WO2021033942A1 - 이차 전지 - Google Patents

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WO2021033942A1
WO2021033942A1 PCT/KR2020/009945 KR2020009945W WO2021033942A1 WO 2021033942 A1 WO2021033942 A1 WO 2021033942A1 KR 2020009945 W KR2020009945 W KR 2020009945W WO 2021033942 A1 WO2021033942 A1 WO 2021033942A1
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electrode
plate
secondary battery
cap
terminal
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이종하
김유미
전병민
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삼성에스디아이 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a secondary battery, and more particularly, to a microsecondary battery.
  • a rechargeable battery is a battery capable of charging and discharging unlike a primary battery that cannot be charged.
  • Low-capacity secondary batteries are used in portable small electronic devices such as mobile phones, notebook computers, and camcorders, and large-capacity batteries are widely used as power sources for driving motors such as hybrid vehicles.
  • Representative secondary batteries include nickel-cadmium (Ni-Cd) batteries, nickel-hydrogen (Ni-MH) batteries, lithium (Li) batteries, and lithium ion (Li-ion) secondary batteries.
  • lithium-ion secondary batteries have an operating voltage that is about three times higher than that of nickel-cadmium batteries or nickel-hydrogen batteries that are widely used as power sources for portable electronic equipment. In addition, it is widely used in terms of high energy density per unit weight.
  • a micro secondary battery includes a coin cell or a button cell.
  • a coin cell or button cell has a low height, and bonding through crimping between the cell cup and the cell top, which is the half of the housing, is Done. Accordingly, there is a problem that the battery capacity is reduced.
  • the battery capacity may be reduced by increasing the thickness of the portion where the electrode terminal is installed, and difficulty in welding work between the electrode tab and the electrode terminal of the electrode assembly may occur. I can.
  • An aspect of the present invention is to provide a secondary battery that increases battery capacity by reducing the thickness of a portion where an electrode terminal is installed, and facilitates connection between an electrode tab of an electrode assembly and an electrode terminal.
  • a secondary battery includes an electrode assembly in which a separator is interposed between a first electrode and a second electrode; A case having an opening on one side and accommodating the electrode assembly; And a cap assembly coupled to the opening to seal the case, wherein the cap assembly includes a cap plate coupled to the opening and provided with a terminal hole, a terminal plate disposed in the terminal hole, and an insulating material, And a sealing portion covering the peripheral portion of the cap plate on the terminal hole side and the peripheral portion of the terminal plate to seal between the cap plate and the terminal plate.
  • the cap plate, the terminal plate, and the sealing portion may be integrally formed by insert injection.
  • One surface of the cap plate and one surface of the terminal plate may be arranged on the same plane.
  • the upper and lower surfaces of the sealing part are flat, and the cap plate and the terminal plate may be disposed between the upper and lower surfaces of the sealing part.
  • the sealing portion has an annular shape, and a peripheral portion of the cap plate at a terminal hole side and a peripheral portion of the terminal plate may be inserted into an outer peripheral portion and an inner peripheral portion of the sealing portion, respectively.
  • the thickness of the terminal plate may be smaller than the thickness of the cap plate.
  • the first electrode, the second electrode, and the separator are wound around a center pin, and the center pin may be arranged in a direction perpendicular to the bottom surface of the case.
  • the first electrode tab may extend upward of the electrode assembly and are welded to the inner surface of the terminal plate, and the second electrode tab may extend downward of the electrode assembly to be welded to the inner surface of the case.
  • a first insulating member interposed between the first electrode tab and an upper surface of the electrode assembly, and a second insulating member interposed between the second electrode tab and a lower surface of the electrode assembly may be further included.
  • a third insulating member interposed between the first electrode tab and the cap plate may be further included.
  • At least one end of a peripheral portion of the cap plate at a terminal hole side and a peripheral portion of the terminal plate may be bent.
  • a bent portion bent in a direction perpendicular to an extension direction of the cap plate and the terminal plate may be provided at an end of the terminal hole side of the cap plate and an end of the peripheral portion of the terminal plate.
  • a plurality of through-holes may be formed in at least one of the peripheral portion of the cap plate and the peripheral portion of the terminal plate.
  • the sealing part may be inserted into the plurality of through holes.
  • a plurality of exposed grooves extending in a radial direction from an inner peripheral portion of the sealing portion may be formed on a lower surface of the sealing portion.
  • a plurality of exposed holes disposed at predetermined angular intervals along the circumferential direction may be formed on the lower surface of the sealing part.
  • the case is cylindrical, and the cap plate may be welded to the opening of the case.
  • the secondary battery may have a height to diameter ratio of 1 or less.
  • the terminal plate by installing the terminal plate through the sealing material in the terminal hole of the cap plate, it is possible to increase the battery capacity by reducing the thickness of the gap assembly. In addition, a welding operation between the electrode tab and the terminal plate of the electrode assembly may be facilitated.
  • FIG. 1 is a perspective view of a secondary battery according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view illustrating a secondary battery according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of FIG. 2 in the direction III-III.
  • FIG. 4 is an enlarged view of part IV of FIG. 3.
  • 5 to 7 are views illustrating a cap assembly of a secondary battery according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a secondary battery according to a second embodiment of the present invention.
  • 10 to 12 are views illustrating a cap assembly of a secondary battery according to a second embodiment of the present invention.
  • a secondary battery according to an embodiment of the present invention is a micro-cell, and may be a coin cell or a button cell.
  • the coin-type battery or button-type battery is a thin coin-type battery or a button-type battery, and means a battery having a height-to-diameter ratio (height/diameter) of 1 or less.
  • the cross section in the horizontal direction is circular, but is not limited thereto, and a shape having an oval or polygonal cross section in the horizontal direction may be included therein.
  • the diameter means the maximum distance based on the horizontal direction of the battery
  • the height means the minimum distance from the flat bottom surface of the battery to the flat top surface of the battery.
  • the coin-type battery or the button-type battery is not limited thereto as an example of the present invention, and the present invention may be a cylindrical or pin-type battery.
  • the secondary battery according to the embodiment of the present invention is a coin-type battery or a button-type battery will be exemplarily described in detail.
  • directions such as “inside” and “inside” mean a direction toward the electrode assembly 10, and directions such as “outside” and “outside” mean opposite directions.
  • 'upper','lower','height direction','vertical direction', etc. mean a direction perpendicular to the bottom plate 24 (refer to Fig. 3, etc.) of the case (see Fig. 3, etc.)
  • ' The'horizontal direction' means a direction parallel to the bottom plate 24 (refer to FIG. 3).
  • FIG. 1 is a perspective view of a secondary battery according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing a secondary battery according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a III-III direction of FIG. It is a cross-sectional view.
  • the secondary battery 1 includes an electrode assembly 10, a case 20, and a cap assembly 80.
  • the electrode assembly 10 includes a first electrode 11 (eg, a cathode) and a second electrode 12 (eg, an anode) provided on both surfaces of the separator 13 that is an electrical insulating material, and a first electrode (11), the separator 13 and the second electrode 12 are wound up and formed. Accordingly, the electrode assembly 10 may have a jelly-roll shape, and is configured to charge and discharge current.
  • the winding shaft of the electrode assembly 10 may be arranged in parallel with the height direction of the case 20 (a direction perpendicular to the bottom surface of the case), and the upper and lower surfaces of the electrode assembly 10 are flat and parallel to each other. It can be a form.
  • the electrode assembly 10 may include a center pin 15 at the position of the winding shaft.
  • the center pin 15 is one end of the first electrode tab 51 and the terminal plate. 40 is in close contact, and the second electrode tab 52 and the case 20 are in close contact with the other end to facilitate the welding operation.
  • the center pin 15 may protrude upward of the electrode assembly 10 so as to contact the first electrode tab 51 and the terminal plate 40 in close contact with each other.
  • the center pin 15 may be formed as a cylinder having a hollow to allow gas and electrolyte to flow therein.
  • the center pin 15 may be formed as a cylinder (not shown) filled with the inside.
  • first electrode 11 and the second electrode 12 will be described by way of example, but are not limited thereto, and the first electrode 11 and the second electrode 12 are Each may be an anode and a cathode.
  • the negative electrode 11 (first electrode) is formed in an elongated strip shape, and a negative electrode coating part, which is an area where a negative active material layer is applied to the current collector of a metal foil (for example, Cu foil), and a negative electrode, which is an area to which no active material is applied. Includes ignorance.
  • the negative electrode uncoated portion may be located at one end of the negative electrode in the longitudinal direction.
  • the positive electrode 12 (second electrode) is formed in an elongated strip shape, and a positive electrode coating part, which is an area where a positive electrode active material layer is applied to a current collector of a metal foil (for example, Al foil), and a positive electrode, which is an area where no active material is applied. Includes ignorance.
  • the anode uncoated portion may be located at one end of the anode in the longitudinal direction.
  • the first electrode tab 51 is fixedly installed on the first electrode 11, and the second electrode tab 52 is fixedly installed on the second electrode 12.
  • the first electrode tab 51 and the second electrode tab 52 are installed in the negative electrode uncoated portion and the positive electrode uncoated portion, respectively, extend parallel to the winding axis of the electrode assembly 10, and then the ends may be bent toward the winding axis. have.
  • the bent ends of the first electrode tab 51 and the second electrode tab 52 may be disposed above and below the electrode assembly 10, respectively.
  • the first electrode tab 51 is made of an electrically conductive material such as copper or nickel, and is electrically connected to the terminal plate 40 of the cap assembly 80.
  • the bent end of the first electrode tab 51 may be directly connected to the inner surface of the terminal plate 42 of the cap assembly 40 by welding (eg, laser welding).
  • the second electrode tab 52 is made of an electrically conductive material such as nickel or aluminum, and is electrically connected to the case 20 or the cap plate 40 of the cap assembly 80.
  • the bent end of the second electrode tab 52 may be directly connected to the inner surface (inner bottom surface) of the case 20 by welding (eg, laser welding).
  • the secondary battery 1 includes a first insulating member 71 interposed between the second electrode tab 52 and the electrode assembly 10, and a first electrode tab. It may include a second insulating member 72 interposed between the 51 and the electrode assembly 10.
  • a first insulating member 71 and a second insulating member 72 may be disposed on the lower and upper surfaces of the electrode assembly 10, respectively. Accordingly, the first insulating member 71 may be disposed between the lower surface of the electrode assembly 10 and the bent second electrode tab 52, and the first electrode tab bent with the upper surface of the electrode assembly 10 ( A second insulating member 72 may be disposed between 51).
  • the secondary battery 1 may include a third insulating member 73 interposed between the first electrode tab 51 and the cap plate 30.
  • the cap plate 30 and the electrode plate 40 are insulated from each other by the sealing part 60 to have different polarities, and the first electrode tab 51 is electrically connected to the electrode plate 40. Accordingly, it is possible to electrically insulate between the first lead tab 51 and the cap plate 30 bent through the third insulating member 73.
  • the outer peripheral surface of the electrode assembly 10 may be surrounded by an insulating tape. Through this, while protecting the outside of the electrode assembly 10, it is possible to electrically insulate between the outer peripheral surface of the electrode assembly 10 and the inner surface of the case 20.
  • the electrode assembly 10 may be inserted through the opening 21 formed at one side of the case 20 to be accommodated in the case 20.
  • the case 20 includes a bottom plate 24 and a side plate 22, and sets a space in which the electrode assembly 10 and the electrolyte are accommodated.
  • the bottom plate 24 and the side plate 22 may be integrally formed, or the bottom plate 24 and the side wall 22 may be connected by welding.
  • the case 20 may have a cylindrical shape, and may have a circular opening 21 at an upper end to insert the cylindrical electrode assembly 10.
  • a step may be formed at the edge of the opening 21, that is, the inner surface of the upper end of the sidewall 22 so that the cap assembly 80 can be supported.
  • the case 20 is made of a metal material that is electrically connected to the second electrode tab 52, and may be made of, for example, stainless steel, but is not limited thereto.
  • the cap assembly 80 seals the opening 21 of the case 20 and may be welded to the opening 21.
  • the cap assembly 80 includes a cap plate 30, a terminal plate 40, and a sealing part 60.
  • a cap plate 30 and a terminal plate 40 made of a metal material, and a sealing part 60 made of an insulating material may be integrally formed through an insert molding method. Accordingly, durability of the cap assembly 80 can be improved, and the cap assembly 80 can be formed in a thin disk shape. Accordingly, the battery capacity can be increased.
  • the cap plate 30 and the terminal plate 40 may be made of stainless steel, but are not limited thereto and may be made of various metal materials having electrical conductivity.
  • the sealing portion may be made of a resin material having electrical insulation.
  • FIG. 4 is an enlarged view of part IV of FIG. 3, and FIGS. 5 to 7 are views showing a cap assembly of a secondary battery according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a plan view showing the cap assembly 80 excluding the sealing part 60
  • FIGS. 6 and 7 show the cap assembly 80 including the sealing part 60, respectively. It is shown in plan and bottom view.
  • the cap assembly 80 has a thin disk shape as a whole, and the cap plate 30, the terminal plate 40, and the sealing part 60 may be disposed concentrically.
  • the cap plate 30 may be formed in an annular plate shape having a terminal hole 35 at the center thereof.
  • the terminal hole 35 may be circular, and the outer peripheral portion of the cap plate 30 may be coupled to the opening 21 of the case 20.
  • the cap plate 30 may be welded to the case 20 and has the same polarity as the case 20. For example, it may have the same polarity as the second electrode 12 electrically connected to the case 20.
  • the terminal plate 40 is disposed in the terminal hole 35 and has a polarity different from that of the cap plate 30. That is, the terminal plate 40 is electrically connected to the first electrode 11. Accordingly, the terminal plate 40 may be spaced apart from the peripheral portion (hereinafter, referred to as the inner peripheral portion) of the terminal hole 35 of the cap plate 30, and the inner peripheral portion and the terminal plate 40 of the cap plate 30 A sealing part 60 made of an insulating material may be interposed therebetween.
  • the thickness of the terminal plate 40 may be smaller than the thickness of the cap plate 30.
  • the first electrode tab 51 may be connected to the inner side of the terminal plate 40 by laser welding. By reducing the thickness of the terminal plate 40, the inner side and the first electrode tab of the terminal plate 40 (51) Laser welding between can be facilitated.
  • One surface (eg, upper surface) of the cap plate 30 and one surface (eg, upper surface) of the terminal plate 40 may be arranged on the same plane.
  • the cap plate 30 and the terminal plate 40 are connected by the sealing part 60, and the upper and lower surfaces of the sealing part 60 may be formed in a flat shape. Accordingly, the cap plate 30, the sealing part 60, and the terminal plate 40 may have a thin plate shape as a whole.
  • the sealing part 60 seals between the cap plate 30 and the terminal plate 40.
  • the sealing part 60 may cover an inner peripheral portion of the cap plate 30 and a peripheral portion of the terminal plate 40.
  • the cap plate 30 and the terminal plate 40 may be disposed between the upper and lower surfaces of the sealing part 60.
  • the sealing part 60 may have an annular shape, and the inner circumferential part of the cap plate 30 and the circumferential part of the terminal plate 40 are respectively formed on the outer and inner circumferential parts of the sealing part 60. It can have an inserted structure.
  • the cap plate 30 made of a metal material, the terminal plate 40, and the sealing part 60 made of a resin material may be integrally formed through an insert injection method.
  • the cap plate 30, the terminal plate 40, and the sealing part 60 are combined by an insert injection method, so that the inner circumference of the cap plate 30 and the circumference of the terminal plate 40 are each of the sealing part 60.
  • a structure inserted in the outer circumference and the inner circumference may be formed.
  • At least one of an end of an inner circumference of the cap plate 30 covered by the sealing part 60 and an end of the circumference of the terminal plate 40 may be curved.
  • the cap plate 30 includes a flat portion 31 extending in a horizontal direction and a bending portion 32 curved in a vertical direction at the end of the flat portion 31.
  • the terminal plate 40 may include a flat portion 41 extending in a horizontal direction and a bending portion 42 that is bent in a vertical direction from an end of the flat portion 41. Accordingly, the coupling force and sealing force between the cap plate 30, the terminal plate 40, and the sealing part 60 may be further increased.
  • a plurality of exposed grooves 62 extending radially from an inner peripheral portion of the sealing portion 60 may be provided on a lower surface of the sealing portion 60.
  • the plurality of exposed grooves 62 are portions in which the sealing portion 60 is not formed by a jig for fixing the terminal plate 40 in the center during the insert injection process. Accordingly, a part of the peripheral portion of the terminal plate 40 may be exposed from the sealing portion 60 through the plurality of exposed grooves 62.
  • a portion where the sealing portion is not formed by a jig for fixing the terminal plate during the insert injection process may be formed in the form of a hole (see FIG. 12 ).
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a secondary battery according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is an enlarged view of portion IX of FIG. 8
  • FIGS. 10 to 12 are diagrams according to a second embodiment of the present invention. It is a diagram showing a cap assembly of a secondary battery.
  • FIG. 10 is a plan view showing the cap assembly 180 excluding the sealing unit 160
  • FIGS. 11 and 12 are views of the cap assembly 180 including the sealing unit 160, respectively. It is shown in plan and bottom view.
  • the secondary battery 2 according to the second embodiment of the present invention is the same as the secondary battery 1 according to the first embodiment, except for the cap assembly 180.
  • a plurality of through holes may be provided in at least one of the inner peripheral portion of the cap plate 130 and the peripheral portion of the terminal plate 140 covered by the sealing portion 160.
  • a plurality of first through holes 133 may be formed in the inner circumferential portion of the cap plate 30 covered by the sealing unit 160, and a plurality of The sealing part 160 may be inserted into the first through hole 133 of the.
  • a plurality of second through-holes 143 may be formed in the circumference of the terminal plate 40 covered by the sealing part 160, and the sealing part 160 is provided in the plurality of second through-holes 143. Can be inserted. Accordingly, the coupling force and sealing force between the cap plate 30, the terminal plate 40, and the sealing part 60 may be further increased.
  • the plurality of first through holes 133 and the plurality of second through holes 143 may be spaced apart at a predetermined angle and arranged in a radial shape. Accordingly, the cap assembly 180 may have a uniform bonding force in the radial direction.
  • the three first through holes 133 and the second through holes 143 are radially arranged in the inner circumference of the cap plate 30 and the circumference of the terminal plate 40, respectively.
  • the present invention is not limited thereto, and various numbers of the first through holes 133 and the second through holes 143 may be arranged in various shapes.
  • the cap assembly 180 in the secondary battery 2 of the second embodiment is compared with the cap assembly 80 in the secondary battery 1 of the first embodiment described above, as compared to the bent portions 32 and 42, see FIG. 4, etc.) Instead, it is possible to increase the coupling force and the sealing force through the plurality of through holes (133, 143). Therefore, since the cap assembly having a thinner shape than that of the first embodiment can be configured, the battery capacity can be further increased.
  • a plurality of exposed holes 164 disposed at predetermined angular intervals along the circumferential direction may be provided on the lower surface of the sealing unit 160.
  • the plurality of exposed holes 164 is a portion in which the sealing portion 160 is not formed by a jig for fixing the terminal plate 140 to the center during the insert injection process. Accordingly, a portion of the peripheral portion of the terminal plate 140 may be exposed from the sealing portion 160 through the plurality of exposure holes 164.
  • a portion where the sealing portion is not formed by a jig for fixing the terminal plate during the insert injection process may be formed in the form of a groove extending radially from the inner peripheral portion of the sealing portion (see FIG. 7 ).
  • the secondary batteries 1 and 2 may be a coin-type battery or a button-type battery, and the height (H, see FIGS. 3 and 8) relative to the diameter (D, see FIGS. 3 and 8).
  • the ratio (H/D) of) may be 1 or less.
  • the secondary batteries 1 and 2 include the terminal plates 40 and the sealing portions 60 and 160 in the terminal holes 35 and 135 of the cap plates 30 and 130.
  • the gap assemblies 80 and 180 can be configured in a plate shape having a thin thickness.
  • the cap plates 30 and 130, the sealing portions 60 and 160, and the terminal plates 40 and 140 may be integrally formed by an insert injection method. Accordingly, it is possible to increase the battery capacity by reducing the thickness of the cap assemblies 80 and 180 of the rechargeable batteries 1 and 2 and improve the durability of the cap assemblies 80 and 180. Further, a welding operation between the first electrode tab 51 of the electrode assembly 10 and the terminal plates 40 and 140 may be facilitated.

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(rechargeable battery)는, 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 세퍼레이터가 개재된 전극 조립체; 일측에 개구를 가지며 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 및 상기 개구에 결합되어 상기 케이스를 밀폐하는 캡 조립체;를 포함하고, 상기 캡 조립체는, 상기 개구에 결합되고 단자 홀이 구비된 캡 플레이트, 상기 단자 홀 내에 배치되는 단자 플레이트, 및 절연재로 이루어지고 상기 캡 플레이트의 단자 홀 측 둘레부와 상기 단자 플레이트의 둘레부를 덮어서 상기 캡 플레이트와 상기 단자 플레이트 사이를 밀봉하는 실링부를 포함한다.

Description

이차 전지
본 발명은 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 초소형 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 전자기기에 사용되고, 대용량 전지는 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.
대표적인 이차 전지에는 니켈-카드뮴(Ni-Cd)전지와 니켈-수소(Ni-MH)전지 및 리튬(Li) 전지와 리튬 이온(Li-ion) 이차 전지 등이 있다. 특히, 리튬 이온 이차 전지는 휴대용 전자 장비 전원으로 많이 사용되고 있는 니켈-카드뮴 전지나, 니켈-수소 전지보다 작동 전압이 약 3배나 높다. 또한, 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 측면에서 널리 사용되고 있다.
특히, 최근에는 블루투스(Bluetooth)를 이용한 헤드폰, 이어폰, 스마트워치(Smartwatch), 신체 부착형 의료기기 등의 웨어러블 디바이스(Wearable devices)에 대한 수요가 증가함에 따라, 에너지 밀도가 높으면서 초소형의 이차 전지의 필요성이 증가하고 있다.
일례로써, 초소형 이차 전지에는 코인형 전지(coin cell) 또는 버튼형 전지(button cell)가 있다. 일반적으로 코인형 전지(coin cell) 또는 버튼형 전지(button cell)는 높이가 낮은 형태이고, 하우징의 반쪽체인 전지 컵(cell cup)과 전지 탑(cell top) 간에 크림핑(crimping)을 통한 결합이 이루어진다. 이에 따라 전지 용량이 감소되는 문제가 있다.
또한, 하우징에 별도의 전극 단자를 마련하는 경우에는, 전극 단자가 설치되는 부분의 두께가 증대하여 전지 용량이 감소될 수 있으며, 전극 조립체의 전극탭과 전극 단자와의 용접 작업에 어려움이 발생될 수 있다.
본 발명의 일 측면은 전극 단자가 설치되는 부분의 두께를 줄여서 전지 용량을 증대시키고, 전극 조립체의 전극탭과 전극 단자와의 연결을 용이하게 하는 이차 전지를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는, 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 세퍼레이터가 개재된 전극 조립체; 일측에 개구를 가지며 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 및 상기 개구에 결합되어 상기 케이스를 밀폐하는 캡 조립체;를 포함하고, 상기 캡 조립체는, 상기 개구에 결합되고 단자 홀이 구비된 캡 플레이트, 상기 단자 홀 내에 배치되는 단자 플레이트, 및 절연재로 이루어지고 상기 캡 플레이트의 단자 홀 측 둘레부와 상기 단자 플레이트의 둘레부를 덮어서 상기 캡 플레이트와 상기 단자 플레이트 사이를 밀봉하는 실링부를 포함한다.
상기 캡 플레이트, 상기 단자 플레이트, 및 상기 실링부는 인서트 사출에 의해 일체로 형성될 수 있다.
상기 캡 플레이트의 일면과 상기 단자 플레이트의 일면은 동일한 평면 상에 배열될 수 있다.
상기 실링부의 상부면 및 하부면이 편평한 형태이고, 상기 캡 플레이트와 상기 단자 플레이트는 상기 실링부의 상부면 및 하부면 사이에 배치될 수 있다.
상기 실링부는 환형이며, 상기 캡 플레이트의 단자 홀 측 둘레부와 상기 단자 플레이트의 둘레부는 각각 상기 실링부의 외주부와 내주부에 삽입될 수 있다.
상기 단자 플레이트의 두께는 상기 캡 플레이트의 두께보다 작을 수 있다.
상기 제 1 전극을 상기 단자 플레이트와 전기적으로 연결하는 제 1 전극탭, 및 상기 제 2 전극을 상기 케이스 및 상기 캡 플레이트와 전기적으로 연결하는 제 2 전극탭을 더 포함할 수 있다.
상기 전극 조립체는 상기 제 1 전극, 상기 제 2 전극 및 상기 세퍼레이터가 센터핀을 중심으로 권취되며, 상기 센터핀은 상기 케이스의 바닥면 에 수직한 방향으로 배열될 수 있다.
상기 제 1 전극탭은 상기 전극 조립체의 상부로 연장되어 상기 단자 플레이트의 내측면에 용접되고, 상기 제 2 전극탭은 상기 전극 조립체의 하부로 연장되어 상기 케이스의 내측면에 용접될 수 있다.
상기 제 1 전극탭과 상기 전극 조립체의 상면 사이에 개재되는 제 1 절연부재, 및 상기 제 2 전극탭과 상기 전극 조립체의 하면 사이에 개재되는 제 2 절연부재를 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 전극탭과 상기 캡 플레이트 사이에 개재되는 제 3 절연부재를 더 포함할 수 있다.
상기 캡 플레이트의 단자 홀 측 둘레부와 상기 단자 플레이트의 둘레부 중 적어도 하나의 끝단이 휘어질 수 있다.
상기 캡 플레이트의 단자 홀 측 둘레부의 끝단 및 상기 단자 플레이트의 둘레부의 끝단에는 각각 상기 캡 플레이트 및 상기 단자 플레이트의 연장 방향에 수직한 방향으로 휘어진 벤딩부가 구비될 수 있다.
상기 캡 플레이트의 단자 홀 측 둘레부와 상기 단자 플레이트의 둘레부 중 적어도 하나에는 복수의 관통홀이 형성될 수 있다.
상기 복수의 관통홀에는 상기 실링부가 삽입될 수 있다.
상기 실링부의 하부면에는 상기 실링부의 내주부에서 반경 방향으로 연장된 복수의 노출홈이 형성될 수 있다.
상기 실링부의 하부면에는 원주 방향으로 따라 소정 각도 간격으로 배치된 복수의 노출홀이 형성될 수 있다.
상기 케이스는 원통형이고, 상기 캡 플레이트는 상기 케이스의 개구와 용접 결합될 수 있다.
상기 이차 전지는 직경에 대한 높이의 비율이 1 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 캡 플레이트의 단자 홀 내에 실링재를 개재하여 단자 플레이트를 설치함으로써, 갭 조립체의 두께를 줄여서 전지 용량을 증대시킬 수 있다. 또한, 전극 조립체의 전극탭과 단자플레이트 간의 용접 작업이 용이해질 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 이차 전지의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 이차 전지를 분해하여 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 방향의 단면도이다.
도 4는 도 3의 Ⅳ 부분을 확대한 도면이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 이차 전지의 캡 조립체를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 이차 전지를 잘라서 도시한 단면도이다.
도 9는 도 8의 Ⅸ 부분을 확대한 도면이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 이차 전지의 캡 조립체를 도시한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 본 명세서 및 도면에서 동일한 부호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
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.
본 발명의 실시예에 따른 이차 전지는 초소형 전지로서, 코인형 전지(coin cell) 또는 버튼형 전지(button cell)일 수 있다. 여기서 코인형 전지 또는 버튼형 전지는 얇은 동전 또는 단추 형태의 전지로서, 직경에 대한 높이의 비율(높이/직경)이 1 이하인 전지를 의미한다.
코인형 전지 또는 버튼형 전지는 주로 원통형이므로 수평 방향의 단면이 원형이나, 이에 한정되는 것은 아니며, 수평 방향의 단면이 타원형 또는 다각형인 형태도 이에 포함될 수 있다. 이 때, 직경은 전지의 수평 방향을 기준으로 최대 거리를 의미하고, 높이는 전지의 편평한 바닥면에서 전지의 편평한 상단면까지의 최소 거리를 의미한다.
그러나, 코인형 전지 또는 버튼형 전지는 본 발명의 예시로서 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 원통형 또는 핀(pin) 형 전지일 수 있다. 다만, 이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지가 코인형 전지 또는 버튼형 전지인 경우를 예시적으로 상세히 설명한다.
한편, 본 명세서에서 '내부', '내측' 등의 방향은 전극 조립체(10)를 향한 방향을 의미하고, '외부', '외측' 등의 방향은 그 반대 방향을 의미한다. 또한, '상부', '하부', '높이 방향', '수직 방향' 등은 케이스(20, 도 3 등 참조)의 바닥판(24, 도 3 등 참조)에 수직한 방향을 의미하고, '수평 방향'은 바닥판(24, 도 3 등 참조)에 나란한 방향을 의미한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 이차 전지의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 이차 전지를 분해하여 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 방향의 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 이차 전지(1)는 전극 조립체(10), 케이스(20), 및 캡 조립체(80)를 포함한다.
전극 조립체(10)는 전기 절연재인 세퍼레이터(13)의 양면에 구비되는 제 1 전극(11, 예를 들면, 음극)과 제 2 전극(12, 예를 들면, 양극)을 포함하고, 제 1 전극(11), 세퍼레이터(13) 및 제 2 전극(12)을 권취하여 형성된다. 이에 따라, 전극 조립체(10)는 젤리-롤(jelly-roll) 형태를 가질 수 있으며, 전류를 충전 및 방전하도록 구성된다.
이 때, 전극 조립체(10)의 권취축은 케이스(20)의 높이 방향(케이스의 바닥면에서 수직한 방향)과 나란하게 배열될 수 있으며, 전극 조립체(10)의 상면과 하면은 편평하며 서로 나란한 형태일 수 있다.
전극 조립체(10)는 권취축의 자리에 센터핀(15)을 구비할 수 있다. 센터핀(15)은 제 1 전극탭(51) 및 제 2 전극탭(52)을 각각 단자 플레이트(40) 및 케이스(20)에 용접할 때, 일단으로 제 1 전극탭(51)과 단자 플레이트(40)를 밀착시키고, 다른 일단으로 제 2 전극탭(52)과 케이스(20)를 밀착시켜서 용접 작업이 용이하게 이루어지도록 한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 센터핀(15)은 제 1 전극탭(51)과 단자 플레이트(40)를 밀착시키도록 전극 조립체(10)의 상부 방향으로 돌출될 수 있다.
센터핀(15)은 중공을 가지는 실린더로 형성되어 내부에서 가스 및 전해액의 흐름을 가능하게 할 수 있다. 또는, 센터핀(15)은 내부가 채워진 원기둥(미도시)으로 형성될 수도 있다.
이하, 설명에서는 제 1 전극(11) 및 제 2 전극(12)은 각각 음극 및 양극인 경우를 예시로써 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니며, 제 1 전극(11) 및 제 2 전극(12)은 각각 양극 및 음극일 수 있다.
음극(11, 제 1 전극)은 길게 이어진 띠 형상으로 이루어지며, 금속박(예를 들면, Cu 포일)의 집전체에 음극 활물질층이 도포된 영역인 음극 코팅부와 활물질이 도포되지 않는 영역인 음극 무지부를 포함한다. 음극 무지부는 음극의 길이 방향으로 일측 단부에 위치할 수 있다.
양극(12, 제 2 전극)은 길게 이어진 띠 형상으로 이루어지며, 금속박(예를 들면, Al 포일)의 집전체에 양극 활물질층이 도포된 영역인 양극 코팅부와 활물질이 도포되지 않는 영역인 양극 무지부를 포함한다. 양극 무지부는 양극의 길이 방향으로 일측 단부에 위치할 수 있다.
제 1 전극(11)에는 제 1 전극탭(51)이 고정 설치되고, 제 2 전극(12)에는 제 2 전극탭(52)이 고정 설치된다. 제 1 전극탭(51)과 제 2 전극탭(52)은 각각 음극 무지부와 양극 무지부에 설치되며, 전극 조립체(10)의 권취축과 평행하도록 연장된 후 단부가 권취축을 향해 절곡될 수 있다. 예를 들어, 절곡된 제 1 전극탭(51) 및 제 2 전극탭(52)의 단부는 각각 전극 조립체(10)의 상부 및 하부에 배치될 수 있다.
제 1 전극탭(51)은 구리, 니켈과 같은 전기 전도성 재질로 이루어지며, 캡 조립체(80)의 단자 플레이트(40)와 전기적으로 연결된다. 예를 들어 제 1 전극탭(51)의 절곡된 단부는 캡 조립체(40)의 단자 플레이트(42)의 내측면과 용접(예를 들어, 레이저 용접)으로 직접 연결될 수 있다.
제 2 전극탭(52)은 니켈, 알루미늄과 같은 전기 전도성 재질로 이루어지며, 케이스(20) 또는 캡 조립체(80)의 캡 플레이트(40)에 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 제 2 전극탭(52)의 절곡된 단부는 케이스(20) 내부의 내측면(내측 바닥면)과 용접(예를 들어, 레이저 용접)으로 직접 연결될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 이차 전지(1)는 제 2 전극탭(52)과 전극 조립체(10) 사이에 개재되는 제 1 절연부재(71), 및 제 1 전극탭(51)과 전극 조립체(10) 사이에 개재되는 제 2 절연부재(72)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 전극 조립체(10)의 하면과 상면에는 각각 제 1 절연부재(71)와 제 2 절연부재(72)가 배치될 수 있다. 이에 따라, 전극 조립체(10)의 하면과 절곡된 제 2 전극탭(52) 사이에 제 1 절연부재(71)가 배치될 수 있고, 전극 조립체(10)의 상면과 절곡된 제 1 전극탭(51) 사이에 제 2 절연부재(72)가 배치될 수 있다.
제 1 절연부재(71)를 통해 제 2 전극탭(52)과 전극 조립체(10) 간의전기적인 접촉을 방지할 수 있고, 제 2 절연부재(72)를 통해 제 1 전극탭(51)과 전극 조립체(10) 간의 전기적인 접촉을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 이차 전지(1)는 제 1 전극탭(51)과 캡 플레이트(30) 사이에 개재되는 제 3 절연부재(73)를 포함할 수 있다. 캡 플레이트(30)와 전극 플레이트(40)는 실링부(60)에 의해 서로 절연되어 다른 극성을 가지며, 제 1 전극탭(51)은 전극 플레이트(40)와 전기적으로 연결된다. 따라서, 제 3 절연부재(73)를 통해 절곡된 제1리드탭(51)과 캡 플레이트(30) 사이를 전기적으로 절연할 수 있다.
도면에 도시되지는 않았지만, 전극 조립체(10)의 외주면은 절연 테이프로 둘러싸일 수 있다. 이를 통해 전극 조립체(10)의 외부를 보호하면서, 전극 조립체(10)의 외주면과 케이스(20)의 내면 사이를 전기적으로 절연할 수 있다.
케이스(20)의 일측에 형성된 개구(21)를 통하여 전극 조립체(10)가 삽입되어 케이스(20)에 수용될 수 있다. 케이스(20)는 바닥판(24)과 측판(22)으로 이루어지며, 내부에 전극 조립체(10)와 전해액이 수용되는 공간을 설정한다. 바닥판(24)과 측판(22)은 일체로 형성될 수 있고, 또는 바닥판(24)과 측벽(22)이 용접 방식으로 연결될 수도 있다.
예를 들어, 케이스(20)는 원통형으로 이루어지고, 원통형의 전극 조립체(10)를 삽입하도록 상단에 원형의 개구(21)를 구비할 수 있다. 이 때, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 개구(21)의 가장자리, 즉, 측벽(22)의 상단부 내측면에는 캡 조립체(80)가 지지될 수 있도록 단차가 형성될 수 있다.
케이스(20)는 제 2 전극탭(52)과 전기적으로 연결되는 금속재로 이루어지며, 예를 들어, 스테인레스 강으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 캡 조립체(80)는 케이스(20)의 개구(21)를 밀폐하며, 개구(21)에 용접 결합될 수 있다. 캡 조립체(80)는 캡 플레이트(30), 단자 플레이트(40) 및 실링부(60)를 포함한다.
캡 조립체(80)는 금속재인 캡 플레이트(30) 및 단자 플레이트(40), 그리고 절연재인 실링부(60)가 인서트 사출(Insert Molding) 방식을 통해 일체로 형성될 수 있다. 이에 따라 캡 조립체(80)의 내구성을 향상시킬 수 있으며, 캡 조립체(80)를 얇은 원판 형태로 형성할 수 있다. 이에 따라 전지 용량이 증대될 수 있다.
예시적으로, 캡 플레이트(30) 및 단자 플레이트(40)는 스테인레스 강으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 전기 전도성을 가지는 다양한 금속재로 이루어질 수 있다. 또한, 실링부는 전기 절연성을 가지는 수지재로 이루어질 수 있다.
이하, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 이차 전지(1)에서 캡 조립체(80)의 구성을 상세히 설명한다.
도 4는 도 3의 Ⅳ 부분을 확대한 도면이고, 도 5 내지 도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 이차 전지의 캡 조립체를 도시한 도면이다. 이해의 편의를 위해 도 5는 실링부(60)를 제외한 캡 조립체(80)의 모습을 평면도로 도시하였고, 도 6 및 도 7은 실링부(60)를 포함한 캡 조립체(80)의 모습을 각각 평면도 및 저면도로 도시하였다.
도 3 내지 도 7을 참조하면, 캡 조립체(80)는 전체적으로 얇은 원판 형태이며, 캡 플레이트(30), 단자 플레이트(40) 및 실링부(60)가 동심으로 배치될 수 있다.
캡 플레이트(30)는 중심에 단자 홀(35)이 구비된 환형의 판 형태로 이루어질 수 있다. 단자 홀(35)은 원형일 수 있으며, 캡 플레이트(30)의 외주부는 케이스(20)의 개구(21)에 결합될 수 있다.
캡 플레이트(30)는 케이스(20)와 용접 결합될 수 있으며, 케이스(20)와 동일한 극성을 가진다. 예를 들어, 케이스(20)에 전기적으로 연결된 제 2 전극(12)과 동일한 극성을 가질 수 있다.
단자 플레이트(40)는 단자 홀(35) 내에 배치되며, 캡 플레이트(30)와 다른 극성을 가진다. 즉, 단자 플레이트(40)는 제 1 전극(11)과 전기적으로 연결된다. 이에 따라, 단자 플레이트(40)는 캡 플레이트(30)의 단자 홀(35) 측 둘레부(이하, 내측 둘레부)와 이격될 수 있으며, 캡 플레이트(30)의 내측 둘레부과 단자 플레이트(40) 사이에 절연재로 이루어진 실링부(60)가 개재될 수 있다.
단자 플레이트(40)의 두께는 캡 플레이트(30)의 두께보다 작을 수 있다. 단자 플레이트(40)의 내측면에는 제 1 전극탭(51)이 레이저 용접으로 연결될 수 있는데, 단자 플레이트(40)의 두께를 얇게 함으로써, 외부에서 단자 플레이트(40)의 내측면과 제 1 전극탭(51) 간의 레이저 용접을 용이하게 할 수 있다.
캡 플레이트(30)의 일면(예를 들어, 상면)과 단자 플레이트(40)의 일면(예를 들어, 상면)은 동일한 평면 상에 배열될 수 있다. 이 때, 캡 플레이트(30)와 단자 플레이트(40) 사이는 실링부(60)에 의해 연결되며, 실링부(60)의 상부면 및 하부면은 편평한 형태로 형성될 수 있다. 이에 따라, 캡 플레이트(30), 실링부(60), 및 단자 플레이트(40)는 전체적으로 얇은 판형으로 이루어질 수 있다.
실링부(60)는 캡 플레이트(30)와 단자 플레이트(40) 사이를 밀봉한다. 실링부(60)는 캡 플레이트(30)의 내측 둘레부와 단자 플레이트(40)의 둘레부를 덮을 수 있다. 예를 들어, 도 3 및 도 4를 참조하면, 캡 플레이트(30)와 단자 플레이트(40)는 실링부(60)의 상부면 및 하부면 사이에 배치될 수 있다.
도 3 내지 도 7을 참조하면, 실링부(60)는 환형일 수 있으며, 캡 플레이트(30)의 내측 둘레부와 단자 플레이트(40)의 둘레부는 각각 실링부(60)의 외주부와 내주부에 삽입된 구조를 가질 수 있다.
전술하였듯이, 금속재로 이루어진 캡 플레이트(30), 단자 플레이트(40)와, 수지재로 이루어진 실링부(60)는 인서트 사출 방식을 통해 일체로 형성될 수 있다. 인서트 사출 방식으로 캡 플레이트(30), 단자 플레이트(40) 및 실링부(60)가 결합됨으로써, 캡 플레이트(30)의 내측 둘레부와 단자 플레이트(40)의 둘레부가 각각 실링부(60)의 외주부와 내주부에 삽입된 구조가 형성될 수 있다. 또한, 이종 소재인 캡 플레이트(30)와 단자 플레이트(40), 그리고 실링부(60) 간에 결합력과 밀봉력을 높일 수 있다.
본 실시예에 따르면, 실링부(60)에 의해 덮여진 캡 플레이트(30)의 내측 둘레부의 끝단과 단자 플레이트(40)의 둘레부의 끝단 중 적어도 하나는 휘어진 형태일 수 있다. 예를 들어, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 캡 플레이트(30)는 수평 방향으로 연장된 플랫부(31)와 플랫부(31)의 끝단에서 수직 방향으로 휘어진 벤딩부(32)를 포함할 수 있다. 또한, 단자 플레이트(40)는 수평 방향으로 연장된 플랫부(41)와 플랫부(41)의 끝단에서 수직 방향으로 휘어진 벤딩부(42)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 캡 플레이트(30), 단자 플레이트(40) 및 실링부(60) 간에 결합력과 밀봉력을 더욱 높일 수 있다.
한편, 도 7을 참조하면, 실링부(60)의 하부면에는 실링부(60)의 내주부에서 반경 방향으로 연장된 복수의 노출홈(62)이 구비될 수 있다. 복수의 노출홈(62)은 인서트 사출 과정에서 단자 플레이트(40)를 중심을 맞추어 고정시키기 위한 지그에 의하여 실링부(60)가 형성되지 않은 부분이다. 따라서, 복수의 노출홈(62)을 통해 단자 플레이트(40)의 둘레부 중 일부가 실링부(60)로부터 노출될 수 있다.
한편, 인서트 사출 과정에서 단자 플레이트를 고정시키기 위한 지그에 의하여 실링부가 형성되지 않은 부분은 홀의 형태로 형성될 수도 있다(도 12 참조).
이하 본 발명의 제 2 실시예에 대하여 설명한다. 전술한 제 1 실시예와 비교하여 동일한 구성들에 대한 설명은 생략하고 서로 다른 구성들에 대하여 설명한다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 이차 전지를 잘라서 도시한 단면도이고, 도 9는 도 8의 Ⅸ 부분을 확대한 도면이고, 도 10 내지 도 12는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 이차 전지의 캡 조립체를 도시한 도면이다. 이해의 편의를 위해 도 10는 실링부(160)를 제외한 캡 조립체(180)의 모습을 평면도로 도시하였고, 도 11 및 도 12는 실링부(160)를 포함한 캡 조립체(180)의 모습을 각각 평면도 및 저면도로 도시하였다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 이차 전지(2)는 캡 조립체(180)를 제외하고는 전술한 제 1 실시예에 따른 이차 전지(1)와 동일하다.
본 실시예에 따르면, 실링부(160)에 의해 덮여진 캡 플레이트(130)의 내측 둘레부와 단자 플레이트(140)의 둘레부 중 적어도 하나에는 복수의 관통홀이 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 실링부(160)에 의해 덮여진 캡 플레이트(30)의 내측 둘레부에는 복수의 제 1 관통홀(133)이 형성될 수 있으며, 복수의 제 1 관통홀(133)에는 실링부(160)가 삽입될 수 있다. 또한, 실링부(160)에 의해 덮여진 단자 플레이트(40)의 둘레부에는 복수의 제 2 관통홀(143)이 형성될 수 있으며, 복수의 제 2 관통홀(143)에는 실링부(160)가 삽입될 수 있다. 이에 따라, 캡 플레이트(30), 단자 플레이트(40) 및 실링부(60) 간에 결합력과 밀봉력을 더욱 높일 수 있다.
또한, 복수의 제 1 관통홀(133) 및 복수의 제 2 관통홀(143)이 일정한 각도로 이격되어 방사형으로 배열될 수 있다. 이에 따라, 캡 조립체(180)가 반경 방향으로 균일한 결합력을 가질 수 있다.
도 10에는 3개의 제 1 관통홀(133) 및 제 2 관통홀(143)이 캡 플레이트(30)의 내측 둘레부 및 단자 플레이트(40)의 둘레부에 각각 방사형으로 배열된 형태가 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 개수의 제 1 관통홀(133) 및 제 2 관통홀(143)이 다양한 형태로 배치될 수 있다.
제 2 실시예의 이차 전지(2)에서의 캡 조립체(180)는 전술한 제 1 실시예의 이차 전지(1)에서의 캡 조립체(80)와 비교할 때, 굴곡부(32, 42, 도 4 등 참조) 대신에 복수의 관통홀(133, 143)을 통하여 결합력과 밀봉력을 높일 수 있다. 따라서, 제 1 실시예보다 얇은 형태의 캡 조립체를 구성할 수 있으므로, 전지 용량을 보다 증대시킬 수 있다.
한편, 도 12를 참조하면, 실링부(160)의 하부면에는 원주 방향으로 따라 소정 각도 간격으로 배치된 복수의 노출홀(164)이 구비될 수 있다. 복수의 노출홀(164)은 인서트 사출 과정에서 단자 플레이트(140)를 중심을 맞추어 고정시키기 위한 지그에 의하여 실링부(160)가 형성되지 않은 부분이다. 따라서, 복수의 노출홀(164)을 통해 단자 플레이트(140)의 둘레부 중 일부가 실링부(160)로부터 노출될 수 있다.
한편, 제 2 실시예에서도, 인서트 사출 과정에서 단자 플레이트를 고정시키기 위한 지그에 의하여 실링부가 형성되지 않은 부분이 실링부의 내주부에서 반경 방향으로 연장되는 홈의 형태로 형성될 수 있다(도 7 참조).
이상 설명한 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지(1, 2)는 코인형 전지 또는 버튼형 전지일 수 있으며, 직경(D, 도 3 및 도 8 참조)에 대한 높이(H, 도 3 및 도 8 참조)의 비율(H/D)이 1 이하일 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지(1, 2)는, 캡 플레이트(30, 130)의 단자 홀(35, 135) 내에 실링부(60, 160)를 개재하여 단자 플레이트(40, 140)를 설치함으로써, 갭 조립체(80, 180)를 얇은 두께를 갖는 플레이트 형태로 구성할 수 있다. 이 때, 캡 플레이트(30, 130), 실링부(60, 160) 및 단자 플레이트(40, 140)를 인서트 사출 방식으로 일체로 형성할 수 있다. 이에 따라, 이차 전지(1, 2)의 캡 조립체(80, 180)의 두께를 줄여서 전지 용량을 증대시킬 수 있고, 캡 조립체(80, 180)의 내구성을 향상시킬 수 있다. 또한, 전극 조립체(10)의 제 1 전극탭(51)과 단자 플레이트(40, 140) 간의 용접 작업이 용이해질 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 -
1, 2 이차 전지 10 전극 조립체
11 제 1 전극(음극) 12 제 2 전극(양극)
12 세퍼레이터 15 센터핀
20 케이스 21 개구
30, 130 캡 플레이트 35, 135 단자 홀
40, 140 단자 플레이트 51 제 1 전극탭(음극탭)
52 제 2 전극탭(양극탭) 60, 160 실링부
71 제 1 절연부재 72 제 2 절연부재
73 제 3 절연부재 133 제 1 관통홀
143 제 2 관통홀 80, 180 캡 조립체

Claims (19)

  1. 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 세퍼레이터가 개재된 전극 조립체;
    일측에 개구를 가지며 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 및
    상기 개구에 결합되어 상기 케이스를 밀폐하는 캡 조립체;
    를 포함하고,
    상기 캡 조립체는,
    상기 개구에 결합되고 단자 홀이 구비된 캡 플레이트,
    상기 단자 홀 내에 배치되는 단자 플레이트, 및
    절연재로 이루어지고 상기 캡 플레이트의 단자 홀 측 둘레부와 상기 단자 플레이트의 둘레부를 덮어서 상기 캡 플레이트와 상기 단자 플레이트 사이를 밀봉하는 실링부를 포함하는, 이차 전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 캡 플레이트, 상기 단자 플레이트, 및 상기 실링부는 인서트 사출에 의해 일체로 형성된, 이차 전지.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 캡 플레이트의 일면과 상기 단자 플레이트의 일면은 동일한 평면 상에 배열된, 이차 전지.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 실링부의 상부면 및 하부면이 편평한 형태이고, 상기 캡 플레이트와 상기 단자 플레이트는 상기 실링부의 상부면 및 하부면 사이에 배치되는, 이차 전지.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 실링부는 환형이며,
    상기 캡 플레이트의 단자 홀 측 둘레부와 상기 단자 플레이트의 둘레부는 각각 상기 실링부의 외주부와 내주부에 삽입된, 이차 전지.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 단자 플레이트의 두께는 상기 캡 플레이트의 두께보다 작은, 이차 전지.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극을 상기 단자 플레이트와 전기적으로 연결하는 제 1 전극탭, 및
    상기 제 2 전극을 상기 케이스 및 상기 캡 플레이트와 전기적으로 연결하는 제 2 전극탭을 더 포함하는, 이차 전지.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 전극 조립체는 상기 제 1 전극, 상기 제 2 전극 및 상기 세퍼레이터가 센터핀을 중심으로 권취되며, 상기 센터핀은 상기 케이스의 바닥면 에 수직한 방향으로 배열된, 이차 전지.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 전극탭은 상기 전극 조립체의 상부로 연장되어 상기 단자 플레이트의 내측면에 용접되고,
    상기 제 2 전극탭은 상기 전극 조립체의 하부로 연장되어 상기 케이스의 내측면에 용접되는, 이차 전지.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 전극탭과 상기 전극 조립체의 상면 사이에 개재되는 제 1 절연부재, 및
    상기 제 2 전극탭과 상기 전극 조립체의 하면 사이에 개재되는 제 2 절연부재를 더 포함하는, 이차 전지.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 전극탭과 상기 캡 플레이트 사이에 개재되는 제 3 절연부재를 더 포함하는, 이차 전지.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 캡 플레이트의 단자 홀 측 둘레부와 상기 단자 플레이트의 둘레부 중 적어도 하나의 끝단이 휘어진, 이차 전지.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 캡 플레이트의 단자 홀 측 둘레부의 끝단 및 상기 단자 플레이트의 둘레부의 끝단에는 각각 상기 캡 플레이트 및 상기 단자 플레이트의 연장 방향에 수직한 방향으로 휘어진 벤딩부가 구비된, 이차 전지.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 캡 플레이트의 단자 홀 측 둘레부와 상기 단자 플레이트의 둘레부 중 적어도 하나에는 복수의 관통홀이 형성된, 이차 전지.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 복수의 관통홀에는 상기 실링부가 삽입된, 이차 전지.
  16. 제 5 항에 있어서,
    상기 실링부의 하부면에는 상기 실링부의 내주부에서 반경 방향으로 연장된 복수의 노출홈이 형성된, 이차 전지.
  17. 제 5 항에 있어서,
    상기 실링부의 하부면에는 원주 방향으로 따라 소정 각도 간격으로 배치된 복수의 노출홀이 형성된, 이차 전지.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 케이스는 원통형이고, 상기 캡 플레이트는 상기 케이스의 개구와 용접 결합된, 이차 전지.
  19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이차 전지는 직경에 대한 높이의 비율이 1 이하인, 이차 전지.
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