부에서 발생되는 가스에 의하여, 케이스(20)의 내부 압력이 설정치 이상으로 상승할 때, 내부 압력에 의하여 절개되어 이차전지(100) 내부의 가스를 배출한다. 따라서 이차전지(100)의 폭발이 방지될 수 있다.
단자홀(311, 312)은 캡플레이트(30)를 관통하여 전극단자(41, 42)의 삽입을 가능하게 한다. 즉 전극단자(41, 42)는 단자홀(31, 312)을 통하여 전극 조립체(10)의 양극(11)과 음극(12)을 각각 외부로 인출한다.
예를 들면, 전극단자(41, 42)는 외측 인슐레이터(43)와 내측 인슐레이터(44)를 개재하여 단자홀(311, 312)에 설치된다. 따라서 외측 인슐레이터(43)와 내측 인슐레이터(44)는 전극단자(41, 42)와 캡플레이트(30) 사이에서 전기적으로 절연 구조를 형성한다.
전극단자(41, 42)는 단자홀(311, 312)을 통하여 케이스(20)의 내부에서 전극 조립체(10)에 전기적으로 연결되고, 동시에 케이스(20)의 외부로 돌출된다. 전극단자(41, 42)는 양극(11)에 연결되는 양전극단자(41)와, 음극(12)에 연결되는 음전극단자(42)이다.
한편, 집전판(501, 502)은 일측으로 전극단자(41, 42)에 연결되고, 다른 일측으로 전극 조립체(10)의 양단에 형성되는 무지부(111, 121)에 연결된다. 즉 집전판(501, 502)은 동일 구조의 쌍으로 형성되어, 양극(11)과 음극(12)을 양전극단자(41)와 음전극단자(42)에 각각 동일하게 연결한다.
편의상, 집전판(501, 502)과 전극단자(41, 42)의 접합구조에 대한 이하의 설명에서는, 양전극단자(41)와 집전판(501)의 접합구조를 예로 들어 설명한다.
도 3은 도 2에서 전극단자와 집전판 부분을 분해하여 도시한 사시도이다. 도 3을 참조하면, 양전극단자(41)는 단자홀(311)에 삽입되고 캡플레이트(30)의 외부로 돌출되는 스탬(stem), 즉 단자돌기(61), 상기 단자돌기(61)의 일측에서 형성되는 플랜지(62) 및 플랜지(62)에서 단자돌기(61)의 반대측으로 돌출되는 바닥돌기(63)를 포함한다.
집전판(501)은 양전극단자(41)의 플랜지(62)에 밀착 연결되는 단자영역(51), 바닥돌기(63)가 결합되도록 단자영역(51)에 관통 형성되는 결합 구멍(52), 및 단자영역(51)에서 수직 방향(z축 방향)으로 연장되어 전극 조립체(10)의 무지부(111)에 연결되는 전극영역(53)을 포함한다.
도 4는 전극단자와 집전판을 조립한 상태에서, 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 잘라서 도시한 단면도이고, 도 5는 도 4에서 집전판의 저면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 양전극단자(41)의 플랜지(62)를 집전판(501)의 단자영역(51)에 면접촉 시키고(도 4 참조), 또한 바닥돌기(63)를 결합 구멍(52)에 결합시킨 후, 코킹(caulking)하여, 결합 구멍(52)을 따라 바닥돌기(63)를 단자영역(51)에 용접한다(도 5 참조). 상기 바닥돌기(63)는 상기 결합 구멍952)의 주위를 따라 용접될 수 있으며, 상기 바닥돌기(63)는 TIG (Tungsten Inert Gas) 용접을 이용하여 상기 집전판(501)에 용접될 수 있다.
플랜지(62)는 단자영역(51)과의 접촉 면적을 증대시키고, 또한 바닥돌기(63)는 결합 구멍(52)에 결합되어 접촉 면적을 증대시키므로 양전극단자(41)와 집전판(501) 사이에서 전기저항의 증가가 방지된다.
용접 라인(W1)은 바닥돌기(63)의 외주와 이에 일치하는 결합 구멍(52)을 따라 형성된다. 폐곡선을 형성하는 용접 라인(W1)은 양전극단자(41)와 집전판(501)의 용접 길이를 증대시켜 용접 강도를 확보한다. 바닥돌기(63)와 결합 구멍(52)이 결합된 상태로 양전극단자(41)와 집전판(501)이 용접되므로 이들의 용접 강도가 더욱 향상될 수 있다.
바닥돌기(63)는 캡플레이트(30) 길이 방향(도 5에서 x축 방향)과 폭 방향(도 5에서 y축 방향)으로 서로 다른 크기로 형성된다. 예를 들면, 바닥돌기(63)는 x축 방향으로 설정되는 제1 길이(L1)가 y축 방향으로 설정되는 제2 길이(L2)보다 더 크게 형성된다
집전판(501)의 단자영역(51)에서 결합 구멍(52)은 양전극단자(41)의 바닥돌기(63)가 삽입될 수 있도록 x축 방향으로 설정되는 제1 길이(L1)와 y축 방향으로 설정되는 제2 길이(L2)를 가진다. 상기 바닥돌기(63)는 상기 결합 구멍(52)과 대응하는 형상을 가질 수 있으며, 모두 비원형으로 형성될 수 있다. 나아가, 상기 결합 구멍(52)의 비원형은 양전극단자(41)에 형성되는 바닥돌기(63)의 길이방향 축을 가로지르는 평면에 형성될 수 있다.
바닥돌기(63)와 결합 구멍(52)은 x, y축 방향에 대하여 서로 다른 크기의 방향성을 가진다. 바닥돌기(63)와 결합 구멍(52)의 결합 상태에서, 서로 다른 크기를 가지는 제1, 제2 길이(L1, L2)는 단자돌기(61)에 너트(45)를 체결하여 단위전지들, 즉 이차전지들(100)을 연결할 때, 단자홀(311)에서 양전극단자(41)가 회전하는 것을 방지한다.
이하 본 발명의 다른 실시예들에 대하여 설명한다. 제1 실시예와 비교하여 동일한 부분에 대한 설명을 생략하고 서로 다른 부분에 대하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지에서, 전극단자와 집전판 부분을 잘라서 도시한 단면도이고, 도 7은 도 6에서 집전판의 저면도이다.
제1 실시예에서, 집전판(50)의 단자영역(51)은 단순히 결합 구멍(52)을 형성하는데 비하여, 제2 실시예에서, 집전판(250)의 단자영역(251)은 결합 구멍(252)을 형성하고, 이 결합 구멍(252)의 주위에 두껍게 형성되는 돌출영역(254)를 더 포함한다. 즉 결합 구멍(252)은 제1 실시예의 결합 구멍(52)의 깊이에 돌출영역(254)의 높이를 더한 만큼 증대된다.
집전판(250)은 플랜지(262)에 접촉하는 제1 표면(S1)과 이의 반대측의 제2 표면(S2)을 포함한다. 돌출영역(254)은 단자영역(251)의 제2 표면(S2)에 돌출 형성되어, 결합 구멍(252) 주위에서 집전판(250)의 강성을 더 증대시킨다.
결합 구멍(252)은 단자영역(251)의 두께(T)에 돌출영역(254)의 높이(H)를 합한 크기의 깊이(D)를 가진다. 또한 양전극단자(241)의 바닥돌기(263)는 결합 구멍(252)에 삽입되므로 제1 실시예의 바닥돌기(63)에 비하여 돌출영역(254)의 높이(H)만큼 더 길게 형성된다. 즉 바닥돌기(263)는 단자영역(251)의 두께(T)와 돌출영역(254)의 높이(H)의 합과 같은 크기의 길이(L=T+H=D)를 가진다.
제1 실시예에 비하여, 집전판(250)의 단자영역(251)에서 결합 구멍(252)의 깊이(D)가 더 증대되고, 이에 대응하는 양전극단자(241)의 바닥돌기(263)의 길이(L)가 또한 더 증대된다. 따라서 바닥돌기(263)는 결합 구멍(252)에 결합되어 제1 실시예에 비하여 접촉 면적을 더 증대시키므로 양전극단자(241)와 집전판(250) 사이에서 전기저항을 더 감소시킨다.
결합 구멍(252) 및 바닥돌기(263)를 따라 형성되는 폐곡선의 용접 라인(W2)은 제1 실시예에서와 같이, 양전극단자(241)와 집전판(250)의 용접 길이를 증대시켜 용접 강도를 확보한다.
또한, 돌출영역(254)의 높이(H)와 용접 라인(W2)의 면적만큼 결합 접촉 면적이 더 증대된 바닥돌기(263)와 결합 구멍(252)은 양전극단자(241)와 집전판(250)의 용접 강도를 더욱 향상시키며, 이차전지들(100)을 연결할 때, 단자홀(31)에서 양전극단자(241)가 회전하는 것을 더욱 방지할 수 있다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지에서, 전극단자와 집전판 부분을 분해하여 도시한 사시도이며, 도 9는 전극단자와 집전판을 조립한 상태에서, 도 8의 Ⅸ-Ⅸ 선을 따라 잘라서 도시한 단면도이고, 도 10은 도 9에서 집전판의 저면도이다.
제1 실시예의 집전판(501)에서 단자영역(51)의 결합 구멍(52)과 양전극단자(41)의 바닥돌기(63)는 제2 길이(L2)를 용접 라인(W1)의 폭(LW)보다 크게 형성하여 용접 라인(W1)을 폐곡선으로 형성한다.
이에 비하여, 도 8 내지 도 10을 참조하면, 제3 실시에서, 양전극단자(341)의 바닥돌기(363)는 x축 방향으로 설정되는 제1 길이(L31)가 y축 방향으로 설정되는 제2 길이(L32)보다 더 훨씬 더 크게 형성된다.
집전판(350)의 단자영역(351)에서 결합 구멍(352)은 양전극단자(341)의 바닥돌기(363)가 삽입될 수 있도록 x축 방향으로 설정되는 제1 길이(L31)와 y축 방향으로 설정되는 제2 길이(L32)를 가진다.
따라서 집전판(350)에서 단자영역(351)의 결합 구멍(352)과 양전극단자(341)의 바닥돌기(363)는 용접 라인(W3)의 폭(LW3)과 동일한 제2 길이(L32)로 형성되어 용접 라인(W3)을 일직선으로 형성한다.
제1, 제2 실시예에서 용접 라인(W1, W2)이 폐곡선을 형성하므로 용접 장치(미도시)가 3축 구동되어, 용접 라인(W1, W2)에 대응하는 이차원 궤적으로 이동되어야 한다.
이에 비하여, 제3 실시예에서 폭(LW3)을 가지는 용접 라인(W3)이 일직선을 형성하므로 용접 장치(미도시)가 2축 구동되어, 용접 라인(W3)에 대응하는 일차원 궤적으로 이동된다.
즉 양전극단자(341)의 돌기(363)와 집전판(350)의 결합 구멍(352)이 용접 라인(W3)에 대응하는 폭을 가지고 결합되어, 용접되므로 양전극단자(341)와 집전판(350)의 용접 작업이 간단해진다.
도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 이차전지에서, 전극단자와 집전판 부분을 잘라서 도시한 단면도이고, 도 12는 도 11에서 집전판의 저면도이다.
제3 실시예에서, 집전판(350)의 단자영역(351)은 단순히 결합 구멍(352)을 형성하는데 비하여, 제4 실시예에서, 집전판(450)의 단자영역(451)은 결합 구멍(452)을 형성하고, 이 결합 구멍(452)의 주위에 두껍게 형성되는 돌출영역(454)을 더 포함한다. 즉 결합 구멍(452)은 제3 실시예의 결합 구멍(352)의 깊이에 돌출영역(454)의 높이를 더한 만큼 증대된다.
집전판(450)은 플랜지(462)에 접촉하는 제1 표면(S1)과 이의 반대측 제2 표면(S2)을 포함한다. 돌출영역(454)은 단자영역(451)의 제2 표면(S2)에 돌출 형성되어, 결합 구멍(452) 주위에서 집전판(450)의 강성을 더 증대시킨다.
결합 구멍(452)은 단자영역(451)의 두께(T)에 돌출영역(454)의 높이(H)를 합한 크기의 깊이(D)를 가진다. 또한 양전극단자(441)의 돌기(463)는 결합 구멍(452)에 삽입되므로 제3 실시예의 바닥돌기(363)에 비하여 돌출영역(454)의 높이(H)만큼 더 길게 형성된다. 즉 바닥돌기(463)는 단자영역(451)의 두께(T)와 돌출영역(454)의 높이(H)의 합과 같은 크기의 길이(L=T+H=D)를 가진다.
제3 실시예에 비하여, 제4 실시예의 집전판(450) 단자영역(451)에서 결합 구멍(452)의 깊이(D)가 더 증대되고, 이에 대응하는 양전극단자(441)의 바닥돌기(463)의 길이(L)가 또한 더 증대된다. 따라서 바닥돌기(463)는 결합 구멍(452)에 결합되어 제3 실시예에 비하여 접촉 면적을 더 증대시키므로 양전극단자(441)와 집전판(450) 사이에서 전기저항을 더 감소시킨다.
결합 구멍(452) 및 바닥돌기(463)를 따라 형성되는 일직선의 용접 라인(W4)은 제3 실시예에서와 같이, 양전극단자(441)와 집전판(450)의 용접 길이를 증대시켜 용접 강도를 확보한다.
또한, 돌출영역(454)의 높이(H)와 용접 라인(W4)으로 설정되는 면적만큼 결합 접촉 면적이 더 증대된 바닥돌기(463)와 결합 구멍(452)은 양전극단자(441)와 집전판(450)의 용접 강도를 더욱 향상시키며, 이차전지들(100)을 연결할 때, 단자홀(31)에서 양전극단자(441)가 회전하는 것을 더욱 방지할 수 있다.
상기 실시예들은, 전극단자의 단부와 집전판의 면이 서로 밀착되어, 단부와 집전판 사이의 측면에서 레이저 용접되는 구조를 회피할 수 있으며, 따라서, 단부와 집전판 사이의 용접 강도가 부족하게 되거나, 용접에 의하여 전극단자의 치수가 돌출될 수 있는 문제점을 해결할 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
1 : 이차전지 10 : 전극 조립체
11 : 양극 12 : 음극
13 : 세퍼레이터 111, 121 : 무지부
20 : 케이스 30 : 캡플레이트
31 : 단자홀 32 : 전해액 주입구
35 : 벤트 구멍 33 : 밀봉마개
34 : 벤트 플레이트 41, 42 : 전극단자
41, 241, 341, 441 : 양전극단자 42 : 음전극단자
43 : 외측 인슐레이터 44 : 내측 인슐레이터
501, 502, 250, 350, 450 : 집전판 51, 251, 351, 451 : 단자영역
52, 252, 352, 452 : 결합 구멍 53 : 전극영역
254, 454 : 돌출영역 61 : 단자돌기
62, 262, 362, 462 : 플랜지 63 , 263, 363, 463 : 바닥돌기
D : 결합 구멍 깊이 H : 돌출부 높이
L1, L31 : 제1 길이 L2, L32 : 제2 길이
LW, LW3 : 용접 라인 폭 S1, S2 : 제1, 제2 표면
T : 단자영역 두께 W1, W2, W3, W4 : 용접 라인

Claims (19)

  1. 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 수용하는 케이스;
    상기 케이스에 결합되는 캡플레이트;
    상기 전극 조립체와 체결되는 집전판; 및
    상기 집전판과 체결되며, 상기 캡플레이트를 관통하는 단자
    를 포함하고,
    상기 단자는 단자돌기와 바닥돌기를 포함하고,
    상기 집전판은 상기 전극 조립체와 체결되는 전극영역 및 상기 단자와 체결되는 단자영역 포함하며, 상기 단자영역은 비원형의 결합 구멍을 가지고,
    상기 단자의 바닥돌기는, 상기 결합 구멍에 대응하는 형상을 가지고, 상기 집전판의 상기 결합 구멍을 통과하며, 상기 집전판의 하부면에 용접되는, 전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 바닥돌기는 상기 결합 구멍의 주위를 따라 형성된 용접 라인에서 상기 집전판의 하부면에 용접되는 전지.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 용접 라인은 상기 바닥돌기의 폭보다 더 작은 폭을 갖는 전지.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합 구멍의 길이는 상기 결합 구멍의 폭보다 더 크게 형성되는 전지.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 바닥돌기는 상기 바닥돌기의 길이를 따라 형성된 용접 라인에서 상기 집전판의 하부면에 용접되는 전지.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 용접 라인은 상기 바닥돌기의 폭과 동일한 폭을 갖는 전지.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합 구멍은 깊이는 상기 바닥돌기의 높이와 동일하게 형성되는 전지.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 단자는 상기 바닥돌기와 상기 단자돌기의 사이에 플랜지를 더 포함하는 전지.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합 구멍의 비원형은 상기 단자의 길이방향 축을 가로지르는 평면에 형성되는 전지.
  10. 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극의 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 수용하는 케이스;
    상기 케이스에 체결되는 캡플레이트;
    상기 전극 조립체에 체결되는 집전판; 및
    상기 집전판에 체결되고, 상기 캡플레이트를 관통하는 단자;
    를 포함하고,
    상기 단자는 단자돌기와 바닥돌기를 포함하고,
    상기 집전판은 상기 전극 조립체와 체결되는 전극영역 및 상기 단자와 체결되는 단자영역 포함하며, 상기 단자영역은 결합 구멍을 가지고,
    상기 단자의 바닥돌기는, 상기 결합 구멍에 대응하는 형상을 가지고, 상기 집전판의 상기 결합 구멍을 통과하며, 상기 집전판의 하부면에 용접되며,
    상기 집전판의 하부면은 상기 결합 구멍 주위를 따라 돌출영역을 포함하고, 상기 결합 구멍은 상기 돌출영역을 관통하는, 전지.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 바닥돌기는 상기 결합 구멍의 주위를 따라 형성된 용접라인에서 상기 집전판의 하부면에 용접되는 전지.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 용접라인은 상기 바닥돌기의 폭보다 더 작은 폭을 갖는 전지.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 결합 구멍의 길이는 상기 결합 구멍의 폭보다 더 크게 형성되는 전지.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 바닥돌기는 상기 바닥돌기의 길이를 따라 형성된 용접 라인에서 상기 집전판의 하부면에 용접되는 전지.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 용접 라인은 상기 바닥돌기의 폭과 동일한 폭을 갖는 전지.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 바닥돌기의 높이는 상기 결합 구멍은 깊이와 동일하게 형성되는 전지.
  17. 제 10 항에 있어서,
    상기 단자는 상기 바닥돌기와 상기 단자돌기의 사이에 플랜지를 더 포함하는 전지.
  18. 제 10 항에 있어서,
    상기 결합 구멍은 비원형으로 이루어지는 전지.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 결합 구멍의 비원형은 상기 단자의 길이방향 축을 가로지르는 평면에 형성되는 전지.
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