WO2018034425A1 - 이차 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 이차 전지는 전극 조립체, 전극 조립체를 수용하며 개구를 가지는 케이스, 개구를 통해 결합되어 상기 케이스를 밀봉하는 캡 조립체, 전극 조립체와 상기 케이스 사이에 위치하며 복수의 구멍을 가지는 간격재를 포함하고, 개구의 반대편에 위치하는 상기 케이스의 바닥면에 형성되어 있는 벤트 부재를 포함한다.

Description

이차 전지
본 기재는 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지(rechargeable battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 저용량의 이차 전지는 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같이 휴대가 가능한 소형 전자 기기에 사용되고, 대용량 전지는 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.
이러한 이차 전지는 양극, 세퍼레이터, 음극과 함께 전해액이 케이스에 수용된 형태를 가진다. 케이스는 각형, 파우치형, 원형 등과 같이 다양한 형태를 가질 수 있다. 이중, 알루미늄 등의 금속 재질로 이루어지는 케이스는 전극 조립체가 수용된 후, 캡 플레이트 등으로 막아서 내부를 밀봉시킨다.
한편, 이차 전지는 이상 반응 또는 외부 충격 등으로 인해서, 케이스 내부 압력이 올라가면 설정된 압력 조건 이상일 경우 파손되어 이차 전지의 폭발을 방지하는 안전 장치가 형성되어 있다.
이러한 안전 장치는 케이스의 하부에 설치될 수 있으나, 하부에 설치될 경우 전극 조립체로 인해서 가스 배출이 용이하지 않을 수 있다.
본 발명의 일 측면은 안전 장치가 케이스의 하부에 위치하더라도 가스 배출을 용이하게 하여 폭발 위험을 줄일 수 있는 이차 전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는, 전극 조립체, 전극 조립체를 수용하며 개구를 가지는 케이스, 개구를 통해 결합되어 상기 케이스를 밀봉하는 캡 조립체, 전극 조립체와 상기 케이스 사이에 위치하며 복수의 구멍을 가지는 간격재를 포함하고, 개구의 반대편에 위치하는 상기 케이스의 바닥면에 형성되어 있는 벤트 부재를 포함한다.
상기 간격재는 상기 구멍이 형성되어 있는 판형 부재, 판형 부재로부터 상기 케이스를 향해서 돌출되어 있는 복수의 돌기를 포함할 수 있다.
상기 돌기는 상기 판형 부재의 가상의 중심선에 대해서 대칭으로 배치되어 있을 수 있다.
상기 구멍 중 적어도 하나는 상기 벤트부재와 대응할 수 있다.
상기 간격재와 상기 전극 조립체를 감싸는 제1 고정 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 고정 부재는 상기 벤트부재를 중심으로 양쪽에 각각 위치할 수 있다.
상기 전극 조립체는 복수로 형성될 수 있다.
연속으로 위치하는 상기 전극 조립체의 측면을 감싸는 제2 고정 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 고정 부재는 상기 전극 조립체가 상기 케이스에 삽입되는 방향으로 길게 형성될 수 있다.
상기 전극 조립체는 권취될 수 있다.
상기 제1 고정 부재는 폴리프로필렌(polypropylene, PP) 테이프이고, 상기 제2 고정 부재는 폴리 이미드(polyimide, PI) 테이프일 수 있다.
상기 간격재는 절연 물질로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 간격재를 전극 조립체와 케이스 사이에 설치하면, 케이스의 바닥판에 벤트 부재가 위치하더라도 용이하게 가스 유로가 형성될 수 있다.
따라서, 케이스 내부의 내압이 일정 수준을 넘어가면 용이하게 벤트 부재가 파손되고, 내부의 가스가 배출되어 추가 폭발을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에서 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1에서 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 4는 도 1의 이차 전지의 일부 구성을 분해 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지의 전극 조립체와 간격재를 분해 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 이차 전지의 하부를 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 바닥판과 간격재를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 이차 전지의 가스 배출을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
또한, 명세서 전체에서, 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. 또한, 명세서 전체에서, "~상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 이차 전지에 대해서 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에서 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 3은 도 1에서 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 이차 전지(101)는 제1 전극(121)과 제2 전극(122) 사이에 세퍼레이터(123)를 개재하여 귄취된 전극 조립체(120), 전극 조립체(120)와 전기적으로 연결된 집전 부재(140, 142), 집전 부재(140, 142) 및 전극 조립체(120)가 내장되는 케이스(27) 및 케이스(27)의 개구에 결합된 캡 조립체(30)를 포함한다.
이차 전지(101)는 리튬 이온 이차 전지로서 각형인 것을 예로서 설명한다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 본 발명은 리튬 폴리머 전지 또는 원통형 전지 등 다양한 형태의 전지에 적용될 수 있다.
전극 조립체(120)는 복수의 조립체(120a, 120b)를 포함할 수 있으며, 각각의 조립체(120a, 120b)는 제1 전극(121)과 제2 전극(122) 사이에 세퍼레이터(123)를 개재한 상태에서 권회축을 중심으로 권취한 후, 납작하게 가압될 수 있다. 제1 전극(121) 및 제2 전극(122)은 금속 포일(foil)로 형성되는 박판에 활물질이 도포된 영역인 전극 활성부(21a, 22a)와 활물질이 도포되지 않는 영역인 전극 무지부(21b, 22b)를 포함한다.
제1 전극 활성부(21a)는 알루미늄과 같은 금속 포일에 전이 금속 산화물 등의 활물질을 도포함으로써 형성하고, 제2 전극 활성부(22a)는 구리 또는 니켈과 같은 금속 포일에 흑연 또는 탄소 등의 활물질을 도포함으로써 형성할 수 있다.
제1 전극 무지부(21b)와 제2 전극 무지부(22b)는 각각 제1 전극 활성부 및 제2 전극 활성부의 일변으로부터 캡 조립체를 향하여 나란하게 돌출되어 있다. 제1 전극 무지부(21b)와 제2 전극 무지부(22b)는 금속 포일로부터 돌출되도록 절단하여 형성하므로 각각 제1 전극 활성부(21a) 및 제2 전극 활성부(22a)의 금속 포일과 일체로 형성될 수 있다.
제1 전극 무지부(21b)와 제2 전극 무지부(22b)는 서로 다른 극성으로 거리를 두고 이격 배치된다.
또한, 제1 전극(121) 및 제2 전극(122)은 권취하거나 겹쳐서 형성되므로, 제1 전극 무지부(21b) 및 제2 전극 무지부(22b)는 복수의 박막이 겹쳐져서 형성될 수 있다. 이처럼 복수의 박막이 겹쳐서 형성될 경우, 전류 이동을 용이하게 하기 위해서 초음파 용접으로 박막과 박막이 접촉하도록 연결할 수 있다.
세퍼레이터(123)는 제1 전극 활성부(21a)와 제2 전극 활성부(22a) 사이에 위치하며, 단락을 방지하고 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 역할을 하며, 예를 들어 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene) 또는 이들의 복합 필름으로 이루어질 수 있다.
전극 조립체(120)는 복수의 전극 조립체를 포함할 수 있으며, 이에 대해서는 도 4와 기 설명한 도 3을 참조하여 설명한다.
도 4에는 제1 전극 조립체(120a)와 제2 전극 조립체(120b)를 포함하는 전극 조립체(120)를 예로 도시하였다.
도 4는 도 1의 이차 전지의 일부 구성을 분해 도시한 사시도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지의 전극 조립체와 간격재를 분해 도시한 사시도이다.
도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 전극 조립체(120)에 포함된 제1 전극 조립체(120a)와 제2 전극 조립체(120b)는 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 전극 조립체(120a)와 제2 전극 조립체(120b)에서 같은 극성의 전극 무지부는 집전 부재(140, 142)에 의해서 전기적으로 연결된다. 즉, 제1 전극 조립체(120a)와 제2 전극 조립체(120b)의 제1 전극 무지부(21b)는 제1 집전 부재(140)에 의해서 전기적으로 연결되고, 제1 전극 조립체(120a)와 제2 전극 조립체(120b)의 제2 전극 무지부(22b)는 제2 집전 부재(142)에 의해서 전기적으로 연결된다.
이때, 제1 전극 조립체(120a)와 제2 전극 조립체(120b)의 제1 전극 무지부(21b)는 서로 마주보는 방향으로 절곡되고, 제1 전극 조립체(120a)와 제2 전극 조립체(120b)의 제2 전극 무지부(22b)는 서로 마주보는 방향으로 절곡되어 있다. 따라서, 각각의 전극 무지부(21b, 22b)는 전극 활성부의 금속 포일과 연결되어 캡 조립체 방향으로 돌출된 제1 무지부(21b1), 제1 무지부로부터 연장되며 집전 부재(140, 142)와 접촉하는 일면을 가지는 제2 무지부(21b2)를 가질 수 있다.
제1 집전 부재(140)의 일면(상대적으로 캡플레이트와 가까운 면)과 제2 무지부(21b2)의 일면(상대적으로 집전체와 가까운 면)이 접촉하여 전기적으로 연결되고, 제2 집전 부재(142)의 일면(상대적으로 캡플레이트와 가까운 면)과 제2 무지부(22b2)의 일면(상대적으로 집전체와 가까운 면)이 접촉하여 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 집전 부재(140)와 제2 집전 부재(142)는 동일한 형상을 가질 수 있다.
제1 집전 부재(140)와 제2 집전 부재(142)는 각각 제1 단자 구멍(4)과 퓨즈 구멍(77)을 가질 수 있다. 제1 단자 구멍(4)은 연결 단자(250)가 삽입되는 구멍으로, 연결 단자(250)의 횡단면과 동일한 형상, 예를 들어 원형일 수 있다. 연결 단자(250)는 캡 조립체(30, 도 2 참조) 밖의 제1 단자(50) 및 제2 단자(52)와 각각 연결되어 전류를 이동시킨다.
퓨즈 구멍(77)은 제1 집전 부재(140) 및 제2 집전 부재(142)의 일부분이 제거된 것으로, 퓨즈 구멍(77) 주위의 폭이 다른 부분의 폭보다 좁아 퓨즈가 형성된다. 퓨즈는 이차 전지의 이상 반응으로 인한 과전류가 흐를 경우 용이하게 끊어져 전류 흐름을 차단한다.
전극 조립체(120)는 권회축에 평행한 방향으로 케이스(27)에 삽입될 수 있으며, 전극 조립체(120)는 실질적으로 전해액과 함께 케이스(27)에 수납된다. 전해액은 EC, PC, DEC, EMC, DMC와 같은 유기 용매에 LiPF6, LiBF4와 같은 리튬염으로 이루어질 수 있다. 전해액은 액체, 고체 또는 겔상일 수 있다.
전극 조립체(120)와 케이스(27)의 내부 바닥면 사이에는 간격재(700)가 설치되어 있다. 간격재(700)는 복수의 전극 조립체(120a, 120b) 전체와 대응하도록 위치할 수 있다. 또한, 도 5에서와 같이 간격재(700)는 각각의 전극 조립체(120a, 120b)와 대응할 수 있다.
간격재(700)는 복수의 구멍(H)을 가지는 판형 부재(71)와 판형 부재(71)로부터 케이스(27)의 내부 바닥면을 향해서 돌출한 복수의 돌기(73)를 포함한다.
판형 부재(71)는 도 4에서와 같이 대략 사각형일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 도 5에서와 같이 전극 조립체(120a, 120b)의 바닥면 형태와 같을 수 있다. 복수의 구멍(H)은 일정한 간격을 두고 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 내부 가스가 벤트 부재로 용이하게 이동할 수 있도록 다양한 형태로 배치될 수 있다.
돌기(73)는 판형 부재(71)의 구멍 사이에 위치하여 판형 부재(71)를 지지하며, 케이스(27)의 내부 바닥면과 판형 부재(71)를 일정한 간격으로 이격시킬 수 있다. 돌기(73)는 판형 부재(71)가 기울어지지 않도록 판형 부재의 가상의 중심선에 대해서 대칭으로 배치될 수 있다.
간격재(700)는 절연 물질로, 예를 들어 폴리프로필렌(poly propylene, PP)일 수 있다.
전극 조립체(120)는 적어도 하나 이상의 제1 고정 부재(802)와 제2 고정 부재(804)로 각각 감싸질 수 있다. 제1 고정 부재(802)는 간격재(700)와 전극 조립체(120)를 고정하기 위한 것으로, 전극 조립체(120)의 일면으로부터 바닥면을 지나서 타면까지 형성될 수 있으며, 바닥면에 위치하는 간격재(700)를 함께 감쌀 수 있다.
제1 고정 부재(802)는 돌기(73)와 중첩하여 감싸질 수 있으나, 간격재(700)와 결합력을 증가시키기 위해서, 돌기(73) 사이를 감싸도록 형성할 수 있다. 따라서 돌기(73)는 제1 고정 부재(802)의 폭보다 넓은 간격으로 배치할 수 있다.
제2 고정 부재(804)는 전극 조립체들을 고정하기 위한 것으로, 연속으로 배치된 전극 조립체(120a, 120b)의 측면을 함께 감쌀 수 있으며, 전극 조립체(120)가 케이스(27)에 삽입되는 방향으로 길게 형성될 수 있다.
제1 고정 부재(802) 및 제2 고정 부재(804)는 폴리프로필렌(polypropylene, PP) 테이프 또는 폴리 이미드(polyimide, PI) 테이프 일 수 있다. 이때, 열 발생이 상대적으로 많은 부분, 예를 들어 전극 조립체를 감싸는 제2 고정 부재(804)는 제1 고정 부재(802)보다 내열성이 좋은 폴리 이미드 테이프일 수 있다.
다시, 도 1 내지 3을 참조하면, 케이스(27)는 대략 직육면체로 이루어지며, 일면에는 개방된 개구가 형성된다. 케이스(27)는 알루미늄, 스테인리스 스틸 등의 금속으로 이루어질 수 있다.
케이스(27)의 개구의 반대편에 위치하는 바닥판(27a)은 벤트 부재(39)가 설치되는 벤트 구멍(34)을 포함한다. 벤트 부재(39)는 설정된 압력에서 개방될 수 있도록 노치(2)를 가질 수 있다.
벤트 부재(39)는 이차 전지의 내압으로 파손되어 이차 전지가 돌출되는 것을 방지하기 위한 것으로, 일정 압력 이상에서 용이하게 파손될 수 있도록 벤트 부재(39)의 노치(2)는 다른 부분, 즉 케이스(27)의 바닥판(27a)에 접촉하는 부분의 두께보다 얇을 수 있다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 이차 전지의 하부를 도시한 단면도이고, 도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 바닥판과 간격재를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 벤트 구멍(34)은 대략 바닥판(27a)의 중심에 위치할 수 있으며, 간격재(700)의 구멍(H) 중 적어도 하나는 벤트 구멍(34)과 대응하도록 형성될 수 있다. 벤트 구멍(34)은 대략 케이스(27)의 바닥판(27a) 중앙에 위치할 수 있으며, 제1 고정 부재(802)와 중첩하지 않도록, 제1 고정 부재(802)로부터 이격되어 위치할 수 있다.
다시 도 1 내지 도 3을 참조하면, 캡 조립체(30)는 케이스(27)의 개구를 덮는 캡 플레이트(31)와 캡 플레이트(31)의 외측으로 돌출되며, 제1 전극(121)과 전기적으로 연결된 제1 단자(50)와 캡 플레이트(31)의 외측으로 돌출되며 제2 전극(122)과 전기적으로 연결된 제2 단자(52)를 포함한다.
캡 플레이트(31)는 일방향으로 이어진 길쭉한 판 형태로 이루어지며, 케이스(27)의 개구에 결합된다. 캡 플레이트(31)는 케이스(27)와 동일한 재질로 형성될 수 있으며, 레이저 용접 방식으로 케이스(27)에 결합될 수 있다. 따라서 캡 플레이트(31)는 케이스(27)와 동일한 극성을 가질 수 있다.
캡 플레이트(31)는 전해액을 주입하기 위한 전해액 주입구(32) 및 연결 단자(250)가 삽입되는 제2 단자 구멍(5)을 가진다. 그리고 설정된 압력에서 개방될 수 있도록 노치(2)가 형성된 벤트 부재(39)가 벤트 구멍(34)에 설치되어 있다. 전해액 주입구(32)에는 밀봉 마개(38)가 설치되어 있으며, 제2 단자 구멍(5)에는 연결 단자(250)가 삽입되어 있다.
제1 단자(50) 및 제2 단자(52)는 각각 연결 단자에 결합되며, 캡 플레이트(31) 위에 위치한다.
제1 단자(50)는 제1 집전 부재(140)를 매개로 제1 전극(121)과 전기적으로 연결되며, 제2 단자(52)는 제2 집전 부재(142)를 매개로 제2 전극(122)과 전기적으로 연결된다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 제1 단자(50)가 제2 전극과 전기적으로 연결되고, 제2 단자(52)가 제1 전극과 전기적으로 연결될 수도 있다.
제1 단자(50)는 직사각형의 판 형상으로 이루어진다. 제1 단자(50)는 제1 단자(50)에 형성된 제3 단자 구멍(9)뿐 아니라, 제1 단자 구멍(4) 및 제2 단자 구멍(5)에 삽입되어 제1 집전 부재(140)와 접합된 연결 단자(250)를 매개로 제1 전극(121)과 전기적으로 연결된다.
이때, 연결 단자(250)는 기둥 형상으로 이루어지며 상단은 제3 단자 구멍(9)에 끼워진 상태에서 용접으로 제1 단자(50)에 고정된다. 또한 연결 단자(250)의 하단은 제1 단자 구멍(4)에 끼워진 상태로 제1 집전 부재(140)에 용접으로 고정된다. 따라서 제1 전극(121)은 제1 집전 부재(140) 및 연결 단자(250)를 통해서 제1 단자(50)와 전기적으로 연결될 수 있다.
제2 단자 구멍(5)에는 실링 가스킷(59)이 연결 단자(250)와 캡 플레이트(31) 사이를 밀봉시킨다.
제2 단자(52)도 제1 단자(50)와 같이 제1 내지 제3 단자 구멍(4, 5, 9)에 삽입된 연결 단자(250)와 제2 집전 부재(142)를 통해서 제2 전극(122)과 전기적으로 연결된다.
제1 단자(50)와 캡 플레이트(31) 사이에는 연결 부재(58)가 형성되어 있고, 제2 단자(52)와 캡 플레이트(31) 사이에는 제1 절연 부재(60)가 형성되어 있다.
따라서, 케이스(27) 및 캡 플레이트(31)는 연결 부재(58)를 통해서 제1 단자(50)와 전기적으로 연결되므로, 제1 전극(121)과 같은 극성으로 대전된다. 그리고 제2 단자(52)는 제1 절연 부재(60)에 의해서 캡 플레이트(31)와 절연된다.
제2 단자(52)는 캡 플레이트(31)에 형성된 단락 구멍(37)을 덮도록 일방향으로 길게 연장되어 형성된다. 따라서 제1 절연 부재(60)는 제2 단자(52)를 따라서 길게 설치될 수 있으며 제2 단자(52)의 측면을 감싸도록 형성될 수 있다. 제1 절연 부재(60)는 단락 구멍(37)과 대응하는 절개부를 포함하며, 제2 단자(52)의 하부에는 절개부를 통해서 단락 구멍(37)을 향하여 돌출된 단락 돌기(3)가 형성되어 있다.
한편, 캡 플레이트(31)의 단락 구멍(37)에는 단락 구멍(37)의 측벽과 연결되어 있으며, 제1 전극(121)과 제2 전극(122)을 단락시키는 단락 부재(56)가 설치되어 있다.
단락 부재(56)는 전극 조립체(120)를 향해서 볼록한 호형으로 굴곡된 만곡부와 만곡부의 외측에 형성되며 단락 구멍(37)의 측벽에 고정된 테두리부를 포함한다.
이차 전지의 내부에서 이상 반응으로 가스가 발생하면, 이차 전지의 내부 압력이 상승한다. 이차 전지의 내부 압력이 기 설정된 압력보다 높아지면 만곡부가 제2 단자(52) 방향으로 볼록해지면서 제2 단자(52)의 단락 돌기(3)와 맞닿아 단락을 유발한다. 이처럼, 단락이 발생하면 더 이상의 전지 반응은 일어나지 않아, 내부 압력 상승으로 인한 폭발 등을 방지할 수 있다.
캡 플레이트(31)와 제1 집전 부재(140) 및 제2 집전 부재(142) 사이에는 각각 제2 절연 부재(62)가 형성되어 있고, 제1 집전 부재(140) 및 제2 집전 부재(142)와 전극 조립체(120) 사이에는 제3 절연 부재(64)가 형성되어 있다.
제2 절연 부재(62) 및 제3 절연 부재(64)는 절연뿐 아니라, 제1 집전 부재(140) 및 제2 집전 부재(142)를 지지할 수 있다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 이차 전지의 가스 배출을 설명하기 위한 도면이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에서는 간격재(700)를 설치하여 케이스(27)의 바닥판(27a)에 벤트 부재(39)가 위치하더라도, 케이스 내부의 가스가 벤트 부재(39)를 통해서 용이하게 배출될 수 있도록 한다.
즉, 케이스(27) 내부에서 발생된 가스는 전극 조립체(120)와 캡 플레이트 사이의 공간와 전극 조립체(120)의 측면과 케이스 사이의 공간을 지나서 전극 조립체(120)의 하부로 이동(화살표 참조)할 수 있다.
이때, 전극 조립체(120)가 케이스(27)의 바닥면과 접촉하고 있으며 가스가 벤트 부재(39)로 이동할 수 없다.
그러나 본 발명에서는 간격재(700)를 형성하여 전극 조립체(120)의 하부 방향으로 이동한 가스가 간격재(700)의 구멍(H) 및 돌기(73) 사이를 지나 벤트 부재(39)로 용이하게 이동할 수 있다. 따라서, 일정 압력 이상으로 내압이 상승하면 벤트 부재(39)가 파단되고, 용이하게 가스가 벤트 부재를 통해서 배출되어 추가 폭발을 방지할 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있다.
- 부호의 설명 -
2: 노치 3: 단락 돌기
4, 5, 9: 단자 구멍 21a, 22a: 전극 활성부
21b, 22b: 전극 무지부 27: 케이스
27a: 바닥판 30: 캡 조립체
31: 캡 플레이트 32: 주입구
34: 벤트 구멍 38: 단락 구멍
38: 밀봉 마개 39: 벤트 부재
50: 제1 단자 52: 제2 단자
56: 단락 부재 58: 연결 부재
59: 실링 가스킷 60, 62, 64: 절연 부재
71: 판형 부재 73: 돌기
77: 퓨즈 구멍 101: 이차 전지
120, 120a, 120b: 전극 조립체
121: 제1 전극 122: 제2 전극
123: 세퍼레이터 140, 142: 집전 부재
250: 연결 단자 700: 간격재
802: 제1 고정 부재 804: 제2 고정 부재

Claims (12)

  1. 전극 조립체,
    상기 전극 조립체를 수용하며 개구를 가지는 케이스,
    상기 개구를 통해 결합되어 상기 케이스를 밀봉하는 캡 조립체,
    상기 전극 조립체와 상기 케이스 사이에 위치하며 복수의 구멍을 가지는 간격재
    를 포함하고,
    상기 개구의 반대편에 위치하는 상기 케이스의 바닥면에 형성되어 있는 벤트 부재
    를 포함하는 이차 전지.
  2. 제1항에서,
    상기 간격재는 상기 구멍이 형성되어 있는 판형 부재,
    상기 판형 부재로부터 상기 케이스를 향해서 돌출되어 있는 복수의 돌기
    를 포함하는 이차 전지.
  3. 제2항에서,
    상기 돌기는 상기 판형 부재의 가상의 중심선에 대해서 대칭으로 배치되어 있는 이차 전지.
  4. 제1항에서,
    상기 구멍 중 적어도 하나는 상기 벤트부재와 대응하는 이차 전지.
  5. 제1항에서,
    상기 간격재와 상기 전극 조립체를 감싸는 제1 고정 부재를 더 포함하는 이차 전지.
  6. 제5항에서,
    상기 제1 고정 부재는 상기 벤트부재를 중심으로 양쪽에 각각 위치하는 이차 전지.
  7. 제1항에서,
    상기 전극 조립체는 복수로 형성되어 있는 이차 전지.
  8. 제7항에서,
    연속으로 위치하는 상기 전극 조립체의 측면을 감싸는 제2 고정 부재를 더 포함하는 이차 전지.
  9. 제8항에서,
    상기 제2 고정 부재는 상기 전극 조립체가 상기 케이스에 삽입되는 방향으로 길게 형성되어 있는 이차 전지.
  10. 제1항에서,
    상기 전극 조립체는 권취되어 있는 이차 전지.
  11. 제1항에서,
    상기 제1 고정 부재는 폴리프로필렌(polypropylene, PP) 테이프이고,
    상기 제2 고정 부재는 폴리 이미드(polyimide, PI) 테이프인 이차 전지.
  12. 제1항에서,
    상기 간격재는 절연 물질로 이루어지는 이차 전지.
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