KR20180113857A - 이차 전지 및 이를 이용한 이차 전지 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는 이차 전지의 모듈 형성을 위한 버스바 용접시 용접에 의한 전지 관통 및 실링 파손을 방지하고, 대전저항의 변화를 방지할 수 있는 이차 전지 및 이를 이용한 이차 전지 모듈이 개시된다.
일 예로, 제 1 극판 및 제 2 극판이 세퍼레이터와 함께 권취된 전극 조립체; 개구를 갖고 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 및 상기 케이스를 밀봉하는 캡 조립체를 포함하되, 상기 캡 조립체는 상기 케이스의 개구를 밀봉하는 캡 플레이트; 상기 제 1 극판과 전기적으로 연결되어 상기 캡 플레이트의 상부로 노출되는 제 1 전극 단자; 및 상기 캡 플레이트와 일체로 형성되어 상기 캡 플레이트의 상부로 노출되는 제 2 전극 단자를 포함하고, 상기 케이스는 상기 캡 플레이트와 결합된 테두리로부터 상부로 더 돌출된 상단부를 포함하는 이차 전지가 개시된다.

Description

이차 전지 및 이를 이용한 이차 전지 모듈{Rechargeable Mattery And Rechargeable battery Module Using The Same}
본 발명은 이차 전지의 모듈 형성을 위한 버스바 용접시 용접에 의한 전지 관통 및 실링 파손을 방지하고, 대전저항의 변화를 방지할 수 있는 이차 전지 및 이를 이용한 이차 전지 모듈에 관한 것이다.
일반적으로 충전하여 재사용이 가능한 이차 전지는 모바일 기기, 하이브리드 자동차 또는 전기 자동차의 전원으로 사용된다. 이들 이차 전지는 전극 조립체와 이를 수용하는 케이스로 이루어진다. 이때, 사용되는 케이스의 종류에 따라, 이차 전지는 각형, 파우치형 또는 원통형 이차 전지로 구분될 수 있으며, 또한, 내부에 수납되는 전극 조립체는 그 구조에 따라 권취형 또는 스택형 전극 조립체로 분류될 수 있다.
본 발명은 이차 전지의 모듈 형성을 위한 버스바 용접시 용접에 의한 전지 관통 및 실링 파손을 방지하고, 대전저항의 변화를 방지할 수 있는 이차 전지 및 이를 이용한 이차 전지 모듈을 제공한다.
본 발명에 따른 이차 전지는 제 1 극판 및 제 2 극판이 세퍼레이터와 함께 권취된 전극 조립체; 개구를 갖고 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 및 상기 케이스를 밀봉하는 캡 조립체를 포함하되, 상기 캡 조립체는 상기 케이스의 개구를 밀봉하는 캡 플레이트; 상기 제 1 극판과 전기적으로 연결되어 상기 캡 플레이트의 상부로 노출되는 제 1 전극 단자; 및 상기 캡 플레이트와 일체로 형성되어 상기 캡 플레이트의 상부로 노출되는 제 2 전극 단자를 포함하고, 상기 케이스는 상기 캡 플레이트와 결합된 테두리로부터 상부로 더 돌출된 상단부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 케이스의 상단부의 직경은 상기 케이스의 직경에 비해 작게 형성될 수 있다.
그리고 상기 캡 플레이트는 상기 케이스의 테두리의 내면을 따라 결합되고, 상기 케이스의 상단부는 상기 캡 플레이트의 상부로 돌출되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 제 2 전극 단자는 상기 캡 플레이트로부터 돌출되어 상기 제 1 전극 단자와 대응되는 높이로 형성될 수 있다.
또한, 상기 전극 조립체의 제 2 극판은 상기 케이스의 하부 영역에 연결되어, 상기 케이스 및 캡 플레이트의 제 2 전극 단자와 전기적으로 연결될 수 있다.
더불어, 본 발명에 따른 이차 전지 모듈은 제 1 극판 및 제 2 극판이 세퍼레이터와 함께 권취된 전극 조립체; 개구를 갖고 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 상기 케이스를 밀봉하는 캡 플레이트, 상기 제 1 극판과 전기적으로 연결된 제 1 전극 단자 및 상기 제 2 극판과 전기적으로 연결된 제 2 전극 단자를 포함하는 복수개의 이차 전지; 및 상기 복수개의 이차 전지를 인접한 상호간에 전기적으로 연결하는 버스바를 포함하고, 상기 버스바는 상기 제 2 전극 단자와 결합시 상기 케이스가 상기 캡 플레이트와 결합되는 테두리의 상부에서 용접을 통해 결합될 수 있다.
여기서, 상기 캡 플레이트는 상기 테두리의 내면을 따라 밀착하여 상기 케이스와 결합되고, 상기 버스바의 용접은 수평 방향에서 상기 캡 플레이트에 비해 더 외측에서 수행될 수 있다.
그리고 상기 버스바는 상기 제 2 전극 단자를 따라 연장된 제 1 영역, 일단이 상기 제 1 영역으로부터 절곡되어 연결되는 제 2 영역, 상기 제 2 영역의 타단 연결되어 상기 제 1 영역과 반대 방향으로 연장되는 제 3 영역을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 영역과 상기 제 2 전극 단자의 사이에 도전성 필름 또는 도전성 페이스트로 형성된 도전성 연결 부재가 더 형성될 수 있다.
또한, 상기 제 3 영역의 단부는 상기 케이스의 테두리에 위치된 상태에서 용접을 통해 결합될 수 있다.
본 발명에 의한 이차 전지 및 이를 이용한 이차 전지 모듈은 캡 플레이트에 일체로 형성된 제 2 전극 단자를 갖는 이차 전지의 구조에 있어서, 버스바의 결합시 용접이 케이스의 테두리에서 이루어지도록 함으로써, 용접빔에 의한 전극 조립체의 손상을 방지하고, 용접과정에서 파티클이 생성되지 않도록 하여 전기적 안정성을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 사시도이다.
도 2는 도 1의 I-I'선 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 결합하여 형성된 이차 전지 모듈의 사시도이다.
도 4는 도 3의 이차 전지 모듈의 평면도이다.
도 5는 도 3의 이차 전지 모듈에서 이차 전지와 버스바의 결합관계를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지를 결합한 이차 전지 모듈에서 이차 전지와 버스바의 결합관계를 도시한 단면도이다.
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 일 실시예에 따른 이차 전지의 사시도이다. 도 2는 도 1의 I-I'선 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(100)는 전극 조립체(110), 케이스(120) 및 캡 조립체(130)를 포함한다.
상기 전극 조립체(110)는 제1 전극판(111), 제2 전극판(112) 및 세퍼레이터(113)를 포함할 수 있다.
상기 제1 전극판(111)은 구리 또는 니켈과 같은 금속 포일로 형성된 제1 전극 집전체(111b)에 흑연 또는 탄소 등의 제1 전극 활물질(111c)을 도포함으로써 형성되며, 상기 제1 전극 집전체(111b) 중 상기 제1 전극 활물질(111c)이 도포되지 않은 영역으로부터 캡 조립체(130)를 향해 연장되어 돌출된 다수의 제1 전극탭(111a)을 포함할 수 있다. 상기 제1 전극탭(111a)은 상기 전극 조립체(110)의 제작을 위해 권취 과정을 통해 일정 위치에 정렬되어 멀티탭을 이룰 수 있다. 상기 제1 전극탭(111a)은, 상기 캡 조립체(130)의 제1 전극단자(132)와 전기적으로 연결됨으로써 상기 제1 전극판(111)과 제1 전극단자(132) 사이에서 전류 흐름의 통로가 될 수 있다.
상기 제2 전극판(112)은 알루미늄과 같은 금속 포일로 형성된 제2 전극 집전체(112b)에 전이금속산화물 등의 제2 전극 활물질(112c)을 도포함으로써 형성되며, 상기 제2 전극 집전체(112b) 중 상기 제2 전극 활물질(112c)이 도포되지 않은 영역으로부터 상기 케이스(120)의 하부 영역(122)을 향해 연장되어 돌출된 다수의 제2 전극탭(112a)을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 제2 전극탭(112a)은 상기 제1 전극탭(111a)과 서로 반대 방향을 향해 연장될 수 있다. 상기 제2 전극탭(112a)은 상기 전극 조립체(110)의 제작을 위해 권취 시 일정 위치에 정렬되어 멀티탭을 이룰 수 있다. 상기 제2 전극탭(112a)은 상기 케이스(120)와 전기적으로 연결됨으로써, 상기 제2 전극판(112)과 상기 케이스(120)에서 전류 흐름의 통로가 될 수 있다.
상기 세퍼레이터(113)는 상기 제1 전극판(111)과 제2 전극판(112) 사이에 개재됨으로써, 이들 간의 단락을 방지하고, 리튬 이온과 같은 유동 이온의 이동을 가능하게 하는 역할을 한다. 상기 세퍼레이터(130)는 상기 제1 전극판(111)과 제2 전극판(112)의 폭보다 넓게 이루어짐으로써, 상기 제1 전극판(111)과 제2 전극판(112) 보다 상, 하부 방향으로 각각 더 돌출될 수 있다. 따라서, 상기 세퍼레이터(113)는 상기 제1 전극판(111)과 제2 전극판(112)가 상기 전극 조립체(110)의 상, 하부 방향으로 상기 케이스(120)의 내면과 직접적으로 접촉하는 것을 방지할 수 있다.
이와 같이 상기 제1 전극판(111)은 음극으로 작동하며 상기 제2 전극판(112)은 양극으로 작동할 수 있으며, 그 반대로도 실시 가능하다.
상기 케이스(120)는 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 니켈이 도금된 스틸과 같은 도전성 금속으로 형성되며, 대략 육면체 형상으로 이루어질 수 있다. 이러한 케이스(120)는 몸체(121)와 그에 결합된 하부 영역(122)를 포함할 수 있다.
상기 몸체(121)는 상, 하단부가 개방된 사각 튜브 형상으로 이루어질 수 있으며, 상기 전극 조립체(110)의 수용 공간을 형성할 수 있다. 또한, 상기 몸체(121)의 상단 개구에는 상기 캡 조립체(130)의 캡 플레이트(131)가 결합된다. 이 때, 상기 몸체(121)에는 상단부(121a)가 형성되어 상기 캡 플레이트(131)의 상부로 더 돌출될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 캡 플레이트(131)는 상기 몸체(121)의 내면을 따라 위치가 형성되며, 이 때 상기 몸체(121)의 내면과 상기 캡 플레이트(131)의 경계선을 따라 용접이 수행되어, 상기 몸체(121)와 캡 플레이트(132)가 결합될 수 있다. 여기서, 상기 몸체(121)의 상단부(121a)는 상기 몸체(121)에 결합된 캡 플레이트(131)에 비해 더 높게 형성되며, 상기 몸체(121)의 테두리의 가장자리에 형성되고, 상기 몸체(121)의 직경에 비해 더 얇은 직경을 갖도록 형성된다. 따라서, 상기 몸체(121)에 상기 캡 플레이트(131)가 용접으로 결합될 때, 상기 상단부(121a)가 용접 작업을 방해하지 않게 된다.
또한, 상기 상단부(121a)는 상기 캡 플레이트(131)의 결합 이후, 후술할 버스바를 용접할 때, 상기 버스바의 위치를 고정시키는 역할을 수행할 수 있다. 상기 상단부(121a)에 대해 상기 버스바가 밀착되도록 고정되면, 상기 버스바의 용접이 용이하게 수행될 수 있다. 또한, 상기 버스바의 용접시, 후술할 바와 같이 용접빔이 상기 버스바의 하부까지 도달하는 경우라 하더라도, 상기 용접빔이 상기 케이스(120)의 몸체(121)의 테두리에서 상기 몸체(121)의 길이 방향을 따라 전달되도록 할 수 있다. 따라서, 상기 상단부(121a)로 인해, 상기 버스바의 용접빔이 상기 몸체(121)를 포함한 케이스(120)의 내부 공간으로 전달되지 않을 수 있기 때문에, 상기 전극 조립체(110)가 상기 용접빔에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 버스바의 용접 공정에서 혹시 발생할지도 모르는 파티클 역시 상기 케이스(120)의 내부 공간으로 인입되지 않는다. 따라서, 상기 파티클에 의한 전기적 단락 등의 문제를 방지할 수 있기 때문에, 보다 안정적인 전지의 동작을 보장할 수 있다.
상기 하부 영역(122)은 상기 몸체(121)의 하단 개구부를 밀봉하도록 상기 몸체(121)의 하단부에 결합될 수 있다. 상기 하부 영역(122)은 상기 몸체(121)와 일체로 형성될 수도 있고, 별개의 구성으로 형성되어 결합되는 것도 가능하다. 상기 하부 영역(122)은 상기 전극 조립체(110)의 제 2 전극 탭(112a)과 결합되어, 상기 케이스(120) 전체는 상기 제 2 전극판(112)과 동일한 극성(예를 들어, 양극)을 가질 수 있다. 또한, 후술할 바와 같이, 상기 케이스(120)의 상부에 결합된 캡 조립체(130)의 구조 중, 캡 플레이트(131)가 상기 케이스(120)와 결합되어 역시 상기 제 2 전극판(112)과 동일한 극성을 가질 수 있게 된다.
상기와 같이, 상기 제 2 전극 탭(112a)이 상기 케이스(120)의 하부 영역(122)과 결합되도록 하면, 충방전시 전류가 상기 제 1 전극탭(111a)과 제 2 전극 탭(112a)의 사이의 전극 조립체(110) 전체 면적을 통해 흐르게 되기 때문에, 상기 전극 조립체(110)의 국부적인 열화가 발생되는 것을 방지할 수 있고, 결과적으로 전지의 안정적인 구동 및 수명 향상을 도모할 수 있게 된다.
상기 캡 조립체(130)는 캡 플레이트(131), 제 1 전극 단자(132) 및 제 2 전극 단자(132)를 포함할 수 있다.
상기 캡 플레이트(131)는 상기 케이스(120)와 동일한 재질로 형성될 수 있고, 상기 케이스(120)의 몸체(121)의 상단 개구를 밀봉할 수 있다. 또한, 상기 캡 플레이트(131)의 대략 중앙에는 안전 벤트(131a)가 형성될 수 있다. 상기 안전 벤트(131a)는 상기 캡 플레이트(131)에 비해 얇은 두께로 형성되어, 상기 케이스(120)의 내부에서 생성되는 가스에 의해 내압이 일정 수준이 되는 때, 상기 안전 벤트(131)가 상기 캡 플레이트(131)의 다른 영역에 비해 먼저 개방될 수 있다. 이에 따라, 상기 내압에 의해 상기 이차 전지(100)가 폭발하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 캡 플레이트(131)의 일측에는 제 1 전극 단자(132)가 형성될 수 있다. 상기 제 1 전극 단자(132)는 상기 캡 플레이트(131)에 결합되며 상기 제1 전극탭(111a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1 전극 단자(132)는 제1 하부 단자 플레이트(132a), 제1 전극핀(132b) 및 제1 상부 단자 플레이트(132c)를 포함할 수 있다.
상기 제1 하부 단자 플레이트(132a)의 하면은 상기 제1 전극탭(111a)과 전기적으로 연결되며, 상면은 상기 제1 전극핀(132b)과 결합될 수 있다. 또한, 상기 제1 하부 단자 플레이트(132a)는 하부 절연부재(136)에 의해 상기 케이스(120) 및 캡 플레이트(131)의 내면과 전기적으로 절연될 수 있다.
상기 제1 전극핀(132b)의 하부는 상기 제1 하부 단자 플레이트(132a)와 결합될 수 있다. 상기 제1 전극핀(132b)의 상부는 상기 캡 플레이트(131)에 형성된 제1 단자홀(131b)을 관통하여 상기 캡 플레이트(131)의 외부로 돌출되며, 상기 제1 상부 단자 플레이트(131c)의 제2 단자홀(131ab)에 삽입된 후 리베팅됨으로써 결합될 수 있다. 한편, 상기 제1 단자홀(131b)에는 상기 제1 전극핀(132b)과 함께 시일 가스켓(134)이 조립될 수 있다. 상기 시일 가스켓(134)은 상기 제1 단자홀(131b)을 밀봉함과 동시에 상기 제1 전극핀(132b)을 상기 캡 플레이트(131)로부터 절연시키는 역할을 할 수 있다.
상기 제1 상부 단자 플레이트(132c)는 상기 캡 플레이트(131)의 상부에 배치되며, 상부 절연부재(136)를 통해 상기 캡 플레이트(131)와 전기적으로 절연될 수 있다. 한편, 상기 상부 절연부재(136)의 상부 가장자리에는 단차가 형성될 수 있다. 상기 단차는 상기 제1 상부 단자 플레이트(132c)의 하부 측면의 일부를 감싸도록 상기 캡 플레이트(131)의 상부를 향해 돌출되어 있으며, 상기 제1 상부 단자 플레이트(132c)가 회전하지 않도록 고정시켜주는 역할을 할 수 있다.
상기 제 2 전극 단자(133)는 상기 캡 플레이트(131)와 일체로 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제 2 전극 단자(133)는 상기 캡 플레이트(131)의 일 영역에 대해 단조를 통해 상부로 돌출되도록 하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 제 2 전극 단자(133)의 높이는 상기 제 1 전극 단자(132)의 높이와 대응되도록 형성될 수 있다. 물론, 이 경우, 상기 제 2 전극 단자(133)의 형상 및 높이는 상기 제 2 전극 단자(133)의 전기적 역할과 무관하고, 다만 상기 제 1 전극 단자(132)와 균형을 맞추기 위해 적용될 수 있다.
상기 제 2 전극 단자(133)는 상술한 것처럼, 상기 캡 플레이트(131), 케이스(120)의 몸체(121) 및 하부 영역(122)를 통해 상기 전극 조립체(110)의 제 2 전극 탭(112a)과 전기적으로 연결된다. 따라서, 상기 제 2 전극 단자(133)는 상기 제 2 전극 탭(112a)와 동일한 극성(예를 들어, 양극)을 갖도록 형성될 수 있다.
그리고 상기 제 2 전극 단자(133)는 그 하부의 전극 조립체(110)와의 사이에 별도의 구조물을 요하지 않는다. 따라서, 상기 제 2 전극 단자(133)와 전극 조립체(110)의 사이에는 공간이 형성될 수 있다. 다만, 상기 공간에도 불구하고 상기 버스바의 용접시 용접빔이 상기 케이스(120)의 테두리를 따라 길이 방향으로만 전달되기 때문에, 상기 전극 조립체(110)는 손상을 입지 않고, 용접 과정에서 파티클 역시 발생되지 않을 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)를 이용한 이차 전지 모듈(200)의 구조를 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 결합하여 형성된 이차 전지 모듈의 사시도이다. 도 4는 도 3의 이차 전지 모듈의 평면도이다. 도 5는 도 3의 이차 전지 모듈에서 이차 전지와 버스바의 결합관계를 도시한 단면도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)를 이용한 이차 전지 모듈(200)은 다수개의 이차 전지(100)와, 이들을 상호간에 전기적으로 연결하는 버스바(210), 상기 버스바(210)와 제 2 전극 단자(133)의 사이에 형성되는 도전성 연결 부재(220)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 버스바(210)는 2회 절곡된 플레이트 형상으로 구비될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 버스바(210)는 일단의 제 1 영역(211), 상기 제 1 영역(211)으로부터 절곡된 제 2 영역(212), 상기 제 2 영역(212)의 단부로부터 상기 제 1 영역(211)과 반대로 연장된 타단의 제 3 영역(213)을 포함한다. 이러한 버스바(210)는 인접한 이차 전지(100)를 상호간에 전기적으로 연결하기 위해, 상기 이차 전지(100)의 배열 방향을 따라 배치될 수 있다.
우선, 상기 버스바(210)는 일단의 제 1 영역(211)이 상기 제 1 전극 단자(132)에 대해, 상기 제 1 전극 단자(132)의 상면에서 용접을 통해 결합될 수 있다. 이 경우, 이차 전지(100)의 제 1 전극 단자(132)의 하부에는 상술한 실링 부재(134), 상부 절연 플레이트(135), 하부 절연 플레이트(135)와 같은 구성들이 위치하고 있기 때문에, 상기 버스바(210)의 결합을 위한 용접빔이 상기 전극 조립체(110)까지 도달하지 않을 수 있다.
또한, 상기 버스바(210)의 제 3 영역(213)은 인접한 상기 이차 전지(100)의 제 2 전극 단자(133)와 결합될 수 있다. 이 때, 상기 버스바(210)의 타단은 상기 캡 플레이트(131)를 따라 상기 케이스(120)의 상단부(121a)에 밀착되어 결합되며, 이 상태에서 용접이 수행될 수 있다. 이 때, 상기 버스바(210)를 결합하기 위한 용접은 상기 케이스(120)의 테두리에서 이루어질 수 있다. 따라서, 도시된 것과 같이 상기 용접빔이 상기 케이스(120)의 내부로 전달되지는 않고, 상기 케이스(120)의 테두리에서 길이 방향을 따라서만 전달되기 때문에, 상기 전극 조립체(110)는 손상되지 않게 된다.
상기 도전성 연결 부재(220)는 상기 버스바(210)의 제 1 영역(211)과 상기 제 2 전극 단자(133)의 사이에 형성될 수 있다. 상기 도전성 연결 부재(220)는 도전성 필름 또는 도전성 페이스트로 형성될 수 있으며, 상기 버스바(210)와 상기 제 2 전극 단자(133) 사이의 직접적인 전기적 연결을 가능하도록 할 수 있다. 물론, 상기 도전성 연결 부재(220)가 없이도 상기 제 2 전극 단자(133)는 상기 버스바(210)의 제 3 영역(213)과의 접촉 영역을 통해 전기적으로 연결될 수 있으나, 상기 도전성 연결 부재(220)를 통해 비교적 대면적인 상기 버스바(210)의 제 1 영역(211)과도 직접 연결됨으로써, 전기적 저항을 줄일 수 있다. 또한, 상기 도전성 연결 부재(220)를 통해 상기 버스바(210)의 체결 이후 기구적인 흔들림이 발생하는 것도 줄일 수 있게 된다.
상기와 같이 하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100) 및 이를 이용한 이차 전지 모듈(200)은 캡 플레이트(131)에 일체로 형성된 제 2 전극 단자(133)를 갖는 이차 전지의 구조에 있어서, 버스바(210)의 결합시 용접이 케이스(120)의 테두리에서 이루어지도록 함으로써, 용접빔에 의한 전극 조립체(110)의 손상을 방지하고, 용접과정에서 파티클이 생성되지 않도록 하여 전기적 안정성을 높일 수 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지 모듈의 구성을 설명하도록 한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지를 결합한 이차 전지 모듈에서 이차 전지와 버스바의 결합관계를 도시한 단면도이다. 앞서 설명한 실시예와 동일한 구성 및 동작을 갖는 부분에 대해서는 동일한 도면부호를 붙였으며, 이하에서는 앞선 실시예와의 차이점을 위주로 설명하도록 한다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지를 이용한 이차 전지 모듈은 케이스(320)의 내측에 캡 플레이트(131)가 동일한 높이로 형성된다. 즉, 상기 케이스(320)의 몸체(321)에는 별도의 돌출구조가 구비되지 않아, 상기 캡 플레이트(131)의 상부로 상기 케이스(320)의 구조가 돌출되지 않을 수 있다.
또한, 상기 버스바(310)는 상기 제 3 영역(313)이 더 연장되어, 상기 케이스(320)의 테두리 상부까지 연장될 수 있다. 따라서, 상기 버스바(310)의 결합을 위한 용접시 상기 케이스(320)에 의한 공간 제약이 없기 때문에 용접이 보다 용이하게 수행될 수 있다. 더불어, 상기 버스바(310)의 제 2 영역(212)이 상기 제 2 전극 단자(133)에 밀착되도록 한 상태에서 용접을 수행하게 되면, 상기 버스바(310)의 위치를 고정한 상태에서 용접이 수행될 수 있게 되어, 용접의 신뢰성이 유지될 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 이차 전지 및 이를 이용한 이차 전지 모듈을 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, 200; 이차 전지 110; 전극 조립체
120, 320; 케이스 121a; 상단부
130; 캡 조립체 131; 캡 플레이트
132; 제 1 전극 단자 133; 제 2 전극 단자
210; 버스바 220; 도전성 연결 부재

Claims (10)

  1. 제 1 극판 및 제 2 극판이 세퍼레이터와 함께 권취된 전극 조립체;
    개구를 갖고 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 및
    상기 케이스를 밀봉하는 캡 조립체를 포함하되,
    상기 캡 조립체는
    상기 케이스의 개구를 밀봉하는 캡 플레이트;
    상기 제 1 극판과 전기적으로 연결되어 상기 캡 플레이트의 상부로 노출되는 제 1 전극 단자; 및
    상기 캡 플레이트와 일체로 형성되어 상기 캡 플레이트의 상부로 노출되는 제 2 전극 단자를 포함하고,
    상기 케이스는 상기 캡 플레이트와 결합된 테두리로부터 상부로 더 돌출된 상단부를 포함하는 이차 전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 케이스의 상단부의 직경은 상기 케이스의 직경에 비해 작게 형성된 이차 전지.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 캡 플레이트는 상기 케이스의 테두리의 내면을 따라 결합되고, 상기 케이스의 상단부는 상기 캡 플레이트의 상부로 돌출되어 형성된 이차 전지.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 전극 단자는 상기 캡 플레이트로부터 돌출되어 상기 제 1 전극 단자와 대응되는 높이로 형성된 이차 전지.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극 조립체의 제 2 극판은 상기 케이스의 하부 영역에 연결되어, 상기 케이스 및 캡 플레이트의 제 2 전극 단자와 전기적으로 연결된 이차 전지.
  6. 제 1 극판 및 제 2 극판이 세퍼레이터와 함께 권취된 전극 조립체; 개구를 갖고 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 상기 케이스를 밀봉하는 캡 플레이트, 상기 제 1 극판과 전기적으로 연결된 제 1 전극 단자 및 상기 제 2 극판과 전기적으로 연결된 제 2 전극 단자를 포함하는 복수개의 이차 전지; 및
    상기 복수개의 이차 전지를 인접한 상호간에 전기적으로 연결하는 버스바를 포함하고,
    상기 버스바는 상기 제 2 전극 단자와 결합시 상기 케이스가 상기 캡 플레이트와 결합되는 테두리의 상부에서 용접을 통해 결합되는 이차 전지 모듈.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 캡 플레이트는 상기 테두리의 내면을 따라 밀착하여 상기 케이스와 결합되고, 상기 버스바의 용접은 수평 방향에서 상기 캡 플레이트에 비해 더 외측에서 수행되는 이차 전지 모듈.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 버스바는 상기 제 2 전극 단자를 따라 연장된 제 1 영역, 일단이 상기 제 1 영역으로부터 절곡되어 연결되는 제 2 영역, 상기 제 2 영역의 타단 연결되어 상기 제 1 영역과 반대 방향으로 연장되는 제 3 영역을 포함하는 이차 전지 모듈.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 영역과 상기 제 2 전극 단자의 사이에 도전성 필름 또는 도전성 페이스트로 형성된 도전성 연결 부재가 더 형성된 이차 전지 모듈.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 3 영역의 단부는 상기 케이스의 테두리에 위치된 상태에서 용접을 통해 결합된 이차 전지 모듈.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113097633A (zh) * 2021-03-31 2021-07-09 蜂巢能源科技(无锡)有限公司 一种电池及其组装工艺
CN113809380A (zh) * 2020-06-17 2021-12-17 三星Sdi株式会社 可再充电电池

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090110711A (ko) * 2008-04-18 2009-10-22 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
KR20140105454A (ko) * 2011-11-10 2014-09-01 미쯔비시 지도샤 고교 가부시끼가이샤 이차 전지
KR20160036912A (ko) * 2014-09-26 2016-04-05 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
KR20160087974A (ko) * 2015-01-14 2016-07-25 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지 및 그 팩
JP2017063052A (ja) * 2016-12-27 2017-03-30 株式会社豊田自動織機 電池モジュール及び電池パック

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090110711A (ko) * 2008-04-18 2009-10-22 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
KR20140105454A (ko) * 2011-11-10 2014-09-01 미쯔비시 지도샤 고교 가부시끼가이샤 이차 전지
KR20160036912A (ko) * 2014-09-26 2016-04-05 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
KR20160087974A (ko) * 2015-01-14 2016-07-25 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지 및 그 팩
JP2017063052A (ja) * 2016-12-27 2017-03-30 株式会社豊田自動織機 電池モジュール及び電池パック

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113809380A (zh) * 2020-06-17 2021-12-17 三星Sdi株式会社 可再充电电池
CN113097633A (zh) * 2021-03-31 2021-07-09 蜂巢能源科技(无锡)有限公司 一种电池及其组装工艺

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