KR20150089831A - 전지 팩 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 일측에 개구를 포함하는 캔, 상기 캔에 수용되는 전극 조립체, 상기 개구를 폐쇄하고, 상면부에 전극핀을 포함하며, 하면부로 돌출된 앵커부를 구비한 캡 플레이트 및 상기 캡 플레이트 하부에 위치한 절연 플레이트를 포함하고, 상기 캡 플레이트는 서로 나란한, 볼록한 제1측면과 오목한 제2측면을 포함하고, 상기 절연 플레이트는 일단부에 상기 앵커부와 결합하는 앵커홈을 포함하며, 상기 절연플레이트의 일단부의 폭이 상기 절연플레이트의 타단부의 폭보다 큰 전지 팩을 제공한다.
Description
본 발명은 커브드(curved) 전지 팩에 관한 것이다.
이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리, 충전 및 방전을 반복하여 사용할 수 있는 전지로써, 경제적이고, 친환경적이므로 그 사용이 장려되고 있다. 한편, 최근에는 이차 전지가 사용되는 전자 기기들의 종류가 다양화되고 있으며, 전자 기기들의 디자인적인 요소가 전자 기기들의 구매를 결정하는 중요한 요소가 되고 있다.
예를 들어, 이차 전지를 전원 공급원으로 사용하는 다양한 입는 컴퓨터(wearable computer) 기술과 그 응용 사례들이 개발 및 발표되고 있고, 또한, 휴대폰, 노트북 컴퓨터 등과 같은 전자 기기는 인체공학적인 설계를 위해 소정의 곡면을 갖는 디자인을 포함하도록 설계되고 있다. 이에, 이러한 전자 기기들을 동작시키기 위한 이차 전지 역시, 전자 기기들의 형상에 따라 소정의 곡면을 갖도록 형성될 필요가 있다
본 발명은 커브드 전지 팩의 구조에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 일측에 개구를 포함하는 캔, 상기 캔에 수용되는 전극 조립체, 상기 개구를 폐쇄하고, 상면부에 전극핀을 포함하며, 하면부로 돌출된 앵커부를 구비한 캡 플레이트 및 상기 캡 플레이트 하부에 위치한 절연 플레이트를 포함하고, 상기 캡 플레이트는 서로 나란한, 볼록한 제1측면과 오목한 제2측면을 포함하고, 상기 절연 플레이트는 일단부에 상기 앵커부와 결합하는 앵커홈을 포함하며, 상기 절연플레이트의 일단부의 폭이 상기 절연플레이트의 타단부의 폭보다 큰 전지 팩이 제공된다.
본 실시예에 있어서, 상기 앵커홈은 제1방향을 따라 연장되어 형성되고, 상기 앵커홈의 크기는 상기 앵커부의 크기보다 클 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 앵커부와 상기 제1측면과의 거리는 상기 앵커부와 상기 제2측면과의 거리와 동일할 수 있다.
상기 제1방향은 상기 앵커부로부터 상기 제1측면을 향하는 방향인, 전지 팩.
본 실시예에 있어서, 상기 캡 플레이트의 상기 제1측면과 상기 제2측면은 일정한 곡률을 갖고, 상기 캔은 상기 캡 플레이트와 동일한 곡률을 갖는, 전지 팩.
본 실시예에 있어서, 상기 절연 플레이트는, 상기 캡 플레이트의 상기 제1측면에 인접한 제1측벽 및 상기 캡 플레이트의 상기 제2측면에 인접한 제2측벽를 가지며, 상기 제1측벽은 직선이며, 상기 제2측벽은 상기 제2측면을 따라 절곡될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 절연 플레이트의 상기 제1측벽 중 일부가 제거될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 절연 플레이트의 상기 제1측벽 중 상기 절연 플레이트의 타단부에 인접한 부분의 측벽이 제거될 수 있다.
상기 전극핀은 제1극성을 갖고, 상기 캡 플레이트는 제1극성과 다른 제2극성을 갖는, 전지 팩.
본 실시예에 있어서, 상기 전지 팩은, 상기 절연 플레이트 하면에 배치된 터미널 플레이트를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 전극 조립체는, 상기 캔의 개구를 통해 상기 캔의 내부에 수용되며, 제1극성을 갖는 제1전극판, 제2극성을 갖는 제2전극판 및 상기 제1, 2전극판 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하며, 상기 터미널 플레이트의 일측은 상기 제2전극판과 전기적으로 접하고, 상기 터미널 플레이트의 타측은 상기 전극핀과 전기적으로 접할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 전극핀은 상기 캡 플레이트 및 상기 절연 플레이트의 타측을 관통하여 상기 터미널 플레이트의 타측에 전기적으로 접할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 일측에 개구를 포함하는 캔, 상기 캔에 수용되는 전극 조립체, 상기 개구를 폐쇄하며 상부에 전극핀을 포함한 캡 플레이트, 상기 캡 플레이트 상의 절연 플레이트 및 상기 절연 플레이트 하면에 배치된 터미널 플레이트 를 포함하고, 상기 캡 플레이트는 동일한 곡률을 가지는 제1측면과 제2측면을 포함하고, 상기 절연플레이트의 일단부의 폭이 상기 절연플레이트의 타단부의 폭보다 큰 전지 팩이 제공된다.
상기 캡 플레이트의 상기 제1측면은 상기 캡 플레이트의 상기 제2측면보다 곡률 중심에 더 인접하게 배치되며, 상기 절연 플레이트는 상기 일단부와 상기 타단부를 잇고, 상기 터미널 플레이트를 에워싸는 제1측벽와 제2측벽을 더 포함하고, 상기 제1측벽은 상기 캡 플레이트의 상기 제1측면에 인접하게 배치되고, 상기 제2측벽은 상기 캡 플레이트의 상기 제2측면에 인접하게 배치될 수 있다.
상기 절연 플레이트의 상기 일단부와 상기 제1측벽이 만나는 코너부는 상기 캡 플레이트의 상기 제1측면과 접하며, 상기 절연 플레이트의 상기 제2측벽은 상기 캡 플레이트의 상기 제2측면으로부터 이격될 수 있다.
상기 캡 플레이트는 하면에 앵커부를 포함하고, 상기 절연 플레이트는 상기 일단부에 상기 앵커부와 결합하여 상기 절연 플레이트를 고정하는 앵커홈을 가질 수 있다.
상기 절연 플레이트는 상기 타단부에서 상기 일단부로 갈수록 제1 방향에 따른 폭이 증가하고, 상기 제1방향은 상기 앵커부로부터 상기 캡 플레이트의 상기 제2측면을 향하는 방향일 수 있다.
상기 앵커홈의 크기는 상기 앵커부보다 클 수 있다.
상기 앵커홈은 상기 제1 방향을 따라 연장되어 형성되고, 상기 앵커부는 상기 앵커홈의 일측면과 접하며, 상기 앵커홈의 일측면은 곡률 중심에 가장 인접한부분 일 수 있다.
상기 터미널 플레이트와 상기 전극핀이 전기적으로 접촉할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 커브드 전지 제조시 불량 발생률이 현저히 줄어든 전지 팩을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
아울러 본 발명의 효과는 상술한 내용 이외에도, 도면을 참조하여 이하에서 설명할 내용으로부터 도출될 수도 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 전지 팩을 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1의 전지 팩을 개략적으로 도시하는 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 캡 조립체를 개략적으로 도시하는 저면도이다.
도 4는 도 2의 절연 플레이트를 개략적으로 도시하는 정면도이다.
도 2는 도 1의 전지 팩을 개략적으로 도시하는 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 캡 조립체를 개략적으로 도시하는 저면도이다.
도 4는 도 2의 절연 플레이트를 개략적으로 도시하는 정면도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 다른 부분의 "바로 위에" 또는 "바로 상에" 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
이하의 실시예에서, x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 전지 팩을 개략적으로 도시하는 사시도이고, 도 2는 도 1의 전지 팩을 개략적으로 도시하는 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 전지 팩은 일측에 개구를 포함하는 캔(110), 캔(110)에 수용되는 전극 조립체(120) 및 캡 조립체(170)을 포함할 수 있다. 캡 조립체(170)는 캔(110)의 개구를 폐쇄하는 캡 플레이트(130), 절연 플레이트(140), 터미널 플레이트(150) 및 전극핀(160)을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 관한 전지 팩은 재충전이 가능한 이차전지로서 리튬-이온 전지로 구성될 수 있다.
캔(110)은 상부면이 개방되며, 일방향으로 납작하고 만곡진 형상을 갖는다. 캔(110)은 강도를 확보하기 위하여 금속성 소재로 제작될 수 있다. 예컨대, 캔(110)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제작될 수 있다. 전극 조립체(120)가 개구를 통해서 캔(110)에 삽입된 후, 개구는 캡 플레이트(130)에 의해 밀봉될 수 있다. 캡 플레이트(130)와 캔(110)이 접하는 부분은 레이저 용접에 의해 결합됨으로써, 내부 기밀을 유지할 수 있다.
전극 조립체(120)는 전극 활물질이 도포된 제1전극판, 제2전극판(122) 및 이들 사이에 개재된 세퍼레이터(123)를 포함할 수 있다. 제1전극판과 제2전극판(122)은 서로 다른 극성을 갖는다. 전극 조립체(120)는 제1전극판, 세퍼레이터(123) 및 제2전극판(122)이 순차적으로 적층된 후 젤리롤(jelly-roll) 형태가 되도록 권취하여 제작될 수 있다. 또 다른 실시예로서, 전극 조립체(120)는 제1전극판, 세퍼레이터(123) 및 제2전극판(122)이 순차적으로 적층된 적층형 전극 조립체(120)일 수 있다. 다만 이하에서는 설명의 편의를 위해서 전극 조립체(120)는 제1전극판, 제2전극판(122) 및 세퍼레이터(123)가 권취된 젤리롤 구조를 갖는 것으로, 이를 상세히 설명한다.
제1전극판은 양극필름 또는 음극필름 중 어느 하나 일 수 있다. 제1전극판이 양극필름인 경우, 제2전극판(122)은 음극필름일 수 있으며, 반대로, 제1전극판이 음극필름인 경우, 제2전극판(122)은 양극필름일 수 있다. 즉, 제1전극판과 제2전극판(122)은 전기적으로 극성이 다르게 형성되며 특정 극성에 한정되지 않는다. 다만 이하에서는 설명의 편의를 위해서 제1전극판은 양극필름으로 형성되고, 제2전극판(122)은 음극필름으로 형성되는 경우를 설명한다.
제1전극판은 제1금속 집전체(미도시)와 제1금속 집전체 표면에 제1활물질(미도시)이 도포된 제1활물질부(미도시)를 포함할 수 있다. 이와 마찬가지로, 제2전극판(122)은 제2금속 집전체(미도시)와 제2금속 집전체 표면에 제2활물질(미도시)이 도포되어 형성된 제2활물질부(미도시)를 포함할 수 있다.
제1전극층은 양극필름인바, 제1금속 집전체는 양극 집전체이며, 제1활물질부는 양극 활물질부일 수 있다. 또한, 제2전극판(122)은 음극필름인바. 제2금속 집전체는 음극 집전체이며, 제2활물질부는 음극 활물질부일 수 있다. 양극 집전체, 양극 활물질부, 음극 집전체 및 음극 활물질부의 물질 및 구성은 일반적인 이차전지에 사용되는 주지/관용의 물질이 사용될 수 있으므로, 그 상세한 물질 및 구성에 대한 설명은 이하 생략하기로 한다.
세퍼레이터(123)는 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리프로필렌(Polypropylene)막과 같은 다공성 고분자막일 수 있으며, 고분자 섬유를 포함하는 직포 또는 부직포 형태일 수 있으며, 세라믹 입자를 포함할 수 있고, 고분자 고체 전해질로 이루어질 수 있다. 세퍼레이터(123)는 독립적인 필름으로 형성하거나 제1전극판 또는 제2전극판(122) 상에 비전도성의 다공성 층을 형성하여 사용될 수 있다.
세퍼레이터(123)는 제1전극판과 제2전극판(122)을 서로 전기적으로 분리시키기 위해 형성한 것으로, 세퍼레이터(123)의 형상은 반드시 제1전극판이나 제2전극판(122)의 형상과 동일하게 형성될 필요는 없다.
전극탭(125, 127)은 성질이 다른 제1전극탭(127)과 제2전극탭(125)을 구비할 수 있다. 전극탭(125, 127)은 전극 조립체(120)를 외부와 전기적으로 접속되도록 하기 위해 구비된다. 제1전극탭(127)은 제1전극판과 전기적으로 접속되어 양극을 갖고, 제2전극탭(125)은 제2전극판(122)과 전기적으로 접속되어 음극을 갖는다.
캡 플레이트(130)는 캔(110)의 개구를 밀봉하도록 캔(110)의 상부면에 배치될 수 있다. 캡 플레이트(130)는 캔(110)과 마찬가지로 알루미늄 또는, 알루미늄 합금과 같은 금속성 소재로 제작될 수 있다.
캡 플레이트(130)는 길이 방향으로 만곡진 형상으로, 서로 나란하게 배치된 볼록한 제1측면(130a)과 오목한 제2측면(130b)을 포함할 수 있다. 캡 플레이트(130)의 제1측면(130a)과 제2측면(130b)은 동일한 곡률을 갖도록 형성될 수 있다. 캔(110)은 캡 플레이트(130)의 제1측면(130a)과 제2측면(130b)으로부터 연장되어 형성되므로, 캡 플레이트(130)와 동일한 곡률을 가질 수 있다. 캡 플레이트(130)의 제1측면(130a)은 볼록한 형상을 가지며 곡률 중심으로부터 상대적으로 멀리 배치되고, 캡 플레이트(130)의 제2측면(130b)은 오목한 형상을 가지며 곡률 중심으로부터 상대적으로 인접하게 배치될 수 있다.
캡 플레이트(130) 상에는 전극핀(160)이 배치될 수 있다. 전극핀(160)은 캡 플레이트(130)와 절연플레이트 및 터미널플레이트에 각각 형성된 단자통공(131, 141, 151)에 삽입되며 터미널플레이트를 통하여 상기 전극 조립체(120)의 제2전극탭(125)과 접하며 제1전극판에 전기적으로 연결된다. 전극핀(160)은 캡 플레이트(130)의 단자통공(131)에 삽입될 때 가스켓(134)에 의하여 캡 플레이트(130)와 전기적으로 절연된다.
제1전극탭(127)은 캡 플레이트(130)와 전기적으로 연결되고, 제2전극탭(125)은 후술할 터미널 플레이트(150)와 전기적으로 접촉하고 이를 통해 전극핀(160)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1전극탭(127) 및 제2전극탭(125)은 서로 다른 극성을 띄므로, 각각 제1전극탭(127) 및 제2전극탭(125)과 연결된 캡 플레이트(130) 및 전극핀(160) 역시 다른 극성을 갖는다. 예컨대, 캡 플레이트(130)는 양극의 극성을 가질 수 있고, 전극핀(160)은 음극의 극성을 가질 수 있다.
전극핀(160)과 캡 플레이트(130) 간의 단락을 방지하기 위하여 전극핀(160)과 캡 플레이트(130) 사이에 가스켓(134)이 구비 될 수 있다. 가스켓(134)은 절연성 소재로 제작되며, 전극핀(160)과 캡 플레이트(130) 간의 전기적 단락을 방지한다.
캡 플레이트(130)는 중앙에 단자통공(131)이 형성되어 있으며, 전극핀(160)이 가스켓(134)이 의하여 절연되면서 캡 플레이트(130)의 단자통공(131)을 통하여 터미널 플레이트(150)와 전기적으로 접촉한다.
캡 플레이트(130)의 일측에 앵커부(132)가 배치될 수 있다. 앵커부(132)는 캡 플레이트(130)의 하면으로 돌출되어 형성될 수 있다. 앵커부(132)는 절연 플레이트(140)에 형성된 앵커홈(142)과 결합하여 절연 플레이트(140)를 고정하는 기능을 한다.
절연 플레이트(140)는 캡 플레이트(130)의 하면에 배치될 수 있으며, 가스켓(134)과 같은 절연물질로 형성된다. 절연 플레이트(140)에는 캡 플레이트(130)의 단자통공(131)에 대응되는 위치에 전극핀(160)이 삽입되는 단자통공(141)이 형성되어 있다. 절연 플레이트(140)의 하면에는 터미널 플레이트(150)가 안착되도록 터미널 플레이트(150)의 크기에 상응하는 안착홈(144)이 형성된다. 절연 플레이트(140)에 대하여는 자세히 후술한다.
터미널 플레이트(150)는 니켈(Ni) 합금으로 형성되며, 절연 플레이트(140)의 하면에 결합된다. 터미널 플레이트(150)에는 캡 플레이트(130)의 단자통공(131)에 대응되는 위치에 전극핀(160)이 삽입되는 단자통공(151)이 형성되어 있으며, 전극핀(160)이 가스켓(134)에 의하여 절연되면서 캡 플레이트(130)의 단자통공(131)을 통하여 결합되므로 터미널 플레이트(150)는 캡 플레이트(130)와 전기적으로 절연되면서 전극핀(160)과 전기적으로 연결된다.
도 3 는 도 2의 캡 조립체를 개략적으로 도시하는 저면도이고, 도 4는 도 2의 절연 플레이트(140)를 개략적으로 도시한 정면도이다.
도 3을 참조하여 캡 조립체의 구성을 상세히 설명하면, 캡 조립체(170)는 캡 플레이트(130)와 절연 플레이트(140)와 터미널 플레이트(150) 및 전극핀(160)를 포함하여 구성된다. 캡 조립체(170)는 별도의 절연 케이스(180)와 결합되어 캔(110)의 개구에 결합되어 캔(110)을 밀봉하게 된다.
캡 플레이트(130)는 서로 나란하게 배치되며 동일한 곡률을 갖는 제1측면(130a)과 제2측면(130b), 상부에 배치된 전극핀(160), 가스켓(134), 단자통공(131), 앵커부(132) 및 전해액 주입구(136)를 구비한다.
캡 플레이트(130)는 캔(110)의 개구에 상응하는 크기와 형상의 금속판으로 형성된다. 캡 플레이트(130)는 길이 방향으로 일정한 곡률을 갖도록 서로 나란하게 배치된 볼록한 제1측면(130a)과 오목한 제2측면(130b)을 포함하도록 형성된다.
캡 플레이트(130)는 길이 방향으로 만곡진 형상으로, 서로 나란하게 배치된 볼록한 제1측면(130a)과 오목한 제2측면(130b)을 포함할 수 있다. 캡 플레이트(130)의 제1측면(130a)과 제2측면(130b)은 동일한 곡률을 갖도록 형성될 수 있다. 캔(110)은 캡 플레이트(130)의 제1측면(130a)과 제2측면(130b)으로부터 연장되어 형성되므로, 캡 플레이트(130)와 동일한 곡률을 가질 수 있다. 캡 플레이트(130)의 제1측면(130a)은 볼록한 형상을 가지며 곡률 중심으로부터 상대적으로 멀리 배치되고, 캡 플레이트(130)의 제2측면(130b)은 오목한 형상을 가지며 곡률 중심으로부터 상대적으로 인접하게 배치될 수 있다.
캡 플레이트(130)의 상부면 중앙에는 전극핀(160)이 배치될 수 있다. 전극핀은 캡 플레이트(130)의 단자통공(131)을 통과하여 절연 플레이트(140)의 단자통공(141)과 터미널 플레이트(150)의 단자통공(151)을 통과하여 터미널플레이트와 전기적으로 연결된다. 상술한 것과 같이, 제1전극탭(127)은 캡 플레이트(130)와 전기적으로 연결되고, 제2전극탭(125)은 후술할 터미널 플레이트(150)와 전기적으로 접촉하고 이를 통해 전극핀(160)과 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 캡 플레이트(130)는 양극의 극성을 가질 수 있고, 전극핀(160)은 음극의 극성을 가질 수 있다.
전극핀(160)과 캡 플레이트(130) 사이에 가스켓(134)이 구비 될 수 있다. 가스켓(134)은 절연성 소재로 제작되며, 전극핀(160)과 캡 플레이트(130) 간의 전기적 단락을 방지한다.
캡 플레이트(130)의 상부면 중앙에는 소정 크기의 단자통공(131)이 형성되며, 단자통공(131)에는 전극핀(160)이 삽입되어 결합된다. 상술한 것과 같이, 단자통공(131)의 내면에는 전극핀(160)과 캡 플레이트(130)의 절연을 위하여 가스켓(134)이 조립된다.
캡 플레이트(130)의 단자통공(131)을 기준으로 일측에는 앵커부(132)가 형성된다. 상술한 것과 같이, 앵커부(132)는 캡 플레이트(130)의 하면으로 돌출되어 형성될 수 있다. 앵커부(132)는 절연 플레이트(140)에 형성된 앵커홈(142)과 결합하여 절연 플레이트(140)를 고정하는 역할을 한다.
앵커부(132)는 캡 플레이트(130)의 폭 방향의 중앙에 배치될 수 있다. 즉, 앵커부(132)와 캡 플레이트(130)의 제1측면(130a)과의 거리는 앵커부(132)와 캡 플레이트(130)의 제2측면(130b)과의 거리와 동일하다. 이는 가압에 의해 전지 팩이 휘어짐에 따라 캡 플레이트(130)가 만곡되는 형상을 따라 앵커부(132)의 위치가 이동될 수 있으나, 캡 플레이트(130) 상에 앵커부(132)의 위치는 여전히 동일함을 의미한다. 따라서 앵커부(132)는 앵커부(132)를 기준으로 앵커홈(142)의 일측면과 접하며, 앵커홈(142)의 일측면은 곡률 중심에 가장 인접한 부분일 수 있다. 다시 말해 앵커부(132)는 앵커홈(142)의 일측면과 접하며, 앵커홈(142)의 일측면은 절연 플레이트(140)의 제2측벽(140b)에 가장 인접한 부분일 수 있다.
캡 플레이트(130)의 단자통공(131)을 기준으로 타측에는 전해액 주입구(136)가 형성된다. 전해액 주입구(136)를 통해 캡 플레이트(130)에 의해 밀봉된 캔(110) 내부로 전해액을 주입할 수 있다. 전해액 주입구(136)는 전해액이 주입된 후, 밀봉마개(미도시)에 의해 밀봉될 수 있다.
한편, 절연 플레이트(140)는 대략 사다리꼴 형상으로 형성되며, 절연 플레이트(140)는 가스켓(134) 등과 같은 절연물질로 형성될 수 있다. 절연 플레이트(140)의 구체적인 구조에 대하여는 도 5를 참조하여 설명한다.
절연 플레이트(140)는 절연 플레이트(140)의 일단부와 타단부를 잇는 제1측벽(140a)과 제2측벽(140b), 단자통공(141), 앵커홈(142), 안착홈(144) 및 결합홈(146)을 포함할 수 있다. 안착홈(144)은 절연 플레이트(140)의 타단부에 형성되며, 앵커홈(142)은 절연 플레이트(140)의 일단부에 형성될 수 있다.
상술한 것과 같이 절연 플레이트(140)는 일단부와 타단부를 잇고, 터미널 플레이트(150)를 에워싸는 제1측벽(140a)과 제2측벽(140b)을 포함할 수 있다. 제1측벽(140a)은 캡 플레이트(130)의 제1측면(130a)에 인접하고 제2측벽(140b)은 캡 플레이트(130)의 제2측면(130b)에 인접하게 형성될 수 있다. 다시 말해 제2측벽(140b)은 제1측벽(140a)보다 캡 플레이트(130)의 곡률 중심에 더 인접하게 배치될 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 것과 같이, 절연 플레이트(140)의 제1측벽(140a)은 직선형태이고, 제2측벽(140b)은 캡 플레이트(130)의 제2측면(130b)을 따라 절곡된 형상일 수 있다. 따라서 절연 플레이트(140)의 일단부와 직선인 제1측벽(140a)이 만나는 코너부는 일정한 곡률을 갖도록 볼록하게 형성된 제1측면(130a)에 접하도록 형성될 수 있다. 반면 도 3에 도시된 것과 같이, 절연 플레이트(140)의 제2측벽(140b)은 캡 플레이트(130)의 제2측면(130b)으로부터 소정 거리 이격되어 배치될 수 있다.
상술한 것과 같이 절연 플레이트(140)의 제1측벽(140a)은 직선이며 제2측벽(140b)은 캡 플레이트(130)의 제2측면(130b)을 따라 절곡된 형상을 가질 수 있다. 따라서 절연 플레이트(140)는 타단부에서 일단부로 갈수록 제1방향(-y 방향)에 따른 폭이 증가하는 형상일 수 있다. 여기서 제1방향(-y 방향)은 앵커부(132)로부터 캡 플레이트(130)의 제2측면(130b)을 향하는 방향을 의미하는 것으로 이해될 수 있다.
이는 커브드 전지 팩 제작 시 가압에 의해 캡 플레이트(130)가 일정한 곡률을 갖도록 휘어짐이 따라, 단자통공(151)을 중심으로 터미널 플레이트(150)가 회전할 수 있기 때문에, 터미널 플레이트(150) 일단부의 회전 반경에 맞추어 절연플레이트의 일단부의 폭을 더 크게 형성한 것이다. 따라서 이를 통해 가압에 의해 휘어진 전지팩의 제조과정에서 발생할 수 있는 접촉 불량 등의 문제를 획기적으로 해결 할 수 있다.
한편, 절연 플레이트(140)의 제1측벽(140a) 중 단자통공(141)에 인접한 부분의 제1측벽(140a)이 일부 제거되도록 형성될 수 있다. 이는 커브드 전지 팩 제작 시 캡 플레이트(130)가 일정한 곡률을 갖도록 휘어짐에 따라, 상술한 것과 같이 터미널 플레이트(150)가 단자통공(151)을 중심으로 회전할 수 있기 때문에, 터미널 플레이트(150)의 타단부의 회전 반경에 맞추어 절연 플레이트(140)의 제1측벽(140a) 중 타단부에 인접한 부분의 제1측벽(140a)의 일부를 제거한 것이다. 따라서 이를 통해 가압에 의해 휘어진 전지팩의 제조과정에서 발생할 수 있는 접촉 불량 등의 문제를 획기적으로 해결 할 수 있다.
단자통공(141)은 절연 플레이트(140)와 캡 플레이트(130)가 결합될 때 캡 플레이트(130)의 단자통공(131)에 대응되는 위치에 형성될 수 있으며, 전극핀(160)이 삽입될 수 있다.
앵커홈(142)은 절연 플레이트(140)의 일단부에 형성될 수 있으며, 도 3에 도시된 것과 같이, 캡 플레이트(130)의 하면에 형성된 앵커부(132)에 대응하는 위치에 형성될 수 있다. 절연 플레이트(140)의 앵커홈(142)은 캡 플레이트(130) 하면에 형성된 앵커부(132)와 결합됨으로써 터미널 플레이트(150)가 캡 플레이트(130)에 고정될 수 있게 한다.
한편 도 3에 도시된 것과 같이, 앵커홈(142)은 제1방향(-y 방향)으로 연장되어 형성될 수 있고, 상기 제1방향(-y 방향)은 전술한 것과 같이, 앵커부(132)로부터 캡 플레이트(130)의 제2측면(130b)을 향하는 방향을 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 따라서 절연 플레이트(140)의 앵커홈(142)의 크기는 캡 플레이트(130)의 앵커부(132)보다 크게 형성될 수 있다. 앵커홈(142)의 크기가 앵커부(132)보다 크게 형성되는 이유는, 가압에 의해 전지 팩이 휘어지는 과정에서 캡 플레이트(130)가 만곡되는 형상이 됨에 따라 캡 플레이트(130) 일측에 위치한 앵커부(132) 역시 이동되게 되는데, 이때 앵커부(132)가 이동되는 위치를 고려하기 위함이다.
따라서 앵커부(132)는 앵커홈(142)의 일측면과 접하도록 위치할 수 있고, 앵커홈(142)의 일측면은 커브드된 전지 팩의 곡률 중심에 가장 인접한 부분일 수 있다. 따라서 전지 팩이 커브드 되기 전에는, 앵커홈(142)의 제1측면(130a)에 가장 인접한 부분에 앵커부(132)가 고정될 수 있으나, 전지 팩이 커브드 된 후에는, 앵커홈(142)의 제2측면(130b)에 가장 인접한 부분에 앵커부(132)가 고정될 수 있다.
안착홈(144)은 터미널 플레이트(150)가 배치되는 부분으로 절연 플레이트(140)의 하면에 터미널 플레이트(150)에 대응되는 크기로 형성될 수 있다. 안착홈(144)은 바람직하게는 터미널 플레이트(150)의 두께보다 낮은 깊이로 형성될 수 있다.
결합홈(146)은 절연 플레이트(140)의 타단부에 형성될 수 있다. 결합홈(146)은 캡 플레이트(130)의 하면에 형성된 결합팁(138)에 대응하는 위치에 형성될 수 있으며, 캡 플레이트(130)의 결합팁(138)이 삽입되어 결합될 수 있다. 절연 플레이트(140)의 결합홈(146)과 캡 플레이트(130)의 결합팁(138)이 결합되면 전극핀(160)을 단자통공(151)에 삽입하는 과정에서 절연 플레이트(140)와 터미널 플레이트(150)가 캡 플레이트(130)에 대하여 회전하는 것을 방지할 수 있게 된다.
한편 다시 도3을 참조하면, 전술한 것과 같이, 터미널 플레이트(150)는 니켈(Ni) 합금으로 형성되며, 절연 플레이트(140)의 하면에 결합된다. 이러한 터미널 플레이트(150)의 일측은 제2전극탭(125)에 의해 제2전극판(122)과 전기적으로 접하고, 터미널 플레이트(150)의 타측은 전극핀(160)과 전기적으로 접할 수 있다. 이를 통해 제2전극판(122)에서부터 전극핀(160)까지 전기적으로 연결될 수 있다.
터미널 플레이트(150)에는 캡 플레이트(130)의 단자통공(131)에 대응되는 위치에 전극핀(160)이 삽입되는 단자통공(151)이 형성되어 있으며, 전극핀(160)이 가스켓(134)에 의하여 절연되면서 캡 플레이트(130)의 단자통공(131)을 통하여 결합되므로 터미널 플레이트(150)는 캡 플레이트(130)와 전기적으로 절연되면서 전극핀(160)과 전기적으로 연결된다.
터미널 플레이트(150)는 절연 플레이트(140)의 안착홈(144)에 대응되는 크기로 형성되며, 절연 플레이트(140)의 안착홈(144)에 안착되도록 배치될 수 있다.
한편 도 3에서는 터미널 플레이트(150)가 절연 플레이트(140)의 제2측벽(140b)에 접하도록 틀어진 형태로 배치되었으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 터미널 플레이트(150)는 절연 플레이트(140)의 제1측벽(140a)에 접하도록 배치될 수도 있음은 물론이다. 다만, 도 3에 도시된 것과 같이 가압에 의해 전지 팩이 휘어지는 과정에서, 전극핀(160)에 의해 고정된 터미널 플레이트(150)의 타측의 반대쪽인 터미널 플레이트(150)의 일측이 이동하여 터미널 플레이트(150)가 절연 플레이트(140)의 제2측벽(140b)에 접하게 될 수 있다.
따라서 전술한 것과 같이, 이러한 경우 터미널 플레이트(150)의 위치 이동을 고려여, 절연 플레이트(140)는 절연 플레이트(140)의 제1측벽(140a) 중 절연플레이트의 타단부에 인접한 측벽부분이 제거된 형상일 수 있다. 따라서 이를 통해 가압에 의해 휘어진 전지팩의 제조과정에서 발생할 수 있는 접촉 불량 등의 문제를 획기적으로 해결 할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것 이다.
110: 캔 120: 전극 조립체
122: 제2전극판 123: 세퍼레이터
125: 제2전극탭 127: 제1전극탭
130a: 제1측면 130b: 제2측면
130: 캡 플레이트 132: 앵커부
134: 가스켓 140: 절연 플레이트
140a: 제1측벽 140b: 제2측벽
142: 앵커홈 144: 안착홈
146: 결합홈 150: 터미널 플레이트
160: 전극핀 170: 캡 조립체
122: 제2전극판 123: 세퍼레이터
125: 제2전극탭 127: 제1전극탭
130a: 제1측면 130b: 제2측면
130: 캡 플레이트 132: 앵커부
134: 가스켓 140: 절연 플레이트
140a: 제1측벽 140b: 제2측벽
142: 앵커홈 144: 안착홈
146: 결합홈 150: 터미널 플레이트
160: 전극핀 170: 캡 조립체
Claims (20)
- 일측에 개구를 포함하는 캔;
상기 캔에 수용되는 전극 조립체;
상기 개구를 폐쇄하고, 상면부에 전극핀을 포함하며, 하면부로 돌출된 앵커부를 구비한 캡 플레이트; 및
상기 캡 플레이트 하부에 위치한 절연 플레이트;를 포함하고,
상기 캡 플레이트는 서로 나란하게 배치된, 볼록한 제1측면과 오목한 제2측면을 포함하고,
상기 절연 플레이트는 일단부에 상기 앵커부와 결합하는 앵커홈을 포함하며, 상기 절연 플레이트의 일단부의 폭이 상기 절연 플레이트의 타단부의 폭보다 큰, 전지 팩. - 제1항에 있어서,
상기 앵커홈은 제1방향을 따라 연장되어 형성되고,
상기 앵커홈의 크기는 상기 앵커부의 크기보다 큰, 전지 팩. - 제2항에 있어서,
상기 앵커부와 상기 제1측면과의 거리는 상기 앵커부와 상기 제2측면과의 거리와 동일한, 전지 팩. - 제3항에 있어서,
상기 제1방향은 상기 앵커부로부터 상기 제1측면을 향하는 방향인, 전지 팩. - 제1항에 있어서,
상기 캡 플레이트의 상기 제1측면과 상기 제2측면은 일정한 곡률을 갖고,
상기 캔은 상기 캡 플레이트와 동일한 곡률을 갖는, 전지 팩. - 제1항에 있어서,
상기 절연 플레이트는, 상기 캡 플레이트의 상기 제1측면에 인접한 제1측벽 및 상기 캡 플레이트의 상기 제2측면에 인접한 제2측벽를 가지며,
상기 제1측벽은 직선이며,
상기 제2측벽은 상기 제2측면을 따라 절곡되는, 전지 팩. - 제6항에 있어서,
상기 절연 플레이트의 상기 제1측벽 중 일부가 제거된, 전지 팩. - 제7항에 있어서,
상기 절연 플레이트의 상기 제1측벽 중 상기 절연 플레이트의 타단부에 인접한 부분의 측벽이 제거된, 전지 팩. - 제1항에 있어서,
상기 전극핀은 제1극성을 갖고, 상기 캡 플레이트는 제1극성과 다른 제2극성을 갖는, 전지 팩. - 제1항에 있어서,
상기 전지 팩은, 상기 절연 플레이트 하면에 배치된 터미널 플레이트를 더 포함하는, 전지 팩. - 제10항에 있어서,
상기 전극 조립체는, 상기 캔의 개구를 통해 상기 캔의 내부에 수용되며, 제1극성을 갖는 제1전극판, 제2극성을 갖는 제2전극판 및 상기 제1, 2전극판 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하며,
상기 터미널 플레이트의 일측은 상기 제2전극판과 전기적으로 접하고, 상기 터미널 플레이트의 타측은 상기 전극핀과 전기적으로 접하는, 전지 팩. - 제11항에 있어서,
상기 전극핀은 상기 캡 플레이트 및 상기 절연 플레이트의 타측을 관통하여 상기 터미널 플레이트의 타측에 전기적으로 접하는, 전지 팩. - 일측에 개구를 포함하는 캔;
상기 캔에 수용되는 전극 조립체;
상기 개구를 폐쇄하며 상부에 전극핀을 포함한 캡 플레이트;
상기 캡 플레이트 상의 절연 플레이트; 및
상기 절연 플레이트 하면에 배치된 터미널 플레이트; 를 포함하고,
상기 캡 플레이트는 동일한 곡률을 가지는 제1측면과 제2측면을 포함하고,
상기 절연 플레이트의 일단부의 폭이 상기 절연 플레이트의 타단부의 폭보다 큰 전지 팩. - 제13항에 있어서,
상기 캡 플레이트의 상기 제1측면은 상기 캡 플레이트의 상기 제2측면보다 곡률 중심에 더 인접하게 배치되며,
상기 절연 플레이트는 상기 일단부와 상기 타단부를 잇고, 상기 터미널 플레이트를 에워싸는 제1측벽와 제2측벽을 더 포함하고,
상기 제1측벽은 상기 캡 플레이트의 상기 제1측면에 인접하게 배치되고, 상기 제2측벽은 상기 캡 플레이트의 상기 제2측면에 인접하게 배치되는, 전지 팩. - 제14항에 있어서,
상기 절연 플레이트의 상기 일단부와 상기 제1측벽이 만나는 코너부는 상기 캡 플레이트의 상기 제1측면과 접하며,
상기 절연 플레이트의 상기 제2측벽은 상기 캡 플레이트의 상기 제2측면으로부터 이격된, 전지 팩. - 제15항에 있어서,
상기 캡 플레이트는 하면에 앵커부를 포함하고,
상기 절연 플레이트는 상기 일단부에 상기 앵커부와 결합하여 상기 절연 플레이트를 고정하는 앵커홈을 갖는, 전지 팩. - 제16항에 있어서,
상기 절연 플레이트는 상기 타단부에서 상기 일단부로 갈수록 제1방향에 따른 폭이 증가하고, 상기 제1방향은 상기 앵커부로부터 상기 캡 플레이트의 상기 제2측면을 향하는 방향인, 전지 팩. - 제17항에 있어서,
상기 앵커홈의 크기는 상기 앵커부보다 큰, 전지 팩. - 제18항에 있어서,
상기 앵커홈은 상기 제1방향을 따라 연장되어 형성되고, 상기 앵커부는 상기 앵커홈의 일측면과 접하며, 상기 앵커홈의 일측면은 곡률 중심에 가장 인접한부분인, 전지 팩. - 제14항에 있어서,
상기 터미널 플레이트와 상기 전극핀이 전기적으로 접촉하는, 전지 팩.
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