WO2017222219A1 - 이차전지 - Google Patents

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WO2017222219A1
WO2017222219A1 PCT/KR2017/006063 KR2017006063W WO2017222219A1 WO 2017222219 A1 WO2017222219 A1 WO 2017222219A1 KR 2017006063 W KR2017006063 W KR 2017006063W WO 2017222219 A1 WO2017222219 A1 WO 2017222219A1
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insulating film
electrode
secondary battery
circuit module
cap plate
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PCT/KR2017/006063
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홍성표
조호재
박범식
김지원
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Samsung SDI Co Ltd
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Samsung SDI Co Ltd
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Definitions

  • the present invention relates to a secondary battery.
  • a secondary battery is a battery that can be charged and discharged unlike a primary battery that is not rechargeable. Secondary batteries are widely used in portable electronic devices such as mobile phones, laptops, and camcorders, or widely used as power sources for driving motors of hybrid vehicles.
  • the secondary battery includes an electrode assembly including a positive electrode and a negative electrode and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode.
  • the electrode assembly is accommodated in the case to perform charging and discharging, and the case is provided with terminals to supply or receive current.
  • safety elements such as a safety member and a protection circuit module (PCM) equipped with a temperature element are electrically connected to the electrode assembly to effectively control abnormal conditions such as overcharge and overcurrent. It consists of.
  • the safety member electrically connected to the electrode terminal may be disconnected from the electrode terminal, and the protection circuit module may not be normally operated or deformed.
  • One aspect of the present invention is to provide a secondary battery that can prevent the safety member is in direct contact with the protective circuit module, and the safety member is in close contact with the electrode terminal to prevent the safety member from being separated from the electrode terminal.
  • a secondary battery includes an electrode assembly including a first electrode, a second electrode, and a separator, a case accommodating the electrode assembly therein, an opening formed in the case, and electrically connected to the first electrode.
  • a cap plate electrically connected to the second electrode, the electrode terminal protruding from the cap plate, a protective circuit module connected to the cap plate, and disposed on one side of the electrode terminal to electrically connect the electrode terminal.
  • a first insulating film connected between the safety circuit module, the safety circuit module and the safety member electrically connected to the protection circuit module, and extending to the electrode terminal while covering the safety member.
  • the safety member has a first connection lead protruding toward the electrode terminal and protruding in a direction opposite to the first connection lead, the lead connection part electrically connected to the connection part of the protective circuit module. It may include a second connection lead and the temperature element disposed between the first connection lead and the second connection lead.
  • the first connection lead may include a first portion connected to the electrode terminal, and may include a second portion bent from the first portion and formed between the temperature element lower portion and the cap plate.
  • the first insulating film may extend from the first connection lead to the second connection lead.
  • the first insulating film may be attached to the protective circuit module spaced apart from the first portion.
  • the lead connecting portion may be formed with an indentation formed inwardly.
  • the temperature element may be formed of a positive temperature coefficient (PTC) element.
  • PTC positive temperature coefficient
  • It may include a second insulating film disposed between the cap plate and the safety member.
  • the first insulating film thickness may be formed thinner than the thickness of the second insulating film.
  • the first insulating film thickness may be formed to a thickness of 1/3 to 2/3 of the thickness of the second insulating film.
  • the first insulating film may have a lower thermal conductivity than the second insulating film.
  • the secondary battery according to an embodiment of the present invention may prevent the protection circuit module from being deformed or abnormally operated even when the safety member is overheated, and the safety member is in close contact with the electrode terminal so that the safety member is separated from the electrode terminal. Can be prevented.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating a rechargeable battery according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the secondary battery shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a plan view of the first insulating film attached to the safety member of the secondary battery illustrated in FIG.
  • FIG. 4 is a front view illustrating a first embodiment of a first insulating film disposed between a safety member and a protection circuit module applied to the secondary battery illustrated in FIG. 3.
  • FIG. 5 is a front view illustrating a second embodiment of the first insulating film disposed between the safety member and the protection circuit module applied to the secondary battery illustrated in FIG. 3.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating a secondary battery according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the secondary battery illustrated in FIG. 1.
  • the secondary battery 100 according to an embodiment of the present invention is the case 20, the cap plate 21, the protection circuit module 30, the safety receiving the electrode assembly and the electrode assembly
  • the member 50 may be included.
  • a rectangular battery is described as an example, the present invention is not limited thereto, and the present invention may be applied to various secondary batteries such as a pouch battery and a lithium polymer battery.
  • the electrode assembly includes a first electrode, a second electrode, and a separator disposed between the first electrode and the second electrode.
  • An electrode assembly is accommodated in the case 20, and the case 20 is formed of a box in which an opening is formed at an upper end thereof and a space for accommodating the electrode assembly is formed.
  • the electrode assembly and the electrolyte are accommodated in the case 20.
  • the case 20 may be manufactured by processing aluminum or an aluminum alloy by a method such as rapid deep drawing.
  • the cap plate 21 is coupled to the opening of the case 20 to seal the case 20 and is made of an electrically conductive metal material such as aluminum or an aluminum alloy.
  • the first electrode tab protruding from the first electrode on the lower surface of the cap plate 21 may be electrically connected to the cap plate 21 so that the cap plate 21 and the case 20 may be charged with the first electrode.
  • a gasket may be interposed between the case 20 and the cap plate 21 so that only the cap plate 21 may be electrically charged.
  • the electrode terminal 24 may be located at the center of the cap plate 21.
  • the electrode terminal 24 is installed on the cap plate 21 via the insulating gasket 24a, and the insulating gasket 24a surrounds the electrode terminal 24 to electrically connect the electrode terminal 24 and the cap plate 21.
  • connection area 22 may be formed at one side of the cap plate 21.
  • Cap plate 21 may be formed with a screw hole for physically coupling the protective circuit module 30 and the upper cover 10. Screws may be coupled to the screw holes.
  • the connection region 22 is formed near the screw hole, and the cap plate 21 charged with the first electrode may be electrically connected to the protection circuit module 30 through the connection region.
  • the protection circuit module 30 is installed on the cap plate 21 and may include circuit elements 32.
  • the protective circuit module 30 has a shorter length than the cap plate 21, but the length of the protective circuit module 30 may be 1/3 to 2/3 of the length of the cap plate 21.
  • the protective circuit module 30 is electrically connected to the cap plate 21 through a connecting member 42 protruding toward the cap plate 21 from the side.
  • the connection member 42 may be formed of a nickel plate, and the connection member 42 may be bonded by the soldering method of the connection region 22.
  • the connecting member 42 is made of a bent metal plate and has a screw hole formed therein.
  • the lead terminal 40 is installed in the protection circuit module 30, and the lead terminal 40 may be connected to an external device.
  • the secondary battery 100 includes an upper cover 10 that covers the protection circuit module 30.
  • the upper cover 10 surrounds the protection circuit module 30 and is attached to the cap plate 21 by screws 12a and 14a. Can be fixed. Screw grooves 12 and 14 are formed at both sides of the upper cover 10, and protective caps 12b and 14b may be coupled to the screw grooves 12 and 14.
  • the safety member 50 may be disposed between the cap plate 21 and the protection circuit module 30.
  • the protection circuit module 30 is electrically connected to the electrode terminal 24 via the safety member 50.
  • the safety member 50 includes a first connecting lead 52 connected to the electrode terminal 24 and a second connecting lead 55 electrically connected to the connecting portion 41 of the protection circuit module 30.
  • the connection lead 54 and the temperature element 56 interposed between the first connection lead 52 and the second connection lead 54 are included.
  • the temperature element 56 is a current blocking means for blocking current when an overcurrent flows.
  • the temperature element 56 may be a positive temperature coefficient (PTC) element.
  • the PTC device is a device in which resistance increases as temperature increases. When the temperature of the secondary battery 100 increases, the PTC device increases the resistance to cut off the current. . That is, the power disconnection and the energization function may be performed according to the temperature of the secondary battery.
  • the temperature element 56 may be made of a polymer composite.
  • the temperature element 56 is interposed between the first connection lead 52 and the second connection lead 54, and the first connection lead 52 and the second connection lead 54 are opposite to each other from the temperature element 56. Protrude in the direction.
  • the first connection lead 52 connects a first portion 52a connected to the electrode terminal 24 and a second portion 52b that is bent at the first portion 52a and joined at the bottom surface of the temperature element 56. Include.
  • the first connection lead 52 is bent to form a first portion 52a and a second portion 52b to provide a space between the protective circuit module 30 and the cap plate 21 due to the installation of the safety member 50. Waste can be minimized.
  • the second insulating film 64 is disposed between the second portion 52b and the cap plate 21 of the safety member 50, and the second insulating film 64 includes the insulating gasket 24a and the connection region 22. Is attached between. As a result, the first connection lead 52 electrically connected to the electrode terminal 24 of the second electrode may be prevented from directly contacting the cap plate 21 electrically charged with the first electrode.
  • the second connection lead 54 includes a lead connection portion 55 that is bonded to the temperature element 56 and is electrically connected to the connection portion 41 of the protection circuit module 30.
  • the lead connecting portion 55 protrudes from an end portion of the second connection lead 54 and may be formed to have a smaller width and length than the second connection lead 54.
  • an indentation portion 55a may be formed on the side surface of the lead connecting portion 55. When the indentation part 55a is connected to the connection part 41 of the protection circuit module 30, the lead connection part 55 may function as a guide so that the lead connection part 55 may be connected to a proper position of the connection part 41.
  • FIG. 3 is a plan view of the first insulating film attached to the safety member of the secondary battery illustrated in FIG. 2, and FIG. 4 is a first insulation disposed between the safety member and the protection circuit module applied to the secondary battery illustrated in FIG. 3.
  • 5 is a front view showing a first embodiment of the film, and FIG. 5 is a front view showing a second embodiment of the first insulating film disposed between the safety member and the protection circuit module applied to the secondary battery shown in FIG.
  • the safety member 50 is connected to the electrode terminal 24 and disposed in one direction of the cap plate 21.
  • the second insulating film 64 is attached to the cap plate 21 to prevent the safety member 50 and the cap plate 21 directly contact, the safety member 50 and the protective circuit module 30 ),
  • the first insulating film 62 is attached to the protection circuit module 30 to prevent direct contact.
  • the first insulating film 62 exposes the lead connecting portion 55 of the safety member 50, between the first connection lead 52 and the protection circuit module 30, and the second connection lead 54 and the protection circuit. Located between modules 30.
  • the lead connecting portion 55 protrudes from an end of the second connection lead 54 and may be formed to be the same as or thicker than the thickness of the first insulating film 62. Through this, the lead connecting portion 55 may be easily electrically connected to the connecting portion 41 of the protection circuit module 30.
  • a buffer space G is formed between the first insulating film 62 attached to the protection circuit module 30 and the first portion 52a of the first connection lead 52. Can be formed.
  • the second connecting lead 54 of the safety member 50 is pressed by the first insulating film 62 so that the first connecting lead 52 of the safety member 50 is in close physical contact with the cap plate 21.
  • an abnormal phenomenon such as a swelling phenomenon occurs in the secondary battery 100 due to the buffer space G formed between the first insulating film 62 and the first portion 52a of the first connection lead 52.
  • the shock is absorbed in the buffer space G, and the safety member 50 is in close contact with the cap plate 21 by the first insulating film 62, so that the first connection lead of the safety member 50 ( 52 may maintain a stable coupling with the electrode terminal 24. Therefore, in this case, since the shock is absorbed by the buffer space G, the thickness of the first insulating film 62 may be thinner than in other cases.
  • the second insulating film 64 is attached to the cap plate 21, and the connection region 22 electrically connected to the insulating gasket 24a of the electrode terminal 24 and the connection member 42 of the protection circuit module 30.
  • the thickness of the first insulating film 62 may be smaller than the thickness of the second insulating film 64. That is, the thickness of the first insulating film 62 may be formed in the range of 1/3 to 2/3 of the thickness of the second insulating film 64. In this case, the thermal conductivity of the first insulating film 62 may be lower than that of the second insulating film 64.
  • the protection circuit module 30 may function as a safety device of the secondary battery 100 only when the safety member 50 is at a high temperature, the thermal conductivity of the first insulating film 62 may be lower than that of the second insulating film. A material lower than the thermal conductivity of (64) is selected.
  • the first insulating film 62 may be made of polyethylene (PE) or polypropylene (PP).
  • the thickness of the first insulating film 62 is the second insulating film 64. It may be formed larger than the thickness of.
  • the thermal conductivity of the first insulating film 62 may be lower than the thermal conductivity of the second insulating film 64 by providing a difference in thickness between the first insulating film 62 and the second insulating film 64.
  • the safety member 50 may be strongly pressed to improve adhesion to the cap plate 21.
  • the thermal conductivity of the first insulating film 62 is lower than that of the second insulating film 64 by the selection of the thickness and the material of the first insulating film 62, so that the heat generated from the safety member 50 is protected. It is directed towards the case 20 rather than the module 30. As described above, this is to improve the reliability of the normal operation of the protection circuit module 30, which is the safety device of the secondary battery 100, to effectively control the risk of heat generation and explosion of the secondary battery 100.
  • the step difference between the first connection lead 52 and the second connection lead 54 is reduced, and thus the first insulation is performed.
  • the installation space may be minimized by reducing the buffer space G between the film 62 and the first connection lead 52. That is, since the first insulating film 62 is made of a material having elasticity as well as insulation, when the impact is applied due to the abnormal state of the secondary battery 100 as described above, the first insulating film 62 is formed thickly. This is because the shock can be absorbed.
  • electrode terminal 24a insulating gasket
  • protection circuit module 32 circuit elements
  • connection member 50 safety member

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Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 이차전지는 제1 전극, 제2 전극 및 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체, 상기 전극조립체가 내부에 수용되는 케이스, 상기 케이스에 형성된 개구에 결합되고, 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되는 캡플레이트, 상기 제2 전극과 전기적으로 연결되며, 상기 캡플레이트에서 돌출된 전극단자, 상기 캡플레이트 상에 연결되는 보호회로모듈, 상기 전극단자의 일측에 배치되어 상기 전극단자와 전기적으로 연결되고, 상기 보호회로모듈과 전기적으로 연결되는 안전 부재, 상기 보호회로모듈 및 상기 안전 부재 사이에 배치되고, 상기 안전 부재를 덮으면서 상기 전극단자까지 연장되는 제1 절연필름을 포함한다.

Description

이차전지
본 발명은 이차전지에 관한 것이다.
이차전지는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 이차전지는 휴대폰이나 노트북 및 캠코더와 같이 휴대 가능한 소형 전자기기에 사용되거나 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.
이차전지는 양극과 음극 및 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체를 구비한다. 전극조립체는 케이스 내부에 수용되어 충전과 방전을 수행하며, 케이스는 단자를 구비하여 전류를 공급하거나 공급받는다.
이차전지 내부에는 가연성 물질들이 내장되어 있어, 과충전, 과전류, 기타 물리적 외부 충격 등에 의해 발열, 폭발 등의 위험성이 있으므로 안전성이 취약한 단점이 있다.
따라서, 이차전지에는 과충전, 과전류 등의 비정상인 상태를 효과적으로 제어할 수 있도록 온도 소자가 구비된 안전 부재, 보호회로모듈(Protection Circuit Module: PCM) 등과 같은 안전소자들이 전극조립체와 전기적으로 접속된 상태로 구성된다.
안전 부재가 과열될 경우, 전극단자와 전기적으로 연결된 안전 부재는 전극단자와 연결이 끊어질 수 있으며, 보호회로모듈은 정상적으로 작동되지 않거나 변형되는 등의 문제가 발생될 수 있다.
본 발명의 일 측면은 안전 부재가 보호회로모듈과 직접적으로 접촉되는 것을 방지하고, 안전 부재를 전극단자에 밀착시켜 전극단자에서 안전 부재가 이탈되는 것을 방지할 수 있는 이차전지를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따른 이차전지는 제1 전극, 제2 전극 및 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체, 상기 전극조립체가 내부에 수용되는 케이스, 상기 케이스에 형성된 개구에 결합되고, 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되는 캡플레이트, 상기 제2 전극과 전기적으로 연결되며, 상기 캡플레이트에서 돌출된 전극단자, 상기 캡플레이트 상에 연결되는 보호회로모듈, 상기 전극단자의 일측에 배치되어 상기 전극단자와 전기적으로 연결되고, 상기 보호회로모듈과 전기적으로 연결되는 안전 부재, 상기 보호회로모듈 및 상기 안전 부재 사이에 배치되고, 상기 안전 부재를 덮으면서 상기 전극단자까지 연장되는 제1 절연필름을 포함할 수 있다.
상기 안전 부재는, 상기 전극단자를 향해 돌출되어 상기 전극단자 상면에 연결된 제1 접속리드, 상기 제1 접속리드와 반대 방향으로 돌출되며, 상기 보호회로모듈의 접속부와 전기적으로 연결되는 리드연결부를 가지는 제2 접속리드 및 상기 제1 접속리드 및 상기 제2 접속리드 사이에 배치되는 온도 소자를 포함할 수 있다.
상기 제1 접속리드는, 상기 전극단자와 연결되는 제1 부분을 포함하고, 상기 제1 부분에서 절곡되어 상기 온도 소자 하부와 상기 캡플레이트 사이에 형성된 제2 부분을 포함할 수 있다.
상기 제1 절연필름은, 상기 제1 접속리드로부터 상기 제2 접속리드까지 연장될 수 있다.
상기 제1 절연필름은, 상기 제1 부분과 이격되어 상기 보호회로모듈에 부착될 수 있다.
상기 리드연결부는 내측으로 우묵하게 형성된 만입부가 형성될 수 있다.
상기 온도 소자는 PTC(Positive Temperature Coefficient) 소자로 이루어질 수 있다.
상기 캡플레이트와 상기 안전 부재 사이에 배치되는 제2 절연필름을 포함할 수 있다.
상기 제1 절연필름 두께는, 상기 제2 절연필름 두께보다 얇게 형성될 수 있다.
상기 제1 절연필름 두께는, 상기 제2 절연필름의 두께 대비 1/3 내지 2/3의 두께로 형성될 수 있다.
상기 제1 절연필름은, 상기 제2 절연필름 보다 열전도율이 낮게 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는, 안전 부재가 과열 되어도 보호회로모듈이 변형되거나 비정상으로 작동하는 것을 방지할 수 있고, 안전 부재가 전극단자를 향해 밀착되어 안전 부재가 전극단자로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 이차전지의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2에 나타낸 이차전지의 안전 부재에 부착된 제1 절연필름을 상부에서 바라본 평면도이다.
도 4는 도 3에 나타낸 이차전지에 적용된 안전 부재와 보호회로모듈 사이에 배치된 제1 절연필름의 제1 실시예를 도시한 정면도이다.
도 5는 도 3에 나타낸 이차전지에 적용된 안전 부재와 보호회로모듈 사이에 배치된 제1 절연필름의 제2 실시예를 도시한 정면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"된 것도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 나타낸 이차전지의 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(100)는 전극조립체 및 전극조립체를 수용하는 케이스(20), 캡플레이트(21), 보호회로모듈(30), 안전 부재(50)를 포함할 수 있다. 이하에서는 각형 전지를 예로써 설명하나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 본 발명은 파우치 전지, 리튬 폴리머 전지 등 다양한 이차전지에 대하여 적용될 수 있다.
전극조립체는 제1 전극, 제2 전극 및 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치된 세퍼레이터를 포함한다.
케이스(20) 내부에는 전극조립체가 수용되고, 케이스(20)는 상단에 개구부가 형성되어 전극조립체를 수용하는 공간이 형성된 상자로 이루어진다. 케이스(20) 내부에는 전극조립체와 전해액이 수용된다. 케이스(20)는 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 급속 딥 드로잉과 같은 방법으로 가공하여 제작될 수 있다.
캡플레이트(21)는 케이스(20)의 개구부에 결합되어 케이스(20)를 밀폐하며, 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 같은 전기 전도성 금속 재질로 이루어진다. 캡플레이트(21) 하면에서 제1 전극에서 돌출된 제1 전극탭이 캡플레이트(21)와 전기적으로 연결되어, 캡플레이트(21)와 케이스(20)는 제1 전극으로 대전될 수 있다. 다른예로, 케이스(20)와 캡플레이트(21) 사이에 가스켓이 개재되어 캡플레이트(21)만 전기적으로 대전될 수 있다.
전극단자(24)는 캡플레이트(21)의 중앙에 위치할 수 있다. 전극단자(24)는 절연개스킷(24a)을 매개로 캡플레이트(21)에 설치되며 절연개스킷(24a)은 전극단자(24) 둘레를 감싸면서 전극단자(24)와 캡플레이트(21)를 전기적으로 절연한다. 캡플레이트(21) 하면에서, 제2 전극에서 돌출된 제2 전극탭이 전극단자(24)와 전기적으로 연결될 수 있다.
접속영역(22)은 캡플레이트(21)의 일측에 형성될 수 있다. 캡플레이트(21)는 보호회로모듈(30)과 상부커버(10)를 물리적으로 결합하기 위해 나사 구멍이 형성될 수 있다. 나사 구멍에는 나사가 결합될 수 있다. 이때, 나사 구멍 근처에 접속영역(22)이 형성되고, 제1 전극으로 대전된 캡플레이트(21)는 보호회로모듈(30)과 접속영역을 통해 전기적으로 연결할 수 있다.
보호회로모듈(30)은 캡플레이트(21) 상에 설치되며 회로소자들(32)을 포함할 수 있다. 보호회로모듈(30)은 캡플레이트(21)보다 짧은 길이를 갖는데 보호회로모듈(30)의 길이는 캡플레이트(21)의 길이의 1/3 내지 2/3으로 이루어질 수 있다.
보호회로모듈(30)은 측면에서 캡플레이트(21)를 향하여 돌출된 연결부재(42)를 매개로 캡플레이트(21)에 전기적으로 연결된다. 연결부재(42)는 니켈 플레이트로 이루어질 수 있으며, 연결부재(42)는 접속영역(22) 솔더링 방식에 의해 접합될 수 있다. 연결부재(42)는 절곡된 금속판으로 이루어지며 나사 구멍이 형성되어 있다.
보호회로모듈(30)에는 리드단자(40)가 설치되며 리드단자(40)는 외부 기기와 연결될 수 있다.
이차전지(100)는 보호회로모듈(30)을 덮는 상부커버(10)를 포함하는데 상부커버(10)는 보호회로모듈(30)을 감싸며 캡플레이트(21)에 나사(12a, 14a) 등에 의하여 고정될 수 있다. 상부커버(10)의 양측에는 나사홈(12, 14)이 형성되고, 나사홈(12, 14)에는 보호 캡(12b, 14b)이 결합 될 수 있다.
안전 부재(50)는 캡플레이트(21)와 보호회로모듈(30) 사이에 배치될 수 있다. 보호회로모듈(30)은 안전 부재(50)를 매개로 전극단자(24)와 전기적으로 연결된다. 안전 부재(50)는 전극단자(24)에 연결되는 제1 접속리드(52), 보호회로모듈(30)의 접속부(41)에 전기적으로 연결되는 리드연결부(55)가 단부에서 돌출된 제2 접속리드(54) 및 제1 접속리드(52)와 제2 접속리드(54) 사이에 개재되는 온도 소자(56)를 포함한다.
온도 소자(56)는 과전류가 흐를 때 전류를 차단시키는 전류차단수단으로서, 예를 들어, 온도 소자(56)는 PTC (Positive Temperature Coefficient) 소자일 수 있다. PTC 소자는 온도가 증가할수록 저항이 증가하는 소자로서, 이차전지(100)의 온도가 상승하면 저항을 증가시켜서 전류를 차단하고, 반대로 온도가 하강하면 저항의 감소에 의해 전류를 통전시키는 안전소자이다. 즉, 이차전지의 온도에 따라 단전과 통전 기능을 수행할 수 있다. 온도 소자(56)는 고분자 복합체로 이루어질 수 있다.
온도 소자(56)는 제1 접속리드(52)와 제2 접속리드(54)사이에 개재되고, 온도 소자(56)로부터 제1 접속리드(52) 및 제2 접속리드(54)는 서로 반대방향으로 돌출된다.
제1 접속리드(52)는 전극단자(24)와 연결되는 제1 부분(52a) 및 상기 제1 부분(52a)에서 절곡되어 온도 소자(56)의 하면에서 접합하는 제2 부분(52b)을 포함한다. 제1 접속리드(52)를 절곡하여 제1 부분(52a) 및 제2 부분(52b)을 형성하여 보호회로모듈(30)과 캡플레이트(21) 사이에 안전 부재(50) 설치로 인한 공간의 낭비를 최소화할 수 있다.
안전 부재(50)의 제2 부분(52b)과 캡플레이트(21) 사이에는 제2 절연필름(64)이 배치되며, 제2 절연필름(64)은 절연개스킷(24a)과 접속영역(22) 사이에 부착된다. 이를 통해, 제2 전극의 전극단자(24)와 전기적으로 연결된 제1 접속리드(52)가, 제1 전극과 전기적으로 대전된 캡플레이트(21)와 직접적으로 접촉되는 것을 방지할 수 있다.
제2 접속리드(54)는 온도 소자(56)에 접합되고, 보호회로모듈(30)의 접속부(41)에 접합되어 전기적으로 연결되는 리드연결부(55)를 포함한다. 리드연결부(55)는 제2 접속리드(54)의 단부에서 돌출되며, 제2 접속리드(54)보다 폭과 길이가 작게 형성될 수 있다. 또한, 리드연결부(55)의 측면에는 만입부(55a)가 형성될 수 있다. 만입부(55a)는 보호회로모듈(30)의 접속부(41)와 연결할 때, 가이드와 같은 역할로 리드연결부(55)가 접속부(41)의 정위치에 연결될 수 있도록 기능할 수 있다.
도 3은 도 2에 나타낸 이차전지의 안전 부재에 부착된 제1 절연필름을 상부에서 바라본 평면도이고, 도 4는 도 3에 나타낸 이차전지에 적용된 안전 부재와 보호회로모듈 사이에 배치된 제1 절연필름의 제1 실시예를 도시한 정면도이고, 도 5는 도 3에 나타낸 이차전지에 적용된 안전 부재와 보호회로모듈 사이에 배치된 제1 절연필름의 제2 실시예를 도시한 정면도이다.
도 3 내지 5를 참고하면, 안전 부재(50)는 전극단자(24)와 연결되며, 캡플레이트(21)의 일측방향으로 배치된다. 이때, 안전 부재(50)와 캡플레이트(21)가 직접적으로 접촉되는 것을 방지하기 위해서 제2 절연필름(64)이 캡플레이트(21)에 부착되며, 안전 부재(50)와 보호회로모듈(30)이 직접적으로 접촉되는 것을 방지하기 위해서 제1 절연필름(62)이 보호회로모듈(30)에 부착된다.
제1 절연필름(62)은 안전 부재(50)의 리드연결부(55)를 노출하고, 제1 접속리드(52) 와 보호회로모듈(30) 사이, 및 제2 접속리드(54)와 보호회로모듈(30) 사이에 위치한다. 리드연결부(55)는 제2 접속리드(54)의 단부에서 돌출되며, 제1 절연필름(62)의 두께와 같거나 두껍게 형성될 수 있다. 이를 통해 리드연결부(55)는 보호회로모듈(30)의 접속부(41)와 용이하게 전기적으로 연결될 수 있다.
절곡된 제1 접속리드(52)와 제2 접속리드(54) 사이에는 온도 소자(56)가 개재되기 때문에 제1 접속리드(52)의 제1 부분(52a)과 제2 접속리드(54)는 단차가 발생될 수 있다. 이 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 보호회로모듈(30)에 부착된 제1 절연필름(62)과 제1 접속리드(52)의 제1 부분(52a) 사이에는 완충공간(G)이 형성될 수 있다.
제1 절연필름(62)에 의해 안전 부재(50)의 제2 접속리드(54)는 가압되어, 안전 부재(50)의 제1 접속리드(52)는 캡플레이트(21)를 향하여 물리적으로 밀착되고, 제1 절연필름(62)과 제1 접속리드(52)의 제1 부분(52a) 사이에 형성된 완충공간(G)으로 인해, 이차전지(100)에 스웰링 현상 등과 같은 이상현상이 발생될 경우에도, 완충공간(G)에서 충격이 흡수되고, 제1 절연필름(62)에 의해 안전 부재(50)는 캡플레이트(21)와 밀착되므로, 안전 부재(50)의 제1 접속리드(52)는 전극단자(24)와 안정적인 결합을 유지할 수 있다. 따라서, 이 경우, 완충공간(G)에 의해 충격흡수가 되므로, 제1 절연필름(62)의 두께는 다른 경우에 비해 얇게 형성될 수 있다.
제2 절연필름(64)은 캡플레이트(21)에 부착되되, 전극단자(24)의 절연개스킷(24a)과 보호회로모듈(30)의 연결부재(42)와 전기적으로 연결되는 접속영역(22) 사이에 부착된다. 이때, 제1 절연필름(62)의 두께는 제2 절연필름(64)의 두께보다 작게 형성될 수 있다. 즉, 제2 절연필름(64) 두께의 1/3 내지 2/3 의 범위에서 제1 절연필름(62)의 두께가 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 절연필름(62)의 열전도율은 제2 절연필름(64)의 열전도율보다 낮게 형성될 수 있다.
보호회로모듈(30)은 안전 부재(50)가 고온일 경우에도 정상적으로 작동하여야 이차전지(100)의 안전소자로서 기능을 할 수 있기 때문에, 제1 절연필름(62)의 열전도율은 제2 절연필름(64)의 열전도율 보다 낮은 재료를 선택한다.
이러한 제1 절연필름(62)은 폴리에틸렌(polyethylene, PE) 또는 폴리프로필렌(polypropylene, PP) 재질로 이루어질 수 있다.
다른 예로, 제1 절연필름(62)과 제2 절연필름(64)의 열전도율이 동일할 경우, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 절연필름(62)의 두께는 제2 절연필름(64)의 두께보다 크게 형성될 수 있다. 제1 절연필름(62)과 제2 절연필름(64)의 두께의 차이를 두어 제1 절연필름(62)의 열전도율을 제2 절연필름(64)의 열전도율 보다 낮게 유도 할 수 있다. 또한, 제1 절연필름(62)의 두께가 크게 되어 안전 부재(50)는 강하게 가압되어 캡플레이트(21)로 밀착력이 향상시킬 수 있다.
따라서, 이러한 제1 절연필름(62)의 두께 및 재료의 선택으로 제1 절연필름(62)의 열전도율을 제2 절연필름(64) 보다 낮게 형성하여 안전 부재(50)에서 발생되는 열이 보호회로모듈(30) 보다는 케이스(20)로 향하는 것을 유도한다. 전술한 바와 같이 이는, 이차전지(100)의 안전소자인 보호회로모듈(30)의 정상 작동의 신뢰성을 향상시켜 이차전지(100)의 발열 폭발 등의 위험성을 효과적으로 제어하기 위함이다.
또한, 제1 절연필름(62)의 두께가 제2 절연필름(64)의 두께보다 크게 형성할 경우, 제1 접속리드(52)와 제2 접속리드(54)의 단차를 줄여, 제1 절연필름(62)과 제1 접속리드(52) 사이에 완충공간(G)을 줄여 설치공간을 최소화 할 수 있다. 즉, 제1 절연필름(62)은 절연뿐 아니라 탄성을 갖는 재질로 이루어져 있기 때문에, 앞선 바와 같이 이차전지(100)의 이상상태로 인해 충격이 가해질 경우, 두껍게 형성된 제1 절연필름(62)으로 인해 충격을 흡수할 수 있기 때문이다.
본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.
- 부호의 설명 -
100: 이차전지 10: 상부 커버
12, 14: 나사홈 12a, 14a: 나사
12b, 14b: 보호캡 20: 케이스
21: 캡플레이트 22: 접속영역
24: 전극단자 24a: 절연개스킷
30: 보호회로모듈 32: 회로소자
40: 리드단자 41: 접속부
42: 연결부재 50: 안전 부재
52: 제1 접속리드 52a: 제1 부분
52b: 제2 부분 54: 제2 접속리드
55: 리드연결부 55a: 만입부
56: 온도 소자 62: 제1 절연필름
64: 제2 절연필름 G: 완충공간

Claims (11)

  1. 제1 전극, 제2 전극 및 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체;
    상기 전극조립체가 내부에 수용되는 케이스;
    상기 케이스에 형성된 개구에 결합되고, 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되는 캡플레이트;
    상기 제2 전극과 전기적으로 연결되며, 상기 캡플레이트에서 돌출된 전극단자;
    상기 캡플레이트 상에 연결되는 보호회로모듈;
    상기 전극단자의 일측에 배치되어 상기 전극단자와 전기적으로 연결되고, 상기 보호회로모듈과 전기적으로 연결되는 안전 부재; 및
    상기 보호회로모듈 및 상기 안전 부재 사이에 배치되고, 상기 안전 부재를 덮으면서 상기 전극단자까지 연장되는 제1 절연필름을 포함하는 이차전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 안전 부재는,
    상기 전극단자를 향해 돌출되어 상기 전극단자 상면에 연결된 제1 접속리드;
    상기 제1 접속리드와 반대 방향으로 돌출되며, 상기 보호회로모듈의 접속부와 전기적으로 연결되는 리드연결부를 가지는 제2 접속리드; 및
    상기 제1 접속리드 및 상기 제2 접속리드 사이에 배치되는 온도 소자를 포함하는 이차전지.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 접속리드는,
    상기 전극단자와 연결되는 제1 부분을 포함하고,
    상기 제1 부분에서 절곡되어 상기 온도 소자 하부와 상기 캡플레이트 사이에 형성된 제2 부분을 포함하는 이차전지.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 절연필름은,
    상기 제1 접속리드로부터 상기 제2 접속리드까지 연장되는 이차전지.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 절연필름은,
    상기 제1 부분과 이격되어 상기 보호회로모듈에 부착되는 이차전지.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 리드연결부는 내측으로 우묵하게 형성된 만입부가 형성된 이차전지.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 온도 소자는 PTC(Positive Temperature Coefficient) 소자로 이루어지는 이차전지.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 캡플레이트와 상기 안전 부재 사이에 배치되는 제2 절연필름을 포함하는 이차전지.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 절연필름 두께는, 상기 제2 절연필름 두께보다 얇게 형성되는 이차전지.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 절연필름 두께는, 상기 제2 절연필름의 두께 대비 1/3 내지 2/3의 두께로 형성되는 이차전지.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 절연필름은, 상기 제2 절연필름 보다 열전도율이 낮게 형성된 이차전지.
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