WO2018048112A1 - 이차전지 - Google Patents

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WO2018048112A1
WO2018048112A1 PCT/KR2017/008917 KR2017008917W WO2018048112A1 WO 2018048112 A1 WO2018048112 A1 WO 2018048112A1 KR 2017008917 W KR2017008917 W KR 2017008917W WO 2018048112 A1 WO2018048112 A1 WO 2018048112A1
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terminal
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cap plate
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성재일
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Samsung SDI Co Ltd
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Samsung SDI Co Ltd
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    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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 used as energy sources for mobile devices, electric vehicles, hybrid cars, electric bicycles, uninterruptible power supplies, etc., and may also be used in the form of a single battery, depending on the type of external devices. It is also used in the form of a battery module that is electrically connected to the batteries of the unit bundled in a unit.
  • One embodiment of the present invention includes a secondary battery capable of effectively suppressing arbitrary rotation of an electrode terminal forming a path of charge and discharge current.
  • the clamping force of the electrode terminal can be strengthened, the electrical resistance of the electrode terminal can be kept low when the charge and discharge current flows, and the output characteristics can be kept constant.
  • the secondary battery of the present invention is the secondary battery of the present invention.
  • a cap plate for sealing an upper portion of the electrode assembly
  • a terminal plate interposed between the cap plate and the electrode assembly and electrically connected to the electrode assembly
  • An electrode terminal assembled to penetrate the cap plate, the terminal plate, and the insulating plate, the electrode terminal including an upper flange portion pressed on the upper portion of the cap plate and a lower flange portion pressed on the lower surface of the terminal plate;
  • a concave-convex surface formed in the projection region of the upper flange portion and formed on at least one of the cap plate, the insulation plate, and the terminal plate.
  • the uneven surface is formed in the projection area
  • the uneven surface forms a frictional contact so that a relative slip between the cap plate on which the upper flange portion is pressed while the electrode terminal penetrates and the terminal plate on which the lower flange portion is pressed, and the insulating plate between the cap plate and the terminal plate are not allowed,
  • the rotational resistance transmitted by the flange portion of the terminal can be effectively countered, and arbitrary rotation of the electrode terminal can be suppressed.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows an exploded perspective view of some components of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III 'of FIG. 2.
  • FIG. 4 is a cutaway perspective view showing a third uneven surface.
  • 5 and 6 show a plan view and a cutaway perspective view showing the uneven surface.
  • the secondary battery of the present invention is the secondary battery of the present invention.
  • a cap plate for sealing an upper portion of the electrode assembly
  • a terminal plate interposed between the cap plate and the electrode assembly and electrically connected to the electrode assembly
  • An electrode terminal assembled to penetrate the cap plate, the terminal plate, and the insulating plate, the electrode terminal including an upper flange portion pressed on the upper portion of the cap plate and a lower flange portion pressed on the lower surface of the terminal plate;
  • a concave-convex surface formed in the projection region of the upper flange portion and formed on at least one of the cap plate, the insulation plate, and the terminal plate.
  • the cap plate, the terminal plate and the insulating plate are pressed against each other between the upper flange portion and the lower flange portion of the electrode terminal.
  • the uneven surface includes a first uneven surface formed on the upper surface of the cap plate.
  • the first uneven surface is in frictional contact with a gasket surrounding the upper flange portion.
  • the uneven surface includes a second uneven surface formed on an upper surface of the insulating plate facing the cap plate.
  • the second uneven surface is in frictional contact with the lower surface of the cap plate.
  • the uneven surface includes a third uneven surface formed on the lower surface of the terminal plate.
  • the third uneven surface is in frictional contact with the lower flange portion that is pressed against the lower surface of the terminal plate.
  • the lower flange portion is engaged with the third uneven surface.
  • the uneven surface is formed around the terminal hole through which the electrode terminal passes.
  • the uneven surface surrounds the periphery of the terminal hole in the form of a closed loop.
  • the uneven surface is formed in a circular band shape having an inner circle and an outer circle surrounding the terminal hole.
  • the inner circle and the outer circle are formed of smooth concentric circles.
  • the uneven surface includes at least one stripe pattern that is not parallel to the inner circle and the outer circle.
  • the uneven surface includes a mesh pattern that is not parallel to the inner circle and the outer circle and extends in a direction crossing each other.
  • the uneven surface has a roughness of at least 10 ⁇ m or more.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
  • 2 shows an exploded perspective view of some components of FIG. 1.
  • 3 is a cross-sectional view taken along line III-III of FIG. 2.
  • 4 is a cutaway perspective view showing a third uneven surface.
  • 5 and 6 show a plan view and a cutaway perspective view showing the uneven surface.
  • the secondary battery includes an electrode assembly 10 through which the first and second electrode tabs 17 and 19 are drawn out, a can 20 for accommodating the electrode assembly 10 therein, A cap plate 110 for sealing the opening of the upper portion of the can 20, an electrode terminal 150 exposed to the cap plate 110, an electrical connection with the electrode terminal 150, and a cap plate ( 110 may include a terminal plate 130 formed below.
  • the electrode assembly 10 may include a first electrode plate 13, a second electrode plate 11, and a separator 15.
  • the electrode assembly 10 may be formed by winding a laminate of the first electrode plate 13, the second electrode plate 11, and the separator 15 in a jelly-roll shape.
  • the electrode assembly 10 may be accommodated in the can 20 together with an electrolyte (not shown).
  • the first electrode tab 19 and the second electrode tab 17 may be connected to at least one portion of the first electrode plate 13 and the second electrode plate 11.
  • the first electrode tab 19 may be connected to the electrode terminal 150 drawn out onto the cap plate 110
  • the second electrode tab 17 may be connected to the cap plate 110 itself. Can be.
  • the electrode terminal 150 may form an insulating coupling with the cap plate 110 and may protrude onto the cap plate 110.
  • a gasket 151 may be interposed between the electrode terminal 150 and the cap plate 110 for electrical insulation and sealing around the electrode terminal.
  • the can 20 may include an upper opening to accommodate the electrode assembly 10 and an electrolyte (not shown), and a cap plate 110 may be disposed on the upper portion of the can 20 to seal the opening. have.
  • the abutting portion of the cap plate 110 and the can 20 may form an airtight coupling by ultrasonic welding.
  • a terminal plate 130 may be interposed between the first electrode tab 19 and the electrode terminal 150.
  • one side of the terminal plate 130 may be coupled to the first electrode tab 19, and the other side of the terminal plate 130 may include a terminal hole 130 ′ in which the electrode terminal 150 is fitted. have.
  • ultrasonic welding may be applied between the terminal plate 130 and the first electrode tab 19.
  • An insulation plate 120 may be interposed between the terminal plate 130 and the cap plate 110 to secure insulation therebetween.
  • the electrode terminal 150 is assembled to penetrate the cap plate 110, and may be assembled to the cap plate 110 through the gasket 151. More specifically, the electrode terminal 150 may be assembled to penetrate through the terminal holes 110 ′, 120 ′, and 130 ′ formed in the cap plate 110, the insulation plate 120, and the terminal plate 130. have. For example, the electrode terminal 150 may be assembled to sequentially pass through the cap plate 110, the insulation plate 120, and the terminal plate 130 while going from the top of the cap plate 110 downward.
  • the electrode terminal 150 is assembled to penetrate the cap plate 110, the insulation plate 120, and the terminal plate 130, and the upper portion of the cap plate 110. It may include an upper flange portion 150a that is pressed into the lower flange portion 150b that is pressed on the lower surface of the terminal plate 130. In this case, the cap plate 110, the insulation plate 120, and the terminal plate 130 may be pressed against each other between the upper flange portion 150a and the lower flange portion 150b of the electrode terminal 150. have. That is, the cap plate 110, the insulation plate 120, and the terminal plate 130 are in close contact with each other between the upper flange portion 150a and the lower flange portion 150b of the electrode terminal 150, It can be integrated while forming contact surfaces with respect to each other.
  • the electrode terminal 150 may extend from the upper cap plate 110 to the lower terminal plate 130 through the terminal holes 110 ′, 120 ′, and 130 ′ of these plates 110, 120, and 130.
  • the electrode terminal 150 is assembled from the cap plate 110 to the terminal plate 130, the upper flange portion 150a of the electrode terminal 150 is a cap plate In the state fixed to the upper surface of the 110, processing such as riveting or spinning (spinning) can be applied to the lower end of the electrode terminal 150.
  • the lower flange portion 150b is formed while the lower end of the electrode terminal 150 expands laterally,
  • the flange part 150b may be pressed against the bottom surface of the terminal plate 130.
  • the upper flange portion 150a of the electrode terminal 150 is pressed against the upper surface of the cap plate 110
  • the lower flange portion 150b is pressed against the lower surface of the terminal plate 130
  • the electrode terminal 150, the cap plate 110, the insulating plate 120, and the terminal plate 130 may be pressed against each other and firmly coupled thereto.
  • the upper flange part 150a of the upper flange part 150a and the lower flange part 150b of the electrode terminal 150 may have a relatively wide pressing surface.
  • the upper flange portion 150a may have a wide pressing surface to prevent the electrode terminal 150 from escaping through the terminal holes 110 ′, 120 ′, and 130 ′, and the lower flange portion 150 b may have a terminal hole 110.
  • the lower end of the electrode terminal 150 exposed through ⁇ , 120 ⁇ , 130 ⁇ ) is formed by applying a riveting or spinning process, and pressurization of a high speed rotating machining tool (not shown)
  • the lower end portion of the electrode terminal 150 expands laterally with respect to the lower flange portion 150b.
  • the lower flange portion 150b since the lower flange portion 150b is formed through a process such as riveting or spinning, the lower flange portion 150b may have a relatively narrow pressing surface than the upper flange portion 150a.
  • the upper flange part 150a may compress the cap plate 110 in the direction of the terminal plate 130, and thus, each plate 110, 120, and 130 corresponding to the projection area A of the upper flange part 150a may be pressed.
  • the portions can form intimate contact with each other.
  • the friction force against each other It can provide, and can effectively resist external torque (T).
  • the friction force between the plates 110, 120, and 130 may be provided in the form of a function having a coefficient of friction according to the roughness of the roughness of the vertical drag and the uneven surface S by the electrode terminal 150.
  • the uneven surface S may include a first uneven surface S1 formed on an upper surface of the cap plate 110.
  • the first uneven surface S1 may form friction contact with the gasket 151 surrounding the electrode terminal 150.
  • the gasket 151 may surround the outer circumference of the electrode terminal 150 and seal the periphery of the terminal hole 110 ′ of the electrode terminal 150.
  • the gasket 151 may be in close contact with the outer circumferential surface of the electrode terminal 150 to be integrally fixed together with the electrode terminal 150. That is, the gasket 151 may suppress any rotation of the electrode terminal 150 through frictional contact with the first uneven surface S1 and may be integrally fixed together with the electrode terminal 150. have.
  • the first uneven surface S1 may be in friction contact with the gasket 151 surrounding the upper flange portion 150a.
  • the gasket 151 may be compressed between the upper flange portion 150a of the electrode terminal 150 and the cap plate 110.
  • the gasket 151 may be formed on an upper surface of the cap plate 110.
  • the electrode terminal 150 may be fixed together while in friction contact with the first uneven surface S1.
  • the external torque T applied to the electrode terminal 150 inadvertently may be transmitted to the gasket 151 and the cap plate 110 through the upper flange portion 150a of the electrode terminal 150.
  • the gasket 151 contacting the first uneven surface S1 of the cap plate 110 may effectively resist the external torque T transmitted through the upper flange part 150a.
  • the frictional resistance between the first uneven surface S1 and the gasket 151 may be sufficiently formed so as to suppress any rotation of the electrode terminal 150 together with the gasket 151.
  • the first uneven surface S1 may have a predetermined roughness so as to have a sufficient coefficient of friction, for example, may have a roughness of 10 ⁇ m or more.
  • the uneven surface S may include a second uneven surface S2 formed on the upper surface of the insulating plate 120.
  • the second uneven surface S2 may form a frictional contact with the lower surface of the cap plate 110.
  • the cap plate 110 and the insulating plate 120 are in close contact with each other in the projection area A of the upper flange portion 150a of the electrode terminal 150, and the cap plate ( Relative slip between the cap plate 110 and the insulation plate 120 may be prevented by the second uneven surface S2 providing friction between the 110 and the insulation plate 120. That is, the second uneven surface S2 formed in the projection area A of the upper flange portion 150a may provide sufficient friction force so as not to allow relative slip between the cap plate 110 and the insulating plate 120.
  • the cap plate 110 and the insulating plate 120 integrated with the second uneven surface S2 can suppress any rotation of the electrode terminal 150.
  • rotation of the electrode terminal 150 may include an insulation plate 120 integrated with the cap plate 110 or a terminal plate 130 integrated with the cap plate 110 through the insulation plate 120. Can be blocked).
  • the electrode terminal 150 may be rotated through the upper flange portion 150a compressed to the upper surface of the cap plate 110 or the lower flange portion 150b compressed to the lower surface of the terminal plate 130.
  • the external torque applied to the electrode terminal 150 is consequently transmitted to the assembly of the cap plate 110, the insulating plate 120, and the terminal plate 130, thereby suppressing the relative slip between the plates 110, 120, and 130. ) Can be effectively resisted.
  • the friction force between the cap plate 110 and the insulation plate 120 may be determined by the vertical drag provided by the upper flange part 150a of the electrode terminal 150 and the friction coefficient of the second uneven surface S2. Can be obtained in the form of a function.
  • the second uneven surface S2 may have a predetermined roughness to have a sufficient coefficient of friction, for example, may have a roughness of 10 ⁇ m or more.
  • the uneven surface S may include a third uneven surface S3 formed on the bottom surface of the terminal plate 130.
  • the third uneven surface S3 may form a frictional contact with the lower flange portion 150b that is pressed onto the bottom surface of the terminal plate 130.
  • the third concave-convex surface S3 may form a coupling that is matched with the lower flange portion 150b. That is, unlike the first uneven surface S1 or the second uneven surface S2, the coupling between the third uneven surface S3 and the lower flange part 150b may form a strong bond more than a frictional contact.
  • the lower end of the electrode terminal 150 expands laterally to form a lower flange part 150b, and the lower flange part 150b.
  • the lower flange part 150b is engaged with the third uneven surface S3 to fill the third uneven surface S3 formed on the lower surface of the terminal plate 130.
  • the third uneven surface S3 and the lower flange portion 150b are engaged with each other, it means that the lower flange portion 150b is matched with each other so as to engage with the roughness of the third uneven surface S3.
  • the physical interference between the third uneven surface S3 and the lower flange portion 150b engaged with each other may be understood as a coupling between each other, rather than a simple frictional contact.
  • the third uneven surface S3 may be formed in the projection area A of the upper flange portion 150a through which the electrode terminal 150 is pressed. More specifically, the third uneven surface S3 may be formed at a position in contact with the lower flange part 150b in the projection area A.
  • the upper flange part 150a may be formed wide so that the electrode terminal 150 does not fall into the terminal holes 110 ′, 120 ′, and 130 ′ before assembly of the electrode terminal 150.
  • the lower flange portion 150b may be formed through riveting or spinning during assembly of the electrode terminal 150, and may be relatively narrower than the upper flange portion 150a.
  • the third uneven surface S3 forms a coupling with the lower flange part 150b
  • the third uneven surface S3 may be formed at a position in contact with the lower flange part 150b among the projection areas A of the upper flange part 150a. .
  • the lower flange portion 150b integrally coupled with the third uneven surface S3 may provide sufficient resistance to external torque T applied to the electrode terminal 150, and the electrode terminal 150. Any rotation of can be suppressed effectively.
  • the uneven surface S may include a first uneven surface S1, a second uneven surface S2, and a third uneven surface S3 formed at different positions, respectively.
  • one embodiment of the present invention may include at least one uneven surface S among the first to third uneven surfaces S, and includes all of the first to third uneven surfaces S. It is not limited to a structure. Even a structure including at least one uneven surface S of the third to third uneven surfaces S may provide a sufficient rotational resistance capable of suppressing rotation of the electrode terminal 150.
  • the uneven surface S may be formed around the terminal holes 110 ′, 120 ′, and 130 ′.
  • the uneven surface S may be formed to surround the terminal holes 110 ′, 120 ′, and 130 ′.
  • the terminal holes 110 ′, 120 ′, and 130 ′ are locations for fitting the electrode terminals 150, and provide assembly positions of the electrode terminals 150.
  • the electrode terminal 150 receives a moment of a tendency to rotate in one rotation direction about the terminal holes 110 ′, 120 ′, and 130 ′.
  • the uneven surface S formed to surround the terminal holes 110 ′, 120, and 130 ′ may effectively resist the rotation of the electrode terminal 150.
  • the uneven surface S may be formed along the rotation direction of the electrode terminal 150, and terminal holes 110 ′, 120 ′, and 130 ′ corresponding to the rotation centers of the electrode terminal 150.
  • the pattern may surround the terminal holes 110 ′, 120 ′, and 130 ′.
  • the uneven surface S may be formed in the projection area A of the upper flange portion 150a of the electrode terminal 150 to sufficiently increase the magnitude of the vertical drag that determines the magnitude of the frictional resistance.
  • the uneven surface (S) is in the interior from the terminal holes (110 ⁇ , 120 ⁇ , 130 ⁇ ) corresponding to the rotation center of the electrode terminal 150 from the projection area (A) of the upper flange portion 150a. Can be formed. More specifically, with respect to the region where the uneven surface S is formed, the uneven surface S is formed in the terminal hole 110 ′ along a radial direction centering on the terminal holes 110 ′, 120 ′, and 130 ′. , 120 ′, 130 ′ may be formed inside the projection area A.
  • the uneven surface S may be formed around the terminal holes 110 ′, 120 ′, and 130 ′ formed in the cap plate 110, the insulation plate 120, and the terminal plate 130.
  • the first uneven surface S1 may be formed around the terminal hole 110 ′ of the cap plate 110, and may be formed in the projection area A of the upper flange part 150a.
  • the first uneven surface S1 is an area from the boundary of the terminal hole 110 ′ to the boundary of the projection area A along the radial direction centering on the terminal hole 110 ′. It can be formed in.
  • the second uneven surface S2 may be formed around the terminal hole 120 ′ of the insulating plate 120, and may be formed in the projection area A of the upper flange part 150a.
  • the second uneven surface S2 may be formed in an area from the boundary of the terminal hole 120 ′ to the boundary of the projection area A along the radial direction centering on the terminal hole 120 ′. Can be.
  • the third uneven surface S3 may be formed around the terminal hole 130 ′ of the terminal plate 130, and may be formed in the projection area A of the upper flange part 150a.
  • the third uneven surface S3 may be formed in an area from the boundary of the terminal hole 130 ′ to the boundary of the projection area A along the radial direction centering on the terminal hole 130 ′. Can be.
  • the shape of the uneven surface S will be described.
  • the shape of the uneven surface S described below may be commonly applied to the first uneven surface S1, the second uneven surface S2, and the third uneven surface S3.
  • technical matters regarding the shape of the uneven surface S to be described below may be applied to at least one uneven surface S of the first to third uneven surfaces S1, S2, and S3.
  • the technical scope of the present invention is not limited to the configuration including all of the first to third uneven surfaces S1, S2, and S3.
  • the first to third uneven surfaces S1, S2, S3) may include a configuration including at least one uneven surface (S).
  • the uneven surface S may be formed around the terminal hole H of the plate P.
  • the uneven surface S is any one of the first to third uneven surfaces S1, S2, and S3 formed on the cap plate 110, the insulating plate 120, or the terminal plate 130.
  • the uneven surface S may correspond to the plate P, and the plate P may correspond to any one plate 110, 120, or 130 of the cap plate 110, the insulation plate 120, or the terminal plate 130.
  • the terminal hole H may be any one of the terminal hole 110 ′ of the cap plate 110, the insulation plate 120, or the terminal holes 110 ′, 120 ′, and 130 ′ formed in the terminal plate 130. , 120 ′, 130 ′).
  • the uneven surface S may be formed around the terminal hole H to which the electrode terminal 150 is assembled. More specifically, the uneven surface S may be formed to surround the terminal hole H.
  • the uneven surface S may be formed in a circular strip shape having an inner circle C1 and an outer circle C2 surrounding the terminal hole H.
  • the inner circle (C1) and the outer circle (C2) may correspond to two different concentric circles surrounding the terminal hole (H), having a different radius around the terminal hole (H) It can be a concentric circle.
  • the inner circle (C1) and the outer circle (C2) may be formed in a smooth circle.
  • the smooth circle means that it does not include a discontinuous portion which protrudes outwardly or recesses inwardly along the circumferential surfaces of the inner circle C1 and the outer circle C2.
  • the uneven surface S is to form a rotational resistance to suppress the rotation of the electrode terminal 150, it may be formed in the form of a rotating body to have a continuous rotational resistance along the periphery of the terminal hole (H).
  • forming discrete portions that are concave or outwardly convex inwardly along the outer circumferences of the inner circle C1 and outer circle C2 may lead to complexity of the process while This is because the flat surface cannot form a sufficient frictional force for suppressing rotation of the electrode terminal 150.
  • the uneven surface S may be formed in a closed loop shape that surrounds the terminal hole H of the electrode terminal 150. If the uneven surface S is formed in an intermittent form that is partially broken along the terminal hole H, continuous rotational resistance cannot be formed in the broken portion. As will be described later, the uneven surface S may be formed in a closed loop shape that entirely surrounds the terminal hole H, and may be formed in a circular strip shape centering on the terminal hole H, for example. Can be.
  • the concave-convex surface S may include a plurality of concave-convex patterns formed between the inner circle C1 and the outer circle C2, and formed between the inner circle C1 and the outer circle C2.
  • the uneven pattern may be formed of at least one stripe pattern that is not parallel to the inner circle C1 and the outer circle C2. More specifically, the uneven pattern may extend in a direction different from the rotation direction of the electrode terminal 150. If the uneven pattern is formed in parallel with the rotation direction of the electrode terminal 150, it is difficult to form a sufficient frictional resistance along the rotation direction.
  • the inner circle C1 and the outer circle C2 on which the uneven surface S is formed have a terminal hole H of the electrode terminal 150 so as to form a continuous rotational resistance to the rotation of the electrode terminal 150. It can be formed in the form of a rotating body around.
  • the uneven pattern for forming the rotational resistance of the electrode terminal 150 is formed in a direction crossing the inner circle C1 and the outer circle C2 to effectively resist the rotation of the electrode terminal 150. Can be.
  • the uneven pattern may be a stripe pattern extending in a direction crossing the inner circle C1 and the outer circle C2 or a mesh extending in two different directions crossing the inner circle C1 and the outer circle C2. It can be formed in a pattern.
  • the concave-convex pattern may include concave valleys or convex protrusions formed on the inner circle C1 and the outer circle C2 and formed along at least one or more lines.
  • the uneven pattern may be formed of at least one, for example, a plurality of lines extending along a plurality of different directions, and as illustrated above, a stripe pattern extending in one direction or two different lines. It is not limited to the mesh pattern crossing in a direction.
  • the roughness of the uneven pattern may determine the magnitude of the rotational resistance of the electrode terminal 150.
  • the magnitude of the frictional force provided by the uneven surface S may vary according to the roughness of the uneven pattern.
  • the roughness of the concave-convex pattern may be formed to a sufficient size to resist rotation of the electrode terminal 150. It is not necessary to set the upper limit of the illuminance so long as it serves the purpose for suppressing the rotation of the electrode terminal 150. However, in order for the uneven pattern of the uneven surface S to provide sufficient frictional force, a lower limit of roughness may be set. For example, the roughness may be formed at least 10 ⁇ m.
  • the third uneven surface S3 formed on the terminal plate 130 may be included.
  • the technical scope of the present invention is not limited to the configuration including all of the first to third uneven surfaces S.
  • at least one uneven surface of the first to third uneven surfaces S is included. Configurations including (S) can be encompassed.
  • Table 1 below is the result of measuring the rotational resistance of the electrode terminal 150 exhibited by the uneven surface S of the present invention.
  • the rotational resistance of the electrode terminal 150 exhibited by the 2nd uneven surface S2 of the insulation plate 120 or the 3rd uneven surface S3 of the terminal plate 130 was measured.
  • the conventional configuration without the uneven surface S bears a rotational resistance of 6.3 Kgf
  • the increased 7.4 Kgf can handle the rotational resistance of 11.2Kgf.
  • the present invention can be applied to a secondary battery as an energy source capable of charging and discharging and various devices using the secondary battery as a driving power source.

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Abstract

본 발명에서는 이차전지가 개시된다. 상기 이차전지는, 전극 조립체와, 전극 조립체의 상부를 밀봉하기 위한 캡 플레이트와, 캡 플레이트와 전극 조립체 사이에 개재된 것으로, 전극 조립체와 전기적으로 연결된 단자 플레이트와, 단자 플레이트와 캡 플레이트 사이에 개재되는 절연 플레이트와, 캡 플레이트, 단자 플레이트 및 절연 플레이트를 관통하도록 조립되며, 캡 플레이트의 상부에 압착된 상부 플랜지부와 단자 플레이트의 하면에 압착되는 하부 플랜지부를 포함하는 전극 단자와, 상부 플랜지부의 투영 영역 내에 형성된 것으로, 캡 플레이트, 절연 플레이트, 단자 플레이트 중의 적어도 어느 하나에 형성된 요철 면을 포함한다. 본 발명에 의하면, 충, 방전 전류의 패스를 형성하는 전극 단자의 임의 회전을 효과적으로 억제할 수 있고, 전극 단자의 체결력을 강화하여, 전극 단자의 전기 저항을 낮게 유지하며, 출력 특성을 일정하게 유지할 수 있는 이차전지가 개시된다.

Description

이차전지
본 발명은 이차전지에 관한 것이다.
통상적으로 이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리, 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 이차 전지는 모바일 기기, 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 전기 자전거, 무정전 전원공급장치(uninterruptible power supply) 등의 에너지원으로 사용되며, 적용되는 외부기기의 종류에 따라 단일 전지의 형태로 사용되기도 하고, 다수의 전지들을 전기적으로 연결하여 하나의 단위로 묶은 전지 모듈의 형태로 사용되기도 한다.
본 발명의 일 실시형태는, 충, 방전 전류의 패스를 형성하는 전극 단자의 임의 회전을 효과적으로 억제할 수 있는 이차전지를 포함한다.
본 발명의 다른 실시형태는, 전극 단자의 체결력을 강화하여, 충, 방전 전류가 흐를 때 전극 단자의 전기 저항을 낮게 유지하고, 출력 특성을 일정하게 유지할 수 있다.
본 발명의 이차전지는,
전극 조립체;
상기 전극 조립체의 상부를 밀봉하기 위한 캡 플레이트;
상기 캡 플레이트와 전극 조립체 사이에 개재된 것으로, 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결된 단자 플레이트;
상기 단자 플레이트와 캡 플레이트 사이에 개재되는 절연 플레이트;
상기 캡 플레이트, 단자 플레이트 및 절연 플레이트를 관통하도록 조립되며, 상기 캡 플레이트의 상부에 압착된 상부 플랜지부와 상기 단자 플레이트의 하면에 압착되는 하부 플랜지부를 포함하는 전극 단자; 및
상기 상부 플랜지부의 투영 영역 내에 형성된 것으로, 상기 캡 플레이트, 절연 플레이트, 단자 플레이트 중의 적어도 어느 하나에 형성된 요철 면;을 포함한다.
본 발명에 의하면, 전극 단자의 임의 회전을 억제하기 위하여, 전극 단자의 주변으로 전극 단자의 플랜지부에 의해 압착되는 플랜지부의 투영 영역 내에 요철 면을 형성한다. 상기 요철 면은 전극 단자가 관통되면서 상부 플랜지부가 압착되는 캡 플레이트 및 하부 플랜지부가 압착되는 단자 플레이트와, 상기 캡 플레이트와 단자 플레이트 사이의 절연 플레이트 간의 상대적인 슬립이 허용되지 않도록 마찰 접촉을 형성함으로써, 전극 단자의 플랜지부에 의해 전달되는 회전 저항에 대해 효과적으로 대항할 수 있고, 전극 단자의 임의 회전을 억제할 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 의하면, 전극 단자의 유동을 억제하고 전극 단자의 체결력을 강화함으로써, 전극 단자의 유동에 따라 저항이 높아지는 것을 방지하여 균일한 출력을 유지할 수 있다.
도 1에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 이차전지의 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 2에는 도 1의 일부 구성에 대한 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 3에는 도 2의 III-III' 선을 따라 취한 단면도가 도시되어 있다.
도 4에는 제3 요철 면을 보여주는 절개 사시도가 도시되어 있다.
도 5 및 도 6에는 요철 면을 보여주는 평면도 및 절개 사시도가 도시되어 있다.
본 발명의 이차전지는,
전극 조립체;
상기 전극 조립체의 상부를 밀봉하기 위한 캡 플레이트;
상기 캡 플레이트와 전극 조립체 사이에 개재된 것으로, 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결된 단자 플레이트;
상기 단자 플레이트와 캡 플레이트 사이에 개재되는 절연 플레이트;
상기 캡 플레이트, 단자 플레이트 및 절연 플레이트를 관통하도록 조립되며, 상기 캡 플레이트의 상부에 압착된 상부 플랜지부와 상기 단자 플레이트의 하면에 압착되는 하부 플랜지부를 포함하는 전극 단자; 및
상기 상부 플랜지부의 투영 영역 내에 형성된 것으로, 상기 캡 플레이트, 절연 플레이트, 단자 플레이트 중의 적어도 어느 하나에 형성된 요철 면;을 포함한다.
예를 들어, 상기 캡 플레이트, 단자 플레이트 및 절연 플레이트는, 상기 전극 단자의 상부 플랜지부와 하부 플랜지부 사이에서 서로에 대해 압착된다.
예를 들어, 상기 요철 면은, 상기 캡 플레이트의 상면에 형성된 제1 요철 면을 포함한다.
예를 들어, 상기 제1 요철 면은, 상기 상부 플랜지부를 둘러싸는 가스켓과 마찰 접촉을 한다.
예를 들어, 상기 요철 면은, 상기 캡 플레이트와 마주하는 절연 플레이트의 상면에 형성된 제2 요철 면을 포함한다.
예를 들어, 상기 제2 요철 면은, 상기 캡 플레이트의 하면과 마찰 접촉을 한다.
예를 들어, 상기 요철 면은, 상기 단자 플레이트의 하면에 형성된 제3 요철 면을 포함한다.
예를 들어, 상기 제3 요철 면은, 상기 단자 플레이트의 하면에 압착되는 상기 하부 플랜지부와 마찰 접촉을 한다.
예를 들어, 상기 하부 플랜지부는 상기 제3 요철 면과 치합을 이룬다.
예를 들어, 상기 요철 면은, 상기 전극 단자가 관통하기 위한 단자 홀 주변에 형성된다.
예를 들어, 상기 요철 면은, 상기 단자 홀의 주변을 폐루프 형태로 둘러싼다.
예를 들어, 상기 요철 면은, 상기 단자 홀을 둘러싸는 내측 원과 외측 원을 갖는 원형의 띠 형태로 형성된다.
예를 들어, 상기 내측 원과 외측 원은 매끄러운 동심원으로 형성된다.
예를 들어, 상기 요철 면은, 상기 내측 원 및 외측 원과 평행하지 않은 적어도 하나 이상의 스트라이프 패턴을 포함한다.
예를 들어, 상기 요철 면은, 상기 내측 원과 외측 원과 평행하지 않고, 서로 교차하는 방향으로 연장되는 매쉬 패턴을 포함한다.
예를 들어, 상기 요철 면은 적어도 10μm 이상의 조도를 갖는다.
이하, 본 명세서에 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 이차전지에 대해 설명하기로 한다.
도 1에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 이차전지의 분해 사시도가 도시되어 있다. 도 2에는 도 1의 일부 구성에 대한 분해 사시도가 도시되어 있다. 도 3에는 도 2의 III-III 선을 따라 취한 단면도가 도시되어 있다. 도 4에는 제3 요철 면을 보여주는 절개 사시도가 도시되어 있다. 도 5 및 도 6에는 요철 면을 보여주는 평면도 및 절개 사시도가 도시되어 있다.
도면들을 참조하면, 상기 이차전지는, 제1, 제2 전극 탭(17,19)이 인출되는 전극 조립체(10)와, 상기 전극 조립체(10)를 내부에 수용하기 위한 캔(20)과, 상기 캔(20) 상부의 오프닝을 밀봉하기 위한 캡 플레이트(110)와, 상기 캡 플레이트(110) 상부로 노출된 전극 단자(150)와, 상기 전극 단자(150)와 전기적으로 연결되고 캡 플레이트(110) 하부에 형성된 단자 플레이트(130)를 포함할 수 있다.
상기 전극 조립체(10)는, 제1 전극판(13), 제2 전극판(11), 및 세퍼레이터(15)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 전극 조립체(10)는 제1 전극판(13), 제2 전극판(11) 및 세퍼레이터(15)의 적층체가 젤리-롤(jelly-roll) 형태로 권취되어 형성될 수 있다. 상기 전극 조립체(10)는 전해질(미도시)과 함께 캔(20) 내부에 수용될 수 있다.
상기 제1 전극판(13)과 제2 전극판(11)의 적어도 일 개소에는 제1 전극탭(19) 및 제2 전극탭(17)이 접속될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전극탭(19)은 캡 플레이트(110) 상으로 인출된 전극 단자(150)에 접속될 수 있고, 상기 제2 전극탭(17)은 캡 플레이트(110) 자체에 접속될 수 있다.
상기 전극 단자(150)는 캡 플레이트(110)와 절연성 결합을 이루며, 캡 플레이트(110) 상으로 돌출될 수 있다. 예를 들어, 전극 단자(150)와 캡 플레이트(110) 사이에는 전기적 절연 및 전극 단자 주변의 실링을 위해, 가스켓(151)이 개재될 수 있다.
상기 캔(20)은 전극 조립체(10)와 전해질(미도시)을 수용하도록 상부의 오프닝을 포함할 수 있고, 캔(20)의 상부에는 오프닝을 밀봉하기 위한 캡 플레이트(110)가 배치될 수 있다. 상기 캡 플레이트(110)와 캔(20)의 맞닿는 부분은 초음파 용접으로 기밀성 결합을 형성할 수 있다.
상기 제1 전극 탭(19)과 전극 단자(150) 사이에는 단자 플레이트(130)가 개재될 수 있다. 예를 들어, 단자 플레이트(130)의 일 측은 제1 전극 탭(19)과 결합되고, 단자 플레이트(130)의 타 측에는 전극 단자(150)가 끼워 결합되는 단자 홀(130`)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 단자 플레이트(130)와 제1 전극 탭(19) 간에는 초음파 용접이 적용될 수 있다. 상기 단자 플레이트(130)와 캡 플레이트(110) 사이에는 이들 간의 절연을 확보하기 위한 절연 플레이트(120)가 개재될 수 있다.
상기 전극 단자(150)는 캡 플레이트(110)를 관통하도록 조립되는데, 가스켓(151)을 개재하여 캡 플레이트(110)에 조립될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 전극 단자(150)는 캡 플레이트(110), 절연 플레이트(120) 및 단자 플레이트(130)에 형성된 각각의 단자 홀(110`,120`,130`)을 관통하도록 조립될 수 있다. 예를 들어, 상기 전극 단자(150)는 캡 플레이트(110)의 상방으로부터 하방으로 가면서 캡 플레이트(110), 절연 플레이트(120) 및 단자 플레이트(130)를 순차적으로 관통하도록 조립될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 전극 단자(150)는, 상기 캡 플레이트(110), 절연 플레이트(120), 및 단자 플레이트(130)를 관통하도록 조립되며, 상기 캡 플레이트(110)의 상부에 압착되는 상부 플랜지부(150a)와 상기 단자 플레이트(130)의 하면에 압착되는 하부 플랜지부(150b)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 캡 플레이트(110), 절연 플레이트(120) 및 단자 플레이트(130)는, 상기 전극 단자(150)의 상부 플랜지부(150a)와 하부 플랜지부(150b) 사이에서 서로에 대해 압착될 수 있다. 즉, 상기 캡 플레이트(110), 절연 플레이트(120) 및 단자 플레이트(130)는, 상기 전극 단자(150)의 상부 플랜지부(150a)와 하부 플랜지부(150b) 사이에서 서로에 대해 밀착되며, 서로에 대해 접촉 면을 형성하면서 일체화될 수 있다.
상기 캡 플레이트(110), 절연 플레이트(120) 및 단자 플레이트(130)에는, 상기 전극 단자(150)가 관통되기 위한 단자 홀(110`,120`,130`)이 형성되며, 상기 전극 단자(150)는 이들 플레이트(110,120,130)의 단자 홀(110`,120`,130`)을 통하여 상부의 캡 플레이트(110)로부터 하부의 단자 플레이트(130)로 연장될 수 있다. 상기 전극 단자(150)의 조립에 대해, 상기 전극 단자(150)는 캡 플레이트(110)로부터 단자 플레이트(130)로 끼워 조립되며, 상기 전극 단자(150)의 상부 플랜지부(150a)가 캡 플레이트(110)의 상면에 고정된 상태에서, 상기 전극 단자(150)의 하단부에 대해, 리벳팅(rivetting)이나 스피닝(spinning)과 같은 가공이 적용될 수 있다. 이때, 상기 전극 단자(150)의 하단부에 대해 고속 회전하는 가공 툴(미도시)이 가압되면, 상기 전극 단자(150)의 하단부는 측 방향으로 팽창하면서 하부 플랜지부(150b)가 형성되고, 하부 플랜지부(150b)는 단자 플레이트(130)의 하면에 대해 압착될 수 있다. 이렇게, 상기 전극 단자(150)의 상부 플랜지부(150a)는 캡 플레이트(110)의 상면에 대해 압착되고, 하부 플랜지부(150b)는 단자 플레이트(130)의 하면에 대해 압착되면서, 상기 전극 단자(150)는, 상기 캡 플레이트(110), 절연 플레이트(120) 및 단자 플레이트(130)를 서로에 대해 압착시키며 이들을 견고하게 결합할 수 있다.
상기 전극 단자(150)의 상부 플랜지부(150a) 및 하부 플랜지부(150b) 중에서 상기 상부 플랜지부(150a)는 상대적으로 넓은 가압면을 가질 수 있다. 상기 상부 플랜지부(150a)는 전극 단자(150)가 단자 홀(110`,120`,130`)을 통하여 빠져나가지 못하도록 넓은 가압면을 가질 수 있고, 하부 플랜지부(150b)는 단자 홀(110`,120`,130`)을 통하여 노출된 전극 단자(150)의 하단부에 대해, 리벳팅(rivetting)이나 스피닝(spinning) 가공을 적용하여 형성되며, 고속 회전하는 가공 툴(미도시)의 가압에 대해 전극 단자(150)의 하단부가 측 방향으로 팽창하면서 하부 플랜지부(150b)를 형성하게 된다. 이때, 하부 플랜지부(150b)는 리벳팅(rivetting)이나 스프닝(spinning)과 같은 가공을 통하여 형성되므로, 상부 플랜지부(150a)보다는 상대적으로 좁은 가압면을 가질 수 있다.
상기 상부 플랜지부(150a)는, 캡 플레이트(110)를 단자 플레이트(130) 방향으로 압착할 수 있고, 이에 따라, 상부 플랜지부(150a)의 투영 영역(A)에 해당되는 각 플레이트(110,120,130) 부분은 서로에 대한 밀접한 접촉을 형성할 수 있다. 이때, 상기 상부 플랜지부(150a)의 투영 영역(A) 내에 요철 면(S)을 형성함으로써, 상기 캡 플레이트(110)와 절연 플레이트(120)와 단자 플레이트(130)는, 서로에 대한 마찰력을 제공하고, 외부 토오크(T)에 대해 효과적으로 저항할 수 있다. 이때, 이들 플레이트(110,120,130) 간의 마찰력은, 상기 전극 단자(150)에 의한 수직 항력과, 요철 면(S)의 조도(roughness)에 따른 마찰계수를 인자로 하는 함수 형태로 제공될 수 있다.
상기 요철 면(S)은 상기 캡 플레이트(110)의 상면에 형성된 제1 요철 면(S1)을 포함할 수 있다. 상기 제1 요철 면(S1)은 전극 단자(150)를 둘러싸는 가스켓(151)과의 마찰 접촉을 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 가스켓(151)은 전극 단자(150)의 외주를 둘러싸며, 상기 전극 단자(150)의 단자 홀(110`) 주변을 밀봉할 수 있다. 이때, 상기 가스켓(151)은 전극 단자(150)의 외주 면에 대해 밀착되어 전극 단자(150)와 함께 일체로 고정될 수 있다. 즉, 상기 가스켓(151)은, 제1 요철 면(S1)과의 마찰 접촉을 통하여 상기 전극 단자(150)의 임의 회전을 억제할 수 있고, 상기 전극 단자(150)와 함께 일체로 고정될 수 있다.
상기 제1 요철 면(S1)은 상부 플랜지부(150a)를 둘러싸는 가스켓(151)과 마찰 접촉할 수 있다. 상기 가스켓(151)은, 상기 전극 단자(150)의 상부 플랜지부(150a)와 캡 플레이트(110) 사이에서 압착될 수 있고, 이때, 상기 가스켓(151)은 캡 플레이트(110)의 상면에 형성된 제1 요철 면(S1)과 마찰 접촉되면서 전극 단자(150)를 함께 고정시킬 수 있다.
예를 들어, 의도하지 않게 전극 단자(150)에 적용되는 외부 토오크(T)는 전극 단자(150)의 상부 플랜지부(150a)를 통하여 가스켓(151)과 캡 플레이트(110)로 전달될 수 있다. 이때, 캡 플레이트(110)의 제1 요철 면(S1)에 접촉된 가스켓(151)은, 상부 플랜지부(150a)를 통하여 전달되는 외부 토오크(T)에 대해 효과적으로 저항할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 요철 면(S1)과 가스켓(151) 간의 마찰 저항은, 상기 가스켓(151)과 함께 전극 단자(150)의 임의 회전을 억제할 수 있을 정도로 충분하게 형성될 수 있다. 상기 제1 요철 면(S1)은, 충분한 마찰 계수를 갖도록 소정의 조도(roughness)를 가질 수 있고, 예를 들어, 10μm 이상의 조도를 가질 수 있다.
상기 요철 면(S)은 상기 절연 플레이트(120)의 상면에 형성된 제2 요철 면(S2)을 포함할 수 있다. 상기 제2 요철 면(S2)은, 캡 플레이트(110)의 하면과 마찰 접촉을 형성할 수 있다. 앞서 설명된 바와 같이, 상기 캡 플레이트(110)와 절연 플레이트(120)는, 상기 전극 단자(150)의 상부 플랜지부(150a)의 투영 영역(A)에서 서로에 대해 밀착되며, 상기 캡 플레이트(110)와 절연 플레이트(120) 간의 마찰을 제공하는 제2 요철 면(S2)에 의해, 상기 캡 플레이트(110)와 절연 플레이트(120) 간의 상대적인 슬립이 방지될 수 있다. 즉, 상부 플랜지부(150a)의 투영 영역(A) 내에 형성된 제2 요철 면(S2)은, 캡 플레이트(110)와 절연 플레이트(120) 사이에 상대적인 슬립을 허용하지 않을 정도로 충분한 마찰력을 제공할 수 있고, 제2 요철 면(S2)에 의해 일체화된 캡 플레이트(110)와 절연 플레이트(120)는, 전극 단자(150)의 임의 회전을 억제할 수 있다. 예를 들어, 상기 전극 단자(150)의 회전은, 캡 플레이트(110)와 일체화된 절연 플레이트(120), 또는 상기 절연 플레이트(120)를 개재하여 캡 플레이트(110)와 일체화된 단자 플레이트(130)에 의해 저지될 수 있다. 예를 들어, 상기 전극 단자(150)의 회전은, 캡 플레이트(110)의 상면에 압착된 상부 플랜지부(150a) 또는 단자 플레이트(130)의 하면에 압착된 하부 플랜지부(150b)를 통하여, 캡 플레이트(110), 절연 플레이트(120) 및 단자 플레이트(130)의 조립체로 전달되며, 이들 플레이트(110,120,130) 간의 상대적인 슬립을 억제함으로써, 결론적으로 상기 전극 단자(150)에 가해지는 외부 토오크(T)에 대해 효과적으로 저항할 수 있다.
상기 캡 플레이트(110)와 절연 플레이트(120) 간의 마찰력은, 상기 전극 단자(150)의 상부 플랜지부(150a)가 제공하는 수직 항력과, 상기 제2 요철 면(S2)의 마찰 계수를 인자로 하는 함수 형태로 얻어질 수 있다. 상기 제2 요철 면(S2)은, 충분한 마찰 계수를 갖도록 소정의 조도(roughness)를 가질 수 있고, 예를 들어, 10μm 이상의 조도를 가질 수 있다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 요철 면(S)은, 상기 단자 플레이트(130)의 하면에 형성된 제3 요철 면(S3)을 포함할 수 있다. 상기 제3 요철 면(S3)은, 단자 플레이트(130)의 하면에 압착된 하부 플랜지부(150b)와 마찰 접촉을 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 요철 면(S3)은 하부 플랜지부(150b)와 정합되는 결합을 형성할 수 있다. 즉, 상기 제3 요철 면(S3)과 하부 플랜지부(150b) 간의 결합은, 제1 요철 면(S1)이나 제2 요철 면(S2)과 달리, 마찰 접촉 이상의 강한 결합을 형성할 수 있다. 상기 전극 단자(150)의 결합시 단자 플레이트(130)의 하면으로 노출된 전극 단자(150)의 하단부에는, 리벳팅이나 스프닝과 같은 가공이 적용된다. 이때, 고속 회전하는 가공 툴(미도시)이 전극 단자(150)의 하단부를 가압하면서 전극 단자(150)의 하단부는 측 방향으로 팽창하며 하부 플랜지부(150b)를 형성하고, 하부 플랜지부(150b)는 단자 플레이트(130)의 하면에 대해 압착된다. 그리고, 하부 플랜지부(150b)의 압착 과정에서는, 단자 플레이트(130)의 하면에 형성된 제3 요철 면(S3)을 채우도록 제3 요철 면(S3)과 치합되는 형태로 하부 플랜지부(150b)의 변형이 이루어질 수 있다. 여기서, 제3 요철 면(S3)과 하부 플랜지부(150b)가 서로 치합된다는 것은, 제3 요철 면(S3)의 조도에 대해, 상기 하부 플랜지부(150b)가 맞물리도록 서로 정합된다는 것을 의미할 수 있다. 이때, 서로에 대해 치합되는 제3 요철 면(S3)과 상기 하부 플랜지부(150b) 간의 물리적인 간섭은, 단순한 마찰 접촉이라는 보다는 서로 간의 결합으로 이해될 수 있다.
상기 제3 요철 면(S3)은, 전극 단자(150)의 가압이 이루어지는 상부 플랜지부(150a)의 투영 영역(A) 내에 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제3 요철 면(S3)은, 상기 투영 영역(A) 중에서도 하부 플랜지부(150b)와 맞닿는 위치에 형성될 수 있다. 상기 상부 플랜지부(150a)는, 전극 단자(150)의 조립 전에 전극 단자(150)가 단자 홀(110`,120`,130`)로 빠지지 않도록 넓게 형성될 수 있고, 상기 전극 단자(150)의 하부 플랜지부(150b)는, 전극 단자(150)의 조립시 리벳팅이나 스피닝 가공을 통하여 형성되며, 상부 플랜지부(150a)와 비교하여 상대적으로 좁게 형성될 수 있다. 이때, 상기 제3 요철 면(S3)은 하부 플랜지부(150b)와의 결합을 형성하므로, 상부 플랜지부(150a)의 투영 영역(A) 중에서도 하부 플랜지부(150b)와 맞닿는 위치에 형성될 수 있다.
상기 제3 요철 면(S3)과 일체적으로 결합된 하부 플랜지부(150b)는, 전극 단자(150)에 가해지는 외부 토오크(T)에 대해 충분한 저항을 제공할 수 있고, 전극 단자(150)의 임의 회전을 효과적으로 억제할 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이, 상기 요철 면(S)은, 각각 서로 다른 위치에 형성된 제1 요철 면(S1), 제2 요철 면(S2) 및 제3 요철 면(S3)을 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시형태는, 제1 내지 제3 요철 면(S) 중에서 적어도 하나 이상의 요철 면(S)을 포함할 수 있고, 상기 제1 내지 제3 요철 면(S)을 모두 포함하는 구조로 한정되지 않는다. 상기 제 내지 제3 요철 면(S) 중 적어도 하나 이상의 요철 면(S)을 포함하는 구조로도 상기 전극 단자(150)의 회전을 억제할 수 있는 충분한 회전 저항을 제공할 수 있다.
상기 요철 면(S)은, 단자 홀(110`,120`,130`) 주변에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 요철 면(S)은, 단자 홀(110`,120`,130`)의 주위를 둘러싸도록 형성될 수 있다. 상기 단자 홀(110`,120`,130`)은 전극 단자(150)가 끼워지기 위한 개소로서, 전극 단자(150)의 조립 위치를 제공한다. 전극 단자(150)에 외부 토오크(T)가 작용하면, 전극 단자(150)는 단자 홀(110`,120`,130`)을 중심으로 일 회전 방향으로 회전하려는 경향의 모멘트를 받게 된다. 이때, 상기 단자 홀(110`,120,`130`)의 주변을 둘러싸도록 형성된 요철 면(S)은 전극 단자(150)의 회전에 대해 효과적으로 저항할 수 있다. 다시 말하면, 상기 요철 면(S)은 상기 전극 단자(150)의 회전 방향을 따라 형성될 수 있고, 상기 전극 단자(150)의 회전 중심에 해당되는 단자 홀(110`,120`,130`)의 주변으로, 일 예로, 상기 단자 홀(110`,120`,130`)을 둘러싸는 패턴으로 형성될 수 있다.
상기 요철 면(S)은, 마찰 저항의 크기를 결정짓는 수직 항력의 크기를 충분히 증대하기 위해, 전극 단자(150)의 상부 플랜지부(150a)의 투영 영역(A) 내에 형성될 수 있다. 이때, 상기 요철 면(S)은 전극 단자(150)의 회전 중심에 해당되는 단자 홀(110`,120`,130`)로부터 상기 상부 플랜지부(150a)의 투영 영역(A)까지의 내부에 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 요철 면(S)의 형성 영역에 대해, 상기 요철 면(S)은, 상기 단자 홀(110`,120`,130`)을 중심으로 하는 반경 방향을 따라 단자 홀(110`,120`,130`)의 경계로부터 투영 영역(A)까지의 내부에 형성될 수 있다.
상기 요철 면(S)은, 상기 캡 플레이트(110)와 절연 플레이트(120) 및 단자 플레이트(130)에 형성된 단자 홀(110`,120`,130`)의 주변으로 형성될 수 있다. 상기 제1 요철 면(S1)은 캡 플레이트(110)의 단자 홀(110`)의 주변에 형성되되, 상부 플랜지부(150a)의 투영 영역(A) 내에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 요철 면(S1)은, 상기 단자 홀(110`)을 중심으로 하는 반경 방향을 따라 상기 단자 홀(110`)의 경계로부터 상기 투영 영역(A)의 경계까지의 영역 내에 형성될 수 있다.
상기 제2 요철 면(S2)은, 절연 플레이트(120)의 단자 홀(120`)의 주변에 형성되되, 상부 플랜지부(150a)의 투영 영역(A) 내에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 요철 면(S2)은, 단자 홀(120`)을 중심으로 하는 반경 방향을 따라 단자 홀(120`)의 경계로부터 투영 영역(A)의 경계까지의 영역 내에 형성될 수 있다.
상기 제3 요철 면(S3)은 단자 플레이트(130)의 단자 홀(130`)의 주변에 형성되되, 상부 플랜지부(150a)의 투영 영역(A) 내에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 요철 면(S3)은, 단자 홀(130`)을 중심으로 하는 반경 방향을 따라 단자 홀(130`)의 경계로부터 투영 영역(A)의 경계까지의 영역 내에 형성될 수 있다.
이하에서는 상기 요철 면(S)의 형상에 대해 설명하기로 한다. 이하에서 설명되는 요철 면(S)의 형상은, 앞서 설명된 제1 요철 면(S1), 제2 요철 면(S2), 제3 요철 면(S3)에 대해 공통으로 적용될 수 있다. 예를 들어, 이하에서 설명될 요철 면(S)의 형상에 관한 기술적 사항은, 상기 제1 내지 제3 요철 면(S1,S2,S3) 중에서 적어도 어느 하나의 요철 면(S)에 대해 적용될 수 있고, 본 발명의 기술적 범위는 상기 제1 내지 제3 요철 면(S1,S2,S3)을 모두 포함하는 구성으로 한정되지 않고, 예를 들어, 상기 제1 내지 제3 요철 면(S1,S2,S3) 중에서 적어도 하나 이상의 요철 면(S)을 포함하는 구성을 포함할 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 요철 면(S)은 플레이트(P)의 단자 홀(H) 주변에 형성될 수 있다. 앞서 설명된 바와 같이, 상기 요철 면(S)은, 캡 플레이트(110), 절연 플레이트(120) 또는 단자 플레이트(130)에 형성된 제1 내지 제3 요철 면(S1,S2,S3) 중에서 어느 하나의 요철 면(S)에 해당될 수 있고, 상기 플레이트(P)는, 캡 플레이트(110), 절연 플레이트(120) 또는 단자 플레이트(130) 중에서 어느 하나의 플레이트(110,120,130)에 해당될 수 있다. 또한 상기 단자 홀(H)은, 캡 플레이트(110), 절연 플레이트(120), 또는 단자 플레이트(130)에 형성된 단자 홀(110`,120`,130`) 중에서 어느 하나의 단자 홀(110`,120`,130`)에 해당될 수 있다.
상기 요철 면(S)은, 전극 단자(150)가 조립되는 단자 홀(H)의 주변에 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 요철 면(S)은 단자 홀(H)의 주변을 둘러싸는 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 요철 면(S)은 상기 단자 홀(H)을 둘러싸는 내측 원(C1)과 외측 원(C2)을 갖는 원형의 띠 형태로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 내측 원(C1)과 외측 원(C2)은 상기 단자 홀(H)을 둘러싸는 두 개의 서로 다른 동심원에 해당될 수 있고, 상기 단자 홀(H)을 중심으로 하고 서로 다른 반경을 갖는 동심원에 해당될 수 있다. 이때, 상기 내측 원(C1) 및 외측 원(C2)은, 매끄러운 원형으로 형성될 수 있다. 여기서, 매끄러운 원형이란 내측 원(C1) 및 외측 원(C2)의 원주 면을 따라 외측으로 볼록하게 돌출되거나 또는 내측으로 오목하게 인입된 불연속적인 부분을 포함하지 않는다는 것을 의미한다. 상기 요철 면(S)은, 전극 단자(150)의 회전을 억제하기 위해 회전 저항을 형성하는 것으로, 단자 홀(H)의 주변을 따라 지속적인 회전 저항을 갖도록 회전체 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 내측 원(C1) 및 외측 원(C2)의 외주를 따라 내측으로 오목하거나 외측으로 볼록한 불연속적인 부분을 형성하는 것은, 공정의 복잡화를 초래하는 반면에 이러한 불연속적인 부분들 사이의 평탄한 면은, 전극 단자(150)의 회전을 억제하기 위한 충분한 마찰력을 형성할 수 없기 때문이다.
예를 들어, 상기 요철 면(S)은 전극 단자(150)의 단자 홀(H)을 둘러싸는 폐루프 형태로 형성될 수 있다. 만일 요철 면(S)이 상기 단자 홀(H)을 따라 부분적으로 끊어진 간헐적인 형태로 형성되면, 상기 끊어진 부분에서는 지속적인 회전 저항을 형성할 수 없다. 후술하는 바와 같이, 상기 요철 면(S)은 단자 홀(H)을 전체적으로 둘러싸는 폐루프 형태로 형성될 수 있고, 예를 들어, 단자 홀(H)을 중심으로 하는 원형의 띠 형태로 형성될 수 있다.
상기 요철 면(S)은, 내측 원(C1) 및 외측 원(C2)을 경계로 하고, 이들 내측 원(C1) 및 외측 원(C2) 사이에 형성된 다수의 요철 패턴을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 요철 패턴은, 내측 원(C1) 및 외측 원(C2)과 평행하지 않은 적어도 하나 이상의 스트라이프 패턴으로 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 요철 패턴은, 전극 단자(150)의 회전 방향과 다른 방향으로 연장될 수 있다. 만일 요철 패턴이 전극 단자(150)의 회전 방향과 나란하게 형성되면, 상기 회전 방향을 따라 충분한 마찰 저항을 형성하기 어렵기 때문이다. 즉, 상기 요철 면(S)이 형성되는 내측 원(C1) 및 외측 원(C2)은, 전극 단자(150)의 회전에 대해 지속적인 회전 저항을 형성하도록, 전극 단자(150)의 단자 홀(H)을 중심으로 회전체 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 전극 단자(150)의 회전 저항을 형성하기 위한 요철 패턴은, 내측 원(C1) 및 외측 원(C2)을 가로지르는 방향으로 형성되어 전극 단자(150)의 회전에 대해 효과적으로 저항할 수 있다.
상기 요철 패턴은 내측 원(C1) 및 외측 원(C2)을 가로지르는 방향으로 연장되는 스트라이프 패턴으로 형성되거나 또는 내측 원(C1) 및 외측 원(C2)을 가로지르는 서로 다른 두 방향으로 연장되는 매쉬 패턴으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 요철 패턴은 내측 원(C1) 및 외측 원(C2)을 경계로 하고, 적어도 하나 이상의 라인을 따라 형성된 오목한 골이나 볼록한 돌기를 포함할 수 있다. 이때, 상기 요철 패턴은, 적어도 하나 이상, 예를 들어, 서로 다른 다수의 방향을 따라 연장되는 다수의 라인으로 형성될 수 있고, 앞서 예시된 바와 같이, 일 방향으로 연장되는 스트라이프 패턴이나 서로 다른 두 방향으로 교차되는 매쉬 패턴으로 한정되지 않는다.
상기 요철 패턴의 조도는, 전극 단자(150)의 회전 저항의 크기를 결정할 수 있다. 예를 들어, 상기 요철 패턴의 조도에 따라 요철 면(S)이 제공하는 마찰력의 크기가 달라질 수 있다. 예를 들어, 상기 요철 패턴의 조도는, 전극 단자(150)의 회전에 저항할 수 있을 정도로 충분한 크기로 형성될 수 있다. 전극 단자(150)의 회전을 억제하기 위한 목적에 기여하는 한도에서, 상기 조도의 상한치를 설정할 필요는 없다. 다만, 상기 요철 면(S)의 요철 패턴이 충분한 마찰력을 제공하기 위해, 조도의 하한치는 설정될 수 있다. 예를 들어, 상기 조도는 적어도 10μm 로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 요철 면(S)은, 캡 플레이트(110)에 형성되는 제1 요철 면(S1)과, 절연 플레이트(120)에 형성되는 제2 요철 면(S2)과, 단자 플레이트(130)에 형성되는 제3 요철 면(S3)을 포함할 수 있다. 본 발명의 기술적 범위는, 상기 제1 내지 제3 요철 면(S)을 모두 포함하는 구성으로 한정되지 않고, 예를 들어, 상기 제1 내지 제3 요철 면(S) 중에서 적어도 어느 하나의 요철 면(S)을 포함하는 구성을 포괄할 수 있다.
이하의 표 1은, 본 발명의 요철 면(S)에 의해 발휘되는 전극 단자(150)의 회전 저항을 측정한 결과이다. 표 1의 측정에서는, 절연 플레이트(120)의 제2 요철 면(S2) 또는 단자 플레이트(130)의 제3 요철 면(S3)에 의해 발휘되는 전극 단자(150)의 회전 저항을 측정하였다. 평균적으로, 요철 면(S)을 포함하지 않는 종래의 구성에서는 6.3Kgf의 회전 저항을 감당하는데 반하여, 제2 요철 면(S2) 또는 제3 요철 면(S3)을 갖는 구성에서는, 이보다 증가된 7.4Kgf, 11.2Kgf의 회전 저항을 감당할 수 있다.
측정 번호 기존 제2 요철 면 제3 요철 면
1 6.0 7.5 10.0
2 6.5 7.8 11.5
3 6.4 7.4 10.1
4 6.7 7.1 10.3
5 6.0 7.3 12.1
6 6.3 7.5 12.8
7 6.5 7.4 11.4
평균 6.3 7.4 11.2
최소 6.0 7.1 10.0
최대 6.7 7.8 12.8
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
본 발명은, 충전 및 방전이 가능한 에너지원으로서의 이차전지 및 이차전지를 구동 전원으로 사용하는 다양한 기기에 적용될 수 있다.

Claims (16)

  1. 전극 조립체;
    상기 전극 조립체의 상부를 밀봉하기 위한 캡 플레이트;
    상기 캡 플레이트와 전극 조립체 사이에 개재된 것으로, 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결된 단자 플레이트;
    상기 단자 플레이트와 캡 플레이트 사이에 개재되는 절연 플레이트;
    상기 캡 플레이트, 단자 플레이트 및 절연 플레이트를 관통하도록 조립되며, 상기 캡 플레이트의 상부에 압착된 상부 플랜지부와 상기 단자 플레이트의 하면에 압착되는 하부 플랜지부를 포함하는 전극 단자; 및
    상기 상부 플랜지부의 투영 영역 내에 형성된 것으로, 상기 캡 플레이트, 절연 플레이트, 단자 플레이트 중의 적어도 어느 하나에 형성된 요철 면;을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 캡 플레이트, 단자 플레이트 및 절연 플레이트는, 상기 전극 단자의 상부 플랜지부와 하부 플랜지부 사이에서 서로에 대해 압착되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 요철 면은, 상기 캡 플레이트의 상면에 형성된 제1 요철 면을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 요철 면은, 상기 상부 플랜지부를 둘러싸는 가스켓과 마찰 접촉을 하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 요철 면은, 상기 캡 플레이트와 마주하는 절연 플레이트의 상면에 형성된 제2 요철 면을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 요철 면은, 상기 캡 플레이트의 하면과 마찰 접촉을 하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 요철 면은, 상기 단자 플레이트의 하면에 형성된 제3 요철 면을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제3 요철 면은, 상기 단자 플레이트의 하면에 압착되는 상기 하부 플랜지부와 마찰 접촉을 하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 하부 플랜지부는 상기 제3 요철 면과 치합을 이루는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 요철 면은, 상기 전극 단자가 관통하기 위한 단자 홀 주변에 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 요철 면은, 상기 단자 홀의 주변을 폐루프 형태로 둘러싸는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 요철 면은, 상기 단자 홀을 둘러싸는 내측 원과 외측 원을 갖는 원형의 띠 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 내측 원과 외측 원은 매끄러운 동심원으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 요철 면은, 상기 내측 원 및 외측 원과 평행하지 않은 적어도 하나 이상의 스트라이프 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 요철 면은, 상기 내측 원과 외측 원과 평행하지 않고, 서로 교차하는 방향으로 연장되는 매쉬 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 요철 면은 적어도 10μm의 조도를 갖는 것을 특징으로 하는 이차전지.
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