KR20240060271A - 단자 구조가 개선된 이차전지 - Google Patents

단자 구조가 개선된 이차전지 Download PDF

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Abstract

개시되는 발명은 이차전지에 관한 것으로서, 육면체 형상을 이루는 전지 케이스의 상면에 양극단자 및 음극단자가 이격 배치된 이차전지, 및 상기 양극단자 또는 음극단자가 노출되지 않도록 감싸면서 상기 전지 케이스의 상면 및 상기 상면에 이어지는 측면에 결합하는 절곡 형태의 단자 몸체와, 상기 양극단자 또는 음극단자와 전기적으로 연결되어 상기 단자 몸체의 측면에 노출된 연장단자를 구비하는 단자 구조체를 포함하고, 상기 단자 구조체의 측면은 상기 전지 케이스의 측면에 형성된 오목면 안에 안착된다.

Description

단자 구조가 개선된 이차전지{SECONDARY BATTERY HAVING IMPROVED TERMINAL STRUCTURE}
본 발명은 이차전지에 관한 것으로서, 양극단자 및/또는 음극단자의 배치 구조를 쉬우면서도 안정적으로 변경할 수 있는 단자 구조가 개선된 각형 이차전지에 관한 것이다.
이차전지는 일차전지와는 달리 재충전이 가능하고, 또 소형 및 대용량화 가능성으로 인해 근래에 많이 연구 개발되고 있다. 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가하고, 또한 환경보호의 시대적 요구에 맞춰 부각되는 전기 차량과 에너지 저장 시스템 등으로 인해 에너지원으로서의 이차전지의 수요는 더욱 급격하게 증가하고 있다.
이차전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 코인형 전지, 원통형 전지, 각형 전지, 및 파우치형 전지로 분류된다. 이차전지에서 전지 케이스 내부에 장착되는 전극 조립체는 전극 및 분리막의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자이다.
전극 조립체는 활물질이 도포된 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재(介在)하여 권취한 젤리 롤(Jellyroll)형, 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형, 및 스택형의 단위 셀들을 긴 길이의 분리필름으로 권취한 스택 앤 폴딩(Stack & Folding)형으로 대략 분류할 수 있다.
다양한 종류의 이차전지 중 각형 이차전지를 살펴보면, 각형 이차전지는 양극단자와 음극단자가 일면에 함께 배치되어 있거나, 또는 대향하는 양 측면에 하나씩 배치되는 것이 대부분이다. 이러한 양극단자와 음극단자의 배치는 각형 이차전지를 탑재하는 각종 장치의 설계사양에 의해 결정되며, 이러한 설계사양에 맞춰 동일한 폼팩터에서도 양극단자와 음극단자의 배치구조를 그때마다 따로 설계해야 하는 수고가 따르게 된다.
한국공개특허 제10-2019-0102816호 (2019.09.04 공개)
본 발명은 각형 이차전지에 구비되는 양극단자와 음극단자의 배치구조를 별도의 설계변경 없이 손쉽게 변경 제조할 수 있는 새로운 각형 이차전지를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 양극단자와 음극단자의 배치구조가 변경된 이후에도 안정적으로 변경된 배치를 유지할 수 있는 각형 이차전지를 제공하는데 또 하나의 목적이 있다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 이차전지는, 하나의 예에서, 육면체 형상을 이루는 전지 케이스의 상면에 양극단자 및 음극단자가 이격 배치된 이차전지, 및 상기 양극단자 또는 음극단자가 노출되지 않도록 감싸면서 상기 전지 케이스의 상면 및 상기 상면에 이어지는 측면에 결합하는 절곡 형태의 단자 몸체와, 상기 양극단자 또는 음극단자와 전기적으로 연결되어 상기 단자 몸체의 측면에 노출된 연장단자를 구비하는 단자 구조체를 포함하고, 상기 단자 구조체의 측면은 상기 전지 케이스의 측면에 형성된 오목면 안에 안착된다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 단자 몸체는 절연성 재질로 이루어지고, 이에 따라 상기 양극단자 또는 음극단자는 외부에 대해 전기적으로 격리된다.
그리고, 상기 오목면은 상기 단자 구조체의 측면에 대응하는 형상으로 형성되고, 상기 단자 구조체의 측면 모서리는 상기 오목면의 단차진 모서리에 접촉하여 지지된다.
아울러 상기 단자 구조체의 측면 모서리와 상기 오목면의 모서리는 도브테일 구조에 의해 상호 결속할 수 있다.
이에 따라, 상기 단자 구조체의 측면이 상기 오목면에 대해 슬라이딩 결합을 하여 상호 결속할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 전지 케이스의 대향하는 전면과 후면에는 각각 오목한 비딩 가공부가 형성되고, 상기 단자 구조체의 상면 모서리에는 상기 비딩 가공부에 삽입되는 돌기가 구비될 수 있다.
상기 단자 구조체의 측면 모서리가 상기 오목면의 단차진 모서리에 접촉하는 동시에 상기 단자 구조체의 돌기가 상기 비딩 가공부에 삽입되고, 이에 따라 상기 단자 구조체가 상기 전지 케이스에 대해 지지된다.
그리고, 상기 단자 구조체의 돌기가 상기 비딩 가공부에 대해 슬라이딩 결합을 하여 상호 결속할 수 있다.
그리고, 상기 비딩 가공부는, 상기 전지 케이스 내부에 수납된 전극 조립체의 표면을 압박할 수 있다.
상기 비딩 가공부는, 상기 전지 케이스 내부에 수납된 전극 조립체의 전극 탭으로부터 이격되는 위치에 형성될 수 있으며, 예를 들어 상기 전지 케이스 내부에 수납된 전극 조립체의 상부를 압박하도록 캡 플레이트에 인접하게 형성될 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 이차전지에 의하면, 간단한 구조의 단자 구조체를 적용함으로써 단방향 이차전지를 양방향 이차전지로서 단자배치를 손쉽게 변경할 수 있으며, 또한 단자 구조체의 지지구조가 견고해짐으로써 자동차 운행시의 진동에 의해 전지 케이스에 접합된 단자 구조체가 파손되거나 용접 저하가 발생하는 등의 문제가 방지된다.
또한, 단자 구조체의 자유도를 제한하기 위해 전지 케이스의 전후면에 오목하게 형성된 비딩 가공부가 내부에 수납되어 있는 전극 조립체의 표면을 압박하여 지지할 수 있으며, 이에 따라 전극 조립체의 지지구조까지 함께 향상시킴으로써 이차전지의 안전성을 대폭적으로 향상시킬 수 있다.
다만, 본 발명을 통해 얻을 수 있는 기술적 효과는 상술한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명에 따른 이차전지를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 이차전지와 단자 구조체의 결합구조를 도시한 사시도.
도 3 은 전지 케이스의 오목면과 단자 구조체가 도브테일 구조로 결속하는 실시형태를 도시한 도면.
도 4는 도 3의 "A-A" 선에 따른 단면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 이차전지를 도시한 사시도.
도 6은 도 5의 실시형태에 따른 이차전지와 단자 구조체의 결합구조를 도시한 사시도.
도 7은 도 5의 "B-B" 선에 따른 단면도.
도 8은 도 5의 이차전지의 전면을 도시한 도면.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 이하에서 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명에서, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 기재된 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하에" 있다고 기재된 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 출원에서 "상에" 배치된다고 하는 것은 상부뿐만 아니라 하부에 배치되는 경우도 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 이차전지는, 육면체 형상을 이루는 전지 케이스의 상면에 양극단자 및 음극단자가 이격 배치된 이차전지로서, 상기 양극단자 또는 음극단자가 노출되지 않도록 감싸면서 상기 전지 케이스의 상면 및 상기 상면에 이어지는 측면에 결합하는 절곡 형태의 단자 몸체와, 상기 양극단자 또는 음극단자와 전기적으로 연결되어 상기 단자 몸체의 측면에 노출된 연장단자를 구비하는 단자 구조체를 포함한다.
그리고, 상기 단자 구조체의 측면은 상기 전지 케이스의 측면에 형성된 오목면 안에 안착된다.
이와 같이, 단자 구조체를 포함하는 본 발명의 이차전지는, 전지 케이스의 상면에 배치된 양극단자와 음극단자의 위치를, 단자 구조체를 적용하는 것만으로 별도의 설계변경 없이 사용자의 요구에 맞춰 자유로이 변경할 수 있으며, 이에 따라 단방향 이차전지를 양방향 이차전지로 변경하는 설계를 할 필요가 없어짐으로써 각형 이차전지의 생산비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명의 각형 이차전지는 단자 구조체가 전지 케이스에 형성된 오목면 안에 안착되어 지지됨으로써 운동의 자유도가 제한되고, 이에 따라 자동차 운행시의 진동에 의해 전지 케이스에 접합된 단자 구조체가 파손되거나 용접 저하가 발생하는 등의 문제가 방지된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 이차전지에 대한 구체적인 실시형태에 대해 상세히 설명한다. 참고로, 이하의 설명에서 사용되는 상대적인 위치를 지정하는 전후나 상하좌우의 방향은 발명의 이해를 돕기 위한 것으로서, 특별한 정의가 없는 한 도면에 도시된 방향을 기준으로 삼는다.
[제1 실시형태]
도 1은 본 발명에 따른 이차전지(10)를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 이차전지(10)와 단자 구조체(300)의 결합구조를 도시한 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명은 이차전지(10), 특히 육면체 형상을 이루는 전지 케이스(100)의 상면에 한 쌍의 단자, 즉 양극단자(122)와 음극단자(124)가 이격 배치된 단방향의 각형 이차전지(10)에 관한 것이다. 여기서, 도면에 도시된 각형 이차전지(10)는 하나의 예시로서, 너비와 폭, 그리고 높이의 비율은 다양할 수 있으며, 설명의 편의를 위해 첨부된 도면을 기준으로 하여 전후와 상하좌우의 방향을 지칭하기로 한다. 예를 들어, 양극단자(122)와 음극단자(124)가 배치된 전지 케이스(100)의 일면이 상면이고, 이에 마주보는 반대면은 저면으로 부른다.
본 발명의 이차전지(10)는 단자 구조체(300)를 포함한다. 단자 구조체(300)는 전지 케이스(100)의 적어도 한 쪽 상면 모서리에 결합하는, 직각으로 꺾인 절곡 형태의 구조물로서, 단자 몸체(310)와 연장단자(320)를 포함한다.
단자 몸체(310)는 양극단자(122) 또는 음극단자(124)가 외부로 노출되지 않도록 감싸면서, 전지 케이스(100)의 상면 및 상면에서 이어지는 측면에 결합하는 단자 구조체(300)의 몸체를 지칭한다. 도면에는 양극단자(122)와 음극단자(124) 모두에 각각 단자 구조체(300)가 결합하는 예가 도시되어 있지만, 실시형태에 따라서는 양극단자(122)와 음극단자(124) 중의 어느 한 쪽에만 선택적으로 단자 구조체(300)가 결합할 수도 있다.
연장단자(320)는, 양극단자(122) 또는 음극단자(124)와 전기적으로 연결되어 있으면서, 단자 몸체(310)의 측면으로 연장된 접속단자에 해당한다. 즉, 양극단자(122) 또는 음극단자(124)는 단자 몸체(310)로 감싸여 노출되어 있지 않으므로, 연장단자(320)는 전지 케이스(100)의 상면이 아닌 측면으로 위치를 이동한 새로운 양극단자 또는 음극단자의 기능을 하게 된다.
또한, 단자 몸체(310)는 절연성 재질, 예를 들어 전기 절연성의 수지나 고무 재질로 이루어지며, 이에 따라 단지 몸체에 덮여있는 양극단자(122) 또는 음극단자(124)는 외부에 대해 전기적으로 격리된 비활성 상태에 있게 된다. 즉, 단자 구조체(300)가 접합된 이차전지(10)는, 기존의 양극단자(122)나 음극단자(124)는 더 이상 접속단자로서의 기능을 상실하게 되고, 단자 구조체(300) 상의 연장단자(320)가 새로운 양극단자 또는 음극단자로서 기능하게 된다.
이와 같이, 본 발명의 이차전지(10)는 전지 케이스(100)의 상면에 함께 배치되어 있는 양극단자(122)와 음극단자(124)의 위치를, 단자 구조체(300)를 적용하는 것만으로 별도의 설계변경 없이 전극단자(120)의 배치구조를 자유로이 변경할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 동일한 폼팩터의 이차전지에 대해 단자 구조체(300)를 추가하여 양극단자(122) 및/또는 음극단자(124)의 위치를 쉽게 변경할 수 있으므로, 이를 통해 다종다양한 각형 이차전지의 생산비용을 절감할 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시형태에서, 양극단자(122) 및/또는 음극단자(124)는 연장배선(330)을 통해 연장단자(320)와 전기적으로 연결되는데, 연장단자(320)로 이어지는 연장배선(330)은 양극단자(122) 및/또는 음극단자(124)에 대해 접합부(340)를 형성하고 있으며, 접합부(340)에 의해 연장배선(330)과 전극단자(120)는 기계적·전기적으로 견고하게 연결된다. 예를 들어, 접합부(340)는 용접으로 형성될 수 있다.
연장배선(330)은 단자 몸체(310)의 외부로 노출되지 않는다. 예를 들어, 전기 절연성 수지재질의 단자 몸체(310) 안에 연장배선(330)이 인서트 몰딩 등의 제조기술에 의해 매립되어 있을 수 있다. 또한, 접합부(340) 역시 외부에 대해 절연되어 있다. 접합부(340)에 대한 외부 절연은 절연 덮개, 절연 테이프, 경화성 절연층 중의 적어도 어느 하나에 의해 이루어질 수 있다.
여기서 경화성 절연층은 유동성이 있는 절연성 수지가 접합부(340)에 도포된 후 경화되어 형성되는 절연층을 의미하며, 도 1 및 도 2에는 접착층(352)을 구비한 필름 형태의 절연 테이프(350)가 접합부(340)를 절연 처리하는 구성이 도시되어 있다.
기본적으로 단자 구조체(300)는 용접으로 형성되는 접합부(340)에 의해 양극단자(122)와 음극단자(124)에 대해 고정되는데, 접합부(340)에 의해 고정된 단자 구조체(300)는 구조적으로 자유도가 많기 때문에, 본 발명의 이차전지(10)에 지속적으로 진동이 가해지면 단자 구조체(300)에 문제가 생길 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 이차전지(10)가 전기자동차에 적용되어 지속적인 진동이 가해지는 환경에 놓이게 되면, 전지 케이스(100)에 접합된 단자 구조체(300)가 파손되거나 접합부(340)에 용접 저하가 발생하는 등의 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 이차전지(10)는 단자 구조체(300)의 지지구조를 개선하기 위해, 전지 케이스(100)의 측면에 오목면(130)을 형성하고, 단자 구조체(300)의 측면이 오목면(130) 안에 안착되도록 구성된다.
구체적으로, 도 1 및 도 2를 참조하면, 전지 케이스(100)의 측면에 형성된 오목면(130)은 단자 구조체(300)의 측면에 대응하는 형상을 가지고 있다. 이에 따라, 단자 구조체(300)의 측면이 오목면(130) 안에 안착되면, 단자 구조체(300)의 측면 모서리는 오목면(130)의 단차진 모서리에 접촉하여 지지된다.
이와 같은 오목면(130)에 의한 단자 구조체(300)의 추가적인 지지구조는, 도면을 기준으로 할 때, 단자 구조체(300)의 전후방향의 자유도를 제한한다. 오목면(130)이 없는 경우라면 접합부(340)는 단자 구조체(300)에 작용하는 전방향의 요동을 부담해야 하지만, 오목면(130)에 의한 자유도 제한에 의해 접합부(340)가 부담해야 할 단자 구조체(300)의 자유도는 줄어들게 되고, 이에 따라 접합부(340)에 용접 저하 등의 문제가 발생할 가능성은 크게 줄어들고 전지 케이스(100)에 부착되는 단자 구조체(300)의 내진동성이 향상된다.
도 3 및 도 4는 전지 케이스(100)의 오목면(130)과 단자 구조체(300) 사이의 지지구조에 대한 변형된 실시형태를 도시하고 있다. 도면을 참조하면, 단자 구조체(300)의 측면 모서리와 오목면(130)의 모서리는 도브테일(400) 구조에 의해 상호 결속해 있다. 도브테일(400) 구조는 두 개의 부재가 부등변 사각형의 모서리로 서로 맞물려 특정 방향으로 빠지지 않게 강하게 결속되는 구조를 의미한다.
도 3 및 도 4에 도시된 것과 같이, 전지 케이스(100) 측면의 오목면(130)은, 오목면(130)의 수직방향 단면상에서 바닥쪽의 폭이 더 큰 경사면을 이루고 있으며, 이에 대응하여 단자 구조체(300)의 측면은 상보하는 형상(오목면의 경사방향과 역방향의 경사면 형태)을 이루고 있다. 이에 따라, 단자 구조체(300)의 측면은 오목면(130)에 대해 전지 케이스(100)의 높이방향을 따라 슬라이딩 결합을 하여 상호 결속하게 된다.
단자 구조체(300)의 측면 모서리와 오목면(130)의 모서리는 도브테일(400) 구조에 의해 상호 결속하게 되면, 단자 구조체(300)의 자유도는 더욱 제한된다. 즉, 전지 케이스(100)에 대해 단자 구조체(300)는 높이방향의 일방향으로만 자유도가 제한되며, 이로써 접합부(340)가 부담해야 하는 하중이 더욱 감소함으로써 단자 구조체(300)의 지지구조가 한층 더 개선된다.
[제2 실시형태]
도 5는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 이차전지(10)를 도시한 도면으로서, 도면을 보면 전지 케이스(100)의 대향하는 전면과 후면에 각각 오목한 비딩 가공부(140)가 형성되어 있다. 또한, 전지 케이스(100)의 전후면에 형성된 비딩 가공부(140)에 대응하여, 단자 구조체(300)의 상면 모서리에는 비딩 가공부(140)에 삽입되는 돌기(312)가 구비되어 있다.
이러한 제2 실시형태에 의하면, 단자 구조체(300)의 측면 모서리가 오목면(130)의 단차진 모서리에 접촉하는 동시에 단자 구조체(300)의 상면 모서리 돌기(312)가 비딩 가공부(140)에 삽입되며, 이에 따라 단자 구조체(300)가 전지 케이스(100)에 대해 이중으로 지지된다.
전술한 제1 실시형태의 도브테일(400) 구조와 비교하면, 단자 구조체(300)의 자유도가 2방향으로 제한된다는 점에서는 공통점이 있으며, 차이는 도브테일(400) 구조와는 단자 구조체(300)의 자유도를 제한하는 방향이 다르다는 것에 있다. 즉, 제2 실시형태에서는, 도 6에 도시된 바와 같이 단자 구조체(300)의 돌기(312)가 비딩 가공부(140)에 대해 전지 케이스(100)의 폭 방향을 따라 슬라이딩 결합을 하여 상호 결속하게 되고, 이에 따라 비딩 가공부(140)와 돌기(312)의 결합에 의해 단자 구조체(300)가 전지 케이스(100)의 높이방향을 따라 움직이는 자유도가 제한된다. 결과적으로는, 제2 실시형태 역시 접합부(340)가 부담해야 하는 하중은 더욱 감소하고, 이로써 단자 구조체(300)의 지지구조가 더욱 강건해진다는 점은 마찬가지이다.
여기서, 전지 케이스(100)의 전후면에 각각 형성된 비딩 가공부(140)는 단자 구조체(300)를 지지하는 역할과 더불어, 도 7에 도시된 것과 같이, 전지 케이스(100) 내부에 수납된 전극 조립체(200)의 표면을 압박하는 수단으로도 기능할 수 있다.
비딩 가공부(140)는 얇은 라인 형태의 오목면(130)을 형성하며, 전지 케이스(100)의 내측을 향해 오목면(130)을 이루는 비딩 가공부(140)는 전지 케이스(100) 내부에 수납된 전극 조립체(200)의 표면을 압박하는 깊이를 이루고 있다.
비딩 가공부(140)는 얇은 라인 형태를 이루므로, 전지 케이스(100) 내측으로 오목면(130)을 형성하더라도 각형 이차전지(10)의 용량에 미치는 매우 적다. 즉, 비딩 가공부(140)는 전극 조립체(200) 및 전해액 등의 전지 케이스(100) 내부에 수납되는 각형 이차전지(10)의 필수 구성요소의 용량 내지 크기 등에 미치는 영향이 매우 제한적이다.
도 7에 도시된 것과 같이, 전지 케이스(100)의 전후면 둘레를 따라 형성된 비딩 가공부(140)는 전극 조립체(200)의 표면에 대향하는 양방향에서 압박한다. 즉, 전지 케이스(100)에 대해 유격을 가진 전극 조립체(200)는 대향하는 한 쌍의 비딩 가공부(140)에 의해 양방향으로 눌려서 고정되고, 이에 따라 전극 조립체(200)의 지지구조가 개선됨으로써 사용 중에 전극 조립체(200)가 유동하는 슬립 현상이 억제된다.
결과적으로 전극 조립체(200)의 유동성이 비딩 가공부(140)에 의해 제한됨으로써 슬립 현상에 의해 유발되는 전기 접촉에 의한 쇼트나 탭이 찢어지는 등의 각종 문제가 방지되며, 이를 통해 각형 이차전지(10)의 안전성이 크게 향상된다.
그리고, 비딩 가공부(140)는 전지 케이스(100) 내부에 수납된 전극 조립체(200)의 음극(210) 표면을 압박할 수 있다. 전극 조립체(200)는 음극(210)이 양극(214)보다 더 크게 형성되어 음극(210) 표면이 양극(214) 표면을 덮고 있다. 즉, 음극(210) 표면이 양극(214) 표면을 덮어 양극(214)을 노출하지 않는다.
전극 조립체(200)에서 음극(210)을 양극(214)보다 더 크게 형성하는 것은 안전성 측면에서 유리하다. 이는 음극(210)과 양극(214) 용량의 비율인 N/P 비율을 고려하는 것으로서, 흑연 음극(210)을 사용하는 리튬 이온 이차전지에서는 음극(210)의 용량이 양극(214)보다 커야만 과충전 시 음극(210)에서의 리튬 석출을 막을 수 있다.
이런 점에서, 이차전지(10)의 안전성을 고려하여 N/P 비율은 대략 1.12 수준을 유지하는 것이 바람직할 수 있으며, 이에 따라 전극 조립체(200)는 음극(210)이 양극(214)보다 더 크게 형성될 수 있다. 또한, 양극 활물질에 비해, 음극 활물질의 구조적 안정성이 더 높으므로, 분리막(212)을 사이에 두고 비딩 가공부(140)에 의해 직접 압박되는 면은 음극(210)인 것이 바람직하다는 것도 하나의 이유이다.
도 8은 각형 이차전지(10)의 전면을 도시한 도면이며, 전지 케이스(100) 내부에 수납된 전극 조립체(200)가 은선으로 표현되어 있다. 비딩 가공부(140)는 음극(210) 표면을 압박하는데, 여기서 비딩 가공부(140)는 전극 조립체(200)의 전극 탭(220)으로부터 이격되는 위치에 형성되어 있다.
비딩 가공부(140)가 전극 조립체(200)의 음극(210) 표면을 압박할 때, 음극 활물질이 도포된 유지부나, 또는 음극 활물질이 도포되지 않은 무지부를 지지할 수 있다. 만일, 비딩 가공부(140)가 음극 무지부를 압박하는 경우라면, 음극 무지부에 노칭 가공을 수행하여 형성된 음극 탭(222)에서 어느 정도 거리를 둔 하방 영역을 지지하는 것이 바람직하다. 즉, 비딩 가공부(140)가 전극 탭(220), 특히 음극 탭(222)을 직접 압박함으로써 전극 탭(220)에 응력을 만드는 것은 전극 탭(220)을 손상시킬 우려가 있기 때문이다. 또한, 비딩 가공부(140)는 전지 케이스(100) 내부에 수납된 전극 조립체(200)의 상부를 압박하도록 전지 케이스(100)의 상면을 이루는 캡 플레이트(110)에 인접하게 형성될 수 있다.
그리고, 비딩 가공부(140)는 전지 케이스(100)의 전후좌우 둘레 중 폭 방향 길이가 가장 긴 전면 및 후면에 형성되어 있으므로, 비딩 가공부(140)는 충분한 길이를 통해 전극 조립체(200)를 견고하게 지지할 수 있다. 또한, 비딩 가공부(140)에 대해 단자 구조체(300)의 돌기(312)가 삽입됨으로써 단자 구조체(300) 역시 지지구조가 개선되므로, 본 발명의 제2 실시형태는 비딩 가공부(140)에 의해 각형 이차전지(10)의 구조적 안정성을 대폭적으로 향상시킨다.
이상, 도면과 실시예 등을 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하였다. 그러나, 본 명세서에 기재된 도면 또는 실시예 등에 기재된 구성은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
10: 이차전지 100: 전지 케이스
110: 캡 플레이트 120: 전극단자
122: 양극단자 124: 음극단자
130: 오목면 140: 비딩 가공부
200: 전극 조립체 210: 음극
212: 분리막 214: 양극
220: 전극 탭 222: 음극 탭
224: 양극 탭 300: 단자 구조체
310: 단자 몸체 312: 돌기
320: 연장단자 330: 연장배선
340: 접합부 350: 절연 테이프
352: 접착층 400: 도브테일

Claims (11)

  1. 육면체 형상을 이루는 전지 케이스의 상면에 양극단자 및 음극단자가 이격 배치된 이차전지; 및
    상기 양극단자 또는 음극단자가 노출되지 않도록 감싸면서 상기 전지 케이스의 상면 및 상기 상면에 이어지는 측면에 결합하는 절곡 형태의 단자 몸체와, 상기 양극단자 또는 음극단자와 전기적으로 연결되어 상기 단자 몸체의 측면에 노출된 연장단자를 구비하는 단자 구조체;
    를 포함하고,
    상기 단자 구조체의 측면은 상기 전지 케이스의 측면에 형성된 오목면 안에 안착되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단자 몸체는 절연성 재질로 이루어지고, 이에 따라 상기 양극단자 또는 음극단자는 외부에 대해 전기적으로 격리되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 오목면은 상기 단자 구조체의 측면에 대응하는 형상으로 형성되고,
    상기 단자 구조체의 측면 모서리는 상기 오목면의 단차진 모서리에 접촉하여 지지되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 단자 구조체의 측면 모서리와 상기 오목면의 모서리는 도브테일 구조에 의해 상호 결속하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 단자 구조체의 측면이 상기 오목면에 대해 슬라이딩 결합을 하여 상호 결속하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전지 케이스의 대향하는 전면과 후면에는 각각 오목한 비딩 가공부가 형성되고,
    상기 단자 구조체의 상면 모서리에는 상기 비딩 가공부에 삽입되는 돌기가 구비되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 단자 구조체의 측면 모서리가 상기 오목면의 단차진 모서리에 접촉하는 동시에 상기 단자 구조체의 돌기가 상기 비딩 가공부에 삽입되고,
    이에 따라 상기 단자 구조체가 상기 전지 케이스에 대해 지지되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 단자 구조체의 돌기가 상기 비딩 가공부에 대해 슬라이딩 결합을 하여 상호 결속하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 비딩 가공부는,
    상기 전지 케이스 내부에 수납된 전극 조립체의 표면을 압박하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 비딩 가공부는,
    상기 전지 케이스 내부에 수납된 전극 조립체의 전극 탭으로부터 이격되는 위치에 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 비딩 가공부는,
    상기 전지 케이스 내부에 수납된 전극 조립체의 상부를 압박하도록 캡 플레이트에 인접하게 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지.
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