KR20120066877A - 이차 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전극 무지부를 줄여, 셀 크기를 줄이고 중량을 감소시킬 수 있으며, 제조 수율을 향상시킬 수 있는 이차 전지에 관한 것이다.
일례로, 제1 전극 무지부를 가지는 제1 전극판, 제2 전극 무지부를 가지는 제2 전극판, 및 상기 제1 전극판과 상기 제2 전극판 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체; 상기 제1 전극판 및 상기 제2 전극판과 전기적으로 연결되는 제1 집전판 및 제2 집전판; 및 상기 전극 조립체와 상기 제1 집전판 및 제2 집전판을 수용하는 케이스;를 포함하고, 상기 제1 전극 무지부 및 상기 제2 전극 무지부는 상기 전극 조립체의 상측 양단부로부터 각각 돌출 형성된 제1 돌출부 및 제2 돌출부를 가지며, 상기 케이스는 전극 조립체에 대응되는 형상을 가지는 이차 전지가 개시된다.

Description

이차 전지{Rechargeable battery}
본 발명은 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지(Rechargeable battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지로서, 하나의 배터리 셀이 팩 형태로 포장된 저용량 전지의 경우 휴대폰 및 캠코더와 같은 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 배터리 셀이 수십 개 연결된 대용량 전지의 경우 전기 스쿠터, 하이브리드 자동차, 전기 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.
이차 전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형 및 각형을 들 수 있으며, 양, 음극판 사이에 절연체인 세퍼레이터(separator)를 개재하여 형성된 전극 조립체와 전해액을 함께 케이스에 수용하고, 케이스에 캡 플레이트를 설치하여 구성된다. 물론, 상기 전극 조립체에는 양극 단자 및 음극 단자가 연결되며, 이는 상기 캡 플레이트를 통하여 외부로 노출 및 돌출된다.
본 발명의 목적은 전극 무지부를 줄여, 전지 셀 크기를 줄이고 중량을 감소시킬 수 있으며, 제조 수율을 향상시킬 수 있는 이차 전지를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지는 제1 전극 무지부를 가지는 제1 전극판, 제2 전극 무지부를 가지는 제2 전극판, 및 상기 제1 전극판과 상기 제2 전극판 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체; 상기 제1 전극판 및 상기 제2 전극판과 전기적으로 연결되는 제1 집전판 및 제2 집전판; 및 상기 전극 조립체와 상기 제1 집전판 및 제2 집전판을 수용하는 케이스;를 포함하고, 상기 제1 전극 무지부 및 상기 제2 전극 무지부는 상기 전극 조립체의 상측 양단부로부터 각각 돌출 형성된 제1 돌출부 및 제2 돌출부를 가지며, 상기 케이스는 전극 조립체에 대응되는 형상을 가질 수 있다.
상기 제1 돌출부 및 상기 제2 돌출부는 상기 제1 집전판 및 상기 제2 집전판에 각각 접촉될 수 있다.
상기 케이스는 상기 제1 돌출부 및 상기 제2 돌출부를 덮는 제1 수직 영역 및 제2 수직 영역; 및 상기 제1 수직 영역 및 상기 제2 수직 영역 하부에 상기 전극 조립체 방향으로 함몰되어 있는 제1 함몰 영역 및 제2 함몰 영역을 포함한다.
상기 케이스는 상기 제1 수직 영역 및 상기 제2 수직 영역으로부터 상기 제1 함몰 영역 및 상기 제2 함몰 영역을 연결하는 제1 지지 영역 및 제2 지지 영역을 더 포함한다.
상기 제1 지지 영역 및 상기 제2 지지 영역은 상기 제1 돌출부 및 상기 제2 돌출부에 맞닿아 지지할 수 있다.
상기 제1 지지 영역 및 상기 제2 지지 영역은 상기 전극 조립체 방향으로 경사지도록 형성되어 있다.
상기 제1 지지 영역 및 상기 제2 지지 영역은 상기 제1 돌출부 및 상기 제2 돌출부와의 절연을 위하여 절연부재를 포함한다.
상기 제1 전극 무지부 및 상기 제2 전극 무지부의 하부에는 제3 전극 무지부 및 제4 전극 무지부가 각각 형성될 수 있다.
상기 제3 전극 무지부 및 상기 제4 전극 무지부는 상기 전극 조립체의 하측 양단부로부터 각각 돌출 형성된 제3 돌출부 및 제4 돌출부를 가지고, 상기 케이스는 전극 조립체에 대응되는 형상을 가질 수 있다.
상기 제3 돌출부 및 상기 제4 돌출부가 돌출되는 길이는 상기 제1 돌출부 및 상기 제2 돌출부가 돌출되는 길이보다 짧게 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 이차 전지는, 전극 무지부를 줄이고, 케이스를 이러한 전극 무지부에 대응되는 형상으로 형성함으로써, 전지 셀 크기를 줄이고 중량을 감소시킬 수 있으며, 제조 수율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지는, 전극 무지부를 줄이고, 케이스를 이러한 전극 무지부에 대응되는 형상으로 형성함으로써, 제조 단가를 절감시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ' 선을 따라 절취한 이차 전지를 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2의 A영역에서의 케이스 내부의 확대 단면도이다.
도 4는 본 발명의 도 1의 Ⅱ-Ⅱ' 선을 따라 절취한 이차 전지의 내부를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지와 버스 바의 결합 방법을 도시한 설명도이다.
이하 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이다. 도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ' 선을 따라 절취한 이차 전지를 도시한 단면도이다. 도 3은 도 2의 A영역에서의 케이스 내부의 확대 단면도이다. 도 4는 본 발명의 도 1의 Ⅱ-Ⅱ' 선을 따라 절취한 이차 전지의 내부를 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는 전극 조립체(110), 제1 단자(120), 제2 단자(130), 케이스(140), 캡 조립체(150)를 포함한다.
상기 전극 조립체(110)는 얇은 판형 혹은 막형으로 형성된 제1 전극판(111), 세퍼레이터(113), 제 2 전극판(112)의 적층체를 권취하거나 겹쳐서 형성한다. 여기서, 제1 전극판(111)은 음극으로서 동작할 수 있으며, 제2 전극판(112)은 양극으로서 동작할 수 있다. 물론, 그 반대도 가능하다. 또한, 상기와 같은 제1 전극판(111) 및 제2 전극판(112)은 극성을 달리하여 배치될 수 있다.
상기 제1 전극판(111)은 구리 또는 니켈과 같은 금속 포일로 형성된 제1 전극 집전체에 흑연 또는 탄소 등의 제1 전극 활물질을 도포함으로써 형성되며, 제1 전극 활물질이 도포되지 않는 영역인 제1 전극 무지부(111a)를 포함한다. 한편, 본 발명에서 상기 제1 전극판(111)의 재질을 한정하는 것은 아니다. 상기 제1 전극 무지부(111a)에서는 후술하는 제1 집전체(121)와 상기 제1 전극 무지부(111a)를 초음파 용접시, 상기 전극 조립체(110)의 하부 영역에 불필요한 전극 무지부가 발생되게 된다. 따라서, 본 발명에서는 상기 제1 전극 무지부(111a)에 상기 전극 조립체(110)의 일측의 상측 단부로부터 돌출형성되는 제1 돌출부(111A)를 형성하여, 상기 불필요한 전극 무지부를 제거시키게 된다. 이러한 제1 전극 무지부(111a)는 제1 전극판(111)과, 제1 전극판 외부 간의 전류 흐름의 통로가 된다.
또한, 본 발명에서는 상기 제1 전극 무지부(111a)는 상기 전극 조립체(110)의 상측 부위에 형성되어 있다. 그러나, 상기 전극 조립체(110)의 하측 부위에도 전극 무지부가 형성될 수 있다. 다만, 이러한 전극 무지부는 상기 전극 조립체(110)의 하측 단부로부터 돌출형성되는 제3 돌출부(미도시)를 형성하게 되고, 이때 상기 제3 돌출부가 돌출되는 길이는 상기 제1 돌출부(111A)가 돌출되는 길이보다 상대적으로 짧게 형성될 수 있다.
상기 제2 전극판(112)은 알루미늄과 같은 금속 포일로 형성된 제2 전극 집전체에 전이금속산화물 등의 제2 전극 활물질을 도포함으로써 형성되며, 제 2 활물질이 도포되지 않은 영역인 제2 전극 무지부(112a)를 포함한다. 한편, 본 발명에서 상기 제2 전극판(112)의 재질을 한정하는 것은 아니다. 상기 제2 전극 무지부(112a)에서는 후술하는 제2 집전체(131)와 상기 제2 전극 무지부(112a)를 초음파 용접시, 상기 전극 조립체(110)의 하부 영역에 불필요한 전극 무지부가 발생되게 된다. 따라서, 본 발명에서는 상기 제2 전극 무지부(112a)에 상기 전극 조립체(110)의 일측의 상측 단부로부터 돌출형성되는 제2 돌출부(112A)를 형성하여, 상기 불필요한 전극 무지부를 제거시키게 된다. 이러한 제2 전극 무지부(112a)는 제2 전극판(112)과, 제2 전극판(112) 외부 간의 전류 흐름의 통로가 된다.
또한, 본 발명에서는 상기 제2 전극 무지부(112a)는 상기 전극 조립체(110)의 상측 부위에 형성되어 있다. 그러나, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 전극 조립체(110)의 하측 부위에도 전극 무지부가 형성될 수 있다. 다만, 이러한 전극 무지부는 상기 전극 조립체(110)의 하측 단부로부터 돌출형성되는 제4 돌출부(112B)를 형성하게 되고, 이때 상기 제4 돌출부(112B)가 돌출되는 길이는 상기 제2 돌출부(111A)가 돌출되는 길이보다 상대적으로 짧게 형성될 수 있다.
상기 제1 돌출부(111A) 및 상기 제2 돌출부(112A)는 상기 제1 전극판(111) 및 상기 제2 전극판(112)으로부터 후술하는 제1 집전판(121) 및 제2 집전판(131) 간의 전류 흐름의 통로가 된다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전극 조립체(110)는 2개 이상의 전극 조립체(110a, 110b)를 포함할 수 있다. 물론, 상기 2개의 전극 조립체(110a, 110b)에는 제1 전극 단자(120) 및 제2 전극 단자(미도시)가 전기적으로 접속된다. 여기서, 상기 전극 조립체(110a, 110b)의 양측 상단부으로부터 각각 돌출된 제1 전극 돌출부(111A) 및 제2 전극 돌출부(112A)가 상기 전극 조립체(110a, 110b)의 양측에 형성된다. 더불어, 상기 전극 조립체(110a, 110b)의 일측의 상측 단부에 형성된 상기 제1 전극 돌출부(111A) 및 상기 제2 전극 돌출부(112A)는 동일한 제1 집전판(121)을 통하여 제1 전극 단자(120)와 전기적으로 연결되어 있다. 또한, 상기 제2 전극 단자 역시 상기 제1 전극 단자(120)와 동일한 구조를 가지고, 제2 집전판(미도시)을 통하여 상기 전극 조립체(110a, 110b)의 타측의 상측 단부에 형성된 제1 전극 돌출부(미도시) 및 제2 전극 돌출부(미도시)와 전기적으로 연결되어 있다.
상기와 같은 제1 돌출부(111A) 및 제2 돌출부(112A)를 가지는 전극 조립체(110)에 의하면, 상기 제1 전극 무지부(111a) 및 상기 제2 전극 무지부(112a)와 상기 제1 집전판(121) 및 제2 집전판(131) 간의 초음파 용접시 상기 전극 조립체(110)의 하단부에 발생될 수 있는 데드 스페이스(dead space)를 제거할 수 있게 된다. 따라서, 상기 전극 조립체(110)의 하단부에 불필요한 데드 스페이스를 제거하여, 이차 전지를 구성하는 전지 셀의 크기를 줄이고, 중량을 감소시킬 수 있으며, 제조 수율을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 전극 조립체(110)의 하단으로부터 상기 제1 돌출부(111A) 및 제2 돌출부(112A)까지의 각각의 높이는 동일하게 형성될 수 있다.
상기 세퍼레이터(113)는 제1 전극판(111)과 제2 전극판(112) 사이에 위치되어 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 역할을 하며, 폴리에틸렌이나, 폴리 프로필렌이나, 폴리 에틸렌과 폴리 프로필렌의 복합 필름으로 이루어질 수 있다. 한편, 본 발명에서 상기 세퍼레이터(113)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
이러한 전극 조립체(110)는 실질적으로 전해액과 함께 케이스(140)에 수납된다. 상기 전해액은 EC(ethylene carbonate), PC(propylene carbonate), DEC(diethyl carbonate), EMC(ethyl methyl carbonate), DMC(dimethyl carbonate)와 같은 유기 용매에 LiPF6, LiBF4와 같은 리튬염으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 전해액은 액체, 고체 또는 겔상일 수 있다.
상기와 같은 전극 조립체(110)의 양측 단부에는 제1 전극판(111)과 제2 전극판(112) 각각에 전기적으로 연결되는 제1 단자(120) 및 제2 단자(130)가 결합된다.
상기 제1 단자(120)는 주로 금속 또는 그 등가물로 형성되며, 제1 전극판(111)과 전기적으로 연결된다. 상기 제1 단자(120)는 제 1 집전판(121), 제1 집전 단자(122) 및 제1 단자 플레이트(123)를 포함한다.
상기 제1 집전판(121)은 전극 조립체(110)의 일측의 상측 단부로 돌출된 제1 전극 무지부(111a)와 접촉된다. 실질적으로, 상기 제1 집전판(121)은 상기 제1 전극 무지부(111a)에 용접된다. 상기 제1 집전판(121)은 대략 '┏' 형태로 형성되며, 상부에는 단자홀(121d)이 형성된다. 상기 단자홀(121d)에는 상기 제1 집전 단자(122)가 끼워져 결합된다. 이러한 제1 집전판(121)은 예를 들면 구리 또는 구리 합금으로 제조된다. 그러나, 이러한 재질로 제1 집전판(121)을 한정하는 것은 아니다.
상기 제1 집전 단자(122)는 후술되는 캡 플레이트(151)를 관통하여 상부로 일정 길이 돌출 및 연장되며, 또한 상기 캡 플레이트(151)의 하부에서 상기 제1 집전판(121)과 전기적으로 연결된다. 상기 제1 집전 단자(122)는 캡 플레이트(151)의 상부로 일정 길이 돌출 및 연장된 동시에, 캡 플레이트(151)의 하부에는 제1 집전 단자(122)가 상기 캡 플레이트(151)로부터 빠지지 않도록 측부 방향으로 연장된 플랜지(122a)가 형성되어 있다.
상기 제1 집전 단자(122)중 플랜지(122a)의 하부에 형성된 영역은 상기 제1 집전판(121)의 단자홀(121d)에 끼워지고 용접된다. 또한, 상기 제1 집전 단자(122)중 상기 플랜지(122a)의 상부에 형성된 영역은 제1 단자 플레이트(123)에 고정된다. 즉, 상기 제1 집전 단자(122)중 상기 플랜지(122a)의 상부에 형성된 영역은 상기 캡 플레이트(151)를 관통하는 제1 몸체부(122b)와, 상기 제1 몸체부(122b)의 상단에서 상기 제1 단자 플레이트(123)에 나사결합되는 제1 체결부(122c)를 포함한다. 여기서, 상기 제1 체결부(122c)의 외주연에는 나사산이 형성되어 있다. 그러나, 상기 제1 체결부(122c)는 상기 제1 단자 플레이트(123)에 리벳팅될 수도 있다. 또한, 상기 제1 집전 단자(122)는 상기 캡 플레이트(151)와 전기적으로 절연된다. 이러한 제1집전 단자(122)는, 예를 들면 구리, 구리 합금 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나로 제조될 수 있다. 그러나, 이러한 재질로 상기 제1집전 단자(122)가 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 단자 플레이트(123)는 상기 제1 체결부(122c)에 결합되도록 대략 육각 기둥 형상의 너트일 수 있다. 그러나, 상기 제1 단자 플레이트(123)는 그 중앙에 상기 제1 집전 단자(122)가 관통 결합되도록 대략 수직 방향으로 관통홀(미도시)이 형성되고, 대략 상부에는 상기 제1 체결부(122c)가 안착되도록 일정 깊이의 안착홈(미도시)이 형성된 구조일 수도 있다. 한편, 상기 제1 단자 플레이트(123)는 스텐레스 스틸, 구리, 구리 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나로 형성되며, 여기서 그 재질이 한정되지 않는다. 더불어 상기 제1 단자 플레이트(123)와 상기 캡 플레이트(151)는 서로 절연되어 있다.
상기 제2 단자(130) 역시 주로 금속 또는 그 등가물로 형성되며, 제2 전극판(112)과 전기적으로 연결된다. 상기 제2 단자(130)는 제2 집전판(131), 제2 집전 단자(132), 제2 단자 플레이트(133)를 포함한다. 여기서, 상기 제2 단자(130)의 형태는 상기 제1 단자(120)의 형태와 동일할 수 있다. 따라서, 그 형태의 설명은 생략한다. 다만, 상기 제2 집전판(131) 및 제2 집전 단자(132)는 주로 알루미늄, 알루미늄 합금 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나일 수 있으나, 이러한 재료로 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 제2 단자 플레이트(133)는 주로 스텐레스 스틸, 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 구리 합금 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나일 수 있으며, 여기서 그 재질을 한정하는 것은 아니다.
또한, 상기 제2 단자 플레이트(133)는 상기 캡 플레이트(151)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 따라서 이하에서 설명될 케이스(140) 및 캡 플레이트(151)는 상기 제2 단자(130)와 같은 극성(예를 들면, 양극)을 가질 수 있다.
상기 케이스(140)는 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 니켈이 도금된 스틸과 같은 도전성 금속으로 형성되며, 전극 조립체(110)와 제1 집전단자(122) 및 제2 집전단자(132)를 수용한다. 여기서, 상기 케이스(140)는 전극 조립체(110), 제1 단자(120) 및 제2 단자(130)가 삽입 안착될 수 있는 개구부가 형성된 대략 육면체 형상으로 이루어진다. 도 2에서는, 상기 케이스(140)와 캡 조립체(150)가 결합된 상태로 도시되고 있으므로 개구부가 도시되지 않았지만, 캡 조립체(150)의 둘레 부분이 실질적으로 개방된 부분이다. 한편, 상기 케이스(140)의 내면은 절연 처리되어, 전극 조립체(110), 제1 단자(120), 제2 단자(130) 및 캡 조립체(150)와 절연될 수 있다.
이러한 케이스(140)의 양측에는 상기 전극 조립체(110)의 상측 양단부로부터 각각 돌출 형성된 제1 돌출부(111A) 및 제2 돌출부(112A)에 대응되는 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 케이스(140)는 상기 제1 돌출부(111A) 및 상기 제2 돌출부(112A)를 덮는 제1 수직 영역(141a) 및 제2 수직 영역(141b)과, 상기 제1 수직 영역(141a) 및 상기 제2 수직 영역(141b) 하부에 상기 전극 조립체(110) 방향으로 함몰되어 있는 제1 함몰 영역(142a) 및 제2 함몰 영역(142b)을 포함한다. 또한, 상기 케이스(140)는 상기 제1 수직 영역(141a) 및 상기 제2 수직 영역(141b)으로부터 상기 제1 함몰 영역(142a) 및 상기 제2 함몰 영역(142b)을 연결하는 제1 지지 영역(143a) 및 제2 지지 영역(143b)을 더 포함한다. 여기서, 상기 제1 지지 영역(143a) 및 상기 제2 지지 영역(143b)은 상기 제1 돌출부(111A) 및 상기 제2 돌출부(112A)에 맞닿아 지지할 수 있다. 또한, 상기 제1 지지 영역(143a) 및 상기 제2 지지 영역(143b)은 상기 전극 조립체(110) 방향으로 경사지도록 형성되어 있다.
따라서, 상기 케이스(140)의 양측을 상기 전극 조립체(110)의 상측 양단에 형성된 제1 돌출부(111A) 및 제2 돌출부(112A)에 대응되도록 형성됨으로써, 전지 셀의 크기를 줄일 수 있고, 나아가 상기 케이스(140)의 가공 수율을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 상기 제1 지지 영역(143a) 및 상기 제2 지지 영역(143b)은 상기 제1 돌출부(111A) 및 상기 제2 돌출부(112A)와의 절연을 위하여 절연부재를 포함할 수 있다.
상기 캡 조립체(150)는 상기 케이스(140)에 결합된다. 상기 캡 조립체(150)는 구체적으로 캡 플레이트(151), 시일 가스켓(152), 마개(153), 안전벤트(154), 상부 절연부재(155) 및 하부 절연부재(156)를 포함한다. 물론, 상기 시일 가스켓(152), 상부 절연부재(155) 및 하부 절연부재(156)는 상기 제1 단자(120) 및 제2 단자(130)의 구성 요소로 볼 수도 있다.
상기 캡 플레이트(151)는 상기 케이스(140)의 개구를 밀봉하며, 상기 케이스(140)와 동일한 재질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 캡 플레이트(151)는 레이저 용접 방식으로 상기 케이스(140)에 결합될 수 있다. 여기서, 상기 캡 플레이트(151)는 상술한 바와 같이 제2 단자(130)와 동일한 극성을 가질 수 있으므로, 상기 캡 플레이트(151) 및 케이스(140)는 동일한 극성을 가질 수 있다.
상기 시일 가스켓(152)은 절연성 재질로 제1 집전 단자(122) 및 제2 집전 단자(132) 각각과 캡 플레이트(151)의 사이에 형성되어, 제1 집전 단자(122) 및 제2 집전 단자(132)의 각각과 캡 플레이트(151)의 사이를 밀봉시킨다. 이러한 시일 가스켓(152)은 외부의 수분이 이차 전지(100)의 내부에 침투하지 못하도록 하거나, 이차 전지(100)의 내부에 수용된 전해액이 외부로 유출되지 못하도록 한다.
상기 마개(153)는 상기 캡 플레이트(151)의 전해액 주입구(151a)를 밀봉하며, 상기 안전벤트(154)는 캡 플레이트(151)의 벤트홀(151b)에 설치되고, 설정된 압력에서 개방될 수 있도록 노치(154a)가 형성될 수 있다.
상기 상부 절연부재(155)는 제1 단자 플레이트(123) 및 제2 단자 플레이트(133)의 각각과 캡 플레이트(151)의 사이에 형성된다. 또한, 상기 상부 절연부재(155)는 상기 캡 플레이트(151)와 밀착된다. 더욱이, 상기 상부 절연부재(155)는 시일 가스켓(152)에도 밀착될 수 있다. 이러한 상부 절연부재(155)는 제1 단자 플레이트(123) 및 제2 단자 플레이트(133)의 각각과 캡 플레이트(151)를 절연시킨다.
상기 하부 절연부재(156)는 제1 집전판(121) 및 제2 집전판(131)의 각각과 캡 플레이트(151)의 사이에 형성되어, 불필요한 전기적 쇼트의 발생을 방지한다. 즉, 상기 하부 절연부재(156)는 제1 집전판(121)과 캡 플레이트(151) 사이의 쇼트, 그리고 상기 제2 집전판(131)과 캡 플레이트(151) 사이의 쇼트를 방지한다. 더불어, 이러한 하부 절연부재(156)는 제1 집전 단자(122)와 제2 집전 단자(132)의 각각과 캡 플레이트(151)의 사이에도 형성됨으로써, 제1 집전 단자(122)와 제2 집전 단자(132)의 각각과 상기 캡 플레이트(151) 사이의 불필요한 쇼트도 방지한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지와 버스 바의 결합 방법을 도시한 설명도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 다수의 이차 전지(100)는 도전성 버스 바(310)에 의해 직렬 또는/및 병렬로 연결될 수 있다. 여기서, 상기 버스 바(310)는 양측에 관통홀(310d)이 형성되어 있으며, 이러한 관통홀(310d)에 이차 전지(100)에 구비된 제1 집전 단자(122) 및 제2 집전 단자(132)가 결합된다. 더불어, 상기 버스 바(310)를 관통한 제1 집전 단자(122) 및 제2 집전 단자(132)에는 넛트(311)가 결합된다.
따라서, 상기 버스 바(310)는 상기 제1 집전 단자(122) 또는 제2 집전 단자(132)에 넛트(311)로 결합되는 동시에, 제1 단자 플레이트(123) 및 제2 단자 플레이트(133)에 강하게 밀착된다.
이와 같이 하여, 상기 버스 바(310)가 집전 단자(122, 132)에 넛트(311)를 통하여 결합됨으로써, 상기 버스 바(310)와 집전 단자(122, 132) 사이의 체결이 이루어진다. 더욱이, 집전 단자, 단자 플레이트 및 버스 바를 통하여 상대적으로 큰 전류 통로가 형성됨으로써, 단자의 전기 저항이 작아진다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는 전극 무지부를 줄이고, 케이스를 이러한 전극 무지부에 대응되는 형상으로 형성함으로써, 전지 셀 크기를 줄이고 중량을 감소시킬 수 있으며, 제조 수율을 향상시킬 수 있고, 나아가 제조 단가를 절감시킬 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다.
100: 이차 전지 110: 전극 조립체
111A: 제1 돌출부 112A: 제2 돌출부
120: 제1 단자 121: 제1 집전판
122: 제1 집전 단자 123: 제1 단자 플레이트
130: 제2 단자 131: 제2 집전판
132: 제2 집전 단자 133: 제2 단자 플레이트
140: 케이스 150: 캡 조립체
151: 캡 플레이트 310: 버스 바
311: 너트

Claims (10)

  1. 제1 전극 무지부를 가지는 제1 전극판, 제2 전극 무지부를 가지는 제2 전극판, 및 상기 제1 전극판과 상기 제2 전극판 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체;
    상기 제1 전극판 및 상기 제2 전극판과 전기적으로 연결되는 제1 집전판 및 제2 집전판; 및
    상기 전극 조립체와 상기 제1 집전판 및 제2 집전판을 수용하는 케이스;를 포함하고,
    상기 제1 전극 무지부 및 상기 제2 전극 무지부는 상기 전극 조립체의 상측 양단부로부터 각각 돌출 형성된 제1 돌출부 및 제2 돌출부를 가지며,
    상기 케이스는 전극 조립체에 대응되는 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 돌출부 및 상기 제2 돌출부는 상기 제1 집전판 및 상기 제2 집전판에 각각 접촉되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 케이스는 상기 제1 돌출부 및 상기 제2 돌출부를 덮는 제1 수직 영역 및 제2 수직 영역; 및 상기 제1 수직 영역 및 상기 제2 수직 영역 하부에 상기 전극 조립체 방향으로 함몰되어 있는 제1 함몰 영역 및 제2 함몰 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 케이스는 상기 제1 수직 영역 및 상기 제2 수직 영역으로부터 상기 제1 함몰 영역 및 상기 제2 함몰 영역을 연결하는 제1 지지 영역 및 제2 지지 영역을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 지지 영역 및 상기 제2 지지 영역은 상기 제1 돌출부 및 상기 제2 돌출부에 맞닿아 지지하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 지지 영역 및 상기 제2 지지 영역은 상기 전극 조립체 방향으로 경사지도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 제1 지지 영역 및 상기 제2 지지 영역은 상기 제1 돌출부 및 상기 제2 돌출부와의 절연을 위하여 절연부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극 무지부 및 상기 제2 전극 무지부의 하부에는 제3 전극 무지부 및 제4 전극 무지부가 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제3 전극 무지부 및 상기 제4 전극 무지부는 상기 전극 조립체의 하측 양단부로부터 각각 돌출 형성된 제3 돌출부 및 제4 돌출부를 가지고,
    상기 케이스는 전극 조립체에 대응되는 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제3 돌출부 및 상기 제4 돌출부가 돌출되는 길이는 상기 제1 돌출부 및 상기 제2 돌출부가 돌출되는 길이보다 짧게 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
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