KR20150059530A - 이차 전지 - Google Patents
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Abstract
이차 전지를 개시한다. 본 발명은 개구가 형성된 케이스;와, 케이스에 결합된 캡 플레이트;와, 케이스의 내부에 수용되고, 양극판, 음극판, 및 이들 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 적어도 하나의 전극 조립체;와, 전극 조립체에 전기적으로 연결된 전극 집전체;와, 전극 집전체에 연결되며, 캡 플레이트의 바깥쪽으로 돌출된 전극 단자;와, 전극 단자를 감싸는 가스켓;과, 전극 집전체의 적어도 일 부분을 사이에 두고 가스켓에 결합된 보강부;를 포함한다.
Description
본 발명은 전지의 내부 구조를 보호하기 위한 이차 전지에 관한 것이다.
통상적으로, 이차 전지는 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하는 것으로서, 스마트 폰, 초슬림 노트북, 태블릿 퍼스널 컴퓨터, 휴대 정보 단말기, 캠코더, 디지털 카메라 등의 소형의 모바일 기기나, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차, 전기 자전거, 무정전 전원 공급 장치(Uninterruptible Power Supply, UPS), 에너지 저장 장치(Energy Storage System, ESS) 등의 중대형의 전자 기기 디바이스에 널리 사용되고 있다.
중대형의 전자 기기 디바이스는 수십개의 이차 전지들을 직렬 또는 병렬로 연결하여 이용하게 된다. 이차 전지는 충전과 방전을 통하여 장시간 사용하게 되므로, 사용기간 동안에는 이차 전지를 구성하는 요소들 사이에 기계적 및 전기적 연결이 안정적으로 유지해야 한다.
본 발명은 구조적 안정성을 가지는 이차 전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 이차 전지는,
개구가 형성된 케이스;
상기 케이스에 결합된 캡 플레이트;
상기 케이스의 내부에 수용되고, 양극판, 음극판, 및 이들 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 적어도 하나의 전극 조립체;
상기 전극 조립체에 전기적으로 연결된 전극 집전체;
상기 전극 집전체에 연결되며, 상기 캡 플레이트의 바깥쪽으로 돌출된 전극 단자;
상기 전극 단자를 감싸는 가스켓; 및
상기 전극 집전체의 적어도 일 부분을 사이에 두고 상기 가스켓에 결합된 보강부;를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 가스켓에는 적어도 하나의 제 1 홀이 형성되며, 상기 보강부에는 적어도 하나의 후크가 형성되며, 상기 후크는 상기 제 1 홀을 관통하여 가스켓에 결합된다.
일 실시예에 있어서, 상기 가스켓에는 내부 공간이 형성되며, 상기 후크는 상기 내부 공간으로부터 상기 제 1 홀을 통과하여 상기 가스켓의 외면에 결합된다.
일 실시예에 있어서, 상기 가스켓에는 적어도 하나의 가스켓 돌기부가 형성되며, 상기 보강부에는 적어도 하나의 제 2 홀이 형성되며, 상기 가스켓 돌기부는 상기 제 2 홀에 결합된다.
일 실시예에 있어서, 상기 돌기부는 상기 가스켓의 내벽으로부터 돌출된다.
일 실시예에 있어서, 상기 제 2 홀은 상기 후크가 형성된 상기 보강부의 일면과 동일한 면에 형성된다.
일 실시예에 있어서, 상기 보강부는 상기 전극 집전체의 적어도 일 부분을 감싸고 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 보강부는 상기 전극 집전체에 대하여 인서트 몰딩된다.
일 실시예에 있어서, 상기 전극 집전체는 적어도 일부분이 절곡되는 부분을 포함하며, 상기 보강부는 상기 절곡되는 부분을 포함하여 몰딩된다.
일 실시예에 있어서, 상기 전극 집전체와 보강부에는 각각 후크 및 후크 체결홀이 형성되어서, 서로 결합된다.
일 실시예에 있어서, 상기 전극 집전체와 보강부에는 각각 가이드 및 가이드 홈이 형성되어서, 슬라이딩 결합된다.
일 실시예에 있어서, 상기 전극 단자는 상기 캡 플레이트에 형성된 단자 홀을 통하여 상기 캡 플레이트의 바깥쪽으로 돌출되고, 상기 가스켓은 상기 단자 홀이 형성된 캡 플레이트의 내주면과, 상기 전극 단자의 외주면 사이에 개재된다.
일 실시예에 있어서, 상기 전극 집전체와 전극 조립체 사이에는 인슐레이터가 더 배치된다.
일 실시예에 있어서, 상기 가스켓은 가스켓 하우징과, 상기 가스켓 하우징에 결합되며, 상기 전극 단자를 감싸는 씨일부를 포함하되, 상기 가스켓 하우징에는 적어도 하나의 제 1 홀이 형성되며, 상기 보강부는 바디부와, 상기 바디부의 일 가장자리로부터 돌출된 적어도 하나의 후크를 포함하며, 상기 후크가 상기 제 1 홀을 관통하여 상기 가스켓 하우징에 고정되는 것에 의하여 상기 가스켓에 대하여 보강부가 결합된다.
일 실시예에 있어서, 상기 가스켓 하우징에는 내부 공간이 형성되며, 상기 후크는 상기 내부 공간으로부터 상기 제 1 홀을 통과하여 상기 가스켓 하우징의 외면에 체결된다.
일 실시예에 있어서, 상기 가스켓 하우징에는 적어도 하나의 가스켓 돌기부가 형성되며, 상기 바디부에는 적어도 하나의 제 2 홀이 형성되며, 상기 가스켓 돌기부는 상기 제 2 홀에 결합된다.
일 실시예에 있어서, 상기 가스켓 돌기부는 상기 가스켓 하우징의 내벽으로부터 돌출된다.
일 실시예에 있어서, 상기 제 2 홀은 상기 후크가 형성된 바디부의 일면과 동일한 면에 형성된다.
일 실시예에 있어서, 상기 보강부는 상기 전극 집전체에 대하여 인서트 몰딩된다.
일 실시예에 있어서, 상기 전극 집전체는 상기 캡 플레이트와 실질적으로 평행하며, 상기 전극 단자와 전기적으로 연결된 제 1 부분과, 상기 제 1 부분에 대하여 절곡되며, 상기 전극 조립체에 연결된 제 2 부분을 포함하되, 상기 보강부는 상기 제 1 부분과 제 2 부분이 연결되는 부분을 감싸고 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 이차 전지는 구성 요소들 사이의 전기적 및 기계적 연결이 안정적으로 유지될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 사시도이다.
도 2는 도 1의 이차 전지의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 전극 집전체, 전극 단자, 가스켓, 인슐레이터, 및 보강부를 윗측에서 본 확대된 분해 사시도이다.
도 4는 도 1의 전극 집전체, 전극 단자, 가스켓, 인슐레이터, 및 보강부를 아랫측에서 본 확대된 분해 사시도이다.
도 5는 도 1의 가스켓에 대하여 보강부가 결합되기 이전의 상태를 도시한 사시도이다.
도 6은 도 1의 가스켓에 대하여 보강부가 결합된 이후의 상태를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 이차 전지의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 전극 집전체, 전극 단자, 가스켓, 인슐레이터, 및 보강부를 윗측에서 본 확대된 분해 사시도이다.
도 4는 도 1의 전극 집전체, 전극 단자, 가스켓, 인슐레이터, 및 보강부를 아랫측에서 본 확대된 분해 사시도이다.
도 5는 도 1의 가스켓에 대하여 보강부가 결합되기 이전의 상태를 도시한 사시도이다.
도 6은 도 1의 가스켓에 대하여 보강부가 결합된 이후의 상태를 도시한 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.
이하, 본 발명에 따른 이차 전지의 일 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)를 도시한 것이고, 도 2는 도 1의 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 이차 전지(100)는 케이스(110), 캡 플레이트(120), 전극 조립체(130), 전극 집전체(140)와, 전극 단자(150)와, 가스켓(160)과, 인슐레이터(170), 및 리테이너(180)를 포함한다.
상기 케이스(110)는 중공이 형성된 직육면체 형상이다. 상기 케이스(110)의 일측에는 상기 전극 조립체(130)를 수용하기 위한 통로를 제공하는 개구(111)가 형성되어 있다. 상기 케이스(110)는 강도를 확보하기 위하여 금속 소재로 제조될 수 있다. 예컨대, 상기 케이스(110)는 알루미늄이나, 알루미늄 합금으로 제조가능하다.
상기 전극 조립체(130)는 상기 개구(111)를 통하여 상기 케이스(110)의 내부 공간에 수용된다. 상기 전극 조립체(130)는 적어도 하나 이상 배치되어 있으며, Y 방향을 따라서 일렬로 배치되어 있다.
상기 전극 조립체(130)는 양극판, 음극판, 및 상기 양극판과 음극판 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함한다. 양극판은 알루미늄과 같은 금속 호일에 양극 활물질이 도포된 영역인 양극 코팅부와, 양극 활물질이 도포되지 않은 영역인 양극 무지부를 포함한다. 음극판은 구리와 같은 금속 호일에 음극 활물질이 도포된 영역인 음극 코팅부와, 음극 활물질이 도포되지 않은 영역인 음극 무지부를 포함한다.
상기 전극 조립체(130)는 양극 코팅부와, 양극 무지부를 가지는 양극판, 세퍼레이터, 및 음극 코팅부와, 음극 무지부을 가지는 음극판을 순차적으로 적층하고, 이를 젤리롤(Jelly-roll) 형태가 되도록 감아서 완성하게 된다.
이때, 양극 무지부와 음극 무지부는 서로 반대 방향, 예컨대, 도 2에 도시된 X 방향을 따라 양 쪽으로 노출되도록 형성된다. X 방향으로 노출된 양극 무지부는 전극 조립체(130)의 양극(131)이 되고, -X 방향으로 노출된 음극 무지부는 전극 조립체(130)의 음극(132)이 될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 양극판, 세퍼레이터, 및 양극판이 적층된 후 와인딩되어 제조된 전극 조립체(130)를 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 다른 실시예로서, 상기 전극 조립체(130)는 양극판, 세퍼레이터, 및 음극판을 순차적으로 적층하여 제조된 적층형 전극 조립체일 수 있다.
캡 플레이트(120)는 상기 케이스(110)에 결합된다. 상기 캡 플레이트(120)는 상기 케이스(110)의 개구(111)를 밀폐가능하게 결합된다. 상기 캡 플레이트(120)는 상기 케이스(110)와 마찬가지로 알루미늄이나, 알루미늄 합금과 같은 금속 소재로 형성된다.
상기 캡 플레이트(120)에는 복수의 단자 홀(121)이 형성되어 있다.
상기 전극 단자(150)는 이차 전지(100)의 양극으로서의 기능을 수행하는 양극 단자(151)와, 음극으로서의 기능을 수행하는 음극 단자(152)를 포함한다. 상기 전극 단자(150)의 일 부분은 상기 캡 플레이트(120)에 형성된 단자 홀(121)을 관통하여 상기 캡 플레이트(120)의 바깥쪽으로 돌출되어 있다.
상기 가스켓(160)은 상기 전극 단자(150)의 적어도 일부를 감싸고 있다. 상기 가스켓(160)의 일 부분은 상기 단자 홀(121)이 형성된 캡 플레이트(120)의 내주면과, 전극 단자(150)의 외주면 사이에 개재된다. 상기 가스켓(160)은 절연성 소재로 형성된다. 상기 가스켓(160)은 캡 플레이트(120)와 전극 단자(150) 사이의 미세한 틈을 메울 수 있고, 상기 캡 플레이트(120)와 전극 단자(150) 사이를 서로 전기적으로 절연시킨다.
예컨대, 양극 단자(151)와 음극 단자(152)는 캡 플레이트(120)를 관통하므로, 양극 단자(151)의 외주면과 캡 플레이트(120)의 단자 홀(121) 사이, 또는, 음극 단자(152)와 캡 플레이트(120)의 단자 홀(121) 사이에 형성된 미세한 틈을 통하여 전해질이 누액될 수 있다.
이를 방지하기 위하여, 상기 가스켓(160)은 상기 단자 홀(121)이 캡 플레이트(120)의 내주면과, 전극 단자(150)의 외주면 사이에 개재되어 미세한 틈을 메우면서 기밀을 유지할 수 있다. 또한, 상기 양극 단자(151), 음극 단자(152) 및 캡 플레이트(120)는 다같이 도전성을 가지는 금속성 소재로 형성되므로, 절연성 소재로 형성된 가스켓(160)은 양극 단자(151)와 캡 플레이트(120), 또는 음극 단자(152)와 캡 플레이트(120) 사이를 전기적으로 절연시킨다.
상기 전극 집전체(140)는 전극 단자(150)와 전극 조립체(130)를 전기적으로 연결한다. 상기 전극 집전체(140)는 상기 캡 플레이트(120)와 실질적으로 평행한 제 1 부분(141)과, 상기 제 1 부분(141)으로부터 연장되며, 상기 제 1 부분(141)에 대하여 절곡된 제 2 부분(142)을 포함한다.
상기 전극 집전체(140)의 제 1 부분(141)은 전극 단자(150)의 하부면과 접촉하면서 상기 전극 단자(150)와 전기적으로 연결되고, 상기 전극 집전체(140)의 제 2 부분(142)은 상기 전극 조립체(130)의 전극 무지부, 즉, 양극(131)과 음극(132)에 각각 접촉하면서, 상기 전극 조립체(130)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 전극 집전체(140)의 제 2 부분(142)은 전극 조립체(130)의 양극(131) 및 음극(132)에 각각 용접되어 전기적으로 연결될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 전극 조립체(130)는 2개 구비된 경우로서, 상기 전극 집전체(140)는 전극 조립체(130)의 양극(131) 및 음극(132)에 각각 접촉하도록 상기 양극(131) 및 음극(132)의 개수와 대응되는 개수의 제 2 부분(142)을 포함할 수 있다. 상기 전극 집전체(140)의 제 2 부분(142)의 개수는 전극 조립체(130)의 개수에 따라 달라질 수 있다.
상기 인슐레이터(170)는 상기 전극 조립체(130)와 전극 집전체(140) 사이에 개재되어 전극 조립체(130)와 전극 집전체(140)를 전기적으로 절연시킬 수 있다. 상기 인슐레이터(170)는 상기 전극 집전체(140)의 아랫면을 커버할 수 있도록 전극 집전체(140)의 하부에 위치한다. 예컨대, 상기 인슐레이터(170)는 전극 집전체(140)의 제 1 부분(141)의 아랫면을 커버할 수 있다.
상기 인슐레이터(170)는 전해질이 이동할 수 있는 유로를 제공한다. 이를테면, 상기 인슐레이터(170)의 일부 영역은 아랫 방향으로 향하여 돌출된 돌출부(171)를 포함하며, 상기 전극 집전체(140)의 제 1 부분(141)과 돌출부(171) 사이에는 소정의 틈, 즉, 유로가 형성될 수 있다. 상기 인슐레이터(170)가 유로를 구비함으로써, 액상의 전해질은 전극 집전체(140)와 인슐레이터(170) 사이의 미세한 틈에 스민 상태, 즉, 정체된 상태로 머물지 않고, 유로를 따라 이동하며, 이차 전지(100)의 전기 화학 반응에 참여할 수 있다.
만약, 액상의 전해질이 전극 집전체(140)의 제 1 부분(141)의 아랫면과 인슐레이터(170) 사이의 미세한 틈새로 스며들어 고인 상태로 존재하면, 상기 전극 단자(150)와, 캡 플레이트(120)가 전기적으로 연결되는 외부 단락이 발생할 수 있다. 그러나, 본 실시예에 있어서, 상기 인슐레이터(170)가 전해질이 이동할 수 있는 유로를 제공하므로, 외부 단락이 발생하는 문제를 예방할 수 있다.
리테이너(180)는 상기 전극 집전체(140)와 케이스(110) 사이를 전기적으로 절연시킨다. 상기 리테이너(180)는 전극 집전체(140)의 위치를 고정시켜 줄 수 있다. 상기 리테이너(180)는 전극 집전체(140)의 외면과, 케이스(110)의 내측면 사이에 개재되며, 상기 양극(131)과 음극(132)의 위치를 고정시켜 줄 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 이차 전지(100)는 기계적 및 전기적 연결이 안정적으로 유지하기 위하여 상기 전극 집전체(140)의 적어도 일 부분을 사이에 두고 상기 가스켓(160)에 결합되는 보강부(190)를 포함한다.
보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 3은 도 1의 전극 집전체(140), 전극 단자(150), 가스켓(160), 인슐레이터(170), 및 보강부(190)를 윗측에 본 분해 사시도이고, 도 4는 도 3의 전극 집전체(140), 전극 단자(150), 가스켓(160), 인슐레이터(170), 및 보강부(190)를 아랫측에서 본 분해 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 가스켓(160)에는 가스켓 하우징(161)이 마련되어 있다. 상기 가스켓 하우징(161)은 평평한 하우징 베이스(161a)와, 상기 하우징 베이스(161a)의 가장자리로부터 아랫 방향으로 절곡된 측벽(161b)을 포함한다.
상기 하우징 베이스(161a)에는 가스켓 홀(162)이 형성되어 있다. 상기 가스켓 홀(162)에는 씨일부(163)가 결합된다. 상기 씨일부(163)는 원형으로 된 씨일 베이스(164)와, 상기 씨일 베이스(164)로부터 위쪽 방향으로 연장된 씨일 돌출부(165)를 포함한다. 상기 씨일 돌출부(165)는 중공(166)이 형성된 원기둥 형상이다.
상기 씨일부(163)는 상기 가스켓 하우징(161)에 마련된 내부 공간을 통하여 삽입되어서, 상기 씨일 베이스(164)의 윗면이 상기 하우징 베이스(161a)의 내면에 접촉하고, 상기 씨일 돌출부(165)는 상기 가스켓 홀(162)을 통하여 상기 가스켓 하우징(161)의 위쪽으로 돌출되어 있다.
상기 씨일 돌출부(165)에 마련된 중공(166)은 상기 전극 단자(150)의 일 부분을 이루는 전극 돌기부(151)이 지나가는 통로이다. 상기 전극 단자(150)는 상기 가스켓(160)의 아랫 방향으로부터 상기 씨일 돌출부(165)의 중공(166)으로 삽입되며, 가스켓(160)의 상부 바깥쪽으로 돌출된다. 상기 전극 돌기부(151)는 상기 캡 플레이트(120)에 형성된 단자 홀(도 2의 121)을 관통하는데, 상기 씨일 돌출부(165)는 상기 단자 홀(121)이 형성된 캡 플레이트(120) 내주면과, 상기 전극 단자(150)의 일 부분을 이루는 전극 돌기부(151)의 외주면 사이에 개재되어서, 상기 캡 플레이트(120)와 전극 단자(150)를 서로 절연시킨다.
상기 가스켓 하우징(161)의 일측, 즉, 상기 하우징 베이스(161a)의 일측 가장자리에는 제 1 홀에 상응하는 체결 홀(167)이 적어도 하나 형성되어 있다. 본 실시예에 있어서, 상기 체결 홀(167)은 2개 형성되어 있다. 상기 복수의 체결 홀(167)은 하우징 베이스(161a)의 일측 가장자리에 소정 간격 이격되게 형성되어 있다.
상기 가스켓 하우징(161)의 내벽(161c)에는 가스켓 돌기부(168)가 적어도 하나 형성되어 있다. 상기 가스켓 돌기부(168)는 상기 체결 홀(167)이 형성된 하우징 베이스(161a)의 일측 가장자리로부터 아랫 방향으로 절곡된 측벽(161b)의 내벽(161c)으로부터 돌출되어 있다. 본 실시예에 있어서, 상기 가스켓 돌기부(168)는 3개 형성되어 있다. 상기 가스켓 돌기부(168)는 상기 측벽(161b)의 하단부 가장자리로부터 소정 간격 이격되게 돌출되어 있으면, 그 위치는 어느 하나에 한정되지 않는다.
상기 보강부(190)는 상기 가스켓(160)에 결합가능한 구조를 가진다.
상기 보강부(190)는 바디부(191)를 포함한다. 상기 바디부(191)는 소정의 두께를 가지며, 제 1 면(192)과, 소정의 두께에 의하여 상기 제 1 면(192)에 대하여 수평 방향으로 간격을 유지하는 제 2 면(193)을 가진다. 상기 제 1 면(192)과 제 2 면(193)은 서로 반대되는 면이다.
상기 바디부(191)의 제 1 면(192)에는 적어도 하나의 후크(194)가 형성되어 있다. 상기 후크(194)는 상기 제 1 면(192)의 상단 가장자리로부터 윗 방향으로 소정 길이 돌출되어 있다. 상기 후크(194)는 상기 제 1 면(192)의 상단 가장자리에서 소정 간격으로 이격되어 있다. 상기 후크(194)는 상기 가스켓 하우징(161)의 체결 홀(167)에 삽입가능한 크기를 가진다.
상기 바디부(191)의 제 1 면(192)에는 제 2 홀에 상응하는 체결 홀(195)이 적어도 하나 형성되어 있다. 상기 체결 홀(195)은 상기 제 1 면(192)으로부터 수평 방향으로 소정 깊이 인입되어 형성된다.
상기 체결 홀(195)에는 상기 가스켓 하우징(161)의 가스켓 돌기부(168)가 체결가능하다. 상기 바디부(191)의 체결 홀(194)은 상기 가스켓 하우징(161)의 체결 홀(167)에 후크(194)가 삽입시 이와 동시에 체결가능하도록 상기 가스켓 하우징(161)의 가스켓 돌기부(168)와 대응되는 위치에 형성된다.
상기 체결 홀(195)은 상기 가스켓 하우징(161)의 가스켓 돌기부(168)가 삽입가능한 크기를 가진다. 상기 체결 홀(195)의 개수는 상기 가스켓 하우징(161)의 가스켓 돌기부(168)의 개수와 동일하게 형성되는 것이 바람직하다. 본 실시예에 있어서, 상기 체결 홀(195)은 3개 형성되어 있다.
상기 바디부(191)의 내부에는 통로(196)가 형성되어 있다. 상기 통로(196)는 상기 바디부(191)의 하단(197)으로부터 상기 바디부(191)의 내부로 연장되어서 상기 바디부(191)의 제 2 면(193)의 상단까지 연통되어 있다. 상기 바디부(191)의 내부를 연통시키는 통로(196)가 형성되는 것은 상기 통로(196)를 통하여 상기 보강부(190)가 상기 전극 집전체(140)의 적어도 일부 영역을 감싸기 위해서이다.
본 실시예에 있어서, 상기 바디부(191)는 상기 전극 집전체(140)에 대하여 인서트 몰딩되어 있다. 예컨대, 상기 바디부(191)는 상기 전극 집전체(140)의 제 1 부분(141)과, 상기 제 1 부분(141)에 대하여 절곡되는 제 2 부분(142)이 연결되는 부분(143)을 감싸도록 인서트 몰딩되어 있다.
상기 전극 집전체(140)의 일 부분, 특히, 상기 제 1 부분(141)과 제 2 부분(142)이 연결되는 부분(143)은 상기 이차 전지(190)의 조립시 굽힘 강도에 취약하여 변형이 쉽게 발생한다. 이를 방지하기 위하여, 상기 전극 집전체(140)의 제 1 부분(141)과 제 2 부분(142)이 연결되는 부분(143)은 상기 바디부(191)에 의하여 감싸져 있다.
이처럼, 상기 전극 집전체(140)의 적어도 일 부분은 상기 바디부(191)에 의하여 감싸져 있는 것으로서, 본 실시예의 경우, 상기 전극 집전체(140)와 보강부(180)는 인서트 몰딩에 의하여 일체형으로 형성되어 있다.
대안으로는 상기 전극 집전체(140)와 보강부(180)는 다른 결합 방식으로 결합가능하다. 이를테면, 상기 전극 집전체(140)에 후크가 형성되고, 상기 보강부(180)에 후크 체결홀이 형성되어서, 이들이 서로 결합되는 방식이나, 이와 반대로, 상기 전극 집전체(140)에 후크 체결홀이 형성되고, 상기 보강부(180)에 후크가 형성되어서 이들이 서로 결합할 수 있다.
또한, 상기 전극 집전체(140)에 가이드가 형성되고, 상기 보강부(190)에 가이드 홈이 형성되어서, 이들이 서로 슬라이딩하여 결합되는 방식이나, 이와 반대로, 상기 전극 집전체(140)에 가이드 홈이 형성되고, 상기 보강부(180)에 가이드가 형성되어서, 이들이 서로 결합될 수 있다.
또한, 상기 전극 집전체(140)와, 보강부(190)에는 후크 체결 방식이나, 슬라이딩 결합 방식을 혼용하여 이용할 수 있다.
이처럼, 상기 전극 집전체(140)의 적어도 일 부분에 대한 굽힘 강도를 강화시키기 위한 것이라면 상기 전극 집전체(140)와 보강부(180)의 결합 방식은 어느 하나에 한정되는 것은 아니다.
상기와 같은 구조를 가지는 전극 집전체(140), 전극 단자(150), 가스켓(160), 인슐레이터(170), 및 보강부(190)의 결합 과정을 살펴보면 다음과 같다.
도 5는 가스켓(160)에 대하여 보강부(190)가 결합되기 이전의 상태를 도시한 것이고, 도 6은 가스켓(160)에 대하여 보강부(190)가 결합된 이후에 상태를 도시한 것이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 전극 집전체(140)의 제 1 부분(141)과 제 2 부분(142)이 서로 연결되는 부분(143)에는 상기 보강부(190)의 바디부(191)가 인서트 몰딩되어 있다.
상기 바디부(191)의 제 1 면(192)의 상단 가장자리로부터 돌출된 후크(194)는 상기 전극 집전체(140)의 제 1 부분(141)과 제 2 부분(142)이 서로 연결되는 부분(143)에 직립하고, 상기 전극 집전체(140)의 바깥쪽을 향하도록 배치되어 있다. 상기 바디부(191)에 형성된 체결 홀(195)도 상기 전극 집전체(140)의 바깥쪽을 향하도록 노출되어 있다.
이처럼, 상기 바디부(191)는 상기 전극 집전체(140)의 적어도 일 부분을 감싸면서, 상기 전극 집전체(140)와 바디부(191)는 일체형의 구조를 이루고 있다.
상기 전극 집전체(140)의 제 1 부분(141)의 윗면에는 상기 전극 단자(150)의 아랫면이 접촉되어 있다. 상기 전극 집전체(140)의 제 1 부분(141)의 아랫면에는 상기 인슐레이터(170)의 윗면이 접촉되어 있다.
상기 가스켓(160)의 가스켓 하우징(161)에는 씨일부(163)가 결합되어 있다.
상기 씨일부(163)는 상기 가스켓 하우징(161)에 마련된 내부 공간을 통하여 삽입되어서, 상기 씨일부(163)의 씨일 베이스(164)의 윗면이 상기 가스켓 하우징(161)의 하우징 베이스(161a)의 내면에 접촉하고, 상기 씨일부(163)의 씨일 돌출부(165)는 가스켓 홀(162)을 통하여 상기 가스켓 하우징(161)의 위쪽으로 돌출되어 있다.
이처럼, 상기 가스켓 하우징(161)에 씨일부(163)가 결합되는 것에 의하여 상기 가스켓(160)의 구조가 완성된다. 대안으로는, 상기 가스켓 하우징(161)과 씨일부(163)는 사출 등에 의하여 일체형의 구조로 제조할 수 있다.
상기 가스켓(160)에는 상기 보강부(190)가 결합된다.
상기 전극 집전체(140)에 인서트 몰딩된 보강부(190)의 상부는 상기 가스켓 하우징(161)에 마련된 내부 공간을 통하여 진입한다. 상기 보강부(190)의 바디부(191)에 형성된 후크(194)는 상기 가스켓 하우징(161)의 하우징 베이스(161a)의 일측 가장자리에 형성된 체결 홀(167)을 통과하여 상기 가스켓 하우징(161)의 위쪽으로 돌출하게 된다. 이후, 상기 후크(194)의 아랫면은 상기 하우징 베이스(161a)의 외면에 걸리게 되어서, 상기 가스켓 하우징(161)에 대한 후크(194)를 고정하게 된다.
이와 동시에, 상기 가스켓 하우징(161)의 내벽(161c)으로부터 돌출된 가스켓 돌기부(168)는 상기 가스켓 하우징(161)의 내부 공간에서 상기 바디부(191)의 제 1 면(192)에 형성된 체결 홀(195)에 체결된다.
이처럼, 상기 가스켓(160)에 대하여 보강부(190)는 2중으로 결합되는 것에 의하여 견고하게 고정된다. 이때, 굽힘 강도에 취약한 상기 집전체(140)의 제 1 부분(141)과 제 2 부분(142)이 연결되는 부분(143)은 상기 보강부(190)에 인서트 몰딩되므로, 상기 집전체(140)의 일 부분은 상기 가스켓(160)에 대하여 보강부(190)가 결합되는 경로에 위치하게 된다. 따라서, 구조적 안정성이 향상된다.
100...이차 전지
110...케이스
120...캡 플레이트 121...단자 홀
130...전극 조립체 140...전극 집전체
150...전극 단자 160...가스켓
161...가스켓 하우징 162...가스켓 홀
163...씨일부 164...씨일 베이스
165...씨일 돌출부 167...체결 홀
168...가스켓 돌기부 170...인슐레이터
180...리테이너 190...보강부
191...바디부 195...체결 홀
120...캡 플레이트 121...단자 홀
130...전극 조립체 140...전극 집전체
150...전극 단자 160...가스켓
161...가스켓 하우징 162...가스켓 홀
163...씨일부 164...씨일 베이스
165...씨일 돌출부 167...체결 홀
168...가스켓 돌기부 170...인슐레이터
180...리테이너 190...보강부
191...바디부 195...체결 홀
Claims (20)
- 개구가 형성된 케이스;
상기 케이스에 결합된 캡 플레이트;
상기 케이스의 내부에 수용되고, 양극판, 음극판, 및 이들 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 적어도 하나의 전극 조립체;
상기 전극 조립체에 전기적으로 연결된 전극 집전체;
상기 전극 집전체에 연결되며, 상기 캡 플레이트의 바깥쪽으로 돌출된 전극 단자;
상기 전극 단자를 감싸는 가스켓; 및
상기 전극 집전체의 적어도 일 부분을 사이에 두고 상기 가스켓에 결합된 보강부;를 포함하는 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 가스켓에는 적어도 하나의 제 1 홀이 형성되며,
상기 보강부에는 적어도 하나의 후크가 형성되며,
상기 후크는 상기 제 1 홀을 관통하여 가스켓에 결합된 이차 전지. - 제 2 항에 있어서,
상기 가스켓에는 내부 공간이 형성되며,
상기 후크는 상기 내부 공간으로부터 상기 제 1 홀을 통과하여 상기 가스켓의 외면에 결합된 이차 전지. - 제 2 항에 있어서,
상기 가스켓에는 적어도 하나의 가스켓 돌기부가 형성되며,
상기 보강부에는 적어도 하나의 제 2 홀이 형성되며,
상기 가스켓 돌기부는 상기 제 2 홀에 결합된 이차 전지. - 제 4 항에 있어서,
상기 돌기부는 상기 가스켓의 내벽으로부터 돌출된 이차 전지. - 제 4 항에 있어서,
상기 제 2 홀은 상기 후크가 형성된 상기 보강부의 일면과 동일한 면에 형성된 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 보강부는 상기 전극 집전체의 적어도 일 부분을 감싸는 이차 전지. - 제 7 항에 있어서,
상기 보강부는 상기 전극 집전체에 대하여 인서트 몰딩된 이차 전지. - 제 7 항에 있어서,
상기 전극 집전체는 적어도 일부분이 절곡되는 부분을 포함하며,
상기 보강부는 상기 절곡되는 부분을 포함하여 몰딩된 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 전극 집전체와 보강부에는 각각 후크 및 후크 체결홀이 형성되어서, 서로 결합된 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 전극 집전체와 보강부에는 각각 가이드 및 가이드 홈이 형성되어서, 슬라이딩 결합된 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 전극 단자는 상기 캡 플레이트에 형성된 단자 홀을 통하여 상기 캡 플레이트의 바깥쪽으로 돌출되고,
상기 가스켓은 상기 단자 홀이 형성된 캡 플레이트의 내주면과, 상기 전극 단자의 외주면 사이에 개재된 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 전극 집전체와 전극 조립체 사이에는 인슐레이터가 더 배치된 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 가스켓은 가스켓 하우징과, 상기 가스켓 하우징에 결합되며, 상기 전극 단자를 감싸는 씨일부를 포함하되, 상기 가스켓 하우징에는 적어도 하나의 제 1 홀이 형성되며,
상기 보강부는 바디부와, 상기 바디부의 일 가장자리로부터 돌출된 적어도 하나의 후크를 포함하며,
상기 후크가 상기 제 1 홀을 관통하여 상기 가스켓 하우징에 고정되는 것에 의하여 상기 가스켓에 대하여 보강부가 결합된 이차 전지. - 제 14 항에 있어서,
상기 가스켓 하우징에는 내부 공간이 형성되며,
상기 후크는 상기 내부 공간으로부터 상기 제 1 홀을 통과하여 상기 가스켓 하우징의 외면에 체결된 이차 전지. - 제 14 항에 있어서,
상기 가스켓 하우징에는 적어도 하나의 가스켓 돌기부가 형성되며,
상기 바디부에는 적어도 하나의 제 2 홀이 형성되며,
상기 가스켓 돌기부는 상기 제 2 홀에 결합된 이차 전지. - 제 16 항에 있어서,
상기 가스켓 돌기부는 상기 가스켓 하우징의 내벽으로부터 돌출된 이차 전지. - 제 16 항에 있어서,
상기 제 2 홀은 상기 후크가 형성된 바디부의 일면과 동일한 면에 형성된 이차 전지. - 제 14 항에 있어서,
상기 보강부는 상기 전극 집전체에 대하여 인서트 몰딩된 이차 전지. - 제 19 항에 있어서,
상기 전극 집전체는 상기 캡 플레이트와 실질적으로 평행하며, 상기 전극 단자와 전기적으로 연결된 제 1 부분과, 상기 제 1 부분에 대하여 절곡되며, 상기 전극 조립체에 연결된 제 2 부분을 포함하되,
상기 보강부는 상기 제 1 부분과 제 2 부분이 연결되는 부분을 감싸는 이차 전지.
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