KR101602012B1 - 이차전지 구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이차전지 구조에 관한 것으로, 캔; 상기 캔의 내부에 수용되고, 양극탭과 음극탭이 형성되는 전극 조립체; 상기 캔의 개방된 상단을 밀봉하는 캡 플레이트; 및 상기 캔과 상기 캡 플레이트 사이에 구비되고, 상기 양극탭을 위한 양극탭홀, 상기 음극탭을 위한 음극탭홀 및 주액 함침을 위한 주액 함침홀이 형성되는 상부 절연체를 포함하며, 상기 양극탭홀, 상기 음극탭홀 및 상기 주액 함침홀은 각각, 상기 상부 절연체의 길이 방향으로 연장하여 상기 상부 절연체를 폭 방향으로 균분하는 선(a), 또는 상기 상부 절연체의 폭 방향으로 연장하여 상기 상부 절연체를 길이 방향으로 균분하는 선(b) 중의 적어도 어느 하나 이상에 대해 대칭되게 형성된다.

Description

이차전지 구조{SECONDARY BATTERY STRUCTURE}
본 발명은 이차전지 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이차전지에 적용된 상부 절연체의 구조를 개선하여 휨 저항력 및 조립성을 증대시킨 이차전지 구조에 관한 것이다.
일반적으로 이차전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하며,이러한 이차전지는 셀룰러 폰, 노트북, 컴퓨터, 캠코더 등의 첨단 전자기기분야에서 널리 사용되고 있다. 특히, 리튬이차전지는 작동전압이 3.6V로서, 전자장비전원으로 많이 사용되고 있는 니켈-카드뮴전지나, 니켈-수소전지보다 3배나 높고, 단위 중량당 에너지밀도가 높다는 측면에서 급속도로 신장되고 있는 추세이다.
그리고 리튬이차전지는 주로 양극 활물질로 리튬계 산화물, 음극 활물질로는 탄소재를 사용하고 있다. 일반적으로, 전해액의 종류에 따라 액체 전해질 전지와 고분자전해질 전지로 분류되며, 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬이온전지라 하고, 고분자 전해질을 사용하는 전지를 리튬폴리머전지라고 한다. 또한, 리튬이차전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형, 각형, 그리고 파우치형이 있다.
도 1 및 도 2는 종래기술에 따른 이차전지의 상부 절연체를 도시한 도면이다.
종래기술의 제1 실시예에 따른 이차전지는 도 1에 도시된 바와 같이, 캔과, 캔의 내부에 수용되고 양극탭 세퍼레이터 음극탭으로 이루어진 전극 조립체와, 캔의 개방된 상단과 결합하여 캔 상단을 밀봉하는 캡 플레이트, 및 캡 플레이트 하부에 구비되고 양극탭 및 음극탭이 통과하는 홀이 형성된 상부 절연체(10)를 포함한다.
여기서 상부 절연체(10)는 각형으로 형성되되, 상부에 음극탭을 위한 음극탭홀(11)과, 주액을 합침하기 위한 주액 함침홀(12), 및 양극탭을 위한 양극탭홀(13)이 형성된다.
그러나 종래기술의 제1 실시예에 따른 이차전지의 상부 절연체(10)는 음극탭홀(11), 양극탭홀(13) 및 주액 함침홀(12)이 편심되게 형성되어 있으며, 이에 외부의 힘 저항력이 약한 부분에 집중되면서 불량이 발생되고, 더욱이 상부 절연체(10)의 앞뒤 또는 좌우를 동일하게 맞추지 않을 경우 조립이 되지 않으며, 이에 동일한 방향으로 맞춘 상태로 조립해야 하는 번거로움이 있었다.
이에, 종래기술의 제2 실시예에 따른 이차전지의 상부 절연체(10)는 주액 합침홀(12)과 음극탭홀(11)을 동일한 크기로 형성하여 조립성과 휨에 대한 강성을 증대시켰으나, 주액 합침홀(12)의 공간이 협소하여 작업성이 떨어지고, 더욱이 양극탭홀(13)이 편심되게 형성되어 종래의 제1 실시예와 같이 조립성이 떨어진다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 상부 절연체의 구조를 개선하여 휨응력에 대한 강성 증대와 함께 앞뒤 또는 좌우 상관없이 조립이 가능한 이차전지 구조를 제공하기 위한 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명은 이차전지 구조는 캔; 상기 캔의 내부에 수용되고, 양극탭과 음극탭이 형성되는 전극 조립체; 상기 캔의 개방된 상단을 밀봉하는 캡 플레이트; 및 상기 캔과 상기 캡 플레이트 사이에 구비되고, 상기 양극탭을 위한 양극탭홀, 상기 음극탭을 위한 음극탭홀 및 주액 함침을 위한 주액 함침홀이 형성되는 상부 절연체를 포함하며, 상기 양극탭홀, 상기 음극탭홀 및 상기 주액 함침홀은 각각, 상기 상부 절연체의 길이 방향으로 연장하여 상기 상부 절연체를 폭 방향으로 균분하는 선(a), 또는 상기 상부 절연체의 폭 방향으로 연장하여 상기 상부 절연체를 길이 방향으로 균분하는 선(b) 중의 적어도 어느 하나 이상에 대해 대칭되게 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 양극탭홀, 상기 음극탭홀 및 상기 주액 함침홀은 상기 상부 절연체의 길이 또는 폭 방향으로 연장하여 상기 상부 절연체를 두께 방향으로 균분하는 선(c)에 대해 더 대칭되게 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 음극탭홀은 상기 상부 절연체의 상면 중앙에 형성되고, 상기 주액 함침홀은 상기 음극탭홀을 사이에 두고 상기 상부 절연체의 길이 방향으로 양쪽에 복수 개가 형성되며, 상기 양극탭홀은 주액 함침홀을 사이에 두고 상기 상부 절연체의 폭 방향으로 양쪽에 하나 이상이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 상부 절연체의 상하면에는 테두리를 따라 보강편이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 보강편은 상기 상부 절연체의 길이 또는 폭 방향으로 연장하여 상기 상부 절연체를 두께 방향으로 균분하는 선(c)에 대해 대칭되게 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 양극탭홀은 상기 상부 절연체의 폭 방향으로 개방되게 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 양극탭홀에는 양극탭홀을 마감하는 절개부재가 형성되며, 상기 절개부재는 일부가 양극탭홀에 절개 가능하게 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 절개부재는 상부 절연체 제작시 일체로 성형되는 것을 특징으로 한다.
상기 음극탭홀은 각형으로 형성되고, 상기 주액 함침홀은 원형 또는 타원형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 대칭되게 개선된 상부 절연체를 이차전지에 적용함으로써 조립의 편의성을 증대시키고, 휨 저항력과 지지 반력을 극대화하여 상부 절연체의 상품성을 증대시키는 효과가 있다.
도 1은 종래기술의 제1 실시예에 따른 이차 전지의 상부 절연체를 도시한 도면.
도 2는 종래기술의 제2 실시예에 따른 이차 전지의 상부 절연체를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지의 상부 절연체를 도시한 평면도.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지의 상부 절연체를 도시한 단면도.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차 전지의 상부 절연체를 도시한 평면도.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차 전지의 상부 절연체를 도시한 평면도.
본 발명의 이차전지의 상부절연체 구조는 폭, 길이 및 두께의 중심선을 기준으로 대칭되게 형성하며, 이에 제작성, 조립성 및 호환성을 증대시킨 발명이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 구조는 도면에서는 기재하지 않았지만, 상부가 개방된 캔, 상기 캔의 내부에 수용되고 양극탭과 음극탭이 마련된 전극 조립체, 상기 캔의 개방된 상단을 밀봉하는 캡 플레이트, 및 상기 캔과 상기 캡 플레이트 사이에 구비되고 양극탭을 위한 양극탭홀(130) 음극탭을 위한 음극탭홀(110) 및 주액 함침을 위한 주액 함침홀(120)이 형성되는 상부 절연체(100)를 포함한다.
여기서 상부 절연체(100)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 음극탭홀(110), 주액 함침홀(120) 및 양극탭홀(130)이 상부 절연체(100)의 폭방향, 길이방향 및 두께 방향 중심선으로부터 대칭되게 형성된다.
일 예로, 음극탭홀(110), 주액 함침홀(120) 및 양극탭홀(130)은 각각, 상부 절연체(100)의 길이 방향으로 연장하여 상부 절연체(100)를 폭 방향으로 균분하는 선(a) 또는 상부 절연체(100)의 폭 방향으로 연장하여 상기 상부 절연체(100)를 길이 방향으로 균분하는 선(b) 중의 적어도 어느 하나 이상에 대해 대칭되게 형성된다(도 3 참조).
즉, 음극탭홀(110)은 상부 절연체(100)의 상면 중앙에 형성되고, 도 3에 표시된 a선 또는 b선에 대해 대칭되게 형성된다.
한편, 음극탭홀(110)은 상부 절연체(100)의 길이방향으로 연장되는 긴 각형으로 형성되고, 이에 보다 넓은 면적의 공간 확보가 가능하다.
주액 함침홀(120)은 음극탭홀(110)을 사이에 두고 상부 절연체(100)의 길이 방향으로 양쪽에 복수개가 형성되고, 도 3에 표시된 a선 또는 b선에 대해 대칭되게 형성된다.
한편, 주액 함침홀(120)은 원형 또는 타원형으로 형성된다, 즉, 주액 함침홀(120)을 원형으로 형성하면 대칭력을 증대시킬 수 있고, 타원형으로 형성하면, 보다 넓은 폭을 확보하여 작업성을 증대시키고 더욱이 원형에 대비하여 타원형으로 배열할 경우 동일 면적에 대해 주액 함침홀(120) 개수를 줄일 수 있어 제작의 용이성을 얻을 수 있다.
양극탭홀(130)은 주액 함침홀(120)을 사이에 두고 상기 상부 절연체(100)의 폭 방향으로 양쪽에 하나 이상이 형성되고, 도 3에 표시된 a선 또는 b선에 대해 대칭되게 형성된다.
여기서 양극탭홀(130)은 사용의 편의성과 휨에 대해 강성을 증대시키기 위해 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 주액 함침홀(120)을 사이에 두고 상기 상부 절연체(100)의 폭 방향으로 양쪽에 각각 2개씩, 도합 4개를 형성한다.
또한, 양극탭홀(130)은 상부 절연체(100)의 폭 방향으로 개방되게 형성되며, 이에 양극탭(130) 통과시 효율성을 증대시킨다.
따라서 음극탭홀(110), 주액 함침홀(120) 및 양극탭홀(130)을 상부 절연체(100)에 표시된 a선 또는 b선에 대해 대칭되게 형성함으로써 어느 방향으로도 조립이 가능하다.
한편, 음극탭홀(110), 주액 함침홀(120) 및 양극탭홀(130)은 상부 절연체(100)의 길이 또는 폭 방향으로 연장하여 상부 절연체(100)를 두께 방향으로 균분하는 선(c)에 대해서도 대칭되게 형성된다(도 4 참조).
즉, 상부 절연체(100)는 앞면과 뒷면을 대칭되게 형성하며, 이에 상부 절연체(100)의 앞면 또는 뒷면 구별 없이 사용이 가능하며, 이에 상부 절연체(100)의 뒤집힘을 고려할 필요가 없으므로 공정 축소와 수율을 개선한다.
한편, 상부 절연체(100)의 상하면에는 테두리를 따라 보강편(140)이 형성되며, 이 보강편(140)에 의해 상부 절연체(100)의 강성을 증대시킨다.
여기서 보강편(140)은 상기 상부 절연체(100)의 길이 또는 폭 방향으로 연장하여 상기 상부 절연체를 두께 방향으로 균분하는 선(c)에 대해 대칭되게 형성되며, 이에 상부 절연체(100)의 조립시 좌우 바뀜 또는 뒤집힘 등의 문제가 발생하는 것을 방지한다.
이와 같이 상부 절연체(100)는 도 3에 표시된 a선, b선 c선 중 어느 하나 이상의 선에 대해 대칭되게 음극탭홀(110), 주액 함침홀(120) 및 양극탭홀(130)을 형성함으로써 상부 절연체(100)의 좌우 바뀜 또는 뒤집힘 등의 문제를 해결하여 조립성을 증대시키고, 상부 절연체(100)의 사면의 휨응력이 동일하여 상부 절연체가 휘어지는 문제를 해결할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 이차전지 구조의 다른 실시예를 설명함에 있어 전술한 제1 실시예와 동일하거나 또는 유사한 구성에 대해서는 유사한 구성부호를 사용하며, 중복되는 설명은 생략한다.
도 5는 본 발명에 따른 이차전지 구조의 제2 실시예를 나타낸 도면이다.
제 2 실시예에 따른 이차전지 구조는 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 실시예의 구성에서 양극탭홀(130')을 주액 함침홀(120')을 사이에 두고 상기 상부 절연체(100')의 폭 방향으로 양쪽에 각각 하나씩 형성하며, 이에 제작의 용이성과, 보다 넓은 면적을 확보하여 양극탭 통과시 작업성과 호환성을 증대시킨다.
도 6은 본 발명에 따른 이차전지 구조의 제3 실시예를 나타낸 도면이다.
제 3 실시예에 따른 이차전지 구조는 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 실시예의 양극탭홀의 다른 실시예로서, 상부 절연체(100")에 형성된 양극탭홀(130")에는 양극탭홀(130")을 마감하는 절개부재(150)가 더 마련되며, 상기 절개부재(150)는 일부가 양극탭홀(130")에 연결되는 절개부(151)를 형성하고, 이 절개부(151)를 절단함에 따라 절개부재(150)를 양극탭홀(130")로부터 분리시킨다.
즉, 제 3 실시예에 따른 이차전지 구조는 양극탭홀(130")에 절개부재(150)를 형성하여 휨 저항으로부터 강성을 증대시키는 한편, 양극탭 통과시 그에 해당하는 부분의 양극탭홀(130")에 형성된 절개부재(150) 만 절개하여 휨 저항에 의한 강성 감소를 최소화한다.
여기서 절개부재(150)는 상부 절연체(130") 제작시 일체로 성형되며, 이에 제작의 용이성을 얻는다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 상부 절연체 110: 음극탭홀
120: 주액 함침홀 130: 양극탭홀
140: 보강편 150: 절개부재

Claims (9)

  1. 캔;
    상기 캔의 내부에 수용되고, 양극탭과 음극탭이 형성되는 전극 조립체;
    상기 캔의 개방된 상단을 밀봉하는 캡 플레이트; 및
    상기 캔과 상기 캡 플레이트 사이에 구비되고, 상기 양극탭을 위한 양극탭홀, 상기 음극탭을 위한 음극탭홀 및 주액 함침을 위한 주액 함침홀이 형성되는 상부 절연체를 포함하며,
    상기 양극탭홀, 상기 음극탭홀 및 상기 주액 함침홀은 각각, 상기 상부 절연체의 길이 방향으로 연장하여 상기 상부 절연체를 폭 방향으로 균분하는 선(a), 또는 상기 상부 절연체의 폭 방향으로 연장하여 상기 상부 절연체를 길이 방향으로 균분하는 선(b) 중의 적어도 어느 하나 이상에 대해 대칭되게 형성되고,
    상기 양극탭홀, 상기 음극탭홀 및 상기 주액 함침홀은 상기 상부 절연체의 길이 또는 폭 방향으로 연장하여 상기 상부 절연체를 두께 방향으로 균분하는 선(c)에 대해서도 대칭되게 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지 구조.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 음극탭홀은 상기 상부 절연체의 상면 중앙에 형성되고, 상기 주액 함침홀은 상기 음극탭홀을 사이에 두고 상기 상부 절연체의 길이 방향으로 양쪽에 복수 개가 형성되며, 상기 양극탭홀은 주액 함침홀을 사이에 두고 상기 상부 절연체의 폭 방향으로 양쪽에 하나 이상이 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지 구조.
  4. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 상부 절연체의 상하면에는 테두리를 따라 보강편이 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지 구조.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 보강편은 상기 상부 절연체의 길이 또는 폭 방향으로 연장하여 상기 상부 절연체를 두께 방향으로 균분하는 선(c)에 대해 대칭되게 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지 구조.
  6. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 양극탭홀은 상기 상부 절연체의 폭 방향으로 개방되게 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지 구조.
  7. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 양극탭홀에는 양극탭홀을 마감하는 절개부재가 형성되며,
    상기 절개부재는 일부가 양극탭홀에 절개 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 이차전지 구조.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 절개부재는 상부 절연체 제작시 일체로 성형되는 것을 특징으로 하는 이차전지 구조.
  9. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 음극탭홀은 각형으로 형성되고,
    상기 주액 함침홀은 원형 또는 타원형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지 구조.
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