KR102177505B1 - 이차 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이차 전지에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 제1지지체와 제2지지체에 의해서, 플랙시블한 전극탭을 구비하는 복수의 전극조립체를 케이스 내측에 고정 및 절연 시키고, 이차전지 외부 충격에 의한 복수의 전극 조립체의 변형을 완충작용에 의해서 방지하는데 있다.
이를 위해 본 발명은 상부로 돌출된 제1전극탭 및 제2전극탭을 갖는 전극조립체와, 전극조립체의 측부를 감싸는 제1지지체와, 전극조립체 및 제1지지체를 수용하며, 상단 개구부를 갖는 케이스 및, 케이스의 상단 개구부를 밀봉하는 캡조립체를 포함하며, 제1지지체는 판형상으로 전극조립체의 일측 장측면과 접촉된 본체부 및, 본체부에서 절곡되어, 전극 조립체의 단측면을 감싸며 탄성을 갖는 측면부를 개시한다.

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 및 각형을 들 수 있으며, 양극판 및 음극판 사이에 절연체인 세퍼레이터(separator)를 개재하여 형성된 전극 조립체와, 전해액을 함께 케이스에 수용하고, 케이스에 캡 플레이트를 설치하여 구성된다. 물론, 상기 전극 조립체에는 양극 단자 및 음극 단자와 연결되며, 이는 상기 캡 플레이트를 통하여 외부로 노출 또는 돌출된다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 제1지지체와 제2지지체에 의해서, 플랙시블한 전극탭을 구비하는 전극조립체를 케이스 내측에 고정 및 절연 시킬 수 있는 이차 전지를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 탄성을 갖는 제1지지체 및 제2지지체에 의해서, 이차전지 외부 충격에 의한 전극 조립체의 변형을 완충작용에 의해서 방지할 수 있는 이차 전지를 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 이차 전지는 상부로 돌출된 제1전극탭 및 제2전극탭을 갖는 전극조립체와, 상기 전극조립체의 측부를 감싸는 제1지지체와, 상기 전극조립체 및 제1지지체를 수용하며, 상단 개구부를 갖는 케이스및, 상기 케이스의 상단 개구부를 밀봉하는 캡조립체를 포함하며, 상기 제1지지체는 판형상으로 상기 전극조립체의 일측 장측면과 접촉된 본체부 및, 상기 본체부에서 절곡되어, 상기 전극 조립체의 단측면을 감싸며 탄성을 갖는 측면부를 포함할 수 있다.
상기 전극 조립체는 각각 제1전극판, 제2전극판 및 상기 제1전극판과 상기 제2전극판 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하며, 상기 제1전극탭은 상기 제1전극판의 무지부이고, 상기 제2전극탭은 상기 전극조립체의 제2전극판의 무지부일 수 있다.
상기 전극 조립체는 제1전극 조립체와 제2전극조립체를 포함하며, 상기 제1전극 조립체의 장측면과 상기 제2전극 조립체의 장측면은 서로 대향할 수 있다
상기 제1전극 조립체와 상기 제2전극조립체는 권취되어 형성된 젤리롤 타입일 수 있다.
상기 제1지지체의 본체부는 서로 대향하는 상기 제1전극 조립체의 장측면과, 상기 제2전극 조립체의 장측면 사이에 개재될 수 있다.
상기 제1지지체의 측면부는 상기 제1전극 조립체의 양 단측면을 각각 감싸는 제1측면부 세트 및, 상기 제2전극 조립체의 양 단측면을 각각 감싸는 제2측면부 세트를 포함할 수 있다.
상기 제1측면부 세트는 젤리롤 타입의 상기 제1전극 조립체의 단측면 형상과 동일한 형상을 갖으며, 상기 제2측면부 세트는 젤리롤 타입의 상기 제2전극 조립체의 단측면 형상과 동일한 형상을 가질 수 있다.
상기 캡조립체는 상기 케이스를 상단 개구부를 밀봉하는 캡 플레이트와, 상기 제1전극탭과 전기적으로 접촉되고, 상기 캡 플레이트를 관통하여 상부로 돌출된 제1단자 및, 상기 제2전극탭과 전기적으로 접촉되고, 상기 캡 플레이트를 관통하여 상부로 돌출된 제2단자를 포함할 수 있다.
상기 전극조립체의 제1전극탭은 상기 제1단자에 용접되고, 상기 전극조립체의 제2던극탭은 상기 제2단자에 용접될 수 있다.
상기 제1지지체는 높이가 상기 전극 조립체의 장측면의 높이 보다 작거나 같을 수 있다.
상기 전극조립체의 하면과 케이스 사이에 개재된 제2지지체를 더 포함할 수 있다.
상기 제1지지체 및 상기 제2지지체는 절연체일 수 있다.
상기 제2지지체는 판 형상으로, 양측 단모서리로부터 상기 캡 조립체 방향으로 돌출되어 상기 제1지지체와 결합 가능한 제2결합부를 포함할 수 있다.
상기 제1지지체는 상기 측면부의 하단에, 상기 제2결합부와 결합하기 위한 제1결합부를 더 포함할 수 있다.
상기 제1결합부는 상기 케이스의 외측 방향으로 돌출된 돌기이고, 상기 제2결합부는 상기 제1결합부가 삽입되어 고정되기 위해, 상기 제1결합부 형상과 대응되는 형상을 갖는 홀을 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 이차 전지는 제1지지체와 제2지지체에 의해서, 플랙시블한 전극탭을 구비하는 전극조립체를 케이스 내측에 고정 및 절연시킬 수 있게 된다.
또한 본 발명에 의한 이차 전지는 제1지지체 및 제2지지체에 의해서, 이차전지 외부 충격에 의한 전극 조립체의 변형을 완충작용에 의해서 방지할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 이차전지의 2-2선을 따라 취한 단면도이다.
도 3은 도 1의 이차전지의 3-3선을 따라 취한 단면도이다.
도 4는 도 1에서 케이스를 제외한 이차전지의 내부 구성을 도시한 내부 사시도이다.
도 5는 도 1의 이차전지에서 제1전극 조립체를 확대 도시한 사시도이다.
도 6은 도 1의 이차전지에서 제1지지체를 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 다른실시예에 따른 이차 전지를 도시한 단면도이다.
도 8은 도 7의 이차전지에서 제1지지체를 도시한 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지를 도시한 사시도가 도시되어 있다. 또한 도 2를 참조하면 도 1의 2-2선을 취한 단면도기 도시되어 있다. 또한 도 3을 참조하면 도 1의 3-3선을 취한 단면도기 도시되어 있다. 또한 도 4를 참조하면, 도 1에서 케이스를 제외한 이차전지의 내부 구성을 도시한 내부 사시도가 도시되어 있다.
이하에서는 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 이차전지를 설명하고자 한다.
도 1 내지 도 4에서 도시된 바와 같이 이차 전지(100)는 복수의 전극 조립체(110), 제1지지체(120), 제2지지체(130), 제1단자부(140), 제2단자부(150), 케이스(160) 및 캡 조립체(170)를 포함한다.
상기 복수의 전극 조립체(110)는 제1전극 조립체(111)와 제2전극 조립체(112)를 포함할 수 있다. 이하에서는 복수의 전극조립체(110)가 2개일 경우에 대해서 설명하고자 한다. 상기 제1전극 조립체(111)는 얇은 판형 혹은 막형으로 형성된 제1전극판(111a), 세퍼레이터(111c), 제2전극판(111b)의 적층체를 권취하여 형성된다. 또한 상기 제2전극 조립체(112)는 얇은 판형 혹은 막형으로 형성된 제1전극판(112a), 세퍼레이터(112c), 제2전극판(112b)의 적층체를 권취하여 형성된다.
즉, 제1전극 조립체(111)와 제2전극 조립체(112)는 적층된 제1전극(111a, 112a), 세퍼레이터(111c, 112c) 및 제2전극(111b,112b)을 권취하여 형성된 젤리롤 타입의 전극조립체일 수 있다. 또한 복수의 전극조립체(111, 112)는 제1전극판(111a, 112a)은 음극으로서 동작할 수 있으며, 제2전극판(111b, 112b)은 양극으로서 동작할 수 있으며, 그 반대일 수도 있다.
상기 제1전극 조립체(111)와 제2전극 조립체(112)는 동일한 형상의 전극 조립체일 수 있으며, 이하에서는 제1전극 조립체(111)를 도 5를 참조하여 설명하고자 한다.
상기 제1전극 조립체(111)는 평평하며 서로 평행한 2개의 장측면(111f)과 상기 장측면(111f)사이를 연결하는 2개의 단측면(111g)을 구비한다. 상기 양측 단측면(111g)은 제1전극 조립체(111)를 권취에 의해 형성하여, 곡면일 수 있다.
상기 제1전극판(111a)은 구리 또는 니켈과 같은 금속 포일로 형성된 제1전극 집전체에 전이금속산화물 등의 제1전극 활물질을 도포함으로써 형성되며, 제1활물질이 도포되지 않은 영역인 제1전극 무지부(111d)를 포함한다. 또한 상기 제1전극 무지부(111d)는 제1전극판(111a)과, 제1전극 외부 간의 전류 흐름의 통로가 된다. 즉, 제1전극 무지부(111d)는 제1전극 조립체(111)의 상부 방향으로 일정길이 돌출되어 제1전극탭(111d)이 될 수 있다. 한편, 본 발명에서 상기 제1전극판(111a)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기 제2전극판(111b)은 알루미늄과 같은 금속 포일로 형성된 제2전극 집전체에 흑연 또는 탄소 등의 제2전극 활물질을 도포함으로써 형성되며, 제2활물질이 도포되지 않는 영역인 제2전극 무지부(111e)를 포함한다. 상기 제2전극 무지부(112e)는 제2전극판(111b)과, 제2전극 외부 간의 전류 흐름의 통로가 된다. 즉, 제2전극 무지부(111e)는 제1전극 조립체(111)의 상부 방향으로 일정길이 돌출되어 제2전극탭(111e)이 될 수 있다. 한편, 본 발명에서 상기 제2전극판(111b)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기 세퍼레이터(111c)는 제1전극판(111a)과 제2전극판(111b) 사이에 개재되어 전기적 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 역할을 하며, 폴리에틸렌이나, 폴리프로필렌이나, 폴리에틸렌과 폴리프로필렌의 복합 필름으로 이루어질 수 있다. 한편, 본 발명에서 상기 세퍼레이터(111c)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기와 같은 제1전극 조립체(111)는 일측 장측면(111f)이 상기 제2전극 조립체(112)의 일측 장측면과 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 또한 상기 제1전극 조립체(111)의 일측 장측면(111f)과, 상기 제2전극 조립체(112)의 일측 장측면(112f) 사이에는 제1지지체(120)가 개재될 수 있다.
상기 제1전극 조립체(111)의 제1전극탭(111d)과 제2전극 조립체(112)의 제1전극탭(112d)은 제1단자부(140)와 전기적으로 접속되고, 상기 제1전극 조립체(111)의 제2전극탭(111e)과 제2전극 조립체(112)의 제2전극탭은 제2단자부(150)와 전기적으로 접속된다. 바람직하게는 상기 제1전극 조립체(111)의 제1전극탭(111d)과 제2전극 조립체(112)의 제1전극탭(112d)은 제1단자부(140)에 용접되고, 상기 제1전극 조립체(111)의 제2전극탭(111e)과 제2전극 조립체(112)의 제2전극탭은 제2단자부(150)에 용접되어 전기적으로 접속될 수 있다.
이러한 복수의 전극 조립체(110)는 실질적으로 전해액과 함께 상기 케이스(140)에 수납된다. 상기 전해액은 EC(ethylene carbonate), PC(propylene carbonate), DEC(diethyl carbonate), EMC(ethyl methyl carbonate), DMC(dimethyl carbonate)와 같은 유기 용매에 LiPF6, LiBF4와 같은 리튬염으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 전해액은 액체, 고체 또는 겔상일 수 있다.
상기 제1지지체(120)는 상기 제1전극 조립체(111)와 제2전극 조립체(112)의 측부를 감싸서, 상기 복수의 전극조립체(110)를 케이스(140) 내측에 고정할 수 있다. 상기 제1지지체(120)는 도 6에 도시되어 있으며, 이하에서는 제1지지체(120)를 도 5를 참조하여 설명하고자 한다.
상기 제1지지체(120)는 판 형상의 본체부(121)와, 상기 본체부(121)로부터 절곡되며 탄성을 갖는 측면부(122)를 포함한다. 상기 제1지지체(120)는 일체형일 수 있다.
상기 본체부(121)는 판형상으로 제1전극 조립체(111)와 제2전극 조립체(112) 사이에 개재된다. 상기 본체부(121)는 제1면(121a)이 제1전극 조립체(111)의 일측 장측면(111f)과 접촉되며, 제1면(121a)의 반대면인 제2면(121b)이 제2전극 조립체(112)의 일측 장측면(112f)과 접촉된다.
상기 측면부(122)는 상기 본체부(121)의 끝단으로부터 절곡되어, 복수의 전극 조립체(110)의 양 단측면을 감싼다. 상기 측면부(122)는 복수의 전극 조립체(110)의 단측면의 형상과 동일한 형상을 가질 수 있다.
상기 측면부(122)는 상기 제1전극 조립체(111)의 양측 단측면을 감싸는 제1측면부 세트(122a)와, 상기 제2전극 조립체(112)의 양측 단측면을 감싸는 제2측면부 세트(122b)를 포함한다. 즉, 제1측면부 세트(122a)는 제1전극 조립체(111)의 양단측면(111g)의 형상과 대응되는 곡면 형상으로, 제1전극 조립체(111)의 양단측면(111g)을 감쌀 수 있다. 또한 제2측면부 세트(122b)는 제2전극 조립체(112)의 양단측면의 형상과 대응되는 곡면 형상으로, 제2전극 조립체(112)의 양단측면을 감쌀 수 있다.
상기 측면부(122)의 외면 하부에는 제2지지체(130)와 결합을 위한 제1결합부(123)가 더 구비될 수 있다. 여기서 외면은 케이스와 마주보는 면일 수 있다. 상기 제1결합부(123)는 돌기일 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다.
상기 제1지지체(120)는 제1전극 조립체(111) 및 제2전극 조립체(112)의 상부 또는 하부로 돌출되지 않는다. 상기 제1지지체(120)는 그 높이가 제1전극 조립체(111)의 장측면 및 단측면의 높이에 비해서 더 작거나 같을 수 있다. 바람직하게는 제1지지체(120)는 하단이 제1전극 조립체(111)의 하면 및 제2전극 조립체(112)의 하면과 동일면을 이룰 수 있으며, 제1전극 조립체(111) 및 제2전극 조립체(112)의 상단 일부는 제1지지체(120)를 통해 외부로 노출될 수 있다.
또한 곡면형상을 갖는 상기 측면부(122)는 탄성을 가질 수 있다. 상기 제1지지체(120)는 측면부(122)가 탄성 변형에 의해 케이스 외부 방향으로 확장된 상태에서 전극 조립체(111, 112)와 결합된 후, 복원 되어 전극 조립체(111,112)의 양측단부에 밀착되어 체결될 수 있다.
상기 제1지지체(120)는 제1전극 조립체(111)와 제2전극 조립체(112)가 제1단자부(140)와 제2단자부(150)에 용접된 이후에, 제1전극 조립체(111) 및 제2전극 조립체(112)와 순차적으로 결합될 수 있다.
상기 제1지지체(120)는 폴리프로필렌(PolyPropylene) 또는 폴리에틸렌(PolyEthylene)중 어느 하나로 이루어 질 수 있으나, 본 발명에서 제1지지체(120)의 재질을 한정하는 것은 아니다. 다만, 제1지지체(120)는 절연물질로 이루어진다.
상기 제1지지체(120)는 전극 조립체(111,112)와 상기 케이스(140)에 수납된다.
상기 제2지지체(130)는 판 형상으로, 상기 전극 조립체(111,112)의 하면과 케이스 사이에 개재된다. 상기 제2지지체(130)는 복수의 전극 조립체(111,112)의 하면을 덮을 수 있다. 상기 제2지지체(130) 복수의 전극 조립체(111,112)의 하면과 대응되는 형상을 가질 수 있다. 상기 제2지지체(130)는 양측 단모서리로부터 상기 캡 조립체(170) 방향으로 돌출되어 상기 제1지지체(120)의 제1결합부(123)와 결합이 가능한 제2결합부(131)를 구비한다.
상기 제2결합부(131)는 상기 제1지지체(120)의 측면부(122)의 하부 외면과 일부 덮을 수 있으며, 상기 측면부(122)와 접촉될 수 있다. 이와 같은 제2결합부(131)는 상기 제1지지체(120)의 제1결합부(123)와 결합되기 위한 홀(131a)을 구비할 수 있으며, 상기 홀(131a)은 상기 제1결합부(123)와 대응되는 형상을 가질 수 있다.
상기 제2지지체(130)는 폴리프로필렌(PolyPropylene) 또는 폴리에틸렌(PolyEthylene)중 어느 하나로 이루어 질 수 있으나, 본 발명에서 제2지지체(130)의 재질을 한정하는 것은 아니다. 다만, 제2지지체(130)는 절연물질로 이루어진다.
상기 제1단자부(140)는 주로 금속 또는 그 등가물로 형성되며, 제1전극조립체(111)와 제2전극 조립체(112)의 제1전극탭(111d, 112d)과 전기적으로 접속된다. 상기 제1단자부(140)는 제1전극탭(111d, 112d)과 접속된 제1체결 단자(141)와, 상기 제1체결 단자(141)에 결합된 제1전극 단자(142)를 포함한다.
상기 제1체결 단자(141)는 후술되는 캡 플레이트(171)를 관통하여 상부로 일정 길이 연장 및 돌출되며, 상기 캡 플레이트(171)의 하부에서 제1전극탭(111d, 112d)과 전기적으로 연결된다. 상기 제1체결 단자(141)는 캡 플레이트(171)의 상부로 일정 길이 연장 및 돌출된 동시에, 캡 플레이트(171)의 하부에는 제1체결 단자(141)가 상기 캡 플레이트(171)로부터 빠지지 않도록 측부 방향으로 연장된 플랜지(141a)가 형성될 수 있다. 상기 제1체결 단자(141)중 플랜지(141a)의 하면에 제1전극탭(111d, 112d)이 용접될 수 있다. 또한, 상기 제1체결 단자(141)중 상기 플랜지(141a)의 상부에 형성된 영역은 캡 플레이트(171)를 관통하여 상부로 일정 길이 연장 및 돌출되며, 상기 연장 및 돌출된 영역에는 제1전극 단자(142)와 결합되어, 고정될 수 있다.
상기 제1전극단자(142)는 상면과 하면을 관통하는 제1단자홀(142a)을 구비하는 판형상을 갖는다. 상기 제1전극단자(142)의 제1단자홀(142a)은 제1체결 단자(141)가 수용되도록, 제1체결 단자(141)의 수평방향 크기 및 형상과 대응되도록 형성될 수 있다. 상기 제1전극 단자(142)는 상기 제1단자홀(142a)에 캡 플레이트(171)의 상부로 돌출된 제1체결 단자(141)가 끼워지고 리벳 또는 용접될 수 있다.
이러한 상기 제1단자부(140)는 예를 들면 구리, 구리 합금 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나로 제조될 수 있다. 그러나 이러한 재질로 상기 제2단자부(150)의 재질이 한정되는 것은 아니다.
상기 제2단자부(150)는 주로 금속 또는 그 등가물로 형성되며, 제1전극조립체(111)와 제2전극 조립체(112)의 제2전극탭(111e)과 전기적으로 접속된다. 또한 제2단자부(150)는 캡 플레이트(171)와 전기적으로 접속된다. 상기 제2단자부(150)는 제1전극조립체(111)와 제2전극 조립체(112)의 제2전극탭(111e)과 접속된 제2체결 단자(151)와, 상기 제2체결 단자(151)에 결합된 제2전극 단자(152)를 포함한다.
상기 제2체결 단자(151)는 후술되는 캡 플레이트(171)를 관통하여 상부로 일정 길이 연장 및 돌출되며, 상기 캡 플레이트(171)의 하부에서 제2전극탭(111e)과 전기적으로 연결된다. 상기 제2체결 단자(151)는 캡 플레이트(171)의 상부로 일정 길이 연장 및 돌출된 동시에, 캡 플레이트(171)의 하부에는 제2체결 단자(151)가 상기 캡 플레이트(171)로부터 빠지지 않도록 측부 방향으로 연장된 플랜지(151a)가 형성될 수 있다. 상기 제2체결 단자(151)중 플랜지(151a)의 하면에는 제2전극탭(111e)이 용접될 수 있다. 또한, 상기 제2체결 단자(151)중 상기 플랜지(151a)의 상부에 형성된 영역은 캡 플레이트(171)를 관통하여 상부로 일정 길이 연장 및 돌출되며, 상기 연장 및 돌출된 영역에는 제2전극 단자(152)가 고정될 수 있다.
상기 제2전극단자(152)는 상면과 하면을 관통하는 제2단자홀(152a)을 구비하는 판형상을 갖는다. 상기 제2전극단자(152)의 제2단자홀(152a)은 제2체결 단자(151)가 수용되도록, 제2체결 단자(151)의 수평방향 크기 및 형상과 대응되도록 형성될 수 있다. 상기 제2전극 단자(152)는 상기 제2단자홀(152a)에 캡 플레이트(171)의 상부로 돌출된 제2체결 단자(151)가 끼워지고 리벳 또는 용접될 수 있다.
이러한 상기 제2단자부(150)는 예를 들면 알루미늄, 알루미늄 합금 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나로 제조될 수 있다. 그러나 이러한 재질로 상기 제2단자부(150)의 재질이 한정되는 것은 아니다.
상기 케이스(160)는 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 니켈이 도금된 스틸과 같은 도전성 금속으로 형성되며, 전극 조립체(110), 제1지지체(120) 및 제2지지체(130)가 삽입 안착될 수 있는 개구부가 형성된 대략 육면체 형상으로 이루어진다. 도 1에서는 상기 케이스(160)와 캡 조립체(170)가 결합된 상태로 도시되고 있으므로 개구부가 도시되지 않았지만, 캡 조립체(170)의 둘레 부분이 실질적으로 개방된 부분이다.
상기 캡 조립체(170)는 상기 케이스(140)에 결합된다. 상기 캡 조립체(170)는 구체적으로 캡 플레이트(171), 시일 가스켓(172), 마개(173), 안전벤트(174), 절연부재(175)를 포함한다. 물론, 상기 시일 가스켓(172)과 절연부재(175)는 상기 제1단자부(140) 및 제2단자부(150)의 구성 요소로 볼 수도 있다.
상기 캡 플레이트(171)는 상기 케이스(170)의 개구를 밀봉하며, 상기 케이스(160)와 동일한 재질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 캡 플레이트(171)는 레이저 용접 방식으로 상기 케이스(160)에 결합될 수 있다. 여기서, 만약 상기 캡 플레이트(171)가 상기 제2단자부(150)에 전기적으로 접속된 다면, 상기 캡 플레이트(171)는 상기 제2단자부(150)와 같은 극성을 가질 수 있다. 물론, 이에 따라 상기 캡 플레이트(171) 및 케이스(140)는 동일한 극성을 가질 수 있다.
상기 시일 가스켓(172)은 절연성 재질로 제1체결 단자(141) 및 제2체결 단자(151) 각각과 캡 플레이트(171)의 사이에 형성되어, 제1체결 단자(141) 및 제2체결 단자(151) 각각과 캡 플레이트(171) 사이를 밀봉시킨다. 이러한 시일 가스켓(172)은 외부의 수분이 이차 전지(100)의 내부에 침투하지 못하도록 하거나, 이차 전지(100)의 내부에 수용된 전해액이 외부로 유출되지 못하도록 한다.
상기 마개(173)는 상기 캡 플레이트(171)의 전해액 주입구(171a)를 밀봉하며, 상기 안전벤트(174)는 캡 플레이트(171)의 벤트홀(171b)에 설치되고, 설정된 압력에서 개방될 수 있도록 노치(174a)가 형성될 수 있다.
상기 절연부재(175)는 제1전극단자(151) 및 제2전극단자(152)의 각각과 캡 플레이트(171)의 사이에 형성된다. 또한, 상기 절연부재(175)는 상기 캡 플레이트(171)와 밀착된다. 더욱이, 상기 절연부재(175)는 시일 가스켓(172)에도 밀착될 수 있다. 이러한 절연부재(175)는 제1전극단자(151) 및 제2전극단자(152)의 각각과 캡 플레이트(171)를 절연시킨다. 더불어, 이러한 절연부재(176)는 제1전극단자(151) 및 제2전극단자(152)의 각각과 상기 캡 플레이트(171) 사이의 불필요한 쇼트도 방지한다.
이와 같은 본 발명의 이차전지(100)는 제1지지체(120) 및 제2지지체(130)에 의해서, 플랙시블한 전극탭을 구비하는 복수의 전극조립체(110)를 케이스(160) 내측에 고정시킬 수 있으며, 절연 시킬 수 있다. 또한 상기 이차전지(100)는 탄성을 갖는 제1지지체(120) 및 제2지지체(130)에 의해서, 이차전지(100) 외부 충격에 의한 복수의 전극 조립체(110)의 변형을 완충작용에 의해서 방지할 수 있다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지를 도시한 단면도가 도시되어 있다. 도 7에 도시된 바와 같이 이차전지(200)는 전극 조립체(110), 제1지지체(220), 제2지지체(130), 제1단자부(140), 제2단자부(150), 케이스(160) 및 캡 조립체(170)를 포함한다. 도 7에 도시된 이차전지(200)는 전극 조립체(110)를 하나 구비하며, 하나의 전극 조립체(200)를 지지하기 위한 제1지지체(220)의 구성이 도 1 내지 도 4에 도시된 이차전지(100)와 상이하다. 즉, 이하에서는 도 7에 도시된 이차 전지(200)에서 도 1 내지 도 4에 도시된 이차전지(100)와 상이한 제1지지체(220)의 구성을 위주로 설명하고자 한다. 또한 도 7에 도시된 이차전지(200)의 사시도는 도 1에 도시된 이차전지(100)와 동일 할 수 있다.
상기 제1지지체(220)는 하나의 전극 조립체(110) 측부를 감싸서, 전극조립체(110)를 케이스(140) 내측에 고정할 수 있다. 상기 제1지지체(220)는 도 8에 도시되어 있으며, 이하에서는 제1지지체(220)를 도 5를 참조하여 설명하고자 한다.
상기 제1지지체(220)는 판 형상의 본체부(221)와, 상기 본체부(221)로부터 절곡되며 탄성을 갖는 측면부(222)를 포함한다. 상기 제1지지체(220)의 본체부(221)와 측면부(222)는 일체형일 수 있다.
상기 본체부(221)는 판형상으로 전극 조립체(110)의 일측 장측면과 케이스(160)사이에 개재된다. 상기 본체부(221)는 제1면(221a)이 전극 조립체(110)의 일측 장측면과 접촉되며, 제1면(221a)의 반대면인 제2면(221b)이 케이스(160)의 내면과 대향할 수 있다.
상기 측면부(222)는 상기 본체부(221)의 양측 끝단으로부터 절곡되어, 전극 조립체(110)의 양 단측면을 감싼다. 상기 측면부(222)는 전극 조립체(110)의 단측면의 형상과 동일한 형상을 가질 수 있다. 상기 측면부(222)는 전극 조립체(110)의 양단측면의 형상과 대응되는 곡면 형상으로, 본체부(221)로 부터 연장되어 전극 조립체(110)의 양단측면을 감싸는 한쌍을 구비한다.
상기 측면부(222)의 외면 하부에는 제2지지체(130)와 결합을 위한 제1결합부(223)가 더 구비될 수 있다. 여기서 외면은 케이스와 마주보는 면일 수 있다. 상기 제1결합부(223)는 돌기일 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다.
상기 제1지지체(220)는 전극 조립체(110)의 상부 또는 하부로 돌출되지 않는다. 상기 제1지지체(220)는 그 높이가 전극 조립체(110)의 장측면 및 단측면의 높이에 비해서 더 작거나 같을 수 있다. 바람직하게는 제1지지체(220)는 하단이 전극 조립체(110)의 하면과 동일면을 이룰 수 있으며, 전극 조립체(110)의 상단 일부는 제1지지체(220)를 통해 외부로 노출될 수 있다.
또한 곡면형상을 갖는 상기 측면부(222)는 탄성을 가질 수 있다. 상기 제1지지체(220)는 측면부(222)가 탄성 변형에 의해 케이스 외부 방향으로 확장된 상태에서 전극 조립체(110)와 결합된 후, 복원 되어 전극 조립체(110)의 양측단부에 밀착되어 체결될 수 있다.
상기 제1지지체(220)는 전극 조립체(110)의 제1전극탭 및 제2전극탭이 각각 제1단자부(140)와 제2단자부(150)에 용접된 이후에, 전극 조립체(110)와 결합될 수 있다.
상기 제1지지체(220)는 폴리프로필렌(PolyPropylene) 또는 폴리에틸렌(PolyEthylene)중 어느 하나로 이루어 질 수 있으나, 본 발명에서 제1지지체(220)의 재질을 한정하는 것은 아니다. 다만, 제1지지체(220)는 절연물질로 이루어진다.
상기 제1지지체(220)는 전극 조립체(110)와 케이스(140)의 내부 공간 내에 수납된다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 이차 전지를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100, 200; 이차전지
110; 전극조립체 120, 220; 제1지지체
130; 제2지지체 140; 제1단자부
150; 제2단자부 160; 케이스
170; 캡조립체

Claims (15)

  1. 상부로 돌출된 제1전극탭 및 제2전극탭을 갖는 전극조립체;
    상기 전극조립체의 측부를 감싸는 제1지지체;
    상기 전극조립체 및 제1지지체를 수용하며, 상단 개구부를 갖는 케이스;및
    상기 케이스의 상단 개구부를 밀봉하는 캡조립체를 포함하며,
    상기 제1지지체는 판형상으로 상기 전극조립체의 일측 장측면과 접촉된 본체부; 및
    상기 본체부에서 절곡되어, 상기 전극 조립체의 단측면을 감싸며 탄성을 갖는 측면부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하고,
    상기 전극조립체의 하면과 케이스 사이에 개재된 제2지지체를 더 포함하며,
    상기 제2지지체는 판 형상으로, 양측 단모서리로부터 상기 캡 조립체 방향으로 돌출되어 상기 제1지지체와 결합 가능한 제2결합부를 포함하고,
    상기 제1지지체는 상기 측면부의 하단에, 상기 제2결합부와 결합하기 위한 제1결합부를 더 포함하며,
    상기 제1결합부는 상기 케이스의 외측 방향으로 돌출된 돌기이고, 상기 제2결합부는 상기 제1결합부가 삽입되어 고정되기 위해, 상기 제1결합부 형상과 대응되는 형상을 갖는 홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극 조립체는 각각 제1전극판, 제2전극판 및 상기 제1전극판과 상기 제2전극판 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하며,
    상기 제1전극탭은 상기 제1전극판의 무지부이고, 상기 제2전극탭은 상기 전극조립체의 제2전극판의 무지부인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극 조립체는 제1전극 조립체와 제2전극조립체를 포함하며,
    상기 제1전극 조립체의 장측면과 상기 제2전극 조립체의 장측면은 서로 대향하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1전극 조립체와 상기 제2전극조립체는 권취되어 형성된 젤리롤 타입인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1지지체의 본체부는
    서로 대향하는 상기 제1전극 조립체의 장측면과, 상기 제2전극 조립체의 장측면 사이에 개재된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1지지체의 측면부는
    상기 제1전극 조립체의 양 단측면을 각각 감싸는 제1측면부 세트; 및
    상기 제2전극 조립체의 양 단측면을 각각 감싸는 제2측면부 세트를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1측면부 세트는 젤리롤 타입의 상기 제1전극 조립체의 단측면 형상과 동일한 형상을 갖으며,
    상기 제2측면부 세트는 젤리롤 타입의 상기 제2전극 조립체의 단측면 형상과 동일한 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 캡조립체는
    상기 케이스를 상단 개구부를 밀봉하는 캡 플레이트;
    상기 제1전극탭과 전기적으로 접촉되고, 상기 캡 플레이트를 관통하여 상부로 돌출된 제1단자; 및
    상기 제2전극탭과 전기적으로 접촉되고, 상기 캡 플레이트를 관통하여 상부로 돌출된 제2단자를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 전극조립체의 제1전극탭은 상기 제1단자에 용접되고,
    상기 전극조립체의 제2던극탭은 상기 제2단자에 용접된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1지지체는 높이가 상기 전극 조립체의 장측면의 높이 보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  11. 삭제
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1지지체 및 상기 제2지지체는 절연체인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
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