KR20230003991A - 이차전지 - Google Patents

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KR20230003991A
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Abstract

본 발명의 실시예는 이차전지에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 캔의 일면에 음극과 양극이 동시에 제공될 수 있는 이차전지를 제공를 제공하는 데 있다.
이를 위해 본 발명은 제1 전극판, 제2 전극판 및 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체; 상면은 폐쇄되고 하면은 개방된 원통형으로 형성되어 상기 전극조립체를 수용하며, 상기 제1 전극판에 전기적으로 연결되고, 그 상면에 리벳홀이 형성되는 캔; 상기 리벳홀에 설치되며, 상기 제2 전극판에 전기적으로 연결되는 리벳단자; 상기 캔과 상기 리벳단자 사이에 설치되는 가스켓; 및 상기 캔의 하면을 밀봉하는 캡플레이트를 포함하는 이차전지를 개시한다.

Description

이차전지 {SECONDARY BATTERY}
본 발명의 실시예는 이차전지에 관한 것이다.
이차전지는 충전이 불가능한 일차전지와 달리 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 저용량의 이차전지는 스마트폰, 피처폰, 태블릿 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 디지털 카메라, 캠코더 등과 같이 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 대용량의 이차전지는 하이브리드 자동차, 전기 자동차 등의 모터 구동 및 전력 저장용 전지로 널리 사용되고 있다.
이러한 이차전지는 음극과 양극으로 이루어지는 전극조립체, 이를 수용하는 캔, 전극조립체에 연결되는 단자 등을 포함할 수 있다. 이차전지는 그 형상에 따라 원통형, 각형 및 파우치형 등으로 구분할 수 있다.
이러한 발명의 배경이 되는 기술에 개시된 상술한 정보는 본 발명의 배경에 대한 이해도를 향상시키기 위한 것일 뿐이며, 따라서 종래기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수도 있다.
본 발명의 실시예는 캔의 일면에 음극과 양극이 동시에 제공될 수 있는 이차전지를 제공한다.
또한 안전벤트가 버스바와 조립적으로 간섭되지 않고 원활하게 압력을 방출할 수 있는 이차전지를 제공한다.
또한 용접 품질을 높일 수 있으면서, 동시에 밀폐 강도를 유지할 수 있는 이차전지를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 이차전지는 제1 전극판, 제2 전극판 및 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체; 상면은 폐쇄되고 하면은 개방된 원통형으로 형성되어 상기 전극조립체를 수용하며, 상기 제1 전극판에 전기적으로 연결되고, 그 상면에 리벳홀이 형성되는 캔; 상기 리벳홀에 설치되며, 상기 제2 전극판에 전기적으로 연결되는 리벳단자; 상기 캔과 상기 리벳단자 사이에 설치되는 가스켓; 및 상기 캔의 하면을 밀봉하는 캡플레이트를 포함할 수 있다.
또한 상기 리벳단자는 상기 리벳홀을 관통하여 삽입되는 샤프트; 상기 샤프트의 상단으로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 제1 플랜지; 및 상기 샤프트의 하단으로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 제2 플랜지를 포함할 수 있다.
또한 상기 가스켓은 상기 캔의 상면과 상기 제1 플랜지 사이에 배치되는 제1 부재; 상기 캔의 상면과 상기 제2 플랜지 사이에 배치되는 제2 부재; 및 상기 리벳홀과 상기 샤프트 사이에 배치되는 제3 부재를 포함할 수 있다.
또한 상기 리벳단자보다 높은 강성을 가지며, 상기 제2 플랜지와 상기 제2 부재 사이에 배치되는 보강플레이트를 더 포함할 수 있다.
또한 상기 캔의 상면의 직경에 대한 상기 제1 플랜지의 직경의 비율은 10% 내지 65%일 수 있다.
또한 상기 캡플레이트는 안전벤트 또는 디개싱 구조를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예는 캔이 일면은 폐쇄되고 타면은 개방된 원통형으로 형성되어 전극조립체의 제1 전극판에 전기적으로 연결되며, 캔의 일면에 리벳단자가 리벳 방식으로 설치되어 전극조립체의 제2 전극판에 전기적으로 연결됨으로써, 그 일면에 음극과 양극이 동시에 제공될 수 있다. 한편 캡플레이트는 캔의 타면을 밀봉하며, 안전벤트를 포함할 수 있다. 따라서 상기 일면 측에서 버스바를 연결했을 때, 그 반대쪽에서 안전벤트가 버스바와 조립적으로 간섭되지 않고 원활하게 압력을 방출할 수 있도록 자유롭게 설계될 수 있다.
또한 리벳단자보다 높은 강성을 갖는 보강플레이트를 추가함으로써, 용접 품질을 높이기 위해 리벳단자를 고순도 재질로 제조했을 때, 재질 특성에 따라 밀폐 강도가 저하될 수 있는 문제를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 개요도이다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지에서 리벳단자를 설치하는 과정을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지의 개요도이다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지에서 리벳단자를 설치하는 과정을 나타낸 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술분야에서 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 포함할 수 있다. 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 "포함할 수 있다(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 제1 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2 부재, 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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(100)의 개요도이다.
도 1을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(100)는 전극조립체(110), 캔(120), 리벳단자(130), 가스켓(140) 및 캡플레이트(150)를 포함한다.
전극조립체(110)는 제1 전극판, 제2 전극판 및 세퍼레이터를 포함한다. 제1 전극판은 음극판과 양극판 중 어느 하나일 수 있다. 제1 전극판이 음극판인 경우, 제1 전극판은 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 전도성 금속 박판, 예를 들면 구리 또는 니켈 포일 또는 메시로 이루어진 음극 집전판에 음극 활물질이 코팅된 음극 코팅부 및 음극 활물질이 코팅되지 않은 음극 무지부를 포함할 수 있다. 여기서 음극 활물질은 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 탄소 계열 물질, Si, Sn, 틴 옥사이드, 틴 합금 복합체, 전이 금속 산화물, 리튬 금속 나이트라이트 또는 금속 산화물 등으로 이루어질 수 있다. 제2 전극판은 음극판과 양극판 중 다른 하나일 수 있다. 전술한 바와 같이 제1 전극판이 음극판이라면 제2 전극판은 양극판이 되는데, 이 경우 제2 전극판은 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 전도성이 우수한 금속 박판, 예를 들면 알루미늄 포일 또는 메시로 이루어진 양극 집전판에 양극 활물질이 코팅된 양극 코팅부 및 양극 활물질이 코팅되지 않은 양극 무지부를 포함할 수 있다. 여기서 양극 활물질은 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 칼코게나이드(chalcogenide) 화합물, 예를 들면 LiCoO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiNiMnO2 등의 복합 금속 산화물로 이루어질 수 있다. 세퍼레이터는 제1 전극판과 제2 전극판 사이에 개재되어 제1 전극판과 제2 전극판 간 쇼트를 방지하는 역할을 한다. 세퍼레이터는 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌과 폴리프로필렌의 다공성 공중합체 등으로 이루어질 수 있다. 또한 세퍼레이터는 제1 전극판과 제2 전극판 간 쇼트를 효과적으로 방지하기 위해, 제1 전극판과 제2 전극판 보다 크게 형성될 수 있다. 이러한 전극조립체(110)는 이른바 젤리롤(jelly-roll) 형태로 권취될 수 있다.
캔(120)은 일면(상면)이 폐쇄되고 타면(하면)은 개방된 원통형으로 형성된다. 이러한 캔(120)은 전극조립체(110)를 수용하며, 전극조립체(110)의 제1 전극판에 전기적으로 연결될 수 있다. 전술한 바와 같이 전극조립체(110)의 제1 전극판이 음극판이라면 캔(120)은 음극을 띄게 될 것이다. 또한 캔(120)은 일면에, 즉 상면에 후술할 리벳단자(130)가 설치되기 위한 리벳홀(121)이 형성된다. 도면에서는 리벳홀(121)이 캔(120)의 상면의 중앙에 위치하는 것으로 예시되어 있으나, 리벳홀(121)이 캔(120)의 상면의 중앙으로부터 벗어나 위치하는 것도 가능하다. 다만 이하에서는 이해의 편의를 위해, 도면과 같이 리벳홀(121)이 캔(120)의 상면의 중앙에 위치하는 경우에 대해 설명한다.
리벳단자(130)는 캔(120)의 리벳홀(121)에 설치된다. 리벳단자(130)는 말 그대로 리벳 방식으로 설치되어 리벳 형태를 갖게 되는데, 이를테면 캔(120)의 리벳홀(121)을 관통하여 삽입되는 샤프트(131), 샤프트(131)의 상단으로부터 반경 방향 외측으로, 특히 리벳홀(121)의 가장자리 너머로 연장되는 제1 플랜지(132) 및 샤프트(131)의 하단으로부터 반경 방향 외측으로, 특히 리벳홀(121)의 가장자리 너머로 연장되는 제2 플랜지(133)를 포함할 수 있다. 따라서 리벳단자(130)는 제1 플랜지(132)에 의해 리벳홀(121)로부터 하방으로 이탈하는 것이 방지되고, 제2 플랜지(133)에 의해 리벳홀(121)로부터 상방으로 이탈하는 것이 방지될 수 있다. 또한 리벳단자(130)는 전극조립체(110)의 제2 전극판에 전기적으로 연결될 수 있다. 전술한 바와 같이 전극조립체(110)의 제2 전극판이 양극판이라면 리벳단자(130)는 양극을 띄게 될 것이다.
가스켓(140)은 캔(120)과 리벳단자(130)를 전기적으로 절연하는 역할을 한다. 이를 위해 가스켓(140)은 캔(120)의 상면과 리벳단자(130)의 제1 플랜지(132) 사이에 배치되는 제1 부재(141), 캔(120)의 상면과 리벳단자(130)의 제2 플랜지(133) 사이에 배치되는 제2 부재(142) 및 캔(120)의 리벳홀(121)과 리벳단자(130)의 샤프트(131) 사이에 배치되는 제3 부재(143)를 포함할 수 있다. 도면에서는 제1 부재(141), 제2 부재(142) 및 제3 부재(143)가 일체로 형성되는 것으로 예시되어 있으나, 이들이 별개로 형성되는 것도 가능하다. 다만 이하에서는 이해의 편의를 위해, 도면과 같이 제1 부재(141), 제2 부재(142) 및 제3 부재(143)가 일체로 형성되는 경우에 대해 설명한다. 나아가 안정적인 절연을 위해, 제1 부재(141)는 제1 플랜지(132)보다 크게, 즉 제1 플랜지(132)보다 반경 방향 외측으로 더 넓게, 그리고 제2 부재(142)는 제2 플랜지(133)보다 크게, 즉 제2 플랜지(133)보다 반경 방향 외측으로 더 넓게 형성될 수 있다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(100)에서 리벳단자(130)를 설치하는 과정을 나타낸 것이다.
도 2, 도 3은 리벳단자(130)를 캔(120)의 외측에서 고정하는 방식을 나타낸 것이다. 도 2를 참조하면 리벳단자(130)는 제1 플랜지(132)가 샤프트(131)와 나란하게 연장되어 있고 제2 플랜지(133)는 샤프트(131)에 대해 직각으로 연장된 형태로 미리 형성되어 있다. 또한 가스켓(140)도 리벳단자(130)와 유사하게 제1 부재(141)가 제3 부재(143)와 나란하게 연장되어 있고 제2 부재(142)는 제3 부재(143)에 대해 직각으로 연장된 형태로 미리 형성되어 있다. 이에 리벳단자(130)와 가스켓(140)을 캔(120)의 내측으로부터, 가스켓(140)의 제2 부재(142)가 캔(120)의 상면에 접할 때까지, 캔(120)의 리벳홀(121)에 함께 삽입한다(도 2 참조). 다음으로 캔(120)의 외측에서 리벳단자(130)의 제1 플랜지(132)와 가스켓(140)의 제1 부재(141)를 함께 변형(리베팅)함으로써 최종적인 리벳 형태로 마무리한다(도 3 참조).
반대로 리벳단자(130)를 캔(120)의 내측에서 고정하는 것도 가능하다. 도 4, 도 5가 그것이다. 도 4를 참조하면 리벳단자(130)는 제1 플랜지(132)가 샤프트(131)에 대해 직각으로 연장되어 있고 제2 플랜지(133)는 샤프트(131)와 나란하게 연장된 형태로 미리 형성되어 있다. 또한 가스켓(140)도 리벳단자(130)와 유사하게 제1 부재(141)가 제3 부재(143)에 대해 직각으로 연장되어 있고 제2 부재(142)는 제3 부재(143)와 나란하게 연장된 형태로 미리 형성되어 있다. 이에 리벳단자(130)와 가스켓(140)을 캔(120)의 외측으로부터, 가스켓(140)의 제1 부재(141)가 캔(120)의 상면에 접할 때까지, 캔(120)의 리벳홀(121)에 함께 삽입한다(도 4 참조). 다음으로 캔(120)의 내측에서 리벳단자(130)의 제2 플랜지(133)와 가스켓(140)의 제2 부재(142)를 함께 변형(리베팅)함으로써 최종적인 리벳 형태로 마무리한다(도 5 참조).
한편 캔(120)의 상면의 직경(D2)에 대한 리벳단자(130)의 제1 플랜지(132)의 직경(D1)의 비율(D1/D2)은 약 10% 내지 약 65%일 수 있다. 이에 의하면 버스바 용접 공간을 충분히 확보할 수 있으면서, 동시에 밀폐 강도를 적절히 유지할 수 있다. 아래 표 1은 이러한 사실을 뒷받침할 수 있는 시험 결과를 나타낸다. 본 시험에서 캔(120) 내압 25 kgf/cm2을 1분 동안 누설 없이 견딜 경우 '밀폐 강도 OK'로, 그렇지 않을 경우 '밀폐 강도 NG'로 판정했다.
D1(mm) 5 10 15 20 25 30 35
D2(mm) 46 46 46 46 46 46 46
D1/D2(%) 약 10 약 21 약 32 약 43 약 54 약 65 약 76
결과 버스바
용접 공간
불충분		 밀폐 강도
OK		 밀폐 강도
OK		 밀폐 강도
OK		 밀폐 강도
OK		 밀폐 강도
OK		 밀폐 강도
NG
위 표 1을 참조하면 일반적인 원통형 이차전지(100) 규격에서, 캔(120)의 상면의 직경(D2)에 대한 리벳단자(130)의 제1 플랜지(132)의 직경(D1)의 비율(D1/D2)이 약 10% 이상일 때 버스바 용접 공간을 충분히 확보할 수 있는 것으로 확인되었다. 또한 캔(120)의 상면의 직경(D2)에 대한 리벳단자(130)의 제1 플랜지(132)의 직경(D1)의 비율(D1/D2)이 약 65% 이하일 때 밀폐 강도를 적절히 유지할 수 있는 것으로 확인되었다.
캡플레이트(150)는 캔(120)의 하면을 밀봉하는 역할을 한다. 이러한 캡플레이트(150)는 캔(120)의 내부에 과도한 압력이 발생할 경우, 그 압력에 의해 저절로 절개 또는 파단됨으로써 압력을 방출할 수 있는 안전벤트(151)를 포함할 수 있다. 또는 캡플레이트(150)는 이차전지(100) 조립 시 가스가 발생할 경우 가스를 제거하기 위한 디개싱(degassing) 구조를 포함할 수 있다. 여기서 디개싱 구조 자체는 공지된 바와 실질적으로 동일하거나 통상의 기술자라면 그로부터 쉽게 도출할 수 있을 것이므로, 이에 대해 구체적인 설명은 생략한다.
도면에서는 캔(120)과 캡플레이트(150) 사이에 추가 가스켓(160)이 설치되어 이들을 전기적으로 절연하는 것으로 예시되어 있다. 이 경우 캡플레이트(150)는 전기적으로 중성을 띄게 될 것이다. 다만 캡플레이트(150)가 반드시 전기적으로 중성을 띄어야 하는 것은 아니고, 캡플레이트(150)가 캔(120)에 접해 캔(120)과 동일한 극성을 띄는 것도 가능하다.
이상으로 설명한 이차전지(100)는 캡플레이트가 아닌, 캔(120)의 일면에 리벳단자(130)가 설치됨으로써 그 일면에 음극과 양극이 동시에 제공되는 한편, 그 반대쪽에, 즉 캡플레이트(150)에 안전벤트(151)가 마련될 수 있다. 따라서 상기 일면 측에서 버스바를 연결하여, 그 반대쪽에서 안전벤트(151)가 버스바와 조립적으로 간섭되지 않고 원활하게 압력을 방출할 수 있도록 자유롭게 설계될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지(200)의 개요도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지(200)는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(100)와 비교할 때, 보강플레이트(270)를 더 포함하는 차이가 있다. 그 외 다른 부분은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(100)와 실질적으로 동일하거나 통상의 기술자라면 위 차이에 대응하여 당연히 변경할 것으로 예상되는 수준에 해당므로, 이에 대해 중복적인 설명은 생략한다.
도 6을 참조하면 이차전지(200)는 전극조립체(210), 캔(220), 리벳단자(230), 가스켓(240), 캡플레이트(250) 및 보강플레이트(270)를 포함한다.
보강플레이트(270)는 리벳단자(230)보다 높은 강성을 갖는 소재로 형성되며, 리벳단자(230)의 제2 플랜지(233)와 가스켓(240)의 제2 부재(242) 사이에 배치된다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지(200)에서 리벳단자(230)를 설치하는 과정을 나타낸 것이다. 도 7을 참조하면 리벳단자(230)는 제1 플랜지(232)가 샤프트(231)에 대해 직각으로 연장되어 있고 제2 플랜지(233)는 샤프트(231)와 나란하게 연장된 형태로 미리 형성되어 있다. 또한 가스켓(240)과 관련하여, 도면에서는 제1 부재(241), 제2 부재(242) 및 제3 부재(243)가 별개로 형성되는 것으로 예시되어 있다. 물론 제1 부재(241), 제2 부재(242) 및 제3 부재(243)가 일체로 형성되는 것도 가능하나, 이하에서는 이해의 편의를 위해 도면과 같이 이들이 별개로 형성되는 경우에 대해 설명한다. 이 경우 제1 부재(241)와 제2 부재(242)는 고리형으로 형성될 수 있다. 또한 제3 부재(243)는 리벳홀(221)에 안정적으로 지지될 수 있도록, 상단이 반경 방향 외측으로 약간 돌출될 수 있다. 이에 도면을 기준으로 위에서부터 차례로 제1 부재(241), 캔(220)의 상면, 제2 부재(242), 보강플레이트(270)가 위치하도록 배치하고, 리벳단자(230)와 제3 부재(243)를 캔(220)의 외측으로부터 캔(220)의 리벳홀(221)에 함께 삽입한다(도 7, 도 8 참조). 다음으로 캔(220)의 내측에서 리벳단자(230)의 제2 플랜지(233)를 변형(리베팅)함으로써 최종적인 리벳 형태로 마무리한다(도 9 참조).
위 과정은 캔(220)의 내측에서 리벳단자(230)를 고정하는 방식이다. 물론 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지(200)는 캔(220)의 외측에서 리벳단자(230)를 고정하는 방식도 그 기술사상으로 포함한다. 이 경우 보강플레이트(270)는 리벳단자(230)의 제1 플랜지(232)와 제1 부재(241) 사이에 배치되겠는데, 이러한 구성은 통상의 기술자라면 전술한 설명들을 참조하여 쉽게 구현해 낼 수 있을 것이므로, 이에 대해 구체적인 설명은 생략한다.
리벳단자(230)를 양극(또는 음극) 단자로 사용할 경우, 용접 품질을 높이기 위해 리벳단자(230)를 고순도 재질로 제조할 필요가 있다. 하지만 재질 특성에 따라 상대적으로 낮은 강성을 가져 밀폐 강도가 저하될 수 있는 문제가 있다. 이 문제를 해결하기 위해 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지(200)는 리벳단자(230)보다 높은 강성을 갖는 보강플레이트(270)를 추가함으로써, 밀폐 강도를 개선할 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 이차전지를 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.

Claims (6)

  1. 제1 전극판, 제2 전극판 및 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체;
    상면은 폐쇄되고 하면은 개방된 원통형으로 형성되어 상기 전극조립체를 수용하며, 상기 제1 전극판에 전기적으로 연결되고, 그 상면에 리벳홀이 형성되는 캔;
    상기 리벳홀에 설치되며, 상기 제2 전극판에 전기적으로 연결되는 리벳단자;
    상기 캔과 상기 리벳단자 사이에 설치되는 가스켓; 및
    상기 캔의 하면을 밀봉하는 캡플레이트를 포함하는 이차전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 리벳단자는
    상기 리벳홀을 관통하여 삽입되는 샤프트;
    상기 샤프트의 상단으로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 제1 플랜지; 및
    상기 샤프트의 하단으로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 제2 플랜지를 포함하는 이차전지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가스켓은
    상기 캔의 상면과 상기 제1 플랜지 사이에 배치되는 제1 부재;
    상기 캔의 상면과 상기 제2 플랜지 사이에 배치되는 제2 부재; 및
    상기 리벳홀과 상기 샤프트 사이에 배치되는 제3 부재를 포함하는 이차전지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 리벳단자보다 높은 강성을 가지며, 상기 제2 플랜지와 상기 제2 부재 사이에 배치되는 보강플레이트를 더 포함하는 이차전지.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 캔의 상면의 직경에 대한 상기 제1 플랜지의 직경의 비율은 10% 내지 65%인 이차전지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 캡플레이트는 안전벤트 또는 디개싱 구조를 포함하는 이차전지.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102577169B1 (ko) * 2021-12-02 2023-09-11 삼성에스디아이 주식회사 원통형 이차 전지

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001135357A (ja) * 1999-11-10 2001-05-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd 密閉型電池
KR20130052408A (ko) * 2011-11-11 2013-05-22 주식회사 엘지화학 이차 전지 및 이를 포함하는 배터리 팩
KR20140096664A (ko) * 2013-01-28 2014-08-06 삼성에스디아이 주식회사 이차전지

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3960877B2 (ja) * 2002-08-05 2007-08-15 三洋電機株式会社 電池の製造方法
CN206460987U (zh) * 2017-02-13 2017-09-01 山东巨维新能源股份有限公司 圆柱形锂离子电池用铝盖帽
US11431046B2 (en) * 2018-08-21 2022-08-30 Nio Technology (Anhui) Co., Ltd. Lithium-ion cell using aluminum can
CN210073927U (zh) * 2018-12-20 2020-02-14 苏州安靠电源有限公司 电池盖帽和圆柱形电池

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001135357A (ja) * 1999-11-10 2001-05-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd 密閉型電池
KR20130052408A (ko) * 2011-11-11 2013-05-22 주식회사 엘지화학 이차 전지 및 이를 포함하는 배터리 팩
KR20140096664A (ko) * 2013-01-28 2014-08-06 삼성에스디아이 주식회사 이차전지

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