KR20190106073A - 이차전지 - Google Patents

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KR20190106073A
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Abstract

이차전지가 소개된다. 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지는 무지부가 형성된 전극을 포함하는 전극조립체, 상기 전극조립체를 수용하며 개구를 가지는 케이스, 전극단자가 마련되고 상기 개구에 결합되어 상기 케이스를 밀봉하는 캡조립체 및 상기 전극조립체의 무지부에 결합되는 집전플레이트를 포함한다.
또한, 상기 집전플레이트는 상기 무지부와 용접되는 용접부가 마련된 제1평판부, 퓨즈부가 마련되고, 상기 전극단자와 전기적으로 연결되는 제2평판부 및 길이방향의 양단부가 각각 마주하는 상기 제1평판부 및 제2평판부에 연결되며, 상기 제1평판부 및 제2평판부보다 더 얇은 두께를 가지는 진동흡수부를 포함한다.

Description

이차전지{RECHARGEABLE BATTERY}
본 발명은 이차전지에 관한 것으로서, 전극조립체와 전극단자를 전기적으로 연결하는 집전플레이트를 가지는 이차전지에 관한 것이다.
이차전지(rechargeable battery)는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 저용량의 이차전지는 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같이 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 대용량의 전지는 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원 등으로 널리 사용되고 있다.
고에너지 밀도의 비수전해액을 이용한 고출력 이차전지가 개발되고 있으며, 상기한 고출력의 이차전지는 전기자동차 구동모터와 같이 큰 전력을 필요로 하는 기기에 사용될 수 있도록 복수 개의 이차전지를 연결하여 대용량으로 구성할 수 있다.
이러한 이차 전지들의 전극탭은 인접한 전지셀들의 전극리드, 접속부재, 버스바 등으로 연결될 수 있으며, 초음파 용접을 이용하여 이들을 연결할 수 있다.
다만, 초음파 용접과 같이 진동이 발생하는 경우 용접 부위 또는 용접 부위와 인접한 타 부위가 쉽게 손상될 수 있고, 이에 따라 단전 내지 단락이 유발될 수도 있다.
본 발명의 실시예들은 초음파 용접 등에 의해 발생하는 진동에 의한 손상을 최소화할 수 있는 이차전지를 제공하고자 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 이차전지는 무지부가 형성된 전극을 포함하는 전극조립체, 상기 전극조립체를 수용하며 개구를 가지는 케이스, 전극단자가 마련되고, 상기 개구에 결합되어 상기 케이스를 밀봉하는 캡조립체 및 상기 전극조립체의 무지부에 결합되는 집전플레이트를 포함하고, 상기 집전플레이트는, 상기 무지부와 용접되는 용접부가 마련된 제1평판부, 퓨즈부가 마련되고, 상기 전극단자와 전기적으로 연결되는 제2평판부, 및 길이방향의 양단부가 각각 마주하는 상기 제1평판부 및 제2평판부에 연결되며, 상기 제1평판부 및 제2평판부보다 더 얇은 두께를 가지는 진동흡수부를 포함한다.
상기 퓨즈부는 상기 제1평판부의 폭보다 좁은 폭을 가지는 퓨즈를 포함할 수 있다.
상기 진동흡수부는 상기 제1평판부 및 제2평판부의 사이에서 만곡하게 연장될 수 있다.
상기 용접부는 상기 무지부와 초음파 용접되고, 상기 제1평판부는 초음파용접을 위한 지그홀을 포함할 수 있다.
상기 제1평판부 및 제2평판부는 상기 캡조립체와 나란한 길이방향을 가지며, 상기 전극조립체에 대해 서로 상이한 높이로 배치될 수 있다.
상기 전극조립체는 복수로 마련되되 제1전극조립체 및 제2전극조립체를 포함하고, 상기 제1평판부의 용접부는 한 쌍으로 마련되어 각각 상기 제1전극조립체 및 제2전극조립체의 무지부 중 서로 다른 무지부가 용접될 수 있다.
상기 진동흡수부는 상기 제2평판부와 대응되는 폭으로 마련되고, 상기 제1평판부는 상기 진동흡수부보다 더 넓은 폭으로 마련되며, 폭방향의 양단부가 상기 진동흡수부로부터 돌출되어 상기 한 쌍의 용접부를 형성할 수 있다.
상기 제1전극조립체 및 제2전극조립체는 권취형으로 마련되되 측면이 마주하도록 적층되고, 상기 무지부가 캡조립체를 향하도록 배치되며, 상기 집전플레이트는 상기 무지부 및 캡조립체 사이에 위치되어 상기 한 쌍의 용접부가 각각 마주하는 상기 제1전극조립체 및 제2전극조립체의 각 무지부와 용접될 수 있다.
상기 제1전극조립체 및 제2전극조립체의 무지부 사이에 위치하고, 상기 전극조립체 및 집전플레이트 사이에 위치되는 절연플레이트를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 전극조립체의 무지부에 용접되는 집전플레이트에서 발생하는 진동에 의한 손상을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 I-I선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 이차전지에서 일부 구성을 분리한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지의 집전플레이트를 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 명세서에서, 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
또한 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다거나 '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로써, 본 발명을 한정하려는 의도로 사용되는 것이 아니다.
또한 본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
또한 본 명세서에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것일 뿐, 하나 또는 그 이상의 다른 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한 본 명세서에서, '및/또는' 이라는 용어는 복수의 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. 본 명세서에서, 'A 또는 B'는, 'A', 'B', 또는 'A와 B 모두'를 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 이차 전지(101)는 제1전극과 제2전극 사이에 세퍼레이터를 개재하여 귄취된 전극 조립체(120), 전극조립체(120)와 전기적으로 연결되는 집전플레이트(300), 집전 플레이트(300)와 전극조립체(120)가 내장되는 케이스(27) 및 상기 케이스(27)의 개구에 결합된 캡조립체(30)를 포함한다.
이차전지(101)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.
전극조립체(120)는 복수의 조립체(120a, 120b)를 포함할 수 있으며, 각각의 조립체(120a, 120b)는 제1전극과 제2전극 사이에 세퍼레이터를 개재한 상태에서 권회축을 중심으로 권취한 후, 납작하게 가압될 수 있다.
제1전극 및 제2전극은 금속 포일(foil)로 형성되는 박판에 활물질이 도포된 영역인 활성부와, 활물질이 도포되지 않는 영역인 무지부(21b, 22b)를 포함한다.
제1전극 활성부는 알루미늄과 같은 금속 포일에 전이 금속 산화물 등의 활물질을 도포함으로써 형성하고, 제2전극 활성부는 구리 또는 니켈과 같은 금속 포일에 흑연 또는 탄소 등의 활물질을 도포함으로써 형성할 수 있다.
제1전극 무지부(21b)와 제2전극 무지부(22b)는 각각 제1전극 활성부 및 제2전극 활성부의 일변으로부터 캡 조립체를 향하여 나란하게 돌출될 수 있다. 제1전극 무지부(21b)와 제2전극 무지부(22b)는 금속 포일로부터 돌출되도록 절단하여 형성하므로 각각 제1전극 활성부 및 제2전극 활성부의 금속 포일과 일체로 형성될 수 있다.
제1전극 무지부(21b)와 제2전극 무지부(22b)는 서로 다른 극성으로 거리를 두고 이격 배치될 수 있다.
또한, 제1전극 및 제2전극은 권취하거나 겹치도록 마련되므로, 제1전극 무지부(21b) 및 제2전극 무지부(22b)는 복수의 박막이 겹쳐져서 형성될 수 있다. 이처럼 복수의 박막이 겹쳐서 형성될 경우, 전류 이동을 용이하게 하기 위해서 초음파 용접으로 박막과 박막이 접촉하도록 연결할 수 있다.
세퍼레이터는 제1전극 활성부와 제2전극 활성부 사이에 위치하며, 단락을 방지하고 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 역할을 하며, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리 프로필렌의 복합 필름으로 이루어질 수 있다.
전극조립체(120)는 권회축에 평행한 방향으로 케이스(27)에 삽입될 수 있으며, 전극 조립체(120)는 실질적으로 전해액과 함께 케이스(27)에 수납된다. 전해액은 EC, PC, DEC, EMC, DMC와 같은 유기 용매에 LiPF6, LiBF4와 같은 리튬염으로 이루어질 수 있다. 전해액은 액체, 고체 또는 겔상일 수 있다.
전극조립체(120)는 제1전극조립체(120a)와 제2전극조립체(120b)를 포함할 수 있으며, 이에 대해서는 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3은 도 1의 이차전지에서 일부 구성을 분해 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3에 포함된 집전플레이트를 도시한 사시도이다. 도 3에서는 편의상 캡조립체를 생략하였다.
도 3에 도시한 바와 같이, 전극조립체(120)에 포함된 제1전극조립체(120a)와 제2전극조립체(120b)는 전기적으로 연결될 수 있다.
제1전극조립체(120a)와 제2전극조립체(120b)에서 같은 극성을 가지는 전극의 무지부는 집전플레이트에 의해서 전기적으로 연결된다. 즉, 제1전극조립체(120a)와 제2전극조립체(120b)의 제1전극 무지부(21b)는 어느 하나의 집전플레이트(300)에 의해서 전기적으로 연결되고, 제1전극조립체(120a)와 제2전극조립체(120b)의 제2전극 무지부(22b)는 또 다른 집전플레이트(300)에 의해서 전기적으로 연결된다.
이때, 제1전극조립체(120a)와 제2전극조립체(120b)의 제1전극 무지부(21b)는 서로 마주보는 방향으로 절곡될 수 있고, 제1전극조립체(120a)와 제2전극조립체(120b)의 제2전극 무지부(22b) 또한 서로 마주보는 방향으로 절곡될 수 있다.
집전플레이트(300)의 일면(캡조립체를 향하는 면)과 무지부에서 절곡된 부위의 일면(전극조립체를 향하는 면)이 접촉하여 전기적으로 연결될 수 있다.
다시 도 1 내지 2를 참조하면, 케이스(27)는 대략 직육면체로 이루어지며, 일면에는 개방된 개구가 형성된다. 케이스(27)는 알루미늄, 스테인리스 스틸 등의 금속으로 이루어질 수 있다.
캡조립체(30)는 케이스(27)의 개구를 덮는 캡플레이트(31)와 상기 캡플레이트(31)의 외측으로 돌출되며, 제1전극(121)과 전기적으로 연결된 제1단자(50) 및 캡플레이트(31)의 외측으로 돌출되며 제2전극(122)과 전기적으로 연결된 제2단자(52)를 포함한다.
캡플레이트(31)는 일방향으로 길게 이어진 판 형태로 이루어지며, 케이스(27)의 개구에 결합된다. 캡플레이트(31)는 케이스(27)와 동일한 재질로 형성될 수 있으며, 레이저 용접 방식으로 케이스(27)에 결합될 수 있다. 따라서 캡 플레이트(31)는 케이스(27)와 동일한 극성을 가질 수 있다.
캡플레이트(31)는 전해액을 주입하기 위한 전해액주입구(32) 및 연결단자(250)가 삽입되는 제1연결단자홀(5)을 가진다. 그리고 설정된 압력에서 개방될 수 있도록 노치(2)가 형성된 벤트플레이트(39)가 벤트구멍(34)에 설치되어 있다. 전해액주입구(32)에는 밀봉마개(38)가 설치되어 있으며, 제1연결단자홀(5)에는 연결단자(250)가 삽입되어 있다.
캡플레이트(31)상에는 제1단자(50) 및 제2단자(52)가 마련될 수 있다. 제1단자(50)는 어느 하나의 집전플레이트(300)를 매개로 제1전극(121)과 전기적으로 연결되며, 제2단자(52)는 또 다른 집전플레이트(300)를 매개로 제2전극(122)과 전기적으로 연결된다.
다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 제1단자(50)가 제2전극과 전기적으로 연결되고, 제2단자(52)가 제1전극과 전기적으로 연결될 수도 있다.
제1단자(50)는 직사각형의 판 형상으로 이루어질 수 있다. 제1단자(50)는 연결단자가 삽입 결합되는 제2연결단자홀(9)을 가지며, 연결단자(250)를 매개로 제1전극과 전기적으로 연결된다.
연결단자(250)는 기둥 형상으로 마련될 수 있고 상단은 제2연결단자홀(9)에 끼워진 상태에서 용접되어 제1단자(50)에 고정될 수 있다. 또한 연결단자(250)의 하단은 후술할 내용과 같이 집전플레이트(300)의 단자홀(344)에 끼워진 상태로 상기 집전플레이트(300)에 용접될 수 있다. 따라서, 제1전극은 집전플레이트(300) 및 연결단자(250)를 통해서 제1단자(50)와 전기적으로 연결된다.
제1연결단자홀(5)에는 실링가스킷(59)이 설치되어 연결단자(250)와 캡플레이트(31) 사이를 실링한다.
제2단자(52)도 제1단자(50)와 같이 제1 내지 제2연결단자홀(5, 9)에 삽입된 연결단자(250)와 집전플레이트(300)를 통해서 제2전극(122)과 전기적으로 연결된다.
제1단자(50)와 캡플레이트(31) 사이에는 연결부재(58)가 형성되어 있고, 제2단자(52)와 캡플레이트(31) 사이에는 제1절연부재(60)가 형성되어 있다.
따라서, 케이스(27) 및 캡플레이트(31)는 연결부재(58)를 통해서 제1단자(50)와 전기적으로 연결되어 제1전극과 같은 극성으로 대전된다. 그리고 제2단자(52)는 제1절연부재(60)에 의해서 캡플레이트(31)와 절연된다.
제2단자(52)의 하부에는 캡플레이트(31)에 형성된 단락구멍(37)을 향하여 돌출된 단락돌기(3)가 형성된다. 제2단자(52)는 단락구멍(37)을 덮도록 일방향으로 길게 연장되어 형성된다. 따라서 제1절연부재(60)는 제2단자(52)를 따라서 길게 설치될 수 있으며 제2 단자(52)의 측면까지 감싸도록 형성될 수 있다.
한편, 캡플레이트(31)의 단락구멍(37)에는 단락구멍(37)의 측벽과 연결되고 제1전극과 제2전극을 단락시키기 위한 단락부재(56)가 설치될 수 있다.
단락부재(56)는 전극조립체(120)를 향해서 볼록한 호형으로 굴곡된 만곡부와 단락구멍(37)의 측벽에 고정되기 위한 테두리부를 포함한다.
이차 전지의 내부에서 이상 반응으로 가스가 발생하면, 이차 전지의 내부 압력이 상승한다. 이차 전지의 내부 압력이 기 설정된 압력보다 높아지면 만곡부가 제2단자(52) 방향으로 볼록해지면서 제2단자(52)의 단락돌기(3)와 맞닿아 단락을 유발한다. 이처럼, 단락이 발생하면 더 이상의 전지 반응은 일어나지 않아, 내부 압력 상승으로 인한 폭발 등을 방지할 수 있다.
캡플레이트(31)와 집전플레이트(300) 사이에는 제2절연부재(62)가 마련될 수 있고, 집전플레이트와 전극조립체(120) 사이에는 절연플레이트(64)가 형성될 수 있다.
제2절연부재(62)는 절연 케이스(130)와 일체로 형성될 수 있으며, 전극조립체(120)는 절연케이스(130)로 둘러싸여 있다.
제2절연부재(62) 및 절연플레이트(64)는 절연뿐 아니라, 집전플레이트(300)를 지지할 수 있다.
한편, 도 2 내지 4에 도시된 것처럼, 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지에서 상기 집전플레이트(300)는 상기 무지부(21b, 22b)와 용접되는 용접부(366)가 마련된 제1평판부(362), 퓨즈부(375)가 마련되고, 상기 전극단자(50, 52)와 전기적으로 연결되는 제2평판부(342), 및 길이방향의 양단부가 각각 마주하는 상기 제1평판부(362) 및 제2평판부(342)에 연결되며, 상기 제1평판부(362) 및 제2평판부(342)보다 더 얇은 두께(t3)를 가지는 진동흡수부(380)를 포함한다.
제1평판부(362)는 전극조립체(120)의 무지부(21b, 22b)와 용접되는 용접부(366)를 포함한다. 상기 무지부(21b, 22b)는 제1전극의 무지부(21b) 또는 제2전극의 무지부(22b)이다. 즉, 제1평판부(362)는 상기 용접부(366)에서 상기 무지부(21b, 22b)와 용접되어 전극조립체(120)의 어느 하나의 전극과 전기적으로 연결된다.
한편, 제2평판부(342)는 진동흡수부(380)를 통해 제1평판부(362)와 연결되며, 전극단자(50, 52)와 전기적으로 연결된다. 이를 위해, 제2평판부(342)에는 제1단자(50) 또는 제2단자(52)와 결합된 연결단자(250)가 삽입 결합되는 결합홀(344)이 마련될 수 있다.
제2평판부(342)는 퓨즈(379)가 형성되는 퓨즈부(375)를 포함할 수 있고, 제2평판부(342)와 나란하게 마련될 수 있다. 퓨즈부(375)는 다양한 종류 및 형태로 마련될 수 있으나, 후술할 내용과 같이 본 발명의 일실시예에 따르면 퓨즈홀(377) 및 한 쌍의 퓨즈(379)를 포함할 수 있다.
진동흡수부(380)는 길이방향의 양단부가 각각 마주하는 상기 제1평판부(362) 및 제2평판부(342)에 연결되며, 도 4에 도시된 것처럼 상기 제1평판부(362)의 두께(t1) 및 제2평판부(342)의 두께(t2)보다 더 얇은 두께(t3)를 가진다. 도 3 내지 4에는 진동흡수부(380)를 통해 제1평판부(362) 및 제2평판부(342)가 연결된 집전플레이트(300)가 도시되어 있다.
집전플레이트(300)는 용접부(366)를 통해 무지부(21b, 22b)와 용접되는 제1평판부(362)를 포함하는 바, 용접과정 등에서 진동이나 충격이 발생하기 쉽다. 특히, 무지부(21b, 22b)와 제1평판부(362)간에 초음파용접 등을 수행하는 경우에는 진동 발생 수준이 상당히 높다.
초음파용접에서는 용접대상이 되는 집전플레이트(300)에 진동을 발생시키기 때문에, 제1평판부(362)와 동일한 집전플레이트(300)상에 마련되는 제2평판부(342)에는 상기 진동이 전달된다.
한편, 집전플레이트(300)의 퓨즈부(375)는 과전류의 차단을 위한 구성이고, 저항을 높이기 위해 단면적을 감소시키는 퓨즈 특성상 진동 또는 충격 등에 민감하다. 즉, 집전플레이트(300)는 제1평판부(362)의 용접과정에서 발생하는 진동이나 충격이 제2평판부(342)에 전달되기 쉽고, 이러한 진동 및 충격 등에 의해 퓨즈부(375)가 끊어지거나 손상을 입을 수 있다.
본 발명의 일실시예는 초음파용접 등이 수행되는 제1평판부(362)에 발생되는 진동이 제2평판부(342)로 전달되는 과정에서 상기 진동흡수부(380)가 진동을 흡수 및 경감시켜 제2평판부(342)로 전달하게 되는 바, 퓨즈부(375)를 포함하는 제2평판부(342)의 손상을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.
진동흡수부(380)는 제1평판부(362) 및 제2평판부(342)의 사이에 배치되고, 도 4와 같이 제1평판부(362) 및 제2평판부(342)와 일체로 마련되어 집전플레이트(300)를 구성할 수 있다.
진동흡수부(380)는 제1평판부(362) 및 제2평판부(342)보다 두께가 얇게 마련되는데, 이에 따라 제1평판부(362)에서 발생되는 진동은 상기 진동흡수부(380)에 주로 전달되고, 제2평판부(342)는 진동흡수부(380)가 흡수하는 진동만큼 경감된 수준의 진동만이 전달되어 손상이 최소화될 수 있다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 퓨즈부(375)는 상기 제1평판부(362)의 폭보다 좁은 폭을 가지는 퓨즈(379)를 포함할 수 있다.
본 발명에서 퓨즈부(375)는 다양한 종류 및 형상으로 마련될 수 있지만, 본 발명의 일실시예로서 도 4에 도시된 퓨즈부(375)는 제2평판부(342)에서 그 주변보다 좁은 폭을 가지도록 마련된다.
동일한 전류의 경로상에서 폭이 좁아진 퓨즈(379)에는 전류밀도가 높게 흐르고 저항값은 커지는 효과를 가진다. 이에 따라, 상기 퓨즈(379)에는 주변보다 더 높은 열량이 발생되고, 이러한 열에 의해 퓨즈(379)가 녹아 전류를 차단하게 된다.
위와 같은 퓨즈부(375)는 제1평판부(362)의 초음파용접 등에 의한 진동으로 더 쉽게 손상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일실시예와 같이 폭을 감소시켜 퓨즈(379)를 형성한 퓨즈부(375)의 경우, 진동흡수부(380)에 의한 제2평판부(342)의 진동감소 효과는 더욱 유리하게 작용한다.
즉, 제2평판부(342)의 퓨즈부(375)에 좁은 폭을 가지는 퓨즈(379)를 형성하더라도, 제1평판부(362)에서 발생할 수 있는 진동이나 충격이 진동흡수부(380)에 의해 최소화된 상태로 제2평판부(342)에 작용하는 바, 상기 퓨즈부(375)의 손상을 최소화할 수 있게 되는 것이다.
다만, 본 발명의 일실시예에서 제1평판부(362) 및 제2평판부(342)의 두께(t1, t2)보다 작은 두께(t3)로 마련되는 진동흡수부(380)는 적어도 퓨즈(379)보다 큰 단면적을 가지도록 하여 과전류가 흐르는 상황에서 퓨즈(379)보다 먼저 녹는 것을 방지한다. 즉, 퓨즈부(375)와의 관계에서 진동흡수부(380)는 퓨즈로서 기능하지 않도록 그 두께 등이 설정될 수 있다.
한편, 진동흡수부(380)는 도 2 내지 4에 도시된 바와 같이 만곡하게 연장된 형상을 가질 수 있다. 진동흡수부(380)의 연장 형상은 절곡됨이 없이 만곡한 경우라면 다양한 형상이 가능하다.
도 4에는 진동흡수부(380)가 대략 S자 형태로 만곡된 형상이 도시되어 있다. 진동흡수부(380)에 절곡된 부위와 같이 국부적으로 응력이 집중될 수 있는 형상은 진동흡수부(380)의 손상 또는 파손을 야기할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일실시예는 진동흡수부(380)가 만곡하게 연장되도록 함으로써, 응력이 집중되어 진동흡수부(380)가 파손되는 것을 방지하고, 나아가 진동흡수부(380)에서의 진동폭을 증가시키는 데에도 유리하여 제1평판부(362)에서 제2평판부(342)로 전달되는 진동량을 크게 감소시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에서 집전플레이트(300)의 제1평판부(362)는 용접부(366)에서 전극조립체(120)의 무지부(21b, 22b)와 초음파용접되고, 제1평판부(362)에는 초음파용접을 위한 지그홀(364)이 마련될 수 있다.
초음파용접은 전극조립체(120)와 같이 얇고 쉽게 손상될 수 있는 대상을 용접하는 데에 유리할 수 있다. 이에 본 발명의 일실시예는 전극조립체(120)의 무지부(21b, 22b)와 집전플레이트(300)를 초음파용접하는데, 상기한 바와 같이 초음파용접의 경우 용접부(366)를 가진시켜 용접이 수행되는 바, 제2평판부(342)에 전달되는 진동량이 매우 크고, 이에 따라 본 발명의 일실시예에 따른 진동흡수부(380)가 유리하게 작용하게 된다.
한편, 초음파용접이 수행되는 경우 용접대상을 고정해야 하는데, 이를 위해서 본 발명의 일실시예에서는 제1평판부(362)에 지그홀(364)이 마련된다.
도 4에는 지그홀(364)이 마련된 제1평판부(362)가 도시되어 있다. 초음파용접을 수행하는 경우 상기 지그홀(364)을 통해 상기 제1평판부(362)를 고정한 상태에서 가진시켜 초음파 용접이 수행될 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예로서 도 2 또는 3에 도시된 것처럼, 상기 제1평판부(362) 및 제2평판부(342)는 상기 캡조립체(30)와 나란한 길이방향을 가지며, 상기 전극조립체(120)에 대해 서로 상이한 높이로 배치될 수 있다.
제1평판부(362)는 용접부(366)를 통해 전극조립체(120)의 무지부(21b, 22b)와 용접되고, 제2평판부(342)는 바람직하게는 전극단자(50, 52)와 연결된 연결단자(250)와 결합된다. 여기서 전극단자(50, 52)는 제1단자(50) 또는 제2단자(52)일 수 있다.
또한, 전극조립체(120)와 전극단자(50, 52)가 구비된 캡조립체(30) 사이에는 이격공간이 형성될 수 있고, 본 발명의 일실시예에 따른 집전플레이트(300)는 위와 같이 이격된 캡조립체(30)와 전극조립체(120)의 위치관계를 고려하여, 제1평판부(362)와 제2평판부(342)가 서로 다른 높이를 가지도록 한다.
즉, 제1평판부(362)는 전극조립체(120)에 가깝게, 제2평판부(342)는 캡조립체(30)에 가깝게 배치되어 각각 무지부(21b, 22b) 및 전극단자(50, 52)와 전기적으로 연결되기에 용이한 구조를 가짐으로써 공간배치 또는 공간활용에 유리하도록 한다.
도 2를 살펴보면, 본 발명의 일실시예로서 집전플레이트(300)의 제1평판부(362)가 전극조립체(120)의 상단높이에 대응되도록 위치하고, 케이스(27)의 바닥면을 기준으로 제2평판부(342)는 제1평판부(362)보다 더 높게 위치되어 전극단자(50, 52)와 가깝게 배치된다.
한편, 도 3을 살펴보면 상기 전극조립체(120)는 본 발명의 일실시예에 따라 복수로 마련되되 제1전극조립체(120a) 및 제2전극조립체(120b)를 포함하고, 상기 제1평판부(362)의 용접부(366)는 한 쌍으로 마련되어 각각 상기 제1전극조립체(120a) 및 제2전극조립체(120b)의 무지부(21b, 22b) 중 서로 다른 무지부가 용접된다.
전극조립체(120)는 권취형으로서 측면이 서로 마주보도록 적층될 수 있고, 제1전극조립체(120a) 및 제2전극조립체(120b)에서 제1전극 또는 제2전극의 무지부(21b, 22b)는 동일한 집전플레이트(300)에 용접된다.
제1전극조립체(120) 및 제2전극조립체(120)에서 동일한 전극의 무지부(21b, 22b)가 하나의 집전플레이트(300)에 용접되기 위해, 상기 집전플레이트(300)의 용접부(366)는 한 쌍으로 마련되어 서로 다른 전극조립체(120)의 무지부(21b, 22b)와 용접된다.
또한, 본 발명의 일실시예에서 상기 진동흡수부(380)는 상기 제2평판부(342)와 대응되는 폭으로 마련되고, 상기 제1평판부(362)는 상기 진동흡수부(380)보다 더 넓은 폭으로 마련되며, 폭방향의 양단부가 상기 진동흡수부(380)로부터 돌출되어 상기 한 쌍의 용접부(366)를 형성할 수 있다.
즉, 본 발명의 일실시예에서 제1평판부(362)의 폭은 진동흡수부(380) 및 제2평판부(342)보다 더 큰 폭을 가지고, 바람직하게는 폭방향의 양단부가 모두 진동흡수부(380)로부터 돌출된 형상을 가지며, 진동흡수부(380)로부터 폭방향으로 더 돌출된 상기 양단부는 용접부(366)를 형성한다.
용접부(366)는 용접이 직접 수행되는 부분이므로 열 및 진동량이 가장 크고, 제1평판부(362)보다 더 작은 두께(t3)를 가짐으로써 기계적 강성이 낮은 진동흡수부(380)는 상기 열 등에 의해 손상될 가능성이 있다. 이에 따라, 본 발명은 제1평판부(362)가 진동흡수부(380)보다 더 넓은 폭을 가지도록 하여 양단부의 용접부(366)와 진동흡수부(380)간 이격거리를 형성한다.
이에 따라, 용접부(366)의 초음파용접 등이 수행되더라도 상기 용접부(366)와 이격된 진동흡수부(380)는 상기 용접에 따른 열로부터 손상의 위험이 감소될 수 있다.
한편, 도 2에 도시된 것처럼 상기 제1전극조립체(120) 및 제2전극조립체(120)는 권취형으로 마련되되 측면이 마주하도록 적층되고, 상기 무지부(21b, 22b)가 캡조립체(30)를 향하도록 배치되며, 상기 집전플레이트(300)는 상기 무지부(21b, 22b) 및 캡조립체(30) 사이에 위치되어 상기 한 쌍의 용접부(366)가 각각 마주하는 상기 제1전극조립체(120) 및 제2전극조립체(120)의 각 무지부(21b, 22b)와 용접될 수 있다.
위와 같이 집전플레이트(300)가 한 쌍의 전극조립체(120) 및 캡조립체(30) 사이에 위치함으로써, 상기 전극조립체(120)와 전극단자(50, 52)간의 전기적 연결이 용이하게 할 수 있는 구조가 구현될 수 있다.
한편, 도 3에는 전극조립체(120)와 캡조립체(30) 사이 및 제1전극조립체(120) 및 제2전극조립체(120)의 무지부(21b, 22b) 사이에 배치되는 절연플레이트(64)가 도시되어 있다. 상기 절연플레이트(64)에 의해 내부단락이 방지될 수 있다.
도 3에는 본 발명의 일실시예로서 절곡된 무지부(21b, 22b)의 절곡부위와 절연플레이트(64) 사이에 집전플레이트(300)의 제1평판부(362)가 위치된 구조가 도시되어 있다. 또한 상기 무지부(21b, 22b)의 절곡부위는 그 상부에 제2절연부재(62)가 배치되어 캡조립체(30)와 절연된다.
즉, 본 발명의 일실시예에서는 전극조립체(120) 상단, 절연플레이트(64), 제1평판부(362) 및 무지부(21b, 22b)순으로 적층될 수 있고, 상기 절연플레이트(64)에 의해 지지되는 제1평판부(362) 및 무지부(21b, 22b)는 용접부(366)를 통해 용접된다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
3 : 단락돌기 5 : 제1연결단자홀
9 : 제2연결단자홀 21b, 22b : 무지부
27 : 케이스 30 : 캡조립체
31 : 캡플레이트 32 : 전해액주입구
34 : 벤트구멍 37 : 단락구멍
38 : 밀봉마개 39 : 벤트플레이트
50 : 제1단자 52 : 제2단자
56 : 단락부재 58 : 연결부재
59 : 실링가스켓 60 : 제1절연부재
62 : 제2절연부재 64 : 절연플레이트
101 : 이차전지 120 : 전극조립체
130 : 절연케이스 250 : 연결단자
300 : 집전플레이트 342 : 제2평판부
344 : 결합홀 362 : 제1평판부
364 : 지그홀 366 : 용접부
375 : 퓨즈부 377 : 퓨즈홀
379 : 퓨즈 380 : 진동흡수부

Claims (9)

  1. 무지부가 형성된 전극을 포함하는 전극조립체;
    상기 전극조립체를 수용하며 개구를 가지는 케이스;
    전극단자가 마련되고, 상기 개구에 결합되어 상기 케이스를 밀봉하는 캡조립체; 및
    상기 전극조립체의 무지부에 결합되는 집전플레이트;를 포함하고,
    상기 집전플레이트는,
    상기 무지부와 용접되는 용접부가 마련된 제1평판부,
    퓨즈부가 마련되고, 상기 전극단자와 전기적으로 연결되는 제2평판부, 및
    길이방향의 양단부가 각각 마주하는 상기 제1평판부 및 제2평판부에 연결되며, 상기 제1평판부 및 제2평판부보다 더 얇은 두께를 가지는 진동흡수부를 포함하는 이차전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 퓨즈부는 상기 제1평판부의 폭보다 좁은 폭을 가지는 퓨즈를 포함하는 이차전지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 진동흡수부는 상기 제1평판부 및 제2평판부의 사이에서 만곡하게 연장되는 이차전지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 용접부는 상기 무지부와 초음파 용접되고, 상기 제1평판부는 초음파용접을 위한 지그홀을 포함하는 이차전지.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1평판부 및 제2평판부는 상기 캡조립체와 나란한 길이방향을 가지며, 상기 전극조립체에 대해 서로 상이한 높이로 배치되는 이차전지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전극조립체는 복수로 마련되되 제1전극조립체 및 제2전극조립체를 포함하고,
    상기 제1평판부의 용접부는 한 쌍으로 마련되어 각각 상기 제1전극조립체 및 제2전극조립체의 무지부 중 서로 다른 무지부가 용접되는 이차전지.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 진동흡수부는 상기 제2평판부와 대응되는 폭으로 마련되고,
    상기 제1평판부는 상기 진동흡수부보다 더 넓은 폭으로 마련되며, 폭방향의 양단부가 상기 진동흡수부로부터 돌출되어 상기 한 쌍의 용접부를 형성하는 이차전지.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1전극조립체 및 제2전극조립체는 권취형으로 마련되되 측면이 마주하도록 적층되고, 상기 무지부가 캡조립체를 향하도록 배치되며,
    상기 집전플레이트는 상기 무지부 및 캡조립체 사이에 위치되어 상기 한 쌍의 용접부가 각각 마주하는 상기 제1전극조립체 및 제2전극조립체의 각 무지부와 용접되는 이차전지.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1전극조립체 및 제2전극조립체의 무지부 사이에 위치하고, 상기 전극조립체 및 집전플레이트 사이에 위치되는 절연플레이트;를 더 포함하는 이차전지.
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