KR20220039126A - 버튼형 이차전지 - Google Patents

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KR20220039126A
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성주환
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임재원
민건우
조민수
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Abstract

본 발명은, 하부캔에 전극조립체가 탑재되면 상부캔이 하부캔에 결합되는 버튼형 이차전지에 있어서, 전극조립체가 안착되는 제1평면부 및 상기 제1평면부의 둘레를 따라 수직으로 형성된 제1측벽부를 가지며, 상기 제1측벽부에는 외측면에서 오목하게 파인 모양을 갖도록 오목부가 형성된 하부캔; 및 상기 하부캔의 개구된 상면을 덮을 수 있는 면적을 갖는 제2평면부 및 상기 제2평면부의 둘레를 따라 수직으로 형성된 제2측벽부를 가지며, 상기 제2측벽부에는 내측면에서 볼록하게 돌출되도록 볼록부가 형성된 상부캔;을 포함하고, 상기 제2측벽부가 제1측벽부의 외측에 놓이도록 결합이 이뤄질 때, 상기 볼록부가 오목부에 끼워지는 것을 특징으로 한다.

Description

버튼형 이차전지{Button type secondary battery}
본 발명은 직경이 높이 보다 더 큰 형태를 갖는 버튼형 이차전지에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 상부캔과 하부캔 사이의 결합력을 증대시켜 상부캔과 하부캔의 분리를 방지하고 이와 동시에 가스켓을 더 강건히 고정시킴으로써 상부캔과 하부캔 사이의 실링성능을 향상시켜 전해액의 누액가능성을 낮출 수 있는 버튼형 이차전지에 관한 것이다.
통상적으로 코인형 전지, 단추형 전지 등으로도 통용되는 버튼형 전지는 높이 보다 직경이 더 큰 형태로써 얇은 단추 또는 버튼 형상을 가지며, 리모컨, 시계, 장남감, 컴퓨터부품 등 여러 기기에서 널리 사용되고 있다.
이러한, 버튼형 전지는 주로 재충전이 불가능한 일차전지로 제조되었었으나, 최근 소형화기기의 개발에 맞춰 충방전이 가능한 이차전지로도 널리 제조되고 있다. 그리고, 버튼형 이차전지 또한 원통형 또는 파우치형 이차전지와 같이 케이스 내에 전극조립체와 전해액이 내장되어 반복적인 충방전이 가능한 구조를 갖는다.
도 1 은 종래의 버튼형 이차전지의 종단면이 도시된 도면이다.
도시된 바와 같이, 버튼형 이차전지는 상부캔(2)과 하부캔(1)이 결합되는 구조를 갖되, 상기 상부캔(2)과 하부캔(1)은 높이 보다 직경이 더 큰 납작한 원통형상으로 형성되며, 상기 상부캔(2)은 하부캔(1) 보다 약간 더 큰 직경을 갖도록 구성된다.
상기 하부캔(1)에는 양극, 분리막, 음극이 적층된 상태로 권취된 전극조립체(4) 및 전해액(미도시)이 탑재된다. 상기 전극조립체(4)는 회전하는 권심에 분리막, 음극, 분리막, 양극 순서로 투입되어 권취된 구조를 갖는다. 그리고, 음극에서 연장된 음극탭 및 양극에서 연장된 양극탭이 돌출되고 상기 음극탭과 양극탭은 하부캔(1)의 평면부(1a)와 상부캔(2)의 평면부(2a) 각각에 접합된다.
그리고, 상기 상부캔(2)과 하부캔(1)의 결합시 쇼트를 발생을 방지하도록 상부캔(2)의 평면부(2a)와 측벽부(2b)가 하부캔(1)의 측벽부(1b)와 접촉하는 지점에는 전기전도성이 없는 가스켓(3)이 위치도록 체결된다.
하지만, 위와 같은 체결방식은 외부충격이 가해졌을 때, 상부캔과 하부캔의 분리가 발생될 수 있는 문제점이 있었다. 따라서, 본 발명은 위와 같은 문제점을 해소할 수 있도록 외부 충격발생 시에도 상부캔과 하부캔의 분리를 방지할 수 있고, 하부캔과 상부캔 사이의 씰링성능을 증대시킬 수 있는 버튼형 이차전지를 제공하는 것에 주목적이 있다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 하부캔에 전극조립체가 탑재되면 상부캔이 하부캔에 결합되는 버튼형 이차전지에 있어서, 전극조립체가 안착되는 제1평면부 및 상기 제1평면부의 둘레를 따라 수직으로 형성된 제1측벽부를 가지며, 상기 제1측벽부에는 외측면에서 오목하게 파인 모양을 갖도록 오목부가 형성된 하부캔; 및 상기 하부캔의 개구된 상면을 덮을 수 있는 면적을 갖는 제2평면부 및 상기 제2평면부의 둘레를 따라 수직으로 형성된 제2측벽부를 가지며, 상기 제2측벽부에는 내측면에서 볼록하게 돌출되도록 볼록부가 형성된 상부캔;을 포함하고, 상기 제2측벽부가 제1측벽부의 외측에 놓이도록 결합이 이뤄질 때, 상기 볼록부가 오목부에 끼워지는 것을 특징으로 한다.
상기 오목부와 볼록부는 맞닿게되는 부분이 곡면(曲面)을 이루도록 형성된다.
상기 볼록부가 오목부에 끼워져 고정됐을 때, 제1측벽부의 끝단과 제2평면부는 이격된다.
상기 하부캔에는 제1측벽부의 끝단을 감싸도록 가스켓이 결합되고, 상기 볼록부가 오목부에 끼워져 고정됐을 때, 제1측벽부의 끝단에 결합된 가스켓과 제2평면부는 이격된다.
상기 제1측벽부는 제1평면부에서 연장되며 상대적으로 더 작은 내경을 갖는 측벽본체 및 상기 측벽본체에서 연장되며 상기 측벽본체 보다 상대적으로 더 큰 내경을 갖는 확장부를 포함한다.
상기 측벽본체와 확장부 사이에는 직경이 점차적으로 증가하도록 경사진 단면을 갖는 경사부가 형성된다.
상부캔과 하부캔의 결합이 이뤄졌을 때, 상기 오목부와 볼록부는 제2평면부 보다 제1평면부에 더 가깝도록 배치된다.
상기 볼록부는 제2측벽부의 외측면에서 오목하게 파인 모양을 갖는다.
상기 오목부는 제1측벽부에서 복수 개가 서로간에 이격되도록 형성되고, 상기 볼록부는 오목부와 짝을 이뤄 끼워질 수 있도록 상기 오목부와 동일한 갯수가 제2측벽부에 형성된다.
그리고, 본 발명은 위와 같은 구성을 갖는 버튼형 이차전지 복수 개가 서로 간에 전기적으로 연결된 이차전지모듈을 추가로 제공할 수 있다.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명은 상부캔과 하부캔의 결합이 이뤄질 때 하부캔에 형성된 오목부에 상부캔에 형성된 볼록부가 끼워지므로, 상부캔과 하부캔의 결합력을 증대시킬 수 있다.
상기 오목부와 볼록부는 맞닿게 되는 부분이 곡면(曲面)을 이루도록 형성되어 상부캔과 하부캔의 결합 시 발생하는 충격 및 변형을 최소화할 수 있다.
상기 하부캔과 상부캔의 결합이 이뤄졌을 때, 하부캔의 제1측벽부는 상부캔의 제2평면부와 이격되어 가스켓에 전해지는 충격이나 진동을 차단하여 상기 가스켓의 파손을 방지할 수 있고, 이에 따라 가스켓의 파손에 기인하는 쇼트발생을 차단할 수 있다.
그리고, 상기 가스켓은 제1측벽부와 제2측벽부 사이는 물론 오목부와 볼록부 사이에도 끼워져 더 견고하게 고정되어 씰링성능을 증대시킬 수 있다.
상기 제1측벽부에서 오목부는 두 개 이상 형성되고, 상기 제2측벽부에서 볼록부는 오목부와 동일한 갯수로 형성됨으로써, 오목부와 볼록부의 갯수 증가에 따라 상부캔과 하부캔의 체결력을 더욱 증대시킬 수 있다.
도 1 은 종래의 버튼형 이차전지의 단면모습이 나타난 단면도.
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 버튼형 이차전지의 단면모습이 나타난 단면도.
도 3 는 도 2 의 상태에서 하부캔에 가스켓이 결합된 모습이 나탄난 단면도.
도 4 는 도 3 의 상태에서 오목부에 볼록부가 끼워진 모습이 나탄난 단면도.
도 5 는 복수 개의 오목부와 볼록부가 형성된 모습이 나타난 단면도.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명은 직경이 높이 보다 더 큰 형상을 갖는 버튼형 이차전지에 관한 것으로써, 이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세히 설명한다.
제1실시예
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 버튼형 이차전지의 단면모습이 나타난 단면도이고, 도 3 는 도 2 의 상태에서 하부캔에 가스켓이 결합된 모습이 나탄난 단면도이며, 도 4 는 도 3 의 상태에서 오목부에 볼록부가 끼워진 모습이 나탄난 단면도이다.
도 2 내지 4 를 참조하면, 이 실시예에서 제공되는 버튼형 이차전지는 하부캔(10)에 전극조립체(40)가 탭재되면 전해액이 주액되고 상부캔(20)이 하부캔(10)에 결합되는 구조를 갖는다.
상기 하부캔(10)은 전극조립체(40)가 안착되는 제1평면부(10a) 및 상기 제1평면부(10a)의 둘레를 따라 수직으로 형성된 제1측벽부(10b)를 갖는다. 상기 제1평면부(10a)는 버튼 모양의 전극조립체(40)의 직경에 맞춰 원판형 형상으로 제공되고, 상기 제1측벽부(10b)는 제1평면부(10a)의 둘레를 따라 상측으로 세워진 구조를 갖는다.
아울러, 상기 제1측벽부(10b)에는 외측면에서 오목하게 파인 모양을 갖도록 오목부(11)가 형성된다. 상기 오목부(11)는 도시된 바와 같이 제1측벽부(10b)의 외측면에서 오목하게 파인모양을 가짐에 따라서 내측면에서는 내측으로 돌출된 모양을 갖는다.
그리고, 상기 하부캔(10)에 결합되는 상부캔(20)도 제2평면부(20a)와 제2측벽부(20b)를 포함하여 구성된다. 상기 제2평면부(20a)는 상기 하부캔(20)의 개구된 상면을 덮을 수 있는 면적을 가지며, 제1평면부(10a)와 같이 원판모양으로 형성된다. 상기 제2측벽부(20b)는 제2평면부(20a)의 둘레를 따라 수직 아래로 연장되도록 형성된다.
또한, 상기 제2측벽부(20b)에는 내측면에서 볼록하게 돌출되도록 볼록부(21)가 형성된다.
상기 볼록부(21)는 상기 제2측벽부(20b)가 제1측벽부(10b)의 외측에 놓이도록 결합이 이뤄질 때, 상기 오목부(11)에 끼워진다. 그리고, 상기 볼록부(21)는 볼록부(21)가 오목부(11)에 끼워질 때, 제1측벽부(10b)의 끝단에서 제2평면부(20a)의 저면이 이격될 수 있는 위치에 형성된다.
아울러, 오목부(11)에 볼록부(21)가 끼워질 때 충격 발생을 줄일 수 있도록 이 실시예에서 제공되는 오목부(11)와 볼록부(21)는 맞닿게 되는 부분이 곡면(曲面)을 이루도록 형성된다.
한편, 도 3 에 나타난 바와 같이 이 실시예에서 하부캔(10)은 가스켓(30)이 결합된 상태로 제공된다. 즉, 상기 하부캔(10)과 상부캔(20)이 결합될 때, 상부캔(20)은 전극조립체(40)의 양극과 연결되고 하부캔(10)은 전극조립체(40)의 음극과 연결된다.
따라서, 상부캔(20)과 하부캔(10)을 전기적으로 절연시키고, 상부캔(20)과 하부캔(10) 사이에서 전해액의 누액을 방지할 수 있도록 상기 상부캔(20)과 하부캔(10) 사이에 위치하도록 상기 하부캔(10)에는 제1측벽부(10b)의 끝단을 감싸도록 가스켓(30)이 결합된다.
도 3 에 도시된 바와 같이, 상기 가스켓(30)은 상단은 절곡되어 제1측벽부(10b)의 끝단에 거치되어 고정되고 하단이 오목부(11) 아래까지 이어지도록 제공된다.
그리고, 상기 볼록부(21)가 오목부(11)에 끼워질 때, 도 4 에 도시된 바와 같이 상기 가스켓(30)은 제1측벽부(10b)와 제2측벽부(20b) 사이는 물론 오목부(11)와 볼록부(21) 사이에도 끼워진다.
따라서, 오목부(11)와 볼록부(21)에 의해 추가적으로 고정이 이뤄지므로, 가스켓(30)은 하부캔(10)과 상부캔(20) 사이에서 더 강건히 고정될 수 있다. 이때도, 상기 가스켓(30)은 제2평면부(20a)의 저면으로부터 이격배치되어 제2평면부(20b)로부터 전달될 수 있는 직접적인 충격이 차단될 수 있다. 이에 따라, 가스켓(30)에 전달되는 충격이나 진동이 차단되어 가스켓(30)의 파손은 방지될 수 있고, 상기 가스켓(30)의 파손에 기인하는 쇼트 발생을 차단할 수 있다.
한편, 이 실시예에서, 상기 제1측벽부(10b)는 제1평면부(10a)에서 연장되며 상대적으로 더 작은 내경을 갖는 측벽본체(B) 및 상기 측벽본체(B)에서 연장되며 상기 측벽본체(B) 보다 상대적으로 더 큰 내경을 갖는 확장부(D)를 포함하는 구조를 갖는다. 그리고, 상기 측벽본체(B)와 확장부(D) 사이에는 직경이 점차적으로 증가하도록 경사진 단면을 갖는 경사부(C)가 형성된다.
이와 같이, 제1측벽부(10b)는 측벽본체(B), 경사부(C), 확장부(D)에서 각각 직경이 달라지고, 이에 대응하여 제2측벽부(20b)도 결합이 이뤄졌을 때 직경이 달라지도록 형성됨에 따라, 하부캔(10)과 상부캔(20)의 맞물리게 되는 지점이 증가하여 결합력은 더욱 증대될 수 있다. 참고로, 상기 제1측벽부(10b)의 형상에 대응하여, 상부캔(20)의 제2측벽부(20b)는 측벽본체(B), 경사부(C), 확장부(D)에 밀착될 수 있는 모양으로 제조된 후, 상부캔(20)과 하부캔(10)의 강제압입으로 결합이 이뤄질 수도 있고, 도시된 바와 같이 수직판 모양을 갖도록 제공된 후, 상부캔(20)이 하부캔(10) 위로 덮히면, 상기 측벽본체(B), 경사부(C), 확장부(D)에 밀착되도록 측방향에서 가압성형하여 결합이 이뤄질 수도 있다.
그리고, 이 실시예에서, 상부캔(20)과 하부캔(10)의 결합이 이뤄졌을 때, 상기 오목부(11)와 볼록부(21)는 제2평면부(20a) 보다 제1평면부(10a)에 더 가깝도록 배치되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 볼록부(21)는 무게를 줄일 수 있고 상부캔(20)의 체결시 약간의 탄성변형이 이뤄지는 것을 허용할 수 있도록 제2측벽부(20b)의 외측면에서 오목하게 파인 모양을 갖는다.
제2실시예
도 5 는 복수 개의 오목부(11)와 볼록부(21)가 형성된 모습이 나타난 단면도이다.
도 5 를 참조하면, 이 실시예에서 제공되는 하부캔(10)과 상부캔(20)은 각각 오목부(11)와 볼록부(21)가 복수 개로 제공된다
즉, 상기 하부캔(10)의 제1측벽부(10b)에서 오목부(11)는 서로 간이 간격을 두고 두 개 이상이 형성될 수 있다. 이때, 오목부(11)는 서로 동일한 크기와 모양을 가질 필요는 없다. 예를 들어, 상부캔(20)과 하부캔(10)의 결합 시, 제2측벽부(20b)의 용이한 통과를 위해서 상대적으로 윗쪽에 위치하는 오목부(11)는 더 얕은 깊이를 갖도록 구성될 수 있고 아랫쪽에 위치하는 오목부(11)는 더 강한 체결력을 갖도록 더 깊은 깊이를 갖도록 구성될 수 있다.
그리고, 각각의 오목부(11)와 짝을 이뤄 결합될 수 있도록 상부캔(20)의 제2측벽부(20b)에는 오목부(11)와 동일한 갯수의 볼록부(21)가 형성된다. 상기 볼록부들(21)은 대응하는 각각의 오목부(11)에 끼워져 고정될 수 있는 크기와 모양을 갖는다.
아울러, 이 실시예에서도 가스켓(30)은 짝을 이루는 각각의 오목부(11)와 볼록부(21) 사이에 끼워져 고정될 수 있다. 그리고, 상부캔(20)과 하부캔(10)의 결합이 이뤄졌을 때, 그 상단은 제2평면부(20b)의 저면과 이격되도록 구성된다.
또한, 이 실시예에서도 하부캔(10)과 상부캔(20)의 결합이 이뤄졌을 때, 상기 가스켓(30)은 제2평면부(20a)의 저면으로부터 이격배치되어 제2평면부(20b)로부터 전달될 수 있는 직접적인 충격이 차단될 수 있다. 이에 따라, 가스켓(30)에 전달되는 충격이나 진동이 차단되어 가스켓(30)의 파손은 방지될 수 있고, 상기 가스켓(30)의 파손에 기인하는 쇼트 발생을 차단할 수 있다.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명은 상부캔(20)과 하부캔(10)의 결합이 이뤄질 때 하부캔(10)에 형성된 오목부(11)에 상부캔(20)에 형성된 볼록부(21)가 끼워지므로, 상부캔(20)과 하부캔(10)의 결합력을 증대시킬 수 있다.
상기 오목부(11)와 볼록부(21)는 맞닿게 되는 부분이 곡면(曲面)을 이루도록 형성되어 상부캔(20)과 하부캔(10)의 결합 시 발생하는 충격 및 변형을 최소화할 수 있다.
상기 하부캔(10)과 상부캔(20)의 결합이 이뤄졌을 때, 하부캔(10)의 제1측벽부(10b)는 상부캔(20)의 제2평면부(20a)와 이격되어 가스켓(30)에 전해지는 충격이나 진동을 차단하여 상기 가스켓(30)의 파손을 방지할 수 있고, 이에 따라 가스켓(30)의 파손에 기인하는 쇼트발생을 차단할 수 있다.
그리고, 상기 가스켓(30)은 제1측벽부(10b)와 제2측벽부(20b) 사이는 물론 오목부(11)와 볼록부(21) 사이에도 끼워져 더 견고하게 고정되어 씰링성능을 증대시킬 수 있다.
상기 제1측벽부(10b)에서 오목부(11)는 두 개 이상 형성되고, 상기 제2측벽부(20b)에서 볼록부(21)는 오목부(11)와 동일한 갯수로 형성됨으로써, 오목부(11)와 볼록부(21)의 갯수 증가에 따라 상부캔(20)과 하부캔(10)의 체결력을 더욱 증대시킬 수 있다.
아울러, 본 발명은 위와 같은 구성을 갖는 버튼형 이차전지 복수 개가 서로 간에 전기적으로 연결된 이차전지모듈을 추가로 제공할 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 실시가 가능하다.
10 : 하부캔
10a : 제1평면부, 10b : 제1측벽부
11 : 오목부
20 : 상부캔
20a : 제2평면부, 20b : 제2측벽부
21 : 볼록부
30 : 가스켓

Claims (10)

  1. 하부캔에 전극조립체가 탑재되면 상부캔이 하부캔에 결합되는 버튼형 이차전지에 있어서,
    전극조립체가 안착되는 제1평면부 및 상기 제1평면부의 둘레를 따라 수직으로 형성된 제1측벽부를 가지며, 상기 제1측벽부에는 외측면에서 오목하게 파인 모양을 갖도록 오목부가 형성된 하부캔; 및
    상기 하부캔의 개구된 상면을 덮을 수 있는 면적을 갖는 제2평면부 및 상기 제2평면부의 둘레를 따라 수직으로 형성된 제2측벽부를 가지며, 상기 제2측벽부에는 내측면에서 볼록하게 돌출되도록 볼록부가 형성된 상부캔;을 포함하고,
    상기 제2측벽부가 제1측벽부의 외측에 놓이도록 결합이 이뤄질 때, 상기 볼록부가 오목부에 끼워지는 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 오목부와 볼록부는 맞닿게되는 부분이 곡면(曲面)을 이루도록 형성된 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 볼록부가 오목부에 끼워져 고정됐을 때, 제1측벽부의 끝단과 제2평면부는 이격되는 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 하부캔에는 제1측벽부의 끝단을 감싸도록 가스켓이 결합되고, 상기 볼록부가 오목부에 끼워져 고정됐을 때, 제1측벽부의 끝단에 결합된 가스켓과 제2평면부는 이격되는 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1측벽부는 제1평면부에서 연장되며 상대적으로 더 작은 내경을 갖는 측벽본체 및 상기 측벽본체에서 연장되며 상기 측벽본체 보다 상대적으로 더 큰 내경을 갖는 확장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 측벽본체와 확장부 사이에는 직경이 점차적으로 증가하도록 경사진 단면을 갖는 경사부가 형성된 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상부캔과 하부캔의 결합이 이뤄졌을 때, 상기 오목부와 볼록부는 제2평면부 보다 제1평면부에 더 가깝도록 배치된 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 볼록부는 제2측벽부의 외측면에서 오목하게 파인 모양을 갖는 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 오목부는 제1측벽부에서 복수 개가 서로간에 이격되도록 형성되고, 상기 볼록부는 오목부와 짝을 이뤄 끼워질 수 있도록 상기 오목부와 동일한 갯수가 제2측벽부에 형성된 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항의 버튼형 이차전지 복수 개가 서로 간에 전기적으로 연결된 이차전지모듈.
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