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KR101222306B1 - 이차 전지 - Google Patents

이차 전지 Download PDF

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KR101222306B1
KR101222306B1 KR1020110009240A KR20110009240A KR101222306B1 KR 101222306 B1 KR101222306 B1 KR 101222306B1 KR 1020110009240 A KR1020110009240 A KR 1020110009240A KR 20110009240 A KR20110009240 A KR 20110009240A KR 101222306 B1 KR101222306 B1 KR 101222306B1
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KR
South Korea
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plate
cap plate
secondary battery
groove
holder
Prior art date
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KR1020110009240A
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KR20120088118A (ko
Inventor
김덕중
Original Assignee
로베르트 보쉬 게엠베하
삼성에스디아이 주식회사
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Publication date
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Priority to US13/091,656 priority patent/US8835028B2/en
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Abstract

본 발명은 안전성을 향상시킬 수 있으며, 단락 부재의 작동수준을 제어할 수 있으며, 외부의 수분이 단락 부재 부분으로 유입되어 단락을 발생시키는 것을 방지할 수 있으며, 내부 공간을 효율적으로 활용할 수 있는 이차 전지에 관한 것이다.
일례로, 전극 조립체; 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결된 집전판; 상기 전극 조립체와 집전판을 수용하는 케이스; 상기 케이스를 밀봉하며, 하부에 단락홈이 형성된 캡 플레이트; 및 상기 캡 플레이트와 집전판 사이에 형성된 단락 부재를 포함하고, 상기 단락 부재는 상기 캡 플레이트의 단락홈에 결합되는 이차 전지를 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, 각형을 들 수 있으며, 양, 음극판 사이에 절연체인 세퍼레이터(separator)를 개재하여 형성된 전극 조립체와 전해액을 케이스에 내장 설치하고, 케이스에 전극 단자가 형성된 캡 조립체를 설치하여 구성된다.
한편, 이차 전지는 과충전 등에 의해 과도한 열이 발생하거나 전해액이 분해되면 내부 압력이 상승하여 발화되거나 폭발할 수 있다. 이에 따라, 안전성을 향상시킬 수 있는 구조의 이차 전지가 요구되고 있다.
본 발명은 안전성을 향상시킬 수 있으며, 단락 부재의 작동수준을 제어할 수 있으며, 외부의 수분이 단락 부재 부분으로 유입되어 단락을 발생시키는 것을 방지할 수 있으며, 내부 공간을 효율적으로 활용할 수 있는 이차 전지에 관한 것이다.
본 발명에 의한 이차 전지는 전극 조립체; 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결된 집전판; 상기 전극 조립체와 집전판을 수용하는 케이스; 상기 케이스를 밀봉하며, 하부에 단락홈이 형성된 캡 플레이트; 및 상기 캡 플레이트와 집전판 사이에 형성된 단락 부재를 포함하고, 상기 단락 부재는 상기 캡 플레이트의 단락홈에 결합되는 것을 특징으로 한다.
상기 단락 부재는 상부홈 및 하부홈을 갖는 홀더; 상기 상부홈에 결합되며, 압력에 따라 수축하는 수축볼; 및 상기 하부홈에 결합되며, 탄성을 갖는 스프링을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 홀더의 상부 외측에는 결합홈이 형성될 수 있다. 상기 수축볼은 폴리 에틸렌, 폴리 프로필렌 또는 폴리 에틸렌과 폴리 프로필렌의 조합으로 형성될 수 있다. 반면에, 상기 홀더와 스프링은 도전성 재질로 형성될 수 있다. 상기 홀더는 상기 캡 플레이트의 단락홈에 결합될 수 있다.
상기 단락 부재는 이차 전지의 내부 압력이 설정 압력보다 커지면, 상기 홀더가 상기 캡 플레이트에 단락될 수 있다.
상기 집전판은 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결된 연결부; 및 상기 연결부의 단부에서 절곡되어 상기 캡 플레이트의 하부에 형성된 연장부를 포함할 수 있다. 상기 연장부는 상기 연결부로부터 절곡되어 연장된 제 1 평탄부; 상기 제 1 평탄부의 높이보다 낮게 형성된 제 2 평탄부; 및 상기 제 1 평탄부와 제 2 평탄부를 연결하는 곡선부를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 단락 부재는 상기 제 2 평탄부에 위치할 수 있다.
상기 캡 플레이트의 하부에 밀착되며, 상기 캡 플레이트의 단락홈과 대응되는 단락홀을 갖는 하부 절연 부재를 더 포함할 수 있다. 상기 하부 절연 부재에는 단락홀 방향으로 돌출된 돌기가 형성될 수 있다. 여기서, 상기 단락 부재는 상기 단락홀에 결합될 수 있다. 상기 집전판은 상기 하부 절연 부재의 내측에 결합될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 내부에 홀더, 수축볼 및 스프링을 포함하는 단락 부재를 구비하여 이차 전지에서 과충전이 발생할 경우 제 1 집전판을 캡 플레이트에 단락시켜 발화 및 폭발을 방지함으로써, 안전성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 단락 부재가 수축볼 및 스프링의 기계적인 특성에 의해 동작하므로, 단락 부재의 작동수준을 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 내부에 홀더, 수축볼 및 스프링을 포함하는 단락 부재를 구비함으로써, 외부의 수분이 단락 부재 부분으로 유입되어 단락을 발생시키는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 내부에 단락 부재를 구비함으로써, 내부 공간을 효율적으로 활용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 I-I' 선을 따라 절취한 이차 전지를 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 A의 확대 단면도이다.
도 4는 도 3의 단락 부재가 캡 플레이트에 단락되는 동작을 보여주는 단면도이다.
도 5는 도 3의 구성을 일부 도시한 분리 사시도이다.
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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이다. 도 2는 도 1의 I-I' 선을 따라 절취한 이차 전지를 도시한 단면도이다. 도 3은 도 2에 도시된 A의 확대 단면도이다. 도 4는 도 3의 단락 부재가 캡 플레이트에 단락되는 동작을 보여주는 단면도이다. 도 5는 도 3의 구성을 일부 도시한 분리 사시도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는 전극 조립체(110), 제 1 집전판(120), 제 2 집전판(130), 단락 부재(140), 케이스(150) 및 캡 조립체(160)를 포함한다.
상기 전극 조립체(110)는 얇은 판형 혹은 막형으로 형성된 제 1 전극판(111), 세퍼레이터(113), 제 2 전극판(112)의 적층체를 권취하거나 겹쳐서 형성한다. 여기서, 제 1 전극판(111)은 음극으로서 동작할 수 있으며, 제 2 전극판(112)은 양극으로서 동작할 수 있다. 물론, 그 반대도 가능하다.
상기 제 1 전극판(111)은 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 무지부(111a)를 포함한다. 상기 제 1 전극 무지부(111a)는 제 1 전극판(111)과, 제 1 전극판 외부 간의 전류 흐름의 통로가 된다. 한편, 본 발명에서 상기 제 1 전극판(111)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기 제 2 전극판(112)은 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 무지부(112a)를 포함한다. 상기 제 2 전극 무지부(112a)는 제 2 전극판(112)과, 제 2 전극판 외부 간의 전류 흐름의 통로가 된다. 한편, 본 발명에서 상기 제 2 전극판(112)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기와 같은 제 1 전극판(111) 및 제 2 전극판(112)은 극성을 달리하여 배치될 수 있다.
상기 세퍼레이터(113)는 제 1 전극판(111)과 제 2 전극판(112) 사이에 위치되어 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 역할을 하며, 폴리에틸렌이나, 폴리 프로필렌이나, 폴리 에틸렌과 폴리 프로필렌의 복합 필름으로 이루어져 있다. 한편, 본 발명에서 상기 세퍼레이터(113)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
이러한 전극 조립체(110)는 실질적으로 전해액과 함께 케이스(150)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.
상기와 같은 전극 조립체(110)의 양측 단부에는 제 1 전극판(111)과 제 2 전극판(112) 각각과 전기적으로 연결되기 위한 제 1 집전판(120)과 제 2 집전판(130)이 결합된다.
상기 제 1 집전판(120)은 구리, 구리 합금 등의 도전성 재질로 형성되며, 전극 조립체(110)의 일측 단부로 돌출된 제 1 전극 무지부(111a)와 접촉됨으로써, 제 1 전극판(111)과 전기적으로 연결된다. 상기 제 1 집전판(120)은 제 1 연결부(121) 및 제 1 연장부(122)를 포함한다.
상기 제 1 연결부(121)는 제 1 전극 무지부(111a)에 접촉하는 플레이트 형태로 형성된다. 실질적으로, 상기 제 1 연결부(121)는 상기 제 1 전극 무지부(111a)에 용접된다.
상기 제 1 연장부(122)는 제 1 연결부(121)의 단부에서 절곡되어 연장되며, 플레이트 형태로 형성된다. 또한, 상기 제 1 연장부(122)는 전극 조립체(110)의 상부와 캡 조립체(160)의 하부 사이에 설치되며, 제 1 하부 절연 부재(170)의 내측에 결합된다. 이러한 제 1 연장부(122)에는 제 1 전극 단자(162) 및 단락 부재(140)가 결합된다. 상기 제 1 연장부(122)는 제 1 평탄부(122a), 제 2 평탄부(122b) 및 곡선부(122c)를 포함한다.
상기 제 1 평탄부(122a)는 제 1 연결부(121)로부터 절곡되어 연장되며, 평평하게 형성된다. 상기 제 1 평탄부(122a)에는 제 1 단자홀(122d)이 형성된다. 상기 제 1 단자홀(122d)에는 제 1 전극 단자(162)가 끼워져 결합된다. 이에 따라, 상기 제 1 집전판(120)과 제 1 전극 단자(162)는 전기적으로 연결된다.
상기 제 2 평탄부(122b)는 제 1 평탄부(122a)와 이격되어, 평평하게 형성된다. 상기 제 2 평탄부(122b)는 상기 제 1 평탄부(122a)의 높이보다 낮게 형성된다. 따라서, 상기 제 1 평탄부(122a)와 제 2 평탄부(122b) 사이에는 단차가 형성된다. 또한, 상기 제 2 평탄부(122b)의 상부에는 단락 부재(140)가 위치한다. 즉, 상기 제 2 평탄부(122b)는 상부에 단락 부재(140)가 위치할 수 있는 공간을 확보하기 위해, 제 1 평탄부(122a)의 높이보다 낮게 형성된다.
상기 곡선부(122c)는 상기 제 1 평탄부(122a)와 제 2 평탄부(122b)를 연결하며, 경사지게 형성된다.
상기 제 2 집전판(130)은 알루미늄, 알루미늄 합금 등의 도전성 재질로 형성되며, 전극 조립체(110)의 타측 단부로 돌출된 제 2 전극 무지부(112a)와 접촉됨으로써, 제 2 전극판(112)과 전기적으로 연결된다. 상기 제 2 집전판(130)은 제 2 연결부(131) 및 제 2 연장부(132)를 포함한다.
상기 제 2 연결부(131)는 제 2 전극 무지부(112a)에 접촉하는 플레이트 형태로 형성된다. 실질적으로, 상기 제 2 연결부(131)는 상기 제 2 전극 무지부(112a)에 용접된다.
상기 제 2 연장부(132)는 제 2 연결부(131)의 단부에서 절곡되어 연장되며, 플레이트 형태로 형성된다. 또한, 상기 제 2 연장부(132)는 전극 조립체(110)의 상부와 캡 조립체(160)의 하부 사이에 설치되며, 제 2 하부 절연 부재(171)의 내측에 결합된다. 상기 제 2 연장부(132)에는 제 2 단자홀(132a)이 형성된다. 상기 제 2 단자홀(132a)에는 제 2 전극 단자(163)가 끼워져 결합된다. 이에 따라, 상기 제 2 집전판(130)과 제 2 전극 단자(163)는 전기적으로 연결된다.
상기 단락 부재(140)는 캡 조립체(160)의 단락홈(161c)에 설치되며, 과충전 등에 의해 이차 전지(100)의 내부 압력이 설정 압력보다 커질 경우 캡 플레이트(161)에 단락된다. 여기서, 상기 단락 부재(140)는 제 1 집전판(120)을 통해 제 1 전극 단자(162)와 전기적으로 연결되어 있고, 상기 캡 플레이트(160)는 연결 부재(169)를 통해 제 2 전극 단자(163)와 전기적으로 연결되어 있으므로, 결과적으로 상기 제 1 전극 단자(162)와 제 2 전극 단자(163)가 단락되어 상기 이차 전지(100)는 방전된다. 따라서, 상기 단락 부재(140)는 이차 전지(100)의 발화 및 폭발을 막을 수 있다. 상기 단락 부재(140)는 홀더(141), 수축볼(142) 및 스프링(143)을 포함한다.
상기 홀더(141)는 제 1 하부 절연 부재(170)의 단락홀(170d)에 설치되며 도전성 재질로 형성된다. 상기 홀더(141)는 도 3에 도시된 바와 같이, 구체적으로 상부에 형성된 상부홈(141a)과 하부에 형성된 하부홈(141b) 및 상부 외측에 형성된 결합홈(141c)을 포함하여 이루어진다. 상기 상부홈(141a)에는 수축볼(142)이 위치하고, 하부홈(141b)에는 스프링(143)이 위치한다. 여기서, 상기 홀더(141)는 수축볼(142)을 통해 캡 플레이트(161)와 절연되고, 스프링(143)을 통해 제 1 집전판(120)과 전기적으로 연결된다. 평상시 상기 홀더(141)는 수축볼(142)이 홀더(141)를 미는 힘과 스프링(143)이 홀더(141)를 미는 힘이 동등하게 유지되므로, 캡 플레이트(161)와 이격되게 위치된다. 이러한 홀더(141)는 도 4에 도시된 바와 같이, 이차 전지(100)의 내부 압력이 설정 압력보다 커질 경우 수축볼(142)이 수축하여 상대적으로 수축볼(142)이 홀더(141)를 미는 힘이 스프링(143)이 홀더(141)를 미는 힘보다 작아지므로 위로 이동하게 된다. 이때, 상기 결합홈(141c)은 제 1 하부 절연 부재(170)의 돌기(170e)와 결합된다. 이에 따라, 상기 홀더(141)는 캡 플레이트(161)에 접촉되어 제 1 집전판(120)과 캡 플레이트(161)를 단락시킨다.
상기 수축볼(142)은 상기 홀더(141)의 상부홈(141a)과 캡 플레이트(161)의 단락홈(161c) 사이에 위치하며, 절연성 재질로 형성된다. 또한, 상기 수축볼(142)은 내부에 공기가 들어있는 타원형의 공 형태로 형성되며, 상부는 캡 플레이트(161)에 접촉되고 하부는 홀더(141)의 상부홈(141a)에 접촉된다. 따라서, 상기 수축볼(142)은 홀더(141)와 캡 플레이트(161) 사이를 절연시킨다. 상기 수축볼(142)은 이차 전지(100)의 내부 압력이 설정 압력보다 커지면 수축하여, 홀더(141)가 캡 플레이트(161)에 접촉될 수 있게 한다. 상기 수축볼(142)은 압력에 따라 수축하거나 팽창할 수 있는 재질, 예를 들어 폴리 에틸렌, 폴리 프로필렌 또는 폴리 에틸렌과 폴리 프로필렌의 조합으로 형성될 수 있다.
상기 스프링(143)은 상기 홀더(141)의 하부홈(141b)과 제 1 집전판(120)의 제 2 평탄부(122b) 사이에 위치하며, 도전성 재질로 형성된다. 상기 스프링(143)은 홀더(141)와 제 1 집전판(120)을 전기적으로 연결시킨다. 평상시 상기 스프링(143)이 홀더(141)를 미는 힘은 수축볼(142)이 홀더(141)를 미는 힘과 동등하게 유지된다. 그러나, 이차 전지(100)의 내부 압력이 설정 압력보다 커질 경우 수축볼(142)이 수축하여 상대적으로 수축볼(142)이 홀더(141)를 미는 힘이 작아지므로, 상기 스프링(143)은 홀더(141)를 밀어 올려 캡 플레이트(161)에 접촉시키게 된다. 이에 따라, 캡 플레이트(161)와 제 1 집전판(120)이 단락되어 이차 전지(100)는 방전된다.
상기 케이스(150)는 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 니켈이 도금된 스틸과 같은 도전성 금속으로 형성되며, 전극 조립체(110), 제 1 집전판(120) 및 제 2 집전판(130)이 삽입 안착될 수 있는 개구부가 형성된 대략 육면체 형상으로 이루어진다. 도 2에서는, 케이스(150)와 캡 조립체(160)가 결합된 상태로 도시되고 있으므로 개구부가 도시되지 않았지만, 캡 조립체(160)의 둘레 부분이 실질적으로 개방된 부분이다. 한편, 케이스(150)의 내면은 절연 처리되어, 전극 조립체(110), 제 1 집전판(120), 제 2 집전판(130) 및 캡 조립체(160)와 절연된다. 여기서, 상기 케이스(150)는 하나의 극성, 예를 들어 양극으로서 작용할 수 있다.
상기 캡 조립체(160)는 상기 케이스(150)에 결합된다. 상기 캡 조립체(160)는 구체적으로 캡 플레이트(161), 제 1 전극 단자(162), 제 2 전극 단자(163), 단자 플레이트(164) 및 가스켓(165)을 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 상기 캡 조립체(160)는 마개(166), 안전벤트(167), 제 1 상부 절연 부재(168), 연결 부재(169), 제 1 하부 절연 부재(170) 및 제 2 하부 절연 부재(171)를 더 포함할 수 있다.
상기 캡 플레이트(161)는 케이스(150)의 개구를 밀봉하며, 케이스(150)와 동일한 재질로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 캡 플레이트(161)는 케이스(150)와 동일한 극성을 가질 수 있다. 상기 캡 플레이트(161)는 전해액 주입구(161a), 벤트홀(161b), 및 단락홈(161c)을 가질 수 있다. 여기서, 상기 단락홈(161c)은 이차 전지(100)의 내부 압력이 설정 압력보다 커질 경우, 수축볼(142)이 수축하고 홀더(141)가 위로 이동하여 캡 플레이트(161)에 접촉할 수 있는 공간을 제공한다.
상기 제 1 전극 단자(162)는 캡 플레이트(161)의 일측을 관통하여 상부로 일정 길이 돌출되며, 상기 제 1 집전판(120)과 전기적으로 연결된다. 상기 제 1 전극 단자(162)는 기둥형으로 형성될 수 있으며, 하부에는 제 1 전극 단자(162)가 캡 플레이트(161)로부터 빠지지 않도록 플랜지(162a)가 형성된다. 상기 제 1 전극 단자(162)에서 플랜지(162a)의 하부에 위치하는 영역은 상기 제 1 집전판(120)의 제 1 단자홀(122d)에 끼워진다. 또한, 상기 제 1 전극 단자(162)의 상부는 단자 플레이트(164)가 결합된 후 리벳팅된다. 여기서, 상기 제 1 전극 단자(162)는 캡 플레이트(161)와 절연된다.
상기 제 2 전극 단자(163)는 캡 플레이트(161)의 타측을 관통하여 상부로 일정 길이 돌출되며, 상기 제 2 집전판(130)과 전기적으로 연결된다. 상기 제 2 전극 단자(163)는 플랜지(163a)를 포함하며, 이러한 제 2 전극 단자(163)는 제 1 전극 단자(162)와 동일한 형상을 가지므로, 중복된 설명은 생략하기로 한다. 다만, 상기 제 2 전극 단자(162)는 캡 플레이트(161)와 전기적으로 연결된다.
상기 단자 플레이트(164)는 제 1 전극 단자(162) 및 제 2 전극 단자(163) 각각의 상부에 결합된다. 그리고 나서, 상기 제 1 전극 단자(162) 및 제 2 전극 단자(163)의 상부가 리벳팅되므로, 상기 단자 플레이트(164)는 제 1 전극 단자(162) 및 제 2 전극 단자(163)에 고정될 수 있다.
상기 가스켓(165)은 절연성 재질로 제 1 전극 단자(162) 및 제 2 전극 단자(163) 각각과 캡 플레이트(161) 사이에 형성되어 제 1 전극 단자(162) 및 제 2 전극 단자(163) 각각과 캡 플레이트(161) 사이의 공간을 밀봉시킨다. 이러한 가스켓(165)은 외부의 수분이 이차 전지(100)의 내부에 침투하지 못하도록 하거나, 이차 전지(100)의 내부에 수용된 전해액이 외부로 유출되지 못하도록 한다.
상기 마개(166)는 캡 플레이트(161)의 전해액 주입구(161a)를 밀봉한다.
상기 안전벤트(167)는 캡 플레이트(161)의 벤트홀(161b)에 설치되며, 설정된 압력에서 개방될 수 있도록 형성된 노치(167a)를 포함한다.
상기 제 1 상부 절연 부재(168)는 제 1 전극 단자(162)와 캡 플레이트(161) 사이에 위치하며 제 1 전극 단자(162)가 끼워지도록 형성된다. 또한, 상기 제 1 상부 절연 부재(168)는 캡 플레이트(161)와 가스켓(165)에 밀착된다. 이러한 제 1 상부 절연 부재(168)는 제 1 전극 단자(162)와 캡 플레이트(161)를 절연시키는 역할을 한다.
상기 연결 부재(169)는 제 2 전극 단자(163)와 캡 플레이트(161) 사이에 위치하며, 제 2 전극 단자(163)가 끼워지도록 형성된다. 또한, 상기 연결 부재(169)는 단자 플레이트(164)를 통해서 캡 플레이트(161)와 가스켓(165)에 밀착된다. 이러한 연결 부재(169)는 제 2 전극 단자(163)와 캡 플레이트(161)를 전기적으로 연결한다.
상기 제 1 하부 절연 부재(170)는 제 1 집전판(120)과 캡 플레이트(161) 사이에 위치하며, 제 1 집전판(120)의 제 1 연장부(122)를 커버하도록 형성된다. 이러한 제 1 하부 절연 부재(170)는 절연 재질로 형성되어 제 1 집전판(120)과 캡 플레이트(161) 간 불필요한 단락을 방지한다. 상기 제 1 하부 절연 부재(170)는 캡 플레이트(161)의 하면과 접촉하는 상면(170a)과, 상면(170a)의 가장 자리로부터 전극 조립체(110) 방향으로 연장되는 측면들(170b)을 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 상기 제 1 하부 절연 부재(170)는 관통홀(170c) 및 단락홀(170d)을 더 포함한다. 상기 관통홀(170c)은 제 1 전극 단자(162)가 관통될 수 있도록 제 1 전극 단자(162)와 대응되는 영역에 형성된다. 상기 단락홀(170d)은 이차 전지(100)의 내부 압력이 설정 압력보다 커질 경우 수축볼(142)이 수축하고 홀더(141)가 위로 이동하는 경로를 제공하도록 홀더(141)와 대응되는 영역에 형성된다. 또한, 상기 제 1 하부 절연 부재(170)에는 단락홀(170d) 방향으로 돌출된 돌기(170e)가 형성되어 있다. 상기 돌기(170e)는 홀더(141)에 형성된 결합홈(141c)에 결합된다.
상기 제 2 하부 절연 부재(171)는 제 2 집전판(130)과 캡 플레이트(161) 사이에 위치하며, 제 2 집전판(130)의 제 2 연장부(132)를 커버하도록 형성된다. 이러한 제 2 하부 절연 부재(171)는 절연 재질로 형성되어 제 2 집전판(130)과 캡 플레이트(161) 간 불필요한 단락을 방지한다.
상기와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는 내부에 홀더(141), 수축볼(142) 및 스프링(143)을 포함하는 단락 부재(140)를 구비함으로써, 이차 전지(100)에서 과충전이 발생할 경우 제 1 집전판(120)을 캡 플레이트(161)에 단락시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는 발화 및 폭발을 방지함으로써, 안전성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는 단락 부재(140)가 수축볼(142) 및 스프링(143)의 기계적인 특성에 의해 동작하므로, 단락 부재(140)의 작동수준을 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는 내부에 홀더(141), 수축볼(142) 및 스프링(143)을 포함하는 단락 부재(140)를 구비함으로써, 종래의 이차 전지에서 단락 부재가 캡 조립체의 외부로 노출되는 경우 외부의 수분이 단락 부재 부분으로 유입되어 단락을 발생시키는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는 내부에 단락 부재(140)를 구비함으로써, 종래의 이차 전지에서 단락 부재가 외부로 노출되는 경우에 비해 내부 공간을 효율적으로 활용할 수 있다.
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: 이차 전지 110: 전극 조립체
120: 제 1 집전판 121: 제 1 연결부
122: 제 2 연장부 130: 제 2 집전판
131: 제 2 연결부 132: 제 2 연장부
140: 단락 부재 141: 홀더
142: 수축볼 143: 스프링
150: 케이스 160: 캡 조립체
161: 캡 플레이트 162: 제 1 전극 단자
163: 제 2 전극 단자 164: 단자 플레이트
165: 가스켓 166: 마개
167: 안전벤트 168: 제 1 상부 절연 부재
169: 연결 부재 170: 제 1 하부 절연 부재
171: 제 2 하부 절연 부재

Claims (14)

  1. 전극 조립체;
    상기 전극 조립체와 전기적으로 연결된 집전판;
    상기 전극 조립체와 집전판을 수용하는 케이스;
    상기 케이스를 밀봉하며, 하부에 단락홈이 형성된 캡 플레이트; 및
    상기 캡 플레이트와 집전판 사이에 형성된 단락 부재를 포함하고,
    상기 단락 부재는 상기 캡 플레이트의 단락홈에 결합되며,
    상기 단락 부재는
    상부홈 및 하부홈을 갖는 홀더;
    상기 상부홈에 결합되며, 압력에 따라 수축하는 수축볼; 및
    상기 하부홈에 결합되며, 탄성을 갖는 스프링을 포함하고,
    상기 단락 부재는 이차 전지의 내부 압력이 설정 압력보다 커지면, 상기 홀더가 상기 캡 플레이트에 단락되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 홀더의 상부 외측에는 결합홈이 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 수축볼은 폴리 에틸렌, 폴리 프로필렌 또는 폴리 에틸렌과 폴리 프로필렌의 조합으로 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 홀더와 스프링은 도전성 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 홀더는 상기 캡 플레이트의 단락홈에 결합되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 집전판은
    상기 전극 조립체와 전기적으로 연결된 연결부; 및
    상기 연결부의 단부에서 절곡되어 상기 캡 플레이트의 하부에 형성된 연장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 연장부는
    상기 연결부로부터 절곡되어 연장된 제 1 평탄부;
    상기 제 1 평탄부의 높이보다 낮게 형성된 제 2 평탄부; 및
    상기 제 1 평탄부와 제 2 평탄부를 연결하는 곡선부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 단락 부재는 상기 제 2 평탄부에 위치하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 캡 플레이트의 하부에 밀착되며, 상기 캡 플레이트의 단락홈과 대응되는 단락홀을 갖는 하부 절연 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 하부 절연 부재에는 단락홀 방향으로 돌출된 돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 단락 부재는 상기 단락홀에 결합되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 집전판은 상기 하부 절연 부재의 내측에 결합되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
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