KR20150068759A - 이차전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 측면은 휘어진 상태의 케이스가 변형되는 것을 최소화하여, 케이스의 휘어진 상태를 유지하는 이차전지를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는, 충전 및 방전 작용하는 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스, 상기 케이스의 개구를 밀봉하는 캡 플레이트, 및 상기 캡 플레이트에 설치되어 상기 전극 조립체에 전기적으로 연결되는 전극단자를 포함하며, 상기 케이스는, 상기 전극 조립체의 중심을 향하여 휘어지는 제1곡면부와 상기 중심에서 멀어지게 휘어지는 제2곡면부, 및 상기 제1곡면부에 부착되는 보강판을 포함한다.

Description

이차전지 {RECHARGEABLE BATTERY}
본 기재는 휘어진(curved) 케이스를 가지는 이차전지에 관한 것이다.
이차전지(rechargeable battery)는 일차전지와 달리 충전 및 방전을 반복적으로 수행하는 전지이다. 소용량의 이차전지는 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같이 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 대용량 이차전지는 전기 자전거, 스쿠터, 전기 자동차(electric vehicle) 및 지게차(fork lift) 등의 모터 구동용 전원으로 사용된다.
이차전지는 세퍼레이터를 사이에 두고 양극과 음극을 적층하여 젤리롤 형태로 권취한 전극 조립체, 전극 조립체를 전해액과 함께 내부에 수용하는 케이스, 케이스의 일측 개구를 밀봉하는 캡 플레이트, 및 캡 플레이트에 설치되어 전극 조립체에 전기적으로 연결되는 전극단자를 포함한다.
전자기기는 곡면 형상을 가질 수 있고, 이에 따라 곡면 형상을 가지는 이차전지를 필요로 할 수도 있다. 예를 들면, 이차전지는 케이스를 일측으로 휘어진 상태로 형성할 수 있다. 이때, 케이스는 휘어진 상태에서 오목 곡면부와 볼록 곡면부를 가지게 된다.
이러한 케이스를 적용하는 이차전지가 충전되면, 케이스에서 휘어진 오목 곡면부는 휘어진 상태를 유지하지 못하고 팽창될 수 있다. 즉 휘어진 오목 곡면부가 변형됨으로써, 케이스의 오목 곡면부와 볼록 곡면부의 간격으로 설정되는 이차전지의 전체 두께가 증가될 수 있다.
본 발명의 일 측면은 휘어진 상태의 케이스가 변형되는 것을 최소화하여, 케이스의 휘어진 상태를 유지하는 이차전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는, 충전 및 방전 작용하는 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스, 상기 케이스의 개구를 밀봉하는 캡 플레이트, 및 상기 캡 플레이트에 설치되어 상기 전극 조립체에 전기적으로 연결되는 전극단자를 포함하며, 상기 케이스는, 상기 전극 조립체의 중심을 향하여 휘어지는 제1곡면부와 상기 중심에서 멀어지게 휘어지는 제2곡면부, 및 상기 제1곡면부에 부착되는 보강판을 포함한다.
상기 케이스는 서로 교차하는 제1방향, 제2방향 및 제3방향에서 입체로 형성되며, 상기 제1방향과 상기 제2방향으로 설정되는 평면을 상기 제3방향의 곡률 반경의 곡률로 휘어지게 형성할 수 있다.
상기 보강판은, 상기 제1곡면부에 대응하도록 상기 제1방향으로 설정된 폭과 상기 제2방향으로 설정된 높이를 가지며, 상기 곡률 반경의 곡률에 대응하도록 휘어져 상기 제1곡면부에 부착될 수 있다.
상기 보강판은, 금속으로 형성되어, 금속으로 형성되는 상기 케이스에 용접으로 부착될 수 있다.
상기 보강판은, 수지로 형성되어, 금속으로 형성되는 상기 케이스에 열융착 또는 핫 멜팅(hot melting) 방식으로 부착될 수 있다.
상기 보강판은, 상기 제1곡면부에 대응하도록 상기 제1방향으로 설정된 폭과 상기 제2방향으로 설정된 높이를 가지는 판부, 및 상기 판부 상에서, 상기 제1방향을 따라 가면서 이격되어, 상기 제3방향으로 돌출되고 상기 제2방향을 따라 신장되는 리브를 포함할 수 있다.
상기 보강판은, 상기 곡률 반경의 곡률에 대응하도록 휘어져서 상기 판부로 상기 제1곡면부에 부착될 수 있다.
상기 보강판은, 상기 제1곡면부에 대응하도록 상기 제1방향으로 설정된 폭과 상기 제2방향으로 설정된 높이를 가지는 판부, 및 상기 판부 상에서, 상기 제2방향을 따라 가면서 이격되어, 상기 제3방향으로 돌출되고 상기 제1방향을 따라 신장되는 리브를 포함할 수 있다.
상기 보강판은, 상기 곡률 반경의 곡률에 대응하도록 휘어져 상기 판부로 상기 제1곡면부에 부착될 수 있다.
상기 보강판은, 상기 제1곡면부에 대응하도록 상기 제1방향으로 설정된 폭과 상기 제2방향으로 설정된 높이를 가지는 판부, 및 상기 판부 상에서 상기 제3방향으로 돌출되고 일 위치를 중심으로 하여 서로 교차하는 방향을 따라 가면서 신장되는 리브를 포함할 수 있다.
상기 보강판은, 상기 곡률 반경의 곡률에 대응하도록 휘어져 상기 판부로 상기 제1곡면부에 부착될 수 있다.
상기 보강판은, 상기 제1곡면부에 대응하도록 상기 제1방향으로 설정된 폭과 상기 제2방향으로 설정된 높이를 가지는 판부, 및 상기 판부 상에서 상기 제3방향으로 돌출되고 상기 제1방향과 상기 제2방향에 교차하는 사선 방향으로 신장되는 리브를 포함할 수 있다.
상기 보강판은, 상기 곡률 반경의 곡률에 대응하도록 휘어져 상기 판부로 상기 제1곡면부에 부착될 수 있다.
상기 보강판은, 상기 제1곡면부에 대응하도록 상기 제1방향으로 설정된 폭과 상기 제2방향으로 설정된 높이를 가지는 판부, 및 상기 판부 상에서 상기 제3방향으로 돌출되고 4모퉁이에 각각 위치하여, 이웃하는 2변에 교차하는 방향으로 신장되는 리브를 포함할 수 있다.
상기 보강판은, 상기 곡률 반경의 곡률에 대응하도록 휘어져 상기 판부로 상기 제1곡면부에 부착될 수 있다.
상기 케이스는, 상기 제1방향과 상기 제2방향으로 설정되는 평면을 상기 제2방향으로 직선을 이루면서 상기 제3방향의 곡률 반경으로 휘어지게 형성할 수 있다.
상기 케이스는, 상기 제1방향과 상기 제2방향으로 설정되는 평면을 상기 제1방향으로 직선을 이루면서 상기 제3방향의 곡률 반경으로 휘어지게 형성할 수 있다.
상기 보강판은, 상기 제3방향의 곡률 반경으로 휘어져서 상기 제1곡면부에 부착될 수 있다.
상기 보강판은, 클래드 메탈(clad metal)로 형성될 수 있다.
상기 케이스는 알루미늄으로 형성되고, 상기 클래드 메탈은 상기 케이스에 접착되는 알루미늄층과 상기 알루미늄층에 접착되는 보강층을 포함할 수 있다.
상기 보강판은, 라미네이트(laminate) 또는 양면 테이프로 형성되어 상기 곡률 반경의 곡률에 대응하도록 휘어져 상기 제1곡면부에 부착될 수 있다.
상기 보강판은, 합성수지로 형성되어 상기 제1곡면부에 핫 멜팅(hot melting) 사출로 접착될 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 케이스에서 전극 조립체의 중심을 향하여 휘어진 제1곡면부(오목 곡면부)에 보강판을 부착함으로써, 충전 및 방전 시, 이차전지의 내부 압력에 의하여 케이스가 부풀어 오르는 변형을 최소화하는 효과가 있다. 따라서 이차전지는 케이스의 휨 상태를 견고하게 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 자른 케이스의 횡 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지의 분해 사시도이다.
도 5는 도 4의 이차전지에 사용되는 케이스의 정면도이다.
도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ 선을 따라 자른 케이스의 횡 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지에 사용되는 케이스의 정면도이다.
도 8은 도 7의 Ⅶ-Ⅶ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 이차전지에 사용되는 케이스의 정면도이다.
도 10은 본 발명의 제5 실시예에 따른 이차전지에 사용되는 케이스의 정면도이다.
도 11은 본 발명의 제6 실시예에 따른 이차전지에 사용되는 케이스의 정면도이다.
도 12는 본 발명의 제7 실시예에 따른 이차전지에 사용되는 케이스의 횡 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제8 실시예에 따른 이차전지에 사용되는 케이스의 횡 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제9 실시예에 따른 이차전지에 사용되는 케이스의 횡 단면도이다.
도 15는 본 발명의 제10 실시예에 따른 이차전지에 사용되는 케이스의 종 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 제1 실시예의 이차전지는 전류를 충전 및 방전하는 전극 조립체(10), 전극 조립체(10)를 전해액과 함께 수용하는 케이스(20), 케이스(20)의 상단 개구를 밀봉하는 캡 플레이트(30), 및 캡 플레이트(30)의 단자홀(31)에 설치되어 전극 조립체(10)에 전기적으로 연결되는 전극단자(40)를 포함한다.
또한, 제1 실시예의 이차전지는 전극단자(40)를 전극 조립체(10)에 전기적으로 연결하는 터미널 플레이트(50), 및 캡 플레이트(30)와 전극 조립체(10) 사이에 설치되는 절연 케이스(60)를 더 포함한다.
도시하지 않았으나, 이차전지는 전극 조립체를 각형 케이스에 삽입하여 조립한 후, 휨 가공을 통하여 전체적으로 휘어질 수 있다. 편의상, 본 실시예는 케이스(20)를 휘어진 각형으로 형성하고, 전극 조립체(10)를 케이스(20)에 대응하는 상태로 휘어지게 형성하여, 전극 조립체(10)를 케이스(20)에 삽입하여 형성되는 이차전지를 예시한다.
전극 조립체(10)는 케이스(20)의 내부에 삽입되도록 휘어진 각형 케이스(20)의 내부 공간에 대응하는 형상을 가진다. 예를 들면, 케이스(20)는 전극 조립체(10)의 넓은 곡면(xz 평면 측)에 대응하는 곡면부(201), 및 곡면부(201)의 양측에 형성되어 전극 조립체(10)의 측면(yz 평면 측)에 대응하는 측면부(202)를 포함한다.
휘어진 케이스(20)는 상부에 구비되는 개구를 통하여 휘어진 전극 조립체(10) 및 휘어진 절연 케이스(60)의 삽입을 가능하게 하고, 개구에 휘어진 캡 플레이트(30)의 결합을 가능하게 하며, 삽입되는 전극 조립체(10)를 수용하고, 전극단자 역할을 할 수 있도록 도전체로 형성된다. 예를 들면, 케이스(20)는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성될 수 있다.
전극 조립체(10)는 전기 절연재인 세퍼레이터(13)를 사이에 두고 그 양면에 양극(11)과 음극(12)을 적층하여 젤리롤 형태로 권취하여 형성된다. 전극 조립체(10)는 양극(11)에 연결되는 양극 리드탭(14)과 음극(12)에 연결되는 음극 리드탭(15)을 구비한다.
양극 리드탭(14)은 캡 플레이트(30)의 하면에 용접으로 연결되며, 케이스(20)는 캡 플레이트(30)를 통하여 전극 조립체(10)의 양극(11)에 전기적으로 연결되어 양극단자로 작용한다.
음극 리드탭(15)은 전극단자(40)의 일단에 연결되는 터미널 플레이트(50)의 하면에 용접으로 연결되며, 캡 플레이트(30)의 단자홀(31)에 구비되는 전극단자(40)는 전극 조립체(10)의 음극(12)에 전기적으로 연결되어 음극단자로 작용한다.
도시하지 않았지만, 음극 리드탭이 캡 플레이트에 연결되어 케이스가 음극단자로 작용하고, 양극 리드탭이 전극단자에 연결되어 전극단자가 양극단자로 작용할 수도 있다.
전극단자(40)는 절연 개스킷(41)을 개재하여 캡 플레이트(30)의 단자홀(31)에 삽입된다. 즉 절연 개스킷(41)은 단자홀(31)과 전극단자(40)를 전기적으로 절연하고, 단자홀(31)과 전극단자(40) 사이에 실링 구조를 형성한다.
터미널 플레이트(50)는 절연 플레이트(55)를 개재하여 전극단자(40)에 전기적으로 연결된다. 즉 절연 플레이트(55)는 캡 플레이트(30)와 터미널 플레이트(50)를 전기적으로 절연하고, 캡 플레이트(30)와 터미널 플레이트(50) 사이에 실링 구조를 더 형성한다.
캡 플레이트(30)는 전해액 주입구(32)를 더 구비한다. 전해액 주입구(32)는 케이스(20)에 캡 플레이트(30)를 결합한 후, 케이스(20)의 내부로 전해액의 주입을 가능하게 한다. 전해액의 주입 후, 전해액 주입구(32)는 밀봉 마개(33)로 밀봉된다.
절연 케이스(60)는 휘어진 케이스(20)에 대응하도록 휘어져서 케이스(20) 내부에서 전극 조립체(10)와 터미널 플레이트(50) 사이에 설치되어, 전극 조립체(10)와 터미널 플레이트(50)를 전기적으로 절연한다. 즉 절연 케이스(60)는 전극 조립체(10)의 양극(11)과 음극성을 가지는 터미널 플레이트(50)를 전기적으로 절연시킨다.
또한, 절연 케이스(60)는 양극 리드탭(14)과 음극 리드탭(15)을 관통시키는 탭홀(141, 151)을 구비한다. 따라서 양극 리드탭(14)은 탭홀(141)을 관통하여 캡 플레이트(30)에 연결되고, 음극 리드탭(15)은 탭홀(151)을 관통하여 터미널 플레이트(50)에 연결될 수 있다.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 자른 케이스의 횡 단면도이다. 도 1 및 도 3을 참조하면, 케이스(20)는 휘어진 상태의 곡면부(201)와 곡면부(201)에 부착되는 보강판(203)를 더 포함한다.
케이스(20)의 곡면부(201)는 전극 조립체(10)의 중심을 향하여 휘어지는 제1곡면부(이하 "오목 곡면부"라 한다)(211)와 중심에서 멀어지게 휘어지는 제2곡면부(이하 "볼록 곡면부"라 한다)(212)를 포함한다.
즉 휘어진 케이스(20)에서 곡률 반경 방향을 기준으로 볼 때, 오목 곡면부(211)는 내측 부분을 형성하고, 볼록 곡면부(212)는 곡률 반경의 외측 부분을 형성한다. 또한, 오목 곡면부(211)와 볼록 곡면부(212)는 서로 평행하게 배치되어 측면부(202)로 연결된다.
보강판(203)은 오목 곡면부(211)에 부착되어 오목 곡면부(211)의 강도를 보강함으로써, 충전 및 방전시 발생되는 이차전지의 내부 압력에 의하여, 오목 곡면부(211)가 부풀어 오르는 변형을 억제할 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 케이스(20)는 서로 교차하는 제1방향(x축 방향 또는 케이스의 폭 방향), 제2방향(z축 방향 또는 케이스의 높이 방향) 및 제3방향(y축 방향 또는 케이스의 두께 방향)에서 입체로 형성되며, x축 방향과 z축 방향으로 설정되는 xz평면을 y축 방향의 곡률 반경의 곡률로 휘어진 상태로 형성한다.
보강판(203)은 오목 곡면부(211)에 대응하도록 x축 방향으로 설정된 폭(W)과 z축 방향으로 높이(H)를 가지고 곡률 반경의 곡률에 대응하도록 휘어져 오목 곡면부(211)에 부착된다.
예를 들면, 보강판203)은 금속으로 형성되어, 금속으로 형성되는 케이스(20)의 오목 곡면부(211)에 용접으로 부착될 수 있다. 케이스(20)와 보강판(203)은 동일한 재질, 즉 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성되어, 용접시, 높은 부착 강도를 가질 수 있다.
또한, 보강판(203)은 수지로 형성될 수 있고, 이 경우, 금속으로 형성되는 케이스(20)에 열융착 또는 핫 멜팅(hot melting) 방식으로 부착될 수 있다. 금속에 비하여 수지로 형성되는 보강판(203)은 케이스(20)의 오목 곡면부(211)에서 전기 절연성을 더 높일 수 있다.
이차전지의 내부 압력에 의하여 오목 곡면부(211)가 휘어진 상태에서 펴지려는 작용력을 받게 되는데, 보강판(203)에 의하여 오목 곡면부(211)에 설정되는 강도 분포는 오목 곡면부(211)의 펴지려는 작용력을 억제할 수 있다. 따라서 케이스(20)의 오목 곡면부(211)가 부풀어 오르는 변형이 방지될 수 있다.
이하에서 본 발명의 다양한 실시예들을 예시한다. 이하의 실시예의 기재에 있어서, 제1 실시예 및 기 설명된 실시예와 비교하여 동일한 구성에 대한 기재를 생략하고, 서로 다른 구성에 대하여 기재한다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지의 분해 사시도이고, 도 5는 도 4의 이차전지에 사용되는 케이스의 정면도이며, 도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ 선을 따라 자른 케이스의 횡 단면도이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 제2 실시예에서 케이스(220)의 보강판(223)은 오목 곡면부(211)에 대응하도록 x축 방향으로 설정된 폭(W)과 z축 방향으로 설정된 높이(H)를 가지는 판부(231), 및 판부(231) 상에서, x축 방향을 따라 가면서 이격되어 y축 방향으로 돌출되고 z축 방향을 따라 신장되는 리브(232)를 포함한다.
보강판(223)은 오목 곡면부(211)를 형성하는 곡률 반경의 곡률에 대응하도록 휘어져서 판부(231)로 오목 곡면부(211)에 부착된다. 리브(232)는 x축 방향으로 설정된 폭(W22)을 가지고 z축 방향으로 신장되어 오목 곡면부(211)의 강도를 높인다.
또한 리브(232)는 복수로 구비되고 x축 방향을 따라 간격(G2)을 두고 형성될 수 있다. 즉 보강판(223)은 판을 절곡함으로써, 판부(231)와 리브(232)를 x축 방향으로 가면서 번갈아 구비할 수 있다.
즉 리브(232)가 오목 곡면부(211)에 x축 방향으로 폭(W22)과 간격(G2)을 가지고 z축 방향으로 신장되어, 보강판(223)이 y축 방향의 곡률을 따라 굴곡되어 판부(231)로 부착된다. 따라서 리브(232)의 유무에 따라 보강판(223)은 z축 방향으로 동일한 2종류의 강도를 가지면서 x축 방향으로 증감되는 강도를 가진다.
이차전지의 내부 압력에 의하여 오목 곡면부(211)가 휘어진 상태에서 펴지려는 작용력을 받게 되는데, 보강판(223)에 의하여, 오목 곡면부(211)에 설정되는 강도 분포는 오목 곡면부(211)의 펴지려는 작용력을 억제할 수 있다. 따라서 케이스(220)의 오목 곡면부(211)가 부풀어 오르는 변형이 방지될 수 있다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지에 사용되는 케이스의 정면도이고, 도 8은 도 7의 Ⅶ-Ⅶ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 제3 실시예에서 케이스(320)의 보강판(323)은 오목 곡면부(211)에 대응하도록 x축 방향으로 설정된 폭(W)과 z축 향으로 설정된 높이(H)를 가지는 판부(331), 및 판부(331) 상에서, z축 방향을 따라 가면서 이격되어 y축 방향으로 돌출되고 x축 방향을 따라 신장되는 리브(332)를 포함한다.
보강판(323)은 오목 곡면부(211)를 형성하는 곡률 반경의 곡률에 대응하도록 휘어져 판부(331)로 오목 곡면부(211)에 부착된다. 리브(332)는 z축 방향으로 설정된 폭(W32)을 가지고 x축 방향으로 신장되어 오목 곡면부(211)의 강도를 높인다.
또한 리브(332)는 복수로 구비되고 z축 방향을 따라 간격(G3)을 두고 형성될 수 있다. 즉 보강판(323)은 판을 절곡함으로써, 판부(331)와 리브(332)를 z축 방향으로 가면서 번갈아 구비할 수 있다.
즉 리브(332)가 오목 곡면부(211)에 z축 방향으로 폭(W32)과 간격(G3)을 가지고 x축 방향으로 신장되어, 보강판(323)이 y축 방향의 곡률을 따라 굴곡되어 판부(331)로 부착된다. 따라서 리브(332)의 유무에 따라 보강판(323)은 x축 방향으로 동일한 2종류의 강도를 가지면서 z축 방향으로 증감되는 강도를 가진다.
이차전지의 내부 압력에 의하여 오목 곡면부(211)가 휘어진 상태에서 펴지려는 작용력을 받게 되는데, 보강판(323)에 의하여, 오목 곡면부(211)에 설정되는 강도 분포는 오목 곡면부(211)의 펴지려는 작용력을 억제할 수 있다. 따라서 케이스(320)의 오목 곡면부(211)가 부풀어 오르는 변형이 방지될 수 있다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 이차전지에 사용되는 케이스의 정면도이다. 도 9를 참조하면, 제4 실시예에서 케이스(420)의 보강판(423)은 오목 곡면부(211)에 대응하도록 x축 방향으로 설정된 폭(W)과 z축 방향으로 설정된 높이(H)를 가지는 판부(431), 및 판부(431) 상에서 y축 방향으로 돌출되고 일 위치를 중심으로 하여 서로 교차하는 방향을 따라 가면서 신장되는 리브(432)를 포함한다.
보강판(423)은 오목 곡면부(211)를 형성하는 곡률 반경의 곡률에 대응하도록 휘어져 판부(431)로 오목 곡면부(211)에 부착된다. 리브(432)는 신장하는 방향에 교차 방향으로 설정된 폭(W42)을 가지고 서로 교차하는 방향으로 신장되어, 오목 곡면부(211)의 강도를 높인다.
이차전지의 내부 압력에 의하여 오목 곡면부(211)가 휘어진 상태에서 펴지려는 작용력을 받게 되는데, 보강판(423)에 의하여, 오목 곡면부(211)에 설정되는 강도 분포는 오목 곡면부(211)의 펴지려는 작용력을 억제할 수 있다. 따라서 케이스(420)의 오목 곡면부(211)가 부풀어 오르는 변형이 방지될 수 있다.
도 10은 본 발명의 제5 실시예에 따른 이차전지에 사용되는 케이스의 정면도이다. 도 10을 참조하면, 제5 실시예에서 케이스(520)의 보강판(523)은 오목 곡면부(211)에 대응하도록 x축 방향으로 설정된 폭(W)과 z축 방향으로 설정된 높이(H)를 가지는 판부(531), 및 판부(531) 상에서 y축 방향으로 돌출되고 x축 방향과 z축 방향에 교차하는 방향으로 신장되는 리브(532)를 포함한다.
보강판(523)은 오목 곡면부(211)를 형성하는 곡률 반경의 곡률에 대응하도록 휘어져서 판부(531)로 오목 곡면부(211)에 부착된다. 리브(532)는 xz평면에서 설정된 폭(W52)을 가지고 x축 방향과 z축 방향에 교차하는 사선 방향으로 신장되어 오목 곡면부(211)의 강도를 높인다.
또한 리브(532)는 복수로 구비되고 사선 방향에 교차하는 방향을 따라 간격(G5)을 두고 형성될 수 있다. 즉 보강판(523)은 판을 절곡함으로써, 판부(531)와 리브(532)를 사선 방향에 교차하는 방향으로 가면서 번갈아 구비할 수 있다.
즉 리브(532)가 오목 곡면부(211)에 사선에 교차하는 방향으로 폭(W52)과 간격(G5)을 가지고 사선 방향으로 신장되어 보강판(523)이 y축 방향의 곡률을 따라 굴곡되어 판부(531)로 부착된다. 따라서 리브(532)의 유무에 따라 보강판(523)은 사선 방향으로 동일한 2종류의 강도를 가지면서 사선 방향에 교차하는 방향으로 증감되는 강도를 가진다.
이차전지의 내부 압력에 의하여 오목 곡면부(211)가 휘어진 상태에서 펴지려는 작용력을 받게 되는데, 보강판(523)에 의하여 오목 곡면부(211)에 설정되는 강도 분포는 오목 곡면부(211)의 펴지려는 작용력을 억제할 수 있다. 따라서 케이스(520)의 오목 곡면부(211)가 부풀어 오르는 변형이 방지될 수 있다.
도 11은 본 발명의 제6 실시예에 따른 이차전지에 사용되는 케이스의 정면도이다. 도 11를 참조하면, 제6 실시예에서 케이스(620)의 보강판(623)은 오목 곡면부(211)에 대응하도록 x축 방향으로 설정된 폭(W)과 z축 방향으로 설정된 높이(H)를 가지는 판부(631), 및 판부(631) 상에서 y축 방향으로 돌출되고 4모퉁이에 각각 위치하여, 이웃하는 2변에 교차하는 방향으로 신장되는 리브(632)를 포함한다.
보강판(623)은 곡률 반경의 곡률에 대응하도록 휘어져 판부(631)로 오목 곡면부(211)에 부착된다. 리브(632)는 오목 곡면부(211)의 4모퉁이에서 2변에 교차하는 방향으로 폭(W62)을 가지고 신장되어 y축 방향의 곡률을 따라 신장되어, 오목 곡면부(211)의 강도를 높인다.
이차전지의 내부 압력에 의하여 오목 곡면부(211)가 휘어진 상태에서 펴지려는 작용력을 받게 되는데, 보강판(623)에 의하여, 오목 곡면부(211)에 설정되는 강도 분포는 오목 곡면부(211)의 펴지려는 작용력을 억제할 수 있다. 따라서 케이스(620)의 오목 곡면부(211)가 부풀어 오르는 변형이 방지될 수 있다.
이하에서는 케이스의 오목 곡면부에 보강판을 부착하는 방법들에 대하여 설명한다. 이하의 실시예들에 예시된 보강판들은 제1 실시예 내지 제6 실시예에 예시된 보강판으로 적용될 수 있다.
도 12는 본 발명의 제7 실시예에 따른 이차전지에 사용되는 케이스의 횡 단면도이다. 도 12를 참조하면, 제7 실시예에서 케이스(720)의 보강판(723)은 클래드 메탈(clad metal)로 형성될 수 있다.
즉 케이스(720)가 알루미늄으로 형성되는 경우, 보강판(723)은 알루미늄층(724)과 보강층(725)을 가지는 클래드 메탈로 형성될 수 있다. 즉 클래드 메탈을 케이스(720)의 오목 곡면부(211)에 압착함으로써, 보강판(723)은 보강층(725)을 구비한 상태로 알루미늄층(724)으로 오목 곡면부(211)에 접착된다.
보강판(723), 즉 클래드 메탈은 케이스(720)와 동일 재질인 알루미늄층(724)을 구비하므로 오목 곡면부(211)에 견고히 부착될 수 있고, 보강층(725)을 별도로 구비하므로 오목 곡면부(211)의 강도를 다양하게 선택할 수 있다.
도 13은 본 발명의 제8 실시예에 따른 이차전지에 사용되는 케이스의 횡 단면도이다. 도 13을 참조하면, 제8 실시예에서 케이스(820)의 보강판(823)은 복수의 금속층들을 구비되는 라미네이트(laminate) 또는 양면 테이프로 형성되어 xz평면에 접착된다.
즉 보강판(823)은 접착층(824)과 보강층(825)을 포함한다. 라미네이트(laminate) 또는 양면 테이프는 케이스(820)의 오목 곡면부(211)에 보강판(823)의 부착을 용이하게 한다.
도 14는 본 발명의 제9 실시예에 따른 이차전지에 사용되는 케이스의 횡 단면도이다. 도 14를 참조하면, 제9 실시예에서 케이스(920)의 보강판(923)은 합성수지로 형성되어 xz평면에 핫 멜팅(hot melting) 사출로 접착된다. 즉 케이스(920)와 보강판(923)를 핫 멜팅으로 동시에 사출하면, 보강판(923)은 x축 방향 양단(924)에서 케이스(920)의 오목 곡면부(211)에 부착된다.
도 15는 본 발명의 제10 실시예에 따른 이차전지에 사용되는 케이스의 종 단면도이다. 도 15를 참조하면, 제10 실시예의 케이스(120)는 xz평면을 x축 방향으로 직선을 이루면서 y축 방향의 곡률 반경으로 휘어지게 형성한다. 즉 케이스(120)는 도 15에서 상하 방향으로 휘어진 구조를 이룬다.
제1 내지 제9 실시예서, 케이스(20, 220, 320, 420, 520, 620, 720, 820, 920)는 xz평면을 z축 방향으로 직선을 이루면서 y축 방향의 곡률 반경으로 휘어지게 형성한다. 즉 케이스(20, 220, 320, 420, 520, 620, 720, 820, 920)는 각 도면에서 좌우 방향으로 휘어진 구조를 이룬다.
즉 이차전지의 케이스(20, 220, 320, 420, 520, 620, 720, 820, 920 및 120)는 상하 방향 및 좌우 방향으로 휘어질 수 있다.
또한, 제10 실시예에서 보강판(123)는 y축 방향의 곡률 반경으로 휘어져서 오목 곡면부(121)에 부착된다. 즉 제1 내지 제9 실시예의 보강부재(203, 223, 323, 423, 523, 623, 723, 823, 923)는 제10 실시예의 케이스(120)의 휘어진 방향을 따라 휘어져서 케이스(120)의 오목 곡면부(121)에 적용될 수 있다.
이상을 통해 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.
10: 전극 조립체 11: 양극
12: 음극 13: 세퍼레이터
14: 양극 리드탭 15: 음극 리드탭
20, 120, 220, 320, 420, 520, 620, 720, 820, 920: 케이스
30: 캡 플레이트 31: 단자홀
32: 전해액 주입구 33: 밀봉 마개
40: 전극단자 41: 절연 개스킷
50: 터미널 플레이트 55: 절연 플레이트
60: 절연 케이스 141, 151: 탭홀
201: 곡면부 202: 측면부
123, 203, 223, 323, 423, 523, 623, 723, 823, 923: 보강판
121, 211: 제1곡면부(오목 곡면부) 212: 제2곡면부(볼록 곡면부)
231, 331, 431, 531, 631: 판부 232, 332, 432, 532, 632: 리브
724: 알루미늄층 725, 825: 보강층
824: 접착층 924: 양단
G2, G3, G5: 간격 H: 높이
W, W22, W32, W42, W52, W62: 폭

Claims (16)

  1. 충전 및 방전 작용하는 전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 수용하는 케이스;
    상기 케이스의 개구를 밀봉하는 캡 플레이트; 및
    상기 캡 플레이트에 설치되어 상기 전극 조립체에 전기적으로 연결되는 전극단자
    를 포함하며,
    상기 케이스는,
    상기 전극 조립체의 중심을 향하여 휘어지는 제1곡면부와 상기 중심에서 멀어지게 휘어지는 제2곡면부, 및
    상기 제1곡면부에 부착되는 보강판
    을 포함하는 이차전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 케이스는
    서로 교차하는 제1방향, 제2방향 및 제3방향에서 입체로 형성되며,
    상기 제1방향과 상기 제2방향으로 설정되는 평면을 상기 제3방향의 곡률 반경의 곡률로 휘어지게 형성하는 이차전지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 보강판은,
    상기 제1곡면부에 대응하도록 상기 제1방향으로 설정된 폭과 상기 제2방향으로 설정된 높이를 가지며, 상기 곡률 반경의 곡률에 대응하도록 휘어져 상기 제1곡면부에 부착되는 이차전지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 보강판은,
    금속으로 형성되어, 금속으로 형성되는 상기 케이스에 용접으로 부착되는 이차전지.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 보강판은,
    수지로 형성되어, 금속으로 형성되는 상기 케이스에 열융착 또는 핫 멜팅(hot melting) 방식으로 부착되는 이차전지.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 보강판은,
    상기 제1곡면부에 대응하도록 상기 제1방향으로 설정된 폭과 상기 제2방향으로 설정된 높이를 가지는 판부, 및
    상기 판부 상에서, 상기 제1방향을 따라 가면서 이격되어, 상기 제3방향으로 돌출되고 상기 제2방향을 따라 신장되는 리브
    를 포함하는 이차전지.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 보강판은,
    상기 제1곡면부에 대응하도록 상기 제1방향으로 설정된 폭과 상기 제2방향으로 설정된 높이를 가지는 판부, 및
    상기 판부 상에서, 상기 제2방향을 따라 가면서 이격되어, 상기 제3방향으로 돌출되고 상기 제1방향을 따라 신장되는 리브
    를 포함하는 이차전지.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 보강판은,
    상기 제1곡면부에 대응하도록 상기 제1방향으로 설정된 폭과 상기 제2방향으로 설정된 높이를 가지는 판부, 및
    상기 판부 상에서 상기 제3방향으로 돌출되고 일 위치를 중심으로 하여 서로 교차하는 방향을 따라 가면서 신장되는 리브
    를 포함하는 이차전지.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 보강판은,
    상기 제1곡면부에 대응하도록 상기 제1방향으로 설정된 폭과 상기 제2방향으로 설정된 높이를 가지는 판부, 및
    상기 판부 상에서 상기 제3방향으로 돌출되고 상기 제1방향과 상기 제2방향에 교차하는 사선 방향으로 신장되는 리브
    를 포함하는 이차전지.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 보강판은 일 위치를 중심으로 교차하는 복수의 교차점을 포함하는 이차전지.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 케이스는,
    상기 제1방향과 상기 제2방향으로 설정되는 평면을 상기 제2방향으로 직선을 이루면서 상기 제3방향의 곡률 반경으로 휘어지게 형성하는 이차전지.
  12. 제2항에 있어서,
    상기 케이스는,
    상기 제1방향과 상기 제2방향으로 설정되는 평면을 상기 제1방향으로 직선을 이루면서 상기 제3방향의 곡률 반경으로 휘어지게 형성하는 이차전지.
  13. 제2항에 있어서,
    상기 보강판은,
    클래드 메탈(clad metal)로 형성되는 이차전지.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 케이스는 알루미늄으로 형성되고,
    상기 클래드 메탈은
    상기 케이스에 접착되는 알루미늄층과
    상기 알루미늄층에 접착되는 보강층을 포함하는 이차전지.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 보강판은,
    라미네이트(laminate) 또는 양면 테이프로 형성되어 상기 곡률 반경의 곡률에 대응하도록 휘어져 상기 제1곡면부에 부착되는 이차전지.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 보강판은,
    합성수지로 형성되어 상기 제1곡면부에 핫 멜팅(hot melting) 사출로 접착되는 이차전지.
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