WO2023287123A1 - 버튼형 이차전지 - Google Patents

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WO2023287123A1
WO2023287123A1 PCT/KR2022/009975 KR2022009975W WO2023287123A1 WO 2023287123 A1 WO2023287123 A1 WO 2023287123A1 KR 2022009975 W KR2022009975 W KR 2022009975W WO 2023287123 A1 WO2023287123 A1 WO 2023287123A1
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secondary battery
button
base plate
type secondary
electrode assembly
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김민규
성주환
조민수
박근영
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주식회사 엘지에너지솔루션
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a button-type secondary battery, and has an effect of pressing down the separator of an electrode assembly and gathering it inward, thereby preventing the separator from rising up and causing interference with the laser welding part between the can body and the base plate,
  • the present invention relates to a button-type secondary battery capable of preventing an electrode assembly from shaking inside a cell by pressing the electrode assembly down to improve stability.
  • lithium secondary batteries such as lithium ion batteries and lithium ion polymer batteries, which have advantages such as high energy density, discharge voltage, and output stability.
  • secondary batteries are classified into cylindrical batteries and prismatic batteries in which the electrode assembly is embedded in a cylindrical or prismatic metal can, and pouch-type batteries in which the electrode assembly is embedded in a pouch-type case made of an aluminum laminate sheet. It can be.
  • small-sized batteries such as button-type secondary batteries has been highlighted in line with the trend of gradually miniaturizing wearable devices.
  • the conventional button cell After inserting the electrode assembly into the can body, which is a battery can case, a base plate, which is a plate-shaped cover, is covered on the opening of the can body, and the can body and the base plate are laser welded to each other.
  • the conventional button cell has a problem in that the separation film of the electrode assembly rises to the laser welding part between the can body and the base plate, causing interference during laser welding. As a result, defective products occur, which could be a problem that frequently occurs because the size of the button cell is very small.
  • the button cell used in the wearable device is inevitably in a situation where it shakes a lot during use.
  • the conventional button cell had a problem in that the electrode assembly was shaken together inside the button cell.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and the object of the present invention is to press down the separator of the electrode assembly and have the effect of gathering it inward, which causes the separator to rise up and the laser welding part between the can body and the base plate.
  • a button-type secondary battery relates to a button-type secondary battery whose diameter is greater than its height, and includes an electrode assembly formed by alternating electrodes and a separator, a can body into which the electrode assembly is inserted, and a through hole formed on the inside.
  • a base plate covering the top opening of the can body and coupled to the can body, an electrode terminal at least partially inserted into a through hole of the base plate and covering the through hole, an insulating gasket for insulating between the electrode terminal and the base plate, and a base plate. It includes an insulating sheet disposed on the lower surface of the plate and insulating between the base plate and the electrode assembly, and a shield member located on the upper end of the rim of the electrode assembly.
  • the edge of the base plate and the opening of the can body may be joined by laser welding.
  • the electrode terminal, the insulating gasket, and the base plate may be joined by thermal fusion.
  • the shield member may be located between the upper end of the separator located at the outermost part of the electrode assembly and the welded portion, which is a portion coupled by laser welding.
  • the shield member may be made of an insulator.
  • the shield member may be a ring-shaped structure.
  • An inner surface of the shield member may be formed in an oblique line based on a cross-sectional view.
  • the shield member may have a right triangle shape in cross section, and a right angle corner of the right triangle may be positioned at a corner portion formed by a right angle meeting of the can body and the base plate based on the cross sectional view.
  • the shield member may be fixed so as not to shake.
  • the electrode terminal may form an anode, and the can body and base plate may form a cathode.
  • a coating layer containing a heat blocking material may be formed on a surface of the shield member facing the electrode assembly.
  • the heat blocking material may be ceramic.
  • the electrode assembly may be an electrode winding body in which one or more positive electrodes, one or more negative electrodes, and one or more separators are wound with each other.
  • a button-type secondary battery includes an electrode assembly formed by alternately disposing electrodes and a separator, a can body into which the electrode assembly is inserted, and a through hole formed inside, covering the upper opening of the can body and being coupled to the can body.
  • It includes an insulating sheet for insulation and a shield member located on the top of the rim of the electrode assembly, and thus has the effect of pressing down the separator of the electrode assembly and gathering it inward, which causes the separator to rise up and cover the can body It is possible to prevent interference with a laser welded portion between the electrode assembly and the base plate, and also, by pressing the electrode assembly down to improve stability, it is possible to prevent the electrode assembly from shaking inside the cell.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a button-type secondary battery according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a button-type secondary battery according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a button-type secondary battery according to a first embodiment of the present invention.
  • the button-type secondary battery 100 according to the first embodiment of the present invention may be a button-type secondary battery 100 whose diameter is greater than its height.
  • the button-type secondary battery 100 according to the first embodiment of the present invention includes an electrode assembly 110, a can body 120, a base plate 130, an electrode terminal 140, an insulating gasket 150, and an insulating sheet ( 160) may be included.
  • the electrode assembly 110 may be formed by disposing an anode, a separator, and a cathode.
  • the electrode assembly 110 may be a jelly roll type electrode assembly 110 in which electrodes and separators are alternately disposed and wound.
  • the electrode assembly 110 may be an electrode winding body in which one or more positive electrodes, one or more negative electrodes, and one or more separators are wound with each other.
  • the can body 120 may have a structure into which the electrode assembly 110 is inserted.
  • the can body 120 has an inner space, and the electrode assembly 110 can be vertically inserted into this inner space.
  • Vertically inserted may mean that the electrode assembly is inserted such that the winding axis of the electrode assembly is perpendicular to the bottom of the can body.
  • the can body 120 may have an opening at the top. That is, the upper part may be open and include a bottom part and a side wall part.
  • the base plate 130 may be coupled to the can body 120 while covering the upper opening 121 of the can body 120 .
  • This bonding may be a bonding by welding.
  • the edge 132 of the base plate and the opening 121 of the can body may be coupled by laser welding.
  • the welding portion 170 may be a portion where the rim 132 of the base plate and the opening 121 of the can body are welded by welding.
  • the form of this laser welding may be seam welding that is advantageous for preventing a pin hole.
  • a through hole 131 may be formed at an inner center of the base plate 130 .
  • the base plate is made of a metal material, and the metal material may be at least one selected from SUS, nickel-plated carbon steel, and Al.
  • the electrode terminal 140 may be a terminal coupled to a through hole 131 formed inside the base plate 130 .
  • the electrode terminal 140 may be an anode terminal forming an anode. This may be a result of the positive electrode of the electrode assembly 110 being connected to the electrode terminal 140 .
  • FIG. 1 a state in which the positive electrode tab 111 is connected to the lower surface of the electrode terminal 140 is shown. This connection may be a connection by welding.
  • the can body 120 and the base plate 130 may form a cathode.
  • the cathode of the electrode assembly 110 is connected to the can body 120 so that the can body 120 has a cathode.
  • the base plate 130 is welded to the can body 120, the same cathode as the can body 120 can be obtained.
  • FIG. 1 it is shown that the negative electrode tab 112 is connected to the bottom surface of the electrode terminal 140 . This connection may be a connection by welding.
  • the electrode terminal 140 may be inserted into the through hole 131 formed inside the base plate 130 and cover the through hole 131 .
  • the electrode terminal 140 is made of a metal material, and the metal material may be at least one selected from SUS, nickel-plated carbon steel, and Al.
  • the insulating gasket 150 may be configured to insulate the electrode terminal 140 and the base plate 130 . That is, it may be configured to prevent a short circuit from occurring between the electrode terminal 140 and the base plate 130 .
  • the electrode terminal 140 forms an anode
  • the base plate 130 coupled to the body of the can body 120 which is a cathode
  • the electrode terminal 140 has a cathode
  • a structure insulating between the two is required, and this structure may be an insulating gasket 150.
  • the electrode terminal 140, the insulating gasket 150, and the base plate 130 may be bonded by thermal fusion.
  • a rivet structure was used to couple the electrode terminals 140, but in the button-type secondary battery 100 according to the first embodiment of the present invention, a heat-sealed structure may be used instead of the rivet structure.
  • the insulating sheet 160 may be positioned on the lower surface of the base plate 130 and insulate between the base plate 130 and the electrode assembly 110 .
  • the insulating sheet 160 may be attached to the lower surface of the base plate 130 . When attached in this way, the insulating sheet 160 may be stably positioned without moving.
  • the button-type secondary battery may include a shield member 190 .
  • the shield member 190 may be positioned at an upper end of the rim of the electrode assembly 110 .
  • the shield member 190 may be located between an upper end of the separator located at the outermost part of the electrode assembly 110 and the welding portion 170, which is a portion coupled by the laser welding.
  • the shield member 190 may be made of an insulator. As the shield member 190 has such a configuration, it is possible to prevent interference with the laser welding portion between the can body 120 and the base plate 130 due to the separation film of the electrode assembly 110 rising upward.
  • the shield member 190 may be a ring-shaped structure. That is, the electrode assembly 110 may have a cylindrical shape, and the shield member 190 may have a three-dimensional ring shape in order to be disposed in an upper edge region of the cylindrical shape.
  • the inner surface of the shield member 190 may be formed in an oblique line on a cross-sectional basis. Accordingly, the shield member 190 has an effect of pressing down the separator of the electrode assembly 110 and gathering it inward, and as a result, the separator rises upward and interferes with the laser welding portion between the can body 120 and the base plate 130. can be prevented more effectively.
  • the shield member 190 has an effect of pressing down the top of the separator of the electrode assembly 110, and as a result, the lower surface of the electrode assembly 110 can be in close contact with the bottom surface of the can body 120. Through this, the stability of the electrode assembly 110 can be improved.
  • the button-type secondary battery 100 can prevent the electrode assembly 110 from shaking inside the cell by pressing the electrode assembly 110 down to improve fixation. Accordingly, stability and safety of the button-type secondary battery 100 can be guaranteed, and welding of the electrode tab (anode tab 111 or cathode tab 112) can be prevented from falling.
  • the shield member 190 may have a right triangle shape in cross section. Based on the cross-sectional view of FIG. 1 , a right angle corner of a right triangle may be positioned at a corner portion where the can body 120 and the base plate 130 meet at a right angle.
  • a surface forming a right angle corner of the shield member 190 may be attached to at least one surface of the can body 120 or the base plate 130 . If attached, the shield member 190 may be more stably fixed without being shaken.
  • the electrode terminal 140 is the insertion portion 141 inserted into the through hole 131, and the outer side from the upper end of the insertion portion 141 It may include a terminal plate portion 142 that extends but has a plate shape and extends.
  • the insertion part 141 may have a shape in which the diameter of the cross section decreases as it goes down in a direction closer to the electrode assembly 110 .
  • An insertion hole 161 may be formed inside the insulating sheet 160 .
  • the lower end of the insertion portion 141 may be inserted into the insertion hole 161 of the insulating sheet 160 .
  • the lower end of the insertion part 141 may not touch the insulating sheet 160 . That is, the lower end of the insertion part 141 may not touch or press the insulating sheet 160 , and thus the insulating sheet 160 may be stably attached to the base plate 130 .
  • the insulating sheet 160 may be attached to the entire lower surface of the base plate 130 facing the electrode assembly 110.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a button-type secondary battery according to a second embodiment of the present invention.
  • Embodiment 2 of the present invention is different from embodiment 1 in that the coating layer 280 containing a heat blocking material is formed on the lower surface of the shield member 290 .
  • Example 1 Contents common to Example 1 will be omitted as much as possible, and Example 2 will be described with a focus on differences. That is, it is obvious that the content not described in Example 2 can be supplemented through the content of Example 1 if necessary.
  • the button-type secondary battery 200 includes a shield member 290, and a surface of the shield member 290 facing the electrode assembly 110 blocks heat.
  • a coating layer 280 containing a material may be formed.
  • a material that blocks heat included in the coating layer 280 may be ceramic.
  • a ceramic coating layer 280 may be formed on the lower surface of the shield member 290 .
  • the shield member 290 When formed in this structure, the shield member 290 can be protected even when high-temperature heat is generated inside the button-type secondary battery 200 . That is, even if high-temperature heat is generated, the shield member 290 may not be melted or damaged. Through this, the stability of the battery can be secured.

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Abstract

본 발명에 따른 버튼형 이차전지는 전극과 분리막이 교대로 배치되어 형성되는 전극조립체, 전극조립체가 삽입되는 캔바디, 내측에 관통홀이 형성되고, 캔바디의 상단 개구를 덮으며 캔바디에 결합되는 베이스 플레이트, 베이스 플레이트의 관통홀에 적어도 일부가 삽입되며 관통홀을 덮는 전극 단자, 전극 단자와 베이스 플레이트 사이를 절연하기 위한 절연 가스켓, 베이스 플레이트의 하면 상에 위치되고, 베이스 플레이트와 전극조립체 사이를 절연하는 절연 시트, 및 전극조립체의 테두리부 상단에 위치하는 쉴드(shield) 부재를 포함한다.

Description

버튼형 이차전지
관련출원과의 상호인용
본 출원은 2021년 07월 12일자 한국특허출원 제10-2021-0091247호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
기술분야
본 발명은 버튼형 이차전지에 관한 것으로서, 전극조립체의 분리막을 아래로 눌러 주고 안쪽으로 모아주는 효과가 있어 이로 인해 분리막이 위로 올라와 캔바디와 베이스 플레이트 간 레이저 용접 부분에 간섭을 일으키는 것을 방지할 수 있고, 또한, 전극조립체를 아래로 눌러 고정성을 향상시킴으로써 전극조립체가 셀 내부에서 흔들리는 것을 방지해 줄 수 있는 버튼형 이차전지에 관한 것이다.
근래에는 화석 연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경 오염의 관심이 증폭되며, 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래 생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있다. 이에 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 전력 생산 기술들에 대한 연구가 지속되고 있으며, 이렇게 생산된 전기 에너지를 더욱 효율적으로 사용하기 위한 전지 등의 전력 저장 장치 또한 지대한 관심이 이어지고 있다.
더욱이, 전지를 사용하는 전자 모바일 기기와 전기 자동차에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.
특히, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차 전지에 대한 수요가 높다.
이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지 등으로 분류될 수 있다. 그리고 최근에는 웨어러블 기기가 점점 소형화 되어가는 추세에 맞추어서 버튼형 이차전지 등의 소형 전지 개발의 중요성이 부각되고 있다.
버튼셀은 전지 캔 케이스인 캔바디의 내부에 전극조립체를 삽입한 후에 플레이트 형태의 덮개인 베이스 플레이트를 캔바디의 개구에 덮고 상기 캔 바디와 베이스 플레이트를 서로 레이저 용접 하였다. 그런데 종래의 버튼셀은 캔바디와 베이스 플레이트 사이 레이저 용접 부위로 전극조립체의 분리막이 올라와 레이저 용접 시 간섭을 일으키는 문제가 있었다. 이로 인제 제품 불량이 발생하게 되는데, 이는 버튼셀의 사이즈가 매우 작기 때문에 자주 발생하는 문제일 수 있었다.
또한, 웨어러블 기기에 사용되는 버튼셀은 사용 과정에서 필연적으로 많이 흔들리는 상황에 처하게 된다. 이런 경우에 있어서 종래의 버튼셀은, 전극조립체가 버튼셀 내부에서 같이 흔들리게 되는 문제가 있었다. 이처럼 전극조립체가 흔들리면 전극조립체의 전극에 연결된 전극 탭이 캔에 용접되어 있는 부위가 쉽게 떨어지므로 제품이 고장나게 되는 문제가 있었다.
본 발명은 위와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 전극조립체의 분리막을 아래로 눌러 주고 안쪽으로 모아주는 효과가 있어 이로 인해 분리막이 위로 올라와 캔바디와 베이스 플레이트 간 레이저 용접 부분에 간섭을 일으키는 것을 방지할 수 있고, 또한, 전극조립체를 아래로 눌러 고정성을 향상시킴으로써 전극조립체가 셀 내부에서 흔들리는 것을 방지해 줄 수 있는 버튼형 이차전지를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 버튼형 이차전지는, 지름의 길이가 높이보다 큰 버튼형 이차전지에 관한 것으로서, 전극과 분리막이 교대로 배치되어 형성되는 전극조립체, 전극조립체가 삽입되는 캔바디, 내측에 관통홀이 형성되고, 캔바디의 상단 개구를 덮으며 캔바디에 결합되는 베이스 플레이트, 베이스 플레이트의 관통홀에 적어도 일부가 삽입되며 관통홀을 덮는 전극 단자, 전극 단자와 베이스 플레이트 사이를 절연하기 위한 절연 가스켓, 베이스 플레이트의 하면 상에 위치되고, 베이스 플레이트와 전극조립체 사이를 절연하는 절연 시트, 및 전극조립체의 테두리부 상단에 위치하는 쉴드(shield) 부재을 포함한다.
베이스 플레이트의 테두리와 캔바디의 개구는 레이저 용접에 의하여 결합될 수 있다.
전극 단자, 절연 가스켓, 및 베이스 플레이트는 열융착으로 접합될 수 있다.
쉴드 부재는 전극조립체에서 최외각에 위치하는 분리막의 상단과 레이저 용접에 의하여 결합되는 부위인 용접부 사이에 위치할 수 있다.
쉴드 부재는 절연체로 이루어질 수 있다.
쉴드 부재는 링 형상의 구조물일 수 있다.
쉴드 부재는 단면도 기준으로 안쪽면이 사선으로 형성될 수 있다.
쉴드 부재는 단면이 직각 삼각형 모양을 가지며, 단면도를 기준으로, 캔바디와 베이스 플레이트가 직각으로 만나 이루는 코너부에 직각 삼각형의 직각 모서리가 위치할 수 있다.
쉴드 부재는 흔들리지 않도록 고정될 수 있다.
전극 단자는 양극을 형성하고, 캔바디 및 베이스 플레이트는 음극을 형성할 수 있다.
쉴드 부재에서 전극조립체를 바라보는 면에는 열을 차단하는 물질을 포함하는 코팅층이 형성될 수 있다.
열을 차단하는 물질은 세라믹일 수 있다.
전극조립체는 한 개 이상의 양극, 한 개 이상의 음극, 한 개 이상의 분리막이 서로 권취된 전극 권회체일 수 있다.
본 발명에 따른 버튼형 이차전지는 전극과 분리막이 교대로 배치되어 형성되는 전극조립체, 전극조립체가 삽입되는 캔바디, 내측에 관통홀이 형성되고, 캔바디의 상단 개구를 덮으며 캔바디에 결합되는 베이스 플레이트, 베이스 플레이트의 관통홀에 적어도 일부가 삽입되며 관통홀을 덮는 전극 단자, 전극 단자와 베이스 플레이트 사이를 절연하기 위한 절연 가스켓, 베이스 플레이트의 하면 상에 위치되고, 베이스 플레이트와 전극조립체 사이를 절연하는 절연 시트, 및 전극조립체의 테두리부 상단에 위치하는 쉴드(shield) 부재을 포함하며, 그에 따라, 전극조립체의 분리막을 아래로 눌러 주고 안쪽으로 모아주는 효과가 있어 이로 인해 분리막이 위로 올라와 캔바디와 베이스 플레이트 간 레이저 용접 부분에 간섭을 일으키는 것을 방지할 수 있고, 또한, 전극조립체를 아래로 눌러 고정성을 향상시킴으로써 전극조립체가 셀 내부에서 흔들리는 것을 방지해 줄 수 있다.
도 1는 본 발명의 실시예 1에 따른 버튼형 이차전지를 도시하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 2에 따른 버튼형 이차전지를 도시하는 단면도이다.
이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분 또는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하였으며, 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서는, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호를 붙이도록 한다
또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
실시예 1
도 1는 본 발명의 실시예 1에 따른 버튼형 이차전지를 도시하는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 버튼형 이차전지(100)는 지름의 길이가 높이보다 큰 버튼형 이차전지(100)일 수 있다. 그리고 본 발명의 실시예 1에 따른 버튼형 이차전지(100)는 전극조립체(110), 캔바디(120), 베이스 플레이트(130), 전극 단자(140), 절연 가스켓(150), 및 절연 시트(160)를 포함할 수 있다.
전극조립체(110)는 양극, 분리막, 음극이 배치되어 형성될 수 있다. 전극조립체(110)는 전극과 분리막이 교대로 배치되어 권취된 형태를 가지는 젤리롤형 전극조립체(110)일 수 있다. 이러한 전극조립체(110)는 한 개 이상의 양극, 한 개 이상의 음극, 한 개 이상의 분리막이 서로 권취된 전극 권회체일 수 있다.
캔바디(120)는 전극조립체(110)가 삽입되는 구성일 수 있다. 캔바디(120)는 내부 공간이 형성되어 있고, 이 내부공간에 전극조립체(110)가 수직으로 삽입될 수 있다. 수직으로 삽입된다는 것은 전극조립체의 권취 축이 캔바디의 바닥부와 수직을 이루도록 전극조립체가 삽입된다는 것을 의미할 수 있다. 캔바디(120)는 위쪽에 개구를 가질 수 있다. 즉 위쪽이 열려 있고 바닥부와 측벽부를 포함하는 구성일 수 있다.
베이스 플레이트(130)는 캔바디(120)의 상단 개구(121)를 덮으며 캔바디(120)에 결합될 수 있다. 이 결합은 용접에 의한 결합일 수 있다. 구체적으로, 베이스 플레이트의 테두리(132)와 캔바디의 개구(121)는 레이저 용접에 의하여 결합될 수 있다. 이렇게 용접에 의하여 베이스 플레이트의 테두리(132)와 캔바디의 개구(121)가 용접되는 부분이 용접부(170)일 수 있다.
그리고 이 레이저 용접의 형태는 용접 핀 홀(pin hole) 방지에 유리한 심용접(seam welding)일 수 있다. 그리고 베이스 플레이트(130)에는 내측 중앙에 관통홀(131)이 형성될 수 있다. 여기서, 베이스 플레이트는 금속 소재로 마련되고, 이 금속 소재는 SUS, 니켈 도금된 탄소강, Al 중 선택된 어느 하나 이상일 수 있다.
전극 단자(140)는 베이스 플레이트(130)의 내측에 형성된 관통홀(131)에 결합되는 단자일 수 있다. 전극 단자(140)는 양극을 형성하는 양극 단자일 수 있다. 이는 전극조립체(110)의 양극이 전극 단자(140)에 연결됨에 따른 결과일 수 있다. 도 1에서 양극 탭(111)이 전극 단자(140)의 하면에 연결되고 있는 모습이 도시되고 있다. 이 연결은 용접에 의한 연결일 수 있다.
전극 단자(140)가 양극을 형성하는 경우, 캔바디(120) 및 베이스 플레이트(130)는 음극을 형성할 수 있다. 전극조립체(110)의 음극이 캔바디(120)에 연결되어 캔바디(120)가 음극을 띄게 되는데 베이스 플레이트(130)는 캔바디(120)에 용접 됨에 따라 캔바디(120)와 동일한 음극을 띌 수 있다. 도 1에서 음극 탭(112)이 전극 단자(140)의 바닥면에 연결되고 있는 모습이 도시되고 있다. 이 연결은 용접에 의한 연결일 수 있다.
전극 단자(140)는 베이스 플레이트(130)의 내측에 형성된 관통홀(131)에 적어도 일부가 삽입되며 관통홀(131)을 덮는 구성일 수 있다. 전극 단자(140)는 금속 소재로 마련되고, 이 금속 소재는 SUS, 니켈 도금된 탄소강, Al 중 선택된 어느 하나 이상일 수 있다.
절연 가스켓(150)는 전극 단자(140)와 베이스 플레이트(130)를 절연하기 위한 구성일 수 있다. 즉, 전극 단자(140)와 베이스 플레이트(130) 사이에 쇼트가 일어나는 것을 방지하는 구성일 수 있다. 전극 단자(140)가 양극을 형성하는 경우, 음극인 캔바디(120)의 몸체에 결합되어 있는 베이스 플레이트(130)는 음극을 띄고, 전극 단자(140)는 양극을 띄므로, 이 전극 단자(140)와 베이스 플레이트(130) 둘 사이를 절연하는 구조물이 필요한데, 이 구조물이 절연 가스켓(150)일 수 있다.
그리고, 전극 단자(140), 절연 가스켓(150), 및 베이스 플레이트(130)는 열융착으로 접합되어 있을 수 있다. 종래 기술에서는 전극 단자(140)를 결합시키기 위해서 리벳 구조를 사용했지만, 본 발명의 실시예 1에 따른 버튼형 이차전지(100)에서는 리벳 구조 대신 열융착 구조가 사용될 수 있다.
절연 시트(160)는 베이스 플레이트(130)의 하면 상에 위치되고, 베이스 플레이트(130)와 전극조립체(110) 사이를 절연하는 구성일 수 있다.
그리고 절연 시트(160)는 베이스 플레이트(130)의 하면에 부착되어 있을 수 있다. 이렇게 부착되어 있는 경우 절연 시트(160)가 움직이지 않고 안정적으로 위치되어 있을 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 버튼형 이차전지는 쉴드(shield) 부재(190)를 포함할 수 있다. 쉴드 부재(190)는 전극조립체(110)의 테두리부 상단에 위치하는 구성일 수 있다.
쉴드 부재(190)는 상기 전극조립체(110)에서 최외각에 위치하는 분리막의 상단과 상기 레이저 용접에 의하여 결합되는 부위인 용접부(170) 사이에 위치할 수 있다. 이러한 쉴드 부재(190)는 절연체로 이루어질 수 있다. 쉴드 부재(190)는 이러한 구성을 가짐에 따라 전극조립체(110)의 분리막이 위로 올라와 캔바디(120)와 베이스 플레이트(130) 간 레이저 용접 부분에 간섭을 일으키는 것을 방지할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 실시예 1에 따른 버튼형 이차전지(100)에서 쉴드 부재(190)는 링 형상의 구조물일 수 있다. 즉, 전극조립체(110)가 원기둥 형상일 수 있으며, 이러한 원기둥 형상의 상단 테두리 영역에 배치되기 위하여 쉴드 부재(190)는 3차원 적으로 링 형상의 형태를 가질 수 있다.
또한, 도 1에서 도시 되는 바와 같이, 쉴드 부재(190)는 단면도 기준으로 안쪽면이 사선으로 형성되어 있을 수 있다. 그에 따라 쉴드 부재(190)는 전극조립체(110)의 분리막을 아래로 눌러 주고 안쪽으로 모아주는 효과가 있어 이로 인해 분리막이 위로 올라와 캔바디(120)와 베이스 플레이트(130) 간 레이저 용접 부분에 간섭을 일으키는 것을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 쉴드 부재(190)는 전극조립체(110) 분리막 상단을 아래로 누르는 효과가 있으며 그로 인하여 전극조립체(110)의 하면은 캔바디(120)의 바닥면에 밀착될 수 있다. 이를 통해 전극조립체(110)의 고정성을 향상시킬 수 있다
이처럼 본 발명의 실시예 1에 따른 버튼형 이차전지(100)는, 전극조립체(110)를 아래로 눌러 고정성을 향상시킴으로써 전극조립체(110)가 셀 내부에서 흔들리는 것을 방지해 줄 수 있다. 그에 따라 버튼형 이차전지(100)의 안정성 및 안전성을 보장해 줄 수 있으며, 또한 전극 탭(양극 탭(111) 또는 음극 탭(112))의 용접이 떨어지지 않도록 할 수 있다.
그리고 쉴드 부재(190)의 안정적인 고정 효과를 위하여, 쉴드 부재(190)는 단면이 직각 삼각형 모양을 가질 수 있다. 도 1의 단면도를 기준으로, 캔바디(120)와 베이스 플레이트(130)가 직각으로 만나 이루는 코너부에 직각 삼각형의 직각 모서리가 위치하는 형태가 될 수 있다.
또한, 더 효과적인 고정을 위해서 쉴드 부재(190)의 직각 모서리를 이루는 면은 캔바디(120) 또는 베이스 플레이트(130) 중 적어도 어느 하나의 면에 부착되어 있는 형태일 수 있다. 부착이 되어 있다면 쉴드 부재(190)는 흔들리지 않고 더욱 안정적으로 고정되어 있을 수 있다.
더 구체적으로, 본 발명의 실시예 1에 따른 버튼형 이차전지(100)에서, 전극 단자(140)는 관통홀(131)에 삽입되는 삽입부(141), 및 삽입부(141)의 상단에서 외측으로 연장하되 플레이트(plate)의 형태를 가지며 연장하는 단자 플레이트부(142)를 포함할 수 있다.
이때, 삽입부(141)는 전극조립체(110)에 가까워지는 방향으로 내려갈수록 횡단면의 지름이 줄어드는 형태일 수 있다. 절연 시트(160)에는 내측에 삽입홀(161)이 형성되어 있을 수 있다. 이 경우, 삽입부(141)의 하단부가 절연 시트(160)의 삽입홀(161)에 삽입되어 있는 형태일 수 있다. 이와 같은 구조를 가질 경우, 삽입부(141)의 하단부가 절연 시트(160)에 닿지 않을 수 있다. 즉, 삽입부(141)의 하단부가 절연 시트(160)를 건드리거나 가압하지 않을 수 있게 되며, 그에 따라 절연 시트(160)가 안정적으로 베이스 플레이트(130)에 부착되어 있을 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예 1에 따른 버튼형 이차전지(100)에서, 절연 시트(160)는 베이스 플레이트(130)의 하면 중 전극조립체(110)를 바라보는 면 전체에 부착되어 있을 수 있다.
실시예 2
도 2는 본 발명의 실시예 2에 따른 버튼형 이차전지를 도시하는 단면도이다.
본 발명의 실시예 2는, 쉴드 부재(290) 의 하면에 열을 차단하는 물질을 포함하는 코팅층(280)이 형성되어 있다는 점에서 실시예 1과 차이가 있다.
실시예 1과 공통된 내용은 가급적 생략하고 차이점 중심으로 실시예 2에 대해서 설명하기로 한다. 즉, 실시예 2에서 설명하지 않은 내용이 필요한 경우 실시예 1의 내용을 통해 보완될 수 있음은 자명하다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예 2에 따른 버튼형 이차전지(200)는 쉴드 부재(290)를 포함하며, 쉴드 부재(290)에서 전극조립체(110)를 바라보는 면에는 열을 차단하는 물질을 포함하는 코팅층(280)이 형성되어 있을 수 있다. 여기서 코팅층(280)에 포함된 열을 차단하는 물질은 세라믹일 수 있다. 일 예로 쉴드 부재(290)의 하면에 세라믹 코팅층(280)을 형성할 수 있다.
이러한 구조로 형성될 경우, 버튼형 이차전지(200) 내부에서 고온의 열이 발생하더라도 쉴드 부재(290)가 보호될 수 있다. 즉, 고온의 열이 발생하더라도 쉴드 부재(290)가 녹거나 훼손되지 않을 수 있다. 이를 통해 전지의 안정성을 담보할 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 실시가 가능하다.
[부호의 설명]
100, 200: 버튼형 이차전지
110: 전극조립체
111: 양극 탭
112: 음극 탭
120: 캔바디
121: 캔바디의 개구
130: 베이스 플레이트
131: 관통홀
132: 베이스 플레이트의 테두리
140: 전극 단자
141: 삽입부
142: 단자 플레이트부
150: 절연 가스켓
160: 절연 시트
161: 삽입홀
170: 용접부
280: 코팅층
190, 290: 쉴드 부재

Claims (13)

  1. 지름의 길이가 높이보다 큰 버튼형 이차전지에 있어서,
    전극과 분리막이 교대로 배치되어 형성되는 전극조립체;
    상기 전극조립체가 삽입되는 캔바디;
    내측에 관통홀이 형성되고, 상기 캔바디의 상단 개구를 덮으며 상기 캔바디에 결합되는 베이스 플레이트;
    상기 베이스 플레이트의 상기 관통홀에 적어도 일부가 삽입되며 상기 관통홀을 덮는 전극 단자;
    상기 전극 단자와 상기 베이스 플레이트 사이를 절연하기 위한 절연 가스켓;
    상기 베이스 플레이트의 하면 상에 위치되고, 상기 베이스 플레이트와 상기 전극조립체 사이를 절연하는 절연 시트; 및
    상기 전극조립체의 테두리부 상단에 위치하는 쉴드(shield) 부재을 포함하는 버튼형 이차전지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 베이스 플레이트의 테두리와 상기 캔바디의 개구는 레이저 용접에 의하여 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극 단자, 상기 절연 가스켓, 및 상기 베이스 플레이트는 열융착으로 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 쉴드 부재는 상기 전극조립체에서 최외각에 위치하는 분리막의 상단과 상기 레이저 용접에 의하여 결합되는 부위인 용접부 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 쉴드 부재는 절연체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 쉴드 부재는 링 형상의 구조물인 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 쉴드 부재는 단면도 기준으로 안쪽면이 사선으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 쉴드 부재는 단면이 직각 삼각형 모양을 가지며,
    단면도를 기준으로, 상기 캔바디와 상기 베이스 플레이트가 직각으로 만나 이루는 코너부에 상기 직각 삼각형의 직각 모서리가 위치하는 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 쉴드 부재는 흔들리지 않도록 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극 단자는 양극을 형성하고,
    상기 캔바디 및 상기 베이스 플레이트는 음극을 형성하는 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 쉴드 부재에서 상기 전극조립체를 바라보는 면에는 열을 차단하는 물질을 포함하는 코팅층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 열을 차단하는 물질은 세라믹인 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극조립체는 한 개 이상의 양극, 한 개 이상의 음극, 한 개 이상의 분리막이 서로 권취된 전극 권회체인 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
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