이차 전지(Rechargeable battery)

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 공개특허공보(A)
(11) 공개번호 10-2016-0020060
(43) 공개일자 2016년02월23일
(51) 국제특허분류(Int. Cl.)
H01M 2/02 (2015.01) H01M 10/04 (2015.01)
H01M 2/04 (2006.01) H01M 2/12 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2014-0104861
(22) 출원일자 2014년08월13일
심사청구일자 없음
(71) 출원인
삼성에스디아이 주식회사
경기도 용인시 기흥구 공세로 150-20 (공세동)
(72) 발명자
이종하
경기도 용인시 기흥구 공세로 150-20 (공세동)
용준선
경기도 용인시 기흥구 공세로 150-20 (공세동)
(74) 대리인
리앤목특허법인
전체 청구항 수 : 총 11 항
(54) 발명의 명칭 이차 전지
(57) 요 약
본 발명은 외부 환경으로부터 밀봉이 용이한 이차 전지를 위하여, 제1전극판, 제2전극판 및 이들 사이에 개재되
는 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체, 상기 전극조립체가 삽입되도록 일 측에 개구가 형성되고, 내부에 상기 전
극조립체를 수용하는 캔 및 상기 캔의 개구를 밀폐하며, 서로 평행하게 배치된 제1면과 제2면 및 상기 제1면과
제2면을 연결하며 일정한 높이를 갖는 제3면을 포함하는 캡 플레이트를 구비하며, 상기 캡 플레이트의 상기 제1
면과 상기 제3면이 접하는 부분의 모서리에 기울기가 가변하는 챔퍼(chamfer)가 형성되는, 이차 전지를
제공한다.
대 표 도 - 도5
공개특허 10-2016-0020060
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명 세 서
청구범위
청구항 1
제1전극판, 제2전극판 및 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체;
상기 전극조립체가 삽입되도록 일 측에 개구가 형성되고, 내부에 상기 전극조립체를 수용하는 캔; 및
상기 캔의 개구를 밀폐하며, 서로 평행하게 배치된 제1면과 제2면 및 상기 제1면과 제2면을 연결하며 일정한 높
이를 갖는 제3면을 포함하는 캡 플레이트;를 구비하며,
상기 캡 플레이트의 상기 제1면과 상기 제3면이 접하는 부분에 기울기가 가변하는 챔퍼(chamfer)가 형성되는,
이차 전지.
청구항 2
제1항에 있어서,
상기 캡 플레이트의 상기 제1면은 상기 캔의 내부를 향하여 배치되고, 상기 캡 플레이트의 상기 제2면은 상기
캔의 외부를 향하여 배치되는, 이차 전지.
청구항 3
제2항에 있어서,
상기 캡 플레이트는 길이 방향으로 연장되어 형성되고, 상기 챔퍼는 상기 캡 플레이트의 길이 방향의 제1모서리
부에 형성된 제1챔퍼와, 상기 제1모서리부가 연장되어 형성된 상기 캡 플레이트의 폭 방향의 제2모서리부에 형
성된 제2챔퍼를 가지며, 상기 제1챔퍼의 기울기가 상기 제2챔퍼의 기울기보다 큰, 이차 전지.
청구항 4
제3항에 있어서,
상기 제1챔퍼는 가변하는 기울기를 갖고, 상기 제2챔퍼는 일정한 기울기를 갖는, 이차 전지.
청구항 5
제4항에 있어서,
상기 캡 플레이트의 상기 제1모서리부는 곡선으로 형성되며, 상기 제1챔퍼는 상기 제1모서리부 중 가장 돌출된
부분에서 가장 큰 기울기를 갖도록 형성되는, 이차 전지.
청구항 6
제5항에 있어서,
상기 제1챔퍼는 상기 제2챔퍼와 연결되는 부분으로부터 상기 제1모서리부 중 가장 돌출된 부분까지 점차적으로
증가하는 기울기를 갖는, 이차 전지.
청구항 7
제6항에 있어서,
상기 제1챔퍼는 상기 캡 플레이트의 상기 제3면의 높이의 70% 이하로 형성되는, 이차 전지.
청구항 8
제3항에 있어서,
상기 제1챔퍼의 길이는 상기 제2챔퍼의 길이보다 큰, 이차 전지.
공개특허 10-2016-0020060
- 2 -
청구항 9
제8항에 있어서,
상기 캡 플레이트의 상기 제1모서리부는 곡선으로 형성되며, 상기 제1챔퍼는 상기 제1모서리부 중 가장 돌출된
부분에서 가장 큰 길이를 갖도록 형성되는, 이차 전지.
청구항 10
제9항에 있어서,
상기 제1챔퍼는 상기 제2챔퍼와 연결되는 부분으로부터 상기 제1모서리부 중 가장 돌출된 부분까지 점차적으로
증가하는 길이를 갖는, 이차 전지.
청구항 11
일 측에 개구를 갖는 캔;
상기 캔의 개구를 통하여 상기 캔의 내부에 수용되는 전극 조립체; 및
상기 캔의 개구를 밀봉하도록 일정한 두께를 가지며, 상기 캔의 내부에 위치하는 모서리에 챔퍼(chamfer)가 형
성된 캡 플레이트;를 포함하고,
상기 챔퍼는 상기 캡 플레이트의 라운드 형상의 단부의 가장 돌출된 부분으로 갈수록 기울기가 증가하는, 이차
전지
발명의 설명
기 술 분 야
본 발명은 이차 전지에 관한 것이다.[0001]
배 경 기 술
이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리, 충·방전이 가능한 전지를 말하는 것으로서, 휴대폰, PDA,[0002]
노트북 컴퓨터 등의 소형 첨단 전자기기 분야에서 널리 사용되고 있다.
이차 전지가 다양한 분야에서 사용되면서, 이차 전지의 사용환경에 따른 신뢰성을 확보하는 것이 중요하다. 이[0003]
차 전지의 신뢰성을 확보하기 위하여 예컨대 이차 전지를 외부 환경으로부터 밀봉하는 것을 들 수 있다. 만약
이차 전지가 완벽히 밀봉되지 않는다면 이차 전지가 낙하하거나 강한 충격이 외부로부터 가해질 때, 이차 전기
가 손상된다면 전기적 단락이 발생하거나 전해액이 누액되는 등의 문제가 발생하여 이차 전지가 정상적으로 동
작하지 않는다.
발명의 내용
해결하려는 과제
본 발명은 외부 환경으로부터 밀봉이 용이한 이차 전지에 관한 것이다.[0004]
과제의 해결 수단
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1전극판, 제2전극판 및 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극조[0005]
립체, 상기 전극조립체가 삽입되도록 일 측에 개구가 형성되고, 내부에 상기 전극조립체를 수용하는 캔 및 상기
캔의 개구를 밀폐하며, 서로 평행하게 배치된 제1면과 제2면 및 상기 제1면과 제2면을 연결하며 일정한 높이를
갖는 제3면을 포함하는 캡 플레이트를 구비하며, 상기 캡 플레이트의 상기 제1면과 상기 제3면이 접하는 부분에
기울기가 가변하는 챔퍼(chamfer)가 형성되는, 이차 전지가 제공된다.
본 실시예에 있어서, 상기 캡 플레이트의 상기 제1면은 상기 캔의 내부를 향하여 배치되고, 상기 캡 플레이트의[0006]
상기 제2면은 상기 캔의 외부를 향하여 배치될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 캡 플레이트는 길이 방향으로 연장되어 형성되고, 상기 챔퍼는 상기 캡 플레이트의[0007]
공개특허 10-2016-0020060
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길이 방향의 제1모서리부에 형성된 제1챔퍼와, 상기 제1모서리부가 연장되어 형성된 상기 캡 플레이트의 폭 방
향의 제2모서리부에 형성된 제2챔퍼를 가지며, 상기 제1챔퍼의 기울기가 상기 제2챔퍼의 기울기보다 클 수
있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1챔퍼는 가변하는 기울기를 갖고, 상기 제2챔퍼는 일정한 기울기를 가질 수 있다.[0008]
본 실시예에 있어서, 상기 캡 플레이트의 상기 제1모서리부는 곡선으로 형성되며, 상기 제1챔퍼는 상기 제1모서[0009]
리부 중 가장 돌출된 부분에서 가장 큰 기울기를 갖도록 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1챔퍼는 상기 제2챔퍼와 연결되는 부분으로부터 상기 제1모서리부 중 가장 돌출된[0010]
부분까지 점차적으로 증가하는 기울기를 가질 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1챔퍼는 상기 캡 플레이트의 상기 제3면의 높이의 70% 이하로 형성될 수 있다.[0011]
본 실시예에 있어서, 상기 제1챔퍼의 길이는 상기 제2챔퍼의 길이보다 클 수 있다.[0012]
본 실시예에 있어서, 상기 캡 플레이트의 상기 제1모서리부는 곡선으로 형성되며, 상기 제1챔퍼는 상기 제1모서[0013]
리부 중 가장 돌출된 부분에서 가장 큰 길이를 갖도록 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1챔퍼는 상기 제2챔퍼와 연결되는 부분으로부터 상기 제1모서리부 중 가장 돌출된[0014]
부분까지 점차적으로 증가하는 길이를 가질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 일 측에 개구를 갖는 캔, 상기 캔의 개구를 통하여 상기 캔의 내부에 수용되[0015]
는 전극 조립체 및 상기 캔의 개구를 밀봉하도록 일정한 두께를 가지며, 상기 캔의 내부에 위치하는 모서리에
챔퍼(chamfer)가 형성된 캡 플레이트를 포함하고, 상기 챔퍼는 상기 캡 플레이트의 라운드 형상의 단부의 가장
돌출된 부분으로 갈수록 기울기가 증가하는, 이차 전지가 제공된다.
발명의 효과
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 외부 충격 및 내부 스웰링 현상에 강건한 이차 전지[0016]
를 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
아울러 본 발명의 효과는 상술한 내용 이외에도, 도면을 참조하여 이하에서 설명할 내용으로부터 도출될 수도[0017]
있음은 물론이다.
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이차 전지를 개략적으로 나타낸 사시도이다.[0018]
도 2는 도 1의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 취한 단면도이다.
도 4는 도 3의 A부분을 발췌하여 도시하는 저면도이다.
도 5는 도 4를 V-V 선을 따라 취한 단면도이다.
도 6은 도 4를 VI-VI 선을 따라 취한 단면도이다.
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고[0019]
상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과
함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시
예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일[0020]
하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별[0021]
하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.[0022]
공개특허 10-2016-0020060
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이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의[0023]
미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 다른 부분[0024]
의 "바로 위에" 또는 "바로 상에" 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어
있는 경우도 포함한다.
이하의 실시예에서, x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로[0025]
해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향
을 지칭할 수도 있다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타[0026]
난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정
되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이차 전지를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 분해[0027]
사시도이고, 도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 취한 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지(100)는 전극조립체(110), 전극조립체(110)를[0028]
수용하는 캔(120), 캔(120)의 내부를 밀폐하는 캡 플레이트(130)을 포함할 수 있다.
전극조립체(110)는 전극 활물질이 도포된 제1전극판(111)과 제2전극판(112) 및, 이들 사이에 개재된 세퍼레이터[0029]
(113)를 포함할 수 있다. 전극조립체(110)는, 제1전극판(111), 세퍼레이터(113) 및 제2전극판(112)이 순차적으
로 적층된 적층체를 형성한 후 젤리롤 형태가 되도록 권취하여 제작될 수 있다. 제1전극판(111)과 제2전극판
(112) 각각은 화학 반응에 의해 형성된 전하를 외부로 인출하기 위한 제1전극탭(114)과 제2전극탭(115)과 전기
적으로 연결되어 있다. 제1전극탭(114)과 제2전극탭(115)은 동일한 방향을 향해 연장될 수 있다. 예컨대, 제1,2
전극 탭들(114, 115)은 캔(120)의 개구(OP)를 향해 연장될 수 있다.
제1전극판(111)은 제1금속 집전체(미도시)와 제1금속 집전체 표면에 제1활물질(미도시)이 도포된 제1활물질부[0030]
(미도시)를 포함할 수 있다. 이와 마찬가지로, 제2전극판(112)은 제2금속 집전체(미도시)와 제2금속 집전체 표
면에 제2활물질(미도시)이 도포되어 형성된 제2활물질부(미도시)를 포함할 수 있다.
제1전극판(111)은 양극필름인바, 제1금속 집전체는 양극 집전체이며, 제1활물질부는 양극 활물질부일 수 있다.[0031]
또한, 제2전극판(112)은 음극필름인바. 제2금속 집전체는 음극 집전체이며, 제2활물질부는 음극 활물질부일 수
있다. 양극 집전체, 양극 활물질부, 음극 집전체 및 음극 활물질부의 물질 및 구성은 일반적인 이차전지에 사용
되는 주지/관용의 물질이 사용될 수 있으므로, 그 상세한 물질 및 구성에 대한 설명은 이하 생략하기로 한다.
세퍼레이터(113)는 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리프로필렌(Polypropylene)막과 같은 다공성 고분자막일 수 있[0032]
으며, 고분자 섬유를 포함하는 직포 또는 부직포 형태일 수 있으며, 세라믹 입자를 포함할 수 있고, 고분자 고
체 전해질로 이루어질 수 있다. 세퍼레이터(113)는 독립적인 필름으로 형성하거나 제1전극판(111) 또는 제2전극
판(112) 상에 비전도성의 다공성 층을 형성하여 사용될 수 있다.
세퍼레이터(113)는 제1전극판(111)과 제2전극판(112)을 서로 전기적으로 분리시키기 위해 형성한 것으로, 세퍼[0033]
레이터(113)의 형상은 반드시 제1전극판(111)이나 제2전극판(112)의 형상과 동일하게 형성될 필요는 없다.
본 실시예에서는 전극조립체(110)가 젤리롤 형태를 갖는 경우를 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되지[0034]
않는다. 또 다른 실시예로서, 전극조립체(110)는 제1전극판(111), 제2전극판(112) 및 이들 사이에 세퍼레이터
(113)가 개재된 적층 구조일 수 있다.
캔(120)은 일면, 즉 상부면과 대응되는 면이 개방된 육면체의 형상으로, 강도를 확보하기 위하여 금속성 소재로[0035]
제작될 수 있다. 예컨대, 캔(120)은 알루미늄, 알루미늄 합금으로 제작될 수 있다. 캔의 내부에는 전해질에 함
침된 전극조립체(110)가 수용될 수 있다. 이 때, 금속성 소재로 형성된 캔(120)과 불필요한 단락이 발생되지 않
도록, 전극조립체(110)는 절연 시트(170)에 의해 둘러싸인 채로 상기 캔(120)의 내부에 수용될 수 있다. 전극조
립체(110)가 캔(120)의 내부에 수용된 후, 개구(OP)는 캡 플레이트(130)에 의해 밀폐될 수 있다. 캡 플레이트
(130)와 캔(120)이 접하는 부분은 레이저 용접에 의해 결합됨으로써, 내부 기밀을 유지할 수 있다.
캡 플레이트(130)에는 전해질 주입구(131)가 구비될 수 있다. 캡 플레이트(130)와 캔(120)이 결합된 이후 전해[0036]
질은 전해질 주입구(131)를 통해 주입되며, 전해질 주입구(131)는 마개(132)에 의해 밀폐될 수 있다. 또 다른
공개특허 10-2016-0020060
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실시예로서, 캡 플레이트(130)에는 전해질 주입구(131)가 구비되지 않을 수도 있다. 이 경우, 캡 플레이트(13
0)와 캔(120)이 레이저 용접에 의해 일체로 결합되기 전에, 전해질이 주입될 수 있다.
캡 플레이트(130) 상에는 전극 단자(140)가 배치될 수 있다. 전극 단자(140)의 상부면은 캡 플레이트(130)의 상[0037]
부는 통해 외부로 노출되고, 하부는 캡 플레이트(130)를 관통하여 캔(120)의 내부를 향한다.
캡 플레이트(130)는 캔(120)의 개구를 밀봉하도록 캔(120)의 상부면에 배치될 수 있다. 캡 플레이트(130)는 캔[0038]
(120)과 마찬가지로 알루미늄 또는, 알루미늄 합금과 같은 금속성 소재로 제작될 수 있다. 도 3에 도시된 바와
같이, 전극 단자(140)는 전극조립체(110)의 제1전극탭(114)과 전기적으로 연결되어 제1극성을 띌 수 있고, 캡
플레이트(130)는 전극조립체(110)의 제2전극탭(115)과 전기적으로 연결되어 제2극성을 띌 수 있다. 이 때, 용접
을 통해 캡 플레이트(130)와 연결된 캔(120)도 제2극성을 띌 수 있다.
예를 들면, 캡 플레이트(130)는 이차 전지(100)의 양극으로, 전극 단자(140)는 이차 전지(100)의 음극으로의 역[0039]
할을 수행할 수 있다. 이 때, 캡 플레이트(130)와 전극 단자(140) 사이에는 이들 간의 쇼트를 방지하기 위하여
절연성 소재를 포함하는 제1가스켓(145) 및 제2가스켓(146) 이 구비될 수 있다. 제1가스켓(145)은 캡 플레이트
(130)의 상부면과 접촉하도록 배치되고, 제2가스켓(146) 은 캡 플레이트(130)의 하부면과 접촉하도록 배치될 수
있다. 도 2에서는 제1,2 가스켓(145, 146)이 별도의 부재로 도시되었으나, 제1,2 가스켓(145, 146)은 일체형일
수 있다. 한편, 캡 플레이트(130)과의 용접을 통해 제2 극성을 띄는 캔(120)을 외부의 물체 또는 다른 이차 전
지(100)로부터 전기적으로 절연시키기 위해, 캔(120)의 양 측면에는, 캔(120)의 측면을 커버하는 절연 필름
(160)이 부착될 수 있다.
캔(120)의 내부에는 전극조립체(110)의 상부에 위치하는 제1절연재(150)가 배치될 수 있다. 제1절연재(150)는[0040]
전극조립체(110)를 캡 플레이트(130)와 절연시킬 수 있다. 또 다른 실시예로서, 제1절연재(150)는 전극조립체
(110)를 캡 플레이트(130)와 절연시킴과 동시에 캔(120)의 내부에서 전극조립체(110)가 움직이는 것을 규제할
수 있다. 제1절연재(150)는 제1,2 전극 탭(114, 115)이 개구(OP)를 향해 연장될 수 있도록 관통홀을 포함하며,
전해질 주입구(131)를 통해 유입된 전해질이 통과하도록 전해질 주입구(131)과 대응되는 위치에 형성된 홀을 포
함할 수 있다. 한편, 전극조립체(110)의 하부에는 제2절연재(180)가 배치되어, 금속성 소재의 캔(120)과 전극조
립체(110) 간의 불필요한 단락을 방지할 수 있다.
한편 도 3을 참조하면, 캡 플레이트(130)는 캔(120)의 개구를 밀봉하도록 캔(120)의 상부면에 배치될 수 있고,[0041]
캔(120)과 마찬가지로 알루미늄 또는, 알루미늄 합금과 같은 금속성 소재로 제작될 수 있다. 캡 플레이트(130)
는 캔(120)의 개구(OP)를 다양한 방법을 통해 밀봉할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 죔새 설계에 대하여
설명하나, 이에 제한되지 않고 다양한 방법으로 밀봉할 수 있다.
캔(120)의 내경의 크기를 A라고 하였을 경우에 캡 플레이트(130)의 크기는 A a로 형성할 수 있다. 이를 통해 캡[0042]
플레이트(130)를 캔(120)의 내측에 끼워넣는 방식으로 캔(120)의 개구(OP)를 밀봉할 수 있다. 다만, 이러한 경
우 길이 방향(x축 방향)으로 연장되어 형성되는 캡 플레이트(130)의 일 단부(A)에 응력이 집중되어 금속성 소재
로 형성된 캡 플레이트(130)가 휘어지거나 꺾이는 현상이 발생할 수 있고, 이는 이차 전지의 작동 불량을 초래
한다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 관한 이차 전지(100)에서는 이러한 죔새 설계에 있어서 캡 플레이트(130)
의 일 단부에서의 응력 집중현상을 완화시켜 캡 플레이트(130)의 밀봉력을 향상시키는 캡 플레이트(130) 구조를
제안한다.
도 3에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 캡 플레이트(130)는 길이 방향(x축 방향)으로 연장되어[0043]
형성되고, 서로 평행하게 배치된 제1면(133)과 제2면(135) 및 제1면(133)과 제2면(135)을 연결하며 일정한 높이
(T)를 갖는 제3면(137)을 포함할 수 있다. 즉 캡 플레이트(130)는 제3면(137)의 높이(T)에 해당되는 두께를 갖
는다. 이 경우 제1면(133)은 캔(120)의 내부를 향하여 배치되는 면이고, 제2면(135)은 캔(120)의 내부를 향하여
배치되는 면일 수 있다. 캡 플레이트(130)의 제1면(133)과 제3면(137)이 접하는 부분에는 챔퍼(130c, chamfer)
가 형성될 수 있는데, 이러한 챔퍼(130c)는 기울기가 가변할 수 있다.
이하에서는 캡 플레이트(130)의 일 모서리에 형성된 챔퍼(130c)에 대하여 상세하게 설명한다.[0044]
도 4는 도 3의 A부분을 발췌하여 도시하는 저면도이고, 도 5는 도 4를 V-V선을 따라 취한 단면도이며, 도 6은[0045]
도 4를 VI-VI 선을 따라 취한 단면도이다.
도 4 내지 도 6에서는 캡 플레이트(130)의 일 단부(A)를 도시하고 이에 대하여 이하 상세하게 설명하고, 도 4[0046]
내지 도 6에 도시되지 않은 캡 플레이트(130)의 타 단부(B)에 대하여는 이하의 일 단부(A)의 설명을 원용한다.
공개특허 10-2016-0020060
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도 4 내지 도 6을 참조하면, 캡 플레이트(130)는 서로 평행하게 배치된 제1면(133)과 제2면(135) 및 제1면(13[0047]
3)과 제2면(135)을 연결하며 일정한 높이(T)를 갖는 제3면(137)을 포함할 수 있다. 도 4에서는 캡 플레이트
(130)의 제1면(133)을 도시하고 있고, 캡 플레이트(130)의 제1면(133)은 캔(120)의 내부를 향하는 면이다. 상술
한 것과 같이 캡 플레이트(130)의 제1면(133)과 제3면(137)이 접하는 부분의 모서리에는 챔퍼(130c)가
형성되고, 이러한 챔퍼(130c)의 기울기는 가변할 수 있다.
캡 플레이트(130)는 캡 플레이트(130)의 길이 방향(x축 방향)의 제1모서리부(130e1)를 갖고, 캡 플레이트(130)[0048]
의 폭 방향의 제2모서리부(130e2)를 갖는다. 제1모서리부(130e1)에는 제1챔퍼(130c1)가 위치하고, 제2모서리부
(130e2)에는 제2챔퍼(130c2)가 위치한다. 이 경우 제1챔퍼(130c1)의 기울기와 제2챔퍼(130c2)의 기울기가 상이
하게 형성된다. 즉 제1챔퍼(130c1)의 기울기가 제2챔퍼(130c2)의 기울기보다 크게 형성된다.
이때 제1챔퍼(130c1)의 기울기는 가변하며, 상기 제1모서리부(130e1) 중 가장 돌출된 부분에서 가장 큰 기울기[0049]
를 갖는다. 즉 제1챔퍼(130c1) 중 제2챔퍼(130c2)와 연결되는 부분을 시작으로 제1모서리부(130e1) 중 가장 돌
출된 부분까지 점점 가파른 기울기를 갖도록 형성된다. 이와 같이 설계하는 이유는 캡 플레이트(130)의 가장 돌
출된 부분에서 캔(120)의 내부와의 응력이 최대가 되므로 이 부분에서 급격한 테이퍼를 갖도록 형성하여 캡 플
레이트(130)가 받는 스트레스를 최소화 시키기 위함이다.
반면 제2챔퍼(130c2)의 기울기는 일정하며, 캡 플레이트(130)의 제2모서리부(130e2)의 어느 곳에서도 동일한 기[0050]
울기를 갖는다. 따라서 제2챔퍼(130c2)의 높이(t2)와 폭(w2)도 항상 동일하게 형성된다.
한편 도 5를 참조하면 캡 플레이트(130)의 제1모서리부(130e1) 중 가장 돌출된 부분에서의 제1챔퍼(130c1)의 기[0051]
울기가 도시되어 있다. 캡 플레이트(130)의 제1모서리부(130e1) 중 가장 돌출된 부분에서의 제1챔퍼(130c1)의
기울기는 제1챔퍼(130c1)의 높이(t1)를 제1챔퍼(130c1)의 폭(w1)으로 나눈 값을 의미한다. 본 발명의 일 실시예
에 따르면 제1챔퍼(130c1)의 높이(t1)는 제1챔퍼(130c1)의 폭(w1)보다 크며, 제1챔퍼(130c1)가 최대 기울기를
갖는 부분에서 제1챔퍼(130c1)의 높이(t1)와 제1챔퍼(130c1)의 폭(w1)의 비율이 대략 1:2 로 형성될 수 있다.
바람직하게는 제1챔퍼(130c1)의 폭(w1)이 대략 0.2mm 라면, 제1챔퍼(130c1)의 높이(t1)는 대략 0.4mm 로 형성
된다.
반면 도 6을 참조하면 제2챔퍼(130c2)의 기울기는 제2챔퍼(130c2)의 높이(t2)를 제2챔퍼(130c2)의 폭(w2)으로[0052]
나눈 값을 의미한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 제2챔퍼(130c2)의 높이(t2)와 제2챔퍼(130c2)의 폭(w2)은
대략적으로 동일하며, 즉 제1챔퍼(130c1)의 높이(t1)와 제1챔퍼(130c1)의 폭(w1)의 비율이 대략 1:1 로 형성될
수 있다. 바람직하게는 제1챔퍼(130c1)의 폭(w1)이 대략 0.2mm 라면, 제1챔퍼(130c1)의 높이(t1)는 대략 0.2mm
로 형성된다. 따라서 제1챔퍼(130c1) 중 가장 큰 기울기를 갖는 부분은 제2챔퍼(130c2)에 비해 약 2배 가파른
기울기로 형성된다.
캡 플레이트(130)는 캡 플레이트(130)의 길이 방향(x축 방향)의 제1모서리부(130e1)를 갖고, 캡 플레이트(130)[0053]
의 폭 방향(y축 방향)의 제2모서리부(130e2)를 갖는다. 제1모서리부(130e1)에는 제1챔퍼(130c1)가 위치하고, 제
2모서리부(130e2)에는 제2챔퍼(130c2)가 위치한다. 이 경우 도 4에 도시된 것과 같이 z축 방향에서 바라본 제1
챔퍼(130c1)의 폭(w1)과 제2챔퍼(130c2)의 폭(w2)은 동일하다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 제1챔퍼(130c1)의
폭(w1)과 제2챔퍼(130c2)의 폭(w2)은 대략적으로 0.2mm로 형성될 수 있다.
한편 캡 플레이트(130)는 제3면(137)의 높이(T)에 해당하는 두께를 갖는데, 도 5에 도시된 것과 같이 제1챔퍼[0054]
(130c1)가 최대 기울기를 갖는 부분을 기준으로 제1챔퍼(130c1)의 높이(t1)는 캡 플레이트(130)의 높이(T)의
70%이하로 형성될 수 있다. 이와 같이 설계하는 이유는 제1챔퍼(130c1)의 높이(t1)를 전체 캡 플레이트(130)의
높이(T)의 70% 이상으로 형성할 경우 캡 플레이트(130)가 캔(120)의 내벽을 지탱하는 힘이 약해지고 캡 플레이
트(130)를 캔(120)에 용접하는 과정에서 불량 등의 문제가 발생할 수 있기 때문이다.
한편 도 5 및 도 6을 참조하면, 제1챔퍼(130c1)의 기울기와 제2챔퍼(130c2)의 기울기가 상이하게 형성되므로 이[0055]
에 따라 제1챔퍼(130c1)의 길이(d1)과 제2챔퍼(130c2)의 길이(d2)는 상이하게 형성됨을 알 수 있다. 제1챔퍼
(130c1)의 길이는 제2챔퍼(130c2)의 길이보다 크게 형성될 수 있고, 제1챔퍼(130c1)는 제1모서리부(130e1) 중
가장 돌출된 부분에서 가장 큰 길이를 가질 수 있다. 도 6에 도시된 것과 같이 제1챔퍼(130c1)는 제2챔퍼
(130c2)와 연결되는 부분으로부터 제1모서리부(130e1) 중 가장 돌출된 부분까지 점차적으로 증가하는 길이를 가
지며, 제1모서리부(130e1) 중 가장 돌출된 부분에서 최대 길이를 가질 수 있다.
이와 같이 캡 플레이트(130)를 설계하는 이유는 캡 플레이트(130)의 가장 돌출된 부분에서 캔(120)의 내부와의[0056]
응력이 최대가 되므로 이 부분에서 급격한 테이퍼를 갖도록 형성하여 캡 플레이트(130)가 받는 스트레스를 최소
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화 시키기 위함이다. 이러한 캡 플레이트(130) 설계를 통해 캡 플레이트(130)의 휨 변형을 최소화 하고 캡 플레
이트(130)의 소재의 변화 없이 캡 플레이트(130) 일부에 가변 챔퍼를 형성하는 것으로 캔(120)과 캡 플레이트
(130)의 형합성을 향상시키고 이차 전지의 체고가 획기적으로 개선된 이차 전지를 구현할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상[0057]
의 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 것 이다.
부호의 설명
100: 이차 전지[0058]
110: 전극조립체
111: 제1전극판
112: 제2전극판
113: 세퍼레이터
120: 캔
130c: 챔퍼
130c1: 제1챔퍼
130c2: 제2챔퍼
130: 캡 플레이트
133: 제1면
135: 제2면
137: 제3면
130e1: 제1모서리부
130e2: 제2모서리부
공개특허 10-2016-0020060
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도면
도면1
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도면2
공개특허 10-2016-0020060
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도면3
도면4
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도면5
도면6
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