KR102421803B1 - 이차전지용 캡 조립체 및 이를 포함하는 이차전지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이차전지용 캡 조립체 및 이를 포함하는 이차전지에 관한 것으로, 본 발명에 따른 이차전지용 캡 조립체는, 배출구가 형성된 단자를 형성하는 탑 캡과, 상기 탑 캡의 하부에 위치되어, 전지의 내압 증가 시 형상이 상기 탑 캡 방향으로 역전되며 파열되도록 노치가 형성된 안전 벤트와, 상기 안전 벤트의 하부에 위치되고, 상기 안전 벤트와 접속되는 중앙부 및 접속되지 않는 외각부를 포함하는 전류 차단부재, 및 상기 전류 차단부재의 외주면을 감싸며, 상기 안전 벤트와 상기 전류 차단부재의 외주면 사이를 절연시키는 차단부재 가스켓을 포함하고, 상기 전류 차단부재는 외부단락으로인한 발열로 상기 차단부재 가스켓의 멜팅 시에도 외주면과 상기 안전 벤트 사이가 절연되도록, 상기 차단부재 가스켓과 대면되는 위치에 구비되는 내열성 절연부재를 더 포함한다.
Description
본 발명은 이차전지용 캡 조립체 및 이를 포함하는 이차전지에 관한 것이다.
이차 전지는 일차 전지와는 달리 재충전이 가능하고, 또 소형 및 대용량화 가능성으로 인해 근래에 많이 연구 개발되고 있다. 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차 전지의 수요가 급격하게 증가하고 있다.
특히, 리튬 이차 전지는 작동 전압이 3.6V로서, 전자 장비의 전원으로 많이 사용되는 니켈-카드뮴 전지 또는 니켈-수소 전지보다 약 3배의 용량을 가지며, 단위 중량당 에너지 밀도가 높기 때문에 그 활용 정도가 급속도로 증가되는 추세에 있다.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 또한, 리튬 이차 전지는 각형 전지, 원통형 전지, 파우치형 전지로 구분될 수 있다.
또한, 리튬 이온 이차 전지는 양극/세퍼레이터/음극이 순차적으로 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재를 구비한다. 그리고, 각형 또는 원통형 이차 전지의 외장재는 개방단이 형성된 케이스 및 케이스의 개방단에 밀봉 결합되는 캡 조립체를 구비한다.
본 발명의 하나의 관점은 이차전지의 외부단락으로 인한 캡 조립체의 발열 시, 전류 차단부재와 안전 벤트 사이의 절연부위가 멜팅(Melting)되어, 내압 증가시 전기 접속의 차단기능이 발휘되지 못하는 것을 방지할 수 있는 이차전지용 캡 조립체 및 이를 포함하는 이차전지를 제공하기 위한 것이다.
아울러, 본 발명의 다른 관점은 이차전지의 외부단락으로 인한 캡 조립체의 발열 시, 캡 조립체와 캔(Can) 사이를 밀봉하는 메인 가스켓이 멜팅(Melting)되지 않도록 열 전달을 차단할 수 있는 이차전지용 캡 조립체 및 이를 포함하는 이차전지를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 캡 조립체는, 배출구가 형성된 단자를 형성하는 탑 캡과, 상기 탑 캡의 하부에 위치되어, 전지의 내압 증가 시 형상이 상기 탑 캡 방향으로 역전되며 파열되도록 노치가 형성된 안전 벤트와, 상기 안전 벤트의 하부에 위치되고, 상기 안전 벤트와 접속되는 중앙부 및 접속되지 않는 외각부를 포함하는 전류 차단부재, 및 상기 전류 차단부재의 외주면을 감싸며, 상기 안전 벤트와 상기 전류 차단부재의 외주면 사이를 절연시키는 차단부재 가스켓을 포함하고, 상기 전류 차단부재는 외부단락으로인한 발열로 상기 차단부재 가스켓의 멜팅 시에도 외주면과 상기 안전 벤트 사이가 절연되도록, 상기 차단부재 가스켓과 대면되는 위치에 구비되는 내열성 절연부재를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는, 전극 조립체와, 상기 전극 조립체가 수용되는 수용부가 일측으로 개방된 캔, 및 상기 캔의 일측을 덮는 캡 조립체를 포함하는 이차전지로서, 상기 캡 조립체는 배출구가 형성된 단자를 형성하는 탑 캡과, 상기 탑 캡의 하부에 위치되어, 상기 이차전지의 내압 증가 시 벤딩형상이 상기 탑 캡 방향으로 역전되며 파열되도록 노치가 형성된 안전 벤트와, 상기 안전 벤트의 하부에 위치되고, 상기 안전 벤트와 접속되는 중앙부 및 접속되지 않는 외각부를 포함하는 전류 차단부재, 및 상기 전류 차단부재의 외주면을 감싸며, 상기 안전 벤트와 상기 전류 차단부재의 외주면 사이를 절연시키는 차단부재 가스켓을 포함하고, 상기 전류 차단부재는 외부단락으로인한 발열로 상기 차단부재 가스켓의 멜팅 시에도 외주면과 상기 안전 벤트 사이가 절연되도록, 상기 차단부재 가스켓과 대면되는 위치에 구비되는 내열성 절연부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 이차전지의 외부단락 시, 캡 조립체의 발열로 인하여 전류 차단부재와 안전 벤트 사이에 절연부위가 멜팅되어도, 내열성 절연부재를 더 구비하여 전류 차단부재와 안전 벤트 사이에 비정상 접속이 일어나는 것을 방지할 수 있다. 특히, 전류 차단부재와 안전 벤트 사이를 절연하는 차단부재 가스켓이 멜팅되어도, 차단부재 가스켓과 대면되는 전류 차단부재 부분에 내열성 절연부재가 위치되어, 전류 차단부재와 안전 벤트 사이에 비정상 접속이 일어나는 것을 완전히 차단할 수 있다. 이에 따라, 전지 내압 증가로 인하여 안전 벤트의 형상이 역전되며 전류 차단부재와 안전 벤트 사이의 접합부분이 이격될 때, 절연부위로 비정상 접속이 일어나며 전류차단기능이 상실되는 문제를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 벤트 내열부재를 메인 가스켓과 대면되는 캡 조립체 부분에 구비시켜, 이차전지의 외부단락으로 인한 캡 조립체의 발열 시, 캡 조립체와 캔(Can) 사이를 밀봉하는 메인 가스켓이 멜팅되지 않도록 열 전달을 차단할 수 있다. 이에 따라, 메인 가스켓이 멜팅되어 음극의 캔 및 양극의 캡 조립체의 접촉으로인한 쇼트(Short) 발생을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 캡 조립체가 설치되는 이차전지를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 캡 조립체를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 캡 조립체에서 전류 차단부재를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 캡 조립체에서 전류 차단부재를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지용 캡 조립체를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지용 캡 조립체에서 벤트 내열부재의 일례의 설치상태 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지용 캡 조립체에서 벤트 내열부재의 다른 예의 설치상태 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 캡 조립체를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 캡 조립체에서 전류 차단부재를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 캡 조립체에서 전류 차단부재를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지용 캡 조립체를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지용 캡 조립체에서 벤트 내열부재의 일례의 설치상태 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지용 캡 조립체에서 벤트 내열부재의 다른 예의 설치상태 나타낸 단면도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 캡 조립체가 설치되는 이차전지를 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 캡 조립체를 나타낸 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 캡 조립체(100)는 전극 조립체(20)가 내장되는 이차전지(1)의 외각에 위치되는 탑 캡(110)과, 탑 캡(110)의 하부에 위치된 안전 벤트(120)와, 안전 벤트(120)의 하부에 위치된 전류 차단부재(130), 및 전류 차단부재(130)의 외주면(135)을 감싸는 차단부재 가스켓(150)을 포함하고, 전류 차단부재(130)는 차단부재 가스켓(150)과 대면되는 위치에 구비되는 내열성 절연부재(132)를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 캡 조립체(100)는 캡 조립체(100)와 캔(10) 사이를 밀봉 및 절연하는 메인(Main) 가스켓(140)을 더 포함할 수 있다.
이하에서, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예인 이차전지용 캡 조립체(100)에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 탑 캡(110)은 전극 조립체(20)가 내장되는 이차전지(1)의 외각에 위치되어, 배출구(111)가 형성된 단자를 형성할 수 있다.
또한, 탑 캡(Top cap)(110)은 배출구(111)가 형성되어, 이차전지(1)의 최외각에 위치될 수 있다.
아울러, 탑 캡(110)은 상단에 돌출된 단자를 형성하고, 이차전지(1)의 내부에 수용된 전극 조립체(20)와 전기적으로 연결되어 양극 단자 또는 음극 단자를 형성할 수 있다.
안전 벤트(120)는 탑 캡(110) 보다 이차전지(1)의 내측에 위치되어, 이차전지(1)의 내압 증가 시 형상이 탑 캡(110) 방향으로 역전되며 파열되도록 노치(121)가 형성될 수 있다. 여기서, 안전 벤트(120)는 전류 차단부재(130) 방향으로 벤딩(Bending)된 형상으로 구비되어 전류 차단부재(130)와 접촉되고, 이차전지(1)의 내압 증가 시 노치(121)를 중심으로 탑 캡(110) 방향으로 역전된 형상으로 벤딩되며 전류 차단부재(130)와 접촉이 해제될 수 있다.
또한, 안전 벤트(120)는 탑 캡(110)의 배출구(111)를 개방 및 폐쇄할 수 있다. 여기서, 탑 캡(110)의 배출구(111)와 이차전지(1) 내부를 연결하는 통로 상에 안전 벤트(120)가 위치된다. 이에 따라, 안전 벤트(120)에 형성된 노치(121)의 파열 전에는 탑 캡(110)의 배출구(111)가 안전 벤트(120)에 의해 폐쇄되고, 이차전지(1)의 내압 상승으로 안전 벤트(120)의 노치(121)가 파열되면 탑 캡(110)의 배출구(111)가 개방될 수 있다.
아울러, 안전 벤트(120)의 노치(121)는 제1 노치(121a) 및 제2 노치(121b)를 포함할 수 있다. 제1 노치(121a)는 예를 들어 원 또는 원호의 라인을 따라 형성되고, 제2 노치(121b)는 제1 노치(121a) 보다 반지름이 큰 원 또는 원호의 라인을 따라 형성될 수 있다. 이때, 이차전지(1)의 내압 증가 시 제2 노치(121b)를 중심으로 안전 벤트(120)의 중심부가 탑 캡(110) 방향으로 이동되며, 제1 노치(121a)가 형성된 부분이 파열될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 캡 조립체에서 전류 차단부재를 나타낸 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 캡 조립체에서 전류 차단부재를 나타낸 사시도이다.
도 2 내지 도 4를 참고하면, 전류 차단부재(130)는 안전 벤트(120)의 하부에 위치되고, 안전 벤트(120)와 접속되는 중앙부(133) 및 접속되지 않는 외각부(134)를 포함할 수 있다.
아울러, 전류 차단부재(130)는 중앙부(133)의 상단이 안전 벤트(120)의 중앙부(123)의 하단과 접촉되고, 내압 증가 시 안전 벤트(120)의 중앙부(123)가 탑 캡(110) 방향으로 이동되며 안전 벤트(120)와 전류 차단부재(130)의 접촉이 해제됨으로서 전기적 연결이 해제될 수 있다. 이때, 전류 차단부재(130)와 안전 벤트(120)는 용접에 의해 상호 접촉이 유지될 수 있고, 내압 증가 시 용접으로 고정된 부분이 떨어져 안전 벤트(120)와 전류 차단부재(130)가 상호 이격되며 접촉이 해제될 수 있다. 한편, 전류 차단부재(130)에는 전극 조립체(20)가 위치된 하부에서 안전 벤트(120)가 위치된 상부로 가스가 이동될 수 있도록 배출홀(136)이 형성될 수 있다.
한편, 전류 차단부재(130)는 외부단락으로 인한 발열로 차단부재 가스켓(150)의 멜팅 시에도 외주면(135)과 안전 벤트(120) 사이가 절연되도록, 차단부재 가스켓(150)과 대면되는 위치에 구비되는 내열성 절연부재(132)를 더 포함할 수 있다.
그리고, 전류 차단부재(130)는 외주면(135) 상단에 내열성 절연부재(132)가 수납되는 수납홈(131)이 형성될 수 있다. 여기서, 전류 차단부재(130)의 외각부(134) 상단 및 내열성 절연부재(132)의 상단이 동일 평면상에 위치되도록, 수납홈(131)의 높이는 내열성 절연부재(132)의 높이와 대응되도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 전류 차단부재(130)의 외각부(134) 상단 보다 내열성 절연부재(132)의 상단의 높이가 높게되서 캡 조립체(100) 전체 두께가 두꺼워지는 문제를 방지할 수 있다. 또한, 전류 차단부재(130)의 외각부(134) 상단 보다 내열성 절연부재(132)의 상단의 높이가 낮으면 차단부재 가스켓(150)과 내열성 절연부재(132) 사이에 갭(Gap)이 발생되어 결합력이 약화되는 문제를 방지할 수 있다. 또한, 전류 차단부재(130)의 외주면(135)에서부터 전류 차단부재(130) 중심 방향으로 측정한 내열성 절연부재(132)의 길이(a)는 전류 차단부재(130)의 외주면(135)에서부터 전류 차단부재(130) 중심 방향으로 측정한 차단부재 가스켓(150)의 길이(b)보다 더 길게 형성될 수 있다. 이에 따라, 전류 차단부재(130)의 외주면(135)과 안전 벤트(120) 사이를 절연하는 차단부재 가스켓(150)의 멜팅 시에도 내열성 절연부재(132)를 통해 전류 차단부재(130)의 외주면(135)과 안전 벤트(120) 사이가 절연될 수 있다.
내열성 절연부재(132)는 고내열성 특성과, 전기적 절연 특성을 갖는 재질을 포함하여 이루어질 수 있다. 이에 따라, 내열성 절연부재(132)는 고열에 의해 멜팅되지 않고 전기적 절연 특성을 유지하여, 고열에 의해 차단부재 가스켓(150)이 멜팅된 이후에도 전류 차단부재(130)의 외주면(135)과 안전 벤트(120) 사이를 절연할 수 있다.
그리고, 내열성 절연부재(132)는 일례로 열경화성 수지로 이루어질 수 있다. 이때, 내열성 절연부재(132)는 폴리이미드(PI; Polyimide) 테이프(Tape)로 이루어질 수 있다. 여기서, 폴리이미드 테이프는 열경화성 폴리이미드로 이루어진 기재 및 기재의 일면 또는 양면에 구비된 점착층으로 이루이질 수 잇다.
아울러, 내열성 절연부재(132)는 다른 예로 유리 섬유(Glass Fiber)로 이루어질 수 있다.
또한, 내열성 절연부재(132)는 또 다른 예로 유리 섬유(Glass Fiber)와 유리 섬유에 코팅된 열경화성 수지를 포함하여 이루어질 수 있다. 이때, 내열성 절연부재(132)는 구체적으로 예를 들어 유리 섬유 및 유리 섬유의 외면에 코팅된 실리콘(silicon) 고무로 이루어질 수 있다.
그리고, 내열성 절연부재(132)는 전류 차단부재(130)의 수납홈(131)에 수납되어, 전류 차단부재(130)와 차단부재 가스켓(150)이 직접 접촉되지 않도록 할 수 있다. 이에 따라, 차단부재 가스켓(150)이 멜팅(Melting)되어도 전류 차단부재(130)와 안전 벤트(120) 사이를 절연할 수 있다. 보다 상세히, 고내열성 및 절연성 재질로 이루어진 내열성 절연부재(132)가 전류 차단부재(130)와 차단부재 가스켓(150) 사이에 위치되어, 차단부재 가스켓(150)이 열에 의해 녹을 때 차단부재 가스켓(150)의 상부에 위치된 안전 벤트(120)의 가장자리(122)와 내열성 절연부재(132)가 접촉되며, 전류 차단부재(130)가 안전 벤트(120)의 가장자리(122)와 직접 접촉되어 전기적으로 재연결되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 전류 차단부재(130)의 중앙부(133) 상단과 안전 벤트(bent)(120)의 중앙부(123) 하단 사이에 접촉이 해제된 이후에, 전류 차단부재(130)의 외주면(135) 상단과 안전 벤트(120)의 가장자리(122) 하단이 차단부재 가스켓(150)의 멜팅으로 다시 접촉되는 것을 방지할 수 있다.
도 2를 참고하면, 차단부재 가스켓(150)은 전류 차단부재(130)의 외주면(135)을 감싸며, 안전 벤트(120)와 전류 차단부재(130)의 외주면(135) 사이를 절연시킬 수 있다.
또한, 차단부재 가스켓(150)은 전류 차단부재(130)의 외주면(135)에서 상단 및 외주면(135)에서 측면을 감싸도록 구비될 수 있다.
아울러, 차단부재 가스켓(150)은 전류 차단부재(130)의 외주면(135) 상단과 대응되는 위치에 구비된 상측부(151) 및 전류 차단부재(130)의 외주면(135) 측면과 대면되는 위치에 구비된 측면부(152)를 포함할 수 있다.
그리고, 차단부재 가스켓(150)의 상측부(151)에서 상면은 안전 벤트(120)의 가장자리(122) 하면과 대면되며, 차단부재 가스켓(150)의 상측부(151)에서 하면은 내열성 절연부재(132)를 사이에 두고 전류 차단부재(130)의 외주면(135) 상단과 대면될 수 있다.
여기서, 차단부재 가스켓(150)의 상측부(151)는 전류 차단부재(130)의 상단과 나란한 수평방향을 따라 연장형성되고, 측면부(152)는 전류 차단부재(130)의 측면과 나란한 수직방향을 따라 연장형성될 수 있다. 이때, 차단부재 가스켓(150)은 예를들어 “ㄱ” 형태로 절곡되어 형성될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 메인(Main) 가스켓(140)은 탑 캡(110)의 외주면(135)을 감싸는 안전 벤트(120)의 가장자리(122)와 전극 조립체(20)를 수용하는 캔(10) 사이를 밀봉 및 절연할 수 있다. 즉, 메인 가스켓(140)은 절연물질을 포함하여 이루어져 캡 조립체(100)와 캔(10) 사이를 밀봉 및 절연할 수 있다.
또한, 메인 가스켓(140)은 하측부는 전류 차단부재(130)의 외주면(135) 하부까지 연장형성되며, 전류 차단부재(130)의 외주면(135) 하단을 지지할 수 있다. 이때, 차단부재 가스켓(150)은 메인 가스켓(140)의 하측부와 연결될 수 있다. 즉, 예를들어 메인 가스켓(140)의 하측부는 전류 차단부재(130)의 외주면(135) 하단을 감싸고, 차단부재 가스켓(150)은 전류 차단부재(130)의 외주면(135) 상단 및 측면을 감싸도록 구비될 수 있다.
이하에서 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지용 캡 조립체를 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지용 캡 조립체를 나타낸 단면도이다.
도 5를 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지용 캡 조립체(200)는 전극 조립체(20)가 내장되는 이차전지(1)의 외각에 위치되는 탑 캡(110)과, 탑 캡(110)의 하부에 위치된 안전 벤트(120)와, 안전 벤트(120)의 하부에 위치된 전류 차단부재(130)와, 전류 차단부재(130)의 외주면(135)을 감싸는 차단부재 가스켓(150)과, 캡 조립체(200)와 캔(10) 사이를 밀봉 및 절연하는 메인 가스켓(140), 및 메인 가스켓(140)과 대면되는 안전 벤트(120)의 가장자리(122) 부분에 구비되는 벤트 내열부재(260)를 포함하고, 전류 차단부재(130)는 차단부재 가스켓(150)과 대면되는 위치에 구비되는 내열성 절연부재(132)를 포함할 수 있다. (참조 도 1)
본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지용 캡 조립체(200)는 전술한 일 실시예에 따른 이차전지용 캡 조립체(100)과 비교할 때, 안전 벤트(120)와 메인 가스켓(140) 사이에 벤트 내열부재(260)를 더 포함하는 차이가 있다. 따라서, 본 실시예는 일 실시예와 중복되는 내용은 간략히 기술하고, 차이점을 중심으로 기술하도록 한다.
보다 상세히, 도 5를 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지에서 벤트 내열부재(260)는 탑 캡(110)의 발열이 안전 벤트(120)를 통해 메인 가스켓(140)으로 전달되는 것을 차단하도록, 안전 벤트(120)의 가장자리(122)와 메인 가스켓(140) 사이에 구비될 수 있다. 이때, 예를 들어 벤트 내열부재(260)는 메인 가스켓(140)의 상측 단부와 안전 벤트(120) 사이에 위치될 수 있다.
또한, 벤트 내열부재(260)는 고내열성 특성과, 전기적 절연 특성을 갖는 재질을 포함하여 이루어질 수 있다.
여기서, 벤트 내열부재(260)는 일례로 열경화성 폴리이미드(PI; Polyimide) 테이프(Tape)로 이루어질 수있다.
아울러, 벤트 내열부재(260)은 다른 예로 유리 섬유(Glass Fiber)로 이루어질 수 있다.
그리고, 벤트 내열부재(260)는 또 다른 예로 유리 섬유와 유리 섬유에 코팅된 열경화성 수지를 포함하여 이루어질 수 있다. 이때, 벤트 내열부재(260)는 구체적으로 예를 들어 유리 섬유 및 유리 섬유의 외면에 코팅된 실리콘(silicon) 고무로 이루어질 수 있다.
아울러, 메인 가스켓(140)은 안전 벤트(120)의 가장자리(122) 및 벤트 내열부재(260)를 함께 감싸되, 벤트 내열부재(260)는 안전 벤트(120)의 가장자리(122)의 상면에 구비되어, 안전 벤트(120)의 가장자리(122) 상면과 이에 대면되는 메인 가스켓(140) 부분이 직접 접촉되지 않도록 할 수 있다. 이때, 벤트 내열부재(260)가 고내열성 재질로 이루어져 탑 캡(110) 또는 안전 벤트(120)의 고열이 메인 가스켓(140)으로 전달되는 것을 차단하여 메인 가스켓(140)이 열에 의해 멜팅(Melting)되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 메인 가스켓(140)의 외면을 감싸는 캔(10)의 상단부(11)가 메인 가스켓(140)이 녹으며 안전 벤트(120)의 가장자리(122) 상면에 접촉되어 전기적으로 통전되는 것을 방지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지용 캡 조립체에서 벤트 내열부재의 일례의 설치상태 나타낸 단면도이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지용 캡 조립체(200)에서 벤트 내열부재의 다른 예의 설치상태 나타낸 단면도이다.
도 6을 참고하면, 벤트 내열부재(260')는 일례로 안전 벤트(120)의 가장자리(122) 상면에 적층된 형태로 구비될 수 있다.
한편, 도 7을 참고하면, 벤트 내열부재(260")는 다른 예로 테이프로 이루어져 안전 벤트(120)의 가장자리(122) 상면에 부착된 형태로 구비될 수 있다. 여기서, 벤트 내열부재(260")는 기재(261) 및 기재(261)의 일면에 도포된 점착층(262)을 포함할 수 있다. 그리고, 기재(261)는 제1 예로 열경화성 수지로 이루어질 수 있다. 이때, 기재(261)는 보다 구체적으로 예를 들어 폴리이미드(PI; Polyimide)로 이루어질 수 있다. 한편, 기재(261)는 제2 예로 유리 섬유(Glass Fiber)로 이루어질 수 있다.
이하에서 본 발명의 실시예에 따른 이차전지를 설명하기로 한다.
도 1 및 도 5를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 이차전지(1)는 전술한 일 실시예에 따른 이차전지용 캡 조립체(100) 및 다른 실시예에 따른 이차전지용 캡 조립체(200)를 포함하는 이차전지(1)에 관한 것이다. 따라서, 본 실시예는 전술한 실시예들과 중복되는 내용은 간략히 기술하고, 차이점을 중심으로 기술하도록 한다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 이차전지(1)는 전극 조립체(20)와, 전극 조립체(20)가 수용되는 수용부가 일측으로 개방된 캔(10), 및 캔(10)의 일측을 덮는 캡 조립체(100)를 포함하는 이차전지(1)로서, 캡 조립체(100)는 전극 조립체(20)가 내장되는 이차전지(1)의 외각에 위치되는 탑 캡(110)과, 탑 캡(110)의 하부에 위치된 안전 벤트(120)와, 안전 벤트(120)의 하부에 위치된 전류 차단부재(130), 및 전류 차단부재(130)의 외주면(135)을 감싸는 차단부재 가스켓(150)을 포함하고, 전류 차단부재(130)는 차단부재 가스켓(150)과 대면되는 위치에 구비되는 내열성 절연부재(132)를 포함할 수 있다. 또한, 도 5를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 이차전지(1)는 캡 조립체(200)와 캔(10) 사이를 밀봉 및 절연하는 메인 가스켓(140) 및 메인 가스켓(140)과 대면되는 안전 벤트(120)의 가장자리(122) 부분에 구비되는 벤트 내열부재(260)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 이차전지(1)는 전극 조립체(20)와, 전극 조립체(20)를 수용하는 캔(10), 및 캔(10)의 개방부위를 덮는 캡 조립체(100)를 포함할 수 있다.
전극 조립체(20)는 충방전이 가능한 발전소자로서, 양극(21)과 음극(22) 및 분리막(24)이 결집되어 적층된 구조를 형성한다.
분리막(24)은 양극(21)과 음극(22)를 분리하여 전기적으로 절연시킨다. 이때, 양극(21) 및 음극(22)은 분리막(24)과 함께 권취되어 젤리 롤(Jelly roll) 형으로 형성될 수 있다. 아울러, 분리막(24)은 절연 재질로 이루어져 양극(21)과 음극(22) 사이를 전기적으로 절연한다. 여기서, 분리막(24)은 예를 들어 미다공성을 가지는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등 폴리올레핀계 수지막으로 형성될 수 있다. 그리고, 양극(21), 음극(22) 및 분리막(24)은 예를 들어 시트(Sheet) 형태로 형성될 수 있다.
캔(Can)(10)은 전극 조립체(20)가 수용되는 수용부가 상측으로 개방된 형태로 형성될 수 있다. 그리고, 캔(10)은 예를 들어 하부가 폐쇄된 원통형 형태로 형성될 수 있다. 이때, 캡 조립체(100)는 캔(10)의 개방된 상측을 덮도록 구비될 수 있다.
한편, 전극 조립체(20)는 전극 리드(25)를 통해 전류 차단부재(130)의 하부와 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 예를 들어 전극 조립체(20)에서 양극(21)은 전극 리드(25)를 통해 전류 차단부재(130)와 전기적으로 연결되고, 전류 차단부재(130)에 접속된 안전 벤트(120)를 통해 탑 캡(110)과 연결될 수 있다. 이때, 탑 캡(110)의 상측부에 돌출된 부위는 양극 단자를 형성할 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 이차전지용 캡 조립체 및 이를 포함하는 이차전지는 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 실시가 가능하다고 할 것이다.
또한, 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
1: 이차 전지
10: 캔
11: 상단부
20: 전극 조립체
21: 양극
22: 음극
23: 전극
24: 분리막
25: 전극 리드
100,200: 캡 조립체
110: 탑 캡
111: 배출구
120: 안전 벤트
121: 노치
121a: 제1 노치
121b: 제2 노치
122: 가장자리
123: 중앙부
130: 전류차단부재
131: 수납홈
132: 내열성 절연부재
133: 중앙부
134: 외각부
135: 외주면
136: 배출홀
140: 메인 가스켓
150: 차단부재 가스켓
151: 상측부
152: 측면부
260,260',260"벤트 내열부재
10: 캔
11: 상단부
20: 전극 조립체
21: 양극
22: 음극
23: 전극
24: 분리막
25: 전극 리드
100,200: 캡 조립체
110: 탑 캡
111: 배출구
120: 안전 벤트
121: 노치
121a: 제1 노치
121b: 제2 노치
122: 가장자리
123: 중앙부
130: 전류차단부재
131: 수납홈
132: 내열성 절연부재
133: 중앙부
134: 외각부
135: 외주면
136: 배출홀
140: 메인 가스켓
150: 차단부재 가스켓
151: 상측부
152: 측면부
260,260',260"벤트 내열부재
Claims (12)
- 배출구가 형성된 단자를 형성하는 탑 캡;
상기 탑 캡의 하부에 위치되어, 전지의 내압 증가 시 형상이 상기 탑 캡 방향으로 역전되며 파열되도록 노치가 형성된 안전 벤트;
상기 안전 벤트의 하부에 위치되고, 상기 안전 벤트와 접속되는 중앙부 및 접속되지 않는 외각부를 포함하는 전류 차단부재; 및
상기 전류 차단부재의 외주면을 감싸며, 상기 안전 벤트와 상기 전류 차단부재의 외주면 사이를 절연시키는 차단부재 가스켓을 포함하고,
상기 전류 차단부재는 외부단락으로인한 발열로 상기 차단부재 가스켓의 멜팅 시에도 외주면과 상기 안전 벤트 사이가 절연되도록, 상기 차단부재 가스켓과 대면되는 위치에 구비되는 내열성 절연부재를 더 포함하며;
상기 차단부재 가스켓은 상기 전류 차단부재의 외주면 상단 및 측면을 감싸고,
상기 전류 차단부재는 외주면 상단에 상기 내열성 절연부재가 수납되는 수납홈이 형성되는 이차전지용 캡 조립체. - 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 내열성 절연부재는 열경화성 수지를 포함하여 이루어지는 이차전지용 캡 조립체. - 청구항 3에 있어서,
상기 내열성 절연부재는 폴리이미드(PI; Polyimide) 테이프(Tape)이며, 상기 전류 차단부재의 수납홈에 부착되는 이차전지용 캡 조립체. - 청구항 1에 있어서,
상기 내열성 절연부재는 유리 섬유(Glass Fiber)를 포함하는 이차전지용 캡 조립체. - 청구항 1에 있어서,
상기 전류 차단부재의 외각부 상단 및 상기 내열성 절연부재의 상단이 동일 평면상에 위치되도록, 상기 수납홈의 높이는 상기 내열성 절연부재의 높이와 대응되도록 형성되는 이차전지용 캡 조립체. - 청구항 1에 있어서,
상기 전류 차단부재의 외주면에서부터 상기 전류 차단부재 중심 방향으로 측정한 상기 내열성 절연부재의 길이는 상기 전류 차단부재의 외주면에서부터 상기 전류 차단부재 중심 방향으로 측정한 상기 차단부재 가스켓의 길이보다 더 긴 것을 특징으로 하는 이차전지용 캡 조립체. - 청구항 1에 있어서,
상기 탑 캡의 외주면을 감싸는 상기 안전 벤트의 가장자리와 전극 조립체를 수용하는 캔 사이를 밀봉 및 절연하는 메인(Main) 가스켓; 및
외부단락으로 인한 상기 탑 캡의 발열 시, 상기 안전 벤트를 통해 상기 메인 가스켓으로 열이 전달되는 것을 차단하도록, 상기 메인 가스켓과 대면되는 상기 안전 벤트의 가장자리 부분에 더 구비되는 벤트 내열부재를 포함하는 이차전지용 캡 조립체. - 청구항 8에 있어서,
상기 벤트 내열부재는 상기 안전 벤트의 가장자리 상면에 위치되되, 상기 메인 가스켓의 상측 단부와 상기 안전 벤트의 가장자리 사이에 위치되는 이차전지용 캡 조립체. - 청구항 8에 있어서,
상기 벤트 내열부재는 상기 안전 벤트의 가장자리 상면에 위치되고,
상기 메인 가스켓은 상기 벤트 내열부재 및 상기 안전 벤트의 가장자리를 함께 감싸는 이차전지용 캡 조립체. - 청구항 8에 있어서,
상기 벤트 내열부재는 열경화성 폴리이미드(PI; Polyimide) 테이프(Tape) 또는 유리 섬유(Glass Fiber)를 포함하는 이차전지용 캡 조립체. - 전극 조립체와, 상기 전극 조립체가 수용되는 수용부가 일측으로 개방된 캔, 및 상기 캔의 일측을 덮는 캡 조립체를 포함하는 이차전지로서,
상기 캡 조립체는 배출구가 형성된 단자를 형성하는 탑 캡;
상기 탑 캡의 하부에 위치되어, 상기 이차전지의 내압 증가 시 벤딩형상이 상기 탑 캡 방향으로 역전되며 파열되도록 노치가 형성된 안전 벤트;
상기 안전 벤트의 하부에 위치되고, 상기 안전 벤트와 접속되는 중앙부 및 접속되지 않는 외각부를 포함하는 전류 차단부재; 및
상기 전류 차단부재의 외주면을 감싸며, 상기 안전 벤트와 상기 전류 차단부재의 외주면 사이를 절연시키는 차단부재 가스켓을 포함하고,
상기 전류 차단부재는 외부단락으로 인한 발열로 상기 차단부재 가스켓의 멜팅 시에도 외주면과 상기 안전 벤트 사이가 절연되도록, 상기 차단부재 가스켓과 대면되는 위치에 구비되는 내열성 절연부재를 더 포함하며;
상기 차단부재 가스켓은 상기 전류 차단부재의 외주면 상단 및 측면을 감싸고,
상기 전류 차단부재는 외주면 상단에 상기 내열성 절연부재가 수납되는 수납홈이 형성되는 이차전지.
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KR1020180051224A KR102421803B1 (ko) | 2018-05-03 | 2018-05-03 | 이차전지용 캡 조립체 및 이를 포함하는 이차전지 |
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KR1020180051224A KR102421803B1 (ko) | 2018-05-03 | 2018-05-03 | 이차전지용 캡 조립체 및 이를 포함하는 이차전지 |
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