KR101122900B1 - 이차전지용 케이스 및 이를 이용한 리튬 이차전지 - Google Patents

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Abstract

종압축 특성을 개선한 이차전지용 케이스 및 이를 이용한 리튬 이차전지가 제공된다. 이차전지용 케이스는 서로 마주하는 제1 및 제2 장측벽들, 두 장측벽들을 연결하는 제1 및 제2 단측벽들, 두 장측벽들과 두 단측벽들의 일단부에 결합하는 바닥벽, 및 바닥벽과 마주하며 두 장측벽들과 두 단측벽들의 타단부에 위치한 개구부를 구비하는 케이스 몸체; 및 케이스 몸체 상에 배치되며, 제1 장측벽의 중간부에서 제1 단측벽을 거쳐 제2 장측벽의 중간부까지 연장되는 제1 리브를 구비한다.
이차전지, 종압축, 특성, 개선, 케이스, 리브

Description

이차전지용 케이스 및 이를 이용한 리튬 이차전지{Case for Secondary Battery and Lithium Secondary Battery Using the Same}
본 발명은 종압축 특성을 개선한 이차전지용 케이스 및 이를 이용한 리튬 이차전지에 관한 것이다.
이차전지는 충전이 가능하고 반복해서 사용할 수 있는 전지로써, 화학 반응에 의해 전극들 사이에 전기 에너지를 발생시키는 화학 전지의 일종이다. 현재, 이차전지로는 납축전지, 니켈카드뮴전지, 니켈수소전지, 리튬이온전지, 리튬이온폴리머전지 등이 사용되고 있다. 이차전지는 외관상 원통형과 각형 등으로 구분된다.
리튬이온전지는 단위체적당 높은 에너지 밀도 특성을 갖고 있으며, 이러한 특성을 바탕으로 디지털 컨버전스, 하이브리드 자동차, 로봇산업 등으로의 응용을 위해 다양한 연구 개발이 진행되고 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 종압축에 대한 자체 강도를 향상시킬 수 있는 이차전지용 케이스를 제공한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에서는 종압축에 대한 지지력을 가지는 리튬 이차전지를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 서로 마주하는 제1 및 제2 장측벽들, 두 장측벽들을 연결하는 제1 및 제2 단측벽들, 두 장측벽들과 두 단측벽들의 일단부에 결합하는 바닥벽, 및 바닥벽과 마주하며 두 장측벽들과 두 단측벽들의 타단부에 위치한 개구부를 구비하는 케이스 몸체; 및 케이스 몸체 상에 배치되며, 제1 장측벽의 중간부에서 제1 단측벽을 거쳐 제2 장측벽의 중간부까지 연장되는 제1 말굽형 리브를 포함하는 이차전지용 케이스가 제공된다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상호 절연된 양극층과 음극층 및 액체 전해질을 수납하는 케이스, 및 케이스를 밀봉하는 캡 조립체를 포함하는 리튬 이차전지가 제공된다. 여기서, 케이스는 서로 마주하는 제1 및 제2 장측벽들, 두 장측벽들을 연결하는 제1 및 제2 단측벽들, 두 장측벽들과 두 단측벽들의 일단부에 결합하는 바닥벽, 및 바닥벽과 마주하며 두 장측벽들과 두 단측벽들의 타단부에 위치한 개구부를 구비하는 케이스 몸체; 및 케이스 몸체의 내표면 또는 외표면 상에 배치되며, 제1 장측벽의 중간부에서 제1 단측벽을 거쳐 제2 장측벽의 중간부까지 연장되는 제1 말굽형 리브를 구비한다.
일 실시예에서, 케이스에는 제1 장측벽의 중간부에서 제2 단측벽을 거쳐 제2 2 장측벽의 중간부까지 연장되는 제2 리브가 더 구비될 수 있다. 이러한 경우, 제1 및 제2 리브들은 서로 면대칭적으로 마주하도록 배치될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 리브들은 바닥벽과 개구부 사이를 n(n은 3 또는 3보다 큰 자연수 임)개로 나눈 영역들의 경계에 n-1개의 쌍으로 배치될 수 있다. 그리고, 제1 및 제2 리브들은 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재질로 이루어질 수 있다.
일 실시예에서, 케이스 몸체의 내부 공간으로 돌출되는 제1 리브의 두께는 제1 또는 제2 단측벽에 인접한 부분에서부터 제1 및 제2 장측벽들의 각 중간부에 위치한 부분으로 가면서 감소할 수 있다. 또한, 제1 리브의 두께는 제1 또는 제2 단측벽 상에서 일정하고, 제1 및 제2 장측벽 상에서 각각 감소할 수 있다.
일 실시예에서, 바닥벽과 개구부 사이에서 연장되는 제1 리브의 폭은 제1 또는 제2 단측벽에서부터 제1 및 제2 장측벽들의 각 중간부로 가면서 감소할 수 있다. 또한, 제1 리브의 폭은 제1 또는 제2 단측벽 상에서 일정하고, 제1 및 제2 장측벽 상에서 각각 감소할 수 있다.
일 실시예에서, 두 장측벽과 두 단측벽이 접하는 경계는 만곡한 형태를 구비할 수 있다.
일 실시예에서, 케이스 몸체는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재질로 이루어질 수 있다.
일 실시예에서, 케이스 몸체는 제1 리브 및/또는 제2 리브가 꼭맞게 끼워지 도록 케이스 몸체의 외표면에 리브형상오목부를 구비할 수 있다.
전술한 실시예들에 의하면, 종압축에 대하여 이차전지용 케이스의 구조를 보강할 수 있다. 즉, 종압축으로 인해 케이스이 변형될 때, 케이스이 주저않아 버리거나 뭉게져 버리는 현상을 방지할 수 있다. 따라서, 종압축시 이차전지가 쉽게 발화 모드로 진행하는 것을 저지할 수 있다.
또한, 구조 보강된 케이스를 이용함으로써 내구성 및 안정성이 향상된 리튬 이차전지를 제공할 수 있다. 즉, 폭 방향에서 13KN으로 2초간 전지를 협착하는 종압축 테스트에서 리튬 이차전지의 발화율을 낮춤(기존 100% 발화율 대비)으로써, 리튬 이차전지에 대한 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이하 첨부한 도면을 참고 하여 본 발명의 실시예 및 그 밖에 당업자가 본 발명의 내용을 쉽게 이해하기 위하여 필요한 사항에 대하여 상세히 기재한다. 다만, 본 발명은 청구범위에 기재된 범위 안에서 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로 하기에 설명하는 실시예는 표현 여부에 불구하고 예시적인 것에 불과하다.
본 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 도면에서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 아울러, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장될 수 있으며 실제의 층 두께나 크기와 다를 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 이차전지용 케이스의 사시도이다. 도 1에서는 설명의 편의상 케이스의 내부 구조가 투영되어 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 이차전지용 케이스(10)는 케이스 몸체(11)와 리브(17)를 구비한다.
케이스 몸체(11)는 소정 간격을 두고 서로 마주하는 제1 장측벽(12a) 및 제2 장측벽(12b), 두 장측벽들(12a, 12b)을 연결하는 제1 단측벽(13a) 및 제2 단측벽(13b), 두 장측벽들(12a, 12b)과 두 단측벽들(13a, 13b)의 일단부에 결합하는 바닥벽(14), 및 바닥벽(14)과 마주하며 두 장측벽들과 두 단측벽들의 타단부에 위치하는 개구부(15)를 구비한다. 타단부는 두 장측벽들과 두 단측벽들에 의해 형성된 케이스 몸체(11)의 내부 공간을 게재하고 일단부와 서로 마주한다. 그리고, 장측벽은 케이스 몸체(11)의 폭 방향(z 방향)의 변 길이가 단측벽의 변 길이보다 긴 벽을 말한다.
케이스 몸체(11)를 형성하는 각 장측벽, 단측벽 및 바닥벽의 두께는 0.2㎜ 내지 1.0㎜의 범위에서 적절하게 선택될 수 있다. 장측벽들, 단측벽들 및 바닥벽은 동일한 재료로 형성될 수 있다. 이들의 재료로는 알루미늄이나 알루미늄 합금이 이용될 수 있다.
본 실시예의 케이스 몸체(11)는 각형 구조를 구비한다. 여기서, 각형 구조는 직육면체이거나, 직육면체의 일부 모서리가 만곡한 형태 또는 곡면 형태를 가지며 그 수평단면이 타원형 또는 평관형인 구조를 포함한다. 예를 들면, 장측벽(12a; 12b)과 단측벽(13a; 13b)의 경계는 곡면으로 형성될 수 있다. 그러한 경우, 개구부(15)가 위쪽에 위치한다고 할 때의 케이스 몸체(11)는 그 수평단면이 대략 타원형 또는 평관형 형태를 가진 구조로 형성될 수 있다.
리브(17)는 케이스 몸체(11)의 종방향의 압축하중에 대하여 지지력을 갖도록 설치된다. 리브(17)는 케이스 몸체(11)의 종방향에 직교하는 횡방향(x방향)의 중간부에 하나가 설치되어 있다. 리브(17)는 제1 단측벽(13a) 상에서부터 그 양측으로 제1 및 제2 장측벽(12a, 12b)의 중간부까지 연장하도록 설치된다. 또 다른 실시예에서 리브(17)는 제2 단측벽(13b) 상에서부터 그 양측으로 제1 및 제2 장측벽(12a, 12b)의 중간부까지 연장하도록 설치되는 리브로 대체될 수 있음은 물론이다.
일 실시예에서, 리브(17)는 케이스 몸체(11)의 일부분을 적절히 접어서 형성할 수 있다. 이때, 리브(17)을 형성하기 위해 접히는 케이스 몸체(11) 부분에는 케이스 몸체(11)보다 단단한 재료로 이루어진 삽입된다. 또 다른 실시예에서, 알루미늄이나 알루미늄 합금으로 별도로 준비된 후, 케이스 몸체(11)의 내표면에 접합될 수 있음을 물론이다.
리브(17)를 이용하면, 이차전지용 케이스(10)의 길이가 긴 쪽의 폭 방향(z방향 또는 -z방향)(이하, 폭 방향 또는 종 방향이라 한다)에서 압축력이 가해질 때, 케이스의 강도를 향상시켜줄 수 있다. 본 실시예의 리브(17)에 대하여 아래에서 좀더 상세히 설명한다.
도 2는 도 1의 이차전지용 케이스에 구비된 리브의 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 리브(17)는 말굽 또는 U자 형상을 구비한다. 리브(17)의 중간 부분(17a)은 제1 단측벽(13a)의 내표면에 접하고, 중간 부분(17a)의 양쪽 연장 부분(17b)은 제1 및 제2 장측벽(12a, 12b)의 내표면에 각각 접한다.
리브(17)는 제1 두께(T1), 제2 두께(T2), 및 제1 폭(W1)을 구비한다. 또한, 리브(17)은 제1 및 제2 장측벽(12a, 12b) 상에서 연장하는 제1 길이(L1)를 구비한다.
제1 두께(T1)는 제1 단측벽(13a)의 내표면에서 케이스 몸체(11)의 내부 공간으로 돌출된 두께를 말한다. 제1 두께(T1)는 제1 단측벽(13a) 상에서 실질적으로 거의 일정하다. 제2 두께(T2)는 제1 장측벽(12a)의 내표면 일부분과 제2 장측벽(12b)의 내표면 일부분에서 케이스 몸체(11)의 내부 공간으로 돌출된 두께를 말한다. 제2 두께(T2)는 제1 단측벽(13a)에 인접한 부분에서 제1 및 제2 장측벽(12a, 12b) 각각의 중간부로 가면서 감소된다.
제1 폭(W1)은 바닥벽(14)와 개구부(15) 사이에서 연장하는 길이를 말한다. 제1 폭(W1)은 케이스 몸체(11)의 종압축에 대한 지지력을 가질 수 있도록 설정된다.
제1 길이(L1)는 케이스(10)에 수납되는 전극 조립체의 종방향 길이의 대략 60% 내지 100%로 설정된다. 이러한 길이 범위는 리브(17)의 구성재료와 구조에 따라 조금 차이를 가지지만, 기본적으로 케이스 몸체(11)의 종압축에 대한 적절한 지지력을 부여할 수 있도록 설정된 것이다.
리브(17)의 제1 두께(T1), 제2 두께(T2), 제1 폭(W1), 및 제1 길이(L1)는 케이스 몸체(11)의 종압축에 대한 지지력을 어느 정도로 부여할 것인가, 리브(17)의 구조에 따라 케이스(10)의 무게가 얼마나 변하는가, 리브(17)의 구조에 따라 케이스(10) 내의 액체 전해질의 유동은 어떻게 변하는가 등을 고려하여 적절히 조정될 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 도 1의 이차전지용 케이스를 이용하는 리튬 이차전지의 종압축 특성을 설명하기 위한 개략적인 단면도들이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 일 실시예의 리튬 이차전지(200)는 상호 절연된 양극판과 음극판을 구비한 전극 조립체(112)를 액체 전해질과 함께 이차전지용 케이스(10) 내에 수납하고, 캡 조립체(120)로 케이스(10)의 개구부를 밀봉함으로써 준비될 수 있다.
종압축에 대한 안정성을 테스트하기 위해, 리튬 이차전지(200)의 긴 폭 방향에서 13KN의 힘(F)으로 2초간 전지를 협착시킨다. 이때, 케이스(10)의 종방향 구조를 보강하도록 리브(17)가 구비되어 있으므로, 리튬 이차전지(200)는 종방향의 압축 하중에 대하여 원하는 지지력을 가질 수 있다.
만일, 리브(17)가 구비되지 않은 케이스를 이용하는 리튬 이차전지의 경우, 종압축 테스트에서 케이스가 쉽게 무너지고 그에 의해 리튬 이차전지가 뭉게지게 된다. 그러면, 케이스 바닥면이 전극 조립체의 하부측을 찌르거나, 전극 조립체가 개구부측으로 밀려나가거나, 케이스 개구부 부근에서 전극 조립체가 단락되는 등의 이유로 각형 리튬 이차전지는 종압축 테스트에서 실제로 100% 발화 모드로 진행된다.
하지만, 본 실시예의 이차전지용 케이스(10)를 이용하는 리튬 이차전지(200)에서는 리브(17)가 종방향의 압축 하중에 대하여 지지력을 가지므로 케이스(10)가 쉽게 무너지지 않고, 그에 의해 전지가 쉽게 발화모드로 진행하는 것을 방지할 수 있다.
도 4는 또 다른 일 실시예에 따른 이차전지용 케이스의 사시도이다. 도 4에서는 설명의 편의상 케이스의 내부 구조가 투영되어 도시되어 있다.
도 4를 참조하면, 이차전지용 케이스(30)는 복수의 리브들로 이루어진 리브 구조(36), 및 이 리브 구조(36)가 구비된 케이스 몸체(11)를 포함한다.
일 실시예에서, 리브 구조(rib structure, 36)는 제1A 리브(37a)와 제2A 리브(38a)로 이루어진 제1 쌍의 리브들, 제1B 리브(37b)와 제2B 리브(38b)로 이루어진 제2 쌍의 리브들, 및 제1C 리브(37c)와 제2C 리브(38c)로 이루어진 제3 쌍의 리브들을 구비한다.
각 쌍의 리브들은 제1 리브(37a; 37b; 37c)와 제2 리브(38a; 38b; 38c)가 서로 마주하도록 구성된다. 제1 리브는 제1 단측벽(13a)의 내측면에서 그 양측으로 제1 및 제2 장측벽(12a, 12b)의 내측면 중간부까지 연장하는 리브를 가리키며, 제2 리브는 제2 단측벽(13b)의 내측면에서 그 양측으로 제1 및 제2 장측벽(12a, 12b)의 내측면 중간부까지 연장하는 리브를 가리킨다.
제1 쌍 내지 제3 쌍의 리브들은 바닥벽(14)와 개구부(15) 사이의 공간을 네 개로 나눈 영역들의 경계 부근에 각각 배치된다. 일 실시예에서, 네 개로 나누어지는 영역들은 높이 방향 또는 횡방향에서의 각 영역의 길이 n1, n2, n3 및 n4가 실질적으로 서로 동일하게 나누어지거나, 서로 다른 길이 예컨대, n2=n3<n1=n4와 같이 나누어질 수 있다.
본 실시예에서, 리브 구조(36)는 서로 마주하는 복수 쌍의 리브들을 구비하는 것으로 설명하였다. 하지만, 또 다른 실시예에서 리브 구조는 제1 또는 제2 단측벽에만 접하는 복수의 리드들로 구성되거나, 서로 마주하지 않도록 또는 서로 어긋나게 제1 및 제2 단측벽들에 각각 배치되는 적어도 한 쌍의 리브로 구성될 수 있다.
전술한 리브 구조에 대하여 도 5a 내지 도 5c를 참조하여 좀더 상세히 설명한다. 도 5a는 도 4의 이차전지용 케이스의 종단면도이다. 도 5b는 도 4의 이차전지용 케이스의 평면도이다. 도 5b에서는 설명의 편의상 케이스의 내부 구조가 투영되어 도시되어 있다. 그리고, 도 5c는 도 4의 이차전지용 케이스의 좌측면도이다.
도 5a 내지 도 5c에 도시한 일 실시예의 리브 구조(36)에 있어서, 각 리브는 설치 위치를 제외하고 실질적으로 동일한 구조 및 형상을 구비한다. 즉, 본 실시예에서 어느 하나의 리브를 지칭하여 설명할 때 그것은 다른 나머지 리브들에도 동일하게 적용된다.
도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 각 리브는 제3 두께(T3), 제4 두께(T4), 제2 폭(W2), 및 제2 길이(L2)를 구비한다.
제3 두께(T3)은 도 5a에 도시한 바와 같이 제1 단측벽(13a)의 내표면에서 케이스 몸체(11)의 내부 공간으로 돌출된 두께를 말한다. 제3 두께(T3)는 제1 단측벽(13a) 상에서 실질적으로 거의 일정하다. 제4 두께(T4)는 도 5c에 도시한 바와 같이 제1 장측벽(12a)의 내표면 일부분과 제2 장측벽(12b)의 내표면 일부분에서 케이스 몸체(11)의 내부 공간으로 각각 돌출된 두께를 말한다. 제4 두께(T4)는 제1 단측벽(13a)에 인접한 부분에서 제1 및 제2 장측벽(12a, 12b) 각각의 중간부로 가면서 감소된다.
제2 폭(W2)은 바닥벽(14)와 개구부(15) 사이에서 연장하는 길이를 말한다. 본 실시예에서 각 리브의 제2 폭(W2)은 도 4 및 도 5b에 도시한 바와 같이 제1 또는 제2 단측벽(13a; 13b) 상에서 실질적으로 일정하고, 도 4 및 도 5a에 도시한 바와 같이 제1 및 제2 장측벽들(12a, 12b) 상에서 제1 또는 제2 단측벽에 인접합 부분에서부터 각 장측벽의 중간부에 위치한 부분으로 가면서 점점 감소한다.
제2 길이(L2)는 케이스(10)에 수납되는 케이스 본체(11)의 종방향 길이의 대략 30% 내지 45%로 설정된다. 이러한 길이 범위는 각 쌍의 리브들 사이에 소정 간격을 두기 위한 것이다.
한편, 본 실시예의 이차전지용 케이스(30)에 있어서, 서로 마주하는 각 쌍의 리브들은 제3 길이(L3) 만큼 서로 떨어져 있다. 이러한 구조는 이차전지용 케이스(30) 내에 전극 조립체를 원활하게 삽입할 수 있도록 기능하며, 또한 액체 전해질을 케이스(30) 내에 주입할 때, 개구부측에서 주입되는 액체 전해질이 리브 구조(36)에 의해 차단되지 않고 바닥벽(14) 측으로 쉽게 이동할 수 있도록 기능한다.
도 6a는 또 다른 일 실시예에 따른 이차전지용 케이스의 사시도이다. 도 6b는 도 6a의 이차전지용 케이스의 분해 사시도이다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 이차전지용 케이스(50)는 케이스 몸체(51)와 리브 구조(56)를 구비한다.
케이스 몸체(51)는 소정 간격을 두고 서로 마주하는 제1 장측벽(52a) 및 제2 장측벽(52b), 두 장측벽들(52a, 52b)을 연결하는 제1 단측벽(53a) 및 제2 단측벽(53b), 두 장측벽들(52a, 52b)과 두 단측벽들(53a, 53b)의 일단부에 결합하는 바닥벽(54), 및 바닥벽(54)과 마주하며 두 장측벽들과 두 단측벽들의 타단부에 위치하는 개구부(55)를 구비한다.
케이스 몸체(51)를 형성하는 각 장측벽, 단측벽 및 바닥벽의 두께는 0.2㎜ 내지 1.0㎜의 범위에서 적절하게 선택될 수 있다. 장측벽들, 단측벽들 및 바닥벽은 동일한 재료로 형성될 수 있다. 이들의 재료로는 알루미늄이나 알루미늄 합금이 이용될 수 있다.
리브 구조(56)는 리브(57), 및 케이스 몸체(51)의 리브형상오목부(58)로 이루어진다. 리브(57)는 도 2에 도시된 리브(17)와 실질적으로 동일한 구조를 가질 수 있다.
리브형상오목부(58)는 리브(57)가 꼭맞게 끼워지도록 케이스 몸체(51)의 외표면에서 케이스 몸체(51)의 안쪽으로 오목하게 굴곡된 형태를 구비된다.
리브형상오목부(58)는 케이스 몸체(51)의 제조시 케이스 몸체(51)와 함께 사출성형함으로써 형성되거나, 케이스 몸체(51)를 일차적으로 형성한 후 케이스 몸체(51)의 해당 부분만을 적절하게 압착성형함으로써 형성될 수 있다.
전술한 구조에 의하면, 본 실시예의 케이스(50)는 리브(57)가 케이스 몸체의 외표면에 설치된 것을 제외하고, 실질적으로 도 1에 도시한 케이스(10)와 동일한 구조를 가지고 동일한 기능을 수행할 수 있다.
도 7은 일 실시예의 이차전지용 케이스를 이용하는 리튬 이차전지의 분해 사시도이다. 도 7에서는 설명의 편의상 케이스 내부에 구비된 리브 구조가 투영되어 도시되어 있다.
도 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 리튬 이차전지(200a)는 케이스(100), 케이스(100)의 내부에 수납되는 전극 조립체(112), 및 케이스(100)의 개구부(105)를 밀봉하는 캡 조립체(120)를 구비한다.
케이스(100)는 케이스 몸체와, 케이스 몸체에 결합된 리브 구조(136)를 구비한다. 케이스 몸체는 소정 간격을 두고 서로 마주하는 두 장측벽들(102), 두 장측벽들(102)을 연결하는 두 단측벽들(103), 두 장측벽들(102)과 두 단측벽들(103)의 일단부에 결합하는 바닥벽(104), 및 바닥벽(104)과 마주하며 두 장측벽들(102)과 두 단측벽들(103)의 타단부에 위치하는 개구부(105)를 구비한다. 타단부는 두 장측벽들(102)과 두 단측벽들(103)을 게재하고 일단부와 서로 마주한다.
리브 구조(136)는 케이스 몸체의 내부면 상에 서로 마주하도록 배치되는 한 쌍의 리브들(137, 138)로 구성된다. 제1 리브(137)는 한쪽 장측벽(제1 장측벽)의 중간부에서 한쪽 단측벽(제1 단측벽)을 거쳐 나머지 한쪽의 장측벽(제2 장측벽)의 중간부까지 연장하도록 설치된다. 제2 리브(138)는 제1 장측벽의 중간부에서 나머지 한쪽 단측벽(제2 단측벽)을 거쳐 제2 장측벽의 중간부까지 연장하도록 설치된다. 제1 리브(137) 및 제2 리브(138)는 도 4의 제1B 리브(37b) 및 제2B 리브(38b)와 동일한 구조를 구비할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 리브 구조(136)는 물론 도 1 또는 도 8b에 도시한 단일 리브를 포함한 구조로 대체되거나, 도 4에 도시한 리브 구조로 유사하게 복수 쌍의 리브들을 포함한 리브 구조로 대체될 수 있다.
전극 조립체(112)는 제1극판(113)과 제2 극판(115) 및 세퍼레이터(114)를 구비한다. 제1극판(113)은 양극판으로 형성되고 제2극판(115)은 음극층으로 형성되며, 반대로 형성될 수 있음을 물론이다. 제1극판(113)과 제2극판(115)은 세퍼레이터(114)를 게재하여 적층된 후 젤리롤(jelly roll) 형태로 권취될 수 있다. 일 실시예에서, 제1극판(113)에는 제1극탭(116)이 용접되고, 제2극판(115)에는 제2극탭(117)이 용접된다. 그리고, 제1극탭(116)의 단부와 제2극탭(117)의 단부는 상방으로 돌출된다.
캡 조립체(120)는 캡 플레이트(140), 절연 플레이트(150), 터미널 플레이트(160), 및 전극단자(130)를 구비한다. 캡 조립체(120)는 별도의 절연체(170)를 게재하고 케이스(100)의 상단 개구부(105)에 결합하여 케이스(100)를 밀봉하게 된다.
캡 플레이트(140)는 케이스(100)의 상단 개구부(105)에 상응하는 크기와 형상의 금속판으로 형성된다. 캡 플레이트(140)의 재료로는 무게가 가벼운 알루미늄 또는 알루미늄 합금이 이용될 수 있다. 캡 플레이트(140)의 중앙에는 소정 크기의 제1 단자통공(141)이 형성되며, 일측에는 전해액주입공(142)이 형성된다.
제1 단자통공(141)은 전극단자(130)보다 큰 직경을 갖도록 형성된다. 전극단자(130)는 개스킷튜브(146)을 게재하고 제1 단자통공(141)에 삽입된다. 개스킷튜브(146)는 전극단자(130)와 캡 플레이트(14) 사이를 절연한다.
캡 조립체(120)가 케이스(100)의 상단 개구부(105)에 조립된 후 전해액주입공(142)을 통하여 전해액이 주입된다. 전해액주입공(142)은 별도의 밀폐수단에 의해 밀폐된다.
절연 플레이트(150)는 절연 재료로 형성되며, 캡 플레이트(140)와 터미널 플레이트(160) 사이를 절연한다. 절연 플레이트(150)의 하면에는 터미널 플레이트(160)가 끼워지도록 터미널 플레이트(160)의 크기에 상응하는 크기로 삽입홈(152)이 구비된다. 절연 플레이트(150)는 제1 단자통공(141)에 대응하는 위치에 제2 단자통공(151)을 구비한다. 제2 단자통공(151)은 전극단자(130)와 거의 동일한 직경을 갖도록 형성된다.
터미널 플레이트(160)는 니켈(nickel) 또는 니켈 합금으로 판 형상으로 형성될 수 있다. 터미널 플레이트(160)는 절연 플레이트(150)의 제2 단자통공(151)에 대응하는 위치에 제3 단자통공(161)을 구비한다. 제3 단자통공(161)에는 제2 단자통공(151)을 관통하는 전극단자(130)가 삽입 연결된다.
절연체(170)는 제1극탭홀(171)과 제2극탭홀(172)을 구비한다. 제1극탭(116)은 제1극탭홀(171)을 관통하여 캡 플레이트(140)에 연결되고, 제2극탭(117)은 제2극탭홀(172)을 관통하여 전극단자(130)에 연결된다. 절연체(170)는 캡 조립체(120)의 하부에 결합하여 캡 조립체(120)와 전극 조립체(112)를 전기적으로 절연시킨다.
본 실시예의 리튬 이차전지(200a)는 리브 구조(136)과 같이 보강 구조를 구비한 케이스(100)에 의해 종압축에 대하여 향상된 강도를 가질 수 있다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
전술한 발명에 대한 권리범위는 이하의 특허청구범위에서 정해지는 것으로써, 명세서 본문의 기재에 구속되지 않으며, 청구범위의 균등 범위에 속하는 변형과 변경은 모두 본 발명의 범위에 속할 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 이차전지용 케이스의 사시도.
도 2는 도 1의 이차전지용 케이스에 구비된 리브의 사시도.
도 3a 및 도 3b는 도 1의 이차전지용 케이스를 이용하는 리튬 이차전지의 종압축 특성을 설명하기 위한 개략적인 단면도들.
도 4는 또 다른 일 실시예에 따른 이차전지용 케이스의 사시도.
도 5a는 도 4의 이차전지용 케이스의 종단면도.
도 5b는 도 4의 이차전지용 케이스의 평면도.
도 5c는 도 4의 이차전지용 케이스의 좌측면도.
도 6a는 또 다른 일 실시예에 따른 이차전지용 케이스의 사시도.
도 6b는 도 6a의 이차전지용 케이스의 분해 사시도.
도 7은 또 다른 일 실시예의 이차전지용 케이스를 이용하는 리튬 이차전지의 분해 사시도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10, 30, 50, 100 : 이차전지용 케이스
17, 37a, 37b, 37c, 38a, 38b, 38c, 57, 137, 138 : 리브
36, 56, 136 : 리브 구조
112 : 전극 조립체
120 : 캡 조립체
200, 200a : 리튬 이차전지

Claims (26)

  1. 서로 마주하는 제1 및 제2 장측벽들, 상기 두 장측벽들을 연결하는 제1 및 제2 단측벽들, 상기 두 장측벽들과 상기 두 단측벽들의 일단부에 결합하는 바닥벽, 및 상기 바닥벽과 마주하며 상기 두 장측벽들과 상기 두 단측벽들의 타단부에 위치한 개구부를 구비하는 케이스 몸체; 및
    상기 케이스 몸체 상에 배치되며, 상기 제1 장측벽의 중간부에서 상기 제1 단측벽을 거쳐 상기 제2 장측벽의 중간부까지 연장되는 제1 리브를 포함하는 이차전지용 케이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 장측벽의 중간부에서 상기 제2 단측벽을 거쳐 상기 제2 장측벽의 중간부까지 연장되는 제2 리브를 더 포함하는 이차전지용 케이스.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 리브들은 상기 케이스 몸체의 내부 공간을 게재하고 서로 면대칭적으로 마주하도록 배치되는 이차전지용 케이스.
  4. 삭제
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 리브들은 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재질로 이루어지는 이차전지용 케이스.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 케이스 몸체의 내부 공간으로 돌출되는 상기 제1 리브의 두께는 상기 제1 단측벽들에서부터 상기 제1 및 제2 장측벽들의 각 중간부로 가면서 감소하는 이차전지용 케이스.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 리브의 두께는 상기 제1 단측벽 상에서 일정하고, 상기 제1 및 제2 장측벽 상에서 각각 감소하는 이차전지용 케이스.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 바닥벽과 상기 개구부 사이에서 연장되는 상기 제1 리브의 폭은 상기 제1 단측벽에서부터 상기 제1 및 제2 장측벽들의 각 중간부로 가면서 감소하는 이차전지용 케이스.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 리브의 폭은 상기 제1 단측벽 상에서 일정하고, 상기 제1 및 제2 장측벽 상에서 각각 감소하는 이차전지용 케이스.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 두 장측벽과 상기 두 단측벽이 접하는 경계는 만곡한 형태를 구비하는 이차전지용 케이스.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 케이스 몸체는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재질로 이루어지는 이차전지용 케이스.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 케이스 몸체는 상기 제1 리브가 꼭맞게 끼워지도록 상기 케이스 몸체의 외표면에 리브형상오목부를 구비하는 이차전지용 케이스.
  13. 상호 절연된 양극판과 음극판 및 액체 전해질을 수납하는 케이스; 및 상기 케이스를 밀봉하는 캡 조립체를 포함하고,
    상기 케이스는,
    서로 마주하는 제1 및 제2 장측벽들, 상기 두 장측벽들을 연결하는 제1 및 제2 단측벽들, 상기 두 장측벽들과 상기 두 단측벽들의 일단부에 결합하는 바닥벽, 및 상기 바닥벽과 마주하며 상기 두 장측벽들과 상기 두 단측벽들의 타단부에 위치한 개구부를 구비하는 케이스 몸체; 및
    상기 케이스 몸체의 내표면 또는 외표면 상에 배치되며, 상기 제1 장측벽의 중간부에서 상기 제1 단측벽을 거쳐 상기 제2 장측벽의 중간부까지 연장되는 제1 리브를 구비하는 리튬 이차전지.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 장측벽의 중간부에서 상기 제2 단측벽을 거쳐 상기 제2 장측벽의 중간부까지 연장되는 제2 리브를 더 포함하는 리튬 이차전지.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 리브들은 상기 케이스 몸체의 내부 공간을 게재하고 서로 면대칭적으로 마주하도록 배치되는 리튬 이차전지.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 리브들은 상기 바닥벽과 상기 개구부 사이를 n(n은 3 또는 3보다 큰 자연수임)개로 나눈 영역들의 경계에 n-1개의 쌍으로 배치되는 리튬 이차전지.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 리브들은 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재질로 이루어지는 리튬 이차전지.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 케이스 몸체의 내부 공간으로 돌출되는 상기 제1 리브의 두께는 상기 제1 단측벽에서부터 상기 제1 및 제2 장측벽들의 각 중간부로 가면서 감소하는 리튬 이차전지.
  19. 삭제
  20. 제18항에 있어서,
    상기 바닥벽과 상기 개구부 사이에서 연장되는 상기 제1 리브의 폭은 상기 제1 단측벽에서부터 상기 제1 및 제2 장측벽들의 각 중간부로 가면서 감소하는 리튬 이차전지.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 제1 리브의 두께는 상기 단측벽 상에서 일정하고, 상기 제1 및 제2 장측벽 상에서 감소하는 리튬 이차전지.
  22. 제13항에 있어서,
    상기 두 장측벽과 상기 두 단측벽이 접하는 경계는 만곡한 형태를 구비하는 리튬 이차전지.
  23. 제13항에 있어서,
    상기 케이스 몸체는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재질로 이루어지는 리튬 이차전지.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 케이스 몸체는 상기 제1 리브가 꼭맞게 끼워지도록 상기 케이스 몸체의 외표면에 리브형상오목부를 구비하는 리튬 이차전지.
  25. 제3항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 리브들은 상기 바닥벽과 상기 개구부 사이를 n(n은 3 또는 3보다 큰 자연수임)개로 나눈 영역들의 경계에 n-1개의 쌍으로 배치되는 이차전지용 케이스.
  26. 제18항에 있어서,
    상기 제1 리브의 두께는 상기 제1 단측벽 상에서 일정하고, 상기 제1 및 제2 장측벽 상에서 각각 감소하는 리튬 이차전지.
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