KR100420146B1 - 서모 프로텍터가 장착된 이차전지 - Google Patents

서모 프로텍터가 장착된 이차전지 Download PDF

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Abstract

서모 프로텍터가 장착된 이차전지를 개시한다. 본 발명은 양극판, 세퍼레이터, 음극판순으로 권회된 전지부;와, 전지부가 수용되는 공간을 제공하는 캔;과, 캔의 상부에 결합되는 캡 어셈블리;와, 캔의 내부에 설치되는 것으로서, 전지부로부터 인출된 전극 탭과 캡 어셈블리에 인출된 전극 단자를 상호 통전시키고, 과충전시 전류의 흐름을 선택적으로 차단시키는 서모 프로텍터;를 포함하며, 전지의 과충전으로 인하여 내부의 온도가 상승하게 되면 서모 프로텍터가 이를 정확하게 감지하여 전류를 완전하게 차단시킴으로써, 열폭주등으로부터 연결되지 않게 되어 전지의 안전성을 신뢰할 수 있게 한다.

Description

서모 프로텍터가 장착된 이차전지{Secondary battery mounting thermal protector}

본 발명은 이차전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 캔 내부의 온도를 감지하여 전류를 차단가능한 서모 프로텍터가 장착된 이차전지에 관한 것이다.

리튬이차전지는 충전 및 방전이 가능한 전지로서, 니켈-카드뮴(Ni-Cd) 전지나, 니켈-메탈 하이드라이드(Ni-MH) 전지에 비하여 작동 전압과, 단위중량당 에너지 밀도가 높다는 측면에서 급속도로 신장되고 있다. 리튬이차전지는 전해액의 종류에 따라 액체전해질 전지와, 고분자전해질 전지로 분류할 수 있다. 일반적으로는, 액체전해질을 사용하는 전지를 리튬이온전지라 하고, 고분자전해질을 사용하는 전지를 리튬폴리머전지라고 한다.

이러한 리튬이차전지는 안전성에 있어서 여러가지 문제점에 노출되어 있다.

즉, 리튬이온전지는 음극에 카본계 소재, 양극에 리튬계 산화물, 전해액에 유기용매전해질을 사용하게 된다. 전지가 과충전될 경우에는 양극에서 전해액의 분해가 발생하게 되고, 음극에서 리튬금속이 석출된다. 이에 따라, 전지의 특성이 열화되고, 또한, 발열이나 발화가 우려된다.

리튬폴리머전지는 충전 및 방전시 국부적으로 과열되기 때문에 열에 약한 고분자전해질이 부분적으로 용해되거나 연화된다. 따라서, 전류와 전위가 균일하지 못하게 되여 단락의 원인이 되고, 화재와 폭팔의 위험성을 안고 있다.

일반적으로, 발화나 발열을 초래하는 전지의 기구(mechanism)는 내부단락과, 열폭주(thermal runaway)로 분류할 수 있다. 이러한 위험성을 제거하기 위하여, 전지는 여러가지 형태의 보호소자를 장착하고 있다.

일본 특허공개번호 1999-67188호에 개시된 이차전지는 이러한 보호소자를 장착한 경우를 개시하고 있다. 이를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 음극용 리드단자(10)를 도시한 것이다.

도면을 참조하면, 상기 리드단자(10)는 충전회로용 리드편(11)과, 집전체측 리드편(12)과, 상기 집전체측 리드편(12)으로부터 분기된 방전회로용 리드편(13)과, 상기 충전회로용 리드편(11)과 집전체측 리드편(12) 사이에 설치되는 퓨즈(14)를 포함한다. 상기 리드편들(11내지13)과, 퓨즈(14)는 복수장으로 된 수지필름(15)사이에 개재된다.

상기 리드단자(10)를 사용한 리튬이차전지는 도 2에 도시된 바와 같다.

도면을 참조하면, 전지는 전지부(19)와, 상기 전지부(19)가 수용되는 케이스(20)를 포함한다. 상기 전지부(19)는 잘 알려진바와 같이 양극쉬트와, 세퍼레이터와, 음극쉬트가 권회되어 있다.

상기 전지부(19)에는 음극쉬트에 부착된 음극용 리드단자(10)중 충전회로용 리드편(11)과, 방전회로용 리드편(13)이 돌출되어 있다. 그리고, 양극쉬트에 부착된 양극용 리드단자(25)가 수지필름(26)에 고정되어서 돌출되어 있다.

상기와 같은 구조를 가지는 이차전지는 과충전에 의하여 발열하게 되면, 상기 음극용 리드단자(10)에 내장되어 있는 퓨즈(14)도 동시에 승온하게 된다. 그리고, 그 온도가 예컨대 130℃까지 상승하면, 상기 퓨즈(14)는 녹아서 끊어지게 된다. 이에 따라, 상기 충전회로용 리드편(11)은 집전체측 리드편(12)과의 통전이 안되어서, 충전 전류가 차단되어진다.

그런데, 상술한 리튬이차전지는 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.

상기 퓨즈(14)는 수지필름(15) 내에 밀봉되어서 케이스(20)의 내부로 삽입되어 있다. 이때, 상기 퓨즈(14)는 그 두께로 인하여 상기 수지필름(15)간에 약간의 간극이 존재하게 된다. 상기 케이스(20) 내에는 전해질이 존재하므로, 상기 퓨즈(14)는 간극을 통하여 스며든 전해질에 의하여 물성이 변화게 된다. 이에따라, 퓨즈(14)는 특정한 온도에서 정확하게 작동하기가 어렵다. 그 결과로서, 이차전지의 안전성을 신뢰할수가 없게된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전지의 과충전시 전류를 완전히 차단시킬 수 있는 보호소자가 케이스의 내부에 장착되어 전지의 안전성을 향상시키도록 구조가 개선된 서모 프로텍터가 장착된 이차전지를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 리드 단자의 사시도,

도 2는 도 1의 리드 단자가 적용된 이차 전지를 도시한 분리사시도,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 분리사시도,

도 4는 도 3의 서모 프로텍터를 도시한 분리사시도,

도 5는 도 4의 서모 프로텍터가 결합된 상태를 도시한 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

10...리드 단자 11...충전회로용 리드편

12...집전체측 리드편 14...퓨즈 소자

30...전지 31...전지부

32...캔 33...캡 어셈블리

34...상부 절연판 35...캡 플레이트

36...전극 단자 40...서머 프로텍터

41...몸체부 42...퓨즈

43...탭 리드 44...단자 리드

45...접속 수단 48...리드

49...고분자 필름

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 서모 프로텍터가 장착된 이차전지는,

양극판, 세퍼레이터, 음극판순으로 권회된 전지부;

상기 전지부가 수용되는 공간을 제공하며, 전해액이 주입된 캔;

상기 캔의 상부에 결합되는 캡 어셈블리; 및

상기 캔의 내부에 설치되며, 상기 전지부로부터 인출된 전극 탭과 상기 캡 어셈블리에 인출된 전극 단자를 상호 통전시키고, 과충전시 전류의 흐름을 선택적으로 차단시키는 서모 프로텍터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 서모 프로텍터는,

몸체부와, 상기 몸체부에 장착되는 퓨즈와, 상기 퓨즈의 단부에 각각 연결되는 복수개의 리드와, 상기 리드중 하나와 전기적으로 연결되는 접속 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

게다가, 상기 퓨즈는 일단부가 상기 전극 단자와 전기적으로 연결되는 단자 리드와 용접되고, 타단부가 상기 전극 탭과 전기적으로 연결되는 탭 리드와 용접된 것을 특징으로 한다.

더욱이, 상기 접속 수단은 박판으로 된 리드와, 상기 리드 주위를 감싸는 고분자 수지로 된 필름으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

나아가, 상기 접속 수단은 상기 몸체부에 인서트 사출에 의하여 일체형으로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 리드는 상기 탭 리드와 용접가능하도록 상기 몸체부 상부로 상부 리드가 돌출되고, 상기 전극 탭과 용접가능하도록 상기 몸체부 하부로 상기 상부 리드와 일체로 된 하부 리드가 돌출된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전극 탭은 상기 하부 리드와 전기적으로 연결되고, 상기 상부 리드는 탭 리드와 전기적으로 연결되고, 상기 퓨즈를 통하여 상기 탭 리드는 단자 리드와 전기적으로 연결되고, 상기 단자 리드는 상기 전극 단자와 연결되어 하나의 전류의 흐름이 형성되며, 과충전시에는 상기 퓨즈가 녹아 끊어지게 되어 전류의 흐름을 차단한 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 서모 프로텍터가 장착된 이차전지를 상세하게 설명하고자 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬이차전지(30)를 도시한 것이다.

도면을 참조하면, 상기 전지(30)는 전지부(31)와, 상기 전지부(31)를 수용하는 캔(32)과, 상기 캔(32)과 결합되는 캡 어셈블리(33)와, 서모 프로텍터(40)를 포함한다.

상기 전지부(31)는 양극판과, 음극판과, 양극 및 음극판 사이에 개재되어 이들을 전기적으로 절연시키는 세퍼레이터를 구비한다. 상기 양극 및 음극판은 각 집전체와, 집전체의 적어도 일면에 코팅되는 활물질층으로 이루어져있다. 상기 전지부(31)는 양극판, 세퍼레이터, 음극판순으로 위치한 상태에서 젤리-롤 타입(jelly-roll type)으로 권회되어 있다.

상기 전지부(31)는 각 극판의 일 가장자리부터 양극 탭(31a)과 음극 탭(31b)이 인출되어 있다. 상기 전지부(31)의 윗면에는 상기 탭(31b)이 인출가능한 통공(34a)이 형성된 상부 절연판(34)이 설치되어 있다.

상기 상부 절연판(34)의 상부에는 서모 프로텍터(40)가 설치되어 있다. 상기 서모 프로텍터(40)는 몸체부(41)와, 상기 몸체부(41)에 설치되는 퓨즈(42)와, 복수개의 리드를 포함하고 있다.

상기 서모 프로텍터(40)의 상부에는 상기 캔(32)과 결합되는 캡 어셈블리(33)가 배치되어 있다. 상기 캡 어셈블리(33)에는 캔(32)의 단부와 접촉하여 용접되는 캡 플레이트(35)가 마련되어 있다.

상기 캡 플레이트(35)에는 통공을 통하여 단자(36)가 삽입가능하다. 상기 단자(36)는 상기 전지부(31)로부터 인출된 탭중 어느 하나와 전기적으로 연결되어 있다. 본 실시예에서는 상기 단자(36)는 음극 단자이고, 이것은 음극 탭(31b)과 통전되어 있다. 양극 탭(31a)은 캔(32)에 용접되어 있다. 대안으로는, 극판을 달리하여 접속시키는 것도 가능하며, 상기 탭중 하나의 탭은 캡 플레이트(33)와 전기적으로 연결시키고, 다른 하나의 탭은 단자와 연결시킬 수도 있는등 다양한 실시예가 있을 수 있다.

상기 음극 단자(36)의 외주면에는 가스켓(37)이 설치되어 있다. 상기 가스켓(37)은 상기 캡 플레이트(35)와, 음극 단자(36)간의 전기적 절연과, 캔(32) 내부로부터의 전해액의 누수를 방지하기 위하여 고분자 수지와 같은 절연물질로 이루어져 있다. 상기 가스켓(37)에 감싸인 단자(36)는 리벳팅이나 스핀법에 의하여 상기 캡 플레이트(33)의 통공(35a)을 통하여 견고하게 고정되어 있다.

상기 캡 플레이트(35)의 아랫면에는 절연판(38)이 더 설치될 수 있다.

한편, 상기 캡 플레이트(35)에는 전해액이 주입되는 전해액 주입공(35b)이 형성되어 있다. 상기 전해액 주입공(35b)은 추후 전해액이 주입된 후에 볼(ball)로서 밀봉하게 된다.

본 발명의 특징에 따르면, 상기 캔(32)과 캡 어셈블리(33) 사이에 전지(30)의 과충전시 전류를 신속하게 차단할 수 있는 서모 프로텍터(40)가 설치된데에 있다. 즉, 상기 서모 프로텍터(40)는 전지(30)의 내부에 설치되어 발화나 발열과 같은 전지(30)의 위험성을 미연에 방지할 수 있음과 동시에 안전에 대한 신뢰성을 향상시킨데에 주된 특징이 있다.

도 4는 이러한 서모 프로텍터(40)를 분리하여 도시한 것이다.

도면을 참조하면, 상기 서모 프로텍터(40)는 몸체부(41)와, 상기 몸체부(41)에 삽입되는 퓨즈(42)와, 상기 퓨즈(42)와 각각 전기적으로 연결되는 탭 리드(43)와, 단자 리드(44)와, 전지부(31)로부터 인출된 탭(31b)과 전기적으로 연결되는 접속수단(45)을 포함한다.

보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

상기 몸체부(41)는 상기 전지(30)의 내부에 장착이 되므로, 전해액등에 화학적 반응이 발생하지 않도록 고분자 수지로 사출되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 몸체부(41)는 상기 캔(32) 내부에 억지끼워맞춤이 가능하도록 열 및 온도에 팽창하기 용이한 소재로 된 고분자 수지로 된 것이 전해액이 캔(32)의 벽면을 타고 스며드는 것을 방지할 수 있으므로 유리하다고 할 수 있을 것이다. 따라서, 상기 몸체부(41)의 크기는 캔(32)의 그것보다 약간 크다고 할 수 있다.

상기 몸체부(41)에는 퓨즈(42)가 장착될 수 있는 장착면(41a)이 제공되어 있다. 상기 장착면(41a)의 형상은 다양한 형태로 가져갈 수 있으며, 상기 퓨즈(42)가 특정 온도에서만 작동가능하도록 전해액과 반응하지 않게 설계를 하는 것이 바람직하다.

상기 장착면(41a)에는 상기 퓨즈(42)가 장착가능하다. 상기 퓨즈(42)는 저융점을 가지는 소재, 예컨대 납을 함유한 합금으로 이루어져 있다. 이것은 전지(30)의 내부 온도가 상승시, 열을 전달받아서 녹아 끊어지게 된다. 상기 퓨즈(42)는 일단부가 탭 리드(43)와 용접되어 있으며, 타단부가 단자 리드(44)와 용접되어 있다.

상기 탭 및 단자 리드(43)(44)는 상기 퓨즈(42)가 용접되는 영역에 밀봉재(46)가 코팅되어 있다. 그리고, 상기 퓨즈(42)를 포함한 리드(43)(44)의 상부에는 고분자 수지(47), 예컨대 PET(polyethyleneterephthalate)와 같은 수지가 초음파 융착되어 있다. 따라서, 상기 퓨즈(42)는 밀봉재(46)와, 고분자 수지(47)에 의하여 밀봉이 이중으로 이루어진다.

상기 탭 및 단자 리드(43)(44)가 각 단부에 용접된 퓨즈(42)는 상기 몸체부(41)의 장착면(41a)에 삽입되어 그 위치를 정하고 있다.

한편, 서모 프로텍터(40)가 캔(32)의 내부로 삽입되어서 전해액의 노출되거나 접촉되는 것을 미연에 방지하기 위하여, 상기 몸체부(41)에는 접속 수단(45)이 형성되어 있다.

상기 접속 수단(45)은 상기 음극 탭(31b)과 전기적으로 연결되는 박판의 리드(48)와, 상기 리드(48)의 외면에 설치되는 필름(49)을 포함한다. 상기 필름(49)은 전해액과 반응이 발생되지 않는 고분자 수지로 이루어져 있고, 바람직하게는 CPP(chlorinated polypropylene), PE(polyethylene), CPP로 된 삼중층의 구조이다. 상기 필름(49)은 상기 리드(48)의 외면에 융착하여 있다.

상기 접속 수단(45)은 상기 몸체부(41)에 일체로 형성되어 있다. 즉, 상기몸체부(41)내에 상기 접속 수단(45)이 배치된 상태에서 인서트 사출을 실시하여 하나의 몸체를 이루고 있다. 이때, 상기 리드(48)중 상부 리드(48a)는 상기 몸체부(41)의 상부로 노출되어 있으며, 하부 리드(48b)는 상기 몸체부(41)의 하부로 돌출하여 있다. 이에 따라, 상기 접속 수단(45)은 상기 필름(49)이 융착된 리드(48) 부분이 몸체부(41) 내부에 위치하게 되어서, 상기 필름(49)은 사출시 상기 몸체부(41)와 용융되어 완전하게 결합이 될 수 있다.

도 5는 도 4의 서머 프로텍터(40)가 결합된 상태를 도시한 것이다.

도면을 참조하면, 상기 몸체부(41)의 장착면(41a)에는 퓨즈(42)가 장착되어 있다. 상기 퓨즈(42)의 일단부는 탭 리드(43)와 용접되어 있으며, 상기 탭 리드(42)는 장착면(41a)의 일측 방향으로 배치되어 있다. 상기 퓨즈(42)의 타단부는 단자 리드(44)와 용접되어 있으며, 상기 단자 리드(44)는 장착면(41a)의 타측 방향으로 배치되어 있다. 상기 단자 리드(44)는 가스켓(37)으로 감싸인 단자(36)와 전기적으로 연결되어 있다.

상기 몸체부(41)의 일측에는 접속 수단이 설치되어 있다. 즉, 상술한 바 있는 필름(49)에 감싸인 리드(48)는 몸체부(41)에 인서트 사출되어 있으며, 상기 리드(48)중 상부 리드(48a)는 몸체부(41)의 상부측으로 노출되어 있다. 상기 상부 리드(48a)는 상기 탭 리드(43)와 용접되어 있다. 그리고, 상기 리드(48)중 하부 리드(48b)는 몸체부(41)의 하부측으로 노출되어 있다. 상기 하부 리드(48b)는 전지부(31)로부터 인출된 전극 탭(31b)과 용접되어 있다.

이와 같은 구조를 가지는 서모 프로텍터(40)는 전지부(31)로부터 인출된 전극 탭(31b)이 상기 하부 리드(48b)와 연결되어 있으며, 상기 하부 리드(48b)와 일체형인 상부 리드(48a)는 탭 리드(43)와 용접되어 있다. 상기 탭 리드(43)는 상기 퓨즈(42)를 경유하여 상기 단자 리드(44)와 통전된다. 상기 단자 리드(44)는 상기 전극 단자(36)와 전기적으로 연결되어 있다. 이처럼, 상기 전극 탭(31b)은 상부 및 하부 리드(48a)(48b)와, 탭 리드(43)와, 퓨즈(42)와, 단자 리드(44)를 통하여 상기 전극 단자(36)와 전류의 흐름이 통하게 된다.

상기와 같은 구조를 가지는 서모 프로텍터(40)를 포함하는 전지(30)을 조립하는 과정을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 캔(32)과, 상기 캔(32)의 상부에 결합되는 캡 어셈블리(35)가 마련된다. 상기 캔(32)의 내부에는 양극판, 세퍼레이터, 음극판순으로 권회한 이른바 젤리롤 타입의 전지부(31)가 삽입된다. 이때, 극판중에서 하나의 전극 탭(31b)은 상기 프로텍터(40)의 리드와 용접되는 위치에 부합하도록 그 위치가 설정되어야 한다.

이어서, 상부 절연판(34)을 상기 전지부(31)내에 배치한 다음에, 상기 서모 프로텍터(40)를 상기 전지부(31)상에 삽입시킨다. 이때, 상기 서모 프로텍터(40)의 몸체부(41)는 상기 캔(32)에 대하여 억지끼워 맞춤으로 조립가능하도록, 몸체부(41)의 크기는 상기 캔(32)의 그것보다 크게 설계되어 있다.

이에 따라, 상기 캔(32)의 내벽과 몸체부(41) 주변부 사이의 간격을 통하여 전해액이 스며들게 되어서, 상기 서모 프로텍터(40)내로 전해액이 침투될 수 있으나, 열적 및 온도의 상승에 의하여 팽창하기 용이한 고분자 수지로 된 몸체부(41)가 상기 캔(32)의 내부에 억지끼워 맞춤되어서 충전 및 방전에 의하여 전지(30)의 내부로부터 열이 발생하게 되면 캔(32)의 내벽에 대하여 몸체부(41)의 외면이 밀폐가능하게 밀착된다. 따라서, 캔(32)의 내벽을 타고 전해액이 서모 프로텍터(40)로 침투하는 것을 미연에 방지할 수 있다.

이때, 상기 서모 프로텍터(40)가 캔(32)의 내부에 장착되기 이전에 상기 전지부(31)로부터 인출된 전극 탭(31b)은 접속 수단(45)과 전기적으로 연결되어 있어야 한다. 즉, 몸체부(41)에는 다중층의 고분자 수지로 된 필름(49)이 외면을 감싸고 있는 리드(48)로 된 접속 수단(45)이 인서트 사출되어 있다. 이중, 상기 몸체부(41)의 하부로 노출되는 하부 리드(48b)는 상기 전극 탭(31b)과 용접된다.

다음으로, 탭 리드(43)와, 단자 리드(44)와 각각 양 단부가 용접된 퓨즈(42)가 상기 몸체부(41)의 장착면(41a)에 장착된 상태에서, 상기 탭 리드(43)는 상기 리드(48)중 상기 몸체부(41)의 상부로 노출되는 상부 리드(48a)와 용접하게 된다. 이때, 상기 단자 리드(44)는 캡 플레이트(35)의 통공(35a)을 통하여 삽입된 전극 단자(36)의 아랫면과 용접이 되어 있는 것이 조립공정상 유리하다고 할 것이다.

이렇게 상기 서모 프로텍터(40)가 캔(32) 내부에 장착된 다음에는, 상기 프로텍터(40)의 상부에 캡 어셈블리(23)을 위치시키고 일반적인 전지 공정의 순서를 따라 캔(32)에 대하여 캡 어셈블리(23)를 결합시키게 된다. 이후, 상기 캡 플레이트(35)에 형성된 전해액 주입공(35b)을 통하여 전해액을 주입하고, 이를 밀봉하게 된다. 한편, 또 하나의 전극 탭(31a)은 캔(32)이나 캡 플레이트(35)에 용접이 되어 있다.

상기와 같은 방식으로 제조된 전지(30)는 과충전등의 이상이 발생하게 되어 내부 온도가 상승하게 되면 상기 퓨즈(42)의 온도도 공히 상승하게 된다. 이러한 상태에서, 특정 온도이상으로 승온하게 되면, 상기 퓨즈(42)는 녹아서 끊어지게 된다. 이에 따라, 상기 전극 탭(31b)으로부터 전극 단자(36)까지의 전류의 흐름을 강압적으로 차단시키게 되어서 열폭주등과 같은 이상반응을 미연에 방지할 수 있다.

표 1은 전지의 과충전에 대한 실험치 결과를 나타낸 것이다.

비교예1 비교예2 실시예 1C 작동여부 - 50/50 50/50 불량여부 양호 양호 양호 2C 작동여부 - 48/50 50/50 불량여부 불량 불량 양호 3C 작동여부 - 50/50 50/50 불량여부 불량 양호 양호

여기서, 0.5C, 1C 및 2C는 방전율을 의미하는 것이고, nC는 1/n 시간동안 전지의 용량만큼의 전류를 보내어 충방전을 수행한다는 것을 의미한다. N2/N1에서 N1은 전지의 총개수이고, N2는 불량이 발생하지 않은 전지의 총개수이다. 그리고, 비교예 1은 보호소자가 미장착된 경우이고, 비교예 1은 종래의 보호소자를 장착한 경우이고, 실시예는 본 발명의 서머 프로텍터(40)를 장착한 경우이다.

표를 잠조하면, 보호소자가 미장착된 경우에는 안전성 테스터, 특히 2C, 3C 방전에서 전지가 불안정하게 되어 발화 내지 폭팔하는 것이 일반적이다. 보호소자가 장착된 종래의 경우에는 고율방전이 3C는 전지의 발화 내지 폭팔이 발생하지 않았지만, 2C에서는 50개의 전지중 2개의 전지가 폭팔하였다.

이에 반하여, 본 발명의 서모 프로텍터(40)를 채용한 전지(30)는 1C, 2C, 3C방전에서 상기 퓨즈(42)가 특정 온도에서 작동하게 되어서 발화등 폭팔한 전지가전혀 없다는 것을 알 수 있다. 이는, 상기 서모 프로텍터(40)가 전지(30)의 과충전시 상승된 온도를 감지하여 강압적으로 전류의 흐름을 차단시켜서 가능하다고 할 수 있다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명의 서모 프로텍터가 장착된 이차전지는 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 전지의 과충전으로 인하여 내부의 온도가 상승하게 되면, 캔 내부에 설치되는 서모 프로텍터가 이를 정확하게 감지하여 전류를 완전하게 차단시킴으로써 열폭주등으로부터 연결되지 않게 되어 전지의 안전성을 신뢰할 수 있게 된다.

둘째, 서모 프로텍터가 전지의 내부에 설치되어 있을 경우에도 전해액이 서모 프로텍터측으로 스며드는 현상을 미연에 방지할 수 있게 되어서 특정 온도에서 정확하게 작동하게 된다.

셋째, 안전성을 가지는 보호소자가 전지의 내부에 설치하는 것이 가능하게 되어서 전지의 경박단소화를 가져올 수 있다.

넷째, 전지의 내부 온도 상승시 캔의 내부에서 이를 감지하는 것이 가능하게 되어서 가장 정확한 시점에서 전류의 차단을 가능하게 되어 전지의 열적 변화에 가장 신속하게 작동하는 것이 가능하다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 양극판, 세퍼레이터, 음극판순으로 권회된 전지부;
    상기 전지부가 수용되는 공간을 제공하며, 전해액이 주입된 캔;
    상기 캔의 상부에 결합되는 캡 어셈블리; 및
    상기 캔의 내부에 설치되며, 상기 전지부로부터 인출된 전극 탭과 상기 캡 어셈블리에 인출된 전극 단자를 상호 통전시키고, 과충전시 전류의 흐름을 선택적으로 차단시키는 서모 프로텍터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 서모 프로텍터가 장착된 이차전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 서모 프로텍터는,
    몸체부와, 상기 몸체부에 장착되는 퓨즈와, 상기 퓨즈의 단부에 각각 연결되는 복수개의 리드와, 상기 리드중 하나와 전기적으로 연결되는 접속 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 서모 프로텍터가 장착된 이차전지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 몸체부는 리드가 연결된 퓨즈가 장착되는 면을 제공하고, 그 크기는 캔의 크기보다 크게 형성되어 억지끼워맞춤으로 설치된 것을 특징으로 하는 서모 프로텍터가 장착된 이차전지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 몸체부는 전지 내부의 온도상승으로 인한 열적 팽창으로 그 외면이 캔의 내벽에 밀착되어서 상기 캔의 내벽과 몸체부 외면사이로 전해액의 누수를 차단가능한 사출물인 것을 특징으로 하는 서모 프로텍터가 장착된 이차전지.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 퓨즈는 일단부가 상기 전극 단자와 전기적으로 연결되는 단자 리드와 용접되고, 타단부가 상기 전극 탭과 전기적으로 연결되는 탭 리드와 용접된 것을 특징으로 하는 서모 프로텍터가 장착된 이차전지.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 퓨즈와 리드가 접속되는 부분에는 밀폐성을 강화시키기 위하여 밀봉부재가 형성되는 것을 특징으로 하는 서모 프로텍터가 장착된 이차전지.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 접속 수단은 박판으로 된 리드와, 상기 리드 주위를 감싸는 고분자 수지로 된 필름으로 이루어진 것을 특징으로 하는 서모 프로텍터가 장착된 이차전지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 접속 수단은 상기 몸체부에 인서트 사출에 의하여 일체형으로 형성된 것을 특징으로 하는 서모 프로텍터가 장착된 이차전지.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 리드는 상기 탭 리드와 용접가능하도록 상기 몸체부 상부로 상부 리드가 돌출되고, 상기 전극 탭과 용접가능하도록 상기 몸체부 하부로 상기 상부 리드와 일체로 된 하부 리드가 돌출된 것을 특징으로 하는 서모 프로텍터가 장착된 이차전지.
  10. 제1항 또는 제9항에 있어서,
    상기 전극 탭은 상기 하부 리드와 전기적으로 연결되고, 상기 상부 리드는 탭 리드와 전기적으로 연결되고, 상기 퓨즈를 통하여 상기 탭 리드는 단자 리드와 전기적으로 연결되고, 상기 단자 리드는 상기 전극 단자와 연결되어 하나의 전류의 흐름이 형성되며, 과충전시에는 상기 퓨즈가 녹아 끊어지게 되어 전류의 흐름을 차단한 것을 특징으로 하는 서모 프로텍터가 장착된 이차전지.
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