KR100803434B1 - PTC device mounted to battery cap and Secondary battery having the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전지캡에 장착 가능한 보호 소자 및 이를 구비한 이차 전지를 개시한다. 본 발명에 따른 보호 소자는, 전지캡 및 전지캔을 구비하는 이차 전지의 과전류를 차단하기 위한 PTC 소자에 있어서, 제 1 및 제 2 표면과 두께를 갖는 층형 PTC 저항체; 층형 PTC 저항체의 일 측면에 부착되는 캡 통전부; 캡 통전부와 전기적으로 절연될 수 있도록 제 1 표면에 부착되는 제 1 전극; 캡 통전부와 전기적으로 연결될 수 있도록 제 2 표면에 부착되는 제 2 전극; 및 제 1 전극을 전기적으로 연결하는 리드부;를 포함하며, 상기 보호 소자가 전지캡과 전지캔 사이의 공간에 수용되도록, 상기 캡 통전부가 상기 전지캡의 측면에 부착되는 것을 특징으로 한다.The present invention discloses a protection element and a secondary battery having the same that can be mounted on the battery cap. According to an aspect of the present invention, there is provided a protection device comprising: a PTC device for blocking overcurrent of a secondary battery including a battery cap and a battery can, the layered PTC resistor having first and second surfaces and thicknesses; A cap energizing portion attached to one side of the layered PTC resistor; A first electrode attached to the first surface to be electrically insulated from the cap conducting portion; A second electrode attached to the second surface to be electrically connected to the cap conducting portion; And a lead unit electrically connecting the first electrode, wherein the cap conduction unit is attached to a side surface of the battery cap so that the protection element is accommodated in a space between the battery cap and the battery can.
본 발명은 보호 소자를 전지캡과 전지캔 사이에 장착하여 이차 전지의 빈 공간을 활용할 수 있는 장점이 있다. 또한, 이차 전지의 공간 활용도가 향상되어 이차 전지팩의 크기를 종래에 비해 감소시켜 실질적으로 동일 체적 대비 충전 용량을 높일 수 있다.The present invention has the advantage that can utilize the empty space of the secondary battery by mounting a protection element between the battery cap and the battery can. In addition, the space utilization of the secondary battery is improved, thereby reducing the size of the secondary battery pack as compared with the related art, thereby substantially increasing the charging capacity with respect to the same volume.
보호, 소자, PTC, 전지캡, 이차 전지 Protection, Element, PTC, Battery Cap, Secondary Battery
Description
도 1은 종래 기술에 따른 보호 소자의 구성을 도시하는 사시도.1 is a perspective view showing a configuration of a protection element according to the prior art.
도 2는 종래 기술에 따른 보호 소자가 장착된 이차 전지의 개략적인 구성도.Figure 2 is a schematic configuration diagram of a secondary battery equipped with a protection element according to the prior art.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보호 소자의 구성을 도시하는 사시도.3 is a perspective view showing a configuration of a protection element according to a preferred embodiment of the present invention.
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ'선에 따른 단면도.4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV ′ of FIG. 3.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보호 소자가 장착된 이차 전지의 개략적인 구성도.5 is a schematic configuration diagram of a secondary battery equipped with a protection device according to a preferred embodiment of the present invention.
<도면의 주요 참조 부호에 대한 설명><Description of Major Reference Marks in Drawing>
100...보호 소자 200...이차 전지 110...층형 PCT 저항체100 ... Protective element 200 ...
120...제 1 전극 130...제 2 전극 140...리드부120 ...
150...캡 통전부 220...전지캔 230a...전지캡150 ...
본 발명은 전지캡에 장착 가능한 보호 소자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이차 전지의 전지캡과 전지캔 사이의 공간에 장착되어, 이차 전지에 과전류 발생시 전력 공급로를 차단하는 PTC 소자에 관한 것이다.The present invention relates to a protection element that can be mounted to a battery cap, and more particularly, to a PTC element mounted in a space between a battery cap of a secondary battery and a battery can, and blocking a power supply path when an overcurrent occurs in the secondary battery.
일반적으로 이차 전지는 화학에너지를 전기 에너지로 변환하는 방전과 역방향인 충전 과정을 통하여 반복 사용이 가능한 전지이며, 그 종류로는 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소 전지, 리튬-이온 전지 및 리튬-이온 폴리머 전지 등이 있다.In general, secondary batteries are batteries that can be used repeatedly through a reverse charging and discharging process that converts chemical energy into electrical energy. Examples thereof include nickel-cadmium batteries, nickel-hydrogen batteries, lithium-ion batteries, and lithium-ion batteries. Polymer batteries and the like.
최근, 이차 전지의 성장은 디지털 가전기기와 휴대 단말기 등 신규 시장의 급성장에 기인한다. 리튬 계열의 소형 이차 전지는 디지털 카메라, P-DVD, MP3P, 휴대폰, PDA, Portable Game Device, Power Tool 및 E-bike 등의 제품에 적용되며, 니켈-수소 계열의 중대형 이차 전지는 HUV(Hybrid Electric Vehicle) 등의 자동차에 적용된다.Recently, the growth of secondary batteries is due to the rapid growth of new markets such as digital home appliances and portable terminals. Lithium-based small secondary batteries are applied to products such as digital cameras, P-DVDs, MP3Ps, mobile phones, PDAs, portable game devices, power tools, and e-bikes. Nickel-hydrogen medium and large secondary batteries are HUV (Hybrid Electric). Applicable to vehicles such as vehicles.
이때, 이차 전지의 음극 및 양극의 발전 추이를 보면, 원통형을 기준으로 3000mAh로 1세대의 2400mAh를 상회하고 있으며, 차후에 리튬 계열의 중대형 이차 전지가 상용화될 것으로 예상된다.At this time, in view of the development of the negative electrode and the positive electrode of the secondary battery, it is 3000mAh based on the cylindrical, exceeding the first generation 2400mAh, it is expected that the lithium-based medium-large secondary battery will be commercialized in the future.
상기 이차 전지는 외형의 형상에 따라 각형, 원통형 및 파우치형으로 분류되며, 양극판, 음극판 및 세퍼레이터가 적층된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 내부에 수용하는 전지캔과, 전지캔의 상단 개구부를 밀봉하는 캡 조립체를 포함한다.The secondary battery is classified into a rectangular, cylindrical, and pouch type according to the shape of the outer shape, an electrode assembly in which a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator are stacked, a battery can accommodating the electrode assembly together with an electrolyte, and an upper opening of the battery can. It includes a cap assembly for sealing the.
이차 전지의 충방전의 원리는 전지가 충전될 때 금속 원자가 분리막을 통하여 양극에서 음극으로 이동하며 이때 충전 전류가 흐른다. 반대로 방전될 때 금속 원자는 음극에서 양극으로 이동하며 방전 전류가 흐른다.The principle of charging and discharging of a secondary battery is that when a battery is charged, a metal atom moves from a positive electrode to a negative electrode through a separator, where a charging current flows. On the contrary, when discharged, metal atoms move from the cathode to the anode and discharge current flows.
여기서, 이차 전지가 과충전되거나 과전류가 흐를 경우, 폭발 점화의 위험성이 있다. 통상적으로 이차 전지는 조전지 전압을 기준으로 충전할 경우, 직렬 연결된 셀간 특성(예컨데, 용량, 충전 상태)차로 인한 셀전압의 차이로 충전 전압 이상으로 과충전되는 셀이 발생할 수 있다. 특히, 금속 물질은 수분과 반응하면 수소 가스와 열을 발생하여 격렬히 반응하여 폭발의 위험성이 있다.Here, when the secondary battery is overcharged or an overcurrent flows, there is a risk of explosion ignition. Typically, when the secondary battery is charged based on the assembled battery voltage, a cell that is overcharged above the charging voltage may occur due to a difference in cell voltage due to a difference in characteristics (eg, capacity and state of charge) between cells connected in series. In particular, the metal material generates hydrogen gas and heat when reacted with moisture, and there is a risk of explosion.
이러한 과충전 및 과전류로부터 이차 전지를 보호하고 과방전으로 인한 성능 저하를 방지하는 수단으로 안전 장치가 필요하다. 이차 전지의 안전 장치에는 안전변(Safety Vent), PTC(Positive Temperature Coefficient), 세퍼레이터(Shut-down Separator), 첨가제(Additives) 등이 있다. A safety device is required as a means of protecting the secondary battery from such overcharge and overcurrent and preventing performance degradation due to overdischarge. Safety devices of secondary batteries include safety vents, positive temperature coefficients (PTCs), shut-down separators, and additives.
여기서, 안전변은 전지 내부의 기체의 방출에 의해 상승된 내부 압력을 해소하도록 전지캔에 설계된 부품이고, 세퍼레이터는 폴리프로필렌이나 폴리에틸렌 소재의 격리막 자체가 일정 온도가 넘으면 금속 원자가 통과할 수 없도록 설계된 부품이고, 첨가제는 전지의 안전화를 유도하는 물질로 사용된다.Here, the safety valve is a component designed in the battery can to relieve the internal pressure increased by the release of gas inside the battery, the separator is a component designed so that metal atoms can not pass when the separator itself of polypropylene or polyethylene exceeds a certain temperature. , Additives are used as materials to induce battery safety.
특히, PTC 소자는 정온도계수 특성이 있으며 퓨즈(Fuse)와는 달리 반복 사용이 가능한 소자로서, 이차 전지의 전압이 급상승할 때 전류를 차단하여 전지의 파열을 미연에 방지할 수 있도록 리드에 의해 이차 전지의 양극과 음극에 연결된다.In particular, the PTC element has a constant temperature coefficient and can be used repeatedly, unlike a fuse, and is secondary by a lead to prevent the battery from rupturing by cutting off the current when the voltage of the secondary battery increases rapidly. It is connected to the positive and negative electrodes of the battery.
미국 특허 제5,976,729호에는 전지캔의 바닥면에 장착된 PCT 소자를 개시하고 있고, 대한민국 공개특허공보 제2004-110598호(이차 전지)에는 전지캔의 바닥면에 밀착되는 PTC 소자가 개시되어 있고, 대한민국 등록특허공보 제477752호(보호소자 및 이를 구비한 리튬 이차 전지)에는 전지캔의 외표면에 밀착되는 PTC 소자가 개시되어 있다.US Patent No. 5,976,729 discloses a PCT device mounted on the bottom surface of a battery can, and Korean Patent Publication No. 2004-110598 (Secondary Battery) discloses a PTC device that adheres to the bottom surface of a battery can. Korean Patent Publication No. 447552 (Protective Device and Lithium Secondary Battery Having the Same) discloses a PTC device in close contact with an outer surface of a battery can.
도 1은 종래 기술에 따른 보호 소자의 구성을 도시하는 사시도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 보호 소자가 장착된 이차 전지의 개략적인 구성도이다.1 is a perspective view showing the configuration of a protection element according to the prior art, Figure 2 is a schematic configuration diagram of a secondary battery equipped with a protection element according to the prior art.
도 1을 참조하면, 종래의 PTC 소자(10)는 층형 PCT 저항체(1)가 2개의 전극 단자(2 및 3) 사이에 샌드위치되어 칩(Chip)을 형성하고, 상기 칩은 용접에 의해 칩의 양 단부들로 부터 연장되는 2개의 리드선(4 및 5)에 부착된다.Referring to FIG. 1, in the
여기서, 상기 PTC 소자(10)가 이차 전지의 보호 장치 또는 상호 접속 장치의 기능을 수행할 수 있도록 상기 2개의 리드선(4 및 5)이 이차 전지에 전기적으로 연결된다.Here, the two leads 4 and 5 are electrically connected to the secondary battery so that the
도 2를 참조하면, 상기 PCT 소자(10)는 이차 전지에 흐르는 과전류를 차단하기 위하여, 전지캔(20)에 장착된다. 이때, 일단의 리드선(4)은 이차 전지의 일극을 형성하는 전지캔에 전기적으로 연결되며, 타단의 리드선(5)은 이차 전지의 보호 회로(40)와 전기적으로 연결된다. 이때, 상기 보호 회로(40)는 이차 전지의 타극을 형성하는 전지캡(31)에 전기적으로 연결된다.Referring to FIG. 2, the
그러나, 전술한 구성의 이차 전지는 PCT 소자(10)의 두께(t) 만큼 공간 활용도가 낮아져서 이차 전지팩의 크기를 증가시키거나, 동일 체적 대비 충전 용량이 저하되는 문제점이 있다. 상기 도면은 PCT 소자의 층형 저항체가 전지캔 하단에 장착되는 경우를 도시하였으나, PCT 소자의 층형 저항체가 이차전지의 전지캔 측면에 장착되는 경우도 마찬가지의 같은 문제가 발생한다. 또한, PTC 소자(10)가 이차 전지로 부터 열을 감지하는 효율이 저하되는 문제점이 있다.However, the secondary battery of the above-described configuration has a problem that the space utilization is lowered by the thickness t of the
또한, PCT 소자(10)의 연결 구조를 개선하여 이차 전지에 효율적으로 배치함으로서, 이차 전지의 부피를 줄이고 전기 용량을 극대화시키기 위한 노력이 계속되어 왔다.In addition, by improving the connection structure of the
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, PTC 소자가 전지캡과 전지캔 사이의 공간에 장착될 수 있는 구조로 배치함으로서, 이차 전지의 충전 용량을 증대시킬 수 있는 전지캡에 장착 가능한 보호 소자 및 이를 구비한 이차 전지를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was devised to solve the above problems, and arranged in a structure in which the PTC element can be mounted in the space between the battery cap and the battery can, thereby mounting the battery cap to increase the charging capacity of the secondary battery. It is an object of the present invention to provide a possible protection device and a secondary battery having the same.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 보호 소자는, 전지캡 및 전지캔을 구비하는 이차 전지의 과전류를 차단하기 위한 PTC 소자에 있어서, 제 1 및 제 2 표면과 두께를 갖는 층형 PTC 저항체; 상기 층형 PTC 저항체의 일 측면에 부착되는 캡 통전부; 상기 캡 통전부와 전기적으로 절연될 수 있도록 상기 제 1 표면에 부착되는 제 1 전극; 상기 캡 통전부와 전기적으로 연결될 수 있도록 상기 제 2 표면에 부착되는 제 2 전극; 및 상기 제 1 전극을 전기적으로 연결하는 리드부;를 포함하며, 상기 보호 소자가 전지캡과 전지캔 사이의 공간에 수용되도록, 상기 캡 통전부가 상기 전지캡의 측면에 부착되는 것을 특징으로 한다.The protection device according to the present invention for achieving the above object is a PTC device for blocking overcurrent of a secondary battery having a battery cap and a battery can, the layered PTC resistor having a thickness and a first surface and a second surface ; A cap energizing part attached to one side of the layered PTC resistor; A first electrode attached to the first surface to be electrically insulated from the cap conducting portion; A second electrode attached to the second surface to be electrically connected to the cap conducting unit; And a lead part electrically connecting the first electrode, wherein the cap conduction part is attached to a side surface of the battery cap so that the protection element is accommodated in a space between the battery cap and the battery can.
바람직하게, 상기 제 1 전극과 상기 캡 통전부 사이에 비전도성 갭(Gap)이 형성된다. 대안적으로, 상기 제 1 전극과 상기 캡 통전부 사이에 절연물이 개재된다.Preferably, a non-conductive gap Gap is formed between the first electrode and the cap conducting portion. Alternatively, an insulator is interposed between the first electrode and the cap conducting portion.
본 발명에 있어서, 상기 층형 PTC 저항체는 정온도계수 특성의 폴리머계 전도성 복합체로 이루어진다.In the present invention, the layered PTC resistor is made of a polymer-based conductive composite having a constant temperature coefficient characteristic.
바람직하게, 상기 폴리머계 전도성 복합체는 폴리머 중합체, 전도성 충진제, 산화 방지제 및 과산화물 가교제의 혼합물로 이루어진다.Preferably, the polymeric conductive composite consists of a mixture of polymer polymer, conductive filler, antioxidant and peroxide crosslinker.
본 발명에 따르면, 상기 캡 통전부는 니켈, 니켈이 도금된 합금 또는 니켈이 도금된 동박으로 이루어지고, 상기 리드부는 니켈 또는 니켈이 도금된 합금으로 이루어지며, 상기 제 1 및 제 2 전극은 니켈 또는 구리 금속을 전해 또는 무전해 도금하여 박막으로 형성한다.According to the present invention, the cap conducting portion is made of nickel, nickel plated alloy or nickel plated copper foil, the lead portion is made of nickel or nickel plated alloy, and the first and second electrodes are nickel Alternatively, copper metal may be electrolytically or electrolessly plated to form a thin film.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차전지는, 양극 리드와 음극 리드가 형성된 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 내부에 수용하는 전도성 금속 소재의 전지캔, 상기 전지캔을 밀봉하는 캡 조립체 및 상기 캡 조립체에 형성된 전지캡을 구비하되, 제 1 및 제 2 표면과 두께를 갖는 층형 PTC 저항체; 상기 층형 PTC 저항체의 일 측면에 부착되는 캡 통전부; 상기 캡 통전부와 전기적으로 절연될 수 있도록 상기 제 1 표면에 부착되는 제 1 전극; 상기 캡 통전부와 전기적으로 연결될 수 있도록 상기 제 2 표면에 부착되는 제 2 전극; 및 상기 제 1 전극을 전기적으로 연결하는 리드부;를 포함하는 보호 소자가 더 구비되어, 상기 보호 소자가 전지캡과 전지캔 사이의 공간에 수용되도록, 상기 캡 통전부가 상기 전지캡의 측면에 부착되는 것을 특징으로 한다.A secondary battery according to the present invention for achieving the above object is an electrode assembly having a positive electrode lead and a negative electrode lead, a battery can of a conductive metal material accommodating the electrode assembly therein, a cap assembly for sealing the battery can and the cap A layered PTC resistor having a battery cap formed in the assembly and having a thickness with the first and second surfaces; A cap energizing part attached to one side of the layered PTC resistor; A first electrode attached to the first surface to be electrically insulated from the cap conducting portion; A second electrode attached to the second surface to be electrically connected to the cap conducting unit; And a lead unit electrically connecting the first electrode, wherein the cap conduction unit is attached to a side surface of the battery cap such that the protection element is accommodated in a space between the battery cap and the battery can. It is characterized by.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사 전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따러서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 잇음을 이해하여야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, the terms or words used in this specification and claims should not be construed as being limited to the ordinary or dictionary meanings, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, which can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be various equivalents and variations.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보호 소자의 구성을 도시하는 사시도이다.3 is a perspective view showing the configuration of a protection element according to a preferred embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 보호 소자(100)는 제 1 및 제 2 표면과 소정 두께를 갖는 층형 PTC 저항체(110), 상기 층형 PTC 저항체(110)의 제 1 표면에 형성되는 제 1 전극(120), 상기 층형 PTC 저항체(110)의 제 2 표면에 형성되는 제 2 전극(130), 상기 제 1 전극(120)에 형성되는 리드부(140) 및 상기 층형 PTC 저항체(110)의 일 측면에 형성되는 캡 통전부(150)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the
여기서, 상기 캡 통전부(150)는 상기 제 1 전극(120)과 전기적으로 절연(絶緣)되고, 상기 제 2 전극(130) 및 층형 PTC 저항체(110)와 전기적으로 연결된다.Here, the
이때, 상기 제 1 전극(120)과 상기 캡 통전부(150) 사이에 비전도성 갭(Gap)이 형성되거나, 절연물이 개재됨으로서, 상기 제 1 전극(120)은 상기 캡 통전부(150)와 전기적으로 절연될 수 있다.In this case, a non-conductive gap (Gap) is formed between the
보다 구체적으로, 상기 층형 PTC 저항체(110)는 폴리머계 전도성 복합체로 이루어진다. 상기 폴리머계 전도성 복합체는 폴리머(Polymer), 전도성 충진제, 산화 방지제 및 과산화물 가교제의 혼합물로 구성된다. 상기 폴리머에는 바람직하게, 용융지수 1 내지 10인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 폴리플루오르화비닐리덴(PVDF), 폴리프로필렌(PP) 및 Ethylene/PP 중합체 등이 채용될 수 있으며, 상기 전도성 충진제에는 카본 블랙(Carbon Black), 니켈(Nickel) 등의 금속제 또는 금속 산화물 등이 채용될 수 있다.More specifically, the
여기서, 상기 층형 PTC 저항체(110)는 상온에서 카본 블랙의 입자가 상호 연결되어 존재하기 때문에, 전류가 흐르는 다수의 도전 패스가 형성되어 양호한 도전성을 발휘한다. 한편, 주변 온도의 상승이나 도전 패스를 흐르는 전류의 초과 등에 따른 열폭주가 개시되면, 열팽창에 따른 카본 블랙의 각 입자간 공극이 넓어져서 도전 패스가 차단되기 때문에, 도전성이 급격하게 저하되는 정온도계수 특성이 있다.In this case, since the carbon black particles are interconnected to each other at room temperature, the
또한, 상기 층형 PTC 저항체(110)의 제 1 및 제 2 표면에 전류를 통과시키기 위한 제 1 및 제 2 전극(120, 130)이 밀착 형성된다.In addition, first and
상기 제 1 및 제 2 전극(120, 130)은 니켈 또는 구리 금속을 전해 또는 무전해 도금하여 박막으로 구성하는 것이 바람직하다.The first and
상기 리드부(140)는 상기 제 1 전극(120)의 상면에 땜납 또는 전도성 접착제에 의해 부착되며, 부착의 용이성 및 온도 처리에 따라 그 부착 영역이 제 1 전극의 일부 또는 전체를 덮도록 형성된다. 또한, 상기 리드부(140)는 상기 층형 PTC 저항체(110)의 연부의 일부분을 넘어 연장되어 형성되며, 니켈 또는 니켈이 도금된 합금의 전도성 금속재로 이루어지는 것이 바람직하다.The
상기 캡 통전부(150)는 상기 층형 PTC 저항체(110)의 일 측면에 부착되며, 후술하는 전지캡과의 접합 부분에서의 저항을 낮출 수 있도록, 금속 호일을 압착가공하거나, 전도성 금속재를 전도성 접착제로 접합하여 통전층을 형성하며, 사용 가능한 전도성 금속재로는 니켈, 니켈 도금 합금 또는 니켈이 도금된 동박이 바람직하다.The
다시, 상기 도 3의 Ⅳ-Ⅳ'면으로 절단한 보호 소자(100)의 단면을 도 4를 참조하여 살펴보면, 층형 PTC 저항체(110)를 중심으로 제 1 전극(120)과 제 2 전극(130)이 대향하여 부착되고, 일 측면에 캡 통전부(150)가 부착된다. 또한, 상기 제 1 전극(120)은 상기 캡 통전부(150)의 상단과 소정 거리로 이격되어 전기적으로 절연되고, 상기 제 2 전극(130)은 상기 캡 통전부(150)의 하단과 접합되어 전기적으로 연결된다. 아울러, 상기 제 1 전극(120)의 상면에 리드부(140)가 부착되어 후술하는 보호 회로(PCM) 또는 충방전회로에 전기적으로 연결된다.Again, referring to FIG. 4, a cross-section of the
본 발명에 따른 보호 소자(100) 및 보호 소자의 구성 요소(110 내지 150)는 스트랩(Strap) 형태로 지시되지만, 반드시 이에 한정되지 않는다.The
본 발명에 따른 보호 소자(100)는 이차 전지의 전지캡과 전지캔 사이의 공간에 수용되는 것이 바람직하며, 상기 보호 소자(100)가 장착된 이차 전지의 개략적인 구성을 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서, 도 5의 참조 부호는 도 3에 적용된 참조 부호와 동일하게 적용된다.The
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 이차 전지(200)는 전극 조립체(미도시)를 내 부에 수용하는 전지캔(220)과, 상기 전지캔(220)을 밀봉하는 캡 조립체(230)와, 상기 캡 조립체(230)에 형성된 전지캡(230a)을 포함하여 구비한다.As shown in FIG. 5, the secondary battery 200 includes a battery can 220 accommodating an electrode assembly (not shown) therein, a cap assembly 230 sealing the battery can 220, and It includes a battery cap (230a) formed in the cap assembly 230.
여기서, 상기 전극 조립체의 적층 방법 및 이차 전지(200)의 구조에 따라 상기 전극 조립체(미도시)의 구성 요소인 리드선(미도시)의 음극 및 양극이 상호 바뀌도록 구성할 수 있음은 자명하다. 즉, 음극 리드선(미도시)을 전지캡(230a)과, 양극 리드선(미도시)을 전지캔(220)과 전기적으로 연결시킬 수 있도록 본 발명이 변형될 수 있음은 물론이다.Here, according to the stacking method of the electrode assembly and the structure of the secondary battery 200, it is obvious that the negative electrode and the positive electrode of the lead wire (not shown) which are components of the electrode assembly (not shown) may be configured to be interchanged. That is, of course, the present invention may be modified to electrically connect the negative electrode lead wire (not shown) with the
상기 이차 전지(200)는 전극 제조공정, 조립 공정, 활성화 공정, 검사 공정, 배터리 팩 제조공정에 의해 제조된다. 특히, 배터리 팩의 제조공정에서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보호 소자(100)가 장착된다. 또한, 상기 보호 소자(100)와 전기적으로 결합되어 이차 전지(200)를 보호할 수 있는 보호 회로(미도시) 또는 충ㆍ방전회로(미도시)가 추가적으로 장착된다.The secondary battery 200 is manufactured by an electrode manufacturing process, an assembly process, an activation process, an inspection process, and a battery pack manufacturing process. In particular, the
구체적으로 설명하면, 상기 보호 소자(100)는 상기 이차 전지(200)의 전지캡(230a)과 전지캔(220)의 빈 공간에 수용되며, 상기 보호 소자(100)의 캡 통전부(150)가 상기 전지캡(230a)의 일 측면에 전기적으로 연결되며, 상기 보호 소자(100)의 리드부(140)가 상기 보호 회로 또는 충ㆍ방전회로와 전기적으로 연결된다.Specifically, the
상기 이차 전지(200)의 전극 조립체에서 발생된 전류는 전지캡(230a), 보호 소자(100), 보호 회로(PCM) 및 충ㆍ방전회로를 거쳐 전지캔(220)에 전달된다. 좀 더 상세히 설명하면, 상기 보호 소자(100)가 장착된 이차 전지(200)는 전지캡(230a), 캡 통전부(150), 제 2 전극(130), 층형 PTC 저항체(110), 제 1 전극(120), 리드부(140), 보호 회로(PCM), 충ㆍ방전회로 및 전지캔(220)이 전기적으로 연결된 도전로를 형성한다. 이때, 상기 이차 전지(200)의 충ㆍ방전 과정에서 과전류가 발생할 경우, 상기 층형 PTC 저항체(110)가 전류의 흐름을 차단시켜 상기 도전로를 개방시킴으로써 이차 전지(200)를 보호한다.The current generated by the electrode assembly of the secondary battery 200 is transferred to the battery can 220 through the
여기서, 상기 이차 전지(200)의 절연판(230)은 전지캡(230a)과 전지캔(220)의 전기적 접촉을 방지하여 보호 소자(100)가 전지캡(230a)과 전지캔(220) 사이의 공간에서 단락 현상없이 과전류를 차단할 수 있도록 한다. 예컨데, 상기 전지캡(230a), 캡 통전부(150), 제 2 전극(130), 층형 PTC 소자(110), 제 1 전극(120), 리드부(140), 보호 소자, 충ㆍ방전회로 및 전지캔(220)의 순으로 전류가 단락없이 흐를 수 있고, 이차 전지(200)에 과전류 발생시 보호 소자(100)가 과전류의 경로를 차단할 수 있도록 한다.Here, the insulating plate 230 of the secondary battery 200 prevents the electrical contact between the
이때, 상기 보호 소자(100)와 전기적으로 연결되는 보호 회로는 이차 전지(200)의 충ㆍ방전시, 상기 보호 소자(100)와 더불어 과전압, 과전류 및/또는 과열 발생에 대한 충ㆍ방전회로 및 이차 전지(200)를 보호하도록 작동된다.In this case, a protection circuit electrically connected to the
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.Although the present invention has been described above by means of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and will be described below by the person skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of the claims.
상술한 바와 같이, 본 발명은 보호 소자를 전지캡과 전지캔 사이에 장착하여 이차 전지의 빈 공간을 활용할 수 있는 장점이 있다. 또한, 이차 전지의 공간 활용도가 향상되어 이차 전지팩의 크기를 종래에 비해 감소시켜 실질적으로 동일 체적 대비 충전 용량을 높일 수 있다.As described above, the present invention has an advantage that the protective element is mounted between the battery cap and the battery can to utilize the empty space of the secondary battery. In addition, the space utilization of the secondary battery is improved, thereby reducing the size of the secondary battery pack as compared with the related art, thereby substantially increasing the charging capacity with respect to the same volume.
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