WO2014073880A1 - 이차전지 - Google Patents

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WO2014073880A1
WO2014073880A1 PCT/KR2013/010073 KR2013010073W WO2014073880A1 WO 2014073880 A1 WO2014073880 A1 WO 2014073880A1 KR 2013010073 W KR2013010073 W KR 2013010073W WO 2014073880 A1 WO2014073880 A1 WO 2014073880A1
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electrode tab
terminal
insulating member
elastic insulating
secondary battery
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PCT/KR2013/010073
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Inventor
공명철
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에스케이이노베이션 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a secondary battery.
  • Secondary batteries have been widely applied to a variety of portable electronic devices, such as smart phones, to electric vehicles in recent years, and their performance has been greatly improved through continuous research and development. Recently developed secondary batteries have a higher operating voltage and a higher energy density than conventional batteries.
  • the electrode active material when left in a high temperature environment or above a certain temperature, the electrode active material is activated in an unstable state, and suddenly reacts with the electrolyte to swell and explode.
  • the explosion and ignition potential of the ion battery depends on the state of charge of the secondary battery. The more charged it is, the more likely it is to explode and ignite.
  • the swelling phenomenon that the ion battery swells and explodes is called a swelling phenomenon. This swelling phenomenon occurs when the separator is damaged inside the cell due to not only overcharge of the ion battery but also over discharge or external shock.
  • a so-called protection circuit for connecting an active element called a PTC (Positive Temperature Coefficiency resistor) to the anode side in series and causing the internal resistance of the PTC to block input current during overcharging may be applied. It was.
  • the PTC prevents the battery from being charged any longer by inhibiting the flow of current flowing into the secondary battery, and only blocks the input current when the temperature of the secondary battery increases during overcharging, for example, it is already charged.
  • the secondary battery cannot be protected when the secondary battery is exposed to high temperature, overdischarged, or when the internal blocking film is damaged by an external shock.
  • a method of blocking the flow of current by operating the bimetal using heat generated from the battery module For example, a current blocking unit having a bimetal is provided on the side of the battery module capable of charging and discharging electricity, and the current blocking unit disconnects the battery module and the external circuit when the battery module is heated above a set temperature. When the battery module is overheated, the bimetal is separated from the contact and the conductive plate by receiving the heat inside the battery module, thereby bending the battery module 25 to be physically separated from the external circuit.
  • the current interruption unit having the above structure has a problem that the contact can be reattached to the conductive plate because of various abnormal reasons, because the current blocking unit is only temporarily opened with respect to the conductive plate. For example, the conductive plate may move toward the contact point. If the current interruption is distorted under physical force, the contact can reattach to the conductive plate.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a secondary battery that is safe, simple in structure, and reliable by preventing the electrode tab from being reconnected with the electrode tab in conjunction with the separation of the electrode tab from the terminal portion.
  • a secondary battery for achieving the above object, the electrode tab; A terminal portion fixed to the electrode tab and connected to an external circuit; It is fixed to the terminal portion, in conjunction with the electrode tab is separated from the terminal portion, and interposed between the electrode tab and the terminal portion includes an elastic insulating member to prevent re-contact of the electrode tab to the terminal portion.
  • the elastic insulating member When the electrode tab is opened from the terminal, a part of the electrode tab is fixed to the terminal portion so as to move away from the electrode tab and cover the terminal portion.
  • the elastic insulating member It is molded and made of synthetic resin to take the form of elastically deformable and constant thickness plate, which is fixed to the terminal part and is integrally formed with the fixing part, and waits in a state spanning the electrode tab, while the electrode tab is connected to the terminal part. And a blocking portion which is moved away from the electrode tab to the terminal portion and separated from the electrode tab to cover the terminal portion.
  • the elastic insulating member It is made of synthetic resin and is elastically deformable, the holding part accommodating and fixing the terminal part therein, the electrode tab integrally with the holding part and waiting in a state spanning the electrode tab, and the electrode tab is separated from the terminal part. It is provided with a blocking part which moves away from a terminal part side, and covers a terminal part.
  • the blocking portion is composed of a plurality of blocking pieces divided with respect to each other by the split slit.
  • the elastic insulating member includes: It is made of synthetic resin and is elastically deformable.
  • the fixing part is fitted into the support hole, and is formed integrally with the fixing part and stands in a state spanning the electrode tab, and is separated from the electrode tab when the electrode tab is separated from the terminal part. It includes a blocking portion to move to the terminal portion side to cover the terminal portion.
  • the blocking portion of the elastic insulating member, the spacer protrusion protruding in the thickness direction of the blocking portion is further formed.
  • the secondary battery according to the embodiment of the present invention made as described above is safe and simple in structure and high in reliability by preventing the electrode tab from being reconnected with the terminal tab in conjunction with the separation of the electrode tab from the terminal portion.
  • FIG. 1 is a view illustrating a secondary battery to which various kinds of elastic insulating members according to the present invention are applied.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view of a secondary battery equipped with an elastic insulating member according to a first embodiment of the present invention.
  • 3 to 6 are diagrams for explaining the operation of the elastic insulating member shown in FIG.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view of a secondary battery to which an elastic insulating member according to a second embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 8 and 9 are cross-sectional views showing the operation of the elastic insulating member shown in FIG.
  • FIG. 10 is a perspective view illustrating another example of the elastic insulating member illustrated in FIG. 7.
  • FIG. 11 is a perspective view illustrating still another example of the elastic insulating member illustrated in FIG. 7.
  • FIG. 12 is a perspective view showing still another example of the elastic insulating member shown in FIG.
  • FIG. 13 is a view partially illustrating a secondary battery to which an elastic insulating member according to a third embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view showing another example of the elastic insulating member shown in FIG.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a secondary battery 31 to which various types of elastic insulating members are applied according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the elastic insulating member according to the present embodiment is applicable to all kinds of pouch type secondary batteries having electrode tabs in contact with the terminal portion. Regardless of the type and capacity of the secondary battery.
  • a plurality of battery modules 33 are packaged.
  • the electrode tab 33a of the outermost battery module is connected to an external circuit in a state in which the electrode tab 33a is fixed to the terminal 35.
  • the elastic insulating member is an elastic body that is fixed to the terminal portion 35 and spans the electrode tab 33a, and due to swelling or other abnormal reasons, When apart from the terminal portion 35, the gap between the electrode tab 33a and the terminal portion 35 serves to cover and insulate the terminal portion 35.
  • the elastic insulating member has elasticity and insulation.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view of a secondary battery 41 equipped with an elastic insulating member 47 as a current blocking device 45 according to the first embodiment of the present invention.
  • the electrode tab 43a included in the battery module 43 is fixed to the terminal 35 by an interview, and the elastic insulating member 47 is applied to the terminal 35. .
  • the terminal portion 35 is formed by bending a strip-shaped copper plate having a predetermined thickness and has a certain degree of rigidity so as to maintain contact with the electrode tab 43a.
  • the terminal part 35 is connected to an external circuit in a state of being in close contact with the electrode tab 43a so that the power of the battery module 43 is supplied to an external power load, and also charged from the outside during charging. Power is transferred to the battery module 43.
  • the elastic insulating member 47 is in the form of a strip having a predetermined width, and part of the elastic insulating member 47 is attached to one side surface of the terminal portion 35 so as to extend over the upper end of the electrode tab 43a.
  • the width of the elastic insulating member 47 may vary depending on the case.
  • the elastic insulating member 47 includes a fixing part 47a which is adhesively fixed to one side of the terminal part 35, and a blocking part 47b which is integral with the fixing part 47a and is not attached to the terminal part 35. And a spacing protrusion 47c formed at the end portion in the width direction of the blocking portion 47b.
  • the elastic insulating member 47 Only a part of the elastic insulating member 47 is fixed to the terminal portion 35 through the fixing portion 47a, and the blocking portion 47b is separated from the terminal portion 35. Therefore, for example, the blocking part 47b may be lifted up.
  • the elastic insulating member 47 since the elastic insulating member 47 has elastic restoring force, when the external force is applied and the external force is removed, the elastic insulating member 47 is restored to the initial position.
  • the initial position described above is a state in which the elastic insulating member 47 is fully extended in the width direction.
  • the electrode tab 43a is in a state of being interviewed with one side of the terminal portion 35.
  • the elastic insulating member 47 and other types of elastic insulating members 49, 51, and 53 to be described later may be made of various materials as long as they have elastic restoring force, heat insulation, and non-conductivity, and may be formed of, for example, synthetic resin. There is also.
  • the elastic insulating member 47 In order to install the elastic insulating member 47 having the above-described configuration, first, in the state in which the elastic insulating member 47 is adhesively fixed to the terminal portion 35, the lower end of the elastic insulating member 47, that is, the spaced protrusion 47c. After raising the lower end is located, the electrode tab 43a is fixed to the terminal portion 35 in close contact and the elastic insulating member 47 may be placed.
  • the elastic insulating member 47 When the elastic insulating member 47 is placed, the elastic insulating member 47 is unfolded and the lower end portion of the elastic insulating member 47 spans the electrode tab 43a.
  • the electrode tab 43a may be fixed to the terminal portion 35 first, and then the fixing portion 47a of the prepared elastic insulating member 47 may be adhesively fixed to the terminal portion 35.
  • the elastic insulating member 47 installed through the above process is in a state where the lower end of the elastic insulating member 47 is fixed to the terminal portion 35 over the electrode tab 43a, and from the terminal portion 35 to the electrode tab 43a for abnormal reasons. It operates when it is separated, and insulates the terminal portion 35 from the electrode tab 43a. This will be described later with reference to FIGS. 3 to 6.
  • 3 to 6 are diagrams for explaining the operation of the elastic insulating member 47 shown in FIG.
  • an electrode tab 43a is tightly fixed to the terminal portion 35, and an elastic insulating member 47 is provided on the electrode tab 43a as a current blocking device 45. Able to know.
  • the electrode tab 43a and the terminal portion 35 are welded to each other through a welding process.
  • the elastic insulating member 47 is tightly fixed to the terminal portion 35 through a fixing portion (47a of FIG. 2), and the lower end portion of the elastic insulating member 47 spans the electrode tab 43a.
  • a spaced protrusion 47c is formed at a lower end of the elastic insulating member 47.
  • the spacing protrusion 47c is a protrusion formed thicker than other portions.
  • Attaching does not mean bonding but merely means that the elastic insulating member 47 is approximately interviewed with the terminal portion 35 (by the elastic restoring force of the elastic insulating member).
  • the elastic insulating member 47 is sandwiched between the electrode tab 43a and the terminal portion 35 to insulate the terminal portion 35 from the electrode tab 43a. That is, even if the electrode tab 43a moves back to the terminal portion 35 for various reasons, it is blocked by the elastic insulating member 47 and cannot be electrically connected to the terminal portion 35 again. (See Figure 6)
  • the spaced apart protrusion 47c provided at the lower end of the elastic insulating member 47 is thicker than other portions so as to further space the electrode tab 43a from the terminal portion 35.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view of a secondary battery 41 to which another type of elastic insulating member 49 is applied.
  • the elastic insulating member 49 as the current blocking device 45 of the secondary battery according to the second embodiment includes a holding portion 49b for accommodating and fixing the terminal portion 35 therein, and the holding portion 49b. And a blocking portion 49a integrally formed with the portion 49b and covering the electrode tab 43a.
  • the elastic insulating member 49 also has elastic restoring properties and, of course, has a heat insulating and insulating ability.
  • the holding part 49b has a fitting groove 49c in contact with a rear surface of the terminal part 35 (opposite side of the surface on which the electrode tab 43a is located) and partially accommodates the terminal part 35.
  • the elastic insulating member 49 is mounted on the battery module 43.
  • an adhesive may be applied to the inside of the fitting groove 49c to completely hold and hold the holding part 49b to the terminal part 35.
  • FIG. 8 and 9 are cross-sectional views showing the operation of the elastic insulating member 49 shown in FIG.
  • the blocking portion 49a extends over the electrode tab 43a while the terminal portion 35 is accommodated in the fitting groove 49c of the elastic insulating member 49.
  • the blocking portion 49a is sandwiched between the electrode tab 43a and the terminal portion 35, and the terminal portion 35 is removed from the electrode tab 43a. Insulate. Even if the electrode tab 43a is separated from the terminal portion 35 by the swelling phenomenon and then approaches the terminal portion 35 again, there is no fear that the electrode tab 43a is connected to the terminal portion 35.
  • FIG. 10 is a perspective view showing another example of the elastic insulating member 49 shown in FIG.
  • the blocking portion 49a of the elastic insulating member 49 is divided by a plurality of split slits 49e.
  • the blocking portion 49a is divided by the split slit 49e and is composed of a plurality of blocking pieces 49k.
  • the blocking piece 49k When the electrode tab 43a is separated from the terminal portion 35, the blocking piece 49k enters between the terminal portion 35 and the electrode tab 43a to insulate the terminal portion 35 from the electrode tab 43a.
  • the width of each of the blocking pieces 49k may vary depending on the case.
  • FIG. 11 is a perspective view showing still another example of the elastic insulating member 49 shown in FIG.
  • a spacer 49f may be further formed on the outer surface of the lower end of the blocking portion 49a.
  • the spacer 49f serves the same function as the spacer 47c shown in FIG. 4. That is, when the blocking portion 49a is interposed between the electrode tab 43a and the terminal portion 35, the electrode tab 43a is spaced farther from the terminal portion 35.
  • FIG. 12 is a perspective view showing still another example of the elastic insulating member 49 shown in FIG.
  • the plurality of elastic insulating members 49 constitute one set.
  • the width w of the elastic insulating member 49 is equal to the width of the blocking piece 49k shown in FIG.
  • each elastic insulating member 49 is the same as the type shown in FIG. That is, the holding part 49b for accommodating and fixing the terminal part 35, and the blocking part 49a integrally formed with the holding part 49b and interposed between the electrode tab 43a and the terminal part 35. And, it is composed of a spaced protrusion (49f) formed on the outer surface of the lower end of the blocking portion (49a).
  • FIG. 13 is a view partially showing a secondary battery 41 according to a third embodiment to which another type of elastic insulating member 51 is applied.
  • the secondary battery according to the third embodiment includes two elastic insulating members 51.
  • the elastic insulating member 51 is a synthetic resin plate having heat insulating and insulating ability as well as elastic restoring ability, and is fixed to the terminal portion 35 so as to extend across both end portions of the electrode tab 43a.
  • Two elastic insulating members 51 form a pair, and are positioned at both ends of the electrode tab 43a in the width direction (with the electrode tab 43a fixed to the terminal portion 35). In some cases, only one elastic insulating member 51 may be applied.
  • the width w1 of the terminal portion 35 can be reduced by placing the elastic insulating member 51 at both ends of the electrode tab 43a in the width direction.
  • the elastic insulating member 51 may include a fixing part 51a that is adhesively fixed to the terminal part 35, and a blocking part 51b that is integral with the fixing part 51a and spans both ends of the electrode tab 43a. And a spaced protrusion 51c formed on the outer side surface of the end of the blocking portion 51b.
  • the electrode tab 43a is tightly fixed to the terminal portion 35, and the elastic insulating members 51 are provided at both end portions of the electrode tab 43a, respectively.
  • the elastic insulating member 51 is waited over the electrode tab 43a in a state of being fixed to the terminal portion 35.
  • the elastic insulating member 51 moves toward the terminal portion 35 to cover the terminal portion 35 as described above, even if the electrode tab 43a is pushed back to the terminal portion 35 side as shown in FIG. never worry about reconnecting. Moreover, the insulation of the electrode tab 43a with respect to the terminal part 35 is more certain by the space
  • FIG. 18 is a cross-sectional view showing another example of the elastic insulating member 51 shown in FIG.
  • the elastic insulating member 53 as the current blocking device 45 shown in FIG. 18 includes a fixing portion 53a which is fitted to the terminal portion 35 and fixed thereto, and is integral with the fixing portion 53a and the electrode tab 43a. It consists of a blocking part 53b which spans the both ends of (), and the space
  • the blocking part 53b elastically supports the electrode tab 43a and elastically attaches to the terminal part 35 when the electrode tab 43a is pulled out to block the electrode tab 43a with respect to the terminal part 35.
  • a support hole 35a should be formed in the terminal portion 35.
  • the size of the support hole 35a is sufficient to fix the fixing portion 53a.

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Abstract

본 발명은 이차전지에 관한 것이다. 이는, 전극탭과; 상기 전극탭에 고정되며 외부의 회로와 접속되는 단자부와; 상기 단자부에 고정되며, 상기 전극탭이 단자부로부터 분리 이격됨에 연동하여, 전극탭과 단자부의 사이로 끼어들어 단자부에 대한 전극탭의 재접촉을 방지하는 탄성절연부재를 포함한다. 상기와 같이 이루어지는 본 발명의 실시예에 따른 이차전지는, 단자부로부터 전극탭이 분리됨에 연동하여 전극탭이 단자부와 재접속되지 않도록 함으로써 그만큼 안전하고 구조가 간단하며 신뢰성이 높다.

Description

이차전지
[관련출원의 상호참조]
본 출원은 2012년 11월 7일 출원된 한국특허 출원번호 제10-2012-0125453호를 우선권 주장하고 있으며, 상기 특허 문헌의 내용은 참조를 위해 본 발명에 모두포함된다.
본 발명은 이차전지에 관한 것이다.
이차전지(二次電池)는 예컨대 스마트폰 등의 각종 휴대용 전자기기에서부터 최근 전기자동차에 이르기까지 그 적용분야가 확대되고 있으며, 계속적인 연구 개발을 통해 그 성능이 크게 개선되고 있다. 최근에 개발되는 이차전지는 종전의 재래식에 비해 작동전압이 높고 에너지 밀도가 매우 높다.
그런데, 상기 이차전지는, 오랜 시간동안 과충전 하게 되면, 양극 활물질과 전해액의 부반응이 일어나, 양극 활물질의 구조가 붕괴되며 전해액이 산화하고, 그에 따라 음극 활물질에서 리튬결정이 석출되어 폭발이나 발화할 위험성도 갖는다.
또한 일정한 온도 이상의 고온환경에 방치되면, 전극 활물질이 불안정한 상태로 활성화되고 전해액과 급격히 반응하면서 부풀어 올라 폭발하기도 한다. 상기한 이온전지의 폭발 및 발화 가능성은 이차전지의 충전상태에 따라 달라진다. 과하게 충전될수록 폭발 및 발화 가능성이 높아지는 것이다.
이온전지가 부풀어 올라 폭발하는 것을 스웰링(swelling) 현상이라고 하는데, 이러한 스웰링현상은 이온전지의 과충전 뿐 아니라, 과방전이나 외부충격 등의 이유로 셀의 내부에서 분리막이 손상되었을 때 일어난다.
이러한 폭발과 발화의 문제를 해결하기 위하여, PTC(Positive Temperature Coefficiency resistor)라 부르는 능동소자를 양극쪽에 직렬 연결하고, 상기 PTC의 내부 저항으로 하여금 과충전시 입력전류를 차단하게 하는 이른바 보호회로가 적용되기도 하였다.
그러나 상기한 PTC는, 이차전지로 흐르는 전류의 흐름을 억제하여, 전지가 더 이상 충전되는 것을 방지하는 것으로서, 과충전시 이차전지의 온도가 상승할 경우에 입력전류를 차단하는 것일 뿐, 가령 이미 충전된 이차전기가 고온에 노출되었을 때에나, 과방전 되었을 때, 또는 외부의 충격을 받아 내부의 차단막이 손상되었을 때에 이차전지를 보호할 수는 없는 것이다.
상기한 방식과 다른 타입으로서, 전지모듈에서 발생하는 열을 이용하여 바이메탈을 작동시켜 전류의 흐름을 차단하는 것도 있다. 가령 전기의 충방전이 가능한 전지모듈의 측부에, 바이메탈을 갖는 전류차단부를 설치하고, 상기 전류차단부로 하여금 전지모듈이 설정온도 이상으로 가열될 경우 전지모듈과 외부회로를 단절시키는 것이다. 상기 바이메탈은 전지모듈이 과열된 경우, 전지모듈 내부의 열을 전달받아 휘어짐으로써 접점과 도전판을 분리하여, 전지모듈(25)이 외부 회로와 물리적으로 분리되도록 하는 것이다.
그런데 상기한 구조를 갖는 전류차단부는, 도전판에 대해 일시적으로 벌어진 것일 뿐 완전히 차단된 것이 아니므로, 여러 비정상적인 이유로 접점이 도전판에 다시 붙을 수 있다는 문제를 갖는다. 가령, 도전판이 접점을 향해 이동하거나. 전류차단부가 물리적 힘을 받아 찌그러질 경우 접점이 도전판에 다시 붙을 수 있는 것이다.
본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 창출한 것으로서, 단자부로부터 전극탭이 분리됨에 연동하여 전극탭이 단자부와 재접속되지 않도록 함으로써 그만큼 안전하고 구조가 간단하며 신뢰성이 높은 이차전지를 제공함에 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는, 전극탭과; 상기 전극탭에 고정되며 외부의 회로와 접속되는 단자부와; 상기 단자부에 고정되며, 상기 전극탭이 단자부로부터 분리 이격됨에 연동하여, 전극탭과 단자부의 사이로 끼어들어 단자부에 대한 전극탭의 재접촉을 방지하는 탄성절연부재를 포함한다.
또한, 상기 탄성절연부재는; 상기 전극탭이 단자로부터 벌어질 때 전극탭으로부터 떨어져 단자부측으로 이동하여 단자부를 커버할 수 있도록, 상기 단자부에 고정된 상태로 그 일부가 상기 전극탭에 걸쳐진다.
또한, 상기 탄성절연부재는; 합성수지로 성형 제작되어 탄성 변형가능하고 일정두께의 플레이트의 형태를 취하는 것으로서, 상기 단자부에 접착 고정되는 고정부와, 상기 고정부와 일체를 이루고, 상기 전극탭에 걸쳐진 상태로 대기하다가 전극탭이 단자부로부터 이격되는 순간 전극탭으로부터 떨어져 단자부측으로 옮아붙어 단자부를 커버하는 차단부를 포함한다.
또한, 상기 탄성절연부재는; 합성수지로 성형 제작된 것으로서 탄성 변형 가능하고, 상기 단자부를 그 내부에 수용 고정하는 홀딩부와, 상기 홀딩부와 일체를 이루고 상기 전극탭에 걸쳐진 상태로 대기하며 전극탭이 단자부로부터 이격되는 순간 전극탭으로부터 떨어져 단자부측으로 옮아붙어 단자부를 커버하는 차단부를 구비한다.
아울러, 상기 차단부는 분할슬릿에 의해 서로에 대해 분할된 다수의 차단편으로 구성된다.
또한, 상기 단자부에는 하나 이상의 지지구멍이 형성되어 있고, 상기 탄성절연부재는; 합성수지로 성형 제작된 것으로서 탄성 변형가능하고, 상기 지지구멍에 끼움 결합하는 고정부와, 상기 고정부와 일체를 이루고 상기 전극탭에 걸쳐진 상태로 대기하다가 전극탭이 단자부로부터 이격되는 순간 전극탭으로부터 떨어져 단자부측으로 옮아붙어 단자부를 커버하는 차단부를 포함한다.
또한, 상기 탄성절연부재의 차단부에는, 차단부의 두께방향으로 돌출된 이격돌기가 더 형성된다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 실시예에 따른 이차전지는, 단자부로부터 전극탭이 분리됨에 연동하여 전극탭이 단자부와 재접속되지 않도록 함으로써 그만큼 안전하고 구조가 간단하며 신뢰성이 높다.
도 1은 본 발명에 따른 여러 가지 종류의 탄성절연부재가 적용될 이차전지를 참고적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제 1실시예에 따른 탄성절연부재가 장착된 이차전지의 개략적 사시도이다.
도 3 내지 도 6은 상기 도 2에 도시한 탄성절연부재의 동작을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제 2실시예에 따른 탄성절연부재가 적용된 이차전지의 분해 사시도이다.
도 8 및 도 9는 상기 도 7에 도시한 탄성절연부재의 작동을 나타내 보인 단면도이다.
도 10은 상기 도 7에 도시한 탄성절연부재의 다른 예를 도시한 사시도이다.
도 11은 상기 도 7에 도시한 탄성절연부재의 또 다른 예를 도시한 사시도이다.
도 12는 상기 도 7에 도시한 탄성절연부재의 또 다른 예를 도시한 사시도이다.
도 13은 본 발명의 제 3실시예에 따른 탄성절연부재가 적용된 이차전지를 부분적으로 도시한 도면이다.
도 14 내지 도 17은 상기 도 13에 도시한 탄성절연부재의 동작을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 18은 상기 도 13에 도시한 탄성절연부재의 다른 예를 도시한 단면도이다.
이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 여러 가지 종류의 탄성절연부재가 적용될 이차전지(31)를 참고적으로 도시한 도면이다.
기본적으로 본 실시예에 따른 탄성절연부재는, 단자부와 접하는 전극탭이 있는 모든 종류의 파우치형 이차전지에 적용할 수 있는 것이다. 이차전지의 형식이나 용량에 구애받지 않는다.
도 1에 도시한 이차전지(31)에는 다수의 전지모듈(33)이 패키지화되어 있다. 특히 최외곽측 전지모듈의 전극탭(33a)은 단자부(35)와 면접 고정된 상태로 외부의 회로와 접속된다.
기본적으로, 본 발명의 실시예에 따른 탄성절연부재는, 상기 단자부(35)에 고정된 상태로 전극탭(33a)에 걸쳐진 탄성체로서, 스웰링현상이나 기타 비정상적인 이유로 인하여, 전극탭(33a)이 단자부(35)로부터 떨어져 벌어질 때, 전극탭(33a)과 단자부(35) 사이로 끼어들어가 단자부(35)를 커버하여 절연시키는 역할을 한다. 당연히 상기 탄성절연부재는 탄성과 절연성을 구비한다.
도 2는 본 발명의 제 1실시예에 따른, 전류차단디바이스(45)로서의 탄성절연부재(47)가 장착된 이차전지(41)의 개략적 사시도이다.
도면을 참조하면, 전지모듈(43)에 구비되어 있는 전극탭(43a)이 단자부(35)에 면접 고정되어 있고, 상기 단자부(35)에 탄성절연부재(47)가 적용되어 있음을 알 수 있다.
상기 단자부(35)는 일정두께를 갖는 띠형 구리판으로 절곡 제작된 것으로서, 전극탭(43a)과의 접촉을 유지하도록 어느 정도의 강성을 갖는다. 상기 단자부(35)는 전극탭(43a)에 밀착된 상태로 외부의 회로와 접속되어, 전지모듈(43)의 전력이 외부의 전력부하로 공급되도록 함과 아울러, 충전시 외부로부터 공급된 충전용 전력을 전지모듈(43)로 전달한다.
상기 탄성절연부재(47)는, 일정폭을 갖는 띠의 형태를 취하며 그 일부가 상기 단자부(35)의 일측면에 접착 고정된 상태로, 상기 전극탭(43a)의 상단부에 걸쳐져 있다.상기 탄성절연부재(47)의 폭은 경우에 따라 얼마든지 달라질 수 있다.
상기 탄성절연부재(47)는, 단자부(35)의 일측면에 접착 고정되는 고정부(47a)와, 상기 고정부(47a)에 일체를 이루며 단자부(35)에는 붙어 있지 않은 차단부(47b)와, 상기 차단부(47b)의 폭방향 단부에 형성된 이격돌기(47c)로 구성된다.
상기 탄성절연부재(47)는 고정부(47a)를 통해 일부만 단자부(35)에 고정되며 차단부(47b)는 단자부(35)로부터 분리되어 있는 것이다. 따라서 가령 상기 차단부(47b)를 위로 들어 올릴 수 도 있다. 특히 상기 탄성절연부재(47)는 탄성 복원력을 가지므로 외력을 가했다가 외력을 제거하면 처음의 위치로 복원된다.
상기한 처음의 위치라 함은, 탄성절연부재(47)가 폭방향으로 완전히 펼쳐진 상태이다. 이를테면 상기 전극탭(43a)이 없다고 할 경우, 상기 단자부(35)의 일측면에 면접하는 상태이다.
상기 탄성절연부재(47) 및 후술할 다른 타입의 탄성절연부재(49,51,53)는 탄성 복원력과 단열 및 비전도성을 가지는 한에 있어서 다양한 소재로 제작될 수 있으며, 가령 합성수지로 성형될 수 도 있다.
상기한 구성을 갖는 탄성절연부재(47)를 설치하기 위해서는 먼저, 탄성절연부재(47)를 단자부(35)에 접착 고정시킨 상태에서, 상기 탄성절연부재(47)의 하단부 즉 이격돌기(47c)가 위치한 하단부를 위로 들어올린 후, 전극탭(43a)을 단자부(35)에 밀착 고정시키고 탄성절연부재(47)를 놓으면 된다.
상기 탄성절연부재(47)를 놓으면, 탄성절연부재(47)가 펼쳐지며 탄성절연부재(47)의 하단부가 상기 전극탭(43a)에 걸쳐진다.
상기 방법과 달리, 상기 전극탭(43a)을 단자부(35)에 먼저 고정시킨 후, 준비되어 있는 탄성절연부재(47)의 고정부(47a)를 단자부(35)에 접착 고정시킬 수 도 있다.
여하튼, 상기 과정을 통해 설치된 탄성절연부재(47)는, 단자부(35)에 고정되어 있는 상태로 그 하단부가 전극탭(43a) 위에 걸쳐져 대기하며, 비정상적인 이유로 단자부(35)로부터 전극탭(43a)이 분리될 때 동작하여, 전극탭(43a)에 대해 단자부(35)를 절연시킨다. 이에 대해서는 도 3 내지 도 6을 통해 후술하기로 한다.
도 3 내지 도 6은 상기 도 2에 도시한 탄성절연부재(47)의 동작을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 상기 단자부(35)에 전극탭(43a)이 밀착 고정되어 있고, 상기 전극탭(43a)의 상부에 전류차단디바이스(45)로서의 탄성절연부재(47)가 구비되어 있음을 알 수 있다. 상기 전극탭(43a)과 단자부(35)는 용접과정을 통해 서로에 대해 용접 결합된 상태이다.
상기 탄성절연부재(47)는 고정부(도 2의 47a)를 통해 단자부(35)에 밀착 고정되며 대략 하단부가 전극탭(43a)에 걸쳐져 있다. 또한 상기 탄성절연부재(47)의 하단부에는 이격돌기(47c)가 형성되어 있다. 상기 이격돌기(47c)는 다른 부분보다 두껍게 형성되어 있는 돌출부이다.
상기 대기 상태에서, 가령 전지모듈(43)이 스웰링현상에 의해 부풀어올라, 도 5b에 도시한 것처럼, 전극탭(43a)이 단자부(35)로부터 떨어져 화살표 z 방향으로 밀려 이동하기 시작하면, 상기 탄성절연부재(47)가 화살표 a 방향으로 재껴 올라간다.
상기 전극탭(43a)이 화살표 z방향으로 계속 이동하면 마침내, 탄성절연부재(47)의 하단부가 전극탭(43a)을 더 이상 따라가지 못하고, 전극탭(43a)으로부터 떨어져 화살표 b 방향으로 이동하여 단자부(35)에 옮아 붙어 단자부(35)를 커버한다. (도 5 참조)
옮아 붙는다는 의미는 접착된다는 의미가 아니라 단지 (탄성절연부재의 탄성 복원력에 의해) 탄성절연부재(47)가 단자부(35)에 전체적으로 대략 면접한다는 의미이다.
결국 상기 탄성절연부재(47)는 전극탭(43a)과 단자부(35)의 사이에 끼어들어, 전극탭(43a)에 대해 단자부(35)를 절연한다. 즉, 상기 전극탭(43a)이 여러 가지 이유로 단자부(35) 측으로 다시 이동하더라도, 상기 탄성절연부재(47)에 막혀, 단자부(35)에 다시 전기적으로 접속되지 못하는 것이다. (도 6 참조)
특히 도 6에 도시한 바와같이, 상기 탄성절연부재(47)의 하단부에 마련되어 있는 이격돌기(47c)는 다른 부분보다 두꺼워 단자부(35)로부터 전극탭(43a)을 더욱 멀리 이격시킨다.
도 7은 다른 타입의 탄성절연부재(49) 적용된 이차전지(41)의 분해 사시도이다.
이하, 상기한 도면부호와 동일한 도면부호는 동일한 기능의 동일한 부재를 가리킨다.
도시한 바와같이, 제 2실시예에 따른 이차전지의 전류차단디바이스(45)로서의 탄성절연부재(49)는, 상기 단자부(35)를 그 내부에 수용 고정하는 홀딩부(49b)와, 상기 홀딩부(49b)에 일체를 이루며 상기 전극탭(43a)에 걸쳐지는 차단부(49a)를 포함한다. 상기 탄성절연부재(49)도 탄성 복원성을 가지며 단열 및 절연 능력을 가짐은 물론이다.
상기 홀딩부(49b)는, 상기 단자부(35)의 후면(상기 전극탭(43a)이 위치한 면의 반대면)에 접하며 단자부(35)를 부분적으로 수용하는 끼움홈(49c)을 갖는다. 상기 끼움홈(49c) 내에 단자부(35)를 삽입함으로써, 전지모듈(43)에 대한 탄성절연부재(49)의 장착이 이루어지는 것이다.
필요에 따라 상기 끼움홈(49c)의 내부에 접착제를 도포하여, 홀딩부(49b)를 단자부(35)에 완전히 접착 고정시킬 수 도 있음은 물론이다.
도 8 및 도 9는 상기 도 7에 도시한 탄성절연부재(49)의 작동을 나타내 보인 단면도이다.
도시한 바와같이, 상기 탄성절연부재(49)의 끼움홈(49c)내에 상기 단자부(35)가 수용된 상태로, 상기 차단부(49a)가 전극탭(43a)에 걸쳐져 있다. 이 상태에서 상기 전극탭(43a)이 단자부(35)로부터 분리되면 상기 차단부(49a)가 전극탭(43a)과 단자부(35)의 사이로 끼어 들어가, 전극탭(43a)으로부터 단자부(35)를 절연시킨다. 스웰링현상에 의해 전극탭(43a)이 단자부(35)로부터 분리된 후 단자부(35)로 다시 접근하더라도, 전극탭(43a)이 단자부(35)에 접속될 염려가 없는 것이다.
도 10은 상기 도 7에 도시한 탄성절연부재(49)의 다른 예를 도시한 사시도이다.
도면을 참조하면, 상기 탄성절연부재(49)의 차단부(49a)가 다수의 분할슬릿(49e)에 의해 분할되어 있음을 알 수 있다. 상기 차단부(49a)는 분할슬릿(49e)에 의해 나뉘어 다수의 차단편(49k)으로 구성된다.
상기 차단편(49k)은 단자부(35)로부터 전극탭(43a)이 분리될 때, 단자부(35)와 전극탭(43a)의 사이로 들어가, 전극탭(43a)으로부터 단자부(35)를 절연시킨다. 상기 각 차단편(49k)의 폭은 경우에 따라 달라질 수 있다.
도 11은 상기 도 7에 도시한 탄성절연부재(49)의 또 다른 예를 도시한 사시도이다.
도시한 바와같이, 상기 차단부(49a)의 하단부 외측면에 이격돌기(49f)를 더 형성할 수 있다. 상기 이격돌기(49f)는 도 4에 도시한 이격돌기(47c)와 같은 역할을 하는 것이다. 즉, 차단부(49a)가 전극탭(43a)과 단자부(35)의 사이에 개재되었을 때, 전극탭(43a)을 단자부(35)로부터 보다 멀리 이격시키는 것이다.
도 12는 상기 도 7에 도시한 탄성절연부재(49)의 또 다른 예를 도시한 사시도이다.
도면을 참조하면, 다수의 탄성절연부재(49)가 하나의 세트를 이루고 있음을 알 수 있다. 상기 탄성절연부재(49)의 폭(w)은 도 8에 도시한 차단편(49k)의 폭과 같다.
상기 각 탄성절연부재(49)의 구조는 도 11에 도시한 타입과 같다. 즉, 상기 단자부(35)를 수용고정하는 홀딩부(49b)와, 상기 홀딩부(49b)에 일체를 이루며 상기 전극탭(43a)과 단자부(35)의 사이에 개재되는 차단부(49a)와, 상기 차단부(49a)의 하단부 외측면에 형성되는 이격돌기(49f)로 구성되는 것이다.
도 13은 다른 타입의 탄성절연부재(51)가 적용되어 있는 제 3실시예에 따른 이차전지(41)를 부분적으로 도시한 도면이다.
도시한 바와같이, 제 3실시예에 따른 이차전지에는 두 개의 탄성절연부재(51)로 구성된다. 상기 탄성절연부재(51)는 단열 및 절연 능력과 더불어 탄성 복원성을 갖는 합성수지 플레이트로서, 상기 단자부(35)에 고정된 상태로 상기 전극탭(43a)의 양측단부에 걸쳐져 있다.
상기 탄성절연부재(51)는 두 개가 하나의 쌍을 이루며, (상기 단자부(35)에 전극탭(43a)이 고정되어 있는 상태에서) 전극탭(43a)의 폭방향 양측단부에 위치한다. 경우에 따라 상기 탄성절연부재(51)를 하나만 적용해도 무방하다.
상기한 바와같이, 상기 탄성절연부재(51)를 전극탭(43a)의 폭방향 양측단부에 위치시킴으로써 단자부(35)의 폭(w1)을 줄일 수 있다.
상기 탄성절연부재(51)는, 단자부(35)에 접착 고정되는 고정부(51a)와, 상기 고정부(51a)에 일체를 이루며 전극탭(43a)의 양측단부에 걸쳐지는 차단부(51b)와, 상기 차단부(51b)의 단부 외측면에 형성되어 있는 이격돌기(51c)로 이루어진다.
도 14 내지 도 17은 상기 도 13에 도시한 탄성절연부재(51)의 동작을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 14를 참조하면, 상기 단자부(35)에 전극탭(43a)이 밀착 고정되어 있고, 전극탭(43a)의 양측단부에 상기 탄성절연부재(51)가 각각 구비되어 있음을 알 수 있다. 상기 탄성절연부재(51)는 단자부(35)에 고정되어 있는 상태로 전극탭(43a)에 걸쳐져 대기한다.
상기 대기 상태에서, 가령 전지모듈(43)의 스웰링현상이 발생하여, 전극탭(43a)이 단자부(35)로부터 화살표 c 방향으로 떨어져 나가면, 도 15에 도시한 바와같이, 양측의 탄성절연부재(51)가 화살표 a방향으로 재껴진 후, 전극탭(43a)이 완전히 빠져나감에 따라 단자부(35)로 탄성복원된다.(도 16)
상기와 같이 탄성절연부재(51)가 단자부(35)측으로 이동하여 단자부(35)를 커버하므로, 도 17과 같이 전극탭(43a)이 단자부(35) 측으로 다시 밀려들어온다 하더라도, 단자부(35)와 다시 접속할 염려가 없다. 아울러 상기 차단부(51b)의 단부에 형성되어 있는 이격돌기(51c)에 의해 단자부(35)에 대한 전극탭(43a)의 절연은 더욱 확실하다.
도 18은 상기 도 13에 도시한 탄성절연부재(51)의 다른 예를 도시한 단면도이다.
도 18에 도시한 전류차단디바이스(45)로서의 탄성절연부재(53)는, 단자부(35)에 끼워져 고정되는 고정부(53a)와, 상기 고정부(53a)에 일체를 이루며 상기 전극탭(43a)의 양측단부에 걸쳐지는 차단부(53b)와, 상기 차단부(53b)의 단부에 형성되어 있는 이격돌기(53c)로 이루어진다.
상기 차단부(53b)는 전극탭(43a)을 탄성적으로 가압 지지하며 전극탭(43a)이 빠져나가면 단자부(35)에 탄력적으로 붙어 단자부(35)에 대해 전극탭(43a)을 차단한다.
특히 상기 탄성절연부재(53)를 적용하기 위해서는 단자부(35)에 지지구멍(35a)이 형성되어 있어야 한다. 상기 지지구멍(35a)의 크기는 고정부(53a)를 끼워 고정시킬 수 있을 정도이면 족하다.
이러한 구성을 갖는 탄성절연부재(53)의 동작은 도 12에 도시한 바와 동일하게 이루어진다.
이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
[부호의 설명]
31:이차전지
33:전지모듈
33a:전극탭
35:단자부
35a:지지구멍
41:이차전지
43:전지모듈
43a:전극탭
45:전류차단디바이스
47:탄성절연부재
47a:고정부
47b:차단부
47c:이격돌기
49:탄성절연부재
49a:차단부
49b:홀딩부
49c:끼움홈
49e:분할슬릿
49f:이격돌기
49k:차단편
51:탄성절연부재
51a:고정부
51b:차단부
51c:이격돌기
53:탄성절연부재
53a:고정부
53b:차단부
53c:이격돌기

Claims (7)

  1. 전극탭과;
    상기 전극탭에 고정되며 외부의 회로와 접속되는 단자부와;
    상기 단자부에 고정되며, 상기 전극탭이 단자부로부터 분리 이격됨에 연동하여, 전극탭과 단자부의 사이로 끼어들어 단자부에 대한 전극탭의 재접촉을 방지하는 탄성절연부재를 포함하는 이차전지.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 탄성절연부재는;
    상기 전극탭이 단자로부터 벌어질 때 전극탭으로부터 떨어져 단자부측으로 이동하여 단자부를 커버할 수 있도록, 상기 단자부에 고정된 상태로 그 일부가 상기 전극탭에 걸쳐진 이차전지.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 탄성절연부재는;
    합성수지로 성형 제작되어 탄성 변형가능하고 일정두께의 플레이트의 형태를 취하는 것으로서,
    상기 단자부에 접착 고정되는 고정부와,
    상기 고정부와 일체를 이루고, 상기 전극탭에 걸쳐진 상태로 대기하다가 전극탭이 단자부로부터 이격되는 순간 전극탭으로부터 떨어져 단자부측으로 옮아붙어 단자부를 커버하는 차단부를 포함하는 이차전지.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 탄성절연부재는;
    합성수지로 성형 제작된 것으로서 탄성 변형 가능하고,
    상기 단자부를 그 내부에 수용 고정하는 홀딩부와,
    상기 홀딩부와 일체를 이루고 상기 전극탭에 걸쳐진 상태로 대기하며 전극탭이 단자부로부터 이격되는 순간 전극탭으로부터 떨어져 단자부측으로 옮아붙어 단자부를 커버하는 차단부를 구비하는 이차전지.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 차단부는 분할슬릿에 의해 서로에 대해 분할된 다수의 차단편으로 구성된 이차전지.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 단자부에는 하나 이상의 지지구멍이 형성되어 있고,
    상기 탄성절연부재는;
    합성수지로 성형 제작된 것으로서 탄성 변형가능하고,
    상기 지지구멍에 끼움 결합하는 고정부와,
    상기 고정부와 일체를 이루고 상기 전극탭에 걸쳐진 상태로 대기하다가 전극탭이 단자부로부터 이격되는 순간 전극탭으로부터 떨어져 단자부측으로 옮아붙어 단자부를 커버하는 차단부를 포함하는 이차전지.
  7. 제 3항 내지 제 6항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 탄성절연부재의 차단부에는, 차단부의 두께방향으로 돌출된 이격돌기가 더 형성되어 있는 이차전지.
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