WO2021215612A1 - 이차 전지 - Google Patents

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WO2021215612A1 PCT/KR2020/017371 KR2020017371W WO2021215612A1 WO 2021215612 A1 WO2021215612 A1 WO 2021215612A1 KR 2020017371 W KR2020017371 W KR 2020017371W WO 2021215612 A1 WO2021215612 A1 WO 2021215612A1
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electrode
terminal
cap plate
plate
electrode assembly
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이종하
전병민
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삼성에스디아이 주식회사
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Definitions

  • the present disclosure relates to a secondary battery.
  • a rechargeable battery is a battery capable of charging and discharging.
  • the ultra-small secondary battery is mounted on a wearable device, it is necessary to have high structural stability with respect to an external shock applied to the secondary battery due to the wearable device overturning or falling when the wearable device is used.
  • One embodiment is to provide a secondary battery having high structural stability against external shock by preventing a short circuit between the positive electrode and the negative electrode even when an external shock occurs.
  • One side is an electrode assembly including a first electrode and a second electrode spaced apart from the first electrode, a case connected to the first electrode to accommodate the electrode assembly, and including an opening exposing the electrode assembly; a cap plate coupled to a case to cover an outer region of the opening and including a through hole exposing a central region of the opening, positioned between the cap plate and the electrode assembly to cover the central region of the opening; a terminal plate connected to the second electrode, and a sealing part positioned between the cap plate and the terminal plate and bonding the cap plate and the terminal plate, wherein the terminal plate has a plan that overlaps the cap plate
  • a secondary battery including a branch portion and a terminal portion protruding from the flange portion corresponding to the through hole, the terminal portion having a height different from that of a surface of the cap plate.
  • the flange portion may have a larger area than the terminal portion.
  • the flange part may contact the sealing part, and the terminal part may not contact the sealing part.
  • the flange portion may be parallel to the cap plate.
  • a height of an end of the terminal part from the electrode assembly may be lower than a height of a surface of the cap plate from the electrode assembly.
  • a height of an end of the terminal part from the electrode assembly may be higher than a height of a surface of the cap plate from the electrode assembly.
  • the terminal part may be integral with the flange part.
  • a thickness of the terminal part may be greater than a thickness of the flange part.
  • the terminal plate may include forged aluminum.
  • the thickness of the terminal part may be the same as the thickness of the flange part.
  • the terminal plate may include a drawing-processed stainless steel.
  • One end of the electrode assembly may face the case, and the other end of the electrode assembly may face the flange portion.
  • the electrode assembly may include a separator positioned between the first electrode and the second electrode, a first electrode tab connecting between the first electrode and the case and in contact with the case, and the second electrode and the terminal A second electrode tab connecting the plates and contacting the flange portion may be further included.
  • the flange part may be positioned between the second electrode tab and the sealing part.
  • the sealing part may insulate between the cap plate and the terminal plate.
  • a secondary battery having high structural stability against external shock is provided by preventing a short circuit between the positive electrode and the negative electrode from occurring even when an external shock occurs.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating a secondary battery according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along II-II of FIG. 1 .
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of part A of FIG. 2 .
  • FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a secondary battery according to another exemplary embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a secondary battery according to another embodiment.
  • the secondary battery according to an embodiment is a miniature secondary battery, and may be a coin cell or a button cell, but is not limited thereto, and may be a cylindrical or pin type battery.
  • the coin-type battery or button-type battery is a thin coin or button-shaped battery, and may mean a battery in which the ratio (H/D) of the height (H) to the diameter (D) is 1 or less, but is not limited thereto.
  • the coin-type battery or the button-type battery may have a circular cross-section in the horizontal direction, but is not limited thereto and may have an elliptical or polygonal cross-section in the horizontal direction.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating a secondary battery according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along II-II of FIG. 1 .
  • the secondary battery 1000 includes an electrode assembly 100 , a case 200 , a cap plate 300 , a terminal plate 400 , and a sealing part 500 . do.
  • the electrode assembly 100 is accommodated in the case 200 .
  • One end 101 that is the lower part of the electrode assembly 100 faces the bottom of the case 200
  • the other end 102 that is the upper part of the electrode assembly 100 covers the opening 210 of the case 200 . It faces the flange portion 410 of the terminal plate 400 .
  • One end 101 and the other end 102 of the electrode assembly 100 may have a planar shape parallel to each other, but is not limited thereto.
  • the electrode assembly 100 includes a first electrode 110 , a second electrode 120 , a separator 130 , a first electrode tab 140 , and a second electrode tab 150 .
  • the first electrode 110 and the second electrode 120 are spaced apart from each other, and a separator 130 including an insulating material is positioned between the first electrode 110 and the second electrode 120 .
  • the first electrode 110 may be an anode
  • the second electrode 120 may be an anode, but is not limited thereto, and the first electrode 110 may be an anode, and the second electrode 120 may be an anode. This may be the cathode.
  • the first electrode 110 has a band shape extending in one direction, and the negative electrode coating part, which is an area where the negative active material layer is applied to the current collector of a metal foil (eg, Cu foil), and the negative electrode uncoated area, which is an area where the active material is not applied. includes wealth.
  • the negative electrode uncoated region may be located at one end in the extending direction of the first electrode 110 .
  • the second electrode 120 has a band shape extending in one direction spaced apart from the first electrode 110 with the separator 130 interposed therebetween, and a positive electrode active material layer is formed on a current collector of a metal foil (eg, Al foil). It includes a positive electrode coating portion that is an applied area and a positive electrode uncoated portion that is an area on which an active material is not applied. The positive electrode uncoated region may be located at one end in the extending direction of the second electrode 120 .
  • a metal foil eg, Al foil
  • the separator 130 extends in one direction between the first electrode 110 and the second electrode 120 to prevent a short circuit between the first electrode 110 and the second electrode 120 .
  • the first electrode 110 , the separator 130 , and the second electrode 120 are sequentially stacked and wound in a jelly roll shape, but the present invention is not limited thereto and may be formed in various known shapes.
  • Each of the first electrode 110 , the second electrode 120 , and the separator 130 may include various known materials.
  • the first electrode tab 140 extends from the first electrode 110 positioned at one end 101 of the electrode assembly 100 to the case 200 .
  • the first electrode tab 140 connects between the first electrode 110 and the case 200 .
  • the first electrode tab 140 contacts the first electrode 110 and the case 200 . Due to the first electrode tab 140 , the case 200 has the same polarity (eg, a negative electrode) as the first electrode 110 .
  • the second electrode tab 150 extends from the second electrode 120 positioned at the other end 102 of the electrode assembly 100 to the case 200 .
  • the second electrode tab 150 connects between the second electrode 120 and the terminal plate 400 .
  • the second electrode tab 150 contacts the second electrode 120 and the terminal plate 400 . Due to the second electrode tab 150 , the terminal plate 400 has the same polarity (eg, a positive electrode) as the second electrode 120 .
  • a center pin penetrating the center of the electrode assembly 100 in a vertical direction may be positioned in the central portion of the electrode assembly 100 .
  • the case 200 accommodates the electrode assembly 100 .
  • the case 200 includes an opening 210 exposing the other end 102 of the electrode assembly 100 .
  • the bottom of the case 200 is connected to the first electrode 110 positioned at one end 101 of the electrode assembly 100 by the first electrode tab 140 to have the same polarity as the first electrode 110 (for example). , which has a cathode).
  • the case 200 has a cylindrical shape accommodating the electrode assembly 100 in the form of a jelly roll, but is not limited thereto and may have various well-known shapes.
  • the case 200 may accommodate various known electrolytes together with the electrode assembly 100 .
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of part A of FIG. 2 .
  • the cap plate 300 is coupled to the case 200 to cover the outer region of the opening 210 .
  • the cap plate 300 includes a through hole 310 exposing the central region of the opening 210 .
  • the cap plate 300 is directly coupled to the sidewall of the case 200 forming the opening 210 of the case 200 by a welding process, etc. to cover the outer region of the opening 210 .
  • the cap plate 300 has a ring shape by a through hole 310 formed in the center, but is not limited thereto.
  • the cap plate 300 is coupled to the case 200 and has the same polarity (eg, a negative electrode) as the first electrode 110 .
  • the terminal plate 400 is positioned between the cap plate 300 and the electrode assembly 100 .
  • the terminal plate 400 is located inside the storage space formed by the cap plate 300 and the case 200 .
  • the terminal plate 400 covers the central region of the opening 210 of the case 200 exposed by the through hole 310 of the cap plate 300 . Since the terminal plate 400 covers the central area of the opening 210 and the cap plate 300 covers the outer area of the opening 210 , the opening 210 of the case 200 is formed between the terminal plate 400 and the cap. It is completely covered by the plate 300 .
  • the terminal plate 400 is connected to the second electrode tab 150 positioned at the other end 102 of the electrode assembly 100 to be connected to the second electrode 120 of the electrode assembly 100 .
  • the terminal plate 400 has the same polarity (eg, a positive electrode) as the second electrode 120 .
  • the terminal plate 400 includes a flange portion 410 and a terminal portion 420 .
  • the flange part 410 is positioned between the cap plate 300 and the electrode assembly 100 and overlaps the cap plate 300 .
  • the flange portion 410 has a larger area than the terminal portion 420 .
  • the terminal plate 400 may have a shape in which a diameter of the flange part 410 is greater than a diameter of the terminal part 420 .
  • An upper portion of the flange portion 410 is in contact with the sealing portion 500 , and a lower portion of the flange portion 410 is in contact with the second electrode tab 150 .
  • the lower surface 411 of the flange portion 410 is a plane parallel to the upper surface 301 of the cap plate 300 , but is not limited thereto.
  • the flange part 410 is positioned between the second electrode tab 150 and the sealing part 500 , and is joined to the cap plate 300 by the sealing part 500 .
  • the flange portion 410 as the positive electrode overlapping the cap plate 300 as the negative electrode has a larger area than the terminal portion 420 and is positioned between the second electrode tab 150 and the cap plate 300 of the electrode assembly 100 .
  • the contact with the 300 is blocked by the flange portion 410 to prevent a short circuit between the second electrode tab 150 serving as the positive electrode and the cap plate 300 being the negative electrode.
  • the second electrode tab 150 may contact the terminal portion 420 or the flange portion 410 , the degree of freedom of the contact position of the second electrode tab 150 with respect to the terminal plate 400 is increased. can rise For example, when the second electrode tab 150 is connected to the terminal plate 400 by welding, the welding operation may be facilitated.
  • the terminal part 420 protrudes from the flange part 410 to correspond to the through hole 310 of the cap plate 300 and is inserted into the through hole 310 .
  • the terminal part 420 is exposed to the outside by the through hole 310 .
  • the terminal part 420 does not overlap the cap plate 300 and has a smaller area than the flange part 410 .
  • the terminal part 420 does not contact the sealing part 500 .
  • the end surface 421 positioned at the top of the terminal part 420 is positioned inside the through hole 310 . Meanwhile, the end surface 421 of the terminal part 420 may be located below the through hole 310 .
  • the first height H1 of the end surface 421 of the terminal part 420 from the other end 102 of the electrode assembly 100 is the upper surface of the cap plate 300 from the other end 102 of the electrode assembly 100 . It is lower than the second height H2 of 301 .
  • the end surface 421 of the terminal part 420 has a planar shape parallel to the upper surface 301 of the cap plate 300 , but is not limited thereto.
  • the end surface 421 of the terminal part 420 which is the positive electrode, which does not overlap with the cap plate 300 as the negative electrode, is located lower than the upper surface 301 of the cap plate 300 as the negative electrode, so that it falls on the conductive material in an inverted state. Alternatively, even if a conductive foreign material comes into contact with the cap plate 300 , a short circuit between the terminal part 420 as the positive electrode and the cap plate 300 as the negative electrode is prevented from occurring.
  • the terminal part 420 is integral with the flange part 410 , and the thickness of the terminal part 420 is greater than the thickness of the flange part 410 .
  • the terminal plate 400 may include forged aluminum, but is not limited thereto.
  • the sealing part 500 is positioned between the cap plate 300 and the terminal plate 400 , and bonds between the cap plate 300 and the terminal plate 400 .
  • the sealing part 500 includes an insulating material and insulates between the cap plate 300 and the terminal plate 400 .
  • the sealing part 500 is thermally fused between the cap plate 300 and the flange part 410 of the terminal plate 400 using heat or a laser beam, or a plan of the cap plate 300 and the terminal plate 400 . It may be inserted between the branches 410, but is not limited thereto.
  • the sealing part 500 may include various known materials for bonding and insulating the cap plate 300 and the terminal plate 400 at the same time. As the sealing part 500 bonds between the cap plate 300 and the terminal plate 400 , the opening 210 of the case 200 is connected to the cap plate 300 , the terminal plate 400 , and the sealing part 500 . completely sealed by
  • the second electrode tab serving as the positive electrode of the electrode assembly 100 is between the cap plate 300 as the negative electrode and the electrode assembly 100 , the terminal plate 400 as the positive electrode. It is connected to 150 and the sealing part 500 bonds between the cap plate 300 and the terminal plate 400, thereby preventing the terminal plate 400 from being separated from the cap plate 300 by an external impact, and Since the second electrode tab 150 blocks contact with the cap plate 300 , a short circuit between the terminal plate 400 as the positive electrode and the cap plate 300 as the negative electrode is prevented.
  • the flange portion 410 as the positive electrode overlapping the cap plate 300 as the negative electrode has a larger area than the terminal portion 420, and 2 Positioned between the electrode tab 150 and the cap plate 300 and joined to the cap plate 300 by the sealing part 500 , the terminal plate 400 is separated from the cap plate 300 even when an external shock occurs. At the same time, the flange portion 410 blocks contact between the second electrode tab 150 as the positive electrode and the cap plate 300 as the negative electrode.
  • an end surface 421 of the terminal part 420 that is a positive electrode that does not overlap with the cap plate 300 that is a negative electrode is an upper surface 301 of the cap plate 300 that is a negative electrode.
  • the secondary battery 1000 having high structural stability against external shock is provided by preventing a short circuit between the positive electrode and the negative electrode from occurring.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a secondary battery according to another exemplary embodiment.
  • a secondary battery 1002 includes an electrode assembly 100 , a case 200 , a cap plate 300 , a terminal plate 400 , and a sealing part 500 .
  • the terminal plate 400 is positioned between the cap plate 300 and the electrode assembly 100 .
  • the terminal plate 400 is located inside the storage space formed by the cap plate 300 and the case 200 .
  • the terminal plate 400 covers the central region of the opening 210 of the case 200 exposed by the through hole 310 of the cap plate 300 . Since the terminal plate 400 covers the central area of the opening 210 and the cap plate 300 covers the outer area of the opening 210 , the opening 210 of the case 200 is formed between the terminal plate 400 and the cap. It is completely covered by the plate 300 .
  • the terminal plate 400 is connected to the second electrode tab 150 positioned at the other end 102 of the electrode assembly 100 to be connected to the second electrode 120 of the electrode assembly 100 .
  • the terminal plate 400 has the same polarity (eg, a positive electrode) as the second electrode 120 .
  • the terminal plate 400 includes a flange portion 410 and a terminal portion 420 .
  • the flange part 410 is positioned between the cap plate 300 and the electrode assembly 100 and overlaps the cap plate 300 .
  • the flange portion 410 has a larger area than the terminal portion 420 .
  • An upper portion of the flange portion 410 is in contact with the sealing portion 500
  • a lower portion of the flange portion 410 is in contact with the second electrode tab 150 .
  • the lower surface 411 of the flange portion 410 is a plane parallel to the upper surface 301 of the cap plate 300 , but is not limited thereto.
  • the flange part 410 is positioned between the second electrode tab 150 and the sealing part 500 , and is joined to the cap plate 300 by the sealing part 500 .
  • the terminal part 420 protrudes from the flange part 410 to correspond to the through hole 310 of the cap plate 300 and is inserted into the through hole 310 .
  • the terminal part 420 is exposed to the outside by the through hole 310 .
  • the terminal part 420 does not overlap the cap plate 300 and has a smaller area than the flange part 410 .
  • the terminal part 420 does not contact the sealing part 500 .
  • the end surface 421 positioned at the top of the terminal part 420 is positioned inside the through hole 310 . Meanwhile, the end surface 421 of the terminal part 420 may be located below the through hole 310 .
  • the first height H1 of the end surface 421 of the terminal part 420 from the other end 102 of the electrode assembly 100 is the upper surface of the cap plate 300 from the other end 102 of the electrode assembly 100 . It is lower than the second height H2 of 301 .
  • the end surface 421 of the terminal part 420 has a planar shape parallel to the upper surface 301 of the cap plate 300 , but is not limited thereto.
  • the terminal part 420 is integral with the flange part 410 , and the thickness of the terminal part 420 is the same as that of the flange part 410 .
  • the terminal plate 400 may include, but is not limited to, stainless steel that has been processed by drawing.
  • the flange portion 410 as the positive electrode overlapping the cap plate 300 as the negative electrode has a larger area than the terminal portion 420 , and the 2 Positioned between the electrode tab 150 and the cap plate 300 and joined to the cap plate 300 by the sealing part 500 , the terminal plate 400 is separated from the cap plate 300 even when an external shock occurs. At the same time, the flange portion 410 prevents a short circuit between the second electrode tab 150 as the positive electrode and the cap plate 300 as the negative electrode.
  • the end surface 421 of the terminal part 420 as the positive electrode that does not overlap the cap plate 300 as the negative electrode is the upper surface 301 of the cap plate 300 as the negative electrode.
  • the secondary battery 1002 having high structural stability against external shock is provided by preventing a short circuit between the positive electrode and the negative electrode from occurring.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a secondary battery according to another embodiment.
  • a secondary battery 1003 includes an electrode assembly 100 , a case 200 , a cap plate 300 , a terminal plate 400 , and a sealing part 500 .
  • the terminal plate 400 is positioned between the cap plate 300 and the electrode assembly 100 .
  • the terminal plate 400 is located inside the storage space formed by the cap plate 300 and the case 200 .
  • the terminal plate 400 covers the central region of the opening 210 of the case 200 exposed by the through hole 310 of the cap plate 300 . Since the terminal plate 400 covers the central area of the opening 210 and the cap plate 300 covers the outer area of the opening 210 , the opening 210 of the case 200 is formed between the terminal plate 400 and the cap. It is completely covered by the plate 300 .
  • the terminal plate 400 is connected to the second electrode tab 150 positioned at the other end 102 of the electrode assembly 100 to be connected to the second electrode 120 of the electrode assembly 100 .
  • the terminal plate 400 has the same polarity (eg, a positive electrode) as the second electrode 120 .
  • the terminal plate 400 includes a flange portion 410 and a terminal portion 420 .
  • the flange part 410 is positioned between the cap plate 300 and the electrode assembly 100 and overlaps the cap plate 300 .
  • the flange portion 410 has a larger area than the terminal portion 420 .
  • An upper portion of the flange portion 410 is in contact with the sealing portion 500
  • a lower portion of the flange portion 410 is in contact with the second electrode tab 150 .
  • the lower surface 411 of the flange portion 410 is a plane parallel to the upper surface 301 of the cap plate 300 , but is not limited thereto.
  • the flange part 410 is positioned between the second electrode tab 150 and the sealing part 500 , and is joined to the cap plate 300 by the sealing part 500 .
  • the terminal part 420 protrudes from the flange part 410 to correspond to the through hole 310 of the cap plate 300 and passes through the through hole 310 .
  • the terminal part 420 is exposed to the outside by the through hole 310 .
  • the terminal part 420 does not overlap the cap plate 300 and has a smaller area than the flange part 410 .
  • the terminal part 420 does not contact the sealing part 500 .
  • the end surface 421 positioned at the top of the terminal part 420 is positioned outside the upper side of the through hole 310 .
  • the third height H3 of the end surface 421 of the terminal part 420 from the other end 102 of the electrode assembly 100 is the upper surface of the cap plate 300 from the other end 102 of the electrode assembly 100 . It is higher than the second height H2 of 301 .
  • the end surface 421 of the terminal part 420 has a planar shape parallel to the upper surface 301 of the cap plate 300 , but is not limited thereto.
  • the terminal part 420 is integral with the flange part 410 , and the thickness of the terminal part 420 is greater than the thickness of the flange part 410 .
  • the terminal plate 400 may include forged aluminum, but is not limited thereto, and may include stainless steel that has been drawn so that the thickness of the terminal part 420 and the flange part 410 is constant.
  • the second electrode serving as the positive electrode of the electrode assembly 100 is between the electrode assembly 100 and the cap plate 300 having the negative terminal plate 400 as the positive electrode. It is connected to the tab 150 and the sealing part 500 bonds the cap plate 300 and the terminal plate 400, thereby preventing the terminal plate 400 from being separated from the cap plate 300 by an external impact. Since the second electrode tab 150 blocks contact with the cap plate 300 , a short circuit between the terminal plate 400 as the positive electrode and the cap plate 300 as the negative electrode is prevented.
  • the flange portion 410 as the positive electrode overlapping the cap plate 300 as the negative electrode has a larger area than the terminal portion 420 , and It is positioned between the second electrode tab 150 and the cap plate 300 and joined to the cap plate 300 by the sealing part 500 , so that the terminal plate 400 is separated from the cap plate 300 even when an external shock occurs. While suppressing separation, the flange portion 410 blocks contact between the second electrode tab 150 as the positive electrode and the cap plate 300 as the negative electrode.
  • the end surface 421 of the terminal part 420 as the positive electrode that does not overlap the cap plate 300 as the negative electrode is the upper surface of the cap plate 300 as the negative electrode ( 301), the short circuit between the terminal part 420 as the positive electrode and the cap plate 300 as the negative electrode is prevented even in contact with an external conductive foreign material. That is, even when the secondary battery 1003 is overturned or falls and an external shock is generated, the secondary battery 1003 having high structural stability against external shock is provided by preventing a short circuit between the positive electrode and the negative electrode from occurring.

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Abstract

이차 전지는 제1 전극 및 상기 제1 전극과 이격된 제2 전극을 포함하는 전극 조립체, 상기 제1 전극에 연결되어 상기 전극 조립체를 수납하며 상기 전극 조립체를 노출하는 개구부를 포함하는 케이스, 상기 케이스와 결합하여 상기 개구부의 외곽 영역을 커버하며 상기 개구부의 중앙 영역을 노출하는 관통홀을 포함하는 캡 플레이트, 상기 캡 플레이트와 상기 전극 조립체 사이에 위치하여 상기 개구부의 상기 중앙 영역을 커버하며, 상기 제2 전극에 연결된 단자 플레이트, 및 상기 캡 플레이트와 상기 단자 플레이트 사이에 위치하며, 상기 캡 플레이트와 상기 단자 플레이트 사이를 접합하는 실링부를 포함한다.

Description

이차 전지
본 기재는 이차 전지에 관한 것이다.
일반적으로, 이차 전지(rechargeable battery)는 충전 및 방전이 가능한 전지이다.
최근, 블루투스(bluetooth) 등의 무선 통신을 이용한 헤드폰, 이어폰, 스마트워치(smartwatch), 신체 부착형 의료 기기 등의 웨어러블 디바이스(wearable device)에 대한 수요가 증가함에 따라, 웨어러블 디바이스에 장착되는 초소형 이차 전지의 필요성이 증가하고 있다.
이러한, 초소형 이차 전지는, 웨어러블 디바이스에 장착되는 것을 고려하여, 웨어러블 디바이스 사용 시 웨어러블 디바이스가 뒤집히거나 추락하여 이차 전지에 가해지는 외부 충격에 대해 높은 구조적 안정성을 가질 필요가 있다.
일 실시예는, 외부 충격이 발생되더라도 양극과 음극 사이의 단락이 발생되는 것을 방지함으로써, 외부 충격에 대해 높은 구조적 안정성을 가지는 이차 전지를 제공하고자 한다.
일 측면은 제1 전극 및 상기 제1 전극과 이격된 제2 전극을 포함하는 전극 조립체, 상기 제1 전극에 연결되어 상기 전극 조립체를 수납하며, 상기 전극 조립체를 노출하는 개구부를 포함하는 케이스, 상기 케이스와 결합하여 상기 개구부의 외곽 영역을 커버하며, 상기 개구부의 중앙 영역을 노출하는 관통홀을 포함하는 캡 플레이트, 상기 캡 플레이트와 상기 전극 조립체 사이에 위치하여 상기 개구부의 상기 중앙 영역을 커버하며, 상기 제2 전극에 연결된 단자 플레이트, 및 상기 캡 플레이트와 상기 단자 플레이트 사이에 위치하며, 상기 캡 플레이트와 상기 단자 플레이트 사이를 접합하는 실링부를 포함하며, 상기 단자 플레이트는, 상기 캡 플레이트와 중첩하는 플랜지부, 및 상기 관통홀에 대응하여 상기 플랜지부로부터 돌출되며, 단부의 높이가 상기 캡 플레이트의 표면의 높이와 다른 단자부를 포함하는 이차 전지를 제공한다.
상기 플랜지부는 상기 단자부 대비 더 넓은 면적을 가질 수 있다.
상기 플랜지부는 상기 실링부와 접촉하며, 상기 단자부는 상기 실링부와 비접촉할 수 있다.
상기 플랜지부는 상기 캡 플레이트와 평행할 수 있다.
상기 전극 조립체로부터 상기 단자부의 단부의 높이는 상기 전극 조립체로부터 상기 캡 플레이트의 표면의 높이 대비 낮을 수 있다.
상기 전극 조립체로부터 상기 단자부의 단부의 높이는 상기 전극 조립체로부터 상기 캡 플레이트의 표면의 높이 대비 높을 수 있다.
상기 단자부는 상기 플랜지부와 일체일 수 있다.
상기 단자부의 두께는 상기 플랜지부의 두께 대비 두꺼울 수 있다.
상기 단자 플레이트는 단조(forged) 가공한 알루미늄을 포함할 수 있다.
상기 단자부의 두께는 상기 플랜지부의 두께와 동일할 수 있다.
상기 단자 플레이트는 드로잉(drawing) 가공한 스테인리스 강을 포함할 수 있다.
상기 전극 조립체의 일 단부는 상기 케이스와 대향하며, 상기 전극 조립체의 타 단부는 상기 플랜지부와 대향할 수 있다.
상기 전극 조립체는, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 세퍼레이터, 상기 제1 전극과 상기 케이스 사이를 연결하며, 상기 케이스와 접촉하는 제1 전극 탭, 및 상기 제2 전극과 상기 단자 플레이트 사이를 연결하며, 상기 플랜지부와 접촉하는 제2 전극 탭을 더 포함할 수 있다.
상기 플랜지부는 상기 제2 전극 탭과 상기 실링부 사이에 위치할 수 있다.
상기 실링부는 상기 캡 플레이트와 상기 단자 플레이트 사이를 절연할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 외부 충격이 발생되더라도 양극과 음극 사이의 단락이 발생되는 것을 방지함으로써, 외부 충격에 대해 높은 구조적 안정성을 가지는 이차 전지가 제공된다.
도 1은 일 실시예에 따른 이차 전지를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ를 따른 단면도이다.
도 3은 도 2의 A 부분을 확대한 단면도이다.
도 4는 다른 실시예에 따른 이차 전지를 나타낸 단면도이다.
도 5는 또 다른 실시예에 따른 이차 전지를 나타낸 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 일 실시예에 따른 이차 전지를 설명한다.
일 실시예에 따른 이차 전지는 초소형 이차 전지로서, 코인형 전지(coin cell) 또는 버튼형 전지(button cell)일 수 있으나, 이에 한정되지 않고 원통형 또는 핀(pin)형 전지일 수 있다.
여기서, 코인형 전지 또는 버튼형 전지는 얇은 동전 또는 단추 형태의 전지로서, 직경(D)에 대한 높이(H)의 비율(H/D)이 1 이하인 전지를 의미할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
코인형 전지 또는 버튼형 전지는 수평 방향의 단면이 원형일 수 있으나, 이에 한정되지 않고 수평 방향의 단면이 타원형 또는 다각형 등일 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 이차 전지를 나타낸 사시도이다. 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ를 따른 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 이차 전지(1000)는 전극 조립체(100), 케이스(200), 캡 플레이트(300), 단자 플레이트(400), 실링부(500)를 포함한다.
전극 조립체(100)는 케이스(200)에 수납된다. 전극 조립체(100)의 하부인 일 단부(101)는 케이스(200)의 저부와 대향하며, 전극 조립체(100)의 상부인 타 단부(102)는 케이스(200)의 개구부(210)를 커버하는 단자 플레이트(400)의 플랜지부(410)와 대향한다. 전극 조립체(100)의 일 단부(101) 및 타 단부(102)는 서로 평행한 평면 형태를 가질 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
전극 조립체(100)는 제1 전극(110), 제2 전극(120), 세퍼레이터(130), 제1 전극 탭(140), 제2 전극 탭(150)을 포함한다.
제1 전극(110) 및 제2 전극(120)은 서로 이격되어 있으며, 제1 전극(110)과 제2 전극(120) 사이에는 절연 물질을 포함하는 세퍼레이터(130)가 위치한다. 제1 전극(110)은 음극(anode)이고, 제2 전극(120)은 양극(cathode)일 수 있으나, 이에 한정되지 않고 제1 전극(110)이 양극일 수 있으며, 제2 전극(120)이 음극일 수 있다.
제1 전극(110)은 일 방향으로 연장된 밴드 형태를 가지며, 금속박(일례로, Cu 포일)의 집전체에 음극 활물질층이 도포된 영역인 음극 코팅부와 활물질이 도포되지 않는 영역인 음극 무지부를 포함한다. 음극 무지부는 제1 전극(110)의 연장 방향으로 일 단부에 위치할 수 있다.
제2 전극(120)은 세퍼레이터(130)를 사이에 두고 제1 전극(110)과 이격되어 일 방향으로 연장된 밴드 형태를 가지며, 금속박(일례로, Al 포일)의 집전체에 양극 활물질층이 도포된 영역인 양극 코팅부와 활물질이 도포되지 않는 영역인 양극 무지부를 포함한다. 양극 무지부는 제2 전극(120)의 연장 방향으로 일 단부에 위치할 수 있다.
세퍼레이터(130)는 제1 전극(110)과 제2 전극(120) 사이에서 일 방향으로 연장되어 제1 전극(110)과 제2 전극(120) 사이의 단락을 방지한다.
제1 전극(110), 세퍼레이터(130), 제2 전극(120)은 순차적으로 적층되어 젤리 롤(jelly roll) 형태로 감겨져 있으나, 이에 한정되지 않고 공지된 다양한 형태로 형성될 수 있다. 제1 전극(110), 제2 전극(120), 세퍼레이터(130) 각각은 공지된 다양한 물질을 포함할 수 있다.
제1 전극 탭(140)은 전극 조립체(100)의 일 단부(101)에 위치하는 제1 전극(110)으로부터 케이스(200)로 연장된다. 제1 전극 탭(140)은 제1 전극(110)과 케이스(200) 사이를 연결한다. 제1 전극 탭(140)은 제1 전극(110) 및 케이스(200)와 접촉한다. 제1 전극 탭(140)에 의해 케이스(200)는 제1 전극(110)과 동일한 극성(일례로, 음극)을 가진다.
제2 전극 탭(150)은 전극 조립체(100)의 타 단부(102)에 위치하는 제2 전극(120)으로부터 케이스(200)로 연장된다. 제2 전극 탭(150)은 제2 전극(120)과 단자 플레이트(400) 사이를 연결한다. 제2 전극 탭(150)은 제2 전극(120) 및 단자 플레이트(400)와 접촉한다. 제2 전극 탭(150)에 의해 단자 플레이트(400)는 제2 전극(120)과 동일한 극성(일례로, 양극)을 가진다.
한편, 전극 조립체(100)의 중앙 부분에는 전극 조립체(100)의 중심을 수직 방향으로 관통하는 센터 핀이 위치할 수 있다.
케이스(200)는 전극 조립체(100)를 수납한다. 케이스(200)는 전극 조립체(100)의 타 단부(102)를 노출하는 개구부(210)를 포함한다. 케이스(200)의 저부는 제1 전극 탭(140)에 의해 전극 조립체(100)의 일 단부(101)에 위치하는 제1 전극(110)과 연결되어 제1 전극(110)과 동일한 극성(일례로, 음극)을 가진다. 케이스(200)는 젤리 롤 형태의 전극 조립체(100)를 수납하는 원통 형태를 가지나, 이에 한정되지 않고 공지된 다양한 형태를 가질 수 있다.
한편, 케이스(200)는 전극 조립체(100)와 함께 공지된 다양한 전해액을 수납할 수 있다.
도 3은 도 2의 A 부분을 확대한 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 캡 플레이트(300)는 케이스(200)와 결합하여 개구부(210)의 외곽 영역을 커버한다. 캡 플레이트(300)는 개구부(210)의 중앙 영역을 노출하는 관통홀(310)을 포함한다. 캡 플레이트(300)는 케이스(200)의 개구부(210)를 형성하는 케이스(200)의 측벽과 용접 공정 등에 의해 직접 결합되어 개구부(210)의 외곽 영역을 커버한다. 캡 플레이트(300)는 중앙에 형성된 관통홀(310)에 의해 고리 형태를 가지고 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 캡 플레이트(300)는 케이스(200)와 결합되어 제1 전극(110)과 동일한 극성(일례로, 음극)을 가진다.
단자 플레이트(400)는 캡 플레이트(300)와 전극 조립체(100) 사이에 위치한다. 단자 플레이트(400)는 캡 플레이트(300)와 케이스(200)가 형성하는 수납 공간 내부에 위치한다. 단자 플레이트(400)는 캡 플레이트(300)의 관통홀(310)이 노출하는 케이스(200)의 개구부(210)의 중앙 영역을 커버한다. 단자 플레이트(400)가 개구부(210)의 중앙 영역을 커버하고 캡 플레이트(300)가 개구부(210)의 외곽 영역을 커버함으로써, 케이스(200)의 개구부(210)는 단자 플레이트(400) 및 캡 플레이트(300)에 의해 완전히 커버된다. 단자 플레이트(400)는 전극 조립체(100)의 타 단부(102)에 위치하는 제2 전극 탭(150)과 연결되어 전극 조립체(100)의 제2 전극(120)과 연결된다. 단자 플레이트(400)는 제2 전극(120)과 동일한 극성(일례로, 양극)을 가진다.
단자 플레이트(400)는 플랜지부(410) 및 단자부(420)를 포함한다.
플랜지부(410)는 캡 플레이트(300)와 전극 조립체(100) 사이에 위치하며, 캡 플레이트(300)와 중첩한다. 플랜지부(410)는 단자부(420) 대비 더 넓은 면적을 가진다. 일례로, 단자 플레이트(400)는 플랜지부(410)의 직경이 단자부(420)의 직경보다 큰 형태를 가질 수 있다. 플랜지부(410)의 상부는 실링부(500)와 접촉하며, 플랜지부(410)의 하부는 제2 전극 탭(150)과 접촉한다. 플랜지부(410)의 하부 표면(411)은 캡 플레이트(300)의 상부 표면(301)과 평행한 평면이나, 이에 한정되지는 않는다. 플랜지부(410)는 제2 전극 탭(150)과 실링부(500) 사이에 위치하며, 실링부(500)에 의해 캡 플레이트(300)와 접합된다.
음극인 캡 플레이트(300)와 중첩하는 양극인 플랜지부(410)가 단자부(420) 대비 더 넓은 면적을 가지고 전극 조립체(100)의 제2 전극 탭(150)과 캡 플레이트(300) 사이에 위치하여 실링부(500)에 의해 캡 플레이트(300)에 접합됨으로써, 외부 충격이 발생되더라도 캡 플레이트(300)로부터 단자 플레이트(400)가 분리되는 것이 억제되는 동시에 제2 전극 탭(150)이 캡 플레이트(300)와 접촉되는 것이 플랜지부(410)에 의해 차단되어 양극인 제2 전극 탭(150)과 음극인 캡 플레이트(300) 사이의 단락이 발생되는 것이 방지된다. 또한, 제2 전극 탭(150)이 단자부(420)에 접촉할 수도 있고 플랜지부(410)에 접촉할 수도 있으므로, 단자 플레이트(400)에 대한 제2 전극 탭(150)의 접촉 위치의 자유도가 높아질 수 있다. 일례로, 제2 전극 탭(150)을 단자 플레이트(400)에 용접하여 연결시킬 경우, 용접 작업이 용이해질 수 있다.
단자부(420)는 캡 플레이트(300)의 관통홀(310)에 대응하여 플랜지부(410)로부터 돌출되어 관통홀(310) 내부에 삽입된다. 단자부(420)는 관통홀(310)에 의해 외부로 노출된다. 단자부(420)는 캡 플레이트(300)와 비중첩하며, 플랜지부(410) 대비 더 좁은 면적을 가진다. 단자부(420)는 실링부(500)와 비접촉한다. 단자부(420)의 최상부에 위치하는 단부 표면(421)은 관통홀(310)의 내부에 위치한다. 한편, 단자부(420)의 단부 표면(421)은 관통홀(310) 하부에 위치할 수 있다. 전극 조립체(100)의 타 단부(102)로부터 단자부(420)의 단부 표면(421)의 제1 높이(H1)는 전극 조립체(100)의 타 단부(102)로부터 캡 플레이트(300)의 상부 표면(301)의 제2 높이(H2) 대비 낮다. 단자부(420)의 단부 표면(421)은 캡 플레이트(300)의 상부 표면(301)과 평행한 평면 형태이나, 이에 한정되지는 않는다.
음극인 캡 플레이트(300)와 비중첩하는 양극인 단자부(420)의 단부 표면(421)이 음극인 캡 플레이트(300)의 상부 표면(301) 대비 낮게 위치함으로써, 뒤집힌 상태로 도전성 재질 상에 추락하거나, 도전성 이물질이 캡 플레이트(300)에 접하더라도, 양극인 단자부(420)와 음극인 캡 플레이트(300) 사이의 단락이 발생되는 것이 방지된다.
단자부(420)는 플랜지부(410)와 일체이며, 단자부(420)의 두께는 플랜지부(410)의 두께 대비 두껍다. 단자 플레이트(400)는 단조(forged) 가공한 알루미늄을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
실링부(500)는 캡 플레이트(300)와 단자 플레이트(400) 사이에 위치하며, 캡 플레이트(300)와 단자 플레이트(400) 사이를 접합한다. 실링부(500)는 절연 재료를 포함하며, 캡 플레이트(300)와 단자 플레이트(400) 사이를 절연한다. 실링부(500)는 캡 플레이트(300)와 단자 플레이트(400)의 플랜지부(410) 사이에서 열 또는 레이저 빔 등을 이용하여 열융착되거나, 캡 플레이트(300)와 단자 플레이트(400)의 플랜지부(410) 사이로 인서트(insert)될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 실링부(500)는 캡 플레이트(300)와 단자 플레이트(400) 사이를 접합하는 동시에 절연하는 공지된 다양한 재료를 포함할 수 있다. 실링부(500)가 캡 플레이트(300)와 단자 플레이트(400) 사이를 접합함으로써, 케이스(200)의 개구부(210)가 캡 플레이트(300), 단자 플레이트(400), 실링부(500)에 의해 완전히 밀봉된다.
이와 같이, 일 실시예에 따른 이차 전지(1000)는, 양극인 단자 플레이트(400)가 음극인 캡 플레이트(300)와 전극 조립체(100) 사이에서 전극 조립체(100)의 양극인 제2 전극 탭(150)과 연결되고 실링부(500)가 캡 플레이트(300)와 단자 플레이트(400) 사이를 접합함으로써, 외부 충격에 의해 캡 플레이트(300)로부터 단자 플레이트(400)가 분리되는 것을 억제하고 제2 전극 탭(150)이 캡 플레이트(300)와 접촉되는 것을 차단하기 때문에, 양극인 단자 플레이트(400)와 음극인 캡 플레이트(300) 사이의 단락을 방지한다.
구체적으로, 일 실시예에 따른 이차 전지(1000)는, 음극인 캡 플레이트(300)와 중첩하는 양극인 플랜지부(410)가 단자부(420) 대비 더 넓은 면적을 가지고 전극 조립체(100)의 제2 전극 탭(150)과 캡 플레이트(300) 사이에 위치하여 실링부(500)에 의해 캡 플레이트(300)에 접합됨으로써, 외부 충격이 발생되더라도 캡 플레이트(300)로부터 단자 플레이트(400)가 분리되는 것을 억제하는 동시에 플랜지부(410)가 양극인 제2 전극 탭(150)과 음극인 캡 플레이트(300) 사이의 접촉을 차단한다.
또한, 일 실시예에 따른 이차 전지(1000)는, 음극인 캡 플레이트(300)와 비중첩하는 양극인 단자부(420)의 단부 표면(421)이 음극인 캡 플레이트(300)의 상부 표면(301) 대비 낮게 위치함으로써, 외부의 도전성 이물질에 접촉하더라도, 양극인 단자부(420)와 음극인 캡 플레이트(300) 사이의 단락을 방지한다.
즉, 이차 전지(1000)가 뒤집히거나 추락하여, 외부 충격이 발생되더라도, 양극과 음극 사이의 단락이 발생되는 것을 방지하여 외부 충격에 대해 높은 구조적 안정성을 가지는 이차 전지(1000)가 제공된다.
이하, 도 4를 참조하여, 다른 실시예에 따른 이차 전지를 설명한다.
이하에서는 상술한 일 실시예에 따른 이차 전지와 다른 부분에 대해서 설명한다.
도 4는 다른 실시예에 따른 이차 전지를 나타낸 단면도이다.
도 4를 참조하면, 다른 실시예에 따른 이차 전지(1002)는 전극 조립체(100), 케이스(200), 캡 플레이트(300), 단자 플레이트(400), 실링부(500)를 포함한다.
단자 플레이트(400)는 캡 플레이트(300)와 전극 조립체(100) 사이에 위치한다. 단자 플레이트(400)는 캡 플레이트(300)와 케이스(200)가 형성하는 수납 공간 내부에 위치한다. 단자 플레이트(400)는 캡 플레이트(300)의 관통홀(310)이 노출하는 케이스(200)의 개구부(210)의 중앙 영역을 커버한다. 단자 플레이트(400)가 개구부(210)의 중앙 영역을 커버하고 캡 플레이트(300)가 개구부(210)의 외곽 영역을 커버함으로써, 케이스(200)의 개구부(210)는 단자 플레이트(400) 및 캡 플레이트(300)에 의해 완전히 커버된다. 단자 플레이트(400)는 전극 조립체(100)의 타 단부(102)에 위치하는 제2 전극 탭(150)과 연결되어 전극 조립체(100)의 제2 전극(120)과 연결된다. 단자 플레이트(400)는 제2 전극(120)과 동일한 극성(일례로, 양극)을 가진다.
단자 플레이트(400)는 플랜지부(410) 및 단자부(420)를 포함한다.
플랜지부(410)는 캡 플레이트(300)와 전극 조립체(100) 사이에 위치하며, 캡 플레이트(300)와 중첩한다. 플랜지부(410)는 단자부(420) 대비 더 넓은 면적을 가진다. 플랜지부(410)의 상부는 실링부(500)와 접촉하며, 플랜지부(410)의 하부는 제2 전극 탭(150)과 접촉한다. 플랜지부(410)의 하부 표면(411)은 캡 플레이트(300)의 상부 표면(301)과 평행한 평면이나, 이에 한정되지는 않는다. 플랜지부(410)는 제2 전극 탭(150)과 실링부(500) 사이에 위치하며, 실링부(500)에 의해 캡 플레이트(300)와 접합된다.
단자부(420)는 캡 플레이트(300)의 관통홀(310)에 대응하여 플랜지부(410)로부터 돌출되어 관통홀(310) 내부에 삽입된다. 단자부(420)는 관통홀(310)에 의해 외부로 노출된다. 단자부(420)는 캡 플레이트(300)와 비중첩하며, 플랜지부(410) 대비 더 좁은 면적을 가진다. 단자부(420)는 실링부(500)와 비접촉한다. 단자부(420)의 최상부에 위치하는 단부 표면(421)은 관통홀(310)의 내부에 위치한다. 한편, 단자부(420)의 단부 표면(421)은 관통홀(310) 하부에 위치할 수 있다. 전극 조립체(100)의 타 단부(102)로부터 단자부(420)의 단부 표면(421)의 제1 높이(H1)는 전극 조립체(100)의 타 단부(102)로부터 캡 플레이트(300)의 상부 표면(301)의 제2 높이(H2) 대비 낮다. 단자부(420)의 단부 표면(421)은 캡 플레이트(300)의 상부 표면(301)과 평행한 평면 형태이나, 이에 한정되지는 않는다.
단자부(420)는 플랜지부(410)와 일체이며, 단자부(420)의 두께는 플랜지부(410)의 두께와 동일하다. 단자 플레이트(400)는 드로잉(drawing) 가공한 스테인리스 강을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
이와 같이, 다른 실시예에 따른 이차 전지(1002)는, 양극인 단자 플레이트(400)가 음극인 캡 플레이트(300)와 전극 조립체(100) 사이에서 전극 조립체(100)의 양극인 제2 전극(120)과 연결되고 실링부(500)가 캡 플레이트(300)와 단자 플레이트(400) 사이를 접합함으로써, 외부 충격에 의해 캡 플레이트(300)로부터 단자 플레이트(400)가 분리되는 것을 억제하고 제2 전극 탭(150)이 캡 플레이트(300)와 접촉되는 것을 차단하기 때문에, 양극인 단자 플레이트(400)와 음극인 캡 플레이트(300) 사이의 단락을 방지한다.
구체적으로, 다른 실시예에 따른 이차 전지(1002)는, 음극인 캡 플레이트(300)와 중첩하는 양극인 플랜지부(410)가 단자부(420) 대비 더 넓은 면적을 가지고 전극 조립체(100)의 제2 전극 탭(150)과 캡 플레이트(300) 사이에 위치하여 실링부(500)에 의해 캡 플레이트(300)에 접합됨으로써, 외부 충격이 발생되더라도 캡 플레이트(300)로부터 단자 플레이트(400)가 분리되는 것을 억제하는 동시에 플랜지부(410)가 양극인 제2 전극 탭(150)과 음극인 캡 플레이트(300) 사이의 단락을 방지한다.
또한, 다른 실시예에 따른 이차 전지(1002)는, 음극인 캡 플레이트(300)와 비중첩하는 양극인 단자부(420)의 단부 표면(421)이 음극인 캡 플레이트(300)의 상부 표면(301) 대비 낮게 위치함으로써, 외부 충격이 발생되더라도 단자부(420)에 직접적인 충격이 가해지는 것을 방지하고, 양극인 단자부(420)와 음극인 캡 플레이트(300) 사이의 단락을 방지한다.
즉, 이차 전지(1002)가 뒤집히거나 추락하여 외부 충격이 발생되더라도, 양극과 음극 사이의 단락이 발생되는 것을 방지하여 외부 충격에 대해 높은 구조적 안정성을 가지는 이차 전지(1002)가 제공된다.
이하, 도 5를 참조하여, 또 다른 실시예에 따른 이차 전지를 설명한다.
이하에서는 상술한 일 실시예에 따른 이차 전지와 다른 부분에 대해서 설명한다.
도 5는 또 다른 실시예에 따른 이차 전지를 나타낸 단면도이다.
도 5를 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 이차 전지(1003)는 전극 조립체(100), 케이스(200), 캡 플레이트(300), 단자 플레이트(400), 실링부(500)를 포함한다.
단자 플레이트(400)는 캡 플레이트(300)와 전극 조립체(100) 사이에 위치한다. 단자 플레이트(400)는 캡 플레이트(300)와 케이스(200)가 형성하는 수납 공간 내부에 위치한다. 단자 플레이트(400)는 캡 플레이트(300)의 관통홀(310)이 노출하는 케이스(200)의 개구부(210)의 중앙 영역을 커버한다. 단자 플레이트(400)가 개구부(210)의 중앙 영역을 커버하고 캡 플레이트(300)가 개구부(210)의 외곽 영역을 커버함으로써, 케이스(200)의 개구부(210)는 단자 플레이트(400) 및 캡 플레이트(300)에 의해 완전히 커버된다. 단자 플레이트(400)는 전극 조립체(100)의 타 단부(102)에 위치하는 제2 전극 탭(150)과 연결되어 전극 조립체(100)의 제2 전극(120)과 연결된다. 단자 플레이트(400)는 제2 전극(120)과 동일한 극성(일례로, 양극)을 가진다.
단자 플레이트(400)는 플랜지부(410) 및 단자부(420)를 포함한다.
플랜지부(410)는 캡 플레이트(300)와 전극 조립체(100) 사이에 위치하며, 캡 플레이트(300)와 중첩한다. 플랜지부(410)는 단자부(420) 대비 더 넓은 면적을 가진다. 플랜지부(410)의 상부는 실링부(500)와 접촉하며, 플랜지부(410)의 하부는 제2 전극 탭(150)과 접촉한다. 플랜지부(410)의 하부 표면(411)은 캡 플레이트(300)의 상부 표면(301)과 평행한 평면이나, 이에 한정되지는 않는다. 플랜지부(410)는 제2 전극 탭(150)과 실링부(500) 사이에 위치하며, 실링부(500)에 의해 캡 플레이트(300)와 접합된다.
단자부(420)는 캡 플레이트(300)의 관통홀(310)에 대응하여 플랜지부(410)로부터 돌출되어 관통홀(310)을 관통한다. 단자부(420)는 관통홀(310)에 의해 외부로 노출된다. 단자부(420)는 캡 플레이트(300)와 비중첩하며, 플랜지부(410) 대비 더 좁은 면적을 가진다. 단자부(420)는 실링부(500)와 비접촉한다. 단자부(420)의 최상부에 위치하는 단부 표면(421)은 관통홀(310)의 상측 외부에 위치한다. 전극 조립체(100)의 타 단부(102)로부터 단자부(420)의 단부 표면(421)의 제3 높이(H3)는 전극 조립체(100)의 타 단부(102)로부터 캡 플레이트(300)의 상부 표면(301)의 제2 높이(H2) 대비 높다. 단자부(420)의 단부 표면(421)은 캡 플레이트(300)의 상부 표면(301)과 평행한 평면 형태이나, 이에 한정되지는 않는다.
단자부(420)는 플랜지부(410)와 일체이며, 단자부(420)의 두께는 플랜지부(410)의 두께 대비 두껍다. 단자 플레이트(400)는 단조 가공한 알루미늄을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않고 단자부(420)와 플랜지부(410)의 두께가 일정하도록 드로잉(drawing) 가공한 스테인리스 강을 포함할 수 있다.
이와 같이, 또 다른 실시예에 따른 이차 전지(1003)는, 양극인 단자 플레이트(400)가 음극인 캡 플레이트(300)와 전극 조립체(100) 사이에서 전극 조립체(100)의 양극인 제2 전극 탭(150)과 연결되고 실링부(500)가 캡 플레이트(300)와 단자 플레이트(400) 사이를 접합함으로써, 외부 충격에 의해 캡 플레이트(300)로부터 단자 플레이트(400)가 분리되는 것을 방지하고 제2 전극 탭(150)이 캡 플레이트(300)와 접촉되는 것을 차단하기 때문에, 양극인 단자 플레이트(400)와 음극인 캡 플레이트(300) 사이의 단락을 방지한다.
구체적으로, 또 다른 실시예에 따른 이차 전지(1003)는, 음극인 캡 플레이트(300)와 중첩하는 양극인 플랜지부(410)가 단자부(420) 대비 더 넓은 면적을 가지고 전극 조립체(100)의 제2 전극 탭(150)과 캡 플레이트(300) 사이에 위치하여 실링부(500)에 의해 캡 플레이트(300)에 접합됨으로써, 외부 충격이 발생되더라도 캡 플레이트(300)로부터 단자 플레이트(400)가 분리되는 것을 억제하는 동시에 플랜지부(410)가 양극인 제2 전극 탭(150)과 음극인 캡 플레이트(300) 사이의 접촉을 차단한다.
또한, 또 다른 실시예에 따른 이차 전지(1003)는, 음극인 캡 플레이트(300)와 비중첩하는 양극인 단자부(420)의 단부 표면(421)이 음극인 캡 플레이트(300)의 상부 표면(301) 대비 높게 위치함으로써, 외부의 도전성 이물질에 접촉하더라도 양극인 단자부(420)와 음극인 캡 플레이트(300) 사이의 단락이 방지된다. 즉, 이차 전지(1003)가 뒤집히거나 추락하여 외부 충격이 발생되더라도, 양극과 음극 사이의 단락이 발생되는 것을 방지하여 외부 충격에 대해 높은 구조적 안정성을 가지는 이차 전지(1003)가 제공된다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
- 부호의 설명 -
전극 조립체(100), 케이스(200), 캡 플레이트(300), 단자 플레이트(400), 플랜지부(410), 단자부(420), 실링부(500)

Claims (15)

  1. 제1 전극 및 상기 제1 전극과 이격된 제2 전극을 포함하는 전극 조립체;
    상기 제1 전극에 연결되어 상기 전극 조립체를 수납하며, 상기 전극 조립체를 노출하는 개구부를 포함하는 케이스;
    상기 케이스와 결합하여 상기 개구부의 외곽 영역을 커버하며, 상기 개구부의 중앙 영역을 노출하는 관통홀을 포함하는 캡 플레이트;
    상기 캡 플레이트와 상기 전극 조립체 사이에 위치하여 상기 개구부의 상기 중앙 영역을 커버하며, 상기 제2 전극에 연결된 단자 플레이트; 및
    상기 캡 플레이트와 상기 단자 플레이트 사이에 위치하며, 상기 캡 플레이트와 상기 단자 플레이트 사이를 접합하는 실링부
    를 포함하며,
    상기 단자 플레이트는,
    상기 캡 플레이트와 중첩하는 플랜지부; 및
    상기 관통홀에 대응하여 상기 플랜지부로부터 돌출되며, 단부의 높이가 상기 캡 플레이트의 표면의 높이와 다른 단자부
    를 포함하는 이차 전지.
  2. 제1항에서,
    상기 플랜지부는 상기 단자부 대비 더 넓은 면적을 가지는 이차 전지.
  3. 제2항에서,
    상기 플랜지부는 상기 실링부와 접촉하며,
    상기 단자부는 상기 실링부와 비접촉하는 이차 전지.
  4. 제2항에서,
    상기 플랜지부는 상기 캡 플레이트와 평행한 이차 전지.
  5. 제2항에서,
    상기 전극 조립체로부터 상기 단자부의 단부의 높이는 상기 전극 조립체로부터 상기 캡 플레이트의 표면의 높이 대비 낮은 이차 전지.
  6. 제2항에서,
    상기 전극 조립체로부터 상기 단자부의 단부의 높이는 상기 전극 조립체로부터 상기 캡 플레이트의 표면의 높이 대비 높은 이차 전지.
  7. 제1항에서,
    상기 단자부는 상기 플랜지부와 일체인 이차 전지.
  8. 제7항에서,
    상기 단자부의 두께는 상기 플랜지부의 두께 대비 두꺼운 이차 전지.
  9. 제8항에서,
    상기 단자 플레이트는 단조(forged) 가공한 알루미늄을 포함하는 이차 전지.
  10. 제7항에서,
    상기 단자부의 두께는 상기 플랜지부의 두께와 동일한 이차 전지.
  11. 제10항에서,
    상기 단자 플레이트는 드로잉(drawing) 가공한 스테인리스 강을 포함하는 이차 전지.
  12. 제1항에서,
    상기 전극 조립체의 일 단부는 상기 케이스와 대향하며,
    상기 전극 조립체의 타 단부는 상기 플랜지부와 대향하는 이차 전지.
  13. 제12항에서,
    상기 전극 조립체는,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 세퍼레이터;
    상기 제1 전극과 상기 케이스 사이를 연결하며, 상기 케이스와 접촉하는 제1 전극 탭; 및
    상기 제2 전극과 상기 단자 플레이트 사이를 연결하며, 상기 플랜지부와 접촉하는 제2 전극 탭
    을 더 포함하는 이차 전지.
  14. 제13항에서,
    상기 플랜지부는 상기 제2 전극 탭과 상기 실링부 사이에 위치하는 이차 전지.
  15. 제1항에서,
    상기 실링부는 상기 캡 플레이트와 상기 단자 플레이트 사이를 절연하는 이차 전지.
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