KR20130050070A - 이차 전지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 과충전 시 단락을 유발하는 구조를 개선하여 안정성이 향상된 이차 전지를 제공하는 것이다.
일례로, 제1 전극, 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체와, 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스 와, 상기 케이스에 결합되는 캡 플레이트와, 상기 캡 플레이트에 제1 관통홀이 형성되고, 상기 제1 전극 및 제2 전극 중 어느 하나의 전극과 전기적으로 연결된 단락부재를 포함하는 캡조립체 및 상기 제1 관통홀에 위치되는 변위 플레이트를 포함하고, 상기 변위 플레이트는 상기 단락부재의 하부로부터 이격되도록 위치되고, 상기 케이스 내부의 압력 증가로 상기 제1 관통홀에서 분리되어 상기 단락부재의 하면에 접촉되는 것을 특징으로 하는 이차 전지가 개시된다.
일례로, 제1 전극, 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체와, 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스 와, 상기 케이스에 결합되는 캡 플레이트와, 상기 캡 플레이트에 제1 관통홀이 형성되고, 상기 제1 전극 및 제2 전극 중 어느 하나의 전극과 전기적으로 연결된 단락부재를 포함하는 캡조립체 및 상기 제1 관통홀에 위치되는 변위 플레이트를 포함하고, 상기 변위 플레이트는 상기 단락부재의 하부로부터 이격되도록 위치되고, 상기 케이스 내부의 압력 증가로 상기 제1 관통홀에서 분리되어 상기 단락부재의 하면에 접촉되는 것을 특징으로 하는 이차 전지가 개시된다.
Description
본 발명은 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지는 전지 팩이 수십 개 연결된 전지 팩 단위의 대용량 전지의 경우 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다. 이차 전지는 양, 음극판 사이에 절연체인 세퍼레이터(separator)를 개재하여 형성된 전극 조립체와 전해액이 케이스에 내장되고, 전극 단자가 형성된 캡 조립체가 케이스의 개구부를 밀봉하여 형성된다.
한편, 이차 전지는 과충전에 의하여 과도한 열이 발생하거나 전해액이 분해되면 내부 압력이 상승하여 발화되거나 폭발할 수 있다. 이에 따라, 안전성을 향상시킬 수 있는 구조의 이차 전지가 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 과충전 시 단락을 유발하는 구조를 개선하여 안정성이 향상된 이차 전지에 관한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지는 제1 전극, 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체와, 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스 와, 상기 케이스에 결합되는 캡 플레이트와, 상기 캡 플레이트에 제1 관통홀이 형성되고, 상기 제1 전극 및 제2 전극 중 어느 하나의 전극과 전기적으로 연결된 단락부재를 포함하는 캡조립체 및 상기 제1 관통홀에 위치되는 변위 플레이트를 포함하고, 상기 변위 플레이트는 상기 단락부재의 하부로부터 이격되도록 위치되고, 상기 케이스 내부의 압력 증가로 상기 제1 관통홀에서 분리되어 상기 단락부재의 하면에 접촉되는 것을 특징으로 한다.
상기 변위 플레이트는 상기 제1 관통홀과 용접되는 것일 수 있다.
상기 변위 플레이트는 상기 케이스 내부의 압력 증가에 반응하여 용접부분이 파단되는 것일 수 있다.
상기 제1 관통홀은 제1 관통홀의 내측으로 돌출된 돌기가 형성된 것일 수 있다.
상기 돌기는 상기 변위 플레이트의 이동으로 파손되는 것일 수 있다.
상기 변위 플레이트는 연결부재로 상기 캡 플레이트와 전기적으로 연결되고, 상기 변위 플레이트가 이동되어도 상기 캡 플레이트와 전기적 연결 상태를 유지시키는 것일 수 있다.
상기 연결부재는 리드 와이어와 상기 리드 와이어를 감싸는 절연부재로 형성되고, 상기 연결부재의 양단에는 절연부재가 제거되어 상기 리드 와이어가 일부 노출되는 것일 수 있다.
상기 단락 부재는 상기 변위 플레이트와 대응되는 영역에 형성된 제2 관통홀을 포함하는 것일 수 있다.
상기 제2 관통홀은 상기 변위 플레이트 보다 좁은 것일 수 있다.
상기 변위 플레이트는 가이드 부재를 포함하고, 상기 가이드 부재는 상기 가이드 부재의 일측이 변위 플레이트의 상면에 연결되고, 상기 가이드 부재의 타측이 상기 제2 관통홀을 관통하여 상기 단락 부재의 상부에 형성된 상부 절연 부재에 연결되는 것일 수 있다.
상기 가이드 부재는 스프링일 수 있다.
상기 이차전지는 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되는 제1 집전판 및 상기 제2 전극과 전기적으로 연결되는 제2 집전판을 포함하고, 상기 제1 집전판 및 제2 집전판 중 하나의 집전판과 상기 변위 플레이트가 연결부재로 전기적으로 연결되는 것일 수 있다.
상기 제 1 집전판은 상기 제 1 전극과 결합되는 제 1 연장부와, 상기 제 1 연장부로부터 연장되고 제 1 전극단자와 결합되는 제 1 연결부를 포함하는 것일 수 있다.
상기 제 1 퓨즈 영역이 상기 제 1 연결부에 위치할 수 있다.
상기 제 2 집전판은 상기 제 2 전극과 결합되는 제 2 연장부와, 상기 제 2 연장부로부터 연장되고 제 2 전극단자와 결합되는 제 2 연결부를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 이차 전지는 케이스 내부의 압력 증가에 반응하여 이동되는 변위 플레이트를 포함하는 캡 플레이트를 구비함으로써, 과충전 시 단락을 유발하여 안정성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지는 캡 플레이트에서 분리되는 변위 플레이트를 구비함으로써, 상기 캡 플레이트에 일체형으로 형성되는 단락 유도 구조보다 변위 플레이트의 두께가 두껍게 형성될 수 있으므로 내부 압력으로 변위 플레이트가 구겨지거나 찢어지는 불량이 발생하지 않으므로 안정성이 향상된다.
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 3영역을 확대한 단면도이다.
도 4는 도 3의 과충전 시 단락이 발생한 경우 상태를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지 중 도 3과 대응되는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지 중 도 2와 대응되는 단면도이다.
도 2는 도 1의 I-I' 선을 따라 절취한 이차 전지를 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2의 3영역을 확대한 단면도이다.
도 4는 도 3의 과충전 시 단락이 발생한 경우 상태를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지 중 도 3과 대응되는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지 중 도 2와 대응되는 단면도이다.
이하 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 I-I' 선을 따라 절취한 이차 전지를 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는 전극 조립체(110), 케이스(140), 캡 조립체(150) 및 변위 플레이트(160)를 포함한다.
상기 전극 조립체(110)는 얇은 판형 혹은 박형으로 형성된 제 1 전극판(111), 세퍼레이터(113), 제 2 전극판(112)의 적층체를 권취 하거나 겹쳐서 형성한다. 여기서, 제 1 전극판(111)은 양극으로서 작용할 수 있으며, 제 2 전극판(112)은 음극으로서 작용할 수 있다.
상기 제 1 전극판(111)은 알루미늄과 같은 금속 포일로 형성된 제 1 전극 집전체에 전이금속산화물 등의 제 1 전극 활물질을 도포함으로써 형성된다. 상기 제 1 전극판(111)은 제 1 활물질이 도포되지 않는 영역인 제 1 전극 무지부(111a)를 포함한다. 상기 제 1 전극 무지부(111a)는 제 1 전극판(111)과, 제 1 전극판 외부 간의 전류 흐름의 통로가 된다. 한편, 본 발명에서 상기 제 1 전극판(111)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기 제 2 전극판(112)은 니켈 또는 구리와 같은 금속 포일로 형성된 제 2 전극 집전체에 흑연 또는 탄소 등의 제 2 전극 활물질을 도포함으로써 형성되며, 제 2 활물질이 도포되지 않는 영역인 제 2 전극 무지부(112a)를 포함한다. 상기 제 2 전극 무지부(112a)는 제 2 전극판(112)과, 제 2 전극판 외부 간의 전류 흐름의 통로가 된다. 한편, 본 발명에서 상기 제 2 전극판(112)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기와 같은 제 1 전극판(111) 및 제 2 전극판(112)은 극성을 달리하여 배치될 수 있다.
상기 세퍼레이터(113)는 제 1 전극판(111)과 제 2 전극판(112) 사이에 위치되어 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 역할을 한다. 상기 세퍼레이터(113)는 폴리에틸렌이나, 폴리프로필렌이나, 폴리 에틸렌과 폴리프로필렌의 복합 필름으로 이루어질 수 있다. 한편, 본 발명에서 상기 세퍼레이터(113)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기와 같은 전극 조립체(110)의 양측 단부에는 제 1 전극판(111)과 제 2 전극판(112) 각각과 전기적으로 연결되기 위한 제 1 집전판(120)과 제 2 집전판(130)이 결합된다.
상기 제 1 집전판(120)은 알루미늄 및 알루미늄 합금 등의 도전성 재질로 형성되며, 전극 조립체(110)의 일측 단부로 돌출된 제 1 전극 무지부(111a)와 접촉됨으로써, 제 1 전극판(111)과 전기적으로 연결된다. 상기 제 1 집전판(120)은 제 1 연결부(121), 제 1 연장부(123), 제 1 단자홀(124) 및 제 1 퓨즈홀(125)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제 1 연장부(123)는 제 1 연결부(121)의 단부에서 절곡되고 연장되며, 제 1 전극 무지부(111a)와 실질적으로 접촉하는 플레이트 형태로 형성된다. 여기서, 상기 제 1 연결부(121)와 제 1 연장부(123)가 만나는 모서리를 'C' 라고 하기로 하며, 상기 제 1 연결부(121)와 제 1 연장부(123)는 상기 모서리(C)를 중심으로 수직을 이룰 수 있다. 상기 제 1 단자홀(124)은 상기 캡 조립체(150)의 제 1 전극 단자(152)가 끼워져 결합되는 공간을 제공한다. 상기 제 1 퓨즈홀(125)은 제 1 단자홀(124)와 모서리(C) 사이에 형성된다. 상기 제 1 퓨즈홀(125)은 제 1 집전판(120) 중 퓨즈 영역이 제 1 단자홀(124)이 형성된 영역을 제외한 다른 영역보다 작은 단면적을 가지도록 한다. 상기 제 1 퓨즈홀(125)은 제 1 연결부(121)의 폭 방향으로 긴 사각 형상일 수 있으나, 상기 형상으로 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 이렇게 제 1 퓨즈홀(125)이 형성된 퓨즈 영역은 전극 조립체(110)의 단락이 발생하여 큰 전류가 제 1 집전판(120)으로 흐르는 경우 발생한 열에 의해 용융되어, 케이스(140) 및 캡 플레이트(151) 각각과 전극 조립체(110) 간 전류의 흐름을 차단하는 퓨즈 기능을 한다.
상기 제 2 집전판(130)은 구리, 구리 합금, 니켈 및 니켈 합금 등의 도전성 재질로 형성되며, 전극 조립체(110)의 타측 단부로 돌출된 제 2 전극 무지부(112a)와 접촉됨으로써 제 2 전극판(112)과 전기적으로 연결된다. 상기 제 2 집전판(130)은 제 2 연결부(131), 제 2 연장부(133), 제 2 단자홀(134)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제 2 연장부(133)는 제 2 연결부(131)의 단부에서 절곡되고 연장되며, 제 2 전극 무지부(112a)와 실질적으로 접촉하는 플레이트 형태로 형성된다. 여기서, 상기 제 2 연결부(131)와 제 2 연장부(133)가 만나는 모서리도 'C' 라고 하기로 하며, 제 2 연결부(131)와 제 2 연장부(133)는 상기 모서리(C)를 중심으로 수직을 이룰 수 있다. 상기 제 2 단자홀(124)은 제 2 전극 단자(153)가 끼워져 결합되는 공간을 제공한다.
상기 케이스(140)는 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 니켈이 도금된 스틸과 같은 도전성 금속으로 형성되며, 전극 조립체(110), 제 1 집전판(120) 및 제 2 집전판(130)이 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)가 결합된 부분이 실질적으로 개방된 부분이다. 한편, 케이스(140)의 내면은 절연 처리되어, 전극 조립체(110), 제 1 집전판(120) 및 제 2 집전판(130)와 절연된다.
상기 캡 조립체(150)는 케이스(140)에 결합된다. 상기 캡 조립체(150)는 구체적으로 캡 플레이트(151), 제 1 전극 단자(152), 제 2 전극 단자(153), 가스켓(154), 너트(155)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 상기 캡 조립체(150)는 마개(156), 안전벤트(157), 연결판(158), 상부 절연 부재(159), 변위 플레이트(160) 및 단락부재(161)를 더 포함할 수 있다.
상기 캡 플레이트(151)는 케이스(140)의 개구를 밀봉하며, 케이스(140)와 동일한 재질로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 캡 플레이트(151)는 케이스(140)와 동일한 극성을 가질 수 있다.
상기 제 1 전극 단자(152)는 캡 플레이트(151)의 일측을 관통하여 제 1 집전판(120)과 전기적으로 연결된다. 상기 제 1 전극 단자(152)는 기둥 형으로 형성될 수 있으며, 캡 플레이트(151)의 상부로 노출된 상부 기둥의 외주연에는 나사산이 형성되고, 캡 플레이트(151)의 하부에 위치하는 하부 기둥에는 제 1 전극 단자(152)가 캡 플레이트(151)로부터 빠지지 않도록 플랜지(152a)가 형성되며, 제 1 전극 단자(152) 중 플랜지(152a) 하부에 위치하는 일부 기둥은 제 1 집전판(120)의 제 1 단자홀(124)에 끼워진다. 여기서, 상기 제 1 전극 단자(152)는 캡 플레이트(151)와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제 2 전극 단자(153)는 캡 플레이트(151)의 타측을 관통하여 제 2 집전판(130)과 전기적으로 연결된다. 상기 제 2 전극 단자(153)는 제 1 전극 단자(152)와 동일한 형상을 가지므로, 중복된 설명은 생략하기로 한다. 다만, 상기 제 2 전극 단자(153)는 캡 플레이트(151)와 절연된다.
상기 가스켓(154)은 절연성 재질로 제 1 전극 단자(152) 및 제 2 전극 단자(153) 각각과 캡 플레이트(151) 사이에 형성되어 제 1 전극 단자(152) 및 제 2 전극 단자(153) 각각과 캡 플레이트(151) 사이를 밀봉시킨다. 상기 가스켓(154)은 외부의 수분이 이차 전지(100)의 내부에 침투하지 못하도록 하거나, 이차 전지(100)의 내부에 수용된 전해액이 외부로 유출되지 못하도록 한다.
상기 너트(155)는 제 1 전극 단자(152) 및 제 2 전극 단자(153) 각각에 형성된 나사산을 따라 체결되어 제 1 전극 단자(152) 및 제 2 전극 단자(153) 각각을 캡 플레이트(151)에 고정시킨다.
상기 마개(156)는 캡 플레이트(151)의 전해액 주입구(151a)를 밀봉하며, 안전벤트(157)는 캡 플레이트(151)의 벤트 홀(151b)에 설치되며 설정된 압력에서 개방될 수 있도록 형성된 노치(157a)를 포함한다.
상기 연결판(158)은 제 1 전극 단자(152)와 캡 플레이트(151) 사이에 배치되며 제 1 전극 단자(152)가 끼워지도록 형성되며, 너트(155)를 통해서 캡 플레이트(151)와 가스켓(154)에 밀착된다. 상기 연결판(158)은 제 1 전극 단자(152)와 캡 플레이트(151)를 전기적으로 연결한다.
상기 상부 절연 부재(159)는 제1 상부 절연 부재(159a) 및 제2 상부 절연 부재(159b)를 포함한다. 상기 제1 상부 절연 부재(159a)는 제 2 전극 단자(153)와 캡 플레이트(151) 사이에 배치되며 제 2 전극 단자(153)가 끼워지도록 형성되며, 캡 플레이트(151)와 가스켓(154)에 밀착된다. 상기 제1 상부 절연 부재(159a)는 제 2 전극 단자(153)와 캡 플레이트(151)를 절연시킨다. 또한, 상기 제2 상부 절연 부재(159b)는 하기에 설명되는 단락부재(161)의 상부를 커버하도록 형성된다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 변위 플레이트(160)는 캡 플레이트(151)의 제1 관통홀(151c)에 배치된다. 상기 변위 플레이트(160)는 판상의 플레이트로 형성될 수 있다. 상기 변위 플레이트(160)는 사각형 또는 원형으로 형성될 수 있으며, 상기 변위 플레이트(160)의 형상으로 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 상기 변위 플레이트(160)는 제1 관통홀(151c)과 용접(160a)으로 고정될 수 있다. 이 경우, 상기 변위 플레이트(160)는 이차 전지(100)에 과충전이 발생하여 내부 압력이 설정 압력보다 크게 될 경우 용접된 부분(160a)이 파단되어 캡 플레이트(151)의 상부로 이동될 수 있다. 여기서, 상기 변위 플레이트(160)는 캡 플레이트(151)와 동일한 극성을 가진다. 상기 변위 플레이트(160)는 캡 플레이트(151)의 상부로 위치가 이동되면서 변위 플레이트(160)가 캡 플레이트(151)에서 분리되지만, 하기에 설명되는 연결부재(164)로 전기적인 연결은 유지된다. 상기 변위 플레이트(160)는 제1 관통홀(151c)과 오링(미도시)으로 고정될 수도 있다. 상기 변위 플레이트(160)가 오링으로 제1 관통홀(151c)에 고정되는 경우에는, 이차 전지(100)의 상승된 내부 압력이 변위 플레이트(160)를 캡 플레이트(151)의 상부로 밀어 올린다.
상기 단락부재(161)는 캡 플레이트(151)로부터 이격된 외측, 즉 상부 절연 부재(159) 위에 배치되고 제 2 전극 단자(153)가 끼워지도록 형성된다. 또한, 상기 단락부재(161)는 제1 관통홀(151c)을 덮도록 연장된다. 상기 단락부재(161)는 제 2 전극 단자(153)와 전기적으로 연결된다. 상기 단락부재(161)는 이차 전지(100)에 과충전이 발생하여 내부 압력이 설정 압력보다 크게 될 경우 변위 플레이트(160)와 접촉하여 단락을 유발시킨다.
상기 단락부재(161)는 제2 관통홀(162)을 포함한다. 상기 제2 관통홀(162)은 변위 플레이트(160)에 대응되는 영역에 형성되고, 상기 제2 관통홀(162)의 폭이 변위 플레이트(160) 보다 좁게 형성된다.
상기 제2 관통홀(162)에는 상기 변위 플레이트(160)의 상부에 연결된 가이드 부재(163)가 관통된다. 상기 가이드 부재(163)는 제2 관통홀(162)의 상부에 위치되는 제2 상부 절연 부재(159b)의 내측에 일측이 고정되고, 타측이 변위 플레이트(160)의 상부에 고정될 수 있다. 상기 가이드 부재(163)는 스프링으로 형성될 수 있다. 상기 가이드 부재(153)는 스프링의 탄성력으로 이차전지(100)가 과충전으로 내부 압력이 설정 압력보다 크게 되기 전까지 변위 플레이트(160)가 이동하지 못하도록 한다. 그러나, 상기 이차전지(100)가 과충전으로 내부 압력이 설정 압력보다 크게 될 경우에는, 상기 상승된 압력이 변위 플레이트(160)를 캡 플레이트(151)의 상부로 밀어 단락부재(161)의 하면에 접촉한다. 이때, 상기 가이드 부재(153)는 스프링이 압축된다.
또한, 상기 변위 플레이트(160)는 도전성을 가지며 플렉서블한 연결부재(164)로 캡 플레이트(151)와 전기적으로 연결된다. 상기 연결부재(164)는 리드 와이어와 상기 리드 와이어를 감싸는 절연부재로 형성된다. 또한, 상기 연결부재(164)는 양단에 절연부재가 제거되어 상기 리드 와이어가 일부 노출되어 변위 플레이트(160)와 캡 플레이트(151)에 용접으로 고정된다. 이렇게 상기 변위 플레이트(160)는 캡 플레이트(151)에 일체형으로 형성된 것이 아니라 제1 관통홀(151c)에 용접(160a)으로 고정되는 것으로 형성되기 때문에, 상기 변위 플레이트(160)의 두께가 캡 플레이트(151)에 일체형으로 형성되는 것보다 두껍게 형성될 수 있다. 그 결과, 이차전지(100)는 과충전으로 내부 압력이 설정 압력보다 크게 될 경우에 변위 플레이트(160)가 구겨지거나 찢어지는 불량이 발생하지 않으므로 안정성이 향상된다.
다음은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지에 대해 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지 중 도 3과 대응되는 단면도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지는 도 1 내지 4에 도시된 이차 전지(100)와 비교하여 제1 관통홀(151c)의 외주에 형성된 돌기(151d)의 구성만 다르다. 이에 따라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지에서 동일한 구성에 대한 중복된 설명은 생략하기로 하고, 제1 관통홀(151c)의 외주에 형성된 돌기(151d)에 대해 중점적으로 설명하기로 한다.
도 5를 참조하면, 상기 돌기(151d)는 캡 플레이트(151)의 제1 관통홀(151c)에서 내측으로 돌출되어 형성된다. 상기 돌기(151d)는 과충전으로 내부 압력이 설정 압력보다 크게 될 경우에 일시적으로 변위 플레이트(160)가 걸리도록 하고, 상기 변위 플레이트(160)가 돌기(151d)를 파손시키면서 큰 압력으로 단락부재(150)의 하면에 접촉되어 단락을 유발시킨다.
다음은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지에 대해 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지(200) 중 도 2와 대응되는 단면도이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지(200)는 도 1 내지 4에 도시된 이차 전지(100)와 비교하여 제 1 집전판(220)과 변위 플레이트(160)가 연결부재(164)로 전기적으로 연결된 구성만 다르다. 이에 따라, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지에서 동일한 구성에 대한 중복된 설명은 생략하기로 하고, 제 1 집전판(220)과 변위 플레이트(160)가 연결부재(164)로 전기적으로 연결된 구성에 대해 중점적으로 설명하기로 한다.
도 6을 참조하면, 상기 이차 전지(200)는 케이스(140) 및 캡 플레이트(151)와 전기적으로 절연시키기 위하여 제3 상부 절연부재(258)을 포함한다. 상기 제3 상부 절연부재(258)는 제1 전극 단자(152)와 캡 플레이트(151) 사이에 배치되며, 상기 제1 전극단자(152)가 끼워지도록 형성된다.
상기 이차 전지(200)는 변위 플레이트(160)가 제1 전극 및 제2 전극 중 어느 하나의 전극과 전기적으로 연결되도록 제1 집전판(220)과 연결된다. 상기 제 1 집전판(220)은 제 1 연결부(221)가 변위 플레이트(160)에 인접하게 연장된 형태로 형성된다. 상기 제 1 연결부(221)는 연결부재(164)의 일측과 연결된다. 상기 연결부재(164)의 타측은 변위 플레이트(160)의 하면에 연결된다. 상기 연결부재(164)는 변위 플레이트(160)와 제 1 집전판(220)을 전기적으로 연결한다.
상기 이차 전지(200)는 과충전이 발생하여 내부 압력이 설정 압력보다 크게 될 경우 변위 플레이트(160)가 단락부재(161)의 하면과 접촉하여 단락을 유발시킨다. 상기 단락이 유발되면 큰 전류가 흐르게 되고 열이 발생하며, 이때 상기 제1 집전판(220)의 퓨즈부(225)가 형성된 퓨즈영역은 퓨즈 기능을 함으로써, 전류의 흐름을 차단한다. 또한, 과충전이 발생한 후 상기 케이스(140) 및 캡 플레이트(151)가 전기적으로 중성화가 되기 때문에 이차 전지(200)의 안전성을 향상시킨다.
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, 220: 제 1 집전판 130: 제 2 집전판
125, 225: 제 1 퓨즈홀
140: 케이스 150: 캡 조립체
160: 변위 플레이트 161: 단락부재
163: 가이드 부재 164: 연결부재
120, 220: 제 1 집전판 130: 제 2 집전판
125, 225: 제 1 퓨즈홀
140: 케이스 150: 캡 조립체
160: 변위 플레이트 161: 단락부재
163: 가이드 부재 164: 연결부재
Claims (15)
- 제1 전극, 제2 전극 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체;
상기 전극 조립체를 수용하는 케이스;
상기 케이스에 결합되는 캡 플레이트와, 상기 캡 플레이트에 제1 관통홀이 형성되고, 상기 제1 전극 및 제2 전극 중 어느 하나의 전극과 전기적으로 연결된 단락부재를 포함하는 캡조립체; 및
상기 제1 관통홀에 위치되는 변위 플레이트를 포함하고,
상기 변위 플레이트는 상기 단락부재의 하부로부터 이격되도록 위치되고, 상기 케이스 내부의 압력 증가로 상기 제1 관통홀에서 분리되어 상기 단락부재의 하면에 접촉되는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 변위 플레이트는 상기 제1 관통홀에 용접으로 고정되는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 2 항에 있어서,
상기 변위 플레이트는 상기 케이스 내부의 압력 증가에 반응하여 용접부분이 파단되는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1 관통홀은 제1 관통홀의 내측으로 돌출된 돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 4 항에 있어서,
상기 돌기는 상기 변위 플레이트의 이동으로 파손되는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 변위 플레이트는 연결부재로 상기 캡 플레이트와 전기적으로 연결되고, 상기 변위 플레이트가 이동하여도 상기 캡 플레이트와 전기적 연결 상태를 유지시키는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 6 항에 있어서,
상기 연결부재는 리드 와이어와 상기 리드 와이어를 감싸는 절연부재로 형성되고, 상기 연결부재의 양단에는 절연부재가 제거되어 상기 리드 와이어가 일부 노출되는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 단락 부재는
상기 변위 플레이트와 대응되는 영역에 형성된 제2 관통홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 8 항에 있어서,
상기 제2 관통홀은 상기 변위 플레이트 보다 좁은 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 8 항에 있어서,
상기 변위 플레이트는 가이드 부재를 포함하고,
상기 가이드 부재는
상기 가이드 부재의 일측이 변위 플레이트의 상면에 연결되고,
상기 가이드 부재의 타측이 상기 제2 관통홀을 관통하여 상기 단락 부재의 상부에 형성된 상부 절연 부재에 연결되는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 10 항에 있어서,
상기 가이드 부재는 스프링인 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1 전극과 전기적으로 연결되는 제1 집전판; 및
상기 제2 전극과 전기적으로 연결되는 제2 집전판; 을 포함하고,
상기 제1 집전판 및 제2 집전판 중 하나의 집전판과 상기 변위 플레이트가 연결부재로 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 12 항에 있어서,
상기 제 1 집전판은 상기 제 1 전극과 결합되는 제 1 연장부와, 상기 제 1 연장부로부터 연장되고 제 1 전극단자와 결합되는 제 1 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 13 항에 있어서,
상기 제1 연결부는 퓨즈부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 12 항에 있어서,
상기 제 2 집전판은 상기 제 2 전극과 결합되는 제 2 연장부와, 상기 제 2 연장부로부터 연장되고 제 2 전극단자와 결합되는 제 2 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
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