KR102392396B1 - Cap Assembly Comprising Vent Having Two-Type Notches - Google Patents
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Abstract
본 발명은 안전용 전류차단 부재에 연결되어 있는 안전벤트 및 상기 안전벤트의 외주면을 따라 그것에 접속되어 있는 돌출형의 탑 캡을 포함하는 원통형 이차전지에서 내압 상승 등의 이상조건시 안전벤트를 통한 가스 배출을 용이하게 하기 위한 2종의 노치가 형성된 벤트를 포함하는 캡 어셈블리에 대한 것으로써, 다양한 형상의 전지 팩을 기존에 생산되는 원형 젤리롤을 이용하여 구현할 수 있으므로 전지 팩을 적용한 B2C 제품의 설계 자유도를 부여할 수 있는 효과 및 고용량의 전지를 적용하는 제품에서 예상되는 고 전류로 셀들의 방전에 따른 발열 현상을 억제할 수 있는 효과가 있다. The present invention relates to a safety vent connected to a safety current blocking member, and gas through the safety vent when abnormal conditions such as internal pressure rise in a cylindrical secondary battery including a protruding top cap connected to it along the outer circumferential surface of the safety vent As for the cap assembly including the vents with two kinds of notches for facilitating discharge, battery packs of various shapes can be implemented using conventionally produced circular jelly rolls, so the design of B2C products to which the battery pack is applied There is an effect that can give freedom and can suppress the heat generation phenomenon due to the discharge of cells with a high current expected in a product using a high-capacity battery.
Description
본 발명은 2종의 노치가 형성된 벤트를 포함하는 캡 어셈블리에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 안전용 전류차단 부재에 연결되어 있는 안전벤트 및 상기 안전벤트의 외주면을 따라 그것에 접속되어 있는 돌출형의 탑 캡을 포함하는 원통형 이차전지에서 내압 상승 등의 이상조건시 안전벤트를 통한 가스 배출을 용이하게 하기 위한 2종의 노치가 형성된 벤트를 포함하는 캡 어셈블리에 대한 것이다.The present invention relates to a cap assembly including a vent having two kinds of notches, and more particularly, to a safety vent connected to a current blocking member for safety, and a protruding top connected to the safety vent along the outer circumferential surface of the safety vent. To a cap assembly including a vent having two types of notches for facilitating gas discharge through a safety vent in case of abnormal conditions such as an increase in internal pressure in a cylindrical secondary battery including a cap.
충방전이 가능한 이차전지는, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-In HEV) 등을 포함하여 고출력 대용량이 요구되는 디바이스의 동력원으로서 주목 받고 있다.Secondary batteries capable of charging and discharging are electric vehicles (EVs), hybrid electric vehicles (HEVs), and plug-ins that are being proposed as a way to solve air pollution from conventional gasoline and diesel vehicles that use fossil fuels. It is attracting attention as a power source for devices requiring high output and large capacity, including hybrid electric vehicles (Plug-In HEV).
이차전지는, 그것의 형상에 따라 원통형 전지셀, 각형 전지셀, 파우치형 전지셀 등으로 구분할 수 있다. 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.The secondary battery may be classified into a cylindrical battery cell, a prismatic battery cell, a pouch-type battery cell, and the like according to its shape. On the other hand, in the battery case, an electrode assembly is built-in as a power generating element capable of charging and discharging consisting of a stacked structure of positive electrode / 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.
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, secondary batteries are classified into a cylindrical battery with a cylindrical case, a prismatic battery with a prismatic case, and a pouch-type battery with a thin laminate sheet.
한편, 전지케이스에는, 양극/분리막/음극의 적층 구조로 이루어진 충ㅇ방전이 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 generating element capable of charging and discharging consisting of a stacked structure of positive electrode / 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.
이러한 전지케이스는 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 these battery cases, 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 easily stored in a cylindrical battery case, so jelly-roll type electrode assemblies are widely manufactured.
한편, 기존 전지케이스는 상기 전지케이스에 수납되는 전극조립체의 규격에 따라 전지케이스에 형상 및 체적이 결정되며 이러한 제작조건은 단위 부피당 에너지밀도가 높은 쪽으로 개발이 진행되었다. On the other hand, in the conventional battery case, the shape and volume of the battery case are determined according to the specifications of the electrode assembly accommodated in the battery case, and development of these manufacturing conditions has been progressed toward a higher energy density per unit volume.
일반적으로 원통형 전지의 주요 연구 과제 중의 하나는 안전성을 향상시키는 것이다. 리튬 이차전지는 내부 단락, 허용된 전류 및 전압을 초과한 과충전 상태, 고온에의 노출, 낙하 또는 외부 충격에 의한 변형 등 전지의 비정상적인 작동 상태로 인해 유발될 수 있는 전지 내부의 고온 및 고압에 의해 전지의 폭발이 초래될 수 있다.In general, one of the main research tasks of cylindrical batteries is to improve their safety. Lithium secondary batteries are caused by high temperature and high pressure inside the battery that can be caused by abnormal operating conditions of the battery, such as internal short circuit, overcharge state exceeding the allowed current and voltage, exposure to high temperature, and deformation due to dropping or external shock. Battery explosion may result.
이에, 원통형 전지의 안전벤트를 통한 내압 상승을 유발하는 가스를두배출하는 기술에 대한 연구가 진행되었다. 그러나, 안전벤트와 탑 캡의 구조적 형태에 따른 벤트 조건에서의 원활한 가스 배출이 진행되지 않는 문제점이 있어 이에 대한 안전벤트의 재설계가 필요하게 된다.Accordingly, research on a technology for discharging two gases that causes an increase in internal pressure through a safety vent of a cylindrical battery has been conducted. However, there is a problem that the gas is not smoothly discharged in the vent condition according to the structural shape of the safety vent and the top cap, so a redesign of the safety vent is required.
선행기술로는 한국 등록특허공보 제10-1767347호에서는 이차 전지의 상부에 배치되는 중공형의 캡 하우징; 상기 이차 전지의 양극에 통전 가능하게 연결되도록 상기 캡 하우징의 내부에 배치되고, 일측에 가스가 통과되는 가스홀이 형성된 전류 차단 부재; 상기 전류 차단 부재의 상측에 배치되고, 상기 전류 차단 부재의 중앙부에 일부분이 통전 가능하게 연결되며, 상기 이차 전지의 내부 압력이 높아짐에 따라 상기 전류 차단 부재와의 연결이 단락되거나 자체적으로 파열되도록 형성된 안전 벤트 부재; 상기 안전 벤트 부재의 일부분을 제외한 다른 부위가 상기 전류 차단 부재와 접촉되지 않도록 상기 안전 벤트 부재와 상기 전류 차단 부재의 사이에 배치된 절연 가스켓; 및 상기 안전 벤트 부재의 상측에 배치되고, 상기 이차 전지의 양극 단자를 형성하도록 상기 안전 벤트 부재에 통전 가능하게 연결된 탑 캡;을 포함하며, 상기 캡 하우징의 상부에는 상기 탑 캡과 상기 안전 벤트 부재를 고정하기 위한 고정부가 형성되고, 상기 캡 하우징의 하부에는 상기 전류 차단 부재와 상기 절연 가스켓을 보호하기 위한 보호부가 형성되며, 상기 캡 하우징은 상기 전류 차단 부재 또는 상기 절연 가스켓과의 사이에 간극이 형성되도록 상기 전류 차단부재와 상기 절연 가스켓보다 더 크게 형성되고, 상기 보호부는 상기 간극을 덮어 차폐시키도록 상기 캡 하우징의 하부 둘레에 상기 캡 하우징의 중공부의 중심을 향해서 플랜지 형상으로 돌출되며, 상기 보호부의 일측 편심된 위치에는 홀 또는 홈 형상의 가스 안내부가 구비되고, 상기 가스 안내부는 상기 이차 전지의 내부에서 발생된 가스를 상기 간극의 일측으로 편심되게 유동시켜 상기 안전 벤트 부재에 전달되는 가스의 압력 분포가 상기 가스 안내부를 통과한 가스의 압력으로 인해서 상기 안전벤트 부재의 일측으로 편심되게 형성되도록 상기 간극과 연통되게 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지의 캡 어셈블리를 개시하고 있다. 그러나 벤트 조건시 파단된 안전벤트의 걸림을 배제하여 탑 캡의 가스 배출을 용이하게 하는 구성은 개시되어 있지 않다. As prior art, Korean Patent No. 10-1767347 discloses a hollow cap housing disposed on the upper part of a secondary battery; a current blocking member disposed inside the cap housing so as to be energably connected to the positive electrode of the secondary battery and having a gas hole through one side thereof; It is disposed above the current blocking member, a portion of the current blocking member is energably connected to a central portion of the current blocking member, and the connection to the current blocking member is short-circuited or ruptured by itself as the internal pressure of the secondary battery increases absence of safety vents; an insulating gasket disposed between the safety vent member and the current blocking member so that portions other than a portion of the safety vent member do not come into contact with the current blocking member; and a top cap disposed above the safety vent member and energably connected to the safety vent member to form a positive terminal of the secondary battery, wherein the top cap and the safety vent member are disposed on an upper portion of the cap housing a fixing part is formed for fixing the device, and a protection part for protecting the current blocking member and the insulating gasket is formed under the cap housing, and the cap housing has a gap between the current blocking member and the insulating gasket. is formed to be larger than the current blocking member and the insulating gasket to be formed, and the protection part projects in a flange shape toward the center of the hollow part of the cap housing around the lower periphery of the cap housing so as to cover and shield the gap, the protection A hole or groove-shaped gas guide part is provided at an eccentric position on one side of the part, and the gas guide part eccentrically flows the gas generated inside the secondary battery to one side of the gap, and the pressure of the gas delivered to the safety vent member Disclosed is a cap assembly of a secondary battery characterized in that the distribution is formed in communication with the gap so that the distribution is formed eccentrically to one side of the safety vent member due to the pressure of the gas passing through the gas guide. However, a configuration for facilitating the gas discharge of the top cap by excluding the jamming of the broken safety vent during the vent condition is not disclosed.
한국 공개특허공보 제2013-0028384호에서는 이차전지용 캡 조립체의 제조방법에 있어서, 안전벤트 위에 탑 캡을 정렬하는 단계; 상기 탑 캡의 플랜지와 상기 안전벤트의 플랜지를 용접하는 단계; 및 상기 안전벤트의 플랜지 단부를 밴딩하여 상기 탑 캡의 플랜지 상부에 형성된 용접부를 덮는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 캡 조립체의 제조방법를 개시하고 있으나, 벤트 조건시 파단된 안전벤트의 걸림을 배제하여 탑 캡의 가스 배출을 용이하게 하는 구성은 개시되어 있지 않다.In Korean Patent Application Laid-Open No. 2013-0028384, there is provided a method of manufacturing a cap assembly for a secondary battery, comprising: aligning a top cap on a safety vent; welding the flange of the top cap and the flange of the safety vent; and bending the flange end of the safety vent to cover the welded portion formed on the flange of the top cap. A configuration for facilitating gas discharge of the top cap by excluding is not disclosed.
한국 공개특허공보 제2013-0033715호에서는 상부가 개방되고 하부가 밀폐된 원통형 이차전지 캔의 하부 저면에서 소정 간극을 가지게 형성되는 중앙 지지대를 사이에 두고 분리되어 상하로 마주하게 형성된 안전 벤트의 두께를 조절하여 파단 압력을 설정하는 방법에 있어서, 상기 안전 벤트의 파단 압력을 설정할 때, 설정되는 파단 압력에서 작동하는 상기 안전 벤트의 소정 두께보다 두껍게 형성하고, 상기 안전 벤트의 좌우측 단에서 서로 마주하면서 형성되는 간극을 좁혀, 상기 안전 벤트의 소정 두께에서 작동하게 설정되는 파단 압력으로 상기 안전 벤트가 열려지게 하는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지 캔 안전 벤트의 파단압력 설정방법을 개시하나, 그러나 벤트 조건시 파단된 안전벤트의 걸림을 배제하여 탑 캡의 가스 배출을 용이하게 하는 구성은 제시하지 못하고 있다.In Korean Patent Application Laid-Open No. 2013-0033715, the thickness of the safety vent formed to face up and down is measured by separating the central support formed with a predetermined gap from the lower bottom surface of the cylindrical secondary battery can with the upper part open and the lower part sealed therebetween. In the method of setting the breaking pressure by adjusting, when the breaking pressure of the safety vent is set, it is formed to be thicker than a predetermined thickness of the safety vent operating at the set breaking pressure, and formed while facing each other at the left and right ends of the safety vent Disclosed is a method for setting the breaking pressure of a safety vent for a cylindrical secondary battery can, wherein the safety vent is opened with a breaking pressure set to operate at a predetermined thickness of the safety vent by narrowing the gap between the safety vents. A configuration for facilitating the gas discharge of the top cap by excluding the jamming of the safety vent has not been proposed.
한국 공개특허공보 제2010-0041472호에서는 전극조립체가 원통형 캔에 내장되어 있는 구조의 전지에서 캔의 개방 상단부에 탑재되는 캡 어셈블리로서, 전지의 고압 가스에 의해 파열되도록 소정의 노치가 형성되어 있는 안전벤트; 상기 안전벤트의 하단에 용접에 의해 결합되어 있고, 전지 내압 상승시 전류를 차단하는 전류차단부재; 및 상기 전류차단부재의 외주면을 감싸는 전류차단부재용 가스켓(Gasket);을 포함하고, 상기 전류차단부재는 가스의 배출을 위한 둘 또는 그 이상의 관통구들을 포함하고 있으며, 상기 관통구들은 그것의 전체 면적이 전류차단부재의 전체 면적대비 20% 내지 50%의 크기로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 캡 어셈블리가 개시되어 있으나, 벤트 조건시 파단된 안전벤트의 걸림을 배제하여 탑 캡의 가스 배출을 용이하게 하는 구성은 개시되어 있지 않다.In Korea Patent Publication No. 2010-0041472, as a cap assembly mounted on an open upper end of a can in a battery having a structure in which an electrode assembly is embedded in a cylindrical can, a safety notch is formed so as to be ruptured by the high-pressure gas of the battery. vent; a current blocking member coupled to the lower end of the safety vent by welding and blocking the current when the internal voltage of the battery rises; and a gasket for a current blocking member surrounding the outer circumferential surface of the current blocking member, wherein the current blocking member includes two or more through-holes for discharging gas, and the through-holes are the entire Although the cap assembly is disclosed, wherein the area is formed in a size of 20% to 50% of the total area of the current blocking member, it is easy to discharge the gas of the top cap by excluding the jamming of the broken safety vent during vent conditions The configuration that makes it happen is not disclosed.
따라서, 안전벤트의 외주면을 따라 그것에 접속되어 있는 돌출형의 탑 캡을 포함하는 원통형 이차전지에서 내압 상승 등의 이상조건시 안전벤트를 통한 가스 배출을 용이하게 하기 위하여 벤트 조건에서 탑 캔의 구멍에 파단된 안전벤트의 걸림에 의한 가스 배출이 방해되는 것을 구조적으로 해결하기 위한 2종의 노치가 형성된 안전벤트를 포함하는 캡 어셈블리에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, in order to facilitate gas discharge through the safety vent in abnormal conditions such as an increase in internal pressure in a cylindrical secondary battery including a protruding top cap connected to it along the outer circumferential surface of the safety vent, the hole in the top can is placed in the vent condition. There is a high need for a cap assembly including a safety vent in which two types of notches are formed in order to structurally solve the obstruction of gas discharge due to the jamming of the broken safety vent.
한국 등록특허공보 제10-1767347호Korean Patent Publication No. 10-1767347
한국 공개특허공보 제2013-0028384호Korean Patent Publication No. 2013-0028384
한국 공개특허공보 제2013-0033715호Korean Patent Publication No. 2013-0033715
한국 공개특허공보 제2010-0041472호Korean Patent Publication No. 2010-0041472
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하기 위하여 이차전지의 이상 조건시 가스 배출을 위한 2가지 형태 이상의 노치가 형성된 안전벤트를 포함하는 캡 어셈블리를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a cap assembly including a safety vent formed with two or more types of notches for discharging gas in abnormal conditions of a secondary battery in order to solve the problems of the prior art as described above and the technical problems that have been requested from the past do it with
또한, 이차전지의 비정상적인 사용에 의해 고온 현상이 발생시 발화 내지 폭발을 방지하기 위한 벤트 조건에서 파단된 안전벤트가 배출되는 가스의 유체 흐름을 방해하지 않도록 설계된 2종의 노치가 형성된 벤트를 포함하는 캡 어셈블리를 제공하는 것을 목적으로 한다. In addition, when a high temperature phenomenon occurs due to abnormal use of the secondary battery, a safety vent that is broken in a vent condition to prevent ignition or explosion is a cap including a vent having two kinds of notches designed not to interfere with the fluid flow of the discharged gas It aims to provide an assembly.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 2종의 노치가 형성된 벤트를 포함하는 캡 어셈블리는, A cap assembly including a vent formed with two kinds of notches according to the present invention for achieving this object,
전극조립체를 수납하는 원통형 캔의 개방 상단부에 탑재되는 캡 어셈블리로서, 전지의 내압 상승시 파열되면서 가스를 배출하는 안전벤트, 상기 안전벤트의 상부에 탑재되고, 가스 배출을 위한 관통구가 형성되어 있는 상향 돌출형의 탑 캡, 및 상기 안전벤트의 하단에 부착되고 전지의 내압 상승시 전류를 단전시키는 전류차단부재를 포함하고, 상기 안전벤트는 원형의 중심축을 기준으로 소정 반경을 갖는 중앙부(610); 상기 중앙부에서 외측방향으로 연장 형성되는 단차부(620); 상기 중앙부와 상기 단차부 사이에 형성되는 제1절곡부(630) 및 상기 단차부의 외측방향으로 연장 형성되는 외주부(640); 상기 단차부와 상기 외주부 사이에 형성되는 제2절곡부(650)를 포함하며, 하나 이상의 원형노치(660) 및 직선노치(670)가 단차부에만 형성되는 캡 어셈블리로 이루어질 수 있다.A cap assembly mounted on an open upper end of a cylindrical can for accommodating an electrode assembly, a safety vent that ruptures when the internal pressure of the battery rises and discharges gas, is mounted on the safety vent, and a through hole for gas discharge is formed It includes an upwardly protruding top cap, and a current blocking member attached to the lower end of the safety vent to cut off the current when the internal pressure of the battery rises, wherein the safety vent has a
또한, 상기 단차부에 형성되는 하나 이상의 폐회로 및/또는 개회로 형태의 원형 노치 및 상기 원형 노치의 접선과 수직 방향으로 형성된 하나 이상의 수직 노치가 형성될 수 있다. In addition, one or more closed circuit and/or open circuit notch formed in the step portion and one or more vertical notch formed in a direction perpendicular to a tangent of the circular notch may be formed.
또한, 상기 제1절곡부 및/또는 제2절곡부에는 폐회로 또는 개회로 형태의 원형 노치 및 상기 원형 노치의 접선과 수직 방향으로 형성된 하나 이상의 수직 노치가 형성될 수 있다. In addition, a circular notch in the form of a closed circuit or an open circuit and one or more vertical notch formed in a direction perpendicular to a tangent of the circular notch may be formed in the first bent part and/or the second bent part.
또한, 상기 탑 캡에 형성된 한개의 구멍 면적(Ah)에 대한 상기 안전벤트에 형성된 하나 이상의 상기 원형 노치 및 인접하는 2개의 상기 수직 노치에 접하는 상기 단차부의 면적(As)에 대한 배출비(As / Ah)는 1 미만 내지 0.01이상일 수 있다.In addition, the discharge ratio to the area (A s ) of the step portion in contact with the at least one circular notch formed in the safety vent and the adjacent two vertical notches with respect to the area of one hole (A h ) formed in the top cap ( A s / A h ) may be less than 1 to 0.01 or more.
또한, 상기 수직 노치는 상기 탑 캡의 중심부를 기준으로 10도 내지 30도의 간격으로 이격되도록 위치하면서 상기 원형 노치과 직교하도록 형성될 수 있다.In addition, the vertical notch may be formed to be perpendicular to the circular notch while being spaced apart from the center of the top cap by an interval of 10 to 30 degrees.
또한, 상기 수직 노치의 파단은 상기 원형 노치의 파단 이후에 이루어질 수 있다.In addition, the breaking of the vertical notch may be made after the breaking of the circular notch.
또한, 상기 단차부는 상기 전지의 내압 상승시 상기 탑 캡의 구멍 방향으로 변형할 수 있다.In addition, the step portion may be deformed in the direction of the hole of the top cap when the internal pressure of the battery increases.
또한, 상기 안전벤트의 단차부는 나머지 부분과 다른 이종 재질로 이루어질 수 있다.In addition, the step portion of the safety vent may be made of a different material from the rest.
또한, 상기 단차부는 상기 제1절곡부 및 상기 제2절곡부와 결합을 통해 상기 안전벤트를 형성될 수 있다. In addition, the step portion may form the safety vent through coupling with the first bent portion and the second bent portion.
또한, 상기 결합은 별도의 연결 부재 없이 용접에 의해 이루어 질 수 있다. In addition, the coupling may be made by welding without a separate connecting member.
또한, 상기 캡 어셈블리를 포함하는 전지가 이루어질 수 있다.In addition, a battery including the cap assembly may be formed.
또한, 상기 전지의 기술적 특징으로 포함하는 디바이스가 추가적으로 제공될 수 있다. In addition, a device including a technical feature of the battery may be additionally provided.
상기 전지는 상기 캡 어셈블리의 기술적 특징을 포함하는 것은 자명하다. It is obvious that the battery includes the technical features of the cap assembly.
이들 디바이스의 구조 및 그것의 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.Since the structures of these devices and their manufacturing methods are known in the art, detailed description thereof will be omitted herein.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 2종의 노치가 형성된 벤트를 포함하는 캡 어셈블리는 전지의 이상 조건 시 전극조립체에서 발생된 가스의 안전벤트 파단을 통한 탑 캡 구멍으로의 배출이 용이해지는 효과가 있다. As described above, in the cap assembly including the vent having two kinds of notches according to the present invention, gas generated from the electrode assembly is easily discharged into the top cap hole through the safety vent breakage when the battery is abnormal. there is
또한, 안전벤트가 파단으로 오픈 된 후 양극 단자부의 간섭으로 인한 충분한 안전벤트의 리버스 형태를 억제할 수 있는 효과가 있다. In addition, there is an effect that can sufficiently suppress the reverse form of the safety vent due to the interference of the positive terminal part after the safety vent is opened due to breakage.
또한, 전지 내부에서 발생하는 열에너지를 전지케이스 외부로 빠르게 배출할 수 있으므로, 이차전지의 비정상적인 사용에 의해 발생하는 열폭주 현상을 방지할 수 있는 바, 전지셀 열화에 따른 수명 저하를 최소화하여 수명 특성을 향상시키고 안전성이 향상된 이차전지를 제공할 수 있는 효과가 있다.In addition, since thermal energy generated inside the battery can be quickly discharged to the outside of the battery case, thermal runaway phenomenon caused by abnormal use of the secondary battery can be prevented. There is an effect that can improve and provide a secondary battery with improved safety.
또한, 복잡한 벤트 제어 장치가 아닌 기존 원통형 전지의 안전벤트의 형상에 노치 형성을 개선하여 탑 캡의 구멍으로의 가스 배출 특성을 개선할 수 있어 공정비용을 감소시킬 수 있는 효과가 있다. In addition, it is possible to improve the notch formation in the shape of the safety vent of the conventional cylindrical battery rather than a complicated vent control device, thereby improving the gas discharge characteristic through the hole of the top cap, thereby reducing the process cost.
도 1은 일반적인 젤리 롤형 전극조립체를 포함하는 원통형 전지 사시도이다.
도 2는 일반적인 젤리 롤형 전극조립체를 포함하는 원통형 전지의 상부 구조 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 젤리 롤형 전극조립체를 포함하는 원통형 전지의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 노치가 형성되기 전의 안전벤트 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 단차부에 노치가 형성된 안전벤트 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 절곡부에 노치가 형성된 안전벤트 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 안전벤트와 탑 캡의 결합도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 젤리 롤형 전극조립체를 포함하는 원통형 전지의 벤트 조건시 안전 벤트의 벤트스크랩이 배출되는 모식도이다.
도 9는 일반적인 젤리 롤형 전극조립체를 포함하는 원통형 전지의 벤트 조건시 탑 캔의 구멍의 안전 벤트가 막히는 사진이다.
도 10은 일반적인 젤리 롤형 전극조립체를 포함하는 원통형 전지의 벤트 조건시 탑 캔의 구멍의 안전 벤트가 막히는 단면 사진이다.1 is a perspective view of a cylindrical battery including a general jelly roll-type electrode assembly.
2 is a cross-sectional view of the upper structure of a cylindrical battery including a general jelly roll-type electrode assembly.
3 is a cross-sectional view of a cylindrical battery including a jelly roll-type electrode assembly according to an embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view of the safety vent before the notch is formed according to an embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view of a safety vent in which a notch is formed in a step portion according to an embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view of a safety vent in which a notch is formed in a bent portion according to an embodiment of the present invention.
7 is a view showing a combination of a safety vent and a top cap according to an embodiment of the present invention.
8 is a schematic diagram illustrating that the vent scrap of the safety vent is discharged under the vent condition of the cylindrical battery including the jelly roll-type electrode assembly according to an embodiment of the present invention.
9 is a photograph in which the safety vent of the hole of the top can is blocked under the vent condition of a cylindrical battery including a general jelly roll-type electrode assembly.
10 is a cross-sectional photograph in which the safety vent of the hole of the top can is blocked under the vent condition of a cylindrical battery including a general jelly roll-type electrode assembly.
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 of ordinary skill in the art to which the present invention pertains 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 the 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 it is said that a certain part is connected to another part, it 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 any 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 일반적인 젤리 롤형 전극조립체를 포함하는 원통형 전지 사시도이다. 1 is a perspective view of a cylindrical battery including a general jelly roll-type electrode assembly.
도 1을 참조하면, 종래 일반적인 원통형 이차 전지의 캔을 포함한 전지의 구성이 도시 되는바, 도 1에는 젤리 롤형 전극조립체가 삽입된 상태의 원통 형상의 일반적인 캔의 단면도를 도시되어 있다. Referring to FIG. 1 , the configuration of a battery including a can of a conventional cylindrical secondary battery is shown. FIG. 1 is a cross-sectional view of a general cylindrical can with a jelly roll-type electrode assembly inserted therein.
도 2는 일반적인 젤리 롤형 전극조립체를 포함하는 원통형 전지의 상부 구조 단면도이다.2 is a cross-sectional view of the upper structure of a cylindrical battery including a general jelly roll-type electrode assembly.
도 2에서 보면, 이차전지(100)는 원통형 캔(200), 캔(200)의 내부에 수용되는 젤리-롤형의 전극조립체(300), 및 캔(200)의 상부에 결합되는 캡 어셈블리(400)로 구성되어 있다.Referring to FIG. 2 , the
전극조립체(300)는 양극(310)과 음극(320) 사이에 분리막(330)을 개재한 상태로 젤리-롤형으로 감은 구조로 되어 있으며, 양극(310)에는 양극 탭(340)이 부착되어 캡 어셈블리(400)에 접속되어 있고, 음극(320)에는 음극 탭이 부착되어 캔(200)의 하단에 접속되어 있다.The
캡 어셈블리(400)는 양극 단자를 형성하는 상단의 탑 캡(410), 전지 내부의 온도 상승시 전지저항이 크게 증가하여 전류를 차단하는 PTC 소자(positive temperature coefficient element; 420), 전지 내부의 압력 상승시 전류를 차단하거나 및/또는 가스를 배기하는 안전벤트(600), 특정 부분을 제외하고 안전벤트(430)를 캡 플레이트(450)로부터 전기적으로 분리시키는 절연부재(440), 양극(310)에 연결된 양극 탭(340)이 접속되어 있는 캡 플레이트(450)가 순차적으로 적층되어 있는 구조로 되어 있다.The
그러나, 이러한 구조의 이차전지는 순간적으로 높은 출력을 제공하기 어려울 뿐만 아니라, 진동 등과 같은 외부 충격시 접촉면의 저항이 증가되어 균일한 출력을 제공하기 어려운 것으로 확인되었다. 구체적으로 PTC 소자(420)는 일반적으로 상온에서도 대략 7 ~ 32 mΩ 정도의 전기 저항을 나타내며 더욱이 온도의 상승으로 가파른 저항 상승을 유발한다. 따라서, 순간적으로 높은 출력을 제공하는데 큰 저해요인으로 작용할 수 있다. 또한, 진동 등의 외부 충격시 상단 캡(41), PTC 소자(42), 안전벤트(43) 및 캡 플레이트(45)의 접촉면은 접촉이 끊어질 수 있다. However, it was confirmed that the secondary battery having such a structure is difficult to provide instantaneous high output, and the resistance of the contact surface is increased during external shock such as vibration, so that it is difficult to provide uniform output. In detail, the PTC element 420 generally exhibits an electrical resistance of about 7 to 32 mΩ even at room temperature, and further, a steep increase in resistance is caused by an increase in temperature. Therefore, it may act as a big hindrance factor in providing instantaneous high output. In addition, the contact surfaces of the upper cap 41 , the PTC element 42 , the safety vent 43 , and the cap plate 45 may be cut off during external impact such as vibration.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 젤리 롤형 전극조립체를 포함하는 원통형 전지의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of a cylindrical battery including a jelly roll-type electrode assembly according to an embodiment of the present invention.
전류차단 부재(700)는 측면에 가스가 배출되는 구멍이 다수 형성되어 있고, 중앙부는 위쪽으로 돌출되어 돌출부를 이루고 있으며, 돌출부는 전류차단 부재로부터 용이하게 분리 가능하도록 되어 있고 안전벤트의 밑면과 용접 부착된 구조로 되어 있다.The
본 발명의 안전벤트의 노치는 상기 안전벤트의 단차부(620)에만 형성될 수 있다. 이러한 기술적 구성은 통상의 원통형 전지의 안전벤트 구성에서 벤트시 탑 캔의 배출 구멍을 형태가 변형된 안전벤트가 막거나 걸려서 가스 배출이 원활이 되지 못하는 것을 해결하기 위한 구성이다. 보다 자세한 설명은 도 4에 기초로 한다.The notch of the safety vent of the present invention may be formed only in the stepped
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 노치가 형성되기 전의 안전벤트 단면도이다.4 is a cross-sectional view of the safety vent before the notch is formed according to an embodiment of the present invention.
도 4를 살펴보면, 상기 안전벤트는 원형의 중심축을 기준으로 소정 반경을 갖는 중앙부(610); 상기 중앙부에서 외측방향으로 연장 형성되는 단차부(620); 상기 중앙부와 상기 단차부 사이에 형성되는 제1절곡부(630) 및 상기 단차부의 외측방향으로 연장 형성되는 외주부(640); 상기 단차부와 상기 외주부 사이에 형성되는 제2절곡부(650)를 포함하며, 하나 이상의 원형노치(660) 및 직선노치(670)가 단차부에 형성될 수 있다.4, the safety vent has a
도 4에서 노치가 형성될 수 있는 안전벤트의 영역은 단차부에 한정되는 것이 적절하다. 추가적으로 제1절곡부 및/또는 제2절곡부에 형성될 수 있다. 이러한 기술적 근거는 이차전지의 내압 상승등의 이상조건에서 안전벤트의 노치부의 파단에 의한 오픈 이후 탑 캡의 양극 단자부의 구조적 방해에 의한 파단된 안전벤트가 탑 캡의 구멍에 걸려서 가스 배출을 위한 통로 확보가 어려운 환경이다. It is appropriate that the area of the safety vent in which the notch can be formed in FIG. 4 is limited to the step portion. Additionally, the first bent portion and/or the second bent portion may be formed. This technical basis is based on the fact that, under abnormal conditions such as an increase in internal pressure of the secondary battery, after opening due to the breakage of the notch of the safety vent, the broken safety vent due to structural interference of the positive terminal of the top cap is caught in the hole of the top cap and is a passage for gas discharge. It is a difficult environment to secure.
이러한 근본적인 문제는 안전벤트의 벤트 크기가 양극 단자부의 크기보다 큰 것에 기인한다. This fundamental problem is due to the vent size of the safety vent being larger than the size of the positive terminal part.
따라서 안전벤트의 단차부에 노치를 형성하여 벤트 상황시 원활한 가스 배출이 이루어지도록 안전벤트상에 노치를 형성하는 것이 본 발명의 핵심적인 기술 구성이다.Therefore, it is a key technical configuration of the present invention to form a notch on the safety vent to smoothly discharge gas in a vent situation by forming a notch in the step portion of the safety vent.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 단차부에 노치가 형성된 안전벤트 단면도이다.5 is a cross-sectional view of a safety vent in which a notch is formed in a step portion according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 절곡부에 노치가 형성된 안전벤트 단면도이다.6 is a cross-sectional view of a safety vent in which a notch is formed in a bent portion according to an embodiment of the present invention.
도 5를 살펴보면, 단차부에 형성된 노치의 형태를 확인할 수 있다. Referring to FIG. 5 , the shape of the notch formed in the step portion can be confirmed.
전극조립체를 수납하는 원통형 캔의 개방 상단부에 탑재되는 캡 어셈블리로서, 전지의 내압 상승시 파열되면서 가스를 배출하는 안전벤트, 상기 안전벤트의 상부에 탑재되고, 가스 배출을 위한 관통구가 형성되어 있는 상향 돌출형의 탑 캡, 및 상기 안전벤트의 하단에 부착되고 전지의 내압 상승시 전류를 단전시키는 전류차단부재를 포함하고, 상기 안전벤트는 원형의 중심축을 기준으로 소정 반경을 갖는 중앙부(610); 상기 중앙부에서 외측방향으로 연장 형성되는 단차부(620); 상기 중앙부와 상기 단차부 사이에 형성되는 제1절곡부(630) 및 상기 단차부의 외측방향으로 연장 형성되는 외주부(640); 상기 단차부와 상기 외주부 사이에 형성되는 제2절곡부(650)를 포함하며, 하나 이상의 원형노치(660) 및 직선노치(670)가 단차부에만 형성되는 캡 어셈블리로 이루어질 수 있다.A cap assembly mounted on an open upper end of a cylindrical can for accommodating an electrode assembly, a safety vent that ruptures when the internal pressure of the battery rises and discharges gas, is mounted on the safety vent, and a through hole for gas discharge is formed It includes an upwardly protruding top cap, and a current blocking member attached to the lower end of the safety vent to cut off the current when the internal pressure of the battery rises, wherein the safety vent has a
상기 원형노치는 원형, 타원형, 다각형 형태로 변형될 수 있음은 자명하다. 벤트 조건시 안전벤트가 원활히 파단될 수 있다면 원형노치의 형태는 제한되지 않는다. 바람직하게는 원형이 가장 적절하다.It is apparent that the circular notch may be transformed into a circular shape, an oval shape, or a polygonal shape. The shape of the circular notch is not limited as long as the safety vent can be smoothly broken under the vent condition. Preferably, a circular shape is most suitable.
또한, 상기 단차부에 형성되는 하나 이상의 폐회로 및/또는 개회로 형태의 원형 노치 및 상기 원형 노치의 접선과 수직 방향으로 형성된 하나 이상의 수직 노치가 형성될 수 있다. In addition, one or more closed circuit and/or open circuit notch formed in the step portion and one or more vertical notch formed in a direction perpendicular to a tangent of the circular notch may be formed.
또한, 상기 제1절곡부 및/또는 제2절곡부에는 폐회로 또는 개회로 형태의 원형 노치 및 상기 원형 노치의 접선과 수직 방향으로 형성된 하나 이상의 수직 노치가 형성될 수 있다. In addition, a circular notch in the form of a closed circuit or an open circuit and one or more vertical notch formed in a direction perpendicular to a tangent of the circular notch may be formed in the first bent part and/or the second bent part.
또한, 상기 탑 캡에 형성된 한개의 구멍 면적(Ah)에 대한 상기 안전벤트에 형성된 하나 이상의 상기 원형 노치 및 인접하는 2개의 상기 수직 노치에 접하는 상기 단차부의 면적(As)에 대한 배출비(As / Ah)는 1 미만 내지 0.01이상일 수 있다.In addition, the discharge ratio to the area (A s ) of the step portion in contact with the at least one circular notch formed in the safety vent and the adjacent two vertical notches with respect to the area of one hole (A h ) formed in the top cap ( A s / A h ) may be less than 1 to 0.01 or more.
상기 배출비는 바람직하게는 0.7 내지 0.05 일수 있으며, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 0.1일 수 있다. 상기 조건을 벗어나면 벤트 조건시 파단으로 생성된 벤트스크랩이 원활히 배출될 수 없다.The discharge ratio may be preferably 0.7 to 0.05, more preferably 0.5 to 0.1. If the above conditions are exceeded, the bent scrap generated by fracture during the vent condition cannot be smoothly discharged.
하나 이상의 상기 원형 노치 및 상기 수직 노치에 접하는 상기 단차부의 크기는 상기 탑 캡의 구멍 크기 보다 작을 수 있다.A size of the step portion in contact with the at least one circular notch and the vertical notch may be smaller than a size of a hole of the top cap.
또한, 상기 수직 노치는 상기 탑 캡의 중심부를 기준으로 10도 내지 30도의 간격으로 이격되도록 위치하면서 상기 원형 노치과 직교하도록 형성될 수 있다.In addition, the vertical notch may be formed to be perpendicular to the circular notch while being spaced apart from the center of the top cap by an interval of 10 to 30 degrees.
상기 각도 간격보다 넓다면 파단시 생성되는 벤트스크랩이 탑 캡의 구멍보다 커서 실질적인 가스 배출 방해요소로 작용할 수 있다. If it is wider than the angular gap, the vent scrap generated during breakage is larger than the hole of the top cap, and thus may act as a substantial degassing factor.
또한, 상기 수직 노치의 파단은 상기 원형 노치의 파단 이후에 이루어질 수 있다.In addition, the breaking of the vertical notch may be made after the breaking of the circular notch.
상기 수직 노치의 깊이(Vd)에 대한 원형 노치의 깊이(Cd)에 대한 노치비(Vd/Cd)는 0.1 내지 1일 수 있다. 바람직하게는 0.5 내지 1일 수 있으며 더욱 바람직하게는 0.7 내지 1 미만일 수 있다. 상기 조건을 벗어나면 벤트 조건시 상기 단차부에서 파단되어 상기 탑 캡의 구멍을 통해 배출되는 벤트스크랩이 용이하게 안전벤트로부터 분리되지 않을 수 있다.A notch ratio (V d /C d ) to a depth (C d ) of a circular notch to a depth (V d ) of the vertical notch may be 0.1 to 1. Preferably, it may be 0.5 to 1, and more preferably, it may be 0.7 to less than 1. If the above conditions are exceeded, the vent scrap, which is broken at the step portion and discharged through the hole of the top cap under the vent condition, may not be easily separated from the safety vent.
상기 파단 조건의 압력은 18kgf/cm2 ~ 26kgf/cm2 일 수 있다.The pressure of the breaking condition may be 18kgf/cm 2 to 26kgf/cm 2 .
또한, 상기 단차부는 상기 전지의 내압 상승시 상기 탑 캡의 구멍 방향으로 변형할 수 있다.In addition, the step portion may be deformed in the direction of the hole of the top cap when the internal pressure of the battery increases.
또한, 상기 안전벤트의 단차부는 나머지 부분과 다른 이종 재질로 이루어질 수 있다.In addition, the step portion of the safety vent may be made of a different material from the rest.
또한, 상기 단차부는 상기 제1절곡부 및 상기 제2절곡부와 결합을 통해 상기 안전벤트를 형성될 수 있다. In addition, the step portion may form the safety vent through coupling with the first bent portion and the second bent portion.
또한, 상기 결합은 별도의 연결 부재 없이 용접에 의해 이루어 질 수 있다. In addition, the coupling may be made by welding without a separate connecting member.
또한, 상기 캡 어셈블리를 포함하는 전지가 이루어질 수 있다.In addition, a battery including the cap assembly may be formed.
또한, 상기 전지의 기술적 특징을 포함하는 디바이스가 추가적으로 제공될 수 있다. In addition, a device including the technical characteristics of the battery may be additionally provided.
(실시예 1)(Example 1)
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 안전벤트와 탑 캡의 결합도이다.7 is a view showing a combination of a safety vent and a top cap according to an embodiment of the present invention.
도 7을 살펴보면 안전벤트에 형성된 하나 이상의 상기 원형 노치 및 인접하는 2개의 상기 수직 노치에 접하는 상기 단차부는 전지의 내압 상승등의 이상조건시 파단되면서 벤트 스크랩을 형성할 수 있는데, 상기 벤트스크랩의 면적은 상기 탑 캡의 구멍 면적보다 작게 형성되어야 한다.Referring to FIG. 7 , the one or more circular notches formed in the safety vent and the step portions in contact with the two adjacent vertical notches may be fractured under abnormal conditions such as an increase in internal pressure of the battery to form a vent scrap, the area of the vent scrap should be formed smaller than the hole area of the top cap.
또한 직선노치의 형태 변형에 의한 벤트스크랩의 다양한 형상 변형도 가능할 수 있다. 상기 직선노치는 원활한 파단을 위하여 물결형태로 형성될 수 있다.In addition, various shape deformation of the bent scrap by the deformation of the shape of the straight notch may be possible. The straight notch may be formed in a wave shape for smooth fracture.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 젤리 롤형 전극조립체를 포함하는 원통형 전지의 벤트 조건시 안전 벤트의 벤트스크랩이 배출되는 모식도이다.8 is a schematic diagram illustrating that the vent scrap of the safety vent is discharged under the vent condition of the cylindrical battery including the jelly roll-type electrode assembly according to an embodiment of the present invention.
따라서, 안전벤트의 벤트 조건시 파단된 벤트 스크랩이 탑 캡의 구멍을 통해 외부로 배출될 수 있다.Accordingly, the vent scrap, which is broken under the vent condition of the safety vent, may be discharged to the outside through the hole of the top cap.
(비교예 1)(Comparative Example 1)
도 9는 일반적인 젤리 롤형 전극조립체를 포함하는 원통형 전지의 벤트 조건시 탑 캔의 구멍의 안전 벤트가 막히는 사진이다.9 is a photograph showing that the safety vent of the hole of the top can is blocked under the vent condition of a cylindrical battery including a general jelly roll-type electrode assembly.
도 9을 살펴보면 벤트 조건시 노치로 파단되어 형성된 벤트 구멍을 확인할 수 있으며, 안전벤트의 상당부분이 벤트시 탑 캡의 구멍을 막고 있어 실질적인 가스 배출이 원활하지 못한 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 9 , it can be seen that a vent hole formed by breaking with a notch under the vent condition is confirmed, and a substantial portion of the safety vent blocks the hole of the top cap during venting, so it can be confirmed that actual gas discharge is not smooth.
도 10은 일반적인 젤리 롤형 전극조립체를 포함하는 원통형 전지의 벤트 조건시 탑 캔의 구멍의 안전 벤트가 막히는 단면 사진이다.10 is a cross-sectional photograph in which the safety vent of the hole of the top can is blocked under the vent condition of a cylindrical battery including a general jelly roll-type electrode assembly.
단면도를 통해 더 자세히 상기 문제점을 확인할 수 있다. 벤트 조건시 파단된 노치로 형성된 벤트를 확인할 수 있으나, 벤트시 탑 캡 구멍을 막는 상부 안전벤트 및 하부 안전벤트를 명확히 확인할 수 있어 원활한 가스 배출이 어렵다는 것을 파악할 수 있다.The above problem can be identified in more detail through a cross-sectional view. In the vent condition, the vent formed by the broken notch can be checked, but the upper safety vent and the lower safety vent blocking the top cap hole can be clearly identified during venting, so it can be understood that smooth gas discharge is difficult.
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 content.
1: 원통형 캔
2: 플레이트부
3: 탑 캡
4: 가스켓
5: 젤리롤
6: 비딩부
100: 이차전지
200: 원통형 캔
300: 전극조립체
310: 양극
320: 음극
330: 분리막
340: 양극탭
400: 캡 어셈블리
410: 탑 캡
420: PTC 소자
440: 절연부재
450: 캡 플레이트
500: 가스켓
600: 안전벤트
610: 중앙부
620: 단차부
621: 벤트스크랩
630: 제1절곡부
640: 외주부
650: 제2절곡부
660: 원형노치
670: 직선노치
700: 전류차단부재1: Cylindrical can
2: plate part
3: top cap
4: gasket
5: Jelly Roll
6: beading part
100: secondary battery
200: cylindrical can
300: electrode assembly
310: positive electrode
320: cathode
330: separator
340: positive electrode tab
400: cap assembly
410: top cap
420: PTC element
440: insulating member
450: cap plate
500: gasket
600: safety vent
610: central part
620: step part
621: bent scrap
630: first bent part
640: outsider
650: second bent part
660: circular notch
670: straight notch
700: current blocking member
Claims (11)
전지의 내압 상승시 파열되면서 가스를 배출하는 안전벤트, 상기 안전벤트의 상부에 탑재되고, 가스 배출을 위한 관통구가 형성되어 있는 상향 돌출형의 탑 캡, 및 상기 안전벤트의 하단에 부착되고 전지의 내압 상승시 전류를 단전시키는 전류차단부재를 포함하고,
상기 안전벤트는 원형의 중심축을 기준으로 소정 반경을 갖는 중앙부; 상기 중앙부에서 외측방향으로 연장 형성되는 단차부; 상기 중앙부와 상기 단차부 사이에 형성되는 제1절곡부 및 상기 단차부의 외측방향으로 연장 형성되는 외주부; 상기 단차부와 상기 외주부 사이에 형성되는 제2절곡부를 포함하며,
하나 이상의 원형노치 및 직선노치가 단차부에만 형성되며,
상기 탑 캡에 형성된 한개의 구멍 면적(Ah)에 대한 상기 안전벤트에 형성된 하나 이상의 상기 원형 노치 및 인접하는 2개의 수직 노치에 접하는 상기 단차부의 면적(As)에 대한 배출비(As / Ah)는 1 미만 내지 0.01이상이고,
수직 노치의 깊이(Vd)에 대한 원형 노치의 깊이(Cd)에 대한 노치비(Vd/Cd)는 0.1 내지 1이며,
벤트조건시 상기 단차부에서 파단되어 상기 탑 캡의 구멍을 통해 배출되는 밴트스크랩을 포함하는 캡 어셈블리.A cap assembly mounted on an open upper end of a cylindrical can for accommodating an electrode assembly, comprising:
A safety vent for discharging gas while rupturing when the internal pressure of the battery rises, an upwardly protruding top cap mounted on the safety vent and having a through hole for discharging gas, and a battery attached to the lower end of the safety vent Including a current blocking member that cuts off the current when the withstand voltage of
The safety vent may include: a central portion having a predetermined radius based on a central axis of a circle; a step portion extending outwardly from the central portion; a first bent portion formed between the central portion and the step portion and an outer peripheral portion extending outwardly of the step portion; It includes a second bent portion formed between the step portion and the outer peripheral portion,
At least one circular notch and a straight notch are formed only in the step portion,
Discharge ratio (A s / A h ) is less than 1 to 0.01 or more,
The notch ratio (V d /C d ) to the depth (C d ) of the circular notch to the depth (V d ) of the vertical notch is 0.1 to 1,
A cap assembly comprising a bent scrap that is broken at the step portion under a vent condition and discharged through a hole of the top cap.
상기 단차부에 형성되는 하나 이상의 폐회로 및 개회로 형태의 원형 노치 및 상기 원형 노치의 접선과 수직 방향으로 형성된 하나 이상의 수직 노치가 형성되는 캡 어셈블리. According to claim 1,
At least one closed-circuit and open-circuit circular notch formed in the step portion and at least one vertical notch formed in a direction perpendicular to a tangent of the circular notch are formed.
상기 제1절곡부 또는 제2절곡부에는 폐회로 또는 개회로 형태의 원형 노치 및 상기 원형 노치의 접선과 수직 방향으로 형성된 하나 이상의 수직 노치가 형성되는 캡 어셈블리. According to claim 1,
A cap assembly having a circular notch in the form of a closed circuit or an open circuit and at least one vertical notch formed in a direction perpendicular to a tangent of the circular notch in the first bent part or the second bent part.
상기 수직 노치는 상기 탑 캡의 중심부를 기준으로 10도 내지 30도의 간격으로 이격되도록 위치하면서 상기 원형 노치과 직교하도록 형성된 캡 어셈블리.4. The method of claim 2 or 3,
The vertical notch is positioned to be spaced apart from the center of the top cap at an interval of 10 to 30 degrees and is formed to be perpendicular to the circular notch.
상기 수직 노치의 파단은 상기 원형 노치의 파단 이후에 이루어지는 캡 어셈블리.4. The method of claim 2 or 3,
The breaking of the vertical notch is made after the breaking of the circular notch.
상기 단차부는 상기 전지의 내압 상승시 상기 탑 캡의 구멍 방향으로 변형하는 캡 어셈블리.4. The method of claim 2 or 3,
The step portion is a cap assembly that deforms in the direction of the hole of the top cap when the internal pressure of the battery rises.
상기 안전벤트의 단차부는 나머지 부분과 다른 이종 재질로 이루어진 캡 어셈블리.According to claim 1,
The step portion of the safety vent is made of a different material from the rest of the cap assembly.
상기 단차부는 상기 제1절곡부 및 상기 제2절곡부와 결합을 통해 상기 안전벤트를 형성하는 캡 어셈블리.9. The method of claim 8,
The step portion is a cap assembly for forming the safety vent through coupling with the first bent portion and the second bent portion.
상기 결합은 별도의 연결 부재 없이 용접에 의해 이루어지는 캡 어셈블리.10. The method of claim 9,
The coupling is a cap assembly made by welding without a separate connecting member.
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