KR101863091B1 - 이차전지 - Google Patents

이차전지 Download PDF

Info

Publication number
KR101863091B1
KR101863091B1 KR1020110123660A KR20110123660A KR101863091B1 KR 101863091 B1 KR101863091 B1 KR 101863091B1 KR 1020110123660 A KR1020110123660 A KR 1020110123660A KR 20110123660 A KR20110123660 A KR 20110123660A KR 101863091 B1 KR101863091 B1 KR 101863091B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
vent
vent holes
sealing caps
vent hole
closed position
Prior art date
Application number
KR1020110123660A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130057756A (ko
Inventor
백호열
김재록
김종만
김제익
정경범
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성에스디아이 주식회사 filed Critical 삼성에스디아이 주식회사
Priority to KR1020110123660A priority Critical patent/KR101863091B1/ko
Priority to US13/539,976 priority patent/US8968897B2/en
Publication of KR20130057756A publication Critical patent/KR20130057756A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101863091B1 publication Critical patent/KR101863091B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/02—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147—Lids or covers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/317—Re-sealable arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/35—Gas exhaust passages comprising elongated, tortuous or labyrinth-shaped exhaust passages
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/35—Gas exhaust passages comprising elongated, tortuous or labyrinth-shaped exhaust passages
    • H01M50/358—External gas exhaust passages located on the battery cover or case
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)

Abstract

본 발명에서는 이차전지가 개시된다. 상기 이차전지는, 전극 조립체의 수용공간을 갖춘 전지 유니트와, 수용공간과 제1 벤트 홀을 통하여 연통된 하우징 공간을 구획하며, 하우징 공간과 외부대기를 연통시키는 제2 벤트 홀이 형성된 벤트 하우징과, 제1, 제2 벤트 홀의 폐쇄위치와 개방위치 사이에서 회전 가능하게 장착된 선회 부재와, 선회 부재의 회전축을 중심으로 서로 반대 편에 형성되며, 폐쇄위치에서 제1, 제2 벤트 홀을 폐쇄하는 제1, 제2 밀봉 캡을 포함한다.
본 발명에 의하면, 내부에 축적된 가스를 용이하게 외부로 배출할 수 있으면서도 외부 유해물질의 유입을 차단할 수 있는 이차전지가 제공된다.

Description

이차전지{Secondary battery}
본 발명은 이차전지에 관한 것이다.
이차전지 내부에는 활물질, 전해질과의 반응에 의해 CO2, H2 와 같은 가스가 생성된다. 이들 가스에 의해 전지 내부에 공간이 생기게 되면, 활물질의 기능을 상실하는 영역이 생기거나 전해질 내에서 Li 이온의 이동이 방해를 받게 되어 전지의 수명을 단축하게 된다. 또한, 생성된 가스가 축적되면, 전지가 부풀어 전지 내부 압력이 높아지게 되며 폭발의 위험이 있게 된다.
따라서, 수명 향상과 안정성을 위해서 생성된 가스를 외부로 방출시켜서 활물질이 기능을 상실하게 되는 것을 막고, 전해질 내에 생긴 기포를 제거하는 것이 필요하다.
특히, 중, 대형 전지에서는 안정성 및 교체로 인한 비용손실을 막기 위해 전지의 파괴 없이 가스를 제거하는 것이 필요하지만, 종래에는 내압 증가에 따라 케이스의 일정부분이 파단되도록 파단부를 도입하여, 이차전지의 재사용이 어려우며, 이차전지의 파단으로 인한 안정성 문제가 있다.
본 발명의 일 실시형태는, 내부에 축적된 가스를 용이하게 외부로 배출할 수 있는 이차전지를 포함한다.
본 발명의 다른 실시형태는, 내부에 축적된 가스를 배출하면서도 외부 유해물질의 유입을 차단할 수 있는 이차전지를 포함한다.
상기와 같은 과제 및 그 밖의 과제를 해결하기 위한 이차전지는,
전극 조립체의 수용공간을 갖춘 전지 유니트;
상기 수용공간과 제1 벤트 홀을 통하여 연통된 하우징 공간을 구획하며, 상기 하우징 공간과 외부대기를 연통시키는 제2 벤트 홀이 형성된 벤트 하우징;
상기 제1, 제2 벤트 홀의 폐쇄위치와 개방위치 사이에서 회전 가능하게 장착된 선회 부재; 및
상기 선회 부재의 회전축을 중심으로 서로 반대 편에 형성되며, 상기 폐쇄위치에서 상기 제1, 제2 벤트 홀을 폐쇄하는 제1, 제2 밀봉 캡;을 포함한다.
예를 들어, 상기 선회 부재는 상기 하우징 공간 내에 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 선회 부재는,
일 회전방향으로 선회하여, 상기 제1, 제2 벤트 홀을 함께 폐쇄하는 폐쇄위치에 이르고,
반대 회전방향으로 선회하여, 상기 제1, 제2 벤트 홀을 함께 개방하는 개방위치에 이르게 된다.
예를 들어, 상기 선회 부재는 회전축을 중심으로 서로 반대편으로 연장되는 제1, 제2 아암을 갖고,
상기 제1, 제2 밀봉 캡은 각각 제1, 제2 아암의 단부에 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 아암의 자중은 상기 선회 부재를 폐쇄위치로 바이어스 시키고,
상기 제2 아암의 자중은 상기 선회 부재를 개방위치로 바이어스 시키며,
상기 제1 아암이 제2 아암보다 길게 연장 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 이차전지는, 상기 선회 부재를 상기 폐쇄위치로 바이어스 시키는 탄성체를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 탄성체는 상기 선회 부재와 회전축에 연결된 일단과 타단을 갖는 회전 스프링일 수 있다.
예를 들어, 상기 제1, 제2 벤트 홀의 개구단에는 제1, 제2 필터 부재가 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1, 제2 필터 부재는, 가스의 투과는 허용하되, 유체의 투과는 차단하는 선택적인 투과성을 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 제1, 제2 필터 부재는 고어-텍스 소재로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1, 제2 밀봉 캡은 상기 선회 부재로부터 상기 제1, 제2 벤트 홀을 향하여 돌출되도록 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1, 제2 밀봉 캡은, 상기 제1, 제2 벤트 홀을 향해 돌출되면서 점차 단면적이 감소하는 형상을 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 제1, 제2 밀봉 캡은, 제1, 제2 벤트 홀을 향하여 뾰족한 선단을 갖는 원뿔 형상으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1, 제2 밀봉 캡의 제1, 제2 벤트 홀의 벽체와 접촉하는 표면은 탄성층으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 벤트 하우징은 상기 수용공간을 마감하는 캡 플레이트 상에 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 벤트 홀은 상기 캡 플레이트에 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 캡 플레이트에는 상기 전극 조립체의 양극판 및 음극판과 전기적으로 연결된 서로 반대 극성의 전극 단자의 쌍이 돌출 형성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 이차전지 내부에 축적된 가스를 이차전지의 파괴 없이 외부로 용이하게 배출할 수 있으며, 이차전지 내부의 미세한 압력 증가에도 민감하게 반응하여 내부 가스를 배출시킬 수 있다. 또한, 이차전지 내부의 축적된 압력을 해소하면서도 외부 유해물질의 유입을 효과적으로 차단할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 따른 이차전지의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 II-II 선을 따라 취한 단면도이다.
도 3은 도 2의 전극 조립체를 도시한 도면이다.
도 4 및 도 5는 각각 폐쇄위치와 개방위치의 선회 부재를 도시한 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 각각 제1, 제2 밀봉 캡을 도시한 도면이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 이차전지에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 이차전지의 분해 사시도이다. 도 2는 도 1의 II-II 선을 따라 취한 단면도이다. 도 3은 도 2의 전극 조립체를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 이차전지는, 전지 유니트(20)와, 전지 유니트(20) 내의 축적된 가스를 외부로 배출시키기 위한 가스배출기구(100)를 포함한다.
보다 구체적으로, 상기 이차전지는, 전극 조립체의 수용공간(G1, 이하, 수용공간)을 갖춘 전지 유니트(20)와, 상기 수용공간(G1)과 제1 벤트 홀(OP1)을 통하여 연통된 하우징 공간(G2)을 구획하며, 상기 하우징 공간(G2)과 외부대기를 연통시키는 제2 벤트 홀(OP2)이 형성된 벤트 하우징(180)과, 상기 제1, 제2 벤트 홀(OP1,OP2)의 폐쇄위치(P1)와 개방위치(P2) 사이에서 회전 가능하게 장착된 선회 부재(110)를 포함한다. 여기서, 선회 부재(110) 및 벤트 하우징(180)은 가스배출기구(100)를 형성한다.
상기 제1, 제2 벤트 홀(OP1,OP2)과, 이들을 개폐하도록 동작되는 선회 부재(110)는, 수용공간(G1)의 내압 상승시에 축적된 가스를 배기시킴으로써 이차전지의 폭발, 파열 등의 안전사고를 사전에 방지한다.
보다 구체적으로, 상기 제1, 제2 벤트 홀(OP1,OP2)은 수용공간(G1) 내에 축적된 가스의 배출경로를 제공한다. 예를 들어, 상기 제1 벤트 홀(OP1)은 수용공간(G1)을 마감하는 캡 플레이트(30)에 형성될 수 있다. 상기 제1 벤트 홀(OP1)은 수용공간(G1)과 하우징 공간(G2)을 서로 연통시키며, 수용공간(G1) 내의 가스를 하우징 공간(G2)으로 배출하기 위한 배출경로를 제공한다.
제1 벤트 홀(OP1)을 경유하여 하우징 공간(G2)으로 유입된 가스는, 제2 벤트 홀(OP2)을 통하여 외부대기로 배출된다. 상기 제2 벤트 홀(OP2)은 하우징 공간(G2)과 외부대기를 서로 연통시키는 것으로, 하우징 공간(G2)을 구획하는 벤트 하우징(180)에 형성될 수 있다.
상기 제1, 제2 벤트 홀(OP1,OP2)의 사이즈는 차등적으로 설계될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1, 제2 벤트 홀(OP1,OP2)은 원형으로 형성될 수 있으며, 제1 벤트 홀(OP1)의 직경(d1)은, 제2 벤트 홀(OP2)의 직경(d2) 보다 크게 설계될 수 있다(제1 벤트 홀 OP1 직경 d1 > 제2 벤트 홀 OP2 직경 d2). 이것은 수용공간(G1) 내부에 축적된 압력을 신속하게 배출하도록 수용공간(G1)과 연결된 제1 벤트 홀(OP1)은 상대적으로 크게 형성하는 한편으로, 외부대기와 연결된 제2 벤트 홀(OP2)은 상대적으로 작게 형성하여 외부 유해물질의 유입을 저지하기 위한 것이다. 상기 제1, 제2 벤트 홀(OP1,OP2)은 예시된 바와 같은 원형 형상에 한정되지 않으며, 사각 형상과 같이 필요에 따라 다양한 변형이 가능함은 물론이다.
상기 벤트 하우징(180)은 일면이 개방된 오목한 덮개 형상으로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 도시된 바와 같이, 바닥이 개방된 직육면체 형상으로 형성될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 다양한 대체 형상의 벤트 하우징(180)이 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 벤트 하우징(180)은 제1, 제2 벤트 홀(OP1,OP2)이 형성된 폐쇄된 입방체 형상으로 형성될 수도 있다.
상기 벤트 하우징(180)은 캡 플레이트(30) 상에 결합될 수 있으며, 캡 플레이트(30) 상에서 하우징 공간(G2)을 구획하게 된다. 예를 들어, 상기 하우징 공간(G2)은, 캡 플레이트(30)와 벤트 하우징(180) 사이의 공간으로 정의될 수 있다. 상기 하우징 공간(180)은, 제1 벤트 홀(OP1)과 제2 벤트 홀(OP2) 사이에서 가스의 배출경로를 형성하게 된다.
상기 제1, 제2 벤트 홀(OP1,OP2)은 선회 부재(110)의 회전에 따라 동시에 개폐된다. 상기 선회 부재(110)는 벤트 하우징(180) 내에 배치될 수 있으며, 회전축(150) 및 지지대(130)를 통하여 캡 플레이트(30) 상에 회전 가능하게 고정될 수 있다.
도 4 및 도 5는, 각각 폐쇄위치(P1)의 선회 부재(110)와, 개방위치(P2)의 선회 부재(110)를 도시한 도면들로서, 폐쇄위치(P1)와 개방위치(P2) 사이에서 선회되며, 제1, 제2 벤트 홀(OP1,OP2)을 개폐하는 선회 부재(110)의 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
상기 선회 부재(110)는, 제1, 제2 벤트 홀(OP1,OP2)의 폐쇄위치(P1)와 개방위치(P2) 사이에서 선회 가능하게 장착되며, 선회 부재(110)가 회전축(150)을 중심으로 일 회전방향(M1 방향)으로 선회함에 따라 폐쇄위치(P1)에 이르러 제1, 제2 벤트 홀(OP1,OP2)을 함께 폐쇄하고, 반대 회전방향(M2 방향)으로 선회함에 따라 개방위치(P2)에 이르러 제1, 제2 벤트 홀(OP1,OP2)을 함께 개방하게 된다.
상기 선회 부재(110)는, 회전축(150) 및 지지대(130)를 통하여 캡 플레이트(30) 상에 고정될 수 있으며, 상기 선회 부재(110)를 수용하도록 벤트 하우징(180)이 캡 플레이트(30) 상에 결합될 수 있다.
상기 선회 부재(110)는, 선회 부재(110)에 작용하는 물리력에 의존하여 폐쇄위치(P1) 또는 개방위치(P2)로 선회된다. 예를 들어, 수용공간(G1)의 내압(IP)이 상승하면, 상승된 내압(IP)은 제1 밀봉 캡(121)을 통하여 선회 부재(110)를 개방위치(P2)로 회전시키고, 선회 부재(110)의 개방에 따라 제1, 제2 벤트 홀(OP1,OP2)이 함께 개방된다. 개방된 제1, 제2 벤트 홀(OP1,OP2)은 수용공간(G1) 내에 축적된 가스의 배출경로(V)를 제공한다.
한편, 수용공간(G1) 내에 축적된 가스의 방출에 따라 내압(IP)이 감소하면, 개방위치(P2)의 선회 부재(110)는 폐쇄위치(P1)로의 바이어스력(M1 방향)에 따라 폐쇄위치(P1)로 선회하며, 제1, 제2 벤트 홀(OP1,OP2)은 함께 폐쇄된다.
상기 폐쇄위치(P1)로의 바이어스력(M1 방향)은 다양한 형태로 제공될 수 있는데, 후술하는 바와 같이, 선회 부재(110)의 제1, 제2 아암(111,112)의 중량 불균형, 제1, 제2 밀봉 캡(121,122)의 중량 불균형, 선회 부재(110)에 장착된 탄성체(160) 등에 의해 중력이나 탄성력으로 제공될 수 있다.
상기 선회 부재(110)는, 대략 직선상으로 연장되는 로드 부재로 형성될 수 있다. 다만, 상기 선회 부재(110)의 양단부는 제1, 제2 벤트 홀(OP1,OP2)을 향하여 굴절된 형태로 형성될 수 있는데, 후술하는 바와 같이, 선회 부재(110)의 양단부에 형성된 제1, 제2 밀봉 캡(121,122)을 제1, 제2 벤트 홀(OP1,OP2)의 벽체에 대해 밀착시키기 위한 구성이다.
상기 선회 부재(110)는, 회전축(150)을 중심으로 서로 반대편으로 연장되는 제1, 제2 아암(111,112)을 갖는다. 상기 제1 아암(111)과 제2 아암(112)은 차등적인 길이로 설계될 수 있으며, 제1 아암(111)을 제2 아암(112)보다 길게 형성할 수 있다(제1 아암 길이 L1 > 제2 아암 길이 L2).
예를 들어, 상기 제1 아암(111)의 중량은 상기 선회 부재(110)를 폐쇄위치(P1)로 가세하는 회전 모멘트(M1 방향)를 생성하고, 상기 제2 아암(112)의 중량은 상기 선회 부재(110)를 개방위치(P2)로 가세하는 회전 모멘트(M2 방향)를 생성한다. 이때, 제1 아암(111)을 상대적으로 길게 형성함으로써, 선회 부재(110)를 폐쇄위치(P1)로 바이어스 시킬 수 있다.
예를 들어, 수용공간(G1)의 내압(IP) 상승에 따라 개방위치(P2)로 전환된 선회 부재(110)는, 가스 배출 후, 폐쇄위치(P1)로 가세하는 바이어스력(M1 방향)에 따라 폐쇄위치(P1)로 복귀될 수 있다. 또한, 폐쇄위치(P1)로 바이어스된 선회 부재(110)는 외부진동이나 충격에 따라 개방위치(P2)로 임의회전되는 것이 저지되고, 제1, 제2 벤트 홀(OP1,OP2)의 개방에 따라 외부 불순물, 예를 들어, 수분과 같은 유해물질이 침투하는 것이 방지된다.
한편, 본 발명의 다른 실시형태에서, 상기 제1, 제2 아암(111,112) 길이(L1,L2)와 무관하게, 제1, 제2 아암(111,112)의 중량 또는 제1, 제2 아암(111,112)의 단부에 형성된 제1, 제2 밀봉 캡(121,122)의 전체적인 중량 불균형을 통하여, 상기 선회 부재(110)를 폐쇄위치(P1)로 바이어스 시킬 수도 있다. 예를 들어, 제1, 제2 아암(111,112) 및/또는 제1, 제2 밀봉 캡(121,122)을 서로 다른 소재로 형성하여, 중량 불균형을 유발할 수 있다.
상기 선회 부재(110)에는, 선회 부재(110)를 폐쇄위치(P1)로 바이어스 시키는 탄성체(160)가 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 선회 부재(110)와 회전축(150) 사이에는 탄성체(160)로서 회전 스프링이 설치될 수 있으며, 회전 스프링의 일단은 선회 부재(110)에 연결되고, 회전 스프링의 타단은 회전축(150)에 연결될 수 있다.
예를 들어, 수용공간(G1)의 내압(IP) 상승에 따라 개방위치(P2)로 전환된 선회 부재(110)는, 가스 배출 후, 폐쇄위치(P1)로 가세하는 바이어스력(M1 방향)에 따라 폐쇄위치(P1)로 복귀될 수 있다. 또한, 폐쇄위치(P1)로 바이어스된 선회 부재(110)는, 외부진동이나 충격에 따라 개방위치로 임의 회전하는 것이 저지되며, 제1, 제2 벤트 홀(OP1,OP2)의 개방에 따른 외부 유해물질의 침입이 효과적으로 방지될 수 있다.
상기 선회 부재(110)의 양단부에는 제1, 제2 벤트 홀(OP1,OP2)을 개폐하는 제1, 제2 밀봉 캡(121,122)이 형성된다. 선회 부재(110)의 폐쇄위치(P1)에서, 상기 제1, 제2 밀봉 캡(121,122)은 제1, 제2 벤트 홀(OP1,OP2)을 각각 폐쇄하게 된다.
상기 제1, 제2 밀봉 캡(121,122)은 선회 부재(110)의 제1 아암(111) 및 제2 아암(112)의 단부에 각각 형성될 수 있으며, 제1, 제2 아암(111,112)의 단부로부터 제1, 제2 벤트 홀(OP1,OP2)을 향하여 돌출된 형상으로 형성될 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 제1, 제2 밀봉 캡(121,122)을 각각 도시한 단면도들이다.
상기 제1, 제2 밀봉 캡(121,122)은 제1, 제2 벤트 홀(OP1,OP2)을 충분히 밀폐시킬 수 있는 단면적(A)으로 형성될 수 있으며, 제1, 제2 벤트 홀(OP1,OP2)을 향하여 돌출되면서 점차 단면적(A)이 감소하는 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1, 제2 밀봉 캡(121,122)은 제1, 제2 벤트 홀(OP1,OP2)과 인접위치에서 최소 단면적(A)을 가질 수 있다.
이렇게 제1, 제2 밀봉 캡(121,122)을 가변적인 단면적(A)으로 형성함으로써, 개방위치(P2)의 선회 부재(110)가 폐쇄위치(P1)로 회전될 때, 선회 부재(110) 양단의 제1, 제2 밀봉 캡(121,122)이 제1, 제2 벤트 홀(OP1,OP2)의 벽체에 기밀하게 접촉되고, 안정적인 밀봉상태를 유지할 수 있다.
예를 들어, 제1, 제2 밀봉 캡(121,122)은 제1, 제2 벤트 홀(OP1,OP2)을 향하여 뾰족한 선단을 갖는 원뿔 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 제1, 제2 밀봉 캡(121,122)의 선단은 제1, 제2 벤트 홀(OP1,OP2)의 깊이방향으로 벤트 홀(OP1,OP2) 내에 끼워질 수 있다.
제1, 제2 밀봉 캡(121,122)의 형상은, 제1, 제2 벤트 홀(OP1,OP2)과 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1, 제2 벤트 홀(OP1,OP2)이 원형으로 형성된다면, 제1, 제2 밀봉 캡(121,122)은 원뿔 형상으로 형성될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 제1, 제2 벤트 홀(OP1,OP2)이 사각 형상으로 형성되면, 제1, 제2 밀봉 캡(121,122)은 사각 뿔 형상으로 형성될 수 있다.
상기 제1, 제2 밀봉 캡(121,122)의 제1, 제2 벤트 홀(OP1,OP2)의 벽체와 접촉하는 표면은, 탄성층(121a,122a)으로 형성될 수 있다. 즉, 제1, 제2 밀봉 캡(121,122)의 표면을 탄성층(121a,122a)으로 형성함으로써, 제1, 제2 벤트 홀(OP1,OP2)의 벽체와 기밀성 접촉을 형성할 수 있고, 밀봉 특성을 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 제1, 제2 밀봉 캡(121,122) 전체가 탄성층으로 형성되거나, 또는 제1, 제2 밀봉 캡(121,122)의 표면이 선택적으로 탄성층(121a,122a)으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 탄성층(121a,122a)은, 고무 재질의 코팅층으로 형성될 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 전극 조립체(10)의 수용공간(G1)이 하나의 벤트 구조를 통하여 직접 외부대기와 연결되지 않으며, 제1, 제2 벤트 홀(OP1,OP2)과 하우징 공간(G2)을 경유하여 외부대기와 간접적으로 연결된다. 이에 따라, 수용공간(G1)의 밀봉특성이 향상될 수 있으며, 외부대기로부터 유해물질의 침투를 효과적으로 차단할 수 있다.
예를 들어, 선회 부재(110)의 폐쇄위치(P1)에서, 제1, 제2 밀봉 캡(121,122)은 전극 조립체(10)의 수용공간(G1)을 이중으로 밀봉할 수 있다. 또한, 선회 부재(110)의 개방위치(P2)에서, 수용공간(G1)이 직접 외부대기로 노출되지 않으므로, 외부 물질의 침투를 지연 내지 저지시킬 수 있다.
상기 제1, 제2 벤트 홀(OP1,OP2)의 개구단에는 외부 유해물질의 차단을 위한 제1, 제2 필터 부재(191,192)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1, 제2 벤트 홀(OP1,OP2)의 하우징 공간(G2)과 반대 편의 개구단에는 제1, 제2 필터 부재(191,192)가 배치될 수 있다. 하우징 공간(G2)과 인접한 제1, 제2 벤트 홀(OP1,OP2)의 개구단에는 제1, 제2 밀봉 캡(121,122)이 끼워질 수 있으므로, 필터 부재(191,192)와의 물리적인 간섭을 없애기 위한 배치이다.
상기 제1, 제2 필터 부재(191,192)는 가스성분의 투과는 허용하되, 유체성분의 투과는 차단할 수 있는 선택적 투과성을 가질 수 있다. 이로써, 선회 부재(110)가 개방위치(P2)로 전환될 때, 제1, 제2 필터 부재(191,192)를 경유하는 가스 배출이 가능한 한편으로, 외부 유해물질 특히 수분과 같은 유체성분의 유입은 차단할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1, 제2 필터 부재(191,192)는 고어-텍스(Gore-Tex) 소재로 형성될 수 있다.
이하, 도 2 및 도 3을 참조하여, 전지 유니트(20)의 구성에 대해 설명하기로 한다.
상기 전지 유니트(20)는, 전극 조립체(10)와, 전극 조립체(10)가 수용된 케이스(34)와, 상기 케이스(34) 상에 결합되는 캡 플레이트(30)를 포함한다. 예를 들어, 상기 전극 조립체(10)는, 케이스(34)의 개방된 상단을 통하여 전극 조립체(10)를 장입하고, 케이스(34) 상단을 캡 플레이트(30)로 마감한 구조를 가질 수 있다. 이때, 캡 플레이트(30)와 케이스(34)는 전극 조립체(10)가 수용되는 수용공간(G1)을 형성할 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 전극 조립체(10)는, 양극판(11), 음극판(12) 및 세퍼레이터(13)를 포함할 수 있고, 세퍼레이터(13)를 개재하여 상호 절연된 양극판(11) 및 음극판(12)의 적층체를 젤리-롤(jelly-roll) 형태로 권취하여 형성될 수 있다. 상기 양극판(11)은, 양극 집전체(11a)와, 양극 집전체(11a)의 적어도 일 면 상에 형성된 양극 활물질층(11b)을 포함하고, 양극 집전체(11a)의 폭 방향으로 일 가장자리에는 양극 활물질층(11b)이 형성되지 않은 양극 무지부(11c)가 형성되어 있다.
상기 음극판(12)은, 음극 집전체(12a)와, 상기 음극 집전체(12a)의 적어도 일 면에 형성된 음극 활물질층(12b)을 포함하고, 음극 집전체(12a)의 폭 방향으로 일 가장자리에는 음극 활물질층(12b)이 형성되지 않은 음극 무지부(12c)가 형성되어 있다. 예를 들어, 상기 양극 무지부(11c)와 음극 무지부(12c)는 전극 조립체(10)의 폭 방향으로 서로 반대되는 가장자리에 형성될 수 있다.
한편, 도 3에 예시된 바와 달리, 상기 전극 조립체(10)는, 시트형태의 양극판(11), 음극판(12) 및 세퍼레이터(13)를 서로에 대해 적층한 형태로 마련될 수도 있다.
도 2에서 볼 수 있듯이, 상기 전극 조립체(10)에는 집전 부재(50,60)가 전기적으로 연결된다. 상기 집전 부재(50,60)는 전극 조립체(10)와 전극 단자(21,22)를 상호 전기적으로 연결하며, 예를 들어, 전극 조립체(10)의 양편 가장자리에 용접 결합될 수 있다. 상기 집전 부재(50,60)는 양극 무지부(11c)에 결합된 양극 집전 부재(50)와, 음극 무지부(12c)에 결합된 음극 집전 부재(12c)를 포함할 수 있다.
상기 캡 플레이트(30)에는 상기 전극 조립체(10)와 전기적으로 연결된 전극 단자(21,22)가 돌출 형성될 수 있으며, 전극 조립체(10)의 양극판(11) 및 음극판(12)과 전기적으로 연결된 서로 반대 극성의 전극 단자(21,22)의 쌍, 즉, 양극판(11)과 연결된 양극 전극 단자(21)와, 음극판(12)과 연결된 음극단자(22)가 형성될 수 있다. 상기 전극 단자(21,22)는 캡 플레이트(30)의 단자 홀(31`)에 끼워 조립될 수 있다.
상기 전극 단자(21,22)는 캡 플레이트(30)와 절연된 상태로 조립될 수 있으며, 이를 위해, 전극 단자(21,22)의 주변에는 상하부 가스켓(25,27)이 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 상하부 가스켓(25,27)은 캡 플레이트(30)의 상부 및 하부로부터 단자 홀(31`)에 끼워지는 상부 가스켓(25) 및 하부 가스켓(27)을 포함할 수 있다. 한편, 상기 상하부 가스켓(25,27) 이외에, 절연성 실재(26)가 추가로 마련되어 전극 단자(21,22) 및 캡 플레이트(30), 또는 전극 단자(21,22)와 케이스(34) 간을 절연시킬 수 있다.
상기 캡 플레이트(30)에는 케이스(34) 내로 전해질(미도시)을 주입하기 위한 전해질 주입구(38`)가 형성될 수 있으며, 전해질 주입이 완료된 이후에는 실링 부재(38)에 의해 전해질 주입구(38`)가 밀봉될 수 있다.
한편, 도 1, 도 2에 예시된 실시형태에서는, 선회 부재(110)와 벤트 하우징(180)을 포함하는 가스배출기구(100)가 캡 플레이트(30) 상에 배치된다. 다만, 본 발명은 예시된 바에 한정되지 않으며, 상기 가스배출기구(100)는 전극 조립체(10)의 수용공간(G1)을 한정하는 케이스(34) 상에 형성될 수도 있다.
예를 들어, 케이스(34) 상에 선회 부재(110)가 장착되고, 선회 부재(110)를 수용하도록 벤트 하우징(180)이 케이스(34) 상에 장착될 수 있으며, 상기 케이스(34)에 형성된 제1 벤트 홀(OP1)을 통하여 수용공간(G1)과 하우징 공간(G2)이 서로 연결될 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
10 : 전극 조립체 11 : 양극판
11a : 양극 집전체 11b : 양극 활물질층
11c : 양극 무지부 12 : 음극판
12a : 음극 집전체 12b : 음극 활물질층
12c : 음극 무지부 13 : 세퍼레이터
20 : 전지 유니트 21 : 양극 단자
22 : 음극 단자 25 : 상부 개스킷
26 : 절연성 실재 27 : 하부 캐스킷
30 : 캡 플레이트 31` : 단자 홀
34 : 케이스 38 : 실링 부재
38a : 전해질 주입구 50 : 양극 집전 부재
60 : 음극 집전 부재 100 : 가스배출기구
110 : 선회 부재 111 : 제1 아암
112 : 제2 아암 121 : 제1 밀봉 캡
122 : 제2 밀봉 캡 121a,122a : 탄성층
130 : 지지대 150 : 회전축
160 : 탄성체 180 : 벤트 하우징
191 : 제1 필터 부재 192 : 제2 필터 부재
P1 : 선회 부재의 폐쇄위치 P2 : 선회 부재의 개방위치
L1 : 선회 부재의 제1 아암 L2 : 선회 부재의 제2 아암
OP1 : 제1 벤트 홀 OP2 : 제2 벤트 홀
d1 : 제1 벤트 홀 직경 d2 : 제2 벤트 홀 직경
G1 : 전극 조립체의 수용공간 G2 : 하우징 공간
V : 가스의 배출경로

Claims (17)

  1. 전극 조립체의 수용공간을 갖춘 전지 유니트;
    상기 수용공간과 제1 벤트 홀을 통하여 연통된 하우징 공간을 구획하며, 상기 하우징 공간과 외부대기를 연통시키는 제2 벤트 홀이 형성된 벤트 하우징;
    상기 제1, 제2 벤트 홀의 폐쇄위치와 개방위치 사이에서 회전 가능하게 장착된 선회 부재; 및
    상기 선회 부재의 회전축을 중심으로 서로 반대 편에 형성되며, 상기 폐쇄위치에서 상기 제1, 제2 벤트 홀을 폐쇄하는 제1, 제2 밀봉 캡;을 포함하되,
    상기 선회 부재는 회전축을 중심으로 서로 반대편으로 연장되는 제1, 제2 아암을 갖고,
    상기 제1, 제2 밀봉 캡은 각각 제1, 제2 아암의 단부에 형성되며,
    상기 제1 아암이 제2 아암보다 길게 연장 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 선회 부재는 상기 하우징 공간 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 선회 부재는,
    일 회전방향으로 선회하여, 상기 제1, 제2 벤트 홀을 함께 폐쇄하는 폐쇄위치에 이르고,
    반대 회전방향으로 선회하여, 상기 제1, 제2 벤트 홀을 함께 개방하는 개방위치에 이르는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 아암의 자중은 상기 선회 부재를 폐쇄위치로 바이어스 시키고,
    상기 제2 아암의 자중은 상기 선회 부재를 개방위치로 바이어스 시키는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 선회 부재를 상기 폐쇄위치로 바이어스 시키는 탄성체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 탄성체는 상기 선회 부재와 회전축에 각각 연결된 일단과 타단을 갖는 회전 스프링인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 제2 벤트 홀의 개구단에는 제1, 제2 필터 부재가 배치되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1, 제2 필터 부재는, 가스의 투과는 허용하되, 유체의 투과는 차단하는 선택적인 투과성을 갖는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1, 제2 필터 부재는 고어-텍스 소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 제2 밀봉 캡은 상기 선회 부재로부터 상기 제1, 제2 벤트 홀을 향하여 돌출되도록 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1, 제2 밀봉 캡은, 상기 제1, 제2 벤트 홀을 향해 돌출되면서 점차 단면적이 감소하는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1, 제2 밀봉 캡은, 제1, 제2 벤트 홀을 향하여 뾰족한 선단을 갖는 원뿔 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 제2 밀봉 캡의 제1, 제2 벤트 홀의 벽체와 접촉하는 표면은 탄성층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 벤트 하우징은 상기 수용공간을 마감하는 캡 플레이트 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 벤트 홀은 상기 캡 플레이트에 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 캡 플레이트에는 상기 전극 조립체의 양극판 및 음극판과 전기적으로 연결된 서로 반대 극성의 전극 단자의 쌍이 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지.
KR1020110123660A 2011-11-24 2011-11-24 이차전지 KR101863091B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110123660A KR101863091B1 (ko) 2011-11-24 2011-11-24 이차전지
US13/539,976 US8968897B2 (en) 2011-11-24 2012-07-02 Secondary battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110123660A KR101863091B1 (ko) 2011-11-24 2011-11-24 이차전지

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130057756A KR20130057756A (ko) 2013-06-03
KR101863091B1 true KR101863091B1 (ko) 2018-06-01

Family

ID=48467150

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110123660A KR101863091B1 (ko) 2011-11-24 2011-11-24 이차전지

Country Status (2)

Country Link
US (1) US8968897B2 (ko)
KR (1) KR101863091B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020027430A1 (ko) * 2018-07-31 2020-02-06 삼성에스디아이 주식회사 복수의 벤트를 갖는 이차전지

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014201175A1 (de) * 2014-01-23 2015-07-23 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch von Batteriesystemen
KR101704162B1 (ko) 2015-01-20 2017-02-07 현대자동차주식회사 과충전 안전성이 향상된 파우치 전지
US10707464B2 (en) * 2015-09-21 2020-07-07 Ford Global Technologies, Llc Battery cell venting system for electrified vehicle batteries
KR101826074B1 (ko) * 2016-07-29 2018-02-07 발레오전장시스템스코리아 주식회사 솔레노이드 장치
KR102201278B1 (ko) * 2016-09-19 2021-01-08 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
KR102324549B1 (ko) * 2017-08-29 2021-11-10 주식회사 엘지에너지솔루션 벤팅 유도 장치를 포함하는 파우치형 이차전지
KR20190140695A (ko) * 2018-06-12 2019-12-20 삼성에스디아이 주식회사 이차전지 및 전지모듈
CN112768832B (zh) * 2020-12-23 2023-03-24 北京逸德博晟新能源汽车科技有限公司 钛酸锂电池及其生产制造系统
CN114300804B (zh) * 2021-12-24 2023-05-23 重庆长安新能源汽车科技有限公司 一种新能源汽车电池的烟气过滤机构及新能源汽车电池
KR20240048208A (ko) * 2022-10-06 2024-04-15 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002358943A (ja) 2001-05-31 2002-12-13 Sanyo Electric Co Ltd 安全弁を備える電池
JP2006210275A (ja) * 2005-01-31 2006-08-10 Fdk Energy Co Ltd 筒形アルカリ電池

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1196988A (ja) 1997-09-19 1999-04-09 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd 鉛蓄電池用防爆形排気栓
KR100615160B1 (ko) 1999-11-05 2006-08-25 삼성에스디아이 주식회사 전지용 캡어셈블리
KR100637434B1 (ko) 2004-05-19 2006-10-20 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지와 이차 전지의 캡 조립체 및 이에 사용되는안전밸브
KR20060037607A (ko) * 2004-10-28 2006-05-03 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지와 이에 사용되는 안전장치
DE202005003835U1 (de) 2005-03-10 2005-05-04 Abertax Research And Development Ltd. Entgasungsventil für Batteriezellen
KR100814778B1 (ko) 2006-04-20 2008-03-19 현대에너셀 주식회사 2차전지의 배기장치
DE102008013186B4 (de) 2008-03-07 2009-11-26 Johnson Controls Hybrid And Recycling Gmbh Entgasungssystem für einen Akkumulator, Akkumulatorgehäuse und Akkumulator mit einem Entgasungssystem
KR20090124110A (ko) 2008-05-29 2009-12-03 에너그린(주) 니켈-수소전지용 벤트 플러그
JP5269538B2 (ja) 2008-09-30 2013-08-21 株式会社東芝 バッテリのガス排気構造
KR101130097B1 (ko) * 2010-02-05 2012-03-28 엘에스엠트론 주식회사 안전장치를 구비한 전기 에너지 저장장치
KR101191660B1 (ko) * 2010-11-08 2012-10-17 에스비리모티브 주식회사 전지 모듈

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002358943A (ja) 2001-05-31 2002-12-13 Sanyo Electric Co Ltd 安全弁を備える電池
JP2006210275A (ja) * 2005-01-31 2006-08-10 Fdk Energy Co Ltd 筒形アルカリ電池

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020027430A1 (ko) * 2018-07-31 2020-02-06 삼성에스디아이 주식회사 복수의 벤트를 갖는 이차전지
US11532850B2 (en) 2018-07-31 2022-12-20 Samsung Sdi Co., Ltd. Rechargeable battery having plurality of vents

Also Published As

Publication number Publication date
US8968897B2 (en) 2015-03-03
KR20130057756A (ko) 2013-06-03
US20130136959A1 (en) 2013-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101863091B1 (ko) 이차전지
JP5357934B2 (ja) 電池モジュール
KR100709834B1 (ko) 이차 전지
EP2984697B1 (fr) Accumulateur électrochimique au lithium avec boitier à dissipation thermique améliorée, pack-batterie et procédés de réalisation associés
JP4493623B2 (ja) 二次電池
JP6072468B2 (ja) ２次電池
KR20220165720A (ko) 배터리, 배터리 모듈, 전기 장비 및 배터리 제조 방법
KR20170109919A (ko) 이차전지
CN104396053A (zh) 方形二次电池
CN104979506B (zh) 二次电池
KR20050032199A (ko) 리튬 이온 폴리머 전지팩 구조
ES2970819T3 (es) Conjunto de tapa superior para batería y batería
JPH05205711A (ja) 隔膜シールを有する円筒状電気化学電池
KR20150116249A (ko) 이차전지
KR20190022196A (ko) 이차전지 및 그 제조방법
CN111799401B (zh) 二次电池顶盖组件、二次电池及汽车
JP2009146878A (ja) 二次電池用絶縁ケース及び二次電池
KR101293208B1 (ko) 이차 전지용 캡 조립체
KR20060102752A (ko) 리튬 이차전지
EP3430657A1 (fr) Conteneur de stockage d'au moins une unite de stockage d'energie electrique pourvu d'une trappe d'event
US20160072103A1 (en) Battery disposed within gas filled case
CN217934139U (zh) 一种电池
KR20190006345A (ko) 내외부 압력 평형이 가능한 이차 전지
KR102385747B1 (ko) 이차 전지
JP6283306B2 (ja) 開放系電気化学セル

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant