KR20120091838A - 이차 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 외력에 의하여 변형되기 쉬운 케이스 영역과 캡 플레이트의 두께를 달리하여 캡 플레이트의 강도를 향상시킬 수 있는 이차 전지에 관한 것이다.
일례로, 제1 전극판, 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; 및 상기 전극 조립체, 케이스 및 집전판을 밀봉하도록 상기 케이스를 막는 캡 플레이트를 포함하고, 상기 캡 플레이트에는 상기 캡 플레이트의 중앙영역과 상기 중앙영역에 대한 양측영역의 두께가 서로 다르게 형성되도록 보강단차부가 형성되어 있는 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.
한편, 이차 전지는 외력에 의해 변형이 일어나는 경우, 내부 단락이 발생하여 내부 압력이 상승하고, 발화되거나 폭발할 수 있다. 이에 따라, 이차전지의 강성 확보가 요구된다.
본 발명의 일 실시예는 캡 플레이트의 강도를 향상시킬 수 있는 이차전지를 제공한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 외력에 대한 안정성을 향상시킬 수 있는 이차전지를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 이차 전지는, 제1 전극판, 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; 상기 전극 조립체와 상기 제1 집전판 및 제2 집전판을 수용하는 케이스; 및 상기 전극 조립체, 케이스 및 집전판을 밀봉하도록 상기 케이스를 막는 캡 플레이트;를 포함하고, 상기 캡 플레이트에는 상기 캡 플레이트의 중앙영역과 상기 중앙영역에 대한 양측영역의 두께가 서로 다르게 형성되도록 보강단차부가 형성되어 있다.
여기서, 상기 보강단차부는 상기 캡 플레이트의 하면에 형성되어 있다. 또한, 상기 보강단차부는 상기 중앙영역과 상기 양측영역 사이에 형성되어 있다. 또한, 상기 보강단차부는 상기 중앙영역의 두께가 상기 양측영역의 두께보다 얇게 되도록 형성되어 있다. 그리고, 상기 보강단차부는 상기 캡 플레이트의 양단부로부터 상기 중앙영역 방향으로 50mm인 지점에 각각 형성되어 있다. 즉, 상기 양측영역은 상기 캡 플레이트의 길이에 대하여 29% 내지 30%의 길이를 가진다.
상기 보강단차부는 상기 중앙영역의 하면과 상기 양측영역의 하면이 일정한 단차를 가지도록 형성되어 있다. 여기서, 상기 보강단차부는 상기 단차의 측면을 이루는 단차측면이 상기 캡 플레이트의 하면과 수직이 되도록 형성되어 있다. 또한, 상기 보강단차부는 상기 단차의 측면을 이루는 단차측면이 상기 캡 플레이트의 하면과 경사지도록 형성되어 있다.
상기 보강단차부는 상기 단차의 측면을 이루는 단차측면의 상부영역이 라운드형상이 되도록 형성되어 있다. 나아가, 상기 보강단차부는 상기 단차의 측면을 이루는 단차측면의 하부영역이 라운드형상이 되도록 형성될 수 있다.
상기 보강단차부는 상기 단차의 측면을 이루는 단차측면이 계단형상으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 보강단차부는 상기 캡 플레이트의 하면의 상부에서 볼 경우, 그 중심이 상기 중앙영역의 하면에 위치되는 호 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 보강단차부는 상기 캡 플레이트의 하면의 상부에서 볼 경우, 그 중심이 상기 양측영역의 하면에 위치되는 호 형상으로 형성될 수 있다.
상기 제1 집전판 및 제2 집전판에 전기적으로 연결되고, 상기 캡 플레이트를 관통하는 제1 전극 단자 및 제2 전극 단자를 더 포함하고, 상기 제1 전극 단자 및 제2 전극 단자가 상기 캡 플레이트의 양측 영역에 관통 결합되어 있다. 또한, 상기 캡 플레이트의 중앙영역 및 양측영역의 하면은 평평하게 형성되어 있다.
한편, 상기 보강단차부는 상기 캡 플레이트의 상면에 형성되거나, 또는 상기 캡 플레이트의 상면 및 하면에 함께 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 이차 전지는, 외력에 의하여 변형되기 쉬운 케이스 영역과 캡 플레이트의 두께를 달리하여 캡 플레이트의 강도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지는, 외력에 대한 변형을 감소시켜 제품의 안정성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지는, 캡 플레이트의 강도를 향상시킴과 동시에, 제품의 무게를 감소시킬 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 A영역을 확대 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지에서의 도 3의 A영역을 확대 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지에서의 도 3의 A영역을 확대 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지에서의 도 3의 A영역을 확대 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지에서의 도 3의 A영역을 확대 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지에서의 캡 플레이트의 하면 구조를 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지에서의 캡 플레이트의 하면 구조를 도시한 사시도이다.
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 A영역을 확대 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 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. 상기 전극 조립체(110)는 대략 젤리 롤(Jelly Roll) 형태로 권취된 형태를 가진다. 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 집전판에 흑연 또는 탄소 등의 제1 전극 활물질을 도포함으로써 형성되며, 제1 전극 활물질이 도포되지 않는 영역인 제1 전극 무지부(111a)를 포함한다. 그러나, 본 발명에서 상기 제1 전극판(111)의 재질을 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 제1 전극 무지부(111a)는 제1 전극판(111)과, 제1 전극판 외부 간의 전류 흐름의 통로가 된다.
상기 제2 전극판(112) 역시 알루미늄과 같은 금속 포일로 형성된 제2 전극 집전판에 전이금속산화물 등의 제2 전극 활물질을 도포함으로써 형성되며, 제 2 활물질이 도포되지 않은 영역인 제2 전극 무지부(112a)를 포함한다. 그러나, 본 발명에서 상기 제2 전극판(112)의 재질을 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 제2 전극 무지부(112a)는 제2 전극판(112)과, 제2 전극판(112) 외부 간의 전류 흐름의 통로가 된다.
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. 즉, 상기 전극 조립체(110)의 양측 단부에는 상기 제1 전극판(111)의 제1 무지부(111a) 및 상기 제2 전극판(112)의 제2 무지부(112a)에 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 전극 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 전극 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 전극 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 전극 단자(122)는 캡 플레이트(151)의 상부로 일정 길이 돌출 및 연장된 동시에, 캡 플레이트(151)의 하부에는 제1 전극 단자(122)가 상기 캡 플레이트(151)로부터 빠지지 않도록 측부 방향으로 연장된 플랜지(122a)가 형성되어 있다.
상기 제1 전극 단자(122)중 플랜지(122a)의 하부에 형성된 영역은 상기 제1 집전판(121)의 단자홀(121d)에 끼워지고 용접된다. 또한, 상기 제1 전극 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 전극 단자(122)는 상기 캡 플레이트(151)와 전기적으로 절연된다. 이러한 제1 전극 단자(122)는, 예를 들면 구리, 구리 합금 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나로 제조될 수 있다. 그러나, 이러한 재질로 상기 제1 전극 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 전극 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 전극 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 전극 조립체(110)와 제1 전극단자(122) 및 제2 전극단자(132)를 수용한다. 이러한 케이스(140)에는 상기 전극 조립체(110)가 전해액과 함께 수용된다. 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. 또한, 상기 케이스(140)는 알루미늄, 구리, 철, 서스(SUS), 세라믹, 폴리머 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나로 형성될 수 있으나, 여기서 그 재질을 한정하는 것은 아니다. 더불어, 상기 케이스(140)는 실질적으로 상기 전극 조립체(110)의 제1 전극판(111) 또는 제2 전극판(112)중 어느 하나와 전기적으로 접속될 수도 있다. 즉, 상기 케이스(140)는 양극 또는 음극 중에서 선택된 어느 하나의 극성을 가질 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 캡 플레이트(151)의 하면에는 상기 캡 플레이트(151)의 중앙영역(C)과 상기 중앙영역(C)에 대한 양측영역(B1, B2)의 사이에 보강단차부(S)가 형성되어 있다. 한편, 본 발명에서는 상기 보강단차부(S)가 상기 캡 플레이트(151)의 하면에 형성되어 있는 것을 일 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 보강단차부(S)가 상기 캡 플레이트(151)의 상면에 형성되거나, 상기 캡 플레이트(151)의 상면 및 하면에 함께 형성될 수도 있다. 따라서, 이러한 보강단차부(S)가 형성되는 영역은 이하의 실시예에서도 적용가능하다 할 것이다. 이러한 보강단차부(S)로 인하여 상기 중앙영역(C)과 상기 양측영역(B1, B2)의 두께가 서로 다르게 형성되어 있다. 즉, 상기 보강단차부(S)는 상기 중앙영역(C)의 두께가 상기 양측영역(B1, B2)의 두께보다 얇게 되도록 소정의 두께(h1)만큼 상이하게 형성되어 있다. 따라서, 본 발명에서는 상기 캡 플레이트(151)의 하면 중 크러쉬(crush) 등에 의하여 집중적으로 변형될 수 있는 영역 상에 보강단차부(S)를 형성하여, 상기 캡 플레이트(151)의 상면에 발생될 수 있는 크러쉬(crush) 등과 같이 그 안정성을 저하시키는 문제점을 해소할 수 있다. 한편, 상기 캡 플레이트(151)의 중앙영역(C) 및 양측영역(B1, B2)의 하면은 평평하게 형성되어 있다. 한편, 이하에서는 상기 캡 플레이트의 중앙영역(C)과 양측영역(B1, B2)의 도면부호를 설명의 편의를 위하여 위와 동일하게 사용하기로 한다.
도 3을 참조하면, 상기 보강단차부(S1)는 상기 중앙영역(C)의 하면(151a)과 상기 양측영역(B1, B2)의 하면(151c)이 일정한 단차를 가지도록 형성되어 있다. 여기서, 상기 보강단차부(S1)는 상기 단차의 측면을 이루는 단차측면(151b)이 상기 중앙영역(C)의 하면(151a) 및 상기 양측영역(B1, B2)의 하면(151c)과 수직이 되도록 형성될 수 있다. 이러한 보강단차부(S1)의 형상에 대한 다양한 실시예에는 도 4 내지 도 9에 대한 설명부분에서 보다 상세하게 설명하기로 한다. 또한, 상기 보강단차부(S1)는 상기 캡 플레이트(151)의 양단부로부터 상기 중앙영역(C) 방향으로 50mm인 지점에 각각 형성되어 있다. 예를 들면, 상기 캡 플레이트(151)의 전체길이가 170mm일 경우에, 상기 보강단차부(S1)는 상기 캡 플레이트(151)의 양단부로부터 50mm인 지점에 형성될 수 있다. 이때, 상기 중앙영역(C)에 해당되는 캡 플레이트(151)의 길이는 70mm정도가 될 것이다. 또한, 상기 양측영역(B1, B2)은 상기 캡 플레이트(151)의 길이에 대하여 29% 내지 30%의 길이를 가지도록 형성된다. 이때, 상기 캡 플레이트(151)의 중앙영역(C)의 두께는 대략 0.85mm이고, 양측영역의 두께는 대략 3.0mm일 수 있다.
상기 캡 플레이트(151)의 양측영역(B1, B2)에는 제1 전극 단자(122) 및 제2 전극 단자(132)가 관통 결합되어 있다.
따라서, 본 발명에서는 상기 캡 플레이트(151)의 하면에 보강단차부(S)를 형성하여 외력에 의하여 변형되기 쉬운 캡 플레이트(151)의 중앙영역(C)과 양측영역(B1, B2)의 두께를 달리 형성함으로써, 캡 플레이트(151)의 강도를 향상시킬 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 전극 단자(122)와 제2 전극 단자(132)의 각각과 캡 플레이트(151)의 사이에도 형성됨으로써, 제1 전극 단자(122)와 제2 전극 단자(132)의 각각과 상기 캡 플레이트(151) 사이의 불필요한 쇼트도 방지한다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는, 외력에 대한 변형을 감소시켜 제품의 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지에서의 도 3의 A영역을 확대 도시한 단면도이다.
도 4를 참조하면, 보강단차부(S2)가 캡 플레이트(251)의 중앙영역(C)의 하면(251a)과 양측영역(B1, B2)의 하면(251c)이 일정한 단차를 가지도록 형성되되, 상기 단차의 측면을 이루는 단차측면(251b)이 경사지도록 형성되어 있다. 즉, 상기 보강단차부(S2)를 이루는 중앙영역(C)의 하면(251a) 및 양측영역(B1, B2)의 하면(251c)은 평평하게 형성되고, 상기 중앙영역(C)의 하면(251a)과 양측영역(B1, B2)의 하면(251c)을 연결하는 단차측면(251b)이 경사지도록 형성되어 있다. 여기서, 상기 단차측면(251b)의 경사방향은 상기 중앙영역(C) 방향이거나 상기 중앙영역(C)의 양측 방향일 수 있다. 물론, 상기 중앙영역(C)과 양측영역(B1, B2)의 두께의 차이(h2)는 도 2 내지 도 3에 도시된 소정의 두께(h1)와 동일하도록 형성된다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지에서의 도 3의 A영역을 확대 도시한 단면도이다.
도 5를 참조하면, 보강단차부(S3)가 캡 플레이트(351)의 중앙영역(C)의 하면(351a)과 상기 양측영역(B1, B2)의 하면(351e)이 계단형상으로 형성되어 있다. 즉, 상기 보강단차부(S3)는 상기 중앙영역(C)의 하면(351a)과 양측영역(B1, B2)의 하면(351e) 사이의 단차측면이 2단의 단차측면(351b, 351d))과 그 사이의 단차평면(351c)으로 구성된 계단형상으로 형성되어 있다. 본 발명에서는 상기 계단 형상을 2단으로 한정하는 것은 아니고, 2단 이상의 다단으로 형성될 수 있다. 물론, 상기 중앙영역(C)과 양측영역(B1, B2)의 두께의 차이인 상기 2단의 두께(h3a, h3b)의 합은 도 2 내지 도 3에 도시된 소정의 두께(h1)와 동일하도록 형성된다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지에서의 도 3의 A영역을 확대 도시한 단면도이다.
도 6을 참조하면, 보강단차부(S3)가 캡 플레이트(451)의 중앙영역(C)의 하면(451a)과 접하는 부분이 라운드형상을 가지도록 형성되어 있다. 즉, 상기 보강단차부(S3)는 상기 중앙영역(C)의 하면(451a)과 양측영역(B1, B2)의 하면(451c) 사이의 단차측면(451b)의 상부영역이 라운드형상, 즉 "("과 ")" 형상으로 형성될 수 있다. 물론, 상기 중앙영역(C)과 양측영역(B1, B2)의 두께의 차이인 상기 단차측면(451b)의 두께(h4)는 도 2 내지 도 3에 도시된 소정의 두께(h1)와 동일하도록 형성된다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지에서의 도 3의 A영역을 확대 도시한 단면도이다.
도 7을 참조하면, 보강단차부(S4)가, 도 6에서와 같이, 캡 플레이트 (551)의 중앙영역(C)의 하면(551a)과 접하는 부분이 라운드형상을 가지도록 형성되어 있고, 나아가 상기 양측영역(B1, B2)의 하면(551e)과 접하는 부분이 라운드형상을 가지도록 형성되어 있다. 즉, 상기 보강단차부(S4)는 상기 중앙영역(C)의 하면(551a)과 양측영역(B1, B2)의 하면(551e) 사이의 단차측면(551c)의 상부영역(551b) 및 하부영역(551d)이 라운드형상, 즉 "("과 ")" 형상으로 형성될 수 있다. 물론, 상기 중앙영역(C)과 양측영역(B1, B2)의 두께의 차이인 상기 단차측면의 두께(h5)는 도 2 내지 도 3에 도시된 소정의 두께(h1)와 동일하도록 형성된다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지에서의 캡 플레이트의 하면 구조를 도시한 사시도이다.
도 8을 참조하면, 보강단차부(S5)가 캡 플레이트(651)의 하면의 상부에서 볼 경우, 그 중심이 상기 캡 플레이트(651)의 중앙영역(C)의 하면(651a)에 위치되는 호 형상으로 형성되어 있다. 즉, 상기 보강단차부(S5)는 상기 캡 플레이트(651)의 하면에서의 상기 중앙영역(C)의 하면(651a)과 양측영역(B1, B2)의 하면(651c) 사이의 단차측면(651b)이 호형상, 즉 "("과 ")" 형상으로 형성될 수 있다. 물론, 상기 중앙영역(C)과 양측영역(B1, B2)의 두께의 차이인 상기 단차측면(651b)의 두께(h6)는 도 2 내지 도 3에 도시된 소정의 두께(h1)와 동일하도록 형성된다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지에서의 캡 플레이트의 하면 구조를 도시한 사시도이다.
도 9를 참조하면, 보강단차부(S6)가 캡 플레이트(751)의 하면의 상부에서 볼 경우, 그 중심이 상기 캡 플레이트(751)의 양측영역(B1, B2)의 하면(751c)에 위치되는 호 형상으로 형성되어 있다. 즉, 상기 보강단차부(S6)는 상기 캡 플레이트(751)의 하면에서의 상기 중앙영역(C)의 하면(751a)과 양측영역(B1, B2)의 하면(751c) 사이의 단차측면(751b)이 호형상, 즉 ")"과 "(" 형상으로 형성될 수 있다. 물론, 상기 중앙영역(C)과 양측영역(B1, B2)의 두께의 차이인 상기 단차측면(751b)의 두께(h7)는 도 2 내지 도 3에 도시된 소정의 두께(h1)와 동일하도록 형성된다.
따라서, 상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지는, 캡 플레이트의 중앙영역의 두께가 외력이 중점적으로 작용하는 양측영역의 두께보다 얇게 되도록 보강단차부의 형상을 다양하게 형성하여 강도를 향상시킴과 동시에, 제품의 무게를 감소시킬 수 있게 된다.
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
120: 제1 단자 121: 제1 집전판
122: 제1 전극 단자 123: 제1 단자 플레이트
130: 제2 단자 131: 제2 집전판
132: 제2 전극 단자 133: 제2 단자 플레이트
140: 케이스 150: 캡 조립체
151: 캡 플레이트 B1, B2: 양측영역
C: 중앙영역 S, S1~S7: 보강단차부

Claims (17)

  1. 제1 전극판, 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; 및
    상기 전극 조립체, 케이스 및 집전판을 밀봉하도록 상기 케이스를 막는 캡 플레이트;를 포함하고,
    상기 캡 플레이트에는 상기 캡 플레이트의 중앙영역과 상기 중앙영역에 대한 양측영역의 두께가 서로 다르게 형성되도록 보강단차부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보강단차부는 상기 캡 플레이트의 하면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 보강단차부는 상기 중앙영역과 상기 양측영역 사이에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 보강단차부는 상기 중앙영역의 두께가 상기 양측영역의 두께보다 얇게 되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 보강단차부는 상기 캡 플레이트의 양단부로부터 상기 중앙영역 방향으로 50mm인 지점에 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 양측영역은 상기 캡 플레이트의 길이에 대하여 29% 내지 30%의 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 보강단차부는 상기 중앙영역의 하면과 상기 양측영역의 하면이 일정한 단차를 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 보강단차부는 상기 단차의 측면을 이루는 단차측면이 상기 캡 플레이트의 하면과 수직이 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 보강단차부는 상기 단차의 측면을 이루는 단차측면이 상기 캡 플레이트의 하면과 경사지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 보강단차부는 상기 단차의 측면을 이루는 단차측면의 상부영역이 라운드형상을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 보강단차부는 상기 단차의 측면을 이루는 단차측면의 하부영역이 라운드형상을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 보강단차부는 상기 단차의 측면을 이루는 단차측면이 계단형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 보강단차부는 상기 캡 플레이트의 하면의 상부에서 볼 경우, 그 중심이 상기 중앙영역의 하면에 위치되는 호 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  14. 제7항에 있어서,
    상기 보강단차부는 상기 캡 플레이트의 하면의 상부에서 볼 경우, 그 중심이 상기 양측영역의 하면에 위치되는 호 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  15. 제2항에 있어서,
    상기 제1 집전판 및 제2 집전판에 전기적으로 연결되고, 상기 캡 플레이트를 관통하는 제1 전극 단자 및 제2 전극 단자를 더 포함하고,
    상기 제1 전극 단자 및 제2 전극 단자는 상기 캡 플레이트의 양측영역에 관통 결합되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  16. 제2항에 있어서,
    상기 캡 플레이트의 중앙영역 및 양측영역의 하면은 평평하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 보강단차부는 상기 캡 플레이트의 상면에 형성되거나, 또는 상기 캡 플레이트의 상면 및 하면에 함께 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
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