KR20170006809A

KR20170006809A - 이차전지

Info

Publication number: KR20170006809A
Application number: KR1020150098007A
Authority: KR
Inventors: 신초롱; 성주환; 김형권
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2015-07-09
Filing date: 2015-07-09
Publication date: 2017-01-18
Also published as: KR101984883B1

Abstract

본 발명은 이차전지에 관한 것으로서, 개구부를 통해 전극조립체를 수용하는 캔; 및 상기 캔의 개구부를 밀봉하는 캡 조립체를 포함하며, 상기 캡 조립체는 상기 캔에 나사 결합되면서 상기 개구부를 밀봉한다.

Description

이차전지{SECONDARY BATTERY}

본 발명은 이차전지에 관한 것으로서, 특히 가스 방출이 용이한 캡 조립체를 구비한 이차전지에 관한 것이다.

일반적으로 이차 전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하며, 이러한 이차 전지는 폰, 노트북 컴퓨터 및 캠코더 등의 첨단 전자 기기 분야에서 널리 사용되고 있다.

특허등록번호 제10-0958649호

종래기술에 따른 이차전지는 개구부를 통해 전극조립체를 수용하는 캔; 및 상기 캔의 개구부를 밀봉하는 캡 조립체를 포함하며, 상기 캔과 상기 캡 조립체는 클리핑 방식으로 조립한다.

한편, 이차전지는 이차전지의 성능 향상을 위해 전해액을 추가로 주입하여 사용할 수도 있다.

그러나 종래기술에 따른 이차전지는 상기 캔과 상기 캡 조립체가 클리핑 방식으로 조립되면서 캡 조립체를 분해가 불가능하며, 이에 이차전지의 성능을 향상시키는데 한계가 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 캔과 캡 조립체를 분해 가능하게 개선하고, 이에 캔의 내부에 전해액을 추가로 주입하여 이차전지의 성능을 향상시킬 수 있는 이차전지를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차전지는 개구부를 통해 전극조립체를 수용하는 캔; 및 상기 캔의 개구부를 밀봉하는 캡 조립체를 포함하며, 상기 캡 조립체는 상기 캔에 나사 결합되면서 상기 개구부를 밀봉할 수 있다.

상기 캡 조립체의 외주면에는 외측 나사부가 형성되고, 상기 캔의 단부의 내주면에는 상기 외측 나사부가 나사 결합되도록 내측 나사부가 형성될 수 있다.

상기 캡 조립체는 상기 개구부의 상측에 배치되는 탑캡과, 탑캡 하부에 구비되는 PTC(Positive Thermal Coefficient)와, 상기 PTC의 하부에 구비되는 CID(전류 차단기:Current Interrupt Device)와, 상기 CID의 하부에 구비되는 안전밴트, 및 상기 탑캡, PTC, CID 및 안전밴트의 외주면을 감싸는 형태로 구비되고 상기 캔에 나사 결합되는 밀봉부재를 포함할 수 있다.

상기 밀봉부재는 절연성을 가지는 소재로 마련될 수 있다.

상기 캔의 내부에는 상기 전극조립체에 형성된 제1 전극탭과 연결되는 제1 전극 집전판이 구비되고, 상기 제1 전극 집전판과 상기 캡 조립체 사이에는 상기 제1 집전 집전판과 상기 캡 조립체를 전기적으로 연결하는 제1 전극리드가 구비될 수 있다.

상기 제1 전극리드는 탄성 복원력을 가지는 소재로 마련될 수 있다.

상기 제1 전극리드는 양 단부가 상기 제1 전극 집전판과 상기 캡 조립체의 상호 대응하는 대응면에 각각 지지되는 스프링으로 마련될 수 있다.

상기 캔의 개구부 상단에는 내주면을 따라 결합홈이 형성되고, 상기 결합홈에는 상기 캔에 결합된 상기 캡 조립체의 인출을 방지하는 고정부재가 결합될 수 있다.

상기 고정부재는 절연성을 가지는 소재로 마련될 수 있다.

상기 캡 조립체는 상기 개구부의 상측에 배치되고 융기부가 형성된 탑캡을 포함하며, 상기 융기부는 상호 대응하는 양 측부에 수직면이 형성되어, 상기 양 수직면을 통해 캡 조립체를 조이거나 또는 풀게 될 수 있다.

상기 캡 조립체는 상기 개구부의 상측에 배치되고 융기부가 형성된 탑캡을 포함하며, 상기 융기부를 제외한 상기 탑캡의 상면을 포함하여 상기 캔의 상부까지 덮이게 결합되는 보호필름을 포함할 수 있다.

본 발명은 하기와 같은 효과가 있다.

첫째: 본 발명은 캔과 캡 조립체를 나사 결합함으로써 필요에 따라 캡 조립체를 캔으로부터 분리할 수 있으며, 이에 효율성을 높일 수 있다.

둘째: 본 발명은 캡 조립체의 상면에 캡 조립체를 조이거나 또는 풀기 위한 수직면이 형성됨으로써 캡 조립체를 보다 용이하게 조이거나 또는 풀 수 있다.

셋째: 본 발명은 캡 조립체의 상면에 보호필름을 구비함으로써 보호필름의 제거 여부를 통해 캡 조립체의 풀림 여부를 확인할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 이차전지를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 이차전지를 도시한 단면도.
도 3은 도 2에 표시된 A부분 확대도.
도 4는 본 발명에 따른 고정부재를 포함하는 이차전지를 도시한 사시도.
도 5는 도 4의 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 수직면이 형성된 탑캡을 도시한 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 보호필름이 형성된 이차전지를 도시한 단면도.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본 발명에 따른 이차전지는 도 1 및 도 2에 도시되어 있는 것과 같이, 전극조립체(110), 개구부(121)를 통해 전극조립체(110)를 수용하는 캔(120), 및 캔(120)의 개구부(121)를 밀봉하는 캡 조립체(130)를 포함한다.

전극조립체(110)는 제1 전극, 제1 분리막 및 제2 전극으로 마련되며, 제1 전극에는 제1 전극탭(111)이 형성되고, 제2 전극에는 제2 전극탭이 형성된다.

캔(120)은 도 1에서 보았을 때 상측에 개구부(121)를 가지는 원통 형태로 마련되며, 개구부의 하부에는 캡 조립체(130)가 지지되는 비딩부가 형성된다.

캡 조립체(130)는 개구부(121)에 실장되는 것으로, 개구부(121)의 상측에 배치되고 상면에 융기부(131a)가 형성된 탑캡(131)과, 탑캡(131) 하부에 구비되는 PTC(Positive Thermal Coefficient)(132)와, PTC(132)의 하부에 구비되는 CID(전류 차단기:Current Interrupt Device)(133)와, CID(133)의 하부에 구비되는 안전밴트(134), 및 탑캡(131), PTC(132), CID(13) 및 안전밴트(134)의 외주면을 감싸는 형태로 구비되고 개구부(121)에 실장되는 밀봉부재(135)를 포함한다.

한편, 종래의 이차전지는 캔과 캡 조립체를 클리핑 방식을 이용하여 완제품으로 제조되는 것이 일반적이다. 이러한 방식으로 제작되는 완제품 이차전지는 사용함에 따라 급격한 성능저하가 발생하며, 이에 짧은 사용수명으로 인해 추가비용이 많이 발생하고 있다.

이와 같은 문제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 이차전지는 캔(120)와 캡 조립체(130)를 결합하거나 또는 분리할 수 있도록 개선하며, 이에 캔(120)의 내부에 전해액을 추가로 보충하여 이차전지의 성능을 높이고, 사용수명을 연장시킬 수 있다.

일례로, 본 발명에 따른 이차전지는 도 3에 도시되어 있는 것과 같이, 캡 조립체(130)가 캔(120)에 나사 결합되면서 개구부(121)를 밀봉한다. 즉, 캡 조립체(130)의 외주면에는 외측 나사부(135a)가 형성되고, 캔(120)의 단부의 내주면에는 외측 나사부(135a)가 나사 결합되도록 내측 나사부(122)가 형성된다.

여기서 외측 나사부(135a)는 캡 조립체(130)의 밀봉부재(135)에 형성되며, 이에 밀봉부재(135)가 캔(120)의 개구부(121)에 나사 결합되는 구조를 가진다. 즉, 별도의 구성 추가 없이 밀봉부재(135)에 외측 나사부(135a)를 형성하고, 개구부(121)의 내면에 내측 나사부(122)를 형성하여 캡 조립체(130)와 캔(120)의 결합하거나 또는 분리할 수 있다.

이와 같이 외측 나사부(135a)와 내측 나사부(122)의 결합을 통해 캔(120)에 나사 결합된 캡 조립체(130)를 조이거나 또는 풀 수 있으며, 이에 캡 조립체(130)와 캔(120)을 조립하거나 또는 분리할 수 있다.

따라서 캔(120)으로부터 캡 조립체(130)를 분리한 다음, 캔(120)의 내부에 부족한 전해액을 보충함으로써 이차전지 성능을 높일 수 있고, 사용수명을 연장할 수 있다.

한편, 밀봉부재(135)는 절연성을 가지는 소재로 마련되며, 이에 캡 조립체(130)와 캔(120)의 전기적 연결을 차단한다.

한편, 캔(120)의 내부에는 전극조립체(110)에 형성된 제1 전극탭(111)과 연결되는 제1 전극 집전판(140)이 구비되고, 제1 전극 집전판(140)과 캡 조립체(130) 사이에는 제1 집전 집전판(140)과 캡 조립체(130)를 전기적으로 연결하는 제1 전극리드(150)가 구비된다.

여기서 제1 전극리드(150)는 캔(120)으로부터 캡 조립체(130)가 분리되더라도 제1 집전 집전판(140)과 캡 조립체(130)의 전기적 연결이 끊어지지 않도록 탄성 복원력을 가지는 소재로 마련되며, 이에 제1 집전 집전판(140)과 캡 조립체(130)의 안정된 연결상태를 유지한다.

일례로 제1 전극리드(150)는 양 단부가 제1 전극 집전판(140)과 캡 조립체(130)의 상호 대응하는 대응면에 각각 용접하여 지지되는 스프링으로 마련되며, 스프링의 완충력에 의해 제1 집전 집전판(140)과 캡 조립체(130)가 결합되거나 분리되더라도 항상 안정된 연결상태를 유지시킬 수 있다.

한편, 제1 전극은 양극이고, 제2 전극은 음극이다.

한편, 본 발명에 따른 이차전지는 도 4 및 도 5에 도시되어 있는 것과 같이, 의도하지 않게 캡 조립체(130)의 풀림을 방지하기 위한 안전장치를 포함한다. 즉, 안전장치는 캔(120)의 개구부(121) 상단에 내주면을 따라 형성되는 결합홈(123)과, 결합홈(123)에 결합되어 캔(120)에 결합된 캡 조립체(130)를 지지하여 캡 조립체(130)의 인출을 방지하는 고정부재(160)를 포함한다. 여기서 고정부재(160)는 와셔일 수 있다.

여기서 고정부재(160)는 절연성을 가지는 소재로 마련되며, 이에 캡 조립체(130)와 캔(120)의 전기적 연결을 차단한다.

이와 같이 캔(120)에 캡 조립체(130)를 결합한 후 결합홈(123)에 고정부재(160)를 결합해 줌에 따라 캡 조립체(130)의 풀림을 방지할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 이차전지는 캔(120)으로부터 캡 조립체(130)를 보다 용이하게 결합하거나 또는 풀 수 있는 구조를 가진다.

일례로, 본 발명에 따른 이차전지는 도 6에 도시되어 있는 것과 같이, 캡 조립체(130)의 탑캡(131)의 상면에 형성되는 융기부(131a)를 포함하며, 융기부(131a)는 상호 대응하는 양 측부에 수직면(131b)이 형성되어, 양 수직면(131b)을 동시에 파지한 상태로 캡 조립체(130)를 조이거나 또는 풀 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 이차전지는 캡 조립체(130)의 풀림 여부와 안전성을 높이기 위한 구조를 가진다.

일례로, 본 발명에 따른 이차전지는 도 7에 도시되어 있는 것과 같이, 융기부(131a)를 제외한 탑캡(131)의 상면을 포함하여 캔(120)의 상부까지 덮이게 결합되는 보호필름(170)을 포함하며, 보호필름(170)에 의해 외부로부터 캡 조립체(130)를 보호하고, 캡 조립체(130)의 풀림을 방지하며, 특히 캡 조립체(130)의 풀림 여부를 쉽게 확인 가능하여 안전성을 높일 수 있다.

따라서 본 발명에 따른 이차전지는 캔(120)과 캡 조립체(130)의 결합 및 분리 가능하게 구성함으로써 전지 성능 증대 및 사용 연장이 가능하다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

110: 전극조립체
111: 제1 전극탭
120: 캔
121: 개구부
122: 내측 나사부
130: 캡 조립체
131: 탑캡
131a: 융기부
131b: 수직면
132: PTC
133: CID 차단기
134: 안전밴트
135: 밀봉부재
135a: 외측 나사부
140: 제1 전극 집전판
150: 제1 전극리드
160: 고정부재
170: 보호필름

Claims

개구부를 통해 전극조립체를 수용하는 캔; 및
상기 캔의 개구부를 밀봉하는 캡 조립체를 포함하며,
상기 캡 조립체는 상기 캔에 나사 결합되면서 상기 개구부를 밀봉하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
청구항 1에 있어서,
상기 캡 조립체의 외주면에는 외측 나사부가 형성되고, 상기 캔의 단부의 내주면에는 상기 외측 나사부가 나사 결합되도록 내측 나사부가 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
청구항 1에 있어서,
상기 캡 조립체는 상기 개구부의 상측에 배치되는 탑캡과, 탑캡 하부에 구비되는 PTC(Positive Thermal Coefficient)와, 상기 PTC의 하부에 구비되는 CID(전류 차단기:Current Interrupt Device)와, 상기 CID의 하부에 구비되는 안전밴트, 및 상기 탑캡, PTC, CID 및 안전밴트의 외주면을 감싸는 형태로 구비되고 상기 캔에 나사 결합되는 밀봉부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
청구항 3에 있어서,
상기 밀봉부재는 절연성을 가지는 소재로 마련되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
상기 캔의 내부에는 상기 전극조립체에 형성된 제1 전극탭과 연결되는 제1 전극 집전판이 구비되고,
상기 제1 전극 집전판과 상기 캡 조립체 사이에는 상기 제1 집전 집전판과 상기 캡 조립체를 전기적으로 연결하는 제1 전극리드가 구비되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
청구항 5에 있어서,
상기 제1 전극리드는 탄성 복원력을 가지는 소재로 마련되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
청구항 5에 있어서,
상기 제1 전극리드는 양 단부가 상기 제1 전극 집전판과 상기 캡 조립체의 상호 대응하는 대응면에 각각 지지되는 스프링으로 마련되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
상기 캔의 개구부 상단에는 내주면을 따라 결합홈이 형성되고,
상기 결합홈에는 상기 캔에 결합된 상기 캡 조립체의 인출을 방지하는 고정부재가 결합되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
청구항 8에 있어서,
상기 고정부재는 절연성을 가지는 소재로 마련되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
상기 캡 조립체는 상기 개구부의 상측에 배치되고 융기부가 형성된 탑캡을 포함하며,
상기 융기부는 상호 대응하는 양 측부에 수직면이 형성되어, 상기 양 수직면을 동시에 파지한 상태로 캡 조립체를 조이거나 또는 풀게 되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
상기 캡 조립체는 상기 개구부의 상측에 배치되고 융기부가 형성된 탑캡을 포함하며,
상기 융기부를 제외한 상기 탑캡의 상면을 포함하여 상기 캔의 상부까지 덮이게 결합되는 보호필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.