JP6750802B2 - キャップアセンブリ、及びそれを含む二次電池 - Google Patents
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Description
本発明は、キャップアセンブリ、及びそれを含む二次電池に関する。
一般的に、二次電池は、円筒状の電極組立体と、前記電極組立体が結合される円筒状のカンと、前記カンの内側に注入され、リチウムイオンの移動を可能にする電解液と、前記カンの一側に結合され、前記電解液の液漏れを防止し、電極組立体の離脱を防止するキャップアセンブリと、からなっている。このような二次電池は、一般的に、その容量が２，０００〜４，０００ｍほどであるので、主に大容量の電力が必要なノート型パソコン（note ＰＣ（personal computer））、デジタルカメラ、カムコーダ、電気自動車などに装着されている。
一例として、このような二次電池は、多数個が必要な個数ほど直列または並列に連結され、また保護回路が装着されたまま、所定形態のハードパック（hard pack）に組み込まれ、電子機器に電源用に結合されて利用される。また、このような二次電池の製造方法は、負極活物質がコーティングされた負極板、セパレーター及び正極活物質がコーティングされた正極板を共に積層した後、ほぼ円筒状に巻き取って電極組立体を形成する。
次に、前記電極組立体を円筒状カンに挿入する。次に、前記円筒状カンに電解液を注入し、キャップアセンブリを前記円筒状カンの上部に結合することにより、円筒状のリチウムイオン電池を完成する。
一方、このような二次電池は、過充電時に、爆発したり発火したりする現象を防止するために、過充電による内部圧力上昇時、安全ベントが形態変形し、前記安全ベントの形態変更によって電流が遮断されるという構造になっている。一般的に、前記安全ベント及び電流遮断の構造を総称して、ＣＩＤ（current interrupt device）ともいい、これは、キャップアセンブリの一構成要素になる。
本発明が解決しようとする課題は、安定性の高い、キャップアセンブリ、及びそれを含む二次電池を提供するところにある。
本発明の一側面は、外圧が加えられた場合、少なくとも一部分が開放されるように形成されるキャップダウンと、外圧が加えられた場合、少なくとも一部分が開放されるように形成されるベント部と、前記ベント部と電気的に連結されるキャップアップと、を含むキャップアセンブリを提供する。
本実施形態において、前記キャップダウンは、外圧が加えられた場合、開放されるように形成される脱落部と、前記脱落部の枠領域に形成され、前記脱落部の領域を決定し、内圧が上昇した場合、破断が発生する第２ノッチ部と、を具備することができる。
本実施形態において、前記キャップダウンは、前記第２ノッチ部に形成され、前記脱落部を、前記キャップダウンの他の領域と連結して支持する支持部をさらに具備することができる。
本実施形態において、前記キャップダウンは、前記第２ノッチ部に形成され、前記脱落部を、前記キャップダウンの他の領域と連結して支持する支持部をさらに具備することができる。
本実施形態において、前記第２ノッチ部の厚みは、前記脱落部の厚みより薄く形成してもよい。
本実施形態において、前記脱落部と前記第２ノッチ部は、少なくとも一つ以上であり、前記脱落部と前記第２ノッチ部とが複数個である場合、前記脱落部は、互いに離隔されるように形成され、前記各第２ノッチ部は、前記各脱落部の領域を決定するように、前記各脱落部の枠領域に形成してもよい。
本実施形態において、前記脱落部と前記第２ノッチ部は、少なくとも一つ以上であり、前記脱落部と前記第２ノッチ部とが複数個である場合、前記脱落部は、互いに離隔されるように形成され、前記各第２ノッチ部は、前記各脱落部の領域を決定するように、前記各脱落部の枠領域に形成してもよい。
本実施形態において、前記複数個の脱落部は、前記キャップダウンの中心を基準に、互いに同一角度を形成することができる。
本実施形態において、前記複数個の脱落部は、前記キャップダウンの中心を基準に、同一円上に形成してもよい。
本実施形態において、前記複数個の脱落部は、前記キャップダウンの中心を基準に、同一円上に形成してもよい。
本実施形態において、前記脱落部及び前記第２ノッチ部は、円形に形成してもよい。
本実施形態において、前記キャップダウンは、前記キャップダウンの少なくとも一部分に形成され、内圧が上昇した場合、破断が発生して開放される脱落部を具備することができる。
本実施形態において、前記キャップダウンは、前記キャップダウンの少なくとも一部分に形成され、内圧が上昇した場合、破断が発生して開放される脱落部を具備することができる。
本実施形態において、前記脱落部の厚みは、前記脱落部が形成されていない前記キャップダウン部分の厚みより薄く形成してもよい。
本実施形態において、前記脱落部は、複数個具備され、前記複数個の脱落部は、互いに離隔されるように形成してもよい。
本実施形態において、前記脱落部は、複数個具備され、前記複数個の脱落部は、互いに離隔されるように形成してもよい。
本実施形態において、前記複数個の脱落部は、前記キャップダウンの中心を基準に、互いに同一角度を形成することができる。
本実施形態において、前記複数個の脱落部は、前記キャップダウンの中心を基準に、同一円上に形成してもよい。
本実施形態において、前記複数個の脱落部は、前記キャップダウンの中心を基準に、同一円上に形成してもよい。
本実施形態において、前記脱落部は、円形に形成してもよい。
本実施形態において、前記ベント部のエッジが外側に延長され、キャップアップの上部エッジを覆うように折り曲げられる。
本実施形態において、前記ベント部のエッジが外側に延長され、キャップアップの上部エッジを覆うように折り曲げられる。
本実施形態において、前記キャップダウンの中央部分には開口が形成され、前記キャップダウンの開口を覆うサブディスクをさらに含んでもよい。
本実施形態において、前記キャップダウンと一体に形成される前記サブディスクをさらに含んでもよい。
本実施形態において、前記キャップダウンと一体に形成される前記サブディスクをさらに含んでもよい。
本実施形態において、前記ベント部を支持するように、前記ベント部と前記キャップダウンとの間に設けられるインシュレータをさらに含んでもよい。
本実施形態において、前記インシュレータは、前記キャップダウン、前記ベント部及び前記キャップアップのうち少なくとも１つのエッジの外側を覆い包むことができる。
本実施形態において、前記インシュレータは、前記キャップダウン、前記ベント部及び前記キャップアップのうち少なくとも１つのエッジの外側を覆い包むことができる。
本実施形態において、前記インシュレータを覆い包むように設けられ、前記キャップアップ方向にガスが流動する流動ホールが形成されるカバープレートをさらに含んでもよい。
本実施形態において、前記流動ホールの面積は、１０ｍｍ２以下である。
本実施形態において、前記流動ホールの面積は、１０ｍｍ２以下である。
本実施形態において、前記キャップダウンは、金型成形される第２下部プレートと、金型成形され、前記第２下部プレートと離隔されるように配置される第２上部プレートと、前記第２上部プレートと前記第２下部プレートとを連結する複数の第２ブリッジ部と、を含み、隣接する前記第２ブリッジ部間の空間は、前記インシュレータで遮られている。
本発明の他の側面は、電極組立体と、一端に開口が形成され、前記開口を介して、前記電極組立体を収容するカンと、前記開口と結合されたキャップアセンブリと、を含み、前記キャップアセンブリは、内圧が上昇した場合、少なくとも一部分が開放されるように形成されるキャップダウンと、内圧が上昇した場合、少なくとも一部分が開放されるように形成されるベント部と、前記ベント部と電気的に連結されるキャップアップと、を具備する二次電池を提供する。
本実施形態において、前記キャップダウンは、内圧が上昇した場合、開放されるように形成される脱落部と、前記脱落部の枠領域に形成され、前記脱落部の領域を決定し、内圧が上昇した場合、破断が発生する第２ノッチ部と、を具備することができる。
本実施形態において、前記キャップダウンは、前記第２ノッチ部に形成され、前記脱落部を、前記キャップダウンの他の領域と連結して支持する支持部をさらに具備することができる。
本実施形態において、前記第２ノッチ部の厚みは、前記脱落部の厚みより薄く形成されてもよい。
本実施形態において、前記第２ノッチ部の厚みは、前記脱落部の厚みより薄く形成されてもよい。
本実施形態において、前記脱落部と前記第２ノッチ部は、少なくとも一つ以上であり、前記脱落部と前記第２ノッチ部とが複数個である場合、前記脱落部は、互いに離隔されるように形成され、前記各第２ノッチ部は、前記各脱落部の領域を決定するように、前記各脱落部の枠領域に形成してもよい。
本実施形態において、前記複数個の脱落部は、前記キャップダウンの中心を基準に、互いに同一角度を形成することができる。
本実施形態において、前記複数個の脱落部は、前記キャップダウンの中心を基準に、同一円上に形成してもよい。
本実施形態において、前記脱落部及び前記第２ノッチ部は、円形に形成してもよい。
本実施形態において、前記複数個の脱落部は、前記キャップダウンの中心を基準に、同一円上に形成してもよい。
本実施形態において、前記脱落部及び前記第２ノッチ部は、円形に形成してもよい。
本実施形態において、前記キャップダウンは、前記キャップダウンの少なくとも一部分に形成され、内圧が上昇した場合、破断が発生して開放される脱落部を具備することができる。
本実施形態において、前記脱落部の厚みは、前記脱落部が形成されていない前記キャップダウン部分の厚みより薄く形成してもよい。
本実施形態において、前記脱落部の厚みは、前記脱落部が形成されていない前記キャップダウン部分の厚みより薄く形成してもよい。
本実施形態において、前記脱落部は、複数個具備され、前記複数個の脱落部は、互いに離隔されるように形成してもよい。
本実施形態において、前記複数個の脱落部は、前記キャップダウンの中心を基準に、互いに同一角度を形成することができる。
本実施形態において、前記複数個の脱落部は、前記キャップダウンの中心を基準に、互いに同一角度を形成することができる。
本実施形態において、前記複数個の脱落部は、前記キャップダウンの中心を基準に、同一円上に形成してもよい。
本実施形態において、前記脱落部は、円形に形成してもよい。
本実施形態において、前記脱落部は、円形に形成してもよい。
本実施形態において、前記ベント部のエッジが外側に延長され、キャップアップの上部エッジを覆うように折り曲げられる。
本実施形態において、前記キャップダウンの中央部分には開口が形成され、前記キャップダウンの開口を覆うサブディスクをさらに含んでもよい。
本実施形態において、前記キャップダウンの中央部分には開口が形成され、前記キャップダウンの開口を覆うサブディスクをさらに含んでもよい。
本実施形態において、前記キャップダウンと一体に形成される前記サブディスクをさらに含んでもよい。
本実施形態において、前記ベント部を支持するように、前記ベント部と前記キャップダウンとの間に設けられるインシュレータをさらに含んでもよい。
本実施形態において、前記ベント部を支持するように、前記ベント部と前記キャップダウンとの間に設けられるインシュレータをさらに含んでもよい。
本実施形態において、前記インシュレータは、前記キャップダウン、前記ベント部及び前記キャップアップのうち少なくとも１つのエッジの外側を覆い包むことができる。
本実施形態において、前記インシュレータを覆い包むように設けられ、前記キャップアップ方向にガスが流動する流動ホールが形成されるカバープレートをさらに含んでもよい。
本実施形態において、前記インシュレータを覆い包むように設けられ、前記キャップアップ方向にガスが流動する流動ホールが形成されるカバープレートをさらに含んでもよい。
本実施形態において、前記流動ホールの面積は、１０ｍｍ２以下である。
本実施形態において、前記キャップダウンは、金型成形される第２下部プレートと、金型成形され、前記第２下部プレートと離隔されるように配置される第２上部プレートと、前記第２上部プレートと前記第２下部プレートとを連結する複数の第２ブリッジ部と、を含み、隣接する前記第２ブリッジ部間の空間は、前記インシュレータで遮られている。
本実施形態において、前記キャップダウンは、金型成形される第２下部プレートと、金型成形され、前記第２下部プレートと離隔されるように配置される第２上部プレートと、前記第２上部プレートと前記第２下部プレートとを連結する複数の第２ブリッジ部と、を含み、隣接する前記第２ブリッジ部間の空間は、前記インシュレータで遮られている。
本発明の実施形態は、二次電池の安定性が向上する。
本発明は、添付される図面と共に、詳細に説明する実施形態を参照すれば、明確になるであろう。しかし、本発明は、以下で開示される実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で具現され、単に本実施形態は、本発明の開示を完全なものにし、本発明が属する技術分野で当業者に、発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は、特許請求の範囲のよってのみ定義されるのである。一方、本明細書で使用された用語は、実施形態を説明するためのものであり、本発明を制限するものではない。本明細書で、単数形は、文言で特別に言及しない限り、複数形も含む。
明細書で使用される「含む（comprise）」及び／または「含むところの（comprising）」は、言及された構成要素、段階、動作及び／または素子は、一つ以上の他の構成要素、段階、動作及び／または素子の存在または追加を排除するものではない。第１、第２のような用語は、多様な構成要素の説明に使用されるが、構成要素は、用語によって限定されるものではない。用語は１つの構成要素を、他の構成要素から区別する目的のみに使用される。
図１は、本発明の一実施形態による二次電池を概略的に図示した斜視図である。図２は、図１の二次電池の概略的分解斜視図である。図３は、図１のIII−III線に沿って切り取った断面を概略的に図示した断面図である。
図１ないし図３を参考すれば、二次電池１００は、電極組立体１１０、電極組立体１１０を収容するカン１４０、及びカン１４０と結合するキャップアセンブリ１７０を含んでもよい。
図１ないし図３を参考すれば、二次電池１００は、電極組立体１１０、電極組立体１１０を収容するカン１４０、及びカン１４０と結合するキャップアセンブリ１７０を含んでもよい。
電極組立体１１０は、第１電極板１１１、第２電極板１１２、及び第１電極板１１１と、第２電極板１１２との間のセパレータ１１３を含んでもよい。例えば、電極組立体１１０は、第１電極板１１１、セパレータ１１３及び第２電極板１１２が順次に積層された後、ゼリーロール（jelly-roll）状になるように巻き取って製作される。
このとき、電極組立体１１０は、カン１４０の形態に対応するように形成してもよい。例えば、カン１４０が楕円形である場合、電極組立体１１０は、楕円のゼリーロール形態でもあり、カン１４０が円形である場合、電極組立体１１０は、円のゼリーロール状でもある。ただし、以下では、説明の便宜さのために、カン１４０と電極組立体１１０とがいずれも円形である場合を中心に詳細に説明する。
第１電極板１１１は、正極フィルムまたは負極フィルムのうちいずれか一つでもある。第１電極板１１１が正極フィルムである場合、第２電極板１１２は、負極フィルムでもあり、反対に、第１電極板１１１が負極フィルムである場合、第２電極板１１２は、正極フィルムでもある。すなわち、第１電極板１１１と第２電極板１１２は、電気的に極性が異なるように形成され、特定極性に限定されるものではない。ただし、以下では、説明の便宜のために、第１電極板１１１は、正極フィルムに形成され、第２電極板１１２は、負極フィルムに形成される場合について説明する。
第１電極板１１１は、第１活物質が塗布された第１活物質部と、第１活物質が塗布されていない第１無地部と、を含んでもよい。第１活物質部は、例えば、アルミニウム板の少なくともいずれか１面の一部に、第１活物質を塗布して形成し、第１活物質が未塗布のアルミニウム板の残り部分は、第１無地部になる。第１活物質は、ＬＩＣｏＯ２、ＬＩＮｉＯ２、ＬｉＭｎＯ２、ＬｉＭｎＯ４のようなリチウム含有遷移金属酸化物またはリチウムカルコゲナイド化合物のような正極活物質でもある。
第２電極板１１２は、第２活物質が塗布された第２活物質部と、第２活物質が塗布されていない第２無地部と、を含んでもよい。第２活物質部は、例えば、銅板の少なくともいずれか１面の一部に第２活物質を塗布して形成し、第２活物質が未塗布のアルミニウム板の残り部分は、第２無地部になる。第２活物質は、例えば、負極活物質でもあり、具体的には、結晶質炭素、非晶質炭素、炭素複合体、炭素ファイバのような炭素材料；リチウム金属またはリチウム合金；などでもある。
セパレータ１１３は、ポリエチレン膜、ポリプロピレン膜のような多孔性高分子膜でもある。セパレータ１１３は、セラミックス粒子をさらに含み、高分子固体電解質からもなる。セパレータ１１３は、独立したフィルムから形成するか、第１電極板１１１上または第２電極板１１２上に、非伝導性の多孔性層を形成することによっても形成される。
第１電極板１１１には、第１電極タブ１１４が電気的に連結され、第２電極板１１２には、第２電極タブ１１５が電気的に連結される。第１電極タブ１１４は、一端が、第１無地部に溶接などによって接続され、他端が、電流遮断部１５０に電気的に連結される。また、第２電極タブ１１５は、一端が溶接などにより、第２無地部に接続され、他端は、カン１４０の底面と溶接される。
カン１４０は、一側に開口を含み、開口を介して、電極組立体１１０は、カン１４０の内部に収容される。カン１４０は、一例として、円筒状でもある。カン１４０は、アルミニウムのような導電性部材から形成され、外部衝撃から電極組立体１１０を保護し、電極組立体１１０の充放電動作に伴う熱を外部に放出させる放熱板の機能が可能である。また、カン１４０の底面が、第２電極タブ１１５と溶接などによって電気的に連結されるので、カン１４０は、第２電極として機能することができる。
カン１４０の底面には、第３ノッチ部１４６を形成してもよい。第３ノッチ部１４６は、カン１４０の内部圧力が一定圧力を超えれば、変形されたり、あるいは破裂したりして、カン１４０内部のガスを外部に放出させることができる。
カン１４０の内部には、第１絶縁板１２０と、第２絶縁板１３０とが、電極組立体１１０の一端部上と他端部上にそれぞれ配置される。第１絶縁板１２０は、電極組立体１１０の上面とキャップアセンブリ１７０との間に配置され、電極組立体１１０とキャップアセンブリ１７０とを絶縁させ、第２絶縁板１３０は、電極組立体１１０と、カン１４０の底面との間に配置され、電極組立体１１０とカン１４０とを絶縁させることができる。
キャップアセンブリ１７０は、カン１４０と結合し、カン１４０の開口を密封する。具体的には、カン１４０には、内側に向けて入り込んだビーディング部（beading part）１４２が形成され、キャップアセンブリ１７０は、ビーディング部１４２上で、カン１４０内部に挿入され、キャップアセンブリ１７０の上部には、カン１４０の一部が内側に折り曲げられ、クリンピング部（crimping part）１４４を形成することによって、キャップアセンブリ１７０は、カン１４０と結合することができる。ビーディング部１４２とクリンピング部１４４は、キャップアセンブリ１７０を、カン１４０にしっかり固定して支持し、キャップアセンブリ１７０の離脱を防止し、また電解液を外部に液漏れさせない。
このようなキャップアセンブリ１７０は、ガスケット１４１、電流遮断部１５０及びキャップアップ１６０を含んでもよい。
ガスケット１４１は、ほぼリング状であり、カン１４０の一側に配置される。ガスケット１４１は、クリンピング部１４４の形状によって、電流遮断部１５０とキャップアップ１６０とを固定させ、電流遮断部１５０及びキャップアップ１６０を、カン１４０と絶縁させる。一方、図３では、キャップアップ１６０が電流遮断部１５０上に配置され、ガスケット１４１によって、キャップアップ１６０と電流遮断部１５０が固定された構造を図示しているが、本発明は、それに限定されるものではない。すなわち、電流遮断部１５０のエッジが外側に延長され、キャップアップ１６０の上部エッジを覆うように折り曲げられることによって、電流遮断部１５０とキャップアップ１６０とが結合され、その状態で、ガスケット１４１によってさらに固定される。例えば、後述するベント部１５４のエッジが外側に延長され、キャップアップ１６０の上部エッジを覆うように折り曲げられることによって、電流遮断部１５０とキャップアップ１６０とが結合することもできる。
ガスケット１４１は、ほぼリング状であり、カン１４０の一側に配置される。ガスケット１４１は、クリンピング部１４４の形状によって、電流遮断部１５０とキャップアップ１６０とを固定させ、電流遮断部１５０及びキャップアップ１６０を、カン１４０と絶縁させる。一方、図３では、キャップアップ１６０が電流遮断部１５０上に配置され、ガスケット１４１によって、キャップアップ１６０と電流遮断部１５０が固定された構造を図示しているが、本発明は、それに限定されるものではない。すなわち、電流遮断部１５０のエッジが外側に延長され、キャップアップ１６０の上部エッジを覆うように折り曲げられることによって、電流遮断部１５０とキャップアップ１６０とが結合され、その状態で、ガスケット１４１によってさらに固定される。例えば、後述するベント部１５４のエッジが外側に延長され、キャップアップ１６０の上部エッジを覆うように折り曲げられることによって、電流遮断部１５０とキャップアップ１６０とが結合することもできる。
電流遮断部１５０は、カン１４０内部の圧力上昇時、電流を遮断させることができ、第１ノッチ部１５５を含むことにより、カン１４０の内部の圧力が一定圧力を超えれば、ガスを外部に放出させることができる。また、電流遮断部１５０は、内圧が発生するとき、開放されたり、あるいは破断されたりして、ガスがキャップアップ１６０側に通過することができる脱落部１５３ａを含むが、このとき、ガスがカン１４０の内部から上下方向に均一に拡散し、第１ノッチ部１５５の破断と共に、第３ノッチ部１４６が破断される。
キャップアップ１６０は、第１電極タブ１１４と電気的に連結された電流遮断部１５０と連結され、第１電極として機能することができる。キャップアップ１６０は、ガス排出が容易なように、多数の通孔１６４を具備し、多数の通孔１６４間には、第１ブリッジ部１６２が形成される。このとき、キャップアップ１６０は、第１ブリッジ部１６２に連結される第１上部プレート１６１と、第１下部プレート１６３と、を含んでもよい。特に、第１上部プレート１６１と第１下部プレート１６３は、互いに離隔されるように配置される。例えば、第１上部プレート１６１と第１下部プレート１６３は、互いに上下に配置される。
一方、以下では、電流遮断部１５０について詳細に説明する。
図４は、図２の脱落部の一例を概略的に図示した平面図である。図５は、図４のＶ−Ｖ線に沿って切り取った断面を概略的に図示した断面図である。
図４は、図２の脱落部の一例を概略的に図示した平面図である。図５は、図４のＶ−Ｖ線に沿って切り取った断面を概略的に図示した断面図である。
図４及び図５を参照すれば、電流遮断部１５０は、一例として、キャップダウン１５２、ベント部１５４、インシュレータ１５６及びサブディスク１５８を含んでもよい。
キャップダウン１５２は、中央部に開口を含み、キャップダウン１５２の１面上には、ベント部１５４が配置される。キャップダウン１５２とベント部１５４との間のエッジには、インシュレータ１５６が配置され、キャップダウン１５２とベント部１５４は、互いに絶縁される。また、キャップダウン１５２とベント部１５４との間には、インシュレータ１５６によって間隙を形成してもよい。
キャップダウン１５２は、中央部に開口を含み、キャップダウン１５２の１面上には、ベント部１５４が配置される。キャップダウン１５２とベント部１５４との間のエッジには、インシュレータ１５６が配置され、キャップダウン１５２とベント部１５４は、互いに絶縁される。また、キャップダウン１５２とベント部１５４との間には、インシュレータ１５６によって間隙を形成してもよい。
前述のところのようなキャップダウン１５２は、中央部に開口が形成される第２上部プレート１５２ａ、第２上部プレート１５２ａと離隔されて配置される第２下部プレート１５２ｂ、及び第２上部プレート１５２ａと第２下部プレート１５２ｂとを連結する複数の第２ブリッジ部１５２ｃを具備することができる。このとき、第２下部プレート１５２ｂと第２上部プレート１５２ａは、金型成形で形成され、互いに異なる平面上に配置される。また、隣接する第２ブリッジ部１５２ｃ間の空間は、インシュレータ１５６で遮られている。
ベント部１５４は、第１ノッチ部１５５を含んでもよい。第１ノッチ部１５５は、相対的に薄厚を有するように溝などによって形成され、カン１４０（図１）の内部圧力が一定圧力を超えれば、変形したり、あるいは破裂したりして、前記カン内部のガスを外部に放出させることができる。
一方、キャップダウン１５２は、前記カンの内部圧力が上昇する場合、開放される脱落部１５３ａと、脱落部１５３ａの枠に形成される第２ノッチ部１５３ｂと、を具備することができる。このとき、脱落部１５３ａと第２ノッチ部１５３ｂは、キャップダウン１５２の両面のうち、少なくとも１面に形成されてもよい。例えば、脱落部１５３ａと第２ノッチ部１５３ｂは、サブディスク１５８が結合するキャップダウン１５２の１面に形成されてもよい。また、脱落部１５３ａと第２ノッチ部１５３ｂは、ベント部１５４に向かうキャップダウン１５２の他面に形成してもよい。それだけでなく、脱落部１５４と第２ノッチ部１５３ｂは、キャップダウン１５２の１面と他面とにそれぞれ形成されることも可能である。ただし、以下では、説明の便宜のために、脱落部１５３ａと第２ノッチ部１５３ｂとがキャップダウン１５２の他面に形成される場合を中心に詳細に説明する。
第２ノッチ部１５３ｂは、脱落部１５３ａの枠領域に形成されることにより、脱落部１５３ａの領域を決定することができる。
また、キャップダウン１５２は、第２ノッチ部１５３ｂ上に形成され、脱落部１５３ａをキャップダウン１５２の他の領域と連結して支持する支持部１５３ｃを具備することができる。特に、支持部１５３ｃは、第２ノッチ部１５３ｂが、破断時に、脱落部１５３ａを支持することによって、脱落部１５３ａが離脱されることによって、他の構成品を損傷させたり、あるいは他の構成品と衝突したりすることを防止することができる。
また、キャップダウン１５２は、第２ノッチ部１５３ｂ上に形成され、脱落部１５３ａをキャップダウン１５２の他の領域と連結して支持する支持部１５３ｃを具備することができる。特に、支持部１５３ｃは、第２ノッチ部１５３ｂが、破断時に、脱落部１５３ａを支持することによって、脱落部１５３ａが離脱されることによって、他の構成品を損傷させたり、あるいは他の構成品と衝突したりすることを防止することができる。
第２ノッチ部１５３ｂは、脱落部１５３ａと異なる厚みに形成されてもよい。例えば、第２ノッチ部１５３ｂは、脱落部１５３ａより相対的に薄厚を有するように、溝などによって形成されてもよい。特に、第２ノッチ部１５３ｂは、前記カン内部圧力が一定圧力を超えれば、破断され、脱落部１５３ａをキャップダウン１５２から分離させることができる。
また、前述のところのような第２ノッチ部１５３ｂと脱落部１５３ａは、多様な形態に形成されてもよい。例えば、脱落部１５３ａと第２ノッチ部１５３ｂは、円形、四角形または三角形に形成されてもよい。このとき、以下では、脱落部１５３ａと第２ノッチ部１５３ｂは、円形に形成される場合を中心に詳細に説明する。特に、脱落部１５３ａは、円形に形成され、第２ノッチ部１５３ｂは、円リング状に形成され、前述のところのように、脱落部１５３ａの枠領域を形成することができる。
一方、前述のところのような脱落部１５３ａと第２ノッチ部１５３ｂは、複数個具備されてもよい。例えば、複数個の脱落部１５３ａは、互いに離隔されるように配置される。このとき、各第２ノッチ部１５３ｂは、各脱落部１５３ａの領域を決定するように、各脱落部１５３ａの枠領域に形成してもよい。
前述のところのような複数個の脱落部１５３ａは、キャップダウン１５２の中心Ｃを基準に、互いに同一角度を形成することができる。例えば、複数個の脱落部１５３ａが２個である場合，２個の脱落部１５３ａは、キャップダウン１５２の中心Ｃを基準に，互いに対向するように配置される。また、複数個の脱落部１５３ａが３個である場合，脱落部１５３ａは、キャップダウン１５２の中心Ｃを基準に、隣接する脱落部１５３ａ間の角度が１２０°になるように配置される。このとき、脱落部１５３ａの個数は、前述のところに限定されるものではなく、単に以下では、説明の便宜のために、脱落部１５３ａの個数が２個である場合を中心に詳細に説明する。
複数個の脱落部１５３ａは、キャップダウン１５２の中心Ｃを基準に、互いに同一円上に配置される。特に、複数個の脱落部１５３ａは、キャップダウン１５２の中心Ｃを基準に、放射状に配置される。具体的には、各脱落部１５３ａの中心から、キャップダウン１５２の中心Ｃまでの距離は、全ての脱落部１５３ａで、同一に形成してもよい。
キャップダウン１５２の他面上には、開口を覆うようにサブディスク１５８が配置される。サブディスク１５８の一面は、第１電極タブ１４１（図２）と接合され、他面は、キャップダウン１５２の開口において、超音波溶接などによって、ベント部１５４と電気的に連結される。
以下では、電流遮断部１５０の動作について詳細に説明する。
二次電池１００（図１）は、外部の放射熱、急激な加熱、過充電などによって過熱され、前記二次電池の発熱時には、電解液添加剤であるシクロヘキシルベンゼン（ＣＨＢ及びビフェニル（ＢＰ）によってガスが発生する。その結果、前記カンの内部圧力が急激に上昇し、前記二次電池が爆発する可能性もある。
二次電池１００（図１）は、外部の放射熱、急激な加熱、過充電などによって過熱され、前記二次電池の発熱時には、電解液添加剤であるシクロヘキシルベンゼン（ＣＨＢ及びビフェニル（ＢＰ）によってガスが発生する。その結果、前記カンの内部圧力が急激に上昇し、前記二次電池が爆発する可能性もある。
一方、図５に図示されているように、前記カンの内部にガスが発生すれば、ガスの温度は、６００°以上に上昇し、ガスによって、第２ブリッジ部１５２ｃ間のインシュレータ１５６が溶融される。
インシュレータ１５６が溶融されれば、キャップダウン１５２のエッジと、ベント部１５４のエッジとの間の空間、及び隣接する第２ブリッジ部１５２ｃ間の露出した空間が形成され、前記空間を介して、ガスがキャップダウン１５２と、ベント部１５４との間に進入する。このとき、キャップダウン１５２とベント部１５４との間隙内の圧力が上昇し、その結果、ベント部１５４が変形することにより、キャップダウン１５２とサブディスク１５８との接合部Ｐ１が脱落し、電流が遮断される。
インシュレータ１５６が溶融されれば、キャップダウン１５２のエッジと、ベント部１５４のエッジとの間の空間、及び隣接する第２ブリッジ部１５２ｃ間の露出した空間が形成され、前記空間を介して、ガスがキャップダウン１５２と、ベント部１５４との間に進入する。このとき、キャップダウン１５２とベント部１５４との間隙内の圧力が上昇し、その結果、ベント部１５４が変形することにより、キャップダウン１５２とサブディスク１５８との接合部Ｐ１が脱落し、電流が遮断される。
また、ガスが続けてキャップダウン１５２とベント部１５４との間に進入すれば、キャップダウン１５２とベント部１５４との間隙内の圧力がさらに上昇すれば、第１ノッチ部１５５が破断され、前記カン内部のガスが外部に排出される。
前述のところのように、第１ノッチ部１５５が破断された後、一定時間が経過すれば、前記カンの内部で爆発が発生する。このとき、第３ノッチ部１４６と、第２ノッチ部１５３ｂは、第１ノッチ部１５５よりさらに遅く破断される。
前述のところのように、第１ノッチ部１５５が破断された後、一定時間が経過すれば、前記カンの内部で爆発が発生する。このとき、第３ノッチ部１４６と、第２ノッチ部１５３ｂは、第１ノッチ部１５５よりさらに遅く破断される。
前述のところのような場合、前記第３ノッチ部１４６が破断されなかったり、あるいは脱落部１５３ａが破断されない場合、前記カンの側面が破断される。このとき、前記カンの側面が破断される場合、隣接したカンに熱を伝達したり、あるいは外部の装置を損傷させたりすることにより、前記二次電池の安定性を阻害してしまう。
キャップアセンブリ１７０（図１）及び前記二次電池は、前述のところのように、第１ノッチ部１５５、脱落部１５３ａ及び前記第３ノッチ部１４６を開放することにより、前記カン内部の温度上昇を防止することができる。
従って、前記キャップアセンブリ及び前記二次電池は、前記カン内部の発火時、前記カン内部の燃焼ガス及び内部物質を外部に円滑に排出させることにより、前記二次電池の安定性を確保することができる。
従って、前記キャップアセンブリ及び前記二次電池は、前記カン内部の発火時、前記カン内部の燃焼ガス及び内部物質を外部に円滑に排出させることにより、前記二次電池の安定性を確保することができる。
図６は、図２の脱落部の他の例を概略的に図示した平面図である。図７は、図６のVII−VII線に沿って切り取った断面を概略的に図示した断面図である。
図６及び図７を参照すれば、電流遮断部２５０は、他の例として、キャップダウン２５２、ベント部２５４、インシュレータ２５６及びサブディスク２５８を含んでもよい。このとき、ベント部２５４、インシュレータ２５６及びサブディスク２５８は、前述のところと同一、あるいは類似しているので、詳細な説明は省略する。
図６及び図７を参照すれば、電流遮断部２５０は、他の例として、キャップダウン２５２、ベント部２５４、インシュレータ２５６及びサブディスク２５８を含んでもよい。このとき、ベント部２５４、インシュレータ２５６及びサブディスク２５８は、前述のところと同一、あるいは類似しているので、詳細な説明は省略する。
キャップダウン２５２は、中央部分に開口を含み、中央部分の周辺に形成される脱落部２５３を具備することができる。特に、キャップダウン２５２は、前述のところのように、第２上部プレート２５２ａ、第２下部プレート２５２ｂ、及び複数の第２ブリッジ部２５２ｃを具備することができる。このとき、脱落部２５３は、第２下部プレート２５２ｂに形成してもよい。
このとき、脱落部２５３は、キャップダウン２５２の両面のうち少なくとも１面に形成されてもよい。例えば、脱落部２５３は、サブディスク２５８が付着されるキャップダウン２５２の１面にだけ形成され、ベント部２５４と対向するキャップダウン２５２の他面にだけ形成することも可能である。また、脱落部２５３は、キャップダウン２５２の１面及び他面にそれぞれ形成することも可能である。ただし、以下では、説明の便宜のために、脱落部２５３がキャップダウン２５２の１面に形成される場合を中心に詳細に説明する。
脱落部２５３は、一定圧力を加えれば、破断されるように形成される。具体的には、脱落部２５３の厚みは、脱落部２５３が形成されていないキャップダウン２５２の他の部分の厚みと異なるように形成される。例えば、脱落部２５３の厚みは、脱落部２５３が形成されていないキャップダウン２５２の他の部分の厚みより薄く形成される。
このとき、前述のところのような脱落部２５３は、カン１４０（図１）の内部圧力が一定圧力を超えれば、破断されて開放される。具体的には、脱落部２５３は、第１ノッチ部２５５が開放された後で開放されるように形成される。
脱落部２５３は、多方向形態に形成される。例えば、脱落部２５３は、円形に形成される。また、脱落部２５３は、四角形に形成されることも可能である。このとき、脱落部２５３の形状は、前述のところに限定されるものではないが、以下では、説明の便宜のために、脱落部２５３の形状が円形である場合を中心に詳細に説明する。
脱落部２５３は、多方向形態に形成される。例えば、脱落部２５３は、円形に形成される。また、脱落部２５３は、四角形に形成されることも可能である。このとき、脱落部２５３の形状は、前述のところに限定されるものではないが、以下では、説明の便宜のために、脱落部２５３の形状が円形である場合を中心に詳細に説明する。
脱落部２５３は、複数個具備される。このとき、複数個の脱落部２５３は、互いに離隔されるように配置される。また、脱落部２５３は、互いに同一円上に配置され、キャップダウン２５２の中心Ｃを基準に、互いに同一角度を形成することも可能である。このとき、脱落部２５３の位置及び配置は、前述のところと同一、あるいは類似しているので、詳細な説明は省略する。また、以下では、説明の便宜のために、複数個の脱落部２５３の個数が３個である場合を中心に詳細に説明する。
一方、前述のところのように、形成される電流遮断部２５０の作動について説明すれば、前記カンの内部でガスが発生する場合、ガスは、前記カンの上部及び下部に移動する。このとき、上部に移動するガスは、隣接するブリッジ部２５２ｃ間の空間に露出されたインシュレータ２５６を溶融させ、キャップダウン２５２のエッジと、ベント部２５４のエッジとの間の空間、及び隣接するブリッジ部２５２ｃ間の露出した空間にガスが流動する。
前述のところのようなガスは、キャップダウン２５２と、ベント部２５４との間隙の圧力を上昇させ、ベント部２５４を変形させ、ベント部２５４をサブディスク２５８から離脱させ、電流が遮断される。
また、ガスが続いて発生する場合、キャップダウン２５２とベント部２５４との間にガスが進入し、キャップダウン２５２とベント部２５４との間隙内の圧力がさらに上昇し、第１ノッチ部２５５が破断され、前記カン内部のガスが外部に排出される。このとき、第１ノッチ部２５５と共に、安全ベント部２５３及び第３ノッチ部１４６（図３）も共に破断されなければならない。特に、脱落部２５３及び前記第３ノッチ部が破断されない場合、前述のところのように、前記カンの側面が破断されることにより、二次電池１００（図１）の安定性を阻害する。
また、ガスが続いて発生する場合、キャップダウン２５２とベント部２５４との間にガスが進入し、キャップダウン２５２とベント部２５４との間隙内の圧力がさらに上昇し、第１ノッチ部２５５が破断され、前記カン内部のガスが外部に排出される。このとき、第１ノッチ部２５５と共に、安全ベント部２５３及び第３ノッチ部１４６（図３）も共に破断されなければならない。特に、脱落部２５３及び前記第３ノッチ部が破断されない場合、前述のところのように、前記カンの側面が破断されることにより、二次電池１００（図１）の安定性を阻害する。
このとき、脱落部２５３は、第１ノッチ部２５５より遅く破断される。また、前記第３ノッチ部は、脱落部２５３と共に破断される。
前述のところのように、脱落部２５３が形成される場合、第１ノッチ部２５５、脱落部２５３、及び前記第３ノッチ部が破断されることにより、前記カン内部の燃焼ガス及び内部物質を外部に円滑に排出することができる。
前述のところのように、脱落部２５３が形成される場合、第１ノッチ部２５５、脱落部２５３、及び前記第３ノッチ部が破断されることにより、前記カン内部の燃焼ガス及び内部物質を外部に円滑に排出することができる。
従って、キャップアセンブリ１７０（図１）及び前記二次電池は、前記カン内部の発火時、前記カン内部の熱及び内部物質を外部に迅速であって円滑に排出することにより、前記二次電池の安定性を確保することができる。
図８は、本発明の他の実施形態による二次電池の一部分を概略的に図示した断面図である。
図８は、本発明の他の実施形態による二次電池の一部分を概略的に図示した断面図である。
図８を参照すれば、二次電池３００は、電極組立体３１０、電極組立体３１０を収容するカン３４０、及びカン３４０と結合するキャップアセンブリ３７０を含んでもよい。また、二次電池３００は、カン３４０内部に挿入される第１絶縁板３２０、及び第２絶縁板３３０を含んでもよい。このとき、第１絶縁板３２０及び第２絶縁板３３０は、前述のところと同一、あるいは類似しているので、詳細な説明は省略する。
カン３４０は、ビーディング部３４２及びクランピング部３４４を具備することができる。このとき、ビーディング部３４２とクランピング部３４４は、前述のところと同一、あるいは類似しているので、詳細な説明は省略する。
電極組立体３１０は、第１電極板３１１、第２電極板３１２及びセパレータ３１３を含んでもよい。このとき、第１電極板３１１、第２電極板３１２及びセパレータ３１３は、前述のところと同一、あるいは類似しているので、詳細な説明は省略する。
電極組立体３１０は、第１電極板３１１、第２電極板３１２及びセパレータ３１３を含んでもよい。このとき、第１電極板３１１、第２電極板３１２及びセパレータ３１３は、前述のところと同一、あるいは類似しているので、詳細な説明は省略する。
第１電極板３１１には、第１電極タブ３１４が電気的に連結され、第２電極板３１２には、第２電極タブ３１５が電気的に連結される。このとき、第２電極タブ３１５は、カン３４０の下面に付着される。
一方、キャップアセンブリ３７０は、ガスケット３４１、電流遮断部３５０及びキャップアップ３６０を含んでもよい。このとき、ガスケット３４１及びキャップアップ３６０は、前述のところと同一、あるいは類似しているので、詳細な説明は省略する。
一方、キャップアセンブリ３７０は、ガスケット３４１、電流遮断部３５０及びキャップアップ３６０を含んでもよい。このとき、ガスケット３４１及びキャップアップ３６０は、前述のところと同一、あるいは類似しているので、詳細な説明は省略する。
キャップアップ３６０は、第１ブリッジ部３６２と通孔３６４とを具備することができる。このとき、第１ブリッジ部３６２と通孔３６４は、前述のところと同一、あるいは類似しているので、詳細な説明は省略する。
電流遮断部３５０は、第１ノッチ部３５５が形成されるベント部３５４、脱落部３５３が形成されるキャップダウン３５２、及び第１電極タブ３１４が付着されるサブディスク３５８を含んでもよい。また、電流遮断部３５０は、ベント部３５４とキャップダウン３５２との間に配置されるように設けられるインシュレータ３５６を含んでもよい。このとき、第１ノッチ部３５５、ベント部３５４、脱落部３５３、キャップダウン３５２及びインシュレータ３５６は、前述のところと同一、あるいは類似しているので、詳細な説明は省略する。
電流遮断部３５０は、第１ノッチ部３５５が形成されるベント部３５４、脱落部３５３が形成されるキャップダウン３５２、及び第１電極タブ３１４が付着されるサブディスク３５８を含んでもよい。また、電流遮断部３５０は、ベント部３５４とキャップダウン３５２との間に配置されるように設けられるインシュレータ３５６を含んでもよい。このとき、第１ノッチ部３５５、ベント部３５４、脱落部３５３、キャップダウン３５２及びインシュレータ３５６は、前述のところと同一、あるいは類似しているので、詳細な説明は省略する。
前述のところのようなサブディスク３５８は、キャップダウン３５２の下部に形成される。このとき、サブディスク３５８は、キャップダウン３５２と一体に形成される。具体的には、サブディスク３５８は、開口されたキャップダウン３５２の中央部分を閉鎖するように、キャップダウン３５２から延長されて形成される。このとき、第１電極タブ３１４は、サブディスク３５８の部分に付着して固定される。
一方、前述のところのように、形成される電流遮断部３５０の作動について説明すれば、前述のところと同一、または類似して形成される。例えば、カン３４０内部が過熱されたり、あるいは電極組立体３１０で過電流が形成されたりする場合、カン４４０内部では、ガスが発生する。このとき、インシュレータ３５６は、ガスの温度によって溶融されて除去される。
ガスは、インシュレータ３５６が除去された隣接する第２ブリッジ部３５２ｃ間の空間を介して移動したり、あるいは第２上部プレート３５２ａの終端と、ベント部３５４終端との間の空間に移動することができる。このとき、第２ブリッジ部３５２ｃは、第２下部プレート３５２ｂと、第２上部プレート３５２ａとを連結することができる。
前述のところのように移動したガスは、キャップダウン３５２とベント部３５４との間の圧力を上昇させ、ベント部３５４をキャップダウン３５２のサブディスク３５８から分離させて断電させることができる。その後、キャップダウン３５２とベント部３５４との間の圧力が続いて上昇すれば、ガスは、ベント部３５４の第１ノッチ部３５５を破断させ、ベント部３５４一部を開放させることができる。
また、カン３４０内部の圧力が持続的に上昇すれば、第１ノッチ部３５５の破断後、脱落部３５３が破断されて開放されることにより、カン３４０内部のガス及び熱を、外部に放出することができる。このとき、第３ノッチ部３４６は、脱落部３５３と共に破断され、カン３４０の下部を開放させることができる。
従って、キャップアセンブリ３７０及び二次電池３００は、カン３４０内部の圧力が上昇する場合、第１ノッチ部３５５、脱落部３５３及び第３ノッチ部３４６を破断させ、カン３４０内部のガス、熱、電解液などを外部に排出させることにより、二次電池３００の安定性を確保することができる。
図９は、本発明のさらに他の実施形態による二次電池の一部分を概略的に図示した断面図である。
図９を参照すれば、二次電池４００は、電極組立体４１０、電極組立体４１０を収容するカン４４０、及びカン４４０と結合するキャップアセンブリ４７０を含んでもよい。また、二次電池４００は、カン４４０内部に挿入される第１絶縁板４２０及び第２絶縁板４３０を含んでもよい。このとき、第１絶縁板４２０及び第２絶縁板４３０は、前述のところと同一、あるいは類似しているので、詳細な説明は省略する。
カン４４０は、ビーディング部４４２及びクランピング部４４４を具備することができる。このとき、ビーディング部４４２とクランピング部４４４は、前述のところと同一、あるいは類似しているので、詳細な説明は省略する。
電極組立体４１０は、第１電極板４１１、第２電極板４１２及びセパレータ４１３を含んでもよい。このとき、第１電極板４１１、第２電極板４１２及びセパレータ４１３は、前述のところと同一、あるいは類似しているので、詳細な説明は省略する。
電極組立体４１０は、第１電極板４１１、第２電極板４１２及びセパレータ４１３を含んでもよい。このとき、第１電極板４１１、第２電極板４１２及びセパレータ４１３は、前述のところと同一、あるいは類似しているので、詳細な説明は省略する。
第１電極板４１１には、第１電極タブ４１４が電気的に連結され、第２電極板４１２には、第２電極タブ４１５が電気的に連結される。このとき、第２電極タブ４１５は、カン４４０の下面に付着する。
一方、キャップアセンブリ４７０は、ガスケット４４１、電流遮断部４５０、キャップアップ４６０及びカバープレート４８０を含んでもよい。このとき、ガスケット４４１及びキャップアップ４６０は、前述のところと同一、あるいは類似しているので、詳細な説明は省略する。
一方、キャップアセンブリ４７０は、ガスケット４４１、電流遮断部４５０、キャップアップ４６０及びカバープレート４８０を含んでもよい。このとき、ガスケット４４１及びキャップアップ４６０は、前述のところと同一、あるいは類似しているので、詳細な説明は省略する。
キャップアップ４６０は、第１ブリッジ部４６２と通孔４６４とを具備することができる。このとき、第１ブリッジ部４６２と通孔４６４は、前述のところと同一、あるいは類似しているので、詳細な説明は省略する。
電流遮断部４５０は、第１ノッチ部４５５が形成されるベント部４５４を含んでもよい。また、電流遮断部４５０は、第２ノッチ部４５３ｂと脱落部４５３ａが形成されるキャップダウン４５２と、キャップダウン４５２とベント部４５４との間に設けられるインシュレータ４５６と、を含んでもよい。電流遮断部４５０は、キャップダウン４５２に連結されるサブディスク４５８を含んでもよい。このとき、脱落部４５３は、第２ノッチ部４５３ｂ上に形成される支持部（図示せず）により、キャップダウン４５２の他の部位と連結される。また、サブディスク４５８は、キャップダウン４５２と一体に形成されるか、あるいはキャップダウン４５２と別途に形成され、キャップダウン４５２に付着することも可能である。以下では、説明の便宜のために、サブディスク４５８がキャップダウン４５２と一体に形成される場合を中心に詳細に説明する。
電流遮断部４５０は、第１ノッチ部４５５が形成されるベント部４５４を含んでもよい。また、電流遮断部４５０は、第２ノッチ部４５３ｂと脱落部４５３ａが形成されるキャップダウン４５２と、キャップダウン４５２とベント部４５４との間に設けられるインシュレータ４５６と、を含んでもよい。電流遮断部４５０は、キャップダウン４５２に連結されるサブディスク４５８を含んでもよい。このとき、脱落部４５３は、第２ノッチ部４５３ｂ上に形成される支持部（図示せず）により、キャップダウン４５２の他の部位と連結される。また、サブディスク４５８は、キャップダウン４５２と一体に形成されるか、あるいはキャップダウン４５２と別途に形成され、キャップダウン４５２に付着することも可能である。以下では、説明の便宜のために、サブディスク４５８がキャップダウン４５２と一体に形成される場合を中心に詳細に説明する。
第１ノッチ部４５５と第２ノッチ部４５３ｂは、環状に形成される。このとき、第１ノッチ部４５５の直径が、第２ノッチ部４５３ｂの直径より長く形成される。
キャップダウン４５２は、第１上部プレート４５２ａ、第１下部プレート４５２ｂ及び第１ブリッジ部４５２ｃを具備することができる。このとき、第１ブリッジ部４５２ｃは、第１上部プレート４５２ａ及び第１下部プレート４５２ｂを連結し、複数個具備され、隣接する第１ブリッジ部４５２ｃ間には、空間が形成される。特に、隣接する第１ブリッジ部４５２ｃ間にガスなどが流動する。
キャップダウン４５２は、第１上部プレート４５２ａ、第１下部プレート４５２ｂ及び第１ブリッジ部４５２ｃを具備することができる。このとき、第１ブリッジ部４５２ｃは、第１上部プレート４５２ａ及び第１下部プレート４５２ｂを連結し、複数個具備され、隣接する第１ブリッジ部４５２ｃ間には、空間が形成される。特に、隣接する第１ブリッジ部４５２ｃ間にガスなどが流動する。
インシュレータ４５６は、ベント部４５４とキャップダウン４５２との間に配置され、ベント部４５４と、キャップダウン４５２の少なくとも一部分とを離隔させる。このとき、インシュレータ４５６は、ベント部４５４、キャップダウン４５２、キャップアップ４６０のうち少なくとも１つの外郭を覆い包むように設けられる。特に、インシュレータ４５６は、ベント部４５４とキャップダウン４５２との間の空間を完全に密閉させるように設けられる。ただし、以下では、説明の便宜のために、インシュレータ４５６がベント部４５４、キャップダウン４５２及びキャップアップ４６０のエッジ外側を覆い包むように設けられる場合を中心に詳細に説明する。
カバープレート４８０は、インシュレータ４５６を覆い包むように設けられる。このとき、カバープレート４８０には、少なくとも一つ以上の流動ホール４８１が形成される。特に、カン４４０内部で発生するガスは、流動ホール４８１を介して、カン４４０の内部からキャップアップ４６０側に流動する。
前述のところのような流動ホール４８１の面積は、１０ｍｍ２以下である。このとき、流動ホール４８１の面積が１０ｍｍ２を超える場合、カン４４０内部のガスが過度に速く移動したり、あるいはカン４４０内部の熱が過度にキャップアセンブリ４７０に伝達したりして、キャップアセンブリ４７０が破損されたり、あるいはキャップアセンブリ４７０がカン４４０から分離する。
前述のところのような流動ホール４８１の面積は、１０ｍｍ２以下である。このとき、流動ホール４８１の面積が１０ｍｍ２を超える場合、カン４４０内部のガスが過度に速く移動したり、あるいはカン４４０内部の熱が過度にキャップアセンブリ４７０に伝達したりして、キャップアセンブリ４７０が破損されたり、あるいはキャップアセンブリ４７０がカン４４０から分離する。
一方、前述のところのように、形成される二次電池４００のカン４４０内部が加熱された場合、カン４４０内部でガスが発生し、前記ガスは、流動ホール４８１を通過した後、インシュレータ４５６を溶融させることにより、ベント部４５４とキャップダウン４５２との間の空間に注入される。
このとき、ベント部４５４と、キャップダウン４５２の少なくとも一部分は、互いに接触した状態を維持していて、互いに分離する。特に、カバープレート４８０とキャップダウン４５２とが互いに接触した状態であるので、カバープレート４８０に連結された第１電極タブ４１４は短絡する。
このとき、ベント部４５４と、キャップダウン４５２の少なくとも一部分は、互いに接触した状態を維持していて、互いに分離する。特に、カバープレート４８０とキャップダウン４５２とが互いに接触した状態であるので、カバープレート４８０に連結された第１電極タブ４１４は短絡する。
一方、前記の過程が完了した後、カン４４０内部の圧力が続いて上昇する場合、ベント部４５４とキャップダウン４５２との間の圧力も上昇する。このとき、ベント部４５４とキャップダウン４５２との間の圧力が、第１ノッチ部４５５の破断圧力に逹すれば、第１ノッチ部４５５が破断され、ベント部４５４の一部が開放される。
また、カン４４０内部の圧力が、爆発などによって持続的に上昇する場合、第２ノッチ部４５３ｂに加えられる圧力が、第２ノッチ部４５３ｂの破断圧力より大きくなれば、第２ノッチ部４５３ｂが破断され、脱落部４５３を開放させることができる。
また、カン４４０内部の圧力が、爆発などによって持続的に上昇する場合、第２ノッチ部４５３ｂに加えられる圧力が、第２ノッチ部４５３ｂの破断圧力より大きくなれば、第２ノッチ部４５３ｂが破断され、脱落部４５３を開放させることができる。
第２ノッチ部４５３ｂが破断される場合、第３ノッチ部４４６も同時に破断される。このとき、カン４４０内部のガス、熱、電解液などは、カン４４０の上下側に排出される。
従って、キャップアセンブリ４７０及び二次電池４００は、カン４４０内部の加熱、爆発などによって、ガス、熱などが発生する場合、カン４４０の上下に、ガス、熱などを排出させることにより、カン４４０内部の温度が上昇したり、あるいはカン４４０が側面に破断されたりすることを防止することができる。
従って、キャップアセンブリ４７０及び二次電池４００は、カン４４０内部の加熱、爆発などによって、ガス、熱などが発生する場合、カン４４０の上下に、ガス、熱などを排出させることにより、カン４４０内部の温度が上昇したり、あるいはカン４４０が側面に破断されたりすることを防止することができる。
特に、キャップアセンブリ４７０及び二次電池４００は、カン４４０内部のガス、熱、電解液などを外部で円滑に排出させることにより、二次電池４００の安定性を確保することができる。たとえ本発明について、前述のところの望ましい実施形態との関連性から説明したとしても、発明の要旨と範囲とから外れることなしに、多様な修正や変形を加えることが可能である。従って、特許請求の範囲には、本発明の要旨に限り、そのような修正や変形を含むものである。
本発明のキャップアセンブリ、及びそれを含む二次電池は、例えば、携帯用電子機器関連の技術分野に効果的に適用可能である。
１００，３００，４００ 二次電池
１１０、３１０，４１０ 電極組立体
１１１，３１１，４１１ 第１電極板
１１２，３１２，４１２ 第２電極板
１１３，３１３，４１３ セパレータ
１１４，３１４，４１４ 第１電極タブ
１１５，３１５，４１５ 第２電極タブ
１２０，３２０，４２０ 第１絶縁板
１３０，３３０，４３０ 第２絶縁板
１４０，３４０，４４０ カン
１４１，３４１，４４１ ガスケット
１４２，３４２，４４２ ビーディング部
１４４，３４４，４４４ クリンピング部
１４６，３４６，４４６ 第３ノッチ部
１５０，２５０，３５０，４５０ 電流遮断部
１５２，２５２，３５２，４５２ キャップダウン
１５２ａ，２５２ａ，３５２ａ，４５２ａ 第２上部プレート
１５２ｂ，２５２ｂ，３６２ｂ，４５２ｂ 第２下部プレート
１５２ｃ，２５２ｃ，３５２ｃ，４５２ｃ 第２ブリッジ部
１５３ａ，２５３，３５３，４５３ａ 脱落部
１５３ｂ，４５３ｂ 第２ノッチ部
１５３ｃ 支持部
１５４，２５４，３５４，４５４ ベント部
１５５，２５５，３５５，４５５ 第１ノッチ部
１５６，２５６，３５６，４５６ インシュレータ
１５８，２５８，３５８，４５８ サブディスク
１６０，３６０，４６０ キャップアップ
１６１，３６２ 第１上部プレート
１６２，３６２，４６２ 第１ブリッジ部
１６３ 第２上部プレート
１６４，３６４，４６４ 通孔
１７０，３７０，４７０ キャップアセンブリ
１１０、３１０，４１０ 電極組立体
１１１，３１１，４１１ 第１電極板
１１２，３１２，４１２ 第２電極板
１１３，３１３，４１３ セパレータ
１１４，３１４，４１４ 第１電極タブ
１１５，３１５，４１５ 第２電極タブ
１２０，３２０，４２０ 第１絶縁板
１３０，３３０，４３０ 第２絶縁板
１４０，３４０，４４０ カン
１４１，３４１，４４１ ガスケット
１４２，３４２，４４２ ビーディング部
１４４，３４４，４４４ クリンピング部
１４６，３４６，４４６ 第３ノッチ部
１５０，２５０，３５０，４５０ 電流遮断部
１５２，２５２，３５２，４５２ キャップダウン
１５２ａ，２５２ａ，３５２ａ，４５２ａ 第２上部プレート
１５２ｂ，２５２ｂ，３６２ｂ，４５２ｂ 第２下部プレート
１５２ｃ，２５２ｃ，３５２ｃ，４５２ｃ 第２ブリッジ部
１５３ａ，２５３，３５３，４５３ａ 脱落部
１５３ｂ，４５３ｂ 第２ノッチ部
１５３ｃ 支持部
１５４，２５４，３５４，４５４ ベント部
１５５，２５５，３５５，４５５ 第１ノッチ部
１５６，２５６，３５６，４５６ インシュレータ
１５８，２５８，３５８，４５８ サブディスク
１６０，３６０，４６０ キャップアップ
１６１，３６２ 第１上部プレート
１６２，３６２，４６２ 第１ブリッジ部
１６３ 第２上部プレート
１６４，３６４，４６４ 通孔
１７０，３７０，４７０ キャップアセンブリ
Claims (36)
- 外圧が加えられた場合、少なくとも一部分が開放されるように形成されるキャップダウンと、
外圧が加えられた場合、少なくとも一部分が開放されるように形成されるベント部と、
前記ベント部と電気的に連結されるキャップアップとを含み、
前記キャップダウンの中央部分には開口が形成され、
前記キャップダウンの開口を覆うサブディスクをさらに含み、
前記キャップダウンは、
外圧が加えられた場合、開放されるように形成される脱落部と、
前記脱落部の枠領域に形成され、前記脱落部の領域を決定し、外圧が加えられた場合、破断が発生する第２ノッチ部と、を具備し、
前記キャップダウンは、
前記第２ノッチ部に形成され、前記脱落部を、前記キャップダウンの他の領域と連結して支持する支持部をさらに具備することを特徴とするキャップアセンブリ。 - 前記第２ノッチ部の厚みは、前記脱落部の厚みより薄く形成されることを特徴とする請求項１に記載のキャップアセンブリ。
- 前記脱落部と前記第２ノッチ部は、少なくとも一つ以上であり、
前記脱落部と前記第２ノッチ部とが複数個である場合、前記脱落部は、互いに離隔されるように形成され、前記各第２ノッチ部は、前記各脱落部の領域を決定するように、前記各脱落部の枠領域に形成されることを特徴とする請求項１に記載のキャップアセンブリ。 - 前記複数個の脱落部は、前記キャップダウンの中心を基準に、互いに同一角度を形成することを特徴とする請求項３に記載のキャップアセンブリ。
- 前記複数個の脱落部は、前記キャップダウンの中心を基準に、同一円上に形成されることを特徴とする請求項３に記載のキャップアセンブリ。
- 前記脱落部及び前記第２ノッチ部は、円形に形成されることを特徴とする請求項１に記載のキャップアセンブリ。
- 外圧が加えられた場合、少なくとも一部分が開放されるように形成されるキャップダウンと、
外圧が加えられた場合、少なくとも一部分が開放されるように形成されるベント部と、
前記ベント部と電気的に連結されるキャップアップとを含み、
前記キャップダウンの中央部分には開口が形成され、
前記キャップダウンの開口を覆うサブディスクをさらに含み、
前記キャップダウンは、
前記キャップダウンの少なくとも一部分に形成され、内圧が上昇した場合、破断が発生して開放される脱落部と、を具備し、
前記脱落部は、複数個具備され、
前記複数個の脱落部は、互いに離隔されるように形成されることを特徴とするキャップアセンブリ。 - 前記脱落部の厚みは、前記脱落部が形成されていない前記キャップダウン部分の厚みより薄く形成されることを特徴とする請求項７に記載のキャップアセンブリ。
- 前記複数個の脱落部は、前記キャップダウンの中心を基準に、互いに同一角度を形成することを特徴とする請求項７に記載のキャップアセンブリ。
- 前記複数個の脱落部は、前記キャップダウンの中心を基準に、同一円上に形成されることを特徴とする請求項７に記載のキャップアセンブリ。
- 前記脱落部は、円形に形成されることを特徴とする請求項７に記載のキャップアセンブリ。
- 前記ベント部のエッジが外側に延長され、キャップアップの上部エッジを覆うように折り曲げられることを特徴とする請求項１に記載のキャップアセンブリ。
- 前記キャップダウンと前記サブディスクとは一体に形成されることを特徴とする請求項１に記載のキャップアセンブリ。
- 前記ベント部を支持するように、前記ベント部と前記キャップダウンとの間に設けられるインシュレータをさらに含むことを特徴とする請求項１ないし１３のうちいずれか１項に記載のキャップアセンブリ。
- 前記インシュレータは、前記キャップダウン、前記ベント部及び前記キャップアップのうち少なくとも１つのエッジの外側を覆い包むことを特徴とする請求項１４に記載のキャップアセンブリ。
- 前記インシュレータを覆い包むように設けられ、前記キャップアップ方向にガスが流動する流動ホールが形成されるカバープレートをさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載のキャップアセンブリ。
- 前記流動ホールの面積は、１０ｍｍ２以下であることを特徴とする請求項１６に記載のキャップアセンブリ。
- 前記キャップダウンは、
金型成形される第２下部プレートと、
金型成形され、前記第２下部プレートと離隔されるように配置される第２上部プレートと、
前記第２上部プレートと前記第２下部プレートとを連結する複数の第２ブリッジ部と、を含み、
隣接する前記第２ブリッジ部間の空間は、前記インシュレータで塞がれていることを特徴とする請求項１４に記載のキャップアセンブリ。 - 電極組立体と、
一端に開口が形成され、前記開口を介して、前記電極組立体を収容するカンと、
前記開口と結合されたキャップアセンブリと、を含み、
前記キャップアセンブリは、
前記カンの内圧が上昇した場合、少なくとも一部分が開放されるように形成されるキャップダウンと、
前記カンの内圧が上昇した場合、少なくとも一部分が開放されるように形成されるベント部と、
前記ベント部と電気的に連結されるキャップアップと、を具備し、
前記キャップダウンの中央部分には開口が形成され、
前記キャップダウンの開口を覆うサブディスクをさらに含み、
前記キャップダウンは、
内圧が上昇した場合、開放されるように形成される脱落部と、
前記脱落部の枠領域に形成され、前記脱落部の領域を決定し、内圧が上昇した場合、破断が発生する第２ノッチ部と、を具備し、
前記キャップダウンは、
前記第２ノッチ部に形成され、前記脱落部を、前記キャップダウンの他の領域と連結して支持する支持部をさらに具備することを特徴とする二次電池。 - 前記第２ノッチ部の厚みは、前記脱落部の厚みより薄く形成されることを特徴とする請求項１９に記載の二次電池。
- 前記脱落部と前記第２ノッチ部は、少なくとも一つ以上であり、
前記脱落部と前記第２ノッチ部とが複数個である場合、前記脱落部は、互いに離隔されるように形成され、前記各第２ノッチ部は、前記各脱落部の領域を決定するように、前記各脱落部の枠領域に形成されることを特徴とする請求項１９に記載の二次電池。 - 前記複数個の脱落部は、前記キャップダウンの中心を基準に、互いに同一角度を形成することを特徴とする請求項２１に記載の二次電池。
- 前記複数個の脱落部は、前記キャップダウンの中心を基準に、同一円上に形成されることを特徴とする請求項２１に記載の二次電池。
- 前記脱落部及び前記第２ノッチ部は、円形に形成されることを特徴とする請求項１９に記載の二次電池。
- 電極組立体と、
一端に開口が形成され、前記開口を介して、前記電極組立体を収容するカンと、
前記開口と結合されたキャップアセンブリと、を含み、
前記キャップアセンブリは、
前記カンの内圧が上昇した場合、少なくとも一部分が開放されるように形成されるキャップダウンと、
前記カンの内圧が上昇した場合、少なくとも一部分が開放されるように形成されるベント部と、
前記ベント部と電気的に連結されるキャップアップと、を具備し、
前記キャップダウンの中央部分には開口が形成され、
前記キャップダウンの開口を覆うサブディスクをさらに含み、
前記キャップダウンは、
前記キャップダウンの少なくとも一部分に形成され、内圧が上昇した場合、破断が発生して開放される脱落部を具備し、
前記脱落部は、複数個具備され、
前記複数個の脱落部は、互いに離隔されるように形成されることを特徴とする二次電池。 - 前記脱落部の厚みは、前記脱落部が形成されていない前記キャップダウン部分の厚みより薄く形成されることを特徴とする請求項２５に記載の二次電池。
- 前記複数個の脱落部は、前記キャップダウンの中心を基準に、互いに同一角度を形成することを特徴とする請求項２５に記載の二次電池。
- 前記複数個の脱落部は、前記キャップダウンの中心を基準に、同一円上に形成されることを特徴とする請求項２５に記載の二次電池。
- 前記脱落部は、円形に形成されることを特徴とする請求項２５に記載の二次電池。
- 前記ベント部のエッジが外側に延長され、キャップアップの上部エッジを覆うように折り曲げられることを特徴とする請求項１９に記載の二次電池。
- 前記キャップダウンと前記サブディスクとは一体に形成されることを特徴とする請求項１９に記載の二次電池。
- 前記ベント部を支持するように、前記ベント部と前記キャップダウンとの間に設けられるインシュレータをさらに含むことを特徴とする請求項１９ないし３１のうちいずれか１項に記載の二次電池。
- 前記インシュレータは、前記キャップダウン、前記ベント部及び前記キャップアップのうち少なくとも１つのエッジの外側を覆い包むことを特徴とする請求項３２に記載の二次電池。
- 前記インシュレータを覆い包むように設けられ、前記キャップアップ方向にガスが流動する流動ホールが形成されるカバープレートをさらに含むことを特徴とする請求項３３に記載の二次電池。
- 前記流動ホールの面積は、１０ｍｍ２以下であることを特徴とする請求項３４に記載の二次電池。
- 前記キャップダウンは、
金型成形される第２下部プレートと、
金型成形され、前記第２下部プレートと離隔されるように配置される第２上部プレートと、
前記第２上部プレートと前記第２下部プレートとを連結する複数の第２ブリッジ部と、を含み、
隣接する前記第２ブリッジ部間の空間は、前記インシュレータで塞がれていることを特徴とする請求項３２に記載の二次電池。
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