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KR102316343B1 - 이차 전지 및 그 모듈 - Google Patents

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KR102316343B1
KR102316343B1 KR1020150026027A KR20150026027A KR102316343B1 KR 102316343 B1 KR102316343 B1 KR 102316343B1 KR 1020150026027 A KR1020150026027 A KR 1020150026027A KR 20150026027 A KR20150026027 A KR 20150026027A KR 102316343 B1 KR102316343 B1 KR 102316343B1
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KR
South Korea
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insulating
cap plate
width
secondary battery
terminal
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KR1020150026027A
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KR20160103455A (ko
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장명재
변상원
이치영
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삼성에스디아이 주식회사
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Publication date
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Priority to JP2015191225A priority patent/JP6820655B2/ja
Priority to CN201510666255.6A priority patent/CN105914304B/zh
Priority to BR102015026426-7A priority patent/BR102015026426B1/pt
Priority to EP16152881.5A priority patent/EP3062362B1/en
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Abstract

본 발명의 일 측면은 캡 플레이트에 설치되는 전극단자를 절연부재로 안정되게 지지하는 이차 전지를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는, 전류를 충전 및 방전하는 전극 조립체, 상기 전극 전립체를 내장하는 케이스, 상기 케이스의 개구를 밀폐하는 캡 플레이트, 상기 전극 조립체에 전기적으로 연결되고 상기 캡 플레이트의 단자홀로 인출되어 상기 캡 플레이트의 외부에 배치되는 전극단자, 및 상기 캡 플레이트의 외면에서 상기 전극단자를 부분적으로 지지하면서 상기 캡 플레이트와 상기 전극단자를 전기적으로 절연하는 절연부재를 포함한다.

Description

이차 전지 및 그 모듈 {RECHARGEABLE BATTERY AND MODULE OF THE SAME}
본 기재는 캡 플레이트에 설치되는 전극단자를 절연부재로 지지하는 이차 전지 및 이를 포함하는 이차 전지 모듈에 관한 것이다.
이차 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.
이차 전지는 소형 전자기기에서와 같이 단일 전지셀로 사용되거나, 모터 구동용에서와 같이 복수의 단위 전지셀들을 전기적으로 연결한 모듈 상태로 사용될 수 있다. 이차 전지 모듈은 단위 전지셀들의 전극단자를 버스바로 연결하여 형성된다.
이차 전지는 전극 조립체의 음극에 연결되는 음극 단자와 양극에 연결되는 양극 단자를 구비한다. 이차 전지 모듈을 형성할 때, 인접하는 이차 전지의 음, 양극 단자는 버스바로 연결된다.
이때, 캡 플레이트의 외면에서 음, 양극 단자를 지지하는 절연부재는 레이저 용접 시, 발생되는 용접 열로 인하여 멜팅 되거나, 스모그를 발생시킬 수 있다. 따라서 절연부재의 강도 저하 및 외관 불량이 발생될 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 캡 플레이트에 설치되는 전극단자를 절연부재로 안정되게 지지하는 이차 전지를 제공하는 것이다. 또한 본 발명의 일 실시예는 단위 전지셀들의 전극단자에 버스바를 용접할 때 절연부재의 멜팅을 방지하는 이차 전지 모듈에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는, 전류를 충전 및 방전하는 전극 조립체, 상기 전극 전립체를 내장하는 케이스, 상기 케이스의 개구를 밀폐하는 캡 플레이트, 상기 전극 조립체에 전기적으로 연결되고 상기 캡 플레이트의 단자홀로 인출되어 상기 캡 플레이트의 외부에 배치되는 전극단자, 및 상기 캡 플레이트의 외면에서 상기 전극단자를 부분적으로 지지하면서 상기 캡 플레이트와 상기 전극단자를 전기적으로 절연하는 절연부재를 포함한다.
상기 절연부재는, 인서트 사출 성형되어, 상기 전극단자와 상기 캡 플레이트의 외면 사이, 상기 전극단자와 상기 단자홀 사이 및 상기 전극단자와 상기 캡 플레이트의 내면 사이에 일체로 구비될 수 있다.
상기 전극단자는 상기 전극 조립체에 연결되는 집전부, 상기 집전부에 연결되어 상기 단자홀에 배치되는 기둥부, 및 상기 기둥부에 연결되어 상기 단자홀에서 멀어지는 방향으로 벋어 배치되는 평면부를 포함할 수 있다.
상기 평면부는 상기 캡 플레이트의 폭 방향 양측에서, 상기 캡 플레이트의 외면에 이격되어 마주할 수 있다.
상기 절연부재는, 상기 단자홀 주위에서 상기 기둥부를 둘러싸고 상기 평면부의 일측을 지지하는 제1절연부, 및 상기 제1절연부에서 상기 캡 플레이트의 길이 방향으로 이격된 위치에 배치되어 상기 평면부의 다른 일측을 지지하는 제2절연부를 포함하고, 상기 캡 플레이트의 폭 방향 양측에서, 상기 평면부에 버스바를 용접할 때 발생되는 용접 열을 회피하는 열 회피 공간을 설정할 수 있다.
상기 절연부재는, 상기 캡 플레이트의 길이 방향으로 배치되어 상기 제1절연부와 상기 제2절연부를 연결하고, 상기 평면부를 지지하는 제3절연부를 더 포함할 수 있다.
상기 열 회피 공간은, 상기 제3절연부의 상기 폭 방향 양측에 설정될 수 있다.
상기 폭 방향에서 상기 제1절연부는, 상기 캡 플레이트의 인접측에 제1폭으로 형성되고, 상기 평면부의 인접측에서 상기 제1폭보다 큰 제2폭으로 형성될 수 있다.
상기 폭 방향에서 상기 제2절연부는, 상기 제1폭과 동일한 폭 크기로 형성될 수 있다.
상기 폭 방향에서 상기 평면부는 제1폭으로 형성되어, 상기 제1절연부에서 제1폭으로 지지되고, 상기 제2절연부에서 제2폭으로 지지되어 상기 제2절연부의 외곽에서 미지지부를 가질 수 있다.
상기 절연부재는, 상기 단자홀 주위에서 상기 기둥부를 둘러싸고 상기 평면부의 일측을 지지하는 제1절연부, 상기 제1절연부에서 상기 캡 플레이트의 길이 방향으로 이격된 위치에 배치되어 상기 평면부의 다른 일측을 지지하는 제2절연부, 및 상기 캡 플레이트의 외면에서 상기 제1절연부와 상기 제2절연부를 연결하는 바닥부를 포함하고, 상기 평면부는 상기 캡 플레이트의 폭 방향 양측에서, 상기 절연부재의 바닥부에 이격되어 마주할 수 있다.
상기 절연부재는, 상기 캡 플레이트의 폭 방향 양측에서, 상기 평면부에 버스바를 용접할 때 발생되는 용접 열을 회피하는 열 회피 공간을 상기 바닥부 상에 설정할 수 있다.
상기 절연부재는, 상기 바닥부 상에서, 상기 캡 플레이트의 길이 방향으로 배치되어 상기 제1절연부와 상기 제2절연부를 연결하고, 상기 평면부를 지지하는 제3절연부를 더 포함할 수 있다.
상기 절연부재는, 상기 바닥부 상에서 상기 제1절연부와 상기 제2절연부 사이에 상기 폭 방향으로 배치되어 상기 평면부를 지지하는 제4절연부를 더 포함할 수 있다.
상기 열 회피 공간은, 상기 제3절연부의 상기 폭 방향 양측에 설정되고, 상기 길이 방향에서 상기 제4절연부로 구획될 수 있다.
상기 폭 방향에서 상기 제1절연부는, 상기 캡 플레이트의 인접측에 제1폭으로 형성되고, 상기 평면부 측에서 상기 제1폭보다 큰 제2폭으로 형성될 수 있다.
상기 폭 방향에서 상기 제2절연부 및 상기 제4절연부는, 상기 제1폭과 동일한 폭 크기로 형성될 수 있다.
상기 폭 방향에서 상기 평면부는 제2폭으로 형성되어, 상기 제1절연부에서 제2폭으로 지지되고, 상기 제2절연부 및 상기 제4절연부에서 제1폭으로 지지되어 상기 제2절연부의 외곽에서 미지지부를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 모듈은, 서로 다른 금속의 음극 단자와 양극 단자를 캡 플레이트의 외면에서 절연부재로 부분적으로 지지하여 절연하는 복수의 단위 전지셀들, 및 상기 음극 단자 및 상기 양극 단자와 동일 재질의 음극부와 양극부를 가지는 클래드 메탈로 형성되어, 이웃하는 단위 전지셀들의 상기 음극 단자와 상기 양극 단자에 용접으로 연결되는 버스바를 포함하고, 상기 절연부재는, 상기 캡 플레이트의 폭 방향 양측에서, 상기 음극 단자 및 상기 양극 단자에 상기 버스바를 용접할 때 발생되는 용접 열을 회피하는 열 회피 공간을 설정한다.
상기 음극 단자와 상기 음극부는 구리로 형성되어 연결되고, 상기 양극 단자와 상기 양극부는 알루미늄으로 형성되어 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 캡 플레이트의 외면에서 절연부재가 전극단자를 부분적으로 지지하므로 단위 전지셀의 전극단자에 버스바를 용접할 때, 용접 열이 발생함에도 불구하고 절연부재의 멜팅이 방지될 수 있다. 따라서 캡 플레이트 상에서 절연부재가 전극단자를 안정적으로 지지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 잘라서 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1의 이차 전지에서 캡 플레이트의 외면에 형성되는 절연부재를 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3에서 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 잘라서 도시한 단면도이다.
도 5는 도 3에서 Ⅴ-Ⅴ 선을 따라 잘라서 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 이차 전지의 일부를 도시한 부분 사시도이다.
도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ 선을 따라 잘라서 도시한 단면도이다.
도 8은 도 1의 이차 전지를 적용한 이차 전지 모듈을 도시한 평면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 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. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 잘라서 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 제1실시예에 따른 이차 전지(1)는 전류를 충전 및 방전하는 전극 조립체(10), 전극 조립체(10)를 내장하는 케이스(15), 케이스(15)의 개구를 밀폐하는 캡 플레이트(20), 전극 조립체(10)에 전기적으로 연결되어 캡 플레이트(20)의 외부에 배치되는 전극단자(이하에서, 편의상, "음, 양극 단자(21, 22)"라 한다), 및 캡 플레이트(20)와 음, 양극 단자(21, 22)를 전기적으로 각각 절연하는 절연부재(36, 37)를 포함한다.
예를 들면, 전극 조립체(10)는 절연체인 세퍼레이터(13)의 양면에 음극(11)과 양극(12)을 배치하고, 음극(11), 세퍼레이터(13) 및 양극(12)을 젤리롤 상태로 귄취하여 형성된다.
음극(11) 및 양극(12)은 각각 금속박의 집전체에 활물질을 도포한 코팅부(11a, 12a), 및 활물질을 도포하지 않아서 노출된 집전체로 형성되는 무지부(11b, 12b)를 포함한다.
음극(11)의 무지부(11b)는 권취되는 음극(11)을 따라 음극(11)의 한 쪽 단부에 형성된다. 양극(12)의 무지부(12b)는 권취되는 양극(12)을 따라 양극(12)의 한 쪽 단부에 형성된다. 무지부들(11b, 12b)은 전극 조립체(10)의 양 단부에 각각 배치된다.
예를 들면, 케이스(15)는 내부에 전극 조립체(10)와 전해액을 수용하는 공간을 설정하도록 대략 직육면체로 이루어지며, 외부와 내부 공간을 연결하는 개구를 직육면체의 일면에 형성한다. 개구는 전극 조립체(10)를 케이스(15)의 내부로 삽입할 수 있게 한다.
캡 플레이트(20)는 케이스(15)의 개구에 설치됨으로써 케이스(15)를 밀폐한다. 예를 들면, 케이스(15)와 캡 플레이트(20)는 동일 재질인 알루미늄으로 형성되어 서로 용접될 수 있다.
또한, 캡 플레이트(20)는 전해액 주입구(29)와 벤트홀(24) 및 단자홀(H1, H2)을 구비한다. 전해액 주입구(29)는 케이스(15)에 캡 플레이트(20)를 결합한 후, 케이스(15)의 내부로 전해액을 주입할 수 있게 한다. 전해액 주입 후, 전해액 주입구(29)는 밀봉 마개(27)로 밀봉된다.
벤트홀(24)은 이차 전지(1)의 내부 가스 및 내부 압력을 배출할 수 있도록 용접되는 벤트 플레이트(25)로 밀폐된다. 이차 전지(1)의 내부 압력이 설정 압력에 이르면, 벤트 플레이트(25)가 절개되어 벤트홀(24)을 개방한다. 벤트 플레이트(25)는 절개를 유도하는 노치(25a)를 가진다.
음, 양극 단자(21, 22)는 일측으로 전극 조립체(10)에 연결되며, 절연부재(36, 37)를 개재하고 캡 플레이트(20)의 단자홀(H1, H2)을 관통하고, 다른 일측으로 캡 플레이트(20)의 외부에 배치된다.
절연부재(36, 37)는 캡 플레이트(20)의 외면에서 음, 양극 단자(21, 22)를 부분적으로 지지하면서, 캡 플레이트(20)에 대하여 음, 양극 단자(21, 22)를 전기적으로 절연한다.
예를 들면, 절연부재(36, 37)는 인서트 사출 성형되어, 음, 양극 단자(21, 22)와 캡 플레이트(20)의 외면 사이, 음, 양극 단자(21, 22)와 단자홀(H1, H2) 사이 및 음, 양극 단자(21, 22)와 캡 플레이트(20)의 내면 사이에 일체로 형성되어 연결될 수 있다.
또한 음, 양극 단자(21, 22)는 절연부재(36, 37)에 대응하여 캡 플레이트(20)와 절연되면서, 일체로 형성되는 집전부(211, 221), 기둥부(212, 222) 및 평면부(213, 223)를 포함한다.
예를 들면, 음극 단자(21)는 음극(11)에 연결되므로 음극(11)의 집전체를 형성하는 구리로 형성되고, 양극 단자(22)는 양극(12)에 연결되므로 양극(12)의 집전체를 형성하는 알루미늄으로 형성될 수 있다.
집전부(211, 221)는 케이스(15) 내에서 전극 조립체(10)의 음, 양극(11, 12)의 무지부(11b, 12b)에 각각 용접되어 전기적으로 연결된다. 기둥부(212, 222)는 집전부(211, 221)에 절곡 연결되고 절연부재(36, 37)를 개재하여 단자홀(H1, H2)에 배치된다. 평면부(213, 223)는 기둥부(212, 222)에 절곡 연결되고 케이스(15) 외에서 절연부재(36, 37)를 개재하여 단자홀(H1, H2)로부터 멀어지는 방향으로 벋어 배치된다.
도 3은 도 1의 이차 전지에서 캡 플레이트의 외면에 형성되는 절연부재를 도시한 사시도이다. 편의상 도 3을 참조하여, 음극 단자(21)와 절연부재(36)에 대하여 설명한다.
평면부(213)는 캡 플레이트(20)의 폭 방향(y축 방향) 양측에서, 캡 플레이트(20)의 외면에 이격되어 캡 플레이트(20)의 외면과 마주한다. 즉 평면부(213)는 일부에서 절연부재(36)로 절연되고, 다른 일부에서 이격되어 대기로 절연된다.
도 4는 도 3에서 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 잘라서 도시한 단면도이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 절연부재(36)는 캡 플레이트(20)와 음극 단자(21)의 대응 위치에 따라 제1절연부(361), 제2절연부(362) 및 열 회피 공간(S1)을 포함한다.
제1절연부(361)는 단자홀(H1) 주위에서 기둥부(212)를 둘러싸고 평면부(213)의 일측을 지지한다. 제2절연부(362)는 제1절연부(361)에서 캡 플레이트(20)의 길이 방향(x축 방향)으로 이격된 위치에 배치되어 평면부(213)의 다른 일측을 지지한다.
열 회피 공간(S1)은 캡 플레이트(20)의 폭 방향(y축 방향) 양측에서, 평면부(213)에 버스바(71, 도 8 참조)를 용접할 때 발생되는 용접 열을 회피할 수 있다. 열 회피 공간(S1)은 서로 이격된 평면부(213)와 캡 플레이트(20)의 외면 사이 및 제1, 제2 절연부(361, 362) 사이에 설정된다.
도 5는 도 3에서 Ⅴ-Ⅴ 선을 따라 잘라서 도시한 단면도이다. 또한 절연부재(36)는 제3절연부(363)를 더 포함한다. 제3절연부(363)는 캡 플레이트(20)의 길이 방향(x축 방향)으로 배치되어 제1절연부(361)와 제2절연부(362)를 연결하고, 평면부(213)를 지지한다.
따라서 제3절연부(363)은 제1, 제2절연부(361, 362) 사이에서 캡 플레이트(20)의 외면과 이격된 평면부(213)를 지지하여, 열 회피 공간(S1)으로 인하여 약화된 음극 단자(21)의 지지 강도를 보강한다.
제3절연부(363)로 인하여, 열 회피 공간(S1)은 제3절연부(363)의 폭 방향(y축 방향) 양측에 설정된다. 따라서 평면부(213)에 버스바(71, 도 8 참조)를 용접할 때 양측에서 발생되는 용접 열은 제3절연부(363)의 양측 열 회피 공간(S1)으로 회피될 수 있다. 즉 절연부재(36)는 용접 열이 발생하는 경우에도 멜팅 방지될 수 있으므로 음극 단자(21) 및 평면부(213)를 안정적으로 지지할 수 있다.
또한, 제1절연부(361)는 캡 플레이트(20)의 폭 방향(y축 방향)에서 제1폭(W1)으로 설정되는 부분과 제2폭(W2)으로 설정되는 부분을 가진다. 즉 제1절연부(361)는 캡 플레이트(20)의 인접측에서 제1폭(W1)으로 형성되고, 평면부(213)의 인접측에서 제1폭(W1)보다 큰 제2폭(W2)으로 형성된다.
캡 플레이트(20)의 인접측에서 제1절연부(361)가 좁아진 제1폭(W1)으로 설정되는 부분에 의하여, 제1절연부(361)가 평면부(213)에서 캡 플레이트(20)의 외면으로 복사되는 용접 열로부터 회피되어 있으므로 용접 열의 영향이 감소될 수 있다.
제2절연부(362)는 캡 플레이트(20)의 폭 방향(y축 방향)에서 제1절연부(361)의 제1폭(W1)과 동일한 폭 크기로 형성된다. 제2절연부(362)가 용접 열로부터 회피되어 있으므로 용접 열의 영향이 감소될 수 있다.
또한 평면부(213)는 폭 방향(y축 방향)에서 제2폭(W2)으로 형성되어, 제1절연부(361)에서 제2폭(W2)으로 지지되고, 제2절연부(362)에서 제1폭(W1)으로 지지된다. 따라서 평면부(213)는 제2절연부(362)의 외곽에서 미지지부를 가지게 된다. 즉 제2절연부(362)는 평면부(213)의 용접 열로부터 더욱 회피될 수 있다.
이하에서 본 발명의 제2실시예에 대하여 설명한다. 제1실시예와 동일한 구성에 대하여 설명을 생략하고 서로 다른 구성에 대하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 이차 전지의 일부를 도시한 부분 사시도이고, 도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ 선을 따라 잘라서 도시한 단면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 제2실시예에 따른 이차 전지(2)에서, 평면부(413)는 캡 플레이트(20)의 폭 방향(y축 방향) 양측에서, 절연부재(46)의 바닥부(465)에 이격되어 마주한다. 즉 평면부(413)는 일부에서 절연부재(46)로 절연되고, 다른 일부에서 바닥부(465)와 이격되어 대기로 절연된다.
예를 들면, 절연부재(46)는 캡 플레이트(20)와 음극 단자(41)의 대응 위치에 따라 제1절연부(461), 제2절연부(462), 바닥부(465) 및 열 회피 공간(S2)을 포함한다.
제1절연부(461)는 단자홀(H1) 주위에서 기둥부(412)를 둘러싸고 평면부(413)의 일측을 지지한다. 제2절연부(462)는 제1절연부(461)에서 캡 플레이트(20)의 길이 방향(x축 방향)으로 이격된 위치에 배치되어 평면부(413)의 다른 일측을 지지한다. 바닥부(465)는 캡 플레이트(20)의 외면에서 제1절연부(461)와 제2절연부(462)를 연결한다.
열 회피 공간(S2)은 캡 플레이트(20)의 폭 방향(y축 방향) 양측에서, 평면부(413)에 버스바(71, 도 8 참조)를 용접할 때 발생되는 용접 열을 회피할 수 있다. 열 회피 공간(S2)은 서로 이격된 평면부(413)와 바닥부(465) 사이 및 제1, 제2절연부(461, 462) 사이에 설정된다.
절연부재(46)는 제3절연부(463)를 더 포함한다. 제3절연부(463)는 바닥부(465) 상에서, 캡 플레이트(20)의 길이 방향(x축 방향)으로 배치되어 제1절연부(461)와 제2절연부(462)를 연결하고, 평면부(213)를 더 지지한다.
또한 절연부재(46)는 제4절연부(464)를 더 포함한다. 제4절연부(464)는 바닥부(465) 상에서 제1절연부(461)와 제2절연부(462) 사이에 폭 방향(y축 방향)으로 배치되어 평면부(213)를 더 지지한다.
따라서 제3, 제4절연부(463, 464)는 제1, 제2절연부(461, 462) 사이에서 바닥부(465)와 이격된 평면부(413)를 지지하여, 열 회피 공간(S2)으로 인하여 약화된 음극 단자(41)의 지지 강도를 보강한다.
열 회피 공간(S2)은 제3절연부(463)로 인하여 제3절연부(463)의 폭 방향(y축 방향) 양측에 설정되고, 제4절연부(464)로 인하여 제4절연부(464)의 길이 방향(x축 방향) 양측에 설정된다.
따라서 평면부(413)에 버스바(71, 도 8 참조)를 용접할 때 양측에서 발생되는 용접 열은 제3, 제4절연부(463, 464)의 양측 열 회피 공간(S2)으로 회피될 수 있다. 즉 절연부재(46)는 용접 열이 발생하는 경우에도 멜팅 방지될 수 있으므로 음극 단자(41) 및 평면부(413)를 안정적으로 지지할 수 있다.
또한, 제1절연부(461)는 캡 플레이트(20)의 폭 방향(y축 방향)에서 제1폭(W21)으로 설정되는 부분과 제2폭(W22)으로 설정되는 부분을 가진다. 즉 제1절연부(461)는 캡 플레이트(20)의 인접측에서 제1폭(W21)으로 형성되고, 평면부(413)의 인접측에서 제1폭(W21)보다 큰 제2폭(W22)으로 형성된다.
캡 플레이트(20)의 인접측에서 제1절연부(461)가 좁아진 제1폭(W21)으로 설정되는 부분에 의하여, 제1절연부(461)가 평면부(413)에서 캡 플레이트(20)의 외면으로 복사되는 용접 열로부터 회피되어 있으므로 용접 열의 영향이 감소될 수 있다.
제2, 제4절연부(462, 464) 및 바닥부(465)는 캡 플레이트(20)의 폭 방향(y축 방향)에서 제1절연부(461)의 제1폭(W21)과 동일한 폭 크기로 형성된다. 제2, 제4절연부(462, 464) 및 바닥부(465)가 용접 열로부터 회피되어 있으므로 용접 열의 영향이 감소될 수 있다.
또한 평면부(413)는 폭 방향(y축 방향)에서 제2폭(W22)으로 형성되어, 제1절연부(461)에서 제2폭(W22)으로 지지되고, 제2, 제4절연부(462, 464)에서 제1폭(W21)으로 지지된다. 따라서 평면부(413)는 제2, 제4절연부(462, 464)의 외곽에서 미지지부를 가지게 된다. 즉 제2, 제4절연부(462, 464) 및 바닥부(465)는 평면부(413)의 용접 열로부터 더욱 회피될 수 있다.
도 8은 도 1의 이차 전지를 적용한 이차 전지 모듈을 도시한 평면도이다. 도 8을 참조하면, 일 실시예의 이차 전지 모듈은 이차 전지로 이루어지는 단위 전지셀들(100), 및 이웃하여 배치되는 단위 전지셀들(100)을 직렬로 서로 연결하는 버스바(71)를 포함한다.
버스바(71)는 음극 단자(21) 및 양극 단자(22)와 각각 동일 재질의 음극부(711)와 양극부(712)를 가지는 클래드 메탈(clad metal)로 형성된다. 예를 들면, 음극부(711)는 구리로 형성되고, 양극부(712)는 알루미늄으로 형성된다. 따라서 버스바(71)는 음, 양극부(711, 712)로 이웃하는 단위 전지셀들(100)의 음, 양극 단자(21, 22)에 레이저 용접으로 연결된다.
제1실시예의 이차 전지(1)에 개시된 바와 같이, 단위 전지셀(100)에서 절연부재(36)의 열 회피 공간(S1)은 캡 플레이트(20)의 폭 방향 양측에서, 음, 양극 단자(21, 22)에 버스바(71)를 용접할 때 발생되는 용접 열로부터 절연부재(36)를 회피시킬 수 있다.
즉 절연부재(36)는 레이저 용접 시, 발생되는 용접 열의 영향으로부터 벗어나 있으므로 멜팅 되거나, 스모그를 발생시키지 않는다. 따라서 절연부재(36)의 강도 저하 및 외관 불량이 방지될 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.
1, 2: 이차 전지 10: 전극 조립체
11, 12: 음, 양극 11a, 12a: 코팅부
11b, 12b: 무지부 13: 세퍼레이터
15: 케이스 20: 캡 플레이트
21, 41: 음극단자 22: 양극 단자
24: 벤트홀 25: 벤트 플레이트
25a: 노치 27: 밀봉 마개
29: 전해액 주입구 36, 37, 46: 절연부재
71: 버스바 100: 단위 전지셀
211, 221: 집전부 212, 222, 412: 기둥부
213, 223, 413: 평면부 361, 461: 제1절연부
362, 462: 제2절연부 363, 463: 제3절연부
465: 바닥부 464: 제4절연부
711: 음극부 712: 양극부
H1, H2: 단자홀 S1, S2: 열 회피 공간
W1, W21: 제1폭 W2, W22: 제2폭

Claims (20)

  1. 전류를 충전 및 방전하는 전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 내장하는 케이스;
    상기 케이스의 개구를 밀폐하는 캡 플레이트;
    상기 전극 조립체에 전기적으로 연결되고 상기 캡 플레이트의 단자홀로 인출되어 상기 캡 플레이트의 외부에 배치되는 전극단자; 및
    상기 캡 플레이트의 외면에서 상기 전극단자를 부분적으로 지지하면서 상기 캡 플레이트와 상기 전극단자를 전기적으로 절연하는 절연부재
    를 포함하며,
    상기 절연부재는
    상기 캡 플레이트의 폭 방향 양측에서, 상기 전극단자에 버스바를 용접할 때 발생되는 용접 열을 회피하는 열 회피 공간을 설정하는 이차 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 절연부재는,
    인서트 사출 성형되어,
    상기 전극단자와 상기 캡 플레이트의 외면 사이, 상기 전극단자와 상기 단자홀 사이 및 상기 전극단자와 상기 캡 플레이트의 내면 사이에 일체로 구비되는 이차 전지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전극단자는
    상기 전극 조립체에 연결되는 집전부,
    상기 집전부에 연결되어 상기 단자홀에 배치되는 기둥부, 및
    상기 기둥부에 연결되어 상기 단자홀에서 멀어지는 방향으로 벋어 배치되는 평면부를 포함하는 이차 전지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 평면부는
    상기 캡 플레이트의 폭 방향 양측에서, 상기 캡 플레이트의 외면에 이격되어 마주하는 이차 전지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 절연부재는,
    상기 단자홀 주위에서 상기 기둥부를 둘러싸고 상기 평면부의 일측을 지지하는 제1절연부, 및
    상기 제1절연부에서 상기 캡 플레이트의 길이 방향으로 이격된 위치에 배치되어 상기 평면부의 다른 일측을 지지하는 제2절연부
    를 포함하고,
    상기 열 회피 공간은,
    상기 평면부에 상기 버스바를 용접할 때 발생되는 용접 열을 회피하게 하는 이차 전지.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 절연부재는,
    상기 캡 플레이트의 길이 방향으로 배치되어 상기 제1절연부와 상기 제2절연부를 연결하고, 상기 평면부를 지지하는 제3절연부를 더 포함하는 이차 전지.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 열 회피 공간은,
    상기 제3절연부의 상기 폭 방향 양측에 설정되는 이차 전지.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 폭 방향에서 상기 제1절연부는,
    상기 캡 플레이트의 인접측에 제1폭으로 형성되고,
    상기 평면부의 인접측에서 상기 제1폭보다 큰 제2폭으로 형성되는 이차 전지.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 폭 방향에서 상기 제2절연부는,
    상기 제1폭과 동일한 폭 크기로 형성되는 이차 전지.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 폭 방향에서 상기 평면부는 제2폭으로 형성되어,
    상기 제1절연부에서 제2폭으로 지지되고,
    상기 제2절연부에서 제1폭으로 지지되어 상기 제2절연부의 외곽에서 미지지부를 가지는 이차 전지.
  11. 제3항에 있어서,
    상기 절연부재는,
    상기 단자홀 주위에서 상기 기둥부를 둘러싸고 상기 평면부의 일측을 지지하는 제1절연부,
    상기 제1절연부에서 상기 캡 플레이트의 길이 방향으로 이격된 위치에 배치되어 상기 평면부의 다른 일측을 지지하는 제2절연부, 및
    상기 캡 플레이트의 외면에서 상기 제1절연부와 상기 제2절연부를 연결하는 바닥부
    를 포함하고,
    상기 평면부는
    상기 캡 플레이트의 폭 방향 양측에서, 상기 절연부재의 바닥부에 이격되어 마주하는 이차 전지.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 열 회피 공간은,
    상기 평면부에 상기 버스바를 용접할 때 발생되는 용접 열을 회피하게 하도록 상기 바닥부 상에 설정되는 이차 전지.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 절연부재는,
    상기 바닥부 상에서, 상기 캡 플레이트의 길이 방향으로 배치되어 상기 제1절연부와 상기 제2절연부를 연결하고, 상기 평면부를 지지하는 제3절연부를 더 포함하는 이차 전지.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 절연부재는,
    상기 바닥부 상에서 상기 제1절연부와 상기 제2절연부 사이에 상기 폭 방향으로 배치되어 상기 평면부를 지지하는 제4절연부를 더 포함하는 이차 전지.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 열 회피 공간은,
    상기 제3절연부의 상기 폭 방향 양측에 설정되고, 상기 길이 방향에서 상기 제4절연부로 구획되는 이차 전지.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 폭 방향에서 상기 제1절연부는,
    상기 캡 플레이트의 인접측에 제1폭으로 형성되고,
    상기 평면부의 인접측에서 상기 제1폭보다 큰 제2폭으로 형성되는 이차 전지.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 폭 방향에서 상기 제2절연부 및 상기 제4절연부는,
    상기 제1폭과 동일한 폭 크기로 형성되는 이차 전지.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 폭 방향에서 상기 평면부는 제1폭으로 형성되어,
    상기 제1절연부에서 제1폭으로 지지되고,
    상기 제2절연부 및 상기 제4절연부에서 제2폭으로 지지되어 상기 제2절연부의 외곽에서 미지지부를 가지는 이차 전지.
  19. 서로 다른 금속의 음극 단자와 양극 단자를 캡 플레이트의 외면에서 절연부재로 부분적으로 지지하여 절연하는 복수의 단위 전지셀들; 및
    상기 음극 단자 및 상기 양극 단자와 동일 재질의 음극부와 양극부를 가지는 클래드 메탈로 형성되어, 이웃하는 단위 전지셀들의 상기 음극 단자와 상기 양극 단자에 용접으로 연결되는 버스바를 포함하고,
    상기 절연부재는,
    상기 캡 플레이트의 폭 방향 양측에서, 상기 음극 단자 및 상기 양극 단자에 상기 버스바를 용접할 때 발생되는 용접 열을 회피하는 열 회피 공간을 설정하는 이차 전지 모듈.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 음극 단자와 상기 음극부는 구리로 형성되어 연결되고,
    상기 양극 단자와 상기 양극부는 알루미늄으로 형성되어 연결되는 이차 전지 모듈.
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