KR102331123B1 - Cap Assembly for Cylindrical Battery Cell Comprising Elastic Member - Google Patents
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Abstract
본 발명은 공간상의 문제로 인해 단락부품을 사용할 수 없는 경우, 전지셀의 온도의 급격한 증가, 압력 증가 등의 문제가 발생할 때 벤트를 통한 내부 가스 배출 및 단락을 구현할 수 있는 초소형 원통형 전지의 캡 어셈블리 및 이를 포함하는 이차전지에 관한 것으로 캔 내부의 가스압력 또는 고온의 열원이 발생하더라도 캡 조립체의 안전벤트를 개방시켜 가스 또는 고온의 열원을 외부로 신속하게 방출하며, 이에 안전사고를 방지하는 효과 및 탄성부재를 구비함으로써 상기 안전벤트를 개방시킴과 동시에 다시 탄성부재가 원상태로 복원되면서 단락을 형성하여 2차적인 위험을 억제할 수 있는 효과가 있다.The present invention provides a cap assembly for a micro-cylindrical battery that can discharge internal gas through a vent and implement a short circuit when short-circuiting parts cannot be used due to space problems, when problems such as a rapid increase in temperature or pressure of the battery cell occur And it relates to a secondary battery including the same, even when gas pressure or a high-temperature heat source inside the can is generated, the safety vent of the cap assembly is opened to quickly discharge the gas or high-temperature heat source to the outside, thereby preventing safety accidents and By providing the elastic member, the safety vent is opened and the elastic member is restored to its original state, thereby forming a short circuit, thereby suppressing secondary risks.
Description
본 발명은 이차전지의 안전벤트에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 본 발명은 공간상의 문제로 인해 단락부품을 사용할 수 없는 경우, 전지셀의 온도의 급격한 증가, 압력 증가 등의 문제가 발생할 때 벤트를 통한 내부 가스 배출 및 단락을 구현할 수 있는 초소형 원통형 전지의 캡 어셈블리 및 이를 포함하는 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a safety vent of a secondary battery, and more particularly, the present invention relates to a vent when problems such as a sudden increase in temperature or pressure increase of a battery cell occur when short-circuiting parts cannot be used due to space problems. It relates to a cap assembly of a micro-cylindrical battery capable of implementing internal gas discharge and short circuit through and a secondary battery including the same.
일반적으로, 이차 전지의 종류로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 리튬 이온 전지 및 리튬 이온 폴리머 전지 등이 있다. 이러한 이차 전지는 디지털 카메라, P-DVD, MP3P, 휴대폰, PDA, Portable Game Device, Power Tool 및 E-bike 등의 소형 제품뿐 만 아니라, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 고출력이 요구되는 대형제품과 잉여 발전 전력이나 신재생 에너지를 저장하는 전력 저장 장치와 백업용 전력 저장 장치에도 적용되어 사용되고 있다.In general, types of secondary batteries include a nickel cadmium battery, a nickel hydrogen battery, a lithium ion battery, and a lithium ion polymer battery. These secondary batteries are not only small products such as digital cameras, P-DVDs, MP3Ps, mobile phones, PDAs, Portable Game Devices, Power Tools, and E-bikes, but also large products requiring high output such as electric vehicles and hybrid vehicles and surplus batteries. It is also applied and used in power storage devices that store generated power or renewable energy and power storage devices for backup.
상기 리튬이차전지는 일반적으로 양극(Cathode), 분리막(Separator) 및 음극(Anode)으로 이루어지는데, 이들의 재료는 전지수명, 충방전용량, 온도특성 및 안정성 등을 고려하여 선택된다.The lithium secondary battery is generally composed of a cathode, a separator and an anode, and materials thereof are selected in consideration of battery life, charge/discharge capacity, temperature characteristics and stability.
이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 케이스가 원통형인 원통형 전지와 케이스가 각형인 각형 전지, 케이스가 얇은 라미네이트 시트인 파우치형 전지로 분류된다.According to the shape of the battery case, the secondary battery is classified into a cylindrical battery in which the case is cylindrical, a prismatic battery in which the case is prismatic, and a pouch-type battery in which the case is a thin laminate sheet.
한편, 전지케이스에는, 양극/분리막/음극의 적층 구조로 이루어진 충·방전이 가능한 발전소자로서 전극조립체가 내장되는데, 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 젤리-롤형 구조와, 소정 크기의 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형 구조로 분류된다.On the other hand, in the battery case, an electrode assembly is built-in as a power generator capable of charging and discharging consisting of a stacked structure of anode/separator/negative electrode. It is classified into a roll-type structure and a stack-type structure in which a plurality of positive and negative electrodes of a predetermined size are sequentially stacked with a separator interposed therebetween.
이들 중 젤리-롤형 전극조립체는 제조가 용이하고 중량당 에너지 밀도가 높은 장점을 가지고 있고, 특히 원통형전지 케이스에 수납이 용이한 바, 젤리-롤형 전극조립체가 널리 제작되고 있다.Among them, the jelly-roll type electrode assembly is easy to manufacture and has the advantage of high energy density per weight, and in particular, it is easy to store in a cylindrical battery case, so the jelly-roll type electrode assembly is widely manufactured.
그런데, 리튬 이차전지는 양극의 리튬 금속 산화물로부터 리튬 이온이 음극의 흑연 전극으로 삽입(intercalation)되고 탈리(deintercalation)되는 과정을 반복하면서 충방전시 젤리-롤형 전극조립체는 반복적인 팽창과 수축을 겪으면서 변형되는 경향이 있고, 이러한 과정에서 응력이 중심부로 집중되어 전극이 분리막을 뚫고 금속 센터 핀에 접촉됨으로써 내부단락이 유발하는 경향이 있다. However, lithium secondary batteries repeat the process of intercalation and deintercalation of lithium ions from the lithium metal oxide of the positive electrode into the graphite electrode of the negative electrode, and during charging and discharging, the jelly-roll type electrode assembly undergoes repeated expansion and contraction. In this process, stress is concentrated to the center, and the electrode penetrates the separator and comes into contact with the metal center pin, which tends to cause an internal short circuit.
상기 내부 단락으로 인한 발열에 의해 유기 용매가 분해되어 가스가 발생하고, 전지 내의 가스압 상승에 의해 전지가 파열될 수 있다. 이러한 전지 내부의 가스압 상승은 외부 충격에 의해 내부단락이 발생하였을 때에도 일어날 수 있다.The organic solvent may be decomposed to generate gas due to heat generated by the internal short circuit, and the battery may be ruptured due to an increase in gas pressure in the battery. This increase in gas pressure inside the battery may occur even when an internal short circuit occurs due to an external shock.
상기와 같은 전지의 안전성 문제를 해결하기 위하여, 원통형 전지의 캡 어셈블리는, 고압가스를 배출하는 안전밴트, 고온에서 전류를 차단하는 PTC 소자, 전지 내압 상승시 전류를 차단하는 전류차단소자(Current Interrupt Device: CID) 등의 안전 소자들과 상기 소자들을 보호하는 돌출형 단자를 형성하는 탑캡 등이 가스켓에 의해 고정된 구조로 이루어져 있다.In order to solve the safety problem of the battery as described above, the cap assembly of the cylindrical battery includes a safety vent for discharging high-pressure gas, a PTC device for blocking current at high temperature, and a current interrupt device for blocking current when the internal voltage of the battery rises (Current Interrupt). Device: CID) and the like and a top cap that forms a protruding terminal for protecting the devices are fixed by a gasket.
이와 같이, 다양한 안전장치를 통해 원통형 이차전지의 안전성을 해결하고 있으나, 초소형 원통형 전지와 같이 공간상의 문제가 있는 경우, 내부 가스의 배출 및 단락을 구현할 수 있는 캡 어셈블리를 개선하여 안정성을 향상시키려는 시도는 없었다.As described above, the safety of the cylindrical secondary battery is solved through various safety devices, but when there is a problem in space, such as an ultra-small cylindrical battery, an attempt to improve stability by improving the cap assembly that can discharge internal gas and implement a short circuit there was no
한편, 한국 공개특허공보 제2017-0022702호는 가스 방출이 용이한 캡 조립체에 대한 것으로, 온도에 따라 신축하는 상승유도부가 안전벤트에 형성되어 있는 구성을 명시하고 있어, 안전벤트에 접해 있는 탄성부재의 구성을 개시되어 있어 일부 대응되나, 안전벤트와 탑 캡 사이에 탄성부재가 추가되어 있는 원통형 이차전지의 구성을 명시하고 있는 기술이 아니기에 차이가 있다.On the other hand, Korean Patent Application Laid-Open No. 2017-0022702 relates to a cap assembly that can easily release gas, and specifies a configuration in which a rise inducing part that expands and contracts according to temperature is formed in the safety vent, so that an elastic member in contact with the safety vent is provided. Although the configuration of , is disclosed, there is a difference because it is not a technology that specifies the configuration of a cylindrical secondary battery in which an elastic member is added between the safety vent and the top cap.
한국 공개특허공보 제2011-0030043호에서는 안전벤트의 중앙부를 하향 만입되어 있는 만입부로 명시하고 있으며, 만입부를 형성하는 상절곡, 하절곡 부위에 각각 제1 노치, 제2 노치가 형성되어 있는 구성을 명시하고 있어, 제1, 2 노치부가 형성되어 있으며 중심부에 비해 상향 절곡되어 형성되어 있는 안전벤트의 구성을 개시하고 있어 일부 대응되나, 안전벤트와 탑 캡 사이에 탄성부재가 추가되어 있는 원통형 이차전지의 구성을 명시하고 있는 기술이 아니기에 차이가 있다.In Korea Patent Publication No. 2011-0030043, the central part of the safety vent is specified as a downward indentation, and a configuration in which the first notch and the second notch are formed in the upper and lower bends forming the indentation, respectively. Specifically, the first and second notch portions are formed and the configuration of the safety vent formed by bending upward compared to the center is disclosed, which corresponds to some, but a cylindrical secondary battery with an elastic member added between the safety vent and the top cap There is a difference because it is not a technology that specifies the composition of
일본 등록특허공보 제3160977호에서는 폭발 방지판은 중앙이 요함한 원형 판상체로서, 환상 베이스부, 환상 베이스부의 내측테두리에서 보다 아래로 경사 연신하는 만곡부 및 만곡부의 단부에 위치된 요함부을 가지며 환상 베이스부와 만곡부의 연결 부위에는 폐색한 원형요흔이 형성된 것이 개시되어 일부 대응되나, 안전벤트와 탑 캡 사이에 탄성부재가 추가되어 있는 원통형 이차전지의 구성을 명시하고 있는 기술이 아니기에 차이가 있다.In Japanese Patent Publication No. 3160977, the explosion-proof plate is a circular plate-shaped body with a central recess, and has an annular base part, a curved part extending obliquely downward from the inner edge of the annular base part, and a recess located at the end of the curved part, and has an annular base Although it is disclosed that an occluded circular concave mark is formed at the connection part of the part and the curved part, there is a difference because it is not a technique that specifies the configuration of a cylindrical secondary battery in which an elastic member is added between the safety vent and the top cap.
일본 공개특허공보 제2001-345123호에서는 발전 요소를 수납하는 개구부를 가지는 외장 캔과 이 개구부를 기밀하게 밀봉하는 밀봉체로 구성되는 전지 케이스를 구비한 밀폐형 축전지로서, 상기 전지 케이스 내에 전지 내압이 상승함으로써 저항값이 연속적으로 변화하는 감압 도전성 고무를 구비하고 있음과 동시에, 상기 감압 도전성 고무에 접속된 리드가 상기 전지 케이스부터 외부에 연장해 배설되어 있고 상기 전지 케이스부터 외부에 연장해 배설된 상기 리드에서 압력 검출 신호를 출력하도록 한 것을 특징으로 하는 밀폐형 축전지가 개시되어 있어 일부 대응되나, 안전벤트와 탑 캡 사이에 탄성부재가 추가되어 있는 원통형 이차전지의 구성을 명시하고 있는 기술이 아니기에 차이가 있다.Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2001-345123 discloses a sealed storage battery having a battery case comprising an outer can having an opening for accommodating a power generating element and a sealing member that hermetically seals the opening, wherein the internal pressure of the battery in the battery case is increased. A pressure-sensitive conductive rubber whose resistance value continuously changes is provided, and a lead connected to the pressure-sensitive conductive rubber is provided extending from the battery case to the outside, and pressure is detected from the lead extended and disposed from the battery case to the outside. Although a sealed storage battery characterized in that it outputs a signal is disclosed and partially corresponds, it is different because it is not a technology that specifies the configuration of a cylindrical secondary battery in which an elastic member is added between the safety vent and the top cap.
이와 같이, 이차전지 특히, 초소형 원통형 이차전지에 사용되는 탑 캡 전극어셈블리의 경우, 공간상의 한계로 인해 전지의 비정상 상태에서 단락 구성을 위한 부품을 사용하지 못하면서 이차전지에 단락 시스템을 구현하지 못하는 문제가 발생하여 전지의 성능에 문제를 일으키는 바, 이에 대한 근본적인 해결을 위하여 탑 캡과 안전벤트의 구성을 개선하여 이차전지의 전지셀에 문제가 발생시 벤트가 열리면서 가스는 배출되면서 단락도 형성하는 전지 캡 어셈블리 및 이를 포함하는 이차전지 기술은 제시된 바가 없다.As such, in the case of a top cap electrode assembly used in a secondary battery, in particular, a micro-cylindrical secondary battery, a short circuit system cannot be implemented in a secondary battery while not using parts for a short circuit in an abnormal state of the battery due to space limitations. In order to fundamentally solve this problem, the configuration of the top cap and safety vent has been improved so that when a problem occurs in the battery cell of the secondary battery, the vent opens and gas is discharged and a short circuit is formed. An assembly and a secondary battery technology including the same have not been proposed.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to solve the problems of the prior art as described above and the technical problems that have been requested from the past.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 주된 목적은 캔 내부의 온도가 상승하더라도 안전벤트를 개방시켜 캔 내부의 가스와 함께 고온의 열원을 외부로 방출하고, 단락을 유도하여 이에 사고를 미연에 방지하는 캡 조립체를 제공 목적이 있다.After the inventors of the present application repeated in-depth research and various experiments, the main object of the present invention to solve the conventional problems as described above is to open a safety vent even if the temperature inside the can rises to coexist with the gas inside the can. An object of the present invention is to provide a cap assembly for discharging a high-temperature heat source to the outside and preventing an accident by inducing a short circuit.
또한, 종래의 안전밴트와 탑 캡 사이에 탄성부재를 형성하여 전지셀 이상시 가스를 외부로 방출하면서 단락을 유도하면서 공간도 절약할 수 있는 캡 조립체 및 이를 포함하는 이차전지를 제공하는데 추가적인 목적이 있다.In addition, an additional object is to provide a cap assembly that can save space while inducing a short circuit while emitting gas to the outside when a battery cell is abnormal by forming an elastic member between the conventional safety belt and the top cap, and a secondary battery including the same. have.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 최상단에 외향 돌출 구조로 전극 단자를 형성하는 탑 캡(top cap); 상면의 일부는 상기 탑 캡과 연결되고 하면의 일부는 전극조립체의 전극리드와 연결되며, 전지셀 내부 가스 발생시 파단되면서 가스를 배출하는 안전벤트; 상기 탑 캡과 안전벤트 사이에 안전벤트의 파단과 가스 배출을 가이드 하는 압력에 따라 신축하는 탄성부재;를 포함하는 원통형 이차전지용 전지캔의 상단에 탑재되는 캡 어셈블리를 제공한다. The present invention has been devised to solve the conventional problems as described above, and the present invention for achieving this object includes: a top cap (top cap) for forming an electrode terminal in an outwardly protruding structure at the uppermost end; a safety vent having a portion of the upper surface connected to the top cap and a portion of the lower surface connected to the electrode lead of the electrode assembly, and discharging gas while breaking when gas is generated inside the battery cell; It provides a cap assembly mounted on the upper end of a cylindrical secondary battery battery can comprising a; an elastic member that expands and contracts according to a pressure guiding the breakage of the safety vent and the discharge of gas between the top cap and the safety vent.
또한, 상기 안전벤트는 상기 전극리드와 연결되는 중심부, 상기 중심부의 외주변으로부터 상향 절곡되어 배치되는 경사부, 및 상기 경사부의 외주에 절곡되어 배치되는 평면부를 포함하며, 상기 중심부와 상기 경사부 사이에는 제 1 노치부가 형성되어 있고, 상기 경사부와 상기 평면부 사이에는 제 2 노치부가 형성할 수 있다.In addition, the safety vent includes a central portion connected to the electrode lead, an inclined portion arranged to be bent upwardly from the outer periphery of the central portion, and a flat portion bent and disposed on the outer periphery of the inclined portion, between the central portion and the inclined portion A first notch portion may be formed in the notch portion, and a second notch portion may be formed between the inclined portion and the flat portion.
또한, 상기 제 1 노치부의 두께는 제 2 노치부의 두께에 비해 상대적으로 더 작게 형성할 수 있다.In addition, the thickness of the first notch portion may be relatively smaller than the thickness of the second notch portion.
또한, 상기 안전벤트의 파단은 상기 중심부와 상기 경사부가 완전히 분리될 수 있다.In addition, when the safety vent is broken, the central portion and the inclined portion may be completely separated.
또한, 상기 탄성부재는 전지셀 내부 압력 증가시 수축되고, 상기 안전벤트의 파단시 원상태로 복원될 수 있다.In addition, the elastic member may be contracted when the internal pressure of the battery cell is increased, and restored to its original state when the safety vent is broken.
또한, 상기 무지부 전극탭과 용접되는 전극리드는 하단부는 상기 일정 거리만큼 타발하여 형성될 수 있다.In addition, the lower end of the electrode lead welded to the uncoated area electrode tab may be formed by punching the predetermined distance.
또한, 상기 제 1 노치부의 두께(N1) 대 제 2 노치부의 두께(N2)의 비(N1/ N2)는 1 미만 내지 0.01일 수 있다.In addition, a ratio (N 1 / N 2 ) of the thickness of the first notch (N 1 ) to the thickness of the second notch (N 2 ) may be less than 1 to 0.01.
또한, 상기 중심부와 상기 경사부가 이루는 각(α)은 1°도 초과 내지 90°도 미만일 수 있다.Also, the angle α between the center and the inclined portion may be greater than 1° to less than 90°.
또한, 상기 탑 캡 및 상기 안전벤트 사이에 형성된 상기 탄성부재의 최대두께(E1)대 최소두께(E2)의 비(E2/ E1)는 1 미만 내지 0.01일 수 있다.In addition, the ratio (E 2 / E 1 ) of the maximum thickness (E 1 ) to the minimum thickness (E 2 ) of the elastic member formed between the top cap and the safety vent may be less than 1 to 0.01.
또한, 상기 탄성부재는 부타디엔 또는 이소프렌계 고무를 포함하는 고분자 소재일 수 있다.In addition, the elastic member may be a polymer material including butadiene or isoprene-based rubber.
또한, 상기 캡 어셈블리를 포함하는 이차전지는 젤리롤형인 것을 특징으로 하는 이차전지일 수 있다.In addition, the secondary battery including the cap assembly may be a secondary battery, characterized in that the jelly roll type.
또한, 상기 이차전지를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스일 수 있다.In addition, it may be a device comprising the secondary battery.
또한, 상기 디바이스는 전자기기, 전기 자동차, 하이브리드 자동차 및 전력 저장장치로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 디바이스일 수 있다.In addition, the device may be a device selected from the group consisting of an electronic device, an electric vehicle, a hybrid vehicle, and a power storage device.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 탑 캡과 안전벤트 사이에 형성된 탄성부재를 포함하는 캡 어셈블리 및 이를 포함하는 이차전지에 의하면, 조립체에 상승유도부를 포함함으로써, 캔 내부의 가스압력 또는 고온의 열원이 발생하더라도 캡 조립체의 안전벤트를 개방시켜 가스 또는 고온의 열원을 외부로 신속하게 방출하며, 이에 안전사고를 방지하는 효과가 있다. As described above, according to the cap assembly including the elastic member formed between the top cap and the safety vent according to the present invention, and the secondary battery including the same, the assembly includes an upward induction part, so that the gas pressure or high temperature inside the can is controlled. Even when a heat source is generated, the safety vent of the cap assembly is opened to rapidly discharge gas or a high-temperature heat source to the outside, thereby preventing safety accidents.
또한, 본 발명은 탄성부재를 마련함으로써 고압에 압축되면서 안전벤트를 상승시켜서 안전벤트에 형성된 절개부를 쉽게 개방할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has an effect that can easily open the cutout formed in the safety vent by raising the safety vent while being compressed at high pressure by providing an elastic member.
또한, 본 발명은 탄성부재를 구비함으로써 상기 안전벤트를 개방시킴과 동시에 다시 탄성부재가 원상태로 복원되면서 단락을 형성하여 2차적인 위험을 억제할 수 있는 효과가 있다. In addition, the present invention has an effect that, by providing an elastic member, the safety vent is opened and the second risk can be suppressed by forming a short circuit while the elastic member is restored to its original state.
도 1은 종래 원통형 이차전지의 안전벤트의 노치가 파단되는 형상을 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 탄성부재가 형성된 원통형 이차전지의 노치가 파단되는 형상을 도시한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 탄성부재가 형성된 이차전지를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지의 탄성부재의 파단 및 단락 형성시 형상 변화를 도시한 도면이다.1 is a conceptual diagram illustrating a shape in which a notch of a safety vent of a conventional cylindrical secondary battery is broken.
2 is a conceptual diagram illustrating a shape in which a notch of a cylindrical secondary battery in which an elastic member is formed according to an embodiment of the present invention is broken.
3 is a cross-sectional view illustrating a secondary battery in which an elastic member is formed according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a shape change when the elastic member of the secondary battery is broken and short-circuited according to an embodiment of the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, embodiments in which those skilled in the art can easily practice the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, when it is determined that a detailed description of a related well-known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention in describing the operating principle of a preferred embodiment of the present invention in detail, the detailed description thereof will be omitted.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, the same reference numerals are used throughout the drawings for parts having similar functions and functions. Throughout the specification, when a part is said to be connected to another part, this includes not only a case in which it is directly connected, but also a case in which it is indirectly connected with another element interposed therebetween. In addition, the inclusion of a certain component does not exclude other components unless otherwise stated, but means that other components may be further included.
본 발명을 도면에 따라 상세한 실시예와 같이 설명한다. The present invention will be described with detailed embodiments according to the drawings.
도 1은 종래 원통형 이차전지의 안전벤트의 노치가 파단되는 형상을 도시한 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating a shape in which a notch of a safety vent of a conventional cylindrical secondary battery is broken.
종래에는 전극조립체, 전해액(미도시), 상기 전극조립체와 전해액이 개구부를 통해 수용되는 캔, 및 상기 캔의 개구부에 실장되는 캡 조립체를 포함한다.Conventionally, it includes an electrode assembly, an electrolyte (not shown), a can in which the electrode assembly and the electrolyte are accommodated through an opening, and a cap assembly mounted in the opening of the can.
여기서 캡 조립체는 캔의 개구부에 실장되면서 캔을 밀폐하는 것으로, 캔의 개구부 상부에 구비되는 탑 캡, 탑 캡의 하부에 구비되는 안전 소자, 안전 소자의 하부에 구비되고 절개부가 형성된 안전벤트, 안전벤트의 하부에 구비되는 다운 캡, 탑 캡, 안전 소자, 안전벤트 및 다운 캡의 테두리를 감싸고 캔의 개구부에 실장되는 가스켓을 포함할 수 있다.Here, the cap assembly seals the can while being mounted on the opening of the can, and includes a top cap provided above the opening of the can, a safety element provided under the top cap, a safety vent provided below the safety element and formed with a cutout, and safety It may include a down cap, a top cap, a safety element, a safety vent, and a gasket provided under the vent to surround the edges of the down cap and mounted in the opening of the can.
상기 전지셀의 이상 상태로 내압 발생시 안전벤트에 형성된 노치가 끊어지면서 가스 배출 통로가 형성되어 전지셀에서 발생된 가스를 외부로 배출한다. When the internal pressure is generated in an abnormal state of the battery cell, a notch formed in the safety vent is cut, and a gas discharge passage is formed to discharge the gas generated in the battery cell to the outside.
그러나 이러한 종래의 이차전지 안전벤트 구성의 경우, 가스 배출 통로는 형성되나 양극단자의 전류 경로는 차단되지 않는 문제점이 있다.However, in the case of such a conventional secondary battery safety vent configuration, there is a problem in that the gas discharge passage is formed but the current path of the positive electrode terminal is not blocked.
도 1의 경우, 330도 노치는 벤트가 완전히 끊어지는 것을 막아주는데, 완전히 끊어지는 경우 중심부 벤트의 거동이 자유로워져 재접촉으로 인한 스파크등이 발생할 수 있는 문제점이 있다. In the case of FIG. 1, the 330 degree notch prevents the vent from being completely cut, but when the vent is completely cut, the movement of the central vent is free, so there is a problem that sparks due to re-contact may occur.
상기 밴트부의 두께는 밴트부의 소재에 따라 달라질 수 있으므로 특별히 한정되지는 않으나, 바람직하게는 0.15 내지 0.4 mm일 수 있다. 상기 밴트부의 두께는 안전밴트의 기계적 강성, 탄성력 등에 영향을 미치며, 밴트부의 두께가 두꺼워질수록, 상기 안전밴트가 전지케이스 내부에서 차지하는 공간이 커지면서 전지의 용량이 감소할 수 있다. 반대로, 상기 밴트부의 두께가 너무 얇을 경우 소망하는 기계적 강성 등을 나타내지 못하고 약한 외부 충격에 의해서도 파괴될 수 있으므로 바람직하지 않다. 따라서, 상기 밴트부는 소재의 두께가 두꺼울수록 높은 기계적 강성을 지닐 수 있지만, 전지의 용량이 감소하는 문제점이 발생할 수 있으므로, 이러한 점들을 복합적으로 고려하여, 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자가 상기 범위 내에서 적절히 결정할 수 있음은 자명하다. The thickness of the vent portion is not particularly limited because it may vary depending on the material of the vent portion, but may preferably be 0.15 to 0.4 mm. The thickness of the vent portion affects the mechanical rigidity and elasticity of the safety belt, and as the thickness of the vent portion increases, the space occupied by the safety belt inside the battery case may increase and the battery capacity may decrease. Conversely, if the thickness of the vent portion is too thin, it is not preferable because it may not exhibit desired mechanical rigidity and the like and may be destroyed by a weak external impact. Therefore, the vent portion may have high mechanical rigidity as the thickness of the material increases, but there may be a problem in that the capacity of the battery decreases. It is obvious that it can be appropriately determined within the range.
상기 캡 어셈블리는 안전밴트와 하나 이상의 가스 배출구가 형성되어있는 탑캡의 적층 구조로 이루어져 있고, 상기 적층 구조체의 외주면에 가스켓이 장착되어 있어서, 안전밴트는 전지의 내압 증가시 상부로 역전 변형되면서 고압 가스를 배출할 수 있으나, 전류를 차단함으로써 전지의 안전성을 크게 향상시키는 구조 형성에는 한계가 있다.The cap assembly has a stacked structure of a safety belt and a top cap having one or more gas outlets formed therein, and a gasket is mounted on an outer circumferential surface of the stacked structure, so that the safety belt is reversely deformed upwards when the internal pressure of the battery is increased and high-pressure gas However, there is a limit to the formation of a structure that greatly improves the safety of the battery by blocking the current.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 탄성부재가 형성된 원통형 이차전지의 노치가 파단되는 형상을 도시한 개념도이다.2 is a conceptual diagram illustrating a shape in which a notch of a cylindrical secondary battery in which an elastic member is formed according to an embodiment of the present invention is broken.
도 2는 탑 캡 중심부에 탄성부재의 절연체 구조물을 추가 구성하는 것을 특징으로 한다.2 is characterized in that the insulating structure of the elastic member is additionally configured in the center of the top cap.
상기 탄성부재는 내압발생시 노치의 파단에 의한 전지셀에서 발생한 가스를 벤트시키면서 변형이 되며, 압축이 되다가 벤트 노치가 끊어지면서 벤트 중심부와 함께 원상태로 복귀하고, 벤트 경계부는 뒤집혀 있도록 형성될 수 있다. The elastic member is deformed while venting the gas generated in the battery cell due to the rupture of the notch when the internal pressure is generated, and returns to the original state together with the vent center as the vent notch is broken during compression, and the vent boundary portion can be formed so that it is turned over.
이러한 구성으로부터 벤트 노치를 완전히 열리게 함으로써 단락과 가스배출이 동시에 이루어지게 할 수 있다.By allowing the vent notch to fully open from this configuration, a short circuit and an outgassing can occur at the same time.
안전밴트의 밴트부는, 바람직하게는, 중앙부가 하향 만입된 형상으로 되어 있고, 상기 만입부를 형성하는 경사부의 상절곡 부위 및 하절곡 부위에는 각각 제 1 노치 및 제 2 노치가 형성되어 있으며, 상기 제 1 노치는 폐곡선을 이루고 있고, 하부에 형성되는 제 2 노치는 일측이 개방된 개곡선의 구조로 되어 있으며, 제 2 노치는 제 1 노치보다 깊게 파여 있고, 상기 안전밴트의 상단에는 전지 내부의 압력 상승시 압축되었다가 노치가 파단되면서 원 상태를 형태를 복귀하여 양극리드를 완전히 단락시키는 구조일 수 있다.The vent portion of the safety belt preferably has a shape in which the central portion is indented downward, and a first notch and a second notch are formed in the upper and lower bent portions of the inclined portion forming the indentation portion, respectively, The first notch forms a closed curve, the second notch formed at the bottom has an open curve structure with one side open, the second notch is dug deeper than the first notch, and the pressure inside the battery is at the upper end of the safety belt. It may be of a structure in which the positive lead is completely short circuited by returning to the original state as the notch is broken after being compressed when rising.
따라서, 전지 내부의 압력이 비정상적으로 상승하면, 가압된 가스는 탄성부재가 상부에 형성된 안전밴트에 압력을 가하게 되고, 그러한 압력에 의해 안전밴트는 중싱부인 하향 만입부가 들려 올려지면서 경사부와 중심부에 형성된 제 1 노치부에 파단력이 발생하게 된다. Therefore, when the pressure inside the battery rises abnormally, the pressurized gas applies pressure to the safety belt formed on the upper part of the elastic member, and by such pressure, the safety belt is lifted up by the downward indentation, which is the central part, and is placed on the inclined part and the central part. A breaking force is generated in the formed first notch portion.
상기 제 1노치부에 일정한 파단력을 형성하는 가스 압력이상에서 상기 경사부와 상기 중심부가 용이하게 분리되어 전지셀에서 발생하는 가스를 배출하게된다.Above the gas pressure that forms a constant breaking force in the first notch portion, the inclined portion and the central portion are easily separated to discharge gas generated from the battery cell.
또한, 상기 파단이 발생한 후, 압력에 의해 수축되었던 탄성부재는 가스 배출로 인해 압력이 낮아지면서 초기 형상으로 복원되면서 안전밴트로의 통전을 차단하게 된다. In addition, after the breakage occurs, the elastic member that has been contracted by the pressure is restored to the initial shape as the pressure is lowered due to the gas discharge, and the electricity to the safety vent is blocked.
상기 안전벤트에는 가스의 배출을 위한 하나 또는 그 이상의 관통구를 포함하고 있고, 안전밴트의 만입부의 상단에 부착되어 있는 상향 돌출된 탄성부재가 중앙에 형성되어 있으며, 상기 안전벤트의 하부에는 젤리-롤의 양극에 연결되어 있는 양극 리드가 상기 탄성부재가 형성된 안전벤트의 하부에 전기적으로 연결되어 있을 수 있다. The safety vent includes one or more through-holes for discharging gas, and an upwardly protruding elastic member attached to the upper end of the indentation of the safety vent is formed in the center, and the lower portion of the safety vent has a jelly- A positive lead connected to the positive electrode of the roll may be electrically connected to a lower portion of the safety vent in which the elastic member is formed.
상기 탄성부재를 중심으로 동심원상으로 3 내지 5 개의 관통홀과 상기 관통홀을 연결하며 노치가 형성되어 있는 브릿지가 형성되어 있는 구조로 이루어질 수 있다.It may have a structure in which 3 to 5 through-holes are connected to the through-holes in a concentric circle around the elastic member and a bridge having a notch is formed thereon.
또한, 본 발명은 또한 상기 탄성부재를 포함하는 안전밴트가 있는 초소형 원통형 이차전지를 제공한다.In addition, the present invention also provides a miniature cylindrical secondary battery having a safety belt including the elastic member.
일반적으로 젤리-롤형 전극조립체의 양극 호일에 용접되어 있는 양극 탭은 캡 어셈블리에 용접되어 전지 상단의 돌출 단자에 연결되며, 음극 호일에 용접되어 있는 음극 탭은 전지케이스(원통 캔)의 하단에 용접되어 캔 자체가 음극 단자를 구성한다. 이와 같은 탑재가 이루어진 상태에서 전해액이 주입되고, 캔의 개방 상단을 밀봉하면 원통형 전지가 완성된다. 상기 원통형 캔의 소재는, 특별히 제한되지 않으며, 바람직하게는, 스테인리스 스틸, 스틸, 알루미늄 또는 그 등가물 중 어느 하나로 형성될 수 있다.In general, the positive electrode tab welded to the positive electrode foil of the jelly-roll type electrode assembly is welded to the cap assembly and connected to the protruding terminal at the top of the battery, and the negative electrode tab welded to the negative electrode foil is welded to the bottom of the battery case (cylindrical can). The can itself constitutes the negative terminal. In such a state of being mounted, electrolyte is injected, and when the open top of the can is sealed, a cylindrical battery is completed. The material of the cylindrical can is not particularly limited, and preferably, it may be formed of any one of stainless steel, steel, aluminum, or an equivalent thereof.
본 발명에 따른 상기 전지는 바람직하게는 높은 에너지 밀도, 2방전 전압, 및 출력 안정성의 리튬 이차전지일 수 있다. 그러한 리튬 이차전지는 양극, 음극, 분리막, 리튬염 함유 비수 전해액 등으로 구성되어 있다.The battery according to the present invention may preferably be a lithium secondary battery having high energy density, two-discharge voltage, and output stability. Such a lithium secondary battery is composed of a positive electrode, a negative electrode, a separator, a lithium salt-containing non-aqueous electrolyte, and the like.
상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 충진제를 더 첨가하기도 한다. 상기 음극은 또한 음극 집전체 상에 음극 재료를 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 더 포함될 수도 있다.The positive electrode, for example, is prepared by coating a mixture of a positive electrode active material, a conductive material, and a binder on a positive electrode current collector and then drying, and, if necessary, further adding a filler. The negative electrode is also manufactured by coating and drying the negative electrode material on the negative electrode current collector, and if necessary, the above-described components may be further included.
상기 분리막은 음극과 양극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다.The separator is interposed between the cathode and the anode, and an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength is used.
리튬염 함유 비수계 전해액은, 비수 전해액과 리튬염으로 이루어져 있으며, 비수 전해액으로는 액상 비수 전해액, 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다.The lithium salt-containing non-aqueous electrolyte solution consists of a non-aqueous electrolyte solution and a lithium salt, and as the non-aqueous electrolyte solution, a liquid non-aqueous electrolyte solution, a solid electrolyte, an inorganic solid electrolyte, and the like are used.
상기 집전체, 전극 활물질, 도전재, 바인더, 충진제, 분리막, 전해액, 리튬염 등은 당업계에 공지되어 있으므로, 그에 대한 자세한 설명은 본 명세서에서 생략한다.Since the current collector, the electrode active material, the conductive material, the binder, the filler, the separator, the electrolyte, the lithium salt, etc. are known in the art, a detailed description thereof will be omitted herein.
본 발명에 따른 리튬 이차전지는 당업계에 공지되어 있는 통상적인 방법에 의해 제조될 수 있다. 즉, 양극과 음극 사이에 다공성 분리막을 삽입하고 거기에 전해액을 주입하여 제조할 수 있다.The lithium secondary battery according to the present invention may be manufactured by a conventional method known in the art. That is, it can be prepared by inserting a porous separator between the positive electrode and the negative electrode and injecting an electrolyte thereto.
양극은, 예를 들어, 앞서 설명한 바와 같이, 양극 활물질로서의 리튬 전이 금속 산화물 활물질과 도전재 및 바인더를 함유한 슬러리를 집전체 위에 도포한 후 건조 및 압연하여 제조할 수 있다. 마찬가지로 음극은, 예를 들어, 앞서 설명한 바와 같이, 음극 활물질로서 탄소 활물질과 도전재 및 바인더를 함유한 슬러리를 얇은 집전체 위에 도포한 후 건조하여 제조할 수 있다.The positive electrode, for example, as described above, may be prepared by coating a slurry containing a lithium transition metal oxide active material as a positive electrode active material, a conductive material, and a binder on a current collector, followed by drying and rolling. Similarly, the negative electrode, for example, as described above, may be prepared by coating a slurry containing a carbon active material, a conductive material, and a binder as the negative electrode active material on a thin current collector and then drying the slurry.
최상단에 외향 돌출 구조로 전극 단자를 형성하는 탑 캡(top cap); 상면의 일부는 상기 탑 캡과 연결되고 하면의 일부는 전극조립체의 전극리드와 연결되며, 전지셀 내부 가스 발생시 파단되면서 가스를 배출하는 안전벤트; 상기 탑 캡과 안전벤트 사이에 안전벤트의 파단과 가스 배출을 가이드 하는 압력에 따라 신축하는 탄성부재;를 포함하는 원통형 이차전지용 전지캔의 상단에 탑재되는 캡 어셈블리를 제공한다. a top cap forming an electrode terminal in an outwardly protruding structure at an uppermost end; a safety vent having a portion of the upper surface connected to the top cap and a portion of the lower surface connected to the electrode lead of the electrode assembly, and discharging gas while breaking when gas is generated inside the battery cell; It provides a cap assembly mounted on the upper end of a cylindrical secondary battery battery can comprising a; an elastic member that expands and contracts according to a pressure guiding the breakage of the safety vent and the discharge of gas between the top cap and the safety vent.
또한, 상기 안전벤트는 상기 전극리드와 연결되는 중심부, 상기 중심부의 외주변으로부터 상향 절곡되어 배치되는 경사부, 및 상기 경사부의 외주에 절곡되어 배치되는 평면부를 포함하며, 상기 중심부와 상기 경사부 사이에는 제 1 노치부가 형성되어 있고, 상기 경사부와 상기 평면부 사이에는 제 2 노치부가 형성할 수 있다.In addition, the safety vent includes a central portion connected to the electrode lead, an inclined portion arranged to be bent upwardly from the outer periphery of the central portion, and a flat portion bent and disposed on the outer periphery of the inclined portion, between the central portion and the inclined portion A first notch portion may be formed in the notch portion, and a second notch portion may be formed between the inclined portion and the flat portion.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 탄성부재가 형성된 이차전지를 도시한 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating a secondary battery in which an elastic member is formed according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지의 탄성부재의 파단 및 단락 형성시 형상 변화를 도시한 도면이다. 4 is a view illustrating a shape change when the elastic member of the secondary battery is broken and short-circuited according to an embodiment of the present invention.
도 4의 (a)와 같이 이차전지의 정상상태의 경우, 안전벤트의 중심부에 형성된 탄성부재는 탑 캡과의 사이에 원래의 두께(E1)을 갖으면 형성되나, 전지셀의 이상상태로 인해 가스발생으로 인한 내압이 상승됨에 따라, (b)와 같이 상기 중심부에 형성된 탄성부재가 압축되면서 안전벤트의 형상이 변형되기 시작한다. 전지셀에서 발생한 가스가 증가함에 따라 상기 중심부와 경계부에 형성된 제 1 노치부가 끊어질 수 있는 파단력을 발생하게 되며 이 때 탄성부재(c)의 두께(E2)는 최소가 된다. 최종적으로 상기 중심부와 상기 경사부의 제 1 노치부의 파단으로 전지의 내부압력은 낮아지게된고 압력 증가에 따라서 형태가 수축되었던 탄성부재는 원래의 상태로 복귀하게 되며(d), 이에 따라서, 안전벤트의 중심부의 하단에 형성된 양극리드가 완전히 단락되어 비정상 접촉으로 인한 문제를 배제할 수 있다.In the case of the normal state of the secondary battery as shown in Fig. 4 (a), the elastic member formed in the center of the safety vent is formed when it has the original thickness (E 1 ) between the top cap and the top cap, but the battery cell is in an abnormal state. As the internal pressure due to gas generation increases, the shape of the safety vent begins to deform as the elastic member formed in the center is compressed as shown in (b). As the gas generated from the battery cell increases, a breaking force is generated that may break the first notch formed in the central portion and the boundary portion, and at this time, the thickness E 2 of the elastic member c becomes the minimum. Finally, due to the rupture of the first notch of the central portion and the inclined portion, the internal pressure of the battery is lowered, and the elastic member whose shape has been contracted as the pressure increases returns to its original state (d), and accordingly, the safety vent The anode lead formed at the bottom of the center of the device is completely short-circuited, so the problem caused by abnormal contact can be excluded.
또한, 상기 제 1 노치부의 두께는 제 2 노치부의 두께에 비해 상대적으로 더 작게 형성할 수 있다.In addition, the thickness of the first notch portion may be relatively smaller than the thickness of the second notch portion.
또한, 상기 안전벤트의 파단은 상기 중심부와 상기 경사부가 완전히 분리될 수 있다.In addition, when the safety vent is broken, the central portion and the inclined portion may be completely separated.
또한, 상기 탄성부재는 전지셀 내부 압력 증가시 수축되고, 상기 안전벤트의 파단시 원상태로 복원될 수 있다.In addition, the elastic member may be contracted when the internal pressure of the battery cell is increased, and restored to its original state when the safety vent is broken.
또한, 상기 무지부 전극탭과 용접되는 전극리드는 하단부는 상기 일정 거리만큼 타발하여 형성될 수 있다.In addition, the lower end of the electrode lead welded to the uncoated area electrode tab may be formed by punching the predetermined distance.
또한, 상기 제 1 노치부의 두께(N1) 대 제 2 노치부의 두께(N2)의 비(N1/ N2)는 1 미만 내지 0.01일 수 있다. 바람직하게는 0.8 내지 0.4일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 0.7 내지 0.6일 수 있다. 상기 범위를 벗어나면 원할한 벤트를 위한 제1노치부의 파단 및 제2노치부의 유지효과를 얻을 수 없다. In addition, a ratio (N 1 / N 2 ) of the thickness of the first notch (N 1 ) to the thickness of the second notch (N 2 ) may be less than 1 to 0.01. Preferably it may be 0.8 to 0.4, and more preferably 0.7 to 0.6. If it is out of the above range, the effect of breaking the first notch and maintaining the second notch for smooth venting cannot be obtained.
또한, 상기 중심부와 상기 경사부가 이루는 각(α)은 1°도 초과 내지 90°도 미만일 수 있다. 바람직하게는 20 도 내지 70도 일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 30도 내지 50도 일 수 있다. 상기 범위를 벗어나면 제1노치부의 파단 및 제2노치부의 꺽임으로 인한 원할한 벤트 및 단락효과를 얻을 수 없다. Also, the angle α between the center and the inclined portion may be greater than 1° to less than 90°. Preferably it may be 20 degrees to 70 degrees, and more preferably, it may be 30 degrees to 50 degrees. If it is out of the above range, smooth venting and short circuit effects cannot be obtained due to the breakage of the first notch and the bending of the second notch.
또한, 상기 탑 캡 및 상기 안전벤트 사이에 형성된 상기 탄성부재의 최대두께(E1)대 최소두께(E2)의 비(E2/ E1)는 1 미만 내지 0.01일 수 있다. 바람직하게는 0.3 내지 0.5일 수 있다. 상기 범위를 벗어나면 원할한 벤트 및 단락이 일어나지 않는다.In addition, the ratio (E 2 / E 1 ) of the maximum thickness (E 1 ) to the minimum thickness (E 2 ) of the elastic member formed between the top cap and the safety vent may be less than 1 to 0.01. Preferably, it may be 0.3 to 0.5. If it is out of the above range, smooth venting and short circuit do not occur.
또한, 상기 탄성부재는 부타디엔 또는 이소프렌계 고무를 포함하는 고분자 소재일 수 있다.In addition, the elastic member may be a polymer material including butadiene or isoprene-based rubber.
또한, 상기 캡 어셈블리를 포함하는 이차전지는 젤리롤형인 것을 특징으로 하는 이차전지일 수 있다.In addition, the secondary battery including the cap assembly may be a secondary battery, characterized in that the jelly roll type.
또한, 상기 이차전지를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스일 수 있다.In addition, it may be a device comprising the secondary battery.
또한, 상기 디바이스는 전자기기, 전기 자동차, 하이브리드 자동차 및 전력 저장장치로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 디바이스일 수 있다.In addition, the device may be a device selected from the group consisting of an electronic device, an electric vehicle, a hybrid vehicle, and a power storage device.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to perform various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above contents.
100: 캔
110: 상부 비딩부
200: 전극조립체
210: 양극리드
300: 캡 어셈블리
310: 탑 캡
320: 안전벤트
321: 중심부
322: 경사부
323: 제1노치부
324: 제2노치부
325: 평면부
400: 가스켓
500: 탄성부재100: can
110: upper beading part
200: electrode assembly
210: positive lead
300: cap assembly
310: top cap
320: safety vent
321: central
322: inclined part
323: first notch
324: second notch portion
325: flat part
400: gasket
500: elastic member
Claims (12)
상면의 일부는 상기 탑 캡과 연결되고 하면의 일부는 전극조립체의 전극리드와 연결되며, 전지셀 내부 가스 발생시 파단되면서 가스를 배출하는 안전벤트;
상기 탑 캡과 안전벤트 사이에 안전벤트의 파단과 가스 배출을 가이드 하는 압력에 따라 신축하는 탄성부재;를 포함하며,
상기 안전벤트는 상기 전극리드와 연결되는 중심부, 상기 중심부의 외주변으로부터 상향 절곡되어 배치되는 경사부, 및 상기 경사부의 외주에 절곡되어 배치되는 평면부를 포함하며, 상기 중심부와 상기 경사부 사이에는 제 1 노치부가 형성되어 있고, 상기 경사부와 상기 평면부 사이에는 제 2 노치부가 형성되고,
상기 제 1 노치부의 두께는 제 2 노치부의 두께에 비해 상대적으로 더 작게 형성되며,
상기 안전벤트의 파단은 상기 중심부와 상기 경사부가 완전히 분리되고,
상기 탄성부재는 부타디엔 또는 이소프렌계 고무를 포함하며,
상기 탄성부재를 중심으로 동심원상으로 5 개의 관통홀과 상기 관통홀을 연결하며 노치가 형성되어 있는 브릿지가 형성되어 있는 구조인 원통형 이차전지용 전지캔의 상단에 탑재되는 캡 어셈블리.
a top cap forming an electrode terminal in an outwardly protruding structure at an uppermost end;
a safety vent having a portion of the upper surface connected to the top cap and a portion of the lower surface connected to the electrode lead of the electrode assembly, and discharging gas while breaking when gas is generated inside the battery cell;
It includes; an elastic member that expands and contracts between the top cap and the safety vent according to the pressure guiding the breakage of the safety vent and the discharge of gas;
The safety vent includes a central portion connected to the electrode lead, an inclined portion bent upwardly from the outer periphery of the central portion, and a flat portion bent and disposed on the outer periphery of the inclined portion, between the central portion and the inclined portion. A first notch is formed, and a second notch is formed between the inclined portion and the flat portion,
The thickness of the first notch is formed to be relatively smaller than the thickness of the second notch,
The breakage of the safety vent completely separates the central portion and the inclined portion,
The elastic member includes butadiene or isoprene-based rubber,
A cap assembly mounted on the upper end of a battery can for a cylindrical secondary battery having a structure in which five through-holes and a bridge in which a notch is formed are formed concentrically with the elastic member as a center.
The cap assembly of claim 1, wherein the elastic member is contracted when the internal pressure of the battery cell is increased, and is restored to its original state when the safety vent is broken.
상기 제 1 노치부의 두께(N1) 대 제 2 노치부의 두께(N2)의 비(N1/ N2)는 1 미만 내지 0.01인 캡 어셈블리.
According to claim 1,
Wherein the first thickness of the notch portion (N 1) for non-(N 1 / N 2) is one of the cap assembly to less than 0.01 of the second notch thickness (N 2) portion.
상기 중심부와 상기 경사부가 이루는 각(α)은 1°도 초과 내지 90°도 미만인 캡 어셈블리.
According to claim 1,
An angle α between the central portion and the inclined portion is greater than 1° to less than 90°.
상기 탑 캡 및 상기 안전벤트 사이에 형성된 상기 탄성부재의 최대두께(E1)대 최소두께(E2)의 비(E2/ E1)는 1 미만 내지 0.01인 캡 어셈블리.
According to claim 1,
A ratio (E 2 / E 1 ) of the maximum thickness (E 1 ) to the minimum thickness (E 2 ) of the elastic member formed between the top cap and the safety vent is less than 1 to 0.01 of the cap assembly.
상기 캡 어셈블리를 포함하는 이차전지는 젤리롤형인 것을 특징으로 하는 이차전지.
9. The method according to any one of claims 1, 5 to 8,
The secondary battery including the cap assembly is a jelly roll type secondary battery.
상기 이차전지를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
11. The method of claim 10,
A device comprising the secondary battery.
상기 디바이스는 전자기기, 전기 자동차, 하이브리드 자동차 및 전력 저장장치로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
12. The method of claim 11,
The device is a device, characterized in that selected from the group consisting of an electronic device, an electric vehicle, a hybrid vehicle and a power storage device.
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