KR20160107972A - 이차 전지 - Google Patents

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Abstract

본 기재의 이차 전지는 제1 전극판, 제2 전극판 및 상기 제1 전극판과 제2 전극판의 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하고, 상기 제1 전극판으로부터 돌출되는 제1 전극탭과 상기 제2 전극판으로부터 돌출되는 제2 전극탭을 포함하는 전극 어셈블리, 일측이 개구되어 상기 전극 어셈블리를 수용하는 케이스, 상기 케이스의 개구된 부분을 커버하는 캡 플레이트와, 상기 캡 플레이트의 하측에 결합되어 상기 제1 전극탭에 전기적으로 연결된 제1 집전부재와, 상기 캡 플레이트의 하측에 결합되어 상기 전극 어셈블리를 향하도록 형성된 제2 집전부재 포함하는 캡 어셈블리, 및 상기 전극 어셈블리의 외면에 위치하는 안전부재를 포함하고, 상기 제1 전극탭은 상기 캡 플레이트를 향해 돌출되고, 상기 제2 전극탭은 상기 케이스의 바닥면을 향해 돌출되며, 상기 제2 전극탭은 상기 안전부재를 통하여 상기 제2 집전부재와 연결될 수 있다.

Description

이차 전지{RECHARGEABLE BATTERY}
본 발명은 이차 전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 재사용이 가능한 이차 전지에 대한 것이다.
이차 전지(rechargeable battery)는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전할 수 있는 전지이다. 저용량의 이차 전지는 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같이 휴대할 수 있는 소형 전자기기에 사용되고, 대용량 전지는 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.
이차 전지는 일례로, 전극 어셈블리와, 전극 어셈블리가 수용된 케이스와, 케이스를 밀폐하는 캡 어셈블리를 포함하는 것이 일반적이다. 이러한 이차 전지의 조립은 전극 어셈블리의 일측에 형성된 두 개의 탭을 캡 어셈블리에 결합된 집전부재에 연결하는 방법이 사용될 수 있다.
이 과정에서 무지부와 집전부재를 서로 결합시키는 과정을 실시하게 되는데, 두 개의 탭이 전극 어셈블리에서 동일한 위치에 형성되어 있으므로, 결합이 어려운 문제점이 있다.
본 발명의 일 실시예는 조립이 용이하게 이루어질 수 있는 이차 전지를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 이차 전지는 제1 전극판, 제2 전극판 및 상기 제1 전극판과 제2 전극판의 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하고, 상기 제1 전극판으로부터 돌출되는 제1 전극탭과 상기 제2 전극판으로부터 돌출되는 제2 전극탭을 포함하는 전극 어셈블리, 일측이 개구되어 상기 전극 어셈블리를 수용하는 케이스, 상기 케이스의 개구된 부분을 커버하는 캡 플레이트와, 상기 캡 플레이트의 하측에 결합되어 상기 제1 전극탭에 전기적으로 연결된 제1 집전부재와, 상기 캡 플레이트의 하측에 결합되어 상기 전극 어셈블리를 향하도록 형성된 제2 집전부재 포함하는 캡 어셈블리, 및 상기 전극 어셈블리의 외면에 위치하는 안전부재를 포함하고, 상기 제1 전극탭은 상기 캡 플레이트를 향해 돌출되고, 상기 제2 전극탭은 상기 케이스의 바닥면을 향해 돌출되며, 상기 제2 전극탭은 상기 안전부재를 통하여 상기 제2 집전부재와 연결될 수 있다.
한편, 상기 안전부재는 상기 전극 어셈블리를 기준으로 서로 면대칭 형상인 두 개의 단위 안전부를 포함하고, 상기 단위 안전부는, 상기 전극 어셈블리의 일측에 대응되는 크기로 형성된 베이스부, 상기 베이스부의 상측에서 상기 제2 집전부재와 인접한 가장자리로부터 연장형성되고, 일부분이 절곡된 제1 연결부, 및 상기 베이스부의 하측에서 상기 제2 전극탭과 인접한 가장자리로부터 연장형성되고, 일부분이 절곡된 제2 연결부를 포함할 수 있다.
한편, 상기 제2 연결부는 상기 전극 어셈블리의 하면에 밀착될 수 있다.
한편, 상기 제1 전극탭과 상기 제2 전극탭은 상하방향으로 서로 중첩되지 않도록 위치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에서 제1 전극탭과 제2 전극탭은 전극 어셈블리의 상하측 각각에 형성된다. 그리고, 제1 전극탭은 제1 집전부재와 전기적으로 연결되고, 제2 전극탭은 안전부재에 의해 제2 집전부재와 전기적으로 연결된다. 이와 같이, 제1 전극탭과 제2 전극탭이 전극 어셈블리에서 서로 상이한 위치에 형성되어 있으므로, 결합 과정이 용이하게 진행될 수 있다.
또한, 안전부재가 전극 어셈블리의 양측을 감싸도록 이루어져 있으므로, 스웰링이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이다.
도 2는, 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에서 케이스를 제외하고 두 개의 단위 안전부가 보이도록 도시한 도면이다.
도 3은, 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에서 케이스를 제외하여 도시한 도면이다.
도 4는, 도 3에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에서 제2 전극탭과 안전부재를 확대하여 도시한 도면이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에서 변형예에 따른 제2 연결부를 도시한 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적인 실시예에서만 설명하고, 그 외의 다른 실시예에서는 대표적인 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"된 것도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이고, 도 2는, 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에서 케이스를 제외하고 두 개의 단위 안전부가 보이도록 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는 전극 어셈블리(110), 케이스(120), 캡 어셈블리(130) 및 안전부재(140)를 포함한다.
한편, 본 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는 일례로 리튬 이온 이차 전지로서 각형인 것을 예로서 설명한다. 다만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 본 발명은 리튬 폴리머 전지 또는 원통형 전지 등 다양한 형태의 전지에 적용될 수 있다.
전극 어셈블리(110)는 제1 전극판(미도시), 제2 전극판(미도시) 및 세퍼레이터(미도시)를 포함할 수 있다. 세퍼레이터는 제1 전극판과 제2 전극판의 사이에 개재된다. 이와 같은 제1 전극판, 제2 전극판 및 세퍼레이터는 일반적인 이차 전지에 포함된 것일 수 있으므로, 이에 대한 도면 및 상세한 설명은 생략하기로 한다.
그리고 전극 어셈블리(110)는 제1 전극판으로부터 돌출되는 제1 전극탭(111)과 제2 전극판으로부터 돌출되는 제2 전극탭(112)을 포함할 수 있다.
여기서, 제1 전극탭(111)은 양극, 제2 전극탭(112)은 음극일 수 있다. 이와 다르게, 제1 전극탭(111)이 음극이고, 제2 전극탭(112)은 양극인 것도 가능할 수 있다.
케이스(120)는 전극 어셈블리(110)를 수용한다. 이를 위한 케이스(120)는 일측이 개구될 수 있다. 더욱 상세하게 설명하면, 케이스(120)는 상면이 개구되게 형성될 수 있다. 케이스(120)의 형상은 일례로 직육면체로 이루어질 수 있다. 케이스(120)의 소재는 일례로 알루미늄, 스테인리스 스틸 등의 금속으로 이루어질 수 있다.
캡 어셈블리(130)는 캡 플레이트(131), 제1 집전부재(134) 및 제2 집전부재(135)를 포함할 수 있다.
캡 플레이트(131)는 케이스(120)의 개구된 부분을 커버한다. 캡 플레이트(131)의 형상은 일례로 일방향으로 연장된 판 형상으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.
제1 집전부재(134)는 캡 플레이트(131)의 하측에 결합된다. 제1 집전부재(134)는 제1 전극탭(111)에 전기적으로 연결된다. 더욱 상세하게 설명하면, 제1 집전부재(134)의 일측은 제1 전극탭(111)과 연결되고, 타측은 미도시된 연결 단자에 의해 후술할 제1 단자(132)와 연결된다. 즉, 제1 집전부재(134)는 제1 단자(132)와 제1 전극탭(111)을 전기적으로 연결한다.
제2 집전부재(135)는 캡 플레이트(131)의 하측에 결합되어 전극 어셈블리(110)를 향하도록 형성된다. 이와 같은 제1 집전부재(134) 및 제2 집전부재(135)는 일반적인 이차 전지에 포함된 집전부재일 수 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)에서는 제2 집전부재(135)가 제2 전극탭(112)과 직접적으로 연결되지는 않으며, 후술할 안전부재(140)에 의해 제2 전극탭(112)과 간접적으로 연결된다. 이에 대한 상세한 구조는 후술할 안전부재(140)를 설명하면서 상세하게 설명하기로 한다.
한편, 상기와 같은 캡 어셈블리(130)는 제1 단자(132) 및 제2 단자(133)를 포함할 수 있다.
제1 단자(132)는 캡 플레이트(131)의 외측으로 돌출되며, 제1 전극탭(111)과 전기적으로 연결된다. 제1 단자(132)의 형상은 일례로 직사각형의 판 형상으로 이루어질 수 있다. 전술한 바와 같이 제1 단자(132)는 후술할 제1 집전부재(134)를 매개로 제1 전극탭(111)과 전기적으로 연결될 수 있다.
제2 단자(133)는 캡 플레이트(131)의 외측으로 돌출되며, 제2 전극탭(112)과 전기적으로 연결된다. 제2 단자(133)의 형상은 일례로 직사각형의 판 형상으로 이루어진다. 전술한 바와 같이 제2 단자(133)는 제2 집전부재(135)를 매개로 제2 전극탭(112)과 전기적으로 연결된다.
안전부재(140)는 전극 어셈블리(110)의 양측면을 감싸도록 형성된다. 안전부재(140)는 외부로부터 못과 같은 물체가 이차 전지(100)를 관통하는 경우, 내부에서 단락이 발생하여 급격히 증가된 저항에 의해 고열이 발생하면서 폭발되는 것을 방지한다. 한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)에서 안전부재(140)는 제2 집전부재(135)와 제2 전극탭(112)을 연결한다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 이차 전지에서 제1 전극탭(111)은 캡 플레이트(131)를 향해 돌출되고, 제2 전극탭(112)은 케이스(120)의 바닥면을 향해 돌출될 수 있다.
더욱 상세하게 설명하면, 제1 전극탭(111)과 제2 전극탭(112)은 상하방향으로 서로 중첩되지 않도록 위치될 수 있다. 예를 들어 제1 전극탭(111)은 전지 어셈블리(110)에서 좌측 상단에 위치될 수 있고, 제2 전극탭(112)은 전지 어셈블리(110)에서 우측 하단에 위치될 수 있다.
이와 다르게, 제1 전극탭(111)은 전지 어셈블리(110)에서 우측 상단에 위치될 수 있고, 제2 전극탭(112)은 전지 어셈블리(110)에서 좌측 하단에 위치된 것도 가능할 수 있다.
한편, 제2 전극탭(112)은 안전부재(140)를 통하여 제2 집전부재(135)와 연결될 수 있다. 이를 위하여 안전부재(140)는 제2 전극탭(112)과 제2 집전부재(135)를 전기적으로 연결 가능하도록 형성될 수 있다.
도 3은, 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에서 케이스를 제외하여 도시한 도면이고, 도 4는, 도 3에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에서 제2 전극탭과 안전부재를 확대하여 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 전술한 안전부재(140)의 상세한 구조는 일례로 전극 어셈블리(110)를 기준으로 서로 면대칭 형상인 두 개의 단위 안전부(141)를 포함할 수 있다. 즉, 각각의 단위 안전부(141)는 전극 어셈블리(110)의 양측면에 밀착될 수 있다.
이러한 단위 안전부(141)의 상세한 구조는 일례로, 베이스부(142)와, 제1 연결부(143) 및 제2 연결부(144)를 포함할 수 있다.
베이스부(142)는 전극 어셈블리(110)의 일측에 대응되는 크기로 형성된다. 더욱 상세하게 베이스부(142)는 전극 어셈블리(110)의 길이방향으로 길게 형성된 면과 대응되는 크기로 이루어질 수 있다. 베이스부(142)의 형상은 일례로 직사각형일 수 있다.
제1 연결부(143)는 베이스부(142)의 상측에서 제2 집전부재(135)와 인접한 가장자리로부터 연장 형성된다. 제1 연결부(143)는 일부분이 절곡된다. 예를 들어, 제1 연결부(143)는 2단으로 절곡될 수 있다. 예를 들어, 제1 연결부(143)의 형상은 일례로 알파벳 'L'일 수 있다.
제1 연결부(143)는 제2 집전부재(135)와 연결될 수 있다. 제1 연결부(143)와 제2 집전부재(135)를 연결하는 방법은 일례로 용접에 의한 방법이 사용될 수 있으나 이에 한정하지는 않는다. 제1 연결부(143)에 의해 베이스부(142)와 제2 집전부재(135)가 전기적으로 연결될 수 있다.
제2 연결부(144)는 베이스부(142)의 하측에서 제2 전극탭(112)과 인접한 가장자리로부터 연장형성되고, 일부분이 절곡된다. 제2 연결부(144)는 제2 전극탭(112)과 연결될 수 있다. 제2 연결부(144)와 제2 전극탭(112)을 연결하는 방법은 일례로 용접에 의한 방법이 사용될 수 있다. 제1 연결부(143)에 의해 베이스부(142)와 제2 전극탭(112)이 전기적으로 연결될 수 있다. 그리고 전술한 바와 같이 베이스부(142)는 제1 연결부(143)에 의해 제2 집전부재(135)와 전기적으로 연결되므로, 베이스부(142)는 제2 집전부재(135)와 제2 전극탭(112)이 서로 전기적으로 연결될 수 있도록 한다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에서 변형예에 따른 제2 연결부를 도시한 단면도이다.
도 5를 참조하면, 변형예에 따른 제2 연결부(144)의 형상은 일례로 전극 어셈블리(110)의 하면에 밀착될 수 있다. 더욱 상세하게 설명하면, 제2 연결부(144)가 제2 전극탭(112)과 연결된 이후에, 제2 연결부(144)를 휘어서 전극 어셈블리(110)의 하면에 밀착되도록 할 수 있다. 이에 따라, 제2 연결부(144)가 차지하는 공간을 최소화하여, 이차 전지(100)의 크기가 증가되는 것을 방지할 수 있다.
도 3으로 되돌아가서, 상기와 같은 구조로 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)에서 제1 전극탭(111)와 제2 전극탭(112)은 전극 어셈블리(110)의 상하측 각각에 형성된다. 그리고, 제1 전극탭(111)은 제1 집전부재(134)와 전기적으로 연결되고, 제2 전극탭(112)은 안전부재(140)에 의해 제2 집전부재(135)와 전기적으로 연결된다. 이와 같이, 제1 전극탭(111)과 제2 전극탭(112)이 전극 어셈블리(110)에서 서로 상이한 위치에 형성되어 있으므로, 결합 과정이 용이하게 진행될 수 있다.
또한, 안전부재(140)가 전극 어셈블리(110)의 양측을 감싸도록 이루어져 있으므로, 스웰링이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이상에서 본 발명의 여러 실시예에 대하여 설명하였으나, 지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 이차 전지 110: 전극 어셈블리
111: 제1 전극탭 112: 제2 전극탭
120: 케이스 130: 캡 어셈블리
131: 캡 플레이트 132: 제1 단자
133: 제2 단자 134: 제1 집전부재
135: 제2 집전부재 140: 안전부재
141: 단위 안전부 142: 베이스부
143: 제1 연결부 144, 244: 제2 연결부

Claims (5)

  1. 제1 전극판, 제2 전극판 및 상기 제1 전극판과 제2 전극판의 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하고, 상기 제1 전극판으로부터 돌출되는 제1 전극탭과 상기 제2 전극판으로부터 돌출되는 제2 전극탭을 포함하는 전극 어셈블리,
    일측이 개구되어 상기 전극 어셈블리를 수용하는 케이스,
    상기 케이스의 개구된 부분을 커버하는 캡 플레이트와, 상기 캡 플레이트의 하측에 결합되어 상기 제1 전극탭에 전기적으로 연결된 제1 집전부재와, 상기 캡 플레이트의 하측에 결합되어 상기 전극 어셈블리를 향하도록 형성된 제2 집전부재 포함하는 캡 어셈블리, 및
    상기 전극 어셈블리의 외면에 위치하는 안전부재를 포함하고,
    상기 제1 전극탭은 상기 캡 플레이트를 향해 돌출되고, 상기 제2 전극탭은 상기 케이스의 바닥면을 향해 돌출되며, 상기 제2 전극탭은 상기 안전부재를 통하여 상기 제2 집전부재와 연결되는 이차 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 안전부재는 상기 전극 어셈블리를 기준으로 서로 면대칭 형상인 두 개의 단위 안전부를 포함하는 이차 전지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 단위 안전부는,
    상기 전극 어셈블리의 일측에 대응되는 크기로 형성된 베이스부,
    상기 베이스부의 상측에서 상기 제2 집전부재와 인접한 가장자리로부터 연장형성되고, 일부분이 절곡된 제1 연결부, 및
    상기 베이스부의 하측에서 상기 제2 전극탭과 인접한 가장자리로부터 연장형성되고, 일부분이 절곡된 제2 연결부를 포함하는 이차 전지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 연결부는 상기 전극 어셈블리의 하면에 밀착된 이차 전지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극탭과 상기 제2 전극탭은 상하방향으로 서로 중첩되지 않도록 위치된 이차 전지.
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