KR20140090902A - 이차 전지 및 이차 전지 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이차 전지 및 이차 전지 모듈에 관한 것이다.
일례로, 제 1 전극판, 제 2 전극판 및 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 상기 제 1 전극판과 전기적으로 연결된 제 1 집전부; 상기 제 2 전극판과 전기적으로 연결된 제 2 집전부; 상기 제 1 집전부와 전기적으로 연결된 제 1 단자부; 및 상기 제 2 집전부와 전기적으로 연결된 제 2 단자부를 포함하고, 상기 제 1 집전부와 상기 제 1 단자부의 연결부분과 인접한 상기 제 1 집전부와 상기 제 1 단자부의 인접부에 도금층이 형성된 이차 전지를 포함하는 이차 전지를 개시한다.
일례로, 제 1 전극판, 제 2 전극판 및 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 상기 제 1 전극판과 전기적으로 연결된 제 1 집전부; 상기 제 2 전극판과 전기적으로 연결된 제 2 집전부; 상기 제 1 집전부와 전기적으로 연결된 제 1 단자부; 및 상기 제 2 집전부와 전기적으로 연결된 제 2 단자부를 포함하고, 상기 제 1 집전부와 상기 제 1 단자부의 연결부분과 인접한 상기 제 1 집전부와 상기 제 1 단자부의 인접부에 도금층이 형성된 이차 전지를 포함하는 이차 전지를 개시한다.
Description
본 발명은 이차 전지 및 이차 전지 모듈에 관한 것이다.
이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지로서, 하나의 전지 셀이 팩 형태로 포장된 저용량 전지의 경우 휴대폰 및 캠코더와 같은 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 전지 팩이 수십 개 연결된 전지 팩 단위의 대용량 전지의 경우 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.
이차 전지는, 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형, 각형 등을 들 수 있으며, 양, 음극판 사이에 절연체인 세퍼레이터(separator)를 개재하여 형성된 전극 조립체와, 전해액이 케이스 내에 내장되고, 전극 조립체와 전기적으로 연결된 집전부와 단자부가 설치된다.
이러한 이차 전지에서 음극부의 연결의 경우, 구리로 이루어진 집전부와 알루미늄으로 이루어진 단자부의 연결을 위하여 이종 금속(clad metal)을 사용하게 되는데, 이는 이종 금속의 사용으로 인해 전지 가격을 상승시키는 요인이 된다. 또한, 음극부의 연결을 위해 이종 금속 간 접촉 및 체결이 이루어지는데, 이는 이종 금속 간 전위 차로 인해 접촉 및 체결 부위에 부식이 이루어지게 되며, 상기 부식은 전해액에 의해 더욱 촉진될 수 있다. 이러한 경우, 집전부와 단자부로 구성된 전류 패스의 전기 전도성이 저하될 뿐만 아니라 집전부와 단자부 간의 결합력도 저하될 수 있다.
또한, 집전부와 단자부의 연결 시, 보통 벌크 형(bulk type) 구조를 사용하게 되는데, 이는 전지의 중량을 증가시키는 요인이 된다.
본 발명은, 이차 전지의 전류 패스에서 발생하는 부식 현상이 최소화되고, 전류 패스의 중량이 감소하여 경량화된 이차 전지 및 이차 전지 모듈을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는, 제 1 전극판, 제 2 전극판 및 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 상기 제 1 전극판과 전기적으로 연결된 제 1 집전부; 상기 제 1 집전부와 전기적으로 연결된 제 1 단자부; 및 상기 제 2 전극판과 전기적으로 연결된 제 2 집전부; 상기 제 2 집전부와 전기적으로 연결된 제 2 단자부를 포함하고, 상기 제 1 집전부와 상기 제 1 단자부의 연결부분과 인접한 상기 제 1 집전부와 상기 제 1 단자부의 인접부에 도금층이 형성된다.
또한, 상기 제 1 집전부는 구리를 포함하고, 상기 제 1 단자부는 알루미늄을 포함하며, 상기 도금층은 주석, 니켈 및 아연 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 집전부는 제 1 결합홀구비하며, 상기 제 1 단자부는, 제 2 결합홀을 구비하며, 상기 케이스의 외부로 노출된 제 1 단자 플레이트; 및 제 1 측과 제 2 측을 갖고, 상기 제 1 측이 상기 제 1 결합홀에 끼워져 리벳팅되며, 상기 제 2 측이 상기 제 2 결합홀에 끼워져 리벳팅된 제 1 단자핀을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 단자핀은, 상기 제 1 측 및 상기 제 2 측 중 적어도 한 측에서부터 상기 제 2 단자핀의 중심축을 따라 소정의 깊이를 갖도록 형성된 적어도 하나의 중공홈을 구비하며, 상기 제 1 측 및 상기 제 2 측이 서로 연통되지 않도록 차단하는 제 1 차단부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 도금층은, 상기 제 1 단자핀, 및 상기 제 1 결합홀과 인접한 상기 제 1 집전부의 일부분에 형성될 수 있다.
또한, 상기 제 1 집전부는, 상기 제 1 전극판과 전기적으로 연결된 제 1 연결 플레이트; 상기 제 1 연결 플레이트로부터 연장되고, 제 1 결합홀을 구비하는 제 1 연장 플레이트; 및 제 1 측과 제 2 측을 갖고, 상기 제 1 측이 상기 제 1 결합홀에 끼워져 리벳팅되는 제 1 단자핀을 포함하며, 상기 제 1 단자부는, 상기 제 1 단자핀의 제 2 측이 끼워져 리벳팅되는 제 2 결합홀을 구비되며, 상기 케이스의 외부로 노출된 제 1 단자 플레이트를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 단자핀은, 상기 제 1 측 및 상기 제 2 측 중 적어도 한 측에서부터 상기 제 2 단자핀의 중심축을 따라 소정의 깊이를 갖도록 형성된 적어도 하나의 중공홈을 구비하며, 상기 제 1 측 및 상기 제 2 측이 서로 연통되지 않도록 차단하는 제 1 차단부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 도금층은, 상기 제 1 단자핀 및 상기 단자 플레이트에 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지 모듈은, 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스, 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결된 집전부, 및 상기 집전부와 전기적으로 연결된 단자부를 포함하는 다수의 이차 전지; 및 이웃하는 상기 이차 전지의 단자부를 서로 전기적으로 연결하는 다수의 연결 부재를 포함하고, 상기 단자부와 상기 연결 부재의 제 1 연결부분과 인접한 상기 단자부와 상기 연결 부재의 인접부에 제 1 도금층이 형성된다.
또한, 상기 전극 조립체는 제 1 전극판, 제 2 전극판 및 세퍼레이터를 포함하고, 상기 집전부는, 상기 제 1 전극판과 전기적으로 연결된 제 1 집전부; 및 상기 제 2 전극판과 전기적으로 연결된 제 2 집전부를 포함하고, 상기 단자부는, 상기 제 1 집전부와 전기적으로 연결된 제 1 단자부; 및 상기 제 2 집전부와 전기적으로 연결된 제 2 단자부를 포함하며, 상기 제 1 집전부와 상기 제 1 단자부의 제 2 연결부분과 인접한 상기 제 1 집전부와 상기 제 1 단자부의 인접부에 제 2 도금층이 형성될 수 있다.
또한, 상기 연결 부재 및 상기 제 1 집전부는 구리를 포함하고, 상기 제 1 단자부는 알루미늄을 포함하며, 상기 제 1 도금층 및 상기 제 2 도금층은 주석, 니켈 및 아연 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 이차 전지의 전류 패스에서 발생하는 부식 현상이 최소화되고, 전류 패스의 중량이 감소되어 경량화된 이차 전지 및 이차 전지 모듈을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 사시도이다.
도 2는 도 1의 I-I’ 선을 따라 절취한 이차 전지의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 집전부의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 2 집전부의 사시도이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 제 1 집전부와 제 1 단자부의 결합 방식을 설명하기 위해 나타낸 사시도이다.
도 9a 및 도 9b는 도 2의 A 영역을 나타낸 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 집전부와 제 1 단자부의 결합 구성의 다른 예를 나타낸 사시도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지 모듈의 사시도이다.
도 2는 도 1의 I-I’ 선을 따라 절취한 이차 전지의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 집전부의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 2 집전부의 사시도이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 제 1 집전부와 제 1 단자부의 결합 방식을 설명하기 위해 나타낸 사시도이다.
도 9a 및 도 9b는 도 2의 A 영역을 나타낸 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 집전부와 제 1 단자부의 결합 구성의 다른 예를 나타낸 사시도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지 모듈의 사시도이다.
본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)의 사시도이다. 도 2는 도 1의 I-I’ 선을 따라 절취한 이차 전지(100)의 단면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 집전부(121)의 사시도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 2 집전부(131)의 사시도이다. 도 5 내지 도 8은 본 발명의 제 1 집전부(121)와 제 1 단자부(122, 123)의 결합 방식을 설명하기 위해 나타낸 사시도이다. 도 9a 및 도 9b는 도 2의 A 영역을 나타낸 사시도이다.
도 1 내지 도 9b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는, 전극 조립체(110), 제 1 집전부(121), 제 1 단자부(122, 123), 제 2 집전부(131), 제 2 단자부(132, 133) 및 케이스(140)를 포함한다. 또한, 상기 이차 전지(100)는 캡 조립체(150)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 전극 조립체(110)는 얇은 판형 혹은 막형으로 형성된 제 1 전극판(111), 세퍼레이터(113), 제 2 전극판(112)의 적층체를 권취하거나 겹쳐서 형성한다. 여기서, 제 1 전극판(111)은 음극으로서 동작할 수 있으며, 제 2 전극판(112)은 양극으로서 동작할 수 있다. 물론, 그 반대도 가능하다.
상기 제 1 전극판(111)은 구리 또는 니켈과 같은 금속 포일로 형성된 제 1 전극 집전체에 흑연 또는 탄소 등의 제 1 전극 활물질을 도포함으로써 형성되며, 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 알루미늄과 같은 금속 포일로 형성된 제 2 전극 집전체에 전이금속산화물 등의 제 2 전극 활물질을 도포함으로써 형성되며, 제 2 활물질이 도포되지 않은 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 하며, 폴리에틸렌이나, 폴리 프로필렌이나, 폴리 에틸렌과 폴리 프로필렌의 복합 필름으로 이루어질 수 있다. 한편, 본 발명에서 상기 세퍼레이터(113)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
이러한 전극 조립체(110)는 실질적으로 전해액과 함께 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.
상기와 같은 전극 조립체(110)의 양측 단부에는 제 1 전극판(111)과 제 2 전극판(112) 각각에 전기적으로 연결되는 제 1 집전부(121) 및 제 2 집전부(131)가 결합된다.
상기 제 1 집전부(121)는, 구리, 구리 합금 또는 그 등가물로 형성될 수 있으며, 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 연결 플레이트(121b)와 제 1 연장 플레이트(121c)를 포함하며, 대략 '┌' 형태로 형성될 수 있다.
상기 제 1 연결 플레이트(121b)는 상기 전극 조립체(110)의 제 1 전극판(111)과 결합될 수 있다. 보다 구체적으로 상기 제 1 연결 플레이트(121b)는 상기 제 1 전극판(111)의 제 1 전극 무지부(111a)와 저항 용접 등을 통해 결합될 수 있다.
상기 제 1 연장 플레이트(121c)는 상기 제 1 연결 플레이트(121b)에 대하여 대략 수직으로 절곡되며, 상기 제 1 연결 플레이트(121b)의 일측으로부터 연장되어 형성될 수 있다. 상기 제 1 연장 플레이트(121c)의 일측에는 제 1 단자핀(122)과의 결합을 위한 제 1 결합홀(121a)이 형성될 수 있다.
상기 제 2 집전부(131)는, 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 그 등가물로 형성될 수 있으며, 도 4에 도시된 바와 같이, 제 2 연결 플레이트(131b)와 제 2 연장 플레이트(131c)를 포함하며, 대략 '┌' 형태로 형성될 수 있다.
상기 제 2 연결 플레이트(131b)는 상기 전극 조립체(110)의 제 2 전극판(112)과 결합된다. 보다 구체적으로 상기 제 2 연결 플레이트(131b)는 상기 제 2 전극판(112)의 제 2 전극 무지부(112a)와 저항 용접 등을 통해 결합될 수 있다.
상기 제 2 연장 플레이트(131c)는 상기 제 2 연결 플레이트(131b)에 대하여 대략 수직으로 절곡되며, 상기 제 2 연결 플레이트(131b)의 일측으로부터 연장되어 형성될 수 있다. 상기 제 2 연장 플레이트(131c)의 일측에는 제 2 단자핀(132)과의 결합을 위한 제 1 결합홀(131a)이 형성될 수 있다.
상기 제 1 단자부(122, 123)는 제 1 단자핀(122)과 제 1 단자 플레이트(123)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 단자핀(122)은 대략 원기둥 형상을 가지며, 구리, 구리 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나로 형성될 수 있다.
상기 제 1 단자핀(122)에는 제 1 및 제 2 중공홈(122a, 122b)과 제 1 차단부(122c)가 형성될 수 있다. 상기 제 1 및 제 2 중공홈(122a, 122b)은 상기 제 1 단자핀(122)의 제 1 측과 제 2 측으로부터 상기 단자핀(122)의 중심축을 따라 소정의 깊이를 갖도록 각각 형성될 수 있다.
또한, 상기 제 1 단자핀(122)의 내부에는 제 1 차단부(122c)가 형성될 수 있다. 상기 제 1 차단부(122c)는 상기 제 1 및 제 2 중공홈(122a, 122b)이 상기 제 1 단자핀(122)의 내부에서 서로 연결되어 통하지 않도록 차단하는 역할을 하며, 상기 케이스(140)를 밀폐시키는 역할을 할 수도 있다.
상기 제 1 단자핀(122)은, 도 5 내지 도 6a에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 단자핀(122)의 제 1 측이 상기 제 1 집전부(121)의 제 1 결합홈(121a)에 끼워지고, 도 6b에 도시된 바와 같이, 리벳팅됨으로써 상기 제 1 집전부(121)와 결합될 수 있다.
이러한 제 1 단자핀(122)은, 제 1 집전부(121)와 함께 이차 전지(100)의 전류 패스를 형성하는 구성요소 중 하나로, 다수의 중공홈(122a, 122b)과 차단부(122c)가 형성된 반중공(half hollow) 구조로 이루어짐으로써, 벌크 구조가 적용된 종래의 전류 패스 구성과 비교하면, 중량을 감소시킬 수 있는 효과가 있다. 이에 따라, 이차 전지(100)는 제 1 단자핀(122)에 의해 보다 경량화될 수 있다.
한편, 제 1 단자핀(122)은 알루미늄을 포함하고, 제 1 집전부(121)는 구리를 포함하여 구성될 경우, 전위 차가 큰 금속 간의 접촉 및 결합에 의한 부식 현상이 발생될 수 있다. 상기 부식 현상은, 제 1 집전부(121)와 제 1 단자핀(122)의 연결 부위에서부터 발생될 수 있으며, 특히, 제 1 집전부(121) 쪽으로 심화될 수 있다. 따라서, 제 1 단자핀(122)이 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성된 경우, 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 단자핀(122)과 제 1 집전부(121)가 결합되는 연결부분과 인접한 상기 제 1 단자핀(122) 및 제 1 집전부(121)의 인접부에는 도금층(P1)이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 제 1 단자핀(122)과 제 1 집전부(121)의 연결부분은 상기 제 1 단자핀(122)과 제 1 집전부(121)가 결합되면서 실질적으로 접촉하는 부분을 의미하며, 상기 도금층(P1)이 형성되는 인접부는, 제 1 단자핀(122)과 제 1 연장 플레이트(121c)의 영역 중 상기 연결부분과 인접한 부분으로, 제 1 단자핀(122) 전체와, 상기 제 1 연장 플레이트(121c)의 영역 중 제 1 결합홀(121a)에 인접한 소정의 영역이 될 수 있다. 상기 도금층(P1)은 알루미늄을 포함하는 제 1 단자핀(122)의 희생 양극으로서 작용하게 되며, 상기 제 1 집전부(121)과 제 1 단자핀(122)의 연결부분에 대한 외부 간섭을 방지함으로써, 제 1 단자핀(122)의 부식을 방지할 수 있다.
이러한 도금층(P1)은 주석, 니켈 또는 아연을 포함할 수 있으며, 이들의 조합으로 이루어진 합금을 포함할 수도 있다.
상기 제 1 단자 플레이트(123)는 캡 플레이트(151)의 상부로부터 이격되도록 배치되며, 구체적으로 캡 플레이트(151)의 상면에 배치된 상부 절연 부재(157)와 결합되도록 배치된다.
상기 제 1 단자 플레이트(123)에는 제 2 결합홀(123a)이 형성되어 있어, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 단자핀(122)의 제 2 측이상기 제 1 단자 플레이트(123)의 상기 제 2 결합홀(123a)에 끼워지고 리벳팅됨으로써, 상기 제 1 단자 플레이트(123)와 상기 제 1 단자핀(122)이 결합될 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 집전부(121), 제 1 단자핀(122), 및 제 1 단자 플레이트(123)는 전기적으로 연결되며, 이들은 상부 절연 부재(157)를 통해 캡 플레이트(151)와 전기적으로 절연된다.
한편, 상기 제 1 단자 플레이트(123)는 연장부(124)를 더 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 연장부(124)와 일체로 형성될 수 있다. 상기 연장부(124)는, 이차 전지(100)의 내부 압력이 설정 압력보다 크게 될 경우, 반전되어 위로 볼록하게 돌출되는 단락 플레이트(156)와 접촉함으로써 단락을 발생시킬 수 있다. 이와 같이 단락이 발생하면, 이차 전지(100)에 큰 전류가 흐르게 되고 열이 발생한다. 이러한 경우, 제 1 집전부(121) 또는 제 2 집전부(131)에 형성되어 있는 퓨즈부(미도시)가 용융되어 전류의 흐름이 차단될 수 있다.
이러한 제 1 단자 플레이트(123) 및 연장부(124)는 구리, 구리 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나로 형성될 수 있다.
상기 제 2 단자부(132, 133)는 제 2 단자핀(132)과 제 2 단자 플레이트(133)를 포함할 수 있다.
상기 제 2 단자핀(132)은 대략 원기둥 형상을 가지며, 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나로 형성될 수 있다.
상기 제 2 단자핀(132)은, 상기 제 2 단자핀(132)의 제 1 측이 상기 제 2 집전부(131)의 제 1 결합홈(131a)에 끼워져 리벳팅됨으로써 상기 제 2 집전부(131)와 결합될 수 있다.
상기 제 2 단자핀(132)에는 제 1 및 제 2 중공홈(132a, 132b)과 제 1 차단부(132c)가 형성될 수 있다. 상기 제 1 및 제 2 중공홈(132a, 132b)은 상기 제 2 단자핀(132)의 제 1 측과 제 2 측으로부터 상기 단자핀(132)의 중심축을 따라 소정의 깊이를 갖도록 각각 형성될 수 있다.
또한, 상기 제 2 단자핀(132)의 내부에는 제 2 차단부(132c)가 형성될 수 있다. 상기 제 2 차단부(132c)는 상기 제 1 및 제 2 중공홈(132a, 132b)이 상기 제 2 단자핀(132)의 내부에서 서로 연결되어 통하지 않도록 차단하는 역할을 하며, 상기 케이스(140)를 밀폐시키는 역할을 할 수도 있다.
이러한 제 2 단자핀(132)은, 제 2 집전부(131)와 함께 이차 전지(100)의 전류 패스를 형성하는 구성요소 중 하나로, 다수의 중공홈(132a, 132b)과 차단부(132c)가 형성된 반중공(half hollow) 구조로 이루어짐으로써, 벌크 구조가 적용된 종래의 전류 패스 구성과 비교하면, 중량을 감소시킬 수 있는 효과가 있다. 이에 따라, 이차 전지(100)는 제 2 단자핀(132)에 의해 보다 경량화될 수 있다.
상기 제 2 단자 플레이트(133)는 캡 플레이트(151)의 상부에 배치된다. 그리고, 상기 제 2 단자 플레이트(133)에는 제 2 결합홀(133a)이 형성되어 있어, 상기 제 2 단자핀(132)의 제 2 측이 상기 제 2 단자 플레이트(133)의 상기 제 2 결합홀(133a)에 끼워지고 리벳팅됨으로써, 상기 제 2 단자 플레이트(133)와 제 2 단자핀(132)이 결합될 수 있다. 이에 따라, 상기 제 2 집전부(131), 제 2 단자핀(132), 및 제 2 단자 플레이트(133)가 전기적으로 연결된다.
이러한 제 2 단자 플레이트(133)는 알루미늄, 알루미늄 합금 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나로 형성될 수 있다.
상기 케이스(140)는 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 니켈이 도금된 스틸과 같은 도전성 금속으로 형성되며, 전극 조립체(110), 제 1 및 제 2 집전부(121, 131)가 삽입 안착될 수 있는 개구부가 형성된 대략 육면체 형상으로 이루어진다. 도 2에서는, 상기 케이스(140)와 캡 조립체(150)가 결합된 상태로 도시되고 있으므로 개구부가 도시되지 않았지만, 캡 조립체(150)의 둘레 부분이 실질적으로 개방된 부분이다. 한편, 상기 케이스(140)의 내면은 절연 처리되어, 전극 조립체(110), 제 1 및 제 2 단자부(122, 123, 132, 133), 제 1 및 2 집전부(121, 131) 및 캡 조립체(150)와 절연될 수 있다.
상기 캡 조립체(150)는 케이스(140)에 결합된다. 상기 캡 조립체(150)는 구체적으로 캡 플레이트(151), 시일 가스켓(sealing gasket)(152), 마개(153), 안전 벤트(154), 단락 플레이트(156), 상부 절연 부재(157) 및 하부 절연 부재(159)를 포함할 수 있다.
상기 캡 플레이트(151)는 케이스(140)의 개구를 밀봉하며, 케이스(140)와 동일한 재질로 형성될 수 있다. 상기 캡 플레이트(151)는 전해액 주입구(151a), 벤트홀(151b) 및 단락홀(151c)을 가질 수 있다. 또한, 상기 캡 플레이트(151)는 제 1 및 제 2 단자핀(122, 132)이 관통되는 관통홀을 가질 수 있다. 이러한 캡 플레이트(151)는 레이저 용접 방식으로 상기 케이스(140)에 결합될 수 있다.
상기 시일 가스켓(152)은 절연성 재질로 제 1 단자핀(122)과 캡 플레이트(151)의 사이, 및 제 2 단자핀(132)과 캡 플레이트(151) 사이에 각각 형성되어, 제 1 와 및 제 2 단자핀(122, 132)과 캡 플레이트(151)의 사이를 각각 밀봉시킨다. 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 마개(153)는 캡 플레이트(151)의 전해액 주입구(151a)를 밀봉하며, 안전벤트(154)는 캡 플레이트(151)의 벤트홀(151b)에 설치되고 설정된 압력에서 개방될 수 있도록 형성된 노치(154a)를 포함한다.
상기 단락 플레이트(156)는 캡 플레이트(151)의 단락홀(151c)에 설치된다. 상기 단락 플레이트(156)는 아래로 볼록한 라운드부와, 캡 플레이트(151)에 고정된 테두리부를 포함하는 반전 플레이트로 이루어질 수 있다. 상기 단락 플레이트(156)는 이차 전지(100)의 내부 압력이 설정 압력보다 크게 될 경우 반전되어 위로 볼록하게 돌출되며, 제 1 단자 플레이트(123)의 연장부(124)와 접촉하여 단락을 유발시킨다. 여기서, 상기 단락 플레이트(156)는 캡 플레이트(151)와 동일한 극성을 가진다.
상기 상부 절연 부재(157)는 도 2 및 도 9a에 도시된 바와 같이, 제 1 단자 플레이트(123)와 캡 플레이트(151)의 사이에 제 1 단자 플레이트(123)를 수용하도록 형성된다. 상기 상부 절연 부재(157)는 커버부(158)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 상기 커버부(158)는 제 1 단자 플레이트(123)의 연장부(124)의 상부를 덮도록 절연 부재(157)에 탈착 가능하게 결합되어 있다.
상기 하부 절연 부재(159)는 도 2 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 제 1 집전부(121)와 캡 플레이트(151)의 사이, 그리고 제 2 집전부(131)와 캡 플레이트(151)의 사이에 각각 형성되어, 불필요한 전기적 쇼트의 발생을 방지한다. 즉, 상기 하부 절연 부재(159)는 제 1 집전부(121)과 캡 플레이트(151) 사이의 전기적 쇼트 및 제 2 집전부(131)과 캡 플레이트(151) 사이의 전기적 쇼트의 발생을 방지한다. 더불어, 이러한 하부 절연 부재(159)는 제 1 단자핀(122)과 제 2 단자핀(132) 각각과 캡 플레이트(151)의 사이에도 형성됨으로써, 제 1 단자핀(122)와 제 2 단자핀(132) 각각과 상기 캡 플레이트(151) 사이의 불필요한 전기적 쇼트의 발생도 방지한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 집전부와 제 1 단자부의 결합 구성의 다른 예를 나타낸 사시도이다.
도 10에 도시된 제 1 집전부(121’, 122’) 및 제 1 단자부(123)는, 상술한 제 1 집전부(121) 및 제 1 단자부(122, 123)와 달리, 도 10에 도시된 제 1 집전부(121’, 122’)는 제 1 연결 플레이트(121b’), 제 1 연장 플레이트(121c’) 및 제 1 단자핀(122’)을 포함하여 구성되고, 제 1 단자부(123)는 제 1 단자 플레이트(123)를 포함하여 구성된 것이다. 즉, 상술한 구성 예와 달리, 제 1 단락핀(122’)이 제 1 단락부에 포함된 구성이 아니라, 제 1 집전부(121’, 122’)에 포함된 구성에 포함된 것이다. 또한, 상술한 구성 예와 달리, 도 10에 도시된 제 1 단락핀(122’)는 제 1 연결 플레이트(121b’) 및 제 1 연장 플레이트(121c’)와 동일한 금속 물질로 구성되어 있다. 예를 들어, 제 1 단락핀(122’), 제 1 연결 플레이트(121b’) 및 제 1 연장 플레이트(121c’)는 구리 또는 구리 합금을 포함하여 구성될 수 있다. 이외에 구조적으로는 상술한 구성 예에서 설명한 바와 동일하다.
이러한 경우, 구리를 포함하는 제 1 단자핀(122’)과 알루미늄을 포함하는 제 1 단자 플레이트(123)의 접촉 및 결합 부위에 의한 부식 현상이 발생될 수 있으므로, 상기 제 1 단자핀(122’)과 제 1 단자 플레이트(123)에 도금층(P2)이 형성될 수 있다. 상기 도금층(P2)은 희생 양극으로서 작용하게 되며, 상기 제 1 단자핀(122’) 및 제 1 단자 플레이트(123)의 연결부분에 대한 외부 간섭을 방지함으로써, 상기 제 1 단자 플레이트(123)의 부식을 방지할 수 있다. 이러한 도금층(P2)은 주석, 니켈 또는 아연을 포함할 수 있으며, 이들의 조합으로 이루어진 합금을 포함할 수도 있다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지 모듈(1000)의 사시도이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지 모듈(1000)은, 다수의 이차 전지(100a, 100b, 100c, 100d, 100e)와 연결 부재(200a, 200b, 200c, 200d)를 포함한다.
상기 이차 전지(100a, 100b, 100c, 100d, 100e) 각각은 상술한 일 실시예에 따른 이차 전지(100)의 구성과 동일하다. 다만, 상기 이차 전지(100a, 100b, 100c, 100d, 100e)는 다수의 연결 부재(200a, 200b, 200c, 200d)에 의해 서로 직렬로 연결된다.
상기 연결 부재(200a, 200b, 200c, 200d)는 플레이트 형태로 형성될 수 있으며, 상기 이차 전지(100a, 100b, 100c, 100d, 100e) 가운데 이웃하는 이차 전지 사이를 서로 전기적으로 연결할 수 있다.
예를 들어, 제 1 내지 제 3 연결 부재(200a, 200b, 200c, 200d)가 구성되고, 제 1 내지 제 5 이차 전지(100a, 100b, 100c, 100d, 100e)가 순서대로 서로 나란히 배치되어 있을 경우, 제 1 연결 부재(200a)는 제 1 이차 전지(100a)의 제 2 단자 플레이트(133) 및 제 2 이차 전지(100b)의 제 1 단자 플레이트(123)가 전기적으로 연결되도록 결합될 수 있다. 또한, 제 2 연결 부재(200b)는 제 2 이차 전지(100b)의 제 2 단자 플레이트(133) 및 제 3 이차 전지(100c)의 제 1 단자 플레이트(123)가 전기적으로 연결되도록 결합될 수 있다. 또한, 제 3 연결 부재(200c)는 제 3 이차 전지(100a)의 제 2 단자 플레이트(133) 및 제 4 이차 전지(100d)의 제 1 단자 플레이트(123)가 전기적으로 연결되도록 결합될 수 있다. 또한, 제 4 연결 부재(200d)는 제 4 이차 전지(100a)의 제 2 단자 플레이트(133) 및 제 5 이차 전지(100eb)의 제 1 단자 플레이트(123)가 전기적으로 연결되도록 결합될 수 있다. 여기서, 상기 연결 부재(200a, 200b, 200c, 200d)는 상기 제 1 및 제 2 단자 플레이트(123, 133)와 레이저 또는 티크(Tig) 용접 등을 통해 결합될 수 있다.
상기 연결 부재(200a, 200b, 200c, 200d)는 구리, 구리 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 연결 부재(200a, 200b, 200c, 200d)가 구리를 포함하여 형성되고, 제 1 및 제 2 단자 플레이트(123, 133)가 알루미늄을 포함하여 구성될 경우, 부식 현상의 발생을 막기 위하여, 상기 제 1 및 제 2 단자 플레이트(123, 133) 각각과 상기 연결 부재(200a, 200b, 200c, 200d)와 인접한 인접부에 도금층(P3)이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 인접부는 상기 제 1 및 제 2 단자 플레이트(123, 133) 각각과 상기 연결 부재(200a, 200b, 200c, 200d) 각각 결합되면서 실질적으로 접촉하는 부분을 의미하며, 상기 인접부는 상기 연결부분에 인접한 상기 제 1 및 제 2 단자 플레이트(123, 133) 및 상기 연결 부재(200a, 200b, 200c, 200d)의 소정 영역을 의미한다. 예를 들어, 상기 도금층(P3)은 연결 부재(200a, 200b, 200c, 200d)와 상기 제 1 및 제 2 단자 플레이트(123, 133)에 각각 형성될 수 있다. 이러한 도금층(P4)은 주석, 니켈 또는 아연을 포함할 수 있으며, 이들의 조합으로 이루어진 합금을 포함할 수도 있다.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
100: 이차 전지
110: 전극 조립체
111: 제 1 전극판
112: 제 2 전극판
113: 세퍼레이터
121: 제 1 집전부
131: 제 2 집전부
122: 제 1 단자핀
123: 제 1 단자 플레이트
132: 제 2 단자핀
133: 제 2 단자 플레이트
140: 케이스
150: 캡 조립체
110: 전극 조립체
111: 제 1 전극판
112: 제 2 전극판
113: 세퍼레이터
121: 제 1 집전부
131: 제 2 집전부
122: 제 1 단자핀
123: 제 1 단자 플레이트
132: 제 2 단자핀
133: 제 2 단자 플레이트
140: 케이스
150: 캡 조립체
Claims (11)
- 제 1 전극판, 제 2 전극판 및 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체;
상기 전극 조립체를 수용하는 케이스;
상기 제 1 전극판과 전기적으로 연결된 제 1 집전부;
상기 제 1 집전부와 전기적으로 연결된 제 1 단자부;
상기 제 2 전극판과 전기적으로 연결된 제 2 집전부; 및
상기 제 2 집전부와 전기적으로 연결된 제 2 단자부를 포함하고,
상기 제 1 집전부와 상기 제 1 단자부의 연결부분과 인접한 상기 제 1 집전부와 상기 제 1 단자부의 인접부에 도금층이 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 집전부는 구리를 포함하고,
상기 제 1 단자부는 알루미늄을 포함하며,
상기 도금층은 주석, 니켈 및 아연 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 집전부는 제 1 결합홀을 구비하며,
상기 제 1 단자부는,
제 2 결합홀을 구비하며, 상기 케이스의 외부로 노출된 제 1 단자 플레이트; 및
제 1 측과 제 2 측을 갖고, 상기 제 1 측이 상기 제 1 결합홀에 끼워져 리벳팅되며, 상기 제 2 측이 상기 제 2 결합홀에 끼워져 리벳팅된 제 1 단자핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 3 항에 있어서,
상기 제 1 단자핀은,
상기 제 1 측 및 상기 제 2 측 중 적어도 한 측에서부터 상기 제 2 단자핀의 중심축을 따라 소정의 깊이를 갖도록 형성된 적어도 하나의 중공홈을 구비하며,
상기 제 1 측 및 상기 제 2 측이 서로 연통되지 않도록 차단하는 제 1 차단부가 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 3 항에 있어서,
상기 도금층은,
상기 제 1 단자핀, 및 상기 제 1 결합홀과 인접한 상기 제 1 집전부의 일부분에 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 집전부는,
상기 제 1 전극판과 전기적으로 연결된 제 1 연결 플레이트;
상기 제 1 연결 플레이트로부터 연장되고, 제 1 결합홀을 구비하는 제 1 연장 플레이트; 및
제 1 측과 제 2 측을 갖고, 상기 제 1 측이 상기 제 1 결합홀에 끼워져 리벳팅되는 제 1 단자핀을 포함하며,
상기 제 1 단자부는,
상기 제 1 단자핀의 제 2 측이 끼워져 리벳팅되는 제 2 결합홀을 구비하며, 상기 케이스의 외부로 노출된 제 1 단자 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 6 항에 있어서,
상기 제 1 단자핀은,
상기 제 1 측 및 상기 제 2 측 중 적어도 한 측에서부터 상기 제 2 단자핀의 중심축을 따라 소정의 깊이를 갖도록 형성된 적어도 하나의 중공홈을 구비하며,
상기 제 1 측 및 상기 제 2 측이 서로 연통되지 않도록 차단하는 제 1 차단부가 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 6 항에 있어서,
상기 도금층은,
상기 제 1 단자핀 및 상기 제 1 단자 플레이트에 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스, 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결된 집전부, 및 상기 집전부와 전기적으로 연결된 단자부를 포함하는 다수의 이차 전지; 및
이웃하는 상기 이차 전지의 단자부를 서로 전기적으로 연결하는 다수의 연결 부재를 포함하고,
상기 단자부와 상기 연결 부재의 제 1 연결부분과 인접한 상기 단자부와 상기 연결 부재의 인접부에 제 1 도금층이 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지 모듈. - 제 9 항에 있어서,
상기 전극 조립체는 제 1 전극판, 제 2 전극판 및 세퍼레이터를 포함하고,
상기 집전부는,
상기 제 1 전극판과 전기적으로 연결된 제 1 집전부; 및
상기 제 2 전극판과 전기적으로 연결된 제 2 집전부를 포함하고,
상기 단자부는,
상기 제 1 집전부와 전기적으로 연결된 제 1 단자부; 및
상기 제 2 집전부와 전기적으로 연결된 제 2 단자부를 포함하며,
상기 제 1 집전부와 상기 제 1 단자부의 제 2 연결부분과 인접한 상기 제 1 집전부와 상기 제 1 단자부의 인접부에 제 2 도금층이 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지 모듈. - 제 9 항에 있어서,
상기 연결 부재 및 상기 제 1 집전부는 구리를 포함하고,
상기 제 1 단자부는 알루미늄을 포함하며,
상기 제 1 도금층 및 상기 제 2 도금층은 주석, 니켈 및 아연 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 모듈.
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