SECONDARY BATTERY

08-03-2018 дата публикации
Номер:
WO2018043879A1
Принадлежит: 삼성에스디아이(주)
Контакты:
Номер заявки: KR63-00-201768
Дата заявки: 19-06-2017

이차 전지
[1]

본 발명은 이차 전지에 관한 것이다.

[2]

이차 전지는 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.

[3]

이러한 이차 전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형, 각형을 들 수 있다. 상기 이차 전지는 다수의 집전탭을 갖는 양, 음극판 사이에 절연체인 세퍼레이터(separator)를 개재하여 형성된 전극 조립체와 전해액을 케이스에 내장 설치하고, 케이스의 상부에 캡 조립체를 설치하여 구성된다. 이때, 캡 조립체를 케이스에 설치하는 과정에서 케이스 내부에 위치한 전극 조립체가 눌리게 된다. 이에 따라, 다수의 집전탭이 전극 조립체의 내부로 삽입되어 쇼트가 발생될 위험이 있다.

[4]

본 발명은 다수의 집전탭을 고정시키는 절연 클립을 구비하여, 안전성을 향상시킬 수 있는 이차 전지를 제공한다.

[5]

본 발명에 의한 이차 전지는 다수의 집전탭을 갖는 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 상기 케이스의 상부에서 상기 케이스를 밀봉하는 캡 플레이트; 및 상기 다수의 집전탭의 양단에서 상기 다수의 집전탭을 고정시키는 절연 클립을 포함한다.

[6]

또한, 상기 절연 클립은 제 1 클립부, 상기 제 1 클립부와 결합되는 제 2 클립부 및 상기 제 1 클립부와 제 2 클립부 사이에 위치하며 상기 제 1,2 클립부의 두께보다 얇게 형성된 힌지부를 포함할 수 있다.

[7]

또한, 상기 절연 클립은 상기 힌지부를 중심으로 절곡되어, 상기 제 1 클립부와 제 2 클립부가 서로 결합될 수 있다.

[8]

여기서, 상기 제 1 클립부와 제 2 클립부 사이에는 상기 다수의 집전탭이 위치할 수 있다.

[9]

또한, 상기 제 1 클립부는 중앙에 길이 방향으로 형성된 제 1 중심홈; 상기 제 1 중심홈의 양측에 형성되며, 상기 제 1 중심홈과 평행한 방향으로 형성된 제 1 보조돌기; 및 상기 제 1 보조돌기의 양측에 형성되며, 상기 제 1 중심홈과 수직한 방향으로 형성된 제 1 보조홀;을 포함할 수 있다.

[10]

더불어, 상기 제 2 클립부는 중앙에 길이 방향으로 형성되며, 상기 제 1 중심홀에 결합되는 제 2 중심돌기; 상기 제 2 중심돌기의 양측에 형성되며, 상기 제 1 보조돌기와 결합되는 제 2 보조홀; 및 상기 제 2 보조홀의 양측에 형성되며, 상기 제 1 보조홀과 결합되는 제 2 보조돌기;를 포함할 수 있다.

[11]

또한, 상기 전극 조립체와 상기 캡 플레이트 사이에 위치한 절연 플레이트와, 상기 캡 플레이트를 관통하며, 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결된 전극 단자와, 상기 절연 플레이트의 상부에 위치하며, 상기 전극 단자와 상기 다수의 집전탭을 전기적으로 연결하는 리드탭을 더 포함할 수 있다.

[12]

또한, 상기 절연 플레이트는 중앙 영역, 상기 중앙 영역의 양측에 위치하며, 상기 다수의 집전탭이 결합되는 결합 영역; 및 상기 결합 영역의 양측에 위치하며, 상기 전극 단자가 위치하는 단자 영역을 포함하고, 상기 리드탭은 상기 결합 영역 및 단자 영역에 결합될 수 있다.

[13]

여기서, 상기 결합 영역은 상기 중앙 영역 및 단자 영역에 비해 폭이 좁게 형성되고, 상기 케이스를 향해서 경사지게 연장된 경사면을 포함하고, 상기 절연 클립은 상기 경사면에 접촉할 수 있다.

[14]

또한, 상기 결합 영역에는 상부로 돌출되며 상기 리드탭이 결합되는 지지부가 형성되고, 상기 다수의 집전탭은 상기 리드탭과 결합 영역 사이에 위치할 수 있다.

[15]

본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 다수개의 집전탭을 고정시키는 절연 클립을 구비함으로써, 전극 조립체가 눌리더라도 집전탭이 전극 조립체의 내부로 삽입되어 쇼트되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 이차 전지의 안전성을 향상시킬 수 있다.

[16]

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 사시도이다.

[17]

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 분해 사시도이다.

[18]

도 3은 도 1의 A-A’선 단면도이다.

[19]

도 4는 도 1의 B-B’선 단면도이다.

[20]

도 5는 도 2에 도시된 C부분의 확대도이다.

[21]

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 클립을 도시한 사시도이다.

[22]

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 클립을 도시한 평면도이다.

[23]

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 클립을 도시한 단면도이다.

[24]

본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

[25]

[26]

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 분해 사시도이다. 도 3은 도 1의 A-A’선 단면도이다. 도 4는 도 1의 B-B’선 단면도이다. 도 5는 도 2에 도시된 C부분의 확대도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 클립을 도시한 사시도이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 클립을 도시한 평면도이다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 클립을 도시한 단면도이다.

[27]

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는 전극 조립체(110), 전극 단자(120, 130), 케이스(140), 캡 조립체(150), 절연 플레이트(160), 리드탭(170) 및 절연 클립(180)을 포함한다.

[28]

상기 전극 조립체(110)는 얇은 판형 혹은 막형으로 형성된 제 1 전극판, 세퍼레이터 및 제 2 전극판의 적층체를 권취하거나 겹쳐서 형성한다. 여기서, 제 1 전극판은 음극으로서 동작할 수 있으며, 제 2 전극판은 양극으로서 동작할 수 있다. 물론, 당업자의 선택에 따라 상기 제 1 전극판 및 제 2 전극판은 서로 극성을 달리하여 배치될 수도 있다.

[29]

상기 제 1 전극판은 구리 또는 니켈과 같은 금속 포일로 형성된 제 1 전극 집전체에 흑연 또는 탄소 등의 제 1 전극 활물질을 도포함으로써 형성되며, 제 1 활물질이 도포되지 않는 영역인 제 1 전극 무지부를 포함한다. 상기 제 1 전극 무지부는 제 1 전극판과 외부 간의 전류 흐름의 통로를 제공한다. 한편, 상기 제 1 전극판의 재질로서 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.

[30]

또한, 상기 제 1 전극판의 무지부는 제 1 집전탭(111)을 형성할 수 있다. 상기 제 1 집전탭(111)은 다수개로 구비되어 상기 제 1 전극 무지부로부터 돌출되도록 형성된다. 상기 제 1 집전탭(111)은 상기 제 1 전극판이 권취될 때 일정한 위치에서 중첩되도록 형성되어, 멀티 탭 구조를 이룬다. 이를 위해, 상기 제 1 전극판은 다수의 제 1 집전탭(111)들을 기설정된 거리로 이격시켜서 배치한 상태에서 권취될 수 있다. 상기 제 1 집전탭(111)은 상기 제 1 전극판에 일체로 형성된 구조를 갖고, 권취된 제 1 전극판 각각으로부터 인출되기 때문에 상기 전극 조립체(110)로부터의 집전 효율을 높일 수 있는 장점을 갖는다. 다만, 상기 제 1 집전탭(111)은 당업자의 선택에 따라 상기 제 1 전극판과 별도의 부재를 통해 형성되는 것도 가능하다.

[31]

상기 제 2 전극판은 알루미늄과 같은 금속 포일로 형성된 제 2 전극 집전체에 전이금속산화물 등의 제 2 전극 활물질을 도포함으로써 형성되며, 제 2 활물질이 도포되지 않은 영역인 제 2 전극 무지부를 포함한다.

[32]

또한, 상기 제 2 전극판의 무지부로부터 상기 제 1 집전탭(111)과 대응되도록 제 2 집전탭(112)이 형성될 수 있다. 상기 제 2 집전탭(112) 역시 상기 제 2 전극판에 이격된 다수개로 배열된 상태에서, 상기 제 2 전극판을 권취함으로써 형성될 수 있다. 따라서, 상기 제 2 집전탭(112)도 상기 제 1 집전탭(111)과 동일하게 멀티 탭 구조를 이룬다.

[33]

이러한 멀티 탭 구조의 제 1 집전탭(111) 및/또는 제 2 집전탭(112)은 클립 부재(180)에 의해 한 곳으로 모아질 수 있다. 상기 클립 부재(180)에 대해서는 하기에서 보다 자세히 설명하기로 한다. 또한, 상기 제 1,2 집전탭(111, 112)은 각각 클립 부재(180)에 결합되어 상기 리드탭(170)과 전기적으로 연결된다. 비록 도 2에서는 설명을 위해 상기 제 1,2 집전탭(111, 112)이 수직하게 연장되어 있는 상태로 도시하였으나, 실질적으로, 상기 제 1,2 집전탭(111, 112)은 상기 리드탭(170)에 용접된 뒤 그 하부에 절연 플레이트(160)를 삽입하고 상기 제 1,2 집전탭(111, 112)을 절곡하여, 도 3 및 도 4와 같은 구조를 완성하게 된다.

[34]

상기 세퍼레이터는 제 1 전극판과 제 2 전극판의 사이에 위치되어 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 역할을 수행한다. 상기 세퍼레이터는 폴리에틸렌이나, 폴리 프로필렌이나, 폴리 에틸렌과 폴리 프로필렌의 복합 필름으로 이루어질 수 있다. 한편, 상기 세퍼레이터의 재질로서 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.

[35]

또한, 상기 전극 조립체(110)는 실질적으로 전해액과 함께 상기 케이스(140)에 수납된다. 이때, 상기 전극 조립체(110)는 적어도 하나 이상이 케이스(140)에 수납될 수 있다. 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.

[36]

[37]

상기 전극 단자(120, 130)는 상기 전극 조립체(110)의 제 1 집전탭(111) 및 제 2 집전탭(112)에 각각 전기적으로 연결된다. 상기 전극 단자(120, 130)는 상기 제 1 집전탭(111)에 전기적으로 연결된 제 1 전극 단자(120)와 상기 제 2 집전탭(112)에 전기적으로 연결된 제 2 전극 단자(130)를 포함한다. 여기서, 상기 제 1 집전탭(111)과 제 2 집전탭(112)은 각각 리드탭(170)에 전기적으로 연결되어 있다. 따라서, 상기 제 1,2 전극 단자(120, 130)는 상기 리드탭(170)에 결합되어, 상기 제 1,2 집전탭(111, 112)에 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 제 1,2 집전탭(111, 112)과 리드탭(170)의 결합 방식은 초음파 용접, 저항 용접 또는 레이저 용접을 이용할 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다.

[38]

상기 제 1 전극 단자(120)는 바디부(121)와, 상기 바디부(121)로부터 수직 방향으로 돌출된 단자부(122)를 포함한다. 상기 단자부(122)는 상기 캡 조립체(150)의 캡 플레이트(151)를 관통하며, 상부가 리벳팅되어 상기 캡 플레이트(151)에 고정된다. 상기 바디부(121)는 상기 단자부(122)의 하부에 형성되며, 상기 단자부(122)의 면적보다 넓은 면적을 갖는다. 또한, 상기 바디부(121)의 하면에는 상기 리드탭(170)과 결합되기 위한 결합 돌기(123)가 형성된다. 상기 결합 돌기(123)는 상기 리드탭(170)의 제 2 관통홀(174)에 결합되어, 상기 제 1 전극 단자(120)와 리드탭(170)을 전기적으로 연결한다. 또한, 상기 제 2 전극 단자(130) 역시 상기 제 1 전극 단자(120)에 대응되도록 바디부(131), 단자부(132) 및 결합 돌기(133)를 포함한다.

[39]

[40]

상기 케이스(140)는 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 니켈이 도금된 스틸과 같은 도전성 금속으로 형성되며, 상기 전극 조립체(110)가 삽입 안착될 수 있는 개구부가 형성된 대략 육면체 형상으로 이루어진다. 상기 케이스(140)의 개구부에는 캡 플레이트(151)가 결합되어 상기 케이스(140)를 밀봉한다. 상기 케이스(140)의 내면은 기본적으로 절연 처리되어, 내부에서 전기적 단락이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 경우에 따라, 상기 전극 조립체(110)의 일 전극이 상기 캡 플레이트(151)를 통해 상기 케이스(140)에 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 케이스(140)는 양극으로서 작용할 수 있다.

[41]

[42]

상기 캡 조립체(150)는 상기 케이스(140)의 상부(개구부)에 결합된다. 구체적으로, 상기 캡 조립체(150)는 캡 플레이트(151), 전해액 주입구(152), 마개(153), 안전 벤트(154), 가스켓(155), 단자 플레이트(156), 연결 부재(157), 절연 부재(158) 및 단락 부재(159)를 포함한다.

[43]

상기 캡 플레이트(151)는 판상으로 형성되어 케이스(140)의 개구부를 밀봉하며, 상기 케이스(140)와 동일한 재질로 형성될 수 있다. 상기 캡 플레이트(151)는 레이저 용접 방식으로 상기 케이스(140)에 결합될 수 있다. 또한, 상기 캡 플레이트(130)는 전기적으로 독립하거나, 경우에 따라 상기 제 1 집전탭(111) 또는 제 2 집전탭(112) 중 어느 하나에 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 캡 플레이트(151)는 상기 제 2 집전탭(112)과 전기적으로 연결될 수 있고, 이 때 상기 캡 플레이트(151) 및 케이스(140)는 이와 동일한 극성(양극)을 갖게 된다. 물론 상기 캡 플레이트(151)가 상기 제 1 집전탭(111)과 전기적으로 연결되는 것도 가능하다.

[44]

또한, 상기 캡 플레이트(151)의 일측에는 전해액을 주입하기 위한 전해액 주입구(152)가 형성된다. 상기 전해액 주입구(152)를 통해 케이스(140)의 내부로 전해액이 주입되며, 그 이후 상기 전해액 주입구(152)는 마개(153)에 의해 밀봉된다.

[45]

또한, 상기 캡 플레이트(151)의 대략 중앙에는 다른 영역에 비해 상대적으로 얇은 두께로 형성된 안전 벤트(154)가 형성된다. 상기 안전 벤트(154)는 케이스(140) 내부의 압력이 기설정된 압력에 비해 높은 경우, 다른 영역에 비해 먼저 개방되어 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)가 폭발하는 것을 방지한다.

[46]

또한, 상기 캡 플레이트(151)의 양측에는 제 1,2 전극 단자(120, 130)가 관통되기 위한 단자홀(151a)이 형성되고, 상기 단자홀(151a)에는 각각 가스켓(155)이 형성된다. 상기 가스켓(155)은 절연성 재질로 이루어지며, 상기 캡 플레이트(151)의 하부에서 결합되어 상기 제 1,2 전극 단자(120, 130) 각각과 캡 플레이트(151) 사이를 밀봉한다. 이러한 가스켓(155)은 외부의 수분이 이차 전지(100)의 내부로 침투하지 못하도록 하거나, 이차 전지(100)의 내부에 수용된 전해액이 외부로 유출되지 못하도록 한다.

[47]

상기 단자 플레이트(156)는 상기 캡 플레이트(151)의 단자홀(151a)을 통해 캡 플레이트(151)의 상부로 돌출된 제 1,2 전극 단자(120, 130)에 각각 결합된다. 또한, 상기 단자 플레이트(156)가 상기 제 1,2 전극 단자(120, 130)에 결합된 후, 상기 제 1,2 전극 단자(120, 130)의 상부가 각각 리벳팅 또는 용접됨으로써, 상기 제 1,2 전극 단자(120, 130)가 상기 단자 플레이트(156)에 고정될 수 있다.

[48]

상기 연결 부재(157)는 상기 제 2 전극 단자(130)와 결합된 단자 플레이트(156)와 캡 플레이트 사이에 위치하여, 제 2 전극 단자(130)와 캡 플레이트(151)를 전기적으로 연결한다. 상기 연결 부재(157)는 상기 단자 플레이트(156)를 통해서 캡 플레이트(151)와 가스켓(155)에 밀착된다.

[49]

상기 절연 부재(158)는 상기 제 1 전극 단자(120)와 결합된 단자 플레이트(156)와 캡 플레이트(151) 사이에 위치하여, 제 1 전극 단자(120)와 캡 플레이트(151)를 절연시킨다. 상기 절연 부재(158)는 상기 단자 플레이트(156)를 통해서 캡 플레이트(151)와 가스켓(155)에 밀착된다.

[50]

상기 단락 부재(159)는 상기 캡 플레이트(151)의 일측에 형성된 단락홀(151b)에 형성된다. 여기서, 상기 단락홀(151b)은 상기 제 1 전극 단자(120)가 결합되는 단자홀(151a) 근처에 형성된다. 상기 단락 부재(159)는 상기 단락홀(151b)에서 절연 부재(158)와 캡 플레이트(151) 사이에 위치한다. 이때, 상기 절연 부재(158)에도 상기 단락홀(151b)과 대응되는 홀이 형성되어 있다. 상기 단락 부재(159)는 아래로 볼록한 라운드부와 캡 플레이트(151)에 고정된 테두리부를 포함하는 반전 플레이트로 형성된다. 상기 단락 부재(159)는 상기 캡 플레이트(151)와 동일한 극성을 가진다. 상기 단락 부재(159)는 케이스(140) 내부의 압력이 기설정된 압력보다 높아지면, 반전되어(위로 볼록하게 돌출되어) 상기 제 1 전극 단자(120)와 결합된 단자 플레이트(156)에 접촉함으로써 단락을 유발시킨다. 여기서, 상기 단자 플레이트(156)의 하부에는 돌기가 형성되어, 상기 단락 부재(159)가 단자 플레이트(156)에 보다 용이하게 단락될 수 있다.

[51]

[52]

상기 절연 플레이트(160)는 상기 캡 플레이트(151)와 전극 조립체(110) 사이에 위치한다. 상기 절연 플레이트(160)는 상기 전극 조립체(110)를 보호하며, 특히 상기 캡 플레이트(151)가 내부로 변형되는 경우 상기 전극 조립체(110)가 파손되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 절연 플레이트(160)는 상기 케이스(140)의 내부에서 상기 전극 조립체(110)의 위치를 고정시킬 수 있다. 또한, 도면에 도시하지는 않았지만, 상기 절연 플레이트(160)의 가장자리는 상기 케이스(140)의 개구부에 걸쳐지게 결합될 수 있다. 또한, 상기 절연 플레이트(160)는 상기 케이스(140)에 억지 끼움 방식으로 결합될 수도 있다.

[53]

상기 절연 플레이트(160)는 중심에 위치한 중앙 영역(161), 상기 중앙 영역(161)의 양측에 위치한 결합 영역(162) 및 상기 결합 영역(162)의 양측에 위치하며 절연 플레이트(160)에서 제일 가장자리에 위치한 단자 영역(163)을 포함한다.

[54]

상기 중앙 영역(161)에는 상기 안전 벤트(154)와 대응되는 위치에 벤트홀(161a)이 형성되고, 상기 전해액 주입구(152)와 대응되는 위치에 주입홀(161b)이 형성된다. 또한, 상기 중앙 영역(161)은 케이스(140)와 접촉하며 상부로 연장되게 형성된 측면부(161c)를 포함한다. 상기 결합 영역(162)은 상기 제 1 집전탭(111) 및 제 2 집전탭(112)이 결합되는 영역이다. 상기 결합 영역(162)은 제 1 집전탭(111) 및 제 2 집전탭(112)이 절연 플레이트(160)의 상부로 돌출될 수 있도록 중앙 영역(161) 및 단자 영역(163)에 비해 폭이 좁게 형성된다. 또한, 상기 결합 영역(162)에는 리드탭(170)을 지지하는 지지부(162a)가 형성된다. 상기 지지부(162a)는 절연 플레이트(160)의 길이 방향을 따라서 결합 영역(162)의 중심에 형성되며, 상부로 돌출되게 형성된다. 따라서, 결합 영역(162)과 리드탭(170) 사이에는 지지부(162a)의 높이만큼 공간이 생기며, 상기 공간에는 제 1 집전탭(111) 및 제 2 집전탭(112)이 위치하게 된다. 더불어, 상기 지지부(162a)에는 상기 리드탭(170)과의 결합을 위한 돌기(162b)가 형성된다. 또한, 상기 결합 영역(162)은 케이스(140)를 향해서 연장되며 경사지게 형성된 경사면(162c)을 포함한다. 상기 경사면(162c)은 제 1 집전탭(111) 및 제 2 집전탭(112)이 절연 플레이트(160)의 상부로 인출될 때, 제 1 집전탭(111) 및 제 2 집전탭(112)의 꺽임을 최소화하기 위해 절연 플레이트(160)의 바닥면으로부터 대략 45도 정도의 경사를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. 상기 단자 영역(163)의 상부에는 제 1 전극 단자(120) 및 제 2 전극 단자(130)가 위치한다. 또한, 상기 단자 영역(163)은 케이스(140)와 접촉하며 상부로 연장되게 형성된 측면부(163a)를 포함한다.

[55]

[56]

상기 리드탭(170)은 한 쌍으로 구비되어, 상기 절연 플레이트(160)의 상부에 형성된다. 상기 리드탭(170)은 상기 절연 플레이트(160)의 결합 영역(162)에서 단자 영역(163)으로 연장되어 형성된다. 상기 리드탭(170)은 절연 플레이트(160)의 결합 영역(162)에 형성된 제 1 플레이트(171) 및 절연 플레이트(160)의 단자 영역(163)에 형성된 제 2 플레이트(172)를 포함한다. 상기 제 1 플레이트(171)는 상기 결합 영역(162)의 지지부(162a)에 결합되므로, 상기 제 1 플레이트(171)는 상기 제 2 플레이트(172)에 비해 상대적으로 높게 형성된다. 즉, 제 1 플레이트(171)와 제 2 플레이트(172) 사이에는 단차가 형성된다.

[57]

상기 제 1 플레이트(171)에는 상기 지지부(162a)의 돌기(162b)가 결합되는 제 1 관통홀(173)이 형성된다. 즉, 상기 제 1 관통홀(173)에 지지부(162a)의 돌기(162b)가 결합됨으로써, 상기 리드탭(170)이 절연 플레이트(160)에 결합된다. 또한, 상기 제 1 플레이트(171)의 하부에는 각각 제 1 집전탭(111) 및 제 2 집전탭(112)이 용접되어 전기적으로 연결된다. 또한, 상기 제 2 플레이트(172)의 상부에는 각각 제 1 전극 단자(120) 및 제 2 전극 단자(130)가 전기적으로 연결된다. 즉, 상기 리드탭(170)은 제 1 집전탭(111)과 제 1 전극 단자(120) 사이 및 제 2 집전탭(112)과 제 2 전극 단자(130) 사이의 전기적 경로를 형성한다. 상기 제 2 플레이트(172)에는 제 1,2 전극 단자(120, 130)의 결합 돌기(123, 133)가 결합되는 제 2 관통홀(174)이 형성된다.

[58]

[59]

상기 절연 클립(180)은 다수개의 제 1 집전탭(111) 및 제 2 집전탭(112)을 각각 묶어서 고정시킨다. 또한, 상기 절연 클립(180)은 상기 제 1,2 집전탭(111, 112)이 항상 일정한 위치에 있도록 고정시켜주는 역할을 한다. 따라서, 상기 절연 클립(180)은 전극 조립체(110)의 상부에 절연 플레이트(160) 또는 캡 조립체(150)가 삽입될 때, 상기 전극 조립체(110)가 눌려서 제 1,2 집전탭(111, 112)이 제 1,2 전극판의 내부로 삽입되어 다른 극성과 쇼트되는 것을 방지할 수 있다.

[60]

구체적으로, 도 6 내지 도 8을 참조하면, 상기 절연 클립(180)은 제 1 클립부(181), 상기 제 1 클립부(181)와 결합되는 제 2 클립부(182) 및 상기 제 1 클립부(181)와 제 2 클립부(182) 사이에 위치하는 힌지부(183)를 포함한다. 상기 제 1 클립부(181)와 제 2 클립부(182)는 상기 힌지부(183)를 중심으로 접히면서 서로 결합된다. 즉, 상기 제 1,2 집전탭(111, 112)은 각각 상기 제 1 클립부(181)와 제 2 클립부(182) 사이에 위치하게 된다. 여기서, 제 1 집전탭(111) 및 제 2 집전탭(112)에 결합된 절연 클립(180)은 동일하므로, 이하에서는 제 1 집전탭(111)에 결합된 절연 클립(180) 위주로 설명한다.

[61]

상기 제 1 클립부(181)는 중앙에 길이방향으로 형성된 제 1 중심홈(181a)과, 상기 제 1 중심홈(181a)의 양측에 위치한 제 1 보조돌기(181b) 및 상기 제 1 보조돌기(181b)의 양측에 형성된 제 제 1 보조홀(181c)을 포함한다. 여기서, 제 1 클립부(181)의 길이방향을 제 1 방향이라고 하고, 제 1 방향과 수직한 방향을 제 2 방향으로 정의한다. 즉, 상기 제 1 중심홈(181a)은 상기 제 1 클립부(181)의 중심에서 제 1 방향과 평행하게 형성되고, 상기 제 1 보조돌기(181b)는 상기 제 1 방향과 평행한 방향으로 상기 제 1 중심홈(181a)의 양측에 형성된다. 또한, 상기 제 1 보조홀(181c)은 상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향으로 상기 제 1 보조돌기(181b)의 양측에 형성된다. 따라서, 상기 제 1 보조돌기(181b)는 2개가 형성되고, 상기 제 1 보조홀(181c)은 4개가 형성된다.

[62]

상기 제 2 클립부(182)는 상기 제 1 클립부(181)와 결합되도록, 제 1 클립부(181)와 반대의 형상으로 형성된다. 구체적으로, 상기 제 2 클립부(182)는 중앙에 길이방향으로 형성된 제 2 중심돌기(182a), 상기 제 2 중심돌기(182a)의 양측에 위치한 제 2 보조홀(182b) 및 상기 제 2 보조홀(182b)의 양측에 형성된 제 2 보조돌기(182c)를 포함한다. 상기 제 2 중심돌기(182a)는 상기 제 1 중심홈(181a)에 결합되고, 상기 제 2 보조홀(182b)에는 상기 제 1 보조돌기(181b)가 결합되고, 상기 제 2 보조돌기(182c)는 상기 제 1 보조홀(181c)에 결합된다. 이때. 상기 제 2 중심돌기(182a)와 제 1 중심홈(181a) 사이에는 제 1 집전탭(111)이 위치하게 된다. 즉, 제 1 집전탭(111)은 제 1 중심홈(181a)과 제 2 중심돌기(182a) 사이에 끼워지고, 제 1 보조돌기(181b)와 제 2 보조홀(182b)의 결합과 제 1 보조홀(181c)과 제 2 보조돌기(182c)의 결합에 의해 고정된다. 즉, 상기 절연 클립(180)은 상기 제 1 집전탭(111)의 양단에서 제 1 집전탭(111)을 안정적으로 고정시킬 수 있다.

[63]

상기 힌지부(183)는 상기 제 1 클립부(181)와 제 2 클립부(182) 사이에 위치하며, 절곡 가능한 형태로 형성된다. 따라서, 상기 힌지부(183)는 제 1 클립부(181) 및 제 2 클립부(182)에 비해 두께가 얇게 형성되며, 상기 힌지부(183)를 기준으로 절연 클립(180)이 접히거나 펴질 수 있다.

[64]

또한, 도 4를 참조하면, 상기 절연 클립(180)은 상기 제 1 집전탭(111)에 결합되고, 상기 절연 클립(180)의 상부로 돌출된 제 1 집전탭(111)은 절곡되어 상기 절연 플레이트(160)의 결합 영역(162)에 위치하게 된다. 실질적으로, 상기 제 1 집전탭(111)에 절연 클립(180)이 결합되고, 상기 절연 클립(180)의 상부로 돌출된 제 1 집전탭(111)에 리드탭(170)이 용접된 후 상기 제 1 집전탭(111)이 절곡되어 상기 절연 플레이트(160)의 결합 영역(162)에 놓이게 된다. 이때, 상기 절연 클립(180)은 결합 영역(162)의 경사면(162c)과 접촉하게 되고, 상기 리드탭(170)의 제 1 관통홀(173)에는 결합 영역(162)의 돌기(162b)가 결합된다.

[65]

[66]

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는 다수개의 집전탭(111, 112)을 고정시키는 절연 클립(180)을 구비함으로써, 전극 조립체(110)가 눌리더라도 집전탭(111, 112)이 전극 조립체(110)의 내부로 삽입되어 쇼트되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)의 안전성을 향상시킬 수 있다.

[67]

[68]

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.



[1]

The present invention relates to a secondary battery capable of enhancing safety by being provided with an insulation clip to fix a plurality of current collection tabs. For example, disclosed in the present invention is the secondary battery comprising: an electrode assembly having the plurality of current collection tabs; a case for accommodating the electrode assembly; a cap plate for sealing the case from above the case; and the insulation clip for fixing the plurality of collection tabs.

[2]



다수의 집전탭을 갖는 전극 조립체;

상기 전극 조립체를 수용하는 케이스;

상기 케이스의 상부에서 상기 케이스를 밀봉하는 캡 플레이트; 및

상기 다수의 집전탭의 양단에서 상기 다수의 집전탭을 고정시키는 절연 클립을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.

제 1 항에 있어서,

상기 절연 클립은 제 1 클립부, 상기 제 1 클립부와 결합되는 제 2 클립부 및 상기 제 1 클립부와 제 2 클립부 사이에 위치하며 상기 제 1,2 클립부의 두께보다 얇게 형성된 힌지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.

제 2 항에 있어서,

상기 절연 클립은 상기 힌지부를 중심으로 절곡되어, 상기 제 1 클립부와 제 2 클립부가 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.

제 2 항에 있어서,

상기 제 1 클립부와 제 2 클립부 사이에는 상기 다수의 집전탭이 위치하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.

제 2 항에 있어서,

상기 제 1 클립부는

중앙에 길이 방향으로 형성된 제 1 중심홈;

상기 제 1 중심홈의 양측에 형성되며, 상기 제 1 중심홈과 평행한 방향으로 형성된 제 1 보조돌기; 및

상기 제 1 보조돌기의 양측에 형성되며, 상기 제 1 중심홈과 수직한 방향으로 형성된 제 1 보조홀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.

제 5 항에 있어서,

상기 제 2 클립부는

중앙에 길이 방향으로 형성되며, 상기 제 1 중심홀에 결합되는 제 2 중심돌기;

상기 제 2 중심돌기의 양측에 형성되며, 상기 제 1 보조돌기와 결합되는 제 2 보조홀; 및

상기 제 2 보조홀의 양측에 형성되며, 상기 제 1 보조홀과 결합되는 제 2 보조돌기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.

제 1 항에 있어서,

상기 전극 조립체와 상기 캡 플레이트 사이에 위치한 절연 플레이트와,

상기 캡 플레이트를 관통하며, 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결된 전극 단자와,

상기 절연 플레이트의 상부에 위치하며, 상기 전극 단자와 상기 다수의 집전탭을 전기적으로 연결하는 리드탭을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.

제 7 항에 있어서,

상기 절연 플레이트는 중앙 영역,

상기 중앙 영역의 양측에 위치하며, 상기 다수의 집전탭이 결합되는 결합 영역; 및

상기 결합 영역의 양측에 위치하며, 상기 전극 단자가 위치하는 단자 영역을 포함하고,

상기 리드탭은 상기 결합 영역 및 단자 영역에 결합되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.

제 8 항에 있어서,

상기 결합 영역은 상기 중앙 영역 및 단자 영역에 비해 폭이 좁게 형성되고, 상기 케이스를 향해서 경사지게 연장된 경사면을 포함하고,

상기 절연 클립은 상기 경사면에 접촉하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.

제 8 항에 있어서,

상기 결합 영역에는 상부로 돌출되며 상기 리드탭이 결합되는 지지부가 형성되고, 상기 다수의 집전탭은 상기 리드탭과 결합 영역 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.