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KR-20260061804-A - SECONDARY BATTERY, BATTERY PACK, AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SECONDARY BATTERY

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Abstract

본 개시는 이차전지, 전지 팩, 및 이차전지 제조 방법에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 캡 플레이트에 절연부재가 결합되는 이차전지, 전지 팩, 및 이차전지 제조 방법을 제공하는데 있다. 이를 위해 본 개시는 개구부를 구비하는 케이스; 케이스의 내부에 수납되는 전극 조립체; 및 개구부를 폐쇄하는 캡 플레이트, 캡 플레이트에 결합되는 단자, 단자를 지지하고 캡 플레이트에 접합되며, 절연 소재를 포함하는 가스켓, 및 절연 소재를 포함하고, 케이스의 내부에서 캡 플레이트와 전극 조립체 사이에 배치되고, 가스켓에 결합되는 절연부재를 포함하는 이차전지를 제공한다.

Inventors

  • 경세인
  • 용준선
  • 배광수
  • 이준형
  • 김지환
  • 노형철

Assignees

  • 삼성에스디아이 주식회사

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20241028

Claims (20)

  1. 개구부를 구비하는 케이스; 상기 케이스의 내부에 수납되는 전극 조립체; 및 상기 개구부를 폐쇄하는 캡 플레이트, 상기 캡 플레이트에 결합되는 단자, 상기 단자를 지지하고 상기 캡 플레이트에 접합되며, 절연 소재를 포함하는 가스켓, 및 절연 소재를 포함하고, 상기 케이스의 내부에서 상기 캡 플레이트와 상기 전극 조립체 사이에 배치되고, 상기 가스켓에 결합되는 절연부재를 포함하는 캡 조립체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 가스켓은, 상기 캡 플레이트의 상기 전극 조립체를 향한 측면에 적층되는 내측판부, 및 상기 내측판부에서 상기 전극 조립체를 향한 방향으로 돌출되는 후크를 포함하고, 상기 절연부재는, 상기 후크가 체결되는 후크 체결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 이차전지는, 상기 전극 조립체의 전극탭에 통전 가능하게 결합되는 서브플레이트부, 및 상기 서브플레이트부 및 상기 단자에 통전 가능하게 결합되는 집전체부를 포함하는 집전부재;를 더 포함하고, 상기 절연부재는 상기 집전체부가 관통하는 집전부재 관통부, 및 상기 집전부재 관통부의 주위에 배치된 절연벽부를 포함하고, 상기 후크 체결부는 상기 절연벽부에 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지.
  4. 제2 항에 있어서, 상기 후크 체결부는 상기 후크가 관통하는 후크 통공을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 후크는, 상기 내측판부에서 돌출된 후크 보디부, 및 상기 후크 보디부의 일 측 단부에서 상기 후크 보디부의 길이 방향과 교차하는 방향으로 돌출되고, 상기 후크 통공을 통과하면 상기 후크 통공에서 이탈되지 않도록 상기 후크 통공의 주위에 걸리는 후크 헤드부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 후크는 복수 개로 구비되고, 복수의 상기 후크의 상기 후크 헤드부 중 적어도 하나의 후크 헤드부가 돌출된 방향은, 다른 후크 헤드부가 돌출된 방향과 다른 것을 특징으로 하는 이차전지.
  7. 제5 항에 있어서, 상기 후크는 복수 쌍으로 구비되고, 복수 쌍의 상기 후크 중에서 상기 절연부재의 길이 방향과 평행한 일직선 상에 두 쌍의 후크가 위치하고, 두 쌍의 상기 후크 중에서 한 쌍의 상기 후크에 포함되는 상기 후크 헤드부가 돌출되는 방향은, 두 쌍의 상기 후크 중에서 나머지 한 쌍의 상기 후크에 포함되는 상기 후크 헤드부가 돌출되는 방향과 평행하지 않은 것을 특징으로 하는 이차전지.
  8. 제5 항에 있어서, 상기 절연부재는, 상기 캡 플레이트에서 이격되고 상기 후크 통공이 형성된 제1 이격부, 및 상기 제1 이격부에 단차지게 이어지고 상기 제1 이격부보다 상기 캡 플레이트에서 더 이격된 제2 이격부를 포함하고, 상기 제2 이격부와 상기 제1 이격부 사이의 간격의 크기는 상기 후크 헤드부의 두께의 크기보다 큰 것을 특징으로 하는 이차전지.
  9. 제5 항에 있어서, 상기 후크는 복수 쌍으로 구비되고, 상기 후크 통공은 한 쌍의 상기 후크에 하나씩 대응되게 복수 개로 구비되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  10. 제9 항에 있어서, 복수의 상기 후크 통공 중에서 임의의 하나의 후크 통공을 관통하는 한 쌍의 상기 후크에 포함되는 한 쌍의 상기 후크 헤드부는 서로 같은 방향으로 돌출된 것을 특징으로 하는 이차전지.
  11. 제9 항에 있어서, 복수의 상기 후크 통공 중에서 하나의 후크 통공에 끼워지는 한 쌍의 상기 후크는 서로 이격되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  12. 제11 항에 있어서, 상기 후크 체결부는 한 쌍의 상기 후크 사이에 배치되는 스페이서를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  13. 제11 항에 있어서, 하나의 상기 후크 통공에 한 쌍의 상기 후크가 끼워지면, 한 쌍의 상기 후크에 포함된 한 쌍의 상기 후크 보디부는 하나의 상기 후크 통공의 내측면에 밀착되어 서로 가까워지는 방향으로 가압되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  14. 제13 항에 있어서, 하나의 상기 후크 통공에 끼워지는 한 쌍의 상기 후크는 각각, 하나의 상기 후크 통공의 내측면에 밀착되도록 상기 후크 보디부에서 돌출되고 상기 후크 보디부의 길이 방향으로 연장되는 후크 리브부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  15. 제14 항에 있어서, 상기 후크 리브부는, 상기 후크 헤드부에 가까워질수록 두꺼워지는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  16. 제1 항에 있어서, 상기 단자는 한 쌍으로 구비되고, 상기 케이스는 양 측에 한 쌍의 상기 개구부를 구비한 직육면체 형상이고, 한 쌍의 상기 캡 조립체는 한 쌍의 상기 개구부를 폐쇄하도록 상기 케이스의 상기 양 측에 하나씩 배치되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  17. 하우징; 및 상기 하우징의 내부에 배치되는 복수의 이차전지;를 포함하고, 복수의 상기 이차전지는 각각, 개구부를 구비하는 케이스; 상기 케이스의 내부에 수납되는 전극 조립체; 및 상기 개구부를 폐쇄하는 캡 플레이트, 상기 캡 플레이트에 결합되는 단자, 및 절연 소재를 포함하고, 상기 케이스의 내부에서 상기 캡 플레이트와 상기 전극 조립체 사이에 배치되고, 상기 캡 플레이트에 결합되는 절연부재를 포함하는 캡 조립체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
  18. 캡 플레이트에 절연 소재를 포함하는 가스켓을 결합하는 가스켓 결합 단계; 절연 소재를 포함하는 절연부재를 상기 가스켓에 결합하는 절연부재 결합 단계; 케이스의 개구부를 통해 상기 케이스의 내부에 전극 조립체를 삽입하는 전극 조립체 삽입 단계; 상기 절연부재가 상기 케이스의 내부에서 상기 캡 플레이트와 상기 전극 조립체 사이에 배치되도록 상기 개구부를 상기 캡 플레이트로 폐쇄하는 개구부 폐쇄 단계; 및 상기 캡 플레이트를 상기 케이스에 용접하여 결합하는 캡 플레이트 용접 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조 방법.
  19. 제18 항에 있어서, 상기 가스켓은, 상기 캡 플레이트의 상기 전극 조립체를 향한 측면에 적층되는 내측판부, 및 상기 내측판부에서 상기 전극 조립체를 향한 방향으로 돌출되는 후크를 포함하고, 상기 절연부재는, 상기 후크가 체결되는 후크 체결부를 포함하고, 상기 절연부재 결합 단계는, 상기 후크 체결부를 상기 후크에 정렬하고 상기 후크 체결부를 상기 가스켓에 접근시켜 상기 절연부재를 상기 가스켓에 결합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조 방법.
  20. 제18 항에 있어서, 상기 전극 조립체 삽입 단계와 상기 개구부 폐쇄 단계 사이에 집전부재를 상기 전극 조립체의 전극탭에 용접하여 결합시키는 집전부재 용접 단계; 및 상기 캡 플레이트 용접 단계 이후에 상기 가스켓에 단자를 탑재하고, 상기 단자를 상기 집전부재에 용접하여 결합시키는 단자 용접 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조 방법.

Description

이차전지, 전지 팩, 및 이차전지 제조 방법{SECONDARY BATTERY, BATTERY PACK, AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SECONDARY BATTERY} 본 개시는 이차전지, 전지 팩, 및 이차전지 제조 방법에 관한 것이다. 일반적으로 이차전지는 리튬 이온의 삽입(intercalation) 및 탈리(deintercalation)가 가능한 활물질을 포함하는 양극 및 음극과 전해액을 포함하는 전지로서, 리튬 이온이 양극 및 음극에서 삽입/탈리될 때의 산화 및 환원 반응에 의해 전기 에너지를 생산한다. 이차전지는 케이스의 내부에 삽입되는 전극 조립체와, 케이스의 개구를 폐쇄하는 캡 플레이트 사이에 절연부재를 포함한다. 이차전지의 제조 과정에서 절연부재는 양면 점착 테이프에 의해 전극 조립체에 부착된다. 이러한 발명의 배경이 되는 기술에 개시된 상술한 정보는 본 발명의 배경에 대한 이해도를 향상시키기 위한 것뿐이며, 따라서 종래 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수도 있다. 본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 도시한 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 분해 사시도이다. 도 3은 도 1을 S1-S1에 따라 절개 도시한 단면도이다. 도 4는 도 3의 전극 조립체의 구성을 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다. 도 5는 도 2의 캡 조립체가 조립된 모습을 도시한 사시도이다. 도 6는 도 5의 캡 조립체에서 절연부재가 가스켓에서 분리된 모습을 도시한 분해 사시도이다. 도 7은 도 6의 가스켓의 내측판부를 도시한 평면도이다. 도 8은 도 7의 A 부분을 확대 도시한 사시도이다. 도 9는 도 6의 B 부분을 확대 도시한 평면도이다. 도 10은 도 5를 S2-S2에 따라 절개 도시한 단면도이다. 도 11은 도 8에 도시된 후크의 변형예를 도시한 사시도이다. 도 12는 도 11의 후크가 도 10의 후크 통공에 끼워진 모습을 도시한 단면도이다. 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 제조 방법을 나타낸 플로우차트이다. 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일부 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 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. 또한, 발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면을 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 서로 다른 실시예에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호가 부여될 수 있다. 2개의 비교 대상이 '동일'하다는 언급은 '실질적으로 동일'한 것을 의미한다. 따라서 실질적 동일은 당업계에서 낮은 수준으로 간주되는 편차, 예를 들어 5% 이내의 편차를 가지는 경우를 포함할 수 있다. 또한, 소정 영역에서 어떠한 파라미터가 균일하다는 것은 평균적 관점에서 균일하다는 것을 의미할 수 있다. 비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것으로, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 제1 구성요소는 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다. 명세서 전체에서, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 각 구성요소는 단수일 수도 복수일 수도 있다. 구성요소의 "상부(또는 하부)" 또는 구성요소의 "상(또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면(또는 하면)에 접하여 배치되는 것 뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에(또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다. 또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "상에(on)", "연결된(connected to)", 또는 "결합된(coupled to)" 것으로 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "및/또는"은 연관된 나열된 항목들 중 하나 이상의 임의의 및 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 개시의 실시예들을 기술할 때 "할 수도 있다"의 사용은 "본 개시의 하나 이상의 실시예들"에 관한 것이다. 요소 목록 앞에 "하나 이상" 및 "하나 이상"과 같은 식은 요소 목록 전체를 수정하고 목록의 개별 요소를 수정하지 않는다. 명세서 전체에서 "A 및/또는 B"라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, A, B 또는 A 및 B를 의미하며, "C 내지 D"라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, C 이상이고 D 이하인 것을 의미한다. "A, B 및 C 중 적어도 하나", "A, B 또는 C 중 적어도 하나", "A, B 및 C 그룹에서 선택된 적어도 하나" 또 "A, B 및 C 중에서 선택된 적어도 하나"와 같은 구문이 요소 A, B 및 C의 목록을 지정하는 데 사용될 때, 구문은 임의의 모든 적합한 조합을 지칭할 수 있다. "사용(use)"이라는 용어는 "활용(utilize)"이라는 용어와 동의어로 간주될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "실질적으로", "약" 및 유사한 용어는 정도의 용어가 아닌 근사의 용어로 사용되며, 당해 기술분야의 일반기술자가 인식할 측정 또는 계산된 값의 내재적 변동을 고려하기 위한 것이다. 본 명세서에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 요소, 구성 요소, 영역, 층 및/또는 섹션을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이들 요소, 구성 요소, 영역, 층 및/또는 섹션은 이들 용어에 의해 제한되어서는 안 될 것이다. 이 용어는 한 요소, 구성요소, 영역, 도면층 또는 단면을 다른 요소, 구성요소, 영역, 도면층 또는 단면과 구별하는 데 사용된다. 따라서, 아래에서 논의되는 제1 요소, 컴포넌트, 영역, 계층 또는 섹션은 예시적인 실시예들의 가르침으로부터 벗어나지 않고 제2 요소, 컴포넌트, 영역, 계층 또는 섹션으로 명명될 수 있다. 도면에 도시 된 바와 같이 한 요소 또는 특징과 다른 요소(들) 또는 특징 (들)과의 관계를 설명하기 위해 설명의 용이성을 위해 "하부(beneath)", "아래(below)", "낮은(lower)", "상부(above)", "위(upper)" 등과 같은 공간적 상대 용어가 본 명세서에서 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 위치는 도형들에 묘사된 방향 외에도 사용 또는 동작 중인 디바이스의 상이한 방향들을 포괄하기 위한 것으로 이해될 것이다. 예를 들어, 도면의 장치가 뒤집히면 다른 요소가 "아래" 또는 "하부"로 설명된 요소가 다른 요소 "위" 또는 "상부"로 이해된다. 따라서, "아래"라는 용어는 위와 아래의 방향 모두를 포괄할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어는 본 개시의 실시 예를 기술하기 위한 것이며, 본 개시의 제한을 의도하지 않는다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 분해 사시도이고, 도 3은 도 1을 S1-S1에 따라 절개 도시한 단면도이고, 도 4는 도 3의 전극 조립체의 구성을 개략적으로 나타내는 분해 사시도이고, 도 5는 도 2의 캡 조립체가 조립된 모습을 도시한 사시도이고, 도 6는 도 5의 캡 조립체에서 절연부재가 가스켓에서 분리된 모습을 도시한 분해 사시도이고, 도 7은 도 6의 가스켓의 내측판부를 도시한 평면도이고, 도 8은 도 7의 A 부분을 확대 도시한 사시도이고, 도 9는 도 6의 B 부분을 확대 도시한 평면도이고, 도 10은 도 5를 S2-S2에 따라 절개 도시한 단면도이고, 도 11은 도 8에 도시된 후크의 변형예를 도시한 사시도이고, 도 12는 도 11의 후크가 도 10의 후크 통공에 끼워진 모습을 도시한 단면도이다. 이하에서는 이차전지가 리튬 이온 이차전지로서　각형 이차전지인 것을 예로서 설명한다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 이차전지는 리튬 폴리머 배터리 또는 원통형 배터리일 수 있다. 도 1 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이차전지(100)는 케이스(101), 전극 조립체(113), 및 캡 조립체(130)를 포함한다. 케이스(101)는 이차전지(100)의 개략적인 외관을 형성하고, 전극 조립체(113)를 수용할 수 있다. 케이스(101)는 수평 방향으로 연장된 대략 직육면체 형상의 부재로서, 내부에 전극 조립체(113)가 수용되는 내부 공간이 마련되고, 길이 방향의 양 측에 개방된 한 쌍의 개구부(102)를 구비한다. 전극 조립체(113)는 케이스(101)의 내부에 수납된다. 전극 조립체(113)는 이차전지에서 전력의 충전 및 방전 동작을 수행하는