KR100561309B1 - Cylindrical Li Secondary battery - Google Patents

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KR100561309B1 KR1020040039169A KR20040039169A KR100561309B1 KR 100561309 B1 KR100561309 B1 KR 100561309B1 KR 1020040039169 A KR1020040039169 A KR 1020040039169A KR 20040039169 A KR20040039169 A KR 20040039169A KR 100561309 B1 KR100561309 B1 KR 100561309B1
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Abstract

본 발명은 전극 조립체의 회전에 의한 불량을 방지한 원통형 리튬 이차 전지에 관한 것으로, 상부로 돌출된 양극 탭을 구비하는 양극 전극판과, 하부로 돌출된 음극 탭을 구비하는 음극 전극판과, 상기 양극 전극판 및 음극 전극판 사이에 위치하는 세퍼레이터가 다수회 권취되어 형성된 전극 조립체와; 상기 전극 조립체가 결합되도록 소정 공간을 갖는 원통형 측면판이 형성되고, 상기 원통형 측면판의 하부에는 하면판이 형성되며, 상부는 상기 전극 조립체를 수납하기 위하여 개구된 원통형 캔과; 상기 원통형 캔의 상부와 결합되며, 상기 양극 탭과 접합되는 회전 부재를 구비하는 안전 벤트를 포함하는 캡 조립체와; 상기 원통형 캔에 주입된 전해액을 포함하는 원통형 리튬 이차 전지를 제공하는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a cylindrical lithium secondary battery that prevents a defect caused by the rotation of the electrode assembly, a cathode electrode plate having a positive electrode tab protruding upward, a cathode electrode plate having a negative electrode tab protruding downward, and An electrode assembly formed by winding a separator positioned between the positive electrode plate and the negative electrode plate a plurality of times; A cylindrical side plate having a predetermined space is formed to couple the electrode assembly, a lower surface plate is formed below the cylindrical side plate, and an upper portion of the cylindrical can is opened to accommodate the electrode assembly; A cap assembly coupled to an upper portion of the cylindrical can, the cap assembly including a safety vent having a rotating member joined to the anode tab; It is characterized by providing a cylindrical lithium secondary battery comprising an electrolyte solution injected into the cylindrical can.

이차 전지, 원통형, 회전 부재Secondary Battery, Cylindrical, Rotating Member

Description

원통형 리튬 이차 전지{Cylindrical Li Secondary battery}Cylindrical Lithium Secondary Battery

도 1a는 본 발명의 일실시에에 따른 원통형 리튬 이차 전지를 설명하기 위한 사시도. 1A is a perspective view illustrating a cylindrical lithium secondary battery according to one embodiment of the present invention.

도 1b는 도 1a의 1a-1a 라인에 따른 단면도. 1B is a cross sectional view along line 1a-1a in FIG.

도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 원통형 리튬 이차 전지를 설명하기 위한 평면도. Figure 2a is a plan view for explaining a cylindrical lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.

도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 원통형 리튬 이차 전지를 설명하기 위한 단면도. Figure 2b is a cross-sectional view for explaining a cylindrical lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 원통형 리튬 이차 전지를 설명하기 위한 단면도. 3 is a cross-sectional view illustrating a cylindrical lithium secondary battery according to another embodiment of the present invention.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 원통형 리튬 이차 전지를 설명하기 위한 단면도. 4A and 4B are cross-sectional views illustrating a cylindrical lithium secondary battery according to still another embodiment of the present invention.

(도면의 주요 부위에 대한 부호의 설명)(Explanation of symbols for main parts of drawing)

100; 원통형 리튬 이차 전지 100; Cylindrical lithium secondary battery

110; 전극 조립체 111; 양극 탭110; Electrode assembly 111; Anode tab

112; 상부 절연 플레이트 113; 음극 전극판112; Upper insulation plate 113; Cathode electrode plate

114; 세퍼레이터 115; 양극 전극판114; Separator 115; Anode electrode plate

116; 하부 절연 플레이트 117; 음극 탭116; Lower insulation plate 117; Cathode tab

120; 원통형 캔 121; 측면판120; Cylindrical can 121; Side panels

122; 하면판 130; 캡 조립체122; Bottom plate 130; Cap assembly

131, 231, 331; 회전 부재 132, 232, 332; 안전 벤트131, 231, 331; Rotating members 132, 232, 332; Safety vent

133; 인쇄 회로 기판 134; 양성 온도 소자133; Printed circuit board 134; Positive temperature element

135; 양극 캡 136; 절연 가스켓135; Anode cap 136; Insulation Gasket

140; 전해액 337; 회전 부재를 수납하기 위한 패턴140; Electrolyte solution 337; Pattern for storing the rotating member

본 발명은 리튬 이차 전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전극 조립체의 회전에 의한 불량을 방지한 원통형 리튬 이차 전지에 관한 것이다. The present invention relates to a lithium secondary battery, and more particularly to a cylindrical lithium secondary battery that prevents a defect caused by the rotation of the electrode assembly.

최근에는 셀룰라 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 콤팩트하고 경량화된 전기/전자장치들이 활발하게 개발 및 생산되고 있다. 이러한 휴대용 전기/전자장치들은 별도의 전원이 구비되지 않은 장소에서도 작동될 수 있도록 전지 팩을 내장하고 있다. 내장된 전지 팩은 휴대용 전기/전자장치를 일정기간동안 구동시키기 위해 일정 레벨의 전압을 출력시킬 수 있도록 내부에 적어도 하나의 전지를 구비하고 있다. Recently, compact and lightweight electric / electronic devices such as cellular phones, notebook computers, camcorders, etc. have been actively developed and produced. These portable electric / electronic devices have a battery pack that can be operated in a place where no separate power source is provided. The built-in battery pack includes at least one battery therein for outputting a predetermined level of voltage for driving the portable electric / electronic device for a period of time.

상기 전지 팩은 경제적인 측면을 고려하여 최근에는 충방전이 가능한 이차전지를 채용하고 있다. 이차전지에는 대표적으로, 니켈-카드뮴(Ni-Cd) 전지와 니켈-수소(Ni-MH)전지 및 리튬(Li) 전지와 리튬 이온(Li-ion) 전지 등의 리튬 이차 전지 등이 있다. In view of economical aspects, the battery pack employs a secondary battery capable of charging and discharging. Representative secondary batteries include lithium secondary batteries such as nickel-cadmium (Ni-Cd) batteries, nickel-hydrogen (Ni-MH) batteries, lithium (Li) batteries, and lithium ion (Li-ion) batteries.

특히, 리튬 이차 전지는 작동 전압이 3.6V로서, 휴대용 전자 장비 전원으로 많이 사용되고 있는 니켈-카드뮴 전지나, 니켈-수소 전지보다 3배나 높고, 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 측면에서 급속도로 신장되고 있는 추세이다. In particular, the lithium secondary battery has an operating voltage of 3.6 V, which is three times higher than that of a nickel-cadmium battery or a nickel-hydrogen battery, which is widely used as a power source for portable electronic equipment, and is rapidly expanding in terms of high energy density per unit weight. to be.

이러한 리튬 이차 전지는 주로 양극 활물질로 리튬계 산화물, 음극 활물질로는 탄소재를 사용하고 있다. 일반적으로는, 전해액의 종류에 따라 액체 전해질 전지와, 고분자 전해질 전지로 분류되며, 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬 이온 전지라 하고, 고분자 전해질을 사용하는 전지를 리튬 폴리머 전지라고 한다. 또한, 리튬 이차 전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형과, 각형과, 파우치형을 들 수 있다. Such lithium secondary batteries mainly use lithium-based oxides as positive electrode active materials and carbon materials as negative electrode active materials. In general, a battery is classified into a liquid electrolyte battery and a polymer electrolyte battery according to the type of electrolyte, and a battery using a liquid electrolyte is called a lithium ion battery, and a battery using a polymer electrolyte is called a lithium polymer battery. Moreover, although a lithium secondary battery is manufactured in various shapes, typical shapes include cylindrical shape, square shape, and pouch type.

통상적으로, 상기 원통형 리튬 이차 전지는 양극 활물질이 코팅된 양극 전극판, 음극 활물질이 코팅된 음극 전극판 및 상기 양극 전극판과 음극 전극판 사이에 위치되어 쇼트를 방지하고 리튬 이온(Li-ion)의 이동만을 가능하게 하는 세퍼레이터가 원통 형태로 권취된 전극 조립체와, 상기 전극 조립체가 결합되는 원통형 캔과, 상기 캔을 막아 상기 전극 조립체의 이탈을 억제하는 캡 조립체와, 상기 캔 내측에 주입되어 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 전해액 등으로 이루어져 있다. In general, the cylindrical lithium secondary battery is positioned between a positive electrode plate coated with a positive electrode active material, a negative electrode plate coated with a negative electrode active material, and between the positive electrode plate and the negative electrode plate to prevent a short and prevent lithium ions (Li-ion). An electrode assembly in which a separator allowing only movement of the electrode is wound in a cylindrical shape, a cylindrical can to which the electrode assembly is coupled, a cap assembly that blocks the can to prevent the electrode assembly from being separated, and is injected into the can It consists of electrolyte solution etc. which allow the movement of an ion.

이러한 원통형 리튬 이차 전지는 양극 활물질이 코팅되며 양극 탭이 연결된 양극 전극판, 음극 활물질이 코팅되며, 음극 탭이 연결된 음극 전극판 및 세퍼레이터를 적층한 후, 이를 원통 형태로 권취하여 전극 조립체를 제조한다. The cylindrical lithium secondary battery is coated with a positive electrode active material, a positive electrode plate connected with a positive electrode tab, a negative electrode active material is coated, a negative electrode plate connected with a negative electrode tab, and a separator are laminated, and then wound in a cylindrical form to manufacture an electrode assembly. .

그런 다음, 상기 전극 조립체를 원통형의 캔에 넣은 후, 상기 전극 조립체의 음극 탭을 상기 원통형 캔의 하부면에 용접 등의 방법을 통하여 접합하고, 상기 전극 조립체가 이탈하지 않도록 상기 전극 조립체 상부인 캔의 소정 영역을 비딩(beading)하고, 상기 원통형의 캔에 전해액을 주입한다. Then, the electrode assembly is placed in a cylindrical can, and then the negative electrode tab of the electrode assembly is bonded to the lower surface of the cylindrical can by welding or the like, and the can is the upper part of the electrode assembly so that the electrode assembly is not separated. A predetermined region of bead is beaded and electrolyte is injected into the cylindrical can.

이후에, 상기 원통형 캔의 상부에 캡 조립체를 조립한 후, 상기 원통형 캔 상단을 크리핑(criping)함으로써, 상기 캡 조립체가 원통형 캔에 강하게 결합 및 고정되도록 하여 이차 전지를 완성한다. Subsequently, after assembling the cap assembly on top of the cylindrical can, the top of the cylindrical can is crimped so that the cap assembly is strongly coupled and fixed to the cylindrical can to complete the secondary battery.

그러나, 상기한 바와 같은 원통형 리튬 이차 전지는 각형 이차 전지와 다르게 캔이 원통형으로 형성되어 있으며, 그 캔에 삽입되는 전극 조립체는 원기둥 형태로 되어 있어, 상기 전극 조립체가 캔 내부에서 쉽게 회전될수 있으며, 특히, 상기 전극 조립체의 회전량이 큰 경우에는 상기 양극 탭이 변형되는 유발하는 문제점이 있다. However, the cylindrical lithium secondary battery as described above, unlike the rectangular secondary battery, the can is formed in a cylindrical shape, the electrode assembly inserted into the can has a cylindrical shape, the electrode assembly can be easily rotated inside the can, In particular, when the amount of rotation of the electrode assembly is large, there is a problem that causes the positive electrode tab to deform.

또한, 상기 양극 탭의 변형이 큰 경우에는 그 양극 탭이 상기 세퍼레이터를 파괴하여 상기 양극 전극판과 음극 전극판이 쇼트되는 문제점이 있다. In addition, when the deformation of the positive electrode tab is large, there is a problem that the positive electrode tab breaks the separator and the positive electrode plate and the negative electrode plate are shorted.

본 발명의 목적은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 전극 조립체의 회전에 의한 불량을 방지한 원통형 리튬 이차 전지를 제공하는 데에 그 목적이 있다. An object of the present invention is to solve the above problems of the prior art, the present invention is to provide a cylindrical lithium secondary battery that prevents a defect by the rotation of the electrode assembly.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 상부로 돌출된 양극 탭을 구비하는 양극 전극판과, 하부로 돌출된 음극 탭을 구비하는 음극 전극판과, 상기 양극 전극 판 및 음극 전극판 사이에 위치하는 세퍼레이터가 다수회 권취되어 형성된 전극 조립체와; 상기 전극 조립체가 결합되도록 소정 공간을 갖는 원통형 측면판이 형성되고, 상기 원통형 측면판의 하부에는 하면판이 형성되며, 상부는 상기 전극 조립체를 수납하기 위하여 개구된 원통형 캔과; 상기 원통형 캔의 상부와 결합되며, 상기 양극 탭과 접합되는 회전 부재를 구비하는 안전 벤트를 포함하는 캡 조립체와; 상기 원통형 캔에 주입된 전해액을 포함하는 원통형 리튬 이차 전지를 제공하는 것을 특징으로 한다. The present invention for achieving the above object is located between the positive electrode plate having a positive electrode tab protruding upward, the negative electrode plate having a negative electrode tab protruding downward, and is located between the positive electrode plate and the negative electrode plate An electrode assembly formed by winding the separator a plurality of times; A cylindrical side plate having a predetermined space is formed to couple the electrode assembly, a lower surface plate is formed below the cylindrical side plate, and an upper portion of the cylindrical can is opened to accommodate the electrode assembly; A cap assembly coupled to an upper portion of the cylindrical can, the cap assembly including a safety vent having a rotating member joined to the anode tab; It is characterized by providing a cylindrical lithium secondary battery comprising an electrolyte solution injected into the cylindrical can.

이때, 상기 회전 부재는 상부 회전체와 하부 회전체로 이루어지며, 상부 회전체와 하부 회전체의 접합부의 직경이 상부 회전체 및 하부 회전체의 최대 직경보다 작은 것이 바람직하다. At this time, the rotating member is composed of the upper rotating body and the lower rotating body, it is preferable that the diameter of the junction of the upper rotating body and the lower rotating body is smaller than the maximum diameter of the upper rotating body and the lower rotating body.

상기 상부 회전체 또는 하부 회전체의 직경은 3㎜ 내지 4㎜이며, 상기 상부 회전체와 하부 회전체의 접합부의 직경은 3㎜ 내지 3.5㎜인 것이 바람직하다. It is preferable that the diameter of the upper rotating body or the lower rotating body is 3 mm to 4 mm, and the diameter of the junction of the upper rotating body and the lower rotating body is 3 mm to 3.5 mm.

상기 회전 부재의 높이는 0.8㎜ 내지 1㎜인 것이 바람직하다. It is preferable that the height of the said rotating member is 0.8 mm-1 mm.

상기 회전 부재는 알루미늄, 구리 및 상기 안전 밴트와 동일한 물질 중 선택된 어느 하나의 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. The rotating member is preferably made of any one material selected from the same materials as aluminum, copper, and the safety vent.

상기 회전 부재는 뒤집어진 원뿔대 형상의 회전체일 수도 있다. The rotating member may be an inverted truncated cone-shaped rotating body.

또한, 본 발명은 상부로 돌출된 양극 탭을 구비하는 양극 전극판과, 하부로 돌출된 음극 탭을 구비하는 음극 전극판과, 상기 양극 전극판 및 음극 전극판 사이에 위치하는 세퍼레이터가 다수회 권취되어 형성된 전극 조립체와; 상기 전극 조립체가 결합되도록 소정 공간을 갖는 원통형 측면판이 형성되고, 상기 원통형 측면판 의 하부에는 하면판이 형성되며, 상부는 상기 전극 조립체를 수납하기 위하여 개구된 원통형 캔과; 상기 원통형 캔의 상부에 결합되며, 상기 원통형 캔의 내부를 기준으로 하여 요부(凹部)를 갖는 패턴을 구비하는 안전 벤트를 포함하는 캡 조립체와; 상기 요부(凹部)를 갖는 패턴에 수납되며, 상기 양극 탭과 접합되는 회전 부재와; 상기 원통형 캔에 주입된 전해액을 포함하는 원통형 리튬 이차 전지를 제공하는 것을 특징으로 한다. In addition, the present invention is a positive electrode plate having a positive electrode tab protruding upwards, a negative electrode plate having a negative electrode tab protruding downward, and a separator located between the positive electrode plate and the negative electrode plate wound multiple times An electrode assembly; A cylindrical side plate having a predetermined space is formed to couple the electrode assembly, a lower surface plate is formed below the cylindrical side plate, and an upper portion of the cylindrical can is opened to accommodate the electrode assembly; A cap assembly coupled to an upper portion of the cylindrical can, the cap assembly including a safety vent having a pattern having a recessed portion relative to the inside of the cylindrical can; A rotating member housed in a pattern having the recess and joined to the positive electrode tab; It is characterized by providing a cylindrical lithium secondary battery comprising an electrolyte solution injected into the cylindrical can.

이때, 상기 요부(凹部)를 갖는 패턴 및 상기 회전 부재의 형상은 중심부가 오목한 회전체 또는 뒤집어진 원뿔대 형상의 회전체인 것이 바람직하며, 상기 요부(凹部)를 갖는 패턴의 직경은 상기 회전 부재에 대응하는 부분의 직경 이상인 것이 바람직하다. At this time, the pattern having the recessed portion and the shape of the rotating member are preferably a rotating body having a concave central portion or an inverted truncated conical shape, and the diameter of the pattern having the recessed portion is formed on the rotating member. It is preferable that it is more than the diameter of a corresponding part.

이하 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예를 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도면에 있어서, 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 나타낸다. In the drawings, like reference numerals refer to like elements.

도 1a는 본 발명의 일실시예에 따른 이차 전지를 설명하기 위한 사시도이며, 도 1b는 도 1a의 1a-1a 라인에 따른 단면도이다. 1A is a perspective view illustrating a rechargeable battery according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line 1a-1a of FIG. 1A.

도 2a는 도 1a 및 도 1b에 도시된 원통형 리튬 이차 전지를 설명하기 위한 평면도이며, 도 2b는 도 1a 및 도 1b에 도시된 원통형 리튬 이차 전지를 설명하기 위한 단면도로써, 회전 부재를 구비하는 안전 벤트에 한정하여 도시한 것이다. 2A is a plan view illustrating the cylindrical lithium secondary battery illustrated in FIGS. 1A and 1B, and FIG. 2B is a cross-sectional view illustrating the cylindrical lithium secondary battery illustrated in FIGS. 1A and 1B. It is shown only in the vent.

도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 이차 전지(100)는 충ㆍ방전 시 전압차를 발생시키는 원통형의 전극 조립체(110)와, 상기 전극 조립체(110)를 수납하는 대략 원통형 캔(120)와, 상기 원통형 캔(120) 상부에 조립되어 상기 전극 조립체(110)가 이탈되지 않도록 하며, 상기 전극 조립체의 변형 없이 회전을 가능하게 하는 회전 부재(131)가 설치되어 있는 안전 벤트(132)를 포함하는 캡 조립체(130)와, 상기 원통형 캔(120)에 주입되어 상기 전극 조립체(110) 간에 리튬 이온의 이동이 가능하게 하는 전해액(140)으로 이루어져 있다. 1A and 1B, a secondary battery 100 according to an embodiment of the present invention includes a cylindrical electrode assembly 110 that generates a voltage difference during charging and discharging, and accommodates the electrode assembly 110. The cylindrical can 120 and the rotating can 131 is assembled on the cylindrical can 120 to prevent the electrode assembly 110 from being separated and to allow rotation without deformation of the electrode assembly. And a cap assembly 130 including a safety vent 132, and an electrolyte 140 injected into the cylindrical can 120 to allow movement of lithium ions between the electrode assemblies 110.

상기 전극 조립체(110)는 양극 활물질이 코팅된 양극 전극판(115), 음극 활물질이 코팅된 음극 전극판(113), 상기 양극 전극판(115) 및 음극 전극판(113) 사이에 위치하여 상기 양극 전극판(115)과 음극 전극판(113)의 쇼트(short)를 방지하고 리튬 이온의 이동만 가능하게 하는 세퍼레이터(114)로 이루어진다. 또한, 상기 양극 전극판(115), 음극 전극판(113) 및 세퍼레이터(114)는 대략 원형으로 권취되어 상기 원통형 캔(120)에 수납된다. 이때, 상기 양극 활물질로는 칼코게나이드(chalcogenide) 화합물이 사용되고 있으며, 그 예로 LiCoO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiNi1-xCoxO2(0<x<1), LiMnO2 등의 복합 금속 산화물들이 사용되고 있다. 음극 활물질는 탄소(C) 계열 물질, Si, Sn, 틴 옥사이드, 틴 합금 복합체(composite tin alloys), 전이 금속 산화물, 리튬 금속 나이트라이드 또는 리튬 금속 산화물 등이 사용되고 있다. 또한, 일반적으로 상기 양극 전극판(115)은 알루미늄(Al) 재질, 음극 전극판(113)은 구리(Cu) 재질을 사용하며, 상기 세퍼레이터(114)는 일반적으로 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP)을 사용한다. 또한, 상기 양극 전극판(115)에는 일반적으로 알루미늄(Al) 재질로 이루어지며, 상부로 일정 길이 돌출된 양극 탭(111)이 접합되어 있다. 상기 음극 전극판(113)에는 일반적으로 니켈(Ni) 재질로 이루어지며, 하부로 일정 길이 돌출된 음극 탭(117)이 접합되어 있다. 더불어 상기 전극 조립체(110)의 상ㆍ하부에는 각각 직접적인 캡 조립체(130) 또는 원통형 캔(120)과의 접촉을 피하기 위해 상ㆍ하부 절연 플레이트(112, 116)가 더 부착되어 있다. The electrode assembly 110 is positioned between the positive electrode plate 115 coated with the positive electrode active material, the negative electrode plate 113 coated with the negative electrode active material, the positive electrode plate 115 and the negative electrode plate 113, and The separator 114 prevents short of the positive electrode plate 115 and the negative electrode plate 113 and allows only movement of lithium ions. In addition, the positive electrode plate 115, the negative electrode plate 113, and the separator 114 are wound in a substantially circular shape and accommodated in the cylindrical can 120. In this case, a chalcogenide compound is used as the cathode active material, and complex metal oxides such as LiCoO 2, LiMn 2 O 4, LiNiO 2, LiNi 1-x Cox O 2 (0 <x <1), and LiMnO 2 are used. As the negative electrode active material, carbon (C) -based materials, Si, Sn, tin oxides, composite tin alloys, transition metal oxides, lithium metal nitrides, or lithium metal oxides are used. In addition, in general, the anode electrode plate 115 is made of aluminum (Al), the cathode electrode plate 113 is made of copper (Cu), and the separator 114 is generally polyethylene (PE) or polypropylene ( PP). In addition, the cathode electrode plate 115 is generally made of aluminum (Al), and the anode tab 111 protruding a predetermined length upward is bonded thereto. The cathode electrode plate 113 is generally made of nickel (Ni) and has a cathode tab 117 protruding a predetermined length downward. In addition, upper and lower insulating plates 112 and 116 are further attached to upper and lower portions of the electrode assembly 110 to avoid direct contact with the cap assembly 130 or the cylindrical can 120, respectively.

상기 원통형 캔(120)은 상기 원통형 전극 조립체(110)가 결합될 수 있도록 소정 공간을 가지며 일정 직경을 갖는 원통형 측면판(121)이 형성되어 있고, 상기 원통형 측면판(121)의 하부에는 그 원통형 측면판(121)의 하부 공간을 막은 하면판(122)이 형성되어 있으며, 상기 원통형 측면판(121)의 상부는 상기 전극 조립체(110)를 삽입하기 위하여 개구(開口)되어 있다. The cylindrical can 120 has a cylindrical side plate 121 having a predetermined diameter and having a predetermined diameter so that the cylindrical electrode assembly 110 can be coupled to the cylindrical can 120, and a lower portion of the cylindrical can 120 under the cylindrical side plate 121. A lower plate 122 is formed to block a lower space of the side plate 121, and an upper portion of the cylindrical side plate 121 is opened to insert the electrode assembly 110.

한편, 상기 원통형 캔(120)의 하면판(122) 중앙에 상기 전극 조립체(110)의 음극 탭(117)이 접합됨으로써, 상기 원통형 캔(120) 자체는 음극 역할을 수행하게 된다. 또한, 상기 원통형 캔(120)은 일반적으로 알루미늄(Al), 철(Fe) 또는 이들의 합금으로 형성된다. 더불어 상기 원통형 캔(120)은 상부에서 상기 캡 조립체(130)를 압박하도록 한쪽으로 휘어진 크리핑(criping)부(123)가 형성되고, 하부에서 상부 방향으로 상기 캡 조립체(130)를 압박하도록 안쪽으로 움푹 파인 비딩(beading)부(124)가 더 형성되어 있다. On the other hand, the negative electrode tab 117 of the electrode assembly 110 is bonded to the center of the lower plate 122 of the cylindrical can 120, the cylindrical can 120 itself serves as a negative electrode. In addition, the cylindrical can 120 is generally formed of aluminum (Al), iron (Fe) or an alloy thereof. In addition, the cylindrical can 120 is formed with a crimping portion 123 bent to one side to press the cap assembly 130 from the top, and inward to press the cap assembly 130 from the bottom to the upper direction. A recessed beading portion 124 is further formed.

상기 캡 조립체(130)는 상기 양극 탭(111)이 용접된 동시에, 과충전 또는 이상 발열시 형태가 반전되며, 상기 전극 조립체(110)의 회전에 의한 변형을 방지하는 회전 부재(131)가 설치되어 있는 도전성 안전 벤트(132)와, 상기 도전성 안전 벤트(132) 상부에 전기적 및 기계적으로 연결되어, 상기 안전 벤트(132)의 반전시 회로가 끊어지는 인쇄 회로 기판(PCB, Printed Circuit board, 133)과, 상기 인쇄 회로 기판(133) 상부에 전기적 및 기계적으로 연결되어 소정 온도 이상에서 회로가 끊어지는 양성 온도 소자(134)와, 상기 양성 온도 소자(134)의 상부에 전기적 및 기계적으로 연결되어, 실제의 전류를 외부로 인가하는 도전성 양극캡(135)과, 상기 안전 벤트(132), 인쇄 회로 기판(133), 양성 온도 소자(134) 및 양극캡(135)의 측부 둘레를 감싸는 형태를 하며 상기 원통형 캔(120)으로부터 상기 나열한 것들을 절연시키는 절연 가스켓(136)으로 이루어진다. 이때, 상기 회전 부재(131)의 측면은 상기 안전 벤트(132)와 접촉되어 있으며, 상기 회전 부재(131)의 하측면은 상기 전극 조립체(110) 중 상기 양극 전극판(115)에 부착된 양극 탭(111)이 접합, 고정되어 있다. 이러한 상기 회전 부재(131)는 상기 전극 조립체(110)의 회전에 의한 양극 탭(111)의 변형을 방지하며, 상기 전극 조립체(110)의 회전으로 인한 변형에 의한 양극 전극판(115)과 음극 전극판(113) 사이의 쇼트를 방지하는 역할을 수행한다. The cap assembly 130 is welded to the positive electrode tab 111 at the same time, the shape is reversed when overcharged or overheated, and a rotating member 131 is installed to prevent deformation due to rotation of the electrode assembly 110 A conductive safety vent 132 and an electrically and mechanically connected upper portion of the conductive safety vent 132, the printed circuit board 133 of which a circuit is broken when the safety vent 132 is inverted. And a positive temperature element 134 electrically and mechanically connected to the upper portion of the printed circuit board 133 and disconnected from the circuit at a predetermined temperature or more, and electrically and mechanically connected to an upper portion of the positive temperature element 134. The conductive anode cap 135 for applying the actual current to the outside, and the form around the side of the safety vent 132, the printed circuit board 133, the positive temperature element 134 and the anode cap 135 From the cylindrical can 120 It made of insulating gasket 136 to insulate the listed ones. At this time, the side of the rotating member 131 is in contact with the safety vent 132, the lower side of the rotating member 131 is an anode attached to the positive electrode plate 115 of the electrode assembly 110 The tab 111 is bonded and fixed. The rotating member 131 prevents deformation of the positive electrode tab 111 due to the rotation of the electrode assembly 110, and the positive electrode plate 115 and the negative electrode due to deformation caused by the rotation of the electrode assembly 110. It serves to prevent the short between the electrode plate 113.

상기 전해액(140)은 충ㆍ방전시 전지 내부의 양극 및 음극에서 전기 화학적 반응에 의하여 생성되는 리튬 이온(Li Ion)의 이동 매체 역할을 하며, 이는 리튬염과 고순도 유기 용매류의 혼합물인 비수질계 유기 전해액일 수 있다. 더불어, 상기 전해액(140)은 고분자 전해질을 이용한 폴리머일 수도 있으며, 여기서 상기 전해액의 종류를 한정하는 것은 아니다. The electrolyte 140 serves as a moving medium of lithium ions (Li Ion) generated by an electrochemical reaction at the positive and negative electrodes inside the battery during charging and discharging, which is a non-aqueous quality mixture of lithium salts and high purity organic solvents. The organic electrolyte may be. In addition, the electrolyte 140 may be a polymer using a polymer electrolyte, and the type of the electrolyte is not limited thereto.

한편, 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 원통형 리튬 이차 전지(100)의 안전 벤트(132)의 중앙부에 전극 조립체(110)의 회전에 의한 변형을 방지하기 위한 회전 부 재(131)가 설치되어 있으며, 상기 회전 부재(131)의 측면의 일부 또는 전체는 상기 안전 벤트(132)와 접촉되어 있다. 2A and 2B, a rotation member 131 is installed at the center of the safety vent 132 of the cylindrical lithium secondary battery 100 to prevent deformation due to rotation of the electrode assembly 110. Some or all of the side surfaces of the rotating member 131 are in contact with the safety vent 132.

이때, 상기 회전 부재(131)는 상부 회전체(131a) 및 하부 회전체(131b)를 접합하여 형성하여 상기 접합부의 직경(D3)이 상기 상부 회전체(131a) 및 하부 회전체(131b)의 최대 직경(D1, D2)보다 작은 것이 바람직하다. 이는 상기 회전 부재(131)가 상기 안전 벤트(132)에서 이탈하는 것을 방지하기 위한 것이다. In this case, the rotating member 131 is formed by joining the upper rotating body 131a and the lower rotating body 131b so that the diameter D3 of the joining portion is formed by the upper rotating body 131a and the lower rotating body 131b. It is preferred to be smaller than the maximum diameters D1 and D2. This is to prevent the rotating member 131 from escaping from the safety vent 132.

상기 회전 부재(131)의 상부 회전체(131a) 및 하부 회전체(131b)의 직경(D1, D2)은 4㎜ 내지 3㎜인 것이 바람직하다. 또한, 상기 상부 회전체(131a) 및 하부 회전체(131b)의 접합부의 직경(D2)은 3㎜ 내지 3.5㎜인 것이 바람직하다. Preferably, the diameters D1 and D2 of the upper rotating body 131a and the lower rotating body 131b of the rotating member 131 are 4 mm to 3 mm. In addition, the diameter (D2) of the junction of the upper rotary body 131a and the lower rotary body 131b is preferably 3mm to 3.5mm.

또한, 상기 회전 부재(131)는 0.8㎜ 내지 1.0㎜의 높이(h)를 갖는 것이 바람직하다. 이는 상기 회전 부재(131)의 높이(h)가 0.8㎜ 이하인 경우에는 상기 전극 조립체(110)의 음극 탭(117)과 상기 회전 부재(131)를 일반적으로 용접을 통하여 접합하는데, 이때, 상기 회전 부재(131)가 파손될 우려가 있기 때문이다. 또한, 상기 회전 부재(131)의 높이(h)가 1.0㎜ 이상인 경우에는 상기 전극 조립체(110)와 상기 원통형 캔(120)의 하면판(122) 사이의 이격 거리가 너무 커져서, 상기 원통형 캔(120)의 높이에 비하여 이차 전지의 용량이 작아지는 문제점이 있기 때문이다. In addition, the rotating member 131 preferably has a height h of 0.8 mm to 1.0 mm. When the height h of the rotating member 131 is 0.8 mm or less, the negative electrode tab 117 of the electrode assembly 110 and the rotating member 131 are generally joined by welding. This is because the member 131 may be damaged. In addition, when the height h of the rotating member 131 is 1.0 mm or more, the separation distance between the electrode assembly 110 and the bottom plate 122 of the cylindrical can 120 becomes too large, so that the cylindrical can ( This is because there is a problem that the capacity of the secondary battery becomes smaller than the height of 120).

한편, 상기 회전 부재(131)는 알루미늄(Al), 구리(Cu), 상기 안전 벤트(132)와 동일한 물질 또는 그 등가물로 이루어질 수 있으며, 여기서 그 재질을 한정하는 것은 아니다. Meanwhile, the rotating member 131 may be made of aluminum (Al), copper (Cu), the same material as the safety vent 132 or an equivalent thereof, and the material is not limited thereto.

상기한 바와 같이, 상기 안전 벤트(132)의 중심부에 회전 부재(131)를 구비 하는 이차 전지는 상기 회전 부재(131)에 의하여, 상기 전극 조립체(110)의 회전에 의해 발생할 수 있는 양극 탭(111)의 변형 및 음극 전극판(113)과 양극 전극판(115)의 쇼트 문제를 방지할 수 있다. As described above, the secondary battery including the rotating member 131 at the center of the safety vent 132 may be formed by the rotating member 131, which may be caused by the rotation of the electrode assembly 110. The deformation of the 111 and the short problem between the cathode electrode plate 113 and the anode electrode plate 115 can be prevented.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 원통형 리튬 이차 전지를 설명하기 위한 단면도로써, 회전 부재를 구비하는 안전 벤트에 한정하여 도시한 것이다. FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a cylindrical lithium secondary battery according to another embodiment of the present invention, and is shown as a safety vent having a rotating member.

도 3에 도시된 바와 같은 본 발명의 다른 실시예에 따른 원통형 리튬 이차 전지는 도 2a 및 도 2b에 도시된 원통형 리튬 이차 전지와 구조적으로 유사하다. 다만, 회전 부재(231)가 뒤집어진 원뿔대 형상의 회전체로 이루어진 구조만이 다르다. The cylindrical lithium secondary battery according to another embodiment of the present invention as shown in FIG. 3 is structurally similar to the cylindrical lithium secondary battery shown in FIGS. 2A and 2B. However, only the structure consisting of a truncated cone-shaped rotating body of the rotating member 231 is different.

도 3을 참조하면, 원통형 리튬 이차 전지의 안전 벤트(232)의 중앙부에 전극 조립체의 회전에 의한 변형을 방지하기 위한 뒤집어진 원뿔대 형상의 회전 부재(231)가 설치되어 있으며, 상기 회전 부재(231)의 측면의 일부 또는 전체는 상기 안전 벤트(232)와 접촉되어 있고, 상기 회전 부재(231)의 하측면은 전극 조립체의 양극 탭과 접합되어 있다. Referring to FIG. 3, an inverted truncated cone-shaped rotating member 231 is installed at the center of the safety vent 232 of the cylindrical lithium secondary battery to prevent deformation due to rotation of the electrode assembly. Some or all of the side surfaces of the c) are in contact with the safety vent 232, and the lower side of the rotating member 231 is joined to the positive electrode tab of the electrode assembly.

이때, 상기 회전 부재(231) 상측면의 직경은 3㎜ 내지 3.5㎜인 것이 바람직하다. At this time, the diameter of the upper surface of the rotating member 231 is preferably 3mm to 3.5mm.

또한, 상기 회전 부재(231) 하측면의 직경은 1.5㎜ 내지 2㎜인 것이 바람직하다. In addition, the diameter of the lower surface of the rotating member 231 is preferably 1.5mm to 2mm.

또한, 상기 회전 부재(231)의 높이는 0.4㎜ 내지 0.5㎜인 것이 바람직하다. In addition, the height of the rotating member 231 is preferably 0.4mm to 0.5mm.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 원통형 리튬 이차 전지를 설명하기 위한 단면도로써, 회전 부재를 구비하는 안전 벤트에 한정하여 도시한 것이다. 4A and 4B are cross-sectional views illustrating a cylindrical lithium secondary battery according to still another embodiment of the present invention, and are shown in a limited view of a safety vent having a rotating member.

도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 원통형 리튬 이차 전지는 도 1a 내지 도 3에 도시된 원통형 리튬 이차 전지와 구조적으로 유사하다. 다만, 안전 벤트(332)의 중앙부에 회전 부재(331)를 수납하기 위한 요부(凹部)를 구비하는 패턴(337)을 더 구비하며, 상기 회전 부재(331)가 상기 회전 부재(331)를 수납하기 위한 패턴(337) 내에 위치하는 구조만이 다르다. The cylindrical lithium secondary battery according to another embodiment of the present invention as shown in FIGS. 4A and 4B is structurally similar to the cylindrical lithium secondary battery shown in FIGS. 1A to 3. However, the center of the safety vent 332 is further provided with a pattern 337 having a recess for accommodating the rotating member 331, the rotating member 331 accommodates the rotating member 331 Only the structure located in the pattern 337 for this is different.

도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 원통형 캔의 내부를 기준으로 하였을 때, 상기 안전 벤트(332)의 중앙부에 상기 회전 부재(331)를 수납하기 위한 요부(凹部)를 구비하는 패턴(337)을 형성하여 상기 회전 부재(331)를 수납한다. As shown in FIGS. 4A and 4B, the pattern 337 having recesses for accommodating the rotating member 331 in a central portion of the safety vent 332 based on the inside of the cylindrical can. ) Is formed to accommodate the rotating member 331.

이때, 상기 회전 부재(331)를 수납하기 위한 패턴(337)은 그 공간이 수납되는 회전 부재(337)와 닮은 꼴 형상인 것이 바람직하며, 상기 회전 부재(331)를 수납하기 위한 패턴(337)의 직경은 상기 회전 부재(331)에 대응하는 부분의 직경 이상인 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 회전 부재(331)가 중심부가 오목한 회전체인 경우, 상기 회전 부재(331)를 수납하기 위한 패턴(337) 또한, 중심부가 오목한 회전체의 형상이다. 또한, 상기 회전 부재(331)가 뒤집어진 원뿔대 형상의 회전체인 경우, 상기 회전 부재(331)를 수납하기 위한 패턴(337) 또한, 뒤집어진 원뿔대 형상의 회전체 형상이다. In this case, the pattern 337 for accommodating the rotating member 331 may have a shape similar to that of the rotating member 337 in which the space is accommodated, and the pattern 337 for accommodating the rotating member 331. It is preferable that the diameter of is more than the diameter of the part corresponding to the said rotating member 331. For example, when the rotating member 331 is a concave rotating body, the pattern 337 for accommodating the rotating member 331 is also in the shape of a concave rotating body. In addition, when the rotating member 331 is an inverted truncated cone, the pattern 337 for accommodating the rotating member 331 is also inverted truncated cone shape.

또한, 상기 회전 부재(331)는 그 측면이 상기 회전 부재(331)를 수납하기 위한 패턴(337)의 측면과 접촉되어 있다. In addition, the side surface of the rotating member 331 is in contact with the side surface of the pattern 337 for accommodating the rotating member 331.

상기한 바와 같이 본 발명에 따르면, 본 발명은 전극 조립체의 회전에 의한 불량을 방지한 원통형 리튬 이차 전지를 제공할 수 있다. As described above, according to the present invention, the present invention can provide a cylindrical lithium secondary battery that prevents a defect due to the rotation of the electrode assembly.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
While the foregoing has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will be able to variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. It will be appreciated.

Claims (10)

상부로 돌출된 양극 탭을 구비하는 양극 전극판과, 하부로 돌출된 음극 탭을 구비하는 음극 전극판과, 상기 양극 전극판 및 음극 전극판 사이에 위치하는 세퍼레이터가 다수회 권취되어 형성된 전극 조립체와; An electrode assembly including an anode electrode plate having an anode tab protruding upward, an anode electrode plate having an anode tab protruding downward, and a separator positioned between the anode electrode plate and the cathode electrode plate being wound a plurality of times; ; 상기 전극 조립체가 결합되도록 소정 공간을 갖는 원통형 측면판이 형성되고, 상기 원통형 측면판의 하부에는 하면판이 형성되며, 상부는 상기 전극 조립체를 수납하기 위하여 개구된 원통형 캔과; A cylindrical side plate having a predetermined space is formed to couple the electrode assembly, a lower surface plate is formed below the cylindrical side plate, and an upper portion of the cylindrical can is opened to accommodate the electrode assembly; 상기 원통형 캔의 상부와 결합되며, 상기 양극 탭과 접합되는 회전 부재를 구비하는 안전 벤트를 포함하는 캡 조립체와; A cap assembly coupled to an upper portion of the cylindrical can, the cap assembly including a safety vent having a rotating member joined to the positive electrode tab; 상기 원통형 캔에 주입된 전해액을 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차 전지. Cylindrical lithium secondary battery comprising an electrolyte solution injected into the cylindrical can. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 회전 부재는 상부 회전체와 하부 회전체로 이루어지며, The rotating member is composed of an upper rotating body and a lower rotating body, 상부 회전체와 하부 회전체의 접합부의 직경이 상부 회전체 및 하부 회전체의 최대 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차 전지. A cylindrical lithium secondary battery, characterized in that the diameter of the junction of the upper and lower rotors is smaller than the maximum diameter of the upper and lower rotors. 제 2항에 있어서, The method of claim 2, 상기 상부 회전체 또는 하부 회전체의 직경은 3㎜ 내지 4㎜인 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차 전지. The diameter of the upper rotor or lower rotor is a cylindrical lithium secondary battery, characterized in that 3mm to 4mm. 제 2항에 있어서, The method of claim 2, 상기 상부 회전체와 하부 회전체의 접합부의 직경은 3㎜ 내지 3.5㎜인 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차 전지. A cylindrical lithium secondary battery, characterized in that the diameter of the junction of the upper and lower rotors is 3mm to 3.5mm. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 회전 부재는 뒤집어진 원뿔대 형상의 회전체인 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차 전지. The rotating member is a cylindrical lithium secondary battery, characterized in that the inverted truncated conical shape. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 회전 부재는 알루미늄, 구리 및 상기 안전 벤트와 동일한 물질 중 선택된 어느 하나의 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차 전지. The rotating member is a cylindrical lithium secondary battery, characterized in that made of any one material selected from the same materials as aluminum, copper and the safety vent. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 회전 부재의 높이는 0.8㎜ 내지 1㎜인 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차 전지. The height of the rotating member is a cylindrical lithium secondary battery, characterized in that 0.8mm to 1mm. 상부로 돌출된 양극 탭을 구비하는 양극 전극판과, 하부로 돌출된 음극 탭을 구비하는 음극 전극판과, 상기 양극 전극판 및 음극 전극판 사이에 위치하는 세퍼 레이터가 다수회 권취되어 형성된 전극 조립체와; An electrode assembly formed by winding a cathode electrode plate having an anode tab protruding upward, a cathode electrode plate having a cathode tab protruding downward, and a separator positioned between the anode electrode plate and the cathode electrode plate multiple times; Wow; 상기 전극 조립체가 결합되도록 소정 공간을 갖는 원통형 측면판이 형성되고, 상기 원통형 측면판의 하부에는 하면판이 형성되며, 상부는 상기 전극 조립체를 수납하기 위하여 개구된 원통형 캔과; A cylindrical side plate having a predetermined space is formed to couple the electrode assembly, a lower surface plate is formed below the cylindrical side plate, and an upper portion of the cylindrical can is opened to accommodate the electrode assembly; 상기 원통형 캔의 상부에 결합되며, 상기 원통형 캔의 내부를 기준으로 하여 요부(凹部)를 갖는 패턴을 구비하는 안전 벤트를 포함하는 캡 조립체와; A cap assembly coupled to an upper portion of the cylindrical can, the cap assembly including a safety vent having a pattern having a recessed portion relative to the inside of the cylindrical can; 상기 요부(凹部)를 갖는 패턴에 수납되며, 상기 양극 탭과 접합되는 회전 부재와; A rotating member housed in a pattern having the recess and joined to the positive electrode tab; 상기 원통형 캔에 주입된 전해액을 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차 전지. Cylindrical lithium secondary battery comprising an electrolyte solution injected into the cylindrical can. 제 8항에 있어서, The method of claim 8, 상기 요부(凹部)를 갖는 패턴 및 상기 회전 부재의 형상은 중심부가 오목한 회전체 또는 뒤집어진 원뿔대 형상의 회전체인 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차 전지. A cylindrical lithium secondary battery, wherein the pattern having the recessed portion and the shape of the rotating member are a concave rotating body or an inverted truncated conical shape. 제 9항에 있어서, The method of claim 9, 상기 요부(凹部)를 갖는 패턴의 직경은 상기 회전 부재에 대응하는 부분의 직경 이상인 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차 전지. A cylindrical lithium secondary battery, wherein the diameter of the pattern having the recessed portion is equal to or larger than the diameter of the portion corresponding to the rotating member.
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