KR101023919B1 - 리튬 이차전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하부에 노치부가 형성되는 캔을 사용함으로써, 종압축 시 전극조립체가 하부방향으로 분출되도록 유도하고, 이로 인해, 전극 간의 단락을 방지할 수 있는 리튬 이차전지에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 전극조립체, 상기 전극조립체가 수용되도록 상부에 개구가 형성되고, 하부에 노치부가 형성되는 캔 및 상기 캔의 개구를 밀봉하는 캡조립체를 포함하는 리튬 이차전지를 제공한다.
캔, 노치부, 파단홈, 종압축, 리튬 이차전지

Description

리튬 이차전지{Lithium Secondary Battery}
본 발명은 리튬 이차전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 하부에 노치부가 형성되는 캔을 사용함으로써, 종압축 시 전극조립체가 하부방향으로 분출되도록 유도하고, 이로 인해, 전극 간의 단락을 방지할 수 있는 리튬 이차전지에 관한 것이다.
일반적으로, 리튬 이차전지는 양극판과 음극판 및 이들 두 전극판 사이에 개재된 세퍼레이터가 젤리 롤 형태로 와인딩되어 형성되는 전극조립체를 전해액과 함께 캔에 수납하고, 상기 캔의 상단 개구부를 캡조립체로 밀봉하여 형성된다.
여기서, 상기 캔은 각형 이차전지에서 대략 직육면체의 형상을 가지며, 경량의 전도성 금속인 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금(Al alloy)으로 형성되는 금속재질의 용기이다. 따라서, 캔 자체가 단자역할을 수행하는 것도 가능하다. 한편, 상기 캔은 딥 드로잉(deep drawing) 등의 가공방법으로 형성될 수 있다.
한편, 종래의 리튬 이차전지는 종압축과 같은 규격 시험에서 상기 캔의 종축을 기준으로 양측면에 물리적인 충격이 가해질 경우, 결합력이 상대적으로 취약한 상기 캡조립체가 개방되면서 캔의 내부에 수용되어 있는 전극조립체가 밖으로 분출 될 수 있다. 이때, 상기 전극조립체가 상부방향으로 분출되면서 전극 간의 단락이 발생할 수 있는데, 특히, 각형인 경우 전극탭이 모두 상부로 인출되어 설치되어 있는 구조이므로, 종압축으로 인한 전극조립체 분출 시 이들간의 단락 가능성은 매우 높게 된다. 또한, 상기 전극조립체의 외벽은 분출되는 과정에서 상기 캔의 상단 모서리에 긁혀 손상될 수 있는데, 이는, 전극 간의 단락에 의해 발생되는 발화를 더욱 가속화시키는 촉매로 작용하게 된다.
본 발명은 하부에 노치부가 형성되는 캔을 사용함으로써, 종압축 시 전극조립체가 하부방향으로 분출되도록 유도하고, 이로 인해, 전극 간의 단락을 방지할 수 있는 리튬 이차전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 리튬 이차전지는 전극조립체, 상기 전극조립체가 수용되도록 상부에 개구가 형성되고, 하부에 노치부가 형성되는 캔 및 상기 캔의 개구를 밀봉하는 캡조립체를 포함한다.
여기서, 상기 캔은 장측벽, 단측벽 및 하면으로 이루어지며, 상기 노치부는 상기 장측벽 및 상기 단측벽에 상기 하면과 평행한 띠 형상으로 형성될 수 있다.
이때, 상기 노치부는 다수의 파단홈으로 이루어지는 파단홈군으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 파단홈 간의 간격은 상기 파단홈의 폭 보다 좁게 이격되어 형성 될 수 있다.
상기 파단홈의 깊이는 상기 캔의 두께 대비 55% ~ 75% 비율로 형성될 수 있다.
상기 파단홈의 파단강도는 상기 캔과 상기 캡조립체의 용접강도보다 더 작을 수 있다.
또한, 상기 노치부는 상기 하면과 평행한 방향으로 복수개로 형성될 수 있다.
한편, 상기 노치부는 직선형태로 연속적으로 이어져 하나의 트렌치로 구성되는 파단홈으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 노치부는 상기 하면과 평행한 방향에서 상, 하로 굴곡진 형태로 연속적으로 이어져 하나의 트렌치로 구성되는 파단홈으로 형성될 수 있다.
한편, 상기 캔은 장측벽, 단측벽 및 하면으로 이루어지며, 상기 노치부는 상기 하면에 직선형태로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 노치부는 다수의 파단홈으로 이루어지는 파단홈군으로 형성될 수 있다.
상기 파단홈 간의 간격은 상기 파단홈의 폭 보다 좁게 이격되어 형성될 수 있다.
이때, 상기 파단홈의 깊이는 상기 캔의 두께 대비 55% ~ 75% 비율로 형성될 수 있다.
한편, 상기 노치부는 직선형태로 연속적으로 이어져 하나의 트렌치로 구성되 는 파단홈으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 노치부는 상기 하면과 평행한 방향에서 상, 하로 굴곡진 형태로 연속적으로 이어져 하나의 트렌치로 구성되는 파단홈으로 형성될 수 있다.
한편, 상기 캔은 원통형일 수 있다.
본 발명에 따른 리튬 이차전지는 하부에 노치부가 형성되는 캔을 사용함으로써, 종압축 시험 시 전극조립체가 하부방향으로 분출되도록 유도할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 리튬 이차전지는 종압축 시험 시 전극조립체가 하부방향으로 분출되도록 유도함으로써, 전극조립체 상부의 전극 간 단락을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 리튬 이차전지는 전극 간의 단락을 방지함으로써, 안전성을 향상시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 리튬 이차전지의 분해 사시도이고, 도 2a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 캔의 사시도이며, 도 2b는 도 2a의 Ⅰ-Ⅰ선을 따라 자른 단면도이다.
도 1 및 도 2a 내지 도 2b를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 리튬 이차전지(100)는 전극조립체(110)와, 캔(120)과, 캡조립체(130)를 포함하여 형성된 다. 여기서, 상기 캔(120)은 하부에 상대적으로 두께가 얇은 노치부(140)가 형성된다. 상기 리튬 이차전지(100)의 종압축 시험 시, 상기 노치부(140)가 파단되어 상기 전극조립체(110)가 상기 캔(120)의 하부방향으로 분출될 수 있다. 즉, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 리튬 이차전지(100)는 하부에 노치부(140)가 형성되는 캔(120)을 사용함으로써, 종압축 시험 시 전극조립체(110)가 하부방향으로 분출되도록 유도하고, 이로 인해, 전극조립체(110) 상부의 전극 간 단락을 방지할 수 있다.
상기 전극조립체(110)는 양극판(111)과, 음극판(112) 및 이들 두 전극판(111, 112) 사이에 개재되는 세퍼레이터(113)를 구성요소로 한다. 또한, 상기 전극조립체(110)는 일 단부가 상단부 위로 돌출되어 고정되는 양극탭(114) 및 음극탭(115)을 더 포함하여 형성된다. 이때, 상기 양극탭(114)이 양극판(111)으로부터 인출되고, 상기 음극탭(115)이 음극판(112)으로부터 인출됨은 물론이다. 또한, 상기 양극탭(114) 및 상기 음극탭(115)은 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 구리(Cu) 등으로 형성될 수 있는데, 통상적으로 양극탭(114)은 알루미늄(Al)으로 형성되고, 음극탭(115)은 니켈(Ni)로 형성된다. 또한, 상기 양극탭(114) 및 상기 음극탭(115)이 전극조립체(110)의 상단부로 돌출되는 부분에는 전극판(111, 112) 간의 단락 방지를 위한 절연테이프(116)가 감겨지게 된다. 한편, 상기 전극조립체(110)는 통상적으로 전기용량을 높이기 위해 양극판(111) 및 음극판(112) 사이에 이들을 절연시키는 세퍼레이터(113)를 개재하여 적층한 후, 와인딩(winding)하여 젤리 롤(jelly roll) 형태로 제조된다. 이때, 상기 양극판(111) 및 음극판(112)에는 각각 양극활물질과 음극활물질이 도포된다. 상기 양극활물질은 높은 안정성의 리튬 망간계 산화물로 이루어질 수 있고, 상기 음극활물질은 탄소 계열로 이루어질 수 있는데, 본 발명에서 그 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기 캔(120)은 전극조립체(110)가 수용되는 공간이 형성되도록 장측벽(121)과, 단측벽(122) 및 상기 장측벽(121)과 단측벽(122)의 하부를 밀폐하는 하면(123)으로 이루어진다. 상기 캔(120)의 하부에는 노치부(140)가형성된다. 또한, 상기 캔(120)의 상부는전극조립체(110)가 삽입될 수 있도록 개구가 형성되고, 상기 개구는 캡조립체(130)에 의해 밀봉된다. 즉, 상기 캔(120)은각형 이차전지에서 일 단부가 개방된 개구를 갖는 대략 직육면체 형상의 금속재질로 이루어지며, 딥 드로잉(deep drawing) 등의 가공방법으로 형성될 수 있다. 상기 캔(120)은 경량의 전도성 금속인 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금(Al alloy)으로 형성될 수 있다. 따라서, 캔(120) 자체가 단자역할을 수행하는 것도 가능하다.
상기 장측벽(121)은 상기 캔(120)에서, 폭 또는 수평방향의 변 길이가 상대적으로 긴 측벽으로 정의된다. 상기 장측벽(121)은 한 쌍이 서로 마주보도록 이격되어 상기 캔(120)의 전면과 후면을 형성하게 된다. 상기 단측벽(122)은 상기 캔(120)에서, 폭 또는 수평방향의 변 길이가 상대적으로 짧은 측벽으로 정의된다. 또한, 상기 단측벽(122)은 상기 장측벽(121)의 측면에 이어져 일체로 형성된다. 상기 단측벽(122)은 한 쌍이 서로 마주보도록 이격되어 상기 캔(120)의 양측면을 형 성하게 된다. 또한, 상기 단측벽(122)은 곡면으로 이루어질 수 있다. 상기 하면(123)은 상기 캔(120) 상부의 개구와 대응되며, 밀폐면으로 형성된다. 또한, 상기 하면(123)은 상기 장측벽(121) 및 단측벽(122)의 하부에 이어져 일체로 형성된다. 상기 하면(123)은 리튬 이차전지(100)의 구조물내지 수용물을 지지하는 역할을 한다.
상기 노치부(140)는 상기 캔(120)의 하부에 상기 하면(123)과 평행한 띠 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 노치부(140)는 상기 캔(120)의 하부 즉, 상기 장측벽(121) 및 상기 단측벽(122)의 하부에 형성된다. 또한, 상기 노치부(140)는 다수의 파단홈(145a)이 모여 이루는 파단홈군(145)으로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 파단홈군(145)은 이격영역(145b)을 더 포함한다. 상기 이격영역(145b)은 하나의 파단홈(145a)을 기준으로, 이의 양측단에 형성되는 다른 파단홈(145a)들이 이격되어 이루는 영역으로 정의된다. 즉, 상기 파단홈군(145)은 다수의 파단홈(145a) 및 다수의 이격영역(145b)이 동일선상에서 순차 반복적으로 형성되어 이루어진다. 이때, 상기 이격영역(145b)은 장측벽(121) 및 단측벽(122)의 측벽 일부에 포함되므로, 이들의 두께(d1)와 동일하게 형성됨은 물론이다. 한편, 상기 파단홈(145a)의 폭(w1)은 상기 이격영역(145b)의 폭(w2) 보다 넓게 형성되는 것이 바람직하다. 이는, 상기 이격영역(145b)의 폭(w2) 즉, 파단홈(145a)과 인접되어 형성되는 다른 파단홈(145a) 사이의 거리가 개별 파단홈(145a)의 폭(w1) 보다 좁게 형성되어야 종압축 시험 시 양측 단측벽(122)에힘(Fa)이 종축(z) 방향으로 가해질 때, 파단홈 군(145) 전체가 쉽게 파단 되어 캔(120) 내부에 수용되어 있는 전극조립체(110)가 하부방향으로 원활하게 분출될 수 있기 때문이다. 따라서, 파단홈(145a)의 폭(w1) 및 이격영역(145b)의 폭(w2)은 종압축 시험 시 파단홈(145a)의 파단강도(fracture strength)를 결정하는 중요한 요소가 된다. 이때, 상기 전극조립체(110)를 하부방향으로 분출시키는 이유는, 전극조립체(110)의 상부는 양극탭(114) 및 음극탭(115)이 모두 돌출되어 있고, 또한, 이들이 캡조립체(130)와 복잡하게 전기적으로 연결되어 있는 것에 비해, 전극조립체(110)의 하부는 전극조립체(110)의 상부보다 상대적으로 단순한 구조로 이루어져 있어 전극 간의 단락 위험이 상대적으로 적기 때문이다. 또한, 상기 양극탭(114) 또는 음극탭(115)이 각각 전극조립체(110)의 상부 또는 하부로 돌출되어 형성된 경우에도 캡조립체(130)가 설치되는 전극조립체(110)의 상부보다 전극조립체(110)의 하부가 상대적으로 구조가 단순하여 단락 위험이 상대적으로 적다. 한편, 상기 이격영역(145b)의 폭(w2)이 파단홈(145a)의 폭(w1) 보다 넓게 형성되면, 종압축 시험 시, 상기 파단홈군(145) 전체가 파단 되기도 전에 캔(120)의 상부에 용접되어 설치되는 캡조립체(130)가 먼저 개방되어 전극조립체(110)가 상부방향으로 배출될 가능성이 있다. 그리고, 이로 인해, 종래와 같은 전극 간의 단락 및 발화가 유발될 수 있다. 더불어, 상기 파단홈(145a)의 깊이(d2)는 상기 캔(120)의 두께(d1) 대비 55% ~ 75%의 비율로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 캔(120)의 두께(d1) 대비 파단홈(145a)의 형성 비율은 종압축 시험 시 파단 홈(145a)의 파단강도를 결정하는 중요한 다른 요소가 된다. 본 발명에 따르면, 파단홈(145a)은 캔(120)과 캡조립체(130)의 용접강도 보다 더 작은 파단강도를 가져야 한다. 여기서, 상기 파단홈(145a)의 깊이(d2)가 상기 캔(120)의두께(d1) 대비 55% 보다 낮은 비율로 형성되면, 종압축 시험 시, 파단홈군(145) 전체가 파단 되기도 전에 캡조립체(130)가 먼저 개방되어 전극조립체(110)가 상부방향으로 배출될 수 있으며, 상기 파단홈군(145)의 파단이국부적으로 발생되거나 파단 자체가 발생되지 않을 가능성이 있다. 즉, 상기 파단홈(145a)의 깊이(d2)가 상기 캔(120)의 두께(d1) 대비 55% 보다 낮은비율로 형성된다는 것은 상기 파단홈(145a)의 파단강도가 캔(120)과 캡조립체(130)의 용접강도 보다 더 크다는 것을 의미한다. 한편, 상기 파단홈(145a)의 깊이(d2)가 상기 캔(120)의 두께(d1) 대비 75% 보다 큰 비율로 형성되면, 리튬 이차전지(100)의 조립공정 시 상기 파단홈(145a)의 내측이 휘어져 전극조립체(110)에 손상을 입힐 수 있으며, 상부에서 캡조립체(130) 등의 구조물을 설치하기 위해 압력을 가할 때, 캔(120)이 국부적으로 찌그러지거나 파단홈군(145)을 기준으로 상단부가 아래로 주저앉을 우려가 있다. 따라서, 상기 파단홈(145a)의 폭(w1)을 상기 이격영역(145b)의 폭(w2) 보다 넓게 형성하고, 이와 더불어 상기 파단홈(145a)의 깊이(d2)를 상기 캔(120)의 두께(d1) 대비 55% ~ 75%의 비율로 형성하면, 종압축 시험 시, 전극조립체(110)를 하부방향으로 원활히 배출시킬 수 있고, 이로 인해 전극 간의 단락을 방지하게 되며, 리튬 이차전지(100)의 안전성을 더욱 확보할 수 있게 된다. 한편, 도 1 및 도 2a 내지 도 2b에는 노치부(140)가 하나의파단홈군(145)으로 구성되는 것을 도시하였지만, 캔(120)의 하부에 형성되는 파단홈군(145)을 기준으로, 이와 평행한 방향으로 장측벽(121) 및 단측벽(122)의 다른 위치에 띠 형상의 파단홈군(145)이 더 형성되어 노치부(140)를형성할 수 있는데, 본 발명에서 추가적으로 형성되는 파단홈군(145)의 수를 한정하는 것은 아니다.
상기 캡조립체(130)는 상기 캔(120)의 상부에설치되어 용접을 통해 마감된다. 이때, 상기 캡조립체(130)와 캔(120)의 용접강도는 상기 노치부(140)의 파단강도보다 큰 값을 나타낸다. 상기 캡조립체(130)는 캡플레이트(131)와, 가스켓(132)과, 전극단자(133)와, 절연플레이트(134)와, 단자플레이트(135)와, 절연케이스(136) 및 마개(137)를 포함하여 형성된다. 상기 캡플레이트(131)는 단자통공(131a)과 전해액주입공(131b)을 포함하여 형성된다. 단자통공(131a)은 상기 전극단자(133)가 삽입되는 통로를 제공한다. 이때, 금속성의 캡플레이트(131)와 전극단자(133)를 절연시키기 위하여, 전극단자(133)는 절연물질로 이루어진 가스켓(132)을 측벽에 조립한 상태로 단자통공(131a)에 삽입된다. 한편, 캡플레이트(131)의 일측에는 상기 캔(120)의 내부로 전해액을 주입하기 위한 전해액주입공(131b)이 형성되며, 전해액주입공(131b)을 통해 전해액을 주입한 후에는 전해액주입공(131b)을 마개(1370)로 밀봉하여 전해액의 누출을 방지하게 된다.상기 절연플레이트(134)는 상기 캡플레이트(131)의 하부에 형성된다. 그리고 상기 절연플레이트(134)의 하부에는 단자플레이트(135)가 형성된다. 따라서, 상기 절연플레이트(134)는 캡플레이 트(131)와 단자플레이트(135)를 절연시키는 역할을 하게 된다. 한편, 상기단자플레이트(135)는 전극단자(133)의 하단부와 결합되어 형성된다. 따라서, 전극조립체(110)의 음극판(112)은 음극탭(115)과 단자플레이트(135)를 통해 전극단자(133)와 전기적으로 연결된다. 이때, 전극조립체(110)의 양극판(111)은 양극탭(114)을 통해 캡플레이트(131) 또는 캔(120)과 전기적으로 연결된다. 상기 절연케이스(136)는 상기 단자플레이트(135) 하부에 형성된다. 상기 절연케이스(136)는 음극탭관통부(136a), 양극탭관통부(136b) 및 전해액유입구(136c)를 포함하여 형성된다. 상기 마개(137)는 캡플레이트(131)에 형성된 전해액주입공(131b)에 전해액을 주입한 후 전해액주입공(131b)을 밀폐하는데 사용되며, 상기 마개(137) 외에 볼(ball)을 압입하여 전해액주입공(131b)을 밀폐할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 리튬 이차전지(100)는 하부에 노치부(140)가 형성되는 캔을 구비한다. 따라서, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 리튬 이차전지(100)는 종압축 시험 시 전극조립체(110)가 하부방향으로 원활하게 분출되도록 유도할 수 있다. 또한, 전극조립체(110)가 하부방향으로 원활하게 분출됨으로써, 전극조립체(110) 상부의 전극 간 단락을 방지할 수 있으며, 이로 인해, 리튬 이차전지(100)의 안전성을 향상시킬 수 있다.
다음은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 리튬 이차전지에 대해 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 캔의 사시도이다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 리튬 이차전지는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 리튬 이차전지와 비교하여 노치부의 구조만 다를 뿐, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 리튬 이차전지와 동일한 구성요소를 가지므로, 동일한 구성요소에 대해 동일한 도면부호를 부여하고 중복된 설명은 생략하기로 한다. 이에 따라, 본 발명의 제 2 실시예에서는 본 발명의 제 1 실시예와 차이를 갖는 노치부에 대해서 중점적으로 설명하기로 한다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 리튬 이차전지(100)는 전극조립체(110)와, 캔(220)과, 캡조립체(130)를 포함하여 형성된다. 여기서, 상기 캔(220)은 하부에 상대적으로 두께가 얇은 노치부(240)가 형성된다. 상기 캔(220)은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 캔(120)과 동일한 물질 및 동일한 가공방법으로 형성되고, 동일한 역할을 수행한다.
도 3을 참조하면, 상기 캔(220)은 전극조립체(110)가 수용되는 공간이 형성되도록 장측벽(121)과, 단측벽(122) 및 상기 장측벽(121)과 단측벽(122)의 하부를 밀폐하는 하면(123)으로 이루어진다. 또한, 상기 캔(220)은 노치부(240)를 더 포함하여 형성된다.
상기 노치부(240)는 상기 캔(220)의 하부 즉, 상기 장측벽(121) 및 상기 단측벽(122)의 하부에 형성된다. 또한, 상기 노치부(240)는 상기 캔(220)의 하부에 상기 하면(123)과 평행한 띠 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 노치부(240)는 직선형태로 연속적으로 이어져 하나의 트렌치로 구성되는 파단홈(245)으로 형성될 수 있다.
본 발명의 제 1 실시예에서 노치부(140)는 다수의 파단홈(145a) 및 이격영역(145b)으로 구성되는 파단홈군(145)으로 이루어지지만, 본 발명의 제 2 실시예에서 노치부(240)는상술한 바와 같이, 직선형태의 단일 파단홈(245)으로 형성된다. 따라서, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 리튬 이차전지는 종압축 시험 시 제 1 실시예보다 파단홈(245)이 쉽게 파단되어 보다 원활하게 전극조립체(110)를 하부방향으로 분출시킬 수 있다.
다음은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 리튬 이차전지에 대해 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 캔의 사시도이다.
본 발명의 제 3 실시예에 따른 리튬 이차전지는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 리튬 이차전지와 비교하여 노치부의 구조만 다를 뿐, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 리튬 이차전지와 동일한 구성요소를 가지므로, 동일한 구성요소에 대해 동일한 도면부호를 부여하고 중복된 설명은 생략하기로 한다. 이에 따라, 본 발명의 제 3 실시예에서는 본 발명의 제 1 실시예와 차이를 갖는 노치부에 대해서 중점적으로 설명하기로 한다.
본 발명의 제 3 실시예에 따른 리튬 이차전지(100)는 전극조립체(110)와, 캔(320)과, 캡조립체(130)를 포함하여 형성된다. 여기서, 상기 캔(320)은 하부에 상대적으로 두께가 얇은 노치부(340)가 형성된다. 상기 캔(320)은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 캔(120)과 동일한 물질 및 동일한 가공방법으로 형성되고, 동일한 역할을 수행한다.
도 4를 참조하면, 상기 캔(320)은 전극조립체(110)가 수용되는 공간이 형성되도록 장측벽(121)과, 단측벽(122) 및 상기 장측벽(121)과 단측벽(122)의 하부를 밀폐하는 하면(123)으로 이루어진다. 또한, 상기 캔(320)은 노치부(340)를 더 포함하여 형성된다.
상기 노치부(340)는 상기 캔(320)의 하부 즉, 상기 장측벽(121) 및 상기 단측벽(122)의 하부에 형성된다. 또한, 상기 노치부(340)는 상기 캔(320)의 하부에 상기 하면(123)과 평행한 띠 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 노치부(340)는 상기 하면(123)과 평행한 방향에서 상, 하로 굴곡진 형태로 연속적으로 이어져 하나의 트렌치로 구성되는 파단홈(345)으로 형성될 수 있다.
본 발명의 제 1 실시예에서 노치부(140)는 다수의 파단홈(145a) 및 이격영역(145b)으로 구성되는 파단홈군(145)으로 이루어지지만, 본 발명의 제 3 실시예에서 노치부(340)는 상술한 바와 같이, 굴곡진 형태의 단일 파단홈(345)으로 형성된다. 따라서, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 리튬 이차전지는 종압축 시험 시 본 발명의 제 1 실시예보다 파단홈(345)이 쉽게 파단되어 보다 원활하게 전극조립체(110)를 하부방향으로 분출시킬 수 있다.
다음은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 리튬 이차전지에 대해 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 캔의 사시도이다.
본 발명의 제 4 실시예에 따른 리튬 이차전지는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 리튬 이차전지와 비교하여 노치부의 형성 위치만 다를 뿐, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 리튬 이차전지와 동일한 구성요소를 가지므로, 동일한 구성요소에 대해 동일한 도면부호를 부여하고 중복된 설명은 생략하기로 한다. 이에 따라, 본 발명의 제 4 실시예에서는 본 발명의 제 1 실시예와 차이를 갖는 노치부에 대해서 중점적으로 설명하기로 한다.
본 발명의 제 4 실시예에 따른 리튬 이차전지(100)는 전극조립체(110)와, 캔(420)과, 캡조립체(130)를 포함하여 형성된다. 여기서, 상기 캔(420)은 하부에 상대적으로 두께가 얇은 노치부(440)가 형성된다. 상기 캔(420)은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 캔(120)과 동일한 물질 및 동일한 가공방법으로 형성되고, 동일한 역할을 수행한다.
도 5를 참조하면, 상기 캔(420)은 전극조립체(110)가 수용되는 공간이 형성되도록 장측벽(121)과, 단측벽(122) 및 상기 장측벽(121)과 단측벽(122)의 하부를 밀폐하는 하면(123)으로 이루어진다. 또한, 상기 캔(420)은 노치부(440)를 더 포함하여 형성된다.
상기 노치부(440)는 상기 캔(420)의 하부인 하면(123)에 형성된다. 상기 노치부(440)는 다수의 파단홈(445a)이 모여 이루는 파단홈군(445)으로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 파단홈군(445)은 이격영역(445b)을 더 포함한다. 상기 파단홈군(445)은 다수의 파단홈(445a) 및 다수의 이격영역(445b)이 동일선상에서 순차 반 복적으로 형성되어 이루어진다. 또한, 상기 파단홈(445a)의 폭(w3)은 상기 이격영역(145b)의 폭(w4) 보다 넓게 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 파단홈(445a)의 깊이는 상기 캔(420)의 두께 대비 55% ~ 75% 비율로 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 1 실시예에서 노치부(140)는 캔(120)의 하부 측벽에 형성되지만, 본 발명의 제 4 실시예에서 노치부(440)는 캔(420)의 하면(123)에 형성된다. 따라서, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 리튬 이차전지는 종압축 시험 시 전극조립체(110)를 하부방향으로 분출시킬 뿐만 아니라 본 발명의 제 1 실시예보다 장측벽(121) 및 단측벽(122)의 강도를 보다 강화시킬 수 있다.
다음은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 리튬 이차전지에 대해 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 캔의 사시도이다.
본 발명의 제 5 실시예에 따른 리튬 이차전지는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 리튬 이차전지와 비교하여 노치부의 구조만 다를 뿐, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 리튬 이차전지와 동일한 구성요소를 가지므로, 동일한 구성요소에 대해 동일한 도면부호를 부여하고 중복된 설명은 생략하기로 한다. 이에 따라, 본 발명의 제 5 실시예에서는 본 발명의 제 4 실시예와 차이를 갖는 노치부에 대해서 중점적으로 설명하기로 한다.
본 발명의 제 5 실시예에 따른 리튬 이차전지(100)는 전극조립체(110)와, 캔(520)과, 캡조립체(130)를 포함하여 형성된다. 여기서, 상기 캔(520)은 하부에 상대적으로 두께가 얇은 노치부(540)가 형성된다. 상기 캔(520)은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 캔(420)과 동일한 물질 및 동일한 가공방법으로 형성되고, 동일한 역할을 수행한다.
도 6을 참조하면, 상기 캔(520)은 전극조립체(110)가 수용되는 공간이 형성되도록 장측벽(121)과, 단측벽(122) 및 상기 장측벽(121)과 단측벽(122)의 하부를 밀폐하는 하면(123)으로 이루어진다. 또한, 상기 캔(520)은 노치부(540)를 더 포함하여 형성된다.
상기 노치부(540)는 상기 캔(520)의 하부인 하면(123)에 형성된다. 이때, 상기 노치부(540)는 직선형태로 연속적으로 이어져 하나의 트렌치로 구성되는 파단홈(545)으로 형성될 수 있다.
본 발명의 제 4 실시예에서 노치부(440)는 다수의 파단홈(445a) 및 이격영역(445b)으로 구성되는 파단홈군(445)으로 이루어지지만, 본 발명의 제 5 실시예에서 노치부(540)는상술한 바와 같이, 직선형태의 단일 파단홈(545)으로 형성된다. 따라서, 본 발명의 제 5 실시예에 따른 리튬 이차전지는 종압축 시험 시 본 발명의 제 4 실시예보다 파단홈(545)이 쉽게 파단되어 보다 원활하게 전극조립체(110)를 하부방향으로 분출시킬 수 있다.
다음은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 리튬 이차전지에 대해 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 캔의 사시도이다.
본 발명의 제 6 실시예에 따른 리튬 이차전지는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 리튬 이차전지와 비교하여 노치부의 구조만 다를 뿐, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 리튬 이차전지와 동일한 구성요소를 가지므로, 동일한 구성요소에 대해 동일한 도면부호를 부여하고 중복된 설명은 생략하기로 한다. 이에 따라, 본 발명의 제 6 실시예에서는 본 발명의 제 4 실시예와 차이를 갖는 노치부에 대해서 중점적으로 설명하기로 한다.
본 발명의 제 6 실시예에 따른 리튬 이차전지(100)는 전극조립체(110)와, 캔(620)과, 캡조립체(130)를 포함하여 형성된다. 여기서, 상기 캔(620)은 하부에 상대적으로 두께가 얇은 노치부(640)가 형성된다. 상기 캔(620)은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 캔(420)과 동일한 물질 및 동일한 가공방법으로 형성되고, 동일한 역할을 수행한다.
도 7을 참조하면, 상기 캔(620)은 전극조립체(110)가 수용되는 공간이 형성되도록 장측벽(121)과, 단측벽(122) 및 상기 장측벽(121)과 단측벽(122)의 하부를 밀폐하는 하면(123)으로 이루어진다. 또한, 상기 캔(620)은 노치부(640)를 더 포함하여 형성된다.
상기 노치부(640)는 상기 캔(620)의 하부인 하면(123)에 형성된다. 이때, 상기 노치부(640)는 상기 하면(123)과 평행한 방향에서 상, 하로 굴곡진 형태로 연속적으로 이어져 하나의 트렌치로 구성되는 파단홈(645)으로 형성될 수 있다.
본 발명의 제 4 실시예에서 노치부(440)는 다수의 파단홈(445a) 및 이격영 역(445b)으로 구성되는 파단홈군(445)으로 이루어지지만, 본 발명의 제 6 실시예에서 노치부(640)는 상술한 바와 같이, 굴곡진 형태의 단일 파단홈(645)으로 형성된다. 따라서, 본 발명의 제 6 실시예에 따른 리튬 이차전지는 종압축 시험 시 본 발명의 제 4 실시예보다 파단홈(645)이 쉽게 파단되어 보다 원활하게 전극조립체(110)를 하부방향으로 분출시킬 수 있다.
다음은 본 발명의 실시예에 따른 다른 리튬 이차전지에 대해 설명하기로 한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 다른 리튬 이차전지의 분해 사시도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 다른 리튬 이차전지(700)는 원통형 전지이다. 상기 리튬 이차전지(700)는 전극조립체(710)와, 전극조립체(710)가 수용되는 원통형 캔(720)과, 캔(720)의 상단 개구부를 밀봉하는 캡조립체(730)를 포함하여 형성된다. 상기 캡조립체(730)는 캡업(731), 상기 캡업(731) 하부에 위치되는 이차보호소자(732), 상기 이차보호소자(732) 하부에 위치되는 안전벤트(safety vent)(733), 상기 안전벤트(733) 하부에 위치되는 절연체(insulator)(734), 상기 절연체(734) 하부에 위치되는 캡다운(735) 및 이들을 외곽에서 감싸는 가스켓(736)을 포함한다. 또한, 상기 리튬 이차전지(700)는 상부절연판(750)을 포함하여 형성된다. 또한, 상기 리튬 이차전지(700)는 상기 전극조립체(710)의 중공에 삽입되어 변형을 방지하는 센터핀(760)을 더 포함하여 형성된다. 또한, 상기 리튬 이차전지(700)는 상기 전극조립체(710) 하부에 형성되는 하부절연 판(770)을 더 포함하여 형성된다.
상기와 같이 구성되는 리튬 이차전지(700)에 있어서, 상기 캔(720)의 하부에는 노치부(740)가 형성될 수 있다. 상기 노치부(740)는 원통형 캔(720)의 하부 기둥 둘레를 두르며 형성될 수 있고, 원통형 캔(720)의 바닥면에 형성될 수도 있다. 또한, 도 8에서는 상기 노치부(740)가 비연속적으로 형성되는 것을 도시하였지만, 상기 노치부(740)는 연속적인 직선형태로도 형성될 수 있고, 연속적이며 굴곡진 형태로도 형성 가능하다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 다른 리튬 이차전지(700)는 본 발명의 실시예에 따른 각형 리튬 이차전지(100)와 마찬가지로, 종압축 시험 시, 상기 노치부(740)가 파단 됨으로써, 내부에 수용되어 있는 전극조립체(710)를 하부 방향으로 원활하게 분출시킬 수 있다. 또한, 이로 인해, 전극 간의 단락을 방지할 수 있으며, 리튬 이차전지(700)의 안전성을 향상시킬 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 특허청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 리튬 이차전지의 분해 사시도.
도 2a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 캔의 사시도.
도 2b는 도 2a의 Ⅰ-Ⅰ선을 따라 자른 단면도.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 캔의 사시도.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 캔의 사시도.
도 5는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 캔의 사시도.
도 6은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 캔의 사시도.
도 7은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 캔의 사시도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 다른 리튬 이차전지의 분해 사시도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
리튬 이차전지 : 100, 700 전극조립체 : 110, 710
캔 : 120, 220, 320, 420, 520, 620, 720
노치부 : 140, 240, 340, 440, 540, 640, 740
파단홈 : 145a, 245, 345, 445, 545, 645
파단홈군 : 145, 445 이격영역 : 145b, 445b
캡조립체 : 130

Claims (16)

  1. 전극조립체;
    상기 전극조립체가 수용되도록 상부에 개구가 형성되고, 하부에 노치부가 형성되는 캔; 및
    상기 캔의 개구를 밀봉하는 캡조립체;를 포함하며,
    상기 캔은 장측벽, 단측벽 및 하면으로 이루어지며, 상기 노치부는 상기 장측벽 및 상기 단측벽에 상기 하면과 평행한 띠 형상으로 형성되어 상기 캔에 외부 힘이 가해지면 상기 캔을 파단시켜 상기 전극 조립체가 상기 캔의 하부 방향으로 분출되도록 유도하며, 상기 노치부는 다수의 파단홈으로 이루어지는 파단홈군으로 형성되고, 상기 파단홈 간의 간격은 상기 파단홈의 폭보다 좁게 이격되어 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 파단홈의 깊이는 상기 캔의 두께 대비 55% ~ 75% 비율로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 파단홈의 파단강도는 상기 캔과 상기 캡조립체의 용접강도보다 더 작은 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 노치부는 상기 하면과 평행한 방향으로 복수개로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  8. 전극조립체;
    상기 전극조립체가 수용되도록 상부에 개구가 형성되고, 하부에 노치부가 형성되는 캔; 및
    상기 캔은 장측벽, 단측벽 및 하면으로 이루어지며, 상기 노치부는 상기 장측벽 및 상기 단측벽에 상기 하면과 평행한 띠 형상으로 형성되어 상기 캔에 외부 힘이 가해지면 상기 캔을 파단시켜 상기 전극조립체가 상기 캔의 하부 방향으로 분출되도록 유도하며, 상기 노치부는 직선형태로 연속적으로 이어져 하나의 트렌치로 구성되는 파단홈으로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  9. 전극조립체;
    상기 전극조립체가 수용되도록 상부에 개구가 형성되고, 하부에 노치부가 형성되는 캔; 및
    상기 캔은 장측벽, 단측벽 및 하면으로 이루어지며, 상기 노치부는 상기 장측벽 및 상기 단측벽에 상기 하면과 평행한 띠 형상으로 형성되어 상기 캔에 외부 힘이 가해지면 상기 캔을 파단시켜 상기 전극조립체가 상기 캔의 하부 방향으로 분출되도록 유도하며, 상기 노치부는 상기 하면과 평행한 방향에서 상, 하로 굴곡진 형태로 연속적으로 이어져 하나의 트렌치로 구성되는 파단홈으로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  10. 전극 조립체;
    상기 전극 조립체가 수용되도록 상부에 개구가 형성되고, 하부에 노치부가 형성되는 캔; 및
    상기 캔의 개구를 밀봉하는 캡조립체; 를 포함하며,
    상기 캔은 장측벽, 단측벽 및 하면으로 이루어지며, 상기 노치부는 상기 하면에 직선형태로 형성되어 상기 캔에 외부 힘이 가해지면 상기 캔을 파단시켜 상기 전극 조립체가 상기 캔의 하부 방향으로 분출되도록 유도하며, 상기 노치부는 다수의 파단홈으로 이루어지는 파단홈군으로 형성되고, 상기 파단홈 간의 간격은 상기 파단홈의 폭보다 좁게 이격되어 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 파단홈의 깊이는 상기 캔의 두께 대비 55% ~ 75% 비율로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  14. 전극조립체;
    상기 전극조립체가 수용되도록 상부에 개구가 형성되고, 하부에 노치부가 형성되는 캔; 및
    상기 캔은 장측벽, 단측벽 및 하면으로 이루어지며, 상기 노치부는 상기 하면에 직선형태로 형성되어 상기 캔에 외부 힘이 가해지면 상기 캔을 파단시켜 상기 전극조립체가 상기 캔의 하부 방향으로 분출되도록 유도하며, 상기 노치부는 직선형태로 연속적으로 이어져 하나의 트렌치로 구성되는 파단홈으로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  15. 전극조립체;
    상기 전극조립체가 수용되도록 상부에 개구가 형성되고, 하부에 노치부가 형성되는 캔; 및
    상기 캔은 장측벽, 단측벽 및 하면으로 이루어지며, 상기 노치부는 상기 하면에 형성되어 상기 캔에 외부 힘이 가해지면 상기 캔을 파단시켜 상기 전극조립체가 상기 캔의 하부 방향으로 분출되도록 유도하며, 상기 노치부는 상기 하면과 평행한 방향에서 상,하로 굴곡진 형태로 연속적으로 이어져 하나의 트렌치로 구성되는 파단홈으로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  16. 삭제
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