JP5593285B2 - Secondary battery - Google Patents

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Description

この出願は、2000年9月29日及び2001年2月5日に、それぞれ韓国特許庁へ出願された、出願No.10−2000−57507及び出願No.10−2001−5484に基づくものであり、これらの内容は、前記参照によって、本願に組み込まれるものとする。   This application was filed on September 29, 2000 and February 5, 2001, respectively, with application Nos. 10-2000-57507 and application no. 10-2001-5484, the contents of which are incorporated herein by reference.

本発明は二次電池に係り、特に、リチウムイオン二次電池の内部圧力による電池爆発を防止できるような二次電池の安全板に関するものである。   The present invention relates to a secondary battery, and more particularly to a safety plate of a secondary battery that can prevent battery explosion due to internal pressure of a lithium ion secondary battery.

最近、高性能ノートブックコンピュータや無線電話機など各種携帯電子器機の普及傾向、再充電可能で高エネルギー密度を有する二次電池に対する需要がこれら装置の電源として用いるために増加している。   Recently, the spread of various portable electronic devices such as high-performance notebook computers and wireless telephones, and the demand for rechargeable secondary batteries with high energy density are increasing for use as power sources for these devices.

このような二次電池の中で、リチウムイオン二次電池は、炭素質の負極、リチウム金属酸化物の正極、ポリオレフィン系セパレータ及び電解質を含み、正極と負極の間のリチウムイオンが移動する時に発生する起電力によって充放電が行われる。   Among such secondary batteries, a lithium ion secondary battery includes a carbonaceous negative electrode, a lithium metal oxide positive electrode, a polyolefin-based separator, and an electrolyte, and is generated when lithium ions move between the positive electrode and the negative electrode. Charging / discharging is performed by the electromotive force.

しかし、リチウムイオン二次電池は作動電位が高いため、高エネルギーが瞬間的に流れる恐れがあり、正極物質は過充電または短絡によって化学的に大きく活性化するため、電解質と急激に反応して多量のガスを発生させる。   However, since the lithium ion secondary battery has a high operating potential, high energy may flow instantaneously, and the positive electrode material is chemically activated greatly by overcharging or short-circuiting. Of gas.

その結果、リチウムイオン二次電池内部の圧力や温度が急激に上昇して電池の爆発につながり、周辺装置が破損したり人体が損傷を受ける恐れがある。   As a result, the pressure and temperature inside the lithium ion secondary battery rapidly increase, leading to an explosion of the battery, and the peripheral device may be damaged or the human body may be damaged.

したがって、リチウムイオン二次電池の爆発を防止する様々な安全装置が開発されている。   Therefore, various safety devices for preventing the explosion of the lithium ion secondary battery have been developed.

例えば、米国特許第5,738,952号が開示する構造では安全板が正極リードタップに溶接で連結されて、所定の臨界圧力に到達すると反転し、安全板の溶接部位が分離されて電流を遮断し、それによって圧力と温度の上昇を防止しており、圧力が所定圧力を超過すれば電池ケースの壁または電流の流れる経路が遮断され、圧力上昇を防止する。   For example, in the structure disclosed in US Pat. No. 5,738,952, the safety plate is connected to the positive electrode lead tap by welding and is reversed when a predetermined critical pressure is reached, and the welding portion of the safety plate is separated to generate current. The pressure and temperature are prevented from rising, and if the pressure exceeds a predetermined pressure, the wall of the battery case or the current flow path is blocked to prevent the pressure from rising.

しかし、このような技術でも不都合が残り、圧力応答型安全板の製作と組立てがむずかしく、電池の異常反応時に電池外部の電流を遮断して電流の流れを防止することはできるが、別途の安全板が電池ケースの外部に装着されなければならない。   However, even with this technology, inconvenience remains, and it is difficult to manufacture and assemble a pressure-responsive safety plate, and it is possible to cut off the current outside the battery and prevent the flow of current during abnormal battery reaction. The plate must be attached to the outside of the battery case.

また、日本国公開特許公報平2−284350号及び平9−320549号には二次電池の安全装置として、電池ケースの表面に直線または直線からなるX字形の溝を形成する技術が開示されている。   Japanese Laid-Open Patent Publication Nos. Hei 2-284350 and Hei 9-320549 disclose a technique for forming a straight or straight X-shaped groove on the surface of a battery case as a secondary battery safety device. Yes.

しかし直線溝は、電池ケース全体が膨らんで破断する所定の臨界圧力で、最も大きく膨らむ最大面積部の中心部から溝の各地点までの距離が各自異なるので、溝に加わる圧力も各々異なり、このため溝の全ての部分が同時に破断するのではなく、溝の中で最も弱い部分が最初に破断する。   However, the straight groove has a predetermined critical pressure at which the entire battery case swells and breaks, and the distance from the center of the largest area that swells the most to each point of the groove is different. Therefore, not all the portions of the groove break at the same time, but the weakest portion of the groove breaks first.

したがって、溝全域が同時に破断するのが最も好ましいが、電池ケースに厚さが変化する溝を製作する以外には、全域が同時破断するような溝を作ることは不可能である。   Therefore, it is most preferable that the entire region of the groove breaks at the same time, but it is impossible to make a groove in which the entire region breaks at the same time except that a groove whose thickness changes is formed in the battery case.

また、もう一つの問題であるが、破断圧力のバラツキが電池ケースの大きさ、溝の位置によって違うため安全装置の設計が難しい。   Another problem is that it is difficult to design a safety device because the variation in breaking pressure differs depending on the size of the battery case and the position of the groove.

X字溝の場合は不都合なことがあって、電池ケースに正確に溝を刻するのが難しく、電池ケースの大きさを考慮して所定圧力で破断するように新しく設計しなければならない。   In the case of the X-shaped groove, there is an inconvenience, and it is difficult to accurately cut the groove in the battery case, and it must be newly designed so that it breaks at a predetermined pressure in consideration of the size of the battery case.

また、直線溝とX字溝の場合、破断後の電池爆発は防止できるが、溝の破断部位が鋭くなるので使用者が負傷する恐れがある。   In addition, in the case of the straight groove and the X-shaped groove, the battery explosion after the breakage can be prevented, but the user may be injured because the breakage portion of the groove becomes sharp.

米国特許第5,738,952号明細書US Pat. No. 5,738,952 特開平2−284350号公報JP-A-2-284350 特開平9−320549号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-320549

本発明は前記従来技術の不都合や制約による問題点を一つ以上実質的に除去するような二次電池の安全板を指向している。二次電池の内部圧力上昇時、圧力が溝に均一に加わるようにして、溝が同時に破断することができる二次電池の安全板を提供するのにその目的がある。   The present invention is directed to a safety plate for a secondary battery that substantially eliminates one or more of the disadvantages and limitations of the prior art. It is an object of the present invention to provide a safety plate for a secondary battery in which the groove can be simultaneously broken so that the pressure is uniformly applied to the groove when the internal pressure of the secondary battery is increased.

本発明の他の目的は、電池ケースの大きさ、溝の位置による破断する圧力のバラツキを同一にすることにより、二次電池の安全性を高める二次電池の安全板を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a safety plate for a secondary battery that enhances the safety of the secondary battery by making the variation of the breaking pressure depending on the size of the battery case and the position of the groove the same. .

本発明のさらに他の目的は、溝の破断後にも破断部位によって人体が負傷しないようにする二次電池の安全板を提供することにある。   It is still another object of the present invention to provide a safety plate for a secondary battery that prevents a human body from being injured by a broken portion even after a groove is broken.

これらと他の望ましいことを達成するために、また本発明の目的にしたがって実施例を構成し、広く説明したように、二次電池においては、正極と負極の間にセパレータを配置するが、セパレータと共に巻いたゼリーロール、前記正極と前記負極が電池ケースに納められ、電解質を備えた負極に接続され、電池ケースの開口は前記正極と接続されたトップキャップアセンブリーで密封され、二次電池の安全板は、内圧上昇による電池爆発を防止する安全装置として電池ケース上に形成され、前記溝が曲線に形成されることを特徴とする。   In order to achieve these and other desirable things, and in accordance with the purpose of the present invention, an embodiment is constructed, and as widely described, in a secondary battery, a separator is disposed between a positive electrode and a negative electrode. The jelly roll wound together, the positive electrode and the negative electrode are housed in a battery case and connected to a negative electrode provided with an electrolyte, and the opening of the battery case is sealed by a top cap assembly connected to the positive electrode. The safety plate is formed on the battery case as a safety device for preventing battery explosion due to an increase in internal pressure, and the groove is formed in a curve.

ここで、曲線溝が電池ケースの外部に形成されるのが好ましく、そして、電池ケースが六面体になった角形であり、前記曲線溝が最大面積を有する側面に形成されるのが好ましい。   Here, it is preferable that the curved groove is formed outside the battery case, and it is preferable that the battery case has a hexahedral shape and the curved groove is formed on a side surface having the maximum area.

また、より好ましくは、曲線溝が前記角形電池ケースの最大面積を有する側面の対角線上に形成される。   More preferably, the curved groove is formed on the diagonal line of the side surface having the maximum area of the rectangular battery case.

曲率は3乃至50mmであるのが好ましい。   The curvature is preferably 3 to 50 mm.

一方、曲線溝の両端またはいずれかの一端に直線溝が延長形成されるのが好ましい。   On the other hand, it is preferable that the linear groove is extended at both ends of the curved groove or at one end thereof.

電池ケース上の前記溝部分の厚さは、前記電池ケースの全体厚さに対して10乃至30%程度に形成されるのが好ましい。   The thickness of the groove on the battery case is preferably about 10 to 30% of the total thickness of the battery case.

本発明の実施例による安全板が形成された二次電池を部分的に取出して、拡大した斜視図である。FIG. 3 is an enlarged perspective view of a secondary battery in which a safety plate according to an embodiment of the present invention is partially taken out. 本発明による安全板が形成された電池ケースの最大面積部の側面を示した正面図である。It is the front view which showed the side surface of the largest area part of the battery case in which the safety board by this invention was formed. 本発明によるもう一つの実施例による安全板の位置を示した正面図である。FIG. 6 is a front view showing a position of a safety plate according to another embodiment of the present invention. 安全板が形成された二次電池に内圧が発生した時の応力分布を予測して、閉曲線で示した正面図である。It is the front view which predicted the stress distribution when an internal pressure generate | occur | produces in the secondary battery in which the safety board was formed, and showed with the closed curve. 本発明によるさらに他の実施例の安全板が形成された二次電池を示した正面図である。FIG. 6 is a front view illustrating a secondary battery on which a safety plate according to another embodiment of the present invention is formed. 本発明によるさらに他の実施例の安全板が形成された二次電池を示した正面図である。FIG. 6 is a front view illustrating a secondary battery on which a safety plate according to another embodiment of the present invention is formed. 本発明によるさらに他の実施例の安全板が形成された二次電池を示した正面図である。FIG. 6 is a front view illustrating a secondary battery on which a safety plate according to another embodiment of the present invention is formed. 本発明の各実施例による安全板が形成された各二次電池を比較した図である。It is the figure which compared each secondary battery in which the safety board by each Example of this invention was formed. 本発明による安全板が形成された二次電池の強制過充電により、安全板が破断した状態を示した図である。It is the figure which showed the state which the safety board fractured | ruptured by the forced overcharge of the secondary battery in which the safety board by this invention was formed. 過充電による安全板の破断時、二次電池内部の温度の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the temperature inside a secondary battery at the time of the fracture | rupture of the safety board by overcharge. 過充電による安全板の破断時、二次電池内部の電圧の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the voltage inside a secondary battery at the time of the fracture | rupture of the safety board by overcharge. 本発明による安全板が形成された二次電池をホットボックスに入れ、温度を上昇させて安全板を破断させた状態を示した図である。FIG. 6 is a view showing a state in which a secondary battery on which a safety plate according to the present invention is formed is placed in a hot box and the temperature is raised to break the safety plate.

以下、本発明による好ましい各実施例を詳細に参照する。各例は添付された各図面に示されている。図1は、本発明による安全板が形成された二次電池を部分的に取出して拡大して示した斜視図である。 Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention. Each example is shown in the accompanying drawings. FIG. 1 is a partially enlarged perspective view of a secondary battery having a safety plate according to the present invention.

各種二次電池の中で、本発明は、リチウムイオン角形二次電池(以下、角形二次電池という)に関して説明する。   Among various secondary batteries, the present invention will be described with respect to a lithium ion prismatic secondary battery (hereinafter referred to as a prismatic secondary battery).

角形二次電池には、正極2、セパレータ4及び負極6と共に巻かれて、負極と接続された電池ケース10の内部に収納されたゼリーロール8がある。角形二次電池には、電池ケース10の上部に正極2と接続されたトップキャップアセンブリー12が設置され、トップキャップアセンブリー12に形成された注入口12aを通じて電池ケース10の内部に電解液を注入した後、注入口12aが密封されている。   The prismatic secondary battery includes a jelly roll 8 wound together with the positive electrode 2, the separator 4, and the negative electrode 6 and housed in a battery case 10 connected to the negative electrode. In the prismatic secondary battery, a top cap assembly 12 connected to the positive electrode 2 is installed on the upper part of the battery case 10, and an electrolyte is supplied into the battery case 10 through an inlet 12 a formed in the top cap assembly 12. After the injection, the injection port 12a is sealed.

トップキャップアセンブリー12は、電池ケース10の上部に溶接されるトップキャップ14と、トップキャップ14の下部中心に配置される下部板16と、トップキャップ14と下部板16との間に上下部ガスケット18、20を介在させてガスケットと共にリベットした正極端子22と、を含む。   The top cap assembly 12 includes a top cap 14 welded to the upper part of the battery case 10, a lower plate 16 disposed at the lower center of the top cap 14, and upper and lower gaskets between the top cap 14 and the lower plate 16. And a positive electrode terminal 22 riveted with a gasket with 18 and 20 interposed therebetween.

前記下部板16は、ゼリーロール8のタップ24及び負極6と連結される。   The lower plate 16 is connected to the tap 24 and the negative electrode 6 of the jelly roll 8.

そしてゼリーロール8の上下端には、絶縁のための上部絶縁板26と下部絶縁板28が配置される。   At the upper and lower ends of the jelly roll 8, an upper insulating plate 26 and a lower insulating plate 28 for insulation are disposed.

このような角形二次電池には、爆発に対する安全装置として電池ケースに安全板30を形成する。   In such a rectangular secondary battery, a safety plate 30 is formed on the battery case as a safety device against explosion.

安全板30は、図2及び図3に示したように電池ケース10に曲線溝を形成して、電池の過度な内圧上昇時に曲線溝が破断されるように設計される。 The safety plate 30 is designed so that a curved groove is formed in the battery case 10 as shown in FIGS . 2 and 3 , and the curved groove is broken when the battery is excessively increased in internal pressure.

このような曲線溝は電池ケース10の外部の最大面積部を有する側面に形成されるのが好ましいが、これは角形二次電池の内圧が過度に上昇すると、最も弱い部分である電池ケースの最大面積部の側面が先ず膨張するからである。   Such a curved groove is preferably formed on the side surface having the largest area part outside the battery case 10, but this is the maximum of the battery case which is the weakest part when the internal pressure of the square secondary battery rises excessively. This is because the side surface of the area portion first expands.

好ましくは曲線溝が、電池内部の圧力を放出するために、電池ケース10の外部に形成されるのが有利である。   Preferably, the curved groove is advantageously formed outside the battery case 10 in order to release the pressure inside the battery.

本発明の電池ケース10に刻まれる曲線溝は、従来の直線またはX字形の溝より一層正確に臨界圧力で破断されるように、最大面積部を有する側面の対角線または対角線から延長する仮想線の上に湾曲の中心が位置するように形成される。   The curved groove engraved in the battery case 10 of the present invention is a diagonal of a side surface having a maximum area portion or an imaginary line extending from the diagonal so as to be more accurately broken at a critical pressure than a conventional straight or X-shaped groove. It is formed so that the center of curvature is located above.

特に、曲線溝は最大面積部の中心部よりは各隅部に近い位置に形成され、その曲率は3乃至50mm程度が好ましい。   In particular, the curved groove is formed at a position closer to each corner than the center of the maximum area, and the curvature is preferably about 3 to 50 mm.

曲線溝は最大面積部の側面に受ける応力の集中を考慮して形成される。つまり、当業者に明らかなように、角形二次電池の内圧上昇によって最大面積部の側面が膨らむようになると、最大面積部の中心部でその膨らみが最も大きくなり、四隅部分での膨らみが最も小さくなる。   The curved groove is formed in consideration of the concentration of stress applied to the side surface of the maximum area portion. That is, as will be apparent to those skilled in the art, when the side surface of the maximum area portion swells due to the increase in internal pressure of the prismatic secondary battery, the bulge becomes the largest at the center of the maximum area portion, and the bulges at the four corner portions are the most. Get smaller.

仮に、最大面積部の全側面上で等しい応力を受ける各連結地点、図4に示したように、最大面積部の側面中心部に近いほど通常の楕円形に似た閉曲線を形成し、角部分に近いほど順次に長方形に近い閉曲線を形成するようになる。 As shown in FIG. 4 , each connection point that receives equal stress on all side surfaces of the maximum area part, forms a closed curve that resembles a normal ellipse as it is closer to the center part of the side surface of the maximum area part. Closer to the rectangle, the closer the curve is to the rectangle.

最大面積部の中心部と隅部分の間で、応力が急激に変化し、最も弱い部分に本発明の曲線溝を形成している。   The stress changes abruptly between the central portion and the corner portion of the maximum area portion, and the curved groove of the present invention is formed in the weakest portion.

したがって、曲線溝の全ての部分でバラツキの少ない応力集中が発生し、安全板30の破断時に曲線溝のほとんど全体で同時に破断が生じて圧力の偏差が最小化する。   Therefore, stress concentration with little variation is generated in all portions of the curved groove, and when the safety plate 30 is broken, almost all of the curved groove is broken at the same time, and the pressure deviation is minimized.

同様の理由で、曲線溝の両端またはいずれか一端から図5に示したように直線溝32を延長することができる。この直線溝32は5mm以下が好ましく、5mm超であると圧力偏差が大きくなる恐れがある。 For the same reason, it is possible to extend the linear grooves 32, as shown from both or either end of the curved groove in FIG. The straight groove 32 is preferably 5 mm or less, and if it exceeds 5 mm, the pressure deviation may increase.

図6及び図7は各々、本発明の実施例を示し、電池ケース10の最大面積部に安全板30が異なる形態で形成されている。 6 and 7 each show an embodiment of the present invention, and the safety plate 30 is formed in a different form in the maximum area portion of the battery case 10.

一般的なリチウムイオン角形二次電池の電池ケース10は、ステンレス、ニッケルメッキ鋼、アルミニウム合金又はプラスチックの中のいずれか一つの材質で作られる。   A battery case 10 of a general lithium ion prismatic secondary battery is made of any one material of stainless steel, nickel plated steel, aluminum alloy, or plastic.

電池ケース10の厚さは、電池の大きさ、電池ケースの材料に応じて設計され、好ましい電池ケースの厚さの範囲は0.3mm乃至0.7mmである。   The thickness of the battery case 10 is designed according to the size of the battery and the material of the battery case, and the preferable range of the thickness of the battery case is 0.3 mm to 0.7 mm.

電池ケース10に形成される曲線溝の厚さは電池ケース10の厚さより薄く形成され、曲線溝部分での電池ケースの厚さは臨界圧力が高く設計されるほど増加し、臨界圧力が低く設計されるほど減少する。   The thickness of the curved groove formed in the battery case 10 is formed thinner than the thickness of the battery case 10, and the thickness of the battery case at the curved groove portion increases as the critical pressure is increased and is designed to be low. It decreases as it is done.

特に、溝部分の電池ケースの厚さは、前記電池ケース10の厚さに対して10〜30%であるのが好ましい。   In particular, the thickness of the battery case in the groove portion is preferably 10 to 30% with respect to the thickness of the battery case 10.

実施例を参照して本発明を詳細に説明するが、実施例が本発明をこれらに限定するものではない。   The present invention will be described in detail with reference to examples, but the examples are not intended to limit the present invention.

[実施例]
リチウムコバルト酸化物の正極2を、カーボン活物質の負極6からオレフィン系セパレータ4で分離させたゼリーロール8を、図1に示したような電池ケース10の内部に収納する。
[Example]
A jelly roll 8 in which a positive electrode 2 made of lithium cobalt oxide is separated from a negative electrode 6 made of carbon active material by an olefin separator 4 is housed in a battery case 10 as shown in FIG .

前記電池ケース10は、厚さ0.45mm、長さ63mm、高さ48mmの角形に形成される。   The battery case 10 is formed in a square shape having a thickness of 0.45 mm, a length of 63 mm, and a height of 48 mm.

このような電池ケース10に形成される曲線溝の幅は0.7mm、長さが13mm、厚さが0.1mm、曲率半径が40mmである。   The width of the curved groove formed in the battery case 10 is 0.7 mm, the length is 13 mm, the thickness is 0.1 mm, and the curvature radius is 40 mm.

電池ケース10にゼリーロール8が収納された状態で、ゼリーロールの正極に付着されたタップ24をトップキャップアセンブリー12の正極端子22に溶接する。   In a state where the jelly roll 8 is stored in the battery case 10, the tap 24 attached to the positive electrode of the jelly roll is welded to the positive terminal 22 of the top cap assembly 12.

トップキャップ14を電池ケース10の開口に密着させてレーザー溶接した後、トップキャップ14の電解液注入口12aを通じてエチレンカーボネート(EC)、ジエチレンカーボネート(DEC)及びリチウム塩(LiPF)を含む電解液を注入し、電解液注入口12aを密封させてリチウムイオン角形二次電池を製造した。 After the top cap 14 is brought into close contact with the opening of the battery case 10 and laser-welded, the electrolytic solution containing ethylene carbonate (EC), diethylene carbonate (DEC), and lithium salt (LiPF 6 ) through the electrolytic solution inlet 12 a of the top cap 14. And the electrolyte inlet 12a was sealed to manufacture a lithium ion prismatic secondary battery.

[比較例]
図8に示したように、様々な形態の安全板を最大面積部の側面に形成し、最初の安全板を破断させるように徐々に圧力を増加させて、二次電池の破断圧力を測定した。図8において、数値は全てmm単位で示されている。
[Comparative example]
As shown in FIG. 8 , various types of safety plates were formed on the side surfaces of the maximum area, and the pressure was gradually increased to break the first safety plate, and the breaking pressure of the secondary battery was measured. . In FIG. 8 , all numerical values are shown in mm.

この安全板の溝は放電加工によって形成されており、溝が形成された電池ケースは厚さ0.1mmのアルミで作られ、溝の厚さは0.4mmである。   The groove of the safety plate is formed by electric discharge machining. The battery case in which the groove is formed is made of aluminum having a thickness of 0.1 mm, and the thickness of the groove is 0.4 mm.

タイプ1では2種類のAが長さ2mmと5mmで各々作られた。   In Type 1, two types of A were made with a length of 2 mm and 5 mm, respectively.

タイプ3では3種類のBが長さ3mm、5mm及び7mmで各々作られた。   In Type 3, three types of B were made with lengths of 3 mm, 5 mm and 7 mm, respectively.

破断試験の結果は表1のとおりで、この表でX表示は、破断が発生していないことを示す。   The results of the break test are as shown in Table 1, and X in this table indicates that no break has occurred.

表1に示すように、曲線溝が最大面積部の最も弱い部分に形成されるので、安全板が必ず最初に破断され、破断時の圧力偏差が1kgf/cm以内である。 As shown in Table 1, since the curved groove is formed in the weakest portion of the maximum area portion, the safety plate is always broken first, and the pressure deviation at the time of breaking is within 1 kgf / cm 2 .

つまり、曲線溝が形成された安全板を使用することにより、リチウムイオン角形二次電池は爆発せずに安定して破断される。   That is, by using a safety plate having a curved groove, the lithium ion prismatic secondary battery is stably broken without exploding.

[実験例1]
このリチウムイオン角形二次電池で、異常内圧発生時に、安全板の破断が安定して生じるか否かを判断するために、過充電(Overcharge)試験、ホットボックス(Hot box)試験及び落下実験を実施した。
[Experimental Example 1]
In this lithium ion prismatic secondary battery, an overcharge test, a hot box test, and a drop experiment are performed to determine whether or not the safety plate breaks stably when abnormal internal pressure occurs. Carried out.

UL1642規格の落下試験は、リチウムイオン角形二次電池の安定性を確認するために、電池ケースを高さ1.9mから3回落下させて、曲線溝が破断したか否かを観察した。   In the drop test of UL1642 standard, in order to confirm the stability of the lithium ion prismatic secondary battery, the battery case was dropped three times from a height of 1.9 m, and it was observed whether or not the curved groove was broken.

試験結果としては、曲線溝は破断しなかった。   As a test result, the curved groove did not break.

3C過充電実験を、安全板の破断圧力を観察するために、充放電試験器を利用して実施した。   A 3C overcharge experiment was performed using a charge / discharge tester to observe the breaking pressure of the safety plate.

過充電試験結果としては、図9に示したように、その後も安全板が動作した。 As a result of the overcharge test, as shown in FIG. 9 , the safety plate continued to operate after that.

この過充電後の、リチウムイオン角形二次電池の内部温度変化と電圧変化を、図10及び図11のグラフで示している。 The internal temperature change and voltage change of the lithium ion prismatic secondary battery after this overcharge are shown in the graphs of FIGS . 10 and 11 .

また、ホットボックス試験を、角形二次電池の温度を上昇させながら安全板が破断されるか観察するために行った。その結果、ホットボックスの内部温度を150℃まで上昇させた時に、図12に示したように、安全板が破断された。 In addition, a hot box test was conducted to observe whether the safety plate was broken while raising the temperature of the prismatic secondary battery. As a result, when the internal temperature of the hot box was raised to 150 ° C., the safety plate was broken as shown in FIG .

[実験例2]
実験例2では、角形二次電池の大きさ別に本発明に従って設計された安全板が安定に破断されるか、また安全板がどの程度の圧力偏差で破断されるかを試験した。
[Experiment 2]
In Experimental Example 2, it was tested whether the safety plate designed according to the present invention was broken stably according to the size of the square secondary battery, and how much pressure deviation the safety plate was broken.

下記表2において、Aタイプはリチウムイオン角形二次電池で、厚さが6.3mm、幅3.4cm、高さ5.0cmであり、Bタイプ電池は厚さが6.3mm、幅3.0cm、高さ6.7cmである。   In Table 2 below, the A type is a lithium ion prismatic secondary battery having a thickness of 6.3 mm, a width of 3.4 cm, and a height of 5.0 cm, and the B type battery has a thickness of 6.3 mm and a width of 3. It is 0 cm and height is 6.7 cm.

表2に示すように、平均破断圧力から1.1kgf/cm以内である。 As shown in Table 2, it is within 1.1 kgf / cm 2 from the average breaking pressure.

つまり、破断圧力偏差が大きくないため、より安定した破断を予測することができ、角形二次電池の安定性が向上した。   That is, since the rupture pressure deviation is not large, more stable rupture can be predicted, and the stability of the prismatic secondary battery is improved.

上述のように、本発明による二次電池の安全板は従来の技術に比べて向上した効果を示す。   As described above, the safety plate of the secondary battery according to the present invention exhibits an improved effect as compared with the prior art.

つまり、二次電池の内部圧力上昇時に圧力が曲線溝に均一に加わるので、曲線溝の各部でほとんど同時に破断が発生し、二次電池の爆発の危険が減少する。   That is, since the pressure is uniformly applied to the curved groove when the internal pressure of the secondary battery is increased, breakage occurs almost simultaneously in each part of the curved groove, and the risk of explosion of the secondary battery is reduced.

また、電池ケースの大きさ、溝の位置を考慮して破断圧力偏差を減少させることにより、二次電池の安全性が改善される。   Further, the safety of the secondary battery is improved by reducing the breaking pressure deviation in consideration of the size of the battery case and the position of the groove.

更に、溝が曲線状に形成されるので、溝の破断後も、使用者が負傷を受けないようになる。   Furthermore, since the groove is formed in a curved shape, the user is not injured even after the groove is broken.

本発明が説明され実施例に描写されているが、当業者にとって、本発明の本質から離脱することなく、種々の変形が可能なことは明らかである。したがって、その意図する所は、本発明が発明の各種変形を、特許請求の範囲またはその同等物の範囲に含むものとすることである。   While the invention has been described and illustrated in the examples, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications can be made without departing from the essence of the invention. Therefore, it is intended that the present invention include various modifications of the invention within the scope of the claims and the equivalents thereof.

2 正極
4 セパレータ
6 負極
8 ゼリーロール
10 電池ケース
12 トップキャップアセンブリー
12a 注入口
14 トップキャップ
16 下部板
18 上部ガスケット
20 下部ガスケット
22 正極端子
24 タップ
26 上部絶縁板
28 下部絶縁板
30 安全板
32 直線溝
2 Positive electrode 4 Separator 6 Negative electrode 8 Jelly roll 10 Battery case 12 Top cap assembly 12a Inlet 14 Top cap 16 Lower plate 18 Upper gasket 20 Lower gasket 22 Positive terminal 24 Tap 26 Upper insulating plate 28 Lower insulating plate 30 Safety plate 32 Straight line groove

Claims (5)

正極と負極の間にセパレータを配置した後、巻き取ったゼリーロールを前記負極と接続される電池ケースの内部に電解質と共に収納し、電池ケースの開口を前記正極と接続されたトップキャップアセンブリーで密封した二次電池に、内圧の異常上昇時に爆発を防止する安全装置として電池ケースに溝を形成した二次電池おいて、
前記溝が曲線に形成され
前記曲線溝が、六面体電池ケースにおける最大面積を有する側面において、臨界圧力における応力が等しい点を連結した閉曲線上に形成され、且つ、最大面積を有する側面の対角線上に前記曲線溝の湾曲の中心が位置するように形成され、
前記曲線溝のいずれか一端から5mm以下の直線溝が延長形成されることを特徴とする、二次電池
After placing the separator between the positive electrode and the negative electrode, the wound jelly roll is stored together with the electrolyte in the battery case connected to the negative electrode, and the opening of the battery case is connected to the positive electrode with a top cap assembly. Oite the sealed secondary battery, the secondary battery with a groove formed in a battery case as a safety device for preventing the explosion when abnormal increase in internal pressure,
The groove is formed in a curve ;
The curved groove is formed on a closed curve connecting points having the same stress at the critical pressure on the side surface having the maximum area in the hexahedral battery case, and the curved groove has a center of curvature on the diagonal line of the side surface having the maximum area. Is formed to be located,
It said linear grooves from either end following 5mm curved grooves, characterized in Rukoto extended form, the secondary battery.
前記曲線溝の両端から5mm以下の直線溝が延長形成されることを特徴とする、請求項1に記載の二次電池。The secondary battery according to claim 1, wherein a linear groove having a length of 5 mm or less is extended from both ends of the curved groove. 前記曲線溝が電池ケースの外側に形成されることを特徴とする、請求項1に記載の二次電池 The secondary battery according to claim 1, wherein the curved groove is formed outside the battery case . 前記曲線溝の曲率が3乃至50mmであることを特徴とする、請求項に記載の二次電池 The secondary battery according to claim 1 , wherein a curvature of the curved groove is 3 to 50 mm . 前記溝部分の電池ケースの厚さは、前記電池ケースの全体厚さに対して10乃至30%であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の二次電池 The secondary battery according to any one of claims 1 to 4 , wherein the thickness of the battery case in the groove portion is 10 to 30% with respect to the total thickness of the battery case .
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