KR20240061084A - 이차 전지 - Google Patents

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KR20240061084A
KR20240061084A KR1020220142331A KR20220142331A KR20240061084A KR 20240061084 A KR20240061084 A KR 20240061084A KR 1020220142331 A KR1020220142331 A KR 1020220142331A KR 20220142331 A KR20220142331 A KR 20220142331A KR 20240061084 A KR20240061084 A KR 20240061084A
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김영덕
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Abstract

본 발명은 내부 가스의 배출을 용이하게 하여 안전성을 향상시킬 수 있는 이차 전지에 관한 것이다.
일례로, 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하며, 개구부가 형성된 케이스; 상기 케이스의 개구부에 결합되며, 안전 벤트가 형성된 벤트홀을 구비하는 플레이트; 및 상기 플레이트에 결합된 덮개를 포함하고, 상기 플레이트는 상기 벤트홀의 외측에 형성된 다수의 가스 배출홀을 포함하는 이차 전지를 개시한다.

Description

이차 전지{Secondary battery}
본 발명은 이차 전지에 관한 것이다.
전지는 형상에 따라 각형, 원통형, 파우치형 등으로 분류될 수 있다. 각형 또는 원통형 전지는 금속 케이스의 내부에 양극, 음극 및 분리막을 갖는 전극 조립체가 삽입된 후 밀봉되어 제조되고, 파우치형 전지는 전극 조립체가 절연체로 코팅된 알루미늄 포일로 감싸져 제조될 수 있다.
특히, 각형 이나 원통형 전지는 케이스 내부에 전극 조립체가 삽입된 후 캡 조립체를 조립하여 전지를 구성할 수 있다. 또한, 캡 조립체는 내부 가스의 압력이 설정 압력 이상이면 파단되는 안전 벤트 및 상기 안전 벤트가 형성되고 내부 가스가 이동하는 벤트홀을 구비할 수 있다. 이러한 내부 가스는 고온 및 고압의 가스일 수 있다.
이러한 발명의 배경이 되는 기술에 개시된 상술한 정보는 본 발명의 배경에 대한 이해도를 향상시키기 위한 것뿐이며, 따라서 종래 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수도 있다.
본 발명은 내부 가스의 배출을 용이하게 하여 안전성을 향상시킬 수 있는 이차 전지를 제공한다.
본 발명에 의한 이차 전지는 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하며, 개구부가 형성된 케이스; 상기 케이스의 개구부에 결합되며, 안전 벤트가 형성된 벤트홀을 구비하는 플레이트; 및 상기 플레이트의 상부에 결합된 덮개를 포함하고, 상기 플레이트는 상기 벤트홀의 외측에 형성된 다수의 가스 배출홀을 포함할 수 있다.
상기 가스 배출홀은 상기 벤트홀로부터 외측 방향으로 갈수록 크기가 감소할 수 있다.
상기 플레이트는 상기 다수의 가스 배출홀 사이에 개재된 리브를 더 포함할 수 있다.
상기 리브는 상기 플레이트의 길이 방향으로 연장된 제1리브; 및 상기 제1리브와 수직하며, 상기 제1리브로부터 상기 케이스의 장측면 방향으로 연장된 다수의 제2리브를 포함할 수 있다.
상기 덮개는 절연 물질을 포함할 수 있다.
상기 덮개는 사출 성형에 의해 상기 플레이트와 일체로 형성될 수 있다.
상기 덮개는 상기 벤트홀과 대응되는 위치에 형성된 중심홀을 포함할 수 있다.
상기 덮개는 하면에 형성된 가스 포집부를 포함할 수 있다.
상기 가스 포집부는 베이스부; 및 상기 베이스부로부터 돌출된 돌출부를 포함할 수 있다.
상기 베이스부의 두께는 상기 덮개의 두께보다 얇을 수 있다.
상기 돌출부는 상기 가스 배출홀에 결합될 수 있다.
상기 전극 조립체의 제1전극판에 전기적으로 연결된 제1단자부와, 상기 전극 조립체의 제2전극판에 전기적으로 연결된 제2단자부를 더 포함하고, 상기 제1단자부는 및 상기 제2단자부는 상기 전극 조립체의 한 쌍의 단측면에 각각 결합될 수 있다.
상기 전극 조립체의 제1전극판에 전기적으로 연결된 제1단자부와, 상기 전극 조립체의 제2전극판에 전기적으로 연결된 제2단자부를 더 포함하고, 상기 제1단자부 및 상기 제2단자부는 상기 플레이트에 결합될 수 있다.
상기 덮개는 상기 제1단자부와 상기 제2단자부의 내측에 위치하는 제1영역; 및 상기 제1단자부와 상기 제2단자부의 외측에 위치하며, 상기 제1영역과 분리된 제2영역을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 이차 전지는 안전 벤트가 설치된 벤트홀의 외측에 가스 배출홀을 추가로 구비하는 플레이트와, 상기 플레이트의 개구부를 덮는 덮개를 구비함으로써, 내부 가스의 배출을 용이하게 하여 안전성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지는 다수의 가스 배출홀이 형성된 플레이트를 포함함으로써, 원가를 절감하고 경량화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 덮개의 하면을 도시한 사시도이다.
도 4는 도 1의 A-A선의 단면을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 분해 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시된 덮개의 하면을 도시한 사시도이다.
도 8는 도 5의 B-B선의 단면을 도시한 도면이다.
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 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 포함한다. 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 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"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 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 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 이용된다. 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 요소는 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "아래"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.
본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
여기서, 명세서 전체를 통하여 유사한 구성 및 동작을 갖는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 또한, 어떤 부분이 다른 부분과 전기적으로 연결(electrically coupled)되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 연결되어 있는 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 분해 사시도이다. 도 3은 도 2에 도시된 덮개의 하면을 도시한 사시도이다. 도 4는 도 1의 A-A선의 단면을 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지(100)는 전극 조립체(110), 케이스(120), 제1단자부(130), 제2단자부(140), 플레이트(150) 및 덮개(160)를 포함한다.
전극 조립체(110)는 얇은 판형 혹은 막형의 제1전극판, 세퍼레이터, 제2전극판의 적층체가 스택되거나 권취되어 제공될 수 있다. 다르게 설명하면, 전극 조립체(110)는 스택 타입 또는 권취 타입일 수 있다. 일부 예들에서, 제1전극판은 양극 역할을 할 수 있으며, 제2전극판은 음극 역할을 할 수 있다. 물론, 그 반대도 가능하다.
일부 예들에서, 제1전극판은 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 같은 금속 포일로 제공된 제1전극 집전체에 전이금속산화물 등의 제1전극 활물질이 도포되어 제공되며, 제1전극 활물질이 도포되지 않은 영역인 제1전극 무지부(미도시)(또는 제1전극탭)을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 제1전극 무지부는 제1전극판을 제조할 때 미리 일측부로 돌출되도록 절단하여 제공할 수 있으며, 제1전극판과 일체로 이루어질 수 있다. 일부 예들에서, 제1전극 무지부는 전극 조립체의 측면 방향으로 대략 2개가 돌출되어 제공될 수 있다. 일부 예들에서, 제1전극 무지부는 전극 조립체를 중심으로 상,하부에 각각 제공될 수 있다.
일부 예들에서, 제2전극판은 구리, 구리 합금, 니켈 또는 니켈 합금과 같은 금속 포일로 제공된 제2전극 집전체에 흑연 또는 탄소 등의 제2전극 활물질이 도포되어 제공되며, 제2전극 활물질이 도포되지 않는 영역인 제2전극 무지부(또는 제2전극탭)을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 제2전극 무지부는 제2전극판을 제조할 때 미리 측면 방향으로 돌출되도록 절단하여 제공할 수 있으며, 제2전극판과 일체로 이루어질 수 있다. 일부 예들에서, 제2전극 무지부는 전극 조립체(110)의 측면 방향으로 대략 2개가 돌출되어 제공될 수 있다. 일부 예들에서, 제2전극 무지부는 전극 조립체를 중심으로 상,하부에 각각 제공될 수 있다. 일부 예들에서, 제1전극 무지부의 돌출 방향과 제2전극 무지부의 돌출 방향은 서로 반대일 수 있다.
일부 예들에서, 세퍼레이터는 음극판과 양극판 사이에 위치되어 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 역할을 하며, 폴리에틸렌, 폴리 프로필렌 또는 폴리 에틸렌과 폴리 프로필렌의 복합 필름을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 세퍼레이터는 액체 또는 겔 상태의 전해액을 필요로 하지 않는 황화물계, 산화물계 또는 인산염화합물계와 같은 무기물계 고체 전해질로 대체될 수도 있다.
일부 예들에서, 전극 조립체(110)는 전해액과 함께 케이스(120)에 수용될 수 있다. 일부 예들에서, 전해액은 EC(ethylene carbonate), PC(propylene carbonate), DEC(diethyl carbonate), EMC(ethylmethyl carbonate), DMC(dimethyl carbonate)와 같은 유기 용매에 LiPF6, LiBF4와 같은 리튬염을 포함할 수 있다. 또한, 전해액은 액체 또는 겔상일 수 있다. 일부 예들에서, 무기물계 고체 전해질이 사용될 경우, 전해액은 생략될 수도 있다.
케이스(120)는 구리, 니켈, 알루미늄, 알루미늄 합금, 또는 스테인리스 스틸(Stainless Steel)과 같은 도전성 금속으로 형성될 수 있다. 케이스(120)는 전극 조립체(110)가 삽입 안착될 수 있는 개구부가 형성된 대략 육면체 형상으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 케이스는 바닥면(121)과, 바닥면(121)으로부터 상부 방향으로 연장된 한 쌍의 장측면(122,123)과 한 쌍의 단측면(124,125)을 포함할 수 있다. 여기서, 장측면(122,123)은 상대적으로 단측면(124,125)보다 면적이 넓은 면을 지칭할 수 있다. 도면 상에서, 개구부가 케이스(120)의 상부에 위치하는 것으로 도시되어 있지만, 케이스(120)가 뒤집어질 경우, 개구부는 케이스(120)의 하부에 위치할 수 있다.
일부 예들에서, 한 쌍의 단측면(124,125)은 바닥면(121) 및 한 쌍의 장측면(122,123)과 분리될 수 있다. 이 경우, 한 쌍의 단측면(124,125)은 용접에 의해 바닥면(121) 및 한 쌍의 장측면(122,123)과 결합될 수 있다. 또한, 한 쌍의 단측면(124,125)은 제1단측면(124) 및 제2단측면(125)을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 제1단측면(124)은 제1플레이트로, 제2단측면(125)은 제2플레이트로 지칭될 수 있다. 제1단측면(124)에는 제1단자부(130)가 결합될 수 있고, 제2단측면(125)에는 제2단자부(140)가 결합될 수 있다. 일부 예들에서, 제1단측면(124)은 전해액 주입을 위한 주액홀(124a)을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 주액홀(124a)에는 주액 마개가 결합될 수 있다. 또한, 케이스(120)의 개구부에는 플레이트(150) 및 덮개(160)가 결합되어 케이스(120)를 밀봉할 수 있다.
제1단자부(130)는 전극 조립체(110)의 제1전극판과 전기적으로 연결될 수 있다. 일부 예들에서, 제1단자부(130)는 제1단측면(124)을 관통하는 리벳 단자(131), 상기 제1단측면(124)의 외측에서 상기 리벳 단자(131)에 결합되는 단자 플레이트(132) 및 리벳 단자(131)와 단자 플레이트(132) 각각과 제1단측면(124) 사이에 개재된 절연 플레이트(133)를 포함할 수 있다.
리벳 단자(131)의 일단은 제1집전판의 제1전극 무지부와 전기적으로 연결되고, 타단은 제1단측면(124)을 관통하여 케이스(120)의 측면으로 돌출될 수 있다. 일부 예들에서, 리벳 단자(131)는 별도의 집전판을 통해 제1전극 무지부와 연결될 수도 있다.
단자 플레이트(132)는 제1단측면(124)을 관통하여 케이스(120)의 측면으로 돌출된 리벳 단자(131)에 결합될 수 있다. 일부 예들에서, 단자 플레이트(132)가 리벳 단자(131)에 결합된 후, 리벳 단자(131)의 단부가 단자 플레이트(132)에 리벳팅 또는 용접에 의해 고정될 수 있다.
절연 플레이트(133)는 단자 플레이트(132)와 제1단측면(124) 사이에 개재되어, 단자 플레이트(132)와 제1단측면(124) 사이를 절연시킬 수 있다. 또한, 절연 플레이트(133)는 제1단측면(124)을 관통하는 리벳 단자(131)와 제1단측면(124) 사이로 연장되어 리벳 단자(131)와 제1단측면(124) 사이를 절연시킬 수 있다.
제2단자부(140)는 전극 조립체(110)의 제2전극판과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2단자부(140)는 제2단측면(125)를 관통하여 제2전극판에 전기적으로 연결될 수 있다. 제2단자부(140)는 제1단자부(130)와 서로 반대 방향에 위치할 수 있다. 제2단자부(140)의 형상은 상기 제1단자부(130)의 형상과 동일하므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
플레이트(150)는 케이스(120)에 결합될 수 있다. 플레이트(150)는 케이스(120)와 동일한 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 플레이트(150)는 알루미늄으로 형성될 수 있다. 일부 예들에서, 플레이트(150)는 레이저 용접 방식으로 케이스(120)에 결합될 수 있다. 다르게 설명하면, 플레이트(150)의 가장자리는 케이스(120)의 한 쌍의 장측면(122,123) 및 한 쌍의 단측면(124,125)에 용접에 의해 결합될 수 있다.
플레이트(150)는 벤트홀(151)과, 벤트홀(151)의 외측에 형성된 다수의 가스 배출홀(153), 및 다수의 가스 배출홀(153) 사이에 개재된 리브(155)를 포함할 수 있다.
벤트홀(151)은 플레이트(150)의 대략 중앙에 위치하며 타원형으로 형성될 수 있다. 벤트홀(151)에는 안전 벤트(152)가 결합될 수 있다. 안전 벤트(152)는 플레이트(150)의 두께보다 얇은 두께를 가질 수 있다. 안전 벤트(152)는 케이스(120) 내부의 압력이 설정된 파단 압력보다 높아지면 파단되어 내부 가스를 방출함으로써, 이차 전지(100)가 폭발하는 것을 방지할 수 있다.
가스 배출홀(153)은 벤트홀(151)의 외측에 위치할 수 있다. 가스 배출홀(153)은 서로 이격된 다수의 홀을 포함할 수 있다. 상기 가스 배출홀(153)은 사각형으로 형성될 수 있다. 일부 예들에서, 가스 배출홀(153)은 중심부에서 외측 방향(즉, 케이스의 단측면(124,125) 방향)으로 갈수록 홀의 크기가 점차 줄어들 수 있다. 이는 내부 가스에 의해 상대적으로 두께가 얇은 안전 벤트(152)가 파단되어, 내부 가스가 벤트홀(151) 쪽으로 쏠리기 때문에 중심부의 가스 배출홀(153)을 크게 형성함으로써, 내부 가스의 배출을 용이하게 하기 위함이다. 가스 배출홀(153)은 후술되는 덮개(160)가 내부 가스의 열에 의해 녹으면 외부로 노출되어, 내부 가스를 배출할 수 있다. 또한, 플레이트(150)는 다수의 가스 배출홀(153)에 의해 원가를 절감할 수 있으며, 무게를 줄일 수 있는(경량화) 효과가 있다.
리브(155)는 플레이트(150)의 길이 방향(즉, 케이스(120)의 장측면(122,123)과 평행한 방향)으로 연장된 제1리브(156)와, 상기 제1리브(156)와 수직하며 제1리브(156)로부터 케이스(120)의 장측면(122,123) 방향으로 연장된 다수의 제2리브(157)를 포함할 수 있다. 또한, 제1리브(156)와 제2리브(157)에 의해 상기 다수의 가스 배출홀(153)이 정의될 수 있다. 제2리브(157)는 제1리브(155)의 양측으로 연장될 수 있다. 제2리브(157)의 간격은 벤트홀(151)에서 케이스(120)의 단측면(124,125) 방향으로 갈수록 좁아질 수 있다. 이러한, 리브(155)는 내부 가스에 의해 덮개(160)가 녹은 뒤, 전극 조립체(110)가 케이스(120) 외부로 튀어나와 인접한 이차 전지의 온도를 상승시키거나 단락을 발생시키는 것을 방지하는 그물망과 같은 역할을 할 수 있다.
덮개(160)는 플레이트(150)의 상부에 결합될 수 있다. 덮개(160)는 절연 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 덮개(160)는 내화학성이 좋고 강성이 높은 폴리페닐렌 설파이드(PPS: Poly Phenylene Sulfide)를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 덮개(160)는 사출 성형에 의해 플레이트(150)와 일체로 형성될 수 있다. 또한, 덮개(160)와 플레이트(150)의 사출 성형을 용이하게 하기 위해, 플레이트(150)의 상면에 표면 처리를 할 수 있다. 이러한 표면 처리에 의해 플레이트(150)의 표면에는 나노 폴(nano pole)이 형성되어, 덮개(160)와의 결합력이 증가할 수 있다. 덮개(160)는 플레이트(150)의 다수의 가스 배출홀(153)을 덮을 수 있다.
덮개(160)는 중앙에 형성된 중심홀(161)을 포함할 수 있다. 중심홀(161)은 플레이트(150)의 벤트홀(151)과 대응되는 위치에 형성된다. 따라서, 벤트홀(151)을 통해 배출되는 내부 가스는 중심홀(161)을 통해 외부로 배출될 수 있다.
도 3을 참조하면, 덮개(160)는 하면에 형성된 가스 포집부(163)를 포함할 수 있다. 가스 포집부(163)는 가스 배출홀(153)과 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 따라서, 가스 포집부(163)는 다수의 가스 배출홀(153)과 대응되게 다수개로 형성될 수 있다. 가스 포집부(163)에는 내부 가스가 포집될 수 있다. 또한, 가스 포집부(163)는 중심홀(161)에서 외측 방향(즉, 케이스의 단측면(124,125) 방향)으로 갈수록 크기가 작아질 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 가스 포집부(163)는 베이스부(164)와 베이스부(164)를 둘러싸며 베이스부(164)로부터 돌출된 돌출부(165)를 포함할 수 있다. 베이스부(164)의 두께는 덮개(160)의 두께보다 얇게 형성될 수 있다. 베이스부(164)는 덮개(160)의 하면으로부터 상부 방향으로 오목하게 형성되어, 베이스부(164)와 전극 조립체(110) 사이에는 내부 가스가 모일 수 있는 공간이 형성된다. 베이스부(164)는 내부 가스의 열에 의해 녹아 가스 배출홀(153)을 노출시킬 수 있다. 즉, 이차 전지(100)에서 발생된 내부 가스는 1차적으로 안전 벤트(152)를 파단하여 벤트홀(151)을 통해 외부로 배출되는 동시에 가스 포집부(163)에 모이게 되고, 가스 포집부(163)에 모인 내부 가스는 2차적으로 베이스부(164)를 녹여 가스 배출홀(153)을 통해 배출될 수 있다. 돌출부(165)는 가스 배출홀(153)에 끼워질 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 분해 사시도이다. 도 7은 도 6에 도시된 덮개의 하면을 도시한 사시도이다. 도 8는 도 5의 B-B선의 단면을 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지(200)는 전극 조립체(110), 케이스(120), 제1단자부(230), 제2단자부(240), 플레이트(250) 및 덮개(260)를 포함한다.
제1단자부(230)는 플레이트(250)를 관통하여 전극 조립체(110)의 제1전극판과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2단자부(240)는 플레이트(250)를 관통하여 전극 조립체(110)의 제2전극판과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1단자부(230)는 플레이트(250)의 일측에 위치하고 제2단자부(240)는 플레이트(240)의 타측에 위치할 수 있다.
일부 예들에서, 제1단자부(230)는 플레이트(250)를 관통하는 리벳 단자(231), 상기 플레이트(250)의 외측에서 상기 리벳 단자(231)에 결합되는 단자 플레이트(232) 및 리벳 단자(231)와 단자 플레이트(232) 각각과 플레이트(250) 사이에 개재된 절연 플레이트(233)를 포함할 수 있다.
리벳 단자(231)의 일단은 제1집전판의 제1전극 무지부와 전기적으로 연결되고, 타단은 플레이트(250)를 관통하여 플레이트(250)의 일측으로 돌출될 수 있다. 일부 예들에서, 리벳 단자(231)는 별도의 집전판을 통해 제1전극 무지부와 연결될 수도 있다.
단자 플레이트(232)는 플레이트(250)를 관통하여 플레이트(250)의 일측으로 돌출된 리벳 단자(231)에 결합될 수 있다. 일부 예들에서, 단자 플레이트(232)가 리벳 단자(231)에 결합된 후, 리벳 단자(231)의 단부가 단자 플레이트(232)에 리벳팅 또는 용접에 의해 고정될 수 있다.
절연 플레이트(233)는 단자 플레이트(232)와 플레이트(250) 사이에 개재되어, 단자 플레이트(232)와 플레이트(250) 사이를 절연시킬 수 있다. 또한, 절연 플레이트(233)는 플레이트(250)를 관통하는 리벳 단자(231)와 플레이트(250) 사이로 연장되어 리벳 단자(231)와 플레이트(250) 사이를 절연시킬 수 있다.
일부 예들에서, 제2단자부(240)는 플레이트(250)를 관통하는 리벳 단자(241), 상기 플레이트(250)의 외측에서 상기 리벳 단자(241)에 결합되는 단자 플레이트(242) 및 리벳 단자(241)와 단자 플레이트(242) 각각과 플레이트(250) 사이에 개재된 절연 플레이트(243)를 포함할 수 있다.
리벳 단자(241)의 일단은 제2집전판의 제2전극 무지부와 전기적으로 연결되고, 타단은 플레이트(250)를 관통하여 플레이트(250)의 타측으로 돌출될 수 있다. 일부 예들에서, 리벳 단자(241)는 별도의 집전판을 통해 제2전극 무지부와 연결될 수도 있다.
단자 플레이트(242)는 플레이트(250)를 관통하여 플레이트(250)의 타측으로 돌출된 리벳 단자(241)에 결합될 수 있다. 일부 예들에서, 단자 플레이트(242)가 리벳 단자(241)에 결합된 후, 리벳 단자(241)의 단부가 단자 플레이트(242)에 리벳팅 또는 용접에 의해 고정될 수 있다.
절연 플레이트(243)는 단자 플레이트(242)와 플레이트(250) 사이에 개재되어, 단자 플레이트(242)와 플레이트(250) 사이를 절연시킬 수 있다. 또한, 절연 플레이트(243)는 플레이트(250)를 관통하는 리벳 단자(241)와 플레이트(250) 사이로 연장되어 리벳 단자(241)와 플레이트(250) 사이를 절연시킬 수 있다.
플레이트(250)는 벤트홀(251)과, 벤트홀(251)의 외측에 형성된 다수의 가스 배출홀(253)과, 제1단자부(230)와 제2단자부(240)가 관통하는 단자홀(254) 및 다수의 가스 배출홀(253) 사이에 개재된 리브(255)를 포함할 수 있다. 여기서, 벤트홀(251), 가스 배출홀(253) 및 리브(255)는 도 2에 도시된 벤트홀(151), 가스 배출홀(153) 및 리브(155)와 대응되므로, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 플레이트(250)는 케이스(120) 내면에 형성된 단차부에 안착되고 용접에 의해 케이스(120)와 전기적으로 연결될 수 있다.
단자홀(254)은 벤트홀(251)의 양측에 각각 형성될 수 있다. 단자홀(254)에는 제1단자부(230)의 리벳 단자(231)와 제2단자부(240)의 리벳 단자(241)가 각각 결합될 수 있다.
덮개(260)는 플레이트(250) 에 결합되며, 사출 성형에 의해 플레이트(250)와 일체로 형성될 수 있다. 덮개(260)는 플레이트(250)에 결합된 제1단자부(230) 및 제2단자부(240)를 노출시킬 수 있다. 덮개(260)는 제1단자부(230) 및 제2단자부(240)의 내측에 위치한 제1영역(260A)과, 제1단자부(230) 및 제2단자부(240)의 외측에 위치한 제2영역(260B)으로 분리될 수 있다. 따라서, 제2영역(260B)은 제1영역(260A)과 분리되어 제1영역(260A)의 양측에 각각 형성될 수 있다.
덮개(260)의 제1영역(260A)은 플레이트(250)의 벤트홀(251)과 대응되는 중심홀(261)을 포함할 수 있다. 또한, 덮개(260)의 제1영역(260A)은 전해액 주입을 위한 주액홀(267)을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 주액홀(267)에는 주액 마개가 결합될 수 있다. 주액홀(267)을 통해 주입된 전해액은 플레이트(250)의 가스 배출홀(253)을 통해 케이스(120) 내부에 수용될 수 있다.
도 7을 참조하면, 덮개(260)는 하면에 형성된 가스 포집부(263)를 포함할 수 있다. 가스 포집부(263)는 덮개(260)의 제1영역(260A) 및 제2영역(260B)에 모두 형성될 수 있다. 가스 포집부(263)는 중심홀(261)에서 외측 방향(즉, 케이스의 단측면(124,125) 방향)으로 갈수록 크기가 작아질 수 있다. 또한, 제1영역(260A)의 가스 포집부(263)의 크기는 제2영역(260B)의 가스 포집부(263)의 크기보다 클 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 가스 포집부(263)는 베이스부(264)와 베이스부(264)를 둘러싸며 베이스부(264)로부터 돌출된 돌출부(265)를 포함할 수 있다. 베이스부(264)와 전극 조립체(110) 사이에는 내부 가스가 모일 수 있는 공간이 형성된다. 베이스부(264)는 내부 가스의 열에 의해 녹아 가스 배출홀(253)을 노출시킬 수 있다. 즉, 이차 전지(200)에서 발생된 내부 가스는 1차적으로 안전 벤트(252)를 파단하여 벤트홀(251)을 통해 외부로 배출되는 동시에 가스 포집부(263)에 모이게 되고, 가스 포집부(263)에 모인 내부 가스는 2차적으로 베이스부(264)를 녹여 가스 배출홀(253)을 통해 배출될 수 있다. 돌출부(265)는 가스 배출홀(253)에 끼워질 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: 케이스 130: 제1단자부
140: 제2단자부 150: 플레이트
151: 벤트홀 152: 안전 벤트
153: 가스 배출홀 155: 리브
160: 덮개 161: 중심홀
163: 가스 포집부 164: 베이스부
165: 돌출부

Claims (14)

  1. 전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 수용하며, 개구부가 형성된 케이스;
    상기 케이스의 개구부에 결합되며, 안전 벤트가 형성된 벤트홀을 구비하는 플레이트; 및
    상기 플레이트에 결합된 덮개를 포함하고,
    상기 플레이트는 상기 벤트홀의 외측에 형성된 다수의 가스 배출홀을 포함하는 이차 전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 배출홀은 상기 벤트홀로부터 외측 방향으로 갈수록 크기가 감소하는 이차 전지.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 플레이트는 상기 다수의 가스 배출홀 사이에 개재된 리브를 더 포함하는 이차 전지.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 리브는
    상기 플레이트의 길이 방향으로 연장된 제1리브; 및
    상기 제1리브와 수직하며, 상기 제1리브로부터 상기 케이스의 장측면 방향으로 연장된 다수의 제2리브를 포함하는 이차 전지.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 덮개는 절연 물질을 포함하는 이차 전지.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 덮개는 사출 성형에 의해 상기 플레이트와 일체로 형성된 이차 전지.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 덮개는 상기 벤트홀과 대응되는 위치에 형성된 중심홀을 포함하는 이차 전지.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 덮개는 하면에 형성된 가스 포집부를 포함하는 이차 전지.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 가스 포집부는
    베이스부; 및
    상기 베이스부로부터 돌출된 돌출부를 포함하는 이차 전지.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 베이스부의 두께는 상기 덮개의 두께보다 얇은 이차 전지.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 돌출부는 상기 가스 배출홀에 결합되는 이차 전지.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극 조립체의 제1전극판에 전기적으로 연결된 제1단자부와, 상기 전극 조립체의 제2전극판에 전기적으로 연결된 제2단자부를 더 포함하고,
    상기 제1단자부는 및 상기 제2단자부는 상기 전극 조립체의 한 쌍의 단측면에 각각 결합된 이차 전지.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극 조립체의 제1전극판에 전기적으로 연결된 제1단자부와, 상기 전극 조립체의 제2전극판에 전기적으로 연결된 제2단자부를 더 포함하고,
    상기 제1단자부 및 상기 제2단자부는 상기 플레이트에 결합된 이차 전지.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 덮개는
    상기 제1단자부와 상기 제2단자부의 내측에 위치하는 제1영역; 및
    상기 제1단자부와 상기 제2단자부의 외측에 위치하며, 상기 제1영역과 분리된 제2영역을 포함하는 이차 전지.
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