KR20190006345A - 내외부 압력 평형이 가능한 이차 전지 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 다양한 실시예는 이차 전지에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 내외부 압력 평형이 가능한 이차 전지를 제공하는데 있다.
이를 위해 본 발명은 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 상기 케이스를 밀폐하고, 상기 케이스의 내부 압력 상승 시 파단되는 안전벤트를 갖는 캡 플레이트; 상기 전극 조립체에 전기적으로 연결되고, 상기 캡 플레이트의 외측으로 연장된 단자부; 및 상기 캡 플레이트에 형성되어 상기 케이스의 내부 압력과 외부 압력이 평형을 이루도록 하는 압력 평형 구조를 포함하는 이차 전지를 개시한다.
이를 위해 본 발명은 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 상기 케이스를 밀폐하고, 상기 케이스의 내부 압력 상승 시 파단되는 안전벤트를 갖는 캡 플레이트; 상기 전극 조립체에 전기적으로 연결되고, 상기 캡 플레이트의 외측으로 연장된 단자부; 및 상기 캡 플레이트에 형성되어 상기 케이스의 내부 압력과 외부 압력이 평형을 이루도록 하는 압력 평형 구조를 포함하는 이차 전지를 개시한다.
Description
본 발명의 다양한 실시예는 내외부 압력 평형이 가능한 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지(Rechargeable battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지로서, 하나의 전지 셀이 팩 형태로 포장된 전지의 경우 휴대폰 및 캠코더와 같은 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 전지 팩이 수십 개 연결된 전지 팩 단위의 대용량 전지의 경우 하이브리드 자동차, 전기 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.
한편, 이차 전지는 사용 기간이 증가함에 따라 내부 소재로부터 가스가 발생되므로, 이차 전지의 내부 압력이 점차 증가하게 된다. 이에 따라, 과충전 보호 소자 및/또는 안전벤트와 같은 이차 전지의 안전에 관련된 부품들이 오작동할 수 있는 문제가 있었다.
이러한 발명의 배경이 되는 기술에 개시된 상술한 정보는 본 발명의 배경에 대한 이해도를 향상시키기 위한 것뿐이며, 따라서 종래 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수도 있다.
본 발명의 다양한 실시예는 내외부 압력 평형이 가능한 이차 전지를 제공한다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예는 내외부 압력 평형이 가능한 동시에, 안전에 관련된 부품의 정상 동작이 가능한 이차 전지를 제공한다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예는 내외부 압력 평형이 가능한 동시에, 외부의 이물질이 전지 내부로 침투하지 못하고 또한 내부의 전해액이 전지 외부로 누액되지 않는 이차 전지를 제공한다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예는 전지의 조립 공정 중 내부 진공 유지가 가능한 이차 전지를 제공한다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 내외부 압력 평형이 가능한 이차 전지는 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 상기 케이스를 밀폐하고, 상기 케이스의 내부 압력 상승 시 파단되는 안전벤트를 갖는 캡 플레이트; 상기 전극 조립체에 전기적으로 연결되고, 상기 캡 플레이트의 외측으로 연장된 단자부; 및 상기 캡 플레이트에 형성되어 상기 케이스의 내부 압력과 외부 압력이 평형을 이루도록 하는 압력 평형 구조를 포함한다.
상기 압력 평형 구조는 상기 캡 플레이트에 형성된 관통홀; 및 상기 관통홀에 접착된 통기성 필름을 포함할 수 있다. 상기 통기성 필름의 하면 둘레와 상기 캡 플레이트 사이에 개재된 접착층을 더 포함할 수 있다. 상기 통기성 필름의 상면 둘레에 위치되어, 상기 캡 플레이트에 용접된 링 부재를 더 포함할 수 있다. 상기 통기성 필름의 둘레에 형성된 사출 구조물을 더 포함하고, 상기 사출 구조물이 상기 관통홀에 억지로 끼워질 수 있다.
상기 단자부는 상기 전극 조립체에 연결되고, 상기 캡 플레이트를 관통하는 단자 기둥; 및 상기 단자 기둥에 결합되고, 상기 캡 플레이트 위에 절연 상태로 결합된 연결 플레이트를 포함하고, 상기 캡 플레이트는 상기 연결 플레이트와 대응하는 영역에 형성된 반전 플레이트를 더 포함할 수 있다.
상기 압력 평형 구조는 상기 연결 플레이트와 중첩되는 상기 캡 플레이트에 형성될 수 있다. 상기 압력 평형 구조는 상기 캡 플레이트에 형성된 관통홀; 및 상기 관통홀에 접착된 통기성 필름을 포함할 수 있다. 상기 압력 평형 구조는 상기 반전 플레이트에 형성될 수 있다. 상기 압력 평형 구조는 상기 반전 플레이트에 형성된 관통홀; 및 상기 관통홀을 막는 통기성 필름을 포함할 수 있다. 상기 연결 플레이트는 관통홀을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예는 내외부 압력 평형이 가능한 이차 전지를 제공한다. 즉, 본 발명의 다양한 실시예는 캡 플레이트에 전지의 내부 압력이 기준 압력을 초과할 경우, 전지 내부의 공기 또는 가스를 외부로 배출하는 압력 평형 구조를 형성함으로써, 전지 내부의 압력이 전지 외부의 압력과 평형을 이루도록 한다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예는 내외부 압력 평형이 가능한 동시에, 안전에 관련된 부품의 정상 동작이 가능한 이차 전지를 제공한다. 즉, 본 발명의 다양한 실시예는 제1기준 압력에서는 압력 평형 구조가 동작하고, 제1기준 압력보다 큰 제2기준 압력에서는 반전 플레이트가 반전되어 퓨즈가 동작하도록 하며, 또한 제2기준 압력보다 큰 제3기준 압력에서는 안전벤트가 파단되어 내부의 가스를 외부로 신속하게 방출하도록 함으로써, 전지의 안전성/신뢰성이 향상되도록 한다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예는 내외부 압력 평형이 가능한 동시에, 외부의 이물질이 전지 내부로 침투하지 못하고 또한 내부의 전해액이 전지 외부로 누액되지 않는 이차 전지를 제공한다. 즉, 본 발명의 다양한 실시예에서, 압력 평형 구조는 Gore Tex 라미네이트, PTFE 필름, 다공질막, 미세홀 구조체 등과 같은 통기성 필름을 포함함으로써, 전지 내부의 공기나 가스는 외부로 배출하나 전지 내부의 전해액은 배출하지 않고, 또한 외부의 이물질이 전지 내부로 침투되지 않도록 한다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예는 전지의 조립 공정 중 내부 진공 유지가 가능한 이차 전지를 제공한다. 즉, 본 발명의 다양한 실시예에서, 압력 평형 구조의 관통홀 직경이 대략 0.01 mm 내지 0.1 mm이거나, 또는 주액 공정 중 임시로 시일 볼이 결합됨으로써(주액 공정 후에는 시일 볼이 제거됨), 주액 공정 중 전지의 내부를 진공 상태로 유지시킬 수 있고, 이에 따라 전해액 주액 공정이 원활하게 수행되도록 한다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 내외부 압력 평형이 가능한 이차 전지를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 2-2선을 따라 절취한 이차 전지를 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2의 3 영역인 압력 평형 구조를 확대 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 압력 평형 구조를 확대 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 압력 평형 구조를 확대 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 내외부 압력 평형이 가능한 이차 전지를 도시한 사시도이다.
도 7a는 도 6의 7a 영역인 압력 평형 구조를 확대 도시한 단면도이고, 도 7B는 전지 제조 공중 중의 상태를 도시한 단면도이다.
도 8a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 압력 평형 구조를 확대 도시한 단면도이고, 도 8B는 전지 제조 공중 중의 상태를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 2-2선을 따라 절취한 이차 전지를 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2의 3 영역인 압력 평형 구조를 확대 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 압력 평형 구조를 확대 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 압력 평형 구조를 확대 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 내외부 압력 평형이 가능한 이차 전지를 도시한 사시도이다.
도 7a는 도 6의 7a 영역인 압력 평형 구조를 확대 도시한 단면도이고, 도 7B는 전지 제조 공중 중의 상태를 도시한 단면도이다.
도 8a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 압력 평형 구조를 확대 도시한 단면도이고, 도 8B는 전지 제조 공중 중의 상태를 도시한 단면도이다.
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"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.
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, include)" 및/또는 "포함하는(comprising, including)"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.
"하부(beneath)", "아래(below)", "낮은(lower)", "상부(above)", "위(upper)"와 같은 공간에 관련된 용어가 도면에 도시된 한 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징의 용이한 이해를 위해 이용될 수 있다. 이러한 공간에 관련된 용어는 본 발명의 다양한 공정 상태 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 요소 또는 특징이 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소 또는 특징은 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "하부"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 "통기성 필름(breathable film)"이란 용어는 "빨아들이고 숨을 쉰다"라는 뜻으로 가스(기체) 및 증기는 투과하면서도 액체 등은 투과할 수 없는 필름을 의미한다. 이러한 통기성 필름은 필름 내부에 연속된 기공이 균일하게 분포되어 있는 구조를 가지고 있으며, 기공의 크기는 수 ㎛ 이하로 가스 및 증기는 통과하고 액체는 통과하지 못하는 투습 및 방수 기능을 갖고 있는 대표적인 기능성 필름이다. 통기성 필름의 외부 형태는 대체로 천 보자기와 유사하고 그 특성은 공기를 투과하는 직물의 성질과 액체를 투과시키지 않아 젖지 않게 해주는 비닐의 성질을 동시에 지닌 기능성 재료이다. 이러한 통기성 필름은, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, Gore Tex 라미네이트, PTFE(Polytetrafluoroethylene) 필름, 다공질막, 미세홀 구조체 등을 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 내외부 압력 평형이 가능한 이차 전지를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 2-2선을 따라 절취한 이차 전지를 도시한 단면도이며, 도 3은 도 2의 3 영역인 압력 평형 구조를 확대 도시한 단면도이다.
우선, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지(100)는 전극 조립체(110), 제1집전판(120), 제1단자부(130), 제2집전판(150), 제2단자부(160), 케이스(170), 캡 조립체(180) 및 압력 평형 구조(210)를 포함한다. 이와 같은 이차 전지(100)는 복수개가 서로 직렬 및 병렬로 연결되어 고전압을 출력하는 대용량 배터리 팩을 구성할 수 있다.
전극 조립체(110)는 얇은 판형 혹은 막형으로 형성된 제1전극판(111), 세퍼레이터(113), 제2전극판(112)의 적층체를 권취되어 형성한다. 여기서, 제1전극판(111)은 음극으로서 작용할 수 있으며, 제2전극판(112)은 양극으로서 작용할 수 있다.
제1전극판(111)은 전도성 금속 박판, 예를 들면, 구리(Cu) 또는 니켈(Ni) 호일로 이루어진 음극 집전체의 양면에 코팅된 음극 활물질층을 포함하고 있다. 상기 음극 활물질층의 음극 활물질은 탄소(C) 계열 물질, Si, Sn, 틴 옥사이드, 틴 합금 복합체(composite tin alloys), 전이 금속 산화물, 리튬 금속 나이트라이드 또는 리튬 금속 산화물 등이 사용되고 있으나, 본 실시예에서 그 물질을 한정하는 것은 아니다. 또한, 제1전극판(111)은 음극 활물질층이 도포되지 않은 제1전극 무지부(111a)를 포함한다.
제1전극 무지부(111a)는 제1전극판(11)과, 제1전극판 외부 간의 전류 흐름의 통로가 된다. 한편, 본 발명에서 제1전극판(111)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
제2전극판(112)은 도전성이 우수한 금속 박판, 예를 들면, 알루미늄(Al) 호일(foil)로 이루어진 양극 집전체의 양면에 도포된 양극 활물질층을 포함하고 있다. 양극 활물질층의 활물질로는 칼코게나이드(chalcogenide) 화합물이 사용되고 있으며, 그 예로 LiCoO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiNi1 - xCoxO2(0<x<1), LiMnO2 등의 복합 금속 산화물들이 사용되고 있으나, 본 실시예에서 그 물질을 한정하는 것은 아니다. 또한, 제2전극판(112)은 양극 활물질층이 도포되지 않은 제2전극 무지부(112a)를 포함한다.
제2전극 무지부(112a)는 제2전극판(112)과, 제2전극판 외부 간의 전류 흐름의 통로가 된다. 한편, 본 발명에서 제2전극판(112)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기와 같은 제1전극판(111) 및 제2전극판(112)은 극성을 달리하여 배치될 수 있다. 즉, 제1전극판(111)은 양극으로서 작용할 수 있으며, 제2전극판(112)은 음극으로서 작용할 수 있다.
세퍼레이터(113)는 제1전극판(111)과 제2전극판(112)의 쇼트(short)를 방지하고 이차 전지의 전하(charge), 예를 들면 리튬 이온의 이동만 가능하게 하는 것으로, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌과 폴리플로필렌의 공중합체(co-polymer)로 이루어지는 군(group)에서 선택되는 어느 하나로 이루어져 있으나, 본 실시예에서 그 재질을 한정하는 것은 아니다. 여기서, 바람직하게는 세퍼레이터(113)는 제1전극판(111)과 제2전극판(112)보다 폭을 넓게 하여 형성하는 것이 제1전극판(111)과 제2전극판(112) 간의 단락을 방지하는데 유리하다.
상기와 같은 전극 조립체(110)의 양측 단부에는 제1전극판(111)과 제2전극판(112) 각각과 전기적으로 연결되기 위한 제1집전판(120)과 제2집전판(150)이 결합된다. 바람직하게는 전극 조립체(110)의 양측 단부인 제1전극 무지부(111a)와 제2전극 무지부(112a) 각각에 제1집전판(120) 및 제2집전판(150)이 결합된다.
도면에서 비록 제1전극 무지부(111a) 및 제2전극 무지부(112a)가 케이스(170)의 내부에서 수평 방향으로 연장된 상태로 도시되어 있으나, 이러한 제1전극 무지부(111a) 및 제2전극 무지부(112a)는 케이스(170)의 내부에서 수직 방향으로 연장된 상태일 수 있다. 즉, 제1전극 무지부(111a) 및 제2전극 무지부(112a)는 전극 조립체(110)의 상단으로부터 상부 방향으로 일정 길이 연장된 형태일 수 있다. 다르게 설명하면 도면에서 전극 조립체(110)의 권취축(C) 방향이 캡 플레이트의 길이 방향과 평행하게 도시되어 있으나, 전극 조립체(110)의 권취축(C) 방향이 캡 플레이트의 길이 방향에 대략 수직하게 형성될 수도 있다.
이러한 전극 조립체(110)는 실질적으로 전해액과 함께 상기 케이스(170)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.
제1집전판(120)은 알루미늄, 구리, 구리 합금 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나의 도전성 재질로 제조될 수 있다.
제1집전판(120)은 전극 조립체(110)의 일측 단부로 돌출된 제1전극 무지부(111a)와 접촉됨으로써, 제1전극판(111)과 전기적으로 연결된다. 제1집전판(120)은 제1전극(111)과 접속된 제1전극 접속부(121) 및 제1단자부(130)와 접속된 제1단자 접속부(122)를 포함한다. 이러한 상기 제1집전판(120)은 일체형으로 이루어진다. 상기 제1집전판(120)은 제1전극 접속부(121)와 제1단자 접속부(122) 사이에 절곡된 모서리부(C1)를 구비하여, 대략 '┐' 형태로 이루어질 수 있다.
제1전극 접속부(121)는 전극 조립체(110)의 일측 단부로 돌출된 제1전극 무지부(111a)와 접촉됨으로써, 제1전극(111)과 전기적으로 연결된다.
제1전극 접속부(121)는 제1전극 무지부(111a)에 용접되며, 수직 방향으로 세워진 형태를 한다.
제1단자 접속부(122)는 제1단자부(130)에 용접되며, 대략 수평 방향으로 누워 있는 플레이트 형태로, 후술되는 캡 조립체(180)의 캡 플레이트(181)와 전극 조립체(110) 사이에 설치된다. 제1단자 접속부(122)에는 상면과 하면 사이를 관통하도록 제1체결홀(122a)이 형성된다. 제1체결홀(122a)에는 단자부(130)의 제1전극 단자 기둥(131)의 하부 영역이 끼워져 결합된다. 즉 제1체결홀(122a)은 제1전극 단자 기둥(131)의 하부 영역이 수용되도록, 제1전극 단자 기둥(131)의 하부 영역과 대응되는 크기로 형성될 수 있다.
제1단자부(130)는 제1전극 단자 기둥(131) 및 제1연결 플레이트(132)를 포함한다.
제1전극 단자 기둥(131)은 후술되는 캡 플레이트(181)를 관통하여 상부로 일정 길이 연장 및 돌출되며, 캡 플레이트(181)의 하부에서 제1집전판(120)과 전기적으로 연결된다. 제1전극 단자 기둥(131)는 캡 플레이트(181)의 상부로 일정 길이 연장 및 돌출된 동시에, 캡 플레이트(181)의 하부에는 제1전극 단자 기둥(131)이 캡 플레이트(181)로부터 빠지지 않도록 측부 방향으로 연장된 플랜지(131a)가 형성될 수 있다. 제1전극 단자 기둥(131) 중 플랜지(131a)의 하부에 형성된 영역은 제1집전판(120)의 제1체결홀(122a)에 끼워지고 리벳 또는 용접될 수 있다. 또한, 제1전극 단자 기둥(131) 중 플랜지(131a)의 상부에 형성된 영역은 캡 플레이트(181)를 관통하여 상부로 일정 길이 연장 및 돌출되며, 연장 및 돌출된 영역에는 제1연결 플레이트(132)가 고정될 수 있다.
제1연결 플레이트(132)는 후술할 상부 절연부재(184)를 통해, 캡 플레이트(181)와 이격되며, 캡 플레이트(181)와 평행하게 배치된다.
제1연결 플레이트(132)는 주로 도전성 금속 또는 그 등가물로 형성되며, 제1전극 단자 기둥(131)과 전기적으로 접속된다.
제1연결 플레이트(132)에는 제1전극 단자 기둥(131)의 상부 영역이 관통되도록 제1단자홀(132a)이 형성된다. 제1단자홀(132a)에는 제1단자부(130)의 제1전극 단자 기둥(131)의 상부 영역이 끼워져 결합된다. 즉 제1단자홀(132a)은 제1전극 단자 기둥(131)의 상부 영역이 수용되도록, 제1전극 단자 기둥(131)의 상부 영역과 대응되는 크기로 형성될 수 있다.
제1단자홀(132a)은 제1전극 단자 기둥(131)의 크기보다 크게 형성되며 제1전극 단자 기둥(131)과 제1단자홀(132a)의 사이에는 후술할 제1상부 절연부재(184)의 연장부(184b)가 삽입된다.
제2집전판(150)은 제2전극판(112)과 접속된 제2전극 접속부(151) 및 제2단자부(160)와 접속된 제2단자 접속부(152)를 포함한다. 이러한 제2집전판(150)은 일체형으로 이루어진다. 제2집전판(150)은 제2전극 접속부(151)와 제2단자 접속부(152) 사이에 절곡된 모서리부(C2)를 구비하여, 대략 '┌' 형태로 이루어질 수 있다. 제2집전판(150)은 알루미늄, 알루미늄 합금 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나의 도전성 재질로 제조될 수 있다.
제2전극 접속부(151)는 전극 조립체(110)의 일측 단부로 돌출된 제2전극 무지부(112a)와 접촉됨으로써, 제2전극(112)과 전기적으로 연결된다. 제2전극 접속부(151)는 제2전극 무지부(112a)에 용접되며, 수직 방향으로 세워진 형태를 한다.
제2단자 접속부(152)는 제2단자부(160)에 용접되며, 대략 수평 방향으로 누워 있는 플레이트 형태로, 후술되는 캡 조립체(180)의 캡 플레이트(181)와 전극 조립체(110) 사이에 설치된다.
제2단자 접속부(152)에는 상면과 하면 사이를 관통하도록 제2체결홀(152a) 및 퓨즈홀(152b)이 형성된다. 제2체결홀(152a)에는 단자부(160)의 제2전극 단자 기둥(161)이 끼워져 결합된다. 즉 제2체결홀(152a)은 제2전극 단자 기둥(161)이 수용되도록, 제2전극 단자 기둥(161)과 대응되는 크기로 형성될 수 있다.
퓨즈홀(152b)은 제2단자 접속부(152) 중에서 제2전극 단자 기둥(161)이 결합되는 제2체결홀(152a)과 중첩되지 않도록 모서리(C2)와 인접한 영역에 위치한다. 퓨즈홀(152b)이 형성된 영역은, 퓨즈홀(152b)에 의해서 단면적이 제2단자 접속부(152)의 다른 영역의 단면적 보다 적다.
따라서, 퓨즈홀(152b)이 형성된 영역은, 이차 전지(100)에 고전류 단락이 발생하여 예를 들면 3000A 이상의 전류가 순간적으로 흐르는 경우 발생된 고열에 의해 용융되어, 전류의 흐름을 차단하는 퓨즈 기능을 한다.
여기서, 고전류 단락은 이차 전지(100)의 과충전 등으로 인해 열이 발생하고 전해액이 분해되어 내부 압력이 설정 압력보다 크게 되는 경우 후술할 캡 조립체(180)의 반전 플레이트(189)와 제1연결 플레이트(132)의 접촉 시 유발 될 수 있다. 또한 고전류 단락은 이차 전지(100)가 Y축으로 압축될 경우 제2단자부(160)와 제1연결 플레이트(132)의 타측이 접촉될 경우 유발될 수 있으며, 이차 전지(100)가 Z축 압축될 경우 캡 플레이트(181)와 제1연결 플레이트(132)의 하면이 직접 접촉될 경우 유발될 수 있다. 즉, 퓨즈홀(152b)이 형성된 영역이 고전류 단락 발생시, 용융되어 전기적 흐름을 차단하므로, 발화 및 폭발과 같은 위험한 상황까지 이르기 전에 이차 전지(100)의 충전 또는 방전 동작을 정지시킬 수 있다.
제2단자부(160)는 주로 금속 또는 그 등가물로 형성되며, 제2집전판(150)과 전기적으로 접속된다. 또한 제2단자부(160)는 캡 플레이트(181)와 전기적으로 접속된다. 상기 제2단자부(160)는 제2집전판(150)의 제2체결홀(152a)에 수용되는 제2전극 단자 기둥(161)과, 제2전극 단자 기둥(161)에 결합된 제2연결 플레이트(162)를 포함한다.
제2전극 단자 기둥(161)은 후술되는 캡 플레이트(181)를 관통하여 상부로 일정 길이 연장 및 돌출되며, 캡 플레이트(181)의 하부에서 제2집전판(150)과 전기적으로 연결된다. 제2전극 단자 기둥(161)은 캡 플레이트(181)의 상부로 일정 길이 연장 및 돌출된 동시에, 캡 플레이트(181)의 하부에는 제2전극 단자 기둥(161)이 캡 플레이트(181)로부터 빠지지 않도록 측부 방향으로 연장된 플랜지(161a)가 형성될 수 있다. 제2전극 단자 기둥(161) 중 플랜지(161a)의 하부에 형성된 영역은 제2집전판(150)의 제2체결홀(152a)에 끼워지고 리벳 또는 용접될 수 있다. 또한, 제2전극 단자 기둥(161)중 상기 플랜지(161a)의 상부에 형성된 영역은 캡 플레이트(181)를 관통하여 상부로 일정 길이 연장 및 돌출되며, 상기 연장 및 돌출된 영역에는 제2연결 플레이트(162)가 고정될 수 있다.
제2전극 단자 기둥(162)은 상면과 하면을 관통하는 제2단자홀(162a)을 구비하는 판형상을 갖는다. 제2전극 단자 기둥(162)의 제2단자홀(162a)은 제2전극 단자 기둥(161)이 수용되도록, 제2전극 단자 기둥(161)의 수평 방향 크기 및 형상과 대응되도록 형성될 수 있다. 제2연결 플레이트(162)는 제2단자홀(162a)에 캡 플레이트(181)의 상부로 돌출된 제2전극 단자 기둥(161)이 끼워지고 리벳 또는 용접될 수 있다.
이러한 제2단자부(160)는 예를 들면 알루미늄, 알루미늄 합금 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나로 제조될 수 있다. 그러나 이러한 재질로 제2단자부(160)의 재질이 한정되는 것은 아니다.
케이스(170)는 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 니켈이 도금된 스틸과 같은 도전성 금속으로 형성되며, 전극 조립체(110), 제1집전판(120) 및 제2집전판(150)이 삽입 안착될 수 있는 상단 개구(171)가 형성된 대략 육면체 형상으로 이루어진다. 도 1 및 도 2 에서는 상기 케이스(170)와 캡 조립체(180)가 결합된 상태로 도시되고 있으므로 상단 개구(171)가 명확히 도시되지 않았지만, 캡 조립체(180)의 둘레 부분이 실질적으로 개방된 부분이다. 한편, 케이스(170)의 내면은 절연 처리되어, 전극 조립체(110), 제1집전판(120), 제2집전판(150) 및 캡 조립체(180)와 절연된다.
캡 조립체(180)는 케이스(170)에 결합된다. 캡 조립체(180)는 구체적으로 압력 평형 구조(210)를 갖는 캡 플레이트(181), 안전벤트(182), 시일 가스켓(183, 187), 상부 절연부재(184, 186), 하부 절연부재(185, 188), 반전 플레이트(189), 주액홀(191) 및 밀폐 마개(193)를 포함한다.
캡 플레이트(181)는 기본적으로 케이스(170)의 상단 개구(171)를 밀봉하며, 케이스(170)와 동일한 재질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 캡 플레이트(181)는 레이저 용접 방식으로 케이스(170)에 결합될 수 있다. 캡 플레이트(181)는 제2단자부(160)에 전기적으로 접속되어, 캡 플레이트(181)는 제2단자부(160)와 같은 극성을 가질 수 있다. 물론, 이에 따라 캡 플레이트(181) 및 케이스(170)는 동일한 극성을 가질 수 있다. 캡 플레이트(181)는 상면과 하면 사이를 관통하는 벤트홀(181a)과 단락홀(181b)이 형성되어 있다. 여기서, 상기 단락홀(181b)은 제1연결 플레이트(132)의 하부에 위치한다.
안전벤트(182)는 캡 플레이트(181)의 벤트홀(181a)에 설치되고, 설정된 압력에서 개방될 수 있도록 노치가 형성될 수 있다. 예를 들면, 이차 전지(100)의 과충전에 의해 케이스(170)의 내부 압력이 미리 설정된 기준 압력보다 클 경우, 안전벤트(182)가 파단되면서 개방되어, 케이스(170)의 내부 압력을 감소시킨다.
시일 가스켓(183, 187)은 절연성 재질로 제1전극 단자 기둥(131)과 캡 플레이트(181)의 사이에 형성되는 제1시일 가스켓(183) 및 제2전극 단자 기둥(161)과 캡 플레이트(181)의 사이에 형성되는 제2시일 가스켓(187)을 포함하며, 제1전극 단자 기둥(131) 및 제2전극 단자 기둥(161)의 각각과 캡 플레이트(181)의 사이를 밀봉시킨다. 이러한 제1시일 가스켓(183) 및 제2시일 가스켓(187)은 외부의 수분이 이차 전지(100)의 내부에 침투하지 못하도록 하거나, 이차 전지(100)의 내부에 수용된 전해액이 외부로 유출되지 못하도록 한다.
상부 절연부재(184, 186)는 제1연결 플레이트(132)와 캡 플레이트(181)의 사이에 배치되는 제1상부 절연부재(184) 및 제2연결 플레이트(132)와 캡 플레이트(181)의 사이에 배치되는 제2상부 절연부재(186)를 포함한다.
상기 제1상부 절연부재(184)는 제1연결 플레이트(132)와 캡 플레이트(181) 사이를 전기적으로 절연시킨다. 또한, 제1상부 절연부재(184)는 캡 플레이트(181)와 밀착된다. 더욱이, 상부 절연부재(184)는 시일 가스켓(182)에도 밀착될 수 있다. 이러한 상부 절연부재(184)는 제1단자부(130)와 캡 플레이트(181) 사이를 절연시킨다.
제2상부 절연 부재(186)는 제2연결 플레이트(162)와 캡 플레이트(181)의 사이에도 배치될 수 있으나, 제2연결 플레이트(162)의 일부분은 캡 플레이트(181)와 접촉되어 전기적으로 연결된다.
하부 절연부재(185, 188)는 제1집전판(120)과 캡 플레이트(181)의 사이에 형성되는 제1하부 절연부재(185) 및 제2집전판(150)과 캡 플레이트(181)의 사이에 형성되는 제2하부 절연부재(188)를 포함한다.
제1하부 절연부재(185) 및 제2하부 절연부재(188)는 제1집전판(120) 및 제2집전판(150) 각각과 불필요한 전기적 쇼트의 발생을 방지한다. 즉, 제1하부 절연부재(185) 및 제2하부 절연부재(188)는 제1집전판(120)과 캡 플레이트(181) 사이의 쇼트, 그리고 제2집전판(150)과 캡 플레이트(181) 사이의 쇼트를 방지한다. 더불어, 이러한 제1하부 절연부재(185) 및 제2하부 절연부재(188)는 제1전극 단자 기둥(131)과 제2전극 단자 기둥(161)의 각각과 캡 플레이트(181)의 사이에도 형성됨으로써, 제1전극 단자 기둥(131)과 제2전극 단자 기둥(161)의 각각과 캡 플레이트(181) 사이의 불필요한 쇼트도 방지한다.
반전 플레이트(189)는 캡 플레이트(181)의 단락홀(181b)에 배치되며, 제1연결 플레이트에 의해 덮인다. 여기서, 반전 플레이트(189)는 아래로 볼록한 라운드부와, 캡 플레이트(181)에 고정된 테두리부를 포함한다. 여기서, 반전 플레이트(189)는 캡 플레이트(181)와 동일한 극성을 가진다. 또한, 반전 플레이트(189)는 이차 전지(100)에 과충전이 발생하여 내부 압력이 설정 압력(제2기준 압력)보다 크게 될 경우 반전되어 위로 볼록하게 돌출될 수 있다.
즉, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지(100)에서 과충전이 발생하여 내부 압력이 설정 압력(제2기준 압력)보다 크게 될 경우 제1연결 플레이트(132)가 위로 볼록하게 돌출되는 반전 플레이트(189)와 접촉하여 단락이 유발되고, 캡 플레이트(181)를 통해 제1전극판(111)에서 제2전극판(112)으로 단락 전류가 흐르게 된다. 더불어, 이차 전지(100)의 내부 압력이 설정 압력(제2기준 압력보다 큰 제3기준 압력)보다 크게 될 경우 안전벤트(182)가 파단되면서, 이차 전지(100)의 내부 가스가 모두 외부로 방출된다.
주액홀(191)은 캡 플레이트(181)를 관통하도록 형성되며, 이를 통해 전해액이 케이스(170)에 주액될 수 있다. 전해액의 주액 후에는, 주액홀(191)에 밀폐 마개(192)가 결합됨으로써, 전해액이 외부로 배출되지 않도록 한다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 압력 평형 구조(210)는 캡 플레이트(181)에 형성되어 케이스(170)의 내부 압력과 외부 압력이 항상 평행 상태를 이루도록 할 수 있다. 예를 들어, 한정하는 것은 아니지만, 압력 평형 구조(210)는 캡 플레이트(181)에 형성된 관통홀(210A)과, 관통홀(210A)을 막는 통기성 필름(214)을 포함할 수 있다. 또한, 이러한 압력 평형 구조(210)는 안전벤트(182)와 제1단자부(130)의 사이에 형성되거나, 안전벤트(182)와 밀폐 마개(193)의 사이에 형성되거나, 또는 밀폐 마개(192)와 제2단자부(160)의 사이에 형성될 수 있다.
여기서, 관통홀(210A)은 직경이 상대적으로 작은 제1관통홀(211)과, 제1관통홀(211)에 연결되며 직경이 상대적으로 큰 제2관통홀(212)과, 제1관통홀(211)과 제2관통홀(212)의 직경 차이로 인해 형성된 단턱(213)을 포함할 수 있다.
이러한 제1,2관통홀(211,212)의 직경은 벤트홀(181a)의 직경에 비해 상당히 작을 수 있다. 예를 들어, 한정하는 것은 아니지만, 벤트홀(181a)의 직경은 대략 10 mm 내지 500 mm인 반면, 제1,2관통홀(211,212)의 직경은 대략 0.01 mm 내지 0.1 mm일 수 있다.
여기서, 제1,2관통홀(211,212)의 직경이 대략 0.01 mm보다 작으면 케이스(170)의 내부 압력과 외부 압력이 평형 상태에 이르는데 너무 긴 시간이 걸릴 수 있다. 또한, 제1,2관통홀(211,212)의 직경이 대략 0.1 mm보다 크면 전해액 주입 공정에서 케이스(170)의 내부 진공 확보가 어려울 수 있다.
통기성 필름(214)은 제1,2관통홀(211,212) 사이의 단턱(213)에 접착될 수 있다. 일례로, 통기성 필름(214)은 하면 둘레와 대응되는 영역에 접착층(215)이 형성되고, 이러한 접착층(215)이 단턱(213)에 접착될 수 있다. 물론, 이러한 구조 외에도, 압력 평형 구조는 캡 플레이트(181)에 동일한 직경을 갖는 하나의 관통홀과, 관통홀을 막도록 캡 플레이트(181)의 상면 또는 하면에 접착된 접착층과, 접착층에 접착된 통기성 필름을 포함하여 이루어질 수도 있다.
이러한 압력 평형 구조(210)에 의해, 이차 전지(100)의 내부 압력이 설정 압력(예를 들면, 제1기준 압력)보다 크게 될 경우, 내부의 공기 또는 가스가 통기성 필름(214)을 통해 외부로 배출됨으로써, 이차 전지(100)의 내부 압력이 외부 압력과 평형을 맞추게 된다.
따라서, 이차 전지(100)의 형상이 변형되지 않고, 또한 반전 플레이트(189) 및/또는 안전벤트(182)의 오동작이 방지된다. 또한, 통기성 필름(214)으로 인해, 전지 내부의 공기나 가스의 배출은 가능하지만, 외부의 이물질이 전지 내부로 침투되지 않는다.
더불어, 이러한 압력 평형 구조(210)에 의해 상술한 반전 플레이트(189) 및 안전벤트(182)의 동작이 방해받지 않게 된다. 즉, 이차 전지(100)의 과충전 시 전지 내부의 압력은 시간당 급격히 증가하므로, 상술한 압력 평형 구조(210)의 동작에 관계없이, 반전 플레이트(189) 및 안전벤트(182)는 정상적으로 동작한다.
예를 들어, 이차 전지(100)의 장시간 사용으로 인해 전지의 내부 압력에 제1기준 압력에 도달할 경우 압력 평형 구조(210)가 동작하여 전지의 내부 압력과 외부 압력이 평형을 이루도록 한다. 그러나, 전지의 과충전으로 인해 전지의 내부 압력이 제1기준 압력보다 큰 제2기준 압력에 도달할 경우(이러한 상태는 대체로 단시간에 일어남) 압력 평형 구조(210)의 동작에 관계없이 반전 플레이트(189)가 반전되고, 이에 따라 반전 플레이트(189)와 연결 플레이트(132)의 단락에 의해 전지의 에너지가 소비되며 또는 퓨즈(152b)의 동작으로 전지의 안전성이 확보되도록 한다. 더불어, 이러한 안전 동작에도 불구하고 전지의 내부 압력이 제2기준 압력보다 큰 제3기준 압력에 도달할 경우(이러한 상태 역시 대체로 단시간에 일어남) 압력 평형 구조(210) 및 반전 플레이트(189)의 동작에 관계없이 안전벤트(182)가 파단되어 전지 내부의 가스를 전지 외부로 신속하게 방출함으로써, 전지의 안전성이 확보되도록 한다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 압력 평형 구조(310)를 확대 도시한 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 압력 평형 구조(310)는 통기성 필름(214)의 상면 둘레에 위치되고, 캡 플레이트(181)에 용접된 링 부재(311)를 더 포함할 수 있다. 즉, 통기성 필름(214)의 하면 둘레는 접착층(215)을 통해 제1,2관통홀(211,212) 사이의 단턱(213)에 접착되고, 또한 통기성 필름(214)의 상면 둘레는 링 부재(311)를 통해 하부 방향으로 가압될 수 있다. 더욱이 링 부재(311)는 캡 플레이트(181)와 용접이 될 수 있도록 금속(예를 들면, 알루미늄 또는 알루미늄 합금)으로 제조될 수 있다.
이러한 구성에 의해 압력 평형 구조(310)는 관통홀(310A) 내에 더욱 강하게 결합되고, 이에 따라 전지 내부의 전해액이 압력 평형 구조(310)를 통해 외부로 누출되지 않게 된다. 도면중 미설명 부호 312은 용접 영역을 의미한다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 압력 평형 구조(410)를 확대 도시한 단면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 압력 평형 구조(410)는 통기성 필름(214)과, 통기성 필름(214)의 상,하면 둘레에 형성된 사출 구조물(411)(예를 들면, PP, PE, EPDM 등과 같이 전해액에 반응하지 않는 플라스틱)을 포함할 수 있다. 이와 같은 통기성 필름(214)과 사출 구조물(411)은 예를 들면 이중 사출 방식에 의해 형성될 수 있다. 이와 같이 하여, 사출 구조물(411)이 제2관통홀(212) 및 단턱(213)에 억지 끼움 방식으로 결합됨으로써, 캡 플레이트(181)에 압력 평형 구조(410)가 형성된다.
한편, 상술한 통기성 필름(214)의 상면 및/또는 하면에는 통기성 필름(214)의 강성 보강을 위해 다공성 페이퍼(미도시)가 더 결합될 수도 있다. 이러한 다공성 페이퍼 역시 통기성을 가지며, 다공성 페이퍼는 통기성 필름(214)의 강도를 보강한다. 이러한 다공성 페이퍼는 본 발명의 다양한 실시예에 개시된 모든 통기성 필름에 공유될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 내외부 압력 평형이 가능한 이차 전지(500)를 도시한 사시도이고, 도 7a는 도 6의 7a 영역인 압력 평형 구조(510)를 확대 도시한 단면도이며, 도 7B는 전지 제조 공중 중의 상태를 도시한 단면도이다.
도 6 및 도 7a에 도시된 바와 같이, 제1단자부(130)는 전극 조립체(110)에 연결되고, 캡 플레이트(181)를 관통하는 단자 기둥(131)과, 단자 기둥(131)에 결합되고, 캡 플레이트(181) 위에 절연 상태로 결합된 제1연결 플레이트(532)를 포함하며, 캡 플레이트(181)는 제1연결 플레이트(532)와 대응하는 영역에 형성된 반전 플레이트(189)를 포함한다. 여기서, 반전 플레이트(189)는 연결 플레이트(532)와 대응하는 단락홀(581)에 부착될 수 있다.
또한, 압력 평형 구조(510)는 제1연결 플레이트(532)와 중첩되는(대응하는) 캡 플레이트(181)의 일 영역에 형성될 수 있다. 즉, 단락홀(581)은 소정 직경을 갖는 제1단락홀(581a)과, 제1단락홀(581a)의 직경보다 상대적으로 큰 직경을 갖는 제2단락홀(581b)과, 제1,2단락홀(581a,581b) 사이에 형성된 단턱(581c)을 포함하는데, 여기서, 상술한 단턱(581c)에 압력 평형 구조(510)가 형성될 수 있다.
다르게 설명하면, 단턱(581c)에 관통홀(510A)이 형성되고, 관통홀(510A)의 외측인 단턱(581c)의 상면에 접착층(515)을 개재하여 통기성 필름(514)이 접착될 수 있다. 또한, 제1연결 플레이트(532)는 단턱(581c)을 향하여 돌출된 돌기(533)를 포함하는데, 이러한 돌기(533)는 단턱(581c)에 안착된 추가적인 시일 가스켓(584)에 밀착되어 실링될 수 있다.
한편, 상기 압력 평형 구조(510)를 통한 공기나 가스가 외부로 배출될 수 있도록 단락홀(581)과 대응되는 제1연결 플레이트(532)에 관통홀(532a)이 더 형성될 수 있다. 따라서, 압력 평형 구조(510)를 통한 전지 내부의 공기나 가스는 제1연결 플레이트(532)의 관통홀(532a)을 통해 외부로 배출될 수 있고, 이에 따라 이차 전지(500)의 내부 압력과 외부 압력이 평형을 이루게 된다.
도 7b에 도시된 바와 같이 이차 전지(500)의 제조 공정 중 케이스(170)의 내부를 진공 상태로 유지하기 위해, 상술한 제1연결 플레이트(532)의 관통홀(532a)에는 시일 볼(seal ball)과 같은 마개(540)가 더 결합될 수 있다. 물론, 이차 전지(500)의 완성 이후에는 압력 평형 부재(510)의 동작을 위해 마개(540)가 제거된다. 따라서, 본 발명에 따른 이차 전지(500)에서 압력 평형 구조(510)를 포함함에도 불구하고, 전해액의 주액 공정 중 케이스(170)의 내부를 진공 상태로 유지할 수 있어, 주액 공정이 정상적으로 수행될 수 있다.
도 8a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 압력 평형 구조(610)를 확대 도시한 단면도이고, 도 8b는 전지 제조 공중 중의 상태를 도시한 단면도이다.
도 8a에 도시된 바와 같이, 압력 평형 구조(610)는 반전 플레이트(189)에 직접 형성될 수도 있다. 즉, 압력 평형 구조(610)는 반전 플레이트(189)의 대략 중앙에 형성된 관통홀(610a)과, 관통홀(610a)의 상부에 부착된 접착층(615)과, 접착층(615)에 부착된 통기성 필름(614)을 포함할 수 있다.
따라서, 이차 전지의 내부 압력이 제1기준 압력보다 클 경우, 반전 플레이트(189)에 장착된 압력 평형 부재(610)를 통하여 내부의 가스가 외부로 배출됨으로써, 이차 전지의 내부 압력과 외부 압력이 평형을 이루게 된다.
더불어, 반전 플레이트(189)에 압력 평형 부재(610)가 형성됨으로써, 반전 플레이트(189)의 반전 시 제1연결 플레이트(532)와 쇼트되지 않을 수 있다. 그러나, 압력 평형 부재(610)의 외경에 비해 제1연결 플레이트(532)에 형성된 관통홀(532a)의 내경이 약간 더 크게 형성됨으로써, 반전 플레이트(189)의 반전 시 압력 평형 부재(610)는 제1연결 플레이트(532)의 관통홀(532a)에 결합됨으로써, 압력 평형 부재(610)의 외측과 대응하는 반전 플레이트(189)가 제1연결 플레이트(532)에 용이하게 쇼트될 수 있다. 따라서, 반전 플레이트(189)는 압력 평형 부재(610)에도 불구하고 정상적으로 잘 동작한다.
물론, 도 8b에 도시된 바와 같이 이차 전지의 제조 공정 중 케이스(170)의 내부를 진공 상태로 유지하기 위해, 상술한 제1연결 플레이트(532)의 관통홀(532a)에는 시일 볼(seal ball)과 같은 마개(540)가 더 결합될 수 있다. 더불어, 이러한 마개(540)는 이차 전지의 제조 공정 완료후 제거된다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 내외부 압력 평형이 가능한 이차 전지을 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, 500; 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지
110; 전극 조립체 120; 제 1 집전판
130; 제 1 단자부 150; 제 2 집전판
160; 제 2 단자부 170; 케이스
180; 캡 조립체 210; 압력 평형 구조
210A; 관통홀 211; 제1관통홀
212; 제2관통홀 213; 단턱
214; 통기성 필름 215; 접착층
110; 전극 조립체 120; 제 1 집전판
130; 제 1 단자부 150; 제 2 집전판
160; 제 2 단자부 170; 케이스
180; 캡 조립체 210; 압력 평형 구조
210A; 관통홀 211; 제1관통홀
212; 제2관통홀 213; 단턱
214; 통기성 필름 215; 접착층
Claims (11)
- 전극 조립체;
상기 전극 조립체를 수용하는 케이스;
상기 케이스를 밀폐하고, 상기 케이스의 내부 압력 상승 시 파단되는 안전벤트를 갖는 캡 플레이트;
상기 전극 조립체에 전기적으로 연결되고, 상기 캡 플레이트의 외측으로 연장된 단자부; 및
상기 캡 플레이트에 형성되어 상기 케이스의 내부 압력과 외부 압력이 평형을 이루도록 하는 압력 평형 구조를 포함하는 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 압력 평형 구조는
상기 캡 플레이트에 형성된 관통홀; 및
상기 관통홀에 접착된 통기성 필름을 포함하는 이차 전지. - 제 2 항에 있어서,
상기 통기성 필름의 하면 둘레와 상기 캡 플레이트 사이에 개재된 접착층을 더 포함하는 이차 전지. - 제 2 항에 있어서,
상기 통기성 필름의 상면 둘레에 위치되어, 상기 캡 플레이트에 용접된 링 부재를 더 포함하는 이차 전지. - 제 2 항에 있어서,
상기 통기성 필름의 둘레에 형성된 사출 구조물을 더 포함하고, 상기 사출 구조물이 상기 관통홀에 억지로 끼워진 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 단자부는
상기 전극 조립체에 연결되고, 상기 캡 플레이트를 관통하는 단자 기둥; 및
상기 단자 기둥에 결합되고, 상기 캡 플레이트 위에 절연 상태로 결합된 연결 플레이트를 포함하고,
상기 캡 플레이트는 상기 연결 플레이트와 대응하는 영역에 형성된 반전 플레이트를 더 포함하는 이차 전지. - 제 6 항에 있어서,
상기 압력 평형 구조는 상기 연결 플레이트와 중첩되는 상기 캡 플레이트에 형성된 이차 전지. - 제 7 항에 있어서,
상기 압력 평형 구조는
상기 캡 플레이트에 형성된 관통홀; 및
상기 관통홀에 접착된 통기성 필름을 포함하는 이차 전지. - 제 6 항에 있어서,
상기 압력 평형 구조는 상기 반전 플레이트에 형성된 이차 전지. - 제 9 항에 있어서,
상기 압력 평형 구조는
상기 반전 플레이트에 형성된 관통홀; 및
상기 관통홀을 막는 통기성 필름을 포함하는 이차 전지. - 제 10 항에 있어서,
상기 연결 플레이트는 관통홀을 더 포함하는 이차 전지.
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