WO2018048159A1 - 이차 전지 - Google Patents

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WO2018048159A1
WO2018048159A1 PCT/KR2017/009660 KR2017009660W WO2018048159A1 WO 2018048159 A1 WO2018048159 A1 WO 2018048159A1 KR 2017009660 W KR2017009660 W KR 2017009660W WO 2018048159 A1 WO2018048159 A1 WO 2018048159A1
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cap plate
plate
tab
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이현수
변상원
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삼성에스디아이 주식회사
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Definitions

  • the present disclosure relates to a secondary battery, and more particularly, to a secondary battery integrating elements constituted in a cap plate.
  • a rechargeable battery is a battery that repeatedly performs charging and discharging, unlike a primary battery.
  • Small capacity secondary batteries can be used in portable electronic devices such as mobile phones, notebook computers and camcorders, and large capacity secondary batteries can be used as power sources for driving motors of hybrid vehicles and electric vehicles.
  • the secondary battery may include an electrode assembly for charging and discharging, a case accommodating the electrode assembly, a cap plate coupled to the opening of the case, an electrode terminal for drawing the electrode assembly out of the cap plate, and a high temperature generated therein. It includes a vent plate for discharging the gas and pressure.
  • the cap plate includes a terminal hole for coupling the electrode terminal and a vent hole for installing a vent plate. And a current collector member for connecting the electrode terminal to the electrode assembly is used.
  • Such terminal holes, vent holes, and current collectors increase the number of elements, complicate the configuration of the cap plate, and increase the cost of the secondary battery.
  • One embodiment of the present invention is to provide a secondary battery that simplifies the configuration by integrating the elements constituting the cap plate.
  • a secondary battery includes an electrode assembly formed by disposing a first electrode and a second electrode having a coating part and a non-coating tab on both sides of a separator, a case accommodating the electrode assembly, and the case A cap plate coupled to an opening of the cap plate to seal the case and integrally include a vent plate in the vent hole, wherein the vent plate is formed outside the thickness of the cap plate.
  • the vent plate may protrude toward the electrode assembly by a height set at an inner surface of the cap plate.
  • a secondary battery may include a first electrode terminal connected to a plain tab of the first electrode and installed through a gasket in a terminal hole of the cap plate, and a plain tab of the second electrode. It may further include a second electrode terminal connected to the cap plate integrally formed on the cap plate.
  • the first electrode terminal is provided through the gasket in the terminal hole through the gasket, the outer plate is provided on the outside of the rivet portion connected to the rivet portion, and the inside of the rivet portion integrally connected to the current collector member It may include an inner plate connected to the uncoated tab of the first electrode.
  • the electrode assembly may include a first assembly and a second assembly disposed side by side in the width direction of the cap plate, and the tab tabs of the first electrode may be connected to first electrodes of the first assembly. And a twelfth tab group connected to the first electrodes of the second assembly.
  • the eleventh tab group and the twelfth tab group may be bent and welded to the current collecting member.
  • the cap plate may further include a current collector that protrudes toward the electrode assembly such that the uncoated tab of the second electrode is connected to the cap plate.
  • the second electrode terminal may protrude outward from the cap plate.
  • the electrode assembly may include a first assembly and a second assembly arranged side by side in the width direction of the cap plate, and the tab tabs of the second electrode may be connected to the second electrodes of the first assembly. And a twenty-second tap group connected to the second electrodes of the second assembly.
  • the twenty-first tap group and the twenty-second tap group may be bent and welded to the current collector.
  • the vent plate is integrally provided in the vent hole of the cap plate, there is an effect of simplifying the configuration.
  • the vent plate since the vent plate is formed outside the thickness of the cap plate, only the vent plate may be heat-treated, and thus brittleness of the vent plate reinforced by a coining process may be removed.
  • FIG. 1 is a perspective view of a rechargeable battery according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a perspective view of an electrode assembly applied to FIG. 2.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV of FIG. 1.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV of FIG. 1.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the vent plate integrally formed with the vent hole of the cap plate.
  • FIG. 1 is a perspective view of a rechargeable battery according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of FIG. 1.
  • a rechargeable battery according to an embodiment includes an electrode assembly 10 for charging and discharging current, a case 30 in which the electrode assembly 10 is embedded, and an opening 31 of the case 30.
  • the cap plate 40 is coupled to the (), and the first electrode terminal 51 and the second electrode terminal 52 electrically connected to the electrode assembly 10.
  • the case 30 sets a space for accommodating the plate-shaped electrode assembly 10 and the electrolyte solution.
  • the case 30 is formed in a substantially rectangular parallelepiped, and has a rectangular opening 31 at one side thereof to insert the electrode assembly 10.
  • the cap plate 40 is coupled to the opening 31 of the case 30 to seal the case 30.
  • the case 30 and the cap plate 40 may be made of aluminum and welded to each other at the opening 31.
  • the top insulator 20 is disposed between the electrode assembly 10 and the cap plate 40.
  • the top insulator 20 is formed of an electrical insulating material to electrically insulate the electrode assembly 10 from the cap plate 40.
  • the electrode assembly 10 includes a first electrode 11 (eg, a cathode) and a second electrode 12 (eg, an anode) on both sides of the separator 13, which is an electrical insulation material. And a cathode 11, a separator 13, and an anode 12 are wound or laminated (not shown).
  • the positive electrodes 11 and 12 are formed of coatings 111 and 121 coated with active materials on current collectors of metal foils (for example, Cu and Al foils), and current collectors exposed by not applying active materials. And non-stick tabs 112 and 122.
  • the plain tabs 112 and 122 are disposed at one end of the electrode assembly 10.
  • the plain tabs 112 of the negative electrode 11 are disposed at one side (left side of FIG. 4) at one end of the electrode assembly 10 (the top of FIG. 3), and the plain tabs 122 of the positive electrode 12 are
  • the electrode assemblies 10 are spaced apart from the same end (top of FIG. 3) and disposed on the other side (right side of FIG. 3).
  • the plurality of non-coated tabs 112 and 122 are provided in the electrode assembly 10 to allow a current to be charged and discharged to reduce the overall resistance of the non-coated tabs 112 and 122. Accordingly, the electrode assembly 10 may charge and discharge a high current through the tabs 112 and 122.
  • the electrode assembly 10 may be formed as one (not shown), but is formed in two in this embodiment. That is, the electrode assembly 10 includes a first assembly 101 and a second assembly 102 that are arranged side by side in the width direction (x-axis direction) of the cap plate 40 and connected in parallel.
  • the first and second assemblies 101 and 102 may be formed in a plate shape to form semicircles at both ends in the y-axis direction so as to be accommodated in the case 30 having a substantially rectangular parallelepiped shape.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV of FIG. 1. 2 to 4, the first electrode terminal 51 is installed in the terminal hole H provided in the cap plate 40, and is formed through the uncoated portion tab 112 of the first electrode 11.
  • the first and second assemblies 101 and 102 are electrically connected to each other.
  • the uncoated tabs 112 may be formed in a plurality of groups.
  • the non-coating tabs 112 are connected to the first electrode terminal 51 in the width direction (x-axis direction) of the cap plate 40 via the outer side of the top insulator 20 in the width direction (x-axis direction).
  • the uncoated tabs 112 of the first electrode 11 include a first tap group G11 and a second tap group G12.
  • the first tap group G11 is connected to the first electrodes 11 of the first assembly 101
  • the second tap group G12 is connected to the first electrodes 11 of the second assembly 102.
  • the first electrode terminal 51 includes a rivet portion 512, an inner plate 511, and an outer plate 513.
  • the first electrode terminal 51 is electrically insulated from the cap plate 40 via the gasket 621 between the cap plate 40.
  • the gasket 621 is provided between the rivet portion 512 of the first electrode terminal 51 and the inner surface of the terminal hole H of the cap plate 40, and thus the terminal hole of the rivet portion 512 and the cap plate 40. Seal and electrically insulate between (H).
  • the rivet part 512 is inserted into the terminal hole H through the gasket 621, and is inserted into the coupling hole 514 of the outer plate 513 through the external insulating member 631. By caulking or welding around 514, rivet 512 is secured to outer plate 513. As a result, the first electrode terminal 51 may be installed in the cap plate 40.
  • the rivet part 512 is installed in the terminal hole H and protrudes out of the cap plate 40.
  • the rivet portion 512 is connected to the inner plate 511 on the inner side of the cap plate 40 and to the outer plate 513 on the outer side of the cap plate 40. That is, the rivet part 512 mechanically and electrically connects the inner plate 511 and the outer plate 513 to each other.
  • the inner plate 511 is connected to the current collecting member 515 inside the cap plate 40.
  • the current collecting member 515 is connected to the plain tab 112. That is, the tab tab 112 is welded to the current collector 515, and the current collector 515 is welded to the inner plate 511.
  • the uncoated tab 112 of the first electrode 11 is divided into a first tap group G11 and a second tap group G12 so that the first and second sides are separated. Is bent by the top insulator 20 to the side and welded to the current collector member 515. Accordingly, the first and second assemblies 101 and 102 are drawn out of the case 30 through the tab tab 112, the current collecting member 515, and the first electrode terminal 51 of the first electrode 11. Can be.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line 1VV of FIG. 2, 3, and 5, the second electrode terminal 52 is integrally formed on the cap plate 40, and the first and the second electrodes 52 are formed through the uncoated tab 122 of the second electrode 12. It is electrically connected to two assemblies (101, 102).
  • the cap plate 40 further includes a current collector 525 integrally formed.
  • the current collector 525 protrudes toward the electrode assembly 10 to be connected to the uncoated tabs 122 of the second electrode 12.
  • the current collector 525 may be formed in the cap plate 40 through a coining process.
  • the uncoated tabs 122 may be formed in a plurality of groups.
  • the non-coating tabs 122 pass through the outside of the top insulator 20 in the width direction (x-axis direction) of the cap plate 40, and the current collector 525 and the cap plate 40 in the width direction (x-axis direction). It is connected to the second electrode terminal 52 through.
  • the uncoated tabs 122 of the second electrode 12 include a first tap group G21 and a second tap group G22.
  • the first tap group G21 is connected to the second electrodes 12 of the first assembly 101
  • the second tap group G22 is connected to the second electrodes 12 of the second assembly 102.
  • the current collector 525 is connected to the uncoated tab 122 of the second electrode 12. That is, the tab tab 122 is welded to the current collector 525, the current collector 525 is integrally formed on the cap plate 40, and the cap plate 40 is integrally formed with the second electrode terminal 52. Is formed.
  • the non-coated tab 122 of the second electrode 12 is divided into a first tap group G21 and a second tap group G22 to form a first side and a second side.
  • the current collector 525. Therefore, the first and second assemblies 101 and 102 are drawn out of the case 30 through the tab tab 122, the current collector 525, and the second electrode terminal 52 of the second electrode 12. Can be.
  • the second electrode terminal 52 may be formed on the cap plate 40 through a coining process. That is, the second electrode terminal 52 protrudes toward the outside of the cap plate 40 in the opposite direction to the protruding direction of the current collector 525.
  • the current collector 525 and the second electrode terminal 52 which are integrally formed through a coining process, are compared to the current collector member 515 and the first electrode terminal 51 connected to the first electrode 11. Reduce the number of elements and simplify the structure.
  • the cap plate 40 further includes an electrolyte injection hole 42 and a vent hole 41.
  • the electrolyte injection hole 42 couples and welds the cap plate 40 to the case 30, and then injects the electrolyte into the case 30. After electrolyte injection, the electrolyte injection port 42 is sealed with a sealing stopper 421.
  • the top insulator 20 has an internal electrolyte injection hole 28. Since the internal electrolyte injection hole 28 is formed corresponding to the electrolyte injection hole 42 provided in the cap plate 40, the electrolyte through the electrolyte injection hole 42 may be smoothly injected into the top insulator 20.
  • the vent hole 41 is formed to discharge the internal pressure by the gas generated inside the secondary battery by the charging and discharging action of the electrode assembly 10, and is sealed by the vent plate 411.
  • vent hole 41 and the vent plate 411 are integrally formed with the cap plate 40 through a coining process.
  • the vent hole 41 and the vent plate 411 reduce the number of elements and simplify the structure compared to the configuration of separately manufacturing the vent plate and welding the vent hole.
  • the vent plate 411 When the internal pressure of the secondary battery reaches the set pressure, the vent plate 411 is cut to open the vent hole 41 to discharge the gas and the internal pressure generated by overcharging. To this end, the vent plate 411 has a notch 412 leading to an incision.
  • the top insulator 20 has an internal vent hole 27. Since the inner vent hole 27 is formed to correspond to the vent hole 41 provided in the cap plate 40, the inner vent hole 27 is smoothly transferred to the vent hole 41 by the gas generated by the gas generated in the electrode assembly 10. To be discharged.
  • vent plate 411 is formed outside the thickness T of the cap plate 40 by a coining process. That is, the vent plate 411 protrudes in the state pushed toward the electrode assembly 10 by the height H1 set at the inner surface of the cap plate 40.
  • vent plate 411 is located outside the thickness T of the cap plate 40, when the vent plate 411 is heat-treated to remove brittleness generated in the vent plate 411 by coining, the vent plate ( Unnecessary heat transfer can be prevented around 411.
  • the heat treatment of the vent plate can remove brittleness, ie work hardening, by high frequency heat treatment.
  • an angle ⁇ is set to the thickness T direction (z-axis direction) of the cap plate 40.
  • the angle ⁇ of the coining process smoothly spreads the periphery of the vent hole 41 and the vent plate 411 on the cap plate 40 to the periphery.
  • the angle ⁇ may be ⁇ 15 degrees around 45 degrees.
  • electrode assembly 11 electrode assembly 11
  • second electrode negative, anode
  • cap plate 41 vent hole
  • gasket 631 external insulating member
  • G11, G21 first tap group
  • G12, G22 second tap group

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는, 코팅부와 무지부 탭들을 가지는 제1전극과 제2전극을 세퍼레이터의 양측에 배치하여 형성되는 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스, 및 상기 케이스의 개구에 결합되어 상기 케이스를 밀폐하며 벤트홀에 벤트 플레이트를 일체로 구비하는 캡 플레이트를 포함하며, 상기 벤트 플레이트는 상기 캡 플레이트의 두께 밖에 형성된다.

Description

이차 전지
본 기재는 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 캡 플레이트에 구성되는 요소들을 일체화 하는 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지(rechargeable battery)는 일차 전지와 달리 충전 및 방전을 반복적으로 수행하는 전지이다. 소용량의 이차 전지는 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같이 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 대용량 이차 전지는 하이브리드 자동차 및 전기 자동차의 모터 구동용 전원으로 사용될 수 있다.
예를 들면, 이차 전지는 충전 및 방전 작용하는 전극 조립체, 전극 조립체를 수용하는 케이스, 케이스의 개구에 결합되는 캡 플레이트, 전극 조립체를 캡 플레이트의 외측으로 인출하는 전극단자, 및 내부에서 발생되는 고온의 가스 및 압력을 배출하는 벤트 플레이트를 포함한다.
캡 플레이트는 전극단자를 결합하기 위한 단자홀, 벤트 플레이트를 설치하기 위한 벤트홀을 구비한다. 그리고 전극단자를 전극 조립체에 연결하는 집전부재가 사용된다. 이와 같은 단자홀, 벤트홀 및 집전부재는 요소들의 개수를 증대시키고, 캡 플레이트의 구성을 복잡하게 하여, 이차 전지의 원가를 상승시킨다.
본 발명의 일 실시예는 캡 플레이트에 구성되는 요소들을 일체화하여 구성을 단순하게 하는 이차 전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는, 코팅부와 무지부 탭들을 가지는 제1전극과 제2전극을 세퍼레이터의 양측에 배치하여 형성되는 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스, 및 상기 케이스의 개구에 결합되어 상기 케이스를 밀폐하며 벤트홀에 벤트 플레이트를 일체로 구비하는 캡 플레이트를 포함하며, 상기 벤트 플레이트는 상기 캡 플레이트의 두께 밖에 형성된다.
상기 벤트 플레이트는 상기 캡 플레이트의 내표면에서 설정된 높이만큼 상기 전극 조립체 측으로 돌출될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는, 상기 제1전극의 무지부 탭에 연결되어 상기 캡 플레이트의 단자홀에 개스킷을 개재하여 설치되는 제1전극단자, 및 상기 제2전극의 무지부 탭에 연결되어 상기 캡 플레이트에 일체로 형성되는 제2전극단자를 더 포함할 수 있다.
상기 제1전극단자는 상기 단자홀에 상기 개스킷을 개재하여 설치되는 리벳부, 상기 리벳부의 외측에 설치되어 상기 리벳부에 연결되는 외부 플레이트, 및 상기 리벳부의 내측에 일체로 연결되어 집전부재를 개재하여 상기 제1전극의 무지부 탭에 연결되는 내부 플레이트를 포함할 수 있다.
상기 전극 조립체는 상기 캡 플레이트의 폭 방향으로 나란하게 배치되는 제1조립체와 제2조립체를 포함하며, 상기 제1전극의 무지부 탭들은 상기 제1조립체의 제1전극들에 연결되는 제11탭군과 상기 제2조립체의 제1전극들에 연결되는 제12탭군을 포함할 수 있다.
상기 제11탭군과 상기 제12탭군은 절곡되어 상기 집전부재에 용접될 수 있다.
상기 캡 플레이트는 상기 제2전극의 무지부 탭이 연결되도록 상기 전극 조립체를 향하여 돌출되는 집전부를 더 포함할 수 있다.
상기 제2전극단자는 상기 캡 플레이트에서 외부를 향하여 돌출 형성될 수 있다.
상기 전극 조립체는 상기 캡 플레이트의 폭 방향으로 나란하게 배치되는 제1조립체와 제2조립체를 포함하며, 상기 제2전극의 무지부 탭들은 상기 제1조립체의 제2전극들에 연결되는 제21탭군과 상기 제2조립체의 제2전극들에 연결되는 제22탭군을 포함할 수 있다.
상기 제21탭군과 상기 제22탭군은 절곡되어 상기 집전부에 용접될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 캡 플레이트의 벤트홀에 벤트 플레이트를 일체로 구비하므로 구성을 단순하게 하는 효과가 있다. 이때, 벤트 플레이트가 캡 플레이트의 두께 밖에 형성되므로 벤트 플레이트만의 열처리가 가능하여, 코이닝(coining) 공정으로 강화된 벤트 플레이트의 취성이 제거될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 3은 도 2에 적용된 전극 조립체의 사시도이다.
도 4는 도 1의 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 5는 도 1의 Ⅴ-Ⅴ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 6은 캡 플레이트의 벤트홀에 일체로 형성되는 벤트 플레이트의 단면도이다.
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.
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 이차 전지의 사시도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 자른 단면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 이차 전지는 전류를 충전 및 방전하는 전극 조립체(10), 전극 조립체(10)를 내장하는 케이스(30), 케이스(30)의 개구(31)에 결합되는 캡 플레이트(40), 및 전극 조립체(10)에 전기적으로 연결되는 제1전극단자(51)와 제2전극단자(52)를 포함한다.
케이스(30)는 플레이트 모양의 전극 조립체(10)와 전해액을 수용하는 공간을 설정한다. 예를 들면, 케이스(30)는 대략 직육면체로 형성되고, 전극 조립체(10)를 삽입하도록 그 일측에 사각형의 개구(31)를 구비한다.
캡 플레이트(40)는 케이스(30)의 개구(31)에 결합되어 케이스(30)를 밀폐한다. 일례로써, 케이스(30)와 캡 플레이트(40)는 알루미늄으로 형성되어 개구(31)에서 서로 용접될 수 있다.
전극 조립체(10)와 캡 플레이트(40) 사이에는 탑 인슐레이터(20)가 배치된다. 탑 인슐레이터(20)는 전기 절연재로 형성되어 전극 조립체(10)와 캡 플레이트(40)를 전기적으로 절연시킨다.
도 3은 도 2에 적용된 전극 조립체의 사시도이다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 전극 조립체(10)는 전기 절연재인 세퍼레이터(13)의 양측에 제1전극(11, 예를 들면, 음극)과 제2전극(12, 예를 들면, 양극)을 구비하고, 음극(11), 세퍼레이터(13) 및 양극(12)을 권취 또는 적층(미도시)하여 형성된다.
음, 양극(11, 12)은 각각 금속박(예를 들면, Cu, Al 포일)의 집전체에 활물질을 도포한 코팅부(111, 121), 및 활물질을 도포하지 않아서 노출된 집전체로 형성되는 무지부 탭(112, 122)을 포함한다. 무지부 탭(112, 122)은 전극 조립체(10)의 일단에 배치된다.
즉 음극(11)의 무지부 탭들(112)은 전극 조립체(10)의 일단(도 3의 상단)에서 일측(도 4의 좌측)에 배치되고, 양극(12)의 무지부 탭들(122)은 전극 조립체(10)의 동일단(도 3의 상단)에서 이격되어 다른 측(도 3의 우측)에 서로 배치된다.
또한, 무지부 탭들(112, 122)이 전극 조립체(10)에 복수로 구비되어 충전 및 방전되는 전류를 흐르게 하므로 무지부 탭들(112, 122)의 전체 저항이 감소된다. 따라서 전극 조립체(10)는 무지부 탭들(112, 122)을 통하여 고전류를 충전 및 방전할 수 있다.
전극 조립체(10)는 하나로 형성될 수도 있으나(미도시) 본 실시예에서 2개로 형성되어 있다. 즉 전극 조립체(10)는 캡 플레이트(40)의 폭 방향(x축 방향)으로 나란하게 배치되고 병렬로 연결되는 제1조립체(101)와 제2조립체(102)를 포함한다. 또한 제1, 제2조립체(101, 102)는 대략 직육면체 형상의 케이스(30)에 수용될 수 있도록 y축 방향 양단에서 반원을 형성하는 플레이트 모양으로 형성될 수 있다.
도 4는 도 1 의 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 자른 단면도이다. 도 2 내지 도 4를 참조하면, 제1전극단자(51)는 캡 플레이트(40)에 구비되는 단자홀(H)에 설치되어, 제1전극(11)의 무지부 탭(112)을 통하여 제1, 제2조립체(101, 102)에 전기적으로 연결된다.
무지부 탭들(112)은 복수의 군으로 형성될 수 있다. 무지부 탭들(112)은 캡 플레이트(40)의 폭 방향(x축 방향)에서 탑 인슐레이터(20)의 외측을 경유하며 폭 방향(x축 방향)에서 제1전극단자(51)에 연결된다.
일 실시예에서 제1전극(11)의 무지부 탭들(112)은 제1탭군(G11)과 제2탭군(G12)을 포함한다. 제1탭군(G11)은 제1조립체(101)의 제1전극들(11)에 연결되고, 제2탭군(G12)은 제2조립체(102)의 제1전극들(11)에 연결된다.
제1전극단자(51)는 리벳부(512)와 내부 플레이트(511) 및 외부 플레이트(513)를 포함한다. 제1전극단자(51)는 캡 플레이트(40)와의 사이에 개스킷(621)을 개재하여, 캡 플레이트(40)와 전기적으로 절연된다.
개스킷(621)은 제1전극단자(51)의 리벳부(512)와 캡 플레이트(40)의 단자홀(H) 내면 사이에 설치되어, 리벳부(512)와 캡 플레이트(40)의 단자홀(H) 사이를 실링하고 전기적으로 절연한다.
개스킷(621)을 개재하여 리벳부(512)를 단자홀(H)에 삽입하고, 외부 절연부재(631)를 개재하여 외부 플레이트(513)의 결합홀(514)에 삽입한 후, 결합홀(514)의 주위를 코킹(caulking) 또는 용접함으로써, 리벳부(512)가 외부 플레이트(513)에 고정된다. 이로써 제1전극단자(51)가 캡 플레이트(40)에 설치될 수 있다.
이와 같이, 리벳부(512)는 단자홀(H)에 설치되어 캡 플레이트(40)의 외부로 돌출된다. 리벳부(512)는 캡 플레이트(40)의 내측에서 내부 플레이트(511)에 연결되고, 캡 플레이트(40)의 외측에서 외부 플레이트(513)에 연결된다. 즉 리벳부(512)는 내부 플레이트(511)와 외부 플레이트(513)를 기계적 및 전기적으로 서로 연결한다.
내부 플레이트(511)는 캡 플레이트(40)의 내측에서 집전부재(515)에 연결된다. 집전부재(515)는 무지부 탭(112)에 연결된다. 즉 무지부 탭(112)은 집전부재(515)에 용접되고, 집전부재(515)는 내부 플레이트(511)에 용접된다.
이때, 제1, 제2조립체(101, 102)에서 제1전극(11)의 무지부 탭(112)은 제1탭군(G11)과 제2탭군(G12)으로 나누어져서 제1, 제2측에서 탑 인슐레이터(20)를 측면으로 경유하여 절곡되어 집전부재(515)에 용접된다. 따라서 제1, 제2조립체(101, 102)는 제1전극(11)의 무지부 탭(112), 집전부재(515) 및 제1전극단자(51)를 통하여 케이스(30)의 외부로 인출될 수 있다.
도 5는 도 1 Ⅴ-Ⅴ 선을 따라 자른 단면도이다. 도 2, 도 3 및 도 5를 참조하면, 제2전극단자(52)는 캡 플레이트(40)에 일체로 형성되어, 제2전극(12)의 무지부 탭(122)을 통하여 제1, 제2조립체(101, 102)에 전기적으로 연결된다.
이를 위하여, 캡 플레이트(40)는 일체로 형성되는 집전부(525)를 더 포함한다. 집전부(525)는 제2전극(12)의 무지부 탭들(122)에 연결되도록 전극 조립체(10)를 향하여 돌출된다. 일례로써, 집전부(525)는 코이닝(coining) 공정을 통하여 캡 플레이트(40)에 형성될 수 있다.
무지부 탭들(122)은 복수의 군으로 형성될 수 있다. 무지부 탭들(122)은 캡 플레이트(40)의 폭 방향(x축 방향)에서 탑 인슐레이터(20)의 외측을 경유하며 폭 방향(x축 방향)에서 집전부(525) 및 캡 플레이트(40)를 통하여 제2전극단자(52)에 연결된다.
일 실시예에서 제2전극(12)의 무지부 탭들(122)은 제1탭군(G21)과 제2탭군(G22)을 포함한다. 제1탭군(G21)은 제1조립체(101)의 제2전극들(12)에 연결되고, 제2탭군(G22)은 제2조립체(102)의 제2전극들(12)에 연결된다.
집전부(525)는 제2전극(12)의 무지부 탭(122)에 연결된다. 즉 무지부 탭(122)은 집전부(525)에 용접되고, 집전부(525)는 캡 플레이트(40)에 일체로 형성되며, 캡 플레이트(40)는 제2전극단자(52)와 일체로 형성된다.
이때, 제1, 제2조립체(101, 102)에서 제2전극(12)의 무지부 탭(122)은 제1탭군(G21)과 제2탭군(G22)으로 나누어져서 제1, 제2측에서 탑 인슐레이터(20)를 측면으로 경유하여 절곡되어 집전부(525)에 용접된다. 따라서 제1, 제2조립체(101, 102)는 제2전극(12)의 무지부 탭(122), 집전부(525) 및 제2전극단자(52)를 통하여 케이스(30)의 외부로 인출될 수 있다.
일례로써, 제2전극단자(52)는 코이닝(coining) 공정을 통하여 캡 플레이트(40)에 형성될 수 있다. 즉 제2전극단자(52)는 집전부(525)의 돌출 방향과 반대 방향인 캡 플레이트(40)의 외부를 향하여 돌출된다.
코이닝(coining) 공정을 통하여 일체로 형성되는 집전부(525) 및 제2전극단자(52)는 제1전극(11)에 연결되는 집전부재(515) 및 제1전극단자(51)에 비하여 요소들의 개수를 감소시키고 구조를 단순하게 한다.
다시 도 1 내지 도 3을 참조하면, 캡 플레이트(40)는 전해액 주입구(42)와 벤트홀(41)을 더 구비한다. 전해액 주입구(42)는 케이스(30)에 캡 플레이트(40)를 결합 및 용접한 후, 케이스(30)의 내부로 전해액을 주입할 수 있게 한다. 전해액 주입 후, 전해액 주입구(42)는 밀봉 마개(421)로 밀봉된다.
탑 인슐레이터(20)는 내부 전해액 주입구(28)를 구비한다. 내부 전해액 주입구(28)는 캡 플레이트(40)에 구비되는 전해액 주입구(42)에 대응하여 형성되므로 전해액 주입구(42)를 경유한 전해액이 탑 인슐레이터(20)의 내부로 원활히 주입될 수 있게 한다.
벤트홀(41)은 전극 조립체(10)의 충전 및 방전 작용에 의하여 이차 전지의 내부에서 발생되는 가스에 의한 내부 압력을 배출할 수 있도록 형성되며, 벤트 플레이트(411)로 밀폐된다.
일례로써, 벤트홀(41) 및 벤트 플레이트(411)는 코이닝(coining) 공정을 통하여 캡 플레이트(40)와 일체로 형성된다. 벤트홀(41) 및 벤트 플레이트(411)는 벤트 플레이트를 별도로 제조하여 벤트홀에 용접하는 구성에 비하여 요소들의 개수를 감소시키고 구조를 단순하게 한다.
이차 전지의 내부 압력이 설정 압력에 이르면, 벤트 플레이트(411)가 절개되어 벤트홀(41)을 개방하여 과충전으로 발생되는 가스 및 내부 압력을 배출한다. 이를 위하여, 벤트 플레이트(411)는 절개를 유도하는 노치(412)를 가진다.
탑 인슐레이터(20)는 내부 벤트홀(27)를 구비한다. 내부 벤트홀(27)은 캡 플레이트(40)에 구비되는 벤트홀(41)에 대응하여 형성되므로 전극 조립체(10)에서 발생되는 가스에 의하여 상승되는 내부 압력을 벤트홀(41)로 전달하여 원활히 배출할 수 있게 한다.
도 6은 캡 플레이트의 벤트홀에 일체로 형성되는 벤트 플레이트의 단면도이다. 도 2 및 도 6을 참조하면, 벤트 플레이트(411)는 코이닝 공정에 의하여, 캡 플레이트(40)의 두께(T) 밖에 형성된다. 즉 벤트 플레이트(411)는 캡 플레이트(40)의 내표면에서 설정된 높이(H1)만큼 전극 조립체(10) 측으로 밀린 상태로 돌출되어 있다.
벤트 플레이트(411)가 캡 플레이트(40)의 두께(T) 밖에 위치함에 따라서 코이닝 가공으로 벤트 플레이트(411)에 발생된 취성을 제거하기 위하여 벤트 플레이트(411)를 열처리할 때, 벤트 플레이트(411)의 주위로 불필요한 열전달을 방지할 수 있다.
즉 벤트 플레이트(411) 및 벤트홀(41) 주위에서 캡 플레이트(40)의 불필요한 열변형을 방지할 수 있다. 일례로써, 벤트 플레이트의 열처리는 고주파 열처리로 취성, 즉 가공 경화를 제거할 수 있다.
한편, 코이닝 공정에서 압연율이 높으면 취성이 높아지고 벤트 플레이트(411)의 내구성을 저하시킨다. 따라서 벤트 플레이트(411)의 내구성 향상을 위하여, 즉 압연율을 낮추기 위하여, 캡 플레이트(40)의 두께(T) 방향(z축 방향)에 대하여 설정된 각도(θ)를 부여한다. 코이닝 공정의 각도(θ)는 캡 플레이트(40) 상에서 벤트홀(41) 및 벤트 플레이트(411)의 주위 부분을 주변으로 원활히 퍼지게 한다. 일례로써, 각도(θ)는 45도를 중심으로 ±15도일 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
- 부호의 설명 -
10: 전극 조립체 11, 12: 제1, 제2전극(음, 양극)
13: 세퍼레이터 20: 탑 인슐레이터
27: 내부 벤트홀 28: 내부 전해액 주입구
30: 케이스 31: 개구
40: 캡 플레이트 41: 벤트홀
42: 전해액 주입구 51, 52: 제1전단자
101, 102: 제1, 제2조립체 111, 121: 코팅부
112, 122: 무지부 탭 411: 벤트 플레이트
412: 노치 421: 밀봉 마개
511: 내부 플레이트 512: 리벳부
513: 외부 플레이트 514: 결합홀
515: 집전부재 525: 집전부
621: 개스킷 631: 외부 절연부재
G11, G21: 제1탭군 G12, G22: 제2탭군
H: 단자홀 H1: 높이
T: 두께 θ: 각도

Claims (10)

  1. 코팅부와 무지부 탭들을 가지는 제1전극과 제2전극을 세퍼레이터의 양측에 배치하여 형성되는 전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 및
    상기 케이스의 개구에 결합되어 상기 케이스를 밀폐하며 벤트홀에 벤트 플레이트를 일체로 구비하는 캡 플레이트
    를 포함하며,
    상기 벤트 플레이트는
    상기 캡 플레이트의 두께 밖에 형성되는 이차 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 벤트 플레이트는
    상기 캡 플레이트의 내표면에서 설정된 높이만큼 상기 전극 조립체 측으로 돌출되는 이차 전지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1전극의 무지부 탭에 연결되어 상기 캡 플레이트의 단자홀에 개스킷을 개재하여 설치되는 제1전극단자, 및
    상기 제2전극의 무지부 탭에 연결되어 상기 캡 플레이트에 일체로 형성되는 제2전극단자를 더 포함하는 이차 전지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1전극단자는
    상기 단자홀에 상기 개스킷을 개재하여 설치되는 리벳부,
    상기 리벳부의 외측에 설치되어 상기 리벳부에 연결되는 외부 플레이트, 및
    상기 리벳부의 내측에 일체로 연결되어 집전부재를 개재하여 상기 제1전극의 무지부 탭에 연결되는 내부 플레이트
    를 포함하는 이차 전지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전극 조립체는
    상기 캡 플레이트의 폭 방향으로 나란하게 배치되는 제1조립체와 제2조립체를 포함하며,
    상기 제1전극의 무지부 탭들은
    상기 제1조립체의 제1전극들에 연결되는 제11탭군과 상기 제2조립체의 제1전극들에 연결되는 제12탭군을 포함하는 이차 전지.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제11탭군과 상기 제12탭군은
    절곡되어 상기 집전부재에 용접되는 이차 전지.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 캡 플레이트는
    상기 제2전극의 무지부 탭이 연결되도록 상기 전극 조립체를 향하여 돌출되는 집전부를 더 포함하는 이차 전지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2전극단자는
    상기 캡 플레이트에서 외부를 향하여 돌출 형성되는 이차 전지.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 전극 조립체는
    상기 캡 플레이트의 폭 방향으로 나란하게 배치되는 제1조립체와 제2조립체를 포함하며,
    상기 제2전극의 무지부 탭들은
    상기 제1조립체의 제2전극들에 연결되는 제21탭군과 상기 제2조립체의 제2전극들에 연결되는 제22탭군을 포함하는 이차 전지.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제21탭군과 상기 제22탭군은
    절곡되어 상기 집전부에 용접되는 이차 전지.
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