WO2021241832A1 - 이차 전지 - Google Patents

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WO2021241832A1
WO2021241832A1 PCT/KR2021/000130 KR2021000130W WO2021241832A1 WO 2021241832 A1 WO2021241832 A1 WO 2021241832A1 KR 2021000130 W KR2021000130 W KR 2021000130W WO 2021241832 A1 WO2021241832 A1 WO 2021241832A1
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case
protrusion
secondary battery
electrode
coupled
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조원욱
고희정
조은비
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삼성에스디아이 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a secondary battery, and more particularly, to a miniature secondary battery.
  • a rechargeable battery is a battery that can be charged and discharged, unlike a primary battery that cannot be charged.
  • a low-capacity secondary battery is used in small portable electronic devices such as a mobile phone, a notebook computer, and a camcorder, and a large-capacity battery is widely used as a power source for driving a motor such as a hybrid vehicle.
  • Representative secondary batteries include a nickel-cadmium (Ni-Cd) battery, a nickel-hydrogen (Ni-MH) battery, a lithium (Li) battery, and a lithium ion (Li-ion) secondary battery.
  • the lithium ion secondary battery has an operating voltage about three times higher than that of a nickel-cadmium battery or a nickel-hydrogen battery, which is widely used as a power source for portable electronic equipment. In addition, it is widely used in terms of high energy density per unit weight.
  • One aspect of the present invention is to provide a secondary battery having improved safety. Another aspect of the present invention is to provide a secondary battery that improves the total high dispersion.
  • the secondary battery according to an embodiment of the present invention has a first case (eg, lower, negative polarity) accommodating an electrode assembly and having a first opening, and a second opening smaller than the first opening to cover the electrode assembly. and a second case (eg, upper, polarity) coupled to the inner surface of the first case to the outer surface, an insulating material interposed between the first case and the second case to form an electrically insulating state, the second case a plurality of protrusions protruding to the outer surface of the to form a closed state.
  • a first case eg, lower, negative polarity
  • a second case eg, upper, polarity
  • the electrode assembly includes a first electrode, a second electrode, and a separator disposed therebetween, wherein the first case is connected to the first electrode (eg, negative electrode) by a first electrode tab, and the second case includes:
  • the second electrode eg, anode
  • the electrode assembly includes a first electrode, a second electrode, and a separator disposed therebetween, wherein the first case is connected to the first electrode (eg, negative electrode) by a first electrode tab, and the second case includes:
  • the second electrode eg, anode
  • the insulating material may be interposed between the protrusion part and the accommodation part to electrically insulate it.
  • the insulating material may be interposed between the protrusion part and the accommodation part to seal the inside and the outside to which the first case and the second case are fastened.
  • the accommodating part may be formed as a through hole (eg, a through hole including a semi-circular part of the first case having a downward plane on an upper portion) or a groove in the first case, and may have a concave shape in which the protrusion is coupled.
  • a through hole eg, a through hole including a semi-circular part of the first case having a downward plane on an upper portion
  • a groove in the first case may have a concave shape in which the protrusion is coupled.
  • the protrusion has one of a quarter oval shape, a semi-elliptical shape, a triangle, a square, an open semi-elliptical annular shape, a closed semi-elliptical annular shape, and a semi-elliptical shape when viewed in a longitudinal section, and a convex shape coupled to the receiving part.
  • the insulating material may be interposed between the inner bottom of the first case and the end of the second case forming the second opening to electrically insulate it.
  • the accommodating part may be provided in plurality and arranged at equal intervals along the circumferential direction of the first case, and the protrusions may be provided in plurality to correspond to the accommodating part and arranged at equal intervals along the circumferential direction of the second case. have.
  • the first case and the second case are electrically insulated with an insulating material interposed therebetween, and the protrusion of the second case is coupled to the accommodating part of the first case. Even when a strong impact is applied, mutual separation and relative rotation of the first case and the second case can be prevented.
  • the breakage of the first and second electrode tabs connecting the first and second electrodes of the electrode assembly to the first and second cases, respectively, can be prevented. Since the first and second electrode tabs maintain a state connected to the first and second cases, short-circuiting of the first and second electrodes by the first and second electrode tabs can be prevented. In addition, since the first and second cases are accurately coupled due to the coupling of the receiving part and the protrusion, the total height dispersion in the plurality of secondary batteries may be reduced.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a secondary battery according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the secondary battery of FIG. 1 .
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III of FIG. 1 .
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV of FIG. 3 .
  • FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a secondary battery according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along a line VI-VI of FIG. 5 .
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a first modified example of the secondary battery according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a second modified example of the secondary battery of the first embodiment of the present invention.
  • FIG 9 is a cross-sectional view of a third modified example of the secondary battery of the first embodiment of the present invention.
  • FIG 10 is a cross-sectional view of a fourth modified example of the secondary battery of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a fifth modified example of the secondary battery of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of a sixth modification of the secondary battery according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of a seventh modification of the secondary battery according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of an eighth modification of the secondary battery according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of a first modified example of a secondary battery according to a second embodiment of the present invention.
  • 16 is a cross-sectional view of a second modification of the secondary battery according to the second embodiment of the present invention.
  • the secondary battery according to an embodiment of the present invention is an ultra-small battery, and may be a coin cell or a button cell.
  • the coin-type battery or button-type battery is a thin coin or button-type battery, and refers to a battery in which the ratio (H/D) of the height (H) to the diameter (D) is 1 or less (see FIG. 1 ).
  • the cross-section in the horizontal direction is circular, but is not limited thereto, and may also include an elliptical or polygonal cross-section in the horizontal direction.
  • the diameter is set as the maximum distance around the outer periphery of the case with respect to the horizontal direction of the battery, and the height is set as the minimum distance between the outer planes of the case 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 an embodiment of the present invention is a coin-type battery or a button-type battery will be described in detail by way of example.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a secondary battery according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the secondary battery of FIG. 1
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III of FIG. 1
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV of FIG. 3 .
  • the secondary battery 1 includes an electrode assembly 30 , a first case 10 , and a second case 20 .
  • the first case 10 has a concave accommodating portion 50 on its inner surface
  • the second case 20 has a protruding portion 60 (shown as rotated separately in FIG. 2 ) on its outer surface.
  • the first case 10 forms the lower portion of the secondary battery 1 and accommodates the electrode assembly 30 inserted through the first opening 11 provided on the upper side.
  • the second case 20 has a second opening 21 smaller than the first opening 11 at the lower side, and is inserted and coupled into the first case 10 while covering the electrode assembly 30 .
  • the second case 20 forms an upper portion of the secondary battery 1 .
  • the side and top surfaces of the electrode assembly 30 are accommodated and covered in the second case 20 , and the second case 20 is accommodated in the first case 10 .
  • the lower surface of the electrode assembly 30 is accommodated and supported in the first case 10 .
  • the first and second cases 10 and 20 coupled to each other electrically insulate the inner surface of the first case 10 and the outer surface of the second case 20 through an insulating material 40 provided therebetween. form a state
  • the insulating material 40 includes an insulating material 41 interposed between the accommodating part 50 and the protrusion 60 when the first and second cases 10 and 20 are coupled to each other.
  • the interposed insulating material 41 forms an electrically insulating state between the accommodating part 50 and the protrusion 60 , and prevents leakage of electrolyte when a microcavity is generated between the first and second cases 10 and 20 . to form a closed structure.
  • the sealing structure is formed to prevent leakage of electrolyte and gas, such as packing, and may include a sealing structure.
  • the sealing means that the insulating material 41 is used like an adhesive to attach and seal the first and second cases 10 and 20 to each other.
  • the first case 10 and the second case 20 are fastened to form a closed state that is not opened.
  • the insulating material 40 is interposed between the protrusion part 60 and the accommodating part 50 to seal the interior (inside of the secondary battery) and the exterior to which the first and second cases 10 and 20 are fastened.
  • the accommodating part 50 may be formed as a through hole or a groove in the first case 10 and may have a concave shape so that the protrusion 60 can be coupled thereto.
  • the receiving part 50 is concave in the radial direction of the first case 10 and the protrusion 60 is convex in the radial direction of the second case 20 , so that the receiving part 50 and the protruding part are formed. (60) are coupled to each other in the diametric direction.
  • the protrusion 60 When viewed in a longitudinal section, the protrusion 60 has a 1/4 oval (or 1/4 round) shape, so that it can be coupled to the receiving part 60 .
  • the insulating material 41 is disposed between the inner bottom of the first case 10 and the end of the second case 20 forming the second opening 21 . interposed in and electrically insulated.
  • the first case 10 and the second case 20 may be separated from each other in opposite directions of coupling, or relative rotation in the circumferential direction may be prevented.
  • the sealing part is damaged when a strong impact occurs, so that mutual separation and relative rotation can occur.
  • the electrode assembly 30 includes a first electrode 31 (eg, a negative electrode) and a second electrode 32 (eg, a positive electrode) provided on both surfaces of the separator 33 that is an electrical insulating material, and the first electrode (31), the separator (33), and the second electrode (32) are wound and formed. Accordingly, the electrode assembly 30 may be formed in a jelly roll type. Although not shown, the electrode assembly may be formed in a stack type in which the first electrode, the separator, and the second electrode are stacked.
  • the electrode assembly 30 is configured to charge and discharge current, and in the electrode assembly 30 , the winding shaft is parallel to the height direction (up and down direction in FIGS. 1 to 3 ) of the first and second cases 10 and 20 . can be arranged.
  • the first end (lower surface of the electrode assembly) 391 and the second end (the upper surface of the electrode assembly) 392 of the electrode assembly 30 may be flat and parallel to each other.
  • the electrode assembly 30 does not include a center pin, but a center pin (not shown) may be provided in the place of the winding shaft.
  • the first case 10 faces the first end 391 of both ends of the electrode assembly 30
  • the second case 20 faces the second end 392 of both ends of the electrode assembly 30 .
  • the electrode assembly 30 is embedded in the first and second cases 10 and 20 that are coated with the insulating sheet 14 and coupled to each other.
  • the electrode assembly 30 includes a first electrode tab 51 connected to the first electrode 31 and a second electrode tab 52 connected to the second electrode 32 , and the first and second electrodes ( 31 and 32 are drawn out to the first and second stages 391 and 392, respectively.
  • the first electrode tab 51 is electrically connected to the bottom of the first case 10
  • the second electrode tab 52 is electrically connected to the upper portion of the second case 20 .
  • the insulating material 41 interposed between the accommodating part 50 and the protrusion 60 electrically connects the accommodating part 50 and the protrusion 60 to each other.
  • the insulating material 41 may further prevent mutual separation and relative rotation of the first and second cases 10 and 20 when a strong impact is applied to the secondary battery 1 by dropping or the like.
  • the breakage of the first and second electrode tabs 51 and 52 in the secondary battery 1 can be further prevented. Since the first and second electrode tabs 51 and 52 maintain a connected state, short-circuiting of the first and second electrodes 31 and 32 by the first and second electrode tabs 51 and 52 can be further prevented. have.
  • the lower first case 10 acts as a negative terminal
  • the upper second The case 20 acts as a positive terminal
  • the present invention is not limited thereto, and the first electrode 31 and the second electrode 32 may be an anode and a cathode, respectively.
  • the lower first case functions as a positive electrode terminal
  • the upper second case functions as a negative electrode terminal.
  • the first electrode (cathode) 31 is formed in a long band shape, and the negative electrode coating part, which is an area where the negative active material layer is applied to the current collector of the metal foil (eg, Cu foil), and the area where the active material is not applied. It includes a negative electrode uncoated region.
  • the negative electrode uncoated region may be located at one end in the longitudinal direction of the negative electrode.
  • the second electrode (anode) 32 is formed in a long band shape, and the positive electrode coating part, which is a region where the positive electrode active material layer is applied to the current collector of metal foil (eg, Al foil), and the region where the active material is not applied. Includes a positive uncoated region.
  • the positive electrode uncoated region may be located at one end of the positive electrode in the longitudinal direction.
  • the first and second cases 10 and 20 allow the electrode assembly 30 to be inserted into the first and second openings 11 and 21 formed on one side, and accommodate the electrode assembly 30 and the electrolyte therein. create a space to
  • the first and second cases 10 and 20 are formed in a cylindrical shape having a height H lower than a diameter D, and the first cylindrical electrode assembly 30 corresponding to the inner space is inserted thereinto.
  • the second openings 11 and 21 are formed in a circular shape.
  • the secondary battery 1 of the first embodiment in a state in which the first and second openings 11 and 21 of the first and second cases 10 and 20 are coupled to each other, the first and second cases 10,
  • the height H is set as the distance between the outer planes of 20
  • the diameter D is set with the outer periphery of the first case 10 .
  • the ratio of the height (H) to the diameter (D) is 1 or less (H/D ⁇ 1).
  • the secondary battery 1 of the first embodiment may be a coin-type battery or a button-type battery and may have a thin coin or button shape.
  • the accommodating part 50 is formed as a through hole in the first case 10 .
  • the through hole is formed as a concave curved surface that forms a flat surface at the upper portion and decreases in height toward the lower portion.
  • the through hole forms a semicircle on the inner surface of the first case 10 . Since the through hole of the first case 10 maximizes the radial range of the receiving part 50 , it is possible to increase the coupling range with the protrusion 60 of the second case 20 .
  • the through hole of the first case 10 is formed by coupling the receiving part 50 and the protruding part 60 to each other in a direction opposite to the coupling (height direction) of the first case 10 and the second case 20 . Separation or relative rotation along the circumferential direction may be further prevented.
  • the insulating material 40 is interposed between the inner bottom of the first case 10 and the end of the second case 20 forming the second opening 21 .
  • a material 42 is provided.
  • the interposed insulating material 42 can form and maintain a stable thickness t.
  • the coupling of the accommodating part 50 and the protrusion 60 enables a more accurate coupling of the first and second cases 10 and 20 , and when the secondary battery 1 is mass-produced, a plurality of secondary batteries It is possible to reduce the total high dispersion in the fields (1).
  • the protrusion 60 is formed as a convex curved surface that forms a flat surface at the upper portion, and the amount of protrusion decreases toward the lower portion.
  • the protrusion 60 forms a semicircle on the outer surface of the second case 20 , that is, it forms a quarter sphere.
  • the receiving portion 50 corresponding to the protrusion 60 has a concave curved surface opposite to the convex curved surface of the protruding portion 60, and the interposed insulating material 41 electrically insulates the convex curved surface and the concave curved surface.
  • the flat and convex curved structures of the protrusion 60 and the concave curved surface of the receiving portion 50 are coupled to each other while inducing the coupling of the protruding portion 60 to the receiving portion 50 by coupling the first and second cases 10 and 20. It is possible to effectively prevent the rear protrusion 60 from being separated from the receiving part 50 .
  • the protrusion 60 has a convex curved lower portion, so when the first and second cases 10 and 20 are coupled, they are coupled to the concave curved surface of the receiving portion 60 . to facilitate Since the upper portion of the protrusion 60 is formed in a flat surface, when an impact is applied to the first and second cases 10 and 20, they are caught on the plane of the receiving portion 60, making it difficult to separate from each other.
  • the accommodating part 250 is formed as a groove in the first case 210 .
  • the groove is formed as a concave curved surface that forms a flat surface at the upper portion and decreases in height toward the lower portion.
  • the groove forms a semicircle on the inner surface of the first case 210 , that is, a 1/4 hollow surface.
  • the protrusion 260 has a 1/4 elliptical (or 1/4 circular) shape, so that it can be coupled to the receiving part 260 .
  • the groove of the first case 210 reduces the radial range of the accommodating part 250 compared to the through-hole-type accommodating part 50 , thereby reducing the coupling range with the protrusion 260 of the second case 220 , but Since the sealing of one case 210 is maintained, the burden of leakage of the electrolyte can be eliminated compared to the receiving part 50 of the through-hole.
  • the groove of the first case 210 is separated from each other by the coupling of the receiving portion 250 and the protrusion 260 to the first case 210 and the second case 220 .
  • the performance of preventing relative rotation along the circumferential direction is reduced, but since the sealing of the first case 210 is maintained, the burden of leakage of the electrolyte can be eliminated compared to the accommodating part 50 of the through-hole.
  • the insulating material 240 includes an insulating material 241 interposed between the accommodating part 250 and the protrusion 260 when the first and second cases 210 and 220 are coupled to each other.
  • the interposed insulating material 241 forms an electrically insulating state between the accommodating part 250 and the protrusion 260 . Accordingly, the receiving portion 250 of the groove may reduce the burden of leakage of the insulating material 241 with respect to the electrolyte.
  • the protrusion 61 forms a semi-ellipsoid from the outer surface of the second case 312 in the radial direction, and at the end of the semi-ellipsoid in the radial direction. It is formed with an upper convex curved surface and a lower convex curved surface that protrude to the maximum and decrease in the amount of protrusion toward the upper and lower portions.
  • the protrusion 61 has a semi-elliptical (or semi-circular) shape, so that it can be coupled to the receiving portion 71 .
  • the accommodating part 71 inside the first case 311 has an upper convex curved surface and an upper concave curved surface and a lower concave curved surface opposite to the lower convex curved surface.
  • the insulating material 81 interposed between each other is formed between the upper convex curved surface and the upper concave curved surface of the protrusion 61 and the receiving portion 71 and the lower convex curved surface and the It is interposed between the lower concave curved surfaces to electrically insulate both.
  • the insulating material 81 forms an insulating structure with a convex curved surface and a concave curved surface, there is no electricity between the protrusion 61 and the accommodating part 71 compared to the insulating structure of the protrusion 60 and the accommodating part 50 of the first embodiment. Insulation performance can be further improved.
  • the insulating material 81 forms an electrically insulating state between the accommodating part 71 and the protrusion 61 and seals the electrolyte to prevent leakage of the electrolyte when a microcavity is generated between the first and second cases 311 and 312 .
  • the sealing structure may include a sealing structure.
  • the protrusion 62 forms a cone along the radial direction from the outer surface of the second case 322 .
  • the protrusion 62 has a triangular shape so that it can be coupled to the receiving portion 72 .
  • the receiving portion 72 of the first case 321 has an inclined surface opposite to the cone.
  • the insulating material 82 forms an insulating structure with a cone and an inclined surface, there is an electrical insulation between the protrusion 62 and the accommodating part 72 compared to the insulating structure of the protrusion 60 and the accommodating part 50 of the first embodiment. performance can be improved.
  • the insulating material 82 forms an electrically insulating state between the accommodating part 72 and the protrusion 62 and has a sealing structure to prevent leakage of electrolyte when a microcavity is generated between the first and second cases 321 and 322 .
  • the sealing structure may include a sealing structure.
  • the protrusion 63 forms a pillar along the radial direction from the outer surface of the second case 332 .
  • the column may be a cylindrical column or an elliptical column.
  • the protrusion 63 When viewed in a longitudinal section, the protrusion 63 has a rectangular shape, so that it can be coupled to the receiving portion 73 .
  • the accommodating part 73 of the first case 331 has an inner circumferential surface facing the pillar.
  • the insulating material 83 interposed between each other electrically insulates the protrusion 63 and the pillars and inner peripheral surfaces of the accommodating part 73 .
  • the insulating material 83 forms an insulating structure with the pillar and the inner circumferential surface, there is an electrical gap between the protrusion 63 and the accommodating part 73 compared with the insulating structure of the protrusion 60 and the accommodating part 50 of the first embodiment. Insulation performance can be realized similarly.
  • the insulating material 83 forms an electrically insulating state between the accommodating part 73 and the protrusion 63 and has a sealing structure to prevent leakage of electrolyte when a microcavity is generated between the first and second cases 331 and 332 .
  • the sealing structure may include a sealing structure.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a fourth modified example of the secondary battery of the first embodiment of the present invention.
  • the protrusion 64 forms an open ring on the outer surface of the second case 342 in the radial direction.
  • the protrusion 64 has an open semi-elliptical annular shape, so that it can be coupled to the receiving portion 74 .
  • the receiving portion 74 of the first case 341 has an inner peripheral surface opposite to the open ring.
  • the insulating material 84 forms an insulating structure with an open ring and an inner circumferential surface, there is an electrical gap between the protrusion 64 and the accommodating part 74 compared to the insulating structure of the protrusion 60 and the accommodating part 50 of the first embodiment. Insulation performance may be further improved, and the coupling force between the protrusion part 64 and the accommodation part 74 may be further improved.
  • the insulating material 84 forms an electrically insulating state between the accommodating part 74 and the protrusion 64 and has a sealing structure to prevent leakage of electrolyte when a microcavity is generated between the first and second cases 341 and 342 .
  • the sealing structure may include a sealing structure.
  • the protrusion 65 forms a closed ring along the radial direction from the outer surface of the second case 352 .
  • the protrusion 65 has a closed semi-elliptical annular shape so that it can be coupled to the receiving portion 75 .
  • the accommodating portion 75 of the first case 351 has an inner circumferential surface opposite to the closing ring.
  • the insulating material 85 forms an insulating structure with a closed ring and an inner circumferential surface, so that, compared to the insulating structure of the protrusion 60 and the accommodating part 50 of the first embodiment, there is an electrical gap between the protrusion 65 and the accommodating part 75 . Insulation performance can be further improved.
  • the protrusion 65 forms an empty space, compared to the insulating structure of the protrusion 60 and the receiving part 50 of the first embodiment, the protrusion 65 and the accommodation of the secondary battery 305 . By further absorbing the shock transmitted between the parts 75 , the safety of the secondary battery 305 may be further improved.
  • the protrusion 66 forms an extension extending in the radial direction from the outer surface of the second case 362 .
  • the protrusion 66 has a semi-elliptical (or semi-cylindrical) shape, so that it can be coupled to the receiving portion 76 .
  • the accommodating portion 76 of the first case 361 has an inner peripheral surface opposite to the elongated portion.
  • the insulating material 86 interposed therebetween seals the elongated portion and inner peripheral surfaces of the protruding portion 66 and the receiving portion 76 in an electrically insulating state.
  • the insulating material 86 forms an insulating structure with the elongated part and the inner circumferential surface, there is an electrical gap between the protrusion 66 and the accommodating part 76 compared to the insulating structure of the protrusion 60 and the accommodating part 50 of the first embodiment. Insulation performance can be further improved.
  • the protrusion 66 since the elongated portion, that is, the inside of the protrusion 66 forms an empty space, compared with the insulating structure of the protrusion 60 and the accommodating portion 50 of the first embodiment, the protrusion 66 and accommodation of the secondary battery 306 .
  • the safety of the secondary battery 306 may be further improved by further absorbing the shock transmitted between the parts 76 .
  • the insulating material 86 forms an electrically insulating state between the receiving part 76 and the protruding part 66 and has a sealing structure to prevent leakage of electrolyte when a microcavity is generated between the first and second cases 361 and 362 .
  • the sealing structure may include a sealing structure.
  • the protrusion 66 for forming the elongated portion by the drawing method in the sixth modified example can facilitate the forming method than the protruding portion 65 for forming the closed ring by the welding method in the fifth modified example.
  • the first embodiment and the first to sixth modifications thereof include the protrusions 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66 and the receiving portions 50, 71, 72, 73, 74, 75, 76. to illustrate that it can be formed in various ways.
  • the protrusions 61, 62, 63, 64, 65, 66 and the receiving portions 71, 72, 73, 74, 75, 76 of the first to sixth modifications of the first embodiment are The same method may be applied to the protrusion 260 and the accommodating part 250 of the second embodiment.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of a seventh modification of the secondary battery of the first embodiment of the present invention
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of an eighth modification of the secondary battery of the first embodiment of the present invention.
  • the accommodating parts 77 and 78 are provided in plurality (for example, 3 or 4) in the first case. (371, 381) are arranged at equal intervals along the circumferential direction
  • the protrusions (67, 68) are provided in plurality (for example, 3, 4) corresponding to the receiving parts (77, 78) in the second case ( 372 and 382) are arranged at equal intervals along the circumferential direction.
  • the plurality of protrusions 67 and 68 and the receiving portions 77 and 78 make it possible to form a center of gravity at the center of the secondary batteries 307 and 308 .
  • the insulating materials 87 and 88 interposed between each other electrically connect the protrusions 67 and 68 and the receiving portions 77 and 78 to each other. insulated with
  • the insulating materials 87 and 88 form an electrically insulating state between the receiving portions 77 and 78 and the protrusions 67 and 68, and are disposed between the first and second cases 371 and 381 and the second cases 372 and 382.
  • a sealed structure is formed to prevent leakage of electrolyte when a microcavity is generated.
  • the sealing structure may include a sealing structure.
  • the secondary batteries 307 and 308 In the case of battery safety tests such as a drop test or rotation test, mutual separation and relative rotation of the first cases 371 and 381 and the second cases 372 and 382 can be further prevented.
  • the secondary batteries 307 and 308 of the seventh and eighth modifications have three and four protrusions 67 and 68 and three and four accommodating portions 77 and 78, respectively, and the secondary battery 1 of the first embodiment.
  • Two protrusions 60 and two accommodating parts 50 are applied.
  • the protrusion and the receiving portion may be formed in a larger number.
  • the plurality of protrusions 67 and 68 and the plurality of accommodating portions 77 and 78 applied to the secondary batteries 307 and 308 of the seventh and eighth modifications are provided with the secondary batteries of the first to sixth modifications.
  • the protrusions 61, 62, 63, 64, 65, 66 and the receiving portions 71, 72, 73, 74, 75, 76 of the batteries 301, 302, 303, 304, 305, and 306 may be equally applied. have.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of a first modification of the secondary battery according to the second embodiment of the present invention
  • FIG. 16 is a cross-sectional view of a second modification of the secondary battery of the second embodiment of the present invention.
  • the accommodating parts 277 and 278 are provided in a plurality (for example, 3 or 4) in the first case.
  • 271 and 281 are arranged at equal intervals along the circumferential direction
  • the protrusions 267 and 268 are provided in a plurality (for example, 3, 4) corresponding to the receiving portions 277 and 278 to form the second case ( 272 and 282) are arranged at equal intervals along the circumferential direction.
  • the insulating materials 287 and 288 interposed therebetween electrically connect the protrusions 267 and 268 and the receiving portions 277 and 278 to each other. insulated with
  • the secondary batteries 207 and 208 may fall, etc. In the event of an impact, mutual separation and relative rotation of the first cases 271 and 281 and the second cases 272 and 282 may be further prevented.
  • the secondary batteries 207 and 208 of the first and second modified examples have 3 and 4 protrusions 267 and 268 and accommodating parts 277 and 278, respectively, and the secondary battery 2 of the second embodiment.
  • Two protrusions 260 and two accommodating parts 250 are applied to the .
  • the present invention is not limited thereto, and the protrusion and the receiving portion may be formed in a greater number of 4 or more.
  • 31, 32 first and second electrodes (negative, positive)

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(RECHARGEABLE BATTERY)는, 전극 조립체를 수용하며 제1개구를 갖는 제1케이스(예, 하부, 음극), 상기 제1개구보다 작은 제2개구를 갖고 상기 전극 조립체를 덮으면서 상기 제1케이스의 내면에 외면으로 결합되는 제2케이스(예, 상부, 양극), 상기 제1케이스와 상기 제2케이스 사이에 개재되어 전기적인 절연 상태를 형성하는 절연성 물질, 상기 제2케이스의 외면으로 돌출되는 복수개의 돌출부, 및 상기 제1케이스에 형성되어 상기 돌출부에 결합되는 복수개의 수용부를 포함하며, 상기 수용부에 상기 돌출부가 결합 시, 상기 제1케이스와 상기 제2케이스가 체결되어 닫힌 상태를 형성한다.

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 리튬이온(Li-ion) 이차 전지 등이 있다. 특히, 리튬이온 이차 전지는 휴대용 전자 장비 전원으로 많이 사용되고 있는 니켈-카드뮴전지나, 니켈-수소전지보다 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), 및 신체 부착형 의료기기 등의 웨어러블 디바이스(Wearable devices)에 대한 수요가 증가함에 따라, 에너지 밀도가 높으면서 초소형인 이차 전지의 필요성이 증가되고 있다.
이러한 초소형 이차 전지는 제한된 크기 내에서 요구되는 전기적 용량을 확보하고, 효과적인 경량화를 도모하면서 충격에 대하여 구조적인 안정성을 향상시키는 것이 중요하다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
본 발명의 일 측면은 안전성이 향상되는 이차 전지를 제공하는 것이다. 또한 본 발명의 일 측면은 총고 산포를 개선하는 이차 전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는, 전극 조립체를 수용하며 제1개구를 갖는 제1케이스(예, 하부, 음극성), 상기 제1개구보다 작은 제2개구를 갖고 상기 전극 조립체를 덮으면서 상기 제1케이스의 내면에 외면으로 결합되는 제2케이스(예, 상부, 양극성), 상기 제1케이스와 상기 제2케이스 사이에 개재되어 전기적인 절연 상태를 형성하는 절연성 물질, 상기 제2케이스의 외면으로 돌출되는 복수개의 돌출부, 및 상기 제1케이스에 형성되어 상기 돌출부에 결합되는 복수개의 수용부를 포함하며, 상기 수용부에 상기 돌출부가 결합 시, 상기 제1케이스와 상기 제2케이스가 체결되어 닫힌 상태를 형성한다.
상기 전극 조립체는 제1전극과 제2전극 및 이들 사이에 배치되는 세퍼레이터를 포함하며, 상기 제1케이스는 상기 제1전극(예, 음극)에 제1전극탭으로 연결되고, 상기 제2케이스는 상기 제2전극(예, 양극)에 제2전극탭으로 연결될 수 있다.
상기 절연성 물질은 상기 돌출부와 상기 수용부 사이에 개재되어 전기적으로 절연할 수 있다.
상기 절연성 물질은 상기 돌출부와 상기 수용부 사이에 개재되어 상기 제1케이스와 상기 제2케이스가 체결된 내부와 외부를 밀폐시킬 수 있다.
상기 수용부는 상기 제1케이스에 관통홀(예, 상부에 하향 평면을 가지는 제1케이스의 반원부를 포함하는 관통홀) 또는 홈으로 형성되고, 상기 돌출부가 결합하는 오목한 형상을 가질 수 있다.
상기 돌출부는 종단면에서 볼 때, 1/4타원형, 반타원형, 삼각형, 사각형, 개방 반타원 고리형, 폐쇄 반타원 고리형, 및 반타원통형 중 한 형상을 가지며, 상기 수용부에 결합하는 볼록한 형상을 가질 수 있다.
상기 돌출부가 상기 수용부에 결합된 상태에서, 상기 절연성 물질은 상기 제1케이스의 내부 바닥과 상기 제2개구를 형성하는 상기 제2케이스의 단부 사이에 개재되어 전기적으로 절연할 수 있다.
상기 수용부는 복수로 구비되어 상기 제1케이스의 원주 방향을 따라 등간격으로 배치되고, 상기 돌출부는 상기 수용부에 대응하여 복수로 구비되어 상기 제2케이스의 원주 방향을 따라 등간격으로 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 절연성 물질을 개재하여 제1케이스와 제2케이스를 전기적인 절연 상태로 결합하고, 제1케이스의 수용부에 제2케이스의 돌출부를 결합하므로 낙하 등의 강한 충격이 가해질 때에도, 제1케이스와 제2케이스의 상호 분리 및 상대 회전을 방지할 수 있다.
따라서 전극 조립체의 제1, 제2전극을 제1, 제2케이스에 각각 연결하는 제1, 제2전극탭의 끊어짐이 방지될 수 있다. 제1, 제2전극탭이 제1, 제2케이스에 연결된 상태를 유지하므로 제1, 제2전극탭에 의한 제1, 제2전극의 쇼트가 방지될 수 있다. 또한, 수용부와 돌출부의 결합으로 인하여 제1, 제2케이스가 정확하게 결합되므로 복수의 이차 전지들에서 총고 산포가 감소될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 이차 전지를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 이차 전지에 대한 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 이차 전지를 나타낸 단면도이다.
도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제1실시예의 이차 전지에 대한 제1변형례의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제1실시예의 이차 전지에 대한 제2변형례의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제1실시예의 이차 전지에 대한 제3변형례의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제1실시예의 이차 전지에 대한 제4변형례의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제1실시예의 이차 전지에 대한 제5변형례의 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제1실시예의 이차 전지에 대한 제6변형례의 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제1실시예의 이차 전지에 대한 제7변형례의 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제1실시예의 이차 전지에 대한 제8변형례의 단면도이다.
도 15는 본 발명의 제2실시예의 이차 전지에 대한 제1변형례의 단면도이다.
도 16은 본 발명의 제2실시예의 이차 전지에 대한 제2변형례의 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 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.
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 일 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, 직경(D)에 대한 높이(H)의 비율(H/D)이 1 이하인 전지를 의미한다(도 1 참조).
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 케이스 외주의 최대 거리로 설정되고, 높이는 전지의 케이스의 외측 평면들 사이의 최소 거리로 설정된다.
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 경우에 대하여, 예시적으로 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 이차 전지를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 이차 전지에 대한 분해 사시도이며, 도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 자른 단면도이고, 도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 제1실시예의 이차 전지(1)는 전극 조립체(30), 제1케이스(10) 및 제2케이스(20)를 포함한다. 제1케이스(10)는 내면에 오목한 수용부(50)를 구비하고, 제2케이스(20)는 외면에 돌출부(60)(도 2에서 분리하여 회전 도시함)를 구비한다. 제2케이스(20)가 제1케이스(10)에 삽입되어 상호 결합될 때, 제1케이스(10)의 수용부(50)와 제2케이스(20)의 돌출부(60)는 서로 결합된다.
도면 상에서, 제1케이스(10)는 이차 전지(1)의 하부를 형성하며, 상측에 구비되는 제1개구(11)를 통하여 삽입되는 전극 조립체(30)를 수용한다. 제2케이스(20)는 제1개구(11)보다 작은 제2개구(21)를 하측에 구비하고, 전극 조립체(30)를 덮으면서 제1케이스(10) 내에 삽입 결합된다. 도면 상에서, 제2케이스(20)는 이차 전지(1)의 상부를 형성한다.
실질적으로 제1실시예의 이차 전지(1)에서, 전극 조립체(30)의 측면과 상면은 제2케이스(20)에 수용 및 덮이고, 제2케이스(20)가 제1케이스(10) 내부에 수용되면서 전극 조립체(30)의 하면이 제1케이스(10)에 수용 및 지지된다.
서로 결합되는 제1, 제2케이스(10, 20)는 서로의 사이에 구비되는 절연성 물질(40)을 통하여, 제1케이스(10)의 내면과 제2케이스(20)의 외면을 전기적인 절연 상태를 형성한다.
또한, 절연성 물질(40)은 제1, 제2케이스(10, 20)가 서로 결합될 때, 수용부(50)와 돌출부(60) 사이에 개재되는 절연성 물질(41)을 포함한다. 개재되는 절연성 물질(41)은 수용부(50)와 돌출부(60)를 전기적인 절연 상태를 형성하며, 제1, 제2케이스(10, 20) 사이에 미세 공간 발생시 전해액의 누액을 막을 수 있게 밀폐 구조를 형성한다.
밀폐 구조는 패킹(packing)과 같이 전해액과 가스가 유출되지 않게　하는 구조로 형성되며, 실링 구조를 포함할 수 있다. 여기에서 실링은 접착제와 같이 절연성 물질(41)이 사용되어 제1, 제2케이스(10, 20) 사이를 서로 부착하여 밀폐하는　것을 의미한다.
수용부(50)와 돌출부(60)가 결합될 때, 제1케이스(10)와 제2케이스(20)는 체결되어 열리지 않는 닫힌 상태를 형성한다. 절연성 물질(40)은 돌출부(60)와 수용부(50) 사이에 개재되어 제1, 제2케이스(10, 20)가 체결된 내부(이차 전지의 내부)와 외부를 밀폐시킨다.
수용부(50)는 제1케이스(10)에 관통홀 또는 홈으로 형성되고, 돌출부(60)가 결합 가능하도록 오목한 형상을 가질 수 있다. 일례로서, 제1케이스(10)의 직경 방향으로 수용부(50)가 오목하게 형성되고 제2케이스(20)의 직경 방향으로 볼록하게 돌출부(60)가 형성되어, 수용부(50)와 돌출부(60)가 직경 방향으로 서로 결합된다. 종단면에서 볼 때, 돌출부(60)는 1/4타원형(또는 1/4원형) 형상을 가지므로 수용부(60)에 결합 가능하게 된다.
돌출부(60)가 수용부(50)에 결합된 상태에서, 절연성 물질(41)은 제1케이스(10)의 내부 바닥과 제2개구(21)를 형성하는 제2케이스(20)의 단부 사이에 개재되어 전기적으로 절연한다.
따라서 낙하 등에 의하여 강한 충격이 이차 전지(1)에 가해질 때, 제1케이스(10)와 제2케이스(20)가 결합 반대 방향으로 상호 분리되거나, 원주 방향으로 상대 회전이 방지될 수 있다. 그러나 도시하지 않았지만, 돌출부와 수용부의 결합 없이,　절연성 물질로만　제1, 제2케이스를 실링한　기존의 이차 전지는 강한 충격 시 실링부가 손상되어 쉽게 상호 분리 및　상대 회전이 일어날 수 있다.　
전극 조립체(30)는 전기 절연재인 세퍼레이터(33)의 양면에 구비되는 제1전극(31, 예를 들면, 음극)과 제2전극(32, 예를 들면, 양극)을 포함하고, 제1전극(31), 세퍼레이터(33) 및 제2전극(32)을 권취하여 형성된다. 따라서 전극 조립체(30)는 젤리롤(jelly roll) 타입으로 형성될 수 있다. 도시하지 않았으나 전극 조립체는 제1전극, 세퍼레이터 및 제2전극을 스택(stack) 타입으로 형성될 수 있다.
전극 조립체(30)는 전류를 충전 및 방전하도록 구성되며, 전극 조립체(30)에서 권취축은 제1, 제2케이스(10, 20)의 높이 방향(도 1 내지 도 3에서 상하 방향)과 나란하게 배열될 수 있다.
전극 조립체(30)의 제1단(전극 조립체의 하단면)(391)과 제2단(전극 조립체의 상단면)(392)은 평평하며 서로 나란한 형태일 수 있다. 제1실시예에서 전극 조립체(30)는 센터핀을 구비하지 아니하고 있으나 권취축의 자리에 센터핀(미도시)을 구비할 수도 있다.
제1케이스(10)는 전극 조립체(30)의 양단 중 제1단(391)과 마주하고, 제2케이스(20)는 전극 조립체(30)의 양단 중 제2단(392)과 마주한다. 이때, 전극 조립체(30)는 절연시트(14)로 피복되어 상호 결합되는 제1, 제2케이스(10, 20)에 내장된다.
전극 조립체(30)는 제1전극(31)에 연결되는 제1전극탭(51)과 제2전극(32)에 연결되는 제2전극탭(52)을 구비하여, 제1, 제2전극(31, 32)을 제1, 제2단(391, 392)으로 각각 인출한다.
전극 조립체(30)가 제1, 제2케이스(10, 20)에 수용된 상태에서 제1전극탭(51)은 제1케이스(10)의 바닥에 전기적으로 연결되고, 제2전극탭(52)은 제2케이스(20)의 상부에 전기적으로 연결된다.
제1, 제2케이스(10, 20)가 서로 결합될 때, 수용부(50)와 돌출부(60) 사이에 개재되는 절연성 물질(41)은 수용부(50)와 돌출부(60)를 전기적인 절연 구조를 형성하는 동시에 제1, 제2케이스(10, 20) 사이를 밀폐하여 강한 밀착된 구조를 형성한다. 따라서 절연성 물질(41)은 낙하 등에 의하여 강한 충격이 이차 전지(1)에 가해질 때, 제1, 제2케이스(10, 20)의 상호 분리 및 상대 회전을 더 방지할 수 있다.
따라서 이차 전지(1)에서 제1, 제2전극탭(51, 52)의 끊어짐이 더 방지될 수 있다. 제1, 제2전극탭(51, 52)이 연결 상태를 유지하므로 제1, 제2전극탭(51, 52)에 의한 제1, 제2전극(31, 32)의 쇼트가 더욱 방지될 수 있다.
이하에서는 제1전극(31) 및 제2전극(32)이 각각 음극 및 양극인 경우를 예시므로 이차 전지(1)에서 하부의 제1케이스(10)는 음극단자로 작용하고, 상부의 제2케이스(20)는 양극단자로 작용한다.
이에 한정되지 않고, 제1전극(31) 및 제2전극(32)은 각각 양극 및 음극일 수도 있다. 이 경우, 따라서 이차 전지에서 하부의 제1케이스는 양극단자로 작용하고, 상부의 제2케이스는 음극단자로 작용한다.
제1전극(음극)(31)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.
제2전극(양극)(32)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.
제1, 제2케이스(10, 20)는 일측에 형성된 제1, 제2개구(11, 21)로 전극 조립체(30)를 삽입할 수 있게 하고, 내부에 전극 조립체(30)와 전해액을 수용하는 공간을 형성한다.
예를 들어, 제1, 제2케이스(10, 20)는 직경(D)에 비하여 높이(H)가 낮은 원통형으로 이루어지고, 내부 공간에 상응하는 원통형의 전극 조립체(30)가 삽입되도록 제1, 제2개구(11, 21)를 원형으로 이루고 있다.
한편, 제1실시예의 이차 전지(1)에서, 제1, 제2케이스(10, 20)의 제1, 제2개구(11, 21)를 서로 결합한 상태에서 제1, 제2케이스(10, 20)의 외측 평면들 사이의 거리로 높이(H)가 설정되고, 제1케이스(10)의 외주로 직경(D)이 설정된다. 이때, 직경(D)에 대한 높이(H)의 비가 1이하(H/D ≤ 1)다. 따라서 제1실시예의 이차 전지(1)는 코인형 전지 또는 버튼형 전지로써 얇은 동전 또는 단추 형태를 이룰 수 있다.
보다 구체적으로 보면, 수용부(50)는 제1케이스(10)에 관통홀로 형성된다. 관통홀은 상부에 평면을 형성하고 하부로 갈수록 높이가 낮아지는 오목 곡면으로 형성된다. 예를 들면, 관통홀은 제1케이스(10)의 내면에서 반원을 형성한다. 제1케이스(10)의 관통홀은 수용부(50)의 직경 방향 범위를 최대화 하므로 제2케이스(20)의 돌출부(60)와의 결합 범위를 증대시킬 수 있다.
또한, 제1케이스(10)의 관통홀은 수용부(50) 및 돌출부(60)의 결합에 의하여, 제1케이스(10)와 제2케이스(20)가 결합 반대 방향(높이 방향)으로 상호 분리되거나 원주 방향을 따른 상대 회전을 더욱 방지시킬 수 있다.
돌출부(60)가 관통홀에 결합된 상태에서 절연성 물질(40)은 제1케이스(10)의 내부 바닥과 제2개구(21)를 형성하는 제2케이스(20)의 단부 사이에 개재되는 절연성 물질(42)을 구비한다.
수용부(50) 및 돌출부(60)의 결합으로 제1, 제2케이스(20)가 높이 방향으로 변화량이 최소화 되므로 개재되는 절연성 물질(42)은 안정적인 두께(t)를 형성 및 유지할 수 있다.
즉 수용부(50)와 돌출부(60)의 결합은 제1, 제2케이스(10, 20)의 보다 정확한 결합을 가능하게 하고, 이차 전지(1)를 대량으로 생산하는 경우, 복수의 이차 전지들(1)에서 총고 산포를 감소시킬 수 있다.
한편, 돌출부(60)는 상부에 평면을 형성하고, 하부로 갈수록 돌출량이 감소하는 볼록 곡면으로 형성된다. 예를 들면, 돌출부(60)는 제2케이스(20)의 외면에서 반원을 형성하는, 즉 1/4구체를 형성한다.
그리고 돌출부(60)에 대응하는 수용부(50)는 돌출부(60)의 볼록 곡면에 대향하는 오목 곡면을 가지며, 개재되는 절연성 물질(41)은 볼록 곡면과 오목 곡면을 전기적으로 절연한다.
돌출부(60)의 평면 및 볼록 곡면 구조와 수용부(50)의 오목 곡면은 제1, 제2케이스(10, 20) 결합으로 수용부(50)에 돌출부(60)가 결합을 유도하면서 상호 결합 후 돌출부(60)가 수용부(50)로부터 분리되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
이하의 다른 실시예들과 비교할 때 제1실시예에서, 돌출부(60)는 하부를 볼록 곡면으로 형성하므로 제1, 제2케이스(10, 20) 결합시 수용부(60)의 오목 곡면에 결합을 용이하게 한다. 돌출부(60)는 상부를 평면으로 형성하므로 제1, 제2케이스(10, 20)에 충격 작용시, 수용부(60)의 평면에 걸리게 되면서 상호 분리를 어렵게 한다.
이하에서 본 발명의 제2실시예 및 다양한 변형례에 대하여 설명한다. 제1, 제2실시예를 비교하고, 변형례들을 기본 실시예들과 비교하여 서로 동일한 구성을 생략하고, 서로 다른 구성에 대하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 이차 전지를 나타낸 단면도이고, 도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ 선을 따라 자른 단면도이다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 제2실시예의 이차 전지(2)에서, 수용부(250)는 제1케이스(210)에 홈으로 형성된다. 홈은 상부에 평면을 형성하고 하부로 갈수록 높이가 낮아지는 오목 곡면으로 형성된다. 예를 들면, 홈은 제1케이스(210)의 내면에서 반원을 형성하는, 즉 1/4중공면을 형성한다. 종단면에서 볼 때, 돌출부(260)는 1/4타원형(또는 1/4원형) 형상을 가지므로 수용부(260)에 결합 가능하게 된다.
관통홀 형태의 수용부(50)에 비하여 제1케이스(210)의 홈은 수용부(250)의 직경 방향 범위를 감소시켜서 제2케이스(220)의 돌출부(260)와의 결합 범위를 감소시키지만 제1케이스(210)의 밀폐를 유지하므로 관통홀의 수용부(50)에 비하여 전해액의 누액 부담을 제거할 수 있다.
또한 관통홀의 수용부(50)에 비하여 제1케이스(210)의 홈은 수용부(250) 및 돌출부(260)의 결합에 의하여, 제1케이스(210)와 제2케이스(220)가 상호 분리되거나 원주 방향을 따른 상대 회전의 방지 성능이 감소되지만 제1케이스(210)의 밀폐를 유지하므로 관통홀의 수용부(50)에 비하여 전해액의 누액 부담을 제거할 수 있다.
절연성 물질(240)은 제1, 제2케이스(210, 220)가 서로 결합될 때, 수용부(250)와 돌출부(260) 사이에 개재되는 절연성 물질(241)을 포함한다. 개재되는 절연성 물질(241)은 수용부(250)와 돌출부(260)를 전기적으로 절연 상태를 형성한다. 따라서 홈의 수용부(250)는 개재되는 절연성 물질(241)의 전해액에 대한 누액 부담을 줄일 수 있다.
도 7은 본 발명의 제1실시예의 이차 전지에 대한 제1변형례의 단면도이다. 도 7을 참조하면, 제1변형례의 이차 전지(301)에서, 돌출부(61)는 제2케이스(312)의 외면에서 직경 방향을 따라 반타원체를 형성하고, 반타원체의 끝에서는 직경 방향으로 최대로 돌출되고 상부 및 하부로 가면서 돌출량이 감소하는 상부 볼록 곡면과 하부 볼록 곡면을 가지고 형성된다. 종단면에서 볼 때, 돌출부(61)는 반타원형(또는 반원형) 형상을 가지므로 수용부(71)에 결합 가능하게 된다.
제1케이스(311) 내측의 수용부(71)는 상부 볼록 곡면과 하부 볼록 곡면에 대향하는 상부 오목 곡면과 하부 오목 곡면을 가진다. 제1, 제2케이스(311, 312) 조립시, 서로의 사이에 개재되는 절연성 물질(81)은 돌출부(61)와 수용부(71)의 상부 볼록 곡면과 상부 오목 곡면 사이 및 하부 볼록 곡면과 하부 오목 곡면 사이에 개재되어, 양자를 전기적으로 절연한다.
절연성 물질(81)은 볼록 곡면과 오목 곡면으로 절연 구조를 형성하므로 제1실시예의 돌출부(60)와 수용부(50)의 절연 구조에 비하여, 돌출부(61)와 수용부(71) 사이에서 전기적인 절연 성능을 더 향상시킬 수 있다.
또한 절연성 물질(81)은 수용부(71)와 돌출부(61)를 전기적인 절연 상태를 형성하면서 제1, 제2케이스(311, 312) 사이에 미세 공간 발생시 전해액의 누액을 막 막을 수 있게 밀폐 구조를 형성한다. 밀폐 구조는 실링 구조를 포함할 수 있다.
도 8은 본 발명의 제1실시예의 이차 전지에 대한 제2변형례의 단면도이다. 도 8을 참조하면, 제2변형례의 이차 전지(302)에서, 돌출부(62)는 제2케이스(322)의 외면에서 직경 방향을 따라 원뿔을 형성한다. 종단면에서 볼 때, 돌출부(62)는 삼각형 형상을 가지므로 수용부(72)에 결합 가능하게 된다.
제1케이스(321)의 수용부(72)는 원뿔에 대향하는 경사면을 가진다. 제1, 제2케이스(321, 322) 조립시, 서로의 사이에 개재되는 절연성 물질(82)은 돌출부(62)와 수용부(72)의 원뿔과 경사면을 전기적으로 절연한다.
절연성 물질(82)은 원뿔과 경사면으로 절연 구조를 형성하므로 제1실시예의 돌출부(60)와 수용부(50)의 절연 구조에 비하여, 돌출부(62)와 수용부(72) 사이에서 전기적인 절연 성능을 향상시킬 수 있다.
또한 절연성 물질(82)은 수용부(72)와 돌출부(62)를 전기적인 절연 상태를 형성하면서 제1, 제2케이스(321, 322) 사이에 미세 공간 발생시 전해액의 누액을 막을 수 있게 밀폐 구조를 형성한다. 밀폐 구조는 실링 구조를 포함할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제1실시예의 이차 전지에 대한 제3변형례의 단면도이다. 도 9를 참조하면, 제3변형례의 이차 전지(303)에서, 돌출부(63)는 제2케이스(332)의 외면에서 직경 방향을 따라 기둥을 형성한다. 예를 들면, 기둥은 원기둥 또는 타원기둥일 수 있다. 종단면에서 볼 때, 돌출부(63)는 사각형 형상을 가지므로 수용부(73)에 결합 가능하게 된다.
제1케이스(331)의 수용부(73)는 기둥에 대향하는 내주면을 가진다. 제1, 제2케이스(331, 332) 조립시, 서로의 사이에 개재되는 절연성 물질(83)은 돌출부(63)와 수용부(73)의 기둥과 내주면을 전기적으로 절연한다.
절연성 물질(83)은 기둥과 내주면으로 절연 구조를 형성하므로 제1실시예의 돌출부(60)와 수용부(50)의 절연 구조와 비교할 때, 돌출부(63)와 수용부(73) 사이에서 전기적인 절연 성능을 유사하게 실현할 수 있다.
또한 절연성 물질(83)은 수용부(73)와 돌출부(63)를 전기적인 절연 상태를 형성하면서 제1, 제2케이스(331, 332) 사이에 미세 공간 발생시 전해액의 누액을 막을 수 있게 밀폐 구조를 형성한다. 밀폐 구조는 실링 구조를 포함할 수 있다.
도 10은 본 발명의 제1실시예의 이차 전지에 대한 제4변형례의 단면도이다. 도 10을 참조하면, 제4변형례의 이차 전지(304)에서, 돌출부(64)는 제2케이스(342)의 외면에서 직경 방향을 따라 개방 고리를 형성한다. 종단면에서 볼 때, 돌출부(64)는 개방 반타원 고리형 형상을 가지므로 수용부(74)에 결합 가능하게 된다.
제1케이스(341)의 수용부(74)는 개방 고리에 대향하는 내주면을 가진다. 제1, 제2케이스(341, 342) 조립시, 서로의 사이에 개재되는 절연성 물질(84)은 돌출부(64)와 수용부(74)의 개방 고리와 내주면을 전기적으로 절연한다.
절연성 물질(84)은 개방 고리와 내주면으로 절연 구조를 형성하므로 제1실시예의 돌출부(60)와 수용부(50)의 절연 구조에 비하여, 돌출부(64)와 수용부(74) 사이에서 전기적인 절연 성능을 더 향상시킬 수 있고, 돌출부(64)와 수용부(74)의 결합력을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한 절연성 물질(84)은 수용부(74)와 돌출부(64)를 전기적인 절연 상태를 형성하면서 제1, 제2케이스(341, 342) 사이에 미세 공간 발생시 전해액의 누액을 막을 수 있게 밀폐 구조를 형성한다. 밀폐 구조는 실링 구조를 포함할 수 있다.
도 11은 본 발명의 제1실시예의 이차 전지에 대한 제5변형례의 단면도이다. 도 11을 참조하면, 제5변형례의 이차 전지(305)에서, 돌출부(65)는 제2케이스(352)의 외면에서 직경 방향을 따라 폐쇄 고리를 형성한다. 종단면에서 볼 때, 돌출부(65)는 폐쇄 반타원 고리형 형상을 가지므로 수용부(75)에 결합 가능하게 된다.
제1케이스(351)의 수용부(75)는 폐쇄 고리에 대향하는 내주면을 가진다. 제1, 제2케이스(351, 352) 조립시, 서로의 사이에 개재되는 절연성 물질(85)은 돌출부(65)와 수용부(75)의 폐쇄 고리와 내주면을 전기적인 절연 상태로 실링한다.
절연성 물질(85)은 폐쇄 고리와 내주면으로 절연 구조를 형성하므로 제1실시예의 돌출부(60)와 수용부(50)의 절연 구조에 비하여, 돌출부(65)와 수용부(75) 사이에서 전기적인 절연 성능을 더 향상시킬 수 있다.
또한, 폐쇄 고리, 즉 돌출부(65)의 내부가 빈 공간을 형성하므로 제1실시예의 돌출부(60)와 수용부(50)의 절연 구조에 비하여, 이차 전지(305)의 돌출부(65)와 수용부(75) 사이에 전달되는 충격을 더 흡수하여 이차 전지(305)의 안전성을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 12는 본 발명의 제1실시예의 이차 전지에 대한 제6변형례의 단면도이다. 도 12를 참조하면, 제6변형례의 이차 전지(306)에서, 돌출부(66)는 제2케이스(362)의 외면에서 직경 방향을 따라 신장된 신장부를 형성한다. 종단면에서 볼 때, 돌출부(66)는 반타원통형(또는 반구통형) 형상을 가지므로 수용부(76)에 결합 가능하게 된다.
제1케이스(361)의 수용부(76)는 신장부에 대향하는 내주면을 가진다. 제1, 제2케이스(361, 362) 조립시, 서로의 사이에 개재되는 절연성 물질(86)은 돌출부(66)와 수용부(76)의 신장부와 내주면을 전기적인 절연 상태로 실링한다.
절연성 물질(86)은 신장부와 내주면으로 절연 구조를 형성하므로 제1실시예의 돌출부(60)와 수용부(50)의 절연 구조에 비하여, 돌출부(66)와 수용부(76) 사이에서 전기적인 절연 성능을 더 향상시킬 수 있다.
또한, 신장부, 즉 돌출부(66)의 내부가 빈 공간을 형성하므로 제1실시예의 돌출부(60)와 수용부(50)의 절연 구조에 비하여, 이차 전지(306)의 돌출부(66)와 수용부(76) 사이에 전달되는 충격을 더 흡수하여 이차 전지(306)의 안전성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한 절연성 물질(86)은 수용부(76)와 돌출부(66)를 전기적인 절연 상태를 형성하면서 제1, 제2케이스(361, 362) 사이에 미세 공간 발생시 전해액의 누액을 막을 수 있게 밀폐 구조를 형성한다. 밀폐 구조는 실링 구조를 포함할 수 있다.
예를 들면, 제6변형례에서 드로잉 방법으로 신장부를 형성하는 돌출부(66)는 제5변형례에서 용접 방법으로 폐쇄 고리를 형성하는 돌출부(65)보다 성형 방법을 용이하게 할 수 있다.
제1실시예 및 이의 제1변형례 내지 제6변형례는 돌출부(60, 61, 62, 63, 64, 65, 66)와 수용부(50, 71, 72, 73, 74, 75, 76)를 다양하게 형성할 수 있음을 예시한다. 별도로 도시하지 않았으나 제1실시예의 제1변형례 내지 제6변형례의 돌출부(61, 62, 63, 64, 65, 66)와 수용부(71, 72, 73, 74, 75, 76)는 제2실시예의 돌출부(260)와 수용부(250)에도 같은 방식으로 적용될 수 있다.
도 13은 본 발명의 제1실시예의 이차 전지에 대한 제7변형례의 단면도이고, 도 14는 본 발명의 제1실시예의 이차 전지에 대한 제8변형례의 단면도이다. 도 13 및 도 14를 참조하면, 제7, 제8변형례의 이차 전지(307, 308)에서, 수용부(77, 78)는 복수(일례로써, 3, 4개)로 구비되어 제1케이스(371, 381)의 원주 방향을 따라 등간격으로 배치되고, 돌출부(67, 68)는 수용부(77, 78)에 대응하여 복수(일례로써, 3, 4개)로 구비되어 제2케이스(372, 382)의 원주 방향을 따라 등간격으로 배치된다. 복수의 돌출부(67, 68) 및 수용부(77, 78)는 이차 전지(307, 308)의 중심에 무게 중심을 형성할 수 있게 한다.
제1케이스(371, 381)와 제2케이스(372, 382) 조립시, 서로의 사이에 개재되는 절연성 물질(87, 88)은 돌출부(67, 68)와 수용부(77, 78)를 전기적으로 절연한다.
또한 절연성 물질(87, 88)은 수용부(77, 78)와 돌출부(67, 68)를 전기적인 절연 상태를 형성하면서 제1케이스(371, 381)와 제2케이스(372, 382) 사이에 미세 공간 발생시 전해액의 누액을 막을 수 있게 밀폐 구조를 형성한다. 밀폐 구조는 실링 구조를 포함할 수 있다.
제1케이스(371, 381)에 구비되는 복수의 수용부(77, 78)에 제2케이스(372, 382)에 구비되는 복수의 돌출부(67, 68)를 결합하므로 이차 전지(307, 308)의 낙하 테스트나 회전 테스트와 같은 전지 안전성 테스트 시, 제1케이스(371, 381)와 제2케이스(372, 382)의 상호 분리 및 상대 회전을 더 방지할 수 있다.
제7, 제8변형례의 이차 전지(307, 308)는 돌출부(67, 68)와 수용부(77, 78)를 각각 3, 4개를 적용하고 있으며, 제1실시예의 이차 전지(1)에는 돌출부(60)와 수용부(50)를 각각 2개 적용하고 있다. 돌출부와 수용부는 더 많은 개수로 형성될 수도 있다.
별도로 도시하지는 않았지만 제7, 제8변형례의 이차 전지(307, 308)에 적용되는 복수의 돌출부(67, 68)와 복수의 수용부(77, 78)에 제1 내지 제6변형례의 이차 전지(301, 302, 303, 304, 305, 306)의 돌출부(61, 62, 63, 64, 65, 66)와 수용부(71, 72, 73, 74, 75, 76)가 동일하게 적용될 수 있다.
도 15는 본 발명의 제2실시예의 이차 전지에 대한 제1변형례의 단면도이고, 도 16은 본 발명의 제2실시예의 이차 전지에 대한 제2변형례의 단면도이다. 도 15 및 도 16을 참조하면, 제1, 제2변형례의 이차 전지(207, 208)에서, 수용부(277, 278)는 복수(일례로써, 3, 4개)로 구비되어 제1케이스(271, 281)의 원주 방향을 따라 등간격으로 배치되고, 돌출부(267, 268)는 수용부(277, 278)에 대응하여 복수(일례로써, 3, 4개)로 구비되어 제2케이스(272, 282)의 원주 방향을 따라 등간격으로 배치된다.
제1케이스(271, 281)와 제2케이스(272, 282) 조립시, 서로의 사이에 개재되는 절연성 물질(287, 288)은 돌출부(267, 268)와 수용부(277, 278)를 전기적으로 절연한다.
제1케이스(271, 281)의 복수의 수용부(277, 278)에 제2케이스(272, 282)의 복수의 돌출부(267, 268)를 결합하므로 이차 전지(207, 208)의 낙하 등의 충격 시, 제1케이스(271, 281)와 제2케이스(272, 282)의 상호 분리 및 상대 회전을 더 방지할 수 있다.
제1, 제2변형례의 이차 전지(207, 208)는 돌출부(267, 268)와 수용부(277, 278)를 각각 3, 4개를 적용하고 있으며, 제2실시예의 이차 전지(2)에는 돌출부(260)와 수용부(250)를 각각 2개 적용하고 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 돌출부와 수용부는 4개 이상의 더 많은 개수로 형성될 수도 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 청구범위와 발명의 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
- 부호의 설명 -
1, 2, 207, 208, 301, 302, 303, 304, 305, 306, 307, 308: 이차 전지
10, 210, 271, 281, 311, 321, 331, 341, 351, 361, 371, 381: 제1케이스
11, 21: 제1, 제2개구
14: 절연시트
20, 220, 272, 282, 312, 322, 332, 342, 352, 362, 372, 382: 제2케이스
30: 전극 조립체
31, 32: 제1, 제2전극(음, 양극)
33: 세퍼레이터
51, 52: 제1, 제2전극탭
60, 260, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 267, 268: 돌출부
50, 250, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 277, 278: 수용부
40, 41, 42, 240, 241, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 287, 288: 절연성 물질
391: 제1단(전극 조립체의 하단면)
392: 제2단(전극 조립체의 상단면)
D: 직경
H: 높이
t: 두께

Claims (8)

  1. 전극 조립체를 수용하며 제1개구를 갖는 제1케이스;
    상기 제1개구보다 작은 제2개구를 갖고 상기 전극 조립체를 덮으면서 상기 제1케이스의 내면에 외면으로 결합되는 제2케이스;
    상기 제1케이스와 상기 제2케이스 사이에 개재되어 전기적인 절연 상태를 형성하는 절연성 물질;
    상기 제2케이스의 외면으로 돌출되는 복수개의 돌출부; 및
    상기 제1케이스에 형성되어 상기 돌출부에 결합되는 복수개의 수용부
    를 포함하며,
    상기 수용부에 상기 돌출부가 결합 시,
    상기 제1케이스와 상기 제2케이스가 체결되어 닫힌 상태를 형성하는 이차 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전극 조립체는
    제1전극과 제2전극 및 이들 사이에 배치되는 세퍼레이터를 포함하며,
    상기 제1케이스는 상기 제1전극에 제1전극탭으로 연결되고,
    상기 제2케이스는 상기 제2전극에 제2전극탭으로 연결되는 이차 전지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 절연성 물질은
    상기 돌출부와 상기 수용부 사이에 개재되어 전기적으로 절연하는 이차 전지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 절연성 물질은
    상기 돌출부와 상기 수용부 사이에 개재되어 상기 제1케이스와 상기 제2케이스가 체결된 내부와 외부를 밀폐시키는 이차 전지.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 수용부는 상기 제1케이스에 관통홀 또는 홈으로 형성되고,
    상기 돌출부가 결합하는 오목한 형상을 가지는 이차 전지.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 돌출부는
    종단면에서 볼 때, 1/4타원형, 반타원형, 삼각형, 사각형, 개방 반타원 고리형, 폐쇄 반타원 고리형, 및 반타원통형 중 한 형상을 가지며,
    상기 수용부에 결합하는 볼록한 형상을 가지는 이차 전지.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 돌출부가 상기 수용부에 결합된 상태에서,
    상기 절연성 물질은
    상기 제1케이스의 내부 바닥과 상기 제2개구를 형성하는 상기 제2케이스의 단부 사이에 개재되어 전기적으로 절연하는 이차 전지.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 수용부는
    복수로 구비되어 상기 제1케이스의 원주 방향을 따라 등간격으로 배치되고,
    상기 돌출부는
    상기 수용부에 대응하여 복수로 구비되어 상기 제2케이스의 원주 방향을 따라 등간격으로 배치되는 이차 전지.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060058646A (ko) * 2004-11-25 2006-05-30 소니 가부시끼 가이샤 전지 및 이의 제조 방법
WO2010130480A1 (de) * 2009-05-09 2010-11-18 Varta Microbattery Gmbh Knopfzelle und verfahren zu ihrer herstellung
US20150236370A1 (en) * 2012-11-09 2015-08-20 Varta Microbattery Gmbh Button cell with winding electrode
KR20190010566A (ko) * 2017-06-20 2019-01-30 이브 에너지 씨오., 엘티디. 단추형 리튬 셀 실링구조 및 실링방법
KR20200007559A (ko) * 2018-07-13 2020-01-22 주식회사 엘지화학 이차전지 및 이의 제조방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060058646A (ko) * 2004-11-25 2006-05-30 소니 가부시끼 가이샤 전지 및 이의 제조 방법
WO2010130480A1 (de) * 2009-05-09 2010-11-18 Varta Microbattery Gmbh Knopfzelle und verfahren zu ihrer herstellung
US20150236370A1 (en) * 2012-11-09 2015-08-20 Varta Microbattery Gmbh Button cell with winding electrode
KR20190010566A (ko) * 2017-06-20 2019-01-30 이브 에너지 씨오., 엘티디. 단추형 리튬 셀 실링구조 및 실링방법
KR20200007559A (ko) * 2018-07-13 2020-01-22 주식회사 엘지화학 이차전지 및 이의 제조방법

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