KR20200111498A - 이차 전지 - Google Patents

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KR20200111498A
KR20200111498A KR1020190031255A KR20190031255A KR20200111498A KR 20200111498 A KR20200111498 A KR 20200111498A KR 1020190031255 A KR1020190031255 A KR 1020190031255A KR 20190031255 A KR20190031255 A KR 20190031255A KR 20200111498 A KR20200111498 A KR 20200111498A
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secondary battery
coupling groove
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KR1020190031255A
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이현수
신호준
최준민
김상원
변상원
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삼성에스디아이 주식회사
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Abstract

본 발명은 발열 특성을 향상시키고 전극 조립체의 용량을 증가시킬 수 있는 이차 전지에 관한 것이다.
일례로, 제 1 전극판과 제 2 전극판을 포함하고, 양측으로 전극 무지부가 돌출된 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 상기 전극 조립체의 전극 무지부와 대응하는 영역에 형성되며 일면에 결합홈이 형성된 전극 접속부와, 상기 전극 접속부로부터 절곡되어 상기 전극 조립체의 상부로 연장된 단자 접속부를 포함하는 집전부; 및 상기 결합홈에 결합된 제 1 영역과, 상기 제 1 영역으로부터 절곡되고 상기 전극 무지부가 접속되는 제 2 영역을 갖는 보조탭을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지를 개시한다.

Description

이차 전지{Secondary Battery}
본 발명은 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지(Secondary battery)는 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 있으며, 양, 음극판 사이에 절연체인 세퍼레이터(separator)를 개재하여 형성된 전극 조립체와 전해액을 케이스에 내장 설치하고, 케이스에 캡 플레이트를 설치하여 구성된다. 상기 전극 조립체는 집전부를 통해서 전극 단자와 전기적으로 연결된다. 이때, 집전부의 구조에 따라서 케이스 내부의 체적이 변하게 된다. 따라서, 정해진 크기 내에서 더 많은 용량을 구현할 수 있는 이차 전지가 요구되고 있다.
본 발명은 발열 특성을 향상시키고 전극 조립체의 용량을 증가시킬 수 있는 이차 전지를 제공한다.
본 발명에 의한 이차 전지는 제 1 전극판과 제 2 전극판을 포함하고, 양측으로 전극 무지부가 돌출된 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 상기 전극 조립체의 전극 무지부와 대응하는 영역에 형성되며 일면에 결합홈이 형성된 전극 접속부와, 상기 전극 접속부로부터 절곡되어 상기 전극 조립체의 상부로 연장된 단자 접속부를 포함하는 집전부; 및 상기 결합홈에 결합된 제 1 영역과, 상기 제 1 영역으로부터 절곡되고 상기 전극 무지부가 접속되는 제 2 영역을 갖는 보조탭을 포함할 수 있다.
상기 보조탭의 두께는 상기 결합홈의 깊이와 동일할 수 있다.
상기 전극 접속부는 상기 전극 무지부가 돌출된 조립체의 측면과 마주보는 제 1 면과, 상기 제 1 면의 반대면으로 상기 케이스와 마주보는 제 2 면을 포함하고, 상기 결합홈은 상기 제 1 면에 형성될 수 있다.
상기 보조탭의 제 2 영역은 상기 전극 무지부는 함께 절곡되어 상기 전극 접속부에 결합될 수 있다.
상기 보조탭의 제 2 영역은 상기 전극 접속부의 제 2 면에 접촉될 수 있다.
상기 전극 무지부는 상기 보조탭의 제 2 영역을 통해 전극 접속부의 제 2 면에 결합되고 상기 케이스와 마주볼 수 있다.
상기 결합홈은 상기 전극 접속부에서 상기 보조탭의 제 1 영역이 결합되는 부분의 두께를 감소시켜서 형성될 수 있다.
상기 결합홈은 상기 전극 접속부에서 상기 보조탭의 제 1 영역이 결합되는 부분을 제외한 나머지 부분의 두께를 증가시켜서 형성될 수 있다.
상기 전극 접속부는 상기 전극 조립체의 측면에서 일측으로 편향되게 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 집전부에 서브탭이 결합되는 결합홈을 형성함으로써, 내부 공간 손실을 최소화하여 동일 체적 내에서 전극 조립체의 용량을 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 집전부의 두께를 증가시키는 형태로 집전부에 서브탭이 결합되는 결합홈을 형성함으로써, 내부 공간 손실을 최소화하며 발열 특성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A선을 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2의 P부분의 확대 단면도이다.
도 4는 집전부와 보조탭 사이의 결합 관계를 도시한 분해 사시도이다.
도 5는 집전부와 보조탭이 결합된 상태를 도시한 사시도이다.
도 6는 도 5의 B-B선을 도시한 단면도이다.
도 7은 도 5의 C-C선을 도시한 단면도이다.
도 8 및 도 9는 전극 조립체와 집전부 사이의 결합 방법을 도시한 사시도이다.
도 10은 전극 조립체에 집전부가 결합된 상태를 도시한 측면도이다.
도 11은 전극 조립체에 집전부가 결합된 상태를 도시한 확대 사시도이다.
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 과장 또는 축소된 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.
또한, "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 이용된다. 이러한 공간에 관련된 용어는 이차 전지의 다양한 제조 공정 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 이차 전지가 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소는 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "아래"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이다. 도 2는 도 1의 A-A선을 도시한 단면도이다. 도 3은 도 2의 P부분의 확대 단면도이다. 도 4는 집전부와 보조탭 사이의 결합 관계를 도시한 분해 사시도이다. 도 5는 집전부와 보조탭이 결합된 상태를 도시한 사시도이다. 도 6는 도 5의 B-B선을 도시한 단면도이다. 도 7은 도 5의 C-C선을 도시한 단면도이다. 도 8 및 도 9는 전극 조립체와 집전부 사이의 결합 방법을 도시한 사시도이다. 도 10은 전극 조립체에 집전부가 결합된 상태를 도시한 측면도이다. 도 11은 전극 조립체에 집전부가 결합된 상태를 도시한 확대 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는 전극 조립체(110), 집전부(120, 130), 보조탭(140), 케이스(150), 캡 조립체(160)를 포함한다.
상기 전극 조립체(110)는 얇은 판형 혹은 막형으로 형성된 제 1 전극판, 세퍼레이터 및 제 2 전극판의 적층체를 복수개 적층하여 형성한다. 여기서, 제 1 전극판은 양극으로서 동작할 수 있으며, 제 2 전극판은 음극으로서 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 알루미늄과 같은 금속 포일로 형성된 제 1 전극 집전체에 전이금속산화물 등의 제 1 전극 활물질을 도포함으로써 형성되며, 제 1 활물질이 도포되지 않는 영역인 제 1 전극 무지부(111)를 포함한다. 상기 제 1 전극 무지부(111)는 제 1 전극판과 외부 간의 전류 흐름의 통로를 제공한다.
또한, 상기 제 1 전극 무지부(111)는 상기 제 1 전극판이 적층될 때 동일한 위치에서 중첩되도록 형성되어 멀티 탭 구조를 이룬다. 상기 제 1 전극 무지부(111)는 상기 전극 조립체(110)의 일측으로 돌출되게 형성되며, 다수개가 서로 용접되어 하나의 제 1 집전탭을 형성할 수 있다. 이러한 제 1 집전탭(111)은 상기 제 1 전극판에 일체로 형성된 구조를 갖고, 적층된 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 구리 또는 니켈과 같은 금속 포일로 형성된 제 1 전극 집전체에 흑연 또는 탄소 등의 제 2 전극 활물질을 도포함으로써 형성되며, 제 2 활물질이 도포되지 않은 영역인 제 2 전극 무지부(112)를 포함한다.
또한, 상기 제 2 전극 무지부(112)는 상기 제 2 전극판이 적층될 때 동일한 위치에서 중첩되도록 형성되어 멀티 탭 구조를 이룬다. 상기 제 2 전극 무지부(112)는 상기 전극 조립체(110)의 타측으로 돌출되게 형성되며, 다수개가 서로 용접되어 하나의 제 2 집전탭을 형성할 수 있다.
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. 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 집전부(120, 130)는 상기 제 1 전극판과 전기적으로 연결된 제 1 집전부(120) 및 상기 제 2 전극판과 전기적으로 연결된 제 2 집전부(130)를 포함한다.
제 1 집전부(120)는 알루미늄 등의 도전성 재질로 형성되며, 상기 전극 조립체(110)의 일측 단부로 돌출된 제 1 전극 무지부(111)와 접촉됨으로써, 제 1 전극판과 전기적으로 연결된다. 도 4 내지 도 7을 참조하면, 상기 제 1 집전부(120)는 제 1 단자 접속부(121) 및 제 1 전극 접속부(125)를 포함한다. 여기서, 제 1 단자 접속부(121)와 제 1 전극 접속부(125) 사이에는 절곡 영역이 형성된다.
상기 제 1 단자 접속부(121)는 상기 전극 조립체(110)의 상부에 위치하며, 후술되는 캡 플레이트(161)와 평행하게 형성된다. 즉, 상기 제 1 단자 접속부(121)는 상기 전극 조립체(110)와 캡 플레이트(161) 사이에 위치하며, 대략 평평한 플레이트 형태로 형성된다. 상기 제 1 단자 접속부(121)는 단자홀(122)과, 퓨즈홀(123)을 포함한다. 여기서, 상기 퓨즈홀(123)은 단자홀(122)에 비해 상기 절곡 영역에 인접하게 형성된다. 단자홀(122)에는 후술되는 제 1 단자(164)가 결합된다. 퓨즈홀(123)은 사각형상, 예를 들어 상기 제 1 단자 접속부(121)의 길이 방향과 수직한 긴 사각형의 형태로 형성될 수 있으나, 이러한 형상으로 본 발명의 한정하는 것은 아니다. 상기 퓨즈홀(123)은 상기 제 1 단자 접속부(121)의 단면적을 줄이는 형태로 형성된다. 이차 전지(100)에 단락이 발생하여 큰 전류가 흐르면 열이 발생하게 되고, 이때 발생된 열에 의해 상기 퓨즈홀(123)이 형성된 영역이 용융 및 절단되어 전류의 흐름을 차단할 수 있다. 또한, 제 1 단자 접속부(121)의 일단에는 몰딩 부재(124)가 형성되며, 상기 몰딩 부재(124)는 상기 퓨즈홀(123)을 커버한다. 더불어, 몰딩 부재(124)는 제 1 단자 접속부(121)에서 제 1 제 전극 접속부(125)로 연장되게 형성될 수 있다. 몰딩 부재(124)는 상기 제 1 단자 접속부(121)에 인서트 몰딩 방식으로 형성된다. 또한, 몰딩 부재(124)는 퓨즈홀(123)이 형성된 영역이 용융 및 절단될 때 발생되는 아크를 방지하는 역할을 한다. 상기 몰딩 부재(124)는 통상의 폴리프로필렌이나 폴리에틸렌과 같은 절연 재질로 형성될 수 있으나, 본 재질로서 본 발명의 내용을 한정하는 것은 아니다.
상기 제 1 전극 접속부(125)는 상기 제 1 단자 접속부(121)의 단부에서 절곡되어 하부로 연장되며, 상기 전극 조립체(110)의 일측에 형성된다. 상기 제 1 전극 접속부(125)에는 상기 제 1 전극 무지부(111)가 접속된다.
도 4 내지 도 7을 참조하면, 상기 제 1 전극 접속부(125)는 제 1 면(125a)과 제 1 면(125a)의 반대면인 제 2 면(125b)을 포함한다. 상기 제 1 면(125a)은 전극 조립체(110)를 마주하는 면이고, 제 2 면(125b)은 케이스(150)를 마주하는 면이다. 제 1 전극 접속부(125)의 제 1 면(125a)에는 결합홈(126)이 형성된다. 상기 결합홈(126)에는 보조탭(140)이 결합된다. 결합홈(126)은 제 1 전극 접속부(125)의 길이 방향으로 연장되게 형성될 수 있다. 또한, 결합홈(126)의 깊이는 보조탭(140)의 두께와 동일하게 형성된다. 따라서, 결합홈(126)에 보조탭(140)이 결합되면, 제 1 전극 접속부(125)의 제 1 면(125a)이 평평하게 형성된다. 상기 결합홈(126)은 제 1 전극 접속부(125)에서 보조탭이 결합되는 부분에 홈을 형성(즉, 보조탭이 결합되는 부분의 두께를 감소시켜서 형성) 하거나, 보조탭(140)이 결합되는 부분을 제외한 나머지 영역의 두께를 두껍게 형성하여 이루어질 수 있다. 전자의 경우, 결합홈(126)은 제 1 전극 접속부(125)와 보조탭(140) 사이의 결합 두께를 줄여 내부 공간 손실을 최소화할 수 있으므로, 결과적으로 이차 전지(100)의 용량을 증가시킬 수 있다. 후자의 경우, 결합홈(126)은 동일 체적 및 용량 대비 제 1 전극 접속부(125)의 전체적인 두께를 증가시킬 수 있으므로, 발열 특성을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 이차 전지(100)에 단락이 발생하게 되면 집전부(120)에 큰 전류가 흐르게 되고, 그에 따른 열이 발생하게 된다. 한편, 상기와 같이, 제 1 전극 접속부(125)의 두께를 두껍게 형성하면 열 전도율이 상대적으로 낮아지게 되므로, 발열 특성을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 제 1 전극 접속부(125)는 제 1 단자 접속부(121)의 단부로부터 절곡되어 연장되되, 전극 조립체(110)의 적층 방향에서 일측으로 치우치게, 즉, 편향되게 형성된다. 다시 말해, 상기 제 1 전극 접속부(125)는 적층된 전극 조립체(110)의 가운데 부분을 기준으로 어느 일측(도 9를 참조하면, 좌측 또는 우측)에만 형성된다. 이와 같이, 제 1 전극 접속부(125)를 전극 조립체(110)의 적층 방향에서 일측으로 치우치게 형성하면, 다수의 제 1 전극 무지부(111)를 전극 조립체(110)의 대략 중앙에서 하나로 모아 상기 제 1 전극 접속부(125)에 접속시키기가 용이하다. 즉, 제 1 전극 접속부(125)가 전극 조립체(110)의 적층 방향에서 일측으로 치우치게 형성되어 있으므로, 제 1 전극 무지부(111)의 길이를 최소화 할 수 있게 된다.
상기 제 2 집전부(130)는 니켈 등의 도전성 재질로 형성되며, 상기 전극 조립체(110)의 타측 단부로 돌출된 제 2 전극 무지부(112)와 접촉됨으로써, 제 2 전극판과 전기적으로 연결된다. 상기 제 2 집전부(130)는 제 2 단자 접속부(131) 및 제 2 전극 접속부(135)를 포함한다. 여기서, 제 2 단자 접속부(131)와 제 2 전극 접속부(135) 사이에는 절곡 영역이 형성된다. 또한, 제 2 단자 접속부(131)에는 제 2 단자(165)가 전기적으로 연결된다. 상기 제 2 집전부(130)의 형태는 제 1 집전부(120)의 형태와 동일하므로, 중복된 설명은 생략하기로 한다.
상기 보조탭(140)은 제 1 전극 접속부(125) 및 제 2 전극 접속부(135)에 각각 전기적으로 결합된다. 여기서, 제 1,2 전극 접속부(125, 135)에 결합된 보조탭(140)의 형태는 동일하고, 재질만 상이하게 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 전극 접속부(125)에 결합되는 보조탭(140)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성되고, 제 2 전극 접속부(135)에 결합되는 보조탭(140)은 구리 또는 구리 합금으로 형성될 수 있다. 이하에서는 제 1 전극 접속부(125)에 결합된 보조탭(140)을 일례로 설명하기로 한다.
상기 보조탭(140)은 제 1 전극 접속부(125)의 결합홈(126)에 결합되는 제 1 영역(141)과, 제 1 영역(141)으로부터 절곡되는 제 2 영역(142)을 포함한다. 제 1 영역(141)은 제 1 전극 접속부(125)의 제 1 면(125a)에 형성된 결합홈(126)에 결합된 후, 용접에 의해 제 1 전극 접속부(125)에 고정될 수 있다. 여기서, 보조탭(140)과 제 1 전극 접속부(125)는 레이저 용접, 저항 용접, 초음파 용접 등을 이용하여 용접될 수 있다. 또한, 보조탭(140)은 제 1 전극 접속부(125)의 두께보다 얇게 형성되어, 후속 공정에서 용이하게 절곡되도록 할 수 있다. 제 2 영역(142)은 제 1 영역(141)으로부터 수직하게 ‘L’형태로 절곡된다. 제 2 영역(142)에는 전극 조립체(110)의 제 1 전극 무지부(111)가 용접된다. 또한, 보조탭(140)의 제 2 영역(142)과 제 1 전극 무지부(111)는 다시 한번 절곡되어 제 1 전극 접속부(125)의 제 2 면(125b)에 결합된다. 이때, 제 2 영역(142)이 제 1 전극 접속부(125)의 제 2 면(125b)에 접촉하도록 절곡된다. 즉, 제 2 영역(142)에 용접된 제 1 전극 무지부(111)는 케이스(150)를 향하도록 위치한다. 따라서, 도 3 및 도 11을 참조하면, 전극 조립체(110)로부터 케이스(150) 사이에는 보조탭(140)의 제 1 영역(141), 제 1 전극 접속부(125), 보조탭(140)의 제 2 영역(142), 제 1 전극 무지부(111)의 순으로 위치하게 된다.
도 8 및 도 9를 참조하여 제 1 전극 무지부(111)와 제 1 집전부(120)의 연결관계를 간단히 설명하면 다음과 같다. 먼저, 도 8에 도시된 바와 같이, 캡 조립체(160)에 제 1 집전부(120)가 결합되고, 제 1 전극 접속부(125)의 결합홈(126)에 보조탭(140)의 제 1 영역(141)이 용접에 의해 고정된다. 그리고 나서, 보조탭(140)의 제 2 영역(142)을 제 1 영역(141)과 수직하게 절곡하여 대략 ‘L’형태로 만든다. 물론, 보조탭(140)은 미리 제 1 영역(141)과 제 2 영역(142)이 수직하도록 형성된 상태에서 결합홈(126)에 용접될 수 있다. 다음으로, 전극 조립체(110)의 일측으로 돌출된 제 1 전극 무지부(111)를 보조탭(140)의 제 2 영역(142)에 용접한다. 여기서, 제 1 전극 무지부(111)는 다수개가 서로 용접되어 하나의 집전탭을 형성하고 있다. 다음으로, 도 9에 도시된 바와 같이, 보조탭(140)을 절곡하여 제 1 전극 접속부(125)의 제 2 면(125b)에 보조탭(140)의 제 2 영역(142)을 접촉시킨다. 따라서, 보조탭(140)은 대략 ‘U’형태로 절곡될 수 있다. 더불어, 보조탭(140)과 제 1 전극 무지부(111)는 용접에 의해 제 1 전극 접속부(125)에 고정될 수 있다.
상술한 바와 같이, 보조탭(140)은 제 1 전극 접속부(125)의 결합홈(126)에 결합되어 제 1 전극 접속부(125)로부터 돌출되지 않음으로써, 내부 공간 손실을 최소화하여 이차 전지(100)의 용량을 증가시킬 수 있다.
상기 케이스(150)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(150)의 개구부에는 캡 플레이트(161)가 결합되어 상기 케이스(150)를 밀봉한다. 상기 케이스(150)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(161)를 통해 상기 케이스(150)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이 경우에도 케이스(150) 내부의 절연 처리에 의해 내부에서의 전기적 단락은 방지된다. 예를 들어, 상기 케이스(150)는 양극으로서 작용할 수 있다.
상기 캡 조립체(160)는 상기 케이스(150)의 상부(개구부)에 결합된다. 구체적으로, 상기 캡 조립체(160)는 캡 플레이트(161), 전해액 주입구(162), 안전 벤트(163), 제 1 단자(164), 제 2 단자(165), 가스켓(166), 제 1 단자 플레이트(167), 제 2 단자 플레이트(168), 체결 플레이트(169) 및 하부 절연 부재(170)를 포함한다.
상기 캡 플레이트(161)는 케이스(150)의 개구부를 밀봉하며, 상기 케이스(150)와 동일한 재질로 형성될 수 있다. 일례로, 상기 캡 플레이트(161)는 레이저 용접 방식으로 케이스(150)에 결합될 수 있다. 또한, 상기 캡 플레이트(161)는 전기적으로 독립하거나, 경우에 따라 상기 제 1 집전부(120) 또는 제 2 집전부(130) 중 어느 하나에 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 상기 캡 플레이트(161)에는 전해액을 주입하기 위한 전해액 주입구(162)가 형성된다. 상기 전해액 주입구(162)를 통해 케이스(150)의 내부로 전해액이 주입되며, 그 이후 상기 전해액 주입구(162)는 마개(162a)에 의해 밀봉된다.
또한, 상기 캡 플레이트(161)의 대략 중앙에는 다른 영역에 비해 상대적으로 얇은 두께로 형성된 안전 벤트(163)가 형성된다. 상기 안전 벤트(163)는 케이스(150) 내부의 압력이 설정된 파단 압력에 비해 높은 경우, 파단되어 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)가 폭발하는 것을 방지한다.
상기 제 1 단자(164)와 제 2 단자(165)는 각각 상기 캡 플레이트(161)를 관통하여 형성된다. 상기 제 1 단자(164)는 제 1 단자 접속부(121)의 단자홀(122)에 결합되어 제 1 집전부(120)와 전기적으로 연결된다. 마찬가지로, 제 2 단자(165)는 제 2 단자 접속부(131)의 단자홀에 결합되어 제 2 집전부(130)와 전기적으로 연결된다.
상기 제 1,2 단자(164, 165)와 캡 플레이트(161) 사이에는 가스켓(166)이 형성된다. 가스켓(166)은 제 1,2 단자(164, 165) 각각의 외측을 감싸는 형태로 이루어지며, 절연성 재질로 구성된다. 상기 가스켓(166)은 제 1,2 단자(164, 165)와 캡 플레이트 사이를 밀봉한다. 이러한 가스켓(166)은 외부의 수분이 이차 전지(100)의 내부로 침투하지 못하도록 하거나, 이차 전지(100)의 내부에 수용된 전해액이 외부로 유출되지 못하도록 한다.
상기 제 1 단자 플레이트(167)는 캡 플레이트(161)의 상부로 돌출된 제 1 단자(164)에 결합된다. 제 1 단자 플레이트(167)는 제 1 단자(164)에 결합된 후, 제 1 단자(164)의 상부가 리벳팅되거나 제 1 단자 플레이트(167)와 제 1 단자(164) 사이의 경계면이 용접됨으로써 제 1 단자(164)에 고정될 수 있다.
상기 제 2 단자 플레이트(168)는 캡 플레이트(161)의 상부로 돌출된 제 2 단자(165)에 결합된다. 제 2 단자 플레이트(168)는 제 2 단자(165)에 결합된 후, 제 2 단자(165)의 상부가 리벳팅되거나 제 2 단자 플레이트(168)와 제 2 단자(165) 사이의 경계면이 용접됨으로써 제 2 단자(165)에 고정될 수 있다.
상기 체결 플레이트(169)는 캡 플레이트(161)와 제 1 단자 플레이트(167) 사이 및 캡 플레이트(161)와 제 2 단자 플레이트(168) 사이에 형성된다. 상기 체결 플레이트(169)는 전기적으로 도전성 재질 또는 절연성 재질 어느 것으로도 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 단자 플레이트(167)의 하부에 위치한 체결 플레이트(169)는 도전성 재질이고, 제 2 단자 플레이트(168)의 하부에 위치한 체결 플레이트(169)는 절연성 재질일 수 있다. 이 경우, 제 1 단자(164)는 캡 플레이트(161)와 동일한 극성을 갖게 된다. 또한, 체결 플레이트(169)가 절연성 재질인 경우, 제 1 단자(164) 및 제 2 단자(165)는 캡 플레이트(161)와 전기적으로 분리될 수 있다.
상기 하부 절연 부재(170)는 제 1 집전부(120)와 캡 플레이트(161) 사이 및 제 2 집전부(130)와 캡 플레이트(161) 사이에 형성되어, 제 1,2 집전부(120, 130)와 캡 플레이트(161) 사이를 전기적으로 절연시킨다.
상기와 같이 하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는 집전부(120)에 서브탭(140)이 결합되는 결합홈(126)을 형성함으로써, 내부 공간 손실을 최소화하여 동일 체적 내에서 전극 조립체(110)의 용량을 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는 집전부(120)의 두께를 증가시키는 형태로 집전부(120)에 서브탭(140)이 결합되는 결합홈(126)을 형성함으로써, 내부 공간 손실을 최소화하며 발열 특성을 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
120: 제 1 집전부 121: 제 1 단자 접속부
122: 단자홀 123: 퓨즈홀
124: 몰딩 부재 125: 제 1 전극 접속부
125a: 제 1 면 125b: 제 2 면
126: 결합홈 130: 제 2 집전부
140: 보조탭 141: 제 1 영역
142: 제 2 영역 150: 케이스
160: 캡 조립체

Claims (9)

  1. 제 1 전극판과 제 2 전극판을 포함하고, 양측으로 전극 무지부가 돌출된 전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 수용하는 케이스;
    상기 전극 조립체의 전극 무지부와 대응하는 영역에 형성되며 일면에 결합홈이 형성된 전극 접속부와, 상기 전극 접속부로부터 절곡되어 상기 전극 조립체의 상부로 연장된 단자 접속부를 포함하는 집전부; 및
    상기 결합홈에 결합된 제 1 영역과, 상기 제 1 영역으로부터 절곡되고 상기 전극 무지부가 접속되는 제 2 영역을 갖는 보조탭을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조탭의 두께는 상기 결합홈의 깊이와 동일한 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극 접속부는 상기 전극 무지부가 돌출된 조립체의 측면과 마주보는 제 1 면과, 상기 제 1 면의 반대면으로 상기 케이스와 마주보는 제 2 면을 포함하고, 상기 결합홈은 상기 제 1 면에 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 보조탭의 제 2 영역은 상기 전극 무지부는 함께 절곡되어 상기 전극 접속부에 결합된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 보조탭의 제 2 영역은 상기 전극 접속부의 제 2 면에 접촉된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 전극 무지부는 상기 보조탭의 제 2 영역을 통해 전극 접속부의 제 2 면에 결합되고 상기 케이스와 마주보는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합홈은 상기 전극 접속부에서 상기 보조탭의 제 1 영역이 결합되는 부분의 두께를 감소시켜서 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합홈은 상기 전극 접속부에서 상기 보조탭의 제 1 영역이 결합되는 부분을 제외한 나머지 부분의 두께를 증가시켜서 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극 접속부는 상기 전극 조립체의 측면에서 일측으로 편향되게 위치하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
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