KR20140104187A - 이차 전지 - Google Patents

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KR20140104187A KR1020130018063A KR20130018063A KR20140104187A KR 20140104187 A KR20140104187 A KR 20140104187A KR 1020130018063 A KR1020130018063 A KR 1020130018063A KR 20130018063 A KR20130018063 A KR 20130018063A KR 20140104187 A KR20140104187 A KR 20140104187A
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Abstract

본 발명은 서로 이격되어 형성된 제 1 퓨즈홀 및 제 2 퓨즈홀을 포함하는 퓨즈부를 구비함으로써, 퓨즈부 양단에서 발생하는 아크를 줄여 퓨즈부의 퓨즈 기능에 대한 신뢰성을 높여 안전성을 향상시킬 수 있는 이차 전지에 관한 것이다.
일례로, 제 1 전극판, 제 2 전극판 및 상기 제 1 전극판과 제 2 전극판 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 및 상기 제 1 전극판과 전기적으로 연결되며, 일측에 제 1 퓨즈부가 형성된 제 1 집전판을 포함하고, 상기 제 1 퓨즈부는 서로 이격되어 형성된 적어도 2개의 퓨즈홀을 포함하는 이차 전지를 개시한다.

Description

이차 전지{Secondary battery}
본 발명은 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지(Secondary battery)는 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.
이러한 이차 전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형, 각형을 들 수 있으며, 양, 음극판 사이에 절연체인 세퍼레이터(separator)를 개재하여 형성된 전극 조립체와 전해액을 케이스에 내장 설치하고, 케이스에 전극 단자가 형성된 캡 조립체를 설치하여 구성된다.
한편, 이차 전지는 과도한 열이 발생하거나 전해액이 분해되면 내부 압력이 상승하여 발화되거나 폭발할 수 있다. 이에 따라, 안전성을 향상시킬 수 있는 구조의 이차 전지가 요구되고 있다.
본 발명은 서로 이격되어 형성된 제 1 퓨즈홀 및 제 2 퓨즈홀을 포함하는 퓨즈부를 구비함으로써, 퓨즈부 양단에서 발생하는 아크를 줄여 퓨즈부의 퓨즈 기능에 대한 신뢰성을 높여 안전성을 향상시킬 수 있는 이차 전지를 제공한다.
본 발명에 의한 이차 전지는 제 1 전극판, 제 2 전극판 및 상기 제 1 전극판과 제 2 전극판 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 및 상기 제 1 전극판과 전기적으로 연결되며, 일측에 제 1 퓨즈부가 형성된 제 1 집전판을 포함하고, 상기 제 1 퓨즈부는 서로 이격되어 형성된 적어도 2개의 퓨즈홀을 포함한다.
또한, 상기 제 1 집전판은 상기 제 1 전극판과 연결되며 상기 전극 조립체의 일측에 형성된 1 연결부와, 상기 제 1 연결부로부터 절곡되어 상기 전극 조립체의 상부로 연장된 제 1 연장부를 포함하고, 상기 제 1 연결부와 상기 제 1 연장부가 만나는 부분에는 모서리부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 제 1 퓨즈부는 상기 제 1 연장부에 형성될 수 있다.
또한, 상기 제 1 퓨즈부는 상기 모서리부와 인접한 부분에 형성된 제 1 퓨즈홀; 및 상기 제 1 퓨즈홀에서 상기 모서리부와 멀어지는 수평 방향으로 이격되어 형성된 제 2 퓨즈홀을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 퓨즈홀과 상기 제 2 퓨즈홀의 크기는 동일할 수 있다.
또한, 상기 제 1 퓨즈홀 및 상기 제 2 퓨즈홀의 폭은 0.5 ~ 2.0mm일 수 있다.
또한, 상기 제 1 퓨즈홀과 상기 제 2 퓨즈홀 사이의 거리는 상기 제 1 퓨즈홀 또는 상기 제 2 퓨즈홀의 폭과 대비하여 2 ~ 4배 일 수 있다.
또한, 상기 제 1 집전판의 타측에는 제 1 전극 단자가 결합되는 제 1 단자홀이 형성되고, 상기 제 2 퓨즈홀은 상기 제 1 퓨즈홀과 상기 제 1 단자홀 사이에 형성될 수 있다.
또한, 상기 제 1 퓨즈부는 상기 모서리부와 인접한 부분에 형성된 제 1, 3 퓨즈홀; 및 상기 제 1, 3 퓨즈홀에서 상기 모서리부와 멀어지는 수평 방향으로 이격되어 형성된 제 2, 4 퓨즈홀을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1, 3 퓨즈홀은 상기 모서리부로부터 동일한 거리만큼 이격되어 형성되고, 상기 제 2, 4 퓨즈홀은 상기 제 1, 3 퓨즈홀로부터 동일한 거리만큼 이격되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 제 1 집전판의 타측에는 제 1 전극 단자가 결합되는 제 1 단자홀이 형성되고, 상기 제 2, 4 퓨즈홀은 상기 제 1, 3 퓨즈홀과 상기 제 1 단자홀 사이에 형성될 수 있다.
또한, 상기 제 1 퓨즈부는 상기 제 1 연결부에 형성될 수 있다.
또한, 상기 제 1 퓨즈부는 상기 모서리부와 인접한 부분에 형성된 제 1 퓨즈홀; 및 상기 제 1 퓨즈홀에서 상기 모서리부와 멀어지는 수직 방향으로 이격되어 형성된 제 2 퓨즈홀을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 퓨즈홀과 상기 제 2 퓨즈홀의 크기는 동일할 수 있다.
또한, 상기 제 1 퓨즈홀 및 상기 제 2 퓨즈홀의 폭은 0.5 ~ 2.0mm일 수 있다.
또한, 상기 제 1 퓨즈홀과 상기 제 2 퓨즈홀 사이의 거리는 상기 제 1 퓨즈홀 또는 상기 제 2 퓨즈홀의 폭과 대비하여 2 ~ 4배 일 수 있다.
또한, 상기 제 1 퓨즈부는 상기 모서리부와 인접한 부분에 형성된 제 1, 3 퓨즈홀; 및 상기 제 1, 3 퓨즈홀에서 상기 모서리부와 멀어지는 수직 방향으로 이격되어 형성된 제 2, 4 퓨즈홀을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1, 3 퓨즈홀은 상기 모서리부로부터 동일한 거리만큼 이격되어 형성되고, 상기 제 2, 4 퓨즈홀은 상기 제 1, 3 퓨즈홀로부터 동일한 거리만큼 이격되어 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 서로 이격되어 형성된 제 1 퓨즈홀할 수 및 제 2 퓨즈홀을 포함하는 퓨즈부를 구비함으로써, 퓨즈부의 양단간의 거리를 확보하여 아크 발생을 낮출 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 퓨즈부의 퓨즈 기능에 대한 신뢰성을 높여 안전성을 향상시킬 수 있다.
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 3a는 도 2의 제 1 집전판을 도시한 사시도이다.
도 3b는 도 3a의 제 1 연장부를 도시한 평면도이다.
도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지 중 도 3a에 대응하는 제 1 집전판을 도시한 사시도이다.
도 4b는 도 4a에 도시된 제 1 연장부를 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 단면도이다.
도 6a는 도 5의 제 1 집전판을 도시한 사시도이다.
도 6b는 도 6a의 제 1 연결부를 도시한 부분 평면도이다.
도 7a는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 이차 전지 중 도 6a에 대응하는 제 1 집전판을 도시한 사시도이다.
도 7b는 도 7a에 도시된 제 1 연결부를 도시한 부분 평면도이다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
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 3a는 도 2의 제 1 집전판을 도시한 사시도이고, 도 3b는 도 3a의 제 1 연장부를 도시한 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는 전극 조립체(110), 제 1 집전판(120), 제 2 집전판(130), 케이스(140) 및 캡 조립체(150)를 포함한다.
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 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 형성되며, 제 1 활물질이 도포되지 않은 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 구리 또는 니켈과 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 하며, 폴리에틸렌이나, 폴리 프로필렌이나, 폴리 에틸렌과 폴리 프로필렌의 복합 필름으로 이루어져 있다. 한편, 본 발명에서 상기 세퍼레이터(113)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
이러한 전극 조립체(110)는 실질적으로 전해액과 함께 상기 케이스(140)에 수납된다. 상기 전해액은 EC, PC, DEC, EMC, DMC와 같은 유기 용매에 LiPF6, LiBF4와 같은 리튬염으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 전해액은 액체, 고체 또는 겔상일 수 있다.
상기 제 1 집전판(120)은 알루미늄 등의 도전성 재질로 형성되며, 상기 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, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 제 1 연결부(121), 제 1 연장부(122), 제 1 단자홀(123) 및 제 1 퓨즈부(124)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제 1 연결부(121)는 상기 전극 조립체(110)의 일측에 형성되며, 제 1 전극 무지부(111a)와 실질적으로 접촉하는 플레이트 형태로 형성된다. 여기서, 상기 제 1 연결부(121)는 상기 제 1 전극 무지부(111a)에 용접될 수 있다.
상기 제 1 연장부(122)는 상기 제 1 연결부(121)의 단부에서 절곡되고 연장되며, 상기 전극 조립체(110)의 상부와 캡 조립체(150)의 하부 사이에 설치되고, 플레이트 형태로 형성된다. 여기서, 상기 제 1 연결부(121)와 제 1 연장부(122)가 만나는 부분을 모서리부(C)라고 하기로 하며, 상기 제 1 연결부(121)와 제 1 연장부(122)는 상기 모서리부(C)를 중심으로 수직을 이룰 수 있다.
상기 제 1 단자홀(123)은 상기 제 1 연장부(122)의 일측에 형성되며, 상기 모서리부(C)로부터 먼 쪽에 형성된다. 또한, 상기 제 1 단자홀(123)은 상기 캡 조립체(150)의 제 1 전극 단자(152)가 끼워져 결합되는 공간을 제공한다.
상기 제 1 퓨즈부(124)는 전해액과 접촉하지 않도록 전극 조립체(110)의 상부 영역, 즉 제 1 연장부(122)에 형성된다. 이는 상기 제 1 퓨즈부(124)에서 발생하는 열에 의해 전해액이 발화될 수 있기 때문이다. 또한, 상기 제 1 퓨즈부(124)는 상기 제 1 단자홀(123)에 결합되는 제 1 전극 단자(152)와 중첩하지 않도록 상기 제 1 연장부(122) 중 모서리부(C)와 인접한 영역에 위치한다.
또한, 상기 제 1 퓨즈부(124)는 제 1 퓨즈홀(125) 및 제 2 퓨즈홀(126)을 포함한다. 상기 제 1 퓨즈홀(125)은 상기 모서리부(C)와 인접한 부분에 형성되고, 상기 제 2 퓨즈홀(126)은 상기 제 1 퓨즈홀(125)과 이격되게 형성된다. 여기서, 상기 제 2 퓨즈홀(126)은 상기 제 1 퓨즈홀(125)에서 상기 모서리부(C)와 멀어지는 수평 방향으로 이격되게 형성된다. 즉, 상기 제 2 퓨즈홀(126)은 제 1 퓨즈홀(125)과 상기 제 1 단자홀(123) 사이에 위치한다.
구체적으로, 상기 제 1 퓨즈홀(125)은 상기 제 1 연장부(122)를 관통하도록 형성된다. 여기서, 상기 제 1 퓨즈홀(125)은 사각형상, 예를 들어 상기 모서리부(C)와 평행한 긴 사각 형상일 수 있으나, 이러한 형상으로 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 제 1 퓨즈홀(125)의 폭(W1)은 0.5mm 내지 2.0mm로 형성될 수 있다. 여기서, 제 1 퓨즈홀(125)의 폭(W1)이 0.5mm보다 작으면 제 1 퓨즈홀(125)이 퓨즈 기능을 제대로 수행하지 못하고, 제 1 퓨즈홀(125)의 폭(W1)이 2.0mm보다 크면 제 1 연장부(122)의 강도가 약해져 외부 충격에 의해 휘어지거나 파손되기 쉽다.
또한, 상기 제 2 퓨즈홀(126)은 상기 제 1 퓨즈홀(125)과 동일한 형태로 형성될 수 있다. 즉, 상기 제 1 퓨즈홀(125)의 폭(W1)과 제 2 퓨즈홀(126)의 폭(W2)은 동일하게 형성될 수 있다(W1=W2). 더불어, 상기 제 1 퓨즈홀(125)과 제 2 퓨즈홀(126) 사이의 거리(D)는 상기 제 1 퓨즈홀(125) 또는 제 2 퓨즈홀(126)의 폭(W1,W2)의 약 2~4배일 수 있다. 여기서, 거리(D)가 제 1 퓨즈홀(125) 또는 제 2 퓨즈홀(126)의 폭(W1,W2)의 2배보다 작으면 제 1 퓨즈부(124) 양단의 거리가 가까워져 아크가 발생하기 쉬우며, 반면 거리(D)가 제 1 퓨즈홀(125) 또는 제 2 퓨즈홀(126)의 폭의 4배보다 크면 필요이상으로 이차 전지(100)의 크기가 커지게 된다.
일반적으로, 퓨즈부는 이차 전지에 단락이 발생하여 큰 전류가 흐르는 경우 발생한 열에 의해 퓨즈홀이 형성된 영역을 용융, 절단되게 하여 전류의 흐름을 차단하는 퓨즈 기능을 한다. 여기서, 상기 단락은 이차 전지의 과충전 등으로 인해 열이 발생하고 전해액이 분해되어 내부 압력이 설정 압력보다 커지는 경우, 단락 플레이트를 서로 접촉시킴으로써 유발될 수 있다. 이때, 퓨즈홀이 용융, 절단되더라도 퓨즈부의 양단간에는 아크가 발생되어 추가적인 단락이 발생할 수 있다. 즉, 퓨즈부의 양단 사이에 있는 기체가 통전 매개체로 전환되어 전류가 흐르게 된다. 따라서, 이차 전지가 발화 및 폭발과 같은 위험한 상황까지 이르게 될 수 있다.
그러나, 본원 발명은 이차 전지(100)에 단락이 발생하여 큰 전류가 흐르는 경우 서로 이격되어 형성된 제 1 퓨즈홀(125) 및 제 2 퓨즈홀(126)이 동시에 용융, 절단되므로 퓨즈부(124)의 양단 사이간에는 아크가 발생하지 않는다. 즉, 제 1 퓨즈홀(125)과 제 2 퓨즈홀(126)이 용융, 절단되면 제 1 퓨즈홀(125)과 제 2 퓨즈홀(126) 사이에는 전류가 흐르지 않고, 상기 제 1 퓨즈부(124)의 양단은 상기 제 1 퓨즈홀(125)과 제 2 퓨즈홀(126) 사이의 거리만큼 이격되어 있으므로 상기 제 1 퓨즈부(124)의 양단에서는 아크가 발생하지 않게 된다. 여기서, 상기 제 1 퓨즈홀(125)과 제 2 퓨즈홀(126) 사이의 거리가 멀면 멀수록 아크 발생 확률이 낮아진다.
이와 같이, 본원 발명에 따른 이차 전지(100)는 서로 이격되어 형성된 제 1 퓨즈홀(125) 및 제 2 퓨즈홀(126)을 갖는 제 1 퓨즈부(124)를 구비함으로써, 제 1 퓨즈부(124)의 양단간의 거리를 확보하여 아크 발생을 낮출 수 있다. 따라서, 이차 전지(100)의 안전성을 확보할 수 있다.
상기 제 2 집전판(130)은 니켈 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(132), 제 2 단자홀(133) 및 제 2 퓨즈부(134)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제 2 집전판(130)의 구성은 도 3a에 도시된 상기 제 1 집전판(120)의 구성과 동일한 형상을 가지며 동일한 역할을 하므로, 중복된 설명은 생략하기로 한다. 여기서, 상기 제 2 집전판(130)은 제 1 퓨즈부(124)와 대응되는 제 2 퓨즈부(134)를 가지지 않을 수 있다. 이는 본 발명의 실시예에서, 제 1 집전판(120)이 퓨즈 기능을 하는 제 1 퓨즈부(124)를 가지기 때문이다. 또한, 예를 들어 알루미늄 재질로 형성되는 제 1 집전판(120)이 니켈 재질로 형성되는 제 2 집전판(130)보다 용융점이 낮아 퓨즈 기능을 실현시키기 더 용이하기 때문이다. 한편, 제 1 집전판(120)에 제 1 퓨즈부(124)를 형성하지 않고, 제 2 집전판(130)에 제 2 퓨즈부(134)만 형성하는 것도 가능하다. 즉, 퓨즈부(124,134)는 제 1 집전판(120)과 제 2 집전판(130) 중에서 어느 하나에만 형성되거나 양쪽 모두에 형성될 수 있다.
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)의 둘레 부분이 실질적으로 개방된 부분이다. 한편, 케이스(140)의 내면은 절연처리되어, 전극 조립체(110), 제 1 집전판(120), 제 2 집전판(130) 및 캡 조립체(150)와 절연된다. 여기서, 상기 케이스(140)는 하나의 극성, 예를 들어 양극으로서 작용할 수 있다.
상기 캡 조립체(150)는 상기 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), 단자 플레이트(155)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 상기 캡 조립체(150)는 마개(156), 벤트 플레이트(157), 연결판(158), 상부 절연부재(159), 제 1 단락 플레이트(160), 제 2 단락 플레이트(161) 및 하부 절연부재(162)를 더 포함할 수 있다.
상기 캡 플레이트(151)는 케이스(140)의 개구를 밀봉하며, 케이스(140)와 동일한 재질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 캡 플레이트(151)는 레이저 용접 방식으로 상기 케이스(140)에 결합될 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 기둥형으로 형성될 수 있으며, 캡 플레이트(151)의 상부로 일정 길이 돌출 및 연장된 동시에 캡 플레이트(151)의 하부에는 제 1 전극 단자(152)가 캡 플레이트(151)로부터 빠지지 않도록 플랜지(152a)가 형성된다. 상기 제 1 전극 단자(152)에서 플랜지(152a)의 하부에 위치하는 영역은 제 1 집전판(120)의 제 1 단자홀(123)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. 이러한 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 단자 플레이트(155)는 상기 제 1 전극 단자(152) 및 제 2 전극 단자(153) 각각에 결합된다. 또한, 상기 단자 플레이트(155)는 상기 제 1 전극 단자(152) 및 제 2 전극 단자(153) 각각에 상호간 용접되어, 제 1 전극 단자(152) 및 제 2 전극 단자(153) 각각을 캡 플레이트(151)에 고정시킨다. 즉, 캡 플레이트(151)의 상부로 노출된 제 1 전극 단자(152) 및 제 2 전극 단자(153) 각각과 단자 플레이트(155)의 경계 영역은 상호간 용접된다. 예를 들면, 레이저 빔이 상부로 노출된 상기 제 1 전극 단자(152) 및 제 2 전극 단자(153) 각각과 상기 단자 플레이트(155)의 경계 영역에 제공됨으로써, 상기 경계 영역이 상호간 용융 및 냉각되어 용접된다.
상기 마개(156)는 캡 플레이트(151)의 전해액 주입구(151a)를 밀봉하며, 벤트 플레이트(157)는 캡 플레이트(151)의 벤트홀(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 제 1 전극 단자(152)가 끼워지도록 형성되며, 단자 플레이트(155)를 통해서 캡 플레이트(151)와 가스켓(154)에 밀착된다. 이러한 연결판(158)은 제 1 전극 단자(152)와 캡 플레이트(151)를 전기적으로 연결한다.
상기 상부 절연부재(159)는 제 2 전극 단자(153)와 캡 플레이트(151) 사이에 제 2 전극 단자(153)가 끼워지도록 형성되며, 단자 플레이트(155)를 통해서 캡 플레이트(151)와 가스켓(154)에 밀착된다. 이러한 상부 절연부재(159)는 제 2 전극 단자(153)와 캡 플레이트(151)를 절연시킨다.
상기 제 1 단락 플레이트(160)는 캡 플레이트(151)의 단락홀(151c)에서 상부 절연부재(159)와 캡 플레이트(151) 사이에 배치된다. 상기 제 1 단락 플레이트(160)는 아래로 볼록한 라운드부와, 캡 플레이트(151)에 고정된 테두리부를 포함하는 반전 플레이트로 이루어질 수 있다. 상기 제 1 단락 플레이트(160)는 이차 전지(100)에 과충전이 발생하여 내부 압력이 설정 압력보다 크게 될 경우 반전되어 위로 볼록하게 돌출될 수 있다. 여기서, 상기 제 1 단락 플레이트(160)는 캡 플레이트(151)와 동일한 극성을 가진다.
상기 제 2 단락 플레이트(161)는 캡 플레이트(151)로부터 이격된 외측, 즉 상부 절연부재(159) 위에서 제 2 전극 단자(153)가 끼워지도록 형성되며, 단락홀(151c)을 덮도록 연장된다. 상기 제 2 단락 플레이트(161)는 제 2 전극 단자(153)와 전기적으로 연결된다. 이러한 제 2 단락 플레이트(161)는 이차 전지(100)에 과충전이 발생하여 내부 압력이 설정 압력보다 크게 될 경우 위로 볼록하게 돌출되는 제 1 단락 플레이트(160)와 접촉하여 단락을 유발시킨다. 상기 단락이 유발되면 큰 전류가 흐르게 되고 열이 발생하며, 이때 제 1 퓨즈부(124) 또는 제 2 퓨즈부(134)가 퓨즈 기능을 함으로써, 이차 전지(100)의 안전성을 향상시킨다.
상기 하부 절연부재(162)는 제 1 집전판(120) 및 제 2 집전판(130) 각각과 캡 플레이트(151) 사이에 형성되어, 불필요한 단락의 발생을 방지한다.
상기와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는 서로 이격되어 형성된 제 1 퓨즈홀(125) 및 제 2 퓨즈홀(126)을 갖는 제 1 퓨즈부(124) 또는 제 2 퓨즈부(134)를 구비함으로써, 퓨즈부(124,125)의 양단간의 거리를 확보하여 아크 발생을 낮출 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는 서로 이격되어 형성된 제 1 퓨즈홀(125) 및 제 2 퓨즈홀(126)을 갖는 제 1 퓨즈부(124) 또는 제 2 퓨즈부(134)를 구비함으로써, 퓨즈부(124,134)의 퓨즈 기능에 대한 신뢰성을 높여 안전성을 향상시킬 수 있다.
다음은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이자 전지에 대해 설명하기로 한다.
도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지 중 도 3a에 대응하는 제 1 집전판을 도시한 사시도이고, 도 4b는 도 4a에 도시된 제 1 연장부를 도시한 평면도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지는 도 2의 이차 전지(100)와 비교할 때 제 1 집전판(220)의 제 1 퓨즈부(224)의 형상만 다를 뿐 동일한 구성을 가지며 동일한 역할을 한다. 이에 따라, 동일한 구성에 대한 도시 및 동일한 구성에 대한 중복된 설명은 생략하기로 하고, 제 1 집전판(220)의 제 1 퓨즈부(224)에 대해 중점적으로 설명하기로 한다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 상기 제 1 집전판(220)은 제 1 연결부(121), 제 1 연장부(122), 제 1 단자홀(123) 및 제 1 퓨즈부(224)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제 1 퓨즈부(224)는 도 3a 및 도 3b에 도시된 제 1 퓨즈부(124)와 유사하며 동일한 역할을 한다. 다만, 상기 제 1 퓨즈부(224)는 제 1 퓨즈홀(225), 제 2 퓨즈홀(226), 제 3 퓨즈홀(227) 및 제 4 퓨즈홀(228)을 포함한다. 즉, 상기 제 1 퓨즈부(224)는 도 3a 및 도 3b에 도시된 제 1 퓨즈부(124)와 비교하여, 제 1 퓨즈홀(125) 및 제 2 퓨즈홀(126)을 각각 2개의 퓨즈홀로 나누어 총 4개의 퓨즈홀로 형성된다.
상기 제 1 퓨즈홀(225)과 제 3 퓨즈홀(227)은 모서리부(C)와 인접한 부분에 형성되고, 제 2 퓨즈홀(226)과 제 4 퓨즈홀(228)은 상기 제 1 퓨즈홀(225) 및 제 3 퓨즈홀(227)과 이격되게 형성된다. 여기서, 상기 제 2 퓨즈홀(226)과 제 4 퓨즈홀(228)은 상기 모서리부(C)와 멀어지는 수평 방향으로 이격되게 형성된다. 즉, 상기 제 2 퓨즈홀(226)과 제 4 퓨즈홀(228)은 상기 제 1 퓨즈홀(225) 및 제 3 퓨즈홀(227)과 제 1 단자홀(123) 사이에 위치한다.
또한, 상기 제 1 퓨즈홀(225)과 제 3 퓨즈홀(227)은 제 1 연장부(122)의 폭 방향으로 일렬로 나란히 위치하며, 서로 이격되게 형성된다. 즉, 상기 제 1 퓨즈홀(225)과 제 3 퓨즈홀(227)은 상기 모서리부(C)로부터 동일한 거리만큼 이격되어 형성된다. 더불어, 상기 제 2 퓨즈홀(226)과 제 4 퓨즈홀(228)은 제 1 연장부(122)의 폭 방향으로 일렬로 나란히 위치하며, 서로 이격되게 형성된다. 즉, 상기 제 2 퓨즈홀(226)과 제 4 퓨즈홀(228)은 상기 제 1 퓨즈홀(225) 및 제 3 퓨즈홀(227)로부터 동일한 거리만큼 이격되어 형성된다.
상기와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제 1 퓨즈부(224)는 제 1 연장부(122)의 폭 방향으로 이격되어 형성된 제 1 퓨즈홀(225) 및 제 3 퓨즈홀(227)과 상기 제 1 퓨즈홀(225) 및 제 3 퓨즈홀(227)에서 모서리부(C)와 멀어지는 수평 방향으로 이격되어 형성된 제 2 퓨즈홀(226) 및 제 4 퓨즈홀(228)을 구비함으로써, 제 1 퓨즈부(224) 양단의 거리를 확보하여 아크 발생을 낮추는 동시에 제 1 연장부(122)의 강도를 보강할 수 있다.
다음은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 이차 전지에 대해 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 단면도이다. 도 6a는 도 5의 제 1 집전판을 도시한 사시도이고, 도 6b는 도 6a의 제 1 연결부를 도시한 부분 평면도이다.
본 발명의 또다른 실시예에 따른 이차 전지(300)는 도 2에 도시된 이차 전지(100)와 비교하여 제 1 집전판(320)의 제 1 퓨즈부(324) 및 제 2 집전판(330)의 제 2 퓨즈부(334)의 위치만 달라질 뿐 동일한 구성을 가지며 동일한 역할을 한다. 이에 따라, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 이차 전지(300)에서 동일한 구성에 대한 중복된 설명은 생략하기로 하고, 제 1 퓨즈부(324) 및 제 2 퓨즈부(334)에 대해 중점적으로 설명하기로 한다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 이차 전지(300)는 전극 조립체(110), 제 1 집전판(320), 제 2 집전판(330), 케이스(140) 및 캡 조립체(150)를 포함한다.
상기 제 1 집전판(320)은, 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 제 1 연결부(121), 제 2 연장부(122), 제 1 단자홀(123) 및 제 1 퓨즈부(324)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제 1 퓨즈부(324)는 도 3a 및 도 3b에 도시된 제 1 퓨즈부(124)와 유사하며 동일한 역할을 한다. 다만, 상기 제 1 퓨즈부(324)는 제 1 연결부(121) 중 전해액의 접촉이 최소화되는 상부 영역, 즉, 모서리부(C)와 인접한 영역에 형성된다.
또한, 상기 제 1 퓨즈부(324)는 제 1 퓨즈홀(325) 및 제 2 퓨즈홀(326)을 포함한다. 상기 제 1 퓨즈홀(325)은 상기 모서리부(C)와 인접한 부분에 형성되고, 상기 제 2 퓨즈홀(326)은 상기 제 1 퓨즈홀(325)과 이격되게 형성된다. 여기서, 상기 제 2 퓨즈홀(326)은 상기 제 1 퓨즈홀(325)에서 상기 모서리부(C)와 멀어지는 수직 방향으로 이격되게 형성된다.
상기 제 2 집전판(330)은 제 2 연결부(131), 제 2 연장부(132), 제 2 단자홀(133) 및 제 2 퓨즈부(334)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 제 2 퓨즈부(334)는 상기 제 1 퓨즈부(324)와 대응되는 형상을 가지며 동일한 역할을 한다.
다음은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 이차 전지에 대해 설명하기로 한다.
도 7a는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 이차 전지 중 도 6a에 대응하는 제 1 집전판을 도시한 사시도이고, 도 7b는 도 7a에 도시된 제 1 연결부를 도시한 부분 평면도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지는 도 5의 이차 전지(300)와 비교할 때 제 1 집전판(420)의 제 1 퓨즈부(424)의 형상만 다를 뿐 동일한 구성을 가지며 동일한 역할을 한다. 이에 따라, 동일한 구성에 대한 도시 및 동일한 구성에 대한 중복된 설명은 생략하기로 하고, 제 1 집전판(420)의 제 1 퓨즈부(424)에 대해 중점적으로 설명하기로 한다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 상기 제 1 집전판(420)은 제 1 연결부(121), 제 1 연장부(122), 제 1 단자홀(123) 및 제 1 퓨즈부(424)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제 1 퓨즈부(424)는 도 6a 및 도 6b에 도시된 제 1 퓨즈부(324)와 유사하며 동일한 역할을 한다. 다만, 상기 제 1 퓨즈부(424)는 제 1 퓨즈홀(425), 제 2 퓨즈홀(426), 제 3 퓨즈홀(427) 및 제 4 퓨즈홀(428)을 포함한다. 즉, 상기 제 1 퓨즈부(424)는 도 6a 및 도 6b에 도시된 제 1 퓨즈부(324)와 비교하여, 제 1 퓨즈홀(325) 및 제 2 퓨즈홀(326)을 각각 2개의 퓨즈홀로 나누어 총 4개의 퓨즈홀로 형성된다.
상기 제 1 퓨즈홀(425)과 제 3 퓨즈홀(427)은 모서리부(C)와 인접한 부분에 형성되고, 제 2 퓨즈홀(426)과 제 4 퓨즈홀(428)은 상기 제 1 퓨즈홀(425) 및 제 3 퓨즈홀(427)과 이격되게 형성된다. 여기서, 상기 제 2 퓨즈홀(426)과 제 4 퓨즈홀(428)은 상기 모서리부(C)와 멀어지는 수직 방향으로 이격되게 형성된다.
또한, 상기 제 1 퓨즈홀(425)과 제 3 퓨즈홀(427)은 제 1 연결부(121)의 폭 방향으로 일렬로 나란히 위치하며, 서로 이격되게 형성된다. 즉, 상기 제 1 퓨즈홀(425)과 제 3 퓨즈홀(427)은 상기 모서리부(C)로부터 동일한 거리만큼 이격되어 형성된다. 더불어, 상기 제 2 퓨즈홀(426)과 제 4 퓨즈홀(428)은 제 1 연결부(121)의 폭 방향으로 일렬로 나란히 위치하며, 서로 이격되게 형성된다. 즉, 상기 제 2 퓨즈홀(426)과 제 4 퓨즈홀(428)은 상기 제 1 퓨즈홀(425) 및 제 3 퓨즈홀(427)로부터 동일한 거리만큼 이격되어 형성된다.
상기와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제 1 퓨즈부(424)는 연결부(121)의 폭 방향으로 이격되어 형성된 제 1 퓨즈홀(425) 및 제 3 퓨즈홀(427)과 상기 제 1 퓨즈홀(425) 및 제 3 퓨즈홀(427)에서 모서리부(C)와 멀어지는 수직 방향으로 이격되어 형성된 제 2 퓨즈홀(426) 및 제 4 퓨즈홀(428)을 구비함으로써, wp 1 퓨즈부(424) 양단의 거리를 확보하여 아크 발생을 낮추는 동시에 제 1 연결부(121)의 강도를 보강할 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 이차 전지를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100,200: 이차 전지 110: 전극 조립체
120,220,320,420: 제 1 집전판 121: 제 1 연결부
122: 제 1 연장부 123: 제 1 단자홀
124,224,324,424: 제 1 퓨즈부 130,330: 제 2 집전판
131: 제 2 연결부 132: 제 2 연장부
133; 제 2 단자홀 134,334: 제 2 퓨즈부
140: 케이스 150: 캡 조립체

Claims (18)

  1. 제 1 전극판, 제 2 전극판 및 상기 제 1 전극판과 제 2 전극판 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 및
    상기 제 1 전극판과 전기적으로 연결되며, 일측에 제 1 퓨즈부가 형성된 제 1 집전판을 포함하고,
    상기 제 1 퓨즈부는 서로 이격되어 형성된 적어도 2개의 퓨즈홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 집전판은
    상기 제 1 전극판과 연결되며 상기 전극 조립체의 일측에 형성된 1 연결부와, 상기 제 1 연결부로부터 절곡되어 상기 전극 조립체의 상부로 연장된 제 1 연장부를 포함하고,
    상기 제 1 연결부와 상기 제 1 연장부가 만나는 부분에는 모서리부가 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 퓨즈부는 상기 제 1 연장부에 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 퓨즈부는
    상기 모서리부와 인접한 부분에 형성된 제 1 퓨즈홀; 및
    상기 제 1 퓨즈홀에서 상기 모서리부와 멀어지는 수평 방향으로 이격되어 형성된 제 2 퓨즈홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 퓨즈홀과 상기 제 2 퓨즈홀의 크기는 동일한 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 퓨즈홀 및 상기 제 2 퓨즈홀의 폭은 0.5 ~ 2.0mm인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 퓨즈홀과 상기 제 2 퓨즈홀 사이의 거리는 상기 제 1 퓨즈홀 또는 상기 제 2 퓨즈홀의 폭과 대비하여 2 ~ 4배 인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 집전판의 타측에는 제 1 전극 단자가 결합되는 제 1 단자홀이 형성되고,
    상기 제 2 퓨즈홀은 상기 제 1 퓨즈홀과 상기 제 1 단자홀 사이에 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 퓨즈부는 상기 모서리부와 인접한 부분에 형성된 제 1, 3 퓨즈홀; 및
    상기 제 1, 3 퓨즈홀에서 상기 모서리부와 멀어지는 수평 방향으로 이격되어 형성된 제 2, 4 퓨즈홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1, 3 퓨즈홀은 상기 모서리부로부터 동일한 거리만큼 이격되어 형성되고,
    상기 제 2, 4 퓨즈홀은 상기 제 1, 3 퓨즈홀로부터 동일한 거리만큼 이격되어 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 집전판의 타측에는 제 1 전극 단자가 결합되는 제 1 단자홀이 형성되고,
    상기 제 2, 4 퓨즈홀은 상기 제 1, 3 퓨즈홀과 상기 제 1 단자홀 사이에 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  12. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 퓨즈부는 상기 제 1 연결부에 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 퓨즈부는 상기 모서리부와 인접한 부분에 형성된 제 1 퓨즈홀; 및
    상기 제 1 퓨즈홀에서 상기 모서리부와 멀어지는 수직 방향으로 이격되어 형성된 제 2 퓨즈홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 퓨즈홀과 상기 제 2 퓨즈홀의 크기는 동일한 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 퓨즈홀 및 상기 제 2 퓨즈홀의 폭은 0.5 ~ 2.0mm인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 퓨즈홀과 상기 제 2 퓨즈홀 사이의 거리는 상기 제 1 퓨즈홀 또는 상기 제 2 퓨즈홀의 폭과 대비하여 2 ~ 4배 인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 퓨즈부는 상기 모서리부와 인접한 부분에 형성된 제 1, 3 퓨즈홀; 및
    상기 제 1, 3 퓨즈홀에서 상기 모서리부와 멀어지는 수직 방향으로 이격되어 형성된 제 2, 4 퓨즈홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1, 3 퓨즈홀은 상기 모서리부로부터 동일한 거리만큼 이격되어 형성되고,
    상기 제 2, 4 퓨즈홀은 상기 제 1, 3 퓨즈홀로부터 동일한 거리만큼 이격되어 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
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