KR20160020899A

KR20160020899A - 배터리

Info

Publication number: KR20160020899A
Application number: KR1020140106232A
Authority: KR
Inventors: 강선영
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2014-08-14
Filing date: 2014-08-14
Publication date: 2016-02-24
Also published as: KR102285146B1

Abstract

본 발명에서는 배터리가 개시된다. 상기 배터리는, 전극 조립체와, 전극 조립체로부터 인출된 전극탭이 조립되는 절연 스페이서와, 전극탭이 용접되는 전극 리드를 포함하고, 절연 스페이서의 전극탭 조립위치에는 상기 전극탭을 노출시키기 위한 용접 개구가 형성된다.
본 발명에 의하면, 전극탭을 포함하는 전극 조립체의 절연 특성이 강화되는 배터리가 제공된다.

Description

배터리{Battery}

본 발명은 배터리에 관한 것이다.

통상적으로 이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리, 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 휴대폰, 노트북 등의 모바일 기기에 대한 기술개발과 생산 증가에 따라 에너지원으로서 이차 전지의 수요가 급증하고 있다. 최근에는 화석연료를 대체하기 위한 대체 에너지원으로 전기 자동차, 하이 브리드 자동차의 용도로도 활발한 연구개발이 진행되고 있다.

본 발명의 일 실시형태는, 전극탭을 포함하는 전극 조립체의 절연 특성이 강화된 배터리를 제공한다.

본 발명의 일 실시형태는, 고 주파수 진동이나 낙하 충격과 같은 가혹한 환경에서도 전극 조립체의 전극탭의 절연특성이 강건하게 확보되는 배터리를 제공한다.

상기와 같은 과제 및 그 밖의 과제를 해결하기 위한 배터리는,

전극 조립체;

상기 전극 조립체로부터 인출된 전극탭이 조립되는 절연 스페이서; 및

상기 전극탭이 용접되는 전극 리드;를 포함하고,

상기 절연 스페이서의 전극탭 조립위치에는 상기 전극탭을 노출시키기 위한 용접 개구가 형성된다.

예를 들어, 상기 배터리는, 상기 용접 개구를 차단하기 위해 상기 절연 스페이서 상에 결합되는 절연 부재를 더 포함한다.

예를 들어, 상기 절연 부재는 상기 전극 조립체와 절연 스페이서를 상호 결합한다.

예를 들어, 상기 절연 부재는 상기 전극 조립체와 절연 스페이서를 전체적으로 감싼다.

예를 들어, 상기 절연 부재는 전해질과 반응하여 접착성을 나타내는 테이프로 마련된다.

예를 들어, 상기 용접 개구는 상기 전극탭 조립위치의 전후방을 관통하도록 형성된다.

예를 들어, 상기 용접 개구는 상기 절연 스페이서의 전후방으로 형성된 제1, 제2 리브에 의해 상하 높이가 정의된다.

예를 들어, 상기 제1, 제2 리브는 상기 절연 스페이서의 하부에 형성되고,

상기 용접 개구는 상기 제1, 제2 리브의 상방에 형성된다.

예를 들어, 전방 측 제1 리브는 상기 절연 스페이서의 상부에 형성되고,

후방 측 제2 리브는 상기 절연 스페이서의 하부에 형성되며,

상기 용접 개구는 상기 제1, 제2 리브 사이의 공간으로 형성된다.

예를 들어, 상기 절연 스페이서의 전극 조립체를 향하는 면은, 절연 스페이서의 상하 양면 중에서 보다 넓은 접촉 면적을 가지는 면으로 이루어진다.

예를 들어, 상기 절연 스페이서는 상기 캡 플레이트에 결합되어 있다.

예를 들어, 상기 절연 스페이서와 캡 플레이트 중 어느 한편에는 돌출부가 형성되고,

다른 한편에는 상기 돌출부와 정합되는 형상의 구멍 또는 오목부가 형성된다.

예를 들어, 상기 절연 스페이서는 상기 캡 플레이트와 전극 리드 사이에 개재된다.

예를 들어, 상기 용접 개구의 폭은, 상기 전극탭의 폭 보다 넓다.

예를 들어, 상기 전극 조립체는, 세퍼레이터를 사이에 개재한 양극판 및 음극판을 포함하고,

상기 전극 조립체의 최외곽에는 양극판이 배치된다.

예를 들어, 상기 전극 리드는 상기 절연 스페이서의 용접 개구 주변에 배치되고,

상기 전극 리드의 폭은 상기 용접 개구의 폭 보다 넓다.

예를 들어, 상기 전극 리드의 일부 또는 전부는 두 겹으로 형성된다.

본 발명의 일 실시형태에서는, 전극 조립체와 그 상부를 밀봉하는 캡 플레이트의 사이에 절연 스페이서를 개재하고, 상기 절연 스페이서 중 전극 조립체로부터 인출된 전극탭의 조립위치에는 전극탭을 노출시키기 위한 용접 개구를 형성한다. 이에 따라, 상기 절연 스페이서를 통하여 전극 조립체의 절연 특성을 강화하면서 용접 개구를 통하여 전극 조립체의 충, 방전 경로를 확보할 수 있다.

본 발명의 다른 실시형태에서는, 상기 용접 개구를 차단하기 위한 절연 부재를 통하여 전극탭의 절연 특성을 강화시킬 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시형태에서, 상기 절연 부재를 통하여 전극 조립체와 절연 스페이서를 서로에 대해 결합시킴으로써, 고 주파수의 진동 환경이나 낙하 충격과 같은 가혹한 환경에서도 전극 조립체의 전극탭이 절연될 수 있는 높은 신뢰도의 배터리를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 일부 구성에 대한 분해 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 구성 간의 결합 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1의 일부 구성에 대한 분해 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 전극탭 및 전극 리그 간의 용접을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 4의 절연 스페이서를 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시형태에서 적용될 수 있는 절연 스페이서를 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시형태에서 적용될 수 있는 절연 스페이서를 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시형태에서 적용될 수 있는 절연 부재의 변형을 도시한 도면이다.
도 10은 도 9에 도시된 구성들의 결합 상태를 보여주는 도면이다.
도 11은 도 9에 도시된 절연 부재의 권취를 보여주는 도면이다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 변형된 실시형태를 설명하기 위한 도면들이다.
도 13a 및 도 13b는 본 발명의 변형된 실시형태를 설명하기 위한 도면들이다.
도 14는 본 발명의 변형된 실시형태에서 적용될 수 있는 양극 리드의 구조를 보여주는 도면이다.
도 15a 내지 도 15c는 본 발명의 변형된 실시형태에서 적용될 수 있는 양극 리드의 구조를 보여주는 도면들이다.
도 16a 및 도 16b는, 도 15a 내지 도 15c에 도시된 양극 리드가 적용된 서로 다른 구조를 보여주는 도면들이다.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 양극 리드의 구조를 보여주는 도면이다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 양극 리드의 구조를 보여주는 도면이다.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 양극 리드의 구조를 보여주는 도면이다.

이하, 본 명세서에 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 배터리에 대해 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리의 분해 사시도이다.

도면을 참조하면, 상기 배터리는, 전극 조립체(10)와, 상기 전극 조립체(10) 상에 배치된 절연 스페이서(110)와, 상기 전극 조립체(10)와 절연 스페이서(110)가 함께 수용되는 케이스(20)와, 케이스(20)의 상부를 마감하는 캡 플레이트(130)를 포함한다.

상기 전극 조립체(10)는 재충전이 가능한 이차전지로서, 리튬-이온 전지로 구성될 수 있다. 상기 전극 조립체(10)는, 양극판(11), 음극판(13) 및 세퍼레이터(15)를 포함하고, 전해질(미도시)과 함께 케이스(20) 내부에 밀봉될 수 있다.

예를 들어, 상기 전극 조립체(10)는, 양극판(11), 음극판(13), 및 세퍼레이터(15)의 적층체가 젤리 롤(jelly roll) 형태로 권취되어 형성될 수 있다. 상기 양극판(10)은 양극 집전체(미도시)의 적어도 일면 상에 양극 활물질을 도포한 형태로 형성될 수 있다. 유사하게, 상기 음극판(13)은 음극 집전체(미도시)의 적어도 일면 상에 음극 활물질을 도포한 상태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시형태에서 상기 전극 조립체(10)의 최외곽 측에는 양극판(10)이 배치될 수 있다. 이것은 상대적으로 발열량이 많은 양극 집전체(미도시)를 케이스(20)에 인접한 외측에 배치함으로써 케이스(20)를 통하여 방열을 촉진하기 위한 것이다. 예를 들어, 상기 양극 집전체(미도시)는 케이스(20)와 직접 닿거나 적어도 케이스(20)와 열적으로 접촉할 수 있다. 열적으로 접촉한다는 것은 양자가 서로 직접 닿지는 않더라도 이들 간에 열적인 교류가 허용된다는 것이다.

상기 전극 조립체(10)는, 케이스(20)의 개방된 상단을 통하여 전해질(미도시)과 함께 케이스(20)의 내부에 수용될 수 있고, 개방된 케이스(20)의 상단은 캡 플레이트(130)에 의해 밀봉될 수 있다. 상기 캡 플레이트(130)와 케이스(20)의 맞닿는 부분은 레이저 용접으로 기밀성 결합을 형성할 수 있다.

상기 양극판(11)과 음극판(13)의 적어도 일 개소에는 양극탭(17) 및 음극탭(19)이 접속될 수 있다. 본 명세서를 통하여 양극탭(17) 및 음극탭(19)은 전극탭(17,19)으로 총괄적으로 호칭될 수 있다. 고용량 고출력 배터리의 경우에는 전극 조립체(10)로부터 다수의 양극탭(17) 및 음극탭(19)이 인출될 수 있다. 다수의 양극탭(17) 및 음극탭(19)을 통하여 고전류의 전기적인 출력을 얻을 수 있으며 저항 손실을 줄일 수 있다.

상기 양극탭(17)은 캡 플레이트(130) 자체에 접속될 수 있고, 상기 음극탭(19)은 캡 플레이트(130) 상면으로 인출된 음극 단자(139)에 접속될 수 있다. 예를 들어, 상기 캡 플레이트(130)의 상면으로는 양극 단자(137)와 음극 단자(139)가 노출될 수 있다. 상기 양극 단자(137)는 캡 플레이트(130)로부터 일체적으로 돌출된 부분 또는 캡 플레이트(130) 상에 덧대어지도록 결합된 별개의 부재로 형성될 수 있고, 상기 양극 단자(137)는 캡 플레이트(130)와 같은 양극성을 가질 수 있다. 상기 음극 단자(139)는 캡 플레이트(130)를 관통하도록 조립될 수 있다. 상기 음극 단자(139)는 캡 플레이트(130)와 절연성 결합을 이루며, 캡 플레이트(130)의 상면으로 인출될 수 있다.

상기 양극탭(17) 및 음극탭(19)은 절연 스페이서(110)의 탭 홀(110`)에 집속된 형태로 끼워져 탭 홀(110`)을 통하여 절연 스페이서(110)의 상부로 관통 조립된다. 이렇게 절연 스페이서(110)를 관통한 양극탭(17) 및 음극탭(19)의 상단은 각각 양극 리드(127)와 음극 리드(129)에 접속된다.

상기 양극탭(17)이 절연 스페이서(110)에 끼워 조립되기 전에, 상기 다수의 양극탭(17)은 가 용접을 통하여 하나의 묶음으로 집속될 수 있다. 이렇게 가 용접을 통하여 하나의 묶음으로 집속된 양극탭(17)은 보다 용이하게 탭 홀(110`)에 끼워 조립될 수 있다. 마찬가지로, 상기 음극탭(19)이 절연 스페이서(110)에 끼워 조립되기 전에, 상기 다수의 음극탭(19)은 가 용접을 통하여 하나의 묶음으로 집속될 수 있다.

상기 양극탭(17)은 절연 스페이서(110)의 탭 홀(110`)을 관통하여 절연 스페이서(110)의 상부로 노출되며, 이렇게 노출된 양극탭(17)의 상단은 양극 리드(127)에 접속된다. 그리고, 상기 양극 리드(127)는 캡 플레이트(130)에 접속된다. 이에 따라, 전극 조립체(10)의 양극탭(17)은 양극 리드(127)를 통하여 캡 플레이트(130)와 전기적으로 연결된다. 캡 플레이트(130)는 전체적으로 양극탭(17)과 같은 양극성을 띨 수 있으나, 캡 플레이트(130)의 일부를 돌출시켜 양극 단자(137)를 형성할 수 있다.

도 2에는 도 1에 도시된 일부 구성에 대한 분해 사시도가 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 상기 양극 리드(127)는 전체적으로 'ㄱ' 형태로 절곡된 형태를 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 양극 리드(127)는 서로 다른 두 방향으로 연장되며 절곡된 형태를 가질 수 있다. 상기 양극 리드(127)의 제1 부분(127a)은 캡 플레이트(130)에 대해 대면하도록 마주하는 방향으로 배치되어 캡 플레이트(130)에 대해 결합된다. 그리고, 제1 부분(127a)과 다른 방향으로 연장되는 양극 리드(127)의 제2 부분(127b)은 양극탭(17)과 대면하도록 마주하는 방향으로 배치되어 양극탭(17)에 대해 결합될 수 있다. 이렇게 상기 양극 리드(127)는 주변의 캡 플레이트(130) 및 양극탭(17)과의 결합을 형성하기 위해 각각의 결합 상대와 마주하도록 서로 다른 방향으로 절곡된 구조를 가질 수 있다.

도 3은 도 2에 도시된 구성 간의 결합 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도면을 참조하면, 상기 양극 리드(127)는 캡 플레이트(130)로부터 돌출된 결합 핀(131)에 의해 캡 플레이트(130)와 결합될 수 있다. 예를 들어, 캡 플레이트(130)의 저면으로부터 돌출된 결합 핀(131)은 양극 리드(127)를 관통하도록 조립되고, 양극 리드(127)의 저면으로 노출된 결합 핀(131)의 하단이 리벳팅 또는 스피닝 방식으로 양극 리드(127)의 저면에 대해 압착 결합될 수 있다(결합 위치 P1 참조). 예를 들어, 상기 리벳팅 결합에서는, 양극 리드(127)의 저면으로 노출된 결합 핀(131)의 하단을 헤머로 타격하여 결합 핀(131)의 하단이 양극 리드(127)의 저면에 대해 압착되도록 한다. 상기 스피닝 결합에서는, 양극 리드(127)의 저면으로 노출된 결합 핀(131)의 하단을 고속 회전하는 가공 툴로 가압하면서 결합 핀(131)의 하단이 양극 리드(127)의 저면에 대해 압착되도록 할 수 있다. 한편, 본 발명의 다른 실시형태에서, 상기 양극 리드(127)와 캡 플레이트(130)는 용접 결합될 수 있다.

도 2를 참조하면, 상기 음극탭(19)은 절연 스페이서(110)의 탭 홀(110`)을 관통하여 절연 스페이서(110)의 상부로 노출되며, 이렇게 노출된 음극탭(19)의 상단은 음극 리드(129)에 접속된다. 그리고, 상기 음극 리드(129)는 음극 단자(137)에 결합된다. 이에 따라 전극 조립체(10)의 음극탭(19)은 음극 리드(129)를 통하여 음극 단자(139)와 전기적으로 연결된다. 참고적으로, 본 명세서를 통하여 양극 리드(127)와 음극 리드(129)를 총괄하여 전극 리드(127,129)로 호칭될 수 있다.

상기 음극 리드(129)는 전체적으로 'ㄱ' 형태로 절곡된 형태를 가질 수 있다. 즉, 상기 음극 리드(129)의 제1 부분(129a)은 캡 플레이트(130)에 대해 대면하도록 마주하는 방향으로 배치되어 캡 플레이트(130)에 대해 결합된다. 그리고, 제1 부분(129a)과 다른 방향으로 연장되는 음극 리드(129)의 제2 부분(129b)은 음극탭(19)과 대면하도록 마주하는 방향으로 배치되어 음극탭(19)에 대해 결합될 수 있다. 이렇게 상기 음극 리드(129)는 주변의 캡 플레이트(130)와 음극탭(19)과의 결합을 형성하기 위해 각각의 결합 상대와 마주하도록 서로 다른 방향으로 절곡된 구조를 가질 수 있다. 다만, 본 발명의 기술적 범위는 이에 한정되지 않고, 예를 들어, 상기 음극 리드(129)는 평편한 판 상으로 형성될 수도 있다.

상기 음극 단자(139)는 가스켓(135)을 개재하여 캡 플레이트(130)에 조립된다. 상기 캡 플레이트(130)에는 음극 단자(139)의 관통을 위한 단자 홀(130`)이 형성되어 있다. 상기 음극 단자(139)는 가스켓(135)을 개재한 상태로 캡 플레이트(130)의 단자 홀(130`)에 끼워짐으로써 캡 플레이트(130)로부터 전기적으로 절연될 수 있다. 상기 가스켓(135)은 단자 홀(130`) 주변을 실링하여, 케이스(20) 내부에 수용된 전해질(미도시)의 누액을 방지하고, 외부 불순물의 침투를 저지하기 위한 실링 기능을 수행할 수 있다.

상기 음극 리드(129)와 캡 플레이트(125) 사이에는 이들 간의 전기적 절연을 위한 절연 플레이트(125)가 개재될 수 있다. 상기 절연 플레이트(125)는 가스켓(15)과 함께 캡 플레이트(130)를 전기적으로 절연하며, 전극 조립체(10)의 양극탭(17)과 전기적으로 연결된 캡 플레이트(130)가 반대 극성과 도통되지 않도록 한다. 상기 음극 리드(129)와 절연 플레이트(125)에는 각각 음극 단자(139)의 관통을 위한 단자 홀(125`,129`)이 형성될 수 있다.

상기 음극 단자(139)는 캡 플레이트(130), 절연 플레이트(125), 및 음극 리드(129)의 단자 홀(130`,125`,129`)을 함께 관통하도록 조립되며 음극 단자(129)의 하부가 음극 리드(129)의 저면에 압착됨으로써, 상기 캡 플레이트(130), 절연 플레이트(125), 및 음극 리드(129)가 위치 정렬된 상태로 일체적으로 결합될 수 있다.

예를 들어, 캡 플레이트(130), 절연 플레이트(125), 및 음극 리드(129)를 서로에 대해 겹쳐지게 적층한 다음에, 캡 플레이트(130)의 상부로부터 음극 단자(139)를 단자 홀(130`,125`,129`)들에 순차적으로 끼워 조립하고, 음극 리드(129)의 저면으로 노출된 음극 단자(139)의 하부에서 리벳팅 또는 스피닝 가공을 수행함으로써 음극 리드(129)의 저면에 대해 압착된 형태로 음극 단자(139)가 조립될 수 있다.

도 3을 참조하면, 음극 단자(139)의 하부는 음극 리드(129)의 저면에 대해 압착 결합된 상태이나, 상기 음극 단자(139)의 하부에 대해 용접을 추가적으로 실시하여, 음극 단자(139)와 음극 리드(129) 간의 결합을 보다 견고하게 할 수 있다(결합위치 P2 참조). 음극 단자(139)와 음극 리드(129) 간의 결합은 음극 측의 충방전 경로를 형성하기 때문이다. 한편, 상기 음극 단자(139)의 상부는 원통 형상의 몸통으로부터 판 상으로 돌출되어 캡 플레이트(130)의 상면에 대해 압착될 수 있다.

도 2를 참조하면, 상기 캡 플레이트(130)와 음극 리드(129) 사이에 절연 플레이트(125)가 배치되는 것과 유사하게, 상기 캡 플레이트(130)와 양극 리드(127) 사이에도 절연 플레이트(124)가 배치될 수 있다. 이후에 상기 음극 리드(129) 측에 배치되는 절연 플레이트(125)는 음극 절연 플레이트(125)라고 칭하고, 양극 리드(127) 측에 배치되는 절연 플레이트(124)는 양극 절연 플레이트(124)라고 칭하기로 한다.

상기 양극 절연 플레이트(124)는, 음극 절연 플레이트(125)와의 균형을 위해 마련될 수 있다. 즉, 상기 양극 절연 플레이트(124)는, 캡 플레이트(130)와 양극 리드(127) 간의 높이와, 캡 플레이트(130)와 음극 단자(129) 간의 높이 밸런스를 유지시키기 위해 삽입될 수 있다. 또한, 상기 양극 절연 플레이트(124)는 캡 플레이트(130)와 양극 리드(127) 간에 개재되어 결합 핀(131)에 의해 압착 결합시 결합 강도를 높이는 기능을 할 수 있다.

도 4에는 도 1의 일부 구성에 대한 분해 사시도가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 상기 전극 조립체(10)와 캡 플레이트(130) 사이에는 절연 스페이서(110)가 개재된다. 상기 절연 스페이서(110)는, 절연성 소재로 형성되어 전극 조립체(10)와 캡 플레이트(130) 간의 전기적인 간섭이나 전기적인 단락을 방지하는 기능을 한다. 보다 구체적으로, 상기 절연 스페이서(110)는 전극 조립체(10)와 전극 리드(127,129) 사이에 개재될 수 있다. 그리고, 상기 절연 스페이서(110)는 전극 조립체(10)로부터 인출된 다수의 전극탭(17,19)을 집속시킴으로써 전극 리드(127,129)와의 전기적인 접속을 용이하게 할 수 있다.

예를 들어, 전극 조립체(10)로부터 상방으로 돌출된 다수의 양극탭(17) 및 음극탭(19)은 절연 스페이서(110)의 탭 홀(110`)을 관통하면서 서로 밀집된 형태로 집속될 수 있고, 이렇게 집속된 형태의 양극탭(17) 및 음극탭(19)의 묶음은 양극 리드(127) 및 음극 리드(129)에 대해 용접 등의 방식으로 전기적으로 연결될 수 있다.

상기 절연 스페이서(110)는 전극 조립체(10)와 캡 플레이트(130) 사이에 적정의 사이 공간을 확보해줌으로써, 낙하 충격과 같은 외부 충격이 가해지는 환경에서도 전극탭(17,19)의 절연성을 확보할 수 있다.

상기 절연 스페이서(110)에는 전극탭(17,19)과 전극 리드 간의 용접을 허용하기 위한 용접 개구(G)가 형성된다. 예를 들어, 상기 용접 개구는 전극탭의 조립위치에 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 용접 개구(G)는 전극탭의 탭 홀(110`) 상에 형성될 수 있다. 이러한 용접 개구(G)는 탭 홀(110`)을 관통한 양극탭(17) 및 음극탭(19)이 절연 스페이서(110)로부터 노출되도록 할 수 있고, 양극 리드(127) 및 음극 리드(129)와의 용접 결합을 허용할 수 있다. 예를 들어, 전극탭(17,19) 및 전극 리드(127,129) 간에는 초음파 용접이 이루어질 수 있다.

도 5에는 도 4에 도시된 전극탭(17,19) 및 전극 리그(127,129) 간의 용접을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 전극탭(17,19) 및 전극 리드(127,129) 간의 용접은, 서로 다른 극성을 갖는 용접봉(T)을 서로 마주하게 전후방향으로 접근시키고, 이들 사이에 전극탭(17,19) 및 전극 리드(127,129)를 맞닿게 하고, 용접 전류를 인가시키는 방식으로 이루어질 수 있다. 이러한 이유로, 상기 용접 개구(G)는 전후 방향(x 방향)으로 접근하는 용접봉(T)의 접근을 허용하기 위해 전후 방향(x 방향)으로 개방되어 있을 수 있다. 즉, 상기 용접 개구(G)는 전극탭(17,19) 조립위치의 전후방을 관통하도록 형성될 수 있다.

도 4를 참조하면, 상기 용접 개구(G)의 폭(W2)은, 전극탭(17,19)의 폭(W1) 보다 넓게 형성될 수 있다. 이는 용접봉(T)이 보다 많은 영역으로 접근할 수 있도록 허용함으로써 전극탭(17,19)의 용접 강도를 높이고, 작업성을 향상시키기 위한 것이다.

한편, 상기 전극 리드(127,129)의 폭(W3)은 용접 개구(G)의 폭(W2) 보다 넓게 형성될 수 있다. 이것은 전극탭(17,19)이 용접 개구(G)를 통하여 외부로 빠져나와서 노출되지 않도록 용접 개구(G)를 차단하기 위한 것이다. 후술하는 바와 같이, 일단 전극탭(17,19)과 전극 리드(127,129) 간의 용접이 완료된 후에는 절연 부재(150)로 용접 개구(G)를 차단하게 된다. 그러나, 절연 부재(150)의 적용 이전에도 전극탭(17,19)이 용접 개구(G)를 통하여 빠져나오지 않도록 용접 개구(G)를 차단함으로써 전극탭(17,19)의 오류적인 조립을 방지할 수 있다.

상기 전극 리드(127,129)는 용접 개구(G) 주변에 배치된다. 이때, 상대적으로 넓은 폭을 가진 전극 리드(127,129)가 용접 개구(G) 내로 들어가지 않고 절연 스페이서(110)의 외주에 기대어지도록 함으로써 전극 리드(127,129)의 지지 강도를 높일 수도 있다.

결론적으로 전극탭(17,19), 용접 개구(G) 및 전극 리드(127,129) 간의 폭은, 전극탭(17,19)의 폭(W1) < 용접 개구(G)의 폭(W2) < 전극 리드(127,129)의 폭(W3) 관계를 만족할 수 있다.

한편, 전극탭(17,19) 및 전극 리드(127,129) 간의 용접이 완료된 후, 상기 용접 개구(G)는 절연 부재(150)에 의해 마감될 수 있다. 즉, 상기 절연 부재(150)는 상기 용접 개구(G)를 밀봉하여 전극탭(17,19) 및 전극 리드(127,129)가 외부로 노출되지 않도록 이들을 은폐한다. 예를 들어, 상기 절연 부재(150)는 양극탭(17) 및 음극탭(19) 측에 형성된 한 쌍의 용접 개구(G)를 모두 둘러싸도록 절연 스페이서(110)의 외주를 따라 부착되는 절연 테이프로 마련될 수 있다.

상기 절연 부재(150)는 전해질(미도시)과의 반응에 따라 접착성을 보이는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 절연 부재(150)는 전해질과 반응하여 그 일부가 녹아 접착성을 띠게 되는 고분자 필름(테이프)으로 마련될 수 있다. 예를 들어, 상기 고분자 필름은 전해질과의 접촉시 전해질 중 카보네이트계 용매(ex.디메틸 카보네이트 DMC, 에틸메틸 카보네이트 EMC, 프로필렌 카보네이트 PC 등)가 고분자와 고분자 사이에 침투하여 필름의 적어도 일부가 녹는 필름 일 수 있다. 예를 들어, 상기 절연 부재로서는 방향성 폴리스티렌 (OPS: oriented polystyrene) 필름이 사용될 수 있다.

상기 절연 부재(150)는 절연 스페이서(110)의 외주 상에 부착된 상태로, 전해질과 함께 케이스(20) 내에 수납된다. 이때, 상기 절연 부재(150)는 전해질과 반응하여 접착성이 강화됨으로써 용접 개구(G)를 보다 확실하게 차단할 수 있다.

도 6에는 도 4의 절연 스페이서(110)가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 상기 용접 개구(G)는 전극탭(17,19)의 조립위치(탭 홀 110`)의 전후방(x 방향)으로 형성된 제1 리브(111) 및 제2 리브(112)가 스페이서의 다른 부분과의 높이 단차를 형성하면서 마련될 수 있다. 상기 용접 개구(G)는 절연 스페이서(110)의 전후방으로(x 방향) 형성된 제1, 제2 리브(111,112)에 의해 상하 높이(h)가 정의될 수 있다. 상기 제1, 제2 리브(111,112)는 절연 스페이서(110)의 높이 방향(y 방향)으로 같은 레벨에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1, 제2 리브(111,112)는 모두 절연 스페이서(110)의 하부위치에 형성되고, 상기 용접 개구(G)는 제1, 제2 리브(111,112)의 상방에 형성될 수 있다.

상기 절연 스페이서(110)의 바닥면(B), 즉, 절연 스페이서(110)의 전극 조립체(10)를 향한 면은 평편한 면으로 이루어진다. 예를 들어, 상기 절연 스페이서(110)의 바닥면(B)은 전극 조립체(10)의 상부를 균일하게 가압해줄 수 있다. 이와 달리, 상기 절연 스페이서(110)의 바닥면(B)이 평편하지 않고 상대적으로 돌출된 부분이 있거나 전극 조립체(10)의 일부를 수용할 수 있는 홈 등이 형성되어 있다면, 돌출된 부분이 전극 조립체(10)를 파고들거나 홈 내부로 전극 조립체(10)의 일부가 수용되면서 전극 조립체(10)에 불균일한 변형을 일으키고 내부 단락을 야기할 수 있다.

환언하면, 상기 절연 스페이서(110)의 전극 조립체(10)를 향한 면은, 절연 스페이서(110)의 상하 양면 중에서 보다 넓은 접촉 면적을 갖는 면으로 이루어질 수 있다. 여기서, 접촉 면적은, 전극 조립체(10)와의 접촉 면적을 의미하는 것이다. 즉, 상기 절연 스페이서(110)의 전극 조립체(10)를 향한 면은, 상하 양면 중에서 보다 넓은 접촉 면적을 갖는 면, 그러니까 상대적으로 볼록한 형상이나 오목한 형상을 덜 갖는 평편한 면으로 이루어질 수 있다는 것이다.

도 7에는 본 발명의 다른 실시형태에서 적용될 수 있는 절연 스페이서(210)가 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 상기 절연 스페이서(210)에는 전극탭(17,19)과 전극 리드(127,129) 간의 용접을 허용하기 위한 용접 개구가 형성된다. 상기 용접 개구(G)는 전극탭(17,19) 조립위치의 전후방으로(x 방향) 형성된 제1 리브(211) 및 제2 리브(212)에 의해 상하 높이(h)가 정의될 수 있다.

상기 제1, 제2 리브(211,212)는 절연 스페이서(210)의 높이 방향으로(y 방향) 서로 다른 레벨에 엇갈리게 배치될 수 있다. 예를 들어, 전방 측의 제1 리브(211)는 상방 위치에 형성되는 반면에, 후방 측의 제2 리브(212)는 하방 위치에 형성될 수 있다. 상방 및 하방 위치는 절연 스페이서(210)의 가장 높은 레벨과 가장 낮은 레벨에 해당될 수 있다.

전방 측에서 상방 위치로 들어 올려진 제1 리브(211)는 전극탭(17,19)이 전방 측으로부터 바로 조립되는 것을 허용할 수 있다. 즉, 전극탭(17,19)을 전방으로부터 후방을 향하여 조립할 수 있고(x 방향), 도 6에서와 같이 전극탭(17,19)을 탭 홀(110`)에 끼우는 조립공정이 불필요하게 된다. 즉, 조립의 작업성이 향상되고, 단위 시간당 제품 수율이 향상될 수 있다는 것이다.

도 8에는 본 발명의 또 다른 실시형태에서 적용될 수 있는 절연 스페이서(310)가 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 상기 절연 스페이서(310)에는 전극탭(17,19)과 전극 리드(127,129) 간의 용접을 허용하기 위한 용접 개구(G)가 형성된다. 상기 용접 개구(G)는 전극탭(17,19) 조립위치의 전후방으로(x 방향) 형성된 제1 내지 제3 리브(311,312,313)에 의해 상하 높이가 정의될 수 있다.

상기 제1 내지 제3 리브(311,312,313)는 절연 스페이서(310)의 높이 방향(y 방향)을 따라 서로 다른 레벨에 형성된 한 쌍의 리브를 포함한다. 보다 구체적으로, 전후방으로(x 방향) 형성된 제1 리브(311) 및 제2 리브(312)는 서로 다른 레벨에 엇갈리게 배치된다. 예를 들어, 전방 측의 제1 리브(311)는 상방 위치에 형성되는 반면에, 후방 측의 제2 리브(312)는 하방 위치에 형성될 수 있다. 그리고, 후방 측의 제3 리브(313)는 전방 측의 제1 리브(311)와 같은 상방 위치에 형성될 수 있다. 상방 및 하방 위치는 절연 스페이서(310)의 가장 높은 레벨과 가장 낮은 레벨에 해당될 수 있다.

예를 들어, 전후방으로 형성된 제1 및 제2 리브(311,312)는 절연 스페이서(310)의 높이 방향(y 방향)을 따라 서로 다른 레벨에 엇갈리게 형성된 한 쌍의 리브에 해당될 수 있다. 또한, 전후방으로 형성된 제1 및 제3 리브(311,313)는 절연 스페이서(310)의 높이 방향(y 방향)을 따라 서로 같은 레벨에 형성된 한 쌍의 리브에 해당될 수 있다.

도 8에 도시된 실시형태에서는 전극탭(17,19)을 전방으로부터 후방을 향하여 바로 조립할 수 있고, 도 6에서와 같이 전극탭(17,19)을 탭 홀(110`)에 끼우는 조립공정이 불필요하게 된다. 즉, 조립의 작업성이 향상되고, 단위 시간당 제품 수율이 향상될 수 있다는 것이다.

전방 측에서 상방 위치로 들어 올려진 제1 리브(311)는 전극탭(17,19)이 전방 측으로부터 바로 조립되는 것을 허용할 수 있다. 즉, 전극탭(17,19)을 전방으로부터 후방을 향하여 조립할 수 있고, 도 6에서와 같이 전극탭(17,19)을 탭 홀(110`)에 끼우는 조립공정이 불필요하게 된다. 또한, 후방 측에는 제2 리브(312) 및 제3 리브(313)가 하방 위치와 상방 위치에서 전극탭(17,19)을 지지해줌으로써, 전극탭(17,19)의 용접 작업이 안정적으로 이루어질 수 있고, 전극탭(17,19)의 휨 변형을 방지하여 주변 부품과의 단락을 방지할 수 있다.

도 9는 본 발명의 다른 실시형태에서 적용될 수 있는 절연 부재(250)의 변형을 보여준다. 그리고, 도 10은 도 9에 도시된 구성들의 결합 상태를 보여주는 도면이다. 도 11은 도 9에 도시된 절연 부재(250)의 권취를 보여주는 도면이다.

도면을 참조하면, 상기 절연 부재(250)는 절연 스페이스(110)에 형성된 용접 개구(G)를 밀봉하도록 절연 스페이서(110)의 외주를 따라 부착된다. 이때, 상기 절연 부재(250)는 절연 스페이서(110)와 더불어, 전극 조립체(10)의 외주를 함께 둘러싸도록 권취될 수 있다. 즉, 상기 절연 스페이서(110)와 전극 조립체(10)는 절연 부재(150)에 의해 결합될 수 있다.

상기 절연 부재(150)는, 절연 스페이서(110)와 전극 조립체(10)의 서로 맞닿는 부분을 둘러싸도록 감싸진 테이프 형태의 부재로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 절연 부재(150)는 절연 스페이서(110)와 전극 조립체(10)의 외주를 함께 감싸도록 부착될 수 있다.

상기 절연 부재(150)는 절연 스페이서(110)와 전극 조립체(10)를 서로에 대해 결합시킴으로써 전극탭(17,19)의 절연성을 강화시킬 수 있다. 예를 들어, 전극 조립체(10) 상에 결합된 절연 스페이서(110)를 통하여, 절연 스페이서(110) 상에 조립된 전극탭(17,19)의 위치 고정이 확실하게 이루어질 수 있고, 전극탭(17,19)이 케이스(20) 내벽에 닿아 단락이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

상기 절연 부재(250)에 의해 상호 결합된 전극 조립체(10)와 절연 스페이서(110)는 함께 케이스(20) 내에 수납될 수 있다. 상호 결합된 전극 조립체(10)와 절연 스페이서(110)가 케이스(20) 내에 함께 수납되므로, 케이스(20) 내로의 삽입이 용이하게 이루어질 수 있다. 상기 절연 부재(250)는 전극 조립체(10) 및 절연 스페이서(110)의 외주면과 상기 케이스(20)의 내면 사이에 형성될 수 있다. 상기 절연 부재(250)는 전극 조립체(10)와 케이스(20) 간의 유격으로 인한 흔들림을 방지할 수 있고, 전극탭(17,19)이 케이스(20) 내벽에 닿는 것을 방지할 수 있다.

예를 들어, 전극 조립체(10)와 일체화된 절연 스페이서(110)에 의해, 절연 스페이서(110)를 관통하는 전극탭(17,19)의 위치가 견고하게 고정될 수 있다. 즉, 낙하 충격과 같은 외부 충격에도 불구하고 전극탭(17,19)의 위치가 견고하게 고정됨으로써, 예를 들어, 전극탭(17,19) 주변의 케이스(20)와의 전기적인 간섭이나 단락이 방지될 수 있다. 특히, 고용량 고출력 배터리의 경우에는 다수의 전극탭(17,19)을 포함하므로, 전극탭(17,19)이 케이스(20) 내벽에 닿아 전기적인 단락이 발생될 위험이 상대적으로 높고, 때문에 전극탭(17,19)의 절연성을 강화시킬 필요가 크다. 이런 점에서 절연 부재(250)를 적용한 본 발명은 고용량 고출력 배터리에 유리하게 적용될 수 있다.

상기 배터리는 고 주파수의 구동 환경에 노출될 수 있는데, 예를 들어, 전동 공구의 구동 전원으로 적용되는 배터리는 전동 공구의 가동에 따라 높은 주파수의 진동 환경에 노출되게 된다. 또한 안전성 테스트의 일종으로 낙하 테스트를 통하여 자유 낙하의 환경에 노출될 수도 있다.

본 발명의 일 실시형태에서는 전극 조립체(10)와 절연 스페이서(110)를 서로 결속시킴으로써 고 주파수 진동이나 자유 낙하와 같은 가혹한 환경에서도 전극 조립체(10), 특히 전극탭(17,19)의 절연성을 높은 신뢰도로 확보할 수 있다.

상기 절연 부재(250)는 전극 조립체(10)와 절연 스페이서(110)의 경계를 감싸도록 전극 조립체(10)의 외주를 따라 연속적으로 형성된 테이프 형태로 형성될 수 있다.

상기 절연 부재(250)는 전극 조립체(10)와 절연 스페이서(110)를 적정 이상의 강도로 결합한다면, 여하의 형태로도 가능하다. 예를 들어, 상기 절연 부재(250)는 전극 조립체(10)와 절연 스페이서(110)의 경계를 따라 불연속적인 형태로 형성될 수도 있다. 또한, 상기 절연 부재(250)는 전극 조립체(10)와 절연 스페이서(110)의 경계를 온전하게 둘러싸지 않고 부분적으로만 둘러싸는 형태로 형성될 수도 있다.

전극 조립체(10) 상에서 절연 스페이서(110)의 위치를 적정 이상의 결합력으로 고정할 수 있다면, 절연 스페이서(110)를 통하여 노출되는 전극탭(17,19)의 위치를 고정할 수 있고, 전극탭(17,19)의 절연이라는 목적을 달성할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시형태에서 상기 절연 부재(250)는 전극 조립체(10)와 절연 스페이서(110)를 전체적으로 둘러쌀 수 있다. 예를 들어, 상기 절연 부재(250)는 전극 조립체(10)와 절연 스페이서(110)를 나선 형태로 연속적으로 감싸서 전체적으로 둘러쌀 수 있다. 여기서, 전체적으로 둘러싼다는 것은, 예를 들어, 전극 조립체(10)와 절연 스페이서(110)의 외주면 전체를 둘러싼다는 것을 의미할 수 있다. 절연 부재(250)는 전극 조립체(10)의 권취 방향과 대체로 같은 방향을 따라 권취되며 전극 조립체(10)와 절연 스페이서(110)의 외주면 전체를 둘러쌀 수 있다.

도 12a 및 도 12b에는 본 발명의 변형된 실시형태를 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 상기 배터리는 전극 조립체(10)와 전극 조립체(10) 상에 배치된 캡 플레이트(230)를 포함하고, 상기 전극 조립체(10)와 캡 플레이트(230) 사이에 개재되는 절연 스페이서(410)를 포함한다.

상기 절연 스페이서(410)와 캡 플레이트(230)는 서로에 대한 결합 구조를 포함한다. 예를 들어, 상기 캡 플레이트(230)는 그 상면으로 노출된 양극 단자(237) 및 음극 단자(139)를 포함하는데, 상기 양극 단자(237)는 캡 플레이트(230)로부터 일체적으로 돌출된 돌출 부분으로 이루어질 수 있다. 즉, 상기 양극 단자(237)의 저면은 오목한 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 이러한 형태의 양극 단자(237)는 캡 플레이트(230)를 형성하기 위한 금형 설계를 통하여 형성될 수 있다.

상기 절연 스페이서(410)는 상기 양극 단자(237)와 정합되는 볼록한 형상의 돌출부(437)를 포함할 수 있다. 이렇게 서로 정합되는 형상의 양극 단자(237)와 돌출부(437)가 서로에 대해 끼워짐으로써 캡 플레이트(230)와 절연 스페이서(410)의 결합이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 결합 핀(131)이나 음극 단자(139)를 이용하여, 캡 플레이트(230)와 전극 리드(127,129) 간의 결합이 이루어진 다음에, 캡 플레이트(230)와 절연 스페이서(410) 간의 결합이 이루어질 수 있다. 그런 다음에, 전극탭(17,19)과 전극 리드(127,129) 간의 용접이 이루어질 수 있다. 이때, 캡 플레이트(230)와 절연 스페이서(410) 간의 결합은 서로 정합하는 형상의 양극 단자(237)와 돌출부(410)를 통하여 이루어질 수 있다.

도 12a 및 도 12b에 도시된 실시형태에서는, 캡 플레이트(230)로부터 일체적으로 돌출 형성된 양극 단자(237)를 이용하여 절연 스페이서(410)와의 결합을 형성한다. 이것은 캡 플레이트(230)의 양극 단자(237)를 이용함으로써 결합을 위한 추가적인 구조를 생략하기 위한 것이다. 그러나, 본 발명의 기술적 범위는 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 캡 플레이트(230) 및 절연 스페이서(410) 중 어느 하나에 돌출부(437)가 형성되고, 다른 하나에 정합되는 형상의 구멍 또는 오목부가 형성되면, 캡 플레이트(230)와 절연 스페이서(410) 간의 결합이 가능하다. 여기서, 상기 오목부란 볼록한 형상의 돌출부와 끼워질 수 있는 여하의 구조를 포함하는 광의적인 의미로서, 예를 들어, 홈이나 함입부 등을 포함할 수 있다.

도 13a 내지 도 13b는 본 발명의 변형된 실시형태를 설명하기 위한 도면이다. 도면을 참조하면, 상기 배터리는, 전극 조립체(10)와, 상기 전극 조립체(10) 상에 배치된 캡 플레이트(130)를 포함하고, 상기 전극 조립체(10)와 캡 플레이트(130) 사이의 절연 스페이서(510)를 포함한다. 상기 절연 스페이서(510)는 캡 플레이트(130) 밑에 배치되어 캡 플레이트(130)의 절연을 담당할 수 있다. 즉, 상기 절연 스페이서(510)는 캡 플레이트(130)와 전극탭(127,129) 간의 절연을 담당할 수 있다. 예를 들어, 상기 절연 스페이서(510)는, 도 1에 도시된 절연 스페이서(110)와 절연 플레이트(124,125)의 기능을 함께 수행할 수 있다.

상기 캡 플레이트(130)와 절연 스페이서(510)와 전극 리드(127,129)는 이러한 순서로 배치되어, 이들은 하나의 공정을 통하여 일괄적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 캡 플레이트(130)와 절연 스페이서(510)와 전극 리드(127,129)를 순차적으로 배치하고, 캡 플레이트(130)로부터 돌출된 결합 핀(131) 및 음극 단자(139)를 이용하여 이들을 일체적으로 결합할 수 있다.

보다 구체적으로, 캡 플레이트(130)로부터 돌출된 결합 핀(131)을, 절연 스페이서(510)와 양극 리드(127)에 순차적으로 관통시키고, 양극 리드(127)의 저면으로 노출된 결합 핀(131)의 하부를 리벳팅 또는 스피닝 가공하는 방식으로 결합 핀(131)의 하부를 양극 리드(127)의 저면에 대해 압착 결합시킬 수 있다.

또한, 캡 플레이트(130)의 상부로부터 캡 플레이트(130), 절연 스페이서(510) 및 음극 리드(129)를 순차적으로 관통하도록 음극 단자(139)를 조립하고, 음극 리드(129)의 저면으로 노출된 음극 단자(139)의 하부를 리벳팅 또는 스피닝 가공하는 방식으로, 음극 단자(139)의 하부를 음극 리드(129)의 저면에 대해 압착 결합시킬 수 있다.

상기 절연 스페이서(510)는 실질적으로, 도 1에 도시된 절연 스페이서(110) 및 절연 플레이트(124,125)의 기능을 함께 수행함으로써, 절연 플레이트(124,125)의 구성을 생략할 수 있다.

도 14는 본 발명의 변형된 실시형태에서 적용될 수 있는 양극 리드(227)의 구조를 보여주는 도면이다. 도면을 참조하면, 상기 양극 리드(227)는 캡 플레이트(130)와 마주하도록 배치된 제1 부분(227a)과, 양극탭(17)과 마주하도록 배치된 제2 부분(227b)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제2 부분(227b)은 분기된 형태를 가질 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 양극 리드(227)의 제2 부분(227b)에는 결합 핀(131)과의 기계적인 간섭을 피하기 위한 결합 홀(227`)이 형성될 수 있다. 상기 결합 홀(227`)은 캡 플레이트(130)와 양극 리드(227)의 결합 과정에서, 결합 핀(131)의 일단에 대해 리벳팅이나 스피닝 가공을 적용할 때, 가공 툴에 의해 압착된 결합 핀(131) 단부의 팽창을 수용하기 위한 여유 공간을 제공한다. 즉, 결합 핀(131)의 일단은 외주로 팽창된 머리부를 형성하면서 결합면에 대해 압착되는데, 결합 핀(131)의 머리부는 상기 결합 홀(227`)에 의해 수용될 수 있다.

양극 리드(227)의 전체적인 형상은 온전한 판 상의 제1 부분(227a)과, 결합 홀(227`)에 의해 두 갈래로 분기된 제2 부분(227b)을 포함하고, 이들 제1, 제2 부분(227a,227b)이 서로에 대해 절곡된 형태를 가질 수 있다.

본 발명의 다른 실시형태에서 상기 양극 리드(227)는 결합 홀(227`)을 갖지 않을 수 있다. 예를 들어, 캡 플레이트(130)와 양극 리드(227) 간의 결합을 매개하는 결합 핀(131)의 크기에 따라 상기 양극 리드(227)는 결합 홀(227`)을 갖지 않을 수 있다. 예를 들어, 결합 핀(131)의 크기가 상대적으로 큰 경우, 예를 들어, 결합 핀(131)이 대직경을 갖는 경우라면, 양극 리드(227)에 결합 홀(227`)을 형성하는 것이 권장될 수 있다. 그러나 이와 달리, 상기 결합 핀(131)의 크기가 상대적으로 작은 경우, 예를 들어, 결합 핀(131)이 소직경을 갖는 경우라면, 양극 리드(227)에 결합 홀(227`)이 형성되지 않을 수 있다. 양극 리드(227)에 결합 홀(227`)이 형성되면, 양극 리드(227)의 제2 부분(227b)이 분할되어 기계적인 강도가 떨어질 수 있기 때문이다. 예를 들어, 결합 핀(131)의 크기는 캡 플레이트(130)와 양극 리드(227) 간에 요구되는 기계적인 강도에 따라 달라질 수 있다.

도 15a 내지 도 15c는 본 발명의 변형된 실시형태에서 적용될 수 있는 양극 리드(327)의 구조를 보여주는 도면이다. 상기 양극 리드(327)의 일부 또는 전부는 두 겹으로 형성될 수 있다. 상기 양극 리드(327)는 캡 플레이트(130)와의 결합을 형성하는 제1 부분(327a)과, 양극탭(17)과의 결합을 형성하는 제2 부분(327b)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 제2 부분(327b)은 두 겹으로 형성될 수 있다. 즉, 도면에서 도시된 바와 같이, 상기 양극 리드(327)의 제2 부분(327b)은 제1층(327b1)과 제2층(327b2)을 포함하는 두 겹의 구조를 가질 수 있다. 상기 제1층(327b1)은 제1 부분(327a)과 연결된 부분이며, 결합 홀(327`)에 의해 두 갈래로 분기되어 있다. 그리고, 상기 제2층(327b2)은 제1층(327b1)과 연결된 부분이며, 온전한 판 상의 형태로 형성된다. 상기 제2층(327b2)은 접철부(f)를 따라 제1층(327b1) 상으로 포개어짐으로써 두 겹 구조의 제2 부분(327)을 형성하게 된다. 이때, 상기 제2층(327b2)은 제1층(327b1)에 형성된 결합 홀(327`)의 일부를 덮지만, 제1층(327b1) 보다는 협소한 폭으로 형성되어 적어도 결합 홀(327`)의 일부(제1 부분 327a과 인접한 결합 홀 327` 일부)는 노출시키는 크기로 형성될 수 있다.

이렇게 양극 리드(327)의 일부 또는 전부를 두 겹으로 형성하면, 양극 리드(327)의 기계적인 강도가 향상될 수 있다. 양극 리드(327)의 기계적인 강도가 향상되면, 양극 리드(327)의 유동량이 감소하게 된다.

도 16a 및 도 16b에는 도 15a 내지 도 15c에 도시된 양극 리드가 적용된 서로 다른 구조를 보여준다. 즉, 도 16a 및 도 16b에서 볼 수 있듯이, 양극탭(17)과의 결합을 형성하는 양극 리드(327)의 제2 부분(327b)은 모두 두 겹으로 형성된다. 이때, 도 16a에 도시된 실시형태에서는 제1층(327b1)과 제2층(327b2)의 사이로 양극 리드(17)가 개재된다. 즉, 제1층(327b1) 위로 양극탭(17)이 포개지고 그 위로 제2층(327b2)을 덮는다. 즉, 양극탭(17)을 감싸도록 전후로 제1층(327b1), 제2층(327b2)이 배치된 후에 용접이 수행될 수 있다. 이때, 제1층(327b1), 제2층(327b2)을 포함하는 양극 리드(327)가 양극탭(17)을 감싸게 되므로, 용접 강도가 그만큼 향상될 수 있다.

결합 홀(327`)로 일정 면적이 배제된 제1층(327b1) 위로 바로 양극탭(17)을 용접하면, 그만큼 용접 면적이 줄어들어 용접 강도가 떨어지므로, 온전한 형상의 제2층(327b2)과 양극탭(17) 간에 용접을 수행하는 것이다.

한편, 도 16b에 도시된 실시형태에서는 제1층(327b1) 위로 제2층(327b2)이 배치되고, 그 위에 양극탭(17)이 배치된다. 즉, 상기 양극탭(17)은 제1층(327b1)과 제2층(327b2)의 두 겹 위에 배치되며, 제2층(327b2) 위로 양극탭(17)을 배치하고, 이들 간에 용접을 수행하는 것이다. 앞서와 유사하게, 결합 홀(327`)로 일정 면적이 배제된 제1층(327a) 위로 바로 양극탭(17)을 용접하면, 그만큼 용접 면적이 줄어들어 용접 강도가 떨어지므로, 온전한 형상의 제2층(327b2)과 양극탭(17) 간에 용접을 수행하는 것이다.

도 17은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 양극 리드(427)의 구조를 보여준다. 상기 양극 리드(427)는 양극탭(17)과의 결합을 형성하는 제2 부분(427b)을 두 겹으로 형성한다. 이때, 상기 제2 부분(427b)의 제1층(427b1)과 제2층(427b2)은 모두 결합 홀(427`)을 포함한다. 보다 구체적으로, 상기 제1층(427b1)과 제2층(427b2)은 서로 연결되어 있고, 접철부(f)을 중심으로 서로에 대해 접혀짐으로써 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2층(427b2)은 제1 부분(427a)을 향하는 방향으로 접어 올려질 수 있다. 상기 제2층(427b2)이 접어 올려질 때, 제1 부분(427a)과 맞닿게 조립될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 부분(427a)은, 제2 부분(427b)의 제1층(427b1)과 제2층(427b2)의 서로 다른 부분에서 지지될 수 있으므로, 제1 부분(427a)과, 제2 부분(427b) 간의 절곡부의 강도가 향상될 수 있다.

도 18은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 양극 리드(527)의 구조를 보여준다. 상기 양극 리드(527)는 캡 플레이트(130)에 결합되는 제1 부분(527a)을 두 겹으로 형성한다. 상기 제1 부분(527a)은 제1층(527a1)과 제2층(527a2)을 포함한다. 상기 제1층(527a1)과 제2층(527a2)은 서로 연결되며, 서로에 대해 겹쳐짐으로써, 두 겹의 제1 부분(527a)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1층(527a1)과 제2층(527a2)은 접철선(f)을 중심으로 서로에 대해 겹쳐지는 방향으로 포개어져서 두 겹의 제1 부분(527a)을 형성할 수 있다.

도 19는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 양극 리드(627)의 구조를 보여준다. 도면을 참조하면, 상기 양극 리드(627)는 두 겹으로 형성된 제1 부분(627a)과 두 겹으로 형성된 제2 부분(627b)을 포함한다. 예를 들어, 상기 제1 부분(627a)은 제1 접철부(f1)를 통하여 서로 겹쳐지게 형성된 제1층(627a1)과 제2층(627a2)을 포함하고, 상기 제2 부분(627b)은 제2 접철부(f2)를 통하여 서로 겹쳐지게 형성된 제1층(627b1)과 제2층(627b2)을 포함한다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10 : 전극 조립체 11 : 양극판
13 : 음극판 15 : 세퍼레이터
17 : 양극탭 19 : 음극탭
20 : 케이스 110 : 절연 스페이서
110` : 탭 홀 124,125 : 절연 플레이트
125`,129`,130` : 단자 홀
127 : 양극 리드 129 : 음극 리드
130 : 캡 플레이트 135 : 가스켓
137 : 양극 단자 139 : 음극 단자
150 : 절연 부재

Claims

전극 조립체;
상기 전극 조립체로부터 인출된 전극탭이 조립되는 절연 스페이서; 및
상기 전극탭이 용접되는 전극 리드;를 포함하고,
상기 절연 스페이서의 전극탭 조립위치에는 상기 전극탭을 노출시키기 위한 용접 개구가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리.
제1항에 있어서,
상기 용접 개구를 차단하기 위해 상기 절연 스페이서 상에 결합되는 절연 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리.
제2항에 있어서,
상기 절연 부재는 상기 전극 조립체와 절연 스페이서를 상호 결합하는 것을 특징으로 하는 배터리.
제3항에 있어서,
상기 절연 부재는 상기 전극 조립체와 절연 스페이서를 전체적으로 감싸는 것을 특징으로 하는 배터리.
제2항에 있어서,
상기 절연 부재는 전해질과 반응하여 접착성을 나타내는 고분자 필름으로 마련되는 것을 특징으로 하는 배터리.
제1항에 있어서,
상기 용접 개구는 상기 전극탭 조립위치의 전후방을 관통하도록 형성된 것을 특징으로 하는 배터리.
제1항에 있어서,
상기 용접 개구는 상기 절연 스페이서의 전후방으로 형성된 제1, 제2 리브에 의해 상하 높이가 정의되는 것을 특징으로 하는 배터리.
제7항에 있어서,
상기 제1, 제2 리브는 상기 절연 스페이서의 하부에 형성되고,
상기 용접 개구는 상기 제1, 제2 리브의 상방에 형성된 것을 특징으로 하는 배터리.
제7항에 있어서,
전방 측 제1 리브는 상기 절연 스페이서의 상부에 형성되고,
후방 측 제2 리브는 상기 절연 스페이서의 하부에 형성되며,
상기 용접 개구는 상기 제1, 제2 리브 사이의 공간으로 형성된 것을 특징으로 하는 배터리.
제1항에 있어서,
상기 절연 스페이서의 전극 조립체를 향하는 면은,
절연 스페이서의 상하 양면 중에서 보다 넓은 접촉 면적을 가지는 면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리.
제1항에 있어서,
상기 절연 스페이서는 상기 캡 플레이트에 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리.
제11항에 있어서,
상기 절연 스페이서와 캡 플레이트 중 어느 한편에는 돌출부가 형성되고,
다른 한편에는 상기 돌출부와 정합되는 형상의 구멍 또는 오목부가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리.
제1항에 있어서,
상기 절연 스페이서는 상기 캡 플레이트와 전극 리드 사이에 개재되는 것을 특징으로 하는 배터리.
제1항에 있어서,
상기 용접 개구의 폭은, 상기 전극탭의 폭 보다 넓은 것을 특징으로 하는 배터리.
제1항에 있어서,
상기 전극 조립체는, 세퍼레이터를 사이에 개재한 양극판 및 음극판을 포함하고,
상기 전극 조립체의 최외곽에는 양극판이 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리.
제1항에 있어서,
상기 전극 리드는 상기 절연 스페이서의 용접 개구 주변에 배치되고,
상기 전극 리드의 폭은 상기 용접 개구의 폭 보다 넓은 것을 특징으로 하는 배터리.
제1항에 있어서,
상기 전극 리드의 일부 또는 전부는 두 겹으로 형성된 것을 특징으로 하는 배터리.