WO2021261706A1 - 이차 전지 - Google Patents

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WO2021261706A1
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electrode
case
cap plate
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김대규
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삼성에스디아이 주식회사
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Definitions

  • the present disclosure relates to a secondary battery.
  • a secondary battery (rechargeable battery) is a battery capable of charging and discharging.
  • Such a miniature secondary battery needs to seal and preserve the electrode assembly and the electrolyte located therein.
  • One embodiment is to provide a secondary battery having improved sealing and preservation capability for an electrode assembly positioned therein.
  • One side is an electrode assembly including a first electrode, a second electrode, a separator positioned between the first electrode and the second electrode, is connected to the first electrode to accommodate the electrode assembly, and exposes the electrode assembly a case including an opening and a first sidewall forming the opening, coupled to the case to cover an outer region of the opening, and horizontally overlapping with a through hole exposing a central region of the opening and the first sidewall a cap plate including a second sidewall of
  • a secondary battery including a first bonding layer disposed between sidewalls and bonding between the first sidewall and the second sidewall.
  • the second sidewall may cover the first sidewall in the horizontal direction.
  • a length of the first sidewall may be longer than a length of the second sidewall.
  • the width in the horizontal direction of the first portion of the first sidewall that is horizontally overlapped with the second sidewall is in the horizontal direction of the second sidewall and the second portion of the first sidewall that is not horizontally overlapped can be narrower than the width.
  • the first portion of the first sidewall may contact the cap plate.
  • An edge of the second portion of the first sidewall may be positioned on the same vertical line as an edge of the second sidewall.
  • the first sidewall may cover the second sidewall in the horizontal direction.
  • a length of the second sidewall may be longer than a length of the first sidewall.
  • the width in the horizontal direction of the third portion of the second sidewall overlapping the first sidewall in the horizontal direction is the horizontal direction of the first sidewall and the fourth portion of the second sidewall non-overlapping in the horizontal direction can be narrower than the width.
  • the third portion of the second sidewall may be in contact with the case.
  • An edge of the fourth portion of the second sidewall may be positioned on the same vertical line as an edge of the first sidewall.
  • the terminal plate may include a flange portion positioned on the cap plate to cover the through hole, and a protrusion from the flange portion penetrating the through hole.
  • a second bonding layer disposed between the cap plate and the flange portion and insulatingly bonding between the cap plate and the flange portion may be further included.
  • the electrode assembly may further include a first electrode tab extending from the first electrode and coupled to the case, and a second electrode tab extending from the second electrode and coupled to the protrusion of the terminal plate.
  • the case and the cap plate may have the same polarity as the first electrode, and the terminal plate may have the same polarity as the second electrode.
  • the first bonding layer may be bonded by thermal fusion.
  • a secondary battery having improved sealing ability for an electrode assembly positioned therein.
  • 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 a perspective view illustrating a secondary battery according to another exemplary embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along IV-IV of FIG. 3 .
  • 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 of height to diameter (height/diameter) is 1 or less, but is not limited thereto.
  • the coin-type battery or the button-type battery is mainly cylindrical, 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 may mean the maximum distance based on the horizontal direction of the battery, and the height may mean the maximum distance (the distance from the flat bottom surface to the flat top surface) based on the vertical direction of the battery.
  • 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 .
  • a secondary battery 1000 includes an electrode assembly 100 , a case 200 , a cap plate 300 , a terminal plate 400 , and a first bonding layer 500 . , and a second bonding layer 600 .
  • the electrode assembly 100 is accommodated in the case 200 .
  • a lower portion of the electrode assembly 100 faces a lower portion of the case 200
  • an upper portion of the electrode assembly 100 includes a cap plate 300 and a terminal plate 400 covering the opening 210 of the case 200 , and oppose
  • the upper and lower portions of the electrode assembly 100 may have a planar shape parallel to each other, but the present invention 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, and the second electrode 120 may be an anode, but is not limited thereto.
  • the first electrode 110 may be an anode, and the second electrode 120 is not limited thereto. This may be the cathode.
  • the first electrode 110 has a band shape extending in one direction, and the negative electrode coating portion, which is an area where the negative active material layer is applied to the current collector of 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 a coated area and a positive electrode uncoated area 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 of the electrode assembly 100 to the case 200 .
  • the first electrode tab 140 is coupled to the bottom of the case 200 to connect 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 as that of the first electrode 110 .
  • the second electrode tab 150 extends from the second electrode 120 of the electrode assembly 100 to the terminal plate 400 .
  • the second electrode tab 150 is coupled to the protrusion 420 of the terminal plate 400 to connect 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 as the second electrode 120 .
  • a center pin penetrating the center of the electrode assembly 100 in a vertical direction may be positioned, and the center pin is the first electrode tab 140 and the second electrode tab 150 .
  • the center pin is the first electrode tab 140 and the second electrode tab 150 .
  • the case 200 is connected to the first electrode 110 of the electrode assembly 100 to accommodate the electrode assembly 100 .
  • the bottom of the case 200 is connected to the first electrode 110 of the electrode assembly 100 by the first electrode tab 140 and has the same polarity as the first electrode 110 .
  • 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 known shapes.
  • the case 200 may accommodate various known electrolytes together with the electrode assembly 100 .
  • the outer surface of the case 200 may be the first electrode terminal of the secondary battery 1000 , but is not limited thereto.
  • the outer surface of the flange portion 410 which is the outer surface of the terminal plate 400 , may be the second electrode terminal of the secondary battery 1000 , but is not limited thereto.
  • the outer surface of the case 200 may be coated with a plating layer, but is not limited thereto, and various known coating layers may be coated on the outer surface of the case 200 .
  • the case 200 may include, but is not limited to, stainless steel, and may include aluminum or metals such as nickel and copper.
  • the case 200 includes an opening 210 exposing an upper portion of the electrode assembly 100 and a first sidewall 220 forming the opening 210 .
  • the opening 210 of the case 200 is covered by the cap plate 300 and the terminal plate 400 .
  • the first sidewall 220 of the case 200 extends in the vertical direction Y from the edge of the bottom of the case 200 to form the opening 210 .
  • the first sidewall 220 of the case 200 overlaps the second sidewall 320 of the cap plate 300 in the horizontal direction (X).
  • the first sidewall 220 of the case 200 is covered by the second sidewall 320 in the horizontal direction (X).
  • the first sidewall 220 of the case 200 includes a first portion 221 and a second portion 222 .
  • the first portion 221 is a portion overlapping the second sidewall 320 in the horizontal direction (X), and the second portion 222 extends from the first portion 221 in the vertical direction (Y) to the second sidewall (320) is a non-overlapping part in the horizontal direction (X).
  • the first width W1 in the horizontal direction X of the first portion 221 forming the opening 210 is narrower than the second width W2 in the horizontal direction X of the second portion 222 .
  • the first part 221 may be a part plastically deformed from the second part 222 using a necking process, but is not limited thereto.
  • the rim of the second portion 222 of the first sidewall 220 is the cap plate ( It is positioned on the same virtual vertical line VL in the vertical direction Y as the edge of the second sidewall 320 of 300 .
  • the outermost edge in the horizontal direction (X) of the first sidewall 220 of the case 200 and the outermost edge in the horizontal direction (X) of the second sidewall 320 of the cap plate 300 are the same By being positioned on the imaginary vertical line VL, interference with other components of the device in which the secondary battery 1000 is mounted is suppressed by the volume of the secondary battery 1000 itself.
  • the length of the first sidewall 220 of the case 200 may be longer in the vertical direction Y than the length of the second sidewall 320 of the cap plate 300 , but is not limited thereto.
  • the end of the first sidewall 220 of the case 200 is in contact with the cap plate 300 , and the first sidewall 220 of the case 200 is in contact with the cap plate 300 , so that the cap plate 300 is The case 200 and the first electrode 110 have the same polarity.
  • the first sidewall 220 of the case 200 may simply contact the cap plate 300 , but is not limited thereto, and the first sidewall 220 of the case 200 is coupled to the cap plate 300 by welding or the like. can be
  • 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 and a second sidewall 320 overlapping the first sidewall 220 of the case 200 in the horizontal direction (X). do.
  • the cap plate 300 is in contact with the first sidewall 220 of the case 200 forming the opening 210 of the case 200 , and the second sidewall 320 of the cap plate 300 is connected to the case 200 . It is coupled to cover the first sidewall 220 in the horizontal direction (X) 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 to have the same polarity as the first electrode 110 .
  • the cap plate 300 may include stainless steel, but is not limited thereto, and may include aluminum or metals such as nickel and copper.
  • the outer surface of the cap plate 300 may be the first electrode terminal of the secondary battery 1000 , but is not limited thereto.
  • a plating layer may be coated on the outer surface of the cap plate 300 , but the present invention is not limited thereto and various known coating layers may be coated on the outer surface of the cap plate 300 .
  • the second sidewall 320 of the cap plate 300 overlaps the first sidewall 220 in the horizontal direction X to cover the first sidewall 220 .
  • the second sidewall 320 of the cap plate 300 overlaps the first portion 221 of the first sidewall 220 of the case 200 in the horizontal direction X, and the second sidewall 320 of the first sidewall 220 It does not overlap with the portion 222 in the horizontal direction (X).
  • the edge of the second sidewall 320 of the cap plate 300 is on the same imaginary vertical line VL in the vertical direction Y as the edge of the second portion 222 of the first sidewall 220 of the case 200 . is located in
  • the outermost edge of the second sidewall 320 of the cap plate 300 in the horizontal direction (X) and the outermost edge of the first sidewall 220 of the case 200 in the horizontal direction (X) are the same
  • the imaginary vertical line VL By being positioned on the imaginary vertical line VL, interference with other components of the device in which the secondary battery 1000 is mounted is suppressed by the volume of the secondary battery 1000 itself.
  • the length of the second sidewall 320 of the cap plate 300 may be shorter in the vertical direction Y than the length of the first sidewall 220 of the case 200 , but is not limited thereto.
  • the second sidewall 320 of the cap plate 300 and the first portion 221 of the first sidewall 220 of the case 200 are bonded by the first bonding layer 500 , but the present invention is not limited thereto.
  • the second sidewall 320 of the cap plate 300 and the first sidewall 220 of the case 200 may be bonded by a bonding material.
  • the terminal plate 400 is connected to the second electrode 120 to be insulated and bonded to the cap plate 300 .
  • the terminal plate 400 covers the through hole 310 of the cap plate 300 .
  • the terminal plate 400 is positioned on the cap plate 300 .
  • 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 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 as the second electrode 120 .
  • the terminal plate 400 includes a flange portion 410 and a protrusion portion 420 .
  • the flange part 410 is positioned on the cap plate 300 , and overlaps the cap plate 300 to cover the through hole 310 .
  • the flange part 410 has a larger area than the protrusion part 420 .
  • the flange part 410 may have a larger diameter than the protrusion part 420 .
  • the flange portion 410 has a thinner thickness than the protrusion portion 420, but is not limited thereto.
  • a lower surface of the flange portion 410 is in contact with the second bonding layer 600 , and the flange portion 410 is insulatingly bonded to the cap plate 300 by the second bonding layer 600 .
  • the outer surface of the flange part 410 may be a second electrode terminal of the secondary battery 1000 .
  • the protrusion 420 protrudes from the flange 410 and passes through the through hole 310 .
  • the protrusion 420 passes through the through hole 310 from the flange portion 410 and is connected to the second electrode 120 .
  • a lower surface of the protrusion 420 is in contact with the second electrode tab 150 .
  • the protrusion 420 and the flange portion 410 of the terminal plate 400 have the same polarity as that of the second electrode 120 .
  • the protrusion part 420 and the flange part 410 are integrally formed, but the present invention is not limited thereto, and different materials may be combined to form the terminal plate 400 .
  • a plating layer may be coated on the outer surface of the terminal plate 400 , but the present invention is not limited thereto, and various known coating layers may be coated on the outer surface of the terminal plate 400 .
  • the flange portion 410 of the terminal plate 400 may be positioned between the cap plate 300 and the electrode assembly 100 , and the protrusion 420 extends from the flange portion 410 and penetrates. It may pass through the hole 310 .
  • the lower surface of the flange part 410 may be coupled to the second electrode tab 150 of the electrode assembly 100 .
  • the terminal plate 400 may include only the flange portion 410 positioned on the cap plate 300 .
  • the second electrode tab 150 of the electrode assembly 100 may be coupled to the lower surface of the flange part 410 through the through hole 310 of the cap plate 300 .
  • the first bonding layer 500 bonds between the case 200 and the cap plate 300 .
  • the first bonding layer 500 is positioned between the first portion 221 of the first sidewall 220 of the case 200 and the second sidewall 320 of the cap plate 300 , and the first sidewall 220 . and bonding between the second sidewall 320 and the second sidewall 320 .
  • the first bonding layer 500 may include an insulating material, but is not limited thereto and may include a conductive material.
  • the first bonding layer 500 may be bonded between the first sidewall 220 of the case 200 and the second sidewall 320 of the cap plate 300 by thermal fusion using heat or a laser beam. However, the present invention is not limited thereto.
  • the first bonding layer 500 may include various known bonding materials for bonding between the first sidewall 220 of the case 200 and the second sidewall 320 of the cap plate 300 .
  • the first bonding layer 500 is in a cured state by heat, but may be melted at a set temperature.
  • the set temperature at which the first bonding layer 500 is melted may be a temperature exceeding the temperature of heat curing the first bonding layer 500 , but is not limited thereto.
  • the first bonding layer 500 may include a thermosetting resin and a thermoplastic resin.
  • the thermosetting resin and the thermoplastic resin of the first bonding layer 500 may be laminated in a plurality of layers, but are not limited thereto.
  • the thermosetting resin of the first bonding layer 500 is cured by heat, and may include various known thermosetting resins such as phenol resin, urea resin, melamine resin, epoxy resin, and polyester resin.
  • the thermoplastic resin of the first bonding layer 500 includes, but is not limited to, a polypropylene resin that melts at a set temperature, and may include various known thermoplastic resins such as polystyrene, polyethylene, and polyvinyl chloride resin.
  • the second bonding layer 600 is positioned between the cap plate 300 and the flange portion 410 of the terminal plate 400 and insulates between the cap plate 300 and the flange portion 410 of the terminal plate 400 .
  • the second bonding layer 600 includes an insulating material and insulates between the cap plate 300 and the terminal plate 400 .
  • the second bonding layer 600 may be bonded between the cap plate 300 and the flange portion 410 of the terminal plate 400 by thermal fusion using heat or a laser beam, but is not limited thereto.
  • the second bonding layer 600 may include various well-known materials for insulating bonding between the cap plate 300 and the terminal plate 400 .
  • the electrode assembly ( The opening 210 of the case 200 in which the 100 is accommodated is completely sealed by the cap plate 300 , the terminal plate 400 , the first bonding layer 500 , and the second bonding layer 600 .
  • the second bonding layer 600 is in a cured state by heat, but may be melted at a set temperature.
  • the set temperature at which the second bonding layer 600 melts may be a temperature exceeding the temperature of heat curing the second bonding layer 600 , but is not limited thereto.
  • the second bonding layer 600 may include a thermosetting resin and a thermoplastic resin.
  • the thermosetting resin and the thermoplastic resin of the second bonding layer 600 may be stacked in a plurality of layers, but are not limited thereto.
  • the thermosetting resin of the second bonding layer 600 is cured by heat, and may include various known thermosetting resins such as phenol resin, urea resin, melamine resin, epoxy resin, and polyester resin.
  • the thermoplastic resin of the second bonding layer 600 includes, but is not limited to, a polypropylene resin that melts at a set temperature, and may include various known thermoplastic resins such as polystyrene, polyethylene, and polyvinyl chloride resin.
  • the first sidewall 220 of the case 200 in which the electrode assembly 100 is accommodated is the cap plate 300 covering the outer region of the opening 210 . It overlaps the second sidewall 320 in the horizontal direction (X), the first sidewall 220 and the second sidewall 320 are bonded by the first bonding layer 500 , and the central region of the opening 210 is The cap plate 300 , the terminal plate 400 , and the first opening 210 of the case 200 in which the electrode assembly 100 is accommodated are covered by the terminal plate 400 bonded to the cap plate 300 . Since it is completely sealed by the first bonding layer 500 and the second bonding layer 600 , the sealing ability for the electrode assembly 100 and the electrolyte positioned inside the case 200 is improved.
  • the secondary battery 1000 having improved sealing and preservation ability for the electrode assembly positioned therein is provided.
  • FIG. 3 is a perspective view illustrating a secondary battery according to another exemplary embodiment.
  • 4 is a cross-sectional view taken along IV-IV of FIG. 3 .
  • a secondary battery 1002 includes an electrode assembly 100 , a case 200 , a cap plate 300 , a terminal plate 400 , and a first bonding layer 500 . , and a second bonding layer 600 .
  • the case 200 includes an opening 210 exposing an upper portion of the electrode assembly 100 and a first sidewall 220 forming the opening 210 .
  • the opening 210 of the case 200 is covered by the cap plate 300 and the terminal plate 400 .
  • the first sidewall 220 of the case 200 extends in the vertical direction Y from the edge of the bottom of the case 200 to form the opening 210 .
  • the first sidewall 220 of the case 200 overlaps the second sidewall 320 of the cap plate 300 in the horizontal direction (X).
  • the first sidewall 220 of the case 200 covers the second sidewall 320 of the cap plate 300 in the horizontal direction (X).
  • the second sidewall 320 of the cap plate 300 includes a third portion 321 and a fourth portion 322 .
  • the third portion 321 of the second sidewall 320 of the cap plate 300 overlaps the first sidewall 220 in the horizontal direction X, and the fourth portion 322 includes the third portion 321 .
  • ) is a portion extending in the vertical direction (Y) and non-overlapping with the first sidewall 220 in the horizontal direction (X).
  • the third width W3 in the horizontal direction X of the third portion 321 of the second sidewall 320 is narrower than the fourth width W4 in the horizontal direction X of the fourth portion 322 .
  • the third portion 321 may be a portion plastically deformed from the fourth portion 322 using a necking process, but is not limited thereto.
  • the third width W3 of the third portion 321 of the second sidewall 320 of the cap plate 300 is narrower than the fourth width W4 of the fourth portion 322 , the The edge of the fourth portion 322 of the second sidewall 320 is positioned on the same virtual vertical line VL in the vertical direction Y as the edge of the first sidewall 220 of the case 200 .
  • the outermost edge of the second sidewall 320 of the cap plate 300 in the horizontal direction (X) and the outermost edge of the first sidewall 220 of the case 200 in the horizontal direction (X) are the same By being positioned on the imaginary vertical line VL, it is suppressed that the volume of the secondary battery 1002 itself interferes with other configurations of the device in which the secondary battery 1002 is mounted.
  • the length of the second sidewall 320 of the cap plate 300 may be longer in the vertical direction Y than the length of the first sidewall 220 of the case 200 , but is not limited thereto.
  • the end of the third portion 321 of the second sidewall 320 of the cap plate 300 is in contact with the bottom of the case 200 , whereby the cap plate 300 is connected to the case 200 and the first electrode 110 .
  • the second sidewall 320 of the cap plate 300 may simply contact the case 200 , but is not limited thereto, and the second sidewall 320 of the cap plate 300 is coupled to the case 200 by welding or the like. can be
  • the first sidewall 220 of the case 200 overlaps the third portion 321 of the second sidewall 320 of the cap plate 300 in the horizontal direction X, and a fourth portion of the second sidewall 320 It does not overlap with the portion 322 in the horizontal direction (X).
  • the edge of the first sidewall 220 of the case 200 is on the same imaginary vertical line VL in the vertical direction Y as the edge of the fourth part 322 of the second sidewall 320 of the cap plate 300 . is located in
  • the length of the first sidewall 220 of the case 200 may be shorter in the vertical direction Y than the length of the second sidewall 320 of the cap plate 300 , but is not limited thereto.
  • the first sidewall 220 of the case 200 and the third portion 321 of the second sidewall 320 of the cap plate 300 are bonded by the first bonding layer 500 , but are not limited thereto.
  • a bonding material may be used to bond between the first sidewall 220 of the case 200 and the second sidewall 320 of the cap plate 300 .
  • the cap plate 300 in which the first sidewall 220 of the case 200 in which the electrode assembly 100 is accommodated covers the outer region of the opening 210 . It overlaps the second sidewall 320 in the horizontal direction (X), the first sidewall 220 and the second sidewall 320 are bonded by the first bonding layer 500 , and the central region of the opening 210 is The cap plate 300 , the terminal plate 400 , and the first opening 210 of the case 200 in which the electrode assembly 100 is accommodated are covered by the terminal plate 400 bonded to the cap plate 300 . Since it is completely sealed by the first bonding layer 500 and the second bonding layer 600 , the sealing ability for the electrode assembly 100 and the electrolyte positioned inside the case 200 is improved.
  • the secondary battery 1002 having improved sealing ability for the electrode assembly positioned therein is provided.

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Abstract

이차 전지(Rechargeable Battery)는 제1 전극, 제2 전극, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체, 상기 제1 전극에 연결되어 상기 전극 조립체를 수납하며, 상기 전극 조립체를 노출하는 개구부 및 상기 개구부를 형성하는 제1 측벽을 포함하는 케이스, 상기 케이스와 결합하여 상기 개구부의 외곽 영역을 커버하며, 상기 개구부의 중앙 영역을 노출하는 관통홀 및 상기 제1 측벽과 수평 방향으로 중첩하는 제2 측벽을 포함하는 캡 플레이트, 상기 제2 전극에 연결되어 상기 캡 플레이트에 절연 접합되며, 상기 관통홀을 커버하는 단자 플레이트, 및 상기 케이스의 상기 제1 측벽과 상기 캡 플레이트의 상기 제2 측벽 사이에 위치하며, 상기 제1 측벽과 상기 제2 측벽 사이를 접합하는 제1 접합층을 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 내부에 위치하는 전극 조립체 및 전해액을 밀폐 보존할 필요가 있다.
일 실시예는, 내부에 위치하는 전극 조립체에 대한 밀폐 보존 능력이 향상된 이차 전지를 제공하고자 한다.
일 측면은 제1 전극, 제2 전극, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체, 상기 제1 전극에 연결되어 상기 전극 조립체를 수납하며, 상기 전극 조립체를 노출하는 개구부 및 상기 개구부를 형성하는 제1 측벽을 포함하는 케이스, 상기 케이스와 결합하여 상기 개구부의 외곽 영역을 커버하며, 상기 개구부의 중앙 영역을 노출하는 관통홀 및 상기 제1 측벽과 수평 방향으로 중첩하는 제2 측벽을 포함하는 캡 플레이트, 상기 제2 전극에 연결되어 상기 캡 플레이트에 절연 접합되며, 상기 관통홀을 커버하는 단자 플레이트, 및 상기 케이스의 상기 제1 측벽과 상기 캡 플레이트의 상기 제2 측벽 사이에 위치하며, 상기 제1 측벽과 상기 제2 측벽 사이를 접합하는 제1 접합층을 포함하는 이차 전지를 제공한다.
상기 제2 측벽은 상기 제1 측벽을 상기 수평 방향으로 커버할 수 있다.
상기 제1 측벽의 길이는 상기 제2 측벽의 길이 대비 길 수 있다.
상기 제2 측벽과 상기 수평 방향으로 중첩된 상기 제1 측벽의 제1 부분의 상기 수평 방향으로 너비는 상기 제2 측벽과 상기 수평 방향으로 비중첩된 상기 제1 측벽의 제2 부분의 상기 수평 방향으로 너비 대비 좁을 수 있다.
상기 제1 측벽의 상기 제1 부분은 상기 캡 플레이트와 접촉할 수 있다.
상기 제1 측벽의 상기 제2 부분의 테두리는 상기 제2 측벽의 테두리와 동일한 수직선 상에 위치할 수 있다.
상기 제1 측벽은 상기 제2 측벽을 상기 수평 방향으로 커버할 수 있다.
상기 제2 측벽의 길이는 상기 제1 측벽의 길이 대비 길 수 있다.
상기 제1 측벽과 상기 수평 방향으로 중첩된 상기 제2 측벽의 제3 부분의 상기 수평 방향으로 너비는 상기 제1 측벽과 상기 수평 방향으로 비중첩된 상기 제2 측벽의 제4 부분의 상기 수평 방향으로 너비 대비 좁을 수 있다.
상기 제2 측벽의 상기 제3 부분은 상기 케이스와 접촉할 수 있다.
상기 제2 측벽의 상기 제4 부분의 테두리는 상기 제1 측벽의 테두리와 동일한 수직선 상에 위치할 수 있다.
상기 단자 플레이트는, 상기 캡 플레이트 상에 위치하여 상기 관통홀을 커버하는 플랜지부, 및 상기 플랜지부로부터 상기 관통홀을 관통하는 돌출부를 포함할 수 있다.
상기 캡 플레이트와 상기 플랜지부 사이에 위치하며, 상기 캡 플레이트와 상기 플랜지부 사이를 절연 접합하는 제2 접합층을 더 포함할 수 있다.
상기 전극 조립체는, 상기 제1 전극으로부터 연장되어 상기 케이스와 결합되는 제1 전극 탭, 및 상기 제2 전극으로부터 연장되어 상기 단자 플레이트의 상기 돌출부와 결합되는 제2 전극 탭을 더 포함할 수 있다.
상기 케이스 및 상기 캡 플레이트는 상기 제1 전극과 동일한 극성을 가지며, 상기 단자 플레이트는 상기 제2 전극과 동일한 극성을 가질 수 있다.
상기 제1 접합층은 열융착에 의해 접합될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 내부에 위치하는 전극 조립체에 대한 밀폐 보존 능력이 향상된 이차 전지가 제공된다.
도 1은 일 실시예에 따른 이차 전지를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ를 따른 단면도이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 이차 전지를 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ를 따른 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 및 도 2을 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, 직경에 대한 높이(높이/직경)의 비율이 1 이하인 전지를 의미할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 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. 이때, 직경은 전지의 수평 방향을 기준으로 최대 거리를 의미할 수 있고, 높이는 전지의 수직 방향을 기준으로 최대 거리(편평한 바닥면에서 편평한 최상단면까지의 거리)를 의미할 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), 제1 접합층(500), 및 제2 접합층(600)을 포함한다.
전극 조립체(100)는 케이스(200)에 수납된다. 전극 조립체(100)의 하부는 케이스(200)의 저부와 대향하며, 전극 조립체(100)의 상부는 케이스(200)의 개구부(210)를 커버하는 캡 플레이트(300) 및 단자 플레이트(400)와 대향한다. 전극 조립체(100)의 상부 및 하부는 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 제1 전극(110)으로부터 케이스(200)로 연장된다. 제1 전극 탭(140)은 케이스(200)의 저부와 결합되어 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 극성을 가진다.
제2 전극 탭(150)은 전극 조립체(100)의 제2 전극(120)으로부터 단자 플레이트(400)로 연장된다. 제2 전극 탭(150)은 단자 플레이트(400)의 돌출부(420)와 결합되어 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 극성을 가진다.
한편, 전극 조립체(100)의 중앙 부분에는 전극 조립체(100)의 중심을 수직 방향으로 관통하는 센터 핀이 위치할 수 있고, 이 센터 핀이 제1 전극 탭(140) 및 제2 전극 탭(150)을 지지할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
케이스(200)는 전극 조립체(100)의 제1 전극(110)과 연결되어 전극 조립체(100)를 수납한다. 케이스(200)의 저부는 제1 전극 탭(140)에 의해 전극 조립체(100)의 제1 전극(110)과 연결되어 제1 전극(110)과 동일한 극성을 가진다. 케이스(200)는 젤리 롤 형태의 전극 조립체(100)를 수납하는 원통 형태를 가지나, 이에 한정되지 않고 공지된 다양한 형태를 가질 수 있다. 케이스(200)는 전극 조립체(100)와 함께 공지된 다양한 전해액을 수납할 수 있다. 케이스(200)의 외부 표면은 이차 전지(1000)의 제1 전극 단자일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 이때, 단자 플레이트(400)의 외부 표면인 플랜지부(410)의 외부 표면은 이차 전지(1000)의 제2 전극 단자일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 한편, 케이스(200)의 외부 표면에는 도금층이 코팅될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 공지된 다양한 코팅층이 케이스(200)의 외부 표면에 코팅될 수 있다. 케이스(200)는 스테인리스 강을 포함하나, 이에 한정되지 않고 알루미늄 또는 니켈 및 구리 등의 금속을 포함할 수 있다. 케이스(200)는 전극 조립체(100)의 상부를 노출하는 개구부(210) 및 개구부(210)를 형성하는 제1 측벽(220)을 포함한다.
케이스(200)의 개구부(210)는 캡 플레이트(300) 및 단자 플레이트(400)에 의해 커버된다.
케이스(200)의 제1 측벽(220)은 케이스(200)의 저부의 테두리로부터 수직 방향(Y)으로 연장되어 개구부(210)를 형성한다.
케이스(200)의 제1 측벽(220)은 캡 플레이트(300)의 제2 측벽(320)과 수평 방향(X)으로 중첩한다. 케이스(200)의 제1 측벽(220)은 수평 방향(X)으로 제2 측벽(320)에 의해 커버된다.
케이스(200)의 제1 측벽(220)은 제1 부분(221) 및 제2 부분(222)을 포함한다.
제1 부분(221)은 제2 측벽(320)과 수평 방향(X)으로 중첩되는 부분이며, 제2 부분(222)은 제1 부분(221)으로부터 수직 방향(Y)으로 연장되어 제2 측벽(320)과 수평 방향(X)으로 비중첩된 부분이다. 개구부(210)를 형성하는 제1 부분(221)의 수평 방향(X)의 제1 너비(W1)는 제2 부분(222)의 수평 방향(X)의 제2 너비(W2) 대비 좁다. 제1 부분(221)은 넥킹(necking) 공정 등을 이용해 제2 부분(222)으로부터 소성 변형된 부분일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
제1 부분(221)의 제1 너비(W1)가 제2 부분(222)의 제2 너비(W2) 대비 좁기 때문에, 제1 측벽(220)의 제2 부분(222)의 테두리는 캡 플레이트(300)의 제2 측벽(320)의 테두리와 수직 방향(Y)으로 동일한 가상의 수직선(VL) 상에 위치한다.
즉, 케이스(200)의 제1 측벽(220)의 수평 방향(X)으로의 최외곽 테두리와 캡 플레이트(300)의 제2 측벽(320)의 수평 방향(X)으로의 최외곽 테두리가 동일한 가상의 수직선(VL) 상에 위치함으로써, 이차 전지(1000) 자체의 부피에 의해 이차 전지(1000)가 장착되는 장치의 다른 구성에 간섭이 발생되는 것이 억제된다.
케이스(200)의 제1 측벽(220)의 길이는 캡 플레이트(300)의 제2 측벽(320)의 길이 대비 수직 방향(Y)으로 길 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
케이스(200)의 제1 측벽(220)의 단부는 캡 플레이트(300)와 접촉하며, 케이스(200)의 제1 측벽(220)이 캡 플레이트(300)와 접촉함으로써, 캡 플레이트(300)는 케이스(200) 및 제1 전극(110)과 동일한 극성을 가진다. 케이스(200)의 제1 측벽(220)은 캡 플레이트(300)와 단순히 접촉할 수 있으나, 이에 한정되지 않고 용접 등에 의해 케이스(200)의 제1 측벽(220)이 캡 플레이트(300)에 결합될 수 있다.
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) 및 케이스(200)의 제1 측벽(220)과 수평 방향(X)으로 중첩하는 제2 측벽(320)을 포함한다. 캡 플레이트(300)는 케이스(200)의 개구부(210)를 형성하는 케이스(200)의 제1 측벽(220)과 접촉하고, 캡 플레이트(300)의 제2 측벽(320)이 케이스(200)의 제1 측벽(220)을 수평 방향(X)으로 커버하도록 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 극성을 가진다. 캡 플레이트(300)는 스테인리스 강을 포함하나, 이에 한정되지 않고 알루미늄 또는 니켈 및 구리 등의 금속을 포함할 수 있다. 캡 플레이트(300)의 외부 표면은 이차 전지(1000)의 제1 전극 단자일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
한편, 캡 플레이트(300)의 외부 표면에는 도금층이 코팅될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 공지된 다양한 코팅층이 캡 플레이트(300)의 외부 표면에 코팅될 수 있다.
캡 플레이트(300)의 제2 측벽(320)은 수평 방향(X)으로 제1 측벽(220)과 중첩되어 제1 측벽(220)을 커버한다. 캡 플레이트(300)의 제2 측벽(320)은 케이스(200)의 제1 측벽(220)의 제1 부분(221)과 수평 방향(X)으로 중첩되며, 제1 측벽(220)의 제2 부분(222)과 수평 방향(X)으로 비중첩한다. 캡 플레이트(300)의 제2 측벽(320)의 테두리는 케이스(200)의 제1 측벽(220)의 제2 부분(222)의 테두리와 수직 방향(Y)으로 동일한 가상의 수직선(VL) 상에 위치한다.
즉, 캡 플레이트(300)의 제2 측벽(320)의 수평 방향(X)으로의 최외곽 테두리와 케이스(200)의 제1 측벽(220)의 수평 방향(X)으로의 최외곽 테두리가 동일한 가상의 수직선(VL) 상에 위치함으로써, 이차 전지(1000) 자체의 부피에 의해 이차 전지(1000)가 장착되는 장치의 다른 구성에 간섭이 발생되는 것이 억제된다.
캡 플레이트(300)의 제2 측벽(320)의 길이는 케이스(200)의 제1 측벽(220)의 길이 대비 수직 방향(Y)으로 짧을 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
캡 플레이트(300)의 제2 측벽(320)과 케이스(200)의 제1 측벽(220)의 제1 부분(221) 사이는제1 접합층(500)에 의해 접합되나, 이에 한정되지 않고 다양한 접합 물질에 의해 캡 플레이트(300)의 제2 측벽(320)과 케이스(200)의 제1 측벽(220) 사이가 접합될 수 있다.
단자 플레이트(400)는 제2 전극(120)과 연결되어 캡 플레이트(300)에 절연 접합된다. 단자 플레이트(400)는 캡 플레이트(300)의 관통홀(310)을 커버한다. 단자 플레이트(400)는 캡 플레이트(300) 상에 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 제2 전극 탭(150)과 연결되어 전극 조립체(100)의 제2 전극(120)과 연결된다. 단자 플레이트(400)는 제2 전극(120)과 동일한 극성을 가진다.
단자 플레이트(400)는 플랜지부(410) 및 돌출부(420)를 포함한다.
플랜지부(410)는 캡 플레이트(300) 상에 위치하며, 캡 플레이트(300)와 중첩하여 관통홀(310)을 커버한다. 플랜지부(410)는 돌출부(420) 대비 더 넓은 면적을 가진다. 일례로, 플랜지부(410)는 돌출부(420) 대비 큰 직경을 가질 수 있다. 플랜지부(410)는 돌출부(420) 대비 더 얇은 두께를 가지고 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 플랜지부(410)의 하부 표면은 제2 접합층(600)과 접촉하며, 플랜지부(410)는 제2 접합층(600)에 의해 캡 플레이트(300)에 절연 접합된다. 플랜지부(410)의 외부 표면은 이차 전지(1000)의 제2 전극 단자일 수 있다.
돌출부(420)는 플랜지부(410)로부터 돌출되어 관통홀(310)을 관통한다. 돌출부(420)는 플랜지부(410)로부터 관통홀(310)을 관통하여 제2 전극(120)과 연결된다. 돌출부(420)의 하부 표면은 제2 전극 탭(150)과 접촉한다. 돌출부(420)가 제2 전극 탭(150)과 결합됨으로써, 단자 플레이트(400)의 돌출부(420) 및 플랜지부(410)가 제2 전극(120)과 동일한 극성을 가진다.
돌출부(420) 및 플랜지부(410)는 일체로 형성되어 있으나, 이에 한정되지 않고 서로 다른 재료가 결합되어 단자 플레이트(400)를 형성할 수 있다.
단자 플레이트(400)의 외부 표면에는 도금층이 코팅될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 공지된 다양한 코팅층이 단자 플레이트(400)의 외부 표면에 코팅될 수 있다.
한편, 다른 실시예에서 단자 플레이트(400)의 플랜지부(410)는 캡 플레이트(300)와 전극 조립체(100) 사이에 위치할 수 있으며, 돌출부(420)는 플랜지부(410)로부터 연장되어 관통홀(310)을 관통할 수 있다. 이때, 플랜지부(410)의 하부 표면이 전극 조립체(100)의 제2 전극 탭(150)과 결합될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 단자 플레이트(400)는 캡 플레이트(300) 상에 위치하는 플랜지부(410)만을 포함할 수 있다. 이때, 캡 플레이트(300)의 관통홀(310)을 통해 전극 조립체(100)의 제2 전극 탭(150)이 플랜지부(410)의 하부 표면과 결합될 수 있다.
제1 접합층(500)은 케이스(200)와 캡 플레이트(300) 사이를 접합한다. 제1 접합층(500)은 케이스(200)의 제1 측벽(220)의 제1 부분(221)과 캡 플레이트(300)의 제2 측벽(320) 사이에 위치하며, 제1 측벽(220)과 제2 측벽(320) 사이를 접합한다. 제1 접합층(500)은 절연 재료를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않고 도전성 재료를 포함할 수 있다. 제1 접합층(500)은 케이스(200)의 제1 측벽(220)과 캡 플레이트(300)의 제2 측벽(320) 사이에서 열 또는 레이저 빔 등을 이용한 열융착에 의해 접합될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 제1 접합층(500)은 케이스(200)의 제1 측벽(220)과 캡 플레이트(300)의 제2 측벽(320) 사이를 접합하는 공지된 다양한 접합용 재료를 포함할 수 있다.
제1 접합층(500)은 열에 의해 경화된 상태이나, 설정된 온도에서 녹을 수 있다. 여기서, 제1 접합층(500)이 녹는 설정된 온도는 제1 접합층(500)을 경화시키는 열의 온도를 초과하는 온도일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
일례로, 제1 접합층(500)은 열경화성 수지 및 열가소성 수지를 포함할 수 있다. 제1 접합층(500)의 열경화성 수지 및 열가소성 수지는 복수의 층으로 적층될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 제1 접합층(500)의 열경화성 수지는 열에 의해 경화된 상태이며, 페놀 수지, 요소 수지, 멜라민 수지, 에폭시 수지, 폴리에스터 수지 등의 공지된 다양한 열경화성 수지를 포함할 수 있다. 제1 접합층(500)의 열가소성 수지는 설정된 온도에서 녹는 폴리프로필렌 수지를 포함하나, 이에 한정되지 않고 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리염화비닐 수지 등의 공지된 다양한 열가소성 수지를 포함할 수 있다.
제2 접합층(600)은 캡 플레이트(300)와 단자 플레이트(400)의 플랜지부(410) 사이에 위치하며, 캡 플레이트(300)와 단자 플레이트(400)의 플랜지부(410) 사이를 절연 접합한다. 제2 접합층(600)은 절연 재료를 포함하며, 캡 플레이트(300)와 단자 플레이트(400) 사이를 절연한다. 제2 접합층(600)은 캡 플레이트(300)와 단자 플레이트(400)의 플랜지부(410) 사이에서 열 또는 레이저 빔 등을 이용한 열융착에 의해 접합될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 제2 접합층(600)은 캡 플레이트(300)와 단자 플레이트(400) 사이를 절연 접합하는 공지된 다양한 재료를 포함할 수 있다. 제2 접합층(600)이 캡 플레이트(300)와 단자 플레이트(400) 사이를 접합하고, 제1 접합층(500)이 케이스(200)와 캡 플레이트(300) 사이를 접합함으로써, 전극 조립체(100)가 수납된 케이스(200)의 개구부(210)가 캡 플레이트(300), 단자 플레이트(400), 제1 접합층(500), 제2 접합층(600)에 의해 완전히 밀봉된다.
제2 접합층(600)은 열에 의해 경화된 상태이나, 설정된 온도에서 녹을 수 있다. 여기서, 제2 접합층(600)이 녹는 설정된 온도는 제2 접합층(600)을 경화시키는 열의 온도를 초과하는 온도일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
일례로, 제2 접합층(600)은 열경화성 수지 및 열가소성 수지를 포함할 수 있다. 제2 접합층(600)의 열경화성 수지 및 열가소성 수지는 복수의 층으로 적층될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 제2 접합층(600)의 열경화성 수지는 열에 의해 경화된 상태이며, 페놀 수지, 요소 수지, 멜라민 수지, 에폭시 수지, 폴리에스터 수지 등의 공지된 다양한 열경화성 수지를 포함할 수 있다. 제2 접합층(600)의 열가소성 수지는 설정된 온도에서 녹는 폴리프로필렌 수지를 포함하나, 이에 한정되지 않고 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리염화비닐 수지 등의 공지된 다양한 열가소성 수지를 포함할 수 있다.
이와 같이, 일 실시예에 따른 이차 전지(1000)는 전극 조립체(100)가 수납된 케이스(200)의 제1 측벽(220)이 개구부(210)의 외곽 영역을 커버하는 캡 플레이트(300)의 제2 측벽(320)과 수평 방향(X)으로 중첩하고, 제1 측벽(220)과 제2 측벽(320) 사이가 제1 접합층(500)에 의해 접합되고, 개구부(210)의 중앙 영역이 캡 플레이트(300)에 접합된 단자 플레이트(400)에 의해 커버됨으로써, 전극 조립체(100)가 수납된 케이스(200)의 개구부(210)가 캡 플레이트(300), 단자 플레이트(400), 제1 접합층(500), 제2 접합층(600)에 의해 완전히 밀봉되기 때문에, 케이스(200) 내부에 위치하는 전극 조립체(100) 및 전해액에 대한 밀폐 보존 능력이 향상된다.
즉, 내부에 위치하는 전극 조립체에 대한 밀폐 보존 능력이 향상된 이차 전지(1000)가 제공된다.
이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 다른 실시예에 따른 이차 전지(1002)를 설명한다. 이하에서는 상술한 일 실시예에 따른 이차 전지와 다른 부분에 대해서 설명한다.
도 3은 다른 실시예에 따른 이차 전지를 나타낸 사시도이다. 도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ를 따른 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 다른 실시예에 따른 이차 전지(1002)는 전극 조립체(100), 케이스(200), 캡 플레이트(300), 단자 플레이트(400), 제1 접합층(500), 및 제2 접합층(600)을 포함한다.
케이스(200)는 전극 조립체(100)의 상부를 노출하는 개구부(210) 및 개구부(210)를 형성하는 제1 측벽(220)을 포함한다.
케이스(200)의 개구부(210)는 캡 플레이트(300) 및 단자 플레이트(400)에 의해 커버된다. 케이스(200)의 제1 측벽(220)은 케이스(200)의 저부의 테두리로부터 수직 방향(Y)으로 연장되어 개구부(210)를 형성한다.
케이스(200)의 제1 측벽(220)은 캡 플레이트(300)의 제2 측벽(320)과 수평 방향(X)으로 중첩한다. 케이스(200)의 제1 측벽(220)은 수평 방향(X)으로 캡 플레이트(300)의 제2 측벽(320)을 커버한다.
캡 플레이트(300)의 제2 측벽(320)은 제3 부분(321) 및 제4 부분(322)을 포함한다.
캡 플레이트(300)의 제2 측벽(320)의 제3 부분(321)은 제1 측벽(220)과 수평 방향(X)으로 중첩되는 부분이며, 제4 부분(322)은 제3 부분(321)으로부터 수직 방향(Y)으로 연장되어 제1 측벽(220)과 수평 방향(X)으로 비중첩된 부분이다. 제2 측벽(320)의 제3 부분(321)의 수평 방향(X)의 제3 너비(W3)는 제4 부분(322)의 수평 방향(X)의 제4 너비(W4) 대비 좁다. 제3 부분(321)은 넥킹(necking) 공정 등을 이용해 제4 부분(322)으로부터 소성 변형된 부분일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
캡 플레이트(300)의 제2 측벽(320)의 제3 부분(321)의 제3 너비(W3)가 제4 부분(322)의 제4 너비(W4) 대비 좁기 때문에, 캡 플레이트(300)의 제2 측벽(320)의 제4 부분(322)의 테두리는 케이스(200)의 제1 측벽(220)의 테두리와 수직 방향(Y)으로 동일한 가상의 수직선(VL) 상에 위치한다.
즉, 캡 플레이트(300)의 제2 측벽(320)의 수평 방향(X)으로의 최외곽 테두리와 케이스(200)의 제1 측벽(220)의 수평 방향(X)으로의 최외곽 테두리가 동일한 가상의 수직선(VL) 상에 위치함으로써, 이차 전지(1002) 자체의 부피에 의해 이차 전지(1002)가 장착되는 장치의 다른 구성에 간섭이 발생되는 것이 억제된다.
캡 플레이트(300)의 제2 측벽(320)의 길이는 케이스(200)의 제1 측벽(220)의 길이 대비 수직 방향(Y)으로 길 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
캡 플레이트(300)의 제2 측벽(320)의 제3 부분(321)의 단부는 케이스(200)의 저부와 접촉하며, 이로 인해 캡 플레이트(300)는 케이스(200) 및 제1 전극(110)과 동일한 극성을 가진다. 캡 플레이트(300)의 제2 측벽(320)은 케이스(200)와 단순히 접촉할 수 있으나, 이에 한정되지 않고 용접 등에 의해 캡 플레이트(300)의 제2 측벽(320)이 케이스(200)에 결합될 수 있다.
케이스(200)의 제1 측벽(220)은 캡 플레이트(300)의 제2 측벽(320)의 제3 부분(321)과 수평 방향(X)으로 중첩되며, 제2 측벽(320)의 제4 부분(322)과 수평 방향(X)으로 비중첩한다. 케이스(200)의 제1 측벽(220)의 테두리는 캡 플레이트(300)의 제2 측벽(320)의 제4 부분(322)의 테두리와 수직 방향(Y)으로 동일한 가상의 수직선(VL) 상에 위치한다.
케이스(200)의 제1 측벽(220)의 길이는 캡 플레이트(300)의 제2 측벽(320)의 길이 대비 수직 방향(Y)으로 짧을 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
케이스(200)의 제1 측벽(220)과 캡 플레이트(300)의 제2 측벽(320)의 제3 부분(321) 사이는 제1 접합층(500)에 의해 접합되나, 이에 한정되지 않고 다양한 접합 물질에 의해 케이스(200)의 제1 측벽(220)과 캡 플레이트(300)의 제2 측벽(320) 사이가 접합될 수 있다.
이와 같이, 다른 실시예에 따른 이차 전지(1002)는 전극 조립체(100)가 수납된 케이스(200)의 제1 측벽(220)이 개구부(210)의 외곽 영역을 커버하는 캡 플레이트(300)의 제2 측벽(320)과 수평 방향(X)으로 중첩하고, 제1 측벽(220)과 제2 측벽(320) 사이가 제1 접합층(500)에 의해 접합되고, 개구부(210)의 중앙 영역이 캡 플레이트(300)에 접합된 단자 플레이트(400)에 의해 커버됨으로써, 전극 조립체(100)가 수납된 케이스(200)의 개구부(210)가 캡 플레이트(300), 단자 플레이트(400), 제1 접합층(500), 제2 접합층(600)에 의해 완전히 밀봉되기 때문에, 케이스(200) 내부에 위치하는 전극 조립체(100) 및 전해액에 대한 밀폐 보존 능력이 향상된다.
즉, 내부에 위치하는 전극 조립체에 대한 밀폐 보존 능력이 향상된 이차 전지(1002)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), 제1 측벽(220), 캡 플레이트(300), 제2 측벽(320), 단자 플레이트(400), 제1 접합층(500), 제2 접합층(600)

Claims (16)

  1. 제1 전극, 제2 전극, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체;
    상기 제1 전극에 연결되어 상기 전극 조립체를 수납하며, 상기 전극 조립체를 노출하는 개구부 및 상기 개구부를 형성하는 제1 측벽을 포함하는 케이스;
    상기 케이스와 결합하여 상기 개구부의 외곽 영역을 커버하며, 상기 개구부의 중앙 영역을 노출하는 관통홀 및 상기 제1 측벽과 수평 방향으로 중첩하는 제2 측벽을 포함하는 캡 플레이트;
    상기 제2 전극에 연결되어 상기 캡 플레이트에 절연 접합되며, 상기 관통홀을 커버하는 단자 플레이트; 및
    상기 케이스의 상기 제1 측벽과 상기 캡 플레이트의 상기 제2 측벽 사이에 위치하며, 상기 제1 측벽과 상기 제2 측벽 사이를 접합하는 제1 접합층
    을 포함하는 이차 전지.
  2. 제1항에서,
    상기 제2 측벽은 상기 제1 측벽을 상기 수평 방향으로 커버하는 이차 전지.
  3. 제2항에서,
    상기 제1 측벽의 길이는 상기 제2 측벽의 길이 대비 긴 이차 전지.
  4. 제2항에서,
    상기 제2 측벽과 상기 수평 방향으로 중첩된 상기 제1 측벽의 제1 부분의 상기 수평 방향으로 너비는 상기 제2 측벽과 상기 수평 방향으로 비중첩된 상기 제1 측벽의 제2 부분의 상기 수평 방향으로 너비 대비 좁은 이차 전지.
  5. 제4항에서,
    상기 제1 측벽의 상기 제1 부분은 상기 캡 플레이트와 접촉하는 이차 전지.
  6. 제4항에서,
    상기 제1 측벽의 상기 제2 부분의 테두리는 상기 제2 측벽의 테두리와 동일한 수직선 상에 위치하는 이차 전지.
  7. 제1항에서,
    상기 제1 측벽은 상기 제2 측벽을 상기 수평 방향으로 커버하는 이차 전지.
  8. 제7항에서,
    상기 제2 측벽의 길이는 상기 제1 측벽의 길이 대비 긴 이차 전지.
  9. 제7항에서,
    상기 제1 측벽과 상기 수평 방향으로 중첩된 상기 제2 측벽의 제3 부분의 상기 수평 방향으로 너비는 상기 제1 측벽과 상기 수평 방향으로 비중첩된 상기 제2 측벽의 제4 부분의 상기 수평 방향으로 너비 대비 좁은 이차 전지.
  10. 제9항에서,
    상기 제2 측벽의 상기 제3 부분은 상기 케이스와 접촉하는 이차 전지.
  11. 제9항에서,
    상기 제2 측벽의 상기 제4 부분의 테두리는 상기 제1 측벽의 테두리와 동일한 수직선 상에 위치하는 이차 전지.
  12. 제1항에서,
    상기 단자 플레이트는,
    상기 캡 플레이트 상에 위치하여 상기 관통홀을 커버하는 플랜지부; 및
    상기 플랜지부로부터 상기 관통홀을 관통하는 돌출부
    를 포함하는 이차 전지.
  13. 제12항에서,
    상기 캡 플레이트와 상기 플랜지부 사이에 위치하며, 상기 캡 플레이트와 상기 플랜지부 사이를 절연 접합하는 제2 접합층을 더 포함하는 이차 전지.
  14. 제12항에서,
    상기 전극 조립체는,
    상기 제1 전극으로부터 연장되어 상기 케이스와 결합되는 제1 전극 탭; 및
    상기 제2 전극으로부터 연장되어 상기 단자 플레이트의 상기 돌출부와 결합되는 제2 전극 탭
    을 더 포함하는 이차 전지.
  15. 제1항에서,
    상기 케이스 및 상기 캡 플레이트는 상기 제1 전극과 동일한 극성을 가지며,
    상기 단자 플레이트는 상기 제2 전극과 동일한 극성을 가지는 이차 전지.
  16. 제1항에서,
    상기 제1 접합층은 열융착에 의해 접합되는 이차 전지.
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