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1. (WO2019050181) SECONDARY BATTERY
Document

명세서

발명의 명칭

기술분야

1   2  

배경기술

3   4   5   6  

발명의 상세한 설명

기술적 과제

7   8   9   10  

과제 해결 수단

11   12   13   14   15   16   17   18   19   20  

발명의 효과

21   22   23   24  

도면의 간단한 설명

25   26   27   28   29   30   31   32   33   34   35   36   37   38   39   40   41   42  

발명의 실시를 위한 형태

43   44   45   46   47   48   49   50   51   52   53   54   55   56   57   58   59   60   61   62   63   64   65   66   67   68   69   70   71   72   73   74   75   76   77   78   79   80   81  

산업상 이용가능성

82   83   84  

청구범위

1   2   3   4   5   6   7   8   9  

도면

1   2   3   4  

명세서

발명의 명칭 : 이차 전지

기술분야

[1]
본 발명은 이차 전지에 관한 것이다. 구체적으로는 전극 단자부들을 측면에 구비하는 이차전지에 관한 것이다.
[2]

배경기술

[3]
이차 전지(Secondary 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.
[4]
상기 이차 전지는, 양, 음극판 사이에 절연체인 세퍼레이터(separator)를 개재하여 형성된 전극 조립체와 전해액을 케이스에 내장 설치하고, 케이스에 캡 플레이트를 설치하여 구성된다. 여기서, 상기 전극 조립체의 대표적인 예로는 젤리-롤 형태를 들 수 있다. 이러한 젤리 롤 형태의 전극 조립체는 전극 조립체 상부 측면으로 무지부가 돌출되고 상기 상부 측면으로 집전체가 연결되는 방식을 이용한다.
[5]
일반적인 구조의 이차전지는 전극 단자부들의 위치가 상부면에 위치하는데, 이러한 전극 단자부들의 위치를 측면 또는 좌우 방향에 위치해야 하는 경우가 발생한다. 이러한 경우 셀의 높이 방향의 모듈 공간을 줄이기 위한 구조가 요구된다.
[6]

발명의 상세한 설명

기술적 과제

[7]
본 발명은 배터리 셀의 인접 배터리 셀과의 연결을 위한 버스바 용접부를 상부 또는 하부에서 측면부로 위치시킬 수 있는 구조를 제공하는 이차전지를 제공한다.
[8]
또한, 본 발명은 배터리 셀의 버스바 연결부를 측면부로 위치시켜 배터리 모듈의 높이를 줄일 수 있는 이차전지를 제공한다.
[9]
또한, 본 발명은 버스바 연결부를 측면부에 위치시킬 때 공간 제약으로 측면에 벤트 플레이트 구조를 위치시킬 수 없는 경우 상부에 벤트 플레이트를 형성할 수 있도록 하는 이차전지를 제공한다.
[10]

과제 해결 수단

[11]
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는, 케이스; 상기 케이스에 삽입되고 제1 전극판, 제2 전극판 및 상기 제1 전극판과 제2 전극판 사이에 형성된 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체; 상기 전극 조립체의 상부에 위치한 캡 어셈블리; 상기 케이스의 일 측면에 형성된 제1 전극 단자; 상기 전극 조립체의 제2 전극탭에 연결되어 상기 케이스의 상부로 연결된 제2 집전체; 상기 제2 집전체에 연결되고 상기 케이스의 상부에서 상기 케이스의 일 측면으로 절곡되어 연장 형성된 제2 극 터미널 플레이트; 및 상기 제2 극 터미널 플레이트 연결된 제2 전극 단자;을 포함한다.
[12]
일 실시예에서, 상기 캡 어셈블리는 배터리 셀 내부 압력의 증가 시 파단되는 벤트 플레이트를 포함한다.
[13]
일 실시예에서, 상기 전극 조립체는 측면으로 돌출된 제1 전극탭 및 상기 제2 전극탭을 포함하며, 상기 제1 전극탭은 제1 집전체를 통해 상기 캡 어셈블리 및 상기 케이스에 연결된다.
[14]
이때, 상기 제1 전극탭 및 상기 제2 전극탭은 상기 전극 조립체의 양측 측면으로 돌출되고, 상기 제1 집전체 및 상기 제2 집전체는 상기 전극 조립체의 측면에서 상기 전극 조립체의 상부로 절곡되어 연장 형성된다.
[15]
다른 실시예에서, 상기 이차전지는 상기 케이스에 연결된 제1 극 터미널 플레이트를 더 포함하며, 상기 제1 전극 단자는 상기 제1극 터미널 플레이트에 연결된다.
[16]
일 실시예에서, 상기 이차전지는, 상기 제2 집전체에 전기적으로 연결되며, 상기 캡 어셈블리를 관통하여 형성된 제2극 단자 기둥을 더 포함하고, 상기 제2 극 단자 기둥은 상기 제2 극 터미널 플레이트에 전기적으로 연결된다.
[17]
바람직하게는, 상기 이차전지는 상기 캡 어셈블리와 상기 제2극 터미널 플레이트 사이에 배치되는 단자 절연 부재; 및 상기 단자 절연 부재와 상기 캡 어셈블리 사이에 배치되는 가스켓을 더 포함하며, 상기 제2극 단자 기둥은 상기 단자 절연 부재를 관통하여 상기 제2 집전체에 결합되는 기둥부와, 상기 가스켓 위에서 상기 기둥부 측면 방향으로 평평하게 돌출 연장된 리벳부를 포함하고, 상기 가스켓은 그 일부가 상기 캡 어셈블리를 관통하며 상기 캡 어셈블리의 상부에 얹혀지고, 상기 제2극 단자 기둥의 기둥부를 둘러싸도록 형성된다.
[18]
바람직하게는, 상기 캡 어셈블리는, 상기 제2 극 터미널 플레이트 아래에 위치하여, 배터리 셀 내부 압력의 증가 시 반전되어 상기 캡 어셈블리와 상기 제2 극 터미널 플레이트 사이를 전기적으로 단락시키기 위한 반전 플레이트를 포함한다.
[19]
바람직하게는, 상기 이차전지는 연장 터미널 플레이트와 상기 케이스 사이에 위치한 절연성 고정부재; 및 상기 캡 어셈블리와 상기 제2 집전체 사이에 위치하고 상기 제2극 단자 기둥이 이를 관통하여 상기 제2 집전체에 연결되도록 상기 제2극 단자 기둥을 둘러싸는 제2극 절연 부재를 더 포함한다.
[20]

발명의 효과

[21]
본 발명에 따른 이차전지는 기존의 상부 방향의 전극 단자부를 형성하는 이차전지와 비교하여 이차전지의 높이를 줄일 수 있어 배터리 모듈의 높이 방향의 공간을 감소시킬 수 있다.
[22]
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는 측면의 좁은 공간 제약 때문에 측면에 벤트 플레이트 등의 구조물을 형성하지 못하더라도 상부에 이러한 벤트 플레이트 등의 구조물을 형성하면서도 전극 단자부를 측면에 위치시킬 수 있다.
[23]
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는 캡 플레이트 또는 캡 어셈블리 조립 후 음극 터미널 플레이트를 측면에 부착할 수 있다.
[24]

도면의 간단한 설명

[25]
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 도시한 사시도이다.
[26]
도 2는 도 1에서 II-II 선을 따라 잘라본 단면도이다.
[27]
도 3은 본 발명의 일 실시예에 다른 제2 전극 단자부의 부품의 분해된 구성도를 나타낸다.
[28]
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 다른 이차전지의 단면도이다.
[29]
[30]
[부호의 설명]
[31]
10; 전극 조립체 20; 캡 플레이트
[32]
24; 벤트 플레이트 26; 케이스
[33]
30; 제1 전극 단자부 40; 제2 전극 단자부
[34]
31; 제1 단자 32; 제1극 터미널 플레이트
[35]
41; 제2 단자 42; 제2극 터미널 플레이트
[36]
43; 절연성 고정부재 44; 제2극 절연 부재
[37]
45; 단자 절연 부재
[38]
46; 제2극 단자 기둥 47; 가스켓
[39]
48; 반전 플레이트 50, 70; 집전체
[40]
11a, 12a; 무지부 60; 80; 고정부재
[41]
26; 케이스 100, 200; 이차 전지
[42]

발명의 실시를 위한 형태

[43]
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
[44]
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
[45]
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.
[46]
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise, include)" 및/또는 "포함하는(comprising, including)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
[47]
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
[48]
"하부(beneath)", "아래(below)", "낮은(lower)", "상부(above)", "위(upper)"와 같은 공간에 관련된 용어가 도면에 도시된 한 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징의 용이한 이해를 위해 이용될 수 있다. 이러한 공간에 관련된 용어는 본 발명의 다양한 공정 상태 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 요소 또는 특징이 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소 또는 특징은 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "아래"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.
[49]
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에서 II-II 선을 따라 잘라본 단면도이다.
[50]
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 다른 이차전지(100)는 제1 전극과 제2 전극 사이에 세퍼레이터를 개재하여 적층되어 형성된 복수의 전극 조립체(10), 전극 조립체(10)를 수용하는 케이스(26), 전극 조립체(10)과 전기적으로 연결되는 제1 전극 단자부(30)과 제2 전극 단자부(40) 및 케이스(26)에 형성된 개구에 결합되는 캡 플레이트(20) 및 케이스(26) 내에 설치되는 제1 및 제2 고정부재들(60, 80)를 포함한다.
[51]
본 실시예에 따른 이차전지(100)는 리튬 이온 이차전지로서 각형인 것으로 예로서 설명한다. 다만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 본 발명은 리튬 폴리머 전지 등의 전지에 적용될 수 있다.
[52]
또한, 제1 전극(미도시)는 음극으로 제2 전극(미도시)는 양극으로 구성될 수 있으며, 반대로 제1 전극은 양극으로 제2 전극은 음극으로 구성될 수도 있다. 다만, 본 발명에서는 설명의 편의를 위하여 음극과 양극 대신에 제1 전극과 제2 전극으로 설명하기로 한다.
[53]
전극 조립체(10)는 제1 전극과 제2 전극 및 세퍼레이터로 구성된 다수의 전극 조립체들이 스택 타입으로 적층되는 형태로 이루어질 수 있다.
[54]
여기서 제1 전극과 제2 전극은 각각 박판의 금속 호일로 이루어지는 집전체와 각각의 집전체의 표면에 코팅되는 활물질을 포함한다.
[55]
또한, 제1 전극과 제2 전극의 집전체에 활물질이 코팅되는 코팅부와, 집전체에 활물질이 코팅되지 않는 제1 무지부(11a) 및 제2 무지부(12a)로 구획될 수 있다. 코팅부는 전극 조립체(10)에서 제1 전극과 제2 전극의 대부분을 형성하며, 제1 및 제2 무지부(11a, 12a)는 복수 개의 시트(sheet)로 이루어진 스택 타입의 전극 조립체(10)의 수평 양측에 각각 배치된다.
[56]
이러한 전극 조립체(10)의 제1 무지부(11a)에는 제1 전극 단자부(30)가 제1 집전체(50)를 매개로 하여 전기적으로 연결되고, 제2 무지부(12a)에는 제2 전극 단자부(40)가 제2 집전체(70)를 매개로 하여 전기적으로 연결된다.
[57]
본 발명의 일 실시예에서는 이차전지(100)의 높이를 줄이기 위해 전극 조립체(10)의 제1 무지부(11a)와 제2 무지부(12a)는 전극 조립체(10)의 측면 방향으로 돌출된다. 이에 따라 제1 집전체(50)는 제1 무지부(11a)에 전기적으로 연결되어 케이스(26) 내부에서 전극 조립체(10)의 측면에서 상부 방향으로 연장 형성되도록 절곡된 형상을 가지며, 제2 집전체(70)는 제2 무지부(12a)에 전기적으로 연결되어 케이스(26) 내부에서 전극 조립체(10)의 측면에서 상부 방향으로 연장 형성되도록 절곡된 형상을 갖는다. 또한, 제1 집전체(50)는 케이스(26)와 전기적으로 연결되고, 제2 집전체(70)는 제2 전극 단자부(40)와의 연결을 위해 제2극 단자 기둥(46)과 전기적으로 연결된다.
[58]
여기서 제 1 전극 단자부(30)는 제1 단자(31)를 포함할 수 있고, 제2 전극 단자부(40)는 제2 단자(41)를 포함할 수 있다. 제1 단자(31)는 케이스(26)와 일체로 결합될 수 있고, 제2 단자(43)는 추후 설명할 제2극 터미널 플레이트(42) 와 일체로 결합될 수 있다.
[59]
케이스(26)는 대략 직육면체 형상으로 이루어지며, 일면에는 개방된 개구가 형성된다.
[60]
다만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 케이스는 원통형, 파우치형 등 다양한 형태로 이루어질 수 있다.
[61]
캡 플레이트(20)는 얇은 판재로 이루어지며, 케이스(26)의 개구에 결합되어 개구를 밀폐한다, 또한, 캡 플레이트(20)에는 밀폐된 케이스(26)의 내부로 전해액을 주입하는 전해액 주입구(21)가 형성되고, 전해액 주입구(21)는 전해액 주입 후, 밀봉마개(22)에 의하여 밀봉된다. 또한, 캡 플레이트(20)에는 밀폐된 케이스(26)의 내부 압력이 설정된 압력 이상일 때 파단되는 벤트 플레이트(24)가 설치되는 벤트 홀(23)이 형성된다.
[62]
제1 전극 단자부(30)는 제1 단자(31)를 포함하며 케이스(26)의 일측 측면에 초음파 용접되어 결합된다. 이에 따라 제1 단자(31)는 제1 집전체(50)를 통해 제1 무지부(11a)와 전기적으로 연결된다. 제2 전극 단자부(40)는 제2 단자(41), 제2극 터미널 플레이트(42), 절연성 고정부재(43), 제2극 절연 부재(44), 단자 절연 부재(45), 제2극 단자 기둥(46) 및 가스켓(47)을 포함한다. 제2 전극 단자부(40)의 구체적인 구성 및 연결은 도 3을 참조하여 아래에서 자세히 설명한다.
[63]
본 실시예에 따르면 캡 플레이트(20)는 도전성의 케이스(26)에 의하여 제1 전극 단자부(30)와 전기적으로 연결될 수 있기 때문에, 음극 또는 양극의 극성을 가지는 것이 가능하다.
[64]
한편, 본 실시예에 따른 제1 단자(31) 및 제2 단자(41)는 플레이트 타입의 단자가 아닌 원기둥 형상으로 이루어진 단자(미도시)를 포함할 수 있다.
[65]
반전 플레이트(48)는 제2극 터미널 플레이트(46) 아래에 배치되며, 캡 플레이트(20)에 형성된 구멍에 그 테두리가 접합되도록 형성된다. 반전 플레이트(48)는 배터리 셀 내부의 압력이 증가할 때 반전되어 상기 제2극 터미널 플레이트(46)와 접촉되어 상기 제2 극 터미널 플레이트(46)와 케이스(26) 즉 캡 플레이트(20)와 전기적으로 연결되어 단락이 되도록 하는 기능을 한다.
[66]
도 3은 본 발명의 일 실시예에 다른 제2 전극 단자부의 부품의 분해된 구성도를 나타낸다.
[67]
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 제2 전극 단자부(40)는 상술한 바와 같이, 제2 단자(41), 제2극 터미널 플레이트(42), 절연성 고정부재(43), 제2극 절연 부재(44), 단자 절연 부재(45), 제2극 단자 기둥(46) 및 가스켓(47)을 포함한다. 제2 집전체(70)는 ㄱ 자 형태로 절곡되어 있으며, 절곡된 일 영역은 제2 무지부(12a)와 결합되며, 절곡된 다른 일 영역은 제2극 단자 기둥(46)과 전기적으로 연결된다.
[68]
제2극 단자 기둥(46)는 캡 어셈블리의 캡 플레이트(20)를 관통하여 이차전지(100)의 상부 즉, 캡 플레이트(20)의 상부에 위치한 제2극 터미널 플레이트(42)와 전기적으로 연결된다. 제2 극 단자 기둥(46)은 그 상단부에는 캡 플레이트(20)의 상단 및 가스켓(47) 위에서 측명 방향으로 평평하게 돌출 연장된 리벳부를 포함하고, 그 하단에는 캡 플레이트(20) 및 가스켓(47)의 상부에서 단자 절연부재(45), 가스켓(47), 캡 플레이트(20) 및 제2극 절연 부재(44)를 관통할 수 있는 길이의 기둥부를 구비하고, 그 하단 끝단은 제2 집전체(70)에 결합된다. 그리고, 제2극 단자 기둥(47)의 리벳부 상단은 제2극 터미널 플레이트(42)에 전기적으로 연결된다. 상기 리벳부 상단은 제2극 터미널 플레이트(42)를 관통하여 상기 제2극 터미널 플레이트(42)와 기계적으로 결합될 수 있다. 아울러, 제2극 단자 기둥(47)은 제2극 터미널 플레이트(42)와 초음파 용접되어 결합될 수 있다. 아울러, 제2 단자 기둥(46)의 리벳부는 가스켓(47) 상부에서 가스켓(47)의 구멍보다 더 넓게 형성되며 단자 절연부재(45)에 의해 둘러싸이도록 형성될 수 있다. 즉, 단자 절연부재(45)는 제2 단자 기둥(46)의 리벳부의 크기에 대응되는 구멍을 포함하고, 상기 리벳부가 상기 단자 절연부재(45)의 구멍에 삽입되는 형상이 이루어진다.
[69]
가스켓(47)은 제2극 단자 기둥(46)과 캡 플레이트(20) 사이, 그리고 단자 절연부재(45)와 캡 플레이트(20) 사이에 배치되고, 그 일부가 상기 캡 플레이트(20)를 관통하며 상기 캡 플레이트의 상부에 얹혀진 후 제2극 단자 기둥(46)의 기둥부를 둘러싸도록 형성되어 극성이 다른 제2극 단자 기둥(46)과 캡 플레이트(20) 사이를 전기적으로 절연시키는 기능을 한다.
[70]
제2극 절연부재(44)는 캡 플레이트(20)와 제2 집전체(70) 사이에 위치하며, 제2극 단자 기둥(46)이 제2극 절연부재(44)를 관통하여 제2 집전체(70)에 연결되도록 제2극 단자 기둥(46)을 둘러싼다. 이에 따라 제2극 절연부재(44)는 극성이 다른 제2 집전체(70)와 캡 플레이트(20) 사이를 절연시키는 기능을 한다.
[71]
가스켓(47)과 캡 플레이트(20) 상부에는 대체적으로 평면 형태이며, 그 내측에 제2극 터미널 플레이트(42)의 일부 영역을 수용할 수 있도록 홈이 형성된 단자 절연부재(45)가 배치된다. 한편, 단자 절연 부재(45)의 바닥부 일 영역에는 제2극 단자 기둥(46)을 위한 구멍과 반전 플레이트(48)를 위한 구멍이 구비된다. 상기 반전 플레이트(48)를 위한 구멍은 캡 플레이트(20)에서 반전 플레이트(48)가 결합되는 위치에 대응한 곳에 형성된다.
[72]
그리고 단자 절연부재(45)의 상단에는 ㄱ 자로 절곡되어 상기 단자 절연부재(45)의 상단에서부터 케이스(26)의 측면 방향으로 절곡되어 연장 형성된 제2극 터미널 플레이트(42)가 배치된다. 구체적으로 제2극 터미널 플레이트(42)는 이차전지(100)의 케이스(26)의 모서리에서 케이스(26)의 상부와 측면을 따라 절곡되어 형성되고, 그 일 끝단은 단자 절연부재(45)의 상단에 안착되어 제2극 단자 기둥(46)에 결합되고, 다른 일 끝단에는 제2 단자(41)가 결합되어, 제2극 단자 기둥(46)과 제2 단자(41)를 전기적으로 연결한다. 이에 따라 제2 단자(41)는 케이스(26)의 상부가 아닌 측면에 위치할 수 있다. 한편, 제2 단자(41)는 제2극 터미널 플레이트(42)에 초음파 용접되어 결합될 수 있다. 이에 따라 제2극 단자 기둥(46)이 캡 플레이트(20) 위쪽에서 제2 집전체(70)로 삽입되어 결합된 후 가스켓(47) 및 캡 플레이트(20) 상부에서 리벳팅 결합시킨 후, 제2극 터미널 플레이트(42)가 용접되어 이차전지(100)의 상단 및 측면 방향으로 조립될 수 있다.
[73]
한편, 제2 단자(41)는 제2 터미널 플레이트(42) 중 측면 방향으로 절곡된 영역의 상부에 결합되며, 상술한 바와 같이 제2 단자(41)는 제2 터미널 플레이트(42) 표면에 초음파 용접되어 결합될 수 있다.
[74]
도 1 및 도 2의 실실예에서는 제1 단자(31)과 제2 단자(41)이 모두 이차전지(100)의 일 측면에 위치하도록 형성되도록 하였다. 그러나, 제1 단자(31)는 이차전지(100)의 일 측면에 제2 단자(41)는 이차전지(100)의 다른 일 측면에 배치하도록 설계할 수도 있을 것이다. 절연성 고정부재(43)는 제2극 터미널 플레이트(42)의 케이스(26) 측면 방향으로 연장된 영역과 케이스(26) 측면 사이에 배치되어 제1 전극 단자부(30)와 전기적으로 연결되는 케이스(26)와 제2극 터미널 플레이트(42)가 단락되지 않도록 서로 전기적으로 절연시키는 기능을 하며, 단자 절연 부재(45)는 제2극 터미널 플레이트(42)의 케이스(26) 상부 방향으로 연장된 영역과 케이스(26) 상부 사이에 배치되어 제1 전극 단자부(30)와 전기적으로 연결되는 케이스(26)와 제2극 터미널 플레이트(42)가 단락되지 않도록 서로 전기적으로 절연시키는 기능을 한다. 한편, 절연성 고정부재(43)와 단자 절연 부재(45)는 하나의 부품으로 제작될 수 있을 것이다.
[75]
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 다른 이차전지의 단면도이다.
[76]
도 4의 이차전지(200)는 도 2의 이차전지(100)과 동일한 구성을 가지며, 다만 제1 전극 단자부(30)가 제1 단자(31)과 제1극 터미널 플레이트(32)를 포함하는 차이가 있다. 도 4의 실시예에서 제1극 터미널 플레이트(32)는 케이스(26)와 결합되고, 제1극 터미널 플레이트(32)의 상부에 제1 단자(31)이 결합된다.
[77]
제1극 터미널 플레이트(32)는 케이스(26)의 일측 측면에 초음파 용접되어 결합되며, 제1 단자(31)는 제1극 터미널 플레이트(32)에 초음파 용접되어 결합된다.
[78]
본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차전지는 기존의 상부 방향의 전극 단자부를 형성하는 이차전지와 비교하여 이차전지의 높이를 줄일 수 있어 배터리 모듈의 높이 방향의 공간을 감소시킬 수 있다.
[79]
또한 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차전지는 측면의 좁은 공간 제약 때문에 측면에 벤트 플레이트 등의 구조물을 형성하지 못하더라도 상부에 이러한 벤트 플레이트 등의 구조물을 형성하면서도 전극 단자부를 측면에 위치시킬 수 있는 효과가 있다.
[80]
또한 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차전지는 캡 플레이트 또는 캡 어셈블리 조립 후 측면으로 절곡된 음극 터미널 플레이트를 측면에 부착할 수 있다.
[81]
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 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.

산업상 이용가능성

[82]
본 발명은 배터리 셀의 전극 단자부를 상부 또는 하부에서 측면부로 위치시킬 수 있는 구조를 제공하는 이차전지를 제공한다.
[83]
또한, 본 발명은 배터리 셀의 전극 단자부를 측면부로 위치시켜 배터리 모듈의 높이를 줄일 수 있는 이차전지를 제공한다.
[84]
또한, 본 발명은 전극 단자부를 측면부에 위치시킬 때 공간 제약으로 측면에 벤트 플레이트 구조를 위치시킬 수 없는 경우 상부에 벤트 플레이트를 형성할 수 있도록 하는 이차전지를 제공한다.

청구범위

[청구항 1]
케이스; 상기 케이스에 삽입되고 제1 전극판, 제2 전극판 및 상기 제1 전극판과 제2 전극판 사이에 형성된 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체; 상기 전극 조립체의 상부에 위치한 캡 어셈블리; 상기 케이스의 일 측면에 형성된 제1 전극 단자; 상기 전극 조립체의 제2 전극탭에 연결되어 상기 케이스의 상부로 연결된 제2 집전체; 상기 제2 집전체에 연결되고 상기 케이스의 상부에서 상기 케이스의 일 측면으로 절곡되어 연장 형성된 제2 극 터미널 플레이트; 및 상기 제2 극 터미널 플레이트 연결된 제2 전극 단자를 포함하는 이차전지.
[청구항 2]
제 1 항에 있어서, 상기 캡 어셈블리는 배터리 셀 내부 압력의 증가 시 파단되는 벤트 플레이트를 포함하는 이차전지.
[청구항 3]
제 1 항에 있어서, 상기 전극 조립체는 측면으로 돌출된 제1 전극탭 및 상기 제2 전극탭을 포함하며, 상기 제1 전극탭은 제1 집전체를 통해 상기 캡 어셈블리 및 상기 케이스에 연결되는 이차전지.
[청구항 4]
제 3 항에 있어서, 상기 제1 전극탭 및 상기 제2 전극탭은 상기 전극 조립체의 양측 측면으로 돌출되고, 상기 제1 집전체 및 상기 제2 집전체는 상기 전극 조립체의 측면에서 상기 전극 조립체의 상부로 절곡되어 연장 형성되는 이차전지.
[청구항 5]
제 1 항에 있어서, 상기 이차전지는 상기 케이스에 연결된 제1 극 터미널 플레이트를 더 포함하며, 상기 제1 전극 단자는 상기 제1극 터미널 플레이트에 연결되는 이차전지.
[청구항 6]
제 1 항에 있어서, 상기 이차전지는, 상기 제2 집전체에 전기적으로 연결되며, 상기 캡 어셈블리를 관통하여 형성된 제2극 단자 기둥을 더 포함하고, 상기 제2 극 단자 기둥은 상기 제2 극 터미널 플레이트에 전기적으로 연결되는 이차전지.
[청구항 7]
제 6 항에 있어서, 상기 이차전지는 상기 캡 어셈블리와 상기 제2극 터미널 플레이트 사이에 배치되는 단자 절연 부재; 및 상기 단자 절연 부재와 상기 캡 어셈블리 사이에 배치되는 가스켓을 더 포함하며, 상기 제2극 단자 기둥은 상기 단자 절연 부재를 관통하여 상기 제2 집전체에 결합되는 기둥부와, 상기 가스켓 위에서 상기 기둥부 측면 방향으로 평평하게 돌출 연장된 리벳부를 포함하고, 상기 가스켓은 그 일부가 상기 캡 어셈블리를 관통하며 상기 캡 어셈블리의 상부에 얹혀지고, 상기 제2극 단자 기둥의 기둥부를 둘러싸도록 형성되는 이차전지.
[청구항 8]
제 1 항에 있어서, 상기 캡 어셈블리는, 상기 제2 극 터미널 플레이트 아래에 위치하여, 배터리 셀 내부 압력의 증가 시 반전되어 상기 캡 어셈블리와 상기 제2 극 터미널 플레이트 사이를 전기적으로 단락시키기 위한 반전 플레이트를 포함하는 이차전지.
[청구항 9]
제 7 항에 있어서, 상기 이차전지는 제2 극 터미널 플레이트와 상기 케이스 사이에 위치한 절연성 고정부재; 및 상기 캡 어셈블리와 상기 제2 집전체 사이에 위치하고 상기 제2극 단자 기둥이 이를 관통하여 상기 제2 집전체에 연결되도록 상기 제2극 단자 기둥을 둘러싸는 제2극 절연 부재를 더 포함하는 이차전지.

도면

[도1]

[도2]

[도3]

[도4]