KR101810661B1 - 원통형 이차전지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원통형 이차전지에 관한 것으로서, 전지케이스, 상기 전지케이스이 내부에 수용되는 전극조립체, 상기 전지케이스의 상부에 결합되는 케이스 어셈블리를 포함하는 원통형 이차전지에 있어, 상기 전극조립체와 케이스 어셈블리의 사이에 위치한 전지케이스에는 상기 전극조립체의 내부로 전해액의 주입시 전극조립체를 구성하는 양극 리드와 간섭하지 않으면서 전해액이 누출되는 것을 방지하는 압착 패드가 장착된다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 원통형 이차전지의 내부에 전해액의 주입시 삽입되는 압착 패드를 변형시켜 상기 압착 패드의 압축시에도 양극 리드와 접촉되는 것을 방지하면서도 전해액이 누출되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 그에 따른 불량이 발생을 줄이고 제품의 질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

원통형 이차전지{Cylindrical type second battery}

본 발명은 원통형 이차전지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주액공정 중 압착 패드와 양극 리드 사이에 간섭이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 한 원통형 이차전지에 관한 것이다.

일반적으로 원통형 이차 전지는 원통형 전지 캔, 전지 캔의 내부에 수용되는 젤리-롤 형태의 전극 조립체, 전지 캔의 상부에 결합되는 캡 조립체, 캡 조립체를 장착하기 위해 전지 캔의 선단에 마련된 비딩부 및 전지를 밀봉하기 위한 클림핑 부위를 구비한다.

그리고 상기 전극 조립체는 양극과 음극 사이에 분리막이 개재된 상태로 젤리-롤 형태로 권취된 구조이며, 양극에는 양극 리드가 부착되어 캡 조립체에 접속되어 있고, 음극에는 음극 리드가 부착되어 전지 캔의 하단에 접속되어 있다.

또한 상기 캡 조립체는 양극 단자를 형성하는 탑 캡, 전지 내부의 온도 상승시 전지 저항이 증가하여 전류를 차단하는 PTC 소자(Positive Temperature Coefficient element)와 같은 안전 소자, 전지 내부의 압력 상승시 전류를 차단하거나 가스를 배기하는 안전 벤트, 특정 부분을 제외하고 안전 벤트를 전류차단부재로부터 전기적으로 분리시키는 절연부재, 양극에 연결된 양극 리드가 접속되어 있는 전류차단부재가 순차적으로 적층된 구조를 갖는다.

여기서 상기 캡 조립체는 가스켓에 장착된 상태로 전지 캔의 비딩부에 장착된다.

따라서, 정상적인 작동조건에서 전극 조립체의 양극은 양극 리드, 전류차단부재, 안전 벤트 및 안전 소자를 경유하여 탑 캡에 연결되어 통전을 이루게 된다.

그리고 과충전 등과 같은 원인에 의해 전극 조립체 쪽으로부터 가스가 발생하여 내압이 증가하면, 안전 벤트는 그 형상이 상향 돌출되게 되고, 이때 안전 벤트가 전류차단부재로부터 분리되어 전류가 차단되게 된다. 이에 따라, 충방전이 더 이상 진행되지 않게 되어 이차 전지의 안전성을 확보하게 된다.

더욱이 이차 전지의 내압이 일정 값 이상으로 증가하면, 안전 벤트가 파열되고 가압 가스는 그러한 파열 부위를 경유하여 탑 캡의 가스 구멍을 통해 배기 됨으로써 전지의 폭발이 방지될 수 있다.

한편 원통형 이차 전지는 일반적으로 전극 조립체가 전지 캔에 수납된 상태에서 전해액이 주입되고, 전지 캔의 개방단에 캡 조립체를 장착하여 밀봉시킴으로써 조립이 이루어진다. 이때 상기 전지 캔의 내부에는 주입되는 전해액의 누출을 방지하고자 오링이 장착된다.

그러나 상기 전지 캡의 내부에 삽입되는 오링은 갭 조립체를 통한 압축시 양극 리드와 간섭이 일어나 불량을 발생시키는 문제점이 있었다.

즉 종래의 오링(100)은 도시된 도 1(a)와 같이 압축 전 양극 리드(200)를 간섭하지 않다가 도시된 도 1(b)와 같이 캡 조립체를 통한 압축시 상기 오링(100)의 일부분에 변형이 발생하면서 내측으로 돌출되어 양극 리드(200)와 접촉함으로써 불량이 발생하게 되는 문제점이 있었다.

일본공개특허공보 제2002-367600호 일본등록특허공보 제3834343호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 원통형 이차전지의 내부에 전해액의 주입시 삽입되는 압착 패드를 변형시켜 상기 압착 패드의 압축시에도 양극 리드와 접촉되는 것을 방지하면서도 전해액이 누출되는 것을 방지할 수 있는 기술을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 원통형 이차전지는 전지케이스, 상기 전지케이스이 내부에 수용되는 전극조립체, 상기 전지케이스의 상부에 결합되는 케이스 어셈블리를 포함하는 원통형 이차전지에서, 상기 전극조립체와 케이스 어셈블리의 사이에 위치한 전지케이스에는 상기 전극조립체의 내부로 전해액의 주입시 전극조립체를 구성하는 양극 리드와 간섭하지 않으면서 전해액이 누출되는 것을 방지하는 압착 패드가 장착된다.

그리고 상기 압착 패드는 하부에 경사면이 형성되고, 이때 상기 압착 패드의 경사면은 변형을 최소화할 수 있도록 45 ~ 60°각도로 경사지게 형성될 수 있다.

또한 상기 압착 패드의 내면 하부에는 하부 경사면이 형성될 수 있다.

더불어 상기 경사면에는 쐐기 형상의 미끄럼 방지돌기가 형성될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 원통형 이차전지의 내부에 전해액의 주입시 삽입되는 압착 패드를 변형시켜 상기 압착 패드의 압축시에도 양극 리드와 접촉되는 것을 방지하면서도 전해액이 누출되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 그에 따른 불량이 발생을 줄이고 제품의 질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1(a) 및 1(b)은 종래의 원통형 이차전지를 구성하는 오링의 문제점을 나타낸 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 원통형 이차전지를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 원통형 이차전지를 구성하는 압축 패드를 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 원통형 이차전지를 구성하는 압축 패드의 다른 실시 예를 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 원통형 이차전지를 구성하는 압축 패드의 작동상태를 나타낸 개략도.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

이하 본 발명의 구성을 첨부되는 도면을 참조로 설명하면, 도 2는 본 발명에 따른 원통형 이차전지를 나타낸 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 원통형 이차전지를 구성하는 압축 패드를 나타낸 단면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 원통형 이차전지를 구성하는 압축 패드의 다른 실시 예를 나타낸 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 원통형 이차전지를 구성하는 압축 패드의 작동상태를 나타낸 개략도이다.

본원발명인 원통형 이차전지(10)는 전지케이스(20)와, 상기 전지케이스(20)의 내부에 수용되는 전극조립체(30)와, 상기 전지케이스(30)의 상부에 결합되는 케이스 어셈블리(40)와, 상기 전극조립체(30)와 케이스 어셈블리(40)의 사이에 장착되는 압착 패드(50) 등으로 이루어진다.

여기서 상기 압착 패드(50)를 제외한 구성은 도시된 도면 이외에도 공지된 구성을 택일하여 구성될 수 있으며, 본원발명에서는 상기 압착 패드(50)를 제외한 구성에 대해서는 간략하게 설명하기로 한다.

상기 전지케이스(20)는 원통 형상으로 소정의 높이와 지름을 가지고 형성되며 상부에는 비딩부(22)가 내측을 향해 돌출형성된다.

상기 전지케이스(20)의 내부에 수용되는 전극조립체(30)는 양극(31) 및 음극(32)과, 상기 양극(31)과 음극(32)의 사이에 개재되는 분리막(33)과, 상기 양극(31)에 부착되어 케이스 어셈블리(40)와 접촉되는 양극 리드(34)와, 상기 음극(32)에 부착되어 전지케이스(20)의 하단에 접속하는 음극 리드(미도시)로 이루어진다.

즉 상기 전극조립체(30)는 전지케이스(20)의 내부에 수용되면서 양극(31)과 음극(32)의 사이에 분리막(33)을 개재하고, 상기 양극(31)에 케이스 어셈블리(40)와 접촉하는 양극 리드(34)를 장착하며, 상기 음극(32)에는 전지케이스(20)와 접촉하는 음극 리드(미도시)를 장착한 것이다.

여기서 상기 전극조립체(30)의 외곽에는 전극조립체(30)의 형상을 유지하고 전극조립체(30)의 와인딩 풀림을 방지할 수 있도록 공지된 필름형 테이프가 와인딩될 수 있음을 밝힌다.

상기 케이스 어셈블리(40)는 양극 단자를 형성하는 상단 캡(41)과, 전지 내부의 온도 상승시 전지저항이 크게 증가하여 전류를 차단하는 PTC 소자(positive temperature coefficient element; 42)와, 전지 내부의 압력 상승시 전류를 차단하거나 가스를 배기하는 안전벤트(43)와, 특정 부분을 제외하고 안전벤트(43)를 캡 플레이트(45)로부터 전기적으로 분리시키는 절연부재(44)와, 양극(31)에 연결된 양극 리드(34)가 접속되어 있는 캡 플레이트(45)가 순차적으로 적층되는 구조로 구성된다.

상기 전지케이스(20)의 내부에 장착되는 압착 패드(50)는 상기 전극조립체(30)와 케이스 어셈블리(40)의 사이에 위치한 전지케이스(20)의 내부에 장착된다.

즉 상기 압착 패드(50)는 전지케이스(20)를 구성하는 비딩부(22)의 상부에 배치되어 상기 전극조립체(30)의 내부로 전해액의 주입시 전극조립체(30)를 구성하는 양극 리드(34)와 간섭하지 않으면서 전해액이 누출되는 것을 방지하게 된다.

이러한 역할을 수행하는 상기 압착 패드(50)는 소정의 높이와 지름을 가지는 중공형상으로 형성되고, 상기 비딩부(22)와 접촉하는 하부에는 경사면(52)이 형성되며, 내면 하부에는 하부 경사면(54)이 경사지게 형성된다.

이를 좀더 보충설명하면, 상기 압착 패드(50)는 하부와 내면 하부에 경사면(52)과 하부 경사면(54)을 형성하여 케이스 어셈블리(40)의 가압에 따른 압축시 변형을 최소화하여 상기 전극조립체(30)의 양극 리드(34)와 접촉되는 방지할 수 있도록 한 것이다.

이때 상기 경사면(52)의 경사각은 전지케이스(20)의 비딩부(22)와 밀착고정을 위하여 45~60°으로 형성되는 것이 효과적이되, 상기 경사면(52)의 경사각은 전지케이스(20)의 비딩부(22)에 따라 달라질 수 있음을 밝힌다.

더불어 상기 경사면(52)의 하부에는 비딩부(22)의 미끄럼을 방지할 수 있도록 미끄럼 방지돌기(56)가 형성될 수 있음을 밝힌다.

상기와 같이 구성되는 원통형 이차전지의 실시 예를 참조로 설명하면 다음과 같다.

먼저 원통 형상으로 소정의 높이와 지름을 가지고 형성되는 전지케이스(20)를 형성한다.

그리고 상기 전지케이스(20)의 내부에 양극(31) 및 음극(32)과, 상기 양극(31)과 음극(32)의 사이에 개재되는 분리막(33)과, 상기 양극(31)에 부착되어 케이스 어셈블리(40)와 접촉되는 양극 리드(34)와, 상기 음극(32)에 부착되어 전지케이스(20)의 하단에 접속하는 음극 리드(미도시)로 이루어진 전극조립체(30)를 삽입장착한다.

다음으로 상기 전극조립체(30)의 상부에 위치하는 전지케이스(20)에 비딩부(22)를 형성한 후 상기 전지케이스(20)의 비딩부(22)에 소정의 높이와 지름을 가지는 중공형상으로 형성되고, 상기 비딩부(22)와 접촉하는 하부에는 경사면(52)이 형성되며, 내면 하부에는 하부 경사면(54)이 경사지게 형성되는 압착 패드(50)를 장착한다.

그리고 상기 전극조립체(30)가 수용된 전지케이스(20)에 전해액을 주입한 후, 양극 단자를 형성하는 상단 캡(41)과, 전지 내부의 온도 상승시 전지저항이 크게 증가하여 전류를 차단하는 PTC 소자(positive temperature coefficient element; 42)와, 전지 내부의 압력 상승시 전류를 차단하거나 가스를 배기하는 안전벤트(43)와, 특정 부분을 제외하고 안전벤트(43)를 캡 플레이트(45)로부터 전기적으로 분리시키는 절연부재(44)와, 양극(31)에 연결된 양극 리드(34)가 접속되어 있는 캡 플레이트(45)가 순차적으로 적층되는 구조로 형성되는 케이스 어셈블리(40)를 장착한 다음, 상기 전지케이스(20)를 내측을 향해 절곡 형성하면 원통형 이차전지(10)의 조립은 완료되는 것이다.

여기서 상기 원통형 이차전지의 조립 순서는 상기와 다르게 구성될 수 있음을 밝힌다.

이때 상기 전극조립체(30)와 케이스 어셈블리(40)의 사이에 위치한 전지케이스(20)에 위치한 압착 패드(50)는 전해액이 누출되는 것을 방지하게 된다.

더불어 상기 압착 패드(50)는 케이스 어셈블리(40)의 가압에 따른 압축시에도 경사진 경사면(52)과 하부 경사면(54)을 내측으로 돌출되어 전극조립체(30)의 양극 리드(34)와 접촉되는 것을 방지하게 되는 것이다.

즉 상기 압착 패드(50)는 케이스 어셈블리(40)의 가압에 따른 변형시 하부 경사면(54)의 함몰부분이 이를 수용함으로써 내측으로 돌출되는 것을 방지할 수 있게 되는 것이다.

이와 같이 본원발명인 원통형 이차전지는 전지케이스의 내부에 장착되는 압착 패드의 변경을 통해 압축시에도 양극 리드와 접촉되는 것을 방지함과 동시에 전해액이 누출되는 것을 방지할 수 있는 장점을 얻게 되는 것이다.

이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본원발명인 원통형 이차전지를 설명함에 있어 특정형상 및 방향을 위주로 설명하였으나, 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 원통형 이차전지,
20 : 전지케이스,
30 : 전극조립체,
40 : 케이스 어셈블리,
50 : 압착 패드.

Claims (5)

1. 전지케이스, 상기 전지케이스의 내부에 수용되는 전극조립체, 상기 전지케이스의 상부에 결합되는 케이스 어셈블리를 포함하는 원통형 이차전지에서,
   상기 전극조립체와 케이스 어셈블리의 사이에 위치하며,
   상기 전지케이스를 구성하는 비딩부의 상부에 배치되며,
   상기 전지케이스에는 상기 전극조립체의 내부로 전해액의 주입시 전극조립체를 구성하는 양극 리드와 간섭하지 않으면서 전해액이 누출되는 것을 방지하는 압착 패드가 장착되고,
   상기 압착 패드의 하부(52) 및 내면 하부(54)에 각각 경사면이 형성되는 원통형 이차전지.
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 압착 패드의 경사면은 변형을 최소화할 수 있도록 45 ~ 60°각도로 경사지게 형성되는 원통형 이차전지.
   
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,
   상기 경사면에는 쐐기 형상의 미끄럼 방지돌기가 형성되는 원통형 이차전지.

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