KR100528915B1 - 이차전지 - Google Patents

이차전지 Download PDF

Info

Publication number
KR100528915B1
KR100528915B1 KR10-2003-0033339A KR20030033339A KR100528915B1 KR 100528915 B1 KR100528915 B1 KR 100528915B1 KR 20030033339 A KR20030033339 A KR 20030033339A KR 100528915 B1 KR100528915 B1 KR 100528915B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
variable plate
terminal cap
insulating
opening
plate
Prior art date
Application number
KR10-2003-0033339A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20040101651A (ko
Inventor
김영택
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성에스디아이 주식회사 filed Critical 삼성에스디아이 주식회사
Priority to KR10-2003-0033339A priority Critical patent/KR100528915B1/ko
Priority to JP2004007984A priority patent/JP4217632B2/ja
Priority to CNB2004100421721A priority patent/CN100411235C/zh
Priority to US10/847,365 priority patent/US8580424B2/en
Publication of KR20040101651A publication Critical patent/KR20040101651A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100528915B1 publication Critical patent/KR100528915B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/342—Non-re-sealable arrangements
    • H01M50/3425—Non-re-sealable arrangements in the form of rupturable membranes or weakened parts, e.g. pierced with the aid of a sharp member
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/574—Devices or arrangements for the interruption of current
    • H01M50/581—Devices or arrangements for the interruption of current in response to temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
    • H01M50/102—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/109—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by their shape or physical structure of button or coin shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/574—Devices or arrangements for the interruption of current
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

본 발명에 따른 이차 전지는, 상단에 개구부를 가지고, 발전수단을 수납하는 캔과; 개구부에 설치되며, 발전수단의 어느 한 전극과 연결되는 것으로 허용치 이상으로 상승된 내부 압력에 의해 변형되는 가변 플레이트와; 가변 플레이트의 상방에 배치되고, 가변 플레이트와 상호 전기적으로 연결되는 터미널 캡과; 가변 플레이트와 터미널 캡 사이에 배치되고, 가변 플레이트의 변형에 따라 파단되는 파단부를 가지는 절연인쇄기판과; 터미널 캡의 하부면에 형성되는 것으로, 절연인쇄기판의 파단된 부분이 터미널 캡과 직접적으로 접촉되어 전류가 통하는 것을 방지하는 절연부; 및 개구부의 내측면에 설치되는 것으로, 가변 플레이트와 절연 플레이트 및 터미널 캡을 캔과 절연시키는 가스켓;을 구비한다.

Description

이차 전지{Secondary battery}
본 발명은 전지의 비정상적인 작동에 따라 내부 압력이 상승했을 때, 전류를 차단하여 전지의 안전성을 도모하는 전류차단수단의 작동 신뢰성을 높일 수 있는 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지는 재충전이 가능하고 소형화 및 대용량화가 가능한 것으로, 대표적으로 니켈 수소(Ni-MH)전지, 리튬(Li)전지, 리튬 이온(Li-ion)전지, 폴리머 리튬(PLI)전지가 사용되고 있다. 또한, 이러한 이차 전지는 외관상 원통형 전지와, 각형 전지 및, 파우치형 전지로 구분된다.
이들 이차 전지는 기재에 활물질을 도포하고 이를 건조, 롤 프레스 및, 절단하여 형성시킨 양극 및 음극과 그 사이에 세퍼레이터를 삽입하여 권취시킨 젤리-롤(Jelly-Roll)형의 전극 조립체, 즉, 발전요소를 사용한다. 원통형 전지는 상기 발전요소를 원통형 캔에 수납하고 전해액을 주입 후, 밀봉하는 것이고, 각형 전지는 상기 발전요소를 압박하여 평평하게 한 다음 각형 캔에 수납하는 것이다.
상기와 같은 이차전지 중 원통형 이차전지에는 과충전이나 이상 작동에 의해 전지의 내부 압력이 허용치 이상으로 상승될 경우, 그 내부 압력에 의해 소정 형상의 플레이트가 파단되어 전류의 흐름을 차단하는 전류차단장치가 구비된다.
그 일 예로, 미국 특허 제 5,418,082호에는 전류차단수단을 갖는 밀폐전지가 개시되어 있는데, 상기 밀폐전지에는 캔의 개구부에 내압을 받아 변형하는 안전 밸브가 가스켓을 개재하여 밀봉 결합되어 있다. 상기 안전 밸브에는 하향 돌기가 구비되어 있고, 상기 하향 돌기는 발전요소의 전극 탭이 용접된 금속 박판과 용접 결합되어 있다. 따라서, 전지 내부에서 압력이 상승하여 상기 안전 밸브의 하향 돌기가 상향 변형되면, 안전 밸브의 돌기와 금속 박판의 용접 결합이 분리됨으로써 전류가 차단될 수 있다.
상기와 같은 전류차단수단을 구비한 밀폐전지에 있어서, 전류의 차단 여부는 안전 밸브의 돌기와 금속 박판의 용접 품질에 영향을 많이 받는데, 실제 용접시 작용하는 많은 변수들로 인해 용접 조건을 정확히 맞추기 어려우므로 전류차단수단의 신뢰성을 보장하기가 어렵다. 또한, 안전 밸브의 돌기와 금속 박판의 용접부가 시간의 경과에 따라 전해액과 반응하여 산화되거나 강도가 약해져 외부 충격에 쉽게 분리되는 등 작동 압력의 오차가 발생하여, 전지 안전성의 신뢰도에 치명적인 영향을 미칠 수 있게 된다.
이러한 종래에 따른 밀폐전지의 전류차단수단의 단점을 개선하기 위한 것으로서, 본 출원인이 출원한 대한민국 공개특허공보 제2001-81549호 및 제2001-81550호에, 보다 신뢰성 있는 전류차단수단이 구비된 밀폐전지가 개시되어 있으며, 이들 중 제2001-81549호에 개시된 것을 도 1에 나타내었다.
도시된 바와 같이, 밀폐전지는 양극, 음극 및 세퍼레이터로 구비된 발전수단(11)이 수납되는 캔(10)과, 상기 캔(10)의 개구부에 가스켓(12)을 개재하여 결합 밀봉되고 전지 내압에 의해 상향 변형되며 상기 발전수단(11)의 전극 탭(11a)과 접속되는 가변 플레이트(13)와, 상기 가변 플레이트(13)의 상부에 배치되는 전류차단수단(14)과, 상기 전류차단수단(14)의 상부에 배치되는 PTC 소자(15) 및, 상기 PTC 소자(15)의 상부에 배치되는 터미널 캡(16)을 포함하여 구성된다.
상기 전류차단수단(14)은 가변 플레이트(13)의 변형 중심 상부를 가로지르도록 설치된 트래버스(traverse,17a)를 포함하는 절연인쇄기판(17)과, 상기 절연인쇄기판(17)의 상부 및 하부에 각각 형성된 상부 및 하부 도전박막(18)(19)과, 상기 상부 및 하부 도전박막(18)(19)을 서로 연통시켜주는 연통 수단(14a)과, 상기 절연인쇄기판(17)의 트래버스(17a)에 구비된 파단부(14b)를 구비하며, 상기 상부 도전박막(18)은 일측 단부만이 터미널 캡(16)과 연통되도록 상기 트래버스(17a)보다 짧게 형성되어 있으며, 상기 하부 도전박막(19)은 상기 상부 도전박막(18)에 반비례하는 길이비로 그 단부가 상부 도전박막(18)과 일부 겹치도록 형성되어 있다.
상기와 같은 전류차단수단(14)에서는 전지 내압이 허용치 이상으로 상승하면 도 2에 도시된 바와 같이, 가변 플레이트(13)가 상향 변형되고, 이에 따라 절연인쇄기판(17)의 트래버스(17a)에 형성된 파단부(14b)가 파단되면서 전류가 차단되는 것으로, 전류의 차단 여부가 가변 플레이트(13)의 기계적 변형에 따른 파단부(14b)의 파단에 기인하므로, 전류 차단에 보다 신뢰성을 줄 수 있다.
그런데, 상기와 같이 절연인쇄기판(17)이 파단부(14b)를 통하여 파단되어지면, 상기 절연인쇄기판(17)의 파단된 부분들이 상기 터미널 캡(16)측으로 향하게 되어 상기 절연인쇄기판(17)에 형성된 상부 및 하부 도전박막(18)(19)의 파단된 부분 등을 통하여 상기 터미널 캡(16)과 쇼트되어 통전될 수 있다. 이러한 현상은 상기 전류차단수단(14)이 작동된 후에도 전류가 차단되지 않게 하므로 전지의 안정성을 확보할 수 없게 한다. 이를 방지하기 위하여 상기 상부 및 하부 도전박막(18)(19)에 절연막이 형성되어 있으나, 상부 및 하부 도전박막(18)(19)의 파단되어진 부분에는 절연막이 형성되어 있지 않으므로 상기와 같은 현상이 발생될 가능성이 높으며, 전지의 조립과정에서도 절연막이 손상될 우려가 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전지 내부의 압력 상승 시 전류를 차단하는 전류차단수단의 작동 신뢰성과 전지의 안정성을 충분히 확보할 수 있는 이차 전지를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차 전지는,
상단에 개구부를 가지고, 발전수단을 수납하는 캔과;
상기 개구부에 설치되며, 상기 발전수단의 어느 한 전극과 연결되는 것으로 허용치 이상으로 상승된 내부 압력에 의해 변형되는 가변 플레이트와;
상기 가변 플레이트의 상방에 배치되고, 상기 가변 플레이트와 상호 전기적으로 연결되는 터미널 캡과;
상기 가변 플레이트와 터미널 캡 사이에 배치되고, 상기 가변 플레이트의 변형에 따라 파단되는 파단부를 가지는 절연인쇄기판과;
상기 터미널 캡의 하부면에 형성되는 것으로, 상기 절연인쇄기판의 파단된 부분이 상기 터미널 캡과 직접적으로 접촉되어 전류가 통하는 것을 방지하는 절연부; 및
상기 개구부의 내측면에 설치되는 것으로, 상기 가변 플레이트와 절연 플레이트 및 터미널 캡을 상기 캔과 절연시키는 가스켓;을 구비하여 된 것을 특징으로 한다.
상기 절연인쇄기판의 상면 및 하면에는, 상기 절연인쇄기판을 관통하여 형성된 단자부에 의하여 상호 통전되는 상부 및 하부 도전박막이 더 구비된 것이 바람직하다.
상기 파단부는 상기 절연인쇄기판의 중앙을 가로질러 형성된 브릿지에 형성된 적어도 하나의 홀을 포함하여 된 것이 바람직하다.
상기 절연부는 자외선 경화제 또는 절연 테이프로 형성된 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지가 도시되어 있으며, 도 4에는 도 3에 있어서의 캡 어셈블리가 상세히 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 이차 전지는 상단에 개구부(211)를 갖는 원통형의 캔(210)과, 상기 캔(210)의 내부에 수납되는 발전수단(220)과, 상기 캔(210)의 개구부(211)를 밀봉하는 캡 어셈블리(230)를 구비한다.
상기 캔(210)의 내부에 수납되는 발전수단(220)은, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 양극판 및 음극판 사이에 세퍼레이터를 개재하여 권취한 전극 조립체와, 전해액으로 구성될 수 있다.
그리고, 리튬 이차전지일 경우에는, 상기 양극판은 스트립 형상의 알루미늄 박판으로 된 양극 집전체를 구비하며, 상기 양극 집전체의 적어도 일면에는 양극 활물질을 포함한 양극합제가 코팅되는데, 상기 양극합제는 리튬계 산화물의 양극 활물질에, 바인더, 가소제, 도전재 등이 함유된 혼합물로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 음극판은 스트립 형상의 구리 박판으로 된 음극 집전체를 구비하며, 상기 음극 집전체의 적어도 일면에는 음극합제가 코팅되는데, 상기 음극합제는 탄소재의 음극 활물질에, 바인더, 가소제, 도전재 등이 함유된 혼합물로 이루어질 수 있다.
이러한 양극판의 일측과 음극판의 일측 사이와, 양극판의 타측에는 각각 세퍼레이터가 설치되고, 이들이 권취되어 전극 조립체를 형성한다. 상기 세퍼레이터는 양극판과 음극판 사이를 상호 절연하는 한편, 극판들간에 활물질 이온이 교환될 수 있게 한다. 상기 세퍼레이터는 폴리에틸렌 수지막으로 이루어질 수 있으며, 전해액은 리튬염에 유기용매가 혼합된 액이 사용될 수 있다.
상기 발전수단(220)의 전극 조립체로부터는 제1전극 탭(221)이 상부로 인출되는데, 상기 제1전극 탭(221)은 양극판과 결합된 양극 탭일 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되지 않고, 상기 제1전극 탭은 음극판과 결합된 음극 탭일 수도 있다.
또한, 상기 전극 조립체로부터 제2전극 탭(미도시)이 인출되는데, 상기 제2전극 탭은 캔(210)의 바닥부로 인출되어 캔의 내벽과 용접됨으로써, 캔(210) 자체를 제2전극 탭과 동일한 극성을 갖도록 할 수 있다.
상기와 같은 발전수단(220)이 수납되는 캔(210)은 알루미늄으로 이루어질 수 있으며, 개구부(211)와 발전수단(220)과의 사이에 비딩부(212)를 구비함으로써, 발전 수단(220)의 전극 조립체가 캔(210) 내부에서 유동하지 않게 된다.
한편, 상기 캔(210)의 개구부(211)를 밀봉하는 캡 어셈블리(230)는 상기 개구부(211)에 설치되고, 상기 발전수단(220)의 제1전극 탭(211)이 연결되는 가변 플레이트(231)와, 상기 가변 플레이트(231)의 상부에 배치되는 절연인쇄기판(232)과, 상기 절연인쇄기판(232)의 상부에 배치되는 터미널 캡(234)과, 상기 개구부(211)의 내측면과 상기 가변 플레이트(231)와 절연인쇄기판(232) 및 터미널 캡(234)의 사이에 개재되어 이들(231)(232)(233)과 상기 캔(210) 사이를 절연시키는 가스켓(240)을 포함하여 구성된다.
상기 가변 플레이트(231)는 도 4에서 볼 수 있듯이, 원판상으로 형성되어 전지의 내부에서 발생한 압력에 의하여 그 압력이 작용하는 방향, 즉, 터미널 캡(234)측으로 변형한다. 상기 가변 플레이트(231)는 조립 단계에서 터미널 캡(234)의 반대측인 전지의 내측 방향으로 변형될 수 있는데, 이를 방지하기 위한 것으로 상기 가변 플레이트(231)의 하측에 보강 비이드(231a)가 형성되어 있다.
상기 가변 플레이트(231)의 상부에 설치되는 절연인쇄기판(232)은 가변 플레이트(231)와 터미널 캡(234)의 사이에 설치되어 평상시에는 상기 가변 플레이트(231)와 터미널 캡(234)사이를 통전시켜 주고, 전지의 비정상적인 작동으로 전지의 내부 압력이 허용치 이상으로 상승될 때에는 상기 가변 플레이트(231)의 변형에 의해 파단됨으로써, 전류 흐름을 차단하는 전류차단수단으로 작동한다.
상기 절연인쇄기판(232)은, 링 형상의 제1본체부(232a)와, 그 상부 및 하부로 결합되는 상부 및 하부 도전박막(235)(236)을 구비한다. 상기 제1본체부(232a)는 열경화성 수지재인 페놀수지, 우레아수지, 멜라민수지, 푸란수지, 에폭시수지, 알킬드수지, 폴리아미드, 폴리우레탄 등으로 형성될 수 있다.
상기 제1본체부(232a)에는 그 중공부를 가로지르도록 제1브릿지(232b)가 형성되는데, 상기 제1브릿지(232b)는 상기 가변 플레이트(231)의 변형 중심부를 가로지르도록 형성된다. 상기 제1브릿지(232b)에는 가변 플레이트(231)의 변형 압력에 의해 파단될 수 있는 적어도 하나의 파단부(237)가 형성되어 있다.
상기 파단부(237)는 구조적으로 취약하게 홀 형상으로 이루어져 있으며, 상기 제1브릿지(232b)의 중앙 및 양단부측에 각각 위치되는 것이 바람직하다. 한편, 도시하지는 않았지만, 상기 파단부에서의 파단을 보조하기 위하여 파단부의 양측에 홈들이 형성될 수도 있다.
상기 제1본체부(232a)의 상부에 결합되는 상부 도전박막(235)은 링 형상의 제2본체부(235a)와 그 중공부를 가로지르도록 제2브릿지(235b)가 형성되어 있으며, 마찬가지로 상기 제1본체부(232a)의 하부에 결합되는 하부 도전박막(236)은 링 형상의 제3본체부(236a)와 그 중공부를 가로지르는 제3브릿지(236b)가 형성되어 있다. 그리고, 상기 제2,3브릿지(235b)(236b)는 상기 제1브릿지(232b)의 상부 및 하부에 각각 결합된다. 그리고, 상기 제2브릿지(235b)의 양단부에도 상기 제1브릿지(232b)에서와 같은 파단부(237)가 형성되어 있으며, 마찬가지로 상기 제3브릿지(236b)의 양단부에도 파단부(237)가 형성되어 있다.
상기 상부 도전박막(235) 및 하부 도전박막(236)은, 상기 절연인쇄기판(232)에 대하여 도전박막이 인쇄되어 형성되거나, 별도의 도전박막이 접합되어 형성될 수 있다. 한편, 상기 절연인쇄기판, 상부 및 하부 도전박막은 제1,2,3본체부가 생략된 구조를 가질 수도 있으며, 상기 제1,2,3본체부와 제1,2,3브릿지가 별개로 제조된 후 결합될 수도 있으므로 전술한 바에 한정되지는 않는다.
그리고, 상기 가변 플레이트(231)와 터미널 캡(234) 사이의 전기적인 연결 회로를 구성하기 위하여, 상기 절연인쇄기판(232)의 제1브릿지(232b)에 마련된 중앙의 파단부(237)는 비어 홀(via hole)로 이용될 수 있다. 즉, 상기 비어 홀의 내부에 단자부(238)가 위치되는데, 상기 단자부(238)는 비어 홀에 전도성 막대를 삽입하거나, 비어 홀의 내벽을 전도성 물질로 인쇄함으로써 형성될 수 있다.
상기와 같이 형성된 단자부(238)에 상응되게 상부 및 하부 도전박막(235)(236)의 제2,3브릿지(235b)(236b)에도 홀이 형성되어 있다. 이에 따라, 상기 단자부(238)와 상부 및 하부 도전박막(235)(236)을 매개로 상기 가변 플레이트(231)와 터미널 캡(234) 사이가 상호 통전될 수 있게 된다.
한편, 상기 상부 도전박막(235)의 제2브릿지(235b)는 파단부(237)의 파단시 전기적인 연결을 차단하기 위하여 그 전체 길이를 상기 제1브릿지(232b)의 길이보다 짧게 형성할 수 있다. 마찬가지로, 상기 하부 도전박막(236)의 제3브릿지(236b)도 상기 제2브릿지(235b)에 대응하여 상기 제1브릿지(232b)의 길이보다 짧게 형성할 수 있다. 상기 제2브릿지(235b)와 제3브릿지(236b)는 서로 엇갈리도록 배치되어 그 일부가 서로 겹치도록 한다. 상기와 같이 겹치는 영역에 단자부(238)가 배치된다.
그리고, 상기 터미널 캡(234)과 절연인쇄기판(232) 사이에는 전류 제한기(233)가 설치될 수 있는데, 상기 전류 제한기(233)는 전지가 안전 온도 이상으로 승온될 때에 급격하게 저항을 발생시켜 전류 흐름을 통제 및 차단하는 것으로, PTC 소자가 이용될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 절연인쇄기판(232)은 도 5에 도시된 바와 같이, 전지의 내압 상승에 의해 가변 플레이트(231)가 상향 돌출되고, 그 압력에 의해 파단부(237)가 끊어져 전류 흐름을 차단할 때, 상부 및 하부 도전박막(235)(236)의 파단된 부분 또는 절연인쇄기판(232)의 인쇄부가 터미널 캡(234)에 접촉됨으로써 전류가 통하는 것을 방지할 수 있도록, 상기 터미널 캡(234)의 하부면에 절연부(241)가 형성되어 있다.
상기 절연부(241)는 절연성 물질로 형성되는데, 바람직하게는 자외선 경화제가 이용될 수 있다. 상기 자외선 경화제는 자외선 빛을 이용하여 액상의 수지를 고상의 수지로 변화시키는 경화제로서, 그 도포방법은 인쇄, 프린트, 스프레잉, 디핑(dipping)등에 의할 수 있다. 또한, 상기 절연부(241)는 절연 테이프를 부착시켜 형성될 수도 있다. 그리고, 상기 절연부(241)는 상기 절연인쇄기판(232)의 파단된 부분이 터미널 캡(234)에 접촉되지 않을 정도로 충분한 영역으로 형성되는 것이 바람직하다.
상기와 같이 구성된 캡 어셈블리(230)는 캔(210)의 개구부(211)의 내측, 즉 비딩부(212)의 상부로 가변 플레이트(231), 절연인쇄기판(232), 전류 제한기(233) 및, 터미널 캡(234)을 순차로 적층시킨 후, 이들(231)(232)(234)과 상기 개구부(211) 사이에 절연성 소재로 구비된 가스켓(240)을 개재한 다음 클램핑함으로써 조립된다.
한편, 상기 절연인쇄기판(232)이 파단되어 전류가 차단된 후에도 내부 압력의 상승이 계속될 수 있기 때문에 제2의 안전수단으로서 내부 가스를 배출시켜 폭발을 방지하는 방폭 장치가 마련될 수 있다. 상기 방폭 장치는 가변 플레이트(231)에 홈 형상으로 구비된 안전변(239)을 구비하며, 내부 압력의 상승에 따라 상기 안전변(239)이 파단되어 도 5에 도시된 바와 같이, 가변 플레이트(231)에 구멍이 형성됨으로써 내부 가스 및 전해액이 외부로 배출될 수 있다. 상기 안전변(239)은 기계적인 방법이나 에칭 및 전기 주형법으로 형성될 수 있다.
상기와 같은 구성을 가진 이차 전지의 작용을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 이차 전지는 전지의 오용, 쇼트 및 기타 악조건에 의해 전지의 내부 압력이 상승할 경우, 도 5에 도시된 바와 같이, 전류차단수단의 작동으로 가변 플레이트(231)가 터미널 캡(234)측으로 변형되고, 이러한 변형에 따른 압력에 의하여 절연인쇄기판(232)의 파단부(237)가 파단됨으로써, 전류의 흐름이 차단된다.
상기와 같이 절연인쇄기판(232)이 파단되어지면, 절연인쇄기판(232)의 파단된 부분은 터미널 캡(234)측으로 향하게 되는데, 상기 터미널 캡(234)의 하부면에는 본 발명의 일 특징에 따른 절연부(241)가 마련되어 있음으로 인해, 상기 절연인쇄기판(232)의 파단된 부분, 즉 절연인쇄기판(232)의 인쇄부 또는 상부 및 하부 도전박막(235)(236)의 파단된 부분이 터미널 캡(234)과 접촉되어 전류가 통하는 것이 방지됨으로써, 상기 전류차단수단의 작동 신뢰성 및 전지의 안정성을 충분히 확보할 수 있게 된다.
한편, 상기와 같이 전류가 차단된 후에도 전지의 내부 압력이 계속 상승할 경우에는 도 5에 도시된 바와 같이, 가변 플레이트(231)의 안전변(239)이 파단되어 가변 플레이트(231)에는 구멍이 형성되고, 상기 구멍을 통해 가스 및 전해액이 배출되어 터미널 캡(234)에 마련된 통기공(234a)을 통해 외부로 배출되어진다. 상기와 같이 가스 및 전해액을 외부로 배출될 수 있게 됨에 따라 전지의 폭발을 미연에 방지할 수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 이차 전지는, 전지의 오용, 쇼트 및 기타 악조건에 의해 전지의 내부 압력이 상승할 경우에 전류의 흐름을 원활하게 차단할 수 있으며, 폭발 위험이 있을 경우에 가스 및 전해액을 원활히 배출시킴으로써 전지의 안전성을 확보할 수 있다.
또한, 터미널 캡의 하부면에 절연부를 구비하여, 전류 차단 후에도 절연인쇄기판의 파단된 부분이 터미널 캡과 접촉되어 이들간에 전류가 통하는 것을 방지할 수 있으므로 전류차단수단의 작동 신뢰성을 높일 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 이차 전지에 대한 단면도.
도 2는 도 1에 있어서, 캡 어셈블리를 도시한 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에 대한 단면도.
도 4는 도 3에 있어서, 캡 어셈블리를 도시한 분해 사시도.
도 5는 도 3의 이차 전지에 있어서, 전류차단수단 및 안전변이 작동된 상태를 나타낸 단면도.
〈도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명〉
210..캔 220..발전수단
230..캡 어셈블리 231..가변 플레이트
232..절연인쇄기판 233..전류 제한기
234..터미널 캡 235..상부 도전박막
236..하부 도전박막 237..파단부
238..단자부 239..안전변
240..가스켓 241..절연부

Claims (6)

  1. 상단에 개구부를 가지고, 발전수단을 수납하는 캔과;
    상기 개구부에 설치되며, 상기 발전수단의 어느 한 전극과 연결되는 것으로 허용치 이상으로 상승된 내부 압력에 의해 변형되는 가변 플레이트와;
    상기 가변 플레이트의 상방에 배치되고, 상기 가변 플레이트와 상호 전기적으로 연결되는 터미널 캡과;
    상기 가변 플레이트와 터미널 캡 사이에 배치되는 것으로, 상기 가변 플레이트의 변형에 따라 파단되는 파단부와, 상면 및 하면에 각각 형성되고 단자부에 의해 상호 통전되는 상부 도전부 및 하부 도전부를 구비한 절연인쇄기판과;
    상기 터미널 캡의 하부면에 형성되는 것으로, 상기 절연인쇄기판의 파단된 부분이 상기 터미널 캡과 직접적으로 접촉되어 전류가 통하는 것을 방지하는 절연부; 및
    상기 개구부의 내측면에 설치되는 것으로, 상기 가변 플레이트와 절연 플레이트 및 터미널 캡을 상기 캔과 절연시키는 가스켓;을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 단자부는 상기 상부 도전부와 하부 도전부 사이에서 상기 절연인쇄기판을 관통하여 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 파단부는 상기 절연인쇄기판의 중앙을 가로질러 형성된 브릿지에 형성된 적어도 하나의 홀을 포함하여 된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 절연부는 자외선 경화제 또는 절연 테이프로 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  5. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 가변 플레이트는 내부 압력에 의해 파단되는 안전변을 더 포함하여 된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  6. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 절연인쇄기판과 상기 터미널 캡 사이에는 내부의 온도가 안전 온도 이상으로 상승하게 되면 전류 흐름을 억제 및 차단하는 전류 제한기가 더 구비된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
KR10-2003-0033339A 2003-05-26 2003-05-26 이차전지 KR100528915B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2003-0033339A KR100528915B1 (ko) 2003-05-26 2003-05-26 이차전지
JP2004007984A JP4217632B2 (ja) 2003-05-26 2004-01-15 二次電池
CNB2004100421721A CN100411235C (zh) 2003-05-26 2004-05-10 可再充电电池
US10/847,365 US8580424B2 (en) 2003-05-26 2004-05-18 Rechargeable battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2003-0033339A KR100528915B1 (ko) 2003-05-26 2003-05-26 이차전지

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20040101651A KR20040101651A (ko) 2004-12-03
KR100528915B1 true KR100528915B1 (ko) 2005-11-16

Family

ID=33448245

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2003-0033339A KR100528915B1 (ko) 2003-05-26 2003-05-26 이차전지

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8580424B2 (ko)
JP (1) JP4217632B2 (ko)
KR (1) KR100528915B1 (ko)
CN (1) CN100411235C (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11024922B2 (en) 2017-03-23 2021-06-01 Lg Chem, Ltd. Cap assembly comprising guide member for preventing escape of safety vent

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100423323C (zh) * 2005-01-11 2008-10-01 上海德朗能电池有限公司 组合温控安全阀圆柱锂离子电池
EP2022111A2 (en) * 2006-04-28 2009-02-11 Johnson Controls Technology Company Battery module assembly
CN101188276B (zh) * 2006-11-16 2010-10-13 深圳市比克电池有限公司 一种电池
KR100948001B1 (ko) * 2006-12-11 2010-03-18 주식회사 엘지화학 안전성이 강화된 클림핑 형상의 리튬이온 이차전지
CN201436692U (zh) * 2009-02-12 2010-04-07 上海比亚迪有限公司 一种圆柱形锂二次电池盖帽组件及使用该盖帽组件的电池
WO2011019237A2 (ko) * 2009-08-14 2011-02-17 주식회사 엘지화학 안전성이 향상된 원통형 이차전지
US8501333B2 (en) * 2010-10-21 2013-08-06 Lg Chem, Ltd. Cap assembly and secondary battery using the same
KR101184403B1 (ko) * 2010-10-21 2012-09-19 주식회사 엘지화학 캡 조립체 및 이를 이용한 이차 전지
JP6036527B2 (ja) * 2013-05-08 2016-11-30 株式会社豊田自動織機 蓄電装置
JP6077937B2 (ja) * 2013-05-30 2017-02-08 株式会社豊田自動織機 電流遮断装置及び蓄電装置
US9692038B2 (en) * 2013-11-25 2017-06-27 Tesla, Inc. Cap for electrochemical cell
KR102234381B1 (ko) * 2014-01-07 2021-03-31 삼성에스디아이 주식회사 내열부재를 갖는 이차 전지
JP2016054023A (ja) * 2014-09-02 2016-04-14 株式会社豊田自動織機 蓄電装置
KR102340114B1 (ko) * 2015-02-27 2021-12-15 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
KR102023717B1 (ko) 2016-01-07 2019-09-20 주식회사 엘지화학 2차전지
JP6471735B2 (ja) * 2016-10-11 2019-02-20 トヨタ自動車株式会社 二次電池
CN107871841A (zh) * 2017-10-19 2018-04-03 长沙锂安能电子科技有限公司 一种用于电池的内置式双功能保护装置及电池
US11527800B2 (en) * 2017-12-13 2022-12-13 Samsung Sdi Co., Ltd. Secondary battery
US10573480B2 (en) 2018-06-21 2020-02-25 Littelfuse, Inc. Disc fuse
KR102443898B1 (ko) * 2018-11-12 2022-09-15 주식회사 엘지에너지솔루션 과충전 방지가 가능한 구조를 갖는 배터리 팩 충전 시스템 및 이를 포함하는 자동차
KR102252312B1 (ko) * 2020-07-27 2021-05-14 주식회사 유로셀 부스 바 연결구조를 갖는 원통형 셀 제조방법
WO2022212132A1 (en) 2021-03-31 2022-10-06 Enovix Operations Inc. Electrode assemblies including current limiters, secondary batteries having such electrode assemblies, and methods of testing

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02102330A (ja) 1988-10-12 1990-04-13 Hitachi Ltd 絞り弁制御装置
JPH07130341A (ja) * 1993-11-02 1995-05-19 Fuji Photo Film Co Ltd 非水電池
US5567539A (en) * 1994-05-23 1996-10-22 Fuji Photo Film Co., Ltd. Non-aqueous secondary cell
US5691073A (en) * 1996-04-10 1997-11-25 Duracell Inc. Current interrupter for electrochemical cells
US5879832A (en) * 1996-10-02 1999-03-09 Duracell Inc. Current interrupter for electrochemical cells
JP3498538B2 (ja) 1996-07-09 2004-02-16 松下電器産業株式会社 二次電池及び二次電池用組立封口板
JPH10294093A (ja) 1997-04-17 1998-11-04 Mitsubishi Cable Ind Ltd 密閉型電池の絶縁構造
US6083639A (en) * 1997-08-22 2000-07-04 Duracell Inc. Current interrupter for electrochemical cells
US6127062A (en) * 1998-03-24 2000-10-03 Duracell Inc End cap seal assembly for an electrochemical cell
JP2001006747A (ja) * 1999-06-22 2001-01-12 Sony Corp 非水電解液二次電池
JP3334683B2 (ja) * 1999-06-28 2002-10-15 エヌイーシートーキン株式会社 非水電解液二次電池およびその製造方法
TWI224881B (en) * 2000-01-14 2004-12-01 Sony Corp Nonaqueous electrolyte solution secondary battery
EP1126534B1 (en) * 2000-02-16 2006-08-23 Samsung SDI Co. Ltd. Sealed battery
KR100357950B1 (ko) 2000-02-16 2002-10-25 삼성에스디아이 주식회사 밀폐전지
US6887614B2 (en) * 2001-07-30 2005-05-03 The Gillette Company End cap assembly for an electrochemical cell

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11024922B2 (en) 2017-03-23 2021-06-01 Lg Chem, Ltd. Cap assembly comprising guide member for preventing escape of safety vent

Also Published As

Publication number Publication date
JP4217632B2 (ja) 2009-02-04
KR20040101651A (ko) 2004-12-03
CN1574440A (zh) 2005-02-02
JP2004356086A (ja) 2004-12-16
CN100411235C (zh) 2008-08-13
US20040241536A1 (en) 2004-12-02
US8580424B2 (en) 2013-11-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100528915B1 (ko) 이차전지
KR100871526B1 (ko) 전지팩
US9023498B2 (en) Rechargeable battery
KR101627626B1 (ko) 이차 전지
EP2337110B1 (en) Cap assembly with improved stability and cylindrical secondary battery including the same
JP5356450B2 (ja) 二次電池
EP3276703B1 (en) Pouch-type secondary battery including electrode lead having current limiting function
EP1659651B1 (en) Can-type secondary battery and method of manufacturing the same
EP2597705B1 (en) Rechargeable battery
EP2271192A2 (en) Protection circuit board, secondary battery, and battery pack
KR102250181B1 (ko) 캡 조립체 및 이를 이용한 이차 전지
KR102373537B1 (ko) 전지 모듈
KR100516772B1 (ko) 전극탭을 캔의 단변부에 위치시킨 이차전지
KR100686839B1 (ko) 이차전지
KR100416096B1 (ko) 안전변 장치와 이를 채용한 이차 전지
KR100875111B1 (ko) 안전장치를 구비한 이차전지
KR102348680B1 (ko) 이차 전지
KR100484114B1 (ko) 안전장치를 구비한 이차전지
KR100346386B1 (ko) 이차전지의 안전장치
KR100560487B1 (ko) 리튬 이차전지
KR100472511B1 (ko) 보호회로가 없는 리튬이차전지
KR101305461B1 (ko) 이차 전지
KR20180108282A (ko) 이차 전지
KR100659877B1 (ko) 이차 전지 및 이의 제조방법
KR20000014670A (ko) 이차전지의 전류 차단장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121022

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131024

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141023

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151020

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161028

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171019

Year of fee payment: 13

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181025

Year of fee payment: 14