KR101634764B1 - Cap Assembly Comprising Safety Member Having Protrusion Part being formed for Preventing Leak Path and Lithium Secondary Battery Comprising The Same - Google Patents

Cap Assembly Comprising Safety Member Having Protrusion Part being formed for Preventing Leak Path and Lithium Secondary Battery Comprising The Same Download PDF

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Abstract

본 발명은, 전지 케이스의 개방 일면에 장착되어 전지 케이스를 밀폐하는 캡 조립체로서, 제 1 결합부, 상기 제 1 결합부로부터 연장 형성되어 있는 제 1 외주부, 및 상기 제 1 외주부에 형성되는 제 1 가스 배출부를 포함하는 전류 차단부재; 및일면은 상기 제 1 결합부와 결합되고, 타면에는 일면의 대향 방향으로 융기되어 있는 융기부를 포함하는 제 2 결합부, 상기 제 2 결합부로부터 연장 형성되어 있는 제 2 외주부, 및 상기 제 2 외주부에 형성되는 제 2 가스 배출부를 포함하는 안전벤트; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 캡 조립체 및 이를 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것이다.According to the present invention, there is provided a cap assembly which is mounted on one side of an opening of a battery case to seal a battery case, the cap assembly comprising: a first engaging portion; a first outer peripheral portion extending from the first engaging portion; A current blocking member including a gas discharging portion; And a second engaging portion having one surface joined to the first engaging portion and including a raised portion protruding from the other surface in a direction opposite to the other surface, a second outer peripheral portion extending from the second engaging portion, A second vent hole formed in the second vent hole; The present invention relates to a cap assembly and a lithium secondary battery including the cap assembly.

Description

누설 경로 차단용 융기부가 형성되어 있는 안전벤트를 포함하는 캡 조립체 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 {Cap Assembly Comprising Safety Member Having Protrusion Part being formed for Preventing Leak Path and Lithium Secondary Battery Comprising The Same} BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a cap assembly including a safety vent having a protrusion for blocking a leakage path, and a lithium secondary battery including the cap assembly.

본 발명은, 반복적인 충방전이 가능한 리튬 이차전지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 종래에 비해 향상된 안전성을 발휘하는 리튬 이차전지에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a lithium secondary battery capable of repetitive charge and discharge, and more particularly, to a lithium secondary battery exhibiting improved safety compared to the prior art.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 방전 전압의 리튬 이차전지에 대해 많은 연구가 행해졌고 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다.
As technology development and demand for mobile devices have increased, the demand for secondary batteries as energy sources has been rapidly increasing. Many researches have been conducted on lithium secondary batteries with high energy density and discharge voltage among such secondary batteries. .

이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다.
The secondary battery is classified into a cylindrical battery and a prismatic battery in which the electrode assembly is housed in a cylindrical or rectangular metal can according to the shape of the battery case, and a pouch-shaped battery in which the electrode assembly is housed in a pouch-shaped case of an aluminum laminate sheet .

도 1에는 일반적인 원통형 전지의 수직 단면 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.1 is a schematic vertical cross-sectional perspective view of a typical cylindrical battery.

도 1을 참고하면, 원통형 이차전지(100)는 젤리-롤형(권취형) 전극조립체(120)를 원통형 캔(130)에 수납하고, 원통형 캔(130) 내에 전해액을 주입한 후에, 원통형 캔(130)의 개방 상단에 전극 단자(예를 들어, 양극 단자; 도시하지 않음)가 형성되어 있는 탑 캡(140)을 결합하여 제작한다.
1, a cylindrical rechargeable battery 100 includes a jelly-roll type (wound type) electrode assembly 120 accommodated in a cylindrical can 130, an electrolyte is injected into the cylindrical can 130, And a top cap 140 having an electrode terminal (for example, a positive electrode terminal;

전극조립체(120)는 양극(121)과 음극(122), 및 이들 사이에 분리막(123)을 개재한 후 둥근 형태로 감은 구조로서, 그것의 권심(젤리-롤의 중심부)에는 원통형의 센터 핀(150)이 삽입되어 있다. 센터 핀(150)은 일반적으로 소정의 강도를 부여하기 위해 금속 소재로 이루어져 있으며, 판재를 둥글게 절곡한 중공형의 원통형 구조로 이루어져 있다. 이러한 센터 핀(150)은 전극조립체를 고정 및 지지하는 작용과 충방전 및 작동시 내부 반응에 의해 발생되는 가스를 방출하는 통로로서 작용한다.
The electrode assembly 120 includes a positive electrode 121 and a negative electrode 122 and a separator 123 interposed therebetween. The electrode assembly 120 is wound in a round shape. A center pin (Not shown). The center pin 150 is generally made of a metal material to give a predetermined strength and is formed of a hollow cylindrical structure in which a plate material is bent in a round shape. The center pin 150 acts as a channel for fixing and supporting the electrode assembly and a gas for discharging gas generated by an internal reaction during charging, discharging and operation.

도 2를 참고하면, 탑 캡(140)은 돌출된 형태로 양극 단자를 형성하고 가스 배출구가 천공되어 있으며, 그것의 하부에 전지 내부의 온도 상승시 전지 저항이 크게 증가하여 전류를 차단하는 PTC 소자(positive temperature coefficient element: 142), 전지 내부의 압력 상승 시 파열되어 가스를 배기하는 안전벤트(143), 및 상단 일측 부위가 안전벤트(143)에 결합되어 있고 하단 일측이 리드(146)을 통해 전극조립체(144)의 양극에 연결되어 있는 접속 플레이트(145)가 순차적으로 위치되어 있다.Referring to FIG. 2, the top cap 140 has a cathode terminal formed in a protruding shape, and a gas outlet is punched. At the lower part of the top cap 140, a PTC element a positive temperature coefficient element 142, a safety vent 143 that ruptures when the pressure inside the battery rises and discharges gas, and a safety vent 143 that is coupled to the safety vent 143 at one end thereof, And a connection plate 145 connected to the positive electrode of the electrode assembly 144 are sequentially positioned.

본 발명은, 종래의 리튬 이차전지와 달리, 높은 용접강도에서도 양품률이 우수하여 공정성을 향상시킬 수 있는 캡 조립체를 제공하고자 한다. 또한, 가스 또는 전해액 등이 외부로 누설되는 누설 경로를 차단함으로써 향상된 안전성을 발휘하는 리튬 이차전지를 제공하고자 한다. Disclosure of Invention Technical Problem [8] The present invention provides a cap assembly which, unlike a conventional lithium secondary battery, has an excellent yield even at a high welding strength and can improve the processability. It is also intended to provide a lithium secondary battery exhibiting improved safety by blocking a leakage path where a gas or an electrolyte or the like leaks to the outside.

본 발명은, 높은 용접강도에서도 우수한 양품률을 발휘하여 공정성을 향상시키기 위해서, 하나의 비제한적인 실시예에 따라, 하기와 같이 설계된 캡 조립체를 제공할 수 있다.
The present invention can provide a cap assembly designed as described below according to one non-limiting embodiment in order to improve the processability by exhibiting excellent yield even at high welding strength.

상기 캡 조립체는, The cap assembly includes:

제 1 결합부, 상기 제 1 결합부로부터 연장 형성되어 있는 제 1 외주부, 및 상기 제 1 외주부에 형성되는 제 1 가스 배출부를 포함하는 전류 차단부재; 및 일면은 상기 제 1 결합부와 결합되고, 타면에는 일면의 대향 방향으로 융기되어 있는 융기부를 포함하는 제 2 결합부, 상기 제 2 결합부로부터 연장 형성되어 있는 제 2 외주부, 및 상기 제 2 외주부에 형성되는 제 2 가스 배출부를 포함하는 안전벤트; 를 포함할 수 있다.
A current blocking member including a first coupling portion, a first outer peripheral portion extending from the first coupling portion, and a first gas discharge portion formed in the first outer peripheral portion; And a second engaging portion having one surface joined to the first engaging portion and including a raised portion protruding from the other surface in a direction opposite to the other surface, a second outer peripheral portion extending from the second engaging portion, A second vent hole formed in the second vent hole; . ≪ / RTI >

상기 제 2 결합부의 최대 두께는 전류 차단부재의 제 1 결합부의 최소 두께를 기준으로 1.5배 이상일 수 있다. 구체적으로, 전류 차단부재의 제 1 결합부의 최소 두께를 기준으로 2배 내지 5배의 범위 내일 수 있다. 경우에 따라서는, 제 2 결합부의 최대 두께는, 융기부의 두께를 포함할 수 있다. 융기부의 두께가 두꺼울수록, 그리고 전류 차단부재의 제 1 결합부의 최소 두께가 얇아질수록 가스 또는 전해액의 누설 경로를 외부환경과 차단하는데 유리한 효과를 발휘할 수 있다. 이로 인해, 양품률 및 공정성이 향상될 수 있다. 제 2 결합부는 비융기부를 포함하고 있을 수 있고, 이 때, 비융기부의 평균 두께는, 제 1 결합부의 최소 두께의 1배 이하일 수 있다.
The maximum thickness of the second coupling portion may be 1.5 times or more based on the minimum thickness of the first coupling portion of the current blocking member. Specifically, it may be within the range of 2 to 5 times based on the minimum thickness of the first coupling portion of the current blocking member. In some cases, the maximum thickness of the second engagement portion may include the thickness of the ridge portion. As the thickness of the ridge portion becomes thicker and the minimum thickness of the first coupling portion of the current blocking member becomes thinner, it is possible to exert an advantageous effect to cut off the leakage path of the gas or the electrolytic solution from the external environment. As a result, the yield and the fairness can be improved. The second coupling portion may include a non-raised portion. In this case, the average thickness of the non-raised portion may be at most one time the minimum thickness of the first coupling portion.

본 발명의 비제한적인 실시예에 따를 때, 상기 제 1 결합부는 제 1 외주부를 기준으로 제 2 결합부의 일면 방향으로 돌출 또는 절곡되어 있는 돌출부 또는 절곡부를 포함하고 있을 수 있다. 이 때, 제 1 결합부의 최소 두께는, 돌출부 또는 절곡부의 두께일 수 있다.
According to a non-limiting embodiment of the present invention, the first engaging portion may include a protruding portion or a bent portion protruding or bent in one surface direction of the second engaging portion with respect to the first outer peripheral portion. At this time, the minimum thickness of the first engaging portion may be the thickness of the protruding portion or the bent portion.

본 발명의 비제한적인 실시예에 따를 때, 전류 차단부재와 안전벤트의 결합은, 용접에 의해서 이루어질 수 있고, 상기 용접은, 전류 차단부재에서 안전벤트의 방향으로 이루어지며, 이 때, 제 1 결합부와 제 2 결합부의 결합은, 융기부의 단면 상에서, 제 1 결합부에서 제 2 결합부 방향으로 돌출된 용접부를 형성할 수 있다. 제 1 결합부와 제 2 결합부의 용접은, 구체적으로, 초음파 용접, 레이저 용접, 저항 용접 및 아크 용접 등 또는 이들에서 선택된 둘 이상에 의해 이루어질 수 있다. 제 1 결합부와 제 2 결합부의 용접으로 인한 전해액 또는 가스의 누설경로는 융기부 내에만 형성되어 있다.
According to a non-limiting embodiment of the present invention, the combination of the current blocking member and the safety vent may be achieved by welding, wherein the welding is in the direction of the safety vent in the current blocking member, The engagement of the engagement portion and the second engagement portion may form a welded portion protruding from the first engagement portion to the second engagement portion on the cross section of the ridge portion. The welding of the first coupling portion and the second coupling portion may be specifically performed by two or more selected from ultrasonic welding, laser welding, resistance welding, arc welding, or the like. The leakage path of the electrolytic solution or gas due to the welding of the first engagement portion and the second engagement portion is formed only in the ridge portion.

상기 용접부는 봉우리 형상이고, 가장 높은 봉우리가 융기부를 관통하는 경우에는, 종래와 마찬가지로 용접면과 모재 사이의 틈(crack)이 외부 환경과 직접 연결되어 가스 또는 전해액 등이 누설될 수 있으므로, 융기부의 두께는 두꺼울수록, 그리고 전류 차단부재의 제 1 결합부의 최소 두께가 얇아질수록 가스 또는 전해액의 누설 경로를 차단하는데 유리한 효과를 발휘할 수 있다.
When the highest peak penetrates through the ridge portion, cracks between the weld surface and the base material are directly connected to the external environment and leakage of gas or electrolytic solution occurs, as in the conventional case, As the thickness becomes thicker and the minimum thickness of the first coupling portion of the current blocking member becomes thinner, the advantageous effect of blocking the leakage path of the gas or the electrolytic solution can be exerted.

상기 용접부의 높이는, 제 2 결합부의 최대 두께의 범위 내일 수 있다. 상기 용접부의 지름은, 융기부의 하면의 면적 또는 지름의 범위 내일 수 있다.
The height of the welded portion may be within the range of the maximum thickness of the second engaging portion. The diameter of the welded portion may be within the area or diameter of the lower surface of the raised portion.

본 발명의 비제한적인 실시예에 따른 전류 차단부재의 제 1 결합부의 최소 두께는, 종래의 전류 차단부재의 제 1 결합부의 최소 두께의 0.6 배 내지 0.7 배의 범위 내일 수 있다. 또한, 제 2 결합부의 최대 두께는, 융기부가 없는 종래의 안전벤트의 제 2 결합부의 최대 두께의 2배 이상일 수 있다. 융기부가 없는 종래의 안전벤트의 제 2 결합부의 최대 두께는, 상기한 비융기부의 두께와 동일할 수 있다.
The minimum thickness of the first engagement portion of the current blocking member according to the non-limiting embodiment of the present invention may be within the range of 0.6 to 0.7 times the minimum thickness of the first engagement portion of the conventional current blocking member. Also, the maximum thickness of the second engagement portion may be at least twice the maximum thickness of the second engagement portion of the conventional safety vent without the raised portion. The maximum thickness of the second engagement portion of the conventional safety vent without the ridge portion may be the same as the thickness of the above-mentioned ridge portion.

구체적으로, 종래의 전류 차단부재의 제 1 결합부의 최소 두께가 0.5 밀리미터(mm)인 경우, 본 발명의 비제한적인 실시예에 따른 전류 차단부재의 제 1 결합부의 최소 두께는 0.3 밀리미터일 수 있다. 또한, 종래의 안전벤트의 제 2 결합부의 최대 두께가 0.3 밀리미터인 경우, 본 발명의 비제한적인 실시예에 따른 제 2 결합부의 최대 두께는, 0.7 밀리미터일 수 있다.
Specifically, when the minimum thickness of the first coupling portion of the conventional current blocking member is 0.5 millimeter (mm), the minimum thickness of the first coupling portion of the current blocking member according to the non-limiting embodiment of the present invention may be 0.3 millimeter . Also, if the maximum thickness of the second engagement portion of the conventional safety vent is 0.3 millimeter, the maximum thickness of the second engagement portion according to the non-limiting embodiment of the present invention may be 0.7 millimeter.

상기 융기부의 하면의 면적은, 상기 일면과 마주하는 제 1 결합부의 대면의 면적을 기준으로 1배 이상일 수 있다. 즉, 상기 융기부의 하면의 면적은, 적어도 상기 제 1 결합부의 대면의 면적과 같거나 클 수 있다. 또한, 융기부의 단면 형상은, 균일한 높이로 제 1 결합부를 완전히 덮을 수 있는 사각형일 수 있다.
The area of the lower surface of the raised portion may be one or more times the area of the facing surface of the first engaging portion facing the one surface. That is, the area of the lower surface of the raised portion may be equal to or larger than at least the area of the facing surface of the first engaging portion. In addition, the cross-sectional shape of the raised portion may be a square that can completely cover the first engaging portion at a uniform height.

상기 제 2 결합부는, 일면과 타면의 면적이 상기 일면과 마주하는 제 1 결합부의 대면의 면적에 비해 클 수 있다.
The area of one surface and the other surface of the second engaging portion may be larger than the surface of the opposite surface of the first engaging portion facing the one surface.

상기 캡 조립체는, 전류 차단부재용 가스켓(Gasket)을 더 포함할 수 있고, 상기 전류 차단부재용 가스켓은 전류 차단부재의 제 1 외주부에 장착되는 제 3 결합부와 상기 제 3 결합부에 형성되고 상기 제 1 및 제 2 가스 배출부와 연통하는 제 3 가스 배출부를 포함하고 있을 수 있다.
The cap assembly may further include a gasket for a current blocking member, and the gasket for the current blocking member may include a third coupling portion mounted on a first outer peripheral portion of the current blocking member and a second coupling portion formed on the third coupling portion And a third gas discharging portion communicating with the first and second gas discharging portions.

상기 제 2 외주부는, 상기 제 2 결합부의 둘레에서 절곡되어 있는 격벽부와 상기 격벽부의 둘레에서 절곡되어 있는 외곽부를 포함하고 있을 수 있다. 제 2 가스 배출부는, 제 2 결합부와 격벽부의 절곡 부위의 제 1 홈부와 격벽부와 외곽부의 절곡 부위에 형성된 제 2 홈부를 포함할 수 있다.
The second outer peripheral portion may include a partition wall portion bent at the periphery of the second engagement portion and an outer wall portion bent at the periphery of the partition wall portion. The second gas discharging portion may include a second groove portion formed at the bending portion of the first coupling portion, the first groove portion at the bending portion of the partition wall portion, the partition wall portion, and the outer frame portion.

상기 제 1 가스 배출부와 제 3 가스 배출부는 각각 제 1 외주부와 제 3 결합부를 관통하는 관통 홀(hole)일 수 있다,
The first gas discharging portion and the third gas discharging portion may be through holes penetrating the first outer peripheral portion and the third connecting portion, respectively.

상기 캡 조립체는, 전류 차단부재, 전류 차단부재용 가스켓, 안전벤트, PTC 소자, 및 하나 이상의 가스 배출구가 형성되어 있는 탑 캡의 적층 구조로 이루어져 있을 수 있고, 상기 적층 구조의 외주면에 가스켓이 추가로 장착되어 있을 수 있다.
The cap assembly may have a laminated structure of a current blocking member, a gasket for a current blocking member, a safety vent, a PTC device, and a top cap having at least one gas discharge port formed therein. As shown in FIG.

본 발명의 비제한적인 실시예예 따라서, 본 발명은, 상기한 캡 조립체가 전극 적층체와 전해질이 내장되어 있는 전지 케이스의 개방 일면에 장착되어 있는 전기화학 셀 및 상기 전기화학 셀을 전원으로 사용하는 디바이스를 제공할 수 있다. 상기 전극 적층체는, 양극, 음극 및 분리막을 포함하고, 양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 적층 구조를 포함할 수 있다.According to a non-limiting embodiment of the present invention, the cap assembly includes an electrochemical cell mounted on one side of an opening of a battery case in which an electrode stack and an electrolyte are embedded, and an electrochemical cell using the electrochemical cell as a power source Device can be provided. The electrode stacked body may include a laminated structure including a cathode, a cathode, and a separator, and a separator interposed between the anode and the cathode.

본 발명은, 제 2 결합부의 최대 두께가 제 1 결합부의 최소 두께에 비해서 두꺼워서, 제 1 결합부와 제 2 결합부의 용접 공정에서, 가스 또는 전해액 등의 누설경로가 제 2 결합부 내에만 형성되므로, 높은 용접 강도에도 불구하고 양품률이 우수하고, 이로 인해 공정성 및 안전성이 향상되는 효과가 있다. In the present invention, since the maximum thickness of the second engaging portion is thicker than the minimum thickness of the first engaging portion, the leakage path of the gas or the electrolyte is formed only in the second engaging portion in the welding process of the first engaging portion and the second engaging portion , And it has an effect of improving the fairness and safety due to the excellent non-defective product despite the high welding strength.

도 1은 일반적인 원통형 이차전지의 수직 단면 사시도이다;
도 2는 일반적인 캡 조립체의 수직 단면도이다;
도 3은 본 발명의 비제한적인 하나의 실시예에 따른 원통형 이차전지의 단면 모식도이다;
도 4는 도 3의 전지에 사용된 전류차단부재의 사시도이다;
도 5는 도 3의 전지에 사용된 안전벤트의 사시도이다;
도 6은 일반적인 안전벤트와 전류차단부재의 용접부의 단면 사진이다;
도 7 및 8은 본 발명의 비제한적인 하나의 실시예에 따른 안전벤트와 전류차단부재의 용접부의 단면사진이다.1 is a vertical cross-sectional perspective view of a general cylindrical rechargeable battery;
Figure 2 is a vertical cross-sectional view of a conventional cap assembly;
3 is a cross-sectional schematic diagram of a cylindrical rechargeable battery according to one non-limiting embodiment of the present invention;
4 is a perspective view of a current blocking member used in the battery of Fig. 3;
5 is a perspective view of a safety vent used in the battery of FIG. 3;
6 is a cross-sectional photograph of a weld portion of a general safety vent and a current blocking member;
Figures 7 and 8 are cross-sectional photographs of welds of a safety vent and a current blocking member according to one non-limiting embodiment of the present invention.

이하 도면들 내지 제조예들을 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings or the manufacturing examples, but the scope of the present invention is not limited thereto.

도 3에는 본 발명의 비제한적인 하나의 실시예에 따른 이차전지에서 캡 조립체 구조가 도시되어 있고, 도 4 및 도 5에는 도 3의 전지에 사용된 안전벤트 및 전류차단부재의 사시도가 각각 도시되어 있다. 3 shows a cap assembly structure in a secondary battery according to one non-limiting embodiment of the present invention. FIGS. 4 and 5 show a perspective view of a safety vent and a current blocking member used in the battery of FIG. 3, .

우선 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 전지(100)는 캔(200)의 내부에 전극조립체(110)를 삽입하고, 여기에 전해액을 주입하며, 캔(200)의 개방 상단에 캡 조립체(300)를 장착함으로써 제조된다.3, a battery 100 according to the present invention includes an electrode assembly 110 inserted into a can 200, an electrolyte injected into the can assembly 200, and a cap assembly (not shown) 300).

캡 조립체(300)는 캔(200)의 상부 비딩부(210)에 장착되는 기밀유지용 가스켓(400) 내부에 상단 캡(310)과 내부 압력 강하용 안전벤트(320)가 밀착되어 있는 구조로 이루어져 있다. 상단 캡(310)은 중앙이 상향 돌출되어 있어서 외부 회로와의 접속에 의한 양극 단자로서의 역할을 수행하고, 돌출부 주변을 따라 캔(200) 내부의 압축 가스가 배출될 수 있는 관통구(312)가 다수 개 형성되어 있다.The cap assembly 300 has a structure in which the upper cap 310 and the safety vent 320 for reducing internal pressure are closely attached to the gasket 400 for sealing the gasket mounted on the upper beading portion 210 of the can 200 consist of. The upper cap 310 protrudes upward to serve as a positive terminal by connection with an external circuit and has a through hole 312 through which the compressed gas in the can 200 can be discharged along the periphery of the protrusion Are formed.

안전벤트(320)는 전류가 통하는 박막 구조물로서, 제 2 결합부(322)는 안전벤트(320)의 중앙에서 함몰되어 만입형 제 2 결합부를 형성하고 있고, 제 2 결합부(322)에는 융기부(700)가 형성되어 있으며, 제 2 외주부는 격벽부(323)와 외곽부(325)로 이루어지며, 제 2 결합부(322)와 격벽부(323)의 하 절곡부위와 격벽부(323)와 외곽부(325)의 상 절곡부위에는 각각 깊이를 달리하는 2 개의 홈부들(324, 326)이 형성되어 있다. The second vent hole 322 is recessed at the center of the safety vent 320 to form an indentation second coupling portion. The second vent hole 322 is formed of a thin, And the second outer peripheral portion includes a partition wall portion 323 and an outer wall portion 325. The lower bent portion of the second coupling portion 322 and the partition wall portion 323 and the partition wall portion 323 And two groove portions 324 and 326 having depths different from each other are formed at the upper bent portions of the outer frame portion 325 and the outer frame portion 325, respectively.

도 3 및 도 4에서, 홈부들(324, 326) 중 상부에 형성되는 제 1 홈부(324)는 폐곡선을 이루고 있고, 하부에 형성되는 제 2 홈부(326)는 일측이 개방된 개곡선의 구조로 되어 있다. 3 and 4, the first groove portion 324 formed at the upper portion of the groove portions 324 and 326 forms a closed curve, and the second groove portion 326 formed at the lower portion forms an open curve structure .

전지 내부의 가스를 방출함과 동시에 전류를 차단하는 전류차단부재(600)는 안전벤트(320)의 하부에 설치되어 있다. 전류차단부재(600)는 도전성 판재의 부재로서 전류차단부재용 가스켓(800)이 설치되어 있다. The current blocking member 600 for discharging the gas inside the battery and for blocking the current is installed under the safety vent 320. The current blocking member 600 is provided with a gasket 800 for a current blocking member as a member of a conductive plate member.

전류차단부재(600)는 도 5에서 보는 바와 같이, 중앙에는 상향 돌출된 돌출부(620)가 형성되어 있는 제 1 결합부(601)와 측면을 따라 가스가 배출되는 관통홀들(610)이 다수 형성되어 있는 제 1 외주부(602)로 이루어져 있으며, 돌출부(620)를 중심으로 동심원 상으로 3 개의 관통홀(630)과, 관통홀(630)을 연결하는 3 개의 브릿지(640)가 대칭적으로 형성되어 있다. 브릿지(640)에는 노치(650)가 형성되어 있어서, 전지 내부에서의 압력 상승으로 인해 가압 가스가 안전벤트(320)에 가해질 때, 만입형 제 2 결합부(322)가 들어 올려지면서 제 2 결합부(322)와 결합된 돌출부(620)는 노치(650)가 절취되면서 전류차단부재(600)의 본체로부터 분리되게 된다5, the current blocking member 600 includes a first engaging portion 601 having a protruding portion 620 protruding upward at the center thereof and a plurality of through holes 610 through which gas is discharged along the side surface thereof And three bridges 640 connecting the three through holes 630 and the through holes 630 concentrically around the protruding portion 620 symmetrically with respect to the protruding portion 620 Respectively. The notch 650 is formed in the bridge 640 so that when the pressurized gas is applied to the safety vent 320 due to the pressure rise in the battery, the indentation second engagement portion 322 is lifted, The protrusion 620 coupled with the portion 322 is separated from the main body of the current blocking member 600 while the notch 650 is cut off

도 4 및 도 5를 참조하면, 돌출부(620)의 상면과 안전벤트(320)의 만입형 중앙부(322)의 하면은 용접 등에 의한 방법으로 결합된다. 이 때, 용접면과 모재 사이에는 틈이 발생할 수 있고, 이로 인해 수분이 침투하거나 전해액이 누출될 수 있다. 따라서, 이를 방지하기 위해, 안전벤트(320)의 만입형 중앙부(322) 상면에는 융기부(700)가 형성되어 있다. 4 and 5, the upper surface of the protrusion 620 and the lower surface of the recessed central portion 322 of the safety vent 320 are joined by welding or the like. At this time, a gap may be formed between the welding surface and the base material, which may cause moisture to penetrate or electrolyte leakage. Accordingly, in order to prevent this, the raised portion 700 is formed on the upper surface of the indented central portion 322 of the safety vent 320.

용접에 따른 용접면과 모재 사이의 틈에 의한 누설 경로가 융기부(700) 내에만 형성되므로, 누설 경로와 외부와의 접촉이 차단되어 누액을 근본적으로 차단하고, 가스 발생량이 충분치 못하여 CID 단락이 늦어지게 되어 열폭주 현상이 발생하는 것을 방지함으로써 전지의 안전성을 크게 향상시킬 수 있다. Since the leakage path due to the gap between the welding surface and the base material due to the welding is formed only in the protrusion 700, the leakage path is blocked from the outside and the leak is fundamentally cut off, It is possible to prevent the occurrence of the thermal runaway phenomenon by delaying the delay time, thereby greatly improving the safety of the battery.

도 6과 도7을 함께 참조하면, 도 6에 나타난 바와 같이, 종래에는 용접면과 모재의 사이의 누설 경로(leak path)가 외부로 연결되어 있으나, 도 7에 나타난 바와 같이, 본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 누설 경로가 융기부(700) 내에 형성되어 외부 환경과 차단됨을 알 수 있다.
Referring to FIGS. 6 and 7, as shown in FIG. 6, a leak path between a welding surface and a base material is conventionally connected to the outside. However, as shown in FIG. 7, It can be seen that the leakage path is formed in the ridge 700 and is blocked from the external environment.

<제조예들 1 내지 10>&Lt; Preparation Examples 1 to 10 &

도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 제 1 결합부의 돌출부의 최소 두께(A), 제 2 결합부의 최대 두께(B)를 하기와 같이 설계하여 본 발명의 비제한적인 실시예에 따른 캡 조립체를 제작하였다. As shown in FIG. 8, the minimum thickness (A) of the projecting portion of the first engagement portion and the maximum thickness (B) of the second engagement portion are designed as follows to fabricate the cap assembly according to the non-limiting embodiment of the present invention Respectively.

제 1 결합부 최소 두께(A)
(mm)The minimum thickness (A)
(mm) 제 2 결합부 최대 두께(B) (mm)Maximum thickness of second coupling part (B) (mm) 용접강도(kgf)Weld strength (kgf) 용접부의 높이(C)(mm)Height of weld (C) (mm) 용접부의 지름(D)(mm)Diameter of weld (D) (mm) 1One 0.3020.302 0.6010.601 4.704.70 0.3750.375 0.6490.649 22 0.3010.301 0.5980.598 5.985.98 0.3750.375 0.8420.842 33 0.3040.304 0.5980.598 5.655.65 0.3830.383 0.8100.810 44 0.2980.298 0.5960.596 5.975.97 0.3870.387 0.7540.754 55 0.3020.302 0.6020.602 4.324.32 0.3840.384 0.7940.794 66 0.3040.304 0.6030.603 6.666.66 0.3790.379 0.7120.712 77 0.2980.298 0.5970.597 4.164.16 0.2570.257 0.7360.736 88 0.3060.306 0.6000.600 6.076.07 0.3790.379 0.6870.687 99 0.2990.299 0.6010.601 6.216.21 0.3380.338 0.6750.675 1010 0.3020.302 0.5990.599 5.055.05 0.3080.308 0.7210.721 AverageAverage 0.3020.302 0.6000.600 5.485.48 0.3570.357 0.7380.738 MaxMax 0.2980.298 0.5960.596 4.164.16 0.2570.257 0.6490.649 MinMin 0.3060.306 0.6030.603 6.666.66 0.3870.387 0.8420.842

상기 표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 캡 조립체는, 공정성 향상을 위해서, 평균 용접강도를 5.48 kgf 로 강하게 하는 경우에도, 전해액 및 가스의 누설 경로가 외부 환경과 차단되므로, 양품률, 생산성 및 안전성을 모두 향상시킬 수 있음을 확인할 수 있었다. As can be seen from the above Table 1, in order to improve the processability, even when the average welding strength is increased to 5.48 kgf, the leakage path of the electrolytic solution and the gas are blocked from the external environment in order to improve the processability, , Productivity, and safety can all be improved.

융기부가 없는 종래의 제 2 결합부의 최대 두께가 일반적으로, 0.3mm 인 점에서, 평균 용접강도 5.48 kgf 로 용접을 수행하는 경우에는, 종래의 구조에서는, 외부로 가스 또는 전해액이 누설될 가능성이 매우 높음을 확인할 수 있었다.In the case of performing the welding at an average welding strength of 5.48 kgf in that the maximum thickness of the conventional second coupling portion without a ridge portion is generally 0.3 mm, in the conventional structure, there is a high possibility that the gas or the electrolyte is leaked to the outside High.

Claims (20)

전지 케이스의 개방 일면에 장착되어 전지 케이스를 밀폐하는 캡 조립체로서,
제 1 결합부, 상기 제 1 결합부로부터 연장 형성되어 있는 제 1 외주부, 및 상기 제 1 외주부에 형성되는 제 1 가스 배출부를 포함하는 전류 차단부재; 및
일면은 상기 제 1 결합부와 결합되고, 타면에는 일면의 대향 방향으로 융기되어 있는 융기부를 포함하는 제 2 결합부, 상기 제 2 결합부로부터 연장 형성되어 있는 제 2 외주부, 및 상기 제 2 외주부에 형성되는 제 2 가스 배출부를 포함하는 안전벤트;
를 포함하고, 상기 제 2 결합부의 최대 두께는 전류 차단부재의 제 1 결합부의 최소 두께를 기준으로 1.5배 이상인 것을 특징으로 하는 캡 조립체.A cap assembly mounted on an opening face of a battery case to seal the battery case,
A current blocking member including a first coupling portion, a first outer peripheral portion extending from the first coupling portion, and a first gas discharge portion formed in the first outer peripheral portion; And
A second engaging portion coupled to the first engaging portion and including a raised portion protruded from the other surface in a direction opposite to the first surface, a second outer peripheral portion extending from the second engaging portion, and a second outer peripheral portion extending from the second outer peripheral portion, A safety vent including a second gas discharge portion formed therein;
Wherein the maximum thickness of the second engaging portion is at least 1.5 times the minimum thickness of the first engaging portion of the current blocking member. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 결합부의 최대 두께는 전류 차단부재의 제 1 결합부의 최소 두께를 기준으로 2배 내지 5배의 범위 내인 것을 특징으로 하는 캡 조립체.The cap assembly of claim 1, wherein the maximum thickness of the second engaging portion is in the range of 2 to 5 times the minimum thickness of the first engaging portion of the current blocking member. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 결합부는 제 1 외주부를 기준으로 제 2 결합부의 일면 방향으로 돌출 또는 절곡되어 있는 돌출부 또는 절곡부를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 캡 조립체.The cap assembly of claim 1, wherein the first engaging portion includes a protrusion or a bent portion protruding or bent in a direction of one surface of the second engaging portion with respect to the first outer peripheral portion. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 결합부는, 일면과 타면의 면적이 상기 일면과 마주하는 제 1 결합부의 대면의 면적에 비해 큰 것을 특징으로 하는 캡 조립체.The cap assembly according to claim 1, wherein the second engaging portion has an area of one surface and the other surface being larger than an area of a surface of the first engaging portion facing the one surface. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 결합부는, 비융기부를 포함할 수 있고, 상기 비융기부의 평균 두께는, 제 1 결합부의 최소 두께를 기준으로 1배 이하인 것을 특징으로 하는 캡 조립체.The cap assembly of claim 1, wherein the second engaging portion includes a non-raised portion, and the average thickness of the non-raised portion is not greater than 1 time based on a minimum thickness of the first engaging portion. 제 1 항에 있어서, 제 1 결합부와 제 2 결합부의 결합은 용접에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 캡 조립체.The cap assembly of claim 1, wherein the engagement of the first engagement portion and the second engagement portion is by welding. 제 7 항에 있어서, 상기 용접은 초음파 용접, 레이저 용접, 저항 용접 및 아크 용접으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상인 것을 특징으로 하는 캡 조립체.The cap assembly according to claim 7, wherein the welding is one or more selected from the group consisting of ultrasonic welding, laser welding, resistance welding and arc welding. 제 1 항에 있어서, 제 1 결합부와 제 2 결합부의 결합에 의해, 단면 상에서, 제 1 결합부에서 제 2 결합부의 융기부 내로 돌출된 용접부가 형성되는 것을 특징으로 하는 캡 조립체.The cap assembly according to claim 1, wherein a welded portion protruding from the first engaging portion into the raised portion of the second engaging portion is formed on the cross section by the engagement of the first engaging portion and the second engaging portion. 제 1 항에 있어서, 융기부의 하면의 면적은, 상기 일면과 마주하는 제 1 결합부의 대면의 면적을 기준으로 1배 이상인 것을 특징으로 하는 캡 조립체.The cap assembly according to claim 1, wherein the area of the lower surface of the raised portion is at least one time larger than the area of the facing surface of the first engaging portion facing the one surface. 제 1 항에 있어서, 전해액 또는 가스의 누설경로가 융기부 내에만 형성되어 외부 환경과 차단되는 것을 특징으로 하는 캡 조립체.The cap assembly of claim 1, wherein a leakage path of the electrolyte or gas is formed only in the ridge and is cut off from the external environment. 제 1 항에 있어서, 전류 차단부재용 가스켓(Gasket)을 더 포함하고, 상기 전류 차단부재용 가스켓은 전류 차단부재의 제 1 외주부에 장착되는 제 3 결합부와 상기 제 3 결합부에 형성되고 상기 제 1 및 제 2 가스 배출부와 연통하는 제 3 가스 배출부를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 캡 조립체.The gasket for a current blocking member according to claim 1, further comprising a gasket for a current blocking member, wherein the gasket for a current blocking member includes: a third coupling portion mounted on a first outer peripheral portion of the current blocking member; And a third gas discharge portion communicating with the first and second gas discharge portions. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 외주부는, 상기 제 2 결합부의 둘레에서 절곡되어 있는 격벽부와 상기 격벽부의 둘레에서 절곡되어 있는 외곽부를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 캡 조립체.The cap assembly according to claim 1, wherein the second outer peripheral portion includes a partition wall portion bent around the second engagement portion and an outer wall portion bent around the partition wall portion. 제 1 항에 있어서, 제 2 가스 배출부는, 제 2 결합부와 격벽부의 절곡 부위의 제 1 홈부와 격벽부와 외곽부의 절곡 부위에 형성된 제 2 홈부를 포함하는 것을 특징으로 하는 캡 조립체.The cap assembly according to claim 1, wherein the second gas discharging portion includes a second groove portion formed at a bending portion of the first engaging portion, the first engaging portion of the bending portion of the partition wall portion, the partition wall portion, and the outer frame portion. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 가스 배출부는 제 1 외주부를 관통하는 관통 홀(hole)인 것을 특징으로 하는 캡 조립체.The cap assembly of claim 1, wherein the first gas discharge portion is a through hole passing through the first peripheral portion. 제 12 항에 있어서, 상기 제 3 가스 배출부는 제 3 결합부를 관통하는 관통 홀(hole)인 것을 특징으로 하는 캡 조립체.13. The cap assembly of claim 12, wherein the third gas outlet is a through hole through the third coupling. 제 1 항에 있어서, 상기 캡 조립체는, 전류 차단부재, 전류 차단부재용 가스켓, 안전벤트, PTC 소자, 및 하나 이상의 가스 배출구가 형성되어 있는 탑 캡의 적층 구조로 이루어져 있고, 상기 적층 구조의 외주면에 가스켓이 추가로 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 캡 조립체.The cap assembly according to claim 1, wherein the cap assembly comprises a laminate structure of a current blocking member, a gasket for a current blocking member, a safety vent, a PTC device, and a top cap having at least one gas outlet, And a gasket is additionally mounted on the cap assembly. 제 1 항, 제 3 항 내지 제 17 항 중 어느 하나에 따른 캡 조립체가 전극 적층체와 전해질이 내장되어 있는 전지 케이스의 개방 일면에 장착되어 있는 전기화학 셀.17. An electrochemical cell, wherein the cap assembly according to any one of claims 1 to 17 is mounted on one side of an opening of a battery case having an electrode stack and an electrolyte built therein. 제 18 항에 있어서, 상기 전극 적층체는, 양극, 음극 및 분리막을 포함하고, 양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 적층 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학 셀.The electrochemical cell according to claim 18, wherein the electrode laminate includes a laminate structure including an anode, a cathode, and a separator, and a separator interposed between the anode and the cathode. 제 18 항에 따른 전기화학 셀을 전원으로 사용하는 디바이스.A device using the electrochemical cell according to claim 18 as a power source.
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