WO2018074846A1 - 이차 전지 - Google Patents

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electrode
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tube
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김중헌
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삼성에스디아이 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a secondary battery, and more particularly, to a secondary battery having an overcharge safety device operating in an overcharge state in an inner space of a cell.
  • a rechargeable battery is a battery that repeatedly performs charging and discharging, unlike a primary battery.
  • Small capacity secondary batteries can be used in portable electronic devices such as mobile phones, notebook computers and camcorders, and large capacity secondary batteries can be used as power sources for driving motors of hybrid vehicles and electric vehicles.
  • the secondary battery includes an electrode assembly for charging and discharging, a case accommodating the electrode assembly, a cap plate coupled to the opening of the case, and an electrode terminal electrically connected to the electrode assembly and drawn out of the cap plate. do.
  • the secondary battery includes an overcharge safety device for overcharge control.
  • Overcharge safety devices include shorting tabs and shorting members that are spaced or shorted depending on internal pressure. The shorting tab is electrically connected to the negative electrode, and the shorting member is electrically connected to the positive electrode.
  • the shorting member When the cell is overcharged, the shorting member is reversed to contact the shorting tab, thereby discharging the current charged in the electrode assembly. At this time, the inverted shape of the short circuit member may not be constant. Therefore, a spread of the contact area occurs at the contact surface of the short circuit member and the short tab, and thus a resistance spread occurs at the contact surface. That is, the overcharge safety device may not effectively control overcharge of the secondary battery, and may cause quality dispersion.
  • One embodiment of the present invention is to provide a secondary battery that cuts the current of the cell without the quality distribution by removing the operating dispersion of the overcharge safety device when the cell is overcharged.
  • an embodiment of the present invention is to provide a secondary battery having an overcharge safety device that is not affected by the manufacturing process of the cell and there is no operating dispersion.
  • a secondary battery includes an electrode assembly having first and second electrodes disposed on both sides of a separator, a case accommodating the electrode assembly, a cap plate coupled to an opening of the case, and the cap plate.
  • a first electrode terminal and a second electrode terminal installed in the terminal hole of the first electrode and the second electrode, and connected to the first electrode terminal and the second electrode terminal inside the cap plate;
  • an overcharge safety device in which the first free end and the second free end of the first shorting member and the second shorting member are spaced apart from each other and accommodated in the tube.
  • the overcharge safety device is coupled to both ends of the tube in the first short member and the second short member extending in the tube, the first fixing part of the position set from the first free end and the second free end And a holder for sealing the second fixing part.
  • the tube may be formed as a compression tube that is contracted by an increase in the internal pressure due to the gas generated in the inner space set by the cap plate and the case to contact the first free end and the second free end.
  • the tube may be formed as a heat shrink tube that is contracted by an internal heat rise generated in the inner space set by the cap plate and the case to contact the first free end and the second free end when overcharged.
  • the compression / heat-shrink tube that contracts with the internal pressure rise and the internal pressure increase due to the gas generated in the inner space set to the cap plate and the case contacts the first free end and the second free end. It can be formed as.
  • the first shorting member and the second shorting member may be formed to have a width and a thickness and are formed by a length set.
  • the first shorting member and the second shorting member are twisted between the holder and the first electrode terminal and between the holder and the second electrode terminal and are connected to the first electrode terminal and the second electrode terminal. It can be connected to a large area of the end and the second connecting end.
  • the first free end and the second free end are spaced apart from each other in a direction crossing the plane of the cap plate in the case, and the first connection end and the second connection end are separated from each other in the case.
  • the first electrode terminal and the second electrode terminal may be in surface contact with each other in the width direction of the plate.
  • the width of the first free end and the second free end which are operated in contact with the surface may be the same as the fixed width of the first fixing part and the second fixing part fixed to the holder.
  • the first width W1 of the first free end and the second free end which are in contact with the surface when operated is greater than the second width W2 of the first fixing part and the second fixing part fixed to the holder. It can be formed large.
  • the first free end and the second free end may be in surface contact with an area set to a set length and the first width.
  • the first fixing part and the second fixing part may be fixed to the holder at the second width.
  • the first free end and the second free end may be curved in contact with an area set to a set length and a curved surface of the first width.
  • the first fixing part and the second fixing part may be flatly connected to the first free end part and the second free end part of a curved surface, and may be fixed to the holder at the second width.
  • the second electrode terminal is connected to the uncoated tab of the second electrode with an inner end and connected to the second short member at an upper portion of the uncoated tab, and formed between the uncoated tab and the second short member. It may further include a fuse.
  • one embodiment of the present invention includes an overcharge safety device formed inside the cap plate by accommodating the first shorting member and the second shorting member spaced apart from each other, so that the cell is overcharged.
  • the operating dispersion of the safety device can be eliminated and the cell current cut off without quality dispersion.
  • the overcharge safety device of one embodiment is manufactured separately from the cell and is connected to the first and second electrode terminals inside the cap plate, the overcharge safety device is not influenced by the manufacturing process of the cell, and when overcharged, the cell current can be blocked without scattering the operation. have.
  • FIG. 1 is a perspective view of a rechargeable battery according to a first exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III of FIG. 1.
  • FIG. 4 is a perspective view of the electrode assembly applied to FIG. 3.
  • FIG. 5 is a perspective view of a state in which an electrode terminal and an overcharge safety device are connected to the electrode assembly of FIG. 4.
  • FIG. 6 is a perspective view of an overcharge safety device applied to FIG. 5.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view of the overcharge safety device of FIG. 6.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line VIII-VIII of FIG. 6.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing an operating state of the overcharge safety device of FIG.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line VII-VII of FIG. 9.
  • FIG. 11 is a perspective view of an overcharge safety device applied to a secondary battery according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is an exploded perspective view of the overcharge safety device of FIG. 11.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the line III-III of FIG. 11.
  • FIG. 14 is a perspective view of an overcharge safety device applied to a secondary battery according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is an exploded perspective view of the overcharge safety device of FIG. 14.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view taken along the line XVI-XVI of FIG. 14.
  • FIG. 1 is a perspective view of a rechargeable battery according to a first exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of FIG. 1
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III of FIG. 1.
  • the secondary battery of the first embodiment includes an electrode assembly 10 for charging and discharging current, a case 30 containing the electrode assembly 10 and an electrolyte, and an opening of the case 30.
  • a cap plate 40 coupled to 31 to close the opening 31, first and second electrode terminals 51 and 52 electrically connected to the electrode assembly 10 and installed on the cap plate 40, and An overcharge safety device 20 that operates when overcharged is included.
  • the secondary battery may further include a top insulator formed of an electrical insulating material.
  • the top insulator is disposed between the inner surface of the cap plate and the electrode assembly to electrically insulate the inner surface of the cap plate and the electrode assembly.
  • the case 30 sets a space to accommodate the plate-shaped electrode assembly 10 and the electrolyte solution.
  • the case 30 is formed in a substantially rectangular parallelepiped, and has a rectangular opening 31 at one side thereof to insert the electrode assembly 10.
  • the case 30 and the cap plate 40 may be formed of aluminum to be bonded to each other in the opening 31 to be welded.
  • the cap plate 40 further includes a vent hole 41 and an electrolyte injection hole 42 as well as terminal holes H1 and H2 on which the first and second electrode terminals 51 and 52 are installed.
  • the vent hole 41 is closed by the vent plate 411 to discharge the internal pressure caused by the gas generated inside the secondary battery by the charging and discharging action of the electrode assembly 10.
  • Vent plate 411 has a notch 412 leading to an incision.
  • the electrolyte injection hole 42 couples the cap plate 40 to the case 30 to weld the electrolyte, and then injects the electrolyte into the cap plate 40 and the case 30. After electrolyte injection, the electrolyte injection port 42 is sealed with a sealing stopper 421.
  • the electrode assembly 10 includes a first electrode 11 (eg, a cathode) and a second electrode 12 (eg, an anode) on both sides of the separator 13, which is an electrical insulation material. It is formed by placing.
  • a first electrode 11 eg, a cathode
  • a second electrode 12 eg, an anode
  • the cathode 11, the separator 13, and the anode 12 may be wound.
  • the cathode, the separator, and the anode may be stacked to form an electrode assembly.
  • the positive electrodes 11 and 12 are formed of coatings 111 and 121 coated with active materials on current collectors of metal foils (for example, Cu and Al foils), and current collectors exposed by not applying active materials. And non-stick tabs 112 and 122.
  • the plain tabs 112 and 122 are disposed at one end of the wound electrode assembly 10, and are disposed at a distance D within the single winding range WD of the electrode assembly 10.
  • the plain tabs 112 of the negative electrode 11 are disposed at one side (left side of FIG. 4) at one end (the top of FIG. 4) of the electrode assembly 10 to be wound, and the plain tabs of the positive electrode 12 ( 122 is disposed on the other side (right side of FIG. 4) at a distance D from the same end (top of FIG. 4) of the electrode assembly 10 to be wound.
  • the tabs 112 and 122 are provided for each winding of the electrode assembly 10 to flow a current to be charged and discharged, the overall resistance of the tabs 112 and 122 is reduced. Therefore, the electrode assembly 10 may charge and discharge a high current through the plain tabs 112 and 122.
  • the electrode assembly 10 is formed of two assemblies. Although not shown, the electrode assembly may be formed of one, three, or four (not shown). That is, the electrode assembly 10 includes a first assembly 101 and a second assembly 102 that are arranged side by side in the width direction (x-axis direction) of the cap plate 40.
  • first and second assemblies 101 and 102 may be formed in a plate shape to form semicircles at both ends of the y-axis direction so as to be accommodated in the case 30 having a substantially rectangular parallelepiped shape.
  • FIG. 5 is a perspective view of a state in which an electrode terminal and an overcharge safety device are connected to the electrode assembly of FIG. 4. 3 to 5, the electrode assemblies 10, that is, the first and second assemblies 101 and 102 are arranged side by side and electrically connected in parallel.
  • the first and second electrode terminals 51 and 52 are installed in the insert holes of the terminal holes H1 and H2 of the cap plate 40, respectively. Accordingly, the first and second electrode terminals 51 and 52 are electrically insulated from the cap plate 40 by the molding resin materials 61 and 62 (see FIGS. 1, 2, 3, and 5), and the respective tabs of the uncoated portion And electrically connected to (112, 122).
  • the non-coated tabs 112 and 122 connect the first and second assemblies 101 and 102 to the first and second electrode terminals 51 and 52.
  • the tabless tabs 112 and 122 may be formed in a plurality of groups.
  • the plain tabs 112 and 122 have the first and second electrode terminals 51 and 52 interposed therebetween in the width direction (x-axis direction) of the cap plate 40, and the plane (yz plane of the electrode assembly 10). ) Is formed in the direction extending, and are bonded to the side surfaces of the first and second electrode terminals 51 and 52.
  • the first and second electrode terminals 51 and 52 form an area corresponding to the areas of the uncoated tabs 112 and 122, and are flatly bonded to the uncoated tabs 112 and 122.
  • the first and second electrode terminals 51 and 52 may be formed to have a width corresponding to the widths of the tabs 112 and 122 and may be ultrasonically welded to the tabs 112 and 122. .
  • the non-coating tabs 112 and 122 include first tap groups G11 and G21 and second tap groups G12 and G22.
  • the first tap groups G11 and G21 are connected to the negative and positive electrodes 11 and 12 of the first assembly 101, respectively, to the first and second electrode terminals 51 and 52, and the second tap group G12.
  • G22 is connected to the negative and positive electrodes 11 and 12 of the second assembly 102 and to the first and second electrode terminals 51 and 52, respectively.
  • the overcharge safety device 20 may include a first shorting member connected to the first and second electrode terminals 51 and 52 inside the cap plate 40. 21 and the second short member 22, and the first free end 211 and the second free end 221 formed at one end of the first and second short members 21 and 22 are spaced apart from each other. Tube 23.
  • the first and second free ends 211 and 221 are spaced apart from each other in the tube 23.
  • the tube 23 is contracted by the internal pressure rise and the internal temperature rise, so that the spaced apart first and second free ends 211 and 221 are in contact with each other in the tube 23 (electrically shorted). .
  • FIG. 7 is an exploded perspective view of the overcharge safety device of FIG. 6, and FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line VIII-VIII of FIG. 6. 6 to 8, the overcharge safety device 20 is coupled to both ends of the tube 23 to fix and seal the first and second short members 21 and 22 extending into the tube 23. It further comprises a holder (24, 25).
  • the holders 24 and 25 fix the first and second fixing parts 212 and 222 of the first and second short members 21 and 22 at positions set from the first and second free ends 211 and 221. And seal. That is, portions of the first and second short members 21 and 22 that contact the holders 24 and 25 are referred to as first and second fixing parts 212 and 222.
  • the first and second short members 21 and 22 are formed by the length L set with the width W and the thickness t.
  • the first and second short members 21 and 22 having a width W greater than the thickness t are between the holder 24 and the first electrode terminal 51 and between the holder 25 and the second electrode terminal 52. ), And are connected to the first and second electrode terminals 51 and 52 with a large area of the first and second connection ends 213 and 223 (for example, by welding).
  • the first and second free ends 211 and 221 are spaced apart from each other in the gap G in a direction (z-axis direction) crossing the plane of the cap plate 40 in the case 30.
  • the second connection ends 213 and 223 are in surface contact with the first and second electrode terminals 51 and 52 in the width direction (x-axis direction) of the cap plate 40 in the case 30. .
  • the first and second free ends 211 and 221 have a width W which is operated and over-contacted when overcharged, and the width W is fixed to the holders 24 and 25. It has the same size as the fixed width of (212, 222). That is, the first and second short members 21 and 22 have the same width W and the thickness t as a whole.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating an operating state of the overcharge safety device of FIG. 8, and FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line VII-VII of FIG. 9.
  • the tube 23 is formed of a chemical resistant material that is not damaged by the electrolyte.
  • the tube 23 maintains a low pressure or a vacuum lower than atmospheric pressure without embedding the electrolyte solution, thereby enabling smooth bending and contact operation of the first and second short members 21 and 22.
  • the tube 23 may be formed of a compression tube.
  • the compression tube When the compression tube is overcharged, the compression tube may be contracted due to the internal pressure increase P caused by the gas generated in the inner space set by the cap plate 40 and the case 30.
  • the compression tube that is, the contraction of the tube 23
  • the first and second free ends 211 and 221 may be pressed in the tube 23 to contact each other.
  • the tube 23 is bent in a curved surface in accordance with the increase in the internal pressure (P) is formed in a plane and presses the upper and lower surfaces of the first, second free end portions 211, 221 having a width (W), At the center of 23, the opposing surfaces of the first and second free ends 211 and 221 are in surface contact with each other.
  • the second electrode terminal 52 further includes a fuse F formed between the plain tab 122 and the second short member 22.
  • the second electrode terminal 52 is connected to the uncoated tab 122 of the anode 12 at the inner end thereof, and is connected to the second short member 22 at the upper portion of the uncoated tab 122.
  • the fuse may be installed on the first electrode terminal or the first and second electrode terminals.
  • the overcharge safety device 20 Since the overcharge safety device 20 is manufactured separately from the other parts of the cell and mounted inside the cell, the overcharge safety device 20 is not affected by the manufacturing process of the cell, and does not have an operation dispersion during overcharging of the cell. Therefore, the overcharge safety device 20 can stably block the current of the cell without the quality distribution in the secondary battery.
  • the tube 23 may be formed as a heat shrink tube.
  • the heat shrink tube When the heat shrink tube is overcharged, the heat shrink tube may be contracted by an internal heat rise generated in the internal space set by the cap plate 40 and the case 30. As the heat shrink tube, that is, the tube 23 contracts, the first and second free ends 211 and 221 may be pressed in the tube 23 to be in contact with each other.
  • the tube 23 may be formed as a compression / heat shrink tube.
  • the compression / heat shrink tube When the compression / heat shrink tube is overcharged, the compression / heat shrinkage tube may be contracted due to internal pressure increase and internal heat rise due to the gas generated in the internal space set by the cap plate 40 and the case 30.
  • the compression / heat shrinkage tube that is, the compression / heat shrinkage of the tube 23, the first and second free ends 211 and 221 may be pressed into the tube 23 to be in contact with each other.
  • FIG. 11 is a perspective view of an overcharge safety device applied to a rechargeable battery according to a second exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is an exploded perspective view of the overcharge safety device of FIG. 11, and
  • FIG. 13 is a III-XIII line of FIG. 11. It is a cross-sectional view.
  • the first width W1 is larger than the second width W2 of the first and second fixing parts 712 and 722 fixed to the holders 24 and 25. That is, the first and second short members 71 and 72 have a wider width (W1> W2) than the first and second fixing parts 712 and 722 of the first and second free ends 711 and 721 contacting each other. To form).
  • the tube 23 In response to the increase in the internal pressure P, the tube 23 is bent into a curved surface and formed into a flat surface and presses the upper and lower surfaces of the first and second free end portions 711 and 721 having the first width W1 to press the tube ( At opposing centers 23, opposing surfaces of the first and second free ends 711 and 721 are brought into contact with each other. That is, the first and second free ends 711 and 721 are in surface contact with the set length L1 and the area set to the first width W1.
  • the first and second fixing parts 712 and 722 of the first and second short members 71 and 72 are fixed to the holders 24 and 25 with the second width W2.
  • the first and second free ends 711 and 721 of the second embodiment are the first and second free ends 211, of the first embodiment.
  • a contact area larger than the contact area of 221 is formed.
  • the contact resistance of the first and second free ends 711 and 721 of the second embodiment may be lower than that of the first and second free ends 211 and 221 of the first embodiment. Therefore, the high capacity current charged in the electrode assembly 10 can be discharged more easily than in the first embodiment, and the fuse can be operated.
  • FIG. 14 is a perspective view of an overcharge safety device applied to a rechargeable battery according to a third exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 15 is an exploded perspective view of the overcharge safety device of FIG. 14
  • FIG. 16 is a XVI-XVI line of FIG. 14. It is a cross-sectional view.
  • the first and second free ends 811 and 821 of the first and second shorting members 81 and 82. Has a first width (W3) that is operated during overcharging, the surface contact.
  • the first and second free ends 811 and 821 are curved-contacted with an area set to a set length and a curved surface of the first width W3.
  • the first and second fixing parts 812 and 822 are planarly connected to the curved first and second free ends 811 and 821 and are fixed to the holders 24 and 25 at a second width W4.
  • the tube 23 is bent into the curved surface, and the upper and lower surfaces of the first and second free ends 811 and 821 having the first width W3 are formed to pressurize the tube ( At opposing centers 23, opposing surfaces of the first and second free ends 811 and 821 are brought into contact with each other.
  • the tube 23 effectively presses (P2) the outer surfaces of the first and second free ends 811 and 821 which are formed in a curved surface.
  • the first and second free ends 811 and 821 are in surface contact with the set length L3 and the area set to the first width W3.
  • the first and second fixing parts 812 and 822 of the first and second short members 81 and 82 are fixed to the holders 24 and 25 with the second width W4.
  • the second width W4 is the same as the second width W2 of the second embodiment
  • the first and second free ends 811 and 821 of the third embodiment are the first and second free ends of the second embodiment ( Contact areas larger than the contact areas 711 and 721 are formed.
  • the contact resistance of the first and second free ends 811 and 821 of the third embodiment may be lower than that of the first and second free ends 711 and 721 of the second embodiment. Therefore, the high capacity current charged in the electrode assembly 10 can be discharged more easily than in the second embodiment, and the fuse can be operated.
  • electrode assembly 11 first electrode (cathode)
  • vent hole 42 electrolyte injection hole
  • vent plate 412 notch
  • G11, G21 first tap group
  • G12, G22 second tap group
  • H1 Terminal hole L
  • L1 Length
  • W width W1, W3: first width

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 셀의 과충전 시, 과충전 안전장치의 작동 산포를 제거하여, 품질 산포 없이 셀의 전류를 차단하는 이차 전지를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는, 세퍼레이터의 양면에 제1전극과 제2전극이 배치되는 전극 조립체, 상기 전극 조립체가 수용되는 케이스, 상기 케이스의 개구에 결합되는 캡 플레이트, 상기 캡 플레이트의 단자홀에 설치되어 상기 제1전극과 상기 제2전극에 각각 연결되는 제1전극단자와 제2전극단자, 및 상기 캡 플레이트의 내측에서 상기 제1전극단자와 상기 제2전극단자에 연결되는 제1단락부재와 제2단락부재의 제1자유단부와 제2자유단부가 서로 이격되어 튜브에 수용되는 과충전 안전장치를 포함한다.

Description

이차 전지
본 발명은 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 과충전 상태에서 작동되는 과충전 안전장치를 셀의 내부 공간에 구비하는 이차 전지에 관한 것이다.
차 전지(rechargeable battery)는 일차 전지와 달리 충전 및 방전을 반복적으로 수행하는 전지이다. 소용량의 이차 전지는 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같이 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 대용량 이차 전지는 하이브리드 자동차 및 전기 자동차의 모터 구동용 전원으로 사용될 수 있다.
예를 들면, 이차 전지는 충전 및 방전 작용하는 전극 조립체, 전극 조립체를 수용하는 케이스, 케이스의 개구에 결합되는 캡 플레이트, 및 전극 조립체를 전기적으로 연결하여 캡 플레이트의 외측으로 인출하는 전극단자를 포함한다.
또한, 이차 전지는 과충전 제어를 위하여 과충전 안전장치(overcharge safety device)를 구비한다. 과충전 안전장치는 내부 압력에 따라 이격 또는 단락되는 단락 탭과 단락부재를 포함한다. 단락 탭은 음극에 전기적으로 연결되고, 단락부재는 양극에 전기적으로 연결된다.
셀의 과충전 시, 단락부재가 반전되어 단락 탭에 접촉되므로 전극 조립체에 충전된 전류가 방전된다. 이때, 단락부재의 반전 형상이 일정하지 않을 수 있다. 따라서 단락부재와 단락 탭의 접촉면에서 접촉 면적의 산포가 발생되고, 이로 인하여 접촉면에서 저항 산포가 발생된다. 즉 과충전 안전장치는 이차 전지의 과충전을 효과적으로 제어하지 못하고, 품질 산포를 발생시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 셀의 과충전 시, 과충전 안전장치의 작동 산포를 제거하여, 품질 산포 없이 셀의 전류를 차단하는 이차 전지를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 일 실시예는 셀의 제조 공정에 영향을 받지 않으며 작동 산포가 없는 과충전 안전장치를 구비하는 이차 전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는, 세퍼레이터의 양면에 제1전극과 제2전극이 배치되는 전극 조립체, 상기 전극 조립체가 수용되는 케이스, 상기 케이스의 개구에 결합되는 캡 플레이트, 상기 캡 플레이트의 단자홀에 설치되어 상기 제1전극과 상기 제2전극에 각각 연결되는 제1전극단자와 제2전극단자, 및 상기 캡 플레이트의 내측에서 상기 제1전극단자와 상기 제2전극단자에 연결되는 제1단락부재와 제2단락부재의 제1자유단부와 제2자유단부가 서로 이격되어 튜브에 수용되는 과충전 안전장치를 포함한다.
상기 과충전 안전장치는 상기 튜브의 양단에 결합되어 상기 튜브 내측으로 신장되는 상기 제1단락부재와 상기 제2단락부재에서, 상기 제1자유단부와 상기 제2자유단부로부터 설정된 위치의 제1고정부와 제2고정부를 실링하는 홀더를 더 포함할 수 있다.
상기 튜브는 과충전 시, 상기 캡 플레이트와 상기 케이스로 설정되는 내부 공간에서 발생되는 가스에 의한 내압 상승으로 수축되어 상기 제1자유단부와 상기 제2자유단부를 접촉시키는 압축 튜브로 형성될 수 있다.
상기 튜브는 과충전 시, 상기 캡 플레이트와 상기 케이스로 설정되는 내부 공간에서 발생되는 내부 열 상승으로 수축되어 상기 제1자유단부와 상기 제2자유단부를 접촉시키는 열수축 튜브로 형성될 수 있다.
상기 튜브는 과충전 시, 상기 캡 플레이트와 상기 케이스로 설정되는 내부 공간에서 발생되는 가스에 의한 내압 상승 및 내부 열 상승으로 수축되어 상기 제1자유단부와 상기 제2자유단부를 접촉시키는 압축/열수축 튜브로 형성될 수 있다.
상기 제1단락부재와 상기 제2단락부재는 폭과 두께를 가지고 설정된 길이만큼 벋어 형성될 수 있다.
상기 제1단락부재와 상기 제2단락부재는 상기 홀더와 상기 제1전극단자 사이 및 상기 홀더와 상기 제2전극단자 사이에서 비틀어지고, 상기 제1전극단자와 상기 제2전극단자에 제1연결단부와 제2연결단부의 넓은 면적으로 연결될 수 있다.
상기 제1자유단부와 상기 제2자유단부는 상기 케이스 내부에서 상기 캡 플레이트의 평면에 교차하는 방향으로 서로 대향하여 이격되고, 상기 제1연결단부와 상기 제2연결단부는 상기 케이스 내부에서 상기 캡 플레이트의 폭 방향으로 상기 제1전극단자와 상기 제2전극단자에 면접촉으로 연결될 수 있다.
과충전 시, 작동되어 면 접촉되는 상기 제1자유단부와 상기 제2자유단부의 폭은 상기 홀더에 고정되는 상기 제1고정부와 제2고정부의 고정 폭과 동일할 수 있다.
과충전 시, 작동되어 면 접촉되는 상기 제1자유단부와 상기 제2자유단부의 제1폭(W1)은 상기 홀더에 고정되는 상기 제1고정부와 제2고정부의 제2폭(W2)보다 크게 형성될 수 있다.
상기 제1자유단부와 상기 제2자유단부는 설정된 길이와 상기 제1폭으로 설정되는 면적으로 면 접촉될 수 있다.
상기 제1고정부와 상기 제2고정부는 상기 제2폭으로 상기 홀더에 고정될 수 있다.
상기 제1자유단부와 상기 제2자유단부는 설정된 길이와 상기 제1폭의 곡면으로 설정되는 면적으로 곡면 접촉될 수 있다.
상기 제1고정부와 상기 제2고정부는 곡면의 상기 제1자유단부와 상기 제2자유단부에 평면으로 연결되고, 상기 제2폭으로 상기 홀더에 고정될 수 있다.
상기 제2전극단자는 내측단으로 상기 제2전극의 무지부 탭에 연결되고 상기 무지부 탭의 상부에서 상기 제2단락부재에 연결되며, 상기 무지부 탭과 상기 제2단락부재 사이에 형성되는 퓨즈를 더 포함할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예는, 서로 이격되는 제1단락부재와 제2단락부재를 수축하는 튜브의 내부에 수용하여 형성되는 과충전 안전장치를 캡 플레이트의 내측에 구비하므로 셀의 과충전 시, 과충전 안전장치의 작동 산포를 제거하고, 품질 산포 없이 셀의 전류를 차단할 수 있다.
일 실시예의 과충전 안전장치는 셀과 별도로 제작되어 캡 플레이트의 내측에서 제1, 제2전극단자에 연결되므로 셀의 제조 공정에 영향을 받지 않으며, 과충전 시, 작동 산포가 없이 셀의 전류를 차단할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 이차 전지의 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 4는 도 3에 적용된 전극 조립체의 사시도이다.
도 5는 도 4의 전극 조립체에 전극단자 및 과충전 안전장치를 연결한 상태의 사시도이다.
도 6은 도 5에 적용되는 과충전 안전장치의 사시도이다.
도 7은 도 6의 과충전 안전장치를 분해한 사시도이다.
도 8은 도 6의 VⅢ-VⅢ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 9는 도 8의 과충전 안전장치의 작동 상태를 도시한 단면도이다.
도 10은 도 9의 Ⅹ-Ⅹ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 이차 전지에 적용되는 과충전 안전장치의 사시도이다.
도 12는 도 11의 과충전 안전장치를 분해한 사시도이다.
도 13은 도 11의 ⅩⅢ-ⅩⅢ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제3실시예에 따른 이차 전지에 적용되는 과충전 안전장치의 사시도이다.
도 15는 도 14의 과충전 안전장치를 분해한 사시도이다.
도 16은 도 14의 XVI-XVI 선을 따라 자른 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"된 것도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에서 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "~위에" 또는 "~상에" 있다고 할 때 이는 다른 부분의 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 그리고 "~위에" 또는 "~상에" 라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것을 의미하며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상측에 위치하는 것을 의미하지 않는다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 이차 전지의 사시도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 자른 단면도이며, 도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 제1실시예의 이차 전지는 전류를 충전 및 방전하는 전극 조립체(10), 전극 조립체(10)와 전해액을 내장하는 케이스(30), 케이스(30)의 개구(31)에 결합되어 개구(31)를 밀폐하는 캡 플레이트(40), 전극 조립체(10)에 전기적으로 연결되어 캡 플레이트(40)에 설치되는 제1, 제2전극단자(51, 52), 및 과충전 시, 작동하는 과충전 완전장치(overcharge safety device)(20)를 포함한다.
도시하지 않았으나, 이차 전지는 전기 절연재로 형성되는 탑 인슐레이터를 더 포함할 수 있다. 탑 인슐레이터는 캡 플레이트의 내면과 전극 조립체 사이에 배치되어 캡 플레이트의 내면과 전극 조립체를 전기적으로 절연한다.
케이스(30)는 플레이트 모양의 전극 조립체(10)와 전해액을 수용할 수 있도록 공간을 설정한다. 예를 들면, 케이스(30)는 대략 직육면체로 형성되고, 전극 조립체(10)를 삽입하도록 그 일측에 사각형의 개구(31)를 구비한다. 일례로써, 케이스(30)와 캡 플레이트(40)는 알루미늄으로 형성되어 개구(31)에서 서로 결합되어 용접될 수 있다.
캡 플레이트(40)는 제1, 제2전극단자(51, 52)가 설치되는 단자홀(H1, H2)뿐만 아니라 벤트홀(41)과 전해액 주입구(42)를 더 구비한다. 벤트홀(41)은 전극 조립체(10)의 충전 및 방전 작용에 의하여 이차 전지의 내부에서 발생되는 가스에 의한 내부 압력을 배출할 수 있도록 벤트 플레이트(411)로 밀폐된다. 벤트 플레이트(411)는 절개를 유도하는 노치(412)를 가진다.
전해액 주입구(42)는 케이스(30)에 캡 플레이트(40)를 결합하여 용접한 후, 캡 플레이트(40) 및 케이스(30)의 내부로 전해액을 주입할 수 있게 한다. 전해액 주입 후, 전해액 주입구(42)는 밀봉 마개(421)로 밀봉된다.
도 4는 도 3에 적용된 전극 조립체의 사시도이다. 도 2 내지 도 4를 참조하면, 전극 조립체(10)는 전기 절연재인 세퍼레이터(13)의 양측에 제1전극(11, 예를 들면, 음극)과 제2전극(12, 예를 들면, 양극)을 배치하여 형성된다.
일례로써, 음극(11), 세퍼레이터(13) 및 양극(12)은 권취될 수 있다. 도시하지 않았으나, 음극, 세퍼레이터 및 양극은 적층되어, 전극 조립체를 형성할 수도 있다.
음, 양극(11, 12)은 각각 금속박(예를 들면, Cu, Al 포일)의 집전체에 활물질을 도포한 코팅부(111, 121), 및 활물질을 도포하지 않아서 노출된 집전체로 형성되는 무지부 탭(112, 122)을 포함한다. 무지부 탭(112, 122)은 권취된 전극 조립체(10)의 일단에 배치되고, 전극 조립체(10)의 1회 권취 범위(WD) 내에서 거리(D)를 두고 배치된다.
즉, 음극(11)의 무지부 탭들(112)은 권취되는 전극 조립체(10)의 일단(도 4의 상단)에서 일측(도 4의 좌측)에 배치되고, 양극(12)의 무지부 탭들(122)은 권취되는 전극 조립체(10)의 동일단(도 4의 상단)에서 거리(D)를 두고 다른 측(도 4의 우측)에 배치된다.
무지부 탭들(112, 122)이 전극 조립체(10)의 권취 회당 하나씩 구비되어 충전 및 방전되는 전류를 흐르게 하므로 무지부 탭들(112, 122)의 전체 저항이 감소된다. 따라서 전극 조립체(10)는 무지부 탭들(112, 122)을 통하여 고용량의 전류를 충전 및 방전할 수 있다.
제1실시예에서, 전극 조립체(10)는 2개의 조립체로 형성되어 있다. 도시하지 않았으나, 전극 조립체는 하나 또는 3개 또는 4개로 형성될 수도 있다(미도시). 즉 전극 조립체(10)는 캡 플레이트(40)의 폭 방향(x축 방향)으로 나란하게 배치되는 제1조립체(101)와 제2조립체(102)를 포함한다.
또한, 제1, 제2조립체(101, 102)는 대략 직육면체 형상의 케이스(30)에 수용될 수 있도록 y축 방향 양단에서 반원을 형성하는 플레이트 모양으로 형성될 수 있다.
도 5는 도 4의 전극 조립체에 전극단자 및 과충전 안전장치를 연결한 상태의 사시도이다. 도 3 내지 도 5를 참조하면, 전극 조립체(10), 즉 제1, 제2조립체(101, 102)는 나란히 배치되어 전기적으로 병렬 연결된다.
일례로써, 제1, 제2전극단자(51, 52)는 캡 플레이트(40)의 단자홀(H1, H2)에 각각 인서트 몰딩(insert molding) 방법으로 설치된다. 따라서 제1, 제2전극단자(51, 52)는 몰딩 수지재(61, 62)(도 1, 2, 3, 5 참조)에 의하여 캡 플레이트(40)와 전기적으로 절연되면서 각각의 무지부 탭(112, 122)에 전기적으로 연결된다.
즉 무지부 탭들(112, 122)은 제1, 제2조립체(101, 102)를 제1, 제2전극단자(51, 52)에 연결한다. 일례로써, 무지부 탭들(112, 122)은 복수의 군으로 형성될 수 있다.
무지부 탭들(112, 122)은 캡 플레이트(40)의 폭 방향(x축 방향)에서 제1, 제2전극단자(51, 52)를 사이에 두고, 전극 조립체(10)의 평면(yz 평면)을 연장하는 방향으로 설정된 면적을 형성하여 제1, 제2전극단자(51, 52)의 측면에 접합된다.
이때, 제1, 제2전극단자(51, 52)는 무지부 탭들(112, 122)의 면적에 대응하는 면적을 형성하여, 무지부 탭들(112, 122)과 서로 평면 접합된다. 일례로써, 제1, 제2전극단자(51, 52)는 무지부 탭들(112, 122)의 폭에 대응하는 폭을 가지고 벋어 형성되며, 무지부 탭들(112, 122)에 초음파 용접될 수 있다.
제1실시예에서 무지부 탭들(112, 122)은 제1탭군(G11, G21)과 제2탭군(G12, G22)을 포함한다. 제1탭군(G11, G21)은 제1조립체(101)의 음, 양극들(11, 12)에 각각 연결되어 제1, 제2전극단자(51, 52)에 연결되고, 제2탭군(G12, G22)은 제2조립체(102)의 음, 양극들(11, 12)에 각각 연결되어 제1, 제2전극단자(51, 52)에 연결된다.
도 6은 도 5에 적용되는 과충전 안전장치의 사시도이다. 도 2, 도 3, 도 5 및 도 6을 참조하면, 과충전 안전장치(20)는 캡 플레이트(40)의 내측에서 제1, 제2전극단자(51, 52)에 연결되는 제1단락부재(21)와 제2단락부재(22), 및 제1, 제2단락부재(21, 22)의 일단에 형성되는 제1자유단부(211)와 제2자유단부(221)를 이격 상태로 수용하는 튜브(23)를 포함한다.
셀이 정상적으로 작동하는 경우, 제1, 제2자유단부(211), 221)는 튜브(23) 내에서 서로 이격된 상태를 유지한다. 과충전 시, 내압 상승 및 내부 온도 상승에 의하여 튜브(23)가 수축되므로 이격되어 있던 제1, 제2자유단부(211, 221)는 튜브(23)의 내부에서 서로 접촉된다(전기적으로 단락된다).
도 7은 도 6의 과충전 안전장치를 분해한 사시도이고, 도 8은 도 6의 VⅢ-VⅢ 선을 따라 자른 단면도이다. 도 6 내지 도 8을 참조하면, 과충전 안전장치(20)는 튜브(23)의 양단에 결합되어 튜브(23)의 내측으로 신장되는 제1, 제2단락부재(21, 22)를 고정 및 실링하는 홀더(24, 25)를 더 포함한다.
홀더(24, 25)는 제1, 제2자유단부(211, 221)로부터 설정된 위치에서 제1, 제2단락부재(21, 22)의 제1, 제2고정부(212, 222)를 고정 및 실링한다. 즉, 제1, 제2단락부재(21, 22)에서 홀더(24, 25)에 접하는 부분을 제1, 제2고정부(212, 222)라 한다.
제1, 제2단락부재(21, 22)는 폭(W)과 두께(t)를 가지고 설정된 길이(L)만큼 형성된다. 두께(t)보다 큰 폭(W)을 가지는 제1, 제2단락부재(21, 22)는 홀더(24)와 제1전극단자(51) 사이 및 홀더(25)와 제2전극단자(52) 사이에서 비틀어지고, 제1, 제2전극단자(51, 52)에 제1, 제2연결단부(213, 223)의 넓은 면적으로 연결된다(예를 들면, 용접으로 연결된다).
제1, 제2자유단부(211, 221)는 케이스(30)의 내부에서 캡 플레이트(40)의 평면에 교차하는 방향(z축 방향)으로 서로 대향하여 갭(G)으로 이격되고, 제1, 제2연결단부(213, 223)는 케이스(30)의 내부에서 캡 플레이트(40)의 폭 방향(x축 방향)으로 제1, 제2전극단자(51, 52)에 면접촉으로 연결된다.
제1, 제2자유단부(211, 221)는 과충전 시, 작동되어 면접촉되는 폭(W)을 가지며, 이 폭(W)은 홀더(24, 25)에 고정되는 제1, 제2고정부(212, 222)의 고정 폭과 동일한 크기를 가진다. 즉 제1, 제2단락부재(21, 22)는 전체적으로 동일한 폭(W)과 두께(t)를 가진다.
도 9는 도 8의 과충전 안전장치의 작동 상태를 도시한 단면도이고, 도 10은 도 9의 Ⅹ-Ⅹ 선을 따라 자른 단면도이다. 도 9 및 도 10을 참조하면, 튜브(23)는 전해액에 손상되지 않는 내화학성 소재로 형성된다. 또한 튜브(23)는 전해액을 내장하지 않고 대기압보다 낮은 저압 또는 진공 상태를 유지하여 제1, 제2단락부재(21, 22)의 원활한 휨 및 접촉 작동을 가능하게 한다.
일례로써, 튜브(23)는 압축 튜브로 형성될 수 있다. 압축 튜브는 과충전 시, 캡 플레이트(40)와 케이스(30)로 설정되는 내부 공간에서 발생되는 가스에 의한 내압 상승(P)으로 수축될 수 있다. 압축 튜브, 즉 튜브(23)의 수축에 따라, 튜브(23)의 내부에서 제1, 제2자유단부(211, 221)가 가압되어 서로 접촉될 수 있다.
이때, 튜브(23)는 내압 상승(P)에 따라 곡면으로 휘어져 들어가면서 평면으로 형성되고 폭(W)을 가지는 제1, 제2자유단부(211, 221)의 상, 하면을 가압하여, 튜브(23)의 중심에서 제1, 제2자유단부(211, 221)의 대향면을 서로 면접촉시킨다.
과충전 시, 제1, 제2자유단부(211, 221)의 접촉에 따라, 제1, 제2단락부재(21, 22)에 연결된 제1, 제2전극단자(51, 52) 및 전극 조립체(10)의 음, 양극(11, 12)이 서로 단락(short circuit)된다. 따라서 전극 조립체(10)에 충전된 전류가 방전된다.
제2전극단자(52)는 무지부 탭(122)과 제2단락부재(22) 사이에 형성되는 퓨즈(F)를 더 포함한다. 제2전극단자(52)는 내측단으로 양극(12)의 무지부 탭(122)에 연결되고, 무지부 탭(122)의 상부에서 제2단락부재(22)에 연결된다. 도시하지 않았으나, 퓨즈는 제1전극단자 또는 제1, 제2전극단자에 설치될 수도 있다.
따라서 과충전 시, 제1, 제2자유단부(211, 221)가 서로 접촉되면서 전극 조립체(10)에 충전된 고용량의 전류가 방전되고, 방전 라인에서 저항 상승 및 고열 발생으로 인하여 퓨즈(F)가 작동된다. 퓨즈(F)의 작동으로 전극 조립체(10)의 양극(12)과 제2전극단자(52)의 전기적인 연결이 차단된다.
과충전 안전장치(20)는 셀의 다른 부분과 별도로 제작되어 셀의 내부에 장착되므로 셀의 제조 공정에 영향을 받지 않으며, 셀의 과충전 시, 작동 산포를 가지지 않게 된다. 따라서 과충전 안전장치(20)는 이차 전지에서 품질 산포 없이 셀의 전류를 안정적으로 차단할 수 있다.
다른 예로써, 튜브(23)는 열수축 튜브로 형성될 수 있다. 열수축 튜브는 과충전 시, 캡 플레이트(40)와 케이스(30)로 설정되는 내부 공간에서 발생되는 내부 열 상승으로 수축될 수 있다. 열수축 튜브, 즉 튜브(23)의 수축에 따라, 튜브(23)의 내부에서 제1, 제2자유단부(211, 221)가 가압되어 서로 접촉될 수 있다.
또 다른 예로써, 튜브(23)는 압축/열수축 튜브로 형성될 수 있다. 압축/열수축 튜브는 과충전 시, 캡 플레이트(40)와 케이스(30)로 설정되는 내부 공간에서 발생되는 가스에 의한 내압 상승 및 내부 열 상승으로 수축될 수 있다. 압축/열수축 튜브, 즉 튜브(23)의 압축/열수축에 따라, 튜브(23)의 내부에서 제1, 제2자유단부(211, 221)가 가압되어 서로 접촉될 수 있다.
이하에서 본 발명의 다양한 실시예들에 대하여 설명한다. 편의상, 제1실시예 및 기 설명된 실시예들과 비교하여, 동일한 구성을 생략하고 서로 다른 구성에 대하여 설명한다.
도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 이차 전지에 적용되는 과충전 안전장치의 사시도이고, 도 12는 도 11의 과충전 안전장치를 분해한 사시도이며, 도 13은 도 11의 ⅩⅢ-ⅩⅢ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 11 내지 도 13을 참조하면, 제2실시예의 이차 전지에 적용되는 과충전 안전장치(70)에서, 제1, 제2단락부재(71, 72)의 제1, 제2자유단부(711, 721)는 과충전 시, 작동되어 면 접촉되는 제1폭(W1)을 가진다.
제1폭(W1)은 홀더(24, 25)에 고정되는 제1, 제2고정부(712, 722)의 제2폭(W2)보다 크게 형성된다. 즉 제1, 제2단락부재(71, 72)는 서로 접촉되는 제1, 제2자유단부(711, 721)를 제1, 제2고정부(712, 722)보다 더 넓은 폭(W1>W2)으로 형성한다.
내압 상승(P)에 따라 튜브(23)가 곡면으로 휘어져 들어가면서 평면으로 형성되고 제1폭(W1)을 가지는 제1, 제2자유단부(711, 721)의 상, 하면을 가압하여, 튜브(23)의 중심에서 제1, 제2자유단부(711, 721)의 대향면을 서로 접촉시킨다. 즉 제1, 제2자유단부(711, 721)는 설정된 길이(L1)와 제1폭(W1)으로 설정되는 면적으로 면 접촉된다.
즉 제1, 제2단락부재(71, 72)의 제1, 제2고정부(712, 722)는 제2폭(W2)으로 홀더(24, 25)에 고정된다. 제2폭(W2)이 제1실시예의 폭(W)과 동일한 경우, 제2실시예의 제1, 제2자유단부(711, 721)는 제1실시예의 제1, 제2자유단부(211, 221)의 접촉 면적보다 큰 접촉 면적을 형성하게 된다.
즉 제1실시예의 제1, 제2자유단부(211, 221)의 접촉 저항에 비하여, 제2실시예의 제1, 제2자유단부(711, 721)의 접촉 저항이 더 낮아질 수 있다. 따라서 전극 조립체(10)에 충전된 고용량의 전류는 제1실시예에서보다 쉽게 방전되고, 퓨즈를 작동시킬 수 있다.
도 14는 본 발명의 제3실시예에 따른 이차 전지에 적용되는 과충전 안전장치의 사시도이고, 도 15는 도 14의 과충전 안전장치를 분해한 사시도이며, 도 16은 도 14의 XVI-XVI 선을 따라 자른 단면도이다.
도 14 내지 도 16을 참조하면, 제3실시예의 이차 전지에 적용되는 과충전 안전장치(80)에서, 제1, 제2단락부재(81, 82)의 제1, 제2자유단부(811, 821)는 과충전 시, 작동되어 곡면 접촉되는 제1폭(W3)을 가진다. 제1, 제2자유단부(811, 821)는 설정된 길이와 제1폭(W3)의 곡면으로 설정되는 면적으로 곡면 접촉된다. 제1, 제2고정부(812, 822)는 곡면 제1, 제2자유단부(811, 821)에 평면으로 연결되고, 제2폭(W4)으로 홀더(24, 25)에 고정된다.
내압 상승(P)에 따라 튜브(23)가 곡면으로 휘어져 들어가면서 곡면으로 형성되는 제1폭(W3)을 가지는 제1, 제2자유단부(811, 821)의 상, 하면을 가압하여, 튜브(23)의 중심에서 제1, 제2자유단부(811, 821)의 대향면을 서로 접촉시킨다.
즉 튜브(23)는 곡면으로 형성되는 제1, 제2자유단부(811, 821)의 외면을 효과적으로 가압(P2)한다. 효과적인 가압(P2)에 따라 제1, 제2자유단부(811, 821)는 설정된 길이(L3)와 제1폭(W3)으로 설정되는 면적으로 면 접촉된다.
즉 제1, 제2단락부재(81, 82)의 제1, 제2고정부(812, 822)는 제2폭(W4)으로 홀더(24, 25)에 고정된다. 제2폭(W4)이 제2실시예의 제2폭(W2)과 동일한 경우, 제3실시예의 제1, 제2자유단부(811, 821)는 제2실시예의 제1, 제2자유단부(711, 721)의 접촉 면적보다 큰 접촉 면적을 형성하게 된다.
즉 제2실시예의 제1, 제2자유단부(711, 721)의 접촉 저항에 비하여, 제3실시예의 제1, 제2자유단부(811, 821)의 접촉 저항이 더 낮아질 수 있다. 따라서 전극 조립체(10)에 충전된 고용량의 전류는 제2실시예에서보다 쉽게 방전되고, 퓨즈를 작동시킬 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
- 부호의 설명 -
10: 전극 조립체 11: 제1전극(음극)
12: 제2전극(양극) 13: 세퍼레이터
20, 70, 80: 과충전 완전장치 21, 71, 81: 제1단락부재
22, 72, 82: 제2단락부재 23: 튜브
24, 25: 홀더 30: 케이스
31: 개구 40: 캡 플레이트
41: 벤트홀 42: 전해액 주입구
51, 52: 제1, 제2전극단자 61, 62: 몰딩 수지재
101, 102: 제1, 제2조립체 111, 121: 코팅부
112, 122: 무지부 탭 211, 711, 811: 제1자유단부
212, 712, 812: 제1고정부 213, 223: 제1, 제연결단부
221, 721, 821: 제2자유단부 222, 722, 822: 제2고정부
411: 벤트 플레이트 412: 노치
421: 밀봉 마개 D: 거리
F: 퓨즈 G: 갭
G11, G21: 제1탭군 G12, G22: 제2탭군
H1, H2: 단자홀 L, L1, L3: 길이
P: 내압 상승, 가압 t: 두께
W: 폭 W1, W3: 제1폭
W2, W4: 제2폭 WD: 1회 권취 범위

Claims (15)

  1. 세퍼레이터의 양면에 제1전극과 제2전극이 배치되는 전극 조립체;
    상기 전극 조립체가 수용되는 케이스;
    상기 케이스의 개구에 결합되는 캡 플레이트;
    상기 캡 플레이트의 단자홀에 설치되어 상기 제1전극과 상기 제2전극에 각각 연결되는 제1전극단자와 제2전극단자; 및
    상기 캡 플레이트의 내측에서 상기 제1전극단자와 상기 제2전극단자에 연결되는 제1단락부재와 제2단락부재의 제1자유단부와 제2자유단부가 서로 이격되어 튜브에 수용되는 과충전 안전장치
    를 포함하는 이차 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 과충전 안전장치는
    상기 튜브의 양단에 결합되어 상기 튜브 내측으로 신장되는 상기 제1단락부재와 상기 제2단락부재에서, 상기 제1자유단부와 상기 제2자유단부로부터 설정된 위치의 제1고정부와 제2고정부를 실링하는 홀더
    를 더 포함하는 이차 전지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 튜브는
    과충전 시, 상기 캡 플레이트와 상기 케이스로 설정되는 내부 공간에서 발생되는 가스에 의한 내압 상승으로 수축되어 상기 제1자유단부와 상기 제2자유단부를 접촉시키는 압축 튜브로 형성되는 이차 전지.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 튜브는
    과충전 시, 상기 캡 플레이트와 상기 케이스로 설정되는 내부 공간에서 발생되는 내부 열 상승으로 수축되어 상기 제1자유단부와 상기 제2자유단부를 접촉시키는 열수축 튜브로 형성되는 이차 전지.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 튜브는
    과충전 시, 상기 캡 플레이트와 상기 케이스로 설정되는 내부 공간에서 발생되는 가스에 의한 내압 상승 및 내부 열 상승으로 수축되어 상기 제1자유단부와 상기 제2자유단부를 접촉시키는 압축/열수축 튜브로 형성되는 이차 전지.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제1단락부재와 상기 제2단락부재는
    폭과 두께를 가지고 설정된 길이만큼 벋어 형성되는 이차 전지.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1단락부재와 상기 제2단락부재는
    상기 홀더와 상기 제1전극단자 사이 및 상기 홀더와 상기 제2전극단자 사이에서 비틀어지고,
    상기 제1전극단자와 상기 제2전극단자에 제1연결단부와 제2연결단부의 넓은 면적으로 연결되는 이차 전지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1자유단부와 상기 제2자유단부는
    상기 케이스 내부에서 상기 캡 플레이트의 평면에 교차하는 방향으로 서로 대향하여 이격되고,
    상기 제1연결단부와 상기 제2연결단부는
    상기 케이스 내부에서 상기 캡 플레이트의 폭 방향으로 상기 제1전극단자와 상기 제2전극단자에 면접촉으로 연결되는 이차 전지.
  9. 제6항에 있어서,
    과충전 시, 작동되어 면 접촉되는 상기 제1자유단부와 상기 제2자유단부의 폭은
    상기 홀더에 고정되는 상기 제1고정부와 제2고정부의 고정 폭과 동일한 이차 전지.
  10. 제2항에 있어서,
    과충전 시, 작동되어 면 접촉되는 상기 제1자유단부와 상기 제2자유단부의 제1폭(W1)은
    상기 홀더에 고정되는 상기 제1고정부와 제2고정부의 제2폭(W2)보다 크게 형성되는 이차 전지.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1자유단부와 상기 제2자유단부는
    설정된 길이와 상기 제1폭으로 설정되는 면적으로 면 접촉되는 이차 전지.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1고정부와 상기 제2고정부는
    상기 제2폭으로 상기 홀더에 고정되는 이차 전지.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제1자유단부와 상기 제2자유단부는
    설정된 길이와 상기 제1폭의 곡면으로 설정되는 면적으로 곡면 접촉되는 이차 전지.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1고정부와 상기 제2고정부는
    곡면의 상기 제1자유단부와 상기 제2자유단부에 평면으로 연결되고,
    상기 제2폭으로 상기 홀더에 고정되는 이차 전지.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제2전극단자는
    내측단으로 상기 제2전극의 무지부 탭에 연결되고 상기 무지부 탭의 상부에서 상기 제2단락부재에 연결되며,
    상기 무지부 탭과 상기 제2단락부재 사이에 형성되는 퓨즈를 더 포함하는 이차 전지.
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