KR20130058588A - 이차 전지 - Google Patents

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Abstract

본 기재의 이차 전지는, 전극 어셈블리와, 상기 전극 어셈블리를 수용하는 케이스와, 상기 케이스의 개구를 덮는 캡 플레이트, 및 집전부재를 포함한다. 상기 집전부재는, 상기 전극 어셈블리에 체결되는 집전부와, 상기 집전부재의 폭방향에 따른 제1 방향으로 연장되는 상기 집전부재의 코너부에서 상기 집전부로부터 연장되는 단자 체결부, 및 퓨즈부를 포함하고, 상기 집전부재는 상기 퓨즈부에 인접하여 형성된 퓨즈홀을 가지며, 상기 퓨즈홀의 중심선은 상기 제1 방향과 교차하는 방향으로 상기 퓨즈부를 지나 연장된다.

Description

이차 전지{RECHARGEABLE BATTERY}
본 발명은 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지(rechargeable battery)는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 저용량의 이차 전지는 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같이 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 대용량 전지는 전기 자동차, 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.
최근 들어 고에너지 밀도의 비수전해액을 이용한 고출력 이차 전지가 개발되고 있으며, 상기한 고출력 이차 전지는 대전력을 필요로 하는 기기 예컨대, 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차 등의 모터 구동에 사용될 수 있도록 복수 개의 이차 전지를 직렬로 연결하여 대용량의 이차 전지로 구성된다.
또한, 하나의 대용량 이차 전지는 통상 직렬로 연결되는 복수개의 이차 전지로 이루어지며, 이차 전지는 원통형과 각형 등으로 이루어질 수 있다.
금속 등의 재질로 이루어진 케이스를 갖는 이차 전지 내부에 과전류가 흐르면 이차 전지의 온도가 상승하여 발화할 위험이 있다. 또한, 과전류로 인하여 이차 전지 내부에서 전해액 분해되는 등의 원인으로 이차 전지의 내부 압력이 상승하면 이차 전지가 폭발할 위험이 있다.
따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 안전성이 향상된 이차 전지를 제공함에 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는, 전극 어셈블리와, 상기 전극 어셈블리를 수용하는 케이스와, 상기 케이스의 개구를 덮는 캡 플레이트, 및 집전부재를 포함한다. 상기 집전부재는, 상기 전극 어셈블리에 체결되는 집전부와, 상기 집전부재의 폭방향에 따른 제1 방향으로 연장되는 상기 집전부재의 코너부에서 상기 집전부로부터 연장되는 단자 체결부, 및 퓨즈부를 포함하고, 상기 집전부재는 상기 퓨즈부에 인접하여 형성된 퓨즈홀을 가지며, 상기 퓨즈홀의 중심선은 상기 제1 방향과 교차하는 방향으로 상기 퓨즈부를 지나 연장된다.
상기 퓨즈홀은 상기 제1 방향으로 연장되는 상기 퓨즈부의 중심선에 대하여 비대칭으로 형성될 수 있다.
상기 퓨즈부의 단면적은 상기 집전부재의 다른 부분의 단면적보다 더 작을 수 있다.
상기 전극 어셈블리와 전기적으로 연결되고, 상기 캡 플레이트를 관통하여 상기 케이스의 외부로 돌출된 전극 단자를 더 포함하고, 상기 전극 단자는 상기 단자 체결부에 체결될 수 있다.
상기 전극 단자는, 상기 단자 체결부와 상기 캡 플레이트 사이에 위치하는 단자플랜지와, 상기 단자 플랜지의 제1 면으로부터 연장되어 상기 캡 플레이트를 관통하여 상기 케이스의 외부로 돌출된 단자 기둥을 포함한다.
상기 전극 단자는 상기 제1 면의 반대쪽인 상기 단자 플랜지의 제2 면으로부터 돌출되는 지지돌기를 더 포함하고, 상기 단자 체결부는 접합홀을 가지며, 상기 지지돌기는 상기 접합홀에 수용되어 상기 단자 체결부와 상기 전극 단자를 체결한다.
상기 집전부재와 상기 캡 플레이트 사이에 위치하는 절연부재를 더 포함하고, 상기 절연부재는 상기 단자 체결부를 수용하는 제1 체결홈과, 상기 단자 플랜지를 수용하는 제2 체결홈과, 상기 단자 기둥을 관통하여 수용하는 단자홀을 포함할 수 있다.
상기 단자 체결부는 상기 집전부로부터 실질적으로 수직하게 연장되어 상기 코너부를 형성할 수 있다.
상기 퓨즈부는 상기 단자 체결부에 형성될 수 있다.
상기 퓨즈홀의 상기 중심선은 상기 제1 방향에 대하여 비스듬한 방향으로 연장된다.
상기 퓨즈부는 상기 집전부재의 제1 측에 형성되는 제1 퓨즈부와, 상기 제1 측의 반대쪽인 상기 집전부재의 제2 측에 형성되는 제2 퓨즈부를 포함할 수 있다.
상기 제1 퓨즈부와 상기 코너부 사이의 거리는 상기 제2 퓨즈부와 상기 코너부 사이의 거리보다 더 크게 형성될 수 있다.
상기 퓨즈홀은 상기 제1 및 제2 퓨즈부 사이에 형성되고, 상기 제1 퓨즈부에 인접한 상기 퓨즈홀의 제1 단부와 상기 코너부 사이의 거리가 상기 제2 퓨즈부에 인접한 상기 퓨즈홀의 제2 단부와 상기 코너부 사이의 거리보다 더 크게 형성될 수 있다.
상기 퓨즈홀은 상기 제1 퓨즈부와 제2 퓨즈부 사이에 형성되고, 상기 제1 퓨즈부에 인접한 제1 퓨즈홀부와, 상기 제2 퓨즈부에 인접한 제2 퓨즈홀부와, 상기 제1 및 제2 퓨즈홀부 사이에서 연장되는 제3 퓨즈홀부를 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 퓨즈홀부는 상기 제1 방향에 실질적으로 평행한 방향으로 연장되고, 상기 제3 퓨즈홀부는 상기 제1 방향에 대해 비스듬한 방향으로 상기 제1 및 제2 퓨즈홀부 사이에서 연장될 수 있다.
상기 퓨즈홀은 상기 집전부재의 제1 측에 형성되는 제1 퓨즈홀과, 상기 제1 측의 반대쪽인 상기 집전부재의 제2 측에 형성되는 제2 퓨즈홀을 포함하고, 상기 퓨즈부는 상기 제1 및 제2 퓨즈홀의 사이에 형성될 수 있다.
상기 제1 퓨즈홀과 상기 코너부 사이의 거리는 상기 제2 퓨즈홀과 상기 코너부 사이의 거리보다 더 크게 형성될 수 있다.
상기 퓨즈홀은 상기 제1 및 제2 퓨즈홀의 사이에 형성되는 제3 퓨즈홀을 더 포함하고, 상기 퓨즈부는 상기 제1 퓨즈홀과 제3 퓨즈홀의 사이에 형성된 제1 퓨즈부와, 상기 제2 퓨즈홀과 제3 퓨즈홀의 사이에 형성된 제2 퓨즈부를 포함할 수 있다.
상기 제3 퓨즈홀과 상기 코너부 사이의 거리는 상기 제1 퓨즈홀과 상기 코너부 사이의 거리 및 상기 제2 퓨즈홀과 상기 코너부 사이의 거리보다 더 크게 형성될 수 있다.
상기 이차 전지는 전기 자동차 또는 하이브리드 전기 자동차를 추진하는 모터 구동 동력원의 용도로 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 집전부재에 퓨즈부가 형성되어 안전성이 향상될 뿐만 아니라, 집전부재의 강도가 향상되어 외부의 충격이나 진동에 의하여 집전부재가 파손되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지는 전기 자동차 또는 하이브리드 전기 자동차의 적용에 특히 적합하다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에서 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 잘라 본 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지의 일부분을 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지의 집전부재를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차 전지의 집전부재를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차 전지의 집전부재를 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 이차 전지의 집전부재를 도시한 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 본 명세서 및 도면에서 동일한 부호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에서 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 잘라 본 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 본 제1 실시예에 따른 이차 전지(101)는 양극(11)과 음극(12) 사이에 세퍼레이터(13)를 개재하여 귄취된 전극 어셈블리(10)과, 전극 어셈블리(10)이 내장되는 케이스(26)와, 케이스(26)의 개구에 결합된 캡 어셈블리(30)를 포함한다.
본 제1 실시예에 따른 이차 전지(101)는 리튬 이온 이차 전지로서 각형인 것을 예로서 설명한다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 본 발명은 리튬 폴리머 전지 또는 원통형 전지 등 다양한 형태의 전지에 적용될 수 있다.
양극(11) 및 음극(12)은 박판의 금속 호일로 형성된 집전체에 활물질이 도포된 영역인 코팅부와 활물질이 코팅되지 않는 영역인 양극 및 음극 무지부(11a, 12a)를 포함한다.
양극 무지부(11a)는 양극(11)의 길이 방향을 따라 양극(11)의 한 쪽 측단에 형성되고, 음극 무지부(12a)는 음극(12)의 길이 방향을 따라 음극(12)의 다른 쪽 측단에 형성된다. 그리고 양극(11) 및 음극(12)은 절연체인 세퍼레이터(13)를 사이에 개재한 후 권취된다.
다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 상기한 전극 어셈블리(10)은 복수 개의 시트(sheet)로 이루어진 양극과 음극이 세퍼레이터를 사이에 두고 적층된 구조로 이루어질 수도 있다.
케이스(26)는 대략 직육면체로 이루어지며, 일면에는 개방된 개구가 형성된다. 캡 어셈블리(30)는 케이스(26)의 개구를 덮는 캡 플레이트(31)와 캡 플레이트(31)의 외측으로 돌출되며, 양극(11)과 전기적으로 연결된 양극 단자(21)와 캡 플레이트(31)의 외측으로 돌출되며 음극(12)과 전기적으로 연결된 음극 단자(22), 및 설정된 내부 압력에 따라 파단될 수 있도록 노치(39a)가 형성된 벤트부재(39)를 포함한다.
캡 플레이트(31)는 얇은 판으로 이루어지며, 일측에 전해액의 주입을 위한 전해액 주입구(27)가 형성되고 전해액 주입구(27)를 밀봉하는 밀봉마개(38)가 캡 플레이트(31)에 고정 설치된다.
양극 단자(21)는 캡 플레이트(31)를 관통하여 설치되는 바, 캡 플레이트(31)와 양극 단자(21) 사이에는 상부에 위치하는 제1 가스켓(25)과 하부에 위치하는 제2 가스켓(28)이 캡 플레이트(31)와 양극 단자(21)를 절연시킨다.
양극 단자(21)는 대략 원기둥 형상으로 이루어지는 데, 양극 단자(21)에는 양극 단자(21)를 상부에서 지지하는 너트(29)가 설치되고, 양극 단자(21)의 외주에는 너트(29)가 체결될 수 있도록 나사산이 형성된다. 너트(29)와 제1 가스켓(25) 사이에는 와셔(24)가 설치된다.
한편, 양극 단자(21)는 집전부재(40)를 매개로 양극 무지부(11a)와 전기적으로 연결되며, 양극 단자(21)의 하단에는 양극 단자(21) 및 집전부재(40)를 지지하는 단자 플랜지(21a)가 형성된다.
음극 단자(22)는 캡 플레이트(31)를 관통하여 설치되는 바, 캡 플레이트(31)와 음극 단자(22) 사이에는 상부에 위치하는 제1 가스켓(25)과 하부에 위치하는 제2 가스켓(28)이 캡 플레이트(31)와 음극 단자(22)를 절연시킨다.
음극 단자(22)는 대략 원기둥 형상으로 이루어지는 데, 음극 단자(22)에는 음극 단자(22)를 상부에서 지지하는 너트(29)가 설치되고, 음극 단자(22)의 외주에는 너트(29)가 체결될 수 있도록 나사산이 형성된다. 너트(29)와 제1 가스켓(25) 사이에는 와셔(24)가 설치된다.
한편, 음극 단자(22)는 집전부재(50)를 매개로 음극 무지부(12a)와 전기적으로 연결되며, 음극 단자(22)의 하단에는 음극 단자(22) 및 집전부재(50)를 지지하는 단자 플랜지가 형성된다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지의 일부분을 도시한 분해 사시도이다.
도 3을 참조하여 보다 자세하게 설명하면, 양극 단자(21)는 단자 플랜지(21a)에서 돌출되며 외주면이 나사 가공된 단자 기둥(21b)과 단자 플랜지(21a)의 바닥에서 케이스(26)의 바닥을 향하여 돌출된 지지돌기(21c)를 포함한다.
하부 절연부재(61)는 캡 플레이트(31)의 하측에 위치하고, 집전부재(40)의 단자 체결부(41)가 삽입되는 체결홈(61a)과 체결홈(61a)의 상단에서 단자 플랜지(21a)가 삽입되는 플랜지홈(61b), 및 단자 기둥(21b)이 삽입되는 단자 홀(61c)을 갖는다. 도 2에 도시된 바와 같이, 하부 절연부재(62)는 상기 캡 플레이트(31)와 상기 집전부재(50)와 상기 음극 단자(22) 사이에 유사하게 위치한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 집전부재(40)는 양극 단자(21)에 고정되는 단자 체결부(41)와 단자 체결부(41)에서 절곡 형성된 집전부(42), 집전부(42)의 하부에 형성된 연결부(43) 및 연결부(43)의 양쪽 측단에서 절곡 형성되며 양극 무지부(11a)에 부착된 집전편(45, 46)을 포함한다.
음극 단자(22)에 연결된 집전부재(50)는 퓨즈홀(48)을 제외하고는 상기한 집전부재(40)와 동일한 구조로 이루어지므로 이에 대한 중복 설명은 생략한다.
단자 체결부(41)는 대략 사각판 형상으로 이루어지며 중앙에 양극 단자(21)가 삽입되는 체결홀(47)이 형성된다. 체결홀(47)에는 지지돌기(21c)가 삽입되어 용접으로 접합될 수 있다. 또한 단자 체결부(41)에는 퓨즈홀(48)이 형성되고, 퓨즈홀(48)의 양쪽 측단에는 퓨즈부(44)가 형성된다.
집전부(42)는 단자 체결부(41)에서 케이스(26)의 바닥을 향하여 직각으로 절곡 형성되어 케이스(26)의 측면과 평행하게 배치된다. 집전부(42)의 하단에는 연결부(43)가 형성되며, 연결부(43)는 집전부(42)과 평행하게 배치된다. 연결부(43)의 양쪽 측단에는 양극 무지부(11a)에 용접으로 접합되는 집전편(45, 46)이 형성된다.
퓨즈홀(48)은 단자 체결부(41)의 일측 측단에서 이격되어 단자 접합부(41)의 폭방향으로 이어진 제1 퓨즈홀부(48a)와 제1 퓨즈홀부(48a)에서 이격 배치되며, 단자 체결부(41)의 일측 측단에서 이격되어 단자 체결부(41)의 폭방향으로 이어진 제2 퓨즈홀부(48b), 및 제1 퓨즈홀부(48a)와 제2 퓨즈홀부(48b)를 연결하는 제3 퓨즈홀부(48c)를 포함한다.
제1 퓨즈홀부(48a)와 제2 퓨즈홀부(48b)는 단자 체결부(41)의 길이방향으로 서로 상이한 위치에 형성된다. 즉, 제1 퓨즈홀부(48a)와 집전부(42) 사이의 거리는 제2 퓨즈홀부(48b)와 집전부(42) 사이의 거리보다 더 크게 형성된다. 이에 따라 제3 퓨즈홀부(48c)는 제1 퓨즈홀부(48a)와 제2 퓨즈홀부(48b)에 대하여 경사지게 이어져 형성된다. 상기한 바와 같이, 퓨즈홀(48)은 집전부재(40)의 폭방향 중심선에 대하여 비대칭인 구조로 이루어진다.
또한, 퓨즈홀(48)의 중심선(L1)은 단자 체결부(41)와 집전부(42)가 만나는 코너부(C)가 상기 집전부재(40)의 폭을 따라 연장되는 폭방향(C1)과 교차하는 방향으로 이어져 형성된다. 퓨즈홀(48)의 중심선(L1)은 제1 퓨즈홀부(48a)의 중심과 제2 퓨즈홀부(48b)의 중심을 이은 선으로 정의된다. 퓨즈홀(48)의 중심선(L1) 방향이 종방향 응력에 가장 취약한 바, 중심선(L1)이 단자 체결부(41)와 집전부(42)가 만나는 코너부(C)가 연장되는 폭방향(C1)과 교차하는 방향으로 이어져 형성되면 종방향 응력에 대한 강도가 향상된다. 일 실시예로, 상기 퓨즈홀(48)의 중심선(L1)은 상기 코너부(C)가 상기 집전부재(40)의 폭을 따라 연장되는 폭방향(C1)에 대하여 비스듬한 방향으로 연장될 수 있다.
퓨즈부(44)는 제1 퓨즈홀부(48a)와 단자 체결부(41)의 일측 측단 사이에 형성된 제1 퓨즈부(44a)와 제2 퓨즈홀부(48b)와 단자 체결부(41)의 타측 측단 사이에 형성된 제2 퓨즈부(44b)를 포함한다.
상기한 퓨즈홀(48)의 구성에 따라 제1 퓨즈부(44a)와 제2 퓨즈부(44b)는 단자 체결부(41)의 길이방향으로 서로 상이한 위치에 형성된다. 즉, 제1 퓨즈부(44a)와 집전부(42) 사이의 거리는 제2 퓨즈부(44b)와 집전부(42) 사이의 거리보다 더 크게 형성된다. 일례로, 상기 퓨즈홀(48)은 상기 폭방향(C1)으로 연장되는 퓨즈부(44)의 중심선(L1')에 대하여 비대칭으로 형성된다.
본 실시예와 같이 제1 퓨즈부(44a)와 제2 퓨즈부(44b)가 단자 체결부(41)의 길이 방향으로 서로 상이한 위치에 형성되면, 퓨즈부(44)가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
퓨즈부가 일직선상에 형성된 경우에는 퓨즈부에 가해지는 종방향 응력이 커져서 진동이나 충격에 의하여 퓨즈부가 파손될 수 있다. 이를 방지하기 위해서 퓨즈부의 단면적을 크게 형성하면, 문제가 발생한 경우에도 퓨즈부가 용융되지 못하는 문제가 발생할 수 있다.
그러나 본 실시예와 같이 제1 퓨즈부(44a)와 제2 퓨즈부(44b)가 단자 체결부(41)의 길이 방향으로 서로 상이한 위치에 형성되면, 퓨즈부(44)와 인접한 부분이 종방향 응력을 분산하여 지지하므로 퓨즈부(44)가 파손되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 본 실시예에 따른 이차 전지는 특히 전기 자동차 또는 하이브리드 전기 자동차에 적용하는데 적합하다.
한편, 단락 등을 원인으로 과전류가 흐를 경우, 전류는 제1 퓨즈부(44a)와 제2 퓨즈부(44b)를 통과하여 양극 단자(21)로 이동하므로 주변보다 단면적이 작은 제1 퓨즈부(44a)와 제2 퓨즈부(44b)가 용융되어 전류의 흐름을 차단할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차 전지의 집전부재를 도시한 사시도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 집전부재(70)는 양극 단자(21)에 고정되는 단자 체결부(71)와 단자 체결부(71)에서 절곡 형성된 집전부(72), 집전부(72)의 하부에 형성된 연결부(73) 및 연결부(73)의 양쪽 측단에서 절곡 형성되며 양극 무지부(11a)에 부착된 집전편(75, 76)을 포함한다.
단자 체결부(71)는 대략 사각판 형상으로 이루어지며 중앙에 양극 단자(21)가 삽입되는 체결홀(77)이 형성된다. 체결홀(77)에는 지지돌기(21c)가 삽입되어 용접으로 접합된다. 또한 단자 체결부(71)에는 퓨즈홀(78)이 형성되고, 퓨즈홀(78)의 양쪽 측단에는 퓨즈부(74)가 형성된다.
집전부(72)는 단자 체결부(71)에서 케이스(26)의 바닥을 향하여 직각으로 절곡 형성되어 케이스(26)의 측면과 평행하게 배치된다. 집전부(72)의 하단에는 연결부(73)가 형성되며, 연결부(73)는 집전부(72)와 평행하게 배치된다. 연결부(73)의 양쪽 측단에는 양극 무지부(11a)에 용접으로 접합되는 집전편(75, 76)이 형성된다.
퓨즈홀(78)의 일측 단부(78a)는 단자 체결부(71)의 일측 측단에서 이격 배치되고, 퓨즈홀(78)의 타측 단부(78b)는 단자 체결부(71)의 타측 단부에서 이격 배치된다. 퓨즈홀(78)의 일측 단부(78a)와 타측 단부(78b)는 단자 체결부(71)의 길이방향으로 서로 상이한 위치에 형성된다.
즉, 퓨즈홀(78)의 일측 단부(78a)와 집전부(72) 사이의 거리는 퓨즈홀(78)의 타측 단부(78b)와 집전부(72) 사이의 거리보다 더 크게 형성된다. 이에 따라 퓨즈홀(78)은 단자 체결부(71)의 측단에 대하여 경사지게 이어져 형성된다. 상기한 바와 같이, 퓨즈홀(78)은 집전부재(70)의 폭방향 중심선에 대하여 비대칭인 구조로 이루어진다.
또한, 퓨즈홀(78)의 중심선(L2)은 단자 체결부(71)와 집전부(72)가 만나는 코너부(C)가 상기 집전부재(70)의 폭방향을 따라 연장되는 폭방향(C1)과 교차하는 방향으로 이어져 형성된다. 퓨즈홀(78)의 중심선(L2)은 퓨즈홀(78)의 폭방향 중앙을 이은 직선으로 정의된다. 퓨즈홀(78)의 중심선(L2) 방향이 종방향 응력에 가장 취약한 바, 중심선(L2)이 단자 체결부(71)와 집전부(72)가 만나는 코너부(C)가 연장되는 폭방향(C1)과 교차하는 방향으로 이어져 형성되면 종방향 응력에 대한 강도가 향상된다. 일례로, 상기 퓨즈홀(78)의 중심선(L2)은 상기 코너부(C)가 집전부재(70)의 폭을 따라 연장되는 폭방향(C1)에 대하여 비스듬한 방향으로 연장된다.
퓨즈부(74)는 퓨즈홀(78)의 일측 단부(78a)와 단자 체결부(71)의 일측 측단 사이에 형성된 제1 퓨즈부(74a)와 퓨즈홀(78)의 타측 단부(78b)와 단자 체결부(71)의 타측 측단 사이에 형성된 제2 퓨즈부(74b)를 포함한다. 제1 퓨즈부(74a)와 제2 퓨즈부는 퓨즈홀(78)의 단부와 단자 체결부(71)의 측단 사이에 형성되므로 주변보다 더 작은 단면적을 갖는다.
상기한 퓨즈홀(78)의 구성에 따라 제1 퓨즈부(74a)와 제2 퓨즈부(74b)는 단자 체결부(71)의 길이방향으로 서로 상이한 위치에 형성된다. 즉, 제1 퓨즈부(74a)와 집전부(72) 사이의 거리는 제2 퓨즈부(74b)와 집전부(72) 사이의 거리보다 더 크게 형성된다. 일례로, 상기 퓨즈홀(78)은 상기 폭방향(C1)으로 연장되는 퓨즈부(44)의 중심선(L2')에 대하여 비대칭으로 형성된다.
본 실시예와 같이 제1 퓨즈부(74a)와 제2 퓨즈부(74b)가 단자 체결부(71)의 길이 방향으로 서로 상이한 위치에 형성되면, 퓨즈부(74)가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
퓨즈부가 일직선상에 형성된 경우에는 퓨즈부에 가해지는 종방향 응력이 커져서 진동이나 충격에 의하여 퓨즈부가 파손될 수 있다. 이를 방지하기 위해서 퓨즈부의 단면적을 크게 형성하면, 문제가 발생한 경우에도 퓨즈부가 용융되지 못하는 문제가 발생할 수 있다.
그러나 본 실시예와 같이 제1 퓨즈부(74a)와 제2 퓨즈부(74b)가 단자 체결부(71)의 길이 방향으로 서로 상이한 위치에 형성되면, 퓨즈부(74)와 인접한 부분이 종방향 응력을 분산하여 지지하므로 퓨즈부(74)가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차 전지의 집전부재를 도시한 사시도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 집전부재(80)는 양극 단자(21)에 고정되는 단자 체결부(81)와 단자 체결부(81)에서 절곡 형성된 집전부(82), 집전부(82)의 하부에 형성된 연결부(83) 및 연결부(83)의 양쪽 측단에서 절곡 형성되며 양극 무지부(11a)에 부착된 집전편(85, 86)을 포함한다.
단자 체결부(81)는 대략 사각판 형상으로 이루어지며 중앙에 양극 단자(21)가 삽입되는 체결홀(87)이 형성된다. 체결홀(87)에는 지지돌기(21c)가 삽입되어 용접으로 접합된다. 또한 단자 체결부(81)에는 퓨즈홀(88)이 형성된다. 퓨즈홀(88)은 제1 퓨즈홀(88a)과 제2 퓨즈홀(88b)로 이루어지고, 제1 퓨즈홀(88a)과 제2 퓨즈홀(88b) 사이에 퓨즈부(84)가 형성된다.
집전부(82)는 단자 체결부(81)에서 케이스(26)의 바닥을 향하여 직각으로 절곡 형성되어 케이스(26)의 측면과 평행하게 배치된다. 집전부(82)의 하단에는 연결부(83)가 형성되며, 연결부(83)는 집전부(82)와 평행하게 배치된다. 연결부(83)의 양쪽 측단에는 양극 무지부(11a)에 용접으로 접합되는 집전편(85, 86)이 형성된다.
제1 퓨즈홀(88a)은 단자 체결부(81)의 일측 측단에서 단자 체결부(81)의 폭방향으로 이어져 형성되고, 제2 퓨즈홀(88b)은 단자 체결부(81)의 타측 측단에서 단자 체결부(81)의 폭방향으로 이어져 형성된다.
제1 퓨즈홀(88a)과 제2 퓨즈홀(88b)는 단자 체결부(81)의 길이방향으로 서로 상이한 위치에 형성된다. 즉, 제1 퓨즈홀(88a)과 집전부(82) 사이의 거리는 제2 퓨즈홀(88b)과 집전부(82) 사이의 거리보다 더 크게 형성된다.
상기한 바와 같이, 퓨즈홀(88)은 집전부재(80)의 폭방향 중심선에 대하여 비대칭인 구조로 이루어진다.
또한, 퓨즈홀(88)의 중심선(L3)은 단자 체결부(81)와 집전부(82)가 만나는 코너부(C)가 상기 집전부재(80)의 폭을 따라 연장되는 폭방향(C1)과 교차하는 방향으로 이어져 형성된다. 퓨즈홀(88)의 중심선(L3)은 제1 퓨즈홀(88a)과 제2 퓨즈홀(88b)의 중심을 이은 직선으로 정의된다. 퓨즈홀(88)의 중심선(L3) 방향이 종방향 응력에 가장 취약한 바, 중심선(L3)이 상기 코너부(C)가 연장되는 폭방향(C1)과 교차하는 방향으로 이어져 형성되면 종방향 응력에 대한 강도가 향상된다. 일례로, 퓨즈홀(88)의 중심선(L3)은 상기 코너부(C)가 상기 집전부재(80)의 폭을 따라 연장되는 폭방향(C1)과 비스듬한 방향으로 연장된다.
제1 퓨즈홀(88a)과 제2 퓨즈홀(88b)은 이격 배치되어, 제1 퓨즈홀(88a)과 제2 퓨즈홀(88b) 사이에 주변보다 더 작은 단면적을 갖는 퓨즈부(84)가 형성된다. 이와 같이 본 실시예에 따르면 퓨즈부(84)와 인접한 부분이 종방향 응력을 분산하여 지지하므로 퓨즈부(84)가 파손되는 것을 방지할 수 있다. 일례로, 상기 퓨즈홀(88)은 폭방향(C1)으로 연장되는 상기 퓨즈부(84)의 중심선(L3')에 대하여 비대칭으로 형성된다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 이차 전지의 집전부재를 도시한 사시도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 집전부재(90)는 양극 단자(21)에 고정되는 단자 체결부(91)와 단자 체결부(91)에서 절곡 형성된 집전부(92), 집전부(92)의 하부에 형성된 연결부(93) 및 연결부(93)의 양쪽 측단에서 절곡 형성되며 양극 무지부(11a)에 부착된 집전편(95, 96)을 포함한다.
단자 체결부(91)는 대략 사각판 형상으로 이루어지며 중앙에 양극 단자(21)가 삽입되는 체결홀(97)이 형성된다. 체결홀(97)에는 지지돌기(21c)가 삽입되어 용접으로 접합된다. 또한 단자 체결부(91)에는 퓨즈홀(98)이 형성된다.
퓨즈홀(98)은 제1 퓨즈홀(98a)과 제2 퓨즈홀(98b), 및 제3 퓨즈홀(98c)로 이루어지고, 제1 퓨즈홀(98a)과 제3 퓨즈홀(98c) 사이와 제2 퓨즈홀(98b)과 제3 퓨즈홀(98c) 사이에 퓨즈부(94)가 형성된다.
집전부(92)는 단자 체결부(91)에서 케이스(26)의 바닥을 향하여 직각으로 절곡 형성되어 케이스(26)의 측면과 평행하게 배치된다. 집전부(92)의 하단에는 연결부(93)가 형성되며, 연결부(93)는 집전부(92)와 평행하게 배치된다. 연결부(93)의 양쪽 측단에는 양극 무지부(11a)에 용접으로 접합되는 집전편(95, 96)이 형성된다.
제1 퓨즈홀(98a)은 단자 체결부(81)의 일측 측단에서 단자 체결부(91)의 폭방향으로 이어져 형성되고, 제2 퓨즈홀(98b)은 단자 체결부(91)의 타측 측단에서 단자 체결부(91)의 폭방향으로 이어져 형성된다. 또한, 제3 퓨즈홀(98c)은 단자 체결부(91)의 폭방향 중앙에 형성된다.
제1 퓨즈홀(98a)와 제2 퓨즈홀(98b)는 단자 체결부(91)의 길이방향으로 동일한 위치에 형성되고, 제3 퓨즈홀(98c)은 제1 퓨즈홀(98a) 및 제2 퓨즈홀(98b)과 단자 체결부(91)의 길이방향으로 상이한 위치에 형성된다.
즉, 제3 퓨즈홀(98c)과 측판(92) 사이의 거리는 제1 퓨즈홀(98a) 및 제2 퓨즈홀(98b)과 집전부(92) 사이의 거리보다 더 크게 형성된다.
또한, 제1 퓨즈홀(98a)과 제3 퓨즈홀(98c)의 중심을 이은 제1 중심선(L4)은 단자 체결부(91)와 집전부(92)가 만나는 코너부(C)가 상기 집전부재(90)의 폭을 따라 연장되는 폭방향(C1)과 교차하는 방향으로 이어져 형성되고, 제2 퓨즈홀(98b)과 제3 퓨즈홀(98c)의 중심을 이은 제2 중심선(L5)은 단자 체결부(91)와 집전부(92)가 만나는 코너부(C)가 상기 집전부재(90)의 폭을 따라 연장되는 폭방향(C1)과 교차하는 방향으로 이어져 형성된다.
퓨즈홀들(98a, 98b, 98c)의 중심을 이은 방향이 종방향 응력에 가장 취약한 바, 중심선들(L4, L5)이 상기 코너부(C)가 연장되는 폭방향(C1)과 교차하는 방향으로 이어져 형성되면 종방향 응력에 대한 강도가 향상된다. 일례로, 상기 퓨즈홀(98)의 중심선(L4 및 L5)은 상기 코너부(C)가 상기 집전부재(90)의 폭을 따라 연장되는 폭방향(C1)에 대하여 비스듬한 방향으로 연장된다.
제1 퓨즈홀(98a)과 제3 퓨즈홀(98c)은 이격 배치되어, 제1 퓨즈홀(98a)과 제3 퓨즈홀(98c) 사이에 주변보다 더 작은 단면적을 갖는 제1 퓨즈부(94a)가 형성된다. 또한, 제2 퓨즈홀(98b)과 제3 퓨즈홀(98c)은 이격 배치되어, 제2 퓨즈홀(98b)과 제3 퓨즈홀(98c) 사이에 주변보다 더 작은 단면적을 갖는 제2 퓨즈부(94b)가 형성된다. 일례로, 상기 퓨즈홀(98)은 상기 폭방향(C1)으로 연장되는 상기 퓨즈부(94)의 중심선(L4')에 대하여 비대칭으로 형성된다.
이와 같이 본 실시예에 따르는 집전부재(90)에서는, 퓨즈부(94)와 인접한 부분이 종방향 응력을 분산하여 지지하므로 퓨즈부(94)가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있다.
101: 이차 전지 10: 전극 어셈블리
11: 양극 11a: 양극 무지부
12: 음극 12a: 음극 무지부
13: 세퍼레이터 21: 양극 단자
22: 음극 단자 21a: 단자 플랜지
21b: 단자 기둥 21c: 지지돌기
24: 와셔 25: 제1 가스켓
26: 케이스 27: 전해액 주입구
28: 제2 가스켓 29: 너트
30: 캡 어셈블리 31: 캡 플레이트
38: 밀봉마개 39: 벤트부재
39a: 노치 40, 50, 70, 80, 90: 집전부재
41, 71, 81, 91: 단자 체결부 42, 72, 82, 92: 집전부
43, 73, 83, 93: 연결부 44, 74, 84, 94: 퓨즈부
44a, 74a, 94a: 제1 퓨즈부 44b, 74b, 94b: 제2 퓨즈부
45, 46, 75, 76, 85, 86, 95, 96: 집전편
47, 77, 87, 97: 체결홀 48, 78, 88, 98: 퓨즈홀
48a: 제1 퓨즈홀부 48b: 제2 퓨즈홀부
48c: 제3 퓨즈홀부 61: 하부 절연부재
61a: 체결홈 61b: 플랜지홈
61c: 단자 홀 78a: 일측 단부
78b: 타측 단부 88a, 98a: 제1 퓨즈홀
88b, 98b: 제2 퓨즈홀 98c: 제3 퓨즈홀

Claims (20)

  1. 전극 어셈블리;
    상기 전극 어셈블리를 수용하는 케이스;
    상기 케이스의 개구를 덮는 캡 플레이트; 및
    집전부재;를 포함하고,
    상기 집전부재는,
    상기 전극 어셈블리에 체결되는 집전부;
    상기 집전부재의 폭방향에 따른 제1 방향으로 연장되는 상기 집전부재의 코너부에서 상기 집전부로부터 연장되는 단자 체결부; 및
    퓨즈부;를 포함하고,
    상기 집전부재는 상기 퓨즈부에 인접하여 형성된 퓨즈홀을 가지며, 상기 퓨즈홀의 중심선은 상기 제1 방향과 교차하는 방향으로 상기 퓨즈부를 지나 연장되는 이차 전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 퓨즈홀은 상기 제1 방향으로 연장되는 상기 퓨즈부의 중심선에 대하여 비대칭인 이차 전지.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 퓨즈부의 단면적은 상기 집전부재의 다른 부분의 단면적보다 더 작은 이차 전지.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극 어셈블리와 전기적으로 연결되고, 상기 캡 플레이트를 관통하여 상기 케이스의 외부로 돌출된 전극 단자를 더 포함하고,
    상기 전극 단자는 상기 단자 체결부에 체결되는 이차 전지.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 전극 단자는,
    상기 단자 체결부와 상기 캡 플레이트 사이에 위치하는 단자플랜지;
    상기 단자 플랜지의 제1 면으로부터 연장되어 상기 캡 플레이트를 관통하여 상기 케이스의 외부로 돌출된 단자 기둥을 포함하는 이차 전지.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 전극 단자는 상기 제1 면의 반대쪽인 상기 단자 플랜지의 제2 면으로부터 돌출되는 지지돌기를 더 포함하고,
    상기 단자 체결부는 접합홀을 가지며, 상기 지지돌기는 상기 접합홀에 수용되어 상기 단자 체결부와 상기 전극 단자를 체결하는 이차 전지.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 집전부재와 상기 캡 플레이트 사이에 위치하는 절연부재를 더 포함하고,
    상기 절연부재는 상기 단자 체결부를 수용하는 제1 체결홈과, 상기 단자 플랜지를 수용하는 제2 체결홈과, 상기 단자 기둥을 관통하여 수용하는 단자홀을 포함하는 이차 전지.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 단자 체결부는 상기 집전부로부터 실질적으로 수직하게 연장되어 상기 코너부를 형성하는 이차 전지.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 퓨즈부는 상기 단자 체결부에 형성되는 이차 전지.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 퓨즈홀의 상기 중심선은 상기 제1 방향에 대하여 비스듬한 방향으로 연장되는 이차 전지.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 퓨즈부는 상기 집전부재의 제1 측에 형성되는 제1 퓨즈부와, 상기 제1 측의 반대쪽인 상기 집전부재의 제2 측에 형성되는 제2 퓨즈부를 포함하는 이차 전지.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제1 퓨즈부와 상기 코너부 사이의 거리는 상기 제2 퓨즈부와 상기 코너부 사이의 거리보다 더 큰 이차 전지.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 퓨즈홀은 상기 제1 및 제2 퓨즈부 사이에 형성되고,
    상기 제1 퓨즈부에 인접한 상기 퓨즈홀의 제1 단부와 상기 코너부 사이의 거리가 상기 제2 퓨즈부에 인접한 상기 퓨즈홀의 제2 단부와 상기 코너부 사이의 거리보다 더 크게 형성되는 이차 전지.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 퓨즈홀은 상기 제1 퓨즈부와 제2 퓨즈부 사이에 형성되고, 상기 제1 퓨즈부에 인접한 제1 퓨즈홀부와, 상기 제2 퓨즈부에 인접한 제2 퓨즈홀부와, 상기 제1 및 제2 퓨즈홀부 사이에서 연장되는 제3 퓨즈홀부를 포함하는 이차 전지.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 퓨즈홀부는 상기 제1 방향에 실질적으로 평행한 방향으로 연장되고, 상기 제3 퓨즈홀부는 상기 제1 방향에 대해 비스듬한 방향으로 상기 제1 및 제2 퓨즈홀부 사이에서 연장되는 이차 전지.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 퓨즈홀은 상기 집전부재의 제1 측에 형성되는 제1 퓨즈홀과, 상기 제1 측의 반대쪽인 상기 집전부재의 제2 측에 형성되는 제2 퓨즈홀을 포함하고,
    상기 퓨즈부는 상기 제1 및 제2 퓨즈홀의 사이에 형성되는 이차 전지.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제1 퓨즈홀과 상기 코너부 사이의 거리는 상기 제2 퓨즈홀과 상기 코너부 사이의 거리보다 더 크게 형성되는 이차 전지.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 퓨즈홀은 상기 제1 및 제2 퓨즈홀의 사이에 형성되는 제3 퓨즈홀을 더 포함하고,
    상기 퓨즈부는 상기 제1 퓨즈홀과 제3 퓨즈홀의 사이에 형성된 제1 퓨즈부와, 상기 제2 퓨즈홀과 제3 퓨즈홀의 사이에 형성된 제2 퓨즈부를 포함하는 이차 전지.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 제3 퓨즈홀과 상기 코너부 사이의 거리는 상기 제1 퓨즈홀과 상기 코너부 사이의 거리 및 상기 제2 퓨즈홀과 상기 코너부 사이의 거리보다 더 크게 형성된 이차 전지.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 이차 전지는 전기 자동차 또는 하이브리드 전기 자동차를 추진하는 모터 구동 동력원의 용도로 적용되는 이차 전지.
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