KR100601508B1 - Secondary battery increased safety about horizontal pressure - Google Patents

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Abstract

본 발명은 종압축에 대한 안전성이 향상된 이차 전지에 관한 것으로서, 종방향 압축에도 불구하고 전극 조립체와 캔 또는 캡 플레이트 사이의 전기적 쇼트 현상을 방지하는데 있다.The present invention relates to a secondary battery having improved safety against longitudinal compression, and to prevent electrical short between the electrode assembly and the can or cap plate despite longitudinal compression.

이를 위해 본 발명에 의한 해결 방법의 요지는 상부는 개방되고, 하부에는 일정 깊이 및 길이로 요홈이 형성된 캔과, 캔의 내부에 장착되어 소정 전압으로 충방전되는 전극 조립체와, 캔의 상부에 결합되어, 전극 조립체의 이탈을 방지하는 캡 조립체로 이루어진 이차 전지가 개시된다.To this end, the gist of the solution according to the present invention is open at the top, and the bottom is formed with grooves having a predetermined depth and length, an electrode assembly mounted inside the can and charged and discharged at a predetermined voltage, and coupled to the top of the can. Thus, a secondary battery made of a cap assembly that prevents detachment of the electrode assembly is disclosed.

종압축, 캔, 장변, 단변, 캡플레이트, 요홈Longitudinal compression, can, long side, short side, cap plate, groove

Description

종압축에 대한 안전성이 향상된 이차 전지{Secondary battery increased safety about horizontal pressure}Secondary battery increased safety about horizontal pressure

도 1a는 본 발명의 한 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이고, 도 1b는 그 분해 사시도이다.1A is a perspective view illustrating a rechargeable battery according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 1B is an exploded perspective view thereof.

도 2a는 도 1a의 저면도이고, 도 2b는 도 1a의 2b-2b선 단면도이다.FIG. 2A is a bottom view of FIG. 1A, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line 2b-2b of FIG. 1A.

도 3a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지의 저면 사시도이고, 도 3b는 그 단면도이다.3A is a bottom perspective view of a rechargeable battery according to another exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 3B is a cross-sectional view thereof.

도 4a는 종압축시 이차 전지의 변형 상태를 도시한 사시도이고, 도 4b는 그 저면도이다.4A is a perspective view illustrating a deformed state of the secondary battery at the time of vertical compression, and FIG. 4B is a bottom view thereof.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

100; 본 발명에 의한 이차 전지100; Secondary battery according to the present invention

110; 캔 111; 장변부110; Can 111; Long side

112; 측면 단변부 113; 하면 단변부112; Lateral short side 113; Short side

113a; 장변 113b; 단변113a; Long side 113b; Short side

114; 요홈 115; 안전벤트114; Groove 115; Safety vent

120; 전극 조립체 121; 양극판120; Electrode assembly 121; Positive plate

122; 음극판 123; 세퍼레이터122; Negative plate 123; Separator

124; 양극 리드 125; 음극 리드124; Anode lead 125; Cathode lead

130; 캡 조립체 131; 절연 케이스130; Cap assembly 131; Insulated case

132; 단자 플레이트 133; 절연 플레이트132; Terminal plate 133; Insulation Plate

134; 음극 단자 135; 캡 플레이트134; Negative terminal 135; Cap plate

136; 절연 가스켓 137; 볼136; Insulating gasket 137; ball

본 발명은 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세히는 종방향 압축에 대한 안전성이 향상된 이차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery, and more particularly to a secondary battery with improved safety against longitudinal compression.

일반적으로 이차 전지(예를 들면 리튬 이온 전지)는 그 형태에 따라서 각형 전지, 원통형 전지 및 파우치 전지 등으로 분류되고 있다. 이중에서 상기 각형 전지는 일측이 개방된 육면체 형태의 금속 캔과, 금속 캔에 삽입되어 일정 전압으로 충방전되는 전극 조립체와, 캔에 주입되어 전극 조립체에서 이온 이동이 가능하게 하는 전해액과, 전극 조립체 및 전해액이 외부로 유출되지 않도록 금속 캔의 상부를 막는 캡 플레이트로 이루어져 있다.Generally, secondary batteries (for example, lithium ion batteries) are classified into rectangular batteries, cylindrical batteries, and pouch batteries according to their form. Among them, the rectangular battery includes a metal can having an open hexahedron shape, an electrode assembly inserted into the metal can and charged and discharged at a predetermined voltage, an electrolyte injected into the can to enable ion movement in the electrode assembly, and an electrode assembly. And a cap plate that closes the upper portion of the metal can so that the electrolyte does not flow out.

한편, 이러한 이차 전지는 사용중 여러 가지 위험한 상황에 놓여질 수 있다. 예를 들면 전기적으로 외부 단락, 강제 방전, 과충전 등이 있고, 기계적으로 진동, 충격, 낙하, 종방향 압축, 횡방향 압축, 환경적으로 고온, 열충격, 화재 등의 상황이 발생할 수 있다.On the other hand, such secondary batteries may be placed in various dangerous situations during use. For example, there may be an electrical short circuit, forced discharge, overcharge, etc., and mechanical vibration, shock, dropping, longitudinal compression, lateral compression, environmentally high temperature, thermal shock, fire, and the like may occur.

여기서, 상기 종방향 압축이란, 캔의 높이 방향에 형성된 2개의 측면 단변부가 외력에 의해 상호 가까워지도록 압축되는 현상을 말하며, 이때 캔의 장변부는 통상 상호 멀어지거나 또는 벌어지게 된다. 따라서, 이때에는 통상적으로 상기 캔의 개구를 막는 캡 플레이트는 상부 방향으로 휘어지거나 분리되고, 또한 그것과 반대 방향인 하면 단변부는 캔과 일체로 형성된 것이기 때문에 바깥 방향으로 변형되는 대신 내부 방향으로 변형된다.Here, the longitudinal compression refers to a phenomenon in which two side short sides formed in the height direction of the can are compressed to be closer to each other by an external force, and at this time, the long sides of the can are generally separated or separated from each other. Therefore, at this time, the cap plate which normally blocks the opening of the can is bent or separated in the upper direction, and the lower side of the lower surface which is opposite to the can is formed integrally with the can, so that it is deformed inward instead of outward. .

즉, 상기 상부의 캡 플레이트는 중앙이 상부 방향으로 휘어지면서 장변부의 상부가 벌어지지만, 상기 하면 단변부는 내부 방향으로 변형되면서 그것과 인접한 장변부의 하부를 대략 상부 방향(캡 플레이트쪽)으로 밀어내는 방향으로 변형된다. That is, the upper cap plate is bent in the upper direction toward the upper side of the long side portion, but the lower side of the short side is deformed in the inner direction and pushes the lower side of the long side portion adjacent to it in the approximately upper direction (cap plate side) Is transformed into.

따라서, 이러한 종방향 압축시에는 캔의 내부에 위치된 전극 조립체가 상부 방향으로 일정 길이 돌출되는 현상이 발생한다. 그런데, 상기 캔 및 캡 플레이트는 전체적으로 양극이고, 상기 전극 조립체에는 구성 요소로서 음극판이 내장되어 있기 때문에 전기적으로 상호 쇼트될 확률이 높아진다. 이와 같은 쇼트는 캔 및 캡 플레이트와 전극 조립체중 음극판 사이에 강한 스파크를 발생시키며, 이로 인하여 이차 전지가 발화된다. 더욱이, 상기 캔 내부에 주입된 전해액은 비수질계로서 인화성이 매우 높기 때문에 쉽게 2차 화재로 이어지는 문제가 있다.Therefore, during this longitudinal compression, the electrode assembly located inside the can protrudes a predetermined length upward. However, since the can and the cap plate are the positive electrode as a whole, and the negative electrode plate is incorporated as a component in the electrode assembly, the probability of electrical shorting increases. This short generates a strong spark between the can and cap plate and the negative electrode plate of the electrode assembly, which causes the secondary battery to ignite. In addition, the electrolyte injected into the can has a problem of easily leading to a secondary fire because it is highly flammable as a non-aqueous system.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 종방향 압축에도 불구하고 전극 조립체와 캔 또는 캡 플레이트 사이의 전기적 쇼트 현상을 방지할 수 있는 이차 전지를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to overcome the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a secondary battery capable of preventing an electrical short between the electrode assembly and the can or cap plate despite longitudinal compression.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 종압축에 대한 안전성이 향상된 이차 전지는 상부는 개방되고, 하부에는 종압축시 파열되도록 일정 깊이 및 길이로 요홈이 형성된 캔과, 캔의 내부에 장착되어 소정 전압으로 충방전되는 전극 조립체와, 캔의 상부에 결합되어, 전극 조립체의 이탈을 방지하는 캡 조립체를 포함한다.In order to achieve the above object, a secondary battery having improved safety against longitudinal compression according to the present invention has an upper portion of an open portion, and a lower portion thereof having a groove having a predetermined depth and length to be ruptured during longitudinal compression, and mounted inside the can. The electrode assembly is charged and discharged at a predetermined voltage, and the cap assembly is coupled to the top of the can, to prevent the separation of the electrode assembly.

여기서, 캔은 상호 일정 거리 이격되어 상대적으로 넓은 면적을 갖는 한쌍의 장변부와, 한쌍의 장변부의 양측 둘레에 상대적으로 좁은 면적을 가지며 형성된 한쌍의 측면 단변부와, 장변부 및 측면 단변부의 하부 둘레에 형성된 동시에, 일정 깊이 및 길이로 요홈이 형성된 하면 단변부를 포함한다.Here, the can is a pair of long sides having a relatively large area spaced apart from each other by a distance, a pair of side short sides formed with a relatively narrow area around both sides of the pair of long sides, the lower periphery of the long side and the side short sides At the same time, the bottom surface is formed with a groove having a predetermined depth and length short side portion.

또한, 하면 단변부는 장변과 단변을 갖는 대략 직사각 형태로 형성되고, 요홈은 장변의 길이 방향으로 형성될 수 있다.In addition, the short side portion is formed in a substantially rectangular shape having a long side and a short side, the groove may be formed in the longitudinal direction of the long side.

더불어, 요홈은 일측 단변의 중앙에서 타측 단변의 중앙까지 직선 형태로 형성될 수 있다.In addition, the groove may be formed in a straight form from the center of one short side to the center of the other short side.

더욱이, 요홈은 측면 단변부에까지 일정길이 연장되어 형성될 수도 있다.Further, the groove may be formed to extend a predetermined length to the side short side portion.

상기와 같이 하여 본 발명에 의한 이차 전지는 측면 단변부를 압축시키는 종방향 압축시 캔을 이루는 하면 단변부가 내측 방향으로 변형되는 대신 미리 형성된 요홈이 파열되면서 장변부의 바깥 방향으로 벌어지게 된다.As described above, the secondary battery according to the present invention opens in the longitudinal direction while compressing the side short side, and the short side is deformed in the inward direction, instead of being deformed in the inward direction.

따라서, 캔 내부에 위치하던 전극 조립체가 캔의 상부 또는 하부 방향으로 밀려나가지 않게 되고, 이에 따라 종방향 압축시에도 전극 조립체의 위치가 변화하 지 않게 된다. 결국, 캔 또는 그것의 상부에 결합된 캡 조립체와 전극 조립체의 한 구성 요소인 음극판이 상호 전기적으로 쇼트되지 않게 되고, 따라서 스파크나 발화 현상이 발생하지 않게 된다. 물론, 이러한 스파크나 발화를 억제함으로써, 이차 전지의 2차적인 화재가 예방되고, 안전성은 더욱 향상된다.Therefore, the electrode assembly located inside the can is not pushed toward the upper or lower direction of the can, and thus the position of the electrode assembly does not change even in the longitudinal compression. As a result, the cap assembly coupled to the can or the upper portion thereof and the negative electrode plate which is one component of the electrode assembly are not electrically shorted with each other, and thus no spark or ignition phenomenon occurs. Of course, by suppressing such a spark and ignition, the secondary fire of a secondary battery is prevented and safety improves further.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings such that those skilled in the art may easily implement the present invention.

도 1a는 본 발명의 한 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이고, 도 1b는 그 분해 사시도이다. 또한, 도 2a는 도 1a의 저면도이고, 도 2b는 도 1a의 2b-2b선 단면도이다. 여기서, 본 발명을 이해하기 쉽도록 상술한 도 1a, 도 1b 및 도 2a 및 도 2b를 함께 참조하기로 한다.1A is a perspective view illustrating a rechargeable battery according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 1B is an exploded perspective view thereof. 2A is a bottom view of FIG. 1A, and FIG. 2B is a sectional view taken along the line 2b-2b of FIG. 1A. Here, the above-described FIGS. 1A, 1B, and 2A and 2B will be referred to together for easy understanding of the present invention.

도시된 바와 같이 본 발명에 의한 이차 전지(100)는 캔(110)과, 상기 캔(110)에 수납되는 전극 조립체(120)와, 상기 캔(110)의 상부를 막아 상기 전극 조립체(120)의 이탈을 방지하는 캡 조립체(130)를 포함한다.As shown, the secondary battery 100 according to the present invention blocks the can 110, the electrode assembly 120 accommodated in the can 110, and an upper portion of the can 110 to block the electrode assembly 120. Cap assembly 130 to prevent the departure of.

먼저 상기 캔(110)은 상부가 개방된 대략 직육면체 형태를 한다. 좀더 구체적으로 상기 캔(110)은 상호 일정 거리 이격되어 상대적으로 넓은 면적을 갖는 한쌍의 장변부(111)가 형성되어 있다. 이러한 장변부(111)는 대략 정사각 또는 직사각 형태로 형성될 수 있으나, 여기서 특정 형태로 한정하는 것은 아니다. 이어서, 상기 캔(110)은 상기 한쌍의 장변부(111)중 양측 둘레에 상대적으로 좁은 면적을 갖는 한쌍의 측면 단변부(112)가 형성되어 있다. 이러한 측면 단변부(112)는 대략 직사각 형태로 형성될 수 있으나, 여기서 특정 형태로 한정하는 것은 아니다. 더불어, 상기 장변부(111) 및 측면 단변부(112)의 하부 둘레에는 이것과 대략 직각을 이루도록 하면 단변부(113)가 형성되어 있다. 이러한 하면 단변부(113)는 대략 직사각 형태로 형성되어 있으나, 이러한 형태로 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 물론, 상술한 장변부(111), 측면 단변부(112) 및 하면 단변부(113)는 일체로 형성된 것이다.First, the can 110 has a substantially rectangular parallelepiped shape with an open top. More specifically, the can 110 has a pair of long sides 111 having a relatively large area spaced apart from each other by a predetermined distance. The long side 111 may be formed in an approximately square or rectangular shape, but is not limited thereto. Subsequently, the can 110 has a pair of side short sides 112 having a relatively narrow area around both sides of the pair of long sides 111. The side short side portion 112 may be formed in a substantially rectangular shape, but is not limited thereto. In addition, a short side portion 113 is formed around the lower periphery of the long side portion 111 and the side short side portion 112 so as to be substantially perpendicular thereto. Although the lower side 113 is formed in a substantially rectangular shape, the present invention is not limited thereto. Of course, the above-mentioned long side portion 111, side short side portion 112 and the bottom side short side portion 113 is formed integrally.

여기서, 상기 하면 단변부(113)에는 종방향 압축시 하면 단변부(113)가 파열되면서 바깥 방향으로 벌어지도록 일정 깊이 및 길이를 갖는 요홈(114)이 더 형성되어 있다. 즉, 상기 하면 단변부(113)는 장변부(111)와 접촉하는 장변(113a) 및 측면 단변부(112)와 접촉하는 단변(113b)이 형성되어 있는데, 상기 장변(113a)의 길이 방향과 같게, 다른 말로 하면 장변(113a)과 평행하게 일정 깊이 및 길이의 요홈(114)이 형성되어 있다. 더불어, 여기서 상기 종방향 압축이라 함은 상기 측면 단변부(112)가 상호 가까워지도록 외력이 가해지는 상태를 말한다.Here, the lower side short side portion 113 is further provided with a groove 114 having a predetermined depth and length so as to open in the outward direction as the short side portion 113 is broken when longitudinal compression. That is, the lower surface side 113 has a long side 113a in contact with the long side 111 and a short side 113b in contact with the side short side 112, and the lengthwise direction of the long side 113a is defined. Similarly, in other words, the groove 114 of a predetermined depth and length is formed in parallel with the long side 113a. In addition, the longitudinal compression herein refers to a state in which an external force is applied to bring the side short sides 112 closer to each other.

또한, 상기 요홈(114)은 일측 단변(113b)의 중앙에서 타측 단변(113b)의 중앙까지 대략 직선 형태로 형성되어 있다. 그러나, 이러한 형태로 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 즉, 상기 요홈(114)은 도면에 도시되어 있지는 않지만 일측 단변(113b)에서 타측 단변(113b)에까지 곡선 형태, 톱니 형태, 사각 파형 형태, 파도 형태 등 매우 다양한 형태로 형성될 수 있다.In addition, the groove 114 is formed in a substantially straight form from the center of one short side 113b to the center of the other short side 113b. However, the present invention is not limited to this form. That is, although not shown in the drawing, the groove 114 may be formed in a wide variety of shapes such as curved, sawtooth, square, and wave forms from one short side 113b to the other short side 113b.

더불어, 상기 요홈(114)은 종방향 압축시 더욱 확실하게 하면 단변부(113)가 파열되어 찢어질 수 있도록 측면 단변부(112)에까지 일정 길이로 연장되어 형성될 수 있다. 여기서, 상기 측면 단변부(112)에까지의 연장된 요홈(114)의 길이는 측면 단변부(112)가 갖는 전체 높이의 대략 0.1~10% 까지 형성됨이 좋다. 상기 측면 단변부(112)에까지 연장된 요홈의 길이가 0.1% 이하이면 종방향 압축시 하면 단변부(113)의 파열되는 길이가 너무 작아 바람직하지 않고, 그 연장된 길이가 10% 이상이면 상기 측면 단변부(112)까지 너무 과도하게 찢어질 우려가 있다. 물론, 경우에 따라서 상기 요홈(114)은 장변(113a)이 갖는 길이보다 작은 길이로 형성될 수도 있음은 당연하다.In addition, the groove 114 may be formed to extend to a predetermined length to the side short side portion 112 so that the short side portion 113 can be ruptured and torn if more secure during longitudinal compression. Here, the length of the extended groove 114 to the side short side portion 112 is preferably formed to approximately 0.1 ~ 10% of the total height of the side short side portion 112. If the length of the groove extending to the side short side portion 112 is 0.1% or less, the length of the short side 113 is not too small when the longitudinal compression is performed, and if the length is 10% or more, the side length is greater than 10%. There is a risk of excessive tearing to the short side portion 112. Of course, in some cases, the groove 114 may be formed to have a length smaller than the length of the long side 113a.

또한, 상기 요홈(114)의 깊이는 하면 단변부(113)가 갖는 전체 두께의 대략 10~90%까지 형성됨이 좋다. 즉, 상기 요홈(114)의 깊이가 하면 단변부(113)가 갖는 전체 두께의 대략 10% 미만이면, 종방향 압축시 하면 단변부(113)가 잘 파열되지 않고, 그 두께의 대략 90% 이상이면 작은 종방향 압축력에도 상기 하면 단변부(113)가 너무 쉽게 파열되어 바람직하지 않다.In addition, the depth of the groove 114 is preferably formed to approximately 10 ~ 90% of the total thickness of the short side 113. That is, if the depth of the groove 114 is less than about 10% of the total thickness of the short side 113, the longitudinal side 113 is hardly ruptured when longitudinally compressed, and about 90% or more of the thickness thereof. The lower side 113 is ruptured so easily that even the small longitudinal compressive force of the rear side is not preferable.

더불어, 상기 하면 단변부(113)에는 상대적으로 두께가 얇게 되어 있어, 캔(110)의 내압 상승시 파열되면서 내부의 가스를 외부로 방출하는 안전 벤트(115)가 형성되어 있다. 이러한 안전 벤트(115)는 대략 원형 링 형태로 형성되어 있으며, 이는 상술한 요홈(114)과 중첩되어 형성될 수 있으나, 이러한 안전 벤트(115)의 형태 및 요홈(114)과의 중첩 여부를 본 발명에서 한정하는 것은 아니다. 즉, 상기 안전 벤트(115)는 원형 외에 다양한 형태로 형성될 수 있고, 또한 형성 위치 역시 하면 단변부(113)가 아닌 장변부(111), 측면 단변부(112) 또는 다른 위치에 형성될 수 있기 때문이다.In addition, the lower side 113 has a relatively thin thickness, and when the internal pressure of the can 110 rises, a safety vent 115 is formed to rupture and release the gas inside. The safety vent 115 is formed in a substantially circular ring shape, which may be formed to overlap with the above-described groove 114, but the form of the safety vent 115 and whether the overlap with the groove 114 is seen. It is not limited in the invention. That is, the safety vent 115 may be formed in various shapes other than a circular shape, and may also be formed at the long side 111, the side short side 112, or another position instead of the short side 113. Because there is.

또한, 상기 요홈(114)은 폭이 상기 하면 단변부(113)의 단변(113b)이 갖는 전체 길이에 대하여 대략 0.1~10%까지 형성됨이 바람직하다. 즉, 상기 요홈(114)의 폭이 단변(113b)이 갖는 전체 길이의 0.1% 이하이면 종방향 압축시 잘 파열되지 않고, 또한 10% 이상이면 작은 종방향 압축력에도 쉽게 파열되어 바람직하지 않다.In addition, the groove 114 is preferably formed in a width up to approximately 0.1 to 10% of the total length of the short side 113b of the bottom side 113. That is, if the width of the groove 114 is 0.1% or less of the total length of the short side 113b, it is not easily ruptured during longitudinal compression, and if it is 10% or more, it is easily ruptured even with a small longitudinal compression force, which is not preferable.

한편, 상기 캔(110)은 상기 장변부(111)와 측면 단변부(112)가 상호 직각 형태로 형성되거나 또는 상호 라운드 형태로 형성될 수 있으나, 본 발명에서 이를 특정 형태로 한정하는 것은 아니다. 그러나, 상기 장변부(111)와 측면 단변부(112)가 라운드 형태로 형성될 경우에는 상기 전극 조립체(120)의 권취 형태와 유사해지므로, 캔(110) 내부에서 전극 조립체(120)가 유동하지 않을 뿐만 아니라 차후 외부 팩 작업시에도 디자인을 미려하게 할 수 있는 잇점이 있다.On the other hand, the can 110, the long side portion 111 and the side short side portion 112 may be formed in a mutually orthogonal form or mutually round form, it is not limited to this in the specific form in the present invention. However, when the long side portion 111 and the side short side portion 112 are formed in a round shape, they are similar to the winding form of the electrode assembly 120, so that the electrode assembly 120 flows inside the can 110. Not only that, but also the beauty of the design for future external pack work.

더욱이, 상기 캔(110)은 스틸, 알루미늄 또는 그 등가물중 선택된 어느 하나가 이용되어 형성될 수 있으나, 여기서 그 재질을 한정하는 것은 아니다. 예를 들어 상기 스틸은 철(Fe) 84~88.2%, 탄소(C) 0.5% 이하, 크롬(Cr) 11-15% 및 망간(Mn) 0.3-0.5%로 이루어진 합금이나, 철(Fe) 63.7~75.9%, 탄소(C) 0.1-0.3%, 크롬(Cr) 12-18% 및 니켈(Ni) 7-12%의 합금일 수 있다. 더불어, 상기 스틸은 한국공업규격(KS)중 STS301, STS304, STS305, STS316L, 또는 STS321중 선택된 어느 하나(또는, 일본공업규격(JIS) SUS301, SUS304, SUS305, SUS316L, 또는 SUS321중 선택된 어느 하나)를 이용할 수 있으나, 이러한 공업규격으로 본 발명을 한정하는 것은 아니다.In addition, the can 110 may be formed using any one selected from steel, aluminum, or an equivalent thereof, but is not limited thereto. For example, the steel is an alloy consisting of 84 to 88.2% of iron (Fe), 0.5% or less of carbon (C), 11-15% of chromium (Cr), and 0.3-0.5% of manganese (Mn), but iron (Fe) 63.7 ˜75.9%, carbon (C) 0.1-0.3%, chromium (Cr) 12-18% and nickel (Ni) 7-12% alloys. In addition, the steel is any one selected from STS301, STS304, STS305, STS316L, or STS321 in the Korean Industrial Standard (KS) (or any one selected from Japanese Industrial Standard (JIS) SUS301, SUS304, SUS305, SUS316L, or SUS321). Although may be used, it does not limit the present invention to these industrial standards.

상기 전극 조립체(120)는 양극판(121), 음극판(122) 및 상기 극판(121,122) 사이에 개재되는 세퍼레이터(123)로 이루어져 있다. 또한, 상기 전극 조립체(120)는 상기 양극판(121), 음극판(122) 및 세퍼레이터(123)가 대략 젤리 롤(jelly roll) 형태로 권취될 수 있다. 좀더 구체적으로, 상기 전극 조립체(120)는 양극 활물질(예를 들면 코발트산리튬(LiCoO2), 니켈산리튬(LiNiO2), 망간산리튬(LiMn2O4) 또는 그 등가물)이 부착된 양극판(121), 음극 활물질(예를 들면 흑연 또는 그 등가물)이 부착된 음극판(122) 및 양극판(121)과 음극판(122) 사이에 위치되어 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동만 가능하게 하는 세퍼레이터(123)로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 양극판(121)은 알루미늄(Al) 포일, 상기 음극판(122)은 구리(Cu) 포일, 상기 세퍼레이터(123)는 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP)일 수 있으나, 본 발명에서 위의 재질을 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 양극판(121)에는 상부로 일정 길이 돌출된 양극 리드(124)가 접속될 수 있고, 상기 음극판(122)에도 상부로 일정 길이 돌출된 음극 리드(125)가 접속될 수 있다. 상기 양극 리드(124)는 알루미늄(Al) 재질, 상기 음극 리드(125)는 니켈(Al) 재질일 수 있으나, 본 발명에서 위의 재질을 한정하는 것은 아니다.The electrode assembly 120 includes a positive electrode plate 121, a negative electrode plate 122, and a separator 123 interposed between the electrode plates 121 and 122. In addition, the electrode assembly 120 may be wound around the positive electrode plate 121, the negative electrode plate 122, and the separator 123 in the form of a jelly roll. More specifically, the electrode assembly 120 is a positive electrode plate attached to a positive electrode active material (for example, lithium cobalt (LiCoO 2 ), lithium nickelate (LiNiO 2 ), lithium manganate (LiMn 2 O 4 ) or an equivalent thereof) (121), a negative electrode plate 122 having a negative electrode active material (for example, graphite or an equivalent thereof) and a separator positioned between the positive electrode plate 121 and the negative electrode plate 122 to prevent shorting and to allow only movement of lithium ions ( 123). Here, the positive electrode plate 121 may be an aluminum (Al) foil, the negative electrode plate 122 may be a copper (Cu) foil, and the separator 123 may be polyethylene (PE) or polypropylene (PP). It does not limit the material of. In addition, the positive electrode lead 121 protruding a predetermined length upward may be connected to the positive electrode plate 121, and the negative electrode lead 125 protruding a predetermined length upwardly may also be connected to the negative electrode plate 122. The positive electrode lead 124 may be made of aluminum (Al), and the negative electrode lead 125 may be made of nickel (Al), but the present invention is not limited thereto.

한편, 도시되어 있지는 않지만 상기 캔(110)에는 상술한 전극 조립체(120)와 함께 전해액이 수용된다. 이러한 전해액은 충방전시 전지(100) 내부의 양극판(121) 및 음극판(122)에서 전기 화학적 반응에 의해 생성되는 리튬 이온의 이동 매체 역할을 하며, 이는 리튬염과 고순도 유기 용매류의 혼합물인 비수질계 유기 전해액일 수 있다. 더불어, 상기 전해액은 고분자 전해질을 이용한 폴리머일 수도 있다.On the other hand, although not shown, the can 110 receives the electrolyte together with the electrode assembly 120 described above. This electrolyte serves as a moving medium of lithium ions generated by the electrochemical reaction in the positive electrode plate 121 and the negative electrode plate 122 inside the battery 100 during charge and discharge, which is a mixture of lithium salts and high purity organic solvents. It may be a water-based organic electrolyte solution. In addition, the electrolyte may be a polymer using a polymer electrolyte.

계속해서, 상기 캡 조립체(130)는 상기 캔(110)의 상부에 결합되어 상기 전극 조립체(120)가 외부로 이탈되지 않고 또한 전해액이 누액되지 않도록 하는 역할을 한다. 이러한 캡 조립체(130)는 상기 전극 조립체(120)의 상부로서 순차적으로 절연 케이스(131), 단자 플레이트(132), 절연 플레이트(133)가 캔(110)에 더 결합될 수 있으나, 본 발명에서 이러한 구성 요소를 반듯이 필요로 하는 것은 아니다. 물론, 상기 절연 케이스(131), 단자 플레이트(132) 및 절연 플레이트(133)는 음극 단자(134)가 관통될 수 있도록 통공(131a,132a,133a)이 각각 형성되어 있다.Subsequently, the cap assembly 130 is coupled to the upper portion of the can 110 to serve to prevent the electrode assembly 120 from escaping to the outside and leakage of the electrolyte solution. In the cap assembly 130, the insulating case 131, the terminal plate 132, and the insulating plate 133 may be further coupled to the can 110 in order as the upper portion of the electrode assembly 120. You do not need these components. Of course, the insulating case 131, the terminal plate 132, and the insulating plate 133 have through holes 131a, 132a, and 133a formed therein to allow the negative electrode terminal 134 to pass therethrough.

또한, 상기 캔(110)의 최상단에는 대략 판상의 캡 플레이트(135)가 결합되어 있다. 상기 캡 플레이트(135)는 중앙에 일정 크기의 통공(135a)이 형성되며, 그 측부에는 전해액 주입을 위한 전해액 주입구(135b)가 형성될 수 있다. 상기 캡 플레이트(135)의 통공(135a)에는 절연 가스켓(136)이 결합되고, 상기 절연 가스켓(136)에는 음극 단자(134)가 결합될 수 있다. 물론, 상기 음극 단자(134)는 상기 음극 리드(125)와 접속되어 방전 또는 충전시 음극 역할을 한다. 또한, 상기 양극 리드(124)는 상기 캡 플레이트(135)에 직접 접속됨으로써, 상기 캡 플레이트(135) 및 캔(110)은 양극 역할을 수행한다. 물론, 상기 음극 단자(134)에는 양극 리드(124)가 접속되어 양극 역할을 하고, 상기 캡 플레이트(135)에는 음극 리드(125)가 접속되어 음극 역할을 할 수도 있다. 더불어, 상기 캡 플레이트(135)의 전해액 주입구(135b)에도 전해액 주입후, 그 전해액이 외부로 유출되지 않도록 볼(137)이 결합되어 용접될 수 있고, 또다른 일측에는 과도한 스웰링시 오픈되도록 상대적으로 얇은 안전 벤트(도면에 도시되지 않음)가 형성될 수 있다.In addition, a top plate-shaped cap plate 135 is coupled to the top of the can 110. The cap plate 135 may have a through hole 135a having a predetermined size in the center thereof, and an electrolyte injection hole 135b for electrolyte injection may be formed at a side thereof. An insulating gasket 136 may be coupled to the through hole 135a of the cap plate 135, and a negative electrode terminal 134 may be coupled to the insulating gasket 136. Of course, the negative electrode terminal 134 is connected to the negative electrode lead 125 to serve as a negative electrode during discharging or charging. In addition, the anode lead 124 is directly connected to the cap plate 135, so that the cap plate 135 and the can 110 serve as an anode. Of course, the cathode lead 124 may be connected to the cathode terminal 134 to serve as the anode, and the cathode plate 125 may be connected to the cap plate 135 to serve as the cathode. In addition, after the injection of the electrolyte solution into the electrolyte injection hole 135b of the cap plate 135, the ball 137 may be coupled and welded so that the electrolyte is not leaked to the outside, and the other side is relatively open so as to open during excessive swelling. As a result, a thin safety vent (not shown) can be formed.

도 3a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지의 저면 사시도이고, 도 3b는 그 단면도이다.3A is a bottom perspective view of a rechargeable battery according to another exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 3B is a cross-sectional view thereof.

상술한 바와 같이 하면 단변부(113)에 형성되는 요홈(114)은 하면 단변부(113)의 장변(113a)이 갖는 길이보다 작은 길이로 형성될 수도 있다. 물론, 이러한 요홈(114)은 안전 벤트(115)와 교차 형성될 수 있음은 당연하다. 더불어, 도면에 도시되어 있지는 않지만, 상기 요홈(114)은 일점 세선(細線) 또는 이점 세선 형태로 형성될 수도 있으며, 여러 세선 형태로 형성될 수도 있다.As described above, the recess 114 formed in the lower side 113 may be formed to have a length smaller than the length of the long side 113a of the lower side 113. Of course, such groove 114 may be formed to cross the safety vent 115. In addition, although not shown in the drawing, the recess 114 may be formed in the form of one-point thin wire or advantaged thin wire, or may be formed in various thin wire shapes.

도 4a는 종압축시 이차 전지의 변형 상태를 도시한 사시도이고, 도 4b는 그 저면도이다.4A is a perspective view illustrating a deformed state of the secondary battery at the time of vertical compression, and FIG. 4B is a bottom view thereof.

도시된 바와 같이 종압축이라 함은 이차 전지(100)에서 측면 단변부(112)에 각각 강한 압력이 가해지는 상태를 말한다. 이와 같이 측면 단변부(112)에 각각 강한 압력이 가해지면 캡 조립체(130)중 캡 플레이트(135)는 캔(110)에 접합된 상태이므로, 그 접합 상태가 파괴되면서 통상 상부 방향으로 구부러진다. 즉, 대략 중앙에 형성된 절연 가스켓(136) 및 음극 단자(134)가 최상부에 위치하게 되고, 그 양측단은 캔(110)의 측면 단변부(112)에 접합된 상태로 남아 있게 된다. 물론, 종방향 압축에 의해 상기 캔(110)중 장변부(111)는 대략 중앙이 가장 바깥 방향으로 위치된다. 즉, 장변부(111)가 상호 벌어진다. 물론, 상기 캔(110) 내부에 위치된 전극 조립체(120) 역시 상기 장변부(111)가 변형되는 모양대로 변형된다.As shown, longitudinal compression refers to a state in which strong pressure is applied to the side short sides 112 of the secondary battery 100, respectively. As such, when a strong pressure is applied to the side short sides 112, the cap plate 135 of the cap assembly 130 is bonded to the can 110, and thus, the cap plate 135 is bent in the upper direction while the bonding state thereof is broken. That is, the insulating gasket 136 and the negative electrode terminal 134 formed at approximately the center thereof are positioned at the top thereof, and both end portions thereof remain joined to the side short side portions 112 of the can 110. Of course, the longitudinal side 111 of the can 110 by longitudinal compression is located approximately in the center of the outermost direction. That is, the long sides 111 are mutually open. Of course, the electrode assembly 120 located inside the can 110 is also deformed in a shape in which the long side 111 is deformed.

한편, 하면 단변부(113)는 종래와 다르게 요홈(114)을 중심으로 파열되어 상호 벌어진 형태를 한다. 즉, 하면 단변부(113)중 단변(113b)은 변형전 형태를 그대 로 유지하고, 장변(113a)은 중앙이 대략 가장 바깥 방향으로 변형됨으로써, 대략적으로 하면 단변부(113)가 벌어진 형태를 한다. 물론, 상기 하면 단변부(113)에 일체로 형성된 장변부(111)도 상기 하면 단변부(113)와 마찬가지로 벌어진 형태를 한다. 다른 말로 하면, 종래에는 하면 단변부(113)가 상기 장변부(111)를 캡 플레이트(135)쪽으로 밀어 올리는 방향으로 변형되었지만, 본 발명은 하면 단변부(113)가 장변부(111)를 캡 플레이트(135)쪽으로 밀어 올리지 않고, 그 장변부(111)를 바깥 방향으로 밀어내는 방향으로 변형된다. 따라서, 상기 캔(110)의 내부에 위치되는 전극 조립체(120)는 종방향 압축 전의 위치를 그대로 유지하게 된다.On the other hand, the lower side portion 113 is ruptured around the groove 114, unlike the prior art to form a mutually open. That is, the short side 113b of the lower side short side portion 113 maintains the shape before deformation, and the long side 113a has the center thereof deformed in the outermost direction, so that the bottom side 113 roughly has a shape where the short side side 113 is opened. do. Of course, the long side portion 111 formed integrally with the lower side short side portion 113 also has the same shape as that of the lower side short side portion 113. In other words, the lower side short side portion 113 is conventionally deformed in the direction of pushing up the long side portion 111 toward the cap plate 135, but in the present invention, the lower side side portion 113 caps the long side portion 111. It does not push up toward the plate 135, but deforms in the direction which pushes the long side part 111 outward. Therefore, the electrode assembly 120 positioned inside the can 110 maintains the position before longitudinal compression.

이와 같이 종방향 압축에도 불구하고, 전극 조립체(120)가 변형전 위치(상부나 하부 방향으로 위치 이동하지 않은 상태)를 그대로 유지하게 되면, 상기 전극 조립체(120)의 한 구성요소인 음극판(122)이 양극인 캔(110) 또는 캡 플레이트(135)에 전기적으로 쇼트될 확률이 현저히 줄어들게 된다. 따라서, 인화성이 강한 전해액의 2차적인 화재 위험도 상당히 감소시킬 수 있게 된다.As such, despite the longitudinal compression, when the electrode assembly 120 maintains the position before deformation (not moved upward or downward), the negative electrode plate 122 which is one component of the electrode assembly 120 is maintained. ) Is significantly shortened to the electrical short to the can 110 or the cap plate 135 is the anode. Therefore, the secondary fire risk of highly flammable electrolyte solution can also be considerably reduced.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 종압축에 대한 안전성이 향상된 이차 전지는 측면 단변부를 압축시키는 종방향 압축시 캔을 이루는 하면 단변부가 내측 방향으로 변형되는 대신 미리 형성된 요홈이 파열되면서 장변부의 바깥 방향으로 벌어지게 된다.As described above, in the secondary battery having improved safety against longitudinal compression according to the present invention, when the canister is formed in the longitudinal compression to compress the side short side portion, the short side portion is deformed in the inner direction instead of deforming the inner side of the long side portion while the preformed groove is broken. It will happen.

따라서, 캔 내부에 위치하던 전극 조립체가 캔의 상부 또는 하부 방향으로 밀려나가지 않게 되고, 이에 따라 종방향 압축시에도 전극 조립체의 위치가 변화하 지 않게 된다. 결국, 캔 또는 그것의 상부에 결합된 캡 플레이트와 전극 조립체의 한 구성 요소인 음극판이 상호 전기적으로 쇼트되지 않게 되고, 따라서 스파크나 발화 현상이 발생하지 않게 된다. 물론, 이러한 스파크나 발화를 억제함으로써, 이차 전지의 2차적인 화재 위험을 방지하고, 안전성을 더욱 향상시키게 된다.Therefore, the electrode assembly located inside the can is not pushed toward the upper or lower direction of the can, and thus the position of the electrode assembly does not change even in the longitudinal compression. As a result, the can or cap plate coupled to the top thereof and the negative electrode plate which is one component of the electrode assembly are not electrically shorted with each other, so that sparks or ignition do not occur. Of course, by suppressing such a spark and ignition, the secondary fire risk of a secondary battery is prevented and safety is improved further.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 종압축에 대한 안전성이 향상된 이차 전지를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is just one embodiment for carrying out the secondary battery with improved safety against longitudinal compression according to the present invention, the present invention is not limited to the above-described embodiment, as claimed in the following claims As described above, any person having ordinary knowledge in the field of the present invention without departing from the gist of the present invention will have the technical spirit of the present invention to the extent that various modifications can be made.

Claims (18)

상부는 개방되고, 하부에는 일정 깊이 및 길이로 요홈이 형성된 캔;An upper part of which is open and a lower part of which a groove is formed in a predetermined depth and length; 상기 캔의 내부에 장착되어 소정 전압으로 충방전되는 전극 조립체; 및,An electrode assembly mounted inside the can to charge and discharge at a predetermined voltage; And, 상기 캔의 상부에 결합되어, 상기 전극 조립체의 이탈을 방지하는 캡 조립체를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이차 전지.The secondary battery is coupled to the top of the can, comprising a cap assembly for preventing the separation of the electrode assembly. 제 1 항에 있어서, 상기 캔은The method of claim 1, wherein the can 상호 일정 거리 이격되어 상대적으로 넓은 면적을 갖는 한쌍의 장변부;A pair of long sides having a relatively large area spaced apart from each other by a predetermined distance; 상기 한쌍의 장변부의 양측 둘레에 상대적으로 좁은 면적을 가지며 형성된 한쌍의 측면 단변부; 및,A pair of side short sides formed with a relatively narrow area around both sides of the pair of long sides; And, 상기 장변부 및 측면 단변부의 하부 둘레에 형성된 동시에, 일정 깊이 및 길이로 요홈이 형성된 하면 단변부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이차 전지.A secondary battery, which is formed around the lower side of the long side portion and the side short side portion, and includes a lower side short side portion formed with a groove having a predetermined depth and length. 제 2 항에 있어서, 상기 하면 단변부는 장변과 단변을 갖는 대략 직사각 형태로 형성되고, 상기 요홈은 상기 장변의 길이 방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.The secondary battery of claim 2, wherein the short side portion of the lower surface is formed in a substantially rectangular shape having a long side and a short side, and the recess is formed in a longitudinal direction of the long side. 제 3 항에 있어서, 상기 요홈은 일측 단변의 중앙에서 타측 단변의 중앙까지 직선 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.The secondary battery of claim 3, wherein the recess is formed in a straight line from the center of one short side to the center of the other short side. 제 3 항에 있어서, 상기 요홈은 측면 단변부에까지 일정길이 연장되어 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.The secondary battery of claim 3, wherein the recess is formed to extend a predetermined length to a side short side portion. 제 5 항에 있어서, 상기 측면 단변부에까지 연장된 요홈의 길이는 측면 단변부가 갖는 높이의 0.1~10%까지 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.The secondary battery according to claim 5, wherein the length of the groove extending to the side short side portion is formed up to 0.1 to 10% of the height of the side short side portion. 제 3 항에 있어서, 상기 요홈은 장변의 길이보다 작은 길이로 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.The secondary battery of claim 3, wherein the recess is formed to have a length smaller than a length of a long side. 제 3 항에 있어서, 상기 요홈은 깊이가 상기 하면 단변부가 갖는 두께의 10~90%까지 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.The secondary battery of claim 3, wherein the groove has a depth of 10 to 90% of a thickness of the lower side of the lower surface. 제 3 항에 있어서, 상기 하면 단변부에는 내압 상승시 파열되도록 상대적으로 두께가 얇은 안전 벤트가 더 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.The rechargeable battery of claim 3, wherein a safety vent having a relatively thin thickness is further formed at the lower side of the lower surface to rupture when the internal pressure increases. 제 9 항에 있어서, 상기 안전 벤트는 상기 요홈과 교차하여 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.The secondary battery of claim 9, wherein the safety vent is formed to cross the groove. 제 3 항에 있어서, 상기 요홈은 폭이 상기 단변이 갖는 길이의 0.1~10%까지 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.The secondary battery of claim 3, wherein the groove has a width of 0.1 to 10% of a length of the short side. 제 3 항에 있어서, 상기 장변부와 측면 단변부는 상호 직각 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.The secondary battery of claim 3, wherein the long side portion and the side short side portion are formed at right angles to each other. 제 3 항에 있어서, 상기 장변부와 측면 단변부는 상호 라운드 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.The secondary battery of claim 3, wherein the long side portion and the side short side portion have a round shape. 제 1 항에 있어서, 상기 캔은 스틸 또는 알루미늄중 선택된 어느 하나의 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.The secondary battery of claim 1, wherein the can is formed of any one material selected from steel and aluminum. 제 1 항에 있어서, 상기 전극 조립체는 제1전극판과 제2전극판이 세퍼레이터를 개재하여 다수회 권취되어 있고, 상기 제1전극판에는 제1전극 리드가 상부로 돌출된 채 접속되고, 상기 제2전극판에는 제2전극 리드가 상부로 돌출된 채 접속된 것을 특징으로 하는 이차 전지.The electrode assembly of claim 1, wherein the first electrode plate and the second electrode plate are wound a plurality of times through a separator, and the first electrode plate is connected with the first electrode lead protruding upward. The secondary battery, characterized in that the second electrode lead is connected while protruding upward. 제 15 항에 있어서, 상기 캡 조립체는The method of claim 15, wherein the cap assembly is 상기 캔의 상부에 결합되는 동시에, 상기 제1전극 리드가 접속되는 캡 플레이트; 및,A cap plate coupled to an upper portion of the can and to which the first electrode lead is connected; And, 상기 캡 플레이트에 절연 가스켓을 통하여 결합되는 동시에, 상기 제2전극 리드가 접속되는 제2전극 단자를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이차 전지.And a second electrode terminal coupled to the cap plate through an insulating gasket and to which the second electrode lead is connected. 제 16 항에 있어서, 상기 제1전극은 양극이고, 상기 제2전극은 음극인 것을 특징으로 하는 이차 전지.The secondary battery of claim 16, wherein the first electrode is an anode, and the second electrode is a cathode. 제 16 항에 있어서, 상기 제1전극은 음극이고, 상기 제2전극은 양극인 것을 특징으로 하는 이차 전지.The secondary battery of claim 16, wherein the first electrode is a cathode and the second electrode is an anode.
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