WO2023243948A1 - 이차전지 셀 - Google Patents

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WO2023243948A1
WO2023243948A1 PCT/KR2023/007966 KR2023007966W WO2023243948A1 WO 2023243948 A1 WO2023243948 A1 WO 2023243948A1 KR 2023007966 W KR2023007966 W KR 2023007966W WO 2023243948 A1 WO2023243948 A1 WO 2023243948A1
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plate
cap plate
cap
disposed
case
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PCT/KR2023/007966
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신재식
변재규
주승훈
서기정
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에스케이온 주식회사
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    • H01M50/552—Terminals characterised by their shape
    • H01M50/553—Terminals adapted for prismatic, pouch or rectangular cells

Definitions

  • the present invention relates to secondary battery cells.
  • a secondary battery refers to a battery that can be repeatedly charged and discharged because the mutual conversion between chemical energy and electrical energy is reversible.
  • the secondary battery may include an electrode assembly in which a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate are repeatedly stacked, and a case for accommodating the electrode assembly. Additionally, the secondary battery may further include a cap plate assembly that is coupled to the electrode assembly through welding to seal the case, depending on the shape of the case.
  • the purpose of the present invention is to provide a secondary battery cell with a simplified welding process when sealing the case.
  • the elastic portion may have elasticity in a direction in which the cap plate assembly is coupled to the case.
  • the elastic part may be provided with one or more coil springs or leaf springs.
  • the terminal plate may be electrically connected to the negative electrode tab or the positive electrode tab through the connecting member.
  • the connecting member may further include a second portion forming contact with the elastic portion and the negative electrode tab or the positive electrode tab.
  • the cap plate assembly may further include a sealing member disposed between the cap plate and the connecting member.
  • the cap plate, the terminal plate, and the insulating plate include a through hole in which the connecting member is disposed, and the connecting member may be fitted into the through hole.
  • FIG. 1 is a perspective view of a secondary battery cell according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a schematic exploded perspective view of a secondary battery cell according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a longitudinal cross-sectional view of a secondary battery cell according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 1 is a perspective view of a secondary battery cell according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a schematic exploded perspective view of a secondary battery cell according to an embodiment of the present invention.
  • the description is centered on the secondary battery cell 100 having a tab structure at both ends in which cap plate assemblies are attached to both sides in the longitudinal direction of the case 110.
  • the secondary battery cell 100 is a single cap plate. It may include an assembly, and a single cap plate assembly may be coupled to one side of the case 110 in the height direction.
  • a venting portion 140 may be coupled to the case 110.
  • the venting unit 140 may be configured to discharge gas generated inside the case 110.
  • the venting unit 140 may be configured to break when the internal pressure of the case 110 increases due to gas or the like.
  • the venting portion 140 may be coupled to a cap plate, which is a component of the cap plate assembly, in addition to the case 110.
  • cap plate assemblies according to embodiments of the present invention will be described.
  • the first and second cap plate assemblies 120 and 130 include first and second cap plates 121 and 131, and first and second cap plates 121 and 131, respectively. It may include terminal plates 122 and 132, first and second insulating plates 123 and 133, first and second connecting members 124 and 134, and first and second sealing members 125 and 135. there is.
  • the first and second cap plate assemblies 120 and 130 may be coupled to the case 110 in a state in which the components are assembled.
  • the second insulating plate 133 of the second cap plate assembly 130 may include only the second internal insulating plate 133 disposed on one surface (inner surface) of the second cap plate 131, and 2 An insulating plate may not be disposed between the cap plate 131 and the second terminal plate 132.
  • the first and second connecting members 124 and 134 may be provided as a rivet type or a pin type. Additionally, according to embodiments of the present invention, the first and second connecting members 124 and 134 may include elastic portions 1241 and 1341.
  • the elastic parts 1241 and 1341 may be provided as coil springs or leaf springs.
  • the elastic portions 1241 and 1341 may have elasticity in the longitudinal direction of the case 110 (or the coupling direction of the first and second cap plate assemblies 120 and 130).
  • the elastic portions 1241 and 1341 may be applied to the middle portion of the first and second connecting members 124 and 134.
  • the first and second connecting members 124 and 134 are in contact with the first and second terminal plates 122 and 132, first portions 1242 and 1342, and both end tabs 12a and 13a.
  • It includes second parts 1243 and 1343, and elastic parts 1241 and 1341 may be provided between the first parts 1242 and 1342 and the second parts 1243 and 1343.
  • the first and second connecting members 124 and 134 include first parts 1242 and 1342 and elastic parts 1241 and 1341 in contact with the first and second terminal plates 122 and 132. It may include, and the second parts 1243 and 1343 may be provided on both end tabs 12a and 13a.
  • the elastic portions 1241 and 1341 may be in contact with the second portions 1242 and 1342.
  • the first and second sealing members 125 and 135 may be disposed in the through hole and may surround a portion of the first and second connecting members 124 and 134 fitted into the through hole.
  • the first and second sealing members 125 and 135 may be disposed in holes formed in the first and second cap plates 121 and 131, and the first and second connecting members 124 and 134 It can wrap the part placed in the corresponding hole.
  • the first and second sealing members 125 and 135 may be made of an elastic and insulating material.
  • the first and second sealing members 125 and 135 may seal the through hole and electrically insulate the first and second connecting members 124 and 134 from the cap plates 121 and 131.
  • first and second cap plate assemblies 120 and 130 may be provided with a stopper 150 that seals the electrolyte injection hole.
  • the electrolyte may be injected into the internal space of the case 110 through the electrolyte injection port.
  • Figure 7 is a diagram schematically showing an energy storage device including a secondary battery cell according to an embodiment of the present invention.
  • the energy storage device 1 may include a plurality of secondary battery cells 100. As shown in FIG. 7, the energy storage device 1 may be a battery pack, but is not limited thereto. For example, the energy storage device 1 may be a unit smaller than a battery pack, for example a battery module.
  • the energy storage device 1 may include a housing 10 having a space for accommodating a plurality of battery cells 100.
  • a plurality of battery cells 100 disposed in each partitioned space of the housing 10 may become one battery module.
  • a battery management system (BMS) 200 that controls a plurality of battery cells 100 or battery modules may be disposed on one side of the housing 10.
  • BMS battery management system
  • a cover may be coupled to the top of the housing 10.
  • the number of welds required during the assembly process of the secondary battery cell 100 is reduced, thereby simplifying the manufacturing process and minimizing defects caused by welding. .

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  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 셀은 내부공간을 형성하는 케이스; 음극판, 양극판 및 상기 음극판과 상기 양극판 사이에 개재되는 분리막을 포함하며, 상기 내부공간에 배치되는 전극 조립체; 및 상기 케이스의 적어도 일측에 결합되는 캡 플레이트 어셈블리;를 포함하고, 상기 전극 조립체는 상기 음극판 및 상기 양극판에서 각각 일 방향으로 연장되는 음극 탭 및 양극 탭을 포함하며, 상기 캡 플레이트 어셈블리는, 상기 음극 탭 또는 상기 양극 탭과 전기적으로 연결되며, 탄성부를 포함하는 연결부재를 포함할 수 있다.

Description

이차전지 셀
본 발명은 이차전지 셀에 관한 것이다.
최근 에너지원으로서 이차전지에 대한 수요가 급격히 증가하고 있다.
이차전지는 화학 에너지와 전기 에너지 간의 상호변환이 가역적이어서 충전과 방전을 반복할 수 있는 전지를 의미한다.
이차전지는 양극판 및 음극판, 그리고 양극판과 음극판 사이에 개재되는 분리막이 반복적으로 적층된 전극 조립체와 전극 조립체를 수용하는 케이스를 포함할 수 있다. 또한, 이차전지는 케이스의 형태에 따라 용접을 통해 전극 조립체와 결합되어 케이스를 밀봉하는 캡 플레이트 어셈블리를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 전극 조립체의 전극 무지부는 집전판(Current Collector)과 용접 결합되고, 집전판은 캡 플레이트 어셈블리와 용접 결합될 수 있다. 특히, 종래와 같이 집전판이 캡 플레이트 어셈블리의 리벳(rivet)과 연결되는 구조는 밀봉 부위에 용접이 많이 반영됨에 따라 불량 발생 가능성이 존재하였다.
본 발명은 케이스 밀봉 시 용접 공정이 간소화된 이차전지 셀을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 셀은 내부공간을 형성하는 케이스; 음극판, 양극판 및 상기 음극판과 상기 양극판 사이에 개재되는 분리막을 포함하며, 상기 내부공간에 배치되는 전극 조립체; 및 상기 케이스의 적어도 일측에 결합되는 캡 플레이트 어셈블리;를 포함하고, 상기 전극 조립체는 상기 음극판 및 상기 양극판에서 각각 일 방향으로 연장되는 음극 탭 및 양극 탭을 포함하며, 상기 캡 플레이트 어셈블리는, 상기 음극 탭 또는 상기 양극 탭과 전기적으로 연결되며, 탄성부를 포함하는 연결부재를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 탄성부는 상기 캡 플레이트 어셈블리가 상기 케이스에 결합되는 방향으로 탄성을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 탄성부는 하나 이상의 코일 스프링 또는 판 스프링으로 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 캡 플레이트 어셈블리는, 상기 케이스와 결합되는 캡 플레이트; 상기 캡 플레이트의 일면 측에 배치되는 단자 플레이트; 및 상기 캡 플레이트의 일면 및 타면 중 적어도 일측에 배치되는 절연 플레이트;를 포함하고, 상기 연결부재는, 상기 캡 플레이트, 상기 단자 플레이트, 상기 절연 플레이트를 관통하도록 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 단자 플레이트는 상기 연결부재를 통해 상기 음극 탭 또는 상기 양극 탭과 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 연결부재는, 상기 탄성부 및 상기 단자 플레이트와 접촉을 형성하는 제1 부분; 을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 연결부재는, 상기 탄성부 및 상기 음극 탭 또는 상기 양극 탭과 접촉을 형성하는 제2 부분;을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 캡 플레이트 어셈블리는, 상기 캡 플레이트와 상기 연결부재 사이에 배치되는 실링부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 캡 플레이트, 상기 단자 플레이트 및 상기 절연 플레이트는 상기 연결부재가 배치되는 관통홀을 포함하고, 상기 연결부재는 상기 관통홀에 끼움될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 캡 플레이트 어셈블리는, 상기 케이스의 길이 방향 일측에 배치되며, 상기 음극 탭과 전기적으로 연결되는 제1 단자 플레이트를 포함하는 제1 캡 플레이트 어셈블리; 및 상기 케이스의 길이 방향 타측에 배치되며, 상기 양극 탭과 전기적으로 연결되는 제2 단자 플레이트를 포함하는 캡 플레이트 어셈블리;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 셀은 케이스 밀봉 시 필요한 용접 횟수가 감소하게 되므로 제조 공정이 간편해지고, 용접에 의해 야기되는 불량을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 셀의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 셀의 개략 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 셀의 길이 방향 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 캡 플레이트 어셈블리의 결합 전후를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이차전지 셀의 길이 방향 단면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 캡 플레이트 어셈블리의 결합 전후를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 셀을 포함하는 에너지 저장 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시 예에 제한되지 아니한다.
예를 들어, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 구성요소의 추가, 변경 또는 삭제 등을 통하여, 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상의 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
이하의 설명에서, 어떤 구성이 다른 구성과 '연결'되어 있다 함은 이들 구성들이 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 구성을 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함하는 것을 의미한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
또한, 본 명세서에서 사용한 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
이하에서는, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 이차전지 셀에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 셀의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 셀의 개략 분해 사시도이다.
도면에 도시된 것과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 셀(100)은 각형 이차전지 셀일 수 있으며, 케이스(110), 제1 캡 플레이트 어셈블리(120), 제2 캡 플레이트 어셈블리(130) 및 벤팅부(140)를 포함할 수 있다.
케이스(110)는 이차전지 셀(100)의 외관을 형성할 수 있으며, 알루미늄 또는 알루미늄을 포함하는 재질일 수 있다. 다만, 케이스(110)의 재질은 이에 한정되지 않는다. 또한, 본 발명의 이차전지 셀(100)은 각형 타입이므로, 케이스(110)가 납작하고 각진 형태를 가질 수 있다.
케이스(110)의 내부에는 전극 조립체(10) 및 전해액(미도시)이 수용될 수 있다. 전극 조립체(10)는 음극판, 양극판 및 음극판과 양극판 사이에 개재되는 절연체인 분리막을 포함할 수 있다. 전극 조립체(10)는 음극판, 양극판 및 분리막이 교대로 적층된 스택 타입(stack) 또는 적층된 음극판, 양극판 및 분리막이 함께 권취된 젤리롤 타입(jelly roll)으로 구비될 수 있다.
제1 및 제2 캡 플레이트 어셈블리(120, 130)는 케이스(110)에 결합될 수 있다. 일 예로, 이차전지 셀(100)은 케이스(100)의 양단에 각각 전극탭이 배치된 양단 탭 구조를 가질 수 있다. 양단 탭 구조를 ㄱ자는 경우, 첨부된 도면과 같이, 제1 및 제2 캡 플레이트 어셈블리(120, 130)는 케이스(110)의 길이 방향 양측에 각각 결합될 수 있다.
음극판 및 양극판은 각각 집전판 상에 음극 활물질 또는 양극 활물질이 코팅된 것일 수 있다. 예를 들어, 음극판은 구리 또는 니켈 재질의 집전판에 흑연 등이 코팅된 것이고, 양극판은 알루미늄 재질의 집전판에 전이 금속산화물 활물질이 코팅된 것일 수 있다.
또한, 음극판 및 양극판은 집전판의 길이 방향의 양단 부분에 음극 활물질 또는 양극 활물질이 코팅되지 않은 무지부를 포함할 수 있으며, 음극판의 무지부는 서로 연결되어 음극 탭(12a)을 형성하고, 양극판의 무지부는 서로 연결되어 양극 탭(13a)을 형성할 수 있다.
본 명세서에서는 케이스(110)의 길이 방향 양측에 각각 캡 플레이트 어셈블리가 결합된 형태의 양단 탭 구조의 이차전지 셀(100)을 중심으로 설명하나, 다른 예로, 이차전지 셀(100)은 단일 캡 플레이트 어셈블리를 포함할 수 있으며, 단일 캡 플레이트 어셈블리는 케이스(110)의 높이 방향 일측에 결합될 수 있다.
또한, 도면과 같이, 케이스(110)에는 벤팅부(140)가 결합될 수 있다. 벤팅부(140)는 케이스(110) 내부에서 발생한 가스 등을 배출시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 벤팅부(140)는 가스 등에 의해 케이스(110)의 내압이 상승하였을 때, 파단되도록 구성될 수 있다. 한편, 벤팅부(140)는 케이스(110) 외에 캡 플레이트 어셈블리의 구성요소인 캡 플레이트에 결합될 수도 있다.
다음으로는, 도 3 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 실시예들에 따른 캡 플레이트 어셈블리에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 셀의 길이 방향 단면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 캡 플레이트 어셈블리의 결합 전후를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이차전지 셀의 길이 방향 단면도이고, 도 6은 도 5에 도시된 캡 플레이트 어셈블리의 결합 전후를 나타낸 도면이다.
제1 및 제2 캡 플레이트 어셈블리(120, 130)는 케이스(110)의 길이 방향 양측에 각각 결합될 수 있다. 일 예로, 이차전지 셀(100)은 길이 방향 양측에 음극 탭 및 양극 탭을 구비할 수 있으며, 제1 및 제2 캡 플레이트 어셈블리(120, 130)는 케이스(110)에 결합되면서 각각 음극 탭 또는 양극 탭과 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 제1 및 제2 캡 플레이트 어셈블리(120, 130)의 구성요소들 중 도전성 재질인 구성요소들은 음극 또는 양극으로 대전될 수 있다. 본 발명의 실시예들에서, 제1 캡 플레이트 어셈블리(120)는 음극으로 대전된 구성요소들을 포함하고, 제2 캡 플레이트 어셈블리(130)는 양극으로 대전된 구성요소들을 포함할 수 있다.
도 3 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 제1 및 제2 캡 플레이트 어셈블리(120, 130)는 각각 제1 및 제2 캡 플레이트(121, 131), 제1 및 제2 단자 플레이트(122, 132), 제1 및 제2 절연 플레이트(123, 133), 제1 및 제2 연결부재(124, 134) 및 제1 및 제2 실링부재(125, 135)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 캡 플레이트 어셈블리(120, 130)는 상기 구성요소들이 조립된 상태에서 케이스(110)에 결합될 수 있다.
제1 및 제2 캡 플레이트(121, 131)는 제1 및 제2 캡 플레이트 어셈블리(120, 130)에서 케이스(110)에 직접 결합되는 구성요소로, 알루미늄 또는 알루미늄을 포함하는 재질로 형성될 수 있다. 제1 및 제2 캡 플레이트 어셈블리(120, 130)를 케이스(110)에 결합시키기 위해, 제1 및 제2 캡 플레이트(121, 131)의 모서리 부분을 따라 레이저 용접이 진행될 수 있다.
제1 및 제2 단자 플레이트(122, 132)는 제1 및 제2 캡 플레이트(121, 131)의 일측에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 단자 플레이트(122, 132)는 제1 및 제2 캡 플레이트(121, 131)의 케이스(110)의 내부공간을 향하는 면의 반대면에 배치될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 단자 플레이트(122, 132)는 각각 음극 탭 및 양극 탭과 전기적으로 연결되어 음극 또는 양극으로 대전될 수 있다. 예를 들어, 제1 단자 플레이트(122)는 음극으로 대전되고, 제2 단자 플레이트(132)는 양극으로 대전될 수 있다.
제1 및 제2 절연 플레이트(123, 133)는 제1 및 제2 캡 플레이트(121, 131)의 적어도 일측에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 절연 플레이트(123)는 캡 플레이트(121)의 일측 및 타측에 배치될 수 있고, 제2 절연 플레이트(133)는 캡 플레이트(131)의 일측에만 배치될 수 있다. 보다 자세하게, 제1 캡 플레이트 어셈블리(120)의 제1 절연 플레이트(123)는 제1 캡 플레이트(121)의 일면(내측면)에 배치되는 제1 내부 절연 플레이트(123a)와 제1 캡 플레이트(121)의 타면(외측면)에 배치되는 제1 외부 절연 플레이트(123b)을 포함할 수 있으며, 제1 외부 절연 플레이트(123b)는 제1 캡 플레이트(121)와 제1 단자 플레이트(122) 사이에 배치될 수 있다. 반면, 제2 캡 플레이트 어셈블리(130)의 제2 절연 플레이트(133)는 제2 캡 플레이트(131)의 일면(내측면)에 배치되는 제2 내부 절연 플레이트(133)만을 포함할 수 있으며, 제2 캡 플레이트(131)와 제2 단자 플레이트(132) 사이에는 절연 플레이트가 배치되지 않을 수 있다.
이와 관련하여, 제1 및 제2 캡 플레이트(121, 131)는 제1 및 제2 절연 플레이트(123, 133)가 안착되는 안착홈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 절연 플레이트(123a, 123b)는 제1 캡 플레이트(121)의 일측 및 타측에 배치되므로, 제1 캡 플레이트(121)는 양면에 안착홈을 포함할 수 있다. 반면, 제2 절연 플레이트(133)는 제2 캡 플레이트(131)의 일측에만 배치되므로, 제2 캡 플레이트(131)는 일면에 안착홈을 포함할 수 있다. 또한, 비슷하게, 제1 외부 절연 플레이트(123b)는 제1 단자 플레이트(122)가 배치되도록 일면에 안착홈을 포함할 수 있으며, 제1 단자 플레이트(122)는 제1 외부 절연 플레이트(123b)의 안착홈에 안착될 수 있다.
제1 및 제2 연결부재(124, 134)는 도면과 같이 제1 및 제2 캡 플레이트(121, 131), 제1 및 제2 단자 플레이트(122, 132) 및 제1 및 제2 절연 플레이트(123, 133)를 관통하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 캡 플레이트(121, 131), 제1 및 제2 단자 플레이트(122, 132) 및 제1 및 제2 절연 플레이트(123, 133)는 각각 홀을 포함할 수 있으며, 각각의 홀은 서로 겹쳐지도록 배치되어 하나의 관통홀을 형성할 수 있다. 제1 및 제2 연결부재(124, 134)는 억지끼움방식으로 관통홀에 고정 배치될 수 있다.
제1 및 제2 연결부재(124, 134)의 일단부는 제1 및 제2 캡 플레이트 어셈블리(120, 130)의 가장 외측에 배치되는 제1 및 제2 단자 플레이트(122, 132) 측에서 관통홀을 관통하여 음극 탭(12a) 또는 양극 탭(13a)과 접촉될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 연결부재(124, 134)가 관통홀에 끼워진 상태에서 제1 및 제2 연결부재(124, 134)의 타단부는 제1 및 제2 단자 플레이트(122, 132)와 접촉될 수 있다. 즉, 제1 및 제2 단자 플레이트(122, 132)는 제1 및 제2 연결부재(124, 134)를 통해 양단 탭(12a, 13a)과 구조적으로 연결될 수 있다. 나아가, 제1 및 제2 연결부재(124, 134)가 도전성 재질로 형성됨에 따라, 제1 및 제2 단자 플레이트(122, 132)는 양단 탭(12a, 13a)과 전기적으로 연결되어 음극 또는 양극으로 대전될 수 있다. 제1 및 제2 연결부재(124, 134)는 전류가 흐르는 경로를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 제1 및 제2 연결부재(124, 134)는 리벳(rivet) 타입 또는 핀(pin) 타입으로 구비될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 제1 및 제2 연결부재(124, 134)는 탄성부(1241, 1341)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 탄성부(1241, 1341)는 코일 스프링 또는 판 스프링으로 구비될 수 있다. 탄성부(1241, 1341)는 케이스(110)의 길이 방향(또는 제1 및 제2 캡 플레이트 어셈블리(120, 130)의 결합 방향)으로 탄성을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 탄성부(1241, 1341)는 제1 및 제2 연결부재(124, 134)의 중간 부분에 적용될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 연결부재(124, 134)는 제1 및 제2 단자 플레이트(122, 132)와 접촉되는 제1 부분(1242, 1342), 양단 탭(12a, 13a)과 접촉되는 제2 부분(1243, 1343)을 포함하며, 탄성부(1241, 1341)는 제1 부분(1242, 1342)과 제2 부분(1243, 1343) 사이에 구비될 수 있다. 다른 실시예로, 제1 및 제2 연결부재(124, 134)는 제1 및 제2 단자 플레이트(122, 132)와 접촉되는 제1 부분(1242, 1342)과 탄성부(1241, 1341)를 포함할 수 있으며, 상기 제2 부분(1243, 1343)은 양단 탭(12a, 13a) 측에 구비될 수 있다. 이 경우, 탄성부(1241, 1341)는 제2 부분(1242, 1342)과 접촉될 수 있다.
제1 및 제2 실링부재(125, 135)는 관통홀에 배치되어, 관통홀에 끼워지는 제1 및 제2 연결부재(124, 134)의 일부를 감쌀 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 실링부재(125, 135)는 제1 및 제2 캡 플레이트(121, 131)에 형성된 홀에 배치될 수 있으며, 제1 및 제2 연결부재(124, 134)의 해당 홀에 배치되는 부분을 감쌀 수 있다. 제1 및 제2 실링부재(125, 135)는 탄성 및 절연성이 있는 재질로 형성될 수 있다. 제1 및 제2 실링부재(125, 135)는 관통홀을 밀봉하고, 제1 및 제2 연결부재(124, 134)를 캡 플레이트(121, 131)와 전기적으로 절연시킬 수 있다.
전술한 제1 및 제2 캡 플레이트 어셈블리(120, 130)는 제1 및 제2 캡 플레이트(121, 131)에 형성된 홀에 제1 및 제2 실링부재(124, 134)를 배치시키고, 제1 및 제2 캡 플레이트(121, 131)의 일면 및 타면에 각각 제1 및 제2 단자 플레이트(122, 132) 및 제1 및 제2 (내부) 절연 플레이트(123, 133)를 배치시킨 후(제1 캡 플레이트 어셈블리(120)의 경우, 제1 캡 플레이트(121)의 일면에는 단자 플레이트(122)와 함께 제1 외부 절연 플레이트(123b)가 배치될 수 있다), 상기 구성요소들이 형성하는 관통홀에 제1 및 제2 연결부재(124, 134)를 끼움으로써 조립될 수 있다. 제1 및 제2 연결부재(124, 134)는 별도의 용접에 의하지 않더라도 관통홀에 끼워진 상태로 고정될 수 있다.
조립된 제1 및 제2 캡 플레이트 어셈블리(120, 130)는 각각 음극 탭(12a) 및 양극 탭(13a)과 연결되면서 케이스(110)를 마감하도록 케이스(110)의 길이 방향 양측에 결합될 수 있다. 제1 및 제2 캡 플레이트 어셈블리(120, 130)는 케이스(110)의 길이 방향 양측을 덮도록 배치된 상태에서 레이저 용접을 통해 케이스(110)에 결합될 수 있다. 제1 및 제2 캡 플레이트 어셈블리(120, 130)는 케이스(110)의 길이 방향 양측을 덮도록 배치된 상태에서 레이저 용접을 통해 케이스(110)에 결합될 수 있다. 제1 및 제2 연결부재(124, 134)는 제1 및 제2 캡 플레이트 어셈블리(120, 130)가 케이스(110)의 길이 방향 양측을 마감하도록 배치된 상태에서 양단 탭(12a, 13a)에 접촉 및 지지될 수 있으며, 탄성부(1241, 1341)는 케이스(110)의 길이 방향으로 압축될 수 있다. 이에 따라, 제1 및 제2 단자 플레이트(122, 132)와 양단 탭(12a, 13a)은 서로 연결될 수 있으며, 별도의 용접을 필요로 하지 않게 된다. 또한, 탄성부(1241,1341)의 개수 및/또는 사양을 변경하여 양단 탭(12a, 13a)에 가해지는 압력 값을 조절함으로써, 전극 조립체(10)를 고정시킬 수도 있다.
한편, 제1 및 제2 캡 플레이트 어셈블리(120, 130)에는 전해액 주입구를 밀봉하는 마개(150)가 구비될 수 있다. 전해액은 전해액 주입구를 통해 케이스(110)의 내부공간으로 주입될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 셀을 포함하는 에너지 저장 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 에너지 저장 장치(1)는 복수 개의 이차전지 셀(100)을 포함할 수 있다. 도 7과 같이, 에너지 저장 장치(1)는 배터리 팩일 수 있으며, 이에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 에너지 저장 장치(1)는 배터리 팩보다 작은 단위, 예를 들어, 배터리 모듈일 수도 있다.
도 7을 참조하면, 에너지 저장 장치(1)는 복수의 배터리 셀(100)이 수용되는 공간을 구비하는 하우징(10)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하우징(10)의 각각의 구획된 공간에 배치되는 복수의 배터리 셀(100)은 하나의 배터리 모듈이 될 수 있다. 또한, 하우징(10)의 일측에는 복수의 배터리 셀(100) 또는 배터리 모듈을 제어하는 배터리 관리 시스템(BMS, battery management system)(200)이 배치될 수 있다. 도면에는 도시되지 않았으나, 하우징(10)의 상부에는 커버가 결합될 수 있다.
이상에서 설명한 것과 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 이차전지 셀(100)은 조립 과정에서 필요한 용접 횟수가 감소하게 되므로 제조 공정이 간편해지고, 용접에 의해 야기되는 불량을 최소화할 수 있게 된다.
상기에서는 본 발명에 따른 실시 예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀 둔다.

Claims (13)

  1. 내부공간을 형성하는 케이스;
    음극판, 양극판 및 상기 음극판과 상기 양극판 사이에 개재되는 분리막을 포함하며, 상기 내부공간에 배치되는 전극 조립체; 및
    상기 케이스의 적어도 일측에 결합되는 캡 플레이트 어셈블리;를 포함하고,
    상기 전극 조립체는 상기 음극판 및 상기 양극판에서 각각 일 방향으로 연장되는 음극 탭 및 양극 탭을 포함하며,
    상기 캡 플레이트 어셈블리는, 상기 음극 탭 또는 상기 양극 탭과 전기적으로 연결되며, 탄성부를 포함하는 연결부재를 포함하는, 이차전지 셀.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탄성부는 상기 캡 플레이트 어셈블리가 상기 케이스에 결합되는 방향으로 탄성을 갖는, 이차전지 셀.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 탄성부는 하나 이상의 코일 스프링 또는 판 스프링으로 구비되는, 이차전지 셀.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 캡 플레이트 어셈블리는,
    상기 케이스와 결합되는 캡 플레이트;
    상기 캡 플레이트의 일면 측에 배치되는 단자 플레이트; 및
    상기 캡 플레이트의 일면 및 타면 중 적어도 일측에 배치되는 절연 플레이트;를 포함하고,
    상기 연결부재는, 상기 캡 플레이트, 상기 단자 플레이트, 상기 절연 플레이트를 관통하도록 배치되는, 이차전지 셀.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 단자 플레이트는 상기 연결부재를 통해 상기 음극 탭 또는 상기 양극 탭과 전기적으로 연결되는, 이차전지 셀.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 연결부재는, 상기 탄성부 및 상기 단자 플레이트와 접촉을 형성하는 제1 부분; 을 포함하는, 이차전지 셀.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 연결부재는, 상기 탄성부 및 상기 음극 탭 또는 상기 양극 탭과 접촉을 형성하는 제2 부분;을 더 포함하는, 이차전지 셀.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 캡 플레이트 어셈블리는, 상기 캡 플레이트와 상기 연결부재 사이에 배치되는 실링부재를 더 포함하는, 이차전지 셀.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 캡 플레이트, 상기 단자 플레이트 및 상기 절연 플레이트는 상기 연결부재가 배치되는 관통홀을 포함하고,
    상기 연결부재는 상기 관통홀에 끼움되는, 이차전지 셀.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 캡 플레이트 어셈블리는,
    상기 케이스의 길이 방향 일측에 배치되며, 상기 음극 탭과 전기적으로 연결되는 제1 단자 플레이트를 포함하는 제1 캡 플레이트 어셈블리; 및
    상기 케이스의 길이 방향 타측에 배치되며, 상기 양극 탭과 전기적으로 연결되는 제2 단자 플레이트를 포함하는 캡 플레이트 어셈블리;를 포함하는, 이차전지 셀.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 이차전지 셀을 복수 개 포함하며,
    상기 복수 개의 이차전지 셀들은 전기적으로 연결된, 에너지 저장 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 탄성부는 하나 이상의 코일 스프링 또는 판 스프링으로 구비되는, 에너지 저장 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 캡 플레이트 어셈블리는,
    상기 케이스와 결합되는 캡 플레이트;
    상기 캡 플레이트의 일면 측에 배치되는 단자 플레이트; 및
    상기 캡 플레이트의 일면 및 타면 중 적어도 일측에 배치되는 절연 플레이트;를 포함하고,
    상기 연결부재는, 상기 캡 플레이트, 상기 단자 플레이트, 상기 절연 플레이트를 관통하도록 배치되는, 에너지 저장 장치.
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