KR20230050177A - 버튼형 이차전지 - Google Patents

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KR20230050177A
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태영지
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조민수
박근영
김민규
김민선
채상학
주민영
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Abstract

본 발명은 버튼형 이차전지에 관한 것으로서, 버튼셀 내부 전극조립체의 높이를 증가시킬 수 있고 그에 따라 전지 용량 증가가 가능하며, 버튼셀 인증 테스트 중 하나인 임팩트 테스트(Impact test) 시 임팩트 바(Impact bar)에 의하여 셀 상단부가 눌릴 때 전극조립체 전체적으로 압력을 분산시켜줄 수 있음에 따라 특정 영역 손상에 의한 양/음극 쇼트 발생 및 그에 따른 폭발을 방지할 수 있는 버튼형 이차전지에 관한 것이다.
본 발명에 따른 버튼형 이차전지는, 높이보다 지름이 더 큰 형태를 가지는 버튼형 이차전지에 관한 것으로서, 전극 및 분리막이 교대로 배치되어 형성되는 전극조립체, 바닥부 및 바닥부의 둘레에서 상측으로 연장하는 측벽부를 포함하여, 전극조립체가 바닥부 및 측벽부가 형성하는 내부 공간에 삽입되도록 마련되는 캔 하우징, 측벽부의 상단 개구를 덮으며, 캔 하우징에 결합되는 베이스 플레이트, 및 측벽부에 형성되는 관통홀에 결합되는 리벳 형상의 양극 단자, 양극 단자와 캔 하우징 사이를 절연하기 위한 절연 가스켓, 일측은 전극조립체의 양극에 연결되고, 타측은 양극 단자에 연결되는 양극 탭, 및 일측은 전극조립체의 음극에 연결되고, 타측은 측벽부에 연결되는 음극 탭을 포함한다.

Description

버튼형 이차전지{BUTTON TYPE SECONDARY BATTERY}
본 발명은 버튼형 이차전지에 관한 것으로서, 버튼셀 내부 전극조립체의 높이를 증가시킬 수 있고 그에 따라 전지 용량 증가가 가능하며, 버튼셀 인증 테스트 중 하나인 임팩트 테스트(Impact test) 시 임팩트 바(Impact bar)에 의하여 셀 상단부가 눌릴 때 전극조립체 전체적으로 압력을 분산시켜줄 수 있음에 따라 특정 영역 손상에 의한 양/음극 쇼트 발생 및 그에 따른 폭발을 방지할 수 있는 버튼형 이차전지에 관한 것이다.
근래에는 화석 연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경 오염의 관심이 증폭되며, 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래 생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있다. 이에 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 전력 생산 기술들에 대한 연구가 지속되고 있으며, 이렇게 생산된 전기 에너지를 더욱 효율적으로 사용하기 위한 전지 등의 전력 저장 장치 또한 지대한 관심이 이어지고 있다.
더욱이, 전지를 사용하는 전자 모바일 기기와 전기 자동차에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.
특히, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차 전지에 대한 수요가 높다.
이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지 등으로 분류될 수 있다. 그리고 최근에는 웨어러블 기기가 점점 소형화 되어가는 추세에 맞추어서 버튼형 이차전지 등의 소형 전지 개발의 중요성이 부각되고 있다.
도 1은 종래의 버튼형 이차전지를 도시하는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 버튼형 이차전지(1)는 상부에 개구를 가지는 용기 형태의 캔 하우징(20) 내에 전극조립체(10)가 삽입된 형태를 가지고 있었다. 캔 하우징(20)의 상단 개구는 베이스 플레이트(30)가 덮는 형태를 가졌으며, 이로 인해서 전지는 밀봉될 수 있었다. 캔 하우징(20)은 바닥부(21)와 상기 바닥부(21)의 둘레에서 상측으로 연장하는 측벽부(22)를 포함하고, 베이스 플레이트(30)는 측벽부(22)의 상단 개구에 결합되는 형태였다. 그리고 상부 베이스 플레이트(30)에 관통홀(31)이 형성되고 그 관통홀(31)에 리벳 형태의 양극 단자(40)가 결합되었다.
양극 단자(40)는 대문자 I자 형상을 가지고 베이스 플레이트(30)의 관통홀(31)에 결합되었다. 그리고 일측이 전극조립체(10)의 양극(11)에 연결되는 양극 탭(70)은 타측이 양극 단자(40)에 연결되고, 일측이 전극조립체(10)의 음극(12)에 연결되는 음극 탭(80)은 타측이 캔 하우징(20)의 바닥부(21)에 연결되었다. 이와 같이 연결될 경우 캔 하우징(20)과 베이스 플레이트(30)는 음극을 띠고, 양극 단자(40)는 양극을 띠게 된다. 따라서 양극 단자(40)와 베이스 플레이트(30) 사이에 절연이 필요하며 이를 위해 절연 가스켓(50)이 양극 단자(40)와 베이스 플레이트(30) 사이에 구비될 수 있었다.
종래에는 이와 같이 버튼형 이차전지가 형성되었는데, 이 경우, 전극조립체(10)의 용량이 제한되는 문제가 있었다. 즉, 리벳 형태의 양극 단자(40)는 결합을 위해 I자 형상을 가지므로, 양극 단자(40)는 베이스 플레이트(30)의 하면에서 (전지 안쪽인) 하측 방향으로 돌출하는 부분을 포함하였다. 그에 따라 전극조립체(10)의 높이가 충분히 높아지지 못하였다. 전지 내에서 전극조립에는 캔 하우징(20)의 바닥부(21)와 양극 단자(40)의 최하면 사이의 높이를 최대로 가질 수 밖에 없었고, 통상은 그보다 더 작은 높이를 가질 수 밖에 없었다. 그에 따라 전지 용량은 제한될 수 밖에 없었다.
한편, 도 2는 종래의 버튼형 이차전지에 대해서 버튼셀 인증 테스트 중 하나인 임팩트 테스트(Impact test)를 진행한 경우를 도시하는 단면도이다. 도 2는 임팩트 테스트(Impact test) 시의 임팩트 바(Impact bar)(B)가 종래의 버튼형 이차전지에 충격을 가하는 모습을 도시하고 있다.
도 2를 참조하면, 종래에는 임팩트 테스트 시 상부 리벳 형태의 양극 단자(40)에 의하여 젤리롤형 전극조립체(10)의 손상이 심화되는 문제가 있었다. 임팩트 바(B)는 버튼형 이차전지의 상부에서 하부로 충격을 가하고 내려쳐지는데, 그에 따라 상부에 위치하는 리벳 형 양극 단자(40)는 임팩트 바를 맞고 강하게 아래의 전극조립체(10)를 향해 내려쳐지게 된다. 이 경우, 도 2에서 도시되는 바와 같이 금속으로 형성된 양극 단자(40)는 하측 양단이 전극조립체(10)를 국부적으로 파괴하면서 들어가게 된다. 이렇게 전극조립체(10)가 국부적으로 충격을 받게 되면 그 파손의 정도가 심하게 되고, 특정 영역 손상에 의한 양/음극 쇼트가 발생할 확률이 높았으며, 그에 따른 폭발 확률 역시 높아지는 문제가 있었다.
본 발명은 위와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 버튼셀 내부 전극조립체의 높이를 증가시킬 수 있고 그에 따라 전지 용량 증가가 가능하며, 버튼셀 인증 테스트 중 하나인 임팩트 테스트(Impact test) 시 임팩트 바(Impact bar)에 의하여 셀 상단부가 눌릴 때 전극조립체 전체적으로 압력을 분산시켜줄 수 있음에 따라 특정 영역 손상에 의한 양/음극 쇼트 발생 및 그에 따른 폭발을 방지할 수 있는 버튼형 이차전지를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 버튼형 이차전지는, 높이보다 지름이 더 큰 형태를 가지는 버튼형 이차전지에 관한 것으로서, 전극 및 분리막이 교대로 배치되어 형성되는 전극조립체, 바닥부 및 바닥부의 둘레에서 상측으로 연장하는 측벽부를 포함하여, 전극조립체가 바닥부 및 측벽부가 형성하는 내부 공간에 삽입되도록 마련되는 캔 하우징, 측벽부의 상단 개구를 덮으며, 캔 하우징에 결합되는 베이스 플레이트, 및 측벽부에 형성되는 관통홀에 결합되는 리벳 형상의 양극 단자, 양극 단자와 캔 하우징 사이를 절연하기 위한 절연 가스켓, 일측은 전극조립체의 양극에 연결되고, 타측은 양극 단자에 연결되는 양극 탭, 및 일측은 전극조립체의 음극에 연결되고, 타측은 측벽부에 연결되는 음극 탭을 포함한다.
베이스 플레이트의 테두리와 측벽부의 상단 개구는 레이저 용접에 의하여 결합될 수 있다.
전극조립체의 높이는 측벽부의 높이에 대응하는 높이를 가질 수 있다.
양극 탭의 둘레를 감싸는 절연 시트를 포함할 수 있다.
관통홀은 측벽부에서 중간 높이보다 상측으로 치우친 높이에 형성되고, 음극 탭은 측벽부에서 중간 높이보다 하측으로 치우친 높이에 연결될 수 있다.
양극 단자는 캔 하우징의 외부에 있는 외부 단자부, 캔 하우징의 내부에 있는 내부 단자부, 및 외부 단자부와 내부 단자부를 연결하는 연결 단자부를 포함할 수 있다.
전극조립체는 전극 및 분리막이 교대로 배치되어 권취된 형태인 젤리롤형 전극조립체이고, 양극 탭의 일측은 전극조립체의 최외각 양극에 연결되고, 양극 탭의 타측은 양극 단자의 내측면 연결될 수 있다.
전극조립체는 전극 및 분리막이 교대로 배치되어 권취된 형태인 젤리롤형 전극조립체이고, 음극 탭의 일측은 전극조립체의 최외각 음극에 연결되고, 음극 탭의 타측은 측벽부의 내측면에 연결될 수 있다.
외부 단자부는 외측을 바라보는 제1 면 및 제1 면의 반대측 면으로 절연 가스켓과 대면하는 면인 제2 면을 포함하고, 제1 면은 평면으로 형성되고, 제2 면은 곡면으로 형성될 수 있다.
내부 단자부는 외측을 바라보며 절연 가스켓과 대면하는 면인 제3 면 및 제3 면의 반대측 면으로 전극조립체를 바라보는 면인 제4 면을 포함하고, 제3 면 및 제4 면은 곡면으로 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 버튼형 이차전지는 버튼셀 내부 전극조립체의 높이를 증가시킬 수 있고 그에 따라 전지 용량 증가가 가능하며, 버튼셀 인증 테스트 중 하나인 임팩트 테스트(Impact test) 시 임팩트 바(Impact bar)에 의하여 셀 상단부가 눌릴 때 전극조립체 전체적으로 압력을 분산시켜줄 수 있음에 따라 특정 영역 손상에 의한 양/음극 쇼트 발생 및 그에 따른 폭발을 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 버튼형 이차전지를 도시하는 단면도이다.
도 2는 종래의 버튼형 이차전지에 대해서 버튼셀 인증 테스트 중 하나인 임팩트 테스트(Impact test)를 진행한 경우를 도시하는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 버튼형 이차전지를 도시하는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 버튼형 이차전지에 대해서 버튼셀 인증 테스트 중 하나인 임팩트 테스트(Impact test)를 진행한 경우를 도시하는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 버튼형 이차전지를 도시하는 평면도이다.
이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분 또는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하였으며, 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서는, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 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.
실시예 1
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 버튼형 이차전지를 도시하는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 버튼형 이차전지에 대해서 버튼셀 인증 테스트 중 하나인 임팩트 테스트(Impact test)를 진행한 경우를 도시하는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 버튼형 이차전지(100)는 지름의 길이가 높이보다 큰 버튼형 이차전지(100)일 수 있다. 그리고 본 발명의 실시예 1에 따른 버튼형 이차전지(100)는 전극조립체(110), 캔 하우징(120), 베이스 플레이트(130), 양극 단자(140), 절연 가스켓(150), 양극 탭(170), 및 음극 탭(180)를 포함할 수 있다.
전극조립체(110)는 양극, 분리막, 음극이 교대로 배치되어 형성될 수 있다. 전극조립체(110)는 전극과 분리막이 교대로 배치되어 권취된 형태를 가지는 젤리롤형 전극조립체(110)일 수 있다. 이러한 전극조립체(110)는 한 개 이상의 양극, 한 개 이상의 음극, 한 개 이상의 분리막이 서로 권취된 전극 권회체일 수 있다.
캔 하우징(120)는 전극조립체(110)가 삽입되는 구성일 수 있다. 캔 하우징(120)는 내부 공간이 형성되어 있고, 이 내부공간에 전극조립체(110)가 수직으로 삽입될 수 있다. 수직으로 삽입된다는 것은 전극조립체의 권취 축이 캔 하우징(120)의 바닥부와 수직을 이루도록 전극조립체(110)가 삽입된다는 것을 의미할 수 있다. 캔 하우징(120)는 위쪽에 개구를 가질 수 있다. 즉 위쪽이 열려 있고 바닥부(121)와 측벽부(122)를 포함하는 구성일 수 있다. 구체적으로 캔 하우징(120)은 바닥부(121) 및 바닥부(121)의 둘레에서 상측으로 연장하는 측벽부(122)를 포함하여, 전극조립체(110)가 바닥부(121) 및 측벽부(122)가 형성하는 내부 공간에 삽입되도록 마련되는 구성일 수 있다. 여기서 측벽부에(122)는 양극 단자(140)가 결합되는 관통홀(124)이 형성되어 있을 수 있다.
베이스 플레이트(130)는 측벽부(122)의 상단 개구(123)를 덮으며 캔 하우징(120)에 결합될 수 있다. 이 결합은 용접에 의한 결합일 수 있다. 구체적으로, 베이스 플레이트의 테두리와 측벽부의 상단 개구(123)는 레이저 용접에 의하여 결합될 수 있다. 이렇게 용접에 의하여 베이스 플레이트의 테두리와 캔 하우징의 개구(123)가 용접되는 부분이 용접부일 수 있다.
그리고 이 레이저 용접의 형태는 용접 핀 홀(pin hole) 방지에 유리한 심용접(seam welding)일 수 있다. 여기서, 베이스 플레이트는 금속 소재로 마련되고, 이 금속 소재는 SUS, 니켈 도금된 탄소강, Al 중 선택된 어느 하나 이상일 수 있다.
양극 단자(140)는 측벽부(122)에 형성된 관통홀(124)에 결합되는 단자일 수 있다. 양극 단자(140)는 리벳 형상일 수 있다. 즉, 양극 단자(140)는 I자 형상을 가지고 측벽부(122)에 리벳 결합되는 형태를 가질 수 있다. 양극 단자(140)는 양극을 형성하는 양극 단자일 수 있다. 이는 전극조립체(110)의 양극이 양극 단자(140)에 연결됨에 따른 결과일 수 있다.
도 3에서 전극조립체(110)의 양극에서부터 연장되는 양극 탭(170)이 양극 단자(140)에 연결되고 있는 모습이 도시되고 있다. 구체적으로 양극 탭(170)은 일측이 전극조립체(110)의 양극에 연결되고, 타측이 양극 단자(140)에 연결될 수 있다. 양극 탭(170)의 일측은 특히 전극조립체(110)의 최외각 양극(111)에 연결될 수 있다.
양극 단자(140)가 양극을 형성하는 경우, 캔 하우징(120) 및 베이스 플레이트(130)는 음극을 형성할 수 있다. 전극조립체(110)의 음극이 캔 하우징(120)에 연결되어 캔 하우징(120)가 음극을 띄게 되는데 베이스 플레이트(130)는 캔 하우징(120)에 용접 됨에 따라 캔 하우징(120)와 동일한 음극을 띌 수 있다. 음극 탭(180)은 캔 하우징(120)의 측벽부(122)에 연결될 수 있다. 본 발명의 실시예 1에 따른 버튼형 이차전지에서는 구체적으로 음극 탭(180)이 일측은 전극조립체(110)의 최외각 음극(112)에 연결되고, 타측은 측벽부(122)에 연결될 수 있다. 이로써 측벽부(122) 및 측벽부에 연결되는 바닥부(121)는 음극을 띠게 된다.
양극 단자(140)는 측벽부에 형성된 관통홀(124)에 삽입되며 관통홀(124)을 덮는 구성일 수 있다. 양극 단자(140)는 금속 소재로 마련되고, 이 금속 소재는 SUS, 니켈 도금된 탄소강, Al 중 선택된 어느 하나 이상일 수 있다. 양극 단자(140)는 전극 탭을 통해 전극조립체의 전극(양극)과 연결되는 구성으로, 전지가 외부 기기와 연결되는 단자를 형성하는 부분일 수 있다.
절연 가스켓(150)는 양극 단자(140)와 캔 하우징(120)을 절연하기 위한 구성일 수 있다. 즉, 양극 단자(140)와 캔 하우징(120) 사이에 쇼트가 일어나는 것을 방지하는 구성일 수 있다. 양극 단자(140)가 양극을 형성하는 경우, 캔 하우징(120)은 음극을 띠므로, 이 양극 단자(140)와 캔 하우징(120) 둘 사이를 절연하는 구조물이 필요한데, 이 구조물이 절연 가스켓(150)일 수 있다. 특히 본 발명의 실시예에서는 양극 단자(140)가 측벽부의 관통홀(124)에 결합되어있으므로, 절연 가스켓(150)은 양극 단자(140)와 측벽부(122) 둘 사이를 절연하는 구성일 수 있다.
절연 시트(160)는 양극 탭(170)의 둘레를 감싸는 구성일 수 있다. 양극 탭(170)은 전극조립체의 최외각 양극(111)에서부터 상측으로 연장하다가 측부로 꺾이고 다시 하측으로 꺾이면서 형성되고, 양극 단자(140)의 내측면에 연결될 수 있다. 이 경우 양극 단자(140)가 상측의 베이스 플레이트(130)에 닿을 수 있다. 베이스 플레이트(130)는 음극이므로 양극 탭(170)과 베이스 플레이트(130)가 닿을 경우 쇼트 사고가 발생하게 된다. 따라서 이를 막기 위한 구성이 절연 시트(160)일 수 있다.
본 발명의 실시예 1에 따른 버튼형 이차전지(100)에서, 전극조립체(110)의 높이는 측벽부(122)의 높이에 대응하는 높이를 가질 수 있다. 양극 단자(140)가 종래와 다르게 측벽부(122)에 형성되기 때문에 전극조립체(110)의 높이가 양극 단자(140)에 의하여 제한되지 않고 증대될 수 있는 것이다. 본 발명의 실시예 1에 따른 버튼형 이차전지(100)는 버튼셀 내부 전극조립체(110)의 높이를 증가시킬 수 있으므로 그에 따라 전지 용량의 증가가 가능할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예 1에 따른 버튼형 이차전지(100)는, 리벳 형태의 양극 단자(140)가 캔 하우징(120)의 측벽부(122)에 형성되기 때문에, 임팩트 테스트(Impact test) 시 임팩트 바(Impact bar)에 의하여 셀 상단부가 눌릴 때 전극조립체(110) 전체에 압력을 분산시켜줄 수 있다. 이는 전체적으로 고른(또는 일정한) 플레이트 형태로 형성되는 베이스 플레이트(130)를 임팩트 바가 내려치기 때문이다. 따라서 종래와 같은 특정 영역 손상에 의한 양/음극 쇼트 발생을 막아 그에 따른 폭발을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예 1에 따른 버튼형 이차전지(100)에서, 관통홀(124)은 측벽부(122)에서 중간 높이보다 상측으로 치우친 높이에 형성될 수 있다. 이와 같이 형성될 경우 음극 탭이 연결될 공간을 여유 있게 확보할 수 있다. 상호간의 간섭을 피하고 공간의 여유를 위하여 음극 탭 역시 측벽부(122)에서 중간 높이보다 하측으로 치우친 높이에 연결될 수 있다.
한편, 도 3을 참조하면, 양극 단자(140)는 캔 하우징(120)의 외부에 있는 외부 단자부(141), 캔 하우징(120)의 내부에 있는 내부 단자부(142), 및 외부 단자부(141)와 내부 단자부(142)를 연결하는 연결 단자부(143)를 포함할 수 있다. 이러한 형태로 인하여 양극 단자(140)는 I자가 옆으로 누운 형상일 수 있다. 이 경우, 양극 탭의 타측은 양극 단자(140)의 내부 단자부(142)에 연결될 수 있고, 음극 탭의 타측은 측벽부(122)의 내측면에 연결될 수 있다.
실시예 2
도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 버튼형 이차전지를 도시하는 평면도이다.
본 발명의 실시예 2는, 양극 단자의 형상에 있어서 실시예 1과 차이가 있다.
실시예 1과 공통된 내용은 가급적 생략하고 차이점 중심으로 실시예 2에 대해서 설명하기로 한다. 즉, 실시예 2에서 설명하지 않은 내용이 필요한 경우 실시예 1의 내용을 통해 보완될 수 있음은 자명하다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예 2에 따른 버튼형 이차전지(200)에서, 양극 단자(240)의 외부 단자부(241)는 외측을 바라보는 제1 면(291) 및 제1 면(291)의 반대측 면으로 절연 가스켓(250)과 대면하는 면인 제2 면(292)을 포함할 수 있다. 이때, 제1 면(291)은 평면으로 형성되고, 제2 면(292)은 곡면으로 형성될 수 있다.
외부 단자부(241)의 제1 면(291)은 외부 기기와 연결되는 부분일 수 있다. 따라서 제1 면(291)이 평면 형태로 형성되는 경우 접촉 저항을 줄일 수 있어 에너지 효율을 향상시킬 수 있다. 즉, 외부 단자와 연결되는 부분인 제1 면(291)이 곡면으로 형성된다면 접촉 면적이 현저히 줄어들게 된다(외부 단자는 일반적으로 평면으로 형성되기 때문). 그러나 평면으로 형성되는 경우 접촉 면적이 늘어나게 되므로 더 향상된 에너지 효율을 얻을 수 있다.
그리고 외부 단자부(241)의 제2 면(292)은 곡면의 형태를 가짐으로써 절연 가스켓과 더 기밀한 결합이 가능할 수 있다. 제2 면(292)은 절연 가스켓(250)과 접하는 면이고, 절연 가스켓(250)은 곡면으로 형성되므로, 제2 면(292)과 절연 가스켓(250)이 동일하게 곡면으로 형성되는 경우 더 기밀하게 결합될 수 있다. 즉, 유격이 없이 밀착되어 결합될 수 있다. 여기서 절연 가스켓(250)이 곡면으로 형성되는 이유는, 측벽부(222)의 형상이 곡면으로 형성되므로 그에 대응하여 절연 가스켓(250)도 곡면으로 형성되는 것일 수 있다.
한편, 양극 단자(240)의 내부 단자부(242)는 외측을 바라보며 절연 가스켓(250)과 대면하는 면인 제3 면(293) 및 제3 면(293)의 반대측 면으로 전극조립체를 바라보는 면인 제4 면(294)을 포함할 수 있다. 이때, 제3 면(293) 및 제4 면(294)은 모두 곡면으로 형성될 수 있다.
제3 면(293)은 절연 가스켓(250)과 마주하는 면인데, 앞서 살펴본 이유와 동일한 이유로 절연 가스켓(250)이 곡면으로 형성될 수 있으므로, 제3 면(293)이 곡면으로 형성되면 제3 면(293)과 절연 가스켓(250)은 기밀한 결합이 가능할 수 있다. 즉, 유격이 없이 밀착된 결합이 가능할 수 있다. 또한, 제4 면(294)은 전극조립체(110)의 외주면을 마주하는 면인데, 전극조립체(110)의 외주면이 곡면으로 형성되므로 제4 면(294)은 이에 대응하여 곡면으로 형성될 수 있다. 전극조립체의 외주면과 제4 면(294)이 모두 곡면으로 형성되면 내부 공간에서 불필요하게 낭비되는 공간을 줄일 수 있으므로 공간의 효율성을 향상시킬 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.
100, 200: 버튼형 이차전지
110: 전극조립체
111: 최외각 양극
112: 최외각 음극
120: 캔 하우징
121: 바닥부
122, 222: 측벽부
123: 측벽부의 상단 개구
124: 관통홀
130: 베이스 플레이트
140, 240: 양극 단자
141, 241: 외부 단자부
142, 242: 내부 단자부
143, 243: 연결 단자부
150, 250: 절연 가스켓
160: 절연 시트
170: 양극 탭
180: 음극 탭
291: 제1 면
292: 제2 면
293: 제3 면
294: 제4 면

Claims (10)

  1. 높이보다 지름이 더 큰 형태를 가지는 버튼형 이차전지에 있어서,
    전극 및 분리막이 교대로 배치되어 형성되는 전극조립체;
    바닥부 및 상기 바닥부의 둘레에서 상측으로 연장하는 측벽부를 포함하여, 상기 전극조립체가 상기 바닥부 및 상기 측벽부가 형성하는 내부 공간에 삽입되도록 마련되는 캔 하우징;
    상기 측벽부의 상단 개구를 덮으며, 상기 캔 하우징에 결합되는 베이스 플레이트; 및
    상기 측벽부에 형성되는 관통홀에 결합되는 리벳 형상의 양극 단자;
    상기 양극 단자와 상기 캔 하우징 사이를 절연하기 위한 절연 가스켓;
    일측은 상기 전극조립체의 양극에 연결되고, 타측은 상기 양극 단자에 연결되는 양극 탭; 및
    일측은 상기 전극조립체의 음극에 연결되고, 타측은 상기 측벽부에 연결되는 음극 탭을 포함하는 버튼형 이차전지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 베이스 플레이트의 테두리와 상기 측벽부의 상기 상단 개구는 레이저 용접에 의하여 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극조립체의 높이는 상기 측벽부의 높이에 대응하는 높이를 가지는 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 양극 탭의 둘레를 감싸는 절연 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 관통홀은 상기 측벽부에서 중간 높이보다 상측으로 치우친 높이에 형성되고,
    상기 음극 탭은 상기 측벽부에서 중간 높이보다 하측으로 치우친 높이에 연결되는 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 양극 단자는 상기 캔 하우징의 외부에 있는 외부 단자부, 상기 캔 하우징의 내부에 있는 내부 단자부, 및 상기 외부 단자부와 상기 내부 단자부를 연결하는 연결 단자부를 포함하는 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극조립체는 전극 및 분리막이 교대로 배치되어 권취된 형태인 젤리롤형 전극조립체이고,
    상기 양극 탭의 일측은 상기 전극조립체의 최외각 양극에 연결되고, 상기 양극 탭의 타측은 상기 양극 단자의 내측면 연결되는 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극조립체는 전극 및 분리막이 교대로 배치되어 권취된 형태인 젤리롤형 전극조립체이고,
    상기 음극 탭의 일측은 상기 전극조립체의 최외각 음극에 연결되고, 상기 음극 탭의 타측은 상기 측벽부의 내측면에 연결되는 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 외부 단자부는 외측을 바라보는 제1 면 및 상기 제1 면의 반대측 면으로 상기 절연 가스켓과 대면하는 면인 제2 면을 포함하고,
    상기 제1 면은 평면으로 형성되고, 상기 제2 면은 곡면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 내부 단자부는 외측을 바라보며 상기 절연 가스켓과 대면하는 면인 제3 면 및 상기 제3 면의 반대측 면으로 상기 전극조립체를 바라보는 면인 제4 면을 포함하고,
    상기 제3 면 및 상기 제4 면은 곡면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0617847A4 (en) * 1991-12-16 1996-01-24 Matsi Inc Collapsing foam anode backing for zinc-air battery.
JPH05217605A (ja) * 1992-02-07 1993-08-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd 空気ボタン電池
KR102410663B1 (ko) * 2018-07-06 2022-06-17 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지 및 그 제조방법
KR102622370B1 (ko) * 2018-08-16 2024-01-09 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지
CN113471513A (zh) * 2021-08-09 2021-10-01 东莞市电的电子有限公司 一种微型锂电池及其制备方法

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