KR20140100004A - 이차 전지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 제1 전극판, 제2 전극판, 및 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체; 상기 전극 조립체가 삽입되도록 일측에 개구가 형성되어 있으며, 내부에 상기 전극 조립체를 수용하는 캔; 상기 캔의 개구를 밀폐하는 캡 플레이트; 및 상기 캡 플레이트 상에 형성된 탑 플레이트;를 포함하며, 상기 탑 플레이트는, 상기 캡 플레이트와 결합하는 제1 용접부 및 제2 용접부; 및 상기 제1 용접부 및 상기 제2 용접부 사이에 형성되는 제3 용접부;를 포함하며, 상기 제1 용접부는 상기 캡 플레이트와 결합하는 제1 내지 제3 용접부를 포함하며, 상기 제1 내지 제3 용접 포인트는 삼각형 형상인 이차 전지에 관한 것이다.
Description
본 발명은 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리, 충·방전이 가능한 전지를 말하는 것으로서, 휴대폰, PDA, 노트북 컴퓨터 등의 소형 첨단 전자기기 분야에서 널리 사용되고 있다.
한편, 캡 플레이트 상에 탑 플레이트를 결합하기 위해서는 복수의 지점에 용접이 요구된다.
본 발명의 일 실시예는 캡 플레이트와의 결합력을 확보하면서 리드 플레이트가 결합될 수 있는 공간을 제공할 수 있는 탑 플레이트를 포함하는 이차 전지에 관한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 제1 전극판, 제2 전극판, 및 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체; 상기 전극 조립체가 삽입되도록 일측에 개구가 형성되어 있으며, 내부에 상기 전극 조립체를 수용하는 캔; 상기 캔의 개구를 밀폐하는 캡 플레이트; 및 상기 캡 플레이트 상에 형성된 탑 플레이트;를 포함하며, 상기 탑 플레이트는, 상기 캡 플레이트와 결합하는 제1 용접부 및 제2 용접부; 및 상기 제1 용접부 및 상기 제2 용접부 사이에 형성되는 제3 용접부;를 포함하며, 상기 제1 용접부는 상기 캡 플레이트와 결합하는 제1 내지 제3 용접부를 포함하며,상기 제1 내지 제3 용접 포인트는 삼각형 형상인 이차 전지를 제공한다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 삼각형 형상은 정삼각형일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 용접 포인트는, 상기 탑 플레이트의 장축 방향의 중심선 상에 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제2 포인트 및 상기 제3 용접 포인트는, 상기 중심선과 수직하는 제1 수직선 상에 형성되며, 상기 중심선으로부터 서로 반대되는 방향으로 동일한 거리에 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제2 용접 포인트 및 상기 제3 용접 포인트는, 제1 용접부의 끝 단으로부터 동일한 거리에 이격되어 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제2 용접부는, 삼각형 형상을 이루도록 배치되는 제4 내지 제6 용접 포인트를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제4 내지 상기 제6 용접 포인트는 정삼각형 형상일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제4 용접 포인트는, 탑 플레이트의 장축 방향의 중심선 상에 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제5 용접 포인트 및 상기 제6 용접 포인트는, 상기 중심선과 수직하는 제2 수직선 상에 형성되며, 상기 중심선으로부터 서로 반대되는 방향으로 동일한 거리에 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제5 용접 포인트 및 상기 제6 용접 포인트는, 제2용접부의 끝 단으로부터 동일한 거리에 이격되어 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 캡 플레이트는, 알루미늄 또는 알루미늄 합금일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 용접부 내지 상기 제3 용접부는, 니켈 또는 니켈 합금일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 내지 제3 용접부는, 양극일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제3 용접부 상에 부착되는 리드 플레이트;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 리드 플레이트 및 상기 제1 내지 제3 용접부는, 동일한 물질로 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 제1 전극판, 제2 전극판, 및 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체; 상기 전극 조립체가 삽입되도록 일측에 개구가 형성되어 있으며, 내부에 상기 전극 조립체를 수용하는 캔; 상기 캔의 개구를 밀폐하는 캡 플레이트; 및 상기 캡 플레이트 상에 형성된 탑 플레이트;를 포함하며, 상기 탑 플레이트는, 상기 캡 플레이트와 결합하는 제1 용접부 및 제2 용접부; 및 상기 제1 용접부 및 상기 제2 용접부 사이에 형성되는 제3 용접부;를 포함하며, 상기 제1 용접부는 상기 캡 플레이트와 결합하는 제1 내지 제3 용접부를 포함하며, 상기 제2 용접부는 상기 캡 플레이트와 결합하는 제4 내지 제6 용접부를 포함하며, 상기 제1 내지 제3 용접 포인트는 삼각형 형상이며, 상기 제4 내지 제6 용접 포인트는 삼각형 형상인 이차 전지를 제공한다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 제1 용접 포인트 및 상기 제4 용접 포인트는, 탑 플레이트의 장축 방향의 중심선 상에 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제2 용접 포인트 및 상기 제3 용접 포인트는, 상기 중심선과 수직되며 상기 제1 용접부의 끝 단으로부터 이격되어 형성된 제1 수직선 상에서, 상기 제1 용접 포인트와 동일한 거리에 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제5 용접 포인트 및 상기 제6 용접 포인트는, 상기 중심선과 수직되며 상기 제2 용접부의 끝 단으로부터 이격되어 형성된 제1 수직선 상에서, 상기 제4 용접 포인트와 동일한 거리에 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 캡 플레이트와 상기 제1 내지 제3 용접부는 서로 다른 물질로 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 제1 전극판, 제2 전극판, 및 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체; 상기 전극 조립체가 삽입되도록 일측에 개구가 형성된 육면체 형상이며, 내부에 상기 전극 조립체를 수용하는 캔; 및 상기 캔의 개구를 밀폐하는 캡 플레이트; 및 상기 캡 플레이트 상에 형성된 탑 플레이트;를 포함하며, 상기 탑 플레이트는, 상기 캡 플레이트와 결합하는 제1 내지 제3 용접 포인트를 포함하는 제1 용접부; 및 상기 제1 용접부 일측에 형성되는 제2 용접부;를 포함하며, 상기 제1 용접 포인트는 탑 플레이트의 장축 방향의 중심선 상에 형성되며, 상기 제2 용접 포인트 및 상기 제3 용접 포인트는, 상기 제1 용접부의 끝단에서 상기 중심선과 수직한 제1 수직선에서 상기 중심선으로부터 서로 반대되는 방향으로 동일한 거리에 형성되는 이차 전지를 제공한다.
상기와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 탑 플레이트를 포함하는 이차 전지는 캡 플레이트와의 결합력을 보장하면서, 리드 플레이트가 배치될 수 있는 공간을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이차 전지를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ 선에 취한 단면도이다.
도 4는 도 2의 용접 포인트를 포함하는 캡 플레이트를 나타내는 평면도이다.
도 5는 도 4의 용접 포인트를 형성하기 위한 초음파 용접 장치의 혼의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ 선에 취한 단면도이다.
도 4는 도 2의 용접 포인트를 포함하는 캡 플레이트를 나타내는 평면도이다.
도 5는 도 4의 용접 포인트를 형성하기 위한 초음파 용접 장치의 혼의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의하여 한정되어서는 안된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 한편, 하기에서 사용된 "/"는 상황에 따라 "및"으로 해석될 수도 있고 "또는"으로 해석될 수도 있다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소의 "상에" 또는 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 구성요소의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 구성요소가 있는 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이차 전지(100)를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 분해 사시도이고, 도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 취한 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지(100)는 전극 조립체(110), 전극 조립체(110)를 수용하는 캔(120), 캔(120)의 내부를 밀폐하는 캡 플레이트(130)을 포함할 수 있다.
전극 조립체(110)는 전극 활물질이 도포된 제1 전극판(111)과 제2 전극판(112) 및, 이들 사이에 개재된 세퍼레이터(113)를 포함할 수 있다. 전극 조립체(110)는, 제1 전극판(111), 세퍼레이터(113) 및 제2 전극판(112)이 순차적으로 적층된 적층체를 형성한 후 젤리롤 형태가 되도록 권취하여 제작될 수 있다. 제1 전극판(111)과 제2 전극판(112) 각각은 화학 반응에 의해 형성된 전하를 외부로 인출하기 위한 제1 전극 탭(114)과 제2 전극 탭(115)과 전기적으로 연결되어 있다. 제1 전극 탭(114)과 제2 전극 탭(115)은 동일한 방향을 향해 연장될 수 있다. 예컨대, 제1,2 전극 탭들(114, 115)은 캔(120)의 개구(OP)를 향해 연장될 수 있다.
본 실시예에서는 전극 조립체(110)가 젤리롤 형태를 갖는 경우를 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
또 다른 실시예로서, 전극 조립체(110)는 제1 전극판(111), 제2 전극판(112) 및 이들 사이에 세퍼레이터(113)가 개재된 적층 구조일 수 있다.
캔(120)은 일면, 즉 상부면과 대응되는 면이 개방된 육면체의 형상으로, 강도를 확보하기 위하여 금속성 소재로 제작될 수 있다. 예컨대, 캔(120)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제작될 수 있다. 캔의 내부에는 전해질에 함침된 전극 조립체(110)가 수용될 수 있다. 이 때, 금속성 소재로 형성된 캔(120)과 불필요한 단락이 발생되지 않도록, 전극 조립체(110)는 제2 절연재(170)에 의해 둘러싸인 채로 상기 캔(120)의 내부에 수용될 수 있다. 전극 조립체(110)가 캔(120)의 내부에 수용된 후, 개구(OP)는 캡 플레이트(130)에 의해 밀폐될 수 있다.
캡 플레이트(130)와 캔(120)이 접하는 부분은 레이저 용접에 의해 결합됨으로써, 내부 기밀을 유지할 수 있다.
캡 플레이트(130)에는 전해질 주입구(131)가 선택적으로 포함될 수 있다. 캡 플레이트(130)와 캔(120)이 결합된 이후 전해질은 전해질 주입구(131)를 통해 주입되며, 전해질 주입구(131)는 마개(132)에 의해 밀폐될 수 있다. 또 다른 실시예로서, 캡 플레이트(130)에는 전해질 주입구(131)가 포함되지 않을 수도 있다. 이 경우, 캡 플레이트(130)와 캔(120)이 레이저 용접에 의해 일체로 결합되기 전에, 전해질이 주입될 수 있다.
캔(120)과 마찬가지로 캡 플레이트(130)는 금속성 소재로 제작될 수 있다. 예를 들어, 캡 플레이트(130)는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제작될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다.
캡 플레이트(130) 상에는 전극 단자(140) 및 탑 플레이트(162)가 배치될 수 있다. 전극 단자(140)의 상부면은 캡 플레이트(130)의 상부를 통해 외부로 노출되고, 하부는 캡 플레이트(130)를 관통하여 캔(120)의 내부를 향한다.
탑 플레이트(162)는 용접에 의하여 캡 플레이트(130) 상에 부착될 수 있으며, 이 때 용접은 초음파 용접일 수 있다. 탑 플레이트(162)는 니켈 또는 니켈 합금을 이용하여 제작될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다.
탑 플레이트(162)는 캡 플레이트(130)와 용접되는 복수의용접 포인트가 형성되는 제1 용접부(162a) 및 제2 용접부(162b)와, 리드 플레이트(166)가 부착되는 제3 용접부(162c)를 포함할 수 있다.
제1 및 제2 용접부(162a, 162b)는 탑 플레이트(162)의 양 끝단부에 형성되며, 제1 및 제2 용접부(162a, 162b)는 삼각형 형태의 용접 포인트(164, 165)를 포함한다.
제3 용접부(162c)는 제1 용접부(162a)와 제2 용접부(162b)의 사이에 형성된다.
또한, 탑 플레이트(162)와 결합되는 리드 플레이트(166)는 탑 플레이트(162)와 동일한 금속성 소재로 제작될 수 있다. 예를 들어, 리드 플레이트(166)는 니켈 또는 니켈 합금으로 제작될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다.
리드 플레이트(166) 및 캡 플레이트(130)는 서로 다른 금속성 소재로 제작되므로, 리드 플레이트(166) 및 캡 플레이트(130)의 전기적인 연결을 위하여, 캡 플레이트(130) 상에 탑 플레이트(162)가 초음파 용접에 의하여 결합된다.
탑 플레이트(162)와 캡 플레이트(130) 간의 부착 강도를 증가시키기 위해서는 다수의 용접 포인트가 요구된다. 그러나, 다수의 용접 포인트를 이용하여 탑 플레이트(162)와 캡 플레이트(130)를 결합시키는 경우, 탑 플레이트(162)에 리드 플레이트(166)를 결합시키기 위한 공간상의 제약이 발생한다.
따라서, 탑 플레이트(162)와 캡 플레이트(130)를 결합시키면서 리드 플레이트(166)를 결합시킬 공간을 고려한 용접 포인트에 대한 구성이 필요하다. 이에 대해서는 도 4 및 도 5를 참조하여 후술하므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 전극 단자(140)는 전극 조립체(110)의 제1 전극 탭(114)과 전기적으로 연결되어 제1 극성을 띌 수 있다.
또한, 캡 플레이트(130)는 전극 조립체(110)의 제2 전극 탭(115)과 전기적으로 연결되어 제2 극성을 띌 수 있다. 이 때, 용접을 통해 캡 플레이트(130)와 연결된 캔(120) 및 탑 플레이트(162)도 제2 극성을 띌 수 있다.
예를 들면, 캡 플레이트(130)에 연결된 탑 플레이트(162)는 이차 전지(100)의 양극으로서의 역할을 수행할 수 있고, 전극 단자(140)는 이차 전지(100)의 음극으로서 역할을 수행할 수 있다. 이 때, 캡 플레이트(130)와 전극 단자(140) 사이에는 이들 간의 쇼트를 방지하기 위하여 절연성 소재를 포함하는 제1 가스켓(145) 및 제2 가스켓(146)이 포함될 수 있다. 제1 가스켓(145)은 캡 플레이트(130)의 상부면과 접촉하도록 배치되고, 제2 가스켓(146)은 캡 플레이트(130)의 하부면과 접촉하도록 배치될 수 있다. 도 2에서는 제1 및 제2 가스켓(145, 146)이 별도의 부재로 도시되었으나, 제1 및 제2 가스켓(145, 146)은 일체형일 수 있다. 한편, 캡 플레이트(130)과의 용접을 통해 제2 극성을 띄는 캔(120)을 외부의 물체 또는 다른 이차 전지(100)로부터 전기적으로 절연시키기 위해, 캔(120)의 양 측면에는, 캔(120)의 제1,2 측면(120s1, 120s2)을 커버하는 절연 필름(미도시)이 부착될 수 있다.
캔(120)의 내부에는 전극 조립체(110)의 상부에 위치하는 제1 절연재(150)가 배치될 수 있다. 제1 절연재(150)는 전극 조립체(110)를 캡 플레이트(130)와 절연시킬 수 있다.
또 다른 실시예로서, 제1 절연재(150)는 전극 조립체(110)를 캡 플레이트(130)와 절연시킴과 동시에 캔(120)의 내부에서 전극 조립체(110)가 움직이는 것을 규제할 수 있다. 제1 절연재(150)는 제1 및 제2 전극 탭(114, 115)이 개구(OP)를 향해 연장될 수 있도록 관통홀을 포함하며, 전해질 주입구(131)를 통해 유입된 전해질이 통과하도록 전해질 주입구(131)과 대응되는 위치에 형성된 홀을 포함할 수 있다. 한편, 전극 조립체(110)의 하부에는 제3 절연재(180)가 배치되어, 금속성 소재의 캔(120)과 전극 조립체(110) 간의 불필요한 단락을 방지할 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 캔(120)은 상부면에 대응되는 위치에 형성된 개구(OP)를 포함하며, 개구(OP)의 반대편에 위치하는 바닥면(120bt), 개구(OP)와 바닥면(120bt) 사이에 위치하면서 바닥면(120bt)에 대하여 수직으로 절곡된 제1 측면(120s1), 제2 측면(120s2), 제3 측면(120s3) 및 제4 측면(120s4)을 포함한다. 제1 측면(120s1)과 제2 측면(120s2) 은 평행한 상태로 서로 반대편에 포함되고, 제3 측면(120s3)과 제4 측면(120s4)은 평행한 상태로 서로 반대편에 포함된다. 캔(120)은 대략 직육면체 형상으로 제작될 수 있으며, 이 경우 제1 측면(120s1)과 제2 측면(120s2) 은 폭은, 제3 측면(120s3)과 제4 측면(120s4)의 폭 보다 작게 형성된다.
이하에서는 캡 플레이트(130) 상면에 결합된 탑 플레이트(162)의 구조를 설명한다.
도 4는 도 2의 복수의 용접 포인트(164, 165)를 포함하는 탑 플레이트(162)를 나타내는 평면도이다.
도 4를 참조하면, 탑 플레이트(162)는 제1 용접부(162a), 제2 용접부(162b) 및, 제1 용접부(162a)와 제2 용접부(162a, 162b) 사이에 형성되는 제3 용접부(162c)를 포함한다.
제1 용접부(162a) 및 제2 용접부(162b)는 탑 플레이트(162)를 캡 플레이트(도 2의 130)에 결합시키기 위하여, 초음파 용접 공정이 수행되는 곳으로서, 제1 용접부(162a) 및 제2 용접부(162b)는 초음파 용접 공정을 통하여 형성되는 복수의 용접 포인트(164, 165)를 포함한다.
제3 용접부(162c)는 제1 용접부(162a) 및 제2 용접부(162b) 사이에 형성되며, 리드 플레이트(도 2의 166)가 결합되는 곳으로서, 탑 플레이트(162)의 면적이 일정한 경우, 제1 및 제2 용접부(162a, 162b)의 면적에 따라, 제3 용접부(162c)의 면적은 달라질 수 있다.
제1 및 제2 용접부(162a, 162b)에 다수의 용접 포인트를 형성하는 경우, 탑 플레이트(162)와 캡 플레이트(도 2의 130) 간의 결합강도를 높일 수 있다. 그러나, 탑 플레이트(162)에 용접 포인트가 증가하는 경우, 용접 포인트를 포함하는 제1 및 제2 용접부(162a, 162b)의 공간을 늘어나게 된다. 따라서, 탑 플레이트(162)에서 제3 용접부(162c)가 차지하는 면적이 축소되어, 리드 플레이트(도 2의 166)를 제3 용접부(162c)에 결합시키는데 제약이 발생한다.
그러므로, 탑 플레이트(162)와 캡 플레이트(도 2의 130) 간의 최소한의 결합 강도를 유지하면서, 리드 플레이트(도 2의 166)가 결합되는 제3 용접부(162c)의 면적을 최대한 확보할 수 있는 구조가 요구된다.
제1 용접부(162a)의 제1 용접 포인트(164a)는 제1 용접부(162a) 및 제3 용접부(162c)의 경계면으로부터 제1 용접부(162a)의 방향으로 제1 거리(R)만큼 이격되어, 탑 플레이트(162)의 장축 방향의 중심선(c) 상에 형성될 수 있다.
제2 및 제3 용접 포인트(164b, 164c)는 중심선(c)과 수직한 제1 수직선(l1) 상에 위치하며, 제2 용접 포인트(164b) 및 제3 용접 포인트(164c)는 중심선(c)으로부터 서로 반대되는 방향으로 동일한 제1 거리(R)에 위치한다.
또한, 제2 및 제3 용접 포인트(164b, 164c)는 제1 용접부(162a)의 외측 끝 단으로부터 제1 거리(R)만큼 이격되어 형성될 수 있다.
제1 내지 제3 용접 포인트(164a, 164b, 164c) 간의 거리가 서로 동일하도록 배치되어, 제1 내지 제3 용접 포인트(164a, 164b, 164c)는 정삼각형 형상일 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 중심선(c) 상에 형성된 제1 용접 포인트(164a)와 중심선(c)에 수직한 제1 수직선(l1)으로부터 동일한 거리에 형성된 제2 및 제3 용접 포인트(164b, 164c)는 삼각형 형상을 갖도록 형성될 수 있다.
제1 용접부(162a)에 형성되는 제1 내지 제3 용접 포인트(164a, 164b, 164c)는 삼각형 형상으로 형성되므로, 제1 내지 제3 용접 포인트(164a, 164b, 164c)가 탑 플레이트(162)에서 차지하는 공간을 최소화하여, 용접부(162a, 162b)가 차지하는 면적을 줄이면서, 제3 용접부(162c)의 공간을 최대화할 수 있다.
제1 용접 포인트(164a)에서 제2 및 제3 용접 포인트(164b, 164c)를 연결하는 제1 수직선(l1) 까지의 수직 거리는 제2 거리(√3R)로서, 사각형 형상의 네 개의 용접 포인트를 형성하는 경우보다 더 작은 면적의 제1 용접부(162a)를 확보할 수 있다. 또한, 탑 플레이트(162)의 양 끝단부에 제2 및 제3 용접 포인트(164b, 164c)를 형성하므로, 캡 플레이트(130)와 결합된 탑 플레이트(162)가 들뜨는 것을 방지할 수 있으며, 제2 및 제3 용접 포인트(164b, 164c)로부터 동일한 거리(2R)에 제1 용접 포인트(164a)를 형성하므로, 캡 플레이트(130)에 탑 플레이트(162)를 결합하기 위한 공간을 최소화하면서, 양자(130, 162) 간의 높은 결합력을 기대할 수 있다. 따라서, 리드 플레이트(166)가 탑 플레이트(162)에 용접하기 위한 제3 용접부(162c)의 공간을 확보할 수 있다.
제1 내지 제3 용접 포인트(164a, 164b, 164c)의 형상은 완전한 원형은 아니지만, 설명의 편의를 위하여 원형으로 도시하였다.
제2 용접부(162b)의 제4 용접 포인트(165a)는 제2 용접부(162b) 및 제3 용접부(162c)의 경계면으로부터 제2 용접부(162b)의 방향으로 제1 거리(R)만큼 이격되어, 탑 플레이트(162)의 장축 방향의 중심선(c) 상에 형성될 수 있다.
제5 및 제6 용접 포인트(165b, 165c)는 중심선(c)과 수직한 제2 수직선(l2) 상에 위치하며, 제5 용접 포인트(165b) 및 제6 용접 포인트(165c)는 중심선(c)으로부터 서로 반대되는 방향으로 동일한 제1 거리(R)에 위치한다.
또한, 제5 및 제6 용접 포인트(165b, 165c)는 제2 용접부(162b)의 외측 끝 단으로부터 제1 거리(R)만큼 이격되어 형성될 수 있다.
제4 내지 제6 용접 포인트(165a, 165b, 165c) 간의 거리가 서로 동일하도록 배치되어, 제4 내지 제6 용접 포인트(165a, 165b, 165c)는 정삼각형 형상일 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 중심선(c) 상에 형성된 제5 용접 포인트(165a)와 중심선(c)에 수직한 제2 수직선(l2)으로부터 동일한 거리에 형성된 제5 및 제6 용접 포인트(165b, 165c)는 삼각형 형상을 갖도록 형성될 수 있다.
제2 용접부(162b)에 형성되는 제4 내지 제6 용접 포인트(165a, 165b, 165c)는 삼각형 형태로 형성되므로, 용접 포인트(165)가 차지하는 공간을 최소화할 수 있다.
또한, 제4 용접 포인트(165a)에서 제5 및 제6 용접 포인트(165b, 165c)를 연결하는 제2 수직선(l2)까지의 수직 거리는 제2 거리(√3R)로서, 사각형 형상의 네 개의 용접 포인트를 형성하는 경우보다 더 작은 면적의 제2 용접부(162b)를 확보할 수 있다. 또한, 탑 플레이트(162)의 양 끝단부에 제5 및 제6 용접 포인트(165b, 165c)를 형성하므로, 캡 플레이트(130)와 결합된 탑 플레이트(162)가 들뜨는 것을 방지할 수 있으며, 제5 및 제6 용접 포인트(165b, 165c)로부터 동일한 거리(2R)에 제4 용접 포인트(165a)를 형성하므로, 캡 플레이트(130)에 탑 플레이트(162)를 결합하기 위한 공간을 최소화하면서, 양자(130, 162) 간의 높은 결합력을 기대할 수 있다. 따라서, 탑 플레이트(162)에서 리드 플레이트(166)가 용접되는 제3 용접부(162c)의 공간을 확보할 수 있다.
제4 내지 제6 용접 포인트(165a, 165b, 165c)의 형상은 완전한 원형은 아니지만, 설명의 편의를 위하여 원형으로 도시하였다.
도 5는 도 4의 용접 포인트(164, 165)를 형성하기 위한 초음파 용접 장치의 혼(200)의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 5를 함께 참조하면, 초음파 용접장치의 혼(200)은 탑 플레이트(162)를 캡 플레이트(도 2의 130)에 결합시키기 위하여, 탑 플레이트(162)를 가압하는 접촉부재(210)를 포함하며, 접촉부재(210)는 종단부로 갈수록 폭이 점점 좁아지는 원기둥 형상의 제1 내지 제3 접촉부재(210a, 210b, 210c)를 포함한다. 그러나, 상기 접촉부재(210)의 종단부의 형상은 이에 한정되지 않는다.
혼(200)과 접촉하는 제1 내지 제3 접촉부재(210a, 210b, 210c)는 서로 동일한 크기의 반지름(R)을 가지며 동일한 형상일 수 있으며, 제1 내지 제3 접촉부재(210a, 210b, 210c)가 서로 접하면서 삼각형 형상으로 배치될 수 있다.
제1 내지 제3 접촉부재(210a, 210b, 210c)는 용접부(162a, 162b)를 가압하면서 탑 플레이트(162)에 초음파를 전달하며, 용접부(162a, 162b)에는 제1 내지 제3 접촉부재(210a, 210b, 210c)에 의하여 제1 내지 제3 용접 포인트(164a, 164b, 164c) 또는 제4 내지 제6 용접 포인트(165a, 165b, 165c)가 형성된다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
100: 이차 전지 110: 전극 조립체
111: 제1 전극판 112: 제2 전극판
113: 세퍼레이터 114: 제1 전극 탭
115: 제2 전극 탭 120: 캔
120s1: 캔의 제1 측면 120s2: 캔의 제2 측면
120s3: 캔의 제3 측면 120s4: 캔의 제4 측면
120bt: 캔의 바닥면 130: 캡 플레이트
132: 전해질 주입구 132: 마개
140: 전극 단자 145: 제1 가스켓
146: 제2 가스켓 150: 제1 절연재
160: 절연 필름 162a: 제1 용접부
162b: 제2 용접부 162c: 제3 용접부
162: 탑 플레이트 164, 165: 용접 포인트
164a: 제1 용접 포인트 164b: 제2 용접 포인트
164c: 제3 용접 포인트 165a: 제4 용접 포인트
165b: 제5 용접 포인트 165c: 제6 용접 포인트
166: 리드 플레이트 200: 혼
210: 접촉부재 210a: 제1 접촉부재
210b: 제2 접촉부재 210c: 제3 접촉부재
111: 제1 전극판 112: 제2 전극판
113: 세퍼레이터 114: 제1 전극 탭
115: 제2 전극 탭 120: 캔
120s1: 캔의 제1 측면 120s2: 캔의 제2 측면
120s3: 캔의 제3 측면 120s4: 캔의 제4 측면
120bt: 캔의 바닥면 130: 캡 플레이트
132: 전해질 주입구 132: 마개
140: 전극 단자 145: 제1 가스켓
146: 제2 가스켓 150: 제1 절연재
160: 절연 필름 162a: 제1 용접부
162b: 제2 용접부 162c: 제3 용접부
162: 탑 플레이트 164, 165: 용접 포인트
164a: 제1 용접 포인트 164b: 제2 용접 포인트
164c: 제3 용접 포인트 165a: 제4 용접 포인트
165b: 제5 용접 포인트 165c: 제6 용접 포인트
166: 리드 플레이트 200: 혼
210: 접촉부재 210a: 제1 접촉부재
210b: 제2 접촉부재 210c: 제3 접촉부재
Claims (21)
- 제1 전극판, 제2 전극판, 및 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체;
상기 전극 조립체가 삽입되도록 일측에 개구가 형성되어 있으며, 내부에 상기 전극 조립체를 수용하는 캔;
상기 캔의 개구를 밀폐하는 캡 플레이트; 및
상기 캡 플레이트 상에 형성된 탑 플레이트;
를 포함하며, 상기 탑 플레이트는,
상기 캡 플레이트와 결합하는 제1 용접부 및 제2 용접부; 및
상기 제1 용접부 및 상기 제2 용접부 사이에 형성되는 제3 용접부;
를 포함하며, 상기 제1 용접부는 상기 캡 플레이트와 결합하는 제1 내지 제3 용접부를 포함하며,
상기 제1 내지 제3 용접 포인트는 삼각형 형상인 이차 전지. - 제1항에 있어서,
상기 삼각형 형상은 정삼각형인 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제1항에 있어서,
상기 제1 용접 포인트는,
상기 탑 플레이트의 장축 방향의 중심선 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제3항에 있어서,
상기 제2 포인트 및 상기 제3 용접 포인트는,
상기 중심선과 수직하는 제1 수직선 상에 형성되며, 상기 중심선으로부터 서로 반대되는 방향으로 동일한 거리에 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제1항에 있어서,
상기 제2 용접 포인트 및 상기 제3 용접 포인트는,
상기 제1 용접부의 끝 단으로부터 동일한 거리에 이격되어 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제1항에 있어서,
상기 제2 용접부는,
삼각형 형상을 이루도록 배치되는 제4 내지 제6 용접 포인트를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제6항에 있어서,
상기 제4 내지 상기 제6 용접 포인트는 정삼각형 형상인 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제6항에 있어서,
상기 제4 용접 포인트는,
상기 탑 플레이트의 장축 방향의 중심선 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제8항에 있어서,
상기 제5 용접 포인트 및 상기 제6 용접 포인트는,
상기 중심선과 수직하는 제2 수직선 상에 형성되며, 상기 중심선으로부터 서로 반대되는 방향으로 동일한 거리에 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제6항에 있어서,
상기 제5 용접 포인트 및 상기 제6 용접 포인트는,
상기 제2용접부의 끝 단으로부터 동일한 거리에 이격되어 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제1항에 있어서,
상기 캡 플레이트는,
알루미늄 또는 알루미늄 합금인 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제1항에 있어서,
상기 제1 용접부 내지 상기 제3 용접부는,
니켈 또는 니켈 합금인 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제1항에 있어서,
상기 제1 내지 제3 용접부는,
양극인 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제1항에 있어서,
상기 제3 용접부 상에 부착되는 리드 플레이트;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제14항에 있어서,
상기 리드 플레이트 및 상기 제1 내지 제3 용접부는,
동일한 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제1 전극판, 제2 전극판, 및 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체;
상기 전극 조립체가 삽입되도록 일측에 개구가 형성되어 있으며, 내부에 상기 전극 조립체를 수용하는 캔;
상기 캔의 개구를 밀폐하는 캡 플레이트; 및
상기 캡 플레이트 상에 형성된 탑 플레이트;
를 포함하며, 상기 탑 플레이트는,
상기 캡 플레이트와 결합하는 제1 용접부 및 제2 용접부; 및
상기 제1 용접부 및 상기 제2 용접부 사이에 형성되는 제3 용접부;
를 포함하며,
상기 제1 용접부는 상기 캡 플레이트와 결합하는 제1 내지 제3 용접부를 포함하며,
상기 제2 용접부는 상기 캡 플레이트와 결합하는 제4 내지 제6 용접부를 포함하며,
상기 제1 내지 제3 용접 포인트는 삼각형 형상이며, 상기 제4 내지 제6 용접 포인트는 삼각형 형상인 이차 전지. - 제16항에 있어서,
상기 제1 용접 포인트 및 상기 제4 용접 포인트는,
상기 탑 플레이트의 장축 방향의 중심선 상에 형성되는 것을 특징으로 이차 전지. - 제16항에 있어서,
상기 제2 용접 포인트 및 상기 제3 용접 포인트는,
상기 중심선과 수직되며 상기 제1 용접부의 끝 단으로부터 이격되어 형성된 제1 수직선 상에서, 상기 제1 용접 포인트와 동일한 거리에 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제16항에 있어서,
상기 제5 용접 포인트 및 상기 제6 용접 포인트는,
상기 중심선과 수직되며 상기 제2 용접부의 끝 단으로부터 이격되어 형성된 제1 수직선 상에서, 상기 제4 용접 포인트와 동일한 거리에 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제16항에 있어서,
상기 캡 플레이트와 상기 제1 내지 제3 용접부는 서로 다른 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제1 전극판, 제2 전극판, 및 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체;
상기 전극 조립체가 삽입되도록 일측에 개구가 형성된 육면체 형상이며, 내부에 상기 전극 조립체를 수용하는 캔; 및
상기 캔의 개구를 밀폐하는 캡 플레이트; 및
상기 캡 플레이트 상에 형성된 탑 플레이트;
를 포함하며, 상기 탑 플레이트는,
상기 캡 플레이트와 결합하는 제1 내지 제3 용접 포인트를 포함하는 제1 용접부; 및
상기 제1 용접부 일측에 형성되는 제2 용접부;
를 포함하며,
상기 제1 용접 포인트는 상기 탑 플레이트의 장축 방향의 중심선 상에 형성되며,
상기 제2 용접 포인트 및 상기 제3 용접 포인트는, 상기 제1 용접부의 끝단에서 상기 중심선과 수직한 제1 수직선에서 상기 중심선으로부터 서로 반대되는 방향으로 동일한 거리에 형성되는 이차 전지.
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