KR20120114495A - 절연 커버 부재를 구비한 이차 전지 - Google Patents

절연 커버 부재를 구비한 이차 전지 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 이차 전지에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 전극 단자와 집전판에서 캡 플레이트와 전극 조립체 사이에 위치하는 영역을 감싸도록 절연 커버 부재를 형성하여, 전극 단자 및 집전판과의 충돌로 인한 전극 조립체의 변형 및 손상을 방지하는데 있다.
이를 위해 본 발명은 전극 조립체; 상기 전극 조립체에 전기적으로 연결되는 집전판; 상기 전극 조립체와 상기 집전판을 수용하는 케이스; 상기 케이스를 밀봉하는 캡 플레이트; 및 상기 집전판에 전기적으로 연결되고, 상기 캡 플레이트를 관통하는 전극 단자를 포함하고, 상기 전극 단자와 상기 집전판에서 상기 캡 플레이트와 상기 전극 조립체 사이에 위치하는 영역을 감싸도록 형성되는 절연 커버 부재가 더 구비된 이차 전지를 개시한다.

Description

이차 전지{SECONDARY BATTERY}
본 발명의 일 실시예는 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지(secondary 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, 양극판 및 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 또는 돌출된다.
본 발명의 일 실시예는 전극 단자와 집전판에서 캡 플레이트와 전극 조립체 사이에 위치하는 영역을 감싸도록 절연 커버 부재를 형성하여, 전극 단자 및 집전판과의 충돌로 인한 전극 조립체의 변형 및 손상을 방지할 수 있는 이차 전지를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 이차 전지는 전극 조립체; 상기 전극 조립체에 전기적으로 연결되는 집전판; 상기 전극 조립체와 상기 집전판을 수용하는 케이스; 상기 케이스를 밀봉하는 캡 플레이트; 및 상기 집전판에 전기적으로 연결되고, 상기 캡 플레이트를 관통하는 전극 단자를 포함하고, 상기 전극 단자와 상기 집전판에서 상기 캡 플레이트와 상기 전극 조립체 사이에 위치하는 영역을 감싸도록 형성되는 절연 커버 부재가 더 구비될 수 있다.
상기 집전판은 상기 전극 단자에 접속되는 헤드부; 및 상기 헤드부로부터 연장되어 제1 방향으로 절곡되어 형성되고, 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되는 지지부를 포함할 수 있다.
상기 절연 커버 부재는 상기 집전판의 지지부에 끼워지는 고정부; 및 상기 고정부로부터 연장형성되어 상기 전극 단자와 상기 집전판의 헤드부를 수용하는 수용부를 포함할 수 있다. 상기 고정부는 외측벽부; 및 일측이 상기 외측벽의 양단에 각각 연결되고, 타측이 상기 수용부에 각각 연결된 제1 및 제2 측벽부를 포함하고, 상기 외측벽부와 제1 및 제2 측벽부로 이루어진 공간 상에 상기 집전판의 지지부가 끼워진다. 상기 수용부는 상기 전극 단자와 상기 집전판의 헤드부가 결합되는 안착홈이 형성되어 있다. 상기 안착홈에는 적어도 하나의 단차가 형성되어 있다. 상기 수용부는 상기 안착홈에 연결되어 상기 집전판의 헤드부의 일측이 고정되도록 가이드홈이 형성되어 있다. 상기 수용부의 제1 면에는 적어도 하나의 돌기부가 형성되어 있다. 상기 캡 플레이트에는 상기 돌기부가 결합되도록 상기 돌기부의 개수 및 형상에 대응되는 적어도 어느 하나의 결합홈이 형성되어 있다. 상기 수용부의 제2 면에는 상기 전극 조립체의 외주면과 일치하는 적어도 하나의 고정면이 형성되어 있다. 상기 고정면과 이에 인접하는 고정면 사이에는 위치결정돌기가 형성되어 있다.
상기 이차 전지는, 상기 전극 단자와 상기 캡 플레이트의 사이에 개재된 실링 부재를 더 포함할 수 있다. 상기 실링 부재는 평평한 판형으로 형성되고, 상기 전극 단자가 관통되는 관통홀을 가지는 몸체부; 및 상기 관통홀로부터 상기 제1 방향과 반대방향인 제2 방향으로 연장되어 상기 전극 단자의 외주연을 감싸도록 형성된 돌기부;를 포함할 수 있다. 상기 몸체부는 외측방향으로 연장형성된 적어도 하나의 서브몸체부를 더 포함할 수 있다. 상기 관통홀의 주변영역에는 적어도 하나의 산과 골 형상이 반복되도록 형성되어 있다.
상기 전극 단자는, 판형이고 상기 집전판의 헤드부에 접촉되는 연결부; 및 상기 연결부 상에 돌출형성되어 상기 캡 플레이트를 관통하는 기둥부;를 포함하고, 상기 실링 부재의 몸체부의 형상은 상기 전극 단자의 연결부의 형상에 대응되도록 형성되어 있다. 상기 실링 부재는 고무 재질로 형성되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 이차 전지는 전극 단자와 집전판에서 캡 플레이트와 전극 조립체 사이에 위치하는 영역을 감싸도록 형성되는 절연 커버 부재가 설치되어 있다. 따라서, 상기 절연 커버 부재는 이차 전지의 낙하 충격시 전극 조립체와 절연 커버 부재의 직접적인 접촉을 방지하고, 충격에 의한 전극 조립체의 변형 및 손상을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 이차 전지는 전극 단자 및 집전판을 덮는 절연 커버 부재의 하면의 형상이 전극 조립체의 외주면의 형상에 일치되도록 형성된다. 따라서, 상기 절연 커버 부재의 하면에 대한 전극 조립체의 고정력을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 이차 전지는 전극 단자와 캡 플레이트 사이에 실링 부재가 설치되어 있다. 따라서, 상기 실링 부재는 이차 전지의 밀폐성을 향상시켜 내부로 이물질이 침투하는 방지할 수 있고, 또한 전해액에 의하여 발생되는 불필요한 내부 단락을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 I-I' 선을 따라 절취한 이차 전지를 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 A의 확대 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 실링 부재를 도시한 확대 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 절연 커버 부재를 도시한 확대 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 결합관계를 도시한 분해 사시도이다.
도 7a 및 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 절연 커버 부재가 결합된 상태를 도시한 단면도이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
여기서, 명세서 전체를 통하여 유사한 구성 및 동작을 갖는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 또한, 어떤 부분이 다른 부분과 전기적으로 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 연결되어 있는 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이다. 도 2는 도 1의 I-I' 선을 따라 절취한 이차 전지를 도시한 단면도이다. 도 3은 도 2에 도시된 A의 확대 단면도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 실링 부재를 도시한 확대 사시도이다. 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 이차 전지의 절연 커버 부재를 도시한 확대 사시도이다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는 전극 조립체(110), 제1 단자 조립체(120), 제2 단자 조립체(130), 케이스(140), 캡 조립체(150), 실링 부재(160) 및 절연 커버 부재(170)를 포함한다.
상기 전극 조립체(110)는 얇은 판형 혹은 막형으로 형성된 제1 전극판(111), 세퍼레이터(113), 제2 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.
상기 제1 전극판(111)은 구리 또는 니켈과 같은 금속 포일로 형성된 제1전극 집전체에 흑연 또는 탄소 등의 제1 전극 활물질을 도포함으로써 형성되며, 제1 활물질이 도포되지 않는 영역인 제1 전극 무지부(111a)를 포함한다. 상기 제1 전극 무지부(111a)는 제1 전극판(111)과, 제1 전극판 외부 간의 전류 흐름의 통로가 된다. 한편, 본 발명에서 상기 제1전극판(111)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기 제2 전극판(112)은 알루미늄과 같은 금속 포일로 형성된 제2 전극 집전체에 전이금속산화물 등의 제2 전극 활물질을 도포함으로써 형성되며, 제2 활물질이 도포되지 않은 영역인 제2 전극 무지부(112a)를 포함한다. 상기 제2 전극 무지부(112a)는 제2 전극판(112)과, 제2 전극판 외부 간의 전류 흐름의 통로가 된다. 한편, 본 발명에서 상기 제2 전극판(112)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기와 같은 제1 전극판(111) 및 제2 전극판(112)은 극성을 달리하여 배치될 수도 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.
상기와 같은 전극 조립체(110)의 양측 단부에는 제1 전극판(111)과 제2 전극판(112) 각각에 전기적으로 연결되는 제1 단자 조립체(120) 및 제2 단자 조립체(130)가 결합된다.
이러한 전극 조립체(110)는 실질적으로 전해액과 함께 상기 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.
상기 제1 단자 조립체(120)는 주로 금속 또는 그 등가물로 형성되며, 상기 제1 전극판(111)과 전기적으로 연결된다. 상기 제1 단자 조립체(120)는 제1 집전판(121), 제1 전극 단자(122) 및 제1 단자 플레이트(123)를 포함한다.
상기 제1 집전판(121)은 전극 조립체(110)의 일측 단부로 돌출된 제1 전극 무지부(111a)와 접촉된다. 이러한 제1 집전판(121)은 헤드부(121a)와 지지부(121b)를 포함한다. 상기 헤드부(121a)는 상기 제1 전극 단자(122)에 접속된다. 여기서, 상기 헤드부(121a)는 실질적으로 상기 제1 전극 단자(122)의 하면과 용접된다. 상기 지지부(121b)는 상기 헤드부(121a)로부터 연장되어 제1 방향(즉, 하부 방향)으로 절곡되어 형성되고, 상기 제1 전극 무지부(111a)와 전기적으로 연결된다. 이러한 제1 집전판(121)은 구리 또는 구리 합금 등으로 제조될 수 있으나, 이러한 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기 제1 전극 단자(122)는 후술되는 캡 플레이트(151)를 관통하여 상부로 일정 길이 돌출 및 연장되며, 또한 캡 플레이트(151)의 하부에서 상기 제1 집전판(121)과 전기적으로 연결된다. 이러한 제1 전극 단자(122)는 연결부(122a)와 기둥부(122b)를 포함한다. 상기 연결부(122a)는 판형으로 형성되어 상기 제1 집전판(121)의 헤드부(121a)에 접촉된다. 실질적으로 상기 연결부(122a)는 상기 제1 집전판(121)의 헤드부(121a)에 용접결합된다. 한편, 상기 연결부(122a)는 그 양측으로 돌출되는 서브 연결부(122c)가 형성될 수 있다. 또한, 상기 기둥부(122b)는 상기 연결부(122a) 상에 돌출형성되어 상기 캡 플레이트(151)를 관통하도록 형성된다. 즉, 이러한 기둥부(122b)는 상기 연결부(122a)로부터 상기 캡 플레이트(151)의 상부로 일정 길이 돌출 및 연장되어 있다. 또한, 상기 기둥부(122b)의 상부영역은 제1 단자 플레이트(123)에 고정된다. 즉, 상기 제1 전극 단자(122)의 기둥부(122b)의 상단은 후술하는 제1 단자 플레이트(123)에 결합된 후 리벳팅된다. 여기서, 상기 제1 전극 단자(122)는 후술하는 실링 부재(160)에 의하여 상기 캡 플레이트(151)와 전기적으로 절연될 수 있다. 이러한 제1 전극 단자(122)는 예를 들면 구리, 구리 합금 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나로 제조될 수 있으나, 이러한 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기 제1 단자 플레이트(123)는 대략 육면체 형태로 형성되고, 중앙에 상기 제1 전극 단자(122)가 관통 결합되도록 대략 수직 방향으로 단자 관통홀(123a)이 형성되어 있다. 상기 제1 단자 플레이트(123)는 스텐레스 스틸, 구리, 구리 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나로 형성될 수 있으나, 이러한 재질이 한정되는 것은 아니다. 더불어, 상기 제1 단자 플레이트(123)와 상기 캡 플레이트(151)는 후술하는 상부 절연부재(155)에 의하여 서로 절연될 수 있다.
상기 제2 단자 조립체(130) 역시 주로 금속 또는 그 등가물로 형성되며, 제2 전극판(112)과 전기적으로 연결된다. 상기 제2 단자 조립체(130)는 제2 집전판(131), 제2 전극 단자(132) 및 제2 단자 플레이트(133)를 포함한다. 여기서, 상기 제2 단자 조립체(130)의 형태는 상기 제1 단자 조립체(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 재질로 한정되는 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 있으나, 이러한 재질이 한정되는 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 조립체(130)와 같은 극성(예를 들면, 양극)을 가질 수 있다.
한편, 상기 케이스(140)는 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 니켈이 도금된 스틸과 같은 도전성 금속으로 형성되며, 상기 전극 조립체(110), 상기 제1 단자 조립체(120) 및 제2 단자 조립체(130)가 삽입 안착될 수 있도록 개구부가 형성된 대략 육면체 형상으로 이루어진다.
상기 캡 조립체(150)는 상기 케이스(140)에 결합된다. 상기 캡 조립체(150)는 구체적으로 캡 플레이트(151), 마개(152), 안전벤트(152), 상부 절연 부재(154)를 포함한다.
상기 캡 플레이트(151)는 상기 케이스(140)의 개구를 밀봉하며, 상기 케이스(140)와 동일한 재질로 형성될 수 있다. 또한, 상기 캡 플레이트(151)의 하면에는 적어도 하나의 결합홈(151c, 도 6 참조)이 형성되고, 또한 이러한 결합홈(151c)은 상기 제1 집전판(121) 및 제2 집전판(131)에 결합되어 상기 제1 전극 단자(122) 및 제1 집전판(121)과 상기 제2 전극 단자(132) 및 제2 집전판(131)을 덮도록 설치되는 절연 커버 부재(170)의 돌기부(172d)에 결합된다. 여기서, 상기 캡 플레이트(151)는 상술한 바와 같이 제2 단자 조립체(130)와 동일한 극성을 가질 수 있으므로, 상기 캡 플레이트(151) 및 케이스(140)는 동일한 극성을 가질 수 있다.
상기 마개(152)는 상기 캡 플레이트(151)의 전해액 주입구(151a)를 밀봉하며, 상기 안전벤트(153)는 캡 플레이트(151)의 벤트홀(151b)에 설치되고, 설정된 압력에서 개방될 수 있도록 노치(153a)가 형성될 수 있다.
상기 상부 절연 부재(154)는 상기 캡 플레이트(151) 상에 형성되어 상기 제1 단자 플레이트(123) 및 제2 단자 플레이트(133)의 각각과 캡 플레이트(151)를 절연시킨다. 또한, 상기 상부 절연 부재(154)는 상기 캡 플레이트(151)와 실링 부재(160)에 밀착될 수 있다. 여기서, 상기 상부 절연 부재(154)는 PPS(Polyphenylene Sulfide)일 수 있으나, 이러한 재질로 한정되는 것은 아니다.
한편, 상기 실링 부재(160)는 절연성 재질로 상기 제1 전극 단자(122) 및 제2 전극 단자(132)의 각각과 상기 캡 플레이트(151)의 사이에 개재되어, 상기 제1 전극 단자(122) 및 제2 전극 단자(132)의 각각과 상기 캡 플레이트(151)의 사이를 밀봉시킨다. 이러한 실링 부재(160)는 상기 캡 플레이트(151)의 하면에서 노출된 상기 제1 전극 단자(122) 및 제2 전극 단자(132)와 상기 제1 집전판(121) 및 제2 집전판(131)을 절연시킨다. 즉, 상기 실링 부재(160)는 상기 캡 플레이트(151)와 상기 제1 전극 단자(122) 및 제2 전극 단자(132)의 사이, 상기 캡 플레이트(151)의 하면에서 노출된 상기 제1 전극 단자(122) 및 제2 전극 단자(132)와 상기 제1 집전판(121) 및 제2 집전판(31)의 상면에 걸쳐 형성되어 그 공간에 유입될 수 있는 전해액과 같은 전도성 유체의 이동로를 증가시켜줌으로써, 상기 전극 조립체(110)와 상기 캡 플레이트(151)의 사이, 상기 전극 조립체(110)와 상기 제1 집전판(121) 및 제2 집전판(131)의 사이, 또는 상기 전극 조립체(110)와 제1 전극 단자(122) 및 제2 전극 단자(132)의 사이에 불필요한 단락이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다. 또한, 상기 실링 부재(160)는 외부의 수분이 이차 전지(100)의 내부에 침투하지 못하도록 하거나, 이차 전지(100)의 내부에 수용된 전해액이 외부로 유출되지 못하도록 할 수 있다.
또한, 상기 실링 부재(160)는 몸체부(161)와 돌기부(162)를 포함한다. 상기 몸체부(161)는 평평한 판형으로 형성되고, 상기 제1 전극 단자(122) 및 제2 전극 단자(132)가 관통되는 관통홀(161c)을 가지고 있다. 여기서, 상기 몸체부(161)의 상면이고, 또한 상기 관통홀(161c)의 주변영역에는 적어도 하나의 산(161a)과 골(161b) 형상이 반복되도록 형성되어 있다. 이때, 상기 관통홀(161c)의 주변 영역과 밀착되는 캡 플레이트(151)의 하면에는 상기 산(161a)과 골(161b) 형상이 결합되도록 이와 대응되는 형상의 체결홈(미도시)이 형성될 수 있다. 또한, 상기 몸체부(161)의 형상은 상기 제1 전극 단자(122) 및 제2 전극 단자(132)의 연결부(122a, 132a)의 형상에 대응되도록 형성되어 있다. 예를 들면, 상기 제1 전극 단자(122)의 연결부(122a)가 단차가 형성된 서브 연결부(122c)가 형성되어 있는 경우, 상기 몸체부(161)는 상기 연결부(122a)와 서브 연결부(122c)의 형상에 대응되도록 서브 몸체부(163)가 형성될 수 있다. 따라서, 상기 몸체부(161)가 상기 연결부(122a)의 형상에 대응되도록 형성하여 상기 몸체부(161)의 하면과 상기 연결부(122a)의 상면이 밀착되도록 할 수 있다. 또한, 상기 돌기부(162)는 상기 관통홀(161c)로부터 제1 방향과 반대방향인 제2 방향(즉, 상부 방향)으로 돌출되어 상기 제1 전극 단자(122) 및 제2 전극 단자(132)의 외주연을 감싸도록 형성된다. 즉, 상기 돌기부(162)는 상기 제1 전극 단자(122) 및 제2 전극 단자(132)의 외주연에 밀착되도록 형성하여 상기 제1 전극 단자(122) 및 제2 전극 단자(132)와 결합될 수 있다.
한편, 상기 실링 부재(160)는 고무 재질, 불소 수지, PPS(Polyphenylene Sulfide) 등으로 형성될 수 있으나, 이러한 재질로 한정되는 것은 아니다.
상기 절연 커버 부재(170)는 상기 전극 단자(122, 132)와 상기 집전판(121, 131)에서 상기 캡 플레이트(151)와 상기 전극 조립체(110) 사이에 위치하는 영역(B)을 감싸도록 형성되어 있다. 즉, 상기 절연 커버 부재(170)는 상기 케이스(140)의 내측에 상기 전극 단자(122, 132)와 상기 집전판(121, 131)이 연결되는 영역(B)을 감싸도록 형성되어 있다. 또한, 상기 절연 커버 부재(170)는 상기 캡 플레이트(151)의 하면에 고정되도록 설치되어 있다. 이러한 절연 커버 부재(170)는 덮개형 방식으로 형성되어, 상기 전극 조립체(110)가 상기 제1 전극 단자(122) 및 제1 집전판(121)과 상기 제2 전극 단자(132) 및 제2 집전판(131)에 의하여 손상되는 것을 방지할 수 있다.
이를 위하여, 상기 절연 커버 부재(170)는 고정부(171)와 수용부(172)를 포함한다. 상기 고정부(171)는 상기 제1 집전판(121) 및 제2 집전판(131)의 지지부(121b, 131b)에 끼워지도록 형성된다. 이러한 고정부(171)는 외측벽부(171a)와, 일측이 상기 외측벽부(171a)의 양단에 각각 연결되고, 타측이 상기 수용부(172)에 각각 연결된 제1 및 제2 측벽부(171b, 171c)를 포함할 수 있다. 따라서, 상기 고정부(171)의 외측벽부(171a)와 제1 및 제2 측벽부(171b, 171c)로 이루어진 공간(171d)에 상기 제1 집전판(121) 및 제2 집전판(131)의 지지부(121b, 131b)가 끼워져 결합되게 된다. 또한, 상기 수용부(172)는 상기 고정부(171)로부터 연장형성되어, 상기 제1 전극 단자(122) 및 제2 전극 단자(132)와 상기 제1 집전판(121) 및 제2 집전판(131)의 헤드부(121a, 131a)를 수용한다. 이러한 수용부(172)에는 상기 제1 전극 단자(122) 및 제2 전극 단자(132)와 상기 제1 집전판(121) 및 제2 집전판(131)의 헤드부(121a, 131a)가 각각 결합되는 안착홈(172a)이 형성되어 있다. 이때, 상기 안착홈(172a)에는 적어도 하나의 단차(172b, 172c)가 형성될 수 있다. 상기 안착홈(172a)에는 상기 제1 전극 단자(122) 및 제2 전극 단자(132)의 연결부(122a, 132a)와 상기 제1 집전판(121) 및 제2 집전판(131)의 헤드부(121a, 131a)가 용접결합되어 안착된다. 이때, 상기 제1 전극 단자(122) 및 제2 전극 단자(132)의 연결부(122a, 132a)와 상기 제1 집전판(121) 및 제2 집전판(131)의 헤드부(121a, 131a)가 용접결합되는 면의 크기가 상대적으로 크거나 작을 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 상기 안착홈(172a)에 적어도 하나의 단차(172b, 172c)를 형성하여, 상기 제1 전극 단자(122) 및 제2 전극 단자(132)의 연결부(122a, 132a)와 상기 제1 집전판(121) 및 제2 집전판(131)의 헤드부(121a, 131a)가 서로 용접결합되는 면의 크기가 다를 경우에도 상기 안착홈(172a)에 밀착되어 결합될 수 있다. 또한, 상기 수용부(172)는 상기 안착홈(172a)에 연결되어 상기 제1 집전판(121) 및 제2 집전판(131)의 헤드부(121a, 131a)의 일측이 고정되도록 가이드홈(172e)이 형성되어 있다. 즉, 상기 가이드 홈(172e)에는 상기 헤드부(121a, 131a)에서의 상기 지지부(121b, 131b)측 방향으로의 일측이 고정되게 된다. 이때, 상기 가이드 홈(172e)은 그 폭(W2)이 상기 안착홈(172a)의 폭(W1)보다 상대적으로 같거나 크게 형성될 수 있다.
또한, 상기 수용부(172)의 제1 면(즉, 상면)에는 적어도 하나의 돌기부(172d)가 형성되어 있다. 이러한 돌기부(172d)는, 상기 캡 플레이트(151)의 하면에 형성된 결합홈(151c)에 결합된다. 물론, 상기 돌기부(172d)의 형상은 상기 결합홈(151c)의 형상에 대응되도록 형성되어 있다.
또한, 상기 수용부(172)의 제2 면(즉, 하면)(173)에는 상기 전극 조립체(110)의 외주면과 일치하는 적어도 하나의 고정면(173a, 도 7a 및 7b 참조)이 형성되어 있다. 이러한 고정면(173a)은 상기 전극 조립체(110)가 움직이게 되는 경우에 상기 전극 조립체(110)의 외주면을 고정시킬 수 있게 된다. 또한, 상기 고정면(173a)과 이에 인접하는 고정면(173a) 사이에는 위치결정돌기(173b, 도 7a 및 7b 참조)가 형성되어 있다.
한편, 이차 전지(100)는 낙하 충격시 상기 전극 조립체(110)가 케이스(140)의 내부에서 움직이게 되어 상대적으로 딱딱한 재질로 형성된 캡 플레이트(151)의 하부 구조의 모서리 등에 접촉될 수 있다. 그러면, 상기 전극 조립체(110)가 변형되거나 손상될 위험이 있다. 따라서, 본 발명에서는 상기 절연 커버 부재(170)의 수용부(172)의 하면(173)을 상기 전극 조립체(110)의 외주면의 형상과 일치되도록 형성하여 상기 전극 조립체(110)의 변형 또는 손상을 방지할 수 있게 된다. 상기 수용부(172)의 하면(173)의 형상에 관하여는 도 7a 및 7b에 관한 설명부분에서 보다 상세하게 설명하기로 한다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 의한 이차 전지에 의하면, 캡 플레이트의 하부에 집전판에 결합되어 전극 단자 및 집전판을 덮는 절연 커버 부재를 설치하여, 이차 전지의 낙하 충격시 전극 조립체와 절연 커버 부재의 직접적인 접촉을 방지하고, 충격에 의한 전극 조립체의 변형 및 손상을 방지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 결합관계를 도시한 분해 사시도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 상기 전극 단자(122)와 상기 캡 플레이트(151)의 사이에 실링 부재(160)가 결합되고, 상기 캡 플레이트(151)의 하면에는 상기 집전판(121)에 결합되어 상기 전극 단자(122) 및 상기 집전판(121)을 덮도록 절연 커버 부재(170)가 형성되어 있다. 이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 단자 조립체 중 하나의 결합관계를 중심으로 설명하기로 한다.
우선, 상기 집전판(121)의 지지부에 상기 절연 커버 부재(170)의 고정부(171)가 결합된다. 즉, 상기 절연 커버 부재(170)의 일측에 형성된 고정부(171)에 상기 집전판(121)의 지지부(121b)가 끼워져 관통결합되고, 이때 상기 절연 커버 부재(170)는 상기 집전판(121)의 지지부(121b)가 헤드부(121a)방향으로 절곡된 영역까지 이동하여 결합된다. 이때, 상기 헤드부(121a) 중 상기 지지부(121b)측에 위치한 일측 영역은 상기 절연 커버 부재(170)의 가이드 홈(172e)에 결합되게 된다.
또한, 상기 집전판(121)의 헤드부(121a)는 상기 절연 커버 부재(170)의 안착홈(172a)에 결합된다. 이때, 상기 집전판(121)의 헤드부(121a)의 상면에 상기 전극 단자(122)의 연결부(122a) 및 서브연결부(122c)가 용접결합되어 있는 상태일 것이다. 또한, 상기 연결부(122a)의 양측에 연장되어 돌출형성된 서브연결부(122c)는 상기 안착홈(172a)에서 단차가 형성된 영역(172b)에 결합된다.
또한, 상기 전극 단자(122)의 기둥부(122b)는 상기 실링 부재(160)의 몸체부(161)의 관통홀(161c)에 관통되어 결합된다. 이때, 상기 실링 부재(160)의 돌기부(162)도 상기 캡 플레이트(151)의 단자 관통홀(151d)에 관통되어 결합된다. 또한, 상기 절연 커버 부재(170)의 수용부(172)의 상면에 형성된 돌기부(172d)는 상기 캡 플레이트(151)의 하면에 형성된 결합홈(151c)에 결합되어 고정되게 된다.
도 7a 및 7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지의 절연 커버 부재가 결합된 상태를 도시한 단면도이다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지는 그 내부에 하나의 전극 조립체(110)를 포함하고 있다. 이러한 이차 전지에 설치되는 절연 커버 부재(170)는 그 수용부(172)의 하면(173)에 하나의 전극 조립체(110)의 외주면에 일치되도록 고정면(173a)이 형성되어 있다. 이때, 상기 고정면(173a)은 상기 전극 조립체(110)가 움직이게 될 경우에 그 외주면에 밀착되어 상기 전극 조립체(110)가 상기 고정면(173a)에 의하여 고정될 수 있다. 예를 들어, 상기 전극 조립체(110)의 외주면이 라운드 형상일 경우, 이러한 형상에 일치되도록 상기 고정면(173a)을 라운드 형상으로 형성하여 상기 전극 조립체(110)를 고정하게 되므로, 상기 전극 조립체(110)에 충격이 가해지지 않게 할 수 있다. 한편, 상기 고정면(173a)의 형상은 전극 조립체(110)의 외주면의 형상에 따라 다양한 형상으로 변형되어 형성될 수 있다.
도 7b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지는 그 내부에 복수 개의 전극 조립체(110a, 110b)를 포함하고 있다. 이러한 이차 전지에 설치되는 절연 커버 부재(170)는 그 수용부(172)의 하면(173)에 복수 개의 전극 조립체(110a, 110b)의 외주면에 일치되도록 복수 개의 고정면(173a, 173b)이 형성되어 있다. 또한, 상기 고정면(173a)과 이에 인접하는 고정면(173b) 사이에는 위치결정돌기(173c)가 형성되어 있다. 이러한 위치결정돌기(173c)는 상기 복수 개의 전극 조립체(110a, 110b)의 위치를 구획하게 된다. 이때, 상기 복수 개의 고정면(173a, 173b)은 상기 복수 개의 전극 조립체(110a, 110b)의 외주면에 밀착되어 상기 복수 개의 전극 조립체(110a, 110b)가 상기 복수 개의 고정면(173a, 173b)에 의하여 고정된다. 여기서, 상기 복수 개의 고정면(173a, 173b)은 상기 복수 개의 전극 조립체(110, 110b)의 개수에 대응되도록 형성될 수 있다. 물론, 상기 복수 개의 고정면(173a, 173b)의 형상은 상기 복수 개의 전극 조립체(110a, 110b)의 외주면의 형상에 따라 다양한 형상으로 변형되어 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 의한 이차 전지에 의하면, 전극 단자 및 집전판을 덮는 절연 커버 부재의 하면의 형상이 전극 조립체의 외주면의 형상에 일치되도록 형성하여, 상기 절연 커버 부재의 하면에 대한 전극 조립체의 고정력을 향상시킬 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 이차 전지를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100: 이차 전지 110: 전극 조립체
120: 제1 단자 조립체 121: 제1 집전판
121a, 131a: 헤드부 121b, 131b: 지지부
122: 제1 전극 단자 122a, 132a: 연결부
122b, 132b: 기둥부 122c: 서브 연결부
123: 제1 단자 플레이트 123a: 단자 관통홀
130: 제2 단자 조립체 131: 제2 집전판
132: 제2 전극 단자 133: 제2 단자 플레이트
140: 케이스 150: 캡 조립체
151: 캡 플레이트 151a: 전해액 주입구
151b: 벤트홀 151c: 결합홈
152: 마개 153: 안전벤트
153a: 노치 154: 상부 절연 부재
160: 실링 부재 161: 몸체부
161a: 산 161b: 골
161c: 관통홀 162: 돌기부
163: 서브 몸체부 170: 절연 커버 부재
171: 고정부 171a: 외측벽부
171b, 171c: 제1 및 제2 측벽부 171d: 공간
171e: 가이드 홈 172: 수용부
172a: 안착홈 172b, 172c: 단차부
172d: 돌기부 173: 수용부의 하면
173a: 고정면 173b: 위치결정돌기

Claims (17)

  1. 전극 조립체;
    상기 전극 조립체에 전기적으로 연결되는 집전판;
    상기 전극 조립체와 상기 집전판을 수용하는 케이스;
    상기 케이스를 밀봉하는 캡 플레이트; 및
    상기 집전판에 전기적으로 연결되고, 상기 캡 플레이트를 관통하는 전극 단자를 포함하고,
    상기 전극 단자와 상기 집전판에서 상기 캡 플레이트와 상기 전극 조립체 사이에 위치하는 영역을 감싸도록 형성되는 절연 커버 부재가 더 구비되는 이차 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 집전판은
    상기 전극 단자에 접속되는 헤드부; 및
    상기 헤드부로부터 연장되어 제1 방향으로 절곡되어 형성되고, 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되는 지지부를 포함하는 이차 전지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 절연 커버 부재는
    상기 집전판의 지지부에 끼워지는 고정부; 및
    상기 고정부로부터 연장형성되어 상기 전극 단자와 상기 집전판의 헤드부를 수용하는 수용부를 포함하는 이차 전지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 고정부는
    외측벽부; 및
    일측이 상기 외측벽의 양단에 각각 연결되고, 타측이 상기 수용부에 각각 연결된 제1 및 제2 측벽부를 포함하고,
    상기 외측벽부와 제1 및 제2 측벽부로 이루어진 공간 상에 상기 집전판의 지지부가 끼워지는 이차 전지.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 수용부는
    상기 전극 단자와 상기 집전판의 헤드부가 결합되는 안착홈이 형성되어 있는 이차 전지.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 안착홈에는 적어도 하나의 단차가 형성되어 있는 이차 전지.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 수용부는 상기 안착홈에 연결되어 상기 집전판의 헤드부의 일측이 고정되도록 가이드홈이 형성되어 있는 이차 전지.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 수용부의 제1 면에는 적어도 하나의 돌기부가 형성되어 있는 이차 전지.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 캡 플레이트에는 상기 돌기부가 결합되도록 상기 돌기부의 개수 및 형상에 대응되는 적어도 어느 하나의 결합홈이 형성되어 있는 이차 전지.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 수용부의 제2 면에는 상기 전극 조립체의 외주면과 일치하는 적어도 하나의 고정면이 형성되어 있는 이차 전지.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 고정면과 이에 인접하는 고정면 사이에는 위치결정돌기가 형성되어 있는 이차 전지.
  12. 제2항에 있어서,
    상기 전극 단자와 상기 캡 플레이트의 사이에 개재된 실링 부재를 더 포함하는 이차 전지.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 실링 부재는
    평평한 판형으로 형성되고, 상기 전극 단자가 관통되는 관통홀을 가지는 몸체부; 및
    상기 관통홀로부터 상기 제1 방향과 반대방향인 제2 방향으로 연장되어 상기 전극 단자의 외주연을 감싸도록 형성된 돌기부;를 포함하는 이차 전지.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 몸체부는 외측방향으로 연장형성된 적어도 하나의 서브몸체부를 더 포함하는 이차 전지.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 관통홀의 주변영역에는 적어도 하나의 산과 골 형상이 반복되도록 형성되어 있는 이차 전지.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 전극 단자는, 판형이고 상기 집전판의 헤드부에 접촉되는 연결부; 및 상기 연결부 상에 돌출형성되어 상기 캡 플레이트를 관통하는 기둥부;를 포함하고,
    상기 실링 부재의 몸체부의 형상은 상기 전극 단자의 연결부의 형상에 대응되도록 형성되는 이차 전지.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 실링 부재는 고무 재질로 형성되는 이차 전지.
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