KR20150039075A - 이차전지 - Google Patents

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KR20150039075A
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 전극 조립체, 전극 조립체를 수용하는 케이스 및 단자, 전극 조립체에 전기적으로 연결되는 집전체, 단자 및 집전체의 사이에 위치하고 단자 및 집전체에서 멀어지게 연장하는 부분을 포함하는 절연부재 및 단자와 집전체를 전기적으로 연결하고 절연부재의 단자 및 집전체에서 멀어지게 연장하는 부분과 마주보며 퓨즈부를 포함하는 연결부재를 포함하는 전극 연결부를 포함한다.

Description

이차전지{RECHARGEABLE BATTERY}
본 발명은 이차전지에 관한 것으로서, 전극과 단자의 연결구조를 개선한 이차전지에 관한 것이다.
이차전지(rechargeable battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 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 전원 또는 대용량 전력 저장 장치로 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 전지 모듈로 구성된다. 이러한 이차 전지는 원통형과 각형 등으로 이루어질 수 있다.
이차 전지가 충전 또는 방전할 때 정상 전류 값 이상이 충전 또는 방전되면 이차 전지의 폭발 또는 발화가 발생 될 수 있다.
여기서, 이상 전류에 의한 이차 전지의 손상은 전극과 단자 사이에 설치된 퓨즈에 의하여 방지될 수 있다.
즉, 이상 전류 발생시 전극과 단자 사이에 설치된 퓨즈의 파단 되면 전극과 단자 사이의 전류의 흐름이 차단되어 이차 전지가 중성 상태가 되므로 이차 전지의 손상이 방지될 수 있다.
다만, 이상 전류에 의하여 퓨즈가 파단 될 때 발생되는 아크 또는 열에 의하여 이차 전지의 전극 등이 손상되는 문제가 발생 될 수 있다.
또한, 퓨즈가 이차 전지의 다른 구성과 결합되면 이상 전류가 퓨즈를 통과할 때 퓨즈가 파단 되도록 설정된 온도보다 높거나 낮은 온도에 퓨즈가 파단 되는 오작동 문제가 발생 될 수 있다.
따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 퓨즈의 파단에 의하여 이차 전지 내부의 손상이 방지될 수 있고, 퓨즈가 오작동 되는 것을 방지할 수 있는 이차 전지를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는. 전극 조립체, 전극 조립체를 수용하는 케이스 및 단자, 전극 조립체에 전기적으로 연결되는 집전체, 단자 및 집전체의 사이에 위치하고 단자 및 집전체에서 멀어지게 연장하는 부분을 포함하는 절연부재 및 단자와 집전체를 전기적으로 연결하고 절연부재의 단자 및 집전체에서 멀어지게 연장하는 부분과 마주보며 퓨즈부를 포함하는 연결부재를 포함하는 전극 연결부를 포함한다.
또한, 퓨즈부는 퓨즈 홀을 포함할 수 있다.
또한, 절연부재는 퓨즈 홀에 삽입되는 지지돌기를 포함할 수 있다.
또한, 연결부재는 단자와 집전체 각각에 직접 결합될 수 있다.
또한, 연결부재는 퓨즈부에 결합되는 절연막을 더 포함할 수 있다.
또한, 연결부재는 단자와 집전체 사이에 위치하는 제1 부분 및 단자 및 집전체에서 멀어지게 제1 부분에서 연장하는 제2 부분을 포함할 수 있다.
또한, 제2 부분은 연결부재와 마주볼 수 있다.
또한, 연결부재는 제1 결합부 및 제2 결합부를 포함할 수 있고, 퓨즈부는 제1 결합부 및 제2 결합부 사이에 위치할 수 있다.
또한, 제1 결합부는 제1 결합부의 일단에서 절곡되어 단자에 결합되는 제1 절곡부를 포함할 수 있고, 제2 결합부는 제2 결합부의 일단에서 절곡되어 집전체에 결합되는 제2 절곡부를 포함할 수 있다.
또한, 절연부재의 단자와 집전체에서 멀어지게 연장하는 부분은 제1 결합부와 제2 결합부 사이에 위치할 수 있다.
또한, 제1 결합부 및 제2 결합부 각각은 결합홀을 포함할 수 있다.
또한, 절연부재는 결합홀과 마주보는 관통홀을 포함할 수 있다.
또한, 단자는 단자 플렌지 및 단자 플렌지에서 돌출하는 연결돌기를 포함할 수 있고, 연결돌기는 결합홀 및 관통홀을 관통하여 연장할 수 있다.
또한, 연결부재는 단자 플렌지와 집전체 각각과 직접 결합될 수 있다.
또한, 절연부재는 연결 돌기가 삽입되는 절연 돌기를 포함할 수 있다.
또한, 절연 돌기 및 연결 돌기 각각은 집전체에 형성된 단자 연결홀에 삽입될 수 있다.
또한, 연결 부재는 케이스 내부에 위치할 수 있다.
또한, 단자, 집전체, 절연 부재 및 연결부재는 몰딩으로 일체로 이루어질 수 있다.
또한, 절연부재는 단자를 집전체로부터 절연할 수 있다.
또한, 연결 부재는 단자 및 집전체 각각과 직접 결합될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 이상 전류에 의하여 퓨즈가 파단될 때 발생되는 아크 또는 열에 의하여 이차 전지의 전극이 손상되는 것이 방지될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 이상 전류가 퓨즈를 통과할 때 퓨즈가 파단 되도록 설정된 온도보다 높거나 낮은 온도에 퓨즈가 파단 되는 오작동이 방지될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1 에서 II-II선을 따라 잘라본 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 제1 전극 연결부의 분해 사시도이다.
도 4는 도 3의 이차 전지의 제1 전극 연결부가 설치된 부분의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예의 변형예에 따른 이차 전지의 제1 전극 연결부가 설치된 부분의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예의 다른 변형예에 따른 이차 전지의 제1전극 연결부가 설치된 부분의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차 전지의 제1 전극 연결부가 설치된 부분의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 제1 전극 연결부의 분해 사시도이다.
도 9는 도 8의 이차 전지의 제1 전극 연결부가 설치된 부분의 단면도이다.
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.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1 에서 II-II선을 따라 잘라본 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명의 제1 실시예에 의한 이차 전지(100)는 전극 조립체(10), 전극 조립체(10)가 내장되는 케이스(20), 전극 조립체(10)와 전기적으로 연결되는 제1 전극 연결부(30)와 제2 전극 연결부(40)를 포함하는 전극 연결부(30, 40) 및 케이스(20)의 개구에 설치되는 캡 어셈블리(50)를 포함한다.
본 실시예에 따른 이차 전지(100)는 리튬 이온 이차 전지로서 각형인 것을 예로서 설명한다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 본 발명은 원통형 또는 리튬 폴리머 전지 등에 적용될 수 있다.
본 실시예에 따른 전극 조립체(10)는 제1 전극(11)과 제2 전극(12) 및 세퍼레이터(13)를 함께 권취함으로써 젤리롤 형태로 이루어진다.
여기서, 본 실시예에 따르면 제1 전극(11)은 음극이고 제2 전극(12)은 양극이다. 다만, 본 실시예는 이에 한정되지 않고 제1 전극(11)이 양극이고 제2 전극이 음극(12)으로 활용될 수 있다.
제1 전극(11)과 제2 전극(12)은 전극에 활물질이 코팅되는 코팅부와, 전극에 활물질이 코팅되지 않고 젤리롤 상태에서 코팅부의 양쪽에 각각 배치되는 제1 전극 무지부(11a) 및 제2 전극 무지부(12a)로 구획된다.
이러한 전극 조립체(10)의 제1 전극 무지부(11a)에는 제1 전극 연결부(30)가 전기적으로 연결되고, 제2 전극 무지부(12a)에는 제2 전극 연결부(40)가 전기적으로 연결된다.
본 실시예에 따른 전극 연결부(30, 40)는 단자(31, 41), 가스켓(32,42), 절연부재(33, 43), 집전체(34, 44) 및 연결부재(35)를 포함할 수 있다.
상세하게는, 제1 전극 연결부(30)는 제1 단자(31), 제1 가스켓(32), 절연부재(33), 제1 집전체(34), 연결부재(35), 캡 플레이트(51) 위에서 제1 단자(31)와 결합되는 제1 단자 플레이트(36) 및 제1 단자 플레이트(36)와 캡 플레이트(51) 사이에 설치되는 제1 보조 플레이트(37)를 포함할 수 있다.
여기서, 제1 단자(31)와 캡 플레이트(51) 사이에 제1 가스켓(32)이 설치되어 제1 단자(31)와 캡 플레이트(51)를 절연되고, 제1 가스켓(32)에 의하여 케이스(20) 내부의 전해액이 케이스(20) 외부로 누출되는 것을 방지된다.
또한, 제1 집전체(34)는 제1 전극 무지부(11a)에 전기적으로 연결되고, 제1 전극(11)은 제1 집전체(34)를 매개로 하여 제1 단자(31)와 전기적으로 연결된다.
또한, 본 실시예에 따른 제2 전극 연결부(40)는 제2 단자(41), 제2 가스켓(42), 제2 하부 절연부(43), 제2 집전체(44), 캡 플레이트(51) 위에서 제2 단자(41)와 결합되는 제2 단자 플레이트(45) 및 제2 단자 플레이트(45)와 캡 플레이트(51) 사이에 설치되는 제2 보조 플레이트(46)를 포함할 수 있다.
여기서, 제2 단자(41)와 캡 플레이트(51) 사이에 제2 가스켓(42)이 설치되어 제2 단자(41)와 캡 플레이트(51)를 절연시키고, 제2 가스켓(42)은 에 의하여 케이스(20) 내부의 전해액이 케이스(20) 외부로 누출되는 것이 방지된다.
또한, 제2 집전체(44)는 제2 전극 무지부(12a)에 전기적으로 연결되고, 제2 전극(12)은 제2 집전체(44)를 매개로 하여 제2 단자(41)와 전기적으로 연결된다.
또한, 본 실시예에 따른 제2 보조 플레이트(46)는 절연성 물질 또는 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
여기서, 본 실시예에 따른 제2 보조 플레이트(46)가 도전성 물질로 이루어지면, 캡 플레이트(51) 및 케이스(20)는 제2 보조 플레이트(46)를 매개로 하여 제2 전극(12)과 전기적으로 연결될 수 있다.
본 실시예에 따른 캡 어셈블리(50)는 캡 플레이트(51), 밀봉마개(52)가 설치되는 전액 주입홀(53) 및 벤트부(54)를 포함한다.
캡 플레이트(51)는 얇은 판재 형상으로 도전성 물질로 이루어져 케이스(20)의 개구에 결합된다.
또한, 캡 플레이트(51)에는 밀폐된 케이스(20)의 내부로 전해액을 주입하는 전해액 주입구(53)가 형성되고, 전해액 주입구(53)는 전해액 주입 후 밀봉마개(52)에 의하여 밀봉되며 제1 단자(31) 및 제2 단자(41)가 설치된다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 제1 전극 연결부의 분해 사시도이고, 도 4는 도 3의 이차 전지의 제1 전극 연결부가 설치된 부분의 단면도이다.
도 3 및 도4를 참고하여 설명하면, 본 실시예에 따른 제1 단자(31)는 단자 기둥(31a)과 단자 플렌지(31b)를 포함한다.
제1 가스켓(32)은 단자 기둥(31a) 및 단자 플렌지(31b)에 결합되어 제1 단자(31)와 캡 플레이트(51)의 사이에 설치된다.
또한, 본 실시예에 따른 절연부재(33)는 제1 단자(31)와 제1 집전체(34) 사이에 설치되며 퍼플루오로알콕시(perfluoroalkoxy: PFA)로 이루어 질 수 있다.
보다 상세하게는, 본 실시예에 따른 제1 집전체(34)는 전극 집전부(34a) 및 몰딩부(34b)를 포함한다.
또한, 전극 집전부(34a)는 제1 전극(11)에 연결되는 제1 전극 집전부(34a1) 및 제1 단자(31)에 전기적으로 연결되는 제2 전극 집전부(34a2)를 포함한다.
본 실시예에 따른 제2 전극 집전부(34a2)에 절연부재(33)와 제1 단자(31)가 차례로 설치된다.
본 실시예에 따른 몰딩부(34b)는 제1 전극 집전부(34a1)의 일부와 제2 전극 집전부(34a2), 절연부재(33) 및 제1 단자(31)를 인써트 몰딩(insert molding)하여 형성될 수 있다.
여기서, 몰딩부(34b)의 몰딩재료는 폴리페닐렌 설파이드(Polyphenylene Sulfide: PPS)를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따르면 제1 단자(31), 절연부재(33) 및 제1 집전체(34)가 몰딩에 의하여 일체로 이루어 질 수 있으므로 이차 전지(100)에 제1 전극 연결부(30)를 단순한 공정으로 설치할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따르면 전극 조립체(10)와 캡 플레이트(51) 사이에 몰딩부(34b) 이외의 다른 구성이 설치되지 않으므로 전극 조립체(10)와 제1 집전체(34) 사이에 공간이 충분히 확보될 수 있다.
따라서, 외부 충격이 이차 전지(100)에 가해져 전극 조립체(10)가 유동하더라도, 전극 조립체(10)가 캡 플레이트(51) 사이에 몰딩부(34b) 설치되는 다른 구성에 의해 파손되는 것이 방지될 수 있다.
또한, 전극 조립체(10)와 마주보는 몰딩부(34b)의 일면은 캡 플레이트(51)와 전극 조립체(10)사이에 설치되는 절연체의 역할을 할 수 있다.
본 실시예에 따른 연결부재(35)는 알루미늄과 같은 도전성 물질로 이루어진 얇은 판재로 형성될 수 있다.
연결부재(35)는 제1 결합부(35a), 제2 결합부(35c) 및 제1 결합부(35a)와 제2 결합부(35c)를 연결하는 연결부(35b) 및 퓨즈부(35d)를 포함한다.
제1 결합부(35a)는 제1 결합부(35a)의 일단에서 절곡되어 형성되는 제1 절곡부(35a1)를 포함할 수 있고, 제2 결합부(35c)는 제2 결합부(35c)의 일단에서 절곡되어 형성되는 제2 절곡부(35c1)을 포함할 수 있다.
제1 결합부(35a)의 제1 절곡부(35a1)는 제1 단자(31)의 단자 플렌지(31b)에 용접결합 되고 제2 결합부(35c)의 제2 절곡부(35c1)를 제1 집전체(34)의 제2 전극 집전부(34a2)에 용접결합 될 수 있다.
여기서, 본 실시예에 따른 절연부재(33)는 절연부재(33)의 제1 부분(33a)이 제1 단자(31) 및 제1 집전체(34) 사이에 위치되고, 제1 부분(33a)에서 돌출되어 형성되는 제2 부분(33b)이 제1 결합부(35a) 및 제2 결합부(35c) 사이에 위치되도록 설치될 수 있다.
즉, 본 실시예에 따르면 절연부재(33)는 제1 단자(31)와 제1 집전체(34) 사이에 위치하고 절연부재(33)의 일부는 제1 단자(31) 및 제1 집전체(34)에서 멀어지게 연장하는 부분을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 연결부재(35)는 몰딩부(34b)가 형성되지 않은 제2 전극 집전부(34a2)의 일 단에 용접결합 되므로, 연결부재(35)는 전극 조립체(10)의 활물질이 코팅된 코팅부와 캡 플레이트(51) 사이에 위치할 수 있다.
또한, 연결부재(35)는 제1 단자(31) 및 제1 집전체(34)에 결합되어 제1단자(31) 및 제1 집전체(34)를 전기적으로 연결한다.
본 실시예에 따른 퓨즈부(35d)는 연결부(35b)에 형성될 수 있다.
다만, 본 실시예에 따른 퓨즈부(35d)는 연결부(35b)에만 형성되는 것에 한정되지 않고, 연결부(35b), 제1 결합부(35a) 및 제2 결합부(35c) 중 하나 이상에 형성되는 것도 가능하다.
퓨즈부(35d)는 연결부(35b)의 일부를 관통하여 형성되는 퓨즈홀(35d1)을 포함할 수 있다.
이차 전지(100)에 고압의 이상 전류가 발생하여 제1 단자(31)와 제1 전극 집전부(34) 사이에 고압의 전류가 흐르게 되면, 퓨즈부(35d)가 파단되어 이차 전지(100)가 중성상태로 된다.
이때, 본 실시예에 따르면 연결부재(35)의 퓨즈부(35d)가 파단될 때 발생되는 아크 또는 열은 제1 결합부(35a) 및 제2 결합부(35c) 사이에 위치하는 절연부재(33)의 제2 부분(33b)에 의해 흡수 될 수 있으므로 퓨즈부(35d)가 파단에 의해 이차 전지(100)의 전극이 손상되는 것이 방지될 수 있다.
더불어, 본 실시예에 따르면 연결부재(35)가 전극 조립체(10)의 활물질이 코팅된 코팅부와 캡 플레이트(51) 사이에 위치되도록 설치되므로, 연결부재(35)의 퓨즈부(35d)가 파단될 때 발생되는 아크 또는 열에 의하여 제1 전극 무지부(11a)가 손상되는 것도 방지될 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 퓨즈부(35d)는 몰딩부(34b) 또는 제1 단자(31) 등의 구성들과 공간적으로 분리되어 위치 한다.
따라서, 본 실시예에 따르면 다른 구성의 간섭에 의해 퓨즈부(35d)가 파단 되도록 설정된 온도보다 높거나 낮은 온도에서 파단 되는 퓨즈부(35d) 오작동이 방지될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예의 변형예에 따른 이차 전지의 제1 전극 연결부가 설치된 부분의 단면도이다.
도 5를 참고하여 설명하면, 본 실시예에 따른 이차 전지(101)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지(100)와 절연부재(60)를 제외하고 동일한 구성으로 이루어진다.
따라서, 이하에서는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지(100)와 동일한 구성 및 기술적 효과에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 절연부재(60)는 제1 단자(31)와 제1 집전체(34) 사이에 설치되며 퍼플루오로알콕시(perfluoroalkoxy: PFA)로 이루어 질 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 절연부재(60)는 제1 부분(61), 제2 부분(62) 및 지지돌기(63)를 포함한다.
본 실시예에 따른 절연부재(60)의 제1 부분(61)은 제1 단자(31) 및 제1 집전체(34) 사이에 위치되고, 제1 부분(61)에서 돌출되어 형성되는 제2 부분(62)은 연결부재(35)의 제1 결합부(35a) 및 제2 결합부(35c) 사이에 위치되도록 설치된다.
즉, 본 실시예에 따르면 절연부재(60)는 제1 단자(31)와 제1 집전체(34) 사이에 위치하고 절연부재(60)의 일부는 제1 단자(31) 및 제1 집전체(34)에서 멀어지게 연장하는 부분을 포함할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 절연부재(60)는 제2 부분(62) 에서 돌출되어형성되는 지지돌기(63)는 연결부재(35)의 연결부(35b)에 형성된 퓨즈부(35d)의 퓨즈홀(35d1)에 삽입된다.
이차 전지(100)에 고압의 이상 전류가 발생하여 제1 단자(31)와 제1 전극 집전부(34) 사이에 고압의 전류가 흐르게 되면, 퓨즈부(35d)가 파단되어 이차 전지(101)가 중성상태로 된다.
본 실시예에 따르면 퓨즈부(35d)의 퓨즈홀(35d1)에 삽입된 절연부재(60)의 지지돌기(63)에 의하여 퓨즈부(35d)가 파단된 후 파단면 사이에 발생되는 아크 또는 열이 지지돌기(63)에 의해 흡수되므로 퓨즈부의(35d)의 파단에 의에 발생되는 아크 또는 열에 의하여 이차 전지(101)가 손상되는 것이 방지될 수 있다.
또한, 본 실시예에 따르면 지지돌기(63)에 의하여 퓨즈부(35d)의 파단면 사이가 분리된 상태로 유지되므로 이상 전류에 의한 이차 전지(101) 내부의 단락 상태가 안정적으로 유지되는 것이 가능하다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예의 다른 변형예에 따른 이차 전지의 제1전극 연결부가 설치된 부분의 단면도이다.
도 6을 참고하여 설명하면, 본 실시예에 따른 이차 전지(102)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지(100)와 연결부재(70)를 제외하고는 동일한 구성으로 이루어진다.
따라서, 이하에서는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지(100)와 동일한 구성 및 기술적 효과에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 연결부재(70)는 알루미늄과 같은 도전성 물질로 이루어진 얇은 판재로 형성될 수 있다.
연결부재(70)는 제1 결합부(71), 제2 결합부(73) 및 제1 결합부(71)와 제2 결합부(73)를 연결하는 연결부(72), 연결부(72)에 형성되는 퓨즈부(74) 및 퓨즈부(74)에 결합되는 절연막(75)을 포함한다.
여기서, 본 실시예에 따른 제1 결합부(71), 연결부(72), 제2 결합부(73) 및 퓨즈부(74)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 연결부재(35)의 제1 결합부(35a), 연결부(35b), 제2 결합부(35c) 및 퓨즈부(35d)와 동일한 구조를 가진다.
따라서, 이하에서는 제1 결합부(71), 연결부(72), 제2 결합부(73) 및 퓨즈부(74)에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 절연막(75)은 퍼플루오로알콕시(perfluoroalkoxy: PFA)과 같은 절연성 물질로 이루어지며 절연물질을 퓨즈부(74)에 몰딩하여 형성될 수 있다.
다만, 본 실시예에 따른 절연막(75)은 퓨즈부(74)에 몰딩하여 형성되는 것에 한정되지 않고, 본 실시예에 따른 절연막(75)은 시트 모양의 절연필름을 퓨즈부(74)에 부착하여 형성될 수 있다.
이차 전지(102)에 고압의 이상 전류가 발생하여 제1 단자(31)와 제1 전극 집전부(34) 사이에 고압의 전류가 흐르게 되면, 퓨즈부(35d)가 파단되어 이차 전지(102)가 중성상태로 된다.
이때, 본 실시예에 따르면 연결부재(70)의 퓨즈부(74)가 파단될 때 발생되는 아크 또는 열은 연결부재(70)의 퓨즈부(74)를 덮는 절연막(75)에 의해 흡수되고 절연막(75)외부로 아크 또는 열이 이동되는 것이 방지되므로 이차 전지(102)의 전극이 손상되는 것이 방지될 수 있다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차 전지의 제1 전극 연결부가 설치된 부분의 단면도이다.
도 7를 참고하여 설명하면, 본 실시예에 따른 이차 전지(200)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지(100)와 제1 전극 연결부(230)의 연결부재(235)를 제외하고 동일한 구성으로 이루어진다.
따라서, 이하에서는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지(100)와 동일한 구성 및 기술적 효과에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 연결부재(235)는 제1 결합부(235a), 제2 결합부(235c), 제1 결합부(235a)와 제2 결합부(235c)를 연결하는 연결부(235b) 및 연결부(235b)에 형성되는 퓨즈부(235d)를 포함한다.
또한, 본 실시예에 따른 절연부재(233)는 제1 부분(233a) 및 제2 부분(233b)를 포함할 수 있다.
여기서, 본 실시예에 따른 제1 결합부(235a)는 절연부재(233)의 제1 부분(233a)과 제1 단자(31)의 단자 기둥(31a)에서 연장되어 형성된 단자 플렌지(31b) 사이에 설치되어 절연부재(233)의 제1 부분(233a)과 단자 플렌지(31b) 각각에 용접으로 결합된다.
또한, 본 실시예에 따른 제2 결합부(235c)는 절연부재(233)의 제1 부분(233a)과 전극 집전부(34a)의 제2 전극 집전부(34a2) 사이에 설치되어 절연부재(233)의 제1 부분(233a)과 제2 전극 집전부(34a2) 각각에 용접 결합된다.
따라서, 본 실시예에 따르면 제1 결합부(235a) 및 제2 결합부(235c)가 제1 단자(31)와 전극 집전부(34a) 사이에 설치되므로 연결부재(235)가 안정적으로 전극 집전부(34a)에 고정될 수 있다.
또한, 본 실시예에 따르면 제1 단자(31), 절연부재(233), 제1 집전체(34)및 연결부재(235)가 몰딩에 의하여 일체로 이루어 질 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따르면 이차 전지(100)에 제1 전극 연결부(230)를 단순한 공정으로 설치할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
예를 들면, 본 실시예는 절연부재(33)의 제2 부분(33b)의 일단에서 지지돌기(미도시)를 돌출 형성시켜 퓨즈부(235d)의 퓨즈홀(235d1)에 삽입하거나, 절연막(미도시)으로 퓨즈부(235d)를 둘러싸는 것으로 변형실시 되는 것이 가능하다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 제1 전극 연결부의 분해 사시도이고, 도 9는 도 8의 이차 전지의 제1 전극 연결부가 설치된 부분의 단면도이다.
도 8 및 도 9를 참고하여 설명하면, 본 실시예에 따른 이차 전지(300)는 제1 전극 연결부(330)을 제외하고는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지(100)와 동일한 구성으로 이루어진다.
따라서, 이하에서는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지(100)와 동일한 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 제1 전극 연결부(330)는 제1 단자(331), 제1 가스켓(332), 절연부재(333), 제1 집전체(334), 연결부재(335), 캡 플레이트(51) 위에서 제1 단자(331)와 결합되는 제1 단자 플레이트(336) 및 제1 단자 플레이트(336)와 캡 플레이트(51) 사이에 설치되는 제1 보조 플레이트(337)를 포함할 수 있다.
여기서, 제1 단자(331)와 캡 플레이트(51) 사이에 제1 가스켓(332)이 설치되어 제1 단자(331)와 캡 플레이트(51)를 절연되고, 제1 가스켓(332)에 의하여 케이스(20) 내부의 전해액이 케이스(20) 외부로 누출되는 것을 방지된다.
또한, 제1 집전체(334)는 제1 전극 무지부(11a)에 전기적으로 연결되고, 제1 전극(11)은 제1 집전체(334)를 매개로 하여 제1 단자(31)와 전기적으로 연결된다.
본 실시예에 따른 제1 단자(331)는 단자 기둥(331a), 단자 플렌지(331b) 및 연결 돌기(331c)를 포함한다.
제1 가스켓(332)은 단자 기둥(331a) 및 단자 플렌지(331b)에 결합되어 제1 단자(31)와 캡 플레이트(51)의 사이에 설치된다.
또한, 본 실시예에 따른 절연부재(333)는 제1 단자(331)와 제1 집전체(334) 사이에 설치되며 퍼플루오로알콕시(perfluoroalkoxy: PFA)로 이루어 질 수 있다.
절연부재(333)는 제1 부분(333a), 제1 부분(333a)에서 돌출되어 형성되는 제2 부분(333b) 및 제1 부분(333a)에 형성되고 제1 부분(333)을 관통하는 관통홀(333c1)이 형성된 절연 돌기(333c)를 포함한다.
본 실시예에 따른 제1 집전체(334)는 전극 집전부(334a) 및 몰딩부(334b)를 포함한다.
여기서, 전극 집전부(334a) 는 제1 전극(11)에 연결되는 제1 전극 집전부(334a1), 제1 단자(31)에 전기적으로 연결되는 제2 전극 집전부(334a2) 및 제2 전극 집전부(334a2)에 형성된 단자 연결홀(334a3)를 포함한다.
본 실시예에 따른 연결부재(335)는 알루미늄과 같은 도전성 물질로 이루어진 얇은 판재로 형성될 수 있다.
연결부재(335)는 제1 결합부(335a), 제2 결합부(335c), 제1 결합부(335a) 및 제2 결합부(335c)를 연결하는 연결부(335b), 연결부(335b)에 형성된 퓨즈부(335d), 제1 결합부(335a)에 형성된 제1 결합홀(335a1) 및 제2 결합부(335c)에 형성된 제2 결합홀(335c1)을 포함한다.
다만, 본 실시예에 따른 퓨즈부(335d)는 연결부(335b)에만 형성되는 것에 한정되지 않고, 연결부(335b), 제1 결합부(335a) 및 제2 결합부(335c) 중 하나 이상에 형성되는 것도 가능하다.
본 실시예에 따른 연결부재(335)의 제2 결합부(335c)는 제2 결합홀(335c1)이 제2 전극 집전부(334a2)에 형성된 단자 연결홀(334a3)와 마주보도록 제2 전극 집전부(334a2) 위에 설치된다.
연결부재(335)의 제2 결합부 (335c)가 제2 전극 집전부(334a2)에 설치된 후, 절연부재(333)의 제1 부분(333a)은 제1 부분(333a)에 형성된 절연 돌기(333c)가 제2 결합홀(335c1) 및 단자 연결홀(334a3)에 삽입되어 고정되고 절연 돌기(333c)의 관통홀(333c1)이 제1 결합홀(335a1)과 마주보도록 연결부재(335)의 제1 결합부(335a) 및 제2 결합부(335c) 사이에 설치된다.
이때, 절연부재(333)의 제2 부분(333b)는 제1 단자(331)와 제2 전극 집전부(334a2) 사이에 삽입되지 않은 연결부재(335)의 제1 결합부(335a) 및 제2 결합부(335c) 사이에 위치한다.
절연부재(333)의 제1 부분(333a)이 연결부재(335)의 제1 결합부(335a) 및 제2 결합부(335c) 사이에 설치된 후, 제1 단자(331)는 제1 단자(331)의 연결 돌기(331c)가 연결부재(335)의 제1 결합홀(335a1), 절연부재(333)의 절연 돌기(333c)의 관통홀(333c1), 연결부재(335)의 제2 결합홀(335c1) 및 단자 연결홀(334a3)을 관통하여 삽입되도록 연결부재(335)의 제1 결합부(335a) 위에 설치된다.
따라서, 본 실시예에 따른 전극 집전부(334a) 는 제2 전극 집전부(334a2) 위에 제1 단자(331), 절연부재(333) 및 연결부재(335)가 차례로 적층되어 형성될 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따르면 제1 결합부(335a) 및 제2 결합부(335c)가 제1 단자(331)와 전극 집전부(334a) 사이에 설치되고 제1 단자(331)의 연결 돌기(331c)가 연결부재(335)의 제1 결합부(335a) 및 제2 결합부(335c)에 결합되므로 연결부재(335) 안정적으로 전극 집전부(334a)에 고정될 수 있다.
본 실시예에 따른 몰딩부(334b)는 제1 전극 집전부(334a1)의 일부와 제2 전극 집전부(334a2)의 일부, 절연부재(333) 및 제1 단자(331)를 인써트 몰딩(insert molding)하여 형성될 수 있다.
여기서, 몰딩부(334b)의 몰딩재료는 폴리페닐렌 설파이드(Polyphenylene Sulfide: PPS)를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따르면 제1 단자(331), 절연부재(333), 제1 집전체(334)및 연결부재(335)가 몰딩에 의하여 일체로 이루어 질 수 있으므로 이차 전지(100)에 제1 전극 연결부(330)를 단순한 공정으로 설치할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따르면 전극 조립체(10)와 캡 플레이트(51) 사이에 몰딩부(34b) 이외의 다른 구성이 설치되지 않으므로 전극 조립체(10)와 제1 전극 집전부(334) 사이에 공간이 충분히 확보될 수 있다.
따라서, 외부 충격이 이차 전지(100)에 가해져 전극 조립체(10)가 유동하더라도, 전극 조립체(10)가 캡 플레이트(51) 사이에 몰딩부(334b) 설치되는 다른 구성에 의해 파손되는 것이 방지될 수 있다.
또한, 전극 조립체(10)와 마주보는 몰딩부(334b)의 일면은 캡 플레이트(51)와 전극 조립체(10)사이에 설치되는 절연체의 역할을 할 수 있다.
본 실시예에 따른 퓨즈부(335d)는 연결부(335b)의 일부를 관통하여 형성되는 퓨즈홀(335d1)을 포함할 수 있다.
이차 전지(300)에 고압의 이상 전류가 발생하여 제1 단자(331)와 제1 전극 집전부(334) 사이에 고압의 전류가 흐르게 되면, 퓨즈부(335d)가 파단되어 이차 전지(300)가 중성상태로 된다.
이때, 본 실시예에 따르면 연결부재(335)의 퓨즈부(335d)가 파단될 때 발생되는 아크 또는 열은 제1 결합부(335a) 및 제2 결합부(335c) 사이에 위치하는 절연부재(333)의 제2 부분(333b)에 의해 흡수될 수 있으므로 퓨즈부(335d)가 파단에 의해 이차 전지(300)의 전극이 손상되는 것이 방지될 수 있다.
더불어, 본 실시예에 따르면 연결부재(335)가 전극 조립체(10)의 활물질이 코팅된 코팅부와 캡 플레이트(51) 사이에 위치되도록 설치되므로, 연결부재(335)의 퓨즈부(335d)가 파단될 때 발생되는 아크 또는 열에 의하여 제1 전극 무지부(11a)가 손상되는 것도 방지될 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 퓨즈부(335d)는 몰딩부(34b) 또는 제1 단자(31) 등의 구성들과 공간적으로 분리되어 위치 한다.
따라서, 본 실시예에 따르면 다른 구성의 간섭에 의해 퓨즈부(335d)가 파단 되도록 설정된 온도보다 높거나 낮은 온도에서 파단 되는 퓨즈부(335d) 오작동이 방지될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
예를 들면, 본 실시예는 절연부재(333)의 제2 부분(333b)의 일단에서 지지돌기(미도시)를 돌출 형성시켜 퓨즈부(335d)의 퓨즈홀(335d1)에 삽입하거나, 절연막(미도시)으로 퓨즈부(335d)를 둘러싸는 것으로 변형실시 되는 것이 가능하다.
100, 101, 102, 200, 200: 이차 전지 10: 전극 조립체
11: 제1 전극 12: 제2 전극
13: 세퍼레이터 20: 케이스
30: 제1 전극 연결부 31: 제1 단자
31a: 제1 단자 기둥 31b: 제1 플렌지
32: 제1 가스켓 33, 60, 333: 절연부재
33a, 61, 333a: 제1 부분 33b, 62, 333b: 제2 부분
34, 334: 제1 집전체 34a, 334a: 전극 집전부
34a1, 334a1: 제1 전극 집전부 34a2, 334a2: 제2 전극 집전부
34b, 334b: 몰딩부 35, 70, 235, 335: 연결부재
35a, 71, 235a, 335a: 제1 결합부 35b, 72, 235b, 335b: 연결부
35c, 73, 235c, 335c: 제2 결합부 35d, 74, 235d, 335d: 퓨즈부
35d1, 74d1, 235d1, 335d1: 퓨즈홀 36, 336: 제1 단자 플레이트
37, 337: 제1 보조 플레이트 40: 제2 전극 연결부
50: 캡 어셈블리

Claims (20)

  1. 전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 및
    단자, 상기 전극 조립체에 전기적으로 연결되는 집전체, 상기 단자 및상기 집전체의 사이에 위치하고 상기 단자 및 상기 집전체에서 멀어지게 연장하는 부분을 포함하는 절연부재 및 상기 단자와 상기 집전체를 전기적으로 연결하고 상기 절연부재의 상기 단자 및 상기 집전체에서 멀어지게 연장하는 부분과 마주보며 퓨즈부를 포함하는 연결부재를 포함하는 전극 연결부를 포함하는 이차 전지.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 퓨즈부는,
    퓨즈 홀을 포함하는 이차 전지.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 절연부재는,
    상기 퓨즈 홀에 삽입되는 지지돌기를 포함하는 이차 전지.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 연결부재는 상기 단자와 상기 집전체 각각에 직접 결합되는 이차 전지.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 연결부재는 상기 퓨즈부에 결합되는 절연막을 더 포함하는 이차 전지.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 연결부재는 상기 단자와 상기 집전체 사이에 위치하는 제1 부분 및 상기 단자 및 상기 집전체에서 멀어지게 상기 제1 부분에서 연장하는 제2 부분을 포함하는 이차 전지.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제2 부분은 상기 연결부재와 마주보는 이차 전지.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 연결부재는,
    제1 결합부 및 제2 결합부를 포함하고,
    상기 퓨즈부는 상기 제1 결합부 및 상기 제2 결합부 사이에 위치하는 이차 전지.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 결합부는 상기 제1 결합부의 일단에서 절곡되어 상기 단자에 결합되는 제1 절곡부를 포함하고,
    상기 제2 결합부는 상기 제2 결합부의 일단에서 절곡되어 상기 집전체에 결합되는 제2 절곡부를 포함하는 이차 전지.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 절연부재의 상기 단자와 상기 집전체에서 멀어지게 연장하는 상기 부분은 상기 제1 결합부와 상기 제2 결합부 사이에 위치하는 이차 전지.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 결합부 및 상기 제2 결합부 각각은 결합홀을 포함하는 이차 전지.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 절연부재는 상기 결합홀과 마주보는 관통홀을 포함하는 이차 전지.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 단자는,
    단자 플렌지 및 상기 단자 플렌지에서 돌출하는 연결돌기를 포함하고,
    상기 연결돌기는 상기 결합홀 및 상기 관통홀을 관통하여 연장하는 이차 전지.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 연결부재는 상기 단자 플렌지와 상기 집전체 각각과 직접 결합되는 이차 전지.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 절연부재는 상기 연결 돌기가 삽입되는 절연 돌기를 포함하는 이차 전지.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 절연 돌기 및 상기 연결 돌기 각각은 상기 집전체에 형성된 단자 연결홀에 삽입되는 이차 전지.
  17. 제1 항에 있어서,
    상기 연결 부재는 상기 케이스 내부에 위치하는 이차 전지.
  18. 제1 항에 있어서,
    상기 단자, 상기 집전체, 상기 절연 부재 및 상기 연결부재는 몰딩으로 일체로 이루어지는 이차 전지.
  19. 제1 항에 있어서,
    상기 절연부재는 상기 단자를 상기 집전체로부터 절연하는 이차 전지.
  20. 제1 항에 있어서,
    상기 연결 부재는 상기 단자 및 상기 집전체 각각과 직접 결합되는 이차 전지.
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