KR20120122850A - 이차 전지 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예는 이차 전지에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 집전판과 단자 플레이트를 체결 단자로 결합함으로써, 버스 바와 단자 사이에 짧은 전류 통로를 확보하여 전기 저항을 감소시키고, 버스 바와 체결 단자 사이의 체결력을 향상시키는데 있다.
이를 위해 본 발명의 일 실시예는 전극 조립체; 상기 전극 조립체에 전기적으로 연결된 제1단자; 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 및 상기 케이스를 밀봉하는 캡 조립체를 포함하고, 상기 제1단자는 상기 전극 조립체와 접촉되고, 적어도 하나의 돌기홀을 갖는 제1집전판; 상기 돌기홀로 확장되는 적어도 하나의 돌기를 포함하는 제1단자 플레이트; 및 상기 제1단자 플레이트를 관통하여 확장되며, 상기 제1집전판과 전기적으로 연결되는 제1체결 단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지를 개시한다.
이를 위해 본 발명의 일 실시예는 전극 조립체; 상기 전극 조립체에 전기적으로 연결된 제1단자; 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 및 상기 케이스를 밀봉하는 캡 조립체를 포함하고, 상기 제1단자는 상기 전극 조립체와 접촉되고, 적어도 하나의 돌기홀을 갖는 제1집전판; 상기 돌기홀로 확장되는 적어도 하나의 돌기를 포함하는 제1단자 플레이트; 및 상기 제1단자 플레이트를 관통하여 확장되며, 상기 제1집전판과 전기적으로 연결되는 제1체결 단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지를 개시한다.
Description
본 발명의 일 실시예는 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 일 실시예에 따른 이차 전지는 집전판과 집전 단자를 체결 단자로 결합함으로써, 집전 효율 및 체결력을 향상시키는데 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 이차 전지는 전극 조립체; 상기 전극 조립체에 전기적으로 연결된 제1단자; 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 및 상기 케이스를 밀봉하는 캡 조립체를 포함하고, 상기 제1단자는 상기 전극 조립체와 접촉되고, 적어도 하나의 돌기홀을 갖는 제1집전판; 상기 돌기홀로 확장되는 적어도 하나의 돌기를 포함하는 제1단자 플레이트; 및 상기 제1단자 플레이트를 관통하여 확장되며, 상기 제1집전판과 전기적으로 연결되는 제1체결 단자를 포함한다.
상기 제1단자 플레이트는 복수의 돌기를 포함하고, 상기 제1집전판은 복수의 돌기홀을 포함할 수 있다.
상기 제1집전판에는 상기 제1체결 단자가 결합되는 단자홀이 형성될 수 있다. 상기 제1체결 단자는 머리부와 상기 머리부로부터 연장되는 몸체부를 포함할 수 있다. 상기 머리부는 적어도 하나의 상기 돌기와 접촉할 수 있다.
상기 제1집전판과 상기 제1체결 단자 사이에 위치한 제1체결 링을 더 포함할 수 있다. 상기 제1체결 링은 고무로 이루어질 수 있다.
상기 제1단자 플레이트는 상기 제1체결 단자를 수용하는 체결홀이 형성될 수 있다. 상기 체결홀에는 나사산이 형성될 수 있다.
상기 제1체결 단자에는 나사산이 형성되고, 상기 제1체결 단자는 상기 제1단자 플레이트에 고정될 수 있다.
상기 캡 조립체는 캡 플레이트를 포함하고, 상기 캡 플레이트와 상기 제1집전판 사이에는 절연부재가 형성될 수 있다.
상기 캡 조립체는 캡 플레이트를 포함하고, 상기 캡 플레이트와 상기 제1단자 플레이트 사이에는 적어도 하나의 실 가스켓이 형성될 수 있다.
상기 제1단자 플레이트에는 상기 제1체결 단자를 압착시키는 압착 영역이 형성될 수 있다.
상기 전극 조립체에 전기적으로 연결된 제2단자를 더 포함하고, 상기 제2단자는 상기 전극 조립체와 접촉되고, 적어도 하나의 돌기홀을 갖는 제2집전판; 상기 돌기홀로 확장되는 적어도 하나의 돌기를 포함하는 제2단자 플레이트; 및 상기 제2단자 플레이트를 관통하여 확장되며, 상기 제2집전판과 전기적으로 연결되는 제2체결 단자를 포함한다.
상기 제2단자 플레이트는 복수의 돌기를 포함하고, 상기 제2집전판은 복수의 돌기홀을 포함할 수 있다.
상기 제2집전판과 상기 제2체결 단자 사이에 위치한 제2체결 링을 더 포함할 수 있다.
상기 제1체결 단자와 상기 제1단자 플레이트는 서로 다른 물질로 이루어질 수 있다. 상기 제1체결 단자는 스텐레스 스틸로 이루어지고, 상기 제1단자 플레이트는 구리 또는 알루미늄으로 이루어질 수 있다. 상기 제1체결 단자는 상기 제1단자 플레이트보다 강도가 더 클 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 이차 전지는 전극 조립체; 상기 전극 조립체에 전기적으로 연결된 제1단자; 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 및 상기 케이스를 밀봉하고 캡 플레이트를 갖는 캡 조립체를 포함하고, 상기 제1단자는 상기 전극 조립체와 접촉되고, 적어도 하나의 돌기홀을 갖는 제1집전판; 상기 돌기홀로 확장되는 적어도 하나의 돌기를 포함하는 제1단자 플레이트; 및 상기 제1단자 플레이트를 관통하여 확장되며, 상기 제1집전판과 전기적으로 연결되는 제1체결 단자를 포함하고, 상기 제1단자 플레이트는 상기 캡 플레이트를 관통하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 집전판과 단자 플레이트를 체결 단자로 결합함으로써, 집전 효율 및 체결력이 향상된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 집전판과 단자 플레이트가 체결 단자에 의해 전기적으로 연결됨으로써 전류 통로가 짧아지고, 이에 따라 단자의 전기 저항이 감소한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 단자 플레이트와 체결 단자가 볼트-너트 방식으로 결합된 후 압착됨으로써, 버스 바 및 너트가 체결 단자에 결합될 때, 체결 단자가 회전되지 않게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 집전판을 통한 전류가 상대적으로 단면적이 큰 단자 플레이트를 통해 직접 버스 바에 전달됨으로써 더욱 넓은 전류 통로를 제공하고, 이에 따라 단자의 전기 저항이 감소한다.
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 2에 도시된 A의 확대 단면도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 단자의 제조 방법을 도시한 순차 설명도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지와 버스 바의 결합 방법을 도시한 설명도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 단자와 버스 바의 결합 상태를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 I-I' 선을 따라 절취한 이차 전지를 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 A의 확대 단면도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 단자의 제조 방법을 도시한 순차 설명도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지와 버스 바의 결합 방법을 도시한 설명도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 단자와 버스 바의 결합 상태를 도시한 단면도이다.
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.
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 2에 도시된 A의 확대 단면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는 전극 조립체(110), 제1단자(120), 제2단자(130), 케이스(140) 및 캡 조립체(150)를 포함한다.
상기 전극 조립체(110)는 얇은 판형 혹은 막형으로 형성된 제1전극판(111), 세퍼레이터(113), 제2전극판(112)의 적층체를 권취하거나 겹쳐서 형성한다. 여기서, 제1전극판(111)은 음극으로서 동작할 수 있으며, 제2전극판(112)은 양극으로서 동작할 수 있다. 물론, 그 반대도 가능하다.
상기 제1전극판(111)은 구리 또는 니켈과 같은 금속 포일로 형성된 제1전극 집전체에 흑연 또는 탄소 등의 제1전극 활물질을 도포함으로써 형성되며, 제1활물질이 도포되지 않는 영역인 제1전극 무지부(111a)를 포함한다. 상기 제1전극 무지부(111a)는 제1전극판(111)과, 제1전극판 외부 간의 전류 흐름의 통로가 된다. 한편, 본 발명에서 상기 제1전극판(111)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기 제2전극판(112)은 알루미늄과 같은 금속 포일로 형성된 제2전극 집전체에 전이금속산화물 등의 제2전극 활물질을 도포함으로써 형성되며, 제2활물질이 도포되지 않은 영역인 제2전극 무지부(112a)를 포함한다. 상기 제2전극 무지부(112a)는 제2전극판(112)과, 제2전극판 외부 간의 전류 흐름의 통로가 된다. 한편, 본 발명에서 상기 제2전극판(112)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기와 같은 제1전극판(111) 및 제2전극판(112)은 극성을 달리하여 배치될 수 있다.
상기 세퍼레이터(113)는 제1전극판(111)과 제2전극판(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 제1전극판(111)과 제2전극판(112) 각각에 전기적으로 연결되는 제1단자(120) 및 제2단자(130)가 결합된다.
이러한 전극 조립체(110)는 실질적으로 전해액과 함께 상기 케이스(140)에 수납된다. 상기 전해액은 EC, PC, DEC, EMC, DMC와 같은 유기 용매에 LiPF6, LiBF4와 같은 리튬염으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 전해액은 액체, 고체 또는 겔상일 수 있다.
상기 제1단자(120)는 주로 금속 또는 그 등가물로 형성되며, 상기 제1전극판(111)과 전기적으로 연결된다. 상기 제1단자(120)는 제1집전판(121), 제1단자 플레이트(122), 제1체결 단자(123) 및 제1체결 링(124)을 포함한다.
상기 제1집전판(121)은 전극 조립체(110)의 일측 단부로 돌출된 제1전극 무지부(111a)와 접촉된다. 실질적으로, 상기 제1집전판(121)은 상기 제1전극 무지부(111a)에 용접된다. 또한, 상기 제1집전판(121)은 후술되는 캡 플레이트(151)의 하부에 결합된다. 상기 제1집전판(121)은 대략 '┎' 형태로 형성되며, 상부에는 단자홀(121a)이 형성된다. 상기 단자홀(121a)에는 상기 제1체결 단자(123)가 끼워져 결합된다. 또한, 상기 단자홀(121a)의 양측에는 돌기홀(121b)이 형성된다. 상기 돌기홀(121b)에는 상기 제1단자 플레이트(122)의 돌기(122c)가 끼워져 결합된다. 이러한 제1집전판(121)은 예를 들면 구리 또는 구리 합금으로 제조된다. 그러나, 이러한 재질로 제1집전판(121)을 한정하는 것은 아니다.
상기 제1단자 플레이트(122)는 상기 캡 플레이트(151)를 관통하여, 상기 캡 플레이트(151)의 상부에 위치한다. 상기 제1단자 플레이트(122)는 상기 제1집전판(121)과 전기적으로 연결된다. 상기 제1단자 플레이트(122)는 몸체(122a)와 돌출부(122b)를 포함하며, 중앙에는 체결홀이 형성되어 있다. 여기서, 상기 체결홀에는 상기 제1체결 단자(123)의 몸체부(123b)가 결합될 수 있도록 나사산(122d)이 형성되어 있다. 상기 몸체(122a)는 상기 캡 플레이트(151)의 상부에 결합되며, 대략 육면체 형태로 형성된다. 또한, 상기 몸체(122a)의 중앙에는 상기 체결홀 주위를 따라서 압착영역(122e)이 형성되어 있다. 상기 압착영역(122e)은 상기 제1단자 플레이트(122)에 제1체결 단자(123)가 결합된 후, 상기 제1체결 단자(123)를 제1단자 플레이트(122)에 압착하여 고정시키기 위한 영역이다. 상기 돌출부(122b)는 상기 몸체(122a)의 하부로 돌출되어, 대략 육면체 형태로 형성된다. 상기 돌출부(122b)는 상기 캡 플레이트(151)를 관통하여 상기 제1집전판(121)과 전기적으로 연결된다. 상기 돌출부(122b)에는 상기 체결홀 양측으로 돌기(122c)가 형성된다. 상기 돌기(122c)는 상기 제1집전판(121)에 형성된 돌기홀(121b)에 결합되어, 상기 제1단자 플레이트(122)와 상기 제1집전판(121)을 전기적으로 연결시킨다. 여기서, 제1단자 플레이트(122)는 상기 캡 플레이트(151)와 전기적으로 절연된다. 이러한 제1단자 플레이트(122)는 예를 들면 구리, 구리 합금 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나로 제조될 수 있다. 그러나, 이러한 재질로 상기 제1단자 플레이트(122)가 한정되는 것은 아니다. 더불어 상기 제1 단자 플레이트(122)와 상기 캡 플레이트(151)는 서로 절연되어 있다.
상기 제1체결 단자(123)는 상기 캡 플레이트(151)의 하부에서 상기 제1집전판(121)과 상기 제1단자 플레이트(122)를 관통하여 결합된다. 상기 제1체결 단자(123)는 머리부(123a)와 몸체부(123b)를 포함한다. 상기 머리부(123a)는 상기 제1집전판(121)의 단자홀(121a)에 결합되며, 상기 제1체결 단자(123)가 제1집전판(121)으로부터 빠지지 않도록 상기 단자홀(121a)보다 크게 형성된다. 상기 몸체부(123b)는 상기 머리부(123a)로부터 상부 방향으로 일정 길이 돌출 및 연장되어 있으며, 표면에 나사산(123c)이 형성되어 있다. 상기 몸체부(123b)는 상기 제1집전판(121)의 단자홀(121a)과 제1단자 플레이트(122)의 체결홀에 결합된다. 구체적으로, 상기 몸체부(123b)의 나사산(123c)이 상기 체결홀에 형성된 나사산(122d)에 결합된다. 즉, 상기 제1체결 단자(123)와 제1단자 플레이트(122)는 볼트-너트 구조로 결합되므로, 상기 제1체결 단자(123)는 상기 제1단자 플레이트(122)에 단단히 결합될 수 있다. 또한, 상기 제1단자 플레이트(122)의 압착영역(122e)이 제1체결 단자(123)의 나사산(123c)에 압착됨으로써, 상기 제1체결 단자(123)는 회전하지 않도록 고정될 수 있다. 상기 제1체결 단자(123)는 상기 제1단자 플레이트(122)보다 강도가 더 큰 물질로 형성될 수 있다. 상기 제1체결 단자(123)는 스텐레스 스틸로 형성되어, 그 결합 강도를 높일 수 있다.
상기 제1체결 링(124)은 제1집전판(121)과 제1체결 단자(123) 사이에 형성되어, 상기 제1집전판(121)과 제1체결 단자(123) 사이를 밀착시킨다. 이러한 제1체결 링(124)은 고무와 같은 재질로 형성되어, 외부의 수분이 이차 전지(100)의 내부에 침투하지 못하도록 하거나, 이차 전지(100)의 내부에 수용된 전해액이 외부로 유출되지 못하도록 한다.
상기 제2단자(130) 역시 주로 금속 또는 그 등가물로 형성되며, 제2전극판(112)과 전기적으로 연결된다. 상기 제2단자(130)는 제2집전판(131), 제2단자 플레이트(132), 제2체결 단자(133) 및 제2체결 링(134)을 포함한다. 여기서, 상기 제2단자(130)의 형태는 상기 제1단자(120)의 형태와 동일할 수 있다. 따라서, 그 형태의 설명은 생략한다. 다만, 상기 제2집전판(131) 및 제2단자 플레이트(132)는 주로 알루미늄, 알루미늄 합금 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나일 수 있으나, 이러한 재로 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
또한, 상기 제2단자 플레이트(132)는 캡 플레이트(151)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 따라서 이하에서 설명될 캡 플레이트(151) 및 케이스(140)는 상기 제2단자(130)와 같은 극성(예를 들면, 양극)을 가질 수 있다.
이와 같이 하여, 본 발명의 일 실시예는 집전판(121,131)과 단자 플레이트(122,132)가 체결 단자(123,133)에 의해 결합된다. 즉, 본 발명은 전극 조립체(110)로부터 전기를 모으는 집전판(121,131)과 단자 플레이트(122,132)가, 기구적으로 버스 바가 결합되는 체결 단자(123,133)에 의해 결합된다. 따라서, 이차 전지의 집전 효율과 체결력이 동시에 향상된다. 또한, 집전판(121,131)과 단자 플레이트(122,132)가 체결 단자(123,133)에 의해 전기적으로 연결되므로, 이차 전지의 구조가 간단해지고 전류 통로가 짧아져 단자의 전기 저항이 감소한다.
더불어, 본 발명의 일 실시예는 체결 단자(123,133)와 단자 플레이트(122,132)가 볼트-너트 구조로 결합된 후 압착되어, 상기 체결 단자(123,133)가 회전하지 않게 된다. 따라서, 체결 단자(123,133)와 단자 플레이트(122,132) 사이의 체결력이 향상된다. 또한, 상기 체결 단자(123,133)에 버스 바를 결합한 후 너트로 조일 수 있으므로, 버스 바와 체결 단자(123,133) 사이의 체결력이 향상된다.
더욱이, 본 발명의 일 실시예는 집전판(121,131)을 통한 전류가 상대적으로 단면적이 큰 단자 플레이트(122,132)를 통하여 버스 바에 직접 전달됨으로써, 전류 통로가 넓어지고 따라서 단자(120,130)의 전기 저항이 감소한다.
한편, 상기 케이스(140)는 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 니켈이 도금된 스틸과 같은 도전성 금속으로 형성되며, 전극 조립체(110), 제1단자(120) 및 제2단자(130)가 삽입 안착될 수 있는 개구부가 형성된 대략 육면체 형상으로 이루어진다. 도 2에서는, 케이스(140)와 캡 조립체(150)가 결합된 상태로 도시되고 있으므로 개구부가 도시되지 않았지만, 캡 조립체(150)의 둘레 부분이 실질적으로 개방된 부분이다. 한편, 케이스(140)의 내면은 절연 처리되어, 전극 조립체(110), 제1단자(120), 제2단자(130) 및 캡 조립체(150)와 절연될 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) 및 절연부재(155)를 포함한다. 물론, 상기 시일 가스켓(152) 및 절연부재(155)는 상기 제1단자(120) 및 제2단자(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 제2단자(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 제1단자 플레이트(122) 및 제2단자 플레이트(132) 각각과 캡 플레이트(151)의 사이에 형성된다. 구체적으로, 상기 시일 가스켓(152)은 제1단자 플레이트(122) 및 제2단자 플레이트(132)의 몸체(122a,132a)와 캡 플레이트(151) 사이에 형성되어, 상기 제1단자 플레이트(122) 및 제2단자 플레이트(132)와 캡 플레이트(151) 사이를 밀봉한다. 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 시일 가스켓 (152)은 제1시일 가스켓(152a) 및 제2시일 가스켓(152b)을 포함한다. 상기 제1시일 가스켓(152a)은 상기 제2시일 가스켓(152b)보다 내측에 위치하고, 상기 제2시일 가스켓(152b)은 상기 제1시일 가스켓(152a)을 감싸도록 형성된다. 이와 같이 시일 가스켓(152)은 2개로 형성되어 제1단자 플레이트(122) 및 제2단자 플레이트(132)의 각각과 캡 플레이트(151) 사이를 더욱 밀착시킬 수 있게 된다.
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 절연부재(155)는 제1집전판(121) 및 제2집전판(131)의 각각과 캡 플레이트(151)의 사이에 형성되어, 불필요한 전기적 쇼트의 발생을 방지한다. 즉, 상기 절연부재(155)는 제1집전판(121)과 캡 플레이트(151) 사이의 단락, 그리고 상기 제2집전판(131)과 캡 플레이트(151) 사이의 단락을 방지한다. 더불어, 이러한 절연부재(155)는 제1단자 플레이트(122) 및 제2단자 플레이트(132)의 돌출부(122b,132b)와 캡 플레이트(151)의 사이에도 형성됨으로써, 제1단자 플레이트(122)와 제2단자 플레이트(132)의 각각과 상기 캡 플레이트(151) 사이의 불필요한 쇼트도 방지한다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 단자의 제조 방법을 도시한 순차 설명도이다. 이하에서는 제1단자 및 제2단자의 구조가 동일하므로, 제1단자를 기준으로 설명한다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 절연부재(155) 및 제1집전판(121)이 캡 플레이트(151)의 하부에 결합된다. 그리고 나서, 시일 가스켓(152) 및 제1단자 플레이트(122)가 캡 플레이트(151)의 상부에 결합된다. 따라서, 상기 제1단자 플레이트(122)는 시일 가스켓(152) 및 절연부재(155)에 의해 캡 플레이트(151)와 전기적으로 절연된다. 여기서, 상기 제1단자 플레이트(122)에는 돌기(122c)가 형성되어 있으며, 상기 돌기(122c)는 제1집전판(121)에 형성된 돌기홀(121b)에 결합된다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 제1체결 단자(123)는 캡 플레이트(151)의 하부에서 상기 캡 플레이트(151)를 관통하여 결합된다. 구체적으로, 상기 제1체결 단자(123)는 상기 제1집전판(121)에 형성된 단자홀(121a) 및 제1단자 플레이트(122)에 형성된 체결홀에 결합된다. 여기서, 제1체결 링(124)은 상기 제1체결 단자(123)와 제1집전판(121) 사이에 결합되어, 상기 제1체결 단자(123)와 제1집전판(121) 사이를 밀착시킨다. 또한, 상기 제1체결 단자(123)에 형성된 나사산(123c)은 제1단자 플레이트(122)에 형성된 나사산(122d)에 결합된다. 따라서, 상기 제1체결 단자(123)와 제1단자 플레이트(122)는 볼트-너트 구조로 결합되므로, 제1체결 단자(123)와 제1단자 플레이트(122) 사이의 체결력이 향상된다.
도 4c에 도시된 바와 같이, 상기 제1단자 플레이트(122)의 압착영역(122e)이 상기 제1체결 단자(123)에 압착된다. 따라서, 제1체결 단자(123)는 회전하지 않게 되어, 상기 제1체결 단자(123)와 제1단자 플레이트(122) 사이의 체결력은 더욱 향상된다.
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(210)에 의해 직렬 또는/및 병렬로 연결될 수 있다. 여기서, 상기 버스 바(210)는 양측에 관통홀(210a)이 형성되어 있으며, 이러한 관통홀(210a)에 이차 전지(100)에 구비된 제1체결 단자(123) 및 제2체결 단자(133)가 결합된다. 더불어, 상기 버스 바(210)를 관통한 제1체결 단자(123) 및 제2체결 단자(133)에는 너트(211)가 강한 토크로 결합된다.
따라서, 상기 버스 바(210)는 상기 제1체결 단자(123) 또는 제2체결 단자(133)에 너트(211)로 결합되는 동시에, 제1단자 플레이트(122) 및 제2단자 플레이트(132)에 강하게 밀착된다.
이와 같이 하여, 버스 바(210)가 체결 단자(123)에 너트(211)를 통하여 강하게 결합됨으로써, 버스 바(210)와 체결 단자(123) 사이의 체결력이 향상된다. 더욱이, 단자 플레이트(122) 및 버스 바(210)를 통하여 상대적으로 큰 전류 통로가 형성됨으로써, 단자의 전기 저항이 작아진다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 단자와 버스 바의 결합 상태를 도시한 단면도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 버스 바(210)는 체결 단자(123)에 결합된다. 즉, 버스 바(210)의 관통홀(210a)에 체결 단자(123)의 몸체부(123b)가 결합된다. 또한, 상기 버스 바(210)의 상부 영역과 대응되는 몸체부(123b)에는 너트(211)가 결합됨으로써, 상기 버스 바(210)는 단자 플레이트(122)에 강하게 밀착된다. 따라서, 버스 바(210)는 상대적으로 단면적이 큰 단자 플레이트(122)에 결합됨으로써, 전류 통로가 증가하며 또한 접촉 전기 저항이 감소한다. 더욱이, 버스 바(210)가 직접 단자 플레이트(122)에 결합됨으로써, 전류 통로가 짧아지고 이에 따라 전기 저항이 감소한다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 이차 전지를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기일 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: 제1단자 121: 제1집전판
122: 제1단자 플레이트 123: 제1체결 단자
124: 제1체결 링 130: 제2단자
131: 제2집전판 132: 제2단자 플레이트
133: 제2체결 단자 134: 제2체결 링
140: 케이스 150: 캡 조립체
151: 캡 플레이트 152: 시일 가스켓
153: 마개 154: 안전벤트
155: 절연부재
120: 제1단자 121: 제1집전판
122: 제1단자 플레이트 123: 제1체결 단자
124: 제1체결 링 130: 제2단자
131: 제2집전판 132: 제2단자 플레이트
133: 제2체결 단자 134: 제2체결 링
140: 케이스 150: 캡 조립체
151: 캡 플레이트 152: 시일 가스켓
153: 마개 154: 안전벤트
155: 절연부재
Claims (20)
- 전극 조립체;
상기 전극 조립체에 전기적으로 연결된 제1단자;
상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 및
상기 케이스를 밀봉하는 캡 조립체를 포함하고,
상기 제1단자는
상기 전극 조립체와 접촉되고, 적어도 하나의 돌기홀을 갖는 제1집전판;
상기 돌기홀로 확장되는 적어도 하나의 돌기를 포함하는 제1단자 플레이트; 및
상기 제1단자 플레이트를 관통하여 확장되며, 상기 제1집전판과 전기적으로 연결되는 제1체결 단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1단자 플레이트는 복수의 돌기를 포함하고, 상기 제1집전판은 복수의 돌기홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1집전판에는 상기 제1체결 단자가 결합되는 단자홀이 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1체결 단자는 머리부와 상기 머리부로부터 연장되는 몸체부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 4 항에 있어서,
상기 머리부는 적어도 하나의 상기 돌기와 접촉하는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1집전판과 상기 제1체결 단자 사이에 위치한 제1체결 링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 6 항에 있어서,
상기 제1체결 링은 고무로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1단자 플레이트는 상기 제1체결 단자를 수용하는 체결홀이 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 8 항에 있어서,
상기 체결홀에는 나사산이 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 9 항에 있어서,
상기 제1체결 단자에는 나사산이 형성되고, 상기 제1체결 단자는 상기 제1단자 플레이트에 고정되는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 캡 조립체는 캡 플레이트를 포함하고,
상기 캡 플레이트와 상기 제1집전판 사이에는 절연부재가 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 캡 조립체는 캡 플레이트를 포함하고,
상기 캡 플레이트와 상기 제1단자 플레이트 사이에는 적어도 하나의 실 가스켓이 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1단자 플레이트에는 상기 제1체결 단자를 압착시키는 압착 영역이 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 전극 조립체에 전기적으로 연결된 제2단자를 더 포함하고,
상기 제2단자는
상기 전극 조립체와 접촉되고, 적어도 하나의 돌기홀을 갖는 제2집전판;
상기 돌기홀로 확장되는 적어도 하나의 돌기를 포함하는 제2단자 플레이트; 및
상기 제2단자 플레이트를 관통하여 확장되며, 상기 제2집전판과 전기적으로 연결되는 제2체결 단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 14 항에 있어서,
상기 제2단자 플레이트는 복수의 돌기를 포함하고, 상기 제2집전판은 복수의 돌기홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 14 항에 있어서,
상기 제2집전판과 상기 제2체결 단자 사이에 위치한 제2체결 링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1체결 단자와 상기 제1단자 플레이트는 서로 다른 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 17 항에 있어서,
상기 제1체결 단자는 스텐레스 스틸로 이루어지고, 상기 제1단자 플레이트는 구리 또는 알루미늄으로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1체결 단자는 상기 제1단자 플레이트보다 강도가 더 큰 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 전극 조립체;
상기 전극 조립체에 전기적으로 연결된 제1단자;
상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 및
상기 케이스를 밀봉하고 캡 플레이트를 갖는 캡 조립체를 포함하고,
상기 제1단자는
상기 전극 조립체와 접촉되고, 적어도 하나의 돌기홀을 갖는 제1집전판;
상기 돌기홀로 확장되는 적어도 하나의 돌기를 포함하는 제1단자 플레이트; 및
상기 제1단자 플레이트를 관통하여 확장되며, 상기 제1집전판과 전기적으로 연결되는 제1체결 단자를 포함하고,
상기 제1단자 플레이트는 상기 캡 플레이트를 관통하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
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