KR20140125256A - 이차 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 집전판의 저항의 증가시키는 저항 증가부를 형성하여, 못 관통 시험시 단락 전류의 크기를 감소시키거나 일정수준으로 제어함으로써, 전극 조립체의 발화 및 폭발을 방지하여 안전성을 향상시킬 수 있는 이차 전지에 관한 것이다.
일례로, 복수의 전극 조립체; 상기 복수의 전극 조립체를 전기적으로 연결하는 집전판; 상기 복수의 전극 조립체를 수용하는 케이스; 및 상기 케이스를 밀봉하는 캡 플레이트를 포함하고, 상기 집전판에는 상기 집전판의 저항을 증가시키는 저항 증가부가 형성된 것을 특징으로 하는 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 전지의 안전성 평가 시험으로 못 관통 실험이 있으며, 이는 전극 조립체의 적층 방향으로 못을 관통시켜 강제적으로 내부 단락을 발생시키고, 발열 정도를 조사하여 이차 전지의 안전성을 평가하는 것이다. 이때, 내부 단락에 의해 순간적으로 큰 단락 전류가 발생하여, 전극 조립체의 비정상적인 발열 및 열폭주 현상이 일어나게 된다. 이에 따라, 안전성을 향상시킬 수 있는 구조의 이차 전지가 요구되고 있다.
본 발명은 집전판의 저항의 증가시키는 저항 증가부를 형성하여, 못 관통 시험시 단락 전류의 크기를 감소시키거나 일정수준으로 제어함으로써, 전극 조립체의 발화 및 폭발을 방지하여 안전성을 향상시킬 수 있는 이차 전지를 제공한다.
본 발명에 의한 이차 전지는 복수의 전극 조립체; 상기 복수의 전극 조립체를 전기적으로 연결하는 집전판; 상기 복수의 전극 조립체를 수용하는 케이스; 및 상기 케이스를 밀봉하는 캡 플레이트를 포함하고, 상기 집전판에는 상기 집전판의 저항을 증가시키는 저항 증가부가 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 집전판은 상기 캡 플레이트와 상기 전극 조립체 사이에 위치한 수평부; 상기 수평부로부터 절곡되어 연장된 수직부; 상기 수직부의 양측에 형성되고 상기 케이스의 하부로 연장되며, 상기 전극 조립체에 전기적으로 연결된 연장부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 수직부는 상기 수평부로부터 연장된 제 1 영역; 및 상기 제 1 영역으로부터 연장되며, 상기 연장부가 결합되는 제 2 영역을 포함할 수 있다.
또한, 상기 저항 증가부는 상기 제 2 영역에 형성될 수 있다.
또한, 상기 저항 증가부는 상기 제 2 영역을 관통하며, 일측이 개방된 개방홀의 형태로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 개방홀은 상기 제 2 영역의 너비보다 작게 형성될 수 있다.
또한, 상기 저항 증가부는 상기 제 2 영역을 관통하는 관통홀로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 관통홀은 상기 제 2 영역의 너비보다 작게 형성될 수 있다.
또한, 상기 저항 증가부는 상기 제 2 영역의 길이를 증가시키도록 요철 형태로 형성될 수 있다.
또한, 상기 복수의 전극 조립체는 제 1 전극 조립체와 제 2 전극 조립체를 포함하고, 상기 연장부는 상기 제 1 전극 조립체와 전기적으로 연결되는 전면 연장부; 및 상기 제 2 전극 조립체와 전기적으로 연결되는 후면 연장부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 2 영역은 상기 전면 연장부와 상기 후면 연장부를 연결할 수 있다.
또한, 상기 케이스는 바닥면과, 상기 바닥면으로부터 상부로 연장되어 형성된 한 쌍의 장측면 및 한 쌍의 단측면을 포함하고, 상기 수직부는 상기 단측면과 평행하고, 상기 연장부는 상기 장측면과 평행할 수 있다.
또한, 상기 복수의 전극 조립체는 상기 장측면과 평행하게 적층될 수 있다.
또한, 상기 캡 플레이트를 관통하여 형성된 전극 단자를 더 포함하고, 상기 전극 단자는 상기 수평부에 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 상기 수평부에는 상기 전극 단자가 결합되는 단자홀이 형성될 수 있다.
또한, 상기 전극 조립체는 제 1 전극판, 제 2 전극판 및 상기 제 1 전극판과 제 2 전극판 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하고, 상기 집전부는 상기 제 1 전극판의 제 1 무지부 또는 상기 제 2 전극판의 제 2 무지부와 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 제 1 전극 조립체와 제 2 전극 조립체를 연결하는 집전판의 제 2 영역에 저항을 증가시키는 저항 증가부를 형성함으로써, 상기 제 2 영역을 통과하는 단락 전류의 크기를 감소시키거나 일정수준으로 제어할 수 있게 된다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 전극 조립체의 비정상적인 발열 및 폭발을 방지하여 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 3은 도 1의 이차 전지를 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시된 제 1 집전판의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지 중 도 4에 대응하는 제 1 집전판을 도시한 사시도이다.
도 6a는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 이차 전지 중 도 4에 대응하는 제 1 집전판을 도시한 사시도이다.
도 6b는 도 6a에 도시된 Ⅱ-Ⅱ'선의 단면도이다.
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 3은 도 1의 이차 전지를 도시한 분해 사시도이다. 도 4는 도 1에 도시된 제 1 집전판의 사시도이다.
도 1 내지 도 4를 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. 또한, 상기와 같은 제 1 전극판(111) 및 제 2 전극판(112)은 극성을 달리하여 배치될 수 있다.
상기 제 1 전극판(111)은 구리 또는 니켈과 같은 금속 포일로 형성된 제 2 전극 집전체에 흑연 또는 탄소 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 알루미늄과 같은 금속 포일로 형성된 제 2 전극 집전체에 전이금속산화물 등의 제 1 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.
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(ethylene carbonate), PC(propylene carbonate), DEC(diethyl carbonate), EMC(ethyl methyl carbonate), DMC(siemethyl carbonate)와 같은 유기 용매에 LiPF6, LiBF4와 같은 리튬염으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 전해액은 액체, 고체 또는 겔상일 수 있다. 또한, 상기 전극 조립체(110)는 복수개가 상기 케이스(140)에 수납될 수 있으나, 본 발명에서는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 전극 조립체(110)가 2개 수납된 것으로 설명하기로 한다. 더불어, 상기 케이스(140) 내에서 앞에 위치한 전극 조립체(110)를 제 1 전극 조립체(110a)라고 하고, 뒤에 위치한 전극 조립체(110)를 제 2 전극 조립체(110b)라고 정의한다.
상기 제 1 집전판(120)은 구리 또는 구리 합금 등의 도전성 재질로 형성되며, 상기 전극 조립체(110)의 일측 단부로 돌출된 제 1 전극 무지부(111a)와 접촉된다. 실질적으로 상기 제 1 집전판(120)은 상기 제 1 전극 무지부(11a)에 용접됨으로써, 제 1 전극판(111)과 전기적으로 연결된다. 상기 제 1 집전판(120)은, 도 4를 참조하면, 제 1 수평부(121), 제 1 수직부(122), 제 1 연장부(123) 및 제 1 저항 증가부(124)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제 1 수평부(121)는 상기 전극 조립체(110)의 상부와 상기 캡 조립체(150)의 하부 사이에 설치되며, 플레이트 형태로 형성된다. 구체적으로, 상기 제 1 수평부(121)는 상기 캡 조립체(150)의 캡 플레이트(151)와 수평하게 형성된다. 또한, 상기 제 1 수평부(121)에는 제 1 단자홀(121a)이 형성된다. 상기 제 1 단자홀(121a)에는 상기 캡 조립체(150)의 제 1 전극 단자(152)가 끼워져 결합될 수 있다.
상기 제 1 수직부(122)는 상기 제 1 수평부(121)의 단부에서 절곡되고 연장된다. 상기 제 1 수직부(122)는 상기 제 1 수평부(121) 및 상기 캡 플레이트(151)와 수직하게 형성되며, 상기 케이스(140)의 측면(142)과는 수평하게 형성된다. 특히, 상기 제 1 수직부(122)는 상기 케이스(140)의 단측면(142c, 142d)과 수평하게 형성된다.
상기 제 1 수직부(122)는 제 1 영역(122a)과 제 2 영역(122b)을 포함한다. 상기 제 1 영역(122a)은 상기 제 1 수평부(121)와 연결된 부분이고, 상기 제 2 영역(122b)은 상기 제 1 영역(122a)으로부터 하부로 연장된 영역이다. 또한, 상기 제 2 영역(122b)에는 제 1 연장부(123)가 결합된다. 실질적으로, 상기 제 2 영역(122b)은 제 1 전극 조립체(110a)와 제 2 전극 조립체(110b)를 연결하는 역할을 한다. 즉, 상기 제 1 연장부(123)가 각각 제 1 전극 조립체(110a) 및 제 2 전극 조립체(110b)에 연결되고, 상기 제 2 영역(122b)이 상기 제 1 연장부(123)를 연결한다. 더불어, 상기 제 2 영역(122a)에는 후술되는 제 1 저항 증가부(124)가 형성된다.
상기 제 1 연장부(123)는 상기 제 1 수직부(122)의 양측면에 위치한다. 구체적으로, 상기 제 1 연장부(123)는 상기 제 2 영역(122b)의 양측에 결합되어 있다. 또한, 상기 제 1 연장부(123)는 상기 제 2 영역(122b)의 측면 전체에 결합되며, 상기 제 2 영역(122b)으로부터 연장되어 형성된다. 더불어, 상기 제 1 연장부(123)는 상기 케이스(140)의 장측면(142a, 142b)과 수평하게 형성되며, 상기 전극 조립체(110)의 제 1 전극 무지부(111a)에 결합된다. 따라서, 상기 제 1 연장부(123)는 상기 제 1 전극 무지부(111a)의 길이와 대응되게 형성되거나 그 보다 짧게 형성될 수 있다.
상기 제 1 연장부(123)는 전면 연장부(123a) 및 후면 연장부(123b)를 포함한다. 상기 전면 연장부(123a)와 후면 연장부(123b)는 서로 마주 보고 위치한다. 상기 전면 연장부(123a)는 상기 제 1 전극 조립체(110a)에 결합되고, 상기 후면 연장부(123b)는 상기 제 2 전극 조립체(110b)에 결합된다. 구체적으로, 상기 전면 연장부(123a)에는 상기 제 1 전극 조립체(110a)의 제 1 전극 무지부(111a)가 용접되고, 상기 후면 연장부(123b)에는 상기 제 2 전극 조립체(110b)의 제 1 전극 무지부(111a)가 용접된다.
상기 제 1 저항 증가부(124)는 상기 제 1 수직부(122)의 제 2 영역(122b)에 형성된다. 또한, 상기 제 1 저항 증가부(124)는 상기 제 2 영역(122b)에 형성되며, 일측이 개방된 형태의 개방홀로 형성된다. 따라서, 상기 제 1 저항 증가부(124)에 의해 상기 전면 연장부(123a)와 후면 연장부(123b) 사이를 연결하는 제 2 영역(122b)의 너비가 좁아지게 되고, 상기 제 2 영역(122b)의 저항이 증가하게 된다. 더불어, 상기 제 1 저항 증가부(124)에 의해 상기 전면 연장부(123a)에서 후면 연장부(123b)로 이동하는 전류의 이동통로가 좁아지게 된다. 즉, 상기 제 2 영역에 제 1 저항 증가부를 형성하면, 제 2 영역에 흐르는 전류가 한쪽 방향으로 몰리는 병목현상이 일어나 제 2 영역의 저항이 증가된다.
상기 제 1 저항 증가부(124)는 상기 전면 연장부(123a)에서 후면 연장부(123b)로 전류가 흐를 수 있도록, 상기 제 2 영역(122b)의 너비 보다 작게 형성된다. 또한, 상기 제 1 저항 증가부(124)는 상기 제 2 영역(122b)의 너비를 줄일 수 있는 형태라면 어느 형태로라도 가능하다. 예를 들어, 상기 제 1 저항 증가부(124)는 일측이 개방된 사각형, 삼각형, 원형, 타원형 등 다양한 형태로 형성될 수 있다.
일반적으로, 이차 전지의 안전성 평가 시험으로서 못 관통 시험이 알려져 있다. 여기서, 못 관통 시험이란 전극 조립체의 적층 방향으로 못을 관통시켜 강제적으로 내부단락을 발생시키고, 발열 정도를 조사하여 전지의 안전성을 평가하는 시험이다. 이때, 못이 제 1 전극 조립체를 관통하여 내부 단락이 발생하면, 순간적으로 큰 단락 전류가 발생하게 된다. 이러한 단락 전류는 상기 제 2 영역을 통해 제 2 전극 조립체로 흘러 들어가고, 상기 단락 전류에 의해 제 2 전극 조립체는 비정상적인 발열 및 열폭주가 일어나게 된다.
그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는 상기 제 1 전극 조립체(110a)와 제 2 전극 조립체(110b)를 연결하는 제 2 영역(122b)에 제 1 저항 증가부(124)를 형성함으로써, 상기 제 2 영역(122b)의 저항이 상대적으로 큰 상태이다. 따라서, 상기 제 2 영역(122b)을 통과하는 단락 전류의 크기를 감소시키거나 일정수준으로 제어할 수 있게 된다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는 상기 제 2 전극 조립체(110b)의 비정상적인 발열을 감소시켜 안전성을 향상시킬 수 있다.
상기 제 2 집전판(130)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금 등의 도전성 재질로 형성되며, 상기 전극 조립체(110)의 타측 단부로 돌출된 제 2 전극 무지부(112a)와 접촉된다. 실질적으로, 상기 제 2 집전판(130)은 상기 제 2 전극 무지부(112a)에 용접됨으로써, 제 2 전극판(112)과 전기적으로 연결된다. 상기 제 2 집전판(130)은, 제 2 수평부(131), 제 2 수직부(132), 제 2 연장부(133) 및 제 2 저항 증가부(134)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제 2 집전판(130)의 구성은 도 4에 도시된 상기 제 1 집전판(120)의 구성과 동일한 형상을 가지며 동일한 역할을 하므로, 중복된 설명은 생략하기로 한다.
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. 또한, 상기 케이스(140)는 바닥면(141)과, 상기 바닥면(141)으로부터 상부로 연장되어 형성된 측면(142)을 포함한다. 상기 측면(142)은 서로 마주보는 한쌍의 장측면(142a, 142b)과, 상기 장측면(142a, 142b)을 연결하며 서로 마주보는 한쌍의 단측면(142c, 142d)을 포함한다. 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), 연결부재(158), 상부 절연부재(159) 및 하부 절연부재(160)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 상기 캡 플레이트(151)와 절연된다.
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 상기 캡 플레이트(151)와 전기적으로 연결될 수 있다.
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 연결부재(158)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 연결부재(158)는 제 2 전극 단자(153)와 캡 플레이트(151)를 전기적으로 연결한다.
상기 상부 절연부재(159)는 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 상부 절연부재(159)는 제 1 전극 단자(152)와 캡 플레이트(151)를 절연시킨다.
상기 하부 절연부재(160)는 제 1 집전판(120) 및 제 2 집전판(130) 각각과 캡 플레이트(151) 사이에 형성되어, 불필요한 단락의 발생을 방지한다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 제 1 전극 조립체와 제 2 전극 조립체를 연결하는 집전판의 제 2 영역에 저항을 증가시키는 저항 증가부를 형성함으로써, 못 관통 실험 시 상기 제 2 영역을 통과하는 단락 전류의 크기를 감소시키거나 일정수준으로 제어할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 전극 조립체의 비정상적인 발열을 감소시켜 안전성을 향상시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지 중 도 4에 대응하는 제 1 집전판을 도시한 사시도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지는 도 2의 이차 전지(100)와 비교할 때 제 1 집전판(220)의 제 1 저항 증가부(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 저항 증가부(224)에 대해 중점적으로 설명하기로 한다.
도 5를 참조하면, 상기 제 1 집전판(220)은 제 1 수평부(121), 제 1 수직부(122), 제 1 연장부(123) 및 제 1 저항 증가부(224)를 포함한다.
상기 제 1 저항 증가부(224)는 상기 제 1 수직부(122)의 제 2 영역(122b)에 형성된다. 또한, 상기 제 1 저항 증가부(224)는 상기 제 2 영역(122b)에 형성되며, 상기 제 2 영역(122b)의 중심을 관통하는 관통홀로 형성된다. 따라서, 상기 관통홀에 의해 상기 전면 연장부(123a)와 후면 연장부(123b) 사이를 연결하는 제 2 영역(122b)의 너비가 좁아지게 되고, 상기 제 2 영역(122b)의 저항이 증가하게 된다. 더불어, 상기 관통홀에 의해 상기 전면 연장부(123a)에서 후면 연장부(123b)로 이동하는 전류의 이동통로가 좁아지게 된다. 즉, 상기 제 2 영역(122b)에 관통홀 형태의 제 1 저항 증가부(224)를 형성하면, 제 2 영역(122b)에 흐르는 전류가 관통홀을 기준으로 양측으로 몰리는 병목현상이 일어나 제 2 영역(122b)의 저항이 증가된다.
도 6a는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 이차 전지 중 도 4에 대응하는 제 1 집전판을 도시한 사시도이다. 도 6b는 도 6a에 도시된 Ⅱ-Ⅱ’선의 단면도이다.
본 발명의 또다른 실시예에 따른 이차 전지는 도 2의 이차 전지(100)와 비교할 때 제 1 집전판(320)의 제 1 저항 증가부(324)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(320)의 제 1 저항 증가부(324)에 대해 중점적으로 설명하기로 한다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 상기 제 1 집전판(320)은 제 1 수평부(121), 제 1 수직부(122), 제 1 연장부(123) 및 제 1 저항 증가부(324)를 포함한다.
상기 제 1 저항 증가부(324)는 상기 제 1 수직부(122)의 제 2 영역(122b)에 형성된다. 또한, 상기 제 1 저항 증가부(324)는 상기 전면 연장부(123a)에서 후면 연장부(123b)를 연결하며, 굴곡진 요철형태로 형성된다. 따라서, 상기 제 1 저항 증가부(324)에 의해 전면 연장부(123a)에서 후면 연장부(123b)를 연결하는 제 2 영역(122b)의 길이가 상대적으로 늘어나게 된다. 즉, 상기 제 2 영역(122b)에 굴곡진 형태의 제 1 저항 증가부(324)를 형성함으로써, 제 2 영역(122b)의 길이가 상대적으로 증가하고 제 2 영역(122b)의 저항이 증가하게 된다. 이와 같이, 상기 제 1 저항 증가부(324)에 의해 제 2 영역(122b)의 길이가 증가하면, 상대적으로 전류가 제 2 영역(122b)을 통과하기 어려워진다. 따라서, 상기 제 2 영역(122b)을 통과하는 단락 전류의 크기를 감소시키거나 일정수준으로 제어할 수 있게 된다. 또한, 상기 제 1 저항 증가부(324)는 상기 제 2 영역(122b)의 길이를 증가시킬 수 있는 형태라면 어떠한 형태라도 가능하다.
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: 이차 전지 110: 전극 조립체
120: 제 1 집전판 121: 제 1 수평부
122: 제 1 수직부 122a: 제 1 영역
122b: 제 2 영역 123: 제 1 연장부
124, 224, 324: 제 1 저항 증가부 130: 제 2 집전판
140: 케이스 150: 캡 조립체

Claims (16)

  1. 복수의 전극 조립체;
    상기 복수의 전극 조립체를 전기적으로 연결하는 집전판;
    상기 복수의 전극 조립체를 수용하는 케이스; 및
    상기 케이스를 밀봉하는 캡 플레이트를 포함하고,
    상기 집전판에는 상기 집전판의 저항을 증가시키는 저항 증가부가 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 집전판은
    상기 캡 플레이트와 상기 전극 조립체 사이에 위치한 수평부;
    상기 수평부로부터 절곡되어 연장된 수직부; 및
    상기 수직부의 양측에 형성되고 상기 케이스의 하부로 연장되며, 상기 전극 조립체에 전기적으로 연결된 연장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 수직부는 상기 수평부로부터 연장된 제 1 영역; 및
    상기 제 1 영역으로부터 연장되며, 상기 연장부가 결합되는 제 2 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 저항 증가부는 상기 제 2 영역에 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 저항 증가부는 상기 제 2 영역을 관통하며, 일측이 개방된 개방홀의 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 개방홀은 상기 제 2 영역의 너비보다 작게 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 저항 증가부는 상기 제 2 영역을 관통하는 관통홀로 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 관통홀은 상기 제 2 영역의 너비보다 작게 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 저항 증가부는 상기 제 2 영역의 길이를 증가시키도록 요철 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  10. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 전극 조립체는 제 1 전극 조립체와 제 2 전극 조립체를 포함하고,
    상기 연장부는
    상기 제 1 전극 조립체와 전기적으로 연결되는 전면 연장부; 및
    상기 제 2 전극 조립체와 전기적으로 연결되는 후면 연장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 영역은 상기 전면 연장부와 상기 후면 연장부를 연결하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  12. 제 2 항에 있어서,
    상기 케이스는 바닥면과, 상기 바닥면으로부터 상부로 연장되어 형성된 한 쌍의 장측면 및 한 쌍의 단측면을 포함하고,
    상기 수직부는 상기 단측면과 평행하고, 상기 연장부는 상기 장측면과 평행한 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 복수의 전극 조립체는 상기 장측면과 평행하게 적층된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  14. 제 2 항에 있어서,
    상기 캡 플레이트를 관통하여 형성된 전극 단자를 더 포함하고,
    상기 전극 단자는 상기 수평부에 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 수평부에는 상기 전극 단자가 결합되는 단자홀이 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극 조립체는 제 1 전극판, 제 2 전극판 및 상기 제 1 전극판과 제 2 전극판 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하고,
    상기 집전부는 상기 제 1 전극판의 제 1 무지부 또는 상기 제 2 전극판의 제 2 무지부와 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
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