KR102221802B1

KR102221802B1 - 이차전지

Info

Publication number: KR102221802B1
Application number: KR1020140014445A
Authority: KR
Inventors: 장명재; 이현수
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2014-02-07
Filing date: 2014-02-07
Publication date: 2021-03-02
Anticipated expiration: 2034-02-07
Also published as: US10297809B2; KR20150093540A; US20150228958A1

Abstract

본 발명에서는 이차전지가 개시된다. 상기 이차전지는, 전극 조립체와, 전극 조립체의 상부를 밀봉하는 캡 플레이트와, 캡 플레이트를 관통하도록 형성되며, 전극 조립체와 전기적으로 연결된 전극 유닛을 포함하되, 전극 유닛은, 전극 조립체에 결합된 집전 부재와, 집전 부재에 결합되어 상기 캡 플레이트를 관통하도록 연장되는 리드 부재를 포함하고, 집전 부재와 리드 부재 간의 결합은, 집전 부재에 형성된 수용 홀 내로 리드 부재의 조립부가 끼워진 구조를 포함한다.
본 발명에 의하면, 전극 조립체와 연결된 충, 방전 패스를 형성하는 전극 유닛의 결합부 구조를 개선함으로써, 전극 조립체가 수용되는 케이스의 내부 유효체적을 증가시킬 수 있고, 이에 따라 전극 조립체의 전지 용량을 증가시킬 수 있는 이차전지가 제공된다.

Description

이차전지{Secondary battery}

본 발명은 이차전지에 관한 것이다.

통상적으로 이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리, 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 이차 전지는 모바일 기기, 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 전기 자건거, 무정전 전원공급장치(uninterruptible power supply) 등의 에너지원으로 사용되며, 적용되는 외부기기의 종류에 따라 단일 전지의 형태로 사용되기도 하고, 다수의 전지들을 전기적으로 연결하여 하나의 단위로 묶은 전지 모듈의 형태로 사용되기도 한다.

본 발명의 일 실시형태는 전극 조립체와 연결된 충,방전 패스를 형성하는 전극 유닛의 결합부 구조를 개선함으로써, 전지 용량이 증가되는 이차전지에 관한 것이다.

상기와 같은 과제 및 그 밖의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 이차전지는,

전극 조립체;

상기 전극 조립체의 상부를 밀봉하는 캡 플레이트; 및

상기 캡 플레이트를 관통하도록 형성되며, 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결된 전극 유닛;을 포함하되,

상기 전극 유닛은,

상기 전극 조립체에 결합된 집전 부재; 및

상기 집전 부재에 결합되어 상기 캡 플레이트를 관통하도록 연장되는 리드 부재를 포함하고,

상기 집전 부재와 리드 부재 간의 결합은, 상기 집전 부재에 형성된 수용 홀 내로 상기 리드 부재의 조립부가 끼워진 구조를 포함한다.

예를 들어, 상기 조립부는 상기 수용 홀의 하방으로부터 끼워진다.

예를 들어, 상기 조립부와 수용 홀의 경계를 따라 용접선이 형성된다.

예를 들어, 상기 리드 부재는, 상기 조립부로부터 확장되며 하방으로 단차지게 형성된 베이스를 더 포함하고,

상기 리드 부재의 베이스는 상기 수용 홀 주변의 하방에 겹쳐지게 배치된다.

예를 들어, 상기 조립부가 상기 수용 홀 내로 끼워진 위치에서, 상기 베이스는 상기 수용 홀의 주변에 맞닿는다.

예를 들어, 상기 리드 부재의 조립부와 상기 집전 부재의 수용 홀은 서로 정합되는 형태로 형성된다.

예를 들어, 상기 리드 부재의 조립부와 집전 부재의 수용 홀은 원형의 형상을 갖는다.

예를 들어, 상기 리드 부재의 조립부와 집전 부재의 수용 홀의 경계를 따라 원형의 용접선이 형성된다.

예를 들어, 상기 리드 부재는,

베이스;

상기 베이스로부터 상방으로 돌출된 상기 조립부; 및

상기 조립부로부터 상방으로 돌출되어 상기 캡 플레이트를 관통하도록 조립된 컬럼부를 포함하고,

상기 집전 부재는,

상기 전극 조립체에 결합된 집전부; 및

상기 집전부로부터 연장되며, 상기 수용 홀을 정의하는 수용부;를 포함한다.

예를 들어, 상기 리드 부재는 상부로 가면서 점차 폭이 좁아지도록, 상기 베이스와 조립부 및 컬럼부는 서로에 대해 단차를 형성한다.

예를 들어, 상기 리드 부재의 베이스와, 상기 집전 부재의 수용부는 서로에 대해 겹쳐지게 배치된다.

예를 들어, 상기 베이스는 상기 조립부의 가장자리를 따라 형성된 테두리와, 상기 테두리로부터 상기 수용부를 향하여 연장된 돌출 편을 포함한다.

예를 들어, 상기 집전 부재의 수용부는 상기 수용 홀을 정의하는 환형의 테두리를 포함한다.

예를 들어, 상기 집전 부재의 수용부와 집전부는 서로 다른 방향으로 연장되며, 서로에 대해 절곡된 형태로 결합된다.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따른 이차전지는,

전극 조립체;

상기 전극 조립체의 상부를 밀봉하는 캡 플레이트; 및

상기 전극 유닛은,

상기 전극 조립체에 결합된 집전 부재; 및

상기 집전 부재에 리드 부재가 끼워 조립되고, 상기 집전 부재와 리드 부재 간의 경계를 따라 용접선이 형성된다.

예를 들어, 상기 리드 부재는,

베이스와, 상기 베이스로부터 확장되며 하방으로 단차지게 형성된 조립부를 포함하고,

상기 리드 부재의 조립부는, 상기 집전 부재의 수용 홀 내에 끼워진다.

예를 들어, 상기 조립부와 수용 홀은 서로에 대해 정합되는 형상으로 형성된다.

예를 들어, 상기 용접선은 상기 조립부와 수용 홀의 서로 맞닿은 원형 라인을 따라 형성된다.

예를 들어, 상기 베이스는 상기 수용 홀 주변의 하방에 겹쳐지게 배치된다.

예를 들어, 상기 집전 부재는,

상기 수용 홀을 정의하는 수용부; 및

상기 수용부로부터 연장되어 전극 조립체에 연결되는 집전부;를 포함하고,

상기 수용부와 집전부는 서로 다른 방향으로 연장되며, 서로에 대해 절곡되도록 결합되고,

상기 베이스는 상기 조립부의 가장자리를 따라 형성된 테두리와, 상기 테두리로부터 상기 수용부와 겹쳐지도록 연장된 돌출 편을 포함한다.

본 발명에 의하면, 전극 조립체와 연결된 충, 방전 패스를 형성하는 전극 유닛의 결합부 구조를 개선함으로써, 전극 조립체가 수용되는 케이스의 내부 유효체적을 증가시킬 수 있고, 이에 따라 전극 조립체의 전지 용량을 증가시킬 수 있는 이차전지가 제공된다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 관한 이차전지의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 이차전지의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 제1 전극 유닛의 분해 사시도이다.
도 4는 도 3의 IV-IV 선을 따라 취한 단면도이다.
도 5는 본 발명과 대비되는 비교예에 따른 전극 유닛의 분해 사시도이다.
도 6은 도 5의 VI-VI 선을 따라 취한 단면도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시형태에 관한 이차전지에 대해 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 이차전지가 도시되어 있다. 도 2에는 도 1에 도시된 이차전지의 분해 사시도가 도시되어 있다.

도면들을 참조하면, 상기 이차전지에는 서로 반대 극성을 갖는 한 쌍의 전극 단자(111,121), 즉, 제1, 제2 전극 단자(111,121)가 돌출 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 제2 전극 단자(111,121)는 케이스(180) 내부에 수용된 전극 조립체(150, 도 2 참조)와 전기적으로 연결되며, 각각의 제1, 제2 전극 단자(111,121)는, 전극 조립체(150)의 제1, 제2 전극판과 전기적으로 연결되어 전극 조립체(150)에 축적된 방전 전력을 외부로 공급하거나, 외부로부터의 충전 전력을 전극 조립체(150)로 공급하기 위해, 양극 및 음극 단자의 기능을 할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1, 제2 전극 단자(111,121)는 이차전지의 좌우 양측에 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 실시형태에서, 상기 이차전지의 캡 플레이트(100)가 전극 조립체(150)와 전기적으로 연결되어 단자의 기능을 수행할 수도 있으며, 이때, 상기 제1, 제2 전극 단자(111,121) 중에서 어느 한 전극 단자는 생략될 수도 있다.

도 2를 참조하면, 상기 이차전지는, 전극 조립체(150)와, 전극 단자(111,121)와, 상기 전극 조립체(150)와 전극 단자(111,121) 간의 전기적인 연결을 매개하는 전극 유닛(110,120)을 포함한다. 그리고, 상기 이차전지는 상기 전극 조립체(150)를 수용하는 케이스(180)와, 전극 조립체(150)가 수용된 케이스(180)의 개구부를 밀봉하는 캡 플레이트(100)를 포함할 수 있다. 상기 캡 플레이트(100)는 전극 조립체(150)가 수용된 케이스(180)의 상단에 결합되며, 케이스(180)의 개구부를 밀봉할 수 있다. 예를 들어, 상기 캡 플레이트(100)와 케이스(180)는 캡 플레이트(100)의 가장자리를 따라 용접 결합될 수 있다.

상기 캡 플레이트(100)에는 케이스(180) 내부의 압력이 사전에 설정된 포인트를 초과하는 이상 동작시에 파단을 일으키며 내압을 해소하기 위한 안전 벤트(108)와, 전해액 주입구의 밀봉을 위한 전해액 주입구 실링(109)이 형성될 수 있다.

상기 전극 조립체(150)는, 이차전지의 케이스(180) 내부에 수용될 수 있으며, 서로 반대 극성의 제1, 제2 전극판 및 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함할 수 있다. 상기 전극 조립체(150)는, 제1, 제2 전극판 및 세퍼레이터가 젤리 롤 형태로 권취된 권취형으로 형성되거나, 제1, 제2 전극판 및 세퍼레이터가 교번되게 적층된 적층형으로 형성될 수 있다.

전극 조립체(150)를 수용한 케이스(180)의 개구부에는 캡 플레이트(100)가 조립되어 전극 조립체(150)를 밀봉할 수 있으며, 상기 전극 조립체(150)와 외부 회로(미도시) 또는 상기 전극 조립체(150)와 이웃한 이차전지 간의 전기 접속을 위하여, 캡 플레이트(100) 외부로는 전극 조립체(150)와 전기적으로 연결된 전극 단자(111,121)가 형성될 수 있다. 상기 전극 단자(111,121)는, 서로 다른 극성을 갖는 제1, 제2 전극 단자(111,121)를 포함할 수 있으며, 각각 전극 조립체(150)의 제1 전극판 및 제2 전극판과 전기적으로 연결될 수 있다.

상기 캡 플레이트(100)에는 전극 유닛(110,120)이 조립될 수 있다. 상기 전극 유닛(110,120)은 캡 플레이트(100)를 관통하도록 조립될 수 있으며, 캡 플레이트(100) 하부에 배치된 전극 조립체(150)와, 캡 플레이트(100) 상부에 배치된 전극 단자(111,121) 간의 전기적으로 연결을 매개할 수 있다. 예를 들어, 상기 전극 유닛(110,120)은, 전극 조립체(150) 내에 축적된 방전 전력을 외부로 공급하기 위해 전극 조립체(150)로부터 인출되는 전기 패스를 형성하거나 또는 외부로부터의 충전 전력을 입력받기 위하여 전극 조립체(150)와 연결되는 전기 패스를 형성할 수 있다. 상기 전극 유닛(110,120)은 서로 다른 극성을 갖는 제1, 제2 전극 유닛(110,120)을 포함할 수 있다.

상기 제1, 제2 전극 유닛(110,120)은 이차전지의 양극 및 음극 측을 형성할 수 있다. 상기 제1, 제2 전극 유닛(110,120)은 실질적으로 동일한 구조로 형성될 수 있으며, 이하에서 설명하는 전극 유닛(110,120)에 관한 기술적 사항은, 제1, 제2 전극 유닛(110,120)에 대해 공히 적용될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 이하의 기술적 사항은, 상기 제1, 제2 전극 유닛(110,120) 중에서 선택된 어느 하나의 전극 유닛(110,120)에만 적용될 수도 있다.

이하에서는 제1 전극 유닛(110)의 구조에 대해 먼저 설명하고, 이후에 제2 전극 유닛(120)에 대해 설명하기로 한다.

도 3에는 도 2에 도시된 제1 전극 유닛(110)의 분해 사시도가 도시되어 있다. 도 2 및 도 3을 함께 참조하면, 상기 제1 전극 유닛(110)은 캡 플레이트(100)를 관통하도록 캡 플레이트(100)에 조립되는 리드 부재(115)와, 상기 리드 부재(115)로부터 전극 조립체(150)로 연장되는 집전 부재(117)를 포함할 수 있다.

상기 집전 부재(117)는 전극 조립체(150)에 연결된 집전부(117b)와, 리드 부재(115)에 연결된 수용부(117a)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 집전부(117b)와 수용부(117a)는 서로에 대해 절곡된 방향으로 연장될 수 있고, 상기 수용부(117a)는 리드 부재(115)와의 결합을 위해, 리드 부재(115)와 마주하는 방향으로 배치될 수 있다. 상기 집전부(117b)와 수용부(117a)는 서로 일체적으로 형성될 수 있으며, 서로에 대해 절곡된 형태로 결합될 수 있다.

상기 집전부(117b)는 전극 조립체(150)에 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 상기 집전부(117b)는 전극 조립체(150)의 양단에 형성된 무지부(150a)에 결합되며, 무지부(150a)에 용접 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 집전부(117b)는 전극 조립체(150)의 무지부(150a)를 사이에 개재하여 무지부(150a)의 양쪽 외면에 대해 끼워질 수 있도록 서로 마주하는 2개의 부재로 분기된 제1 부분(117b1)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 집전부(117b)는 전극 조립체(150)에 끼워지도록 전극 조립체(150)의 주면을 마주하는 자세로 배치된 제1 부분(117b1)과, 상기 제1 부분(117b1)으로부터 연장되며, 전극 조립체(150)의 측면을 마주하는 자세로 배치된 제2 부분(117b2)을 포함할 수 있다. 상기 제1, 제2 부분(117b1,117b2)은 각각 전극 조립체(150)의 주면과 측면을 마주하는 자세로 배치되며, 이를 위해 이들은 서로에 대해 절곡된 형태로 결합될 수 있다.

상기 수용부(117a)에는 리드 부재(115)와의 결합을 위한 수용 홀(117`)이 형성될 수 있다. 상기 수용 홀(117`)은 리드 부재(115)의 외주를 둘러싸도록 리드 부재(115)의 외주면과 정합하는 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 리드 부재(115)는 수용 홀(117`) 내에 끼워 조립될 수 있으며, 수용 홀(117`)과의 경계를 따라 용접 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 수용 홀(117`)은 리드 부재(115)의 외주를 둘러싸는 원형으로 형성될 수 있으며, 상기 수용부(117a)는 상기 수용 홀(117`)을 따라 환형의 테두리(117a1)를 포함할 수 있다.

한편, 상기 집전 부재(117)는 전극 조립체(150)의 축적된 방전 전류를 외부로 인출하거나, 또는 외부로부터 전극 조립체(150)로 공급되는 충전 전류를 입력하기 위한 전기 패스를 형성할 수 있다. 이러한 충, 방전 과정에서 설정된 포인트를 초과하는 충, 방전 전류를 차단하기 위한 퓨즈부(118)가 상기 집전 부재(117) 상에 형성될 수 있다.

상기 리드 부재(115)는, 집전 부재(117)의 수용 홀(117`) 내에 끼워 조립되며, 집전 부재(117)와의 결합을 통하여 전극 조립체(150)와 전기적으로 연결된다. 보다 구체적으로, 상기 리드 부재(115)는, 베이스(115a)와 상기 베이스(115a)로부터 돌출된 조립부(115b)와, 상기 조립부(115b)로부터 돌출되어 캡 플레이트(100)를 관통하도록 조립되는 컬럼부(115c)를 포함할 수 있다.

상기 베이스(115a)는 대체로 평편한 평판 형상으로 형성될 수 있다. 상기 베이스(115a)는 집전 부재(117)의 수용부(117a)와 겹쳐지게 배치될 수 있으며, 수용부(117b)를 밑에서 받쳐줌으로써 수용부(117b)의 강성을 보충해줄 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 베이스(115a)는 조립부(115b)의 가장자리를 따라 형성된 테두리(115a1)와 상기 테두리(115a1)로부터 상기 수용부(117a)를 향하여 연장된 돌출 편(115a2)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 수용부(117a)는 케이스(180) 상방의 공간 절약을 위해 박형의 플레이트 형상으로 형성될 수 있다. 이 때문에, 상기 수용부(117a)는 구조적으로 취약할 수 있는데, 베이스(115, 보다 구체적으로 베이스의 돌출 편 115a2)와 겹쳐지게 배치됨으로써 수용부(117a)의 강성이 보강될 수 있다.

한편, 상기 베이스(115a)는 리드 부재(115)의 결합 위치를 정렬시키는 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 상기 리드 부재(115)는 집전 부재(117)의 하방으로부터 결합되며, 상기 리드 부재(115)의 베이스(115a)가 수용부(117a)의 저면과 맞닿는 위치에서 리드 부재(117)의 결합 위치가 정의될 수 있다. 이때, 상기 리드 부재(115)의 조립부(115b)는 집전 부재(117)의 수용 홀(117`) 내에 조립될 수 있고, 수용 홀(117`)의 주변을 따라 용접을 수행할 수 있다(용접선 W, 도 2 참조).

상기 조립부(115b)는 상기 집전 부재(117)의 수용 홀(117`) 내에 삽입될 수 있다. 즉, 상기 조립부(115b)는 집전 부재(117)의 수용 홀(117`)의 내측에 끼워 조립될 수 있으며, 수용 홀(117`)과 정합되는 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 조립부(115b)는 원형의 단면을 갖는 원통 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 조립부(115b)가 끼워 조립되는 집전 부재(117)의 수용 홀(117`)도 원형 형상으로 형성될 수 있다.

조립부(115b)와 집전 부재(117)의 수용 홀(117`)이 서로에 대해 정합되는 원형 형상으로 형성됨으로써 조립부(115b)와 수용 홀(117`)이 맞닿는 라인을 따라 용접이 수행될 수 있다. 즉, 조립부(115b)와 수용 홀(117`)의 서로 맞닿는 원주의 경계선을 따라 용접선(W, 도 2 참조)이 형성될 수 있다. 상기 용접선(W)은, 레이저 용접에 의해 형성될 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 예를 들어, 초음파 용접이나 저항 용접과 같은 다양한 용접을 이용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 조립부(115b)의 상면과 수용 홀(117`) 주변의 상면(수용부 117a의 상면)은 대체로 평편한 면을 형성할 수 있고, 조립부(115b)와 수용 홀(117`)이 맞닿는 원형의 라인을 따라 용접을 수행할 수 있다.

도 4를 참조하면, 상기 조립부(115b)는 베이스(115a) 상으로부터 돌출되게 형성되며, 조립부(115b)와 베이스(115a)는 두께방향으로 단차를 형성한다. 상기 베이스(115a)는 전체 리드 부재(115) 중 가장 얇은 두께를 형성한다. 이렇게 얇게 형성된 베이스(115a)와 집전 부재(117, 보다 구체적으로 수용부 117a)가 겹쳐지게 배치됨으로써 리드 부재(115)와 집전 부재(117)가 겹쳐지는 결합부의 두께(t1)가 그만큼 감소할 수 있다. 예를 들어, 조립부(115b)가 집전 부재(117)의 결합 홀(117`) 내측에 끼워 삽입됨으로써 리드 부재(115)와 집전 부재(117)의 결합부에 두께(t1) 증가를 가져오지 않고, 얇게 형성된 베이스(115a)가 집전 부재(117)와 겹쳐짐으로써 결합부의 두께(t1) 증가가 최소화될 수 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 컬럼부(115c)는 조립부(115b)로부터 상방으로 돌출되며, 캡 플레이트(100)를 관통하여 캡 플레이트(100) 상에 배치된 전극 단자(111)로 연결될 수 있다. 상기 컬럼부(115c)는 캡 플레이트(100)의 단자 홀(100`)을 관통하여 외부로 노출된다. 그리고, 외부로 노출된 컬럼부(115c)는 전극 단자(111)와 결합된다. 보다 구체적으로, 캡 플레이트(100)와 전극 단자(111)의 단자 홀(100`)을 관통하여 노출된 컬럼부(115c)의 일단을 헤머와 같은 성형 툴(미도시)로 가압함으로써 컬럼부(115c)의 일단을 전극 단자(111)의 단자 홀 주변으로 압착시키는 리벳팅(rivetting) 또는 코킹(caulking) 가공을 통하여 양자를 결합시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 컬럼부(115c)의 노출된 일단에 고속으로 회전하는 성형 툴(미도시)을 적용함으로써 컬럼부(115c)의 일부가 전극 단자(111)의 단자 홀 주변으로 밀려나면서 단자 홀 주변에 대해 밀착되는 형태로 전극 단자(111)와 결합될 수 있다.

도 2를 참조하면, 캡 플레이트(100)와 전극 단자(111,121) 사이에는 절연 부재(112,122)가 개재될 수 있다. 예를 들어, 상기 캡 플레이트(100)와 전극 단자(111,121)는 전기적으로 서로 다른 극성을 가질 수 있는데, 상기 절연 부재(112,122)는 캡 플레이트(100)와 전극 단자(111,121) 사이에 개재되어 이들 간의 전기적인 절연을 구현할 수 있다.

상기 캡 플레이트(100)와 리드 부재(115,125) 사이에는 절연 가스켓(113,123)이 개재될 수 있다. 상기 절연 가스켓(113,123)은 리드 부재(115,125)가 관통하는 캡 플레이트(100)의 단자 홀(100`) 주변을 밀봉함으로써 케이스(180) 내에 수용된 전극 조립체(150)나 전해질(미도시)을 외부 유해물질로부터 밀봉하여 보호하는 기능을 할 수 있다.

상기 절연 가스켓(113,123)은 단자 홀(100`)을 관통하는 리드 부재(115,125)를 둘러싸며, 리드 부재(115,125)를 캡 플레이트(100)로부터 절연시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 절연 가스켓(113,123)은 캡 플레이트(100)의 하방으로 연장되어 캡 플레이트(100)의 저면으로 연장될 수 있다. 예를 들어, 상기 절연 가스켓(113,123)은 캡 플레이트(100)의 저면에서 캡 플레이트(100)로부터 전극 유닛(110,120)을 절연시킬 수 있다.

상기 절연 가스켓(113,123)은 캡 플레이트(100)의 단자 홀(100`)을 통하여 일체로 형성되거나, 또는 단자 홀(100`)의 연장방향을 따라 둘 이상으로 분할된 형태로 형성되어 단자 홀(100`)의 상하방향으로 서로에 대해 조립되는 형태로 형성될 수도 있다.

도 5에는 본 발명과 대비되는 비교예에 따른 전극 유닛(10)의 구조를 도시한 도면이 도시되어 있다. 도 6에는 도 5의 VI-VI 선을 따라 취한 단면도가 도시되어 있다. 도면들을 참조하면, 상기 전극 유닛(10)은 리드 부재(15)와, 리드 부재(15)와 전극 조립체 간의 연결을 매개하기 위한 집전 부재(17)를 포함한다. 상기 리드 부재(15)와 집전 부재(17)는 서로에 대해 결합되는데, 리벳팅(rivetting) 또는 코킹(caulking) 방식을 통하여 서로에 대해 결합된다.

보다 구체적으로, 집전 부재(17)의 상단에는 리드 부재(15)와의 결합을 위한 결합 홀(17`)이 형성될 수 있고, 상기 결합 홀(17`)에 리드 부재(15)의 하방으로 돌출된 리벳 부재(16)가 끼워질 수 있다. 그리고, 이렇게 서로 겹쳐지게 배치된 리드 부재(15)와 집전 부재(17)의 어느 한편에는 헤머와 같은 성형 툴(미도시)을 배치하고, 다른 한편에는 다이를 배치한 후에, 성형 툴로 타격하여 리벳 부재(16)가 결합 홀(17`)의 주변으로 압착되도록 함으로써, 리드 부재(15)와 집전 부재(17) 간의 리벳팅(rivetting) 또는 코킹(caulking) 결합이 형성될 수 있다.

그런데, 리드 부재(15)와 집전 부재(17) 간의 리벳팅(rivetting) 또는 코킹(caulking) 결합의 경우에는, 리드 부재(15)와 집전 부재(17) 간의 결합부의 두께(t2, 도 6 참조)가 상승하게 되는 문제가 있다.

이렇게 결합부의 두께(t2)가 증가하는 것은, 우선 리벳팅(rivetting) 또는 코킹(caulking) 결합에서는 결합의 대상이 되는 리드 부재(15)와 집전 부재(17)의 두께 이외에도, 예를 들어, 집전 부재(17)의 하면으로 돌출되는 리벳 부재(16)의 두께가 존재하기 때문이다. 또한, 리드 부재(15)와 집전 부재(17)의 두께가 온전하게 합해지므로, 이들의 결합부의 두께(t2)가 상대적으로 증가하게 되는 것이다.

이와 같이, 리벳팅 또는 코킹 결합부는, 결합부의 두께(t2)를 증가시키므로, 케이스(180)의 내부체적, 그러니까, 케이스(180)의 유효 내부체적의 부피가 그만큼 감소하게 되는 문제가 있다. 특히, 결합부의 두께(t2) 증가가 케이스의 상하방향으로 발생하게 되므로, 전극 조립체(150)의 권취 수를 제한하는 문제가 있다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에서는, 결합의 대상이 되는 리드 부재(115)와 집전 부재(117)를 서로 정합되는 형상으로 형성하고, 끼움 조립된 경계를 따라 용접 결합부(W)를 형성함으로써, 결합부의 두께(t1)를 그만큼 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 베이스(115a)와 조립부(115b) 간에 단차를 형성하고 상기 조립부(115b)를 집전 부재(117)의 수용 홀(117`) 내에 끼워 조립함으로써 조립부(115b)의 두께가 전체 결합부의 두께(t1) 증가를 가져오지 않고, 상대적으로 얇은 베이스(115a)를 집전 부재(117)와 겹쳐지게 배치함으로써, 결합부의 두께(t1)를 줄일 수 있다는 것이다.

도 2를 참조하면, 전극 조립체(150)가 수용되는 케이스(180)의 내부체적은 이차전지의 전지 용량과 밀접한 상관관계가 있다. 예를 들어, 상기 전극 조립체(150)는, 서로 반대되는 극성을 갖는 제1, 제2 전극판 사이에 세퍼레이터를 개재한 후에, 제1, 제2 전극판과 세퍼레이터의 적층체를 젤리 롤 형태로 권취하는 권취 형태로 형성될 수 있다. 이때, 상기 전극 조립체(150)를 수용하는 케이스(180)의 내부체적에 따라, 전극 조립체(150)의 전지 용량이 증감하게 되는데, 보다 구체적으로, 케이스(180)의 내부체적이 증가하는 만큼, 전극 조립체(150)의 권취 수를 증가시킬 수 있고, 이에 따라, 전극 조립체(150) 중에서 제1, 제2 전극판의 서로 대면하는 면적이 증가하게 되므로, 그만큼 더 많은 전하를 저장할 수 있다.

본 발명에서는, 결합부의 두께(t1)를 감소시킴으로써 감소된 두께만큼 케이스(180)의 상하방향으로 여유 공간이 증가하여 케이스(180)의 유효한 내부체적이 증가하게 된다. 이에 따라, 전극 조립체(150)의 권취 수가 증가하고 결론적으로 이차전지의 전지 용량을 증가시킬 수 있다.

한편, 제2 전극 유닛(120)은, 캡 플레이트(100)를 관통하도록 캡 플레이트(100)에 조립되는 리드 부재(125)와, 상기 리드 부재(125)로부터 전극 조립체(150)로 연장되는 집전 부재(127)를 포함할 수 있다. 제2 전극 유닛은 제1 전극 유닛과 실질적으로 동일 유사한 구조로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명된 제1 전극 유닛(110)에 관한 기술적 사항은, 제2 전극 유닛(120)에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

100 : 캡 플레이트 100` : 단자 홀
108 : 안전 벤트 109 : 전해질 주입구 실링
110 : 제1 전극 유닛 111 : 제1 전극 단자
115,125 : 리드 부재 115a : 베이스
115a1 : 베이스의 테두리 115a2 : 베이스의 돌출 편
115b : 조립부 115c : 컬럼부
117,127 : 집전 부재 117` : 수용 홀
117a : 수용부 117b : 집전부
117b1 : 집전부의 제1 부분 117b2 : 집전부의 제2 부분
118 : 퓨즈부 120 : 제2 전극 유닛
121 : 제2 전극 단자
W : 용접선 t1,t2 : 결합부의 두께

Claims

전극 조립체;
상기 전극 조립체의 상부를 밀봉하는 캡 플레이트; 및
상기 캡 플레이트를 관통하도록 형성되며, 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결된 전극 유닛;을 포함하되,
상기 전극 유닛은,
상기 전극 조립체에 결합된 집전 부재; 및
상기 집전 부재에 결합되어 상기 캡 플레이트를 관통하도록 연장되는 리드 부재를 포함하고,
상기 집전 부재와 리드 부재 간의 결합은, 상기 집전 부재에 형성된 수용 홀 내로 상기 리드 부재의 조립부가 끼워진 구조를 포함하며,
상기 리드 부재에 있어, 상기 수용 홀 내에 끼워진 조립부로부터 캡 플레이트의 단자 홀을 관통하며 리드 부재의 일단을 형성하는 컬럼부까지, 상기 리드 부재의 폭은, 상기 집전 부재의 수용 홀의 폭과 같거나 작고,
상기 조립부는 상기 수용 홀의 하방으로부터 끼워지며, 상기 조립부는 상기 조립부의 하방에 형성된 베이스로부터 수용 홀 내에 끼워지도록 단차지게 돌출된 것을 특징으로 하는 이차전지.
삭제
제1항에 있어서,
상기 조립부와 수용 홀의 경계를 따라 용접선이 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지.
제1항에 있어서,
상기 리드 부재의 베이스는, 상기 조립부로부터 확장되며 하방으로 단차지게 형성되고,
상기 리드 부재의 베이스는 상기 수용 홀 주변의 하방에 겹쳐지게 배치되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
제4항에 있어서,
상기 조립부가 상기 수용 홀 내로 끼워진 위치에서, 상기 베이스는 상기 수용 홀의 주변에 맞닿는 것을 특징으로 하는 이차전지.
제1항에 있어서,
상기 리드 부재의 조립부와 상기 집전 부재의 수용 홀은 서로 정합되는 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지.
제6항에 있어서,
상기 리드 부재의 조립부와 집전 부재의 수용 홀은 원형의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 이차전지.
제7항에 있어서,
상기 리드 부재의 조립부와 집전 부재의 수용 홀의 경계를 따라 원형의 용접선이 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지.
제1항에 있어서,
상기 리드 부재는,
상기 베이스;
상기 베이스로부터 상방으로 돌출된 상기 조립부; 및
상기 조립부로부터 상방으로 돌출되어 상기 캡 플레이트를 관통하도록 조립된 상기 컬럼부를 포함하고,
상기 집전 부재는,
상기 전극 조립체에 결합된 집전부; 및
상기 집전부로부터 연장되며, 상기 수용 홀을 정의하는 수용부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
제9항에 있어서,
상기 리드 부재는 상부로 가면서 점차 폭이 좁아지도록, 상기 베이스와 조립부 및 컬럼부는 서로에 대해 단차를 형성하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
제9항에 있어서,
상기 리드 부재의 베이스와, 상기 집전 부재의 수용부는 서로에 대해 겹쳐지게 배치되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
제11항에 있어서,
상기 베이스는 상기 조립부의 가장자리를 따라 형성된 테두리와, 상기 테두리로부터 상기 수용부를 향하여 연장된 돌출 편을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
제9항에 있어서,
상기 집전 부재의 수용부는 상기 수용 홀을 정의하는 환형의 테두리를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
제9항에 있어서,
상기 집전 부재의 수용부와 집전부는 서로 다른 방향으로 연장되며, 서로에 대해 절곡된 형태로 결합된 것을 특징으로 하는 이차전지.
전극 조립체;
상기 전극 조립체의 상부를 밀봉하는 캡 플레이트; 및
상기 캡 플레이트를 관통하도록 형성되며, 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결된 전극 유닛;을 포함하되,
상기 전극 유닛은,
상기 전극 조립체에 결합된 집전 부재; 및
상기 집전 부재에 결합되어 상기 캡 플레이트를 관통하도록 연장되는 리드 부재를 포함하고,
상기 집전 부재에 리드 부재가 끼워 조립되고, 상기 집전 부재와 리드 부재 간의 경계를 따라 용접선이 형성되며,
상기 리드 부재는, 상기 집전 부재의 수용 홀에 끼워진 조립부와, 상기 조립부로부터 캡 플레이트를 향하는 상방 위치에 배치된 컬럼부와, 상기 조립부로부터 하방 위치에 배치된 베이스를 포함하고,
상기 집전 부재의 수용 홀과 상기 수용 홀에 끼워진 조립부 간의 경계를 따라 용접선이 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
제15항에 있어서,
상기 베이스는, 상기 조립부로부터 확장되며 하방으로 단차지게 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지.
제16항에 있어서,
상기 조립부와 수용 홀은 서로에 대해 정합되는 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지.
제17항에 있어서,
상기 용접선은 상기 조립부와 수용 홀의 서로 맞닿은 원형 라인을 따라 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지.
제16항에 있어서,
상기 베이스는 상기 수용 홀 주변의 하방에 겹쳐지게 배치되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
제19항에 있어서,
상기 집전 부재는,
상기 수용 홀을 정의하는 수용부; 및
상기 수용부로부터 연장되어 전극 조립체에 연결되는 집전부;를 포함하고,
상기 수용부와 집전부는 서로 다른 방향으로 연장되며, 서로에 대해 절곡되도록 결합되고,
상기 베이스는 상기 조립부의 가장자리를 따라 형성된 테두리와, 상기 테두리로부터 상기 수용부와 겹쳐지도록 연장된 돌출 편을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.