JP6629426B2 - キャップ組立体 - Google Patents

Description

本出願は、２０１５年８月２１日付けの韓国特許出願第２０１５−０１１８０２２号に基づく優先権の利益を主張し、該当韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は、本明細書の一部として組み込まれる。

本発明は、キャップ組立体に関し、特に、ガス放出が容易なキャップ組立体に関する。

通常、二次電池（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｂａｔｔｅｒｙ）は、充電が不可能な一次電池とは異なって、充電及び放電が可能な電池のことであり、かかる二次電池は、フォン、ノートパソコン、及びカムコーダなどの先端電子機器分野で広く用いられている。

従来技術による二次電池は、電極組立体と、電解液と、前記電極組立体及び電解液が収容される缶と、前記缶の開口部に実装されるキャップ組立体と、を含む。

ここで、上記の従来技術による二次電池は、缶の内部でガスの圧力が上昇すると、前記キャップ組立体の安全ベントを介してガスを外部に放出する。しかしながら、缶の内部のガスの圧力が低い状態で温度のみが上昇する場合、前記安全ベントが開放されず、これによって爆発などの事故が発生するという問題があった。

本発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、缶の内部の温度が上昇する際にも安全ベントを開放させ、缶の内部のガスとともに高温の熱を外部に放出することで、事故を予め防止するキャップ組立体を提供することにある。

本発明による缶の開口部に実装されるキャップ組立体は、トップキャップと、前記トップキャップの下部に備えられる安全素子と、前記安全素子の下部に備えられ、切開部が形成された安全ベントと、前記安全ベントの下部に備えられるダウンキャップと、前記トップキャップ、前記安全素子、前記安全ベント、及びダウンキャップの縁を囲み、前記缶の開口部に実装されるガスケットと、前記安全ベントと前記ダウンキャップとの間に備えられ、前記缶の内部から伝達される高温のガスによって膨張しながら前記安全ベントを上昇させて前記切開部を切開させることで、前記高温のガスを外部に放出させる上昇誘導部と、を含むことができる。

前記安全ベントは、ガスケットに結合されるベント結合部と、前記上昇誘導部によって支持されるベント上昇部と、を含み、前記切開部の切開時に、前記ベント結合部と前記上昇誘導部が分離されることができる。

前記上昇誘導部は、温度に応じて膨張した後原形に復元するように、形状記憶合金素材からなることができる。

前記上昇誘導部は、前記安全ベントと前記ダウンキャップとの間に少なくとも２個以上備えられ、前記安全ベントに形成された切開部の少なくとも２ヶ所以上を切開させることができる。

前記上昇誘導部の両端部は、前記安全ベントと前記ダウンキャップにそれぞれ接着することができる。

本発明は、下記のような効果を奏することができる。

第一に、キャップ組立体に上昇誘導部を含むことで、缶の内部のガスの圧力が上昇した場合や高温の熱が発生した場合にも、キャップ組立体の安全ベントを開放させてガスまたは高温の熱を外部に迅速に放出することができるため、安全事故を防止することができる。

第二に、上昇誘導部を形状記憶合金素材で構成することで、高温の熱によって膨張しながら安全ベントを上昇させ、安全ベントに形成された切開部を容易に開放することができる。

第三に、上昇誘導部を少なくとも２個以上備えることで、前記安全ベントの少なくとも２ヶ所以上を開放させることができるため、より迅速にガスまたは熱を放出することができる。

本発明によるキャップ組立体が備えられた二次電池を示した断面図である。 本発明によるキャップ組立体が備えられた二次電池の作動状態を示した断面図である。 本発明による安全ベントを示した斜視図である。 本発明による安全ベントの他の実施形態を示した斜視図である。

以下、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が容易に実施できるように、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。しかし、本発明は様々な異なる形態に実現されることができ、ここで説明する実施形態に限定されない。そして、図面においては、本発明を明確に説明するために、説明と関係ない部分は省略している。また、明細書全体にわたって、類似の部分に対しては類似の図面符号を付けた。

本発明による二次電池は、図１に示されているように、電極組立体１１０と、電解液（不図示）と、前記電極組立体１１０と電解液が開口部１２１を介して収容される缶１２０と、前記缶１２０の開口部１２１に実装されるキャップ組立体１３０と、を含む。

ここで、キャップ組立体１３０は、缶の開口部に実装されて缶を密閉するものであって、缶１２０の開口部１２１の上部に備えられるトップキャップ１３１と、トップキャップ１３１の下部に備えられる安全素子１３２と、安全素子１３２の下部に備えられ、切開部１３３ａが形成された安全ベント１３３と、安全ベント１３３の下部に備えられるダウンキャップ１３４と、トップキャップ１３１、安全素子１３２、安全ベント１３３、及びダウンキャップ１３４の縁を囲み、缶１２０の開口部１２１に実装されるガスケット１３５と、を含む。

一方、前記切開部１３３ａは、安定して切開されるように切開溝で形成される。

ここで、本発明による二次電池は、充放電時に電極組立体及び電解液によって高温のガスが発生し、このガスによって缶１２０の内部の圧力が上昇することになるが、この際、缶１２０の内部の圧力が所定圧力以上に上昇すると、安全ベント１３３が加圧され、これによって切開部１３３ａが切開されながら缶１２０の内部のガスが外部に放出される。

しかし、缶１２０の内部の圧力が所定圧力以上に上昇していない状態で、ガスの温度のみが上昇する場合には、安全ベント１３３の切開部１３３ａが切開されず、二次電池が爆発するなどの事故が発生する恐れがある。

このような問題を解決するために、本発明による二次電池は、ガスの圧力だけでなくガスの温度が上昇する場合にも安全ベント１３３の切開部１３３ａが切開されるように、温度に応じて伸縮する上昇誘導部１３６を含む。

上昇誘導部１３６は、図２に示されているように、高温によって膨張する素材からなり、安全ベント１３３とダウンキャップ１３４との間に備えられる。すなわち、上昇誘導部１３６は、缶１２０の内部から伝達される高温のガスによって膨張しながら安全ベント１３３を上昇させ、この際、強度の弱い切開部１３３ａが切開されることにより、缶１２０の内部のガスが外部に放出される。

より詳細に説明すると、上昇誘導部１３６は、高温の熱によって膨張しながら安全ベント１３３とダウンキャップ１３４を互いに開く方向に加圧することになり、この際、強度の弱い安全ベント１３３の切開部１３３ａが切開されながら、缶１２０の内部のガスが切開部１３３ａによって形成される穴を介して外部に放出されることができる。

したがって、本発明による二次電池は、缶の内部のガスの圧力だけでなく高熱によっても開放されるため、安全性を高めることができる。

一方、安全ベント１３３は、図３に示されているように、ガスケット１３５に結合されるベント結合部１３３ｂと、上昇誘導部１３６によって支持されるベント上昇部１３３ｃと、を含み、ベント結合部１３３ｂとベント上昇部１３３ｃとの間に切開部１３３ａが形成される。すなわち、切開部１３３ａの切開時に、ベント結合部１３３ｂとベント上昇部１３３ｃが分離されながら、多くのガス及び高熱がより迅速に外部に放出されることができる。

一方、上昇誘導部１３６は、温度に応じて膨張した後原形に復元するように、形状記憶合金素材からなる。すなわち、形状記憶合金は、高熱によって変形しても、元の形状を記憶して、温度が下がると元の状態に復元する金属のことである。このような形状記憶合金としては、ニッケル‐チタン合金、銅‐亜鉛合金、金‐カドミウム合金、及びインジウム‐タリウム合金などが挙げられる。

このように形状記憶合金素材で上昇誘導部１３６を構成することで、缶の内部の温度変化に対して迅速に対応することができるため、二次電池の安全性を高めることができる。

一方、キャップ組立体１３０は、図４に示されているように、安全ベント１３３の強度弱化によって切開部１３３ａを帯状に形成することができない場合、少なくとも安全ベント１３３とダウンキャップ１３４との間に少なくとも２個以上備える。これにより、缶の内部温度が上昇した際に、安全ベント１３３に形成された切開部１３３ａの少なくとも２ヶ所以上が切開され、両方向にガスまたは高熱が迅速に放出されることができる。

一方、上昇誘導部１３６の両端部は安全ベント１３３とダウンキャップ１３４にそれぞれ接着されている。これにより、二次電池の流動時に安全ベント１３３とダウンキャップ１３４との間で上昇誘導部１３６が流動する問題を解決し、特に、上昇誘導部１３６の膨張時に、常に安全ベント１３３を正確な位置に上昇させることで切開部１３３ａが迅速に切開されるようにすることができる。

このような構成を有する本発明によるキャップ組立体は、高熱によって膨張する上昇誘導部１３６を含むことで、二次電池のガスの圧力だけでなく高熱によっても、別の外部制御なしにキャップ組立体を能動的に開放させ、缶の内部のガス及び高熱を外部に迅速に放出することができる。

本発明の範囲は、上記の詳細な説明よりは添付の特許請求の範囲によって表され、特許請求の範囲の意味及び範囲、並びにその均等概念から導出される全ての変更若しくは変形された形態が本発明の範囲に含まれると解釈されるべきである。

Claims (4)

1. 缶の開口部に実装されるキャップ組立体であって、
   トップキャップと、
   前記トップキャップの下部に備えられる安全素子と、
   前記安全素子の下部に備えられ、切開部が形成された安全ベントと、
   前記安全ベントの下部に備えられるダウンキャップと、
   前記トップキャップ、前記安全素子、前記安全ベント、及びダウンキャップの縁を囲み、前記缶の開口部に実装されるガスケットと、
   前記安全ベントと前記ダウンキャップとの間に備えられ、前記缶の内部から伝達される高温のガスによって膨張しながら前記安全ベントを上昇させて前記切開部を切開させることで、前記高温のガスを外部に放出させる上昇誘導部とを含み、
   前記上昇誘導部は、温度に応じて膨張した後原形に復元するように、形状記憶合金素材からなることを特徴とする、キャップ組立体。
2. 前記安全ベントは、前記ガスケットに結合されるベント結合部と、前記上昇誘導部によって支持されるベント上昇部と、を含み、
   前記切開部の切開時に、前記ベント結合部と前記上昇誘導部が分離されることを特徴とする、請求項１に記載のキャップ組立体。
3. 前記上昇誘導部は、前記安全ベントと前記ダウンキャップとの間に少なくとも２個以上備えられ、前記安全ベントに形成された切開部の少なくとも２ヶ所以上を切開させることを特徴とする、請求項１に記載のキャップ組立体。
4. 前記上昇誘導部の両端部は、前記安全ベントと前記ダウンキャップにそれぞれ接着されることを特徴とする、請求項１に記載のキャップ組立体。

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