KR20180026910A - 이차 전지 - Google Patents

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KR20180026910A KR1020160113841A KR20160113841A KR20180026910A KR 20180026910 A KR20180026910 A KR 20180026910A KR 1020160113841 A KR1020160113841 A KR 1020160113841A KR 20160113841 A KR20160113841 A KR 20160113841A KR 20180026910 A KR20180026910 A KR 20180026910A
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Abstract

본 발명은 다수의 집전탭을 고정시키는 절연 클립을 구비하여, 안전성을 향상시킬 수 있는 이차 전지에 관한 것이다.
일례로, 다수의 집전탭을 갖는 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 상기 케이스의 상부에서 상기 케이스를 밀봉하는 캡 플레이트; 및 상기 다수의 집전탭을 고정시키는 절연 클립을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지를 개시한다.

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, 각형을 들 수 있다. 상기 이차 전지는 다수의 집전탭을 갖는 양, 음극판 사이에 절연체인 세퍼레이터(separator)를 개재하여 형성된 전극 조립체와 전해액을 케이스에 내장 설치하고, 케이스의 상부에 캡 조립체를 설치하여 구성된다. 이때, 캡 조립체를 케이스에 설치하는 과정에서 케이스 내부에 위치한 전극 조립체가 눌리게 된다. 이에 따라, 다수의 집전탭이 전극 조립체의 내부로 삽입되어 쇼트가 발생될 위험이 있다.
본 발명은 다수의 집전탭을 고정시키는 절연 클립을 구비하여, 안전성을 향상시킬 수 있는 이차 전지를 제공한다.
본 발명에 의한 이차 전지는 다수의 집전탭을 갖는 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 상기 케이스의 상부에서 상기 케이스를 밀봉하는 캡 플레이트; 및 상기 다수의 집전탭의 양단에서 상기 다수의 집전탭을 고정시키는 절연 클립을 포함한다.
또한, 상기 절연 클립은 제 1 클립부, 상기 제 1 클립부와 결합되는 제 2 클립부 및 상기 제 1 클립부와 제 2 클립부 사이에 위치하며 상기 제 1,2 클립부의 두께보다 얇게 형성된 힌지부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 절연 클립은 상기 힌지부를 중심으로 절곡되어, 상기 제 1 클립부와 제 2 클립부가 서로 결합될 수 있다.
여기서, 상기 제 1 클립부와 제 2 클립부 사이에는 상기 다수의 집전탭이 위치할 수 있다.
또한, 상기 제 1 클립부는 중앙에 길이 방향으로 형성된 제 1 중심홈; 상기 제 1 중심홈의 양측에 형성되며, 상기 제 1 중심홈과 평행한 방향으로 형성된 제 1 보조돌기; 및 상기 제 1 보조돌기의 양측에 형성되며, 상기 제 1 중심홈과 수직한 방향으로 형성된 제 1 보조홀;을 포함할 수 있다.
더불어, 상기 제 2 클립부는 중앙에 길이 방향으로 형성되며, 상기 제 1 중심홀에 결합되는 제 2 중심돌기; 상기 제 2 중심돌기의 양측에 형성되며, 상기 제 1 보조돌기와 결합되는 제 2 보조홀; 및 상기 제 2 보조홀의 양측에 형성되며, 상기 제 1 보조홀과 결합되는 제 2 보조돌기;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전극 조립체와 상기 캡 플레이트 사이에 위치한 절연 플레이트와, 상기 캡 플레이트를 관통하며, 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결된 전극 단자와, 상기 절연 플레이트의 상부에 위치하며, 상기 전극 단자와 상기 다수의 집전탭을 전기적으로 연결하는 리드탭을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 절연 플레이트는 중앙 영역, 상기 중앙 영역의 양측에 위치하며, 상기 다수의 집전탭이 결합되는 결합 영역; 및 상기 결합 영역의 양측에 위치하며, 상기 전극 단자가 위치하는 단자 영역을 포함하고, 상기 리드탭은 상기 결합 영역 및 단자 영역에 결합될 수 있다.
여기서, 상기 결합 영역은 상기 중앙 영역 및 단자 영역에 비해 폭이 좁게 형성되고, 상기 케이스를 향해서 경사지게 연장된 경사면을 포함하고, 상기 절연 클립은 상기 경사면에 접촉할 수 있다.
또한, 상기 결합 영역에는 상부로 돌출되며 상기 리드탭이 결합되는 지지부가 형성되고, 상기 다수의 집전탭은 상기 리드탭과 결합 영역 사이에 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 다수개의 집전탭을 고정시키는 절연 클립을 구비함으로써, 전극 조립체가 눌리더라도 집전탭이 전극 조립체의 내부로 삽입되어 쇼트되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 이차 전지의 안전성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 A-A’선 단면도이다.
도 4는 도 1의 B-B’선 단면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 C부분의 확대도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 클립을 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 클립을 도시한 평면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 클립을 도시한 단면도이다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 분해 사시도이다. 도 3은 도 1의 A-A’선 단면도이다. 도 4는 도 1의 B-B’선 단면도이다. 도 5는 도 2에 도시된 C부분의 확대도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 클립을 도시한 사시도이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 클립을 도시한 평면도이다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 클립을 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는 전극 조립체(110), 전극 단자(120, 130), 케이스(140), 캡 조립체(150), 절연 플레이트(160), 리드탭(170) 및 절연 클립(180)을 포함한다.
상기 전극 조립체(110)는 얇은 판형 혹은 막형으로 형성된 제 1 전극판, 세퍼레이터 및 제 2 전극판의 적층체를 권취하거나 겹쳐서 형성한다. 여기서, 제 1 전극판은 음극으로서 동작할 수 있으며, 제 2 전극판은 양극으로서 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 구리 또는 니켈과 같은 금속 포일로 형성된 제 1 전극 집전체에 흑연 또는 탄소 등의 제 1 전극 활물질을 도포함으로써 형성되며, 제 1 활물질이 도포되지 않는 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 집전탭(111)을 형성할 수 있다. 상기 제 1 집전탭(111)은 다수개로 구비되어 상기 제 1 전극 무지부로부터 돌출되도록 형성된다. 상기 제 1 집전탭(111)은 상기 제 1 전극판이 권취될 때 일정한 위치에서 중첩되도록 형성되어, 멀티 탭 구조를 이룬다. 이를 위해, 상기 제 1 전극판은 다수의 제 1 집전탭(111)들을 기설정된 거리로 이격시켜서 배치한 상태에서 권취될 수 있다. 상기 제 1 집전탭(111)은 상기 제 1 전극판에 일체로 형성된 구조를 갖고, 권취된 제 1 전극판 각각으로부터 인출되기 때문에 상기 전극 조립체(110)로부터의 집전 효율을 높일 수 있는 장점을 갖는다. 다만, 상기 제 1 집전탭(111)은 당업자의 선택에 따라 상기 제 1 전극판과 별도의 부재를 통해 형성되는 것도 가능하다.
상기 제 2 전극판은 알루미늄과 같은 금속 포일로 형성된 제 2 전극 집전체에 전이금속산화물 등의 제 2 전극 활물질을 도포함으로써 형성되며, 제 2 활물질이 도포되지 않은 영역인 제 2 전극 무지부를 포함한다.
또한, 상기 제 2 전극판의 무지부로부터 상기 제 1 집전탭(111)과 대응되도록 제 2 집전탭(112)이 형성될 수 있다. 상기 제 2 집전탭(112) 역시 상기 제 2 전극판에 이격된 다수개로 배열된 상태에서, 상기 제 2 전극판을 권취함으로써 형성될 수 있다. 따라서, 상기 제 2 집전탭(112)도 상기 제 1 집전탭(111)과 동일하게 멀티 탭 구조를 이룬다.
이러한 멀티 탭 구조의 제 1 집전탭(111) 및/또는 제 2 집전탭(112)은 클립 부재(180)에 의해 한 곳으로 모아질 수 있다. 상기 클립 부재(180)에 대해서는 하기에서 보다 자세히 설명하기로 한다. 또한, 상기 제 1,2 집전탭(111, 112)은 각각 클립 부재(180)에 결합되어 상기 리드탭(170)과 전기적으로 연결된다. 비록 도 2에서는 설명을 위해 상기 제 1,2 집전탭(111, 112)이 수직하게 연장되어 있는 상태로 도시하였으나, 실질적으로, 상기 제 1,2 집전탭(111, 112)은 상기 리드탭(170)에 용접된 뒤 그 하부에 절연 플레이트(160)를 삽입하고 상기 제 1,2 집전탭(111, 112)을 절곡하여, 도 3 및 도 4와 같은 구조를 완성하게 된다.
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.
또한, 상기 전극 조립체(110)는 실질적으로 전해액과 함께 상기 케이스(140)에 수납된다. 이때, 상기 전극 조립체(110)는 적어도 하나 이상이 케이스(140)에 수납될 수 있다. 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 전극 단자(120, 130)는 상기 전극 조립체(110)의 제 1 집전탭(111) 및 제 2 집전탭(112)에 각각 전기적으로 연결된다. 상기 전극 단자(120, 130)는 상기 제 1 집전탭(111)에 전기적으로 연결된 제 1 전극 단자(120)와 상기 제 2 집전탭(112)에 전기적으로 연결된 제 2 전극 단자(130)를 포함한다. 여기서, 상기 제 1 집전탭(111)과 제 2 집전탭(112)은 각각 리드탭(170)에 전기적으로 연결되어 있다. 따라서, 상기 제 1,2 전극 단자(120, 130)는 상기 리드탭(170)에 결합되어, 상기 제 1,2 집전탭(111, 112)에 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 제 1,2 집전탭(111, 112)과 리드탭(170)의 결합 방식은 초음파 용접, 저항 용접 또는 레이저 용접을 이용할 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다.
상기 제 1 전극 단자(120)는 바디부(121)와, 상기 바디부(121)로부터 수직 방향으로 돌출된 단자부(122)를 포함한다. 상기 단자부(122)는 상기 캡 조립체(150)의 캡 플레이트(151)를 관통하며, 상부가 리벳팅되어 상기 캡 플레이트(151)에 고정된다. 상기 바디부(121)는 상기 단자부(122)의 하부에 형성되며, 상기 단자부(122)의 면적보다 넓은 면적을 갖는다. 또한, 상기 바디부(121)의 하면에는 상기 리드탭(170)과 결합되기 위한 결합 돌기(123)가 형성된다. 상기 결합 돌기(123)는 상기 리드탭(170)의 제 2 관통홀(174)에 결합되어, 상기 제 1 전극 단자(120)와 리드탭(170)을 전기적으로 연결한다. 또한, 상기 제 2 전극 단자(130) 역시 상기 제 1 전극 단자(120)에 대응되도록 바디부(131), 단자부(132) 및 결합 돌기(133)를 포함한다.
상기 케이스(140)는 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 니켈이 도금된 스틸과 같은 도전성 금속으로 형성되며, 상기 전극 조립체(110)가 삽입 안착될 수 있는 개구부가 형성된 대략 육면체 형상으로 이루어진다. 상기 케이스(140)의 개구부에는 캡 플레이트(151)가 결합되어 상기 케이스(140)를 밀봉한다. 상기 케이스(140)의 내면은 기본적으로 절연 처리되어, 내부에서 전기적 단락이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 경우에 따라, 상기 전극 조립체(110)의 일 전극이 상기 캡 플레이트(151)를 통해 상기 케이스(140)에 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 케이스(140)는 양극으로서 작용할 수 있다.
상기 캡 조립체(150)는 상기 케이스(140)의 상부(개구부)에 결합된다. 구체적으로, 상기 캡 조립체(150)는 캡 플레이트(151), 전해액 주입구(152), 마개(153), 안전 벤트(154), 가스켓(155), 단자 플레이트(156), 연결 부재(157), 절연 부재(158) 및 단락 부재(159)를 포함한다.
상기 캡 플레이트(151)는 판상으로 형성되어 케이스(140)의 개구부를 밀봉하며, 상기 케이스(140)와 동일한 재질로 형성될 수 있다. 상기 캡 플레이트(151)는 레이저 용접 방식으로 상기 케이스(140)에 결합될 수 있다. 또한, 상기 캡 플레이트(130)는 전기적으로 독립하거나, 경우에 따라 상기 제 1 집전탭(111) 또는 제 2 집전탭(112) 중 어느 하나에 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 캡 플레이트(151)는 상기 제 2 집전탭(112)과 전기적으로 연결될 수 있고, 이 때 상기 캡 플레이트(151) 및 케이스(140)는 이와 동일한 극성(양극)을 갖게 된다. 물론 상기 캡 플레이트(151)가 상기 제 1 집전탭(111)과 전기적으로 연결되는 것도 가능하다.
또한, 상기 캡 플레이트(151)의 일측에는 전해액을 주입하기 위한 전해액 주입구(152)가 형성된다. 상기 전해액 주입구(152)를 통해 케이스(140)의 내부로 전해액이 주입되며, 그 이후 상기 전해액 주입구(152)는 마개(153)에 의해 밀봉된다.
또한, 상기 캡 플레이트(151)의 대략 중앙에는 다른 영역에 비해 상대적으로 얇은 두께로 형성된 안전 벤트(154)가 형성된다. 상기 안전 벤트(154)는 케이스(140) 내부의 압력이 기설정된 압력에 비해 높은 경우, 다른 영역에 비해 먼저 개방되어 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)가 폭발하는 것을 방지한다.
또한, 상기 캡 플레이트(151)의 양측에는 제 1,2 전극 단자(120, 130)가 관통되기 위한 단자홀(151a)이 형성되고, 상기 단자홀(151a)에는 각각 가스켓(155)이 형성된다. 상기 가스켓(155)은 절연성 재질로 이루어지며, 상기 캡 플레이트(151)의 하부에서 결합되어 상기 제 1,2 전극 단자(120, 130) 각각과 캡 플레이트(151) 사이를 밀봉한다. 이러한 가스켓(155)은 외부의 수분이 이차 전지(100)의 내부로 침투하지 못하도록 하거나, 이차 전지(100)의 내부에 수용된 전해액이 외부로 유출되지 못하도록 한다.
상기 단자 플레이트(156)는 상기 캡 플레이트(151)의 단자홀(151a)을 통해 캡 플레이트(151)의 상부로 돌출된 제 1,2 전극 단자(120, 130)에 각각 결합된다. 또한, 상기 단자 플레이트(156)가 상기 제 1,2 전극 단자(120, 130)에 결합된 후, 상기 제 1,2 전극 단자(120, 130)의 상부가 각각 리벳팅 또는 용접됨으로써, 상기 제 1,2 전극 단자(120, 130)가 상기 단자 플레이트(156)에 고정될 수 있다.
상기 연결 부재(157)는 상기 제 2 전극 단자(130)와 결합된 단자 플레이트(156)와 캡 플레이트 사이에 위치하여, 제 2 전극 단자(130)와 캡 플레이트(151)를 전기적으로 연결한다. 상기 연결 부재(157)는 상기 단자 플레이트(156)를 통해서 캡 플레이트(151)와 가스켓(155)에 밀착된다.
상기 절연 부재(158)는 상기 제 1 전극 단자(120)와 결합된 단자 플레이트(156)와 캡 플레이트(151) 사이에 위치하여, 제 1 전극 단자(120)와 캡 플레이트(151)를 절연시킨다. 상기 절연 부재(158)는 상기 단자 플레이트(156)를 통해서 캡 플레이트(151)와 가스켓(155)에 밀착된다.
상기 단락 부재(159)는 상기 캡 플레이트(151)의 일측에 형성된 단락홀(151b)에 형성된다. 여기서, 상기 단락홀(151b)은 상기 제 1 전극 단자(120)가 결합되는 단자홀(151a) 근처에 형성된다. 상기 단락 부재(159)는 상기 단락홀(151b)에서 절연 부재(158)와 캡 플레이트(151) 사이에 위치한다. 이때, 상기 절연 부재(158)에도 상기 단락홀(151b)과 대응되는 홀이 형성되어 있다. 상기 단락 부재(159)는 아래로 볼록한 라운드부와 캡 플레이트(151)에 고정된 테두리부를 포함하는 반전 플레이트로 형성된다. 상기 단락 부재(159)는 상기 캡 플레이트(151)와 동일한 극성을 가진다. 상기 단락 부재(159)는 케이스(140) 내부의 압력이 기설정된 압력보다 높아지면, 반전되어(위로 볼록하게 돌출되어) 상기 제 1 전극 단자(120)와 결합된 단자 플레이트(156)에 접촉함으로써 단락을 유발시킨다. 여기서, 상기 단자 플레이트(156)의 하부에는 돌기가 형성되어, 상기 단락 부재(159)가 단자 플레이트(156)에 보다 용이하게 단락될 수 있다.
상기 절연 플레이트(160)는 상기 캡 플레이트(151)와 전극 조립체(110) 사이에 위치한다. 상기 절연 플레이트(160)는 상기 전극 조립체(110)를 보호하며, 특히 상기 캡 플레이트(151)가 내부로 변형되는 경우 상기 전극 조립체(110)가 파손되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 절연 플레이트(160)는 상기 케이스(140)의 내부에서 상기 전극 조립체(110)의 위치를 고정시킬 수 있다. 또한, 도면에 도시하지는 않았지만, 상기 절연 플레이트(160)의 가장자리는 상기 케이스(140)의 개구부에 걸쳐지게 결합될 수 있다. 또한, 상기 절연 플레이트(160)는 상기 케이스(140)에 억지 끼움 방식으로 결합될 수도 있다.
상기 절연 플레이트(160)는 중심에 위치한 중앙 영역(161), 상기 중앙 영역(161)의 양측에 위치한 결합 영역(162) 및 상기 결합 영역(162)의 양측에 위치하며 절연 플레이트(160)에서 제일 가장자리에 위치한 단자 영역(163)을 포함한다.
상기 중앙 영역(161)에는 상기 안전 벤트(154)와 대응되는 위치에 벤트홀(161a)이 형성되고, 상기 전해액 주입구(152)와 대응되는 위치에 주입홀(161b)이 형성된다. 또한, 상기 중앙 영역(161)은 케이스(140)와 접촉하며 상부로 연장되게 형성된 측면부(161c)를 포함한다. 상기 결합 영역(162)은 상기 제 1 집전탭(111) 및 제 2 집전탭(112)이 결합되는 영역이다. 상기 결합 영역(162)은 제 1 집전탭(111) 및 제 2 집전탭(112)이 절연 플레이트(160)의 상부로 돌출될 수 있도록 중앙 영역(161) 및 단자 영역(163)에 비해 폭이 좁게 형성된다. 또한, 상기 결합 영역(162)에는 리드탭(170)을 지지하는 지지부(162a)가 형성된다. 상기 지지부(162a)는 절연 플레이트(160)의 길이 방향을 따라서 결합 영역(162)의 중심에 형성되며, 상부로 돌출되게 형성된다. 따라서, 결합 영역(162)과 리드탭(170) 사이에는 지지부(162a)의 높이만큼 공간이 생기며, 상기 공간에는 제 1 집전탭(111) 및 제 2 집전탭(112)이 위치하게 된다. 더불어, 상기 지지부(162a)에는 상기 리드탭(170)과의 결합을 위한 돌기(162b)가 형성된다. 또한, 상기 결합 영역(162)은 케이스(140)를 향해서 연장되며 경사지게 형성된 경사면(162c)을 포함한다. 상기 경사면(162c)은 제 1 집전탭(111) 및 제 2 집전탭(112)이 절연 플레이트(160)의 상부로 인출될 때, 제 1 집전탭(111) 및 제 2 집전탭(112)의 꺽임을 최소화하기 위해 절연 플레이트(160)의 바닥면으로부터 대략 45도 정도의 경사를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. 상기 단자 영역(163)의 상부에는 제 1 전극 단자(120) 및 제 2 전극 단자(130)가 위치한다. 또한, 상기 단자 영역(163)은 케이스(140)와 접촉하며 상부로 연장되게 형성된 측면부(163a)를 포함한다.
상기 리드탭(170)은 한 쌍으로 구비되어, 상기 절연 플레이트(160)의 상부에 형성된다. 상기 리드탭(170)은 상기 절연 플레이트(160)의 결합 영역(162)에서 단자 영역(163)으로 연장되어 형성된다. 상기 리드탭(170)은 절연 플레이트(160)의 결합 영역(162)에 형성된 제 1 플레이트(171) 및 절연 플레이트(160)의 단자 영역(163)에 형성된 제 2 플레이트(172)를 포함한다. 상기 제 1 플레이트(171)는 상기 결합 영역(162)의 지지부(162a)에 결합되므로, 상기 제 1 플레이트(171)는 상기 제 2 플레이트(172)에 비해 상대적으로 높게 형성된다. 즉, 제 1 플레이트(171)와 제 2 플레이트(172) 사이에는 단차가 형성된다.
상기 제 1 플레이트(171)에는 상기 지지부(162a)의 돌기(162b)가 결합되는 제 1 관통홀(173)이 형성된다. 즉, 상기 제 1 관통홀(173)에 지지부(162a)의 돌기(162b)가 결합됨으로써, 상기 리드탭(170)이 절연 플레이트(160)에 결합된다. 또한, 상기 제 1 플레이트(171)의 하부에는 각각 제 1 집전탭(111) 및 제 2 집전탭(112)이 용접되어 전기적으로 연결된다. 또한, 상기 제 2 플레이트(172)의 상부에는 각각 제 1 전극 단자(120) 및 제 2 전극 단자(130)가 전기적으로 연결된다. 즉, 상기 리드탭(170)은 제 1 집전탭(111)과 제 1 전극 단자(120) 사이 및 제 2 집전탭(112)과 제 2 전극 단자(130) 사이의 전기적 경로를 형성한다. 상기 제 2 플레이트(172)에는 제 1,2 전극 단자(120, 130)의 결합 돌기(123, 133)가 결합되는 제 2 관통홀(174)이 형성된다.
상기 절연 클립(180)은 다수개의 제 1 집전탭(111) 및 제 2 집전탭(112)을 각각 묶어서 고정시킨다. 또한, 상기 절연 클립(180)은 상기 제 1,2 집전탭(111, 112)이 항상 일정한 위치에 있도록 고정시켜주는 역할을 한다. 따라서, 상기 절연 클립(180)은 전극 조립체(110)의 상부에 절연 플레이트(160) 또는 캡 조립체(150)가 삽입될 때, 상기 전극 조립체(110)가 눌려서 제 1,2 집전탭(111, 112)이 제 1,2 전극판의 내부로 삽입되어 다른 극성과 쇼트되는 것을 방지할 수 있다.
구체적으로, 도 6 내지 도 8을 참조하면, 상기 절연 클립(180)은 제 1 클립부(181), 상기 제 1 클립부(181)와 결합되는 제 2 클립부(182) 및 상기 제 1 클립부(181)와 제 2 클립부(182) 사이에 위치하는 힌지부(183)를 포함한다. 상기 제 1 클립부(181)와 제 2 클립부(182)는 상기 힌지부(183)를 중심으로 접히면서 서로 결합된다. 즉, 상기 제 1,2 집전탭(111, 112)은 각각 상기 제 1 클립부(181)와 제 2 클립부(182) 사이에 위치하게 된다. 여기서, 제 1 집전탭(111) 및 제 2 집전탭(112)에 결합된 절연 클립(180)은 동일하므로, 이하에서는 제 1 집전탭(111)에 결합된 절연 클립(180) 위주로 설명한다.
상기 제 1 클립부(181)는 중앙에 길이방향으로 형성된 제 1 중심홈(181a)과, 상기 제 1 중심홈(181a)의 양측에 위치한 제 1 보조돌기(181b) 및 상기 제 1 보조돌기(181b)의 양측에 형성된 제 제 1 보조홀(181c)을 포함한다. 여기서, 제 1 클립부(181)의 길이방향을 제 1 방향이라고 하고, 제 1 방향과 수직한 방향을 제 2 방향으로 정의한다. 즉, 상기 제 1 중심홈(181a)은 상기 제 1 클립부(181)의 중심에서 제 1 방향과 평행하게 형성되고, 상기 제 1 보조돌기(181b)는 상기 제 1 방향과 평행한 방향으로 상기 제 1 중심홈(181a)의 양측에 형성된다. 또한, 상기 제 1 보조홀(181c)은 상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향으로 상기 제 1 보조돌기(181b)의 양측에 형성된다. 따라서, 상기 제 1 보조돌기(181b)는 2개가 형성되고, 상기 제 1 보조홀(181c)은 4개가 형성된다.
상기 제 2 클립부(182)는 상기 제 1 클립부(181)와 결합되도록, 제 1 클립부(181)와 반대의 형상으로 형성된다. 구체적으로, 상기 제 2 클립부(182)는 중앙에 길이방향으로 형성된 제 2 중심돌기(182a), 상기 제 2 중심돌기(182a)의 양측에 위치한 제 2 보조홀(182b) 및 상기 제 2 보조홀(182b)의 양측에 형성된 제 2 보조돌기(182c)를 포함한다. 상기 제 2 중심돌기(182a)는 상기 제 1 중심홈(181a)에 결합되고, 상기 제 2 보조홀(182b)에는 상기 제 1 보조돌기(181b)가 결합되고, 상기 제 2 보조돌기(182c)는 상기 제 1 보조홀(181c)에 결합된다. 이때. 상기 제 2 중심돌기(182a)와 제 1 중심홈(181a) 사이에는 제 1 집전탭(111)이 위치하게 된다. 즉, 제 1 집전탭(111)은 제 1 중심홈(181a)과 제 2 중심돌기(182a) 사이에 끼워지고, 제 1 보조돌기(181b)와 제 2 보조홀(182b)의 결합과 제 1 보조홀(181c)과 제 2 보조돌기(182c)의 결합에 의해 고정된다. 즉, 상기 절연 클립(180)은 상기 제 1 집전탭(111)의 양단에서 제 1 집전탭(111)을 안정적으로 고정시킬 수 있다.
상기 힌지부(183)는 상기 제 1 클립부(181)와 제 2 클립부(182) 사이에 위치하며, 절곡 가능한 형태로 형성된다. 따라서, 상기 힌지부(183)는 제 1 클립부(181) 및 제 2 클립부(182)에 비해 두께가 얇게 형성되며, 상기 힌지부(183)를 기준으로 절연 클립(180)이 접히거나 펴질 수 있다.
또한, 도 4를 참조하면, 상기 절연 클립(180)은 상기 제 1 집전탭(111)에 결합되고, 상기 절연 클립(180)의 상부로 돌출된 제 1 집전탭(111)은 절곡되어 상기 절연 플레이트(160)의 결합 영역(162)에 위치하게 된다. 실질적으로, 상기 제 1 집전탭(111)에 절연 클립(180)이 결합되고, 상기 절연 클립(180)의 상부로 돌출된 제 1 집전탭(111)에 리드탭(170)이 용접된 후 상기 제 1 집전탭(111)이 절곡되어 상기 절연 플레이트(160)의 결합 영역(162)에 놓이게 된다. 이때, 상기 절연 클립(180)은 결합 영역(162)의 경사면(162c)과 접촉하게 되고, 상기 리드탭(170)의 제 1 관통홀(173)에는 결합 영역(162)의 돌기(162b)가 결합된다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는 다수개의 집전탭(111, 112)을 고정시키는 절연 클립(180)을 구비함으로써, 전극 조립체(110)가 눌리더라도 집전탭(111, 112)이 전극 조립체(110)의 내부로 삽입되어 쇼트되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)의 안전성을 향상시킬 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 이차 전지를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 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
111: 제 1 집전탭 112: 제 2 집전탭
120: 제 1 전극 단자 130: 제 2 전극 단자
140: 케이스 150: 캡 조립체
151: 캡 플레이트 152: 전해액 주입구
153: 마개 154: 안전 벤트
155: 가스켓 156: 단자 플레이트
157: 연결 부재 158: 절연 부재
159: 단락 부재 160: 절연 플레이트
161: 중앙 영역 162: 결합 영역
163: 단자 영역 170: 리드탭
171: 제 1 플레이트 172: 제 2 플레이트
180: 절연 클립 181: 제 1 클립부
181a: 제 1 중심홈 181b: 제 1 보조돌기
181c: 제 1 보조홀 182: 제 2 클립부
182a: 제 2 중심돌기 182b: 제 2 보조홀
182c: 제 2 보조돌기 183: 힌지부

Claims (10)

  1. 다수의 집전탭을 갖는 전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 수용하는 케이스;
    상기 케이스의 상부에서 상기 케이스를 밀봉하는 캡 플레이트; 및
    상기 다수의 집전탭의 양단에서 상기 다수의 집전탭을 고정시키는 절연 클립을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연 클립은 제 1 클립부, 상기 제 1 클립부와 결합되는 제 2 클립부 및 상기 제 1 클립부와 제 2 클립부 사이에 위치하며 상기 제 1,2 클립부의 두께보다 얇게 형성된 힌지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 절연 클립은 상기 힌지부를 중심으로 절곡되어, 상기 제 1 클립부와 제 2 클립부가 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 클립부와 제 2 클립부 사이에는 상기 다수의 집전탭이 위치하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 클립부는
    중앙에 길이 방향으로 형성된 제 1 중심홈;
    상기 제 1 중심홈의 양측에 형성되며, 상기 제 1 중심홈과 평행한 방향으로 형성된 제 1 보조돌기; 및
    상기 제 1 보조돌기의 양측에 형성되며, 상기 제 1 중심홈과 수직한 방향으로 형성된 제 1 보조홀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 클립부는
    중앙에 길이 방향으로 형성되며, 상기 제 1 중심홀에 결합되는 제 2 중심돌기;
    상기 제 2 중심돌기의 양측에 형성되며, 상기 제 1 보조돌기와 결합되는 제 2 보조홀; 및
    상기 제 2 보조홀의 양측에 형성되며, 상기 제 1 보조홀과 결합되는 제 2 보조돌기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극 조립체와 상기 캡 플레이트 사이에 위치한 절연 플레이트와,
    상기 캡 플레이트를 관통하며, 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결된 전극 단자와,
    상기 절연 플레이트의 상부에 위치하며, 상기 전극 단자와 상기 다수의 집전탭을 전기적으로 연결하는 리드탭을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 절연 플레이트는 중앙 영역,
    상기 중앙 영역의 양측에 위치하며, 상기 다수의 집전탭이 결합되는 결합 영역; 및
    상기 결합 영역의 양측에 위치하며, 상기 전극 단자가 위치하는 단자 영역을 포함하고,
    상기 리드탭은 상기 결합 영역 및 단자 영역에 결합되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 결합 영역은 상기 중앙 영역 및 단자 영역에 비해 폭이 좁게 형성되고, 상기 케이스를 향해서 경사지게 연장된 경사면을 포함하고,
    상기 절연 클립은 상기 경사면에 접촉하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 결합 영역에는 상부로 돌출되며 상기 리드탭이 결합되는 지지부가 형성되고, 상기 다수의 집전탭은 상기 리드탭과 결합 영역 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
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