KR102486134B1 - Cylindrical-type Battery Comprising Gasket- Washer for High-effective Sealing - Google Patents

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Abstract

본 발명은 원통형 전지의 상단의 크림핑부와 개스킷 사이에 배치되는 전지의 전해액에 의해 스웰링이 일어나는 기재층을 포함하는 와셔에 의해서 전해액 누수가 발생하더라도 자발적으로 이를 밀폐할 수 있어 원통형 전지의 성능 저하를 방지하고 안정성을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, even if an electrolyte leak occurs by a washer including a base layer in which swelling occurs due to the electrolyte of the battery disposed between the crimping part and the gasket at the top of the cylindrical battery, it can voluntarily seal it, resulting in deterioration in the performance of the cylindrical battery and improve stability.

Description

고효율성 밀봉을 위한 개스킷 와셔를 포함하는 원통형 전지{Cylindrical-type Battery Comprising Gasket- Washer for High-effective Sealing}Cylindrical-type Battery Comprising Gasket-Washer for High-effective Sealing}

본 발명은 와셔를 포함하는 원통형 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 크림핑부와 개스킷 사이에 배치되는 전지의 전해액에 의해 스웰링이 일어나는 기재층을 포함하는 와셔를 포함하는 원통형 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a cylindrical battery including a washer, and more particularly, to a cylindrical battery including a washer including a substrate layer in which swelling occurs by an electrolyte solution of the battery disposed between a crimping part and a gasket.

일반적으로, 이차전지는 충전이 불가능한 일차 전지와 달리, 충방전이 가능한 전지를 의미하며, 휴대전화, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 전자기기 또는 전기 자동차 등의 전원에 널리 사용되고 있다. 특히, 리튬 이차전지는 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.In general, a secondary battery means a battery that can be charged and discharged, unlike a primary battery that cannot be charged, and is widely used as a power source for electronic devices such as mobile phones, laptop computers, and camcorders, or electric vehicles. In particular, the lithium secondary battery has an operating voltage of 3.6V, and has about three times the capacity of a nickel-cadmium battery or a nickel-hydrogen battery that is widely used as a power source for electronic equipment, and has a high energy density per unit weight, so the degree of utilization is high. is on a rapidly growing trend.

이러한 리튬 이차전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 또한, 리튬 이차전지는 각형 전지, 원통형 전지, 파우치형 전지로 구분될 수 있다.These lithium secondary batteries mainly use a lithium-based oxide and a carbon material as a positive electrode active material and a negative electrode active material, respectively. In addition, lithium secondary batteries may be classified into prismatic batteries, cylindrical batteries, and pouch-type batteries.

리튬이온 이차전지는 양극/분리막/음극이 순차적으로 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재를 구비한다. 특히, 각형 또는 원통형 전지의 외장재는 개방단이 형성된 원통형 캔 및 원통형 캔의 개방단에 밀봉 결합되는 캡 조립체를 구비한다.A lithium ion secondary battery includes an electrode assembly in which a positive electrode/a separator/a negative electrode are sequentially disposed, and an exterior material for sealing and housing the electrode assembly together with an electrolyte solution. In particular, an exterior material for a prismatic or cylindrical battery includes a cylindrical can having an open end and a cap assembly sealedly coupled to the open end of the cylindrical can.

일반적으로 원통형 전지는 개방단이 형성되어 있고 상기 개방단에 형성되는 크림핑부에 의하여 밀봉되는 구조이다. 이러한 원통형 전지는 기계적 압축방식으로 밀봉이 되며, 이러한 기계적 압축방식에 의한 밀봉은 두 계면간의 미세한 틈이 발생할 경우 상기 틈이 누액이 되는 경로로 작동될 수 있다. 이로 인해 원통형 전지는 파우치 타입의 전지에 비해서 밀봉 특성이 좋지 않다는 단점이 있다. 전기 자동차, 하이브리드 자동차 등의 전원으로 원통형 전지가 사용되는 경우 장기간의 수명이 필요하고, 다수의 전지 셀들이 밀집되므로 이와 같은 전지의 밀봉 특성이 매우 중요하다.In general, a cylindrical battery has an open end and is sealed by a crimping part formed at the open end. Such a cylindrical battery is sealed by a mechanical compression method, and the sealing by the mechanical compression method can operate in a path where a small gap between the two interfaces becomes a leak. Due to this, the cylindrical battery has a disadvantage in that the sealing property is not good compared to the pouch type battery. When a cylindrical battery is used as a power source for an electric vehicle or a hybrid vehicle, a long lifespan is required, and since a large number of battery cells are densely packed, sealing properties of such a battery are very important.

원통형 전지를 포함하는 캔 형태의 전지의 밀봉을 위한 많은 연구가 진행되고 있다.A lot of research is being conducted for sealing can-type batteries including cylindrical batteries.

특허문헌 1은 개스킷과 밀봉캔 사이에 형성되는 공간 내에 O형의 양극 링을 투입하여 공간을 채워주는 구성을 기재하고 있으며, 특허문헌 2는 실링막을 통해 개스킷과 캔 사이의 내부 공간의 기밀성을 향상시키는 구성에 대해서 기재하고 있다. 특허문헌 3은 실링제와 결착제를 통해 개스킷과 캔, 캔과 양극판 사이의 공간을 채움으로써 밀봉 성능을 향상시키고 전기적 절연성을 형성하는 구성을 기재하고 있다.Patent Document 1 describes a configuration in which an O-shaped anode ring is inserted into a space formed between a gasket and a sealed can to fill the space, and Patent Document 2 improves the airtightness of the inner space between the gasket and the can through a sealing film. It describes the configuration to be made. Patent Document 3 describes a configuration in which sealing performance is improved and electrical insulation is formed by filling a space between a gasket and a can or between a can and a positive plate through a sealing agent and a binder.

그러나 특허문헌 1, 2의 양극 링, 실링막은 개스킷과 밀봉캔 사이의 공간을 밀봉하는 역할을 할 뿐 전기적 절연, 부식 방지 등 와셔의 기본적인 특징에 대해 명시하지 않아 양극 링을 와셔로서 사용하는 것으로 보이지 않는다. 특허문헌 3의 실링제, 결착제는 일종의 구성 요소가 아니라 개스킷과 캔, 캔과 양극판 사이의 공간을 채우는 일종의 물질로서, 절연 및 밀봉의 기능을 갖고 있을지라도 이를 와셔와 대응시킬 수는 없을 것이다. 또한, 특허문헌 3의 실링제와 결착제를 주입하는 구성은 단순히 밀봉, 절연을 하기 위한 것으로써 전해액 흡수를 통해 내부 공간의 미세한 틈을 채우기 위해 개스킷과 캔 사이에 와셔로 보기는 어렵다.However, the anode ring and sealing film of Patent Documents 1 and 2 only serve to seal the space between the gasket and the sealed can, but the basic characteristics of the washer, such as electrical insulation and corrosion prevention, are not specified, so the anode ring is used as a washer. don't The sealing agent and binder in Patent Document 3 are not a kind of component, but a kind of material that fills the space between the gasket and the can and the can and the positive plate, and even if it has a function of insulating and sealing, it will not be able to correspond to the washer. In addition, the configuration of injecting the sealing agent and binder of Patent Document 3 is simply for sealing and insulating, and it is difficult to see it as a washer between the gasket and the can to fill the fine gap in the inner space through electrolyte absorption.

이상과 같이 비딩부를 포함하는 원통형 전지에서 미세함 틈을 통해서 누액되는 전지 전해액을 자발적으로 다시 밀봉할 수 있는 기술은 아직까지 제시되지 않았다.As described above, a technology capable of spontaneously resealing a battery electrolyte leaking through a fine gap in a cylindrical battery including a beading part has not been proposed yet.

일본공개공보 제2016-213126호Japanese Unexamined Publication No. 2016-213126 일본공개공보 제2004-079355호Japanese Laid-open Publication No. 2004-079355 일본특허공보 제5238153호Japanese Patent Publication No. 5238153 특허공개공보 제2012-0025573호Patent Publication No. 2012-0025573

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 미세한 틈에 의한 전해액의 누출을 방지함으로써 성능저하의 염려가 없으며 안전성이 높은 원통형 전지를 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a cylindrical battery with high safety and no fear of performance degradation by preventing leakage of electrolyte solution due to minute gaps.

이상과 같은 문제점을 해결하기 위한 본원 발명의 제1양태는 양극, 음극, 분리막을 포함하는 전극 조립체를 포함하는 원통형 전지로서, 상단 개구부를 포함하는 원통형 캔, 상기 원통형 캔의 상부 외주면에 형성되어 상기 상단 개구부의 일부가 내측으로 구부러져 형성되는 크림핑부에 의하여 상기 원통형 캔과 결합되는 캡 조립체, 상기 원통형 캔과 상기 캡 조립체 사이에 개재되는 개스킷, 및 상기 크림핑부와 상기 개스킷 사이에 배치되는 전지의 전해액에 의해 스웰링이 일어나는 기재층을 포함하는 와셔를 포함하는 원통형 전지를 제공한다.A first aspect of the present invention to solve the above problems is a cylindrical battery including an electrode assembly including a positive electrode, a negative electrode, and a separator, which is formed on an upper outer circumferential surface of a cylindrical can including an upper opening, A cap assembly coupled to the cylindrical can by a crimping part formed by bending a part of the upper opening inward, a gasket interposed between the cylindrical can and the cap assembly, and an electrolyte of a battery disposed between the crimping part and the gasket. Provided is a cylindrical battery including a washer including a substrate layer in which swelling occurs by.

본원 발명의 제2양태는 상기 와셔는 복수개가 배치될 수 있는 원통형 전지를 제공한다.A second aspect of the present invention provides a cylindrical battery in which a plurality of washers can be disposed.

본원 발명의 제3양태는 상기 기재층은 폴리우레탄 및 상기 폴리우레탄에 비하여 낮은 멜트 인덱스를 가지는 수지 성분을 포함하는 원통형 전지를 제공한다.A third aspect of the present invention provides a cylindrical battery in which the substrate layer includes polyurethane and a resin component having a lower melt index than the polyurethane.

본원 발명의 제4양태는 210℃ 및 2.16㎏에서 측정한 상기 폴리우레탄의 멜트 인덱스가 5 내지 12이고, 상기 수지 성분의 멜트 인덱스가 0.5 내지 10이며, 상기 폴리우레탄 및 상기 수지의 멜트 인덱스 차이는 4 내지 11.5인 원통형 전지를 제공한다.In the fourth aspect of the present invention, the melt index of the polyurethane measured at 210 ° C. and 2.16 kg is 5 to 12, the melt index of the resin component is 0.5 to 10, and the difference between the melt index of the polyurethane and the resin is 4 to 11.5 cylindrical cells are provided.

본원 발명의 제5양태는 상기 수지 성분은 상기 폴리우레탄 100 중량부 대비 5 내지 70 중량부인 원통형 전지를 제공한다.A fifth aspect of the present invention provides a cylindrical battery in which the resin component is 5 to 70 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyurethane.

본원 발명의 제6양태는 상기 와셔는 그 두께가 1㎛ 이상 200㎛ 이하인 것인 원통형 전지를 제공한다.A sixth aspect of the present invention provides a cylindrical battery in which the washer has a thickness of 1 μm or more and 200 μm or less.

본원 발명의 제7양태는 상기 캡 조립체는 상기 원통형 캔의 개방단을 밀봉하는 탑 캡(top cap) 및 일면은 상기 탑 캡의 측면, 상면 및 하면 모두에 접촉되고, 타면은 상기 개스킷의 내주면에 접촉되도록 절곡되어 배치되고, 상기 전극 조립체에 전기적으로 연결된 안전 벤트를 포함하는 원통형 전지를 제공한다.In the seventh aspect of the present invention, the cap assembly includes a top cap sealing the open end of the cylindrical can and one surface contacting all of the side, upper and lower surfaces of the top cap, and the other surface contacting the inner circumferential surface of the gasket. Provided is a cylindrical battery including a safety vent bent and disposed to be in contact with and electrically connected to the electrode assembly.

본원 발명의 제8양태는 상기 캡 조립체는 상기 원통형 캔의 개방단을 밀봉하고 상기 개스킷의 돌출부에 접촉되도록 배치된 탑 캡(top cap), 상기 탑 캡에 접촉되도록 배치된 PTC 소자 및 일면은 상기 PTC 소자에 접촉되고 타면의 일부가 상기 개스킷에 접촉되도록 배치된 안전 벤트를 포함하는 원통형 전지를 제공한다.In an eighth aspect of the present invention, the cap assembly seals the open end of the cylindrical can and includes a top cap disposed to contact the protruding portion of the gasket, a PTC element disposed to contact the top cap, and one surface thereof. A cylindrical battery including a safety vent contacting the PTC element and disposed such that a part of the other surface is in contact with the gasket.

본원 발명의 제9양태는 상기 와셔는 상기 크림핑부 하단의 내면 상부와 상기 개스킷 사이에 배치되는 원통형 전지를 제공한다.A ninth aspect of the present invention provides a cylindrical battery in which the washer is disposed between an upper inner surface of a lower end of the crimping part and the gasket.

본원 발명의 제10양태는 상기 안전 벤트의 하단에 용접되고, 하부가 상기 전극 조립체와 연결될 수 있는 전류차단소자를 더 포함하는 것인 원통형 전지를 제공한다.A tenth aspect of the present invention provides a cylindrical battery that is welded to the lower end of the safety vent and further includes a current interruption element, the lower part of which can be connected to the electrode assembly.

본원 발명의 제11양태는 상기 원통형 전지 다수를 전기적으로 연결하여 포함하는 전지팩을 제공한다.An eleventh aspect of the present invention provides a battery pack including a plurality of cylindrical batteries electrically connected to each other.

본원 발명의 제12양태는 상기 전지팩은 파워 툴(Power Tool); 전기차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 및 플러그인 하이브리드 전기차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)를 포함하는 전기차; 전기 트럭; 전기 상용차; 또는 전력 저장용 시스템으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 장치에서 중대형 디바이스 전원으로 이용되는 전지팩을 제공한다.A twelfth aspect of the present invention is that the battery pack is a power tool; electric vehicles, including electric vehicles (EVs), hybrid electric vehicles (HEVs), and plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs); electric truck; electric commercial vehicles; Alternatively, a battery pack used as a medium or large-sized device power source in one or more devices selected from the group consisting of a power storage system is provided.

본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 전지는 크림핑부와 개스킷 사이에 배치되는 전지의 전해액에 의해 스웰링이 일어나는 기재층을 포함하는 와셔에 의해서 전해액 누수가 발생하더라도 자발적으로 이를 밀폐할 수 있어 원통형 전지의 성능 저하를 방지하고 안정성을 향상시킬 수 있다.Cylindrical battery according to an embodiment of the present invention can voluntarily seal it even if electrolyte leakage occurs by a washer including a base layer in which swelling occurs due to electrolyte of the battery disposed between the crimping part and the gasket, so that the cylindrical battery It can prevent performance degradation and improve stability.

도 1은 원통형 전지 상부의 경계선을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명 실시예에 따른 와셔를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 와셔를 포함하는 원통형 전지를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 와셔를 포함하는 원통형 전지를 도시한 단면도이다.1 is a perspective view showing a boundary line of an upper portion of a cylindrical battery.
2 is a cross-sectional view showing a washer according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view showing a cylindrical battery including a washer according to an embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view showing a cylindrical battery including a washer according to another embodiment of the present invention.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 전지는, 양극, 음극, 분리막을 포함하는 전극 조립체를 포함하는 원통형 전지로서, 상단 개구부를 포함하는 원통형 캔, 상기 원통형 캔의 상부 외주면에 형성되어 상기 상단 개구부의 일부가 내측으로 구부러져 형성되는 크림핑부에 의하여 상기 원통형 캔과 결합되는 캡 조립체, 상기 원통형 캔과 상기 캡 조립체 사이에 개재되는 개스킷 및 상기 크림핑부와 상기 개스킷 사이에 배치되는 전지의 전해액에 의해 스웰링이 일어나는 기재층을 포함하는 와셔를 포함하는 원통형 전지일 수 있다.In order to achieve the above object, a cylindrical battery according to an embodiment of the present invention is a cylindrical battery including an electrode assembly including a positive electrode, a negative electrode, and a separator, a cylindrical can including an upper opening, and an upper portion of the cylindrical can. A cap assembly formed on an outer circumferential surface and coupled to the cylindrical can by a crimping part formed by bending a part of the upper opening inward, a gasket interposed between the cylindrical can and the cap assembly, and disposed between the crimping part and the gasket It may be a cylindrical battery including a washer including a base layer in which swelling occurs by the electrolyte of the battery.

크림핑부는 캡 조립체를 원통형 캔의 개방단에 장착할 수 있도록 원통형 캔의 상단에 형성되어 있다. 보다 구체적으로, 크림핑부는, 원통형 캔의 상단부를 비딩 가공함으로써 내측으로 만입부를 형성하고, 개스킷을 개방단에 탑재하고, 탑 캡, PTC 소자, 안전 벤트의 외주면을 차례로 삽입한 다음, 원통형 캔의 상단부를 내측으로 절곡함으로써 형성된다. 결과적으로, 크림핑부의 내측면에 위치하는 개스킷을 감싸는 형태로 되고, 크림핑(crimping) 및 프레싱 공정을 수행함으로써 캡 조립체를 장착한다.The crimping portion is formed on the upper end of the cylindrical can so that the cap assembly can be mounted on the open end of the cylindrical can. More specifically, the crimping part forms a recess inward by beading the upper end of the cylindrical can, mounts a gasket on the open end, inserts the top cap, PTC element, and the outer circumferential surface of the safety vent in turn, and then inserts the cylindrical can. It is formed by bending the upper end inward. As a result, the gasket on the inner surface of the crimping portion is wrapped around, and the cap assembly is mounted by performing crimping and pressing processes.

상기 크림핑부는 개스킷이 개재된 상태에서 캡 조립체가 원통형 캔의 개방 상단에 안정적으로 장착할 수 있도록 단부가 내측으로 절곡되어 있는 구조로 이루어져 있다. 이러한 크림핑 부의 측벽은 전지의 측면과 동일하게 수직으로 형성되어 있다.The crimping part has a structure in which an end is bent inward so that the cap assembly can be stably mounted on the open top of the cylindrical can in a state where a gasket is interposed therebetween. The sidewall of the crimping part is formed vertically the same as the sidewall of the battery.

도 1은 조립이 완성된 원통형 전지(100)의 상부를 나타낸 사시도이다. 도 1을 참조하면, 원통형 전지(100)의 상부는 단부가 내측으로 구부러진 크림핑부(21)가 개스킷(40), 각종 부재를 포함하는 캡 조립체(30)를 결합시켜 밀봉하는 구조이다. 상기 결합부는 크림핑부(21), 개스킷(40), 캡 조립체(30)가 포개어져 형성되고, 이들의 각 경계선(1)은 상기 크림핑부(21)가 내측으로 구부러진 방향을 기준으로 원통형 전지(100)의 상부 내주면의 내측벽에 형성되며, 각각의 경계선(1)은 외부로 노출되어 있다.1 is a perspective view showing the top of an assembled cylindrical battery 100. Referring to FIG. 1 , the upper portion of the cylindrical battery 100 has a structure in which a crimping portion 21 having an end bent inward connects a gasket 40 and a cap assembly 30 including various members to seal it. The coupling part is formed by overlapping the crimping part 21, the gasket 40, and the cap assembly 30, and each boundary line 1 of the cylindrical battery ( 100) is formed on the inner wall of the upper inner circumferential surface, and each boundary line 1 is exposed to the outside.

본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 전지(100)는 전지의 전해액에 의해 스웰링이 일어나는 기재층을 포함하는 와셔(50)에 의해서 전해액 누수가 발생하더라고 자발적으로 이를 밀폐할 수 있어 원통형 전지(100)의 성능 저하를 방지하고 안정성을 향상시킬 수 있다.Cylindrical battery 100 according to an embodiment of the present invention can voluntarily seal it even if electrolyte leakage occurs by the washer 50 including a substrate layer in which swelling occurs due to the electrolyte of the battery, so that the cylindrical battery 100 ) can prevent performance degradation and improve stability.

원통형 전지(100)의 상기 크림핑부(21)와 상기 개스킷(40) 사이에 배치되는 상기 와셔(50)는 기재층을 포함할 수 있다. 상기 기재층은 폴리우레탄 및 상기 폴리우레탄에 비하여 낮은 멜트 인덱스를 가지는 수지 성분을 포함한다. 또한, 210℃ 및 2.16㎏에서 측정한 상기 폴리우레탄의 멜트 인덱스가 5 내지 12이고, 상기 수지 성분의 멜트 인덱스가 0.5 내지 10이며, 상기 폴리우레탄 및 상기 수지의 멜트 인덱스 차이는 4 내지 11.5이다 또한, 상기 수지 성분은 상기 폴리우레탄 100 중량부 대비 5 내지 70 중량부일 수 있다. 상기 기재층은 종래의 기술에 사용된 전지의 전해액에 의해서 스웰링되는 재료이면 모두 사용 가능하다. 이에 관한 자세한 내용은 동일 출원인에 의한 공개특허번호 제2014-0065592에 기재되어 있으므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.The washer 50 disposed between the crimping part 21 and the gasket 40 of the cylindrical battery 100 may include a substrate layer. The base layer includes polyurethane and a resin component having a lower melt index than the polyurethane. In addition, the melt index of the polyurethane measured at 210 ° C and 2.16 kg is 5 to 12, the melt index of the resin component is 0.5 to 10, and the melt index difference between the polyurethane and the resin is 4 to 11.5. , The resin component may be 5 to 70 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyurethane. Any material that swells by the electrolyte of a battery used in the prior art can be used for the base layer. Since detailed information regarding this is described in Publication Patent No. 2014-0065592 by the same applicant, a detailed description thereof will be omitted.

한편 와셔(50)는 그 일면에 점착증이 형성되어 있을 수 있다. 상기 점착층은 전지 전해액이 먼저 접촉하는 부위와는 가장 먼 부위에 배치되는 것이 바람직하다. 상기 점착증에 대한 자세한 내용은 동일 출원인에 의한 공개특허번호 제2014-0065592에 기재되어 있으므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.On the other hand, the washer 50 may have adhesion formed on one side thereof. It is preferable that the adhesive layer is disposed at a region furthest from a region first contacted with the battery electrolyte. Since details of the adhesion are described in Publication Patent No. 2014-0065592 by the same applicant, a detailed description thereof will be omitted.

한편, 와셔(50)의 형태는 통상적으로 사용되는 도넛 형태이나 그 두께는 균일한 것이 바람직하다. 와셔(50)의 두께는 1㎛ 이상 200㎛ 이하인 것이 바람직하다. 와셔(50)의 두께가 너무 얇을 경우 스웰링에 의한 팽창효과가 나타나기 어렵고, 와셔(50)가 너무 두꺼울 경우, 스웰링에 의한 팽창 효과가 너무 커 오히려 전지의 다른 부분에 변형을 가져올 우려가 있기 때문이다.On the other hand, the shape of the washer 50 is a commonly used donut shape, but it is preferable that the thickness is uniform. It is preferable that the thickness of the washer 50 is 1 μm or more and 200 μm or less. If the thickness of the washer 50 is too thin, the expansion effect due to swelling is difficult to appear, and if the washer 50 is too thick, the expansion effect due to swelling is too large, which may cause deformation in other parts of the battery. Because.

상기 원통형 캔(20)의 소재는, 특별히 제한되지 않으며, 스테인리스 스틸, 스틸, 알루미늄 또는 그 등가물 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 원통형 캔(20)은 도전성을 가져야 하기 때문에 금속 성분을 이용하게 되며, 이러한 금속 성분은 외부로부터의 수분 접촉에 따른 부식에 취약할 수 있다. The material of the cylindrical can 20 is not particularly limited, and may be formed of any one of stainless steel, steel, aluminum, or an equivalent thereof. Since the cylindrical can 20 must have conductivity, a metal component is used, and such a metal component may be vulnerable to corrosion due to contact with moisture from the outside.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 캡 조립체(30)는 상기 원통형 캔(20)의 개방단을 밀봉하는 탑 캡 및 일면은 상기 탑 캡의 측면, 상면 및 하면 모두에 접촉되고, 타면은 상기 개스킷(40)의 내주면에 접촉되도록 절곡되어 배치되고, 상기 전극 조립체(10)에 전기적으로 연결된 안전 벤트(36)를 포함하는 것인 원통형 전지(100)일 수 있다.In the cap assembly 30 according to an embodiment of the present invention, a top cap sealing the open end of the cylindrical can 20 and one surface contact all of the side, top, and bottom surfaces of the top cap, and the other surface contacts the gasket. It may be a cylindrical battery 100 including a safety vent 36 bent and disposed to contact the inner circumferential surface of 40 and electrically connected to the electrode assembly 10 .

본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 전지(100)를 도 3으로 나타내었다. 도 3을 참조하면, 원통형 전지(100)는, 전극 조립체(10)를 전해액과 함께 수납하는 원통형 캔(20)과, 원통형 캔(20)의 개방단에 밀봉 결합되는 캡 조립체(30), 원통형 캔(20)과 캡 조립체(30) 사이에 개재되는 개스킷(40), 및 와셔(50)를 포함한다.A cylindrical battery 100 according to an embodiment of the present invention is shown in FIG. 3 . Referring to FIG. 3 , the cylindrical battery 100 includes a cylindrical can 20 accommodating the electrode assembly 10 together with an electrolyte solution, a cap assembly 30 sealedly coupled to an open end of the cylindrical can 20, and a cylindrical can. A gasket 40 and a washer 50 interposed between the can 20 and the cap assembly 30 are included.

도 2, 도 3, 도 4에는 와셔(50)가 개스킷(40)의 상단 및 하단에 모두 배치되는 것으로 기재되어 있으나, 전지의 구체적인 내부 조립 방법에 따라서 단수 또는 복수 배치하는 것으로 변경이 가능하다. 전해액이 가장 누수되기 쉬운 부위에 우선적으로 배치할 수 있으며, 추가의 밀봉을 위해서 본원 발명에 따른 와셔(50)가 추가로 배치될 수 있다.2, 3, and 4, it is described that the washer 50 is disposed on both the upper and lower ends of the gasket 40, but it can be changed to single or multiple arrangements depending on the specific internal assembly method of the battery. It can be preferentially placed in the part where the electrolyte is most likely to leak, and the washer 50 according to the present invention can be additionally placed for additional sealing.

상기 와셔(50)는 기재층을 포함할 수 있다. 상기 기재층은 전해액에 의해서 스웰링 될 수 있는 폴리우레탄 및 상기 폴리우레탄에 비하여 낮은 멜트 인덱스를 가지는 수지 성분을 포함한다. 또한, 210℃ 및 2.16㎏에서 측정한 상기 폴리우레탄의 멜트 인덱스가 5 내지 12이고, 상기 수지 성분의 멜트 인덱스가 0.5 내지 10이며, 상기 폴리우레탄 및 상기 수지의 멜트 인덱스 차이는 4 내지 11.5이다 또한, 상기 수지 성분은 상기 폴리우레탄 100 중량부 대비 5 내지 70 중량부일 수 있다. 상기 기재층은 종래의 기술에 사용된 전지의 전해액에 의해서 스웰링되는 재료이면 모두 사용 가능하다. 이에 관한 자세한 내용은 동일 출원인에 의한 공개특허번호 제2014-0065592에 기재되어 있으므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.The washer 50 may include a substrate layer. The base layer includes a polyurethane that can be swelled by an electrolyte and a resin component having a lower melt index than the polyurethane. In addition, the melt index of the polyurethane measured at 210 ° C and 2.16 kg is 5 to 12, the melt index of the resin component is 0.5 to 10, and the melt index difference between the polyurethane and the resin is 4 to 11.5. , The resin component may be 5 to 70 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyurethane. Any material that swells by the electrolyte solution of a battery used in the prior art can be used as the base layer. Since detailed information regarding this is described in Publication Patent No. 2014-0065592 by the same applicant, a detailed description thereof will be omitted.

한편 와셔(50)는 그 일면에 점착증이 형성되어 있을 수 있다. 상기 점착층은 전지 전해액이 먼저 접촉하는 부위와는 가장 먼 부위에 배치되는 것이 바람직하다. 상기 점착증에 대한 자세한 내용은 동일 출원인에 의한 공개특허번호 제2014-0065592에 기재되어 있으므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.On the other hand, the washer 50 may have adhesion formed on one side thereof. It is preferable that the adhesive layer is disposed at a region furthest from a region first contacted with the battery electrolyte. Since details of the adhesion are described in Publication Patent No. 2014-0065592 by the same applicant, a detailed description thereof will be omitted.

상기 캡 조립체(30)는 상기 원통형 캔(20)의 개방단을 밀봉하는 탑 캡(32), 일면은 상기 탑 캡(32)의 측면, 상면 및 하면 모두에 접촉되고, 타면은 개스킷(40)의 내측면에 접촉되도록 절곡되어 배치되고, 상기 전극 조립체(10)에 전기적으로 연결된 안전 벤트(36)일 수 있다.The cap assembly 30 is a top cap 32 that seals the open end of the cylindrical can 20, one side of which contacts all of the side, upper and lower surfaces of the top cap 32, and the other side of the gasket 40 It may be a safety vent 36 bent and placed in contact with the inner surface of the electrode assembly 10 and electrically connected to the electrode assembly 10 .

이러한 캡 조립체(30)를 구비한 전지는, 전동드릴 등과 같은 파워툴의 동력원으로 사용되는 경우에는 순간적으로 높은 출력을 제공할 수 있고 진동, 낙하 등과 같은 외부의 물리적 충격에 대해서도 안정적일 수 있다.When used as a power source for a power tool such as an electric drill, a battery having such a cap assembly 30 can instantaneously provide high output and be stable against external physical shocks such as vibration and fall.

특히, 안전 벤트(36)가 절곡되어 탑 캡을 감싸는 형태인 상기 캡 조립체(30)는 안전 벤트(36)와 탑 캡(32)의 접촉면이 한 곳 이상의 연결부를 형성할 수 있으며, 상기 연결부는 용접 등에 의하여 형성된다. 본 발명에 사용된 용어 "용접"은 레이저 용접, 초음파 용접, 저항 용접 등의 문언적 의미에서의 용접뿐만 아니라, 납땜 등의 체결방법 등을 또한 포함하는 개념으로 사용되고 있다. 용접은 캡 조립체(30) 자체의 조립과정에서 행해질 수도 있고, 캡 조립체(30)를 원통형 캔(20)에 설치한 상태에서도 행해질 수 있다.In particular, in the cap assembly 30 in which the safety vent 36 is bent to surround the top cap, a contact surface between the safety vent 36 and the top cap 32 may form one or more connection parts, and the connection part formed by welding, etc. The term "welding" used in the present invention is used as a concept including not only welding in a literal sense such as laser welding, ultrasonic welding, and resistance welding, but also fastening methods such as soldering. Welding may be performed during the process of assembling the cap assembly 30 itself, or may be performed even when the cap assembly 30 is installed on the cylindrical can 20 .

상기 안전 벤트(36)는 전지 내부의 압력 상승시 전류를 차단하거나 가스를 배기하는 역할을 하며, 금속 재질인 것이 바람직하다. 안전 벤트(36)의 두께는 소재 및 구조 등에 따라 달라질 수 있으며, 전지 내부의 소정의 고압 발생시 파열되면서 가스 등을 배출할 수 있다면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들면 0.2 내지 0.6㎜일 수 있다.The safety vent 36 serves to cut off current or exhaust gas when the pressure inside the battery rises, and is preferably made of a metal material. The thickness of the safety vent 36 may vary depending on the material and structure, and is not particularly limited as long as it ruptures when a predetermined high pressure is generated inside the battery to discharge gas, etc., and may be, for example, 0.2 to 0.6 mm.

상기 안전 벤트(36)와 접촉되는 상기 탑 캡(32) 부위의 두께는, 외부로부터 인가되는 압력으로부터 캡 조립체(30)의 여러 구성 요소들을 보호할 수 있는 범위라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들면, 0.3 내지 0.5㎜일 수 있다. 탑 캡 부위의 두께가 너무 얇으면 기계적 강성을 발휘하기 어렵고, 반대로 너무 두꺼우면 크기 및 중량 증가에 의해 동일 규격 대비 전지의 용량을 감소시킬 수 있으므로 바람직하지 않다.The thickness of the top cap 32 in contact with the safety vent 36 is not particularly limited as long as it can protect various components of the cap assembly 30 from pressure applied from the outside. For example, it may be 0.3 to 0.5 mm. If the thickness of the top cap is too thin, it is difficult to exert mechanical strength, and if it is too thick, the capacity of the battery compared to the same standard may be reduced due to an increase in size and weight, which is not preferable.

상기 개스킷(40)은 전체적으로 양단이 개방된 원통 형태를 이루며, 원통형 캔(20)의 내면을 향하는 일 측단은 원통형 캔(20)의 개방부 즉, 크림핑부에 놓여지도록 중심부를 향해 직각으로 절곡된 구조가 바람직하다. 개스킷(40)의 다른 쪽 선단은 최초에는 직선으로 펴져 원통형 개스킷(40)의 축방향으로 향하고 있으며, 원통형 캔(20)과의 가압 공정시 중심부를 향해 직각으로 절곡되어 내주면과 외주면이 각각 캡 조립체(30) 탑 캡(32)과 원통형 캔(20)의 내측면에 밀착된 상태로 접히게 된다.The gasket 40 has a cylindrical shape with both ends open as a whole, and one side end facing the inner surface of the cylindrical can 20 is bent at right angles toward the center so as to be placed in the opening of the cylindrical can 20, that is, the crimping portion. structure is preferred. The other end of the gasket 40 is initially straightened and directed in the axial direction of the cylindrical gasket 40, and is bent at right angles toward the center during the pressurization process with the cylindrical can 20 so that the inner and outer circumferences form the cap assembly, respectively. (30) It is folded in close contact with the top cap 32 and the inner surface of the cylindrical can 20.

상기 개스킷(40)은 전기 절연성의 탄력적인 고분자 수지로 구성되며, 이러한 고분자 수지는 전기 절연성과, 내충격성, 탄력성 및 내구성을 가진 것이 필요하다. 일반적으로 개스킷은 절연성을 가지고 있고, 전해액에 대한 누출 방지를 위해 전해액에 대한 내화학성이 우수하여야 하고, 전지 내부의 고온 고습의 가혹한 조건에서 개스킷의 기밀성을 유지해야 하기 때문에 내열성이 요구된다. 이러한 개스킷은 일반적으로 폴리프로필렌 소재를 이용하나 이에 한정되는 것은 아니다.The gasket 40 is composed of an electrically insulative and elastic polymer resin, and such a polymeric resin needs to have electrical insulation, impact resistance, elasticity and durability. In general, gaskets have insulating properties, must have excellent chemical resistance to electrolytes to prevent leakage of electrolytes, and must have heat resistance because airtightness of gaskets must be maintained under severe conditions of high temperature and high humidity inside the battery. These gaskets generally use a polypropylene material, but are not limited thereto.

전극 조립체(10)는 서로 극성이 다르고 롤 형태의 넓은 판형을 가진 두 개의 전극판(11)과 이러한 전극판(11)을 상호 절연시키기 위해 전극판(11) 사이에 개재되거나 어느 하나의 전극판(11)의 좌측 또는 우측에 배치되는 분리막(12)을 구비하고, 이른바 '젤리롤(Jelly Roll)' 형태로 권취된 구조가 바람직하다. 물론, 소정 규격의 양극판과 음극판이 분리막(12)을 사이에 두고 적층된 형태일 수도 있다.The electrode assembly 10 is interposed between two electrode plates 11 having different polarities and a wide plate shape in the form of a roll and the electrode plates 11 to insulate the electrode plates 11 from each other, or any one electrode plate. A structure having a separation membrane 12 disposed on the left or right side of (11) and wound in a so-called 'jelly roll' form is preferable. Of course, a positive electrode plate and a negative electrode plate of a predetermined standard may be stacked with the separator 12 interposed therebetween.

두 개의 전극판(11)은 각각 알루미늄과 구리를 포함하는 금속 포일 또는 금속 메쉬 형태의 집전체에 활물질 슬러리가 도포된 구조이다. 슬러리는 통상적으로 입상의 활물질, 보조 도체, 바인더 및 가소제 등이 용매가 첨가된 상태에서 교반되어 형성된다. 용매는 후속 공정에서 제거된다. 전극판(11)이 감기는 방향으로 집전체의 시작단과 끝단에는 슬러리가 도포되지 않는 무지부가 존재할 수 있다. 무지부에는 각각의 전극판(11)에 대응되는 한 쌍의 리드가 부착된다. 전극 조립체(10)의 상단에 부착되는 제1 리드(13)는 캡 조립체(30)에 전기적으로 연결되고, 전극 조립체(10)의 하단에 부착되는 제2 리드(미도시)는 원통형 캔(20)의 바닥에 연결된다. 물론, 제1 리드(13)와 제2 리드는 모두 캡 조립체(30) 방향으로 인출될 수도 있다. 전극 조립체(10)는 원통형 캔(20)의 바닥부에 설치된 제1 절연판(미도시) 위에 배치되고, 전극 조립체(10)의 상단에는 제2 절연판(미도시)이 배치되는 것이 바람직하다. 제1 절연판은 전극 조립체(10)와 원통형 캔(20)의 바닥부 사이를 절연시키고, 제2 절연판은 전극 조립체(10)와 캡 조립체(30) 사이를 절연시킨다.The two electrode plates 11 have a structure in which an active material slurry is applied to a current collector in the form of a metal foil or metal mesh containing aluminum and copper, respectively. The slurry is usually formed by stirring a granular active material, an auxiliary conductor, a binder, a plasticizer, and the like in a state in which a solvent is added. The solvent is removed in a subsequent process. In the direction in which the electrode plate 11 is wound, uncoated portions to which the slurry is not applied may exist at the beginning and end of the current collector. A pair of leads corresponding to each electrode plate 11 are attached to the uncoated portion. The first lead 13 attached to the upper end of the electrode assembly 10 is electrically connected to the cap assembly 30, and the second lead (not shown) attached to the lower end of the electrode assembly 10 is connected to the cylindrical can 20 ) is connected to the bottom of Of course, both the first lead 13 and the second lead may be drawn out toward the cap assembly 30 . The electrode assembly 10 is preferably disposed on a first insulating plate (not shown) installed on the bottom of the cylindrical can 20, and a second insulating plate (not shown) is disposed on the top of the electrode assembly 10. The first insulating plate insulates between the electrode assembly 10 and the bottom of the cylindrical can 20, and the second insulating plate insulates between the electrode assembly 10 and the cap assembly 30.

상기 원통형 캔(20)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 같은 경량의 전도성 금속 재질로 구성되며, 상단이 개방된 개방부와 그와 대향되는 밀폐된 바닥부를 가진 원통 구조를 가진다. 원통형 캔(20)의 내부 공간에는 전극 조립체(10)와 전해액(미도시)이 수용된다. 상기 전해액은 이차전지(100)의 충방전 시 전극판(11)의 전기 화학적 반응에 의해 생성되는 리튬이온을 이동시키기 위한 것이다. 이러한 전해액은 리튬염과 고순도 유기 용매류의 혼합물인 비수질계 유기전해액 또는 고분자 전해질을 이용한 폴리머일 수도 있으나, 전해액의 종류는 문제되지 않는다.The cylindrical can 20 is made of a lightweight conductive metal material such as aluminum or aluminum alloy, and has a cylindrical structure having an open top portion and a closed bottom portion opposite thereto. The electrode assembly 10 and an electrolyte solution (not shown) are accommodated in the inner space of the cylindrical can 20 . The electrolyte solution is for moving lithium ions generated by the electrochemical reaction of the electrode plate 11 during charging and discharging of the secondary battery 100 . The electrolyte solution may be a non-aqueous organic electrolyte solution that is a mixture of lithium salt and high-purity organic solvents or a polymer using a polymer electrolyte, but the type of electrolyte solution does not matter.

한편, 원통형 캔(20)의 중앙에는 젤리롤 형태로 권취된 전극 조립체(10)가 풀리는 것을 방지하고 이차전지(100) 내부의 가스의 이동 통로의 역할을 수행하는 센터핀(미도시)이 삽입될 수도 있다. 원통형 캔(20)의 상부 즉, 전극조립체(10)의 상단 윗 부분에는 외부에서 내측으로 가압 절곡 형성된 비딩부(24)가 마련되어 전극 조립체(10)의 상, 하 방향의 유동을 방지한다.Meanwhile, a center pin (not shown) is inserted in the center of the cylindrical can 20 to prevent the electrode assembly 10 wound in a jelly roll form from unwinding and to serve as a gas passage in the secondary battery 100. It could be. An upper portion of the cylindrical can 20, that is, an upper portion of the upper end of the electrode assembly 10, is provided with a beading portion 24 that is pressed and bent from the outside to the inside to prevent the electrode assembly 10 from flowing in the upward and downward directions.

캡 조립체(30)는 개스킷(40)을 개재시켜 밀폐된 상태에서 원통형 캔(20)의 개방부에 조립되는 것으로서, 탑 캡(32), 안전 벤트(36)를 포함한다. 탑 캡(32)은 외부와 전기적으로 접속되도록 형성된 전극 단자(미도시)를 갖는다. 상기 안전 벤트(36)는 절곡되어 탑 캡(32)의 외주면을 감싸는 형태로 이루어져 있다.The cap assembly 30 is assembled to the opening of the cylindrical can 20 in a sealed state with a gasket 40 interposed therebetween, and includes a top cap 32 and a safety vent 36 . The top cap 32 has an electrode terminal (not shown) formed to be electrically connected to the outside. The safety vent 36 is bent to surround the outer circumferential surface of the top cap 32 .

본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 전지(100)는 상기 안전 벤트(36)의 하단에 용접되고, 하부가 상기 전극 조립체(10)와 연결될 수 있는 전류차단소자를 더 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로 상기 안전 벤트(36)는 중앙에 볼록하게 돌출되어 전류차단소자(CID: current Interrupt Device)(38)에 용접되고 전류차단소자(38)는 이차전지(100)의 내부 압력에 의해 안전 벤트(36)와 함께 변형될 수 있는 것으로서, CID 개스킷 및 CID 필터로 구분될 수도 있다.The cylindrical battery 100 according to an embodiment of the present invention may further include a current interruption element welded to the lower end of the safety vent 36 and connectable to the electrode assembly 10 at the lower part. Specifically, the safety vent 36 protrudes convexly in the center and is welded to a current interrupt device (CID) 38, and the current interrupt device 38 is a safety vent by the internal pressure of the secondary battery 100. As can be modified with (36), it can also be divided into a CID gasket and a CID filter.

본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 전지(100)는 보조 개스킷을 더 포함할 수 있다. 상기 보조 개스킷(42)은 전류차단소자(38)용 개스킷으로서 전류차단소자(38)의 외주면을 감싸도록 구성된다. 특히, 상기 보조 개스킷(42)은, 전류차단소자(38)의 외주면에서 상부와 측면부에 접촉되어, 전류차단소자(38)의 상부 및 측면부를 지지한다. 그리고 보조 개스킷(42)은 안전 벤트(36)의 돌출 부분과 전류차단소자(38)가 접촉되는 부분을 제외하고는 전류차단소자(38)와 안전 벤트(36)가 서로 전기적으로 절연되도록 하는 역할을 한다.The cylindrical battery 100 according to an embodiment of the present invention may further include an auxiliary gasket. The auxiliary gasket 42 is a gasket for the current blocking element 38 and is configured to cover an outer circumferential surface of the current blocking element 38 . In particular, the auxiliary gasket 42 is in contact with the upper and side parts of the outer circumferential surface of the current cut-off element 38 and supports the upper and side parts of the current cut-off element 38 . In addition, the auxiliary gasket 42 serves to electrically insulate the current blocking device 38 and the safety vent 36 from each other, except for a portion where the protruding portion of the safety vent 36 and the current blocking device 38 contact each other. do

일반적으로, 원통형 전지에 있어서, 젤리-롤 타입의 전극 조립체(10)의 양극 호일에 용접된 양극 리드는 캡 조립체(30)와 전기적으로 연결되어 탑 캡(32) 상단의 돌출 단자에 연결되며, 음극 호일에 용접된 음극 리드는 원통형 캔(20)의 밀폐단에 용접되어 원통형 캔(20) 자체가 음극 단자를 구성한다. 원통형 캔(20)의 소재는 특별히 제한되지 않으며 스테인리스 스틸, 스틸, 알루미늄 또는 그 등가물 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 전극 조립체(10)가 원통형 캔(20)에 수납된 상태에서 전해액이 주입되고, 원통형 캔(20)의 개방단에 캡 조립체(30)를 장착하여 밀봉시키면 이차전지의 조립이 완성된다.In general, in a cylindrical battery, a positive electrode lead welded to the positive electrode foil of the jelly-roll type electrode assembly 10 is electrically connected to the cap assembly 30 and connected to a protruding terminal on top of the top cap 32, The negative lead welded to the negative electrode foil is welded to the sealed end of the cylindrical can 20 so that the cylindrical can 20 itself constitutes the negative terminal. The material of the cylindrical can 20 is not particularly limited and may be formed of any one of stainless steel, steel, aluminum or an equivalent thereof. When the electrode assembly 10 is accommodated in the cylindrical can 20, the electrolyte is injected, and the cap assembly 30 is attached to the open end of the cylindrical can 20 to seal it, thereby completing the assembly of the secondary battery.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 및 출력 안정성이 높은 리튬(이온) 이차전지일 수 있다. 이러한 리튬 이차전지는 양극, 음극, 분리막(12), 리튬염을 함유한 비수 전해액 등으로 구성된다. 양극은 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 충진제를 더 참가하기도 한다. 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라 전술한 성분들이 더 포함될 수도 있다. 분리막(12)은 음극과 양극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가진 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 리튬염 함유 비수계 전해액은, 비수 전해액과 리튬염으로 구성되며, 비수 전해액은 액상 비수 전해액, 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다. 여기서, 집전체, 전극 활물질, 도전재, 바인더, 충진제, 분리막(12), 전해액, 리튬염 등은 당업계에 널리 알려져 있으므로, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.A secondary battery according to an embodiment of the present invention may be a lithium (ion) secondary battery having high energy density, high discharge voltage, and high output stability. Such a lithium secondary battery is composed of a positive electrode, a negative electrode, a separator 12, a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt, and the like. For example, the positive electrode 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 the mixture, and, if necessary, a filler may be further added. The negative electrode is manufactured by coating and drying the negative electrode active material on the negative electrode current collector, and the aforementioned components may be further included as needed. The separator 12 is interposed between the cathode and anode, and an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength is used. The lithium salt-containing non-aqueous electrolyte is composed of a non-aqueous electrolyte and a lithium salt, and the non-aqueous electrolyte includes a liquid non-aqueous electrolyte, a solid electrolyte, an inorganic solid electrolyte, and the like. Here, since current collectors, electrode active materials, conductive materials, binders, fillers, separators 12, electrolytes, lithium salts, and the like are widely known in the art, detailed descriptions thereof will be omitted.

본 발명의 다른 일 실시예에 의한 원통형 전지(100)를 도 4로 나타내었다. 도 3 에서 설명된 참조부호와 동일한 구성요소는 동일한 기능을 가진 동일부재이다. 도 4를 참조하면, 상기 캡 조립체(30)는 상기 원통형 캔(20)의 개방단을 밀봉하고 상기 개스킷(40)의 돌출부에 접촉되도록 배치된 탑 캡(32), 상기 탑 캡(32)에 접촉되도록 배치된 PTC 소자(positive temperature coefficient)(34), 및 일면은 상기 PTC 소자(34)에 접촉되고 타면의 일부가 상기 개스킷(40)에 접촉되도록 배치된 안전 벤트(36) 및 와셔(50)를 포함하는 것일 수 있다.A cylindrical battery 100 according to another embodiment of the present invention is shown in FIG. 4 . Elements identical to reference numerals described in FIG. 3 are identical members having identical functions. Referring to FIG. 4 , the cap assembly 30 seals the open end of the cylindrical can 20 and includes a top cap 32 arranged to come into contact with the protruding portion of the gasket 40 and the top cap 32 . A PTC element (positive temperature coefficient) 34 disposed to be in contact with, and a safety vent 36 and a washer 50 disposed to have one surface in contact with the PTC element 34 and a part of the other surface in contact with the gasket 40 ) may be included.

상기 PTC 소자(34)는 전지 내부의 온도 상승시 전지저항이 크게 증가하여 전류를 차단하는 역할을 하고, 이러한 PTC 소자(34)의 두께 역시 소재 및 구조 등에 따라 달라질 수 있으며, 예를 들면 0.2㎜ 내지 0.4㎜일 수 있다. PTC 소자(34)의 두께가 0.4㎜보다 두꺼우면 내부 저항이 상승하고, 전지의 크기를 증가시켜 동일 규격 대비 전지의 용량을 감소시킬 수 있다. 반대로, PTC 소자(34)의 두께가 0.2㎜보다 얇으면, 고온에서 소망하는 전류 차단 효과를 발휘하기 어렵고 약한 외부 충격에 의해서도 파괴될 수 있다. 따라서, PTC 소자(34)의 두께는 이러한 점들을 복합적으로 고려하여 상기 두께 범위 내에서 적절히 결정될 수 있다.The PTC element 34 plays a role in blocking current by greatly increasing battery resistance when the temperature inside the battery rises. to 0.4 mm. If the thickness of the PTC element 34 is thicker than 0.4 mm, the internal resistance increases, and the size of the battery is increased, thereby reducing the capacity of the battery compared to the same standard. Conversely, if the thickness of the PTC element 34 is less than 0.2 mm, it is difficult to exert a desired current blocking effect at high temperatures and may be destroyed even by a weak external impact. Accordingly, the thickness of the PTC element 34 may be appropriately determined within the above thickness range by considering these points in combination.

PTC 소자(34)와 접촉되는 탑 캡 부위의 두께는, 외부로부터 인가되는 압력으로부터 캡 조립체(30)의 여러 구성 요소들을 보호할 수 있는 범위라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들면, 0.3 내지 0.5㎜일 수 있다. 탑 캡 부위의 두께가 너무 얇으면 기계적 강성을 발휘하기 어렵고, 반대로 너무 두꺼우면 크기 및 중량 증가에 의해 동일 규격 대비 전지의 용량을 감소시킬 수 있으므로 바람직하지 않다.The thickness of the top cap portion in contact with the PTC element 34 is not particularly limited as long as it can protect various components of the cap assembly 30 from pressure applied from the outside, and is, for example, 0.3 to 0.5 mm. If the thickness of the top cap is too thin, it is difficult to exert mechanical strength, and if it is too thick, the capacity of the battery compared to the same standard may be reduced due to an increase in size and weight, which is not preferable.

상기 와셔(50)는 도 3의 설명에 사용된 와셔(50)와 동일하다.The washer 50 is the same as the washer 50 used in the description of FIG. 3 .

이렇게 탑 캡, PTC 소자(34), 및 안전 벤트를 구비한 캡 조립체(30)를 포함하는 이차전지는 일정한 출력을 안정적으로 제공하는 휴대전화, 노트북 등의 전원으로 사용될 수 있다.The secondary battery including the top cap, the PTC device 34, and the cap assembly 30 having a safety vent can be used as a power source for a mobile phone, a laptop computer, etc. that stably provides a constant output.

본 발명은 상기 실시예로 제조된 리튬 이차전지 다수를 전기적으로 연결하여 포함하는 것인 전지팩을 제공할 수 있으며, 상기 전지팩은 파워 툴(Power Tool), 전기차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 및 플러그인 하이브리드 전기차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)를 포함하는 전기차, 전기 트럭, 전기 상용차, 또는 전력 저장용 시스템으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 장치에서 중대형 디바이스 전원으로 이용되는 전지팩일 수 있다.The present invention can provide a battery pack comprising a plurality of lithium secondary batteries manufactured in the above embodiment by electrically connecting them, and the battery pack can be used for power tools, electric vehicles (EVs), and hybrid batteries. In one or more devices selected from the group consisting of an electric vehicle, an electric truck, an electric commercial vehicle, or a power storage system, including a hybrid electric vehicle (HEV) and a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV), medium to large-sized It may be a battery pack used as a device power source.

이상에서, 본 발명은 비록 한정된 실시예들과 도면들에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.In the above, although the present invention has been described by the limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will follow the technical spirit of the present invention and the following Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalents of the claims to be described in.

1…경계선
10…전극 조립체
11…전극판
12…분리막
13…제1 리드
20…원통형 캔
21…크림핑부
24…비딩부
30…캡 조립체
34…PTC 소자
36…안전 벤트
38…전류차단소자
40…개스킷
42…보조 개스킷
50…와셔
100…원통형 전지One… boundary
10... electrode assembly
11... electrode plate
12... separator
13... 1st lead
20... cylindrical can
21... crimping part
24... Bidding department
30... cap assembly
34... PTC element
36... safety vent
38... current blocking device
40... gasket
42... auxiliary gasket
50... washer
100... cylindrical cell

Claims (12)

양극, 음극, 분리막을 포함하는 전극 조립체를 포함하는 원통형 전지로서,
상단 개구부를 포함하는 원통형 캔;
상기 원통형 캔의 상부 외주면에 형성되어 상기 상단 개구부의 일부가 내측으로 구부러져 형성되는 크림핑부에 의하여 상기 원통형 캔과 결합되는 캡 조립체;
상기 원통형 캔과 상기 캡 조립체 사이에 개재되는 개스킷; 및
상기 크림핑부와 상기 개스킷 사이에 배치되는 전지의 전해액에 의해 스웰링이 일어나는 기재층을 포함하는 와셔를 포함하고,
상기 기재층은 폴리우레탄 및 상기 폴리우레탄에 비하여 낮은 멜트 인덱스를 가지는 수지 성분을 포함하며,
상기 전해액은 리튬염과 고순도 유기 용매류의 혼합물인 비수질계 유기전해액 또는 고분자 전해질을 이용한 폴리머이고,
상기 와셔는 상기 크림핑부 하단의 내면 상부와 상기 개스킷 사이 2곳에 배치되는 원통형 전지.A cylindrical battery including an electrode assembly including a positive electrode, a negative electrode, and a separator,
a cylindrical can comprising a top opening;
a cap assembly coupled to the cylindrical can by a crimping part formed on an upper outer circumferential surface of the cylindrical can by bending a portion of the upper end opening inwardly;
a gasket interposed between the cylindrical can and the cap assembly; and
A washer including a substrate layer in which swelling occurs due to an electrolyte solution of a battery disposed between the crimping portion and the gasket,
The base layer includes polyurethane and a resin component having a lower melt index than the polyurethane,
The electrolyte is a polymer using a non-aqueous organic electrolyte or a polymer electrolyte, which is a mixture of lithium salt and high-purity organic solvents,
The washer is disposed in two places between an upper inner surface of the lower end of the crimping part and the gasket. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
210℃ 및 2.16㎏에서 측정한 상기 폴리우레탄의 멜트 인덱스가 5 내지 12이고, 상기 수지 성분의 멜트 인덱스가 0.5 내지 10이며, 상기 폴리우레탄 및 상기 수지의 멜트 인덱스 차이는 4 내지 11.5인 원통형 전지.According to claim 1,
The melt index of the polyurethane measured at 210 ° C. and 2.16 kg is 5 to 12, the melt index of the resin component is 0.5 to 10, and the melt index difference between the polyurethane and the resin is 4 to 11.5 Cylindrical battery. 제1항에 있어서,
상기 수지 성분은 상기 폴리우레탄 100 중량부 대비 5 내지 70 중량부인 원통형 전지.According to claim 1,
The resin component is a cylindrical battery of 5 to 70 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyurethane. 제1항에 있어서,
상기 와셔는 그 두께가 1㎛ 이상 200㎛ 이하인 것인 원통형 전지.According to claim 1,
The washer is a cylindrical battery that has a thickness of 1 μm or more and 200 μm or less. 제1항에 있어서,
상기 캡 조립체는 상기 원통형 캔의 개방단을 밀봉하는 탑 캡(top cap); 및
일면은 상기 탑 캡의 측면, 상면 및 하면 모두에 접촉되고, 타면은 상기 개스킷의 내주면에 접촉되도록 절곡되어 배치되고, 상기 전극 조립체에 전기적으로 연결된 안전 벤트;를 포함하는 원통형 전지.According to claim 1,
The cap assembly includes a top cap sealing an open end of the cylindrical can; and
A cylindrical battery comprising: a safety vent, one surface of which is in contact with all of the side, top, and bottom surfaces of the top cap, and the other surface is bent and placed in contact with the inner circumferential surface of the gasket and electrically connected to the electrode assembly. 제1항에 있어서,
상기 캡 조립체는 상기 원통형 캔의 개방단을 밀봉하고 상기 개스킷의 돌출부에 접촉되도록 배치된 탑 캡(top cap);
상기 탑 캡에 접촉되도록 배치된 PTC 소자; 및
일면은 상기 PTC 소자에 접촉되고 타면의 일부가 상기 개스킷에 접촉되도록 배치된 안전 벤트를 포함하는 원통형 전지.According to claim 1,
The cap assembly may include a top cap disposed to seal the open end of the cylindrical can and to come into contact with the protruding portion of the gasket;
a PTC element disposed to contact the top cap; and
A cylindrical battery comprising a safety vent disposed such that one surface is in contact with the PTC element and a portion of the other surface is in contact with the gasket. 삭제delete 제7항에 있어서,
상기 안전 벤트의 하단에 용접되고, 하부가 상기 전극 조립체와 연결될 수 있는 전류차단소자를 더 포함하는 것인 원통형 전지.According to claim 7,
Cylindrical battery further comprising a current interruption element welded to a lower end of the safety vent and having a lower end connectable to the electrode assembly. 제1항, 제4항 내지 제8항, 및 제10항 중 어느 한 항에 따른 원통형 전지 다수를 전기적으로 연결하여 포함하는 전지팩.A battery pack comprising a plurality of cylindrical batteries according to any one of claims 1, 4 to 8, and 10 electrically connected to each other. 제 11항에 있어서,
상기 전지팩은 파워 툴(Power Tool); 전기차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 및 플러그인 하이브리드 전기차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)를 포함하는 전기차; 전기 트럭; 전기 상용차; 또는 전력 저장용 시스템으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 장치에서 중대형 디바이스 전원으로 이용되는 전지팩.According to claim 11,
The battery pack is a power tool (Power Tool); electric vehicles, including electric vehicles (EVs), hybrid electric vehicles (HEVs), and plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs); electric truck; electric commercial vehicles; Alternatively, a battery pack used as a power source for a medium or large-sized device in one or more devices selected from the group consisting of a power storage system.
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