KR20170060446A - 이차 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는 이종 금속 접합에 따른 단자의 신뢰성을 향상시키고, 제조 공정 단순화 및 원가 절감이 가능한 이차 전지가 개시된다.
일 예로, 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 상기 케이스를 밀봉하는 캡 플레이트; 및 상기 전극 조립체와 연결되어 상기 캡 플레이트를 관통하는 적어도 하나의 전극 단자를 포함하고, 상기 전극 단자는 상기 캡 플레이트 상에 위치하는 단자 플레이트 및 상기 캡 플레이트와 단자 플레이트를 관통하는 단자핀을 포함하며, 상기 단자 플레이트는 그 상면으로부터 일정 깊이를 갖도록 형성된 적어도 2개의 리벳홈을 포함하고, 상기 단자핀은 측면으로부터 돌출되어 상기 리벳홈과 대응되는 적어도 2개의 단차부를 포함하는 이차 전지가 개시된다.

Description

이차 전지 {Secondary Battery}
본 발명은 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지로서, 하나의 전지 셀이 팩 형태로 포장된 저용량 전지의 경우 휴대폰 및 캠코더와 같은 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 전지 팩이 수십 개 연결된 전지 팩 단위의 대용량 전지의 경우 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.
이러한 이차 전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형, 각형 및 파우치형을 들 수 있으며, 양, 음극판 사이에 절연체인 세퍼레이터(separator)를 개재하여 형성된 전극 조립체와 전해액을 케이스에 내장 설치하고, 케이스에 캡 플레이트를 설치하여 구성된다. 물론, 상기 전극 조립체에는 양극 단자 및 음극 단자가 연결되며, 이는 상기 캡 플레이트를 통하여 외부로 노출 및 돌출된다.
본 발명은 이종 금속 접합에 따른 단자의 신뢰성을 향상시키고, 제조 공정 단순화 및 원가 절감이 가능한 이차 전지를 제공한다.
본 발명에 따른 이차 전지는 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 상기 케이스를 밀봉하는 캡 플레이트; 및 상기 전극 조립체와 연결되어 상기 캡 플레이트를 관통하는 적어도 하나의 전극 단자를 포함하고, 상기 전극 단자는 상기 캡 플레이트 상에 위치하는 단자 플레이트 및 상기 캡 플레이트와 단자 플레이트를 관통하는 단자핀을 포함하며, 상기 단자 플레이트는 그 상면으로부터 일정 깊이를 갖도록 형성된 적어도 2개의 리벳홈을 포함하고, 상기 단자핀은 측면으로부터 돌출되어 상기 리벳홈과 대응되는 적어도 2개의 단차부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 단자 플레이트는, 상기 단자핀이 삽입 관통되는 관통홀; 상기 관통홀의 주변부를 따라 일정 깊이를 갖도록 형성되는 제 1 리벳홈; 및 상기 관통홀의 주변부를 따라 상기 제 1 리벳홈의 저면으로부터 일정 깊이를 갖도록 형성되는 제 2 리벳홈을 포함할 수 있다.
그리고 상기 제 2 리벳홈의 직경은 상기 관통홀의 직경보다 크고, 상기 제 1 리벳홈의 직경보다 작도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 단자 플레이트는, 상기 관통홀과 상기 단자 플레이트의 하면을 연결하는 영역이 라운딩 처리됨으로써 형성된 라운드부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 단자핀은, 상기 단자 플레이트의 관통홀에 삽입되는 제 1 영역 및 상기 캡 플레이트를 관통하는 제 2 영역을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 2 영역은 상기 제 1 영역보다 큰 직경을 갖도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 제 1 영역의 상부는, 상기 제 1 영역으로부터 연장되어 상기 제 1 리벳홈에 삽입되는 제 1 단차부; 및 상기 제 1 단차부의 하부에서, 상기 제 1 영역으로부터 연장되어 상기 제 2 리벳홈에 삽입되는 제 2 단차부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 단차부의 상면은 상기 제 1 영역의 상면 및 상기 단자 플레이트의 상면과 동일 평면 상에 위치할 수 있다.
또한, 상기 제 1 영역은, 상기 제 1 영역과 제 2 영역을 연결하는 영역이 라운딩 처리됨으로써 형성된 라운드부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 단자핀과 상기 단자 플레이트는 서로 다른 금속 물질로 이루어질 수 있다.
본 발명에 의한 이차 전지는 이종 금속 접합에 따른 단자의 신뢰성을 향상시키고, 제조 공정 단순화 및 원가 절감이 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ' 선을 따라 절취한 이차 전지의 단면도이다.
도 3은 도 2의 A 영역의 확대 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지 중 제 2 단자 플레이트의 단면도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지 중 제 2 단자 핀과 제 2 단자 플레이트의 결합 방식을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는" 는 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 사시도이다. 도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ' 선을 따라 절취한 이차 전지의 단면도이다. 도 3은 도 2의 A 영역의 확대 단면도이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지 중 제 2 단자 플레이트의 단면도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는 전극 조립체(110), 케이스(120), 캡 플레이트(130), 제 1 전극 단자(140) 및 제 2 전극 단자(150)를 포함한다. 더불어, 상기 이차 전지(100)는 제 1 전극 집전체(160), 제 2 전극 집전체(170), 제 1 하부 절연부재(181), 제 1 가스켓(182), 제 2 하부 절연부재(183), 제 2 가스켓(184) 및 상부 절연부재(185)를 더 포함할 수 있다.
상기 전극 조립체(110)는 얇은 판형 혹은 막형으로 형성된 제 1 전극판(111), 세퍼레이터(113) 및 제 2 전극판(112)의 적층체가 권취되거나 겹쳐서 형성된다. 여기서, 제 1 전극판(111)은 양극 역할을 할 수 있으며, 제 2 전극판(112)은 음극 역할을 할 수 있다. 물론, 그 반대도 가능하다.
상기 제 1 전극판(111)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 같은 금속 포일로 형성된 제 1 전극 집전체에 전이금속산화물 등의 제 1 전극 활물질이 도포되어 형성된다. 상기 제 1 전극판(111)은 제 1 전극 활물질이 도포된 영역인 제 1 전극 활물질층 및 제 1 전극 활물질이 도포되지 않는 영역인 제 1 전극 무지부(111a)를 포함한다. 상기 제 1 전극 무지부(111a)는 제 1 전극판(111)과, 제 1 전극판 외부 간의 전류 흐름의 통로가 된다. 한편, 본 발명에서 상기 제 1 전극판(111)의 재질이 한정되지 않는다.
상기 제 2 전극판(112)은 구리, 구리 합금, 니켈 또는 니켈 합금과 같은 금속 포일로 형성된 제 2 전극 집전체에 흑연 또는 탄소 등의 제 2 전극 활물질이 도포되어 형성된다. 상기 제 2 전극판(112)은 제 2 전극 활물질이 도포된 영역인 제 2 전극 활물질층 및 제 2 전극 활물질이 도포되지 않는 영역인 제 2 전극 무지부(112a)를 포함한다. 상기 제 2 전극 무지부(112a)는 제 2 전극판(112)과, 제 2 전극판 외부 간의 전류 흐름의 통로가 된다. 한편, 본 발명에서 제 2 전극판(112)의 재질이 한정되지 않는다.
상기와 같은 제 1 전극판(111) 및 제 2 전극판(112)은 극성을 달리하여 배치될 수도 있다. 즉, 제 1 전극판(111)은 음극으로써 작용할 수 있으며, 제 2 전극판(112)은 양극으로써 작용할 수 있다.
세퍼레이터(113)는 제 1 전극판(111)과 제 2 전극판(112) 사이에 위치되어 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 역할을 하며, 폴리에틸렌이나, 폴리 프로필렌이나, 폴리 에틸렌과 폴리 프로필렌의 복합 필름으로 이루어질 수 있다. 한편, 본 발명에서 상기 세퍼레이터(113)의 재질이 한정되지 않는다.
이러한 전극 조립체(110)는 실질적으로 전해액과 함께 상기 케이스(120)에 수납된다. 상기 전해액은 유기 용매에 리튬염이 용해된 혼합물로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 전해액은 액체, 고체 또는 겔상일 수 있다.
상기 케이스(120)는 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 니켈이 도금된 스틸과 같은 도전성 금속으로 형성된다. 상기 케이스(120)는 상기 전극 조립체(110), 제 1 전극 집전체(160) 및 제 2 전극 집전체(170)가 삽입되어 수용될 수 있는 개구부가 형성된 대략 육면체 형상으로 이루어진다. 도 2에서는, 상기 케이스(120)와 캡 플레이트(130)가 결합된 상태로 도시되고 있으므로, 상기 개구부가 도시되지 않았지만, 상기 케이스(120)의 상단 둘레 부분이 실질적으로 개방된 부분이다. 한편, 상기 케이스(120)와 캡 플레이트(130)의 내면은 절연 처리되어, 상기 전극 조립체(110), 제 1 전극 집전체(160) 및 제 2 전극 집전체(170)와 절연된다. 여기서, 상기 케이스(120)와 캡 플레이트(130)는 하나의 극성, 예를 들어 양극으로서 작용할 수 있다.
상기 캡 플레이트(130)는 상기 케이스(120)의 개구부를 밀봉하며, 상기 케이스(120)와 동일한 재질로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 캡 플레이트(130)는 상기 케이스(120)와 동일한 극성을 가질 수 있다.
상기 캡 플레이트(130)에는 제 1 단자홀(미도시), 제 2 단자홀(미도시), 벤트홀(131) 및 전해액 주입구(132)가 형성된다. 상기 제 1 단자홀에는 상기 제 1 전극 단자(140)가 관통된다. 보다 구체적으로, 상기 제 1 전극단자(140)의 제 1 단자핀(141)이 관통될 수 있다. 또한, 상기 제 2 단자홀에는 상기 제 2 전극단자(150)가 관통된다. 보다 구체적으로, 상기 제 2 전극단자(150)의 제 2 단자핀(151)이 관통될 수 있다. 상기 벤트홀(131)에는 벤트 플레이트(133)가 설치된다. 상기 벤트 플레이트(133)에는, 미리 설정된 상기 케이스(120)의 내압에서 개방될 수 있도록 노치(미도시)가 형성될 수 있다. 상기 전해액 주입구(132)는 상기 케이스(120) 내부로 전해액을 주입할 수 있도록 형성되며, 마개(134)에 의해 밀봉된다.
상기 제 1 전극 단자(140)는 상기 제 1 전극판(111)과 전기적으로 연결되며, 제 1 단자핀(141) 및 제 1 단자 플레이트(142)를 포함한다.
상기 제 1 단자핀(141)은 대략 원기둥의 형상으로 이루어질 수 있다. 상기 제 1 단자핀(141)의 중간부분은 상기 캡 플레이트(130)를 관통한다. 또한, 상기 제 1 단자핀(141)의 하부에는 상기 제 1 단자핀(141)이 캡 플레이트(130)로부터 이탈되지 않도록 플랜지(141a)가 형성된다. 더불어, 상기 플랜지(141a)의 아랫부분인 상기 제 1 단자핀(141)의 하단부는 상기 제 1 전극 집전체(160)와 결합될 수 있으며, 이에 대한 보다 구체적인 설명은 후술하도록 한다. 상기 제 1 단자핀(141)의 상부는 상기 제 1 단자 플레이트(142)의 관통홀(미도시)에 삽입 관통되며, 상기 제 1 단자핀(141)의 상단부는 상기 제 1 단자 플레이트(142)가 상기 캡 플레이트(130)로부터 이탈되지 않도록 리벳팅될 수 있다. 또한, 상기 제 1 단자핀(141)의 상단부가 리벳팅됨으로써, 상기 제 1 단자핀(141)과 상기 제 1 단자 플레이트(142)가 결합될 수 있다.
상기 제 1 단자 플레이트(142)에는 상기 제 1 단자핀(141)이 관통되는 관통홀(미도시)이 형성된다. 또한, 상기 제 1 단자 플레이트(142)는 상기 캡 플레이트(130)의 상부에 배치된다. 상기 제 1 단자 플레이트(142)는 상기 제 1 단자핀(141)의 상단부가 리벳팅됨으로써 상기 제 1 단자핀(141)과 결합된다. 이에 따라, 상기 제 1 단자 플레이트(142)는 상기 캡 플레이트(130)로부터 이탈되지 않도록 견고히 고정될 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 상기 제 1 단자핀(141)과 제 1 단자 플레이트(142)의 재질을 한정하는 것은 아니고, 양극 단자로서 사용 가능한 공지된 모든 금속재질을 적용할 수 있다.
상기 제 2 전극 단자(150)는 상기 제 2 전극판(112)과 전기적으로 연결되며, 제 2 단자핀(151) 및 제 2 단자 플레이트(154)를 포함한다.
상기 제 2 단자핀(151)은 적어두 2개의 단차부 및 라운드부를 포함하며, 전체적으로 대략 원기둥의 형상으로 이루어질 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제 2 단자핀(151)은 제 1 영역(152) 및 제 2 영역(153)을 포함한다.
상기 제 1 영역(152)은 상기 제 2 단자 플레이트(154)의 관통홀(154a)에 삽입 관통된다. 그리고 상기 제 1 영역(152)의 상단부는 상기 제 2 단자 플레이트(154)가 상기 캡 플레이트(130)로부터 이탈되지 않도록 리벳팅될 수 있다. 이 때, 상기 제 1 영역(152)의 상단부는 제 1 단차부(152b) 및 제 2 단차부(152c)를 포함하고, 하단부는 라운드부(152d)를 포함한다.
상기 제 1 단차부(152b), 제 2 단차부(152c) 및 라운드부(152d)는 상기 제 1 영역(152)을 리벳팅함으로써 형성된다. 또한, 후술될 상기 제 2 단자 플레이트(154)에는 제 1 리벳홈(154b), 제 2 리벳홈(154c) 및 라운드부(154d)가 구비된다. 즉, 상기 제 1 영역(152)은 리벳팅됨으로써 그 상단부에 상기 제 1 리벳홈(154b) 및 제 2 리벳홈(154c)과 대응되는 제 1 단차부(152b) 및 제 2 단차부(152c)가 형성된다. 또한, 상기 제 1 영역(152)은 리벳팅됨으로써 그 하단부에 상기 라운드부(154d)와 대응되는 또 다른 라운드부(152d)가 형성된다. 이에 따라, 상기 제 1 영역(152)의 상단부 및 하단부가 상기 제 2 단자 플레이트(154)의 리벳홈(154b, 154c) 및 라운드부(154d)에 삽입 및 밀착됨으로써 둘 사이의 결합이 이루어질 수 있다.
상기 제 1 단차부(152b)는 상기 제 1 영역(152)의 측면으로부터 상기 제 1 리벳홈(154b)을 향하여 일정 길이 돌출 형성된다. 이 때, 상기 제 1 단차부(152b)의 상면은 상기 제 1 영역(152)의 상면과 동일한 평면을 이룰 수 있다. 즉, 상기 제 1 단차부(152b)는 상기 제 1 영역(152)의 측면으로부터 돌출되어 링과 같은 형상으로 이루어질 수 있다.
상기 제 2 단차부(152c)는 상기 제 1 영역(152)의 측면으로부터 상기 제 2 리벳홈(154c)을 향하여 일정 길이 돌출 형성된다. 이 때, 상기 제 2 단차부(152c)는 상기 제 1 단차부(152b)의 하부에 위치한다. 또한, 상기 제 2 단차부(152c)의 직경은 상기 제 1 단차부(152b)의 직경보다 작게 형성될 수 있다. 즉, 상기 제 2 단차부(152c)는 상기 제 1 영역(152)의 측면으로부터 돌출되어 링과 같은 형상으로 이루어질 수 있다.
상기 라운드부(152d)는 상기 제 1 영역(152)과 제 2 영역(153)의 연결 영역이 라운딩 처리됨으로써 형성된다. 상기 라운드부(152d)에 의하여 상기 제 2 단자핀(151)과 제 2 단자 플레이트(154) 사이에 크랙이 발생하지 않고 서로 원활하게 접합될 수 있다.
상기 제 2 영역(153)은 상기 제 1 영역(152)의 하부로 연장되며, 상기 제 1 영역(152)보다 큰 직경을 갖는다. 따라서, 상기 제 2 단자핀(151)은 상기 제 1 영역(152)과 제 2 영역(153)의 경계부에서 상기 라운드부(152d)에 의해 상기 제 2 영역(153)을 향할수록 직경이 커지도록 형성된다. 상기 제 2 영역(153)은 상기 캡 플레이트(130)를 관통하며, 하부에는 상기 제 2 단자핀(151)이 캡 플레이트(130)로부터 이탈되지 않도록 플랜지(153a)가 형성될 수 있다. 또한, 상기 플랜지(153a)의 아랫부분인 상기 제 2 단자핀(151)의 하단부는 상기 제 2 전극 집전체(170)와 결합될 수 있으며, 이에 대한 보다 구체적인 설명은 후술하도록 한다.
상기 제 2 단자 플레이트(154)는 상기 캡 플레이트(130)의 상부에 배치되어 상기 제 2 단자핀(151)과 결합된다. 구체적으로, 상기 제 2 단자 플레이트(154)에는 상기 제 2 단자핀(151)의 제 1 영역(152)이 리벳팅됨으로써 상기 캡 플레이트(130)로부터 이탈되지 않도록 견고히 고정될 수 있다. 특히, 도 4를 참조하면, 상기 제 2 단자 플레이트(154)는 관통홀(154a), 제 1 리벳홈(154b), 제 2 리벳홈(154c) 및 라운드부(154d)를 포함한다.
상기 관통홀(154a)은 상기 제 2 단자 플레이트(154)의 일측에 형성되며, 상기 제 2 단자 플레이트(154)의 상면(154')으로부터 하면(154'')까지 관통되도록 형성될 수 있다. 상기 관통홀(154a)에는 상술한 바와 같이 상기 제 2 단자핀(151)의 제 1 영역(152)이 삽입 관통된다.
상기 제 1 리벳홈(154b)은 상기 제 2 단자 플레이트(154)의 상면(154')으로부터 일정 깊이를 갖도록 형성된다. 상기 제 1 리벳홈(154b)은 상기 관통홀(154a)을 중심으로 상기 관통홀(154a)의 주변부를 따라 일정 깊이를 갖도록 형성될 수 있다. 이 때, 상기 제 1 리벳홈(154b)의 직경은 상기 관통홀(154a)의 직경보다 크게 형성된다. 또한, 상기 제 1 리벳홈(154b)과 관통홀(154a)은 서로 이어지도록 형성될 수 있다.
상기 제 2 리벳홈(154c)은 상기 관통홀(154a)을 중심으로 상기 관통홀(154a)의 주변부를 따라 일정 깊이를 갖도록 형성된다. 특히, 상기 제 2 리벳홈(154c)은 상기 관통홀(154a)과 인접한 영역에서 상기 제 1 리벳홈(154b)의 저면으로부터 일정 깊이를 갖도록 형성된다. 이 때, 상기 제 2 리벳홈(154c)의 직경은 상기 관통홀(154a)의 직경보다 크고, 상기 제 1 리벳홈(154b)의 직경보다는 작게 형성될 수 있다.
상기 라운드부(154d)는 상기 제 2 단자 플레이트(154)의 하면(154'')에 형성된다. 보다 구체적으로는, 상기 라운드부(154d)는 상기 관통홀(154a)과 상기 제 2 단자 플레이트(154)의 하면(154'')을 연결하는 영역이 라운딩 처리됨으로써 형성된다. 상기 라운드부(154d)에 의하여 상기 제 2 단자핀(151)의 리벳팅시 제 2 단자 플레이트(154) 및 제 2 단자핀(151)의 충격에 의한 깨짐이 방지될 수 있다.
상기 제 2 단자 플레이트(154)의 관통홀(154a)에는 상기 제 2 단자핀(151)의 제 1 영역(152)이 삽입된다. 특히, 도 3의 B에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 단자 플레이트(154)의 제 1 리벳홈(154b) 및 제 2 리벳홈(154c)에는 상기 제 1 영역(152)의 제 1 단차부(154b) 및 제 2 단차부(154c)가 삽입된다. 이에 따라, 상기 제 2 단자핀(151) 및 제 2 단자 플레이트(154)의 상부 영역은 서로 강하게 밀착 결합된다. 또한, 도 3의 C에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 단자 플레이트(154)의 라운드부(154d)에는, 이와 대응되는 제 1 영역(152)의 라운드부(152d)가 강하게 밀착 결합된다. 따라서, 상기 제 2 단자핀(151) 및 제 2 단자 플레이트(154)은 결합 영역의 상하부에서 서로 강하게 밀착됨으로써 분리나 변형이 방지될 수 있다.
한편, 상기 제 2 단자핀(151)은 구리와 같은 금속 재질로 이루어지며, 상기 제 2 단자 플레이트(154)는 알루미늄과 같은 금속 재질로 이루어진다. 즉, 상기 제 2 단자핀(151)과 제 2 단자 플레이트(154)는 서로 다른 이종의 금속재질로 이루어질 수 있다. 하지만, 본원발명에 따른 제 2 단자핀(151) 및 제 2 단자 플레이트(154)는 상부에서 제 1 영역(152)의 제 1, 2 단차부(154b, 154c)와 제 2 단자 플레이트(154)의 제 1, 2 리벳홈(154b, 154c)이 강하게 접합되고, 하부에서 제 1 영역(152)의 라운드부(152d)와 제 2 단자 플레이트(154)의 라운드부(154d)가 강하게 접합됨으로써, 체결력이 향상될 수 있다. 또한, 제 2 단자핀(151)과 제 2 단자 플레이트(154)의 체결력 향상에 따라, 제 2 전극 단자(150)의 변형을 최소화시킬 수 있다. 즉, 상기 제 2 단자핀(151)과 제 2 단자 플레이트(154)가 서로 다른 열 팽창 계수를 갖는 이종 금속 물질로 구성되어 변형률이 서로 다르더라도, 서로 단단히 맞물려 고정되므로 팽창을 억제시켜 전체적인 변형을 최소화할 수 있다.
상기 제 1 전극 집전체(160)는 상기 제 1 전극단자(140)와 상기 전극 조립체(110)의 제 1 전극판(111)을 전기적으로 연결한다. 상기 제 1 전극 집전체(160)는 제 1 연결부(161)와 제 2 연결부(162)를 포함한다.
상기 제 1 연결부(161)에는 제 1 결합홀(161a)이 형성된다. 상기 제 1 결합홀(161a)에는 상기 제 1 전극핀(141)의 하단부가 삽입된 후 리벳팅될 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 연결부(161)와 상기 제 1 전극핀(141)이 전기적으로 연결된다.
상기 제 2 연결부(162)는 상기 제 1 연결부(161)의 일측 단부에서부터 대략 수직한 방향으로 절곡된 후 연장된 형태로 이루어진다. 상기 제 2 연결부(162)는 상기 제 1 전극 무지부(111a)와 용접됨으로써, 상기 제 1 전극판(111)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제 2 전극 집전체(170)는 상기 제 2 전극단자(150)와 상기 전극 조립체(110)의 제 2 전극판(112)을 전기적으로 연결한다. 상기 제 2 전극 집전체(170)는 제 1 연결부(171)와 제 2 연결부(172)를 포함한다.
상기 제 1 연결부(171)에는 제 2 결합홀(171a)이 형성된다. 상기 제 2 결합홀(171a)에는 상기 제 2 전극핀(151)의 하단부가 삽입된 후 리벳팅될 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 연결부(171)와 상기 제 2 전극핀(151)이 전기적으로 연결된다.
상기 제 2 연결부(172)는 상기 제 1 연결부(171)의 일측 단부에서부터 대략 수직한 방향으로 절곡된 후 연장된 형태로 이루어진다. 상기 제 2 연결부(172)는 상기 제 2 전극 무지부(112a)와 용접됨으로써, 상기 제 2 전극판(112)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제 1 하부 절연부재(181)는, 상기 제 1 전극 집전체(160)와 상기 캡 플레이트(130) 그리고 상기 케이스(120) 사이에 형성되어 이들 간의 불필요한 단락을 방지한다.
상기 제 1 가스켓(182)은 상기 제 1 단자핀(141) 및 캡 플레이트(130) 사이에 개재된다. 상기 제 1 가스켓(182)은 상기 제 1 단자핀(141)이 관통되는 캡 플레이트(130)의 제 1 단자홀을 밀봉한다.
상기 제 2 하부 절연부재(183)는, 상기 제 2 전극 집전체(170)와 상기 캡 플레이트(130) 그리고 상기 케이스(120) 사이에 형성되어 이들 간의 불필요한 단락을 방지한다.
상기 제 2 가스켓(184)은 상기 제 2 단자핀(151) 및 캡 플레이트(130) 사이에 개재된다. 상기 제 2 가스켓(184)은 상기 제 2 단자핀(151)이 관통되는 캡 플레이트(130)의 제 2 단자홀을 밀봉한다.
상기 상부 절연부재(185)는 상기 캡 플레이트(130)와 상기 제 2 단자 플레이트(154) 사이에 개재된다. 상기 상부 절연부재(185)에 의하여 상기 캡 플레이트(130)와 상기 제 2 단자 플레이트(154)는 전기적으로 절연될 수 있다.
한편, 도시되지는 않았으나, 상기 캡 플레이트(130)와 상기 제 1 단자 플레이트(142)의 사이에도 상부 절연부재가 형성될 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지 중 제 2 단자핀과 제 2 단자 플레이트의 결합 방식을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 먼저, 제 1 리벳홈(154b), 제 2 리벳홈(154c) 및 라운드부(154d)가 형성된 제 2 단자 플레이트(154)의 관통홀(154a)에 제 2 단자핀(151)의 제 1 영역(152)이 위치하도록 삽입한다. 이 때, 상기 제 1 리벳홈(154b), 제 2 리벳홈(154c) 및 라운드부(154d)와 대응되는 영역은 빈 공간으로써 제 1 영역(152)과 이격된 상태이다.
이후, 상기 제 1 영역(152)의 상부를 리벳팅하여 도 6에 도시된 바와 같이 제 2 단자핀(151)과 제 2 단자 플레이트(154)를 접합시킨다. 리벳팅에 의하여, 상기 제 1 영역(152)의 상부 영역은 상기 제 1 리벳홈(154b), 제 2 리벳홈(154c)으로 삽입된다. 즉, 상기 제 1 리벳홈(154b) 및 제 2 리벳홈(154c)으로 상기 제 1 영역(152)이 삽입되어 제 1 단차부(152b) 및 제 2 단차부(152c)가 형성된다. 또한, 상기 제 1 영역(152)과 제 2 영역(153)의 경계부에는 상기 단자 플레이트(154)의 라운드부(154d)와 대응되는 또 다른 라운드부(152d)가 형성되어 서로 밀착된다. 이 때, 상기 제 2 단자 플레이트(154)와 제 1 영역(152)이 맞닿는 하부 영역이 라운드부(152d, 154d)로 형성됨으로써, 리벳팅 시 크랙이 발생되지 않고 원활하게 접합될 수 있다.
이와 같이 하여, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지는 상기 제 2 단자핀(151)의 제 1, 2 단차부(152b, 152c)가 리벳팅에 의하여 절곡 및 돌출되어 제 2 단자 플레이트(154)의 제 1, 2 리벳홈(154b, 154c)에 삽입됨으로써, 서로 강하게 접합된다. 또한, 상기 제 2 단자핀(151)의 라운드부(151d)가 리벳팅에 의하여 상기 제 2 단자 플레이트(154)의 라운드부(154d)와 강하게 접합된다. 따라서, 서로 다른 금속 물질로 형성되는 제 2 단자핀(151)과 제 2 단자 플레이트(154) 간의 용접 과정을 생략함과 동시에 접합 강도를 향상시킬 수 있다. 더불어, 둘 사이의 체결력 향상에 의하여 제 2 전극 단자(150)의 전체적인 변형을 방지할 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; 전극 조립체
120; 케이스 130; 캡 플레이트
140; 제 1 전극 단자 141; 제 1 전극핀
142; 제 1 전극 플레이트 150; 제 2 전극 단자
151; 제 2 전극핀 152; 제 1 영역
152b, 152c; 제 1, 2 단차부 152d; 라운드부
153; 제 2 영역 154; 제 2 단자 플레이트
154b, 154c; 제 1, 2 리벳홈 154d; 라운드부
160, 170; 제 1, 2 전극 집전체 181, 183; 제 1, 2 하부 절연부재
182, 184; 제 1, 2 가스켓 185; 상부 절연부재

Claims (10)

  1. 전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 수용하는 케이스;
    상기 케이스를 밀봉하는 캡 플레이트; 및
    상기 전극 조립체와 연결되어 상기 캡 플레이트를 관통하는 적어도 하나의 전극 단자를 포함하고,
    상기 전극 단자는 상기 캡 플레이트 상에 위치하는 단자 플레이트 및 상기 캡 플레이트와 단자 플레이트를 관통하는 단자핀을 포함하며,
    상기 단자 플레이트는 그 상면으로부터 일정 깊이를 갖도록 형성된 적어도 2개의 리벳홈을 포함하고,
    상기 단자핀은 측면으로부터 돌출되어 상기 리벳홈과 대응되는 적어도 2개의 단차부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 단자 플레이트는,
    상기 단자핀이 삽입 관통되는 관통홀;
    상기 관통홀의 주변부를 따라 일정 깊이를 갖도록 형성되는 제 1 리벳홈; 및
    상기 관통홀의 주변부를 따라 상기 제 1 리벳홈의 저면으로부터 일정 깊이를 갖도록 형성되는 제 2 리벳홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 리벳홈의 직경은 상기 관통홀의 직경보다 크고, 상기 제 1 리벳홈의 직경보다 작도록 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 단자 플레이트는, 상기 관통홀과 상기 단자 플레이트의 하면을 연결하는 영역이 라운딩 처리됨으로써 형성된 라운드부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 단자핀은, 상기 단자 플레이트의 관통홀에 삽입되는 제 1 영역 및 상기 캡 플레이트를 관통하는 제 2 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 영역은 상기 제 1 영역보다 큰 직경을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 영역의 상부는,
    상기 제 1 영역으로부터 연장되어 상기 제 1 리벳홈에 삽입되는 제 1 단차부; 및
    상기 제 1 단차부의 하부에서, 상기 제 1 영역으로부터 연장되어 상기 제 2 리벳홈에 삽입되는 제 2 단차부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 단차부의 상면은 상기 제 1 영역의 상면 및 상기 단자 플레이트의 상면과 동일 평면 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 영역은, 상기 제 1 영역과 제 2 영역을 연결하는 영역이 라운딩 처리됨으로써 형성된 라운드부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 단자핀과 상기 단자 플레이트는 서로 다른 금속 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
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