KR101056956B1 - Safety vent and lithium secondary battery comprising same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전지의 안전밴트 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것으로서, 전지 내부의 비정상적인 압력 상승시 효율적으로 전류의 흐름을 차단시키고 가스를 외부로 배출시켜 안정화를 도모할 수 있는 안전밴트 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것이다. 본 발명은 플레이트에 노치가 형성되어 있어 차단압력하에서 전지의 전류 흐름을 차단하고, 파열압력하에서 노치가 파열되어 전지 내부의 가스를 외부로 방출시키는 안전밴트에 있어서, 상기 노치는 플레이트의 중심으로부터 나선형으로 형성된 것임 특징으로 한다. 본 발명에 따른 안전밴트 및 이를 포함하는 리튬 이차전지는 전지 내부의 압력 상승시 가압된 가스를 전지 외부로 방출하고 전류를 차단하여 전지의 안정성을 추구할 수 있는 효과가 있고, 구조가 간단하여 탑캡과 안전밴트 사이의 공간활용도가 높아지는 효과가 있다.The present invention relates to a safety vent of a battery and a lithium secondary battery including the same, and a safety van capable of efficiently stabilizing by blocking the flow of current and discharging the gas to the outside when an abnormal pressure rises inside the battery, and including the same. It relates to a lithium secondary battery. According to the present invention, a notch is formed in a plate to block the current flow of the battery under the breaking pressure, and the notch ruptures under the breaking pressure to release the gas inside the cell to the outside, wherein the notch is spiraled from the center of the plate. Characterized in that formed. The safety vent and the lithium secondary battery including the same according to the present invention have the effect of releasing the pressurized gas to the outside of the battery when the pressure inside the battery rises and blocking the current to seek stability of the battery, and the structure is simple. There is an effect of increasing the space utilization between the and the safety vent.

안전밴트, 탑캡, 캡 어셈블리, 나선형 노치, 전지 Safety Vent, Top Cap, Cap Assembly, Spiral Notch, Battery

Description

안전밴트 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지{SAFETY-VENT, AND LITHIUM SECONDARY BATTERY COMPRISING THE SAME}Safety vent and lithium secondary battery comprising same {SAFETY-VENT, AND LITHIUM SECONDARY BATTERY COMPRISING THE SAME}

본 발명은 전지의 안전밴트 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전지 내부의 비정상적인 압력 상승시 효율적으로 전류의 흐름을 차단시키고 가스를 외부로 배출시켜 안정화를 도모할 수 있는 안전밴트 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a safety vent of a battery and a lithium secondary battery including the same, and more particularly, safety that can efficiently stabilize the flow by blocking current flow and discharging gas to the outside when abnormal pressure rises inside the battery. It relates to a vent and a lithium secondary battery comprising the same.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중 고에너지 밀도와 높은 방전 전압의 리튬 이차전지에 대해 많은 연구가 행해지고 상용화되어 널리 사용되고 있다.As the development and demand for mobile devices increases, the demand for secondary batteries as energy sources is increasing rapidly. Among them, many studies have been conducted, commercialized and widely used for lithium secondary batteries with high energy density and high discharge voltage. have.

그러나, 리튬 이차전지는 전지의 작동 전위가 높기 때문에 고에너지가 순간적으로 흐를 수 있고, 음극표면에서 리튬 금속의 덴드라이트(dendrite) 상이 형성되어 전지의 안전성이 떨어지는 결점을 가지고 있다. 또한, 전지에 사용되는 양극 물질들은 과충전시 화학적인 활성이 크게 증대되기 때문에, 전해질과 급격히 반응하여 다량의 가스를 발생시킴으로써 전지 내압을 급격히 상승시켜, 심한 경우 전지 자체가 폭발될 가능성도 존재한다. 따라서, 전지의 안전성에 대한 많은 연구가 진행되고 있으며, 다양한 안전소자들이 개발되어 전지에 설치되어 사용되고 있다.However, since lithium secondary batteries have high operating potentials, high energy can flow instantaneously, and a dendrite phase of lithium metal is formed on the surface of the negative electrode, thereby degrading the safety of the battery. In addition, since the positive electrode materials used in the battery greatly increase the chemical activity during overcharging, there is a possibility that the internal pressure of the battery is rapidly increased by generating a large amount of gas by reacting with the electrolyte, and in some cases, the battery itself may explode. Therefore, many studies on the safety of the battery are in progress, and various safety devices have been developed and installed in the battery.

이러한 안전소자들의 대표적인 것이 전지의 안전밴트(safety-vent)이다. 안전밴트는 주로 캔의 상단 개구부에 결합되는 캡 어셈블리에 설치되며, 전지의 내부 압력이 일정한 수준 이하로 유지될 때에는 전지의 내부가 밀폐되도록 하는 밀봉 작용만을 하지만, 전지의 내부 압력이 일정한 수준 이상으로 올라가면 가스가 캔 외부로 배출되도록 함으로써, 전지의 내압이 안정성이 문제가 되는 임계치 이상으로 상승하는 것을 방지하는 작용을 한다.A representative of these safety devices is the safety-vent of the battery. The safety vane is mainly installed in the cap assembly that is coupled to the top opening of the can, and when the internal pressure of the battery is kept below a certain level, the safety vane only serves to seal the inside of the battery, but the internal pressure of the battery is higher than a certain level. When raised, gas is discharged to the outside of the can, thereby preventing the internal pressure of the battery from rising above a threshold at which stability is a problem.

이러한 안전소자의 대표적인 예가 미국특허 제5,853,912호에 개시되어 있다.Representative examples of such safety devices are disclosed in US Pat. No. 5,853,912.

상기한 미국특허 등의 종래기술의 구조를 가진 안전소자는 그 기능에 비해 일반적으로 구조가 복잡하고, 전지에서 차지하는 부피가 커서 전지의 최적설계에 부담이 되는 문제점을 가지고 있다. The safety device having the structure of the prior art such as the US patent has a problem in that the structure is generally complicated compared to its function, and the volume occupied by the battery is a burden for the optimal design of the battery.

이에 본 발명은 구조가 간단하여, 탑갭과 안전밴트 사이의 높은 공간활용도를 부여할 수 있는 안전밴트 및 이를 구비하는 전지를 제공하고자 한다.Accordingly, the present invention is to provide a safety van and a battery having the same, the structure is simple, which can give a high space utilization between the top gap and the safety van.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서,The present invention has been made to solve the above problems of the prior art,

플레이트에 노치가 형성되어 있어 차단압력하에서 전지의 전류 흐름을 차단하고, 파열압력하에서 노치 형성부분이 파열되어 전지 내부의 가스를 외부로 방출시키는 안전밴트에 있어서, 상기 노치는 플레이트의 중심으로부터 나선형으로 형성된 것임 특징으로 하는 안전밴트를 제공한다.A notch is formed in the plate to block the current flow of the cell under the breaking pressure, and the notch forming portion is ruptured under the breaking pressure to release the gas inside the cell to the outside, wherein the notch spirals from the center of the plate. It provides a safety van characterized in that formed.

또한 본 발명에 있어서, 상기 노치는 중심으로 갈수록 깊게 파여있는 것임을 특징으로 하는 안전밴트를 제공한다.In addition, in the present invention, the notch provides a safety van, characterized in that deeply dug toward the center.

또한 본 발명에 있어서, 상기 노치가 형성된 부분의 플레이트 두께는, 노치가 없는 부분의 플레이트 두께 대비 0.1 ~ 0.5 두께 범위를 가진 것임을 특징으로 하는 안전밴트를 제공한다.In addition, in the present invention, the plate thickness of the notched portion is provided, the safety band, characterized in that it has a thickness range of 0.1 to 0.5 compared to the plate thickness of the portion is notched.

또한 본 발명에 있어서, 상기 플레이트는 0.15 ~ 0.3 mm 두께의 알루미늄 금속평판인 것임을 특징으로 하는 안전밴트를 제공한다.In addition, in the present invention, the plate provides a safety van, characterized in that the aluminum metal plate of 0.15 ~ 0.3 mm thick.

또한 본 발명에 있어서, 상기 노치가 형성된 부분의 플레이트는 0.04 ~ 0.07 mm 두께 범위를 가진 것임을 특징으로 하는 안전밴트를 제공한다.In addition, in the present invention, the plate of the notched portion is provided with a safety van, characterized in that having a thickness range of 0.04 ~ 0.07 mm.

또한 본 발명에 있어서, 상기 차단압력은 5 ~ 15 Kgf/㎠ 인 것임을 특징으로 하는 안전밴트를 제공한다.In addition, in the present invention, the blocking pressure provides a safety van, characterized in that 5 to 15 Kgf / ㎠.

또한 본 발명에 있어서, 상기 파열압력은 17 ~ 25 Kgf/㎠ 인 것임을 특징으로 하는 안전밴트를 제공한다.In addition, in the present invention, the burst pressure provides a safety van, characterized in that 17 ~ 25 Kgf / ㎠.

또한,Also,

양극, 음극 및 분리막을 구비하는 발전소자;A generator having an anode, a cathode, and a separator;

상기 발전소자를 둘러쌓는 캔; 및A can surrounding the generator; And

하나 이상의 가스 배출구가 형성되어 있는 탑캡 및 안전밴트를 구비하고, 상기 캔의 상단 개구부에 위치하는 캡어셈블리를 포함하는 전지에 있어서,A battery having a top cap and a safety vent having one or more gas outlets formed thereon, the battery comprising a cap assembly located at an upper opening of the can,

상기 안전밴트는 상기 본 발명의 안전밴트인 것임을 특징으로 하는 전지를 제공한다. The safety van provides a battery which is characterized in that the safety van of the present invention.

또한 본 발명의 전지에 있어서, 전지 내부의 온도 상승시 전지저항이 크게 증가하여 전류를 차단하는 PTC소자(positive temperature coefficient element)가 상기 탑캡과 상기 안전밴트 사이에 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 전지를 제공한다.In the battery of the present invention, there is provided a battery having a positive temperature coefficient element between the top cap and the safety vent, the PTC element (positive temperature coefficient element) for blocking current by increasing the battery resistance significantly when the temperature inside the battery increases. to provide.

본 발명에 따른 안전밴트 및 이를 포함하는 리튬 이차전지는 전지 내부의 압력 상승시 가압된 가스를 전지 외부로 방출하고 전류를 차단하여 전지의 안정성을 추구할 수 있는 효과가 있다. 또한, 구조가 간단하여 탑캡과 안전밴트 사이의 공간활용도가 높아지는 효과가 있다.The safety vent according to the present invention and the lithium secondary battery including the same have an effect of releasing the pressurized gas to the outside of the battery when the pressure rises inside the battery and blocking current to seek stability of the battery. In addition, since the structure is simple, there is an effect of increasing the space utilization between the top cap and the safety vent.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated in detail.

본 발명은,The present invention,

플레이트에 노치가 형성되어 있어 차단압력하에서 전지의 전류 흐름을 차단하고, 파열압력하에서 노치 형성부분이 파열되어 전지 내부의 가스를 외부로 방출시키는 안전밴트에 있어서, 상기 노치는 플레이트의 중심으로부터 나선형으로 형성된 것임 특징으로 한다.A notch is formed in the plate to block the current flow of the cell under the breaking pressure, and the notch forming portion is ruptured under the breaking pressure to release the gas inside the cell to the outside, wherein the notch spirals from the center of the plate. Characterized as formed.

상기 노치(notch)는 플레이트 등에 형성된 절개 홈을 말하며, 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려진 용어이다. The notch refers to a cutout formed in a plate or the like, and is a term well known to those skilled in the art.

상기 노치가 형성된 부분의 플레이트 두께(a)는, 노치가 없는 부분의 플레이트 두께(b) 대비 0.1 ~ 0.5 두께 범위를 가진 것이 바람직하다(도 3b 참조). 상기 범위에서 노치가 형성된 플레이트 부분이, 차단압력 또는 파열압력하에서 원하는 작용을 하여 전지의 안전성을 도모할 수 있다.The plate thickness (a) of the portion where the notch is formed is preferably in the range of 0.1 to 0.5 thickness relative to the plate thickness (b) of the portion where the notch is not formed (see FIG. 3B). The plate part in which the notch was formed in the said range can play a desired action under a breaking pressure or a bursting pressure, and can aim at safety of a battery.

안전밴트에 사용되는 상기 플레이트는 0.15 ~ 0.3 mm 두께의 알루미늄 금속평판인 것이 바람직하다. 알루미늄 금속판은 전기 전도도가 좋고, 중량이 가볍기 때문에 안전밴트 제작에 바람직한 재료이다.The plate used for the safety van is preferably an aluminum metal plate of 0.15 ~ 0.3 mm thick. An aluminum metal plate is a preferable material for manufacturing a safety band because of its good electrical conductivity and light weight.

안전밴트에 사용되는 플레이트가 상기와 같이 알루미늄 금속판일 경우, 노치가 형성된 부분의 플레이트는 0.04 ~ 0.07 mm 두께 범위를 가진 것이 적당하다.If the plate used in the safety van is an aluminum metal plate as described above, the plate of the notched portion is appropriately to have a thickness range of 0.04 ~ 0.07 mm.

특히, 본 발명의 안전밴트는 금속평판형으로서 밴트가 차지하는 공간이 크지 않아 전지의 공간활용도를 매우 높일 수 있는 효과가 있다. In particular, the safety vane of the present invention is a metal flat plate is not a large space occupied by the vant has an effect that can greatly increase the space utilization of the battery.

상기 차단압력 또는 파열압력은 전지의 용도 및 크기에 따라 사용목적에 맞게 당업자가 임의로 설정할 수 있지만, 통상적으로 원통형 전지에서 상기 차단압력은 5 ~ 15 kgf/㎠ , 상기 파열압력은 17 ~ 25 Kgf/㎠ 인 것이 적당하다.The breaking pressure or bursting pressure may be arbitrarily set by those skilled in the art according to the purpose and size of the battery, but in the cylindrical battery, the breaking pressure is 5 to 15 kgf / cm 2 and the bursting pressure is 17 to 25 Kgf / It is appropriate that it is cm 2.

또한 본 발명은,In addition, the present invention,

양극, 음극 및 분리막을 구비하는 발전소자;A generator having an anode, a cathode, and a separator;

상기 발전소자를 둘러쌓는 캔; 및A can surrounding the generator; And

양극 단자의 역할을 하고 하나 또는 그 이상의 가스 배출구가 형성되어 있는 탑캡 및 본 발명의 상기 안전밴트를 구비하고, 상기 캔의 상단 개구부에 위치하는 캡어셈블리를 포함하는 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a battery including a top cap which serves as a positive electrode terminal and has one or more gas outlets formed therein, and the cap assembly positioned at the top opening of the can, having the safety vent of the present invention.

본 발명의 전지에 있어서, 전지 내부의 온도 상승시 전지저항이 크게 증가하여 전류를 차단하는 PTC소자(Positive Temperature Coefficient element)가 상기 탑캡과 상기 안전밴트 사이에 추가로 구비될 수도 있다.In the battery of the present invention, a PTC element (Positive Temperature Coefficient element) may be further provided between the top cap and the safety vent to block a current by greatly increasing battery resistance when the temperature inside the battery increases.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 도면을 참조하여 본 발명의 내용을 더 상술하지만, 본 발명의 범위를 이에 의해 한정하기 위한 것은 아니다.Hereinafter, with reference to the drawings according to an embodiment of the present invention will be described in more detail, but is not intended to limit the scope of the invention thereby.

도 1에는 본 발명의 일실시예에 따른 리튬 이차전지의 부분 단면도가 모식적으로 도시되어 있다.1 is a partial cross-sectional view of a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 전지(100)는 캔(200)의 내부에 발전소자(300)를 삽입하고 여기에 전해액을 주입하며, 캔(200)의 상단 개구부에 캡 어셈블리(400)를 장착함으로써 제조된다.Referring to FIG. 1, a battery 100 according to the present invention inserts a power generator 300 into a can 200 and injects an electrolyte therein, and a cap assembly 400 in an upper opening of the can 200. It is manufactured by mounting.

캡 어셈블리(400)는 캔(200)의 상부 비딩부(210)에 설장되는 기밀유지용 가스켓(500) 내부에 탑캡(410)과 과전류를 차단하기 위한 PTC소자(420) 및 내부 압력 저하를 위한 안전밴트(430)가 밀착되어 설치된다. 탑캡(410)은 중앙이 상향 돌출되어 있어서 외부 회로와의 접속에 의한 양극 단자로서의 역할을 수행한다. 안전밴트(430)는 그것의 하단이 전류차단부재(440) 및 양극리드(310)를 통해 발전소자(300)의 양극에 연결되어 있다.The cap assembly 400 is a PTC element 420 for blocking the top cap 410 and overcurrent in the airtight gasket 500 installed in the upper beading portion 210 of the can 200 and for reducing the internal pressure. Safety vent 430 is installed in close contact. The top cap 410 is protruded upward and serves as a positive electrode terminal by connection with an external circuit. The safety vane 430 has a lower end thereof connected to the anode of the power generator 300 through the current blocking member 440 and the anode lead 310.

도 2에서 보는 바와 같이, 상기 안전밴트(430)는 도전성의 얇은 판재로서, 그것의 중심으로부터 나선형으로 노치(434)가 형성되어 있다. 상기 나선형 노치는 중심으로 갈수록 깊게 파여 있는 것이 바람직하다(즉, 중심으로 갈수록 절개 홈이 깊이 파이므로 절개 홈의 깊이만큼 그 부분의 플레이트 두께는 얇아지게 형성되는 것이 바람직하다). 이렇게되면, 중심쪽의 노치는 외각쪽 노치보다 절개 홈이 더 깊게 형성되어 있어서, 압력이 작용할 때 가운데 부분이 외각쪽보다 더 쉽게 상방향으로 돌출될 수 있다. As shown in Figure 2, the safety vent 430 is a conductive thin plate, the notch 434 is formed spirally from the center thereof. It is preferable that the spiral notch is dug deeper toward the center (that is, it is preferable that the plate thickness of the portion is made thinner by the depth of the incision groove because the incision groove is deep wave toward the center). In this case, the notch at the center is formed with a deeper incision groove than the notch at the outer side, so that when the pressure is applied, the center portion can protrude upward more easily than at the outer side.

가압가스가 안전밴트(430)을 압박할 할 때, 압력이 차단압력에 달할 경우 노치가 형성된 플레이트가 상방향으로 들어 올려지게 되고, 중심부(432)에 고정되어 있는 돌출부(442)가 떨어져 나옴으로써 전지의 전류 흐름이 차단되게 된다. 차단압력은 전지의 용도 및 크기에 따라 당업자가 임의로 설정할 수 있지만, 통상적으로 사용되는 원통형 전지의 경우 5 ~ 15 kgf/㎠ 정도인 것이 적당하고, 더 바람직하게는 10 ~ 12 kgf/㎠인 것이다.When the pressurized gas presses the safety vent 430, when the pressure reaches the cutoff pressure, the notched plate is lifted upwards, and the protrusion 442 fixed to the center portion 432 falls off. The current flow of the battery is interrupted. The blocking pressure can be arbitrarily set by those skilled in the art according to the use and size of the battery, but in the case of a cylindrical battery that is commonly used, it is appropriate that it is about 5 to 15 kgf / cm 2, and more preferably 10 to 12 kgf / cm 2.

가압가스가 상기 차단압력을 넘어 파열압력에 달할 경우 노치는 파열되어 밀봉된 플레이트는 개방되어지고, 이로서 전지 내부의 가압가스가 탑캡쪽으로 배출될 수 있게 된다. 탑캡은 하나 이상의 분출구를 가지고 있으므로, 가압가스는 이를 통해 배출되어 전지의 폭발을 막을 수 있다. When the pressurized gas reaches the burst pressure beyond the blocking pressure, the notch is ruptured and the sealed plate is opened, thereby allowing the pressurized gas inside the battery to be discharged toward the top cap. Since the top cap has one or more outlets, pressurized gas may be discharged through them to prevent explosion of the battery.

상기 파열압력은 전지의 용도 및 크기에 따라 당업자가 임의로 설정할 수 있지만, 통상적으로 사용되는 원통형 전지의 경우 17 ~ 25kgf/㎠ 정도인 것이 적당하고, 더 바람직하게는 19 ~ 21 kgf/㎠인 것이다.The bursting pressure may be arbitrarily set by those skilled in the art according to the use and size of the battery, but in the case of a cylindrical battery that is commonly used, it is appropriate that it is about 17 to 25 kgf / cm 2, and more preferably 19 to 21 kgf / cm 2.

전지의 전류를 차단하는 전류차단부재(440)는 안전밴트(430)의 하방에 설치 되어 있다.The current blocking member 440 blocking the current of the battery is installed under the safety vent 430.

전류차단부재(440)는 도전성 판재로서 보조가스켓(510)에 설치되어 있다. 바람직하게는, 전류차단부재(440)의 재질은 안전밴트(430)와 동일한 재질로 이루어져 있고, 상기 보조가스켓(510)은 전류차단부재(440)와 안전밴트(430)가 통전되는 것을 막을 수 있도록 폴리프로필렌계열의 재질로 이루어져 있다.The current blocking member 440 is provided in the auxiliary gasket 510 as a conductive plate. Preferably, the material of the current blocking member 440 is made of the same material as the safety vent 430, and the auxiliary gasket 510 can prevent the current blocking member 440 and the safety vent 430 from being energized. It is made of polypropylene material.

도 3a에는 본 발명에 따른 전류차단부재(440)의 일례를 도시되어 있는 바, 이를 참조하면, 전류차단부재(440)에는 측면을 따라 가스가 배출되는 관통구들(441)이 다수 형성되어 있고, 중앙에는 상향 돌출된 돌출부(442)가 형성되어 있으며, 돌출부(442)를 중심으로 동심원 상으로 관통홀(443)과, 관통홀(443)을 연결하는 브릿지(444)가 대칭적으로 형성되어 있다. 돌출부(442)는 안전밴트(430)의 중심부(432) 하단에 용접되어 있다. 도 3b에서 보는 바와 같이, 브릿지(444)에는 노치(445)가 형성되어 있어서, 전지 내부에 가압가스가 차서 차단압력 이상이 될 때, 중심부(432)가 들어 올려지면서 중심부(432)에 용접되어 있는 돌출부(442)는 노치(445)가 절취되면서 전류차단부재(440)의 본체로부터 분리되게 된다.3A shows an example of the current blocking member 440 according to the present invention. Referring to this, the current blocking member 440 has a plurality of through holes 441 through which gas is discharged along a side surface thereof. A protrusion 442 protruding upward is formed at the center thereof, and a through hole 443 and a bridge 444 connecting the through hole 443 are formed symmetrically with respect to the protrusion 442. . The protrusion 442 is welded to the lower end of the center portion 432 of the safety vent 430. As shown in FIG. 3B, the notch 445 is formed in the bridge 444, and when the pressurized gas fills the inside of the battery to be above the cutoff pressure, the center 432 is lifted up and welded to the center 432. The protrusion 442 is separated from the main body of the current blocking member 440 as the notch 445 is cut out.

전류차단부재(440)에 형성되어 있는 관통홀(443)의 수는 통상적으로 3 ~ 5 개 정도이고 이들이 방사상으로 대칭 구조를 이루며 관통홀(443)을 연결하는 브릿지(444)에 노치(445)가 형성되어 있다. The number of through holes 443 formed in the current blocking member 440 is generally about 3 to 5, and the notches 445 are formed in the bridge 444 connecting the through holes 443 with a radially symmetrical structure. Is formed.

하나의 예로서, 전류차단부재(440)는 외경 8 ~ 11 ㎜에 대해 두께가 0.4 ~ 0.5 ㎜인 알루미늄 재질로 되어 있고, 관통구(441)는 직경 1.0 ~ 1.5 ㎜로 가운데를 중심으로 6 개가 형성되어 있으며, 돌출부(442)는 직경 1.4 ~ 1.6 ㎜ 및 돌출높 이 0.15 ~ 0.3 ㎜로 형성되어 있고, 관통홀(443)은 폭 0.4 ~ 0.7 ㎜ 및 원주길이 1.5 ~ 3.5 ㎜로서 그것의 중앙 반경(돌출부의 중심으로부터 이격되어 있는 거리)은 1.0 ~ 2 ㎜이며, 브릿지(444)의 노치(445)는 약 40 ~ 100 ㎛ 깊이의 절개 홈으로 구성되어 있다.As an example, the current blocking members 440 are made of aluminum having a thickness of 0.4 to 0.5 mm with respect to an outer diameter of 8 to 11 mm, and six through holes 441 have a diameter of 1.0 to 1.5 mm. The protrusion 442 is formed with a diameter of 1.4 to 1.6 mm and a protrusion height of 0.15 to 0.3 mm, and the through hole 443 has a width of 0.4 to 0.7 mm and a circumferential length of 1.5 to 3.5 mm as its center radius. The distance (distant from the center of the projection) is 1.0 to 2 mm, and the notch 445 of the bridge 444 is composed of a cutout groove of about 40 to 100 탆 deep.

도 4a 내지 4c에는 상기 구조의 작동원리가 도시되어 있다.4a to 4c illustrate the principle of operation of the structure.

도 4a을 참조하면, 전지의 비정상적인 작동에 의해 발생된 가스에 의해 전지내부 압력이 상승하게 되면, 상기 가압 가스는 전류차단부재(440)에 형성되어 있는 관통구(441)와 관통홀(443)을 통해 빠져나가 안전밴트(430)에 압력을 가하게 된다.Referring to FIG. 4A, when the internal pressure of the battery rises due to the gas generated by abnormal operation of the battery, the pressurized gas is formed in the through hole 441 and the through hole 443 formed in the current blocking member 440. Exit through the pressure is applied to the safety vent 430.

가스의 압력이 차단압력 이상이 되면, 안전밴트(430)를 가압하는 가스의 압력에 의해 안전밴트(430)의 중심부(432)는 상방향으로 들어 올려지게 된다. 이때, 중심부(432) 밑면에 용접부착되어 있는 전류차단부재(440)의 돌출부(442)는 그것의 노치(445)가 절취되면서 도 4b에서와 같이 전류차단부재(440)에서 분리되어 중심부(432)와 함께 들어올려지게 되어 통전이 단절되게 된다.When the pressure of the gas is greater than the blocking pressure, the central portion 432 of the safety van 430 is lifted upward by the pressure of the gas pressurizing the safety vane 430. At this time, the protrusion 442 of the current blocking member 440 that is welded to the bottom of the central portion 432 is separated from the current blocking member 440 as shown in FIG. 4B while its notch 445 is cut away. ) Will be lifted and disconnection will be applied.

이와 같이, 안전밴트(430)의 중심부(432)가 위로 들어올려질 수 있는 것은 안전밴트(430)에 형성되어 있는 노치 때문으로, 가스 압력에 의해 노치 부분이 유연하게 휘어지면서 중심부(432)로부터 플레이트를 위로 들어올리게 되는 것이다. 따라서, 최초 전류차단부재(440)와 안전밴트(430)와 PTC 소자(420) 및 탑캡(410)으로 연결되어 통전되던 전류가 안전밴트(430)에 부착된 돌출부(442)가 전류차단부재(440)로부터 이탈되어 떨어지면서 전류가 차단되게 되는 것이다.As such, the central portion 432 of the safety vane 430 may be lifted up due to the notch formed in the safety vane 430, and the notch portion may be flexibly bent by the gas pressure from the central portion 432. The plate will be lifted up. Accordingly, the current blocking member 440, the safety vent 430, the PTC element 420, and the top cap 410 are connected to the safety vent 430 by the protrusion 442 having the current that is energized. The current is blocked while falling off from the 440.

일차적으로 전류를 차단시킨 후에도 추가 가스발생이 있는 경우에는 증가된 가스압력에 의해 안전밴트(430)가 지속적으로 힘을 받게 되고, 상기 가스압이 파열압력 이상이 되면, 도 4c에서와 같이, 안전밴트(430)의 노치(434)가 파단되면서 전지 내부의 가스를 외부로 배출시키게 된다. 즉, 안전밴트(430)에 형성되어 있는 노치(434)가 전지 내부의 가스압력을 견디지 못하고 파단되면서 안전밴트(430)의 중심부(432)가 안전밴트(430)로부터 절취되어 들어올려지게 되고, 그 파단 틈새를 통해 새어나온 가스는 탑캡(410)에 형성된 구멍(412)을 통해 외부로 배출되게 되어 전지 내부압력을 낮춰주게 되는 것이다. 이때, 노치(434)는 나선형의 개곡선으로 되어 일부분에는 노치가 형성되어 있지 않으므로, 노치가 형성되어 있지 않은 부분은 파단되지 않고 노치가 형성된 부분만 파단되게 되어, 중심부(432)는 안전밴트(430)로부터 완전히 떨어지지 않고 붙어 있는 상태가 된다.In the case where there is additional gas generation even after the current is first cut off, the safety vane 430 is continuously energized by the increased gas pressure, and when the gas pressure is greater than the burst pressure, as shown in FIG. As the notch 434 of 430 breaks, the gas inside the battery is discharged to the outside. That is, as the notch 434 formed in the safety vent 430 breaks without being able to withstand the gas pressure inside the battery, the center portion 432 of the safety vent 430 is cut off from the safety vent 430 and lifted up. Gas leaked through the breakage gap is discharged to the outside through the hole 412 formed in the top cap 410 to lower the internal pressure of the battery. At this time, since the notch 434 is a spiral open curve, and a part of the notch is not formed, the part of which the notch is not formed is not broken, and only the part of which the notch is formed is broken, and the center part 432 is a safety band ( 430 is not completely separated from the attached state.

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다. Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims.

도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 리튬 이차전지의 구조를 보여주는 단면 모식도이다.1 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a lithium secondary battery according to one embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 안전밴트의 사시도이다.2 is a perspective view of the safety van of the present invention.

도 3a는 도 1의 전지에 사용되는 전류차단부재의 사시도이고, 도 3b는 도 3a의 중심을 지나 절단된 측면을 나타내는 단면도이다.FIG. 3A is a perspective view of a current blocking member used in the battery of FIG. 1, and FIG. 3B is a cross-sectional view showing a side cut through the center of FIG. 3A.

도 4a 내지 도 4c는 도 1의 전지 내부에서 가압 가스가 발생하였을 때의 작동 과정을 보여주는 단면 모식도들이다.4A to 4C are cross-sectional schematic diagrams illustrating an operation process when a pressurized gas is generated in the battery of FIG. 1.

* 도면 부호의 간단한 설명 *Brief description of the reference numbers

100 : 전지 100: battery

200 : 캔 210 : 비딩부200: can 210: bead

300 : 발전소자 310 : 양극리드300: generator 310: positive lead

400 : 어셈블리 410 : 탑캡400: assembly 410: top cap

412 : 구멍 420 : PTC 소자412 hole 420 PTC element

430 : 안전밴트 432 : 중심부430: safety band 432: the center

434 : 노치 440 : 전류차단부재434: notch 440: current blocking member

441 : 관통구 442 : 돌출부441 through hole 442 projection

443 : 관통홀 444 : 브릿지443: through hole 444: bridge

445 : 노치445 notch

500 : 가스켓 510 : 보조가스켓500: gasket 510: auxiliary gasket

Claims (10)

플레이트에 노치가 형성되어 있어 차단압력 하에서 전지의 전류 흐름을 차단하고, 파열압력 하에서 노치 형성부분이 파열되어 전지 내부의 가스를 외부로 방출시키는 안전밴트에 있어서,In the safety vane is formed in the plate to cut off the current flow of the battery under the breaking pressure, the notch forming portion is ruptured under the breaking pressure to release the gas inside the battery to the outside, 상기 노치는 플레이트의 중심으로부터 나선형으로 형성되며, 상기 노치가 형성된 부분의 플레이트 두께는 노치가 없는 부분의 플레이트 두께 대비 0.1 ~ 0.5 두께 범위를 가진 것을 특징으로 하는 안전밴트.The notch is helically formed from the center of the plate, the plate thickness of the notched portion is a safety band, characterized in that it has a thickness range of 0.1 ~ 0.5 compared to the plate thickness of the portion not. 제 1 항에 있어서, 상기 노치는 중심으로 갈수록 깊게 파여있는 것임을 특징으로 하는 안전밴트.The safety vane of claim 1, wherein the notch is deeply dug toward the center. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 플레이트는 0.15 ~ 0.3 mm 두께의 알루미늄 금속평판인 것임을 특징으로 하는 안전밴트.The safety vane of claim 1, wherein the plate is an aluminum metal plate having a thickness of 0.15 to 0.3 mm. 제 1 항에 있어서, 상기 노치가 형성된 부분의 플레이트는 0.04 ~ 0.07 mm 두께 범위를 가진 것임을 특징으로 하는 안전밴트.2. The safety vane of claim 1, wherein the notched plate has a thickness in the range of 0.04 to 0.07 mm. 제 1 항에 있어서, 상기 차단압력은 5 ~ 15 Kgf/㎠ 인 것임을 특징으로 하는 안전밴트.The safety vane of claim 1, wherein the blocking pressure is 5 to 15 Kgf / cm 2. 제 1 항에 있어서, 상기 파열압력은 17 ~ 25 Kgf/㎠ 인 것임을 특징으로 하는 안전밴트.According to claim 1, wherein the bursting pressure is a safety vent, characterized in that 17 ~ 25 Kgf / ㎠. 플레이트에 노치가 형성되어 있어 차단압력 하에서 전지의 전류 흐름을 차단하고, 파열압력 하에서 노치 형성부분이 파열되어 전지 내부의 가스를 외부로 방출시키는 안전밴트에 있어서,In the safety vane is formed in the plate to cut off the current flow of the battery under the breaking pressure, the notch forming portion is ruptured under the breaking pressure to release the gas inside the battery to the outside, 상기 노치는 0.15 ~ 0.3mm 두께의 알루미늄 금속평판으로 이루어진 플레이트의 중심으로부터 나선형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 안전밴트.The notch is a safety band, characterized in that formed in a spiral from the center of the plate made of aluminum metal plate of 0.15 ~ 0.3mm thick. 양극, 음극 및 분리막을 구비하는 발전소자;A generator having an anode, a cathode, and a separator; 상기 발전소자를 둘러쌓는 캔; 및A can surrounding the generator; And 하나 이상의 가스 배출구가 형성되어 있는 탑캡 및 안전밴트를 구비하고, 상기 캔의 상단 개구부에 위치하는 캡어셈블리를 포함하는 전지에 있어서,A battery having a top cap and a safety vent having one or more gas outlets formed thereon, the battery comprising a cap assembly located at an upper opening of the can, 상기 안전밴트는 상기 제1항, 제2항, 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 안전밴트인 것을 특징으로 하는 전지. The battery is characterized in that the safety vent according to any one of claims 1, 2, 4 to 8. 제 9 항에 있어서, 전지 내부의 온도 상승시 전지저항이 크게 증가하여 전류를 차단하는 PTC소자(positive temperature coefficient element)가 상기 탑캡과 상기 안전밴트 사이에 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 전지.10. The battery according to claim 9, wherein a PTC element (positive temperature coefficient element) is provided between the top cap and the safety vent to block a current by a large increase in battery resistance when the temperature inside the battery increases.
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