KR20160134236A - 이차 전지 - Google Patents

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KR20160134236A KR1020150067956A KR20150067956A KR20160134236A KR 20160134236 A KR20160134236 A KR 20160134236A KR 1020150067956 A KR1020150067956 A KR 1020150067956A KR 20150067956 A KR20150067956 A KR 20150067956A KR 20160134236 A KR20160134236 A KR 20160134236A
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Abstract

본 발명에서는 멀티 탭을 갖는 전극 조립체에서 멀티 탭의 용접된 부위가 파손되는 것을 방지할 수 있는 이차 전지가 개시된다.
일 예로, 내부에 공간을 포함하는 케이스; 상기 케이스에 내장되고, 세퍼레이터를 사이에 두고 권취된 양극판 및 음극판으로부터 집전 탭이 인출된 전극 조립체; 상기 집전 탭과 전기적으로 결합되는 전극 단자; 상기 전극 조립체와 상기 전극 단자의 사이에 위치한 절연 플레이트; 및 상기 전극 단자를 노출하되, 상기 케이스를 밀봉하는 캡 플레이트를 포함하고, 상기 절연 플레이트는 상기 캡 플레이트를 향하는 면에 적어도 하나의 돌기를 포함하는 이차전지가 개시된다.

Description

이차 전지{Secondary Battery}
본 발명은 멀티 탭을 갖는 전극 조립체에서 멀티 탭의 용접된 부위가 파손되는 것을 방지할 수 있는 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지(rechargeable battery)는 일차 전지와 달리 충전 및 방전을 반복적으로 수행하는 전지이다. 소용량의 이차 전지는 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같이 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 대용량 이차 전지는 하이브리드 자동차 및 전기 자동차의 모터 구동용 전원으로 사용될 수 있다.
예를 들면, 이차 전지는 충전 및 방전 작용하는 전극 조립체, 전극 조립체를 수용하는 케이스, 케이스의 개구에 결합되는 캡 플레이트, 및 전극 조립체를 캡 플레이트의 외부로 인출하는 전극단자를 포함한다.
최근 들어, 고용량 전지를 형성하기 위한 노력들이 지속되어 왔으며, 특히 전극 조립체의 무지부로부터 멀티 탭을 형성하는 기술이 개발되었다. 그러나, 이러한 멀티 탭은 두께로 인하여 용접시 불량이 발생하거나 구조적으로 취약한 문제를 갖는다.
본 발명은 멀티 탭을 갖는 전극 조립체에서 멀티 탭의 용접된 부위가 파손되는 것을 방지할 수 있는 이차 전지를 제공한다.
본 발명에 따른 이차 전지는 내부에 공간을 포함하는 케이스; 상기 케이스에 내장되고, 세퍼레이터를 사이에 두고 권취된 양극판 및 음극판으로부터 집전 탭이 인출된 전극 조립체; 상기 집전 탭과 전기적으로 결합되는 전극 단자; 상기 전극 조립체와 상기 전극 단자의 사이에 위치한 절연 플레이트; 및 상기 전극 단자를 노출하되, 상기 케이스를 밀봉하는 캡 플레이트를 포함하고, 상기 절연 플레이트는 상기 캡 플레이트를 향하는 면에 적어도 하나의 돌기를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 절연 플레이트는 양 가장자리에 비해 더 높게 위치한 중앙 영역을 포함하고, 상기 돌기는 상기 중앙 영역에 형성될 수 있다.
또한, 상기 돌기는 상기 중앙 영역과 상기 양 가장자리의 높이차에 대응되는 높이를 갖도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 돌기는 상기 절연 플레이트의 하면으로부터 상기 전극 조립체에 접하도록 연장되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 돌기는 1.0[mm] 내지 1.2[mm]의 높이로 형성될 수 있다.
또한, 상기 돌기는 상기 전극 탭의 각각에 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
또한, 상기 돌기는 상기 전극 탭의 극성에 따라 상호간에 다른 높이를 갖도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 양극판으로부터 인출된 전극 탭에 대응되는 돌기의 높이는 0.4[mm] 내지 0.6[mm]로 형성될 수 있다.
또한, 상기 음극판으로부터 인출된 전극 탭에 대응되는 돌기의 높이는 0.6[mm] 내지 0.8[mm]로 형성될 수 있다
또한, 상기 전극 탭은 상기 전극 조립체로부터 인출된 복수개의 멀티 탭으로 구성되고, 상기 절연 플레이트의 상부에서 절곡되어 상기 전극 단자와 전기적으로 연결된 상기 돌기는 상기 절연 플레이트의 길이 방향에 대해 수직한 방향을 따라 연장되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 절연 플레이트의 상부에 형성된 한 쌍의 리드 탭을 더 포함하고, 상기 전극 조립체의 전극 탭은 상기 리드 탭의 각각의 일단에 전기적으로 연결할 수 있다.
또한, 상기 리드 탭의 타단은 상기 전극 단자와 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 상기 절연 플레이트는 양 가장자리 또는 상기 절연 플레이트의 중앙 영역에 형성된 지지 부재를 포함할 수 있다.
또한, 상기 절연 플레이트는 양측에 후크부를 포함하고, 상기 후크부는 가스켓의 결합홀에 물리적으로 연결된 이차 전지.
본 발명에 의한 이차 전지는 절연 플레이트의 하부에 돌기를 구비하여, 전극 조립체의 위치를 고정시켜서 내부 진동을 감소시키고, 내부 진동에 의해 집전 탭과 리드 탭의 용접 부위가 변형되는 변위를 줄여줌으로써, 용접 부위가 파손되는 것을 방지하여 안정성 및 신뢰성을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 전극 조립체가 캡 플레이트와 결합된 상태를 도시한 것이다.
도 4는 도 1의 A-A'선 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 절연 플레이트를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 절연 플레이트를 도시한 정면도이다.
본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 전극 조립체가 캡 플레이트와 결합된 상태를 도시한 것이다.
도 4는 도 1의 A-A'선 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 절연 플레이트를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 절연 플레이트를 도시한 정면도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지(100)는 케이스(110), 상기 케이스(110)에 내장되는 전극 조립체(120), 상기 케이스(110)를 밀봉하는 캡 플레이트(130), 상기 전극 조립체(120)에 전기적으로 연결되는 전극 단자(140, 145), 상기 전극 단자(141, 145)와 캡 플레이트(130)의 사이에 위치하는 가스켓(150, 155), 상기 전극 단자(140, 145)와 전극 조립체(120)의 사이에 위치하는 절연 플레이트(160), 상기 절연 플레이트(160)에 형성되어 상기 전극 단자(141, 145)와 전극 조립체(120) 사이의 연결 경로를 형성하는 리드 탭(170, 171), 상기 캡 플레이트(130)의 상부에 형성된 절연 부재(180, 181) 및 단자 플레이트(190, 191)를 포함할 수 있다.
상기 케이스(110)는 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 니켈이 도금된 스틸과 같은 도전성 금속으로 형성되며, 상기 전극 조립체(120)가 삽입 안착될 수 있는 개구부가 형성된 대략 육면체 형상으로 이루어진다. 상기 케이스(110)가 상기 캡 플레이트(130)와 접하는 둘레 부분이 실질적으로 개방된 부분이다.
상기 케이스(110)의 내면은 기본적으로 절연 처리되어, 내부에서 전기적 단락이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 경우에 따라, 상기 전극 조립체의 일 전극이 상기 캡 플레이트(131)를 통해 상기 케이스(110)에 전기적으로 연결될 수 있으며, 이 경우에도 케이스(110) 내부의 절연 처리에 의해 내부적인 전기적 단락은 방지된다.
상기 전극 조립체(120)는 얇은 판형 혹은 막형으로 형성된 제 1 전극판, 세퍼레이터 및 제 2 전극판의 적층체를 권취하거나 겹쳐서 형성한다. 여기서, 제 1 전극판은 양극으로서 동작할 수 있으며, 제 2 전극판은 음극으로서 동작할 수 있다. 물론, 당업자의 선택에 따라 상기 제 1 전극판 및 제 2 전극판은 서로 극성을 달리하여 배치될 수도 있다.
상기 제 1 전극판은 알루미늄과 같은 금속 포일로 형성된 제 1 전극 집전체에 전이금속산화물 등의 제 1 전극 활물질을 도포함으로써 형성되며, 제 1 활물질이 도포되지 않은 영역인 제 1 전극 무지부를 포함한다. 상기 제 1 전극 무지부는 제 1 전극판과 외부 간의 전류 흐름의 통로를 제공한다. 한편, 상기 제 1 전극판의 재질로서 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
또한, 상기 제 1 전극판의 무지부는 제 1 집전 탭(121)을 형성할 수 있다. 상기 제 1 집전 탭(121)은 다수개로 구비되어 상기 제 1 전극 무지부로부터 돌출되도록 형성되며, 상기 제 1 집전 탭(121)은 상기 제 1 전극판이 권취될 때 일정한 위치에서 형성되어 중첩될 수 있도록 형성된 멀티 탭 구조를 형성한다. 이를 위해, 상기 제 1 전극판은 다수의 제 1 집전 탭(121)들을 기설정된 거리로 이격시켜서 배치한 상태에서 권취될 수 있다. 상기 제 1 집전 탭(121)은 상기 제 1 전극판에 일체로 형성된 구조를 갖고, 권취된 제 1 전극판 각각으로부터 인출되기 때문에 상기 전극 조립체(120)로부터의 집전 효율을 높일 수 있는 장점을 갖는다. 다만, 상기 제 1 집전 탭(121)은 당업자의 선택에 따라 상기 제 1 전극판과 별도의 부재를 통해 형성되는 것도 가능하다.
상기 제 2 전극판은 구리 또는 니켈과 같은 금속 포일로 형성된 제 2 전극 집전체에 흑연 또는 탄소 등의 제 2 전극 활물질을 도포함으로써 형성되며, 제 2 활물질이 도포되지 않는 영역인 제 2 전극 무지부를 포함한다.
또한, 상기 제 2 전극판의 무지부로부터 상기 제 1 집전 탭(121)과 대응되도록 제 2 집전 탭(122)이 형성될 수 있다. 상기 제 2 집전 탭(122) 역시 상기 제 2 전극판에 이격된 다수개로 배열된 상태에서, 상기 제 2 전극판을 권취함으로써 형성될 수 있다.
상기 세퍼레이터는 제 1 전극판과 제 2 전극판의 사이에 위치되어 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 역할을 수행한다. 상기 세퍼레이터는 폴리에틸렌이나, 폴리 프로필렌이나, 폴리 에틸렌과 폴리 프로필렌의 복합 필름으로 이루어질 수 있다. 한편, 상기 세퍼레이터의 재질로서 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
상기와 같은 전극 조립체(120) 전해액과 함께 상기 케이스(110)에 수납된다. 상기 전해액은 EC(ethylene carbonate), PC(propylene carbonate), DEC(diethyl carbonate), EMC(ethyl methyl carbonate), DMC(dimethyl carbonate)와 같은 유기 용매에 LiPF6, LiBF4와 같은 리튬염으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 전해액은 액체, 고체 또는 겔상일 수 있다. 상기 제 1 집전 탭(121) 및 제 2 집전 탭(122)은 상기 리드 탭(170, 171)과 전기적으로 연결된다. 비록 도 2에서는 설명을 위해 상기 집전 탭(121, 122)이 수직하게 연장되어 있는 상태로 도시되어 있으나, 보다 구체적으로는 두 개의 전극 조립체(120)에 대해 상기 집전 탭(121, 122)을 상기 리드 탭(170, 171)에 초음파 용접한 이후, 그 하부에 상기 절연 플레이트(160)를 삽입하고, 상기 집전 탭(121, 122)을 대략 90도로 벤딩하여, 도 3 및 도 4와 같은 구조를 완성하게 된다.
상기 캡 플레이트(130)는 판상으로 구비되어, 상기 케이스(110)의 개구를 밀봉하며, 상기 케이스(110)와 동일한 재질로 형성될 수 있다. 상기 캡 플레이트(130)는 레이저 용접 방식으로 상기 케이스(110)에 결합될 수 있다. 또한, 상기 캡 플레이트(130)는 전기적으로 독립하거나, 경우에 따라 상기 제 1 집전 탭(121) 또는 제 2 집전 탭(122) 중 어느 하나에 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 캡 플레이트(130)는 상기 제 1 집전 탭(121)과 전기적으로 연결될 수 있고, 이 때 상기 캡 플레이트(130) 및 케이스(110)는 이와 동일한 제 1 극성을 갖게 되며, 물론 상기 캡 플레이트(130)가 상기 제 2 집전 탭(122)와 전기적으로 연결되는 것도 가능하다.
상기 캡 플레이트(130)는 대략 중앙에 타 영역에 비해 얇은 두께로 형성된 안전 벤트(131)를 포함한다. 상기 안전 벤트(131)는 내부의 압력이 기설정된 압력에 비해 높은 경우, 타 영역에 비해 먼저 개방되어 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지(100)가 폭발하는 것을 방지한다.
또한, 상기 캡 플레이트(130)는 적어도 일측에 전해액을 주입하기 위해 주입구(132)를 구비한다. 상기 주입구(132)를 통해 내부로 전해액이 주입되며, 그 이후 상기 주입구(132)는 주입 마개(135)에 의해 밀봉된다.
또한, 상기 캡 플레이트(130)는 양측에 각각 전극 단자(140, 145)가 관통되기 위한 관통홀(133, 134)을 포함한다. 상기 관통홀(133, 134)를 통해 상기 전극 단자(140, 145)가 상기 캡 플레이트(130)의 상부로 노출되어, 상기 단자 플레이트(190, 191)에 연결될 수 있다.
상기 전극 단자(140, 145)는 상기 전극 조립체(120)의 제 1 집전 탭(121) 및 제 2 집전 탭(122) 각각에 대해 전기적으로 연결된다. 상기 전극 단자(140, 145) 중 제 1 전극 단자(140)는 상기 제 1 집전탭(121)에 연결된 리드 탭(170)과 결합되고, 제 2 전극 단자(145)는 제 2 집전탭(122)에 연결된 리드 탭(171)과 결합될 수 있다. 그리고 여기서, 상기 결합의 방식은 초음파 용접을 이용할 수 있다.
상기 제 1 전극 단자(140)는 상기 리드 탭(170)과 결합되기 위한 바디부(141), 상기 바디부(141)로부터 수직 방향으로 돌출된 단자부(142)를 포함한다. 그리고 상기 단자부(142)는 상기 캡 플레이트(130)의 외부로 노출되는 높이로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제 2 전극 단자(145) 역시 상기 제 1 전극 단자(140)에 대응되도록 바디브(146)와 단자부(147)를 포함한다.
상기 가스켓(150, 155)은 상기 전극 단자(140, 145)와 캡 플레이트(130)의 사이에 위치한다. 상기 가스켓(150)은 상기 전극 단자(140, 145)의 바디부(141, 146)를 커버하도록 형성되고, 상기 단자부(142, 147)에 의해서는 관통된다. 상기 가스켓(150, 155)은 평탄하게 형성된 플레이트부(151, 156)와, 상기 플레이트부(151, 156)로부터 수직 방향으로 아래를 향해 형성된 커버부(152, 157), 상기 플레이트부(151, 156)의 상측에 형성된 절연부(153, 158), 상기 절연부(154, 158)로부터 수직 방향으로 상부를 행해 형성된 밀봉부(154, 159)를 포함한다.
그 중에서, 상기 커버부(152, 157)는 상기 전극 단자(140, 145)의 바디부(141, 146)를 측면에서 커버한다. 또한, 상기 커버부(152, 157)은 내측에 적어도 하나의 결합홀(152a, 158a)을 포함한다. 상기 결합홀(152a, 158a)에는 후술할 상기 절연 플레이트(160)의 후크부(163)가 결합되어, 상기 가스켓(150, 155)와 상기 절연 플레이트(160)가 결합된 상태를 유지할 수 있다.
상기 절연부(153, 158)는 상기 캡 플레이트(130)의 하면에 밀착하여 형성된다. 따라서, 상기 절연부(153, 158)는 상기 캡 플레이트(130)로부터 상기 전극 단자(140, 145)가 절연된 상태로 고정될 수 있도록 한다.
상기 밀봉부(154, 159)는 상기 캡 플레이트(130)의 관통홀(133, 134)을 관통하여 형성된다. 또한, 상기 밀봉부(154, 159) 및 절연부(153, 158)는 내부에 홀을 통해 상기 전극 단자(140, 145)의 단자부(142, 147)에 의해 관통되고, 상기 밀봉부(154, 159)는 상기 단자부(142, 147)를 커버하면서 상기 캡 플레이트(130)의 관통홀(133, 134)을 관통한다. 따라서, 상기 전극 단자(140, 145)의 단자부(142, 147)는 상기 캡 플레이트(130)로부터 전기적으로 절연될 수 있다.
상기 절연 플레이트(160)는 상기 전극 단자(140, 145)와 전극 조립체(120)의 사이에 위치한다. 상기 절연 플레이트(160)는 상기 전극 조립체(120)를 보호하며, 특히 상기 캡 플레이트(120)가 내부로 변형되는 경우 상기 전극 조립체(120)가 파손되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 절연 플레이트(160)는 상기 케이스(110)의 내부에서 상기 전극 조립체(120)의 위치를 고정시키고, 전기적으로 상기 캡 플레이트(130)와 독립시킬 수 있다. 또한, 별도로 도시하지는 않았지만, 상기 절연 플레이트(160) 외에도 상기 전극 단자(140, 145)의 상부에 추가적인 절연 플레이트가 더 형성되어 절연성을 높이는 것도 가능하다.
상기 절연 플레이트(160)는 양측 가장자리에 플레이트로 형성된 한쌍의 플레이트 영역(161), 상기 플레이트 영역(161)의 길이 방향에서의 각 단부에 돌출되어 형성된 한 쌍의 제 1 지지 영역(162), 상기 플레이트 영역(161)의 길이 방향을 따라 배열된 두 쌍의 후크부(163), 상기 플레이트 영역(161)의 사이에 위치하며 상기 플레이트 영역(161)의 경사면(161a)에 연결되어 상기 플레이트(161)에 비해 더 높게 형성되는 중앙 영역(164), 상기 중앙 영역(164)의 길이 방향을 따라 형성된 한 쌍의 제 2 지지 영역(165)을 포함한다.
여기서, 상기 제 1 지지 영역(162)과 제 2 지지 영역(165)는 상기 캡 플레이트(130)에 닿는 높이로 형성되어, 상기 절연 플레이트(160)의 위치를 상기 캡 플레이트(130)와 전극 조립체(120)의 사이로 고정시킨다.
또한, 상기 후크부(163)는 상기 가스켓(150, 155)의 결합홀(152a, 157a)에 체결된다. 따라서, 상기 체결을 통해, 상기 절연 플레이트(160)는 상기 가스켓(150, 155)과 결합된 상태를 안정적으로 유지할 수 있다.
상기 중앙 영역(164)는 상기 경사면(161a)에 의해 상기 플레이트 영역(161)에 비해 높게 위치하며, 이에 따라 상기 전극 조립체(120)에 형성된 집전 탭(121, 122)의 절곡된 높이에 대응된다. 보다 구체적으로, 상기 집전 탭(121, 122)은 상단부가 상기 절연 플레이트(160)의 외부로부터 내부를 향하는 방향으로 대략 90도로 절곡되고, 이 상태에서 상기 절연 플레이트(160)에 형성된 리드 탭(170, 171)와 초음파 용접된다. 따라서, 상기 집전 탭(121, 122)은 상기 전극 조립체(120)의 타 영역에 비해 높은 위치에서 상기 리드 탭(170, 171)과 결합된 상태를 유지하여야 하기 때문에, 상기 중앙 영역(164)이 상기 플레이트 영역(161)에 비해 높게 위치하여 이러한 높이 차이를 보정할 수 있다. 또한, 상기 중앙 영역(164)에는 상기 캡 플레이트(130)의 안전 벤트(131)에 대응되는 위치에 벤트 홀(164a), 상기 주입구(132)에 대응되는 위치에 주입 홀(164b)이 형성될 수 있다.
또한, 상기 중앙 영역(164)의 하면에는 복수개로 형성된 돌기(166, 167, 168)가 형성된다. 상기 돌기(166, 167, 168)는 상기 중앙 영역(164)의 양측에 각각 복수로 형성된 제 1 돌기(166) 및 제 2 돌기(167), 상기 중앙 영역(164)의 중앙에 복수로 형성된 제 3 돌기(168)로 구성된다.
상기 제 1 돌기(166)는 상기 전극 조립체(120)의 제 1 집전 탭(121)에 대응되는 위치에 구비된다. 상기 제 1 돌기(166)는 상기 제 1 집전 탭(121)이 상기 리드 탭(170)과 용접된 부위를 보호하며, 보다 구체적으로는 상기 용접 부위가 이차 전지(100) 내부의 진동에 의해 미세하게 흔들리는 경우 상기 용접 부위의 변위를 제한하여 고정시키는 역할을 한다. 따라서, 내부 진동에 의해 상기 제 1 집전 탭(121)의 용접 부위가 변형되더라고 상기 제 1 돌기(166)에 의해 상기 제 1 집전 탭(121)에 거나 크랙이 발생되어 파손되는 것을 방지함으로써, 안정성을 높일 수 있다. 그리고 알루미늄 재질로 형성된 상기 제 1 집전 탭(121)은 상기 제 1 집전 탭(122)에 비해 상대적으로 플렉서블하며, 이에 따라 상기 제 1 돌기(166)의 높이(h1)는 0.3[mm] 내지 0.6[mm]로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 제 1 돌기(166)의 높이(h1)가 0.3[mm] 이상인 경우 상기 제 1 집전 탭(121)의 변위에 충분한 제한을 가할 수 있어서 파손을 방지할 수 있고, 0.6[mm] 이하인 경우 상기 제 1 집전 탭(121)의 용접이 용이하다.
상기 제 2 돌기(167)는 상기 전극 조립체(120)의 제 2 집전 탭(122)에 대응되는 위치에 구비된다. 상기 제 2 돌기(167)는 상기 제 2 집전 탭(122)이 상기 리드 탭(170)과 용접된 부위를 보호한다. 또한, 구리 재질로 형성된 상기 제 2 집전 탭(122)은 상기 제 1 집전 탭(121)에 비해 상대적으로 잘 강성이 높으며, 이에 따라 상기 제 2 돌기(167)의 높이(h2)는 0.6[mm] 내지 0.8[mm]의 높이로 형성되는 것이 바람직하다. 역시 상기 제 2 돌기(167)의 높이(h2)가 0.6[mm] 이상인 경우 상기 제 2 집전 탭(122)의 변위에 충분한 제한을 가할 수 있어서 파손을 방지할 수 있고, 0.8[mm] 이하인 경우 상기 제 2 집전 탭(122)의 용접이 용이하다.
상기 제 3 돌기(168)는 상기 전극 조립체(120)에 대략적으로 접하도록 형성된다. 보다 구체적으로 상기 제 3 돌기(168)의 높이(h3)는 상기 절연 플레이트(160)의 플레이트 영역(161)과 중앙 영역(164)의 높이 차이에 대응되도록 형성된다. 따라서, 상기 전극 조립체(120)에는 상기 플레이트 영역(161) 및 상기 제 3 돌기(168)가 접하도록 형성되어, 안정적인 구조를 결합 상태를 유지할 수 있다. 상기 제 3 돌기(168)의 높이(h3)는 공차를 고려하여 1[mm] 내지 1.2[mm]의 사이로 형성될 수 있다.
상기 리드 탭(170, 171)은 한 쌍으로 구비되어 상기 절연 플레이트(160)의 상부에 형성된다. 상기 리드 탭(170, 171)은 상기 절연 플레이트(160)의 플레이트 영역(161)으로부터 경사면(161a)을 따라 상기 중앙 영역(164)까지 연장되어 형성된다. 상기 리드 탭(170, 171)은 상기 중앙 영역(164)의 위치의 일단부가 절곡된 집전 탭(121, 122)와 용접되어 결합한다. 따라서, 상기 리드 탭(170, 171)은 각각 상기 집전 탭(121, 122)과 전기적으로 연결된다. 또한, 상기 리드 탭(170, 171)은 상기 플레이트 영역(161)에 위치한 타단부가 상기 전극 단자(140, 141)의 바디부(141)에 용접되어 결합된다. 따라서, 상기 리드 탭(170, 171)으로 인해, 상기 집전 탭(121, 122)과 전극 단자(140, 141) 사이의 전기적 경로가 형성된다.
상기 절연 부재(180, 181)는 상기 캡 플레이트(130)의 상부에 형성된다. 상기 절연 부재(180, 181)는 상기 캡 플레이트(130)를 상기 단자 플레이트(190, 191)와 각각 절연시킨다. 또한, 상기 절연 부재(180, 181)는 내부에 관통홀을 통해 상기 가스켓(150)의 밀봉부(154, 159)와 상기 전극 단자(140)의 단자부(142, 147)에 의해 관통된다.
또한, 별도로 도시하지는 않았지만, 당업자의 선택에 따라, 상기 절연 부재(180, 181)의 하면에 체결 돌기가 더 형성되고, 상기 캡 플레이트(130)에 이와 결합되는 체결홈이 더 형성되어, 상기 절연 부재(180, 181)가 상기 캡 플레이트(130)와 고정된 상태를 유지할 수 있도록 하는 것도 가능하다.
상기 단자 플레이트(190, 191)는 상기 절연 부재(180, 181)의 상부에 형성된다. 상기 단자 플레이트(190, 191)는 관통홀을 통해 노출된 상기 전극 단자(140)의 단자부(142, 147)에 결합된다. 여기서, 상기 단자부(142, 147)는 리벳팅 또는 용접을 통해 상기 단자 플레이트(190, 191)와 결합될 수 있다. 이에 따라, 상기 전극 조립체(120)의 전극판은 상기 단자 플레이트(190, 191)를 통해 외부와 충방전 동작을 수행할 수 있다.
상기와 같이 하여, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지(100)는 절연 플레이트(160)의 하부에 돌기(166, 167, 168)를 구비하여, 전극 조립체(130)의 위치를 고정시켜서 내부 진동을 감소시키고, 내부 진동에 의해 집전 탭(121, 122)과 리드 탭(170)의 용접 부위가 변형되는 변위를 줄여줌으로써, 용접 부위가 파손되는 것을 방지하여 안정성 및 신뢰성을 높일 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 이차 전지를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100; 이차 전지 110; 케이스
120; 전극 조립체 130; 캡 플레이트
140, 145; 전극 단자 150, 155; 가스켓
160; 절연 플레이트 161; 플레이트 영역
162; 제 1 지지 부재 163; 후크부
164; 중앙 영역 165; 제 2 지지 부재
166; 제 1 돌기 167; 제 2 돌기
168; 제 3 돌기 170, 171; 리드 탭
180, 181; 절연 부재 190, 191; 단자 플레이트

Claims (15)

  1. 내부에 공간을 포함하는 케이스;
    상기 케이스에 내장되고, 세퍼레이터를 사이에 두고 권취된 양극판 및 음극판으로부터 집전 탭이 인출된 전극 조립체;
    상기 집전 탭과 전기적으로 결합되는 전극 단자;
    상기 전극 조립체와 상기 전극 단자의 사이에 위치한 절연 플레이트; 및
    상기 전극 단자를 노출하되, 상기 케이스를 밀봉하는 캡 플레이트를 포함하고,
    상기 절연 플레이트는 상기 캡 플레이트를 향하는 면에 적어도 하나의 돌기를 포함하는 이차 전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연 플레이트는 양 가장자리에 비해 더 높게 위치한 중앙 영역을 포함하고, 상기 돌기는 상기 중앙 영역에 형성된 이차 전지.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 돌기는 상기 중앙 영역과 상기 양 가장자리의 높이차에 대응되는 높이를 갖도록 형성된 이차 전지.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌기는 상기 절연 플레이트의 하면으로부터 상기 전극 조립체에 접하도록 연장되어 형성된 이차 전지.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 돌기는 1.0[mm] 내지 1.2[mm]의 높이로 형성된 이차 전지.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌기는 상기 전극 탭의 각각에 대응되는 위치에 형성되는 이차 전지.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 돌기는 상기 전극 탭의 극성에 따라 상호간에 다른 높이를 갖도록 형성된 이차 전지.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 양극판으로부터 인출된 전극 탭에 대응되는 돌기의 높이는 0.4[mm] 내지 0.6[mm]로 형성된 이차 전지.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 음극판으로부터 인출된 전극 탭에 대응되는 돌기의 높이는 0.6[mm] 내지 0.8[mm]로 형성된 이차 전지.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극 탭은 상기 전극 조립체로부터 인출된 복수개의 멀티 탭으로 구성되고, 상기 절연 플레이트의 상부에서 절곡되어 상기 전극 단자와 전기적으로 연결된 이차 전지.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 돌기는 상기 절연 플레이트의 길이 방향에 대해 수직한 방향을 따라 연장되어 형성된 이차 전지.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연 플레이트의 상부에 형성된 한 쌍의 리드 탭을 더 포함하고,
    상기 전극 조립체의 전극 탭은 상기 리드 탭의 각각의 일단에 전기적으로 연결한 이차 전지.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 리드 탭의 타단은 상기 전극 단자와 전기적으로 연결된 이차 전지.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연 플레이트는 양 가장자리 또는 상기 절연 플레이트의 중앙 영역에 형성된 지지 부재를 포함하는 이차 전지.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연 플레이트는 양측에 후크부를 포함하고, 상기 후크부는 가스켓의 결합홀에 물리적으로 연결된 이차 전지.
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