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KR101274806B1 - 이차 전지 - Google Patents

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KR101274806B1
KR101274806B1 KR1020110073880A KR20110073880A KR101274806B1 KR 101274806 B1 KR101274806 B1 KR 101274806B1 KR 1020110073880 A KR1020110073880 A KR 1020110073880A KR 20110073880 A KR20110073880 A KR 20110073880A KR 101274806 B1 KR101274806 B1 KR 101274806B1
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 내부 압력이 상승하는 경우에 내부 단락을 일으켜 퓨즈를 동작시킴으로써 내부 압력의 과도한 상승을 방지할 뿐만 아니라, 외부 요인에 의한 단락에 대해 안정성을 갖는 이차 전지에 관한 것이다.
일 예로서, 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 단락 홀을 구비하며 상기 케이스의 개구를 밀봉하는 캡 플레이트를 포함하는 캡 조립체; 및 상기 단락홀에 설치되는 단락 플레이트, 상기 캡 플레이트로부터 이격된 외측에 상기 단락 홀의 적어도 일부를 덮도록 설치되어 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되는 연결 플레이트를 포함하는 단락 부재를 포함하며, 상기 케이스 및 캡 조립체는 상기 전극 조립체와 전기적으로 절연된 것을 특징으로 하는 이차 전지가 제공된다.

Description

이차 전지{Rechargeable battery}
본 발명은 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지(Rechargeable battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지로서, 하나의 전지 셀이 팩 형태로 포장된 저용량 전지의 경우 휴대폰 및 캠코더와 같은 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 전지 팩이 수십 개 연결된 전지 팩 단위의 대용량 전지의 경우 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.
이차 전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형, 각형을 들 수 있으며, 양, 음극판 사이에 절연체인 세퍼레이터를 개재하여 형성된 전극 조립체와 전해액을 케이스에 내장 설치하고, 케이스에 전극 단자가 형성된 캡 조립체를 설치하여 구성된다.
한편, 이차 전지는 과충전 등에 의해 과도한 열이 발생하거나 전해액이 분해되면 내부 압력이 상승하여 발화되거나 폭발할 수 있다. 이에 따라, 안전성을 향상시킬 수 있는 구조의 이차 전지가 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 이차 전지의 내부 압력이 상승하는 경우에 내부 단락을 일으켜 퓨즈를 동작시킴으로써 내부 압력의 과도한 상승을 방지할 뿐만 아니라, 외부 요인에 의한 단락에 대해 안정성을 갖는 이차 전지를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 이차 전지는, 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 단락 홀을 구비하며 상기 케이스의 개구를 밀봉하는 캡 플레이트를 포함하는 캡 조립체; 및 상기 단락홀에 설치되는 단락 플레이트, 상기 캡 플레이트로부터 이격된 외측에 상기 단락 홀의 적어도 일부를 덮도록 설치되어 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되는 연결 플레이트를 포함하는 단락 부재를 포함하며, 상기 케이스 및 캡 조립체는 상기 전극 조립체와 전기적으로 절연된 것일 수 있다.
또한, 상기 전극 조립체는 제 1 전극판 및 제 2 전극판을 포함하며, 상기 단락 부재는 상기 캡 플레이트의 일측에 설치되는 제 1 단락 부재 및 타측에 설치되는 제 2 단락 부재를 포함할 수 있다.
또한, 상기 단락 플레이트는 상기 이차 전지의 내부 압력이 설정 압력보다 커지면 상기 연결 플레이트와 접촉하는 것일 수 있으며,
상기 단락 플레이트는 상기 전극 조립체를 향해 볼록하게 형성된 라운드부; 및 상기 캡 플레이트에 고정되는 테두리부를 포함하는 반전 플레이트로 이루어지는 것일 수 있고,
상기 이차 전지는 상기 연결 플레이트와 상기 캡 플레이트 사이에 설치되며, 상기 단락 홀과 대응되는 영역이 개구된 상부 절연 부재를 더 포함하는 것일 수 있다.
또한, 상기 단락 플레이트는 상기 이차 전지의 내부 압력이 설정 압력보다 커지면, 상기 연결 플레이트와 면 접촉(surfacce contact)하는 것일 수 있으며,
상기 연결 플레이트 중 상기 단락 플레이트와 접촉하는 면은 오목한 형상을 갖는 것일 수 있으며, 상기 단락 플레이트 중 상기 연결 플레이트와 접촉하는 면은 평평한 형상을 갖는 것일 수 있다.
또한, 상기 목적 달성을 위해 본 발명에 따른 이차 전지는 제 1 전극판 및 제 2 전극판을 포함하는 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 상기 제 1 전극판과 전기적으로 연결되는 제 1 전극 단자, 상기 제 2 전극판과 전기적으로 연결되는 제 2 전극 단자, 제 1 단락 홀 및 제 2 단락 홀을 구비하고 상기 케이스의 개구를 밀봉하며 상기 제 1 전극 단자 및 제 2 전극 단자와 전기적으로 절연된 캡플레이트를 포함하는 캡조립체; 상기 제 1 단락 홀에 설치되는 제 1 단락 플레이트, 상기 캡 플레이트로부터 이격된 외측에 상기 제 1 단락 홀의 적어도 일부를 덮도록 설치되며 상기 제 1 전극 단자와 전기적으로 연결되는 제 1 연결 플레이트를 포함하는 제 1 단락 부재; 및 상기 제 2 단락 홀에 설치되는 제 2 단락 플레이트, 상기 캡 플레이트로부터 이격된 외측에 상기 제 2 단락 홀의 적어도 일부를 덮도록 설치되며 상기 제 2 전극 단자와 전기적으로 연결되는 제 2 연결 플레이트를 포함하는 제 2 단락 부재를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 단락 플레이트 및 제 2 단락 플레이트는 상기 이차 전지의 내부 압력이 설정 압력보다 커지면 각각 상기 제 1 연결 플레이트 및 제 2 연결 플레이트와 접촉하는 것일 수 있으며,
상기 제 1 단락 플레이트 및 제 2 단락 플레이트는 상기 전극 조립체를 향해 볼록하게 형성된 라운드부; 및 상기 캡 플레이트에 고정되는 테두리부를 포함할 수 있고,
상기 이차 전지는 제 1 연결 플레이트와 상기 캡플레이트 사이에 설치되며, 상기 제 1 단락 홀과 대응되는 영역이 개구된 제 1 상부 절연 부재; 및 상기 제 2 연결 플레이트와 상기 캡플레이트 사이에 설치되며, 상기 제 2 단락 홀과 대응되는 영역이 개구된 제 2 상부 절연 부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 단락 플레이트 및 제 2 단락 플레이트는 상기 이차 전지의 내부 압력이 설정 압력보다 커지면, 상기 제 1 연결 플레이트 및 제 2 연결 플레이트와 각각 면 접촉(surfacce contact)하는 것일 수 있으며,
상기 연결 플레이트 중 상기 단락 플레이트와 접촉하는 면은 면은 오목한 형상을 갖는 것일 수 있고,
상기 단락 플레이트 중 상기 연결 플레이트와 접촉하는 면은 평평한 형상을 갖는 것일 수 있다.
또한, 상기 이차 전지는 이차 전지의 전류 경로 상에 설치된 적어도 하나 이상의 퓨즈부를 더 구비할 수 있다.
본 발명에 따른 이차 전지는 과충전과 같은 내부 요인에 따른 과도한 압력 상승을 방지하는 효과를 가져올 뿐만 아니라, 외부 케이스가 관통되는 경우와 같은 외부 요인에 의한 단락을 방지하는 효과를 가져온다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에 대한 완성 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타난 이차 전지를 I-I＇선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3a는 도 2에 나타난 A부분(단락 부재)에 대한 확대도로서, 단락 플레이트가 반전되기 이전을 나타내는 도면이다.
도 3b는 도 3a에 나타난 단락 플레이트가 반전된 이후를 나타내는 도면이다.
도 4a 및 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지에 대한 부분 단면도이다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지에 대한 부분 단면도이다.
이하 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에 대한 완성 사시도이고, 도 2는 도 1에 나타난 이차 전지를 I-I＇선을 따라 절단한 단면도이다. 또한, 도 3a는 도 2에 나타난 A부분(단락 부재)에 대한 확대도로서, 단락 플레이트가 반전되기 이전을 나타내는 도면이며, 도 3b는 도 3a에 나타난 단락 플레이트가 반전된 이후를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는 전극 조립체(10), 제 1 집전판(20), 제 2 집전판(30), 케이스(40), 캡 조립체(50) 및 단락 부재(60)를 포함한다.
상기 전극 조립체(10)는 얇은 판형 혹은 막형으로 형성된 제 1 전극판(11), 세퍼레이터(13), 제 2 전극판(12)의 적층체를 권취하거나 겹쳐서 형성한다. 여기서, 제 1 전극판(11)은 양극으로서 작용할 수 있으며, 제 2 전극판(12)은 음극으로서 작용할 수 있다.
상기 제 1 전극판(11)은 알루미늄과 같은 금속 포일로 형성된 제 1 전극 집전체에 전이금속 산화물 등의 제 1 전극 활물질을 도포함으로써 형성되며, 제 1 활물질이 도포되지 않은 영역인 제 1 전극 무지부(11a)를 포함한다. 상기 제1 전극 무지부(11a)는 제 1 전극판(11)과, 제 1 전극판의 외부 간의 전류 흐름의 통로가 된다. 한편, 본 발명에서 상기 제 1 전극판(11)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기 제 2 전극판(12)은 니켈 또는 구리와 같은 금속 포일로 형성된 제 2 전극 집전체에 흑연 또는 탄소 등의 제 2 전극 활물질을 도포함으로써 형성되며, 제 2 활물질이 도포되지 않은 영역인 제 2 전극 무지부(12a)를 포함한다. 상기 제 2 전극 무지부(12a)는 제 2 전극판(12)과, 제 2 전극판의 외부 간의 전류 흐름의 통로가 된다. 한편, 본 발명에서 상기 제 2 전극판(12)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
또한, 상기와 같은 제 1 전극판(11) 및 제 2 전극판(12)은 극성을 달리하여 배치 될 수 있다.
상기 세퍼레이터(13)는 제 1 전극판(11)과 제 2 전극판(12) 사이에 위치되어 쇼트를 방지하고, 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 역할을 하며, 폴리에틸렌이나, 폴리 프로필렌이나, 폴리 에틸렌과 폴리 프로필렌의 복합 필름으로 이루어져 있다. 한편, 본 발명에서 상기 세퍼레이터(13)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기 전극 조립체(10)의 양측 단부에는 제 1 전극판(11)과 제 2 전극판(12) 각각과 전기적으로 연결되는 제 1 집전판(20)과 제 2 집전판(30)이 결합된다.
상기 제 1 집전판(20)은 알루미늄 등의 도전성 재질로 형성되며, 전극 조립체(10)의 일측 단부로 돌출된 제1 전극 무지부(11a)와 접촉됨으로써, 제 1 전극판(11)과 전기적으로 연결된다. 상기 제1 집전판(20)은, 도 2를 참조하면, 제 1 연결부(21), 제 1 연장부(23), 제 1 단자 홀(24) 및 퓨즈부(25)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제 1 연결부(21)는 전극 조립체(10)의 상부와 캡 조립체(50)의 하부 사이에 설치되며, 플레이트 형태로 형성된다.
상기 제 1 연장부(23)는 제 1 연결부(21)의 단부에서 절곡되고 연장되며, 제 1 전극 무지부(11a)와 실질적으로 접촉하는 플레이트 형태로 형성된다. 여기서, 상기 제 1 연결부(21)와 제 1 연장부(23)가 만나는 모서리를 “C”라고 하기로 하며, 상기 제 1 연결부(21)와 제 1 연장부(23)는 상기 모서리(C)를 중심으로 수직을 이룰 수 있다.
상기 제 1 단자 홀(24)은 제 1 연결부(21)의 일측에 형성되며, 제 1 연결부(21) 중 상기 캡 조립체(50)의 제 1 전극 단자(52)가 끼워져 결합되는 공간을 제공한다. 여기서, 상기 제 1 단자 홀(24)은 연결부(22) 중 모서리(C)와 멀리 이격되게 위치한다.
상기 퓨즈부(25)는 전해액과 접촉하지 않도록 전극 조립체(10)의 상부 영역, 즉 제 1 연결부(21) 상에 형성된다. 또한, 상기 퓨즈부(25)는 제 1 단자 홀(24)에 결합되는 제 1 전극 단자(52)와 중첩되지 않도록 제 1 연결부(21) 중 모서리(C)와 인접한 영역에 위치한다. 구체적으로, 상기 퓨즈부(25)는 퓨즈 홀(25a)과, 퓨즈 홀(25a)의 주변에서 돌출된 보강돌기(25b)를 갖는다. 상기 퓨즈 홀(25a)은 이차 전지(100)에 단락이 발생하여 큰 전류가 흐르는 경우 발생한 열에 의해 퓨즈 홀(25a)이 형성된 영역을 용융되게 하여 전류의 흐름을 차단하는 역할을 한다. 상기 보강돌기(25b)는 이차 전지(100)에 단락이 발생 되기 전 외부 충격에 대해 퓨즈 홀(25a)이 형성된 영역의 강도를 보강하는 강도 보강 기능을 한다.
도 2에서는 상기 퓨즈부(25)가 제 1 집전판(20)에 형성된 경우만을 도시하고 있으나, 퓨즈부(25)는 이차 전지에 과전류가 흐르는 경우에 전류를 차단해 주는 기능을 하는 것이므로, 제 1 집전판(20)이 아니더라도 이차 전지의 전류 경로 상에 설치되어 있으면 동작이 가능하다. 따라서, 상기 퓨즈부(25)는 제 1 집전판(20)이 아닌 제 2 집전판(30)에 설치되어 있어도 무방하며, 양 쪽 모두에 설치되어 있는 경우도 가능하다.
상기 제 2 집전판(30)은 니켈 등의 도전성 재질로 형성되며, 전극 조립체(10)의 타측 단부로 돌출된 제 2 전극 무지부(12a)와 접촉됨으로써, 제 2 전극판(12)과 전기적으로 연결된다. 상기 제 2 집전판(30)은 제 2 연결부(31), 제 2 연장부(33) 및 제 2 단자 홀(34)을 포함한다.
상기 제 2 집전판(30)의 제 2 연결부(31), 제 2 연장부(33) 및 제 2 단자 홀(34)은 도 2에 도시된 상기 제 1 집전판(20)의 제 1 연결부(21), 제 1 연장부(23) 및 제 1 단자 홀(24)과 각각 동일한 형상을 가지며 동일한 역할을 하므로, 중복된 설명은 생략하기로 한다.
상기 케이스(40)는 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 니켈이 도금된 스틸과 같은 도전성 금속으로 형성되며, 전극 조립체(10), 제 1 집전판(20) 및 제 2 집전판(30)이 삽입 안착될 수 있는 개구부가 형성된 대략 육면체 형상으로 이루어진다. 도 2에서는 케이스(40)와 캡 조립체(50)가 결합된 상태로 도시되고 있으므로 개구부가 도시되지 않았지만, 캡 조립체(50)의 둘레 부분이 실질적으로 개방된 부분이다. 한편, 케이스(40)의 내면은 절연처리 되어 전극 조립체(10), 제 1 집전판(20), 제 2 집전판(30) 및 캡 조립체(50)와 전기적 절연 상태를 유지하는 것이 바람직하다.
상기 캡 조립체(50)는 케이스(40)에 결합된다. 상기 캡 조립체(50)는 구체적으로 캡 플레이트(51), 제 1 전극 단자(52), 제 2 전극 단자(53), 가스켓(54), 너트(55)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 상기 캡 조립체(50)는 마개(56), 벤트 플레이트(57), 상부 절연부재(58) 및 하부 절연 부재(59)를 포함할 수 있다.
상기 캡 플레이트(51)는 케이스(40)의 개구를 밀봉하며, 케이스(40)와 동일한 재질로 형성될 수 있다. 상기 캡 플레이트(51)는 전해액 주입구(51a), 벤트 홀(51b) 및 단락 홀(51c)을 가질 수 있다. 여기서, 상기 단락 홀(51c)의 내측면은 계단형으로 형성되어 적어도 하나의 단차면(SS)을 포함할 수 있다.
상기 제 1 전극 단자(52)는 캡 플레이트(51)의 일측을 관통하여 제 1 집전판(20)과 전기적으로 연결된다. 상기 제 1 전극 단자(52)는 기둥형으로 형성될 수 있으며, 캡 플레이트(51)의 상부로 노출된 상부 기둥의 외주연에는 나사산이 형성된다. 또한, 상기 캡 플레이트(51)의 하부에 위치하는 하부 기둥에는 제 1 전극 단자(52)가 캡 플레이트(51)로부터 빠지지 않도록 플랜지(52a)가 형성되며, 제 1 전극 단자(52) 중 플랜지(52a) 하부에 위치하는 일부 기둥은 제 1 집전판(20)의 제 1 단자홀(24)에 끼워진다.
상기 제 2 전극 단자(53)는 캡 플레이트(51)의 타측을 관통하여 제 2 집전판(30)과 전기적으로 연결된다. 상기 제 2 전극 단자(53)는 제 1 전극 단자(52)와 동일한 형상을 가지므로, 중복된 설명은 생략하기로 한다.
상기 가스켓(54)은 절연성 재질로 제 1 전극 단자(52) 및 제 2 전극 단자(53) 각각과 캡 플레이트(51) 사이에 형성되어 제 1 전극 단자(52) 및 제 2 전극 단자(53) 각각과 캡 플레이트(51) 사이의 공간을 밀봉시킨다. 상기 가스켓(54)은 외부의 수분이 이차 전지(100)의 내부에 침투하지 못하도록 하며, 이차 전지(100) 내부에 수용된 전해액이 외부로 유출되지 못하도록 한다.
상기 너트(55)는 제 1 전극 단자(52) 및 제 2 전극 단자(53) 각각에 형성된 나사산을 따라 체결되어 제 1 전극 단자(52) 및 제 2 전극 단자(53) 각각을 캡 플레이트(51)에 고정시킨다.
상기 마개(56)는 캡 플레이트(51)의 전해액 주입구(51a)를 밀봉한다. 또한, 벤트 플레이트(57)는 캡 플레이트(51)의 밴트 홀(51b)에 설치되며, 설정된 압력에서 개방 될 수 있도록 형성된 노치(57a)를 포함한다.
상기 상부 절연 부재(58)는 제 2 전극 단자(53)와 캡 플레이트(51) 사이에 제 2 전극 단자(53)가 끼워지도록 형성되며, 캡 플레이트(51)와 가스켓(54)에 밀착된다. 상기 상부 절연 부재(58)는 제 2 전극 단자(53)와 캡 플레이트(51)를 절연시키며, 후술할 연결 플레이트(62)와 캡 플레이트(51)를 절연시키는 역할도 한다.
상기 하부 절연 부재(59)는 제 1 집전판(20)과 제 2 집전판(30) 각각과 캡 플레이트(51) 사이에 형성되어, 불필요한 내부 단락의 발생을 방지한다.
상술한 바와 같이 상기 제 1 전극 단자(52) 및 제 2 전극 단자(53)는 가스켓(54), 상부 절연 부재(58) 및 하부 절연 부재(59)에 의해서 캡 플레이트(51)와 절연되어 있다. 따라서, 상기 케이스(40) 및 캡 플레이트(51)는 전기적으로 중성의 상태를 유지한다. 따라서, 상기 이차 전지(100)는 전극 조립체(10)가 케이스(40) 또는 캡 플레이트(51)와 접촉됨으로써 단락이 발생할 위험이 적어 사용상의 안전성을 확보할 수 있다.
상기 단락 부재(60)는 캡 조립체(50)의 일측 및 타측 각각에 설치되어, 과충전 등에 의해 이차 전지(100)의 내부 압력이 설정 압력보다 크게 될 경우 단락을 유도하여 퓨즈부(25)가 전류의 흐름을 차단하도록 한다. 상기 캡 조립체(50)의 일측에 설치된 제 1 단락 부재(60)와 타측에 설치된 제 2 단락 부재(60)는 동일한 형상을 갖고, 동일한 역할을 한다. 따라서, 상기 제 1 전극 단자(52)보다 제 2 전극 단자(53)에 더 가깝게 위치한 제 1 단락 부재(60)에 대해서만 설명하기로 하며, 다른 하나에 대한 중복된 설명은 생략 하기로 한다. (이하, 단락 부재(60)로 칭하기로 한다)
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 상기 단락 부재(60)는 도전성 재질의 단락 플레이트(61), 연결 플레이트(62)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 단락 플레이트(61)는 캡 플레이트(51)의 단락 홀(51c)에 설치된다. 상기 단락 플레이트(61)는 전극 조립체(10)를 향하는 방향으로 볼록(도 3a 참조)한 라운드부(61a)와, 단락 홀(51c)의 내측면에 형성된 단차면(SS)에 고정된 테두리부(61b)를 포함하는 반전 플레이트로 이루어진다. 상기 단락 플레이트(61)는 이차 전지(100)의 내부 압력이 설정 압력보다 크게 될 경우 반전되어 전극 조립체(10)로부터 멀어지는 방향으로 볼록하게 돌출될 수 있다.(도 3b 참조) 여기서, 상기 단락 플레이트(61)는 알루미늄 재질로 형성될 수 있으나, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 상기 단락 플레이트(61)의 두께가 지나치게 얇은 경우에는 단락이 일어났을 때 퓨즈부(25)가 동작 하기도 전에 단락 플레이트(61)가 용융되어 버림으로써 단락 상태가 유지되기 어렵다. 또한, 상기 단락 플레이트(61)의 두께가 지나치게 두꺼운 경우에는 반전이 되지 않는 문제점이 있을 수 있다. 따라서, 상기 단락 플레이트(61)는 대략 0.4mm 내지 0.6mm의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 다만, 상기 범위의 두께로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
상기 연결 플레이트(62)는 캡 플레이트(51)로부터 이격된 외측에서 제 2 전극 단자(53)가 끼워지도록 형성되며, 단락 홀(51c)의 적어도 일부를 덮도록 연장된다. 상기 연결 플레이트(62)는 제 2 전극 단자(53)와 전기적으로 연결된다. 여기서, 상기 연결 플레이트(62)는 평평한 판상으로 형성될 수 있으며, 구리 재질로 형성될 수 있으나, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 상기 연결 플레이트(62)의 두께가 지나치게 얇은 경우에는 단락이 일어났을 때 퓨즈부(25)가 동작 하기도 전에 연결 플레이트(62)가 용융되어 버림으로써 단락 상태가 유지되기 어렵다. 따라서, 상기 연결 플레이트(62)는 1mm 이상의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 다만, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
상술한 바와 같이, 상기 이차 전지(100)는 정상 상태에서는 제 1 전극 단자(52) 및 제 2 전극 단자(53) 모두가 캡 플레이트(51)와 절연 상태를 유지하고 있어 케이스(40) 및 캡 플레이트(51)가 전기적으로 중성의 상태를 유지하고 있으며, 이로 인해 단락에 의한 위험이 적어지는 효과를 가져온다.
또한, 상기 이차 전지(100)는 과충전과 같은 원인으로 내부 압력이 설정 압력 이상으로 상승한 경우에는 단락 부재(60)가 동작하여 제 1 전극 단자(52) 및 제 2 전극 단자(53)가 모두 캡 플레이트(51)와 전기적으로 연결된 상태가 됨으로써 퓨즈부(25)가 동작하도록 하여 사용상의 안전성을 확보하는 효과를 가져온다.
다음은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지에 대해 설명하기로 한다.
도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지 중 도 2의 “A”부분과 대응되는 부분의 확대 단면도이고, 도 4b는 도 4a의 단락 플레이트가 연결 플레이트에 접촉된 경우를 보여주는 단면도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지는 도 2에 도시된 이차 전지(100)와 비교하여 단락 부재(160)의 연결 플레이트(162)의 구성만 상이할 뿐 다른 구성요소들은 동일한 형상을 갖고, 동일한 작용을 한다. 따라서, 동일한 구성에 대한 도시 및 중복된 설명은 생략하기로 하며, 상기 연결 플레이트(162)에 대해서 중점적으로 설명하기로 한다.
도 4a를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지의 단락 부재(160)는 도전성 재질의 단락 부재(61), 연결 플레이트(162)를 포함한다.
상기 연결 플레이트(162)는 도 3a에 도시된 연결 플레이트(62)와 유사하다. 다만, 상기 연결 플레이트(162)는 단락 플레이트(61)가 도 3b와 같이 반전되었을 때, 단락 플레이트(61)와 맞닿는 면이 단락 플레이트(61)와 대응되는 형상으로 오목하게 형성된다. 이 경우, 상기 단락 플레이트(61)와 연결 플레이트(162)가 면 접촉(surfacce contact)함으로써 접촉하는 면적이 넓어져 접촉 저항이 줄어들게 된다. 따라서, 상기 퓨즈부(25)가 동작하기 전에 단락 플레이트(61)와 연결 플레이트(162)가 먼저 용융되어 단락 상태가 유지되지 못하는 현상을 줄일 수 있으며, 대전류를 흘려 줌으로써 퓨즈부(25)가 확실하게 동작하도록 할 수 있다.
다음은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지에 대해 설명하기로 한다.
도 5a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지 중 도 2의 “A”부분과 대응되는 부분의 확대 단면도이고, 도 5b는 도 5a의 단락 플레이트가 연결 플레이트에 접촉된 경우를 보여주는 단면도이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지는 도 2에 도시된 이차 전지(100)와 비교하여 단락 부재(260)의 단락 플레이트(261)의 구성만 상이할 뿐 다른 구성요소들은 동일한 형상을 갖고, 동일한 작용을 한다. 따라서, 동일한 구성에 대한 도시 및 중복된 설명은 생략하기로 하며, 상기 연결 플레이트(261)에 대해서 중점적으로 설명하기로 한다.
도 5a를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지의 단락 부재(260)는 도전성 재질의 단락 부재(261), 연결 플레이트(62)를 포함한다.
상기 단락 플레이트(261)는 도 3a에 도시된 단락 플레이트(61)와 유사하다. 다만, 상기 단락 플레이트(261)는 도 3b와 같이 반전되었을 때, 연결 플레이트(62)와 맞닿는 면이 연결 플레이트(62)와 대응되는 형상으로 평평하게 형성된다. 이 경우, 상기 단락 플레이트(261)와 연결 플레이트(62)가 면 접촉(surfacce contact)함으로써 접촉하는 면적이 넓어져 접촉 저항이 줄어들게 된다. 따라서, 상기 퓨즈부(25)가 동작하기 전에 단락 플레이트(261)와 연결 플레이트(162)가 먼저 용융되어 단락 상태가 유지되지 못하는 현상을 줄일 수 있으며, 대전류를 흘려 줌으로써 퓨즈부(25)가 확실하게 동작하도록 할 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다.
10: 전극 조립체 20: 제 1 집전판
30: 제 2 집전판 40: 케이스
50: 캡조립체 60, 160, 260: 단락 부재
61, 261: 단락 플레이 62, 162: 연결 플레이트
100: 이차 전지

Claims (17)

  1. 전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 수용하는 케이스;
    상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되고 극성이 서로 다른 적어도 하나의 전극 단자;
    적어도 하나의 단락 홀을 구비하며 상기 케이스의 개구를 밀봉하는 캡 플레이트; 및
    상기 단락홀에 각각 설치되는 단락 플레이트, 상기 캡 플레이트로부터 이격된 외측에 상기 단락 홀의 적어도 일부를 덮도록 설치되어 상기 전극 단자와 각각 전기적으로 연결되는 연결 플레이트를 구비하는 단락 부재를 포함하며,
    상기 케이스 및 상기 캡 플레이트는 상기 전극 조립체와 절연되어 전기적으로 중성상태를 유지하되, 상기 케이스의 내부 압력이 설정 압력보다 커지면 상기 단락 플레이트가 상기 연결 플레이트에 각각 접촉하여, 상기 전극 단자가 상기 케이스 및 상기 캡 플레이트를 통해 서로 단락되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극 조립체는 제 1 전극판 및 제 2 전극판을 포함하며,
    상기 전극 단자는,
    상기 제 1 전극판과 전기적으로 연결된 제 1 전극 단자; 및
    상기 제 2 전극판과 전기적으로 연결된 제 2 전극 단자를 포함하고,
    상기 단락 부재는,
    상기 제 1 전극 단자 측에 설치되는 제 1 단락 부재; 및
    상기 제 2 전극 단자 측에 설치되는 제 2 단락 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 단락 플레이트는,
    상기 전극 조립체를 향해 볼록하게 형성된 라운드부; 및
    상기 캡 플레이트에 고정되는 테두리부를 포함하는 반전 플레이트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결 플레이트와 상기 캡 플레이트 사이에 설치되며, 상기 단락 홀과 대응되는 영역이 개구된 상부 절연 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 단락 플레이트는 상기 이차 전지의 내부 압력이 설정 압력보다 커지면, 상기 연결 플레이트와 면 접촉(surfacce contact)하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 연결 플레이트 중 상기 단락 플레이트와 접촉하는 면은 오목한 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 단락 플레이트 중 상기 연결 플레이트와 접촉하는 면은 평평한 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 이차 전지의 전류 경로 상에 설치된 적어도 하나 이상의 퓨즈부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  10. 제 1 전극판 및 제 2 전극판을 포함하는 전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 수용하는 케이스;
    상기 제 1 전극판과 전기적으로 연결되는 제 1 전극 단자, 상기 제 2 전극판과 전기적으로 연결되는 제 2 전극 단자, 제 1 단락 홀 및 제 2 단락 홀을 구비하고 상기 케이스의 개구를 밀봉하며 상기 제 1 전극 단자 및 제 2 전극 단자와 전기적으로 절연된 캡플레이트를 포함하는 캡조립체;
    상기 제 1 단락 홀에 설치되는 제 1 단락 플레이트, 상기 캡 플레이트로부터 이격된 외측에 상기 제 1 단락 홀의 적어도 일부를 덮도록 설치되며 상기 제 1 전극 단자와 전기적으로 연결되는 제 1 연결 플레이트를 포함하는 제 1 단락 부재;
    상기 제 2 단락 홀에 설치되는 제 2 단락 플레이트, 상기 캡 플레이트로부터 이격된 외측에 상기 제 2 단락 홀의 적어도 일부를 덮도록 설치되며 상기 제 2 전극 단자와 전기적으로 연결되는 제 2 연결 플레이트를 포함하는 제 2 단락 부재를 포함하고,
    상기 케이스 및 상기 캡 플레이트는 상기 전극 조립체와 절연되어 전기적으로 중성상태를 유지하되, 상기 케이스의 내부 압력이 설정 압력보다 커지면 상기 제 1 단락 플레이트가 상기 제 1 연결 플레이트에 접촉하고, 상기 제 2 단락 플레이트가 상기 제 2 연결 플레이트에 접촉하여, 상기 제 1 전극 단자 및 상기 제 2 전극 단자가 상기 케이스 및 상기 캡 플레이트를 통해 단락되는 이차 전지.
  11. 삭제
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 단락 플레이트 및 제 2 단락 플레이트는,
    상기 전극 조립체를 향해 볼록하게 형성된 라운드부; 및
    상기 캡 플레이트에 고정되는 테두리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 연결 플레이트와 상기 캡플레이트 사이에 설치되며, 상기 제 1 단락 홀과 대응되는 영역이 개구된 제 1 상부 절연 부재; 및
    상기 제 2 연결 플레이트와 상기 캡플레이트 사이에 설치되며, 상기 제 2 단락 홀과 대응되는 영역이 개구된 제 2 상부 절연 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 단락 플레이트 및 제 2 단락 플레이트는 상기 이차 전지의 내부 압력이 설정 압력보다 커지면, 상기 제 1 연결 플레이트 및 제 2 연결 플레이트와 각각 면 접촉(surfacce contact)하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 연결 플레이트 중 상기 단락 플레이트와 접촉하는 면은 오목한 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 단락 플레이트 중 상기 연결 플레이트와 접촉하는 면은 평평한 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  17. 제 10 항에 있어서,
    상기 이차 전지의 전류 경로 상에 설치된 적어도 하나 이상의 퓨즈부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
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