KR101155888B1 - 이차 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 안전성을 향상시킬 수 있도록 제1 전극과 제2 전극을 포함하여 충전과 방전을 수행하는 복수 개의 전극 어셈블리들과, 상기 전극 어셈블리들이 내장되는 케이스, 및 상기 전극 어셈블리들 중 한쪽 외측에 배치된 전극 어셈블리의 제1 평편면에 접하도록 배치된 제1 측판과 상기 제1 평편면과 반대 방향을 향하는 제2 평편면에 접하도록 배치된 제2 측판, 및 상기 제1 측판과 상기 제2 측판을 전기적으로 연결하는 연결부를 갖는 안전부재를 포함하며, 상기 안전부재는 제1 전극에 전기적으로 연결된다.

Description

이차 전지{RECHARGEABLE BATTERY}
본 발명은 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 안전 장치의 구조를 개선한 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지(rechargeable battery)는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 저용량의 이차 전지는 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같이 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 대용량 전지는 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원 또는 대용량 전력 저장 장치로 사용되고 있다.
최근 들어 고에너지 밀도의 비수전해액을 이용한 고출력 이차 전지가 개발되고 있으며, 상기한 고출력 이차 전지는 대전력을 필요로 하는 기기 예컨대, 전기 자동차 등의 모터 구동에 사용될 수 있도록 복수 개의 이차 전지를 직렬로 연결하여 대용량의 전지 모듈로 구성된다. 이러한 이차 전지는 원통형과 각형 등으로 이루어질 수 있다.
이차 전지의 외부에서 못이나 송곳 등의 도전성 이물질이 내부로 진입한 경우, 이차 전지 내부에서 단락이 발생할 수 있다. 이와 같이 단락이 발생하면 이차 전지 내부의 온도가 급격하게 상승하여 이차 전지가 발화하거나 폭발할 위험이 있다.
따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 안전성이 향상된 이차 전지를 제공함에 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 제1 전극과 제2 전극을 포함하여 충전과 방전을 수행하는 복수 개의 전극 어셈블리들과, 상기 전극 어셈블리들이 내장되는 케이스, 및 상기 전극 어셈블리들 중 한쪽 외측에 배치된 전극 어셈블리의 제1 평편면에 접하도록 배치된 제1 측판과 상기 제1 평편면과 반대 방향을 향하는 제2 평편면에 접하도록 배치된 제2 측판, 및 상기 제1 측판과 상기 제2 측판을 전기적으로 연결하는 연결부를 갖는 안전부재를 포함하며, 상기 안전부재는 제1 전극에 전기적으로 연결된다.
상기 연결부는 대향면을 갖도록 2단 절곡된 판 형태로 이루어질 수 있으며, 상기 제1 전극은 활물질이 코팅되지 않고 집전체가 노출된 무지부를 포함하고, 상기 연결부는 상기 무지부를 끼움하여 상기 무지부에 용접으로 고정될 수 있다.
상기 케이스는 상기 제2 전극과 전기적으로 연결될 수 있으며, 상기 케이스에 결합된 캡 플레이트와 상기 제2 전극과 전기적으로 연결되며 상기 캡 플레이트의 외측으로 돌출된 제2 전극단자를 더 포함하고, 상기 제2 전극단자에는 상기 캡 플레이트와 접촉하는 연결부재가 설치될 수 있다. 또한, 상기 제1 전극은 음극일 수 있으며, 상기 제1 측판과 상기 제2 측판의 표면에는 절연필름이 부착될 수 있다.
상기 안전부재는 복수 개의 전극 어셈블리 중 적층 방향으로 제일 외측에 배치된 두 개의 전극 어셈블리를 각각 끼움하도록 설치될 수 있으며, 상기 안전부개가 끼움 설치된 상기 전극 어셈블리는 안전부재가 끼움 설치되지 않은 전극 어셈블리와 이웃하게 배치될 수 있다.
상기 연결부는 상기 제1 측판과 상기 제2 측판의 한쪽 측단에 연결될 수 있으며, 상기 연결부는 상기 제1 측판과 상기 제2 측판의 상단 또는 하단에 연결될 수 있다.
상기 제1 측판 또는 상기 제2 측판에는 상기 전극 어셈블리에 용접으로 고정된 접속 돌기가 형성될 수 있으며, 상기 안전부재는 다른 쪽 외측에 배치된 제2 전극 어셈블리의 평편면들에 접하는 제3 측판과 제4 측판, 상기 제3 측판과 상기 제4 측판을 연결하는 제2 연결부를 더 포함하고, 상기 제1 측판과 상기 제4 측판은 전극 어셈블리들의 제일 외측에 배치되며, 상기 제2 측판과 상기 제3 측판에는 상기 제2 측판과 상기 제2 측판을 연결하는 제3 연결부가 형성될 수 있다. 또한, 상기 안전부재는 지그재그 형태로 절곡 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 외부에서 도체 이물질이 침입하였을 때, 내부 단락으로 인한 발화 및 폭발을 방지하여 이차 전지의 안전성이 향상된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에서 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 잘라 본 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극 어셈블리와 안전부재를 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 부재들이 결합된 상태를 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예의 변형예에 따른 이차 전지를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 안전부재와 전극 어셈블리를 도시한 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차 전지의 안전부재를 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제5 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 본 명세서 및 도면에서 동일한 부호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에서 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 잘라 본 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 본 제1 실시예에 따른 이차 전지(100)는 양극(11)과 음극(12) 사이에 세퍼레이터(13)를 개재하여 귄취된 복수 개의 전극 어셈블리(10)와, 전극 어셈블리(10)들이 내장되는 케이스(34)와, 케이스(34)의 개구에 결합된 캡 어셈블리(20)를 포함한다.
본 제1 실시예에 따른 이차 전지(100)는 리튬 이온 이차 전지로서 각형인 것을 예로서 설명한다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 본 발명은 리튬 폴리머 전지 또는 원통형 전지 등 다양한 형태의 전지에 적용될 수 있다.
양극(11) 및 음극(12)은 박판의 금속 호일로 형성된 집전체에 활물질이 도포된 영역인 코팅부와 활물질이 코팅되지 않는 영역인 무지부(11a, 12a)를 포함한다. 여기서 양극(11)이 케이스와 연결된 제2 전극이 되고, 음극(12)은 안전부재(40)와 연결된 제1 전극이 된다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 양극(11)이 제1 전극이 되고, 음극(12)이 제2 전극이 될 수도 있다.
본 실시예에서는 4 개의 전극 어셈블리들(10)이 케이스(34) 내에 설치된 것으로 예시하고 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 케이스 내에는 복 수 개의 전극 어셈블리가 설치될 수 있다.
양극 무지부(11a)는 양극(11)의 길이 방향을 따라 양극(11)의 한 쪽 측단에 형성되고, 음극 무지부(12a)는 음극(12)의 길이 방향을 따라 음극(12)의 다른 쪽 측단에 형성된다. 그리고 양극(11) 및 음극(12)은 절연체인 세퍼레이터(13)를 사이에 개재한 후 권취된다. 또한, 전극 어셈블리(10)의 외면에는 전극 어셈블리(10)의 형태를 지지하는 마감 테이프(미도시)가 설치될 수 있다.
다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 상기한 전극 어셈블리(10)는 복수 개의 시트(sheet)로 이루어진 양극과 음극이 세퍼레이터를 사이에 두고 교대로 적층된 구조로 이루어질 수도 있다.
케이스(34)는 대략 직육면체로 이루어지며, 일면에는 개방된 개구가 형성된다. 케이스(34)와 전극 어셈블리들(10) 사이에는 절연을 위한 절연 봉지(17)가 설치된다. 절연 봉지(17)는 필름 형태로 이루어지며, 상부가 개방되어 있다.
캡 어셈블리(20)는 케이스(34)의 개구를 덮는 캡 플레이트(30)와 캡 플레이트(30)의 외측으로 돌출되며, 양극(11)과 전기적으로 연결된 양극 단자(21)와 캡 플레이트의 외측으로 돌출되며 음극과 전기적으로 연결된 음극 단자(22), 및 설정된 내부 압력에 따라 파단될 수 있도록 노치(39a)가 형성된 벤트부재(39)를 포함한다. 여기서 양극 단자(21)는 제2 전극과 연결된 제2 전극 단자가 되고, 음극 단자(22)는 제1 전극과 연결된 제1 전극 단자가 된다.
캡 플레이트(30)는 얇은 판으로 이루어지며, 일측에 전해액의 주입을 위한 전해액 주입구(27)가 형성되고 전해액 주입구(27)에는 밀봉 마개(38)가 설치된다.
캡 플레이트(30)와 단자(21, 22) 사이에는 하부 개스킷(25)이 설치되어 캡 플레이트(30)와 단자(21, 22) 사이를 밀봉한다. 본 기재에서 단자(21, 22)라 함은 양극 단자(21)와 음극 단자(22)를 포함한다.
하부 개스킷(25)은 단자 홀에 끼워져 설치되며, 캡 플레이트(30)의 하면에 밀착 배치된다. 단자(21, 22)는 원기둥형상으로 이루어지는 데, 단자(21, 22)에는 단자들(21, 22)을 상부에서 지지하는 너트(29)가 설치되고, 단자(21, 22)의 외주에는 너트(29)가 체결될 수 있도록 나사산이 형성된다.
양극 단자(21)에는 연결판(35)이 삽입 설치되는 바, 연결판(35)은 너트(29)와 캡 플레이트(30) 사이에 설치된다. 연결판(35)은 캡 플레이트(30)와 양극 단자(21)를 전기적으로 연결하는 역할을 한다. 이에 따라 캡 플레이트(30)와 케이스(34)는 양극(21)과 전기적으로 연결된다.
음극 단자(22)에는 상부 개스킷(25)이 삽입 설치되는 바, 상부 개스킷(25)은 하부 개스킷(28) 위에 배치되어 캡 플레이트(30)의 상면과 접촉한다. 상부 개스킷(25)은 음극 단자(22)와 캡 플레이트(30)를 절연하는 역할을 한다. 상부 개스킷(25)의 위에는 너트(29)와 상부 개스킷(25) 사이에서 체결력을 완충하는 와셔(24)가 설치된다.
한편 단자(21, 22)의 하단에는 하부에서 단자를 지지하는 단자 플랜지(21a, 22a)가 형성된다.
단자 플랜지(21a, 22a)와 캡 플레이트(30) 사이에는 절연을 위한 하부 절연부재(26)가 설치되고 하부 절연부재(26)에는 단자(21, 22)가 삽입된다. 단자 플랜지(21a, 22a)에는 양극(11) 또는 음극(12)과 전기적으로 연결된 집전부재(32)가 용접으로 부착되고, 단자 플랜지(21a, 22a) 및 집전부재(32)는 하부 절연부재(26)의 하면에 형성된 홈에 끼워진다. 집전부재(32)는 하부로 돌출된 복수 개의 탭(32a)을 구비하는 바, 복수 개의 탭(32a)은 각각의 전극 어셈블리(10)의 무지부(11a, 12a)에 용접으로 부착된다.
또한, 전극 어셈블리들(10) 중에서 양쪽 측단에 배치된 전극 어셈블리(10)에는 음극(12)에 전기적으로 연결된 안전부재(40)가 설치된다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극 어셈블리와 안전부재를 도시한 분해 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 부재들이 결합된 상태를 도시한 평면도이다.
안전부재(40)는 전극 어셈블리들(10) 중 양쪽 측단에 배치된 전극 어셈블리들(10)을 끼움하도록 설치된다. 안전부재(40)는 전극 어셈블리(10)에서 바깥을 향하는 제1 평편면(10a)에 부착된 제1 측판(41)과 제1 평편면(10a)과 반대 방향을 향하는 제2 평편면(10b)에 부착되는 제2 측판(42), 및 제1 측판(41)과 제2 측판(42)을 연결하는 연결부(46)를 포함한다.
본 기재에서 평편면이라 함은 전극 어셈블리(10)의 외주면 중에서 상단과 하단의 굴곡된 부분을 제외한 평편한 면을 의미한다.
제1 측판(41)과, 제2 측판(42), 및 연결부(46)는 구리, 스테인리스 스틸 등의 도전성을 갖는 금속판으로 이루어진다. 본 실시예에 따른 제1 측판(41)과 제2 측판(42) 및 연결부(46)는 일체로 형성된 하나의 판이 절곡되어 각각의 부분으로 형성된다.
연결부(46)는 대향면을 갖도록 2단 절곡된 판 형상으로 이루어지는 바, 이에 제1 측판(41)과 제2 측판(42)은 연결부(46)에 의하여 평행하게 배치된다. 연결부(46)는 제1 측판(41)과 제2 측판(42)의 측단에서 제1 측판(41)과 제2 측판(42)을 연결한다.
연결부(46)는 제1 측판(41)과 제2 측판(42)에 부착되며 측단으로 갈수록 전극 어셈블리(10)의 내측으로 경사지게 형성된 안내판(46a)과 양단이 절곡되어 안내판(46a)과 이어진 연결판(46b)을 포함한다. 연결판(46b)은 안내판(46a)을 매개로 제1 측판(41)과 제2 측판(42)을 연결하며, 도 4에 도시된 바와 같아 연결판(46b)에는 음극 무지부(12a)가 삽입된다. 연결판(46b)은 음극 무지부(12a)에 용접되어 음극 무지부(12a)와 전기적으로 연결되며, 음극 무지부(12a)를 지지하여 음극 무지부(12a)가 외부의 충격이나 진동으로 흔들리는 것을 방지한다. 그리고 집전부재(32)는 연결판(46b)을 매개로 음극 무지부(12a)에 용접되거나, 연결판(46b) 사이에 절개부가 형성되어 음극 무지부(12a)에 직접 용접으로 접합될 수 있다.
전극 어셈블리(10)이 외부의 충격이나 진동으로 흔들리게 되면 무지부(11a, 12a)와 집전부재(32) 사이의 접촉이 불량해지는 문제가 발생한다. 그러나 본 실시예와 같이 안전부재(40)가 전극 어셈블리(10) 끼움하여 지지하면 외부의 충격이나 진동 등으로 전극 집전부재(32) 사이의 접촉이 불량해지는 것을 방지할 수 있다.
한편, 제1 측판(41)과 제2 측판(42)에서 전극 어셈블리(10)와 접촉하는 면에는 절연 필름(43)이 부착 설치된다. 절연 필름(43)은 폴리머 재질로 이루어지며, 전극 어셈블리(10)의 양극과 안전부재(40)가 전기적으로 연결되는 것을 방지하는 역할을 한다.
도 4에 도시된 바와 같이 충격이나 사고 등으로 이차 전지(100)의 외부에서 못이나 송곳 등의 도전성 이물질(60)이 침입하였을 때, 양극과 음극이 도전성 이물질(60)을 매개로 단락되면 내부에서 과도한 열이 발생하여 이차 전지가 폭발하거나 발화할 위험이 있다. 그러나 본 실시예와 같이 안전부재를 설치하면 제1 측판(41) 또는 제2 측판(42)과 케이스(34)가 단락되어 충전된 전류를 안전하게 방전할 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따르면 외부에서 이물질이 침입하여 단락의 위험이 있을 때, 전류를 방전하여 발화의 위험을 제거함으로써 이차 전지(100)의 안전성이 향상된다.
본 실시예에 따르면, 전극 어셈블리(10)를 안전부재(40)에 끼움하는 것으로 간단하게 안전부재(40)를 전극 어셈블리들(10) 사이에 설치하고, 안전부재(40)가 전극 어셈블리(10)를 지지하도록 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예의 변형예에 따른 이차 전지의 단면도이다.
본 실시예에 따른 이차 전지(102)에는 5개의 전극 어셈블리가 설치된다. 전극 어셈블리(10, 10', 10'', 10''', 10'''')가 5개 설치된 경우에는 제일 외측에 배치된 전극 어셈블리들(10, 10')에 안전부재(40)를 설치하고, 안전부재(40)가 설치된 전극 어셈블리(10, 10')와 이웃하는 전극 어셈블리(10'', 10''')에는 안전부재(40)를 설치하지 아니하며, 중앙에 배치된 전극 어셈블리(10'''')에는 안전부재(40)를 설치한다. 이에 따라 외부에서 도전성 이물질이 침입한 경우, 음극(12)과 전기적으로 연결된 안전부재(40)와 양극 단자(21)와 전기적으로 연결된 케이스(34)가 단락되어 전류를 안정적으로 방전할 수 있다.
또한, 같은 방식으로 전극 어셈블리가 6개 설치된 경우에는 제일 외측에 배치된 전극 어셈블리에 안전부재(40)를 설치하고, 이와 이웃하는 중간에 배치된 전극 어셈블리에는 안전부재(40)를 설치하지 아니하며, 중앙에 배치된 두 개의 전극 어셈블리의 바깥 면에 안전부재(40)를 설치하면 된다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 안전부재와 전극 어셈블리를 도시한 분해 사시도이고, 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 단면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 이차 전지(103)는 안전부재의 구성을 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 이차 전지와 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구조에 대한 중복 설명은 생략한다.
이차 전지(103)는 케이스(34)와 케이스(34) 내에 설치된 4개의 전극 어셈블리(10)와 전극 어셈블리(10)를 끼움하는 2개의 안전부재(50)를 포함한다.
케이스(34)는 양극 단자(21)와 전기적으로 연결되어 있다. 케이스(34) 내에는 4개의 전극 어셈블리(10)가 중첩 배열되며, 외측에 배치된 2개의 전극 어셈블리들(10)에 안전부재(50)가 끼움 설치된다. 안전부재(50)는 전극 어셈블리(10)에서 바깥을 향하는 제1 평편면(10a)에 접촉된 제1 측판(51)과 제1 평편면(10a)과 반대 방향을 향하는 제2 평편면(10b)에 접촉되는 제2 측판(52), 및 제1 측판(51)과 제2 측판(52)을 연결하는 연결부(53)를 포함한다.
연결부(53)는 평판 형태로 이루어지며, 제1 측판(51)과 제2 측판(52)은 연결부(53)에서 절곡되어 평행하게 배치된다. 제1 측판(51)과 제2 측판(52), 및 연결부(53)는 하나의 판에서 제1 측판(51)과 제2 측판(52)이 절곡되어 형성된다. 제1 측판(51)과 제2 측판(52)의 하단에 연결부(53)가 형성되어 있다.
제1 측판(51)의 측단에는 음극 무지부(12a)에 용접으로 부착되는 접속 탭(54)이 돌출 형성된다. 본 실시예에서는 접속 탭(54)이 제1 측판(51)에서 돌출 형성된 것으로 예시하고 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 접속 탭(54)은 제1 측판(51) 또는 제2 측판(52)의 측단에서 돌출될 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따르면, 제1 측판(51)과 제2 측판(52)의 하단이 연결부(53)에 의하여 고정되어 있으므로 전극 어셈블리(10)를 안전부재(50) 사이에 끼움하는 것으로 용이하게 안전부재(50)를 설치할 수 있다. 또한, 하나의 접속 탭에 의하여 제1 측판(51) 및 제2 측판(52)이 음극과 전기적으로 연결되므로 안전부재(50)의 설치가 더욱 간편하다.
이러한 안전부재(50)는 외부에서 못 등의 도전성 물질이 침입하였을 때, 안전부재(50)와 케이스(34)의 단락을 유도하여 이차 전지의 발화 및 폭발을 방지할 수 있다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차 전지의 안전부재를 도시한 사시도이고, 도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 단면도이다.
도 8 및 도 9를 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 이차 전지(104)는 케이스(34) 및 케이스(34) 내에 설치된 4개의 전극 어셈블리들(10, 10', 10'', 10''')과 전극 어셈블리들(10, 10', 10'', 10''')에 접하도록 배치된 안전부재(80)를 포함한다. 케이스(34)는 양극단자(21)와 전기적으로 연결되어 있다.
안전부재(80)는 한쪽 외측에 배치된 전극 어셈블리(10)에서 바깥 쪽을 향하는 평편면에 접하도록 배치된 제1 측판(81)과 제1 측판(81)과 접하는 평편면과 반대 방향을 향하는 평편면에 접하도록 배치된 제2 측판(82), 제1 측판(81)과 제2 측판(82)의 하단에 절곡 형성된 제1 연결부(85)를 포함한다.
또한, 안전부재(80)는 다른 쪽 외측에 배치된 전극 어셈블리(10')에서 바깥을 향하는 평편면에 접하도록 배치된 제3 측판(83)과 제3 측판(83)이 설치된 평편면과 반대 방향을 향하는 평편면에 접하도록 배치된 제4 측판(84), 및 제3 측판(83)과 제4 측판(84)의 하단에 절곡 형성된 제2 연결부(86)을 포함한다.
또한, 안전부재(80)는 제2 측판(82)과 제4 측판(84)의 상단에 절곡 형성된 제3 연결부(87)를 포함한다. 이와 같이 각 측판들(81, 82, 83, 84)은 연결부들(85, 86, 87)에 의하여 단부가 교호적으로 연결된다. 안전부재(80)는 판 형상으로 이루어지는 바, 평판이 지그재그 형태로 절곡되어 측판들(81, 82, 83, 84)과 연결부들(85, 86, 87)이 형성된다.
제1 측판(81)과 제2 측판(82) 사이에는 한쪽 가장자리에 배치된 하나의 전극 어셈블리(10)가 삽입되고, 제3 측판(83)과 제4 측판(84) 사이에는 다른쪽 가장자리에 배치된 하나의 전극 어셈블리(10')가 삽입된다. 또한, 제2 측판(82)과 제4 측판(84) 사이에는 중앙에 배치되는 2개의 전극 어셈블리(10'', 10''')가 삽입 배치된다.
제1 측판(81)과 제3 측판(83)에는 측판들(81, 83)이 접하는 전극 어셈블리(10, 10')의 음극 무지부(12a)에 용접으로 부착되는 접속 탭(88)이 돌출 형성되어 있다. 이러한 접속 탭(88)은 안전부재(80)와 전극 어셈블리(10)를 전기적으로 연결하는 역할을 하는 바, 음극 무지부(12a)에 용접된다.
이와 같이 본 실시예에 따르면 안전부재(80)가 지그재그 형태로 절곡 형성되므로 하나의 안전부재(80)로 복수의 전극 어셈블리(10, 10', 10'', 10''')를 안정적으로 지지할 수 있다. 또한, 이차 전지(104)의 양쪽 면에서 송곳 등의 도전성 이물질(60)이 침입할 때, 안전부재(80)와 케이스(34)가 단락되므로 발화 없이 신속하게 전류를 방전할 수 있다.
도 10은 본 발명의 제5 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 단면도이다.
도 10을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 이차 전지(105)는 케이스(34)와 케이스(34) 내에 설치된 복수개의 전극 어셈블리(10, 10', 10'', 10''')와 전극 어셈블리(10, 10', 10'', 10''')에 접하도록 배치된 안전부재(70)를 포함한다. 이때, 케이스는 양극 단자(21)와 전기적으로 연결되어 있다.
안전부재(70)는 판 형상의 연결부(75)와 연결부(75)에서 돌출된 복수 개의 측판들(71, 72)을 포함한다.
연결부(75)는 평판 형태로 이루어지며, 전극 어셈블리들(10, 10', 10'', 10''')의 배열 방향으로 이어져 전극 어셈블리(10, 10', 10'', 10''')의 하단에 위치된다. 연결부(75)에는 한쪽 외측에 배치된 전극 어셈블리(10)에서 바깥 쪽을 향하는 평편면에 접하도록 배치된 제1 측판(71)과 제1 측판(71)과 접하는 평편면과 반대 방향을 향하는 평편면에 접하도록 배치된 제2 측판(72), 다른 쪽 외측에 배치된 전극 어셈블리(10)에서 바깥을 향하는 평편면에 접하도록 배치된 제3 측판(73)과 제3 측판(73)이 설치된 평편면과 반대 방향을 향하는 평편면에 접하도록 배치된 제4 측판(74)이 돌출 형성된다.
제1 측판(71)과 제2 측판(72) 사이에는 한쪽 외측에 배치된 전극 어셈블리(10)가 삽입되고, 제3 측판(73)과 제4 측판(74) 사이에는 다른 쪽 외에 배치된 전극 어셈블리(10')가 삽입된다. 그리고 제2 측판(72)과 제4 측판(74) 사이에는 내측에 배치된 2개의 전극 어셈블리(10'', 10''')가 삽입 설치된다.
이와 같이 본 실시예에 따르면, 연결부(75)에서 돌출된 복수 개의 측판(71, 72, 73, 74)을 갖는 하나의 안전부재(70)를 이용하여 전극 어셈블리들(10, 10', 10'', 10''')을 안정적으로 지지할 수 있다. 또한, 이차 전지(105)의 양쪽 면에서 송곳 등의 도전성 이물질(60)이 침입하더라도 안전부재(70)와 케이스(34)가 단락되어 전류가 방전되므로 발화 및 폭발을 방지할 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있다.
101, 102, 103, 104, 105: 이차 전지
10: 전극 어셈블리 10a: 제1 평편면
10b: 제2 평편면 11: 양극
12: 음극 11a: 양극 무지부
12a: 음극 무지부 13: 세퍼레이터
17: 절연 봉지 20: 캡 어셈블리
21: 양극 단자 22: 음극 단자
21a, 22a: 단자 플랜지 24: 와셔
25: 개스킷 26: 절연부재
27: 전해액 주입구 29: 너트
30: 캡 플레이트 32: 리드부재
34: 케이스 38: 밀봉 마개
39: 벤트부재 39a: 노치
40, 50, 70, 80: 안전부재 41, 51, 71, 81: 제1 측판
42, 52, 72, 82: 제2 측판 43: 절연 필름
46, 53, 75: 연결부 46a: 안내판
46b: 연결판 54, 88: 접속 탭
73, 83: 제3 측판 74, 84: 제4 측판
85: 제1 연결부 86: 제2 연결부
87: 제3 연결부

Claims (14)

  1. 제1 전극과 제2 전극을 포함하여 충전과 방전을 수행하는 복수 개의 전극 어셈블리들;
    상기 전극 어셈블리들이 내장되는 케이스; 및
    상기 전극 어셈블리들 중 한쪽 외측에 배치된 전극 어셈블리의 제1 평편면에 접하도록 배치된 제1 측판과 상기 제1 평편면과 반대 방향을 향하는 제2 평편면에 접하도록 배치된 제2 측판, 및 상기 제1 측판과 상기 제2 측판을 전기적으로 연결하는 연결부를 갖는 안전부재;
    를 포함하며,
    상기 안전부재는 제1 전극에 전기적으로 연결되고,
    상기 제1 전극은 활물질이 코팅되지 않고 집전체가 노출된 무지부를 포함하고, 상기 연결부는 상기 무지부를 끼움하여 상기 무지부에 용접으로 고정된 이차 전지.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 연결부는 대향면을 갖도록 2단 절곡된 판 형태로 이루어진 이차 전지.
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 케이스는 상기 제2 전극과 전기적으로 연결된 이차 전지.
  5. 제1 전극과 제2 전극을 포함하여 충전과 방전을 수행하는 복수 개의 전극 어셈블리들;
    상기 전극 어셈블리들이 내장되는 케이스; 및
    상기 전극 어셈블리들 중 한쪽 외측에 배치된 전극 어셈블리의 제1 평편면에 접하도록 배치된 제1 측판과 상기 제1 평편면과 반대 방향을 향하는 제2 평편면에 접하도록 배치된 제2 측판, 및 상기 제1 측판과 상기 제2 측판을 전기적으로 연결하는 연결부를 갖는 안전부재;
    를 포함하며,
    상기 안전부재는 제1 전극에 전기적으로 연결되고,
    상기 케이스에는 캡 플레이트가 결합 설치되고, 상기 제2 전극과 전기적으로 연결된 제2 전극 단자가 상기 캡 플레이트의 외측으로 돌출 설치되며,
    상기 제2 전극 단자에는 상기 캡 플레이트와 접촉하는 연결부재가 설치된 이차 전지.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전극은 음극인 이차 전지.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 측판과 상기 제2 측판의 표면에는 절연필름이 부착된 이차 전지.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 이차 전지의 내부에는 복수 개의 안전부재가 설치되고,
    상기 안전부재들의 상기 제1 측판과 상기 제2 측판 사이에는 복수 개의 전극 어셈블리 중 적층 방향으로 제일 외측에 배치된 전극 어셈블리가 각각 끼워지는 이차 전지.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 안전부개가 끼움 설치된 상기 전극 어셈블리는 안전부재가 끼움 설치되지 않은 전극 어셈블리와 이웃하게 배치된 이차 전지.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 연결부는 상기 제1 측판과 상기 제2 측판의 한쪽 측단에 연결된 이차 전지.
  11. 삭제
  12. 제1 전극과 제2 전극을 포함하여 충전과 방전을 수행하는 복수 개의 전극 어셈블리들;
    상기 전극 어셈블리들이 내장되는 케이스; 및
    상기 전극 어셈블리들 중 한쪽 외측에 배치된 전극 어셈블리의 제1 평편면에 접하도록 배치된 제1 측판과 상기 제1 평편면과 반대 방향을 향하는 제2 평편면에 접하도록 배치된 제2 측판, 및 상기 제1 측판과 상기 제2 측판을 전기적으로 연결하는 연결부를 갖는 안전부재;
    를 포함하며,
    상기 안전부재는 제1 전극에 전기적으로 연결되고,
    상기 연결부는 상기 제1 측판과 상기 제2 측판의 상단 또는 하단에 연결되고, 상기 제1 측판 또는 상기 제2 측판에는 상기 전극 어셈블리에 용접으로 고정된 접속 돌기가 형성된 이차 전지.
  13. 제1 전극과 제2 전극을 포함하여 충전과 방전을 수행하는 복수 개의 전극 어셈블리들;
    상기 전극 어셈블리들이 내장되는 케이스; 및
    상기 전극 어셈블리들 중 한쪽 외측에 배치된 전극 어셈블리의 제1 평편면에 접하도록 배치된 제1 측판과 상기 제1 평편면과 반대 방향을 향하는 제2 평편면에 접하도록 배치된 제2 측판, 및 상기 제1 측판과 상기 제2 측판을 전기적으로 연결하는 제1 연결부를 갖는 안전부재;
    를 포함하며,
    상기 안전부재는 제1 전극에 전기적으로 연결되고,
    상기 안전부재는 다른 쪽 외측에 배치된 제2 전극 어셈블리의 평편면들에 접하는 제3 측판과 제4 측판, 상기 제3 측판과 상기 제4 측판을 연결하는 제2 연결부를 더 포함하고,
    상기 제1 측판과 상기 제4 측판은 전극 어셈블리들의 제일 외측에 배치되며,
    상기 제2 측판과 상기 제3 측판에는 상기 제2 측판과 상기 제2 측판을 연결하는 제3 연결부가 형성된 이차 전지.
  14. 제1 전극과 제2 전극을 포함하여 충전과 방전을 수행하는 복수 개의 전극 어셈블리들;
    상기 전극 어셈블리들이 내장되는 케이스; 및
    상기 전극 어셈블리들 중 한쪽 외측에 배치된 전극 어셈블리의 평편면에 접하도록 배치된 제1 측판, 상기 제1 측판에서 절곡 형성된 제1 연결부를 매개로 상기 제1 측판과 전기적으로 연결된 제2 측판, 상기 제2 측판에서 절곡 형성된 제2 연결부를 매개로 상기 제2 측판과 전기적으로 연결된 제3 측판 갖는 안전부재;
    를 포함하며,
    상기 안전부재는 제1 전극에 전기적으로 연결되고, 상기 제1 측판, 상기 제2 측판, 및 상기 제3 측판 사이에는 각각 전극 어셈블리가 배치되며,
    상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부는 상기 제1 측판, 상기 제2 측판, 및 상기 제3 측판을 지그재그 형태로 연결하는 이차 전지.
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