KR20130089212A - 이차 전지 - Google Patents

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KR20130089212A
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김덕중
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 이차 전지는 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 전극 조립체, 전극 조립체가 수용되는 케이스, 전극 조립체의 제1 전극에 전기적으로 연결되는 제1 단자, 케이스에 설치되어 전극 조립체의 제2 전극에 전기적으로 연결되는 캡 플레이트, 제1 단자에 전기적으로 연결되는 전자공여부를 포함한다.

Description

이차 전지{RECHARGEABLE BATTERY}
본 발명은 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 단자의 구조를 개선한 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 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 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.
이차 전지의 케이스가 양극으로 대전된 경우, 음극 단자에서 전자가 이탈하여 음극 단자가 부식되는 문제가 발생한다. 음극 단자가 부식되면 음극 단자와 이에 연결된 부재 사이에 접촉 저항이 증가하여 이차 전지의 성능이 저하되는 문제가 발생한다.
따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 음극 단자의 부식을 감소시킬 수 있는 이차 전지를 제공함에 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 이차 전지는 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 전극 조립체, 전극 조립체가 수용되는 케이스, 전극 조립체의 제1 전극에 전기적으로 연결되는 제1 단자, 케이스에 설치되어 전극 조립체의 제2 전극에 전기적으로 연결되는 캡 플레이트, 제1 단자에 전기적으로 연결되는 전자공여부를 포함한다.
또한, 전극 조립체의 제2 전극에 전기적으로 결합되는 제2 단자를 더 포함할 수 있다.
또한, 전자공여부는 제1 단자를 구성하는 물질보다 반응성이 큰 물질을 포함할 수 있다.
또한, 전자공여부는 마그네슘, 나트륨, 아연, 철, 코발트 및 납 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 제1 단자는 알루미늄 및 구리 중 하나를 포함할 수 있다.
또한, 제1 단자는 단자 플레이트와 단자 연결부재를 포함할 수 있다.
또한, 캡 플레이트 위에서 제1 단자와 결합되고 제1 단자 플레이트와 캡 플레이트 사이에 설치되는 절연부를 더 포함할 수 있다.
또한, 절연부는 바닥판과 측벽을 포함할 수 있고, 바닥판은 단자 플레이트와 캡 플레이트 사이에 위치할 수 있으며, 측벽은 바닥판의 주위를 따라 연장될 수 있다.
또한, 바닥판은 단자 연결부재가 관통하여 연장되는 홀을 포함할 수 있다.
또한, 전자공여부는 단자 플레이트의 바닥과 접촉할 수 있다.
또한, 전자공여부는 단자 플레이트와 절연부의 바닥 사이에 위치할 수 있다.
또한, 전자공여부는 단자 연결부재가 관통하여 연장하는 홀을 포함할 수 있다.
또한, 전자공여부는 단자 플레이트의 주위와 접촉하고 옷 깃 모양을 가질 수 있다.
또한, 옷 깃 모양을 가지는 전자공여부의 횡단면은 사각고리 형상 일 수 있다.
또한, 전자공여부는 단자 플레이트의 주위와 절연부의 측벽 사이에 위치할 수 있다.
또한, 전자공여부는 하부 접촉부와 측면 접촉부를 포함할 수 있고, 하부 접촉부는 절연부의 바닥과 대응하는 플레이트 모양이며, 측면 접촉부는 하부 접촉부의 측면들을 따라 외측으로 연장할 수 있고, 전자공여부는 절연부의 내 측면에 코팅될 수 있다.
또한, 하부 접촉부는 단자 플레이트의 하면과 접촉하고, 측면 접촉부는 단자 플레이트의 주위와 접촉할 수 있다.
또한, 하부 접촉부는 단자 플레이트의 하면과 상기 절연부의 상기 바닥 사이에 위치할 수 있고, 측면 접촉부는 단자 플레이트의 측면과 절연부의 상기 측벽 사이에 위치할 수 있다.
또한, 전자공여부는 단자 연결부가 관통하여 연장하는 홀을 포함할 수 있다.
또한, 전자공여부는 희생전극으로 제1 단자 보다 빠르게 부식할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전자공여부의 반응성이 음극 단자보다 더 크므로 전자공여부가 음극 단자에 전자를 제공하여 음극 단자가 산화되는 것을 방지할 수 있다.
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 도 1의 이차 전지의 절연부 및 단자 플레이트의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 도 1의 이차 전지의 일부를 도시한 절개 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차 전지의 절연부 및 단자 플레이트의 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차 전지의 일부를 도시한 절개 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차 전지의 절연부 및 단자 플레이트의 분해 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차 전지의 일부를 도시한 절개 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 포함할 수 있다.
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 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. 케이스(26)는 알루미늄, 스테인리스 스틸 등의 금속으로 이루어질 수 있다.
캡 어셈블리(30)는 케이스(26)의 개구를 덮는 캡 플레이트(31)와 캡 플레이트(31)의 외측으로 돌출되며, 양극(11)과 전기적으로 연결된 제2 단자(21)(이하 양극 단자라 함)와 캡 플레이트(31)의 외측으로 돌출되며 음극(12)과 전기적으로 연결된 제1 단자(20)(이하 음극 단자라 함)를 포함할 수 있다.
여기서, 음극 단자(20)는 단자 플레이트(22) 및 단자 연결부재(24)를 포함할 수 있다.
캡 플레이트(31)는 일방향으로 이어진 길쭉한 판 형태로 이루어질 수 있으며, 케이스(26)의 개구에 결합된다. 캡 플레이트(31)에는 전해액 주입구(32)에 설치된 밀봉 마개(38)와 벤트 홀(34)에 설치되며 설정된 압력에서 개방될 수 있도록 노치(39a)가 형성된 벤트 플레이트(39)가 설치될 수 있다.
또한, 본 실시예에 따르면 캡 플레이트(31)는 전극 조립체(10)의 양극(11)에 전기적으로 연결될 수 있다.
양극 단자(21) 및 음극 단자(20)는 캡 플레이트(31) 상부로 돌출되도록 설치될 수 있다. 양극 단자(21)는 집전탭(41)을 매개로 양극(11)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 음극 단자(20)는 집전탭(42)을 매개로 음극(12)과 전기적으로 연결될 수 있다.
양극 단자(21)와 집전탭(41) 사이에는 양극 단자(21)와 집전탭(41)을 전기적으로 연결하는 단자 연결부재(23)가 설치될 수 있다. 양극 단자(21)와 단자 연결부재(23)는 양극 집전체(미도시)와 동일한 소재인 알루미늄으로 이루어질 수 있다.
단자 연결부재(23)는 양극 단자(21)에 형성된 홀에 삽입되어 상단이 양극 단자(21)에 용접으로 고정될 수 있으며, 하단은 집전탭(41)에 용접으로 고정될 수 있다.
단자 연결부재(23)와 캡 플레이트(31) 사이에는 밀봉을 위한 가스켓(56)이 단자 연결부재(23)가 관통되는 홀에 삽입 설치될 수 있고, 캡 플레이트(31)의 아래에는 단자 연결부재(23)의 하부가 삽입되는 하부 절연부재(43)가 설치될 수 있다.
양극 단자(21)에는 양극 단자(21)와 캡 플레이트(31)를 전기적으로 연결하는 연결판(55)이 설치될 수 있다. 연결판(55)에는 단자 연결부재(23)가 끼워져 설치되며 연결판(55)은 대략 직사각형의 판 형상으로 이루어질 수 있다. 이에 따라 캡 플레이트(31)와 케이스(26)는 동일한 극성인 양극(11)으로 대전될 수 있다.
상기에 설명된 바와 같이 음극 단자(20)는 단자 플레이트(22)와 단자 연결부재(24)를 포함할 수 있다.
단자 플레이트(22)와 집전탭(42) 사이에는 단자 플레이트(22)와 집전탭(42)을 전기적으로 연결하는 단자 연결부재(24)가 설치될 수 있다.
따라서, 단자 연결부재(24)는 단자 플레이트(22)에 형성된 홀에 삽입되어 상단이 단자 플레이트(22)에 용접으로 고정되며, 하단은 집전탭(42)에 용접으로 고정될 수 있다.
여기서, 본 실시예에 따른 단자 플레이트(22)는 알루미늄으로 이루어지는 반면, 단자 연결부재(24)는 음극 집전체와 동일한 소재인 구리로 이루어질 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 단자 연결부재(24)는 캡 플레이트(31)를 관통하여 상단이 단자 플레이트(22)와 맞닿아 고정되는 기둥부(24a)와 기둥부(24a)의 하단에서 외측으로 돌출된 하부 플랜지부(24b), 및 기둥부(24a)의 하단에서 아래로 돌출되며 집전탭(42)에 삽입되어 용접으로 고정된 하부돌기(24c)를 포함할 수 있다.
음극 단자(20)와 캡 플레이트(31) 사이에는 밀봉을 위한 가스켓(58)이 설치될 수 있고, 캡 플레이트(31)의 아래에는 음극 단자(20) 및 집전탭(42)을 캡 플레이트(31)에서 절연하는 하부 절연부재(44)가 설치될 수 있다.
도 3은 본 발명의 도 1의 이차 전지의 절연부 및 단자 플레이트의 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 도 1의 이차 전지의 일부를 도시한 절개 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하여 설명하면, 단자 플레이트(22)와 캡 플레이트(31) 사이에는 음극 단자(20)의 단자 플레이트(22)와 캡 플레이트(31)를 절연하는 절연부(61)가 설치될 수 있다.
또한, 절연부(61)에는 전자공여부(62)가 설치될 수 있다.
여기서, 절연부(61)는 단자 플레이트(22)와 캡 플레이트(31)를 절연할 수 있다.
절연부(61)는 바닥판(61a)과 바닥판(61a)의 측단에서 상부로 이어진 측벽(61b)을 포함할 수 있다. 바닥판(61a)은 대략 사각형의 판 형상으로 이루어지며, 측벽(61b)은 바닥판(61a)의 4개의 측단에서 상부로 이어져 형성된다. 바닥판(61a)에는 단자 연결부재(24)가 삽입되는 홀(61c)이 형성되어 있다. 상기한 구조로 절연부(61)는 상부가 개방된 직육면체 형태로 이루어질 수 있다.
단자 플레이트(22)는 절연부(61)의 개방된 상부를 통해서 절연부(61)에 삽입 설치되어 전자공여부(62)와 맞닿을 수 있다.
전자공여부(62)는 음극 단자(20)에 전자를 제공하는 부재로서 절연부(61)의 형상에 대응하는 사각판 형상으로 이루어지며, 중앙에는 단자 연결부재(24)가 삽입되는 홀(62a)이 형성될 수 있다. 전자공여부(62)는 바닥판(61a)과 음극 단자(20)의 하면 사이에 배치되어 단자 플레이트(22)와 접촉할 수 있다. 전자공여부(62)는 절연부(61)의 바닥에 부착되어 단자 플레이트(22)의 하면과 바닥판(61a) 사이에 위치할 수 있다.
전자공여부(62)는 단자 플레이트(22)보다 반응성이 더 큰 물질로 이루어질 수 있다. 캡 플레이트(31) 및 케이스(26)가 양극으로 대전되면 음극 단자(20)의 전자가 캡 플레이트(31)로 이동하여 음극 단자(20)가 산화되는 문제가 발생한다. 음극 단자(20)가 산화 부식되면 음극 단자(20)와 접촉하는 다른 부재 사이의 접촉 저항이 증가하여 이차 전지의 성능이 저하될 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해서 전자공여부(62)를 설치하였는 바, 전자공여부(62)는 단자 플레이트(22)보다 이온화경향이 더 큰 물질로 이루어져서 음극 단자(20)에 전자를 제공할 수 있다. 전자공여부(62)에서 음극 단자(20)로 제공된 전자는 양극으로 대전된 캡 플레이트(31)로 이동한다. 이에 따라 음극 단자(20) 자체에서는 전자가 감소하지 아니하므로 음극 단자(20)에서 전자가 감소하여 음극 단자(20)가 부식되는 것을 방지할 수 있다.
상기한 바와 같이 음극 단자(20)의 부식을 방지하기 위해서는 전자공여부(62)가 단자 플레이트(22)보다 이온화경향이 더 큰 물질로 이루어져야 하는 바, 전자공여부(62)는 단자 플레이트(22)보다 더 작은 수의 최외각전자를 갖는 물질로 이루어질 수 있으며 전자공여부(62)는 단자 플레이트(22)보다 더 많은 전자껍질을 갖는 물질로 이루어질 수 있다.
전자공여부(62)를 이루는 물질이 단자 플레이트(22)보다 더 작은 수의 최외각전자를 갖는 물질로 이루어지거나 단자 플레이트(22)보다 더 작은 수의 최외각전자를 갖는 물질로 이루어지면 단자 플레이트(22)보다 전자공여부(62)의 최외각 전자를 이온화 시키는 에너지가 작으므로 전자공여부(62)에서 전자가 이탈하여 단자 플레이트로 전자로 용이하게 이동할 수 있다.
단자 플레이트(22)가 알루미늄으로 이루어질 때, 전자공여부(62)는 단자 플레이트(22)보다 더 반응성이 큰 마그네슘 및/또는 나트륨을 포함하는 물질로 이루어질 수 있다.
또한, 본 실시예에 따르면 전자공여부(62)를 이루는 물질은 마그네슘, 나트륨, 아연, 철, 코발트 및 납 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따르면 음극 단자(20)를 이루는 물질은 알루미늄 및 구리 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
따라서, 본 실시예와 같이 절연부(61) 및 전자공여부(62)를 설치하면, 전자공여부(62)에서 음극 단자(20)로 전자가 이동하고, 음극 단자(20) 자체의 전자수는 거의 변하지 않으므로 음극 단자(20)가 산화되는 것을 방지할 수 있으며, 전자공여부(62)가 음극 단자(20) 대신 산화될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차 전지의 절연부 및 단자 플레이트의 분해 사시도이고, 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차 전지의 일부를 도시한 절개 사시도이다.
도 5 및 도 6을 참조하여 설명하면, 음극 단자(20)와 캡 플레이트(31) 사이에는 음극 단자(20)와 캡 플레이트(31)를 절연하는 절연부(71)가 설치된다.
본 실시예에 따른 이차 전지는 절연부(71) 및 전자공여부(72)의 구조를 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 이차 전지와 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구조에 대한 중복 설명은 생략한다.
본 실시예에 따르면, 절연부(71)는 음극 단자(20)와 캡 플레이트(31)를 절연하할 수 있고 전자공여부(72)는 음극 단자(20)와 접촉되게 설치될 수 있다.
보다 상세하게는, 절연부(71)는 바닥판(71a)과 바닥판(71a)의 측단에서 상부로 이어진 측벽(71b)을 포함할 수 있다. 바닥판(71a)은 대략 사각형의 판 형상으로 이루어지며, 측벽(71b)은 바닥판(71a)의 4개의 측단에서 상부로 이어져 형성될 수 있다. 바닥판(71a)에는 단자 연결부재(24)가 삽입되는 홀(71c)이 형성되어 있다. 상기한 구조로 절연부(71)는 상부가 개방된 직육면체 형태로 이루어질 수 있다.
단자 플레이트(22)는 절연부(71)의 개방된 상부를 통해서 절연부(71)에 삽입 설치되어 전자공여부(72)와 맞닿을 수 있다.
전자공여부(72)는 음극 단자(20)에 전자를 제공하는 부재로서 사각고리 형상의 횡단면을 가질 수 있다. 전자공여부(72)는 절연부(71)의 측벽(71b)에 부착되어 단자 플레이트(22)의 측면과 측벽(71b) 사이에 위치할 수 있다.
예를 들면, 전자공여부(72)는 단자 플레이트(22)의 주위에 접촉하는 옷 깃 모양(collar shape)일 수 있으며, 옷 깃 모양의 전자공여부(72)의 횡단면은 사각고리 형상일 수 있다.또한, 전자공여부(72)는 단자 플레이트(22)의 주위와 절연부(71)의 측벽(71b)의 사이에 위치될 수 있다.
전자공여부(72)는 단자 플레이트(22)보다 더 산화가 잘되는 물질로 이루어진다. 이를 위해서 전자공여부(72)는 단자 플레이트(22)보다 더 작은 수의 최외각전자를 갖는 물질로 이루어질 수 있으며 전자공여부(72)는 단자 플레이트(22)보다 더 많은 전자껍질을 갖는 물질로 이루어질 수 있다.
단자 플레이트(22)가 알루미늄으로 이루어질 때, 전자공여부(72)는 단자 플레이트(22)보다 더 산화가 더 잘되는 큰 마그네슘, 나트륨을 포함하는 물질로 이루어질 수 있다.
전자공여부(72)가 단자 플레이트(22)보다 더 산화가 잘되는 물질로 이루어지면, 전자공여부(72)가 단자 플레이트(22)에 전자를 제공하여 단자 플레이트(22)가 산화되는 것을 최소화할 수 있다.
캡 플레이트(31) 및 케이스(26)가 양극으로 대전되면 음극 단자(20)의 전자가 캡 플레이트(31)로 이동하여 음극 단자(20)가 산화되는 문제가 발생한다. 음극 단자(20)가 산화 부식되면 음극 단자(20)와 접촉하는 다른 부재 사이의 접촉 저항이 증가하여 이차 전지의 성능이 저하되는 문제가 발생한다.
그러나 본 실시예와 같이 절연부(71) 및 전자공여부(72)를 설치하면, 전자공여부(72)가 음극 단자(20)에 전자를 제공하여 음극 단자(20)가 부식되는 것을 방지할 수 있으며, 전자공여부(72)가 음극 단자(20) 대신 부식된다.
예를 들면, 전자공여부(72)는 단자 플레이트(22)를 포함하는 음극 단자(20)보다 큰 반응성으로 부식되는 희생전극 일 수 있다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차 전지의 절연부재 및 단자 플레이트의 분해 사시도이고, 도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차 전지의 일부를 도시한 절개 사시도이다.
도 7 및 도 8을 참조하여 설명하면, 음극 단자(20)와 캡 플레이트(31) 사이에는 음극 단자(20)와 캡 플레이트(31)를 절연하는 절연부(81) 및 음극 단자(20)와 접촉되는 단자 플레이트(82)가 설치될 수 있다. 본 실시예에 따른 이차 전지는 절연부(81) 및 단자 플레이트(82)의 구조를 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 이차 전지와 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구조에 대한 중복 설명은 생략한다.
절연부(81)는 바닥판(81a)과 바닥판(81a)의 측단에서 상부로 이어진 측벽(81b)을 포함할 수 있다. 바닥판(81a)은 대략 사각형의 판 형상으로 이루어지며, 측벽(81b)은 바닥판(81a)의 4개의 측단에서 상부로 이어져 형성될 수 있다. 바닥판(81a)에는 단자 연결부재(24)가 삽입되는 홀(81c)이 형성되어 있다. 상기한 구조로 절연부(81)는 상부가 개방된 직육면체 형태로 이루어질 수 있다.
단자 플레이트(22)는 절연부(81)의 개방된 상부를 통해서 절연부(81)에 삽입 설치되어 전자공여부(82)와 맞닿을 수 있다.
전자공여부(82)는 음극 단자(20)에 전자를 제공하는 부재로서 하부 접촉부(82a)와 하부 접촉부(82a)의 측단에서 상부로 돌출된 측면 접촉부(82b)를 가질 수 있다. 하부 접촉부(82a)은 대략 사각형의 판 형상으로 이루어지며, 측면 접촉부(82b)은 하부 접촉부(82a)의 4개의 측단에서 상부로 이어져 형성될 수 있다.
예를 들면, 하부 접촉부(82a)는 절연부(81)의 바닥판(81a)의 모양과 상응하는 플레이트 모양을 가질 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 전자 공여부(82)는 절연부(81)의 내 측면에 코팅되어 형성될 수 있다.
하부 접촉부(82a)에는 단자 연결부재(24)가 삽입또는 관통하여 연장되는 홀(82c)이 형성될 수 있다.
본 실시예에 따르면 하부 접촉부(82a)는 단자 플레이트(22)의 바닥면과 접촉될 수 있고, 측면 접촉부(82b)는 단자 플레이트(22)의 주위에 접촉될 수 있다.
전자공여부(82)는 절연부(81)에 삽입되어 단자 플레이트(22)와 절연부(81) 사이에 위치하며, 하부 접촉부(82a)가 단자 플레이트(22)의 하면과 맞닿고, 측면 접촉부(82b)가 단자 플레이트(22)의 측면과 맞닿아 접촉할 수 있다.
예를 들면, 하부 접촉부(82a)는 음극 단자(20)의 단자 플레이트(22)의 하면에 접촉할 수 있고, 측면 접촉부(82b)는 단자 플레이트(22)의 하면과 절연부(81)의 바닥판 사이에 위치할 수 있다.
또한, 측면 접촉부(82b)는 단자 플레이트(22)의 측면과 절연부(81)의 측벽(81b) 사이에 위치할 수 있다.
전자공여부(82)는 상부가 개방된 직육면체 형태로 이루어질 수 있다. 이러한 전자공여부(82)는 절연부(81)의 표면에 전자공여부(82)를 이루는 금속을 코팅하여 형성할 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따르면 절연부(81)를 형성한 후, 절연부(81)의 내면에 희생양극 금속을 코팅하는 것으로 간단하게 전자공여부(82)를 형성할 수 있다.
전자공여부(82)는 단자 플레이트(22)보다 더 반응성이 크고, 산화가 잘되는 물질로 이루어진다. 이를 위해서 전자공여부(82)는 단자 플레이트(22)보다 더 작은 수의 최외각전자를 갖는 물질로 이루어질 수 있으며 전자공여부(82)는 단자 플레이트(22)보다 더 많은 전자껍질을 갖는 물질로 이루어질 수 있다.
단자 플레이트(22)가 알루미늄으로 이루어질 때, 전자공여부(82)는 단자 플레이트(22)보다 더 반응성이 큰 물질인 마그네슘 및 나트륨 중 하나 이상을 포함하는 물질로 이루어질 수 있다.
전자공여부(82)가 단자 플레이트(22)보다 더 반응성이 큰 물질로 이루어지면, 전자공여부(82)가 음극 단자(20)에 전자를 제공하여 음극 단자(20)가 산화되는 것을 최소화할 수 있다.
캡 플레이트(31) 및 케이스(26)가 양극으로 대전되면 음극 단자(20)의 전자가 캡 플레이트(31)로 이동하여 음극 단자(20)가 산화되는 문제가 발생한다. 음극 단자(20)가 산화 부식되면 음극 단자(20)와 접촉하는 다른 부재 사이의 접촉 저항이 증가하여 이차 전지의 성능이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
그러나 본 실시예와 같은 절연부(81) 및 전자공여부(82)에 의하면, 전자공여부(82)가 음극 단자(20)에 전자를 제공하여 음극 단자(20)가 부식되는 것을 방지할 수 있으며, 전자공여부(82)가 음극 단자(20) 대신 부식될 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 20: 음극 단자
21: 양극 단자 22: 단자 플레이트
23, 24: 단자 연결부재 24a: 기둥부
24b: 하부 플랜지부 24c: 하부돌기
26: 케이스 30: 캡 어셈블리
31: 캡 플레이트 32: 전해액 주입구
34: 벤트 홀 38: 밀봉 마개
39: 벤트 플레이트 39a: 노치
41, 42: 집전탭 43, 44: 하부 절연부재
55: 연결판 56, 58: 가스켓
61, 71, 81: 절연부 61a, 71a, 81a: 바닥판
61b, 71b, 81b: 측벽 61c, 71c, 81c, 62a, 82c: 홀
62, 72, 82: 전자공여부 82a: 하부 접촉부
82b: 측면 접촉부

Claims (20)

  1. 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 전극 조립체;
    상기 전극 조립체가 수용되는 케이스;
    상기 전극 조립체의 상기 제1 전극에 전기적으로 연결되는 제1 단자;
    상기 케이스에 설치되어 상기 전극 조립체의 상기 제2 전극에 전기적으로 연결되는 캡 플레이트;
    상기 제1 단자에 전기적으로 연결되는 전자공여부를 포함하는 이차 전지.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 전극 조립체의 상기 제2 전극에 전기적으로 결합되는 제2 단자를 더 포함하는 이차 전지.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 전자공여부는 상기 제1 단자를 구성하는 물질보다 반응성이 큰 물질을 포함하는 이차 전지.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 전자공여부는 마그네슘, 나트륨, 아연, 철, 코발트 및 납 중 적어도 하나를 포함하는 이차 전지.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 단자는 알루미늄 및 구리 중 하나를 포함하는 이차 전지.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 단자는 단자 플레이트와 단자 연결부재를 포함하는 이차 전지.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 캡 플레이트 위에서 상기 제1 단자와 결합되고 상기 단자 플레이트와 상기 캡 플레이트 사이에 설치되는 절연부를 더 포함하는 이차 전지.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 절연부는 바닥판과 측벽을 포함하고,
    상기 바닥판은 상기 단자 플레이트와 상기 캡 플레이트 사이에 위치하고,
    상기 측벽은 상기 바닥판의 주위를 따라 연장되는 이차 전지.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 바닥판은 상기 단자 연결부재가 관통하여 연장되는 홀을 포함하는 이차 전지.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 전자공여부는 상기 단자 플레이트의 바닥과 접촉하는 이차 전지.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 전자공여부는 상기 단자 플레이트와 상기 절연부의 바닥 사이에 위치하는 이차 전지.
  12. 제8 항에 있어서,
    상기 전자공여부는 상기 단자 연결부재가 관통하여 연장하는 홀을 포함하는 이차 전지.
  13. 제8 항에 있어서,
    상기 전자공여부는 상기 단자 플레이트의 주위와 접촉하고 옷 깃 모양인 이차전지.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 옷 깃 모양의 전자공여부의 횡단면은 사각고리 형상인 이차 전지.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 전자공여부는 상기 단자 플레이트의 상기 주위와 상기 절연부의 상기 측벽 사이에 위치하는 이차 전지.
  16. 제8 항에 있어서,
    상기 전자공여부는 하부 접촉부와 측면 접촉부를 포함하고,
    상기 하부 접촉부는 상기 절연부의 상기 바닥면과 대응하는 플레이트 모양이며,
    상기 측면 접촉부는 상기 하부 접촉부의 측면들을 따라 외측으로 연장하고,
    상기 전자공여부는 상기 절연부의 내 측면에 코팅되는 이차 전지.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 하부 접촉부는 상기 단자 플레이트의 하면과 접촉하고, 상기 측면 접촉부는 상기 단자 플레이트의 상기 주위와 접촉하는 이차 전지.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 하부 접촉부는 상기 단자 플레이트의 상기 하면과 상기 절연부의 상기 바닥 사이에 위치하고,
    상기 측면 접촉부는 상기 단자 플레이트의 측면과 상기 절연부의 상기 측벽 사이에 위치하는 이차 전지.
  19. 제16 항에 있어서,
    상기 전자공여부는 상기 단자 연결부가 관통하여 연장하는 홀을 포함하는 이차 전지.
  20. 제1 항에 있어서,
    상기 전자공여부는 희생전극이고 상기 제1 단자 보다 빠르게 부식하는 이차전지.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160125141A (ko) * 2015-04-21 2016-10-31 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
KR20200042241A (ko) * 2018-10-15 2020-04-23 주식회사 한국아트라스비엑스 납축전지의 양극 음극화 보호 및 그리드 부식 방지를 위한 음극화 보호장치

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102207903B1 (ko) * 2016-07-12 2021-01-25 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
CN109273660B (zh) * 2017-07-17 2021-06-25 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种动力电池顶盖组件、动力电池及电池模组
CN109585717B (zh) * 2017-09-29 2020-09-15 宁德时代新能源科技股份有限公司 二次电池的顶盖组件以及二次电池
KR102675963B1 (ko) * 2018-07-11 2024-06-14 삼성에스디아이 주식회사 이차전지 및 전지모듈
JP7368080B2 (ja) * 2018-08-31 2023-10-24 三洋電機株式会社 二次電池
KR20210158163A (ko) * 2020-06-23 2021-12-30 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3607442A (en) * 1969-05-12 1971-09-21 Harvey J Hall Battery with galvanic terminal post protector
US7892674B2 (en) * 2005-09-09 2011-02-22 Kabushiki Kaisha Toshiba Nonaqueous electrolyte secondary battery and battery module
JP4915390B2 (ja) * 2008-05-02 2012-04-11 ソニー株式会社 非水電解質電池
KR101023104B1 (ko) * 2008-12-26 2011-03-24 에스비리모티브 주식회사 이차 전지
US8263255B2 (en) * 2009-10-01 2012-09-11 Sb Limotive Co., Ltd. Rechargeable battery and battery module
KR20110133257A (ko) * 2010-06-04 2011-12-12 에스비리모티브 주식회사 이차 전지

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160125141A (ko) * 2015-04-21 2016-10-31 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
KR20200042241A (ko) * 2018-10-15 2020-04-23 주식회사 한국아트라스비엑스 납축전지의 양극 음극화 보호 및 그리드 부식 방지를 위한 음극화 보호장치

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