KR102511430B1 - Secondary battery and battery pack comprising the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이차전지에 관한 것으로, 전극조립체; 상기 전극조립체를 수용하는 캔; 상기 캔의 개구부에 실링되는 캡조립체; 및 상기 캔의 내주면에 구비되고 충격을 받으면 전기에너지를 발생시키는 압전소자, 상기 압전소자로부터 전달되는 전기에너지에 의해 작동되고 상기 전극조립체에서 발생하는 열을 흡수한 후 상기 캔을 통해 외부로 방출하는 제1 열전소자를 구비하는 안전장치를 포함한다.The present invention relates to a secondary battery, comprising: an electrode assembly; a can accommodating the electrode assembly; a cap assembly sealed to the opening of the can; And a piezoelectric element provided on the inner circumferential surface of the can and generating electric energy upon impact, operated by electric energy transmitted from the piezoelectric element and absorbing heat generated from the electrode assembly, and then discharging it to the outside through the can. A safety device having a first thermoelectric element is included.

Description

이차전지 및 그를 포함하는 전지팩{SECONDARY BATTERY AND BATTERY PACK COMPRISING THE SAME}Secondary battery and battery pack including the same {SECONDARY BATTERY AND BATTERY PACK COMPRISING THE SAME}

본 발명은 이차전지 및 그를 포함하는 전지팩에 관한 것으로서, 특히 충격 발생시 이차전지의 온도 상승을 억제하여 안전성을 높인 이차전지 및 그를 포함하는 전지팩에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery and a battery pack including the same, and more particularly, to a secondary battery and a battery pack including the same, which increase safety by suppressing a temperature increase of the secondary battery when an impact occurs.

일반적으로 이차전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하며, 이러한 이차 전지는 폰, 노트북 컴퓨터 및 캠코더 등의 첨단 전자 기기 분야에서 널리 사용되고 있다.In general, a secondary battery refers to a battery that can be charged and discharged, unlike a primary battery that cannot be charged, and such a secondary battery is widely used in the field of high-tech electronic devices such as phones, notebook computers and camcorders.

상기한 이차전지는 전극조립체가 캔에 내장되는 캔형 이차전지와, 전극조립체가 파우치에 내장되는 파우치형 이차전지로 분류되며, 상기 캔형 이차전지는 전극조립체, 상기 전극조립체를 수용하는 캔, 및 상기 캔의 개구부에 실링되는 캡 조립체를 포함한다. 그리고 상기 전극조립체는 분리막을 개재한 상태로 제1 전극과 제2 전극이 교대로 적층되는 구조를 가진다.The secondary battery described above is classified into a can-type secondary battery in which the electrode assembly is embedded in a can and a pouch-type secondary battery in which the electrode assembly is embedded in a pouch. The can-type secondary battery includes an electrode assembly, a can accommodating the electrode assembly, and the and a cap assembly sealed to the opening of the can. And the electrode assembly has a structure in which the first electrode and the second electrode are alternately stacked with a separator interposed therebetween.

그러나 상기한 이차전지는 외부 충격에 의해 캔이 변형될 경우 상기 캔에 수용된 상기 전극조립체가 훼손되면서 쇼트가 발생할 수 있고, 상기 전극조립체의 쇼트로 인한 온도 상승으로 발화 또는 폭발이 발생할 수 있다.However, when the can of the secondary battery is deformed by an external impact, the electrode assembly accommodated in the can may be damaged and a short circuit may occur, and ignition or explosion may occur due to a temperature increase due to the short circuit of the electrode assembly.

특허등록번호 제10-1715697호Patent Registration No. 10-1715697

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 이차전지는 열전소자와 압전소자를 포함한 안전장치를 포함하며, 이에 따라 쇼트로 인한 전극조립체의 온도 상승시 이를 효과적으로 억제할 수 있고, 그 결과 전극조립체의 발화 또는 폭발을 방지할 수 있다.The secondary battery of the present invention to solve the above problems includes a safety device including a thermoelectric element and a piezoelectric element, and accordingly, when the temperature of the electrode assembly rises due to a short circuit, it can be effectively suppressed, and as a result, the electrode assembly It can prevent ignition or explosion.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지는 전극조립체; 상기 전극조립체를 수용하는 캔; 상기 캔의 개구부에 실링되는 캡조립체; 및 상기 캔의 내주면에 구비되고 충격을 받으면 전기에너지를 발생시키는 압전소자, 상기 압전소자로부터 전달되는 전기에너지에 의해 작동되고 상기 전극조립체에서 발생하는 열을 흡수한 후 상기 캔을 통해 외부로 방출하는 제1 열전소자를 구비하는 안전장치를 포함할 수 있다.A secondary battery according to a first embodiment of the present invention for achieving the above object includes an electrode assembly; a can accommodating the electrode assembly; a cap assembly sealed to the opening of the can; And a piezoelectric element provided on the inner circumferential surface of the can and generating electric energy upon impact, operated by electric energy transmitted from the piezoelectric element and absorbing heat generated from the electrode assembly, and then discharging it to the outside through the can. A safety device having a first thermoelectric element may be included.

상기 전극조립체는 상기 캔에 연결되는 제1 전극탭을 구비한 제1 전극을 포함하되, 상기 제1 전극탭은 상기 전극조립체의 최외각에 권취되는 상기 1 전극의 외측면에 구비되고, 상기 제1 열전소자는 상기 제1 전극탭과 상기 압전소자 사이에 구비되면서 상기 제1 전극탭을 통해 전극조립체에서 발생하는 열을 흡수한 후 상기 캔을 통해 외부로 방출할 수 있다.The electrode assembly includes a first electrode having a first electrode tab connected to the can, the first electrode tab being provided on an outer surface of the first electrode wound around the outermost part of the electrode assembly, A first thermoelectric element may be provided between the first electrode tab and the piezoelectric element, absorb heat generated from the electrode assembly through the first electrode tab, and then release the heat to the outside through the can.

상기 압전소자는 상기 캔의 내주면 전체에 구비될 수 있다.The piezoelectric element may be provided on the entire inner circumferential surface of the can.

상기 안전장치는, 상기 전극조립체의 최외각에 권취된 상기 1 전극의 내측면에 구비되는 제2 열전소자를 더 포함하며, 상기 제2 열전소자는 상기 압전소자로부터 전달되는 전기에너지에 의해 작동되고, 상기 최외각에 권취된 제1 전극을 통해 상기 전극조립체에서 발생하는 열을 흡수한 후 상기 캔을 통해 외부로 방출하는 제2 열전소자를 더 포함할 수 있다.The safety device further includes a second thermoelectric element provided on an inner surface of the first electrode wound around the outermost part of the electrode assembly, and the second thermoelectric element is operated by electrical energy transmitted from the piezoelectric element. , A second thermoelectric element for absorbing heat generated in the electrode assembly through the first electrode wound around the outermost part and then discharging it to the outside through the can may be further included.

상기 안전장치는, 상기 전극조립체의 권심에 구비되는 제3 열전소자를 더 포함하며, 상기 제3 열전소자는 상기 압전소자로부터 전달되는 전기에너지에 의해 작동되고, 상기 전극조립체의 권심에서 발생하는 열을 흡수한 후 상기 캔을 통해 외부로 방출할 수 있다.The safety device further includes a third thermoelectric element provided on the winding core of the electrode assembly, the third thermoelectric element being operated by electric energy transmitted from the piezoelectric element, and heat generated in the winding core of the electrode assembly. After absorbing it, it can be released to the outside through the can.

상기 캔의 내부가 설정된 온도 이상 상승하면, 상기 캔에 구비된 벤트면을 통해 형성되는 개방공간으로 상기 캔 내부의 열을 외부로 방출하는 방출장치를 더 포함할 수 있다.When the inside of the can rises above a set temperature, a release device may be further included to release heat inside the can to the outside through an open space formed through a vent surface provided in the can.

상기 방출장치는, 상기 캔의 바닥면에 연결되는 벤트면과, 상기 압전소자로부터 전달되는 전기에너지에 의해 팽창하면서 상기 벤트면을 상기 바닥면으로부터 분리시킴에 따라 형성되는 개방공간으로 상기 캔 내부의 열을 외부로 방출하는 제4 열전소자, 및 상기 캔의 내부 온도가 설정온도 이상 상승시 상기 압전소자의 전기에너지가 상기 제4 열전소자에 전달되도록 연결하는 온도감지부를 포함할 수 있다.The release device is a vent surface connected to the bottom surface of the can and an open space formed by separating the vent surface from the bottom surface while expanding by electric energy transmitted from the piezoelectric element. It may include a fourth thermoelectric element that emits heat to the outside, and a temperature sensor that connects electric energy of the piezoelectric element to the fourth thermoelectric element when the internal temperature of the can rises above a set temperature.

상기 벤트면과 상기 바닥면 사이에는 절개부가 형성될 수 있다.An incision may be formed between the vent surface and the bottom surface.

상기 설정 온도는 60℃이상으로 설정될 수 있다.The set temperature may be set to 60 °C or higher.

상기 캔의 바닥면에는 상기 벤트면에 구비된 제4 열전소자를 고정하는 고정부가 구비될 수 있다.A fixing part for fixing the fourth thermoelectric element provided on the vent surface may be provided on the bottom surface of the can.

상기 고정부는 상기 제4 열전소자의 외측면을 고정하는 수평 고정편과, 상기 수평 고정편과 상기 바닥면을 연결하여 상기 제4 열전소자의 측면을 고정하는 수직 고정편을 포함할 수 있다.The fixing unit may include a horizontal fixing piece fixing an outer surface of the fourth thermoelectric element and a vertical fixing piece connecting the horizontal fixing piece and the bottom surface to fix a side surface of the fourth thermoelectric element.

한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전지팩은 하나 이상의 이차전지; 및 상기 하나 이상의 이차전지를 수용하는 팩케이스를 포함하며, 상기 하나 이상의 이차전지는, 전극조립체, 상기 전극조립체를 수용하는 캔, 상기 캔의 개구부에 실링되는 캡조립체, 및 상기 캔의 내주면에 구비되고 충격을 받으면 전기에너지를 발생시키는 압전소자, 상기 압전소자로부터 전달되는 전기에너지에 의해 작동되고 상기 전극조립체에서 발생하는 열을 흡수한 후 상기 캔을 통해 외부로 방출하는 제1 열전소자를 구비하는 안전장치를 포함할 수 있다.Meanwhile, a battery pack according to a second embodiment of the present invention includes one or more secondary batteries; and a pack case accommodating the one or more secondary batteries, wherein the one or more secondary batteries include an electrode assembly, a can accommodating the electrode assembly, a cap assembly sealed at an opening of the can, and provided on an inner circumferential surface of the can. A piezoelectric element that generates electrical energy upon impact and a first thermoelectric element that is operated by the electrical energy transmitted from the piezoelectric element and absorbs heat generated from the electrode assembly and then emits it to the outside through the can. Safety devices may be included.

본 발명에 따른 이차전지는 압전소자와 제1 열전소자를 구비한 안전장치를 포함하는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 상기 전극조립체에서 발생하는 열을 흡수한 후 상기 캔에 전도하여 외부로 방출할 수 있고, 이에 따라 쇼트로 인한 전극조립체의 온도 상승을 억제할 수 있으며, 그 결과 전극조립체의 발화 또는 폭발을 방지할 수 있다.The secondary battery according to the present invention is characterized in that it includes a safety device having a piezoelectric element and a first thermoelectric element, and due to this feature, heat generated from the electrode assembly is absorbed and then conducted to the can to the outside. Therefore, an increase in temperature of the electrode assembly due to a short circuit can be suppressed, and as a result, ignition or explosion of the electrode assembly can be prevented.

또한, 본 발명에 따른 이차전지의 안전장치는 전극조립체에 포함된 제1 전극의 제1 전극탭에 구비되는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징을 인해 상기 전극조립체에서 발생하는 열을 상기 제1 전극탭을 통해 효과적으로 흡수할 수 있고, 이에 따라 상기 전극조립체의 온도 상승을 효과적으로 억제할 수 있다.In addition, the safety device of a secondary battery according to the present invention is characterized in that it is provided on the first electrode tab of the first electrode included in the electrode assembly, and due to this feature, the heat generated in the electrode assembly is removed from the first electrode. It can be effectively absorbed through the tab, and thus the temperature rise of the electrode assembly can be effectively suppressed.

또한, 본 발명에 따른 이차전지의 안전장치는 전극조립체의 최외각에 권취된 제1 전극의 내면에 제2 열전소자를 더 포함하는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 전극조립체의 내측면에 발생하는 열을 흡수할 수 있고, 그 결과 전극조립체의 온도상승을 효과적으로 억제할 수 있다.In addition, the safety device of a secondary battery according to the present invention is characterized by further including a second thermoelectric element on the inner surface of the first electrode wound on the outermost part of the electrode assembly, and due to this feature, the inner surface of the electrode assembly Generated heat can be absorbed, and as a result, the temperature rise of the electrode assembly can be effectively suppressed.

또한, 본 발명에 따른 이차전지의 안전장치는 전극조립체의 권심에 제3 열전소자를 더 포함하는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 전극조립체의 권심에 발생하는 열을 효과적으로 흡수할 수 있고, 그 결과 전극조립체의 온도상승을 효과적으로 억제할 수 있다.In addition, the safety device of a secondary battery according to the present invention is characterized in that a third thermoelectric element is further included in the winding core of the electrode assembly, and due to this feature, heat generated in the winding core of the electrode assembly can be effectively absorbed, As a result, the temperature rise of the electrode assembly can be effectively suppressed.

정리하면, 본 발명의 이차전지의 안전장치는 전극조립체의 외측에 발생하는 열을 흡수하는 제1 열전소자와, 전극조립체의 내측에 발생하는 열을 흡수하는 제2 열전소자와, 전극조립체의 권심에 발생하는 열을 흡수하는 제3 열전소자를 포함하는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 전극조립체 전체에 발생하는 열을 효과적으로 흡수할 수 있다.In summary, the safety device of the secondary battery of the present invention includes a first thermoelectric element that absorbs heat generated on the outside of the electrode assembly, a second thermoelectric element that absorbs heat generated on the inside of the electrode assembly, and a winding core of the electrode assembly. It has a feature of including a third thermoelectric element for absorbing heat generated in the electrode assembly, and due to this characteristic, heat generated in the entire electrode assembly can be effectively absorbed.

한편, 본 발명의 이차전지는 안전장치로도 상기 전극조립체의 온도상승을 억제하지 못할 경우 상기 캔 내부의 열을 외부로 방출시키는 방출장치를 더 포함하는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 이차전지가 폭발 또는 발화되는 것을 방지할 수 있고, 그 결과 안전성을 높일 수 있다.On the other hand, the secondary battery of the present invention is characterized in that it further includes a release device for releasing heat inside the can to the outside when the temperature rise of the electrode assembly cannot be suppressed even by a safety device, and due to this feature, the secondary battery The battery can be prevented from exploding or igniting, and as a result, safety can be improved.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지를 도시한 측단면도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지를 도시한 평단면도.
도 3은 도 1의 부분 확대도.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지의 방출장치를 도시한 부분절개 사시도.
도 5는 도 4의 단면도.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전지팩을 도시한 단면도.1 is a side cross-sectional view showing a secondary battery according to a first embodiment of the present invention;
2 is a cross-sectional plan view showing a secondary battery according to a first embodiment of the present invention.
Figure 3 is a partial enlarged view of Figure 1;
4 is a partially cut-away perspective view illustrating a discharge device for a secondary battery according to a first embodiment of the present invention.
Figure 5 is a cross-sectional view of Figure 4;
6 is a cross-sectional view showing a battery pack according to a second embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily practice with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.

[본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지][Secondary battery according to the first embodiment of the present invention]

본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지(100)는 도 1 내지 도 3에 도시되어 있는 것과 같이, 전극조립체(110), 상기 전극조립체(110)를 수용하는 캔(120), 상기 캔(120)의 개구부에 실링되는 캡조립체(130), 및 상기 전극조립체(110)의 온도 상승을 억제하는 안전장치(140)를 포함한다.As shown in FIGS. 1 to 3 , the secondary battery 100 according to the first embodiment of the present invention includes an electrode assembly 110, a can 120 accommodating the electrode assembly 110, and the can ( 120), and a safety device 140 for suppressing a temperature rise of the electrode assembly 110.

전극조립체electrode assembly

전극조립체(110)는 복수의 전극과 복수의 분리막이 교대로 적층되는 구조를 가지며, 상기 복수의 전극은 제1 전극 및 제2 전극을 포함한다. 그리고 상기 제1 전극(111)은 캔(120)과 연결되는 제1 전극탭(111a)이 구비되고, 상기 제2 전극은 캡 조립체(130)와 연결되는 제2 전극탭이 구비된다. 상기 제1 전극은 음극이고, 상기 제2 전극은 양극일 수 있다.The electrode assembly 110 has a structure in which a plurality of electrodes and a plurality of separators are alternately stacked, and the plurality of electrodes include a first electrode and a second electrode. The first electrode 111 includes a first electrode tab 111a connected to the can 120 , and the second electrode includes a second electrode tab connected to the cap assembly 130 . The first electrode may be a cathode, and the second electrode may be an anode.

여기서 상기 전극조립체(110)는 최외각에 제1 전극(111)이 권취되고, 상기 최외각에 권취된 제1 전극(111)의 외측면(도 1에서 보았을 때 캔을 향하는 바깥쪽 면)에는 상기 제1 전극탭(111a)이 구비된다.Here, in the electrode assembly 110, the first electrode 111 is wound on the outermost part, and the outer surface of the first electrode 111 wound on the outermost part (the outer surface facing the can when viewed in FIG. 1) The first electrode tab 111a is provided.

한편, 아래에서 자세히 설명하겠지만, 상기 제1 전극탭(111a)은 캔(120)의 바닥면에 구비되는 고정편(240)에 결합된다.Meanwhile, as described in detail below, the first electrode tab 111a is coupled to the fixing piece 240 provided on the bottom surface of the can 120 .

캔can

상기 캔(120)은 전극조립체를 수용하기 위한 것으로, 금속 소재로 이루어지고, 내부에 전극조립체(110)를 수용하는 수용부가 형성되고, 상부에 상기 수용부와 연결되는 개구부가 형성된다.The can 120 is for accommodating the electrode assembly, is made of a metal material, has an accommodating portion accommodating the electrode assembly 110 therein, and an opening connected to the accommodating portion is formed at an upper portion.

캡 조립체cap assembly

상기 캡 조립체(130)는 가스배출공이 구비되고 돌출 단자를 형성하는 탑캡, 금속원판으로 이루어지고 중앙에 돌출부가 구비되어 있으며 상기 돌출부를 중심으로 동심원 상에 2개 이상의 노치가 형성되는 안전밴트, 금속원판으로 이루어지고 가스배출공과 중앙에 상기 안전밴트의 돌출부와 접합되는 CID, 및 상기 탑캡, 안전밴트 및 CID를 감싸서 상기 캔(120)의 개구부에 결합되는 가스켓을 포함한다.The cap assembly 130 is formed of a top cap having a gas discharge hole and forming a protruding terminal, a metal disk, a protrusion in the center, and a safety belt having two or more notches formed on a concentric circle around the protrusion, a metal It includes a CID made of a disc and joined to the protrusion of the safety belt at the center of the gas discharge hole, and a gasket that surrounds the top cap, the safety belt, and the CID and is coupled to the opening of the can 120.

안전장치safety device

상기 안전장치(140)는 캔 내부에 수용된 전극조립체가 설정온도 이상 상승하면 상기 전극조립체에서 발생하는 열을 흡수한 후 상기 캔을 통해 외부로 방출하는 구조를 가지며, 이에 따라 상기 전극조립체의 온도 상승을 억제할 수 있다.The safety device 140 has a structure in which heat generated from the electrode assembly is absorbed and released to the outside through the can when the electrode assembly housed in the can rises above a set temperature, and thus the temperature of the electrode assembly rises. can suppress

예를 들면, 상기 안전장치(140)는 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 캔(120)의 내주면에 구비되고 충격을 받으면 전기에너지를 발생시키는 압전소자(141), 및 상기 압전소자(141)로부터 전달되는 전기에너지에 의해 작동되고 상기 전극조립체(110)에서 발생하는 열을 흡수한 후 상기 캔(120)을 통해 외부로 방출하여 상기 전극조립체(110)의 온도 상승을 억제하는 제1 열전소자(142)를 포함한다.For example, referring to FIGS. 1 and 2 , the safety device 140 includes a piezoelectric element 141 provided on an inner circumferential surface of the can 120 and generating electrical energy upon impact, and the piezoelectric element 141 ) and absorbs heat generated from the electrode assembly 110 and releases it to the outside through the can 120 to suppress the temperature rise of the electrode assembly 110. element 142.

상기 압전소자(141)는 힘(예로 압력)을 통해 전기에너지를 생산하는 것으로, 상기 캔(120)의 내주면에 구비되고, 상기 캔(120)에 가해지는 압력을 통해 전기에너지를 생산한다. 즉, 상기 압전소자(141)는 캔(120)에 가해지는 압력에 의해 전기에너지의 생산이 이루어진다. 특히 캔(120)이 변형될 경우 상기 압전소자(141)에 지속적으로 압력을 가하게 되고, 이에 따라 지속적으로 전기에너지의 생산이 이루어진다.The piezoelectric element 141 generates electrical energy through force (eg, pressure), is provided on the inner circumferential surface of the can 120, and produces electrical energy through pressure applied to the can 120. That is, the piezoelectric element 141 produces electrical energy by the pressure applied to the can 120 . In particular, when the can 120 is deformed, pressure is continuously applied to the piezoelectric element 141, and thus electrical energy is continuously produced.

여기서, 압전소자(141)는 전극조립체(110)의 스웰링 현상에 따라 발생되는 압력에 의해서도 전력을 생산할 수도 있다. 즉, 전극조립체(110)가 스웰링되면서 캔(120)의 내면에 구비된 압전소자(141)에 압력을 가하게 되고, 이에 따라 압전소자(141)가 전기에너지를 생산할 수 있다.Here, the piezoelectric element 141 may also generate power by pressure generated according to the swelling phenomenon of the electrode assembly 110 . That is, as the electrode assembly 110 swells, pressure is applied to the piezoelectric element 141 provided on the inner surface of the can 120, and accordingly, the piezoelectric element 141 can produce electrical energy.

즉, 압전소자(141)는 캔 외부뿐만 아니라 캔 내부의 압력에 의해서도 전력 생산이 가능하다.That is, the piezoelectric element 141 can generate power not only from the outside of the can but also from the pressure inside the can.

한편, 압전소자(141)는 압전기(壓電氣) 현상을 나타내는 소자로서, 피에조 전기소자라고도 불리운다. 이러한 압전소자를 이루는 재료로는 수정, 전기석, 로셸염 등이 이용되어 왔으며, 근래에 개발된 타이타늄산바륨, 인산이수소암모늄, 타타르산에틸렌다이아민 등의 인공결정도 압전성이 매우 뛰어나다.Meanwhile, the piezoelectric element 141 is an element exhibiting a piezoelectric phenomenon, and is also called a piezoelectric element. Crystals, tourmaline, Rochelle salt, etc. have been used as materials constituting such a piezoelectric element, and recently developed artificial crystals such as barium titanate, ammonium dihydrogen phosphate, and ethylenediamine tartrate also have excellent piezoelectricity.

한편, 압전소자(141)는 캔(120)의 내주면 전체에 구비될 수 있으며, 이에 따라 캔(120)의 전체에 가해지는 압력을 통해 전기에너지를 생산할 수 있다.Meanwhile, the piezoelectric element 141 may be provided on the entire inner circumferential surface of the can 120 , and thus electrical energy may be produced through pressure applied to the entirety of the can 120 .

특히 압전소자(141)는 전극조립체(110)의 외주면과 대응하는 캔(120)이 내주면에만 한정하여 구비될 수 있으며, 이에 따라 전극조립체(110)에 가해지는 압력에 대해 효과적으로 반응하여 전기에너지를 생산하고, 전극조립체(110)의 외주면과 대응하지 않는 캔(120)의 부분에 가해지는 압력에 대해서는 반응하지 않음에 따라 불필요하게 전기에너지를 생산하는 것을 방지할 수 있다.In particular, the piezoelectric element 141 may be provided with the can 120 corresponding to the outer circumferential surface of the electrode assembly 110 limited to the inner circumferential surface, and thus effectively reacts to the pressure applied to the electrode assembly 110 to generate electrical energy. It does not respond to the pressure applied to the portion of the can 120 that does not correspond to the outer circumferential surface of the electrode assembly 110, thereby preventing unnecessary electrical energy from being produced.

상기 제1 열전소자(142)는 압전소자로부터 전달되는 전기에너지를 통해 작동하면서 상기 전극조립체(110)로부터 발생하는 열을 흡수한 후 상기 캔(120)의 전체면을 통해 외부로 방출한다. 즉, 제1 열전소자(142)는 압전소자로부터 전달되는 전기에너지를 통해 작동하면, 액체에서 기체로 바뀌는 과정에서 상기 전극조립체(110)에서 발생하는 열 형태의 에너지를 흡수하게 되고, 흡수한 열을 금속 소재인 캔(120)을 통해 외부로 방출하게 된다.The first thermoelectric element 142 operates through electrical energy transmitted from the piezoelectric element, absorbs heat generated from the electrode assembly 110, and then discharges it to the outside through the entire surface of the can 120. That is, when the first thermoelectric element 142 operates through electrical energy transmitted from the piezoelectric element, it absorbs energy in the form of heat generated from the electrode assembly 110 in the process of changing from liquid to gas, and the absorbed heat is released to the outside through the can 120, which is a metal material.

여기서 상기 제1 열전소자(142)는 상기 제1 전극탭(111a)과 상기 압전소자(141) 사이에 구비되며, 이에 따라 상기 전극조립체를 통해 상기 제1 전극탭(111a)에 전달되는 열을 흡수한 후 상기 캔(120)을 통해 외부로 방출할 수 있다. 즉, 쇼트 발생시 제1 전극탭(111a)에 열이 많이 발생하며, 이에 따라 제1 열전소자(142)를 상기 제1 전극탭(111a)에 구비하여 제1 전극탭(111a)의 열을 효과적으로 흡수 할 수 있고, 그 결과 제1 전극탭(111a)의 온도 상승을 효과적으로 억제할 수 있다.Here, the first thermoelectric element 142 is provided between the first electrode tab 111a and the piezoelectric element 141, and thus heat is transferred to the first electrode tab 111a through the electrode assembly. After being absorbed, it can be released to the outside through the can 120 . That is, when a short circuit occurs, a lot of heat is generated in the first electrode tab 111a. Accordingly, the first thermoelectric element 142 is provided in the first electrode tab 111a to effectively dissipate the heat of the first electrode tab 111a. As a result, an increase in temperature of the first electrode tab 111a can be effectively suppressed.

한편, 제1 열전소자(142)는 펠티어(Peltier) 효과를 이용하는 것으로, 2 종류의 금속끝을 접속시키거나 서로 다른 N형과 P형으로 된 반도체 소자로 구성된 모듈에 전류를 흘려주면 네가티브(-)로 대전된 접점에서는 주위로부터 열에너지를 흡수한 전자가 열전소자 내부로 이동하여 흡열이 일어나며, 포지티브(+)로 대전된 접점에서는 전자의 열에너지 방출에 의해서 발열이 일어나게 되는 현상을 이용한다. 즉, 전기에너지를 열에너지로 변환시킬 수 있는 것이다. 이와 같이 본 발명에서는 전류 방향에 따라 제1 열전소자(142)의 한쪽은 흡열하고 다른 한쪽은 발열을 일으키도록 하여 제1 열전소자(142)의 양단에 나타나는 흡열 및 발열 현상을 이용하여 전극조립체를 냉각하는 방식을 채용한다. 이 열전냉각방식은 냉매 순환 냉각 방식과는 달리 기계적인 작동부분이 필요 없는 환경문제를 야기하지 않는 냉각 방법이다.On the other hand, the first thermoelectric element 142 uses the Peltier effect, and when two types of metal ends are connected or a current is passed through a module composed of semiconductor elements of different N-type and P-type, negative (- ) at the positively charged contact point, electrons that absorb thermal energy from the surroundings move into the thermoelectric element and absorb heat, and at the positively charged contact point, heat is generated by the release of the thermal energy of electrons. That is, it can convert electrical energy into thermal energy. As described above, in the present invention, one side of the first thermoelectric element 142 absorbs heat and the other side generates heat according to the direction of the current, so that the electrode assembly is formed by using the heat absorption and heat generation phenomena appearing at both ends of the first thermoelectric element 142. A cooling method is used. Unlike the refrigerant circulation cooling method, this thermoelectric cooling method is a cooling method that does not require mechanical operating parts and does not cause environmental problems.

한편, 상기 안전장치(140)는 상기 전극조립체(110)의 최외각에 권취된 상기 1 전극(111)의 내측면(전극조립체의 권심을 향하는 면)에 구비되는 제2 열전소자(143)를 더 포함한다.Meanwhile, the safety device 140 includes the second thermoelectric element 143 provided on the inner surface (the surface facing the winding core of the electrode assembly) of the first electrode 111 wound around the outermost part of the electrode assembly 110. contains more

즉, 상기 제2 열전소자(143)는 전극조립체 내부의 온도 상승을 억제하기 위한 것으로, 상기 전극조립체(110)의 최외각에 권취된 상기 1 전극(111)의 내측면에 구비되고, 상기 압전소자(141)로부터 전달되는 전기에너지에 의해 작동되면서 상기 전극조립체(110)를 통해 최외각에 권취된 제1 전극(111)으로 전달되는 열을 흡수한 후, 상기 캔(120)을 통해 외부로 방출한다.That is, the second thermoelectric element 143 is for suppressing an increase in temperature inside the electrode assembly, and is provided on the inner surface of the first electrode 111 wound around the outermost part of the electrode assembly 110, and is the piezoelectric element. It is operated by the electrical energy transmitted from the element 141 and absorbs heat transferred to the outermost first electrode 111 through the electrode assembly 110, and then to the outside through the can 120. emit

또한, 상기 안전장치(140)는 상기 전극조립체(110)의 권심(도 2에서 보았을 때 전극조립체의 중심)에 구비되는 제3 열전소자(144)를 더 포함하며, 상기 제3 열전소자(144)는 상기 압전소자(141)로부터 전달되는 전기에너지에 의해 작동되고, 상기 전극조립체(110)의 권심에서 발생하는 열을 흡수한 후 상기 캔(120)을 통해 외부로 방출한다.In addition, the safety device 140 further includes a third thermoelectric element 144 provided at the core of the electrode assembly 110 (the center of the electrode assembly as seen in FIG. 2), and the third thermoelectric element 144 ) is operated by electric energy transmitted from the piezoelectric element 141, absorbs heat generated from the winding core of the electrode assembly 110, and then releases it to the outside through the can 120.

정리하면, 상기 안전장치(140)는 제1 내지 제3 열전소자(142)(143)(144)를 포함하되, 상기 제1 열전소자(142)는 제1 전극탭(111a)에서 발생하는 열을 흡수하고, 상기 제2 열전소자(143)는 전극조립체(110) 내부로 발생하는 열을 흡수하며, 상기 제3 열전소자(144)는 전극조립체(110)의 권심으로 발생하는 열을 흡수한 다음, 상기 캔(120)을 통해 외부로 방출한다. 이에 따라 전극조립체(110)의 밖에서부터 안쪽까지 온도 상승을 크게 억제할 수 있다. 여기서 상기 제1 내지 제3 열전소자(142)(143)(144)는 동일한 구성을 가진다.In summary, the safety device 140 includes first to third thermoelectric elements 142, 143, and 144, and the first thermoelectric element 142 generates heat from the first electrode tab 111a. , the second thermoelectric element 143 absorbs heat generated inside the electrode assembly 110, and the third thermoelectric element 144 absorbs heat generated from the winding core of the electrode assembly 110. Next, it is discharged to the outside through the can 120 . Accordingly, a temperature rise from the outside to the inside of the electrode assembly 110 can be greatly suppressed. Here, the first to third thermoelectric elements 142, 143, and 144 have the same configuration.

따라서 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지(100)는 안전장치(140)를 포함하는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 전극조립체(110)가 설정된 온도 이상 상승하면 상기 전극조립체가 설정된 온도 이상 상승하지 못하게 억제할 수 있고, 이에 따라 폭발 또는 발화를 방지할 수 있다.Therefore, the secondary battery 100 according to the first embodiment of the present invention is characterized by including the safety device 140, and due to this feature, when the temperature of the electrode assembly 110 rises above a set temperature, the electrode assembly The temperature can be suppressed from rising more than that, and thus, explosion or ignition can be prevented.

한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지(100)는 안전장치(140)에 의해 전극조립체(110)의 온도 상승을 억제하지 못할 경우 상기 캔(120) 내부의 열을 외부로 방출하여 폭발 또는 발화를 방지하는 방출장치(150)를 더 포함한다.On the other hand, in the secondary battery 100 according to the first embodiment of the present invention, when the temperature rise of the electrode assembly 110 cannot be suppressed by the safety device 140, heat inside the can 120 is released to the outside. It further includes a release device 150 that prevents explosion or ignition.

방출장치release device

즉, 상기 방출장치(150)는 전극조립체(110)로부터 발생하는 열에 의해 상기 캔(120) 내부의 압력이 상승하면, 상기 캔에 구비된 벤트면을 상기 캔(120)으로부터 분리시킴에 따라 형성되는 개방공간으로 상기 캔 내부의 열을 외부로 방출한다.That is, the release device 150 is formed by separating the vent surface provided in the can from the can 120 when the pressure inside the can 120 increases due to heat generated from the electrode assembly 110. The heat inside the can is discharged to the outside through the open space.

예를 들면, 상기 방출장치(150)는 도 3 및 도 4에 도시되어 있는 것과 같이, 상기 캔(120)의 바닥면(121)에 연결되는 벤트면(151)과, 상기 압전소자(141)로부터 전달되는 전기에너지에 의해 팽창하면서 상기 벤트면(151)을 상기 바닥면(121)으로부터 분리시키고 상기 벤트면(151)과 바닥면(121)이 분리되면서 형성되는 개방공간으로 상기 캔(120) 내부의 열을 외부로 방출하는 제4 열전소자(152), 및 상기 캔(120)의 내부 온도가 설정온도 이상 상승시 상기 압전소자(141)의 전기에너지가 상기 제4 열전소자(152)에 전달되도록 연결하는 온도감지부(153)를 포함한다.For example, as shown in FIGS. 3 and 4, the release device 150 includes a vent surface 151 connected to the bottom surface 121 of the can 120, and the piezoelectric element 141. The can 120 is an open space formed as the vent surface 151 is separated from the bottom surface 121 while expanding by electric energy transmitted from the can 120 and the vent surface 151 and the bottom surface 121 are separated. A fourth thermoelectric element 152 that emits internal heat to the outside, and electric energy of the piezoelectric element 141 is applied to the fourth thermoelectric element 152 when the internal temperature of the can 120 rises above a set temperature. It includes a temperature sensor 153 connected to transmit.

여기서 상기 제4 열전소자(152)는 팽창시 상기 벤트면(151)을 효과적으로 가압하여 분리시킬 수 있도록 전극조립체(110)와 벤트면(151) 사이에 구비된다.Here, the fourth thermoelectric element 152 is provided between the electrode assembly 110 and the bent surface 151 to effectively pressurize and separate the bent surface 151 during expansion.

또한, 상기 바닥면(121)과 상기 벤트면(151) 사이에는 홈으로 형성된 절개부(151a)가 형성되며, 상기 절개부(151a)를 통해 상기 벤트면(151)을 상기 바닥면(121)으로부터 용이하게 분리시킬 수 있다. 즉, 상기 벤트면(151)에 압력이 작용하면 상기 절개부(151a)가 절개되면서 상기 벤트면(151)을 상기 바닥면(121)으로부터 분리시킬 수 있다.In addition, a cutout 151a formed as a groove is formed between the bottom surface 121 and the bent surface 151, and the bent surface 151 is connected to the bottom surface 121 through the cutout 151a. can be easily separated from That is, when pressure is applied to the bent surface 151 , the bent surface 151 may be separated from the bottom surface 121 while the cutout 151a is cut.

이와 같은 상기 방출장치(150)는 안전장치(140)가 전극조립체(110)의 온도 상승을 억제하지 못하여 상기 캔(120) 내부 온도가 설정온도 이상으로 상승할 경우 상기 온도감지부(153)가 이를 감지하여 상기 압전소자(141)의 전기에너지를 상기 제4 열전소자(152)에 공급하고, 상기 제4 열전소자(152)는 공급된 전기에너지에 의해 팽창하면서 상기 벤트면(151)을 가압하게 되며, 상기 벤트면(151)은 상기 제4 열전소자(152)의 압력에 의해 상기 절개부(151a)가 절개되면서 상기 바닥면(121)으로부터 분리되며, 상기 분리된 벤트부(151)와 바닥면(121) 사이에 개방공간이 형성되면서 상기 캔(120) 내부의 열을 외부로 방출한다. 이에 따라 캔(120) 내부의 온도가 하강하게 되고, 그 결과 폭발 또는 발화를 방지할 수 있다.In the release device 150 as described above, when the safety device 140 fails to suppress the temperature rise of the electrode assembly 110 and the internal temperature of the can 120 rises above a set temperature, the temperature sensor 153 detects By detecting this, electric energy of the piezoelectric element 141 is supplied to the fourth thermoelectric element 152, and the fourth thermoelectric element 152 presses the vent surface 151 while expanding by the supplied electric energy. The vent surface 151 is separated from the bottom surface 121 as the cutout 151a is cut by the pressure of the fourth thermoelectric element 152, and the separated vent portion 151 and As an open space is formed between the bottom surface 121, heat inside the can 120 is released to the outside. Accordingly, the temperature inside the can 120 is lowered, and as a result, explosion or ignition can be prevented.

여기서 상기 설정 온도는 60℃이상일 수 있고, 바람직하게는 100℃이상일 수 있다. 즉, 캔 내부에는 전극조립체와 함께 전해액이 수용되며, 상기 온도감지부(153)는 상기 전해액의 온도가 60℃ 이상 상승하면, 이를 감지하여 상기 제4 열전소자(152)에 전기에너지가 공급되도록 제어한다. 즉, 전해액의 온도가 60℃ 이상이면 전극조립체의 온도는 100℃ 이상 상승한 상태일 수 있기 때문에, 안전성을 위해 전해액의 온도가 60℃ 이상이면 이를 감지하도록 온도감지부(153)를 제어하는 것이 바람직하다.Here, the set temperature may be 60 °C or higher, preferably 100 °C or higher. That is, the electrolyte solution is accommodated inside the can together with the electrode assembly, and the temperature sensor 153 detects when the temperature of the electrolyte solution rises by 60° C. or higher, and supplies electrical energy to the fourth thermoelectric element 152. Control. That is, if the temperature of the electrolyte solution is 60°C or more, the temperature of the electrode assembly may rise by 100°C or more. Therefore, for safety, it is preferable to control the temperature sensing unit 153 to detect if the temperature of the electrolyte solution is 60°C or more. do.

한편, 캔(120)의 바닥면(121)에는 제4 열전소자(152)의 팽창력이 상기 벤트면(151)에 효과적으로 전달되도록 상기 제4 열전소자(152)를 고정하는 고정부(123)를 더 포함한다.Meanwhile, a fixing part 123 for fixing the fourth thermoelectric element 152 is installed on the bottom surface 121 of the can 120 so that the expansive force of the fourth thermoelectric element 152 is effectively transmitted to the vent surface 151. contains more

즉, 상기 고정부(123)는 도 4 및 도 5에 도시되어 있는 것과 같이, 상기 제4 열전소자(152)의 외측면을 지지하여 상기 캔(120)의 길이방향으로 움직이지 않게 고정하는 수평 고정편(123a)과, 상기 수평 고정편(123a)과 상기 바닥면(121)을 연결하여 상기 제4 열전소자(152)를 상기 캔(120)의 폭방향으로 움직이지 않게 고정하는 수직 고정편(123b)을 포함한다. That is, as shown in FIGS. 4 and 5 , the fixing part 123 supports the outer surface of the fourth thermoelectric element 152 and fixes it so as not to move in the longitudinal direction of the can 120. A fixing piece 123a, a vertical fixing piece connecting the horizontal fixing piece 123a and the bottom surface 121 to fix the fourth thermoelectric element 152 so as not to move in the width direction of the can 120. (123b).

이에 따라 상기 고정부(123)는 상기 제4 열전소자(152)의 팽창시 상기 제4 열전소자(12)가 상기 벤트면(151) 방향으로만 팽창하게 지지하며, 이에 따라 벤트면(151)을 바닥면(121)으로부터 신속하게 분리시킬 수 있다.Accordingly, the fixing part 123 supports the fourth thermoelectric element 12 to expand only in the direction of the bent surface 151 when the fourth thermoelectric element 152 expands. It can be quickly separated from the bottom surface 121.

이하, 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지의 작용상태를 설명한다.Hereinafter, the operating state of the secondary battery according to the first embodiment of the present invention will be described.

본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지의 사용시 외부 충격에 의해 캔(120)이 변형될 경우 전극조립체(110)가 훼손될 수 있다. 특히 전극조립체(110)의 분리막이 훼손되면서 쇼트가 발생할 경우 상기 전극조립체(110)의 온도가 점차 상승하게 된다. 특히 전극조립체(110)의 제1 전극탭(111a)에 저항이 집중되면서 온도가 급상승하게 된다. 이때 상기 캔(120) 내부에 구비된 안전장치(140)에 의해 상기 전극조립체(110)의 온도를 억제할 수 있다. When the can 120 is deformed by an external impact during use of the secondary battery according to the first embodiment of the present invention, the electrode assembly 110 may be damaged. In particular, when a short circuit occurs as the separator of the electrode assembly 110 is damaged, the temperature of the electrode assembly 110 gradually rises. In particular, as resistance is concentrated on the first electrode tab 111a of the electrode assembly 110, the temperature rises rapidly. At this time, the temperature of the electrode assembly 110 may be suppressed by the safety device 140 provided inside the can 120 .

즉, 안전장치(140)는 상기 캔(120)에 작용한 압력에 의해 압전소자(141)가 전기에너지를 발생시키고, 제1 열전소자(142)가 상기 압전소자(141)의 전기에너지에 의해 작동하면서 상기 전극조립체(110)에서 발생하는 열을 흡수한 후 상기 캔(120)을 통해 외부로 방출하여 상기 전극조립체(110)의 온도 상승을 억제한다. 이때 제1 열전소자(142)는 제1 전극탭(111a)에 구비되면서 상기 제1 전극탭(111a)의 온도 상승을 효과적으로 억제할 수 있다.That is, in the safety device 140, the piezoelectric element 141 generates electric energy by the pressure applied to the can 120, and the first thermoelectric element 142 generates electric energy by the piezoelectric element 141. While operating, heat generated from the electrode assembly 110 is absorbed and then released to the outside through the can 120 to suppress a temperature rise of the electrode assembly 110 . In this case, the first thermoelectric element 142 is provided on the first electrode tab 111a and can effectively suppress a temperature rise of the first electrode tab 111a.

특히 상기 안전장치(140)는 제2 열전소자(143)를 포함하면서 전극조립체(110)의 최외각에 권취된 제1 전극(111)을 통해 전극조립체(110) 내부의 열을 흡수한 후 캔을 통해 외부로 방출할 수 있으며, 이에 따라 상기 전극조립체(110)의 온도 상승을 크게 억제할 수 있다.In particular, the safety device 140 includes the second thermoelectric element 143 and absorbs heat inside the electrode assembly 110 through the first electrode 111 wound around the outermost part of the electrode assembly 110, and then can It can be emitted to the outside through, and accordingly, the temperature rise of the electrode assembly 110 can be greatly suppressed.

또한, 상기 안전장치(140)는 제3 열전소자(144)를 포함하면서 상기 전극조립체(110)의 권심으로 발생하는 열을 흡수한 후 상기 캔을 통해 외부로 방출할 수 있으며, 이에 따라 상기 전극조립체(110)의 온도 상승을 크게 억제할 수 있다.In addition, the safety device 140 includes the third thermoelectric element 144 and can absorb heat generated by the winding core of the electrode assembly 110 and then release it to the outside through the can. Accordingly, the electrode The rise in temperature of the assembly 110 can be largely suppressed.

한편, 안전장치(140)를 통해 전극조립체(110)의 온도 상승을 억제하지 못할 경우 상기 캔(120) 내부가 설정온도 이상상승하게 되는데, 이때 배출장치(150)를 통해 캔(120) 내부의 열을 외부로 방출하여 폭발 또는 발화를 방지할 수 있다.On the other hand, when the temperature rise of the electrode assembly 110 cannot be suppressed through the safety device 140, the inside of the can 120 rises above the set temperature. Heat can be released to the outside to prevent explosion or ignition.

즉, 배출장치(150)는 온도감지부(153)를 통해 캔 내부의 온도를 실시간으로 감지하는 한편, 상기 캔 내부의 온도가 설정 온도 이상 상승하면 압전소자(141)의 전기에너지를 상기 제4 열전소자(152)에 전달하여 상기 제4 열전소자(152)를 팽창시키고, 상기 제4 열전소자(152)의 팽창력을 통해 상기 캔(120)의 바닥면(121)으로부터 벤트면(151)을 분리시킴에 따라 형성되는 개방공간으로 상기 캔(120) 내부의 열을 외부로 방출할 수 있다.That is, the discharging device 150 detects the temperature inside the can in real time through the temperature sensor 153, and when the temperature inside the can rises above a set temperature, the electric energy of the piezoelectric element 141 is converted to the fourth It is transmitted to the thermoelectric element 152 to expand the fourth thermoelectric element 152, and the vent surface 151 is bent from the bottom surface 121 of the can 120 through the expansion force of the fourth thermoelectric element 152. Heat inside the can 120 can be released to the outside through the open space formed by the separation.

이하, 본 발명의 다른 실시예를 설명함에 있어 전술한 실시예와 동일한 기능을 가지는 구성부호에 대해서는 동일한 구성부호를 사용하며, 중복되는 설명은 생략한다.Hereinafter, in describing other embodiments of the present invention, the same configuration numerals are used for configuration numerals having the same functions as those of the above-described embodiment, and overlapping descriptions are omitted.

[본 발명의 제2 실시예에 따른 전지팩][Battery pack according to the second embodiment of the present invention]

본 발명의 제2 실시예에 따른 전지팩(10)는 도 6에 도시되어 있는 것과 같이, 하나 이상의 이차전지(100), 및 상기 하나 이상의 이차전지(100)를 수용하는 팩케이스(200)를 포함하며, 상기 하나 이상의 이차전지(100)는 전극조립체(110), 상기 전극조립체(110)를 수용하는 캔(120), 상기 캔(120)의 개구부에 실링되는 캡조립체(130) 및 상기 캔의 내주면에 구비되고 충격을 받으면 전기에너지를 발생시키는 압전소자, 상기 압전소자로부터 전달되는 전기에너지에 의해 작동되고 상기 전극조립체(110)에서 발생하는 열을 흡수한 후 상기 캔(120)을 통해 외부로 방출하는 제1 열전소자를 구비하는 안전장치(140)를 포함한다.As shown in FIG. 6, the battery pack 10 according to the second embodiment of the present invention includes one or more secondary batteries 100 and a pack case 200 accommodating the one or more secondary batteries 100. The at least one secondary battery 100 includes an electrode assembly 110, a can 120 accommodating the electrode assembly 110, a cap assembly 130 sealed at an opening of the can 120, and the can A piezoelectric element provided on the inner circumferential surface of and generating electric energy upon impact, operated by electric energy transmitted from the piezoelectric element and absorbing heat generated from the electrode assembly 110, and then passing through the can 120 to the outside. It includes a safety device 140 having a first thermoelectric element that emits to.

여기서 상기 안전장치는 제1 실시예에 따른 이차전지에 포함된 안전장치(140)와 동일한 구성이기에 자세한 설명은 생략한다.Since the safety device has the same configuration as the safety device 140 included in the secondary battery according to the first embodiment, a detailed description thereof will be omitted.

한편, 상기 하나 이상의 이차전지(100)는 안전장치에 의해 전극조립체(110)의 온도 상승을 억제하지 못할 경우 상기 캔(120) 내부의 열을 외부로 방출하여 폭발 또는 발화를 방지하는 방출장치(150)를 더 포함할 수 있다. 여기서 상기 방출장치는 제1 실시예에 따른 이차전지에 포함된 방출장치(150)와 동일한 구성이기에 자세한 설명은 생략한다.On the other hand, the at least one secondary battery 100 emits heat inside the can 120 to the outside when the temperature rise of the electrode assembly 110 cannot be suppressed by a safety device to prevent explosion or ignition. 150) may be further included. Since the emission device has the same configuration as the emission device 150 included in the secondary battery according to the first embodiment, a detailed description thereof will be omitted.

따라서 본 발명의 제2 실시예에 따른 전지팩(10)는 팩케이스(200)를 통해 이차전지(100)에 충격이 발생하더라도 이차전지(100)의 온도상승을 억제할 수 있으며, 이에 따라 폭발 또는 발화로 인한 대형사고 발생을 미연에 방지할 수 있다.Therefore, the battery pack 10 according to the second embodiment of the present invention can suppress the temperature rise of the secondary battery 100 even if an impact occurs to the secondary battery 100 through the pack case 200, and thus explodes. Alternatively, it is possible to prevent a major accident due to ignition in advance.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 다양한 실시 형태가 가능하다.The scope of the present invention is indicated by the claims to be described later rather than the above detailed description, and various embodiments derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts thereof are possible.

10: 전지팩
100: 이차전지
110: 전극조립체
120: 캔
130: 캡조립체
140: 안전장치
141: 압전소자
142: 제1 열전소자
143: 제2 열전소자
144: 제3 열전소자
150: 방출장치
151: 벤트면
152: 제4 열전소자
153: 온도감지부
200: 팩케이스10: battery pack
100: secondary battery
110: electrode assembly
120: can
130: cap assembly
140: safety device
141: piezoelectric element
142: first thermoelectric element
143: second thermoelectric element
144: third thermoelectric element
150: release device
151: bent surface
152: fourth thermoelectric element
153: temperature sensing unit
200: pack case

Claims (12)

전극조립체;
상기 전극조립체를 수용하는 캔;
상기 캔의 개구부에 실링되는 캡조립체; 및
상기 캔의 내주면에 구비되고 충격을 받으면 전기에너지를 발생시키는 압전소자, 상기 압전소자로부터 전달되는 전기에너지에 의해 작동되고 상기 전극조립체에서 발생하는 열을 흡수한 후 상기 캔을 통해 외부로 방출하는 제1 열전소자를 구비하는 안전장치를 포함하는 이차전지.electrode assembly;
a can accommodating the electrode assembly;
a cap assembly sealed to the opening of the can; and
A piezoelectric element provided on the inner circumferential surface of the can and generating electric energy upon impact, and a piezoelectric element that is operated by electric energy transmitted from the piezoelectric element and absorbs heat generated from the electrode assembly and then releases the heat to the outside through the can. 1 A secondary battery including a safety device having a thermoelectric element. 청구항 1에 있어서,
상기 전극조립체는 상기 캔에 연결되는 제1 전극탭을 구비한 제1 전극을 포함하되, 상기 제1 전극탭은 상기 전극조립체의 최외각에 권취되는 상기 제1 전극의 외측면에 구비되고,
상기 제1 열전소자는 상기 제1 전극탭과 상기 압전소자 사이에 구비되면서 상기 제1 전극탭을 통해 전극조립체에서 발생하는 열을 흡수한 후 상기 캔을 통해 외부로 방출하는 이차전지.The method of claim 1,
The electrode assembly includes a first electrode having a first electrode tab connected to the can, wherein the first electrode tab is provided on an outer surface of the first electrode wound around the outermost part of the electrode assembly,
The first thermoelectric element is provided between the first electrode tab and the piezoelectric element and absorbs heat generated from the electrode assembly through the first electrode tab and then releases the heat to the outside through the can. 청구항 1에 있어서,
상기 압전소자는 상기 캔의 내주면 전체에 구비되는 이차전지.The method of claim 1,
The piezoelectric element is provided on the entire inner circumferential surface of the can. 청구항 2에 있어서,
상기 안전장치는, 상기 전극조립체의 최외각에 권취된 상기 제1 전극의 내측면에 구비되는 제2 열전소자를 더 포함하며,
상기 제2 열전소자는 상기 압전소자로부터 전달되는 전기에너지에 의해 작동되고, 상기 최외각에 권취된 제1 전극을 통해 상기 전극조립체에서 발생하는 열을 흡수한 후 상기 캔을 통해 외부로 방출하는 제2 열전소자를 더 포함하는 이차전지.The method of claim 2,
The safety device further includes a second thermoelectric element provided on an inner surface of the first electrode wound around the outermost part of the electrode assembly,
The second thermoelectric element is operated by electric energy transmitted from the piezoelectric element, and absorbs heat generated from the electrode assembly through the first electrode wound on the outermost part and then releases the heat to the outside through the can. 2 A secondary battery further including a thermoelectric element. 청구항 2에 있어서,
상기 안전장치는, 상기 전극조립체의 권심에 구비되는 제3 열전소자를 더 포함하며,
상기 제3 열전소자는 상기 압전소자로부터 전달되는 전기에너지에 의해 작동되고, 상기 전극조립체의 권심에서 발생하는 열을 흡수한 후 상기 캔을 통해 외부로 방출하는 이차전지.The method of claim 2,
The safety device further includes a third thermoelectric element provided on the winding core of the electrode assembly,
The third thermoelectric element is operated by electrical energy transmitted from the piezoelectric element, absorbs heat generated from the core of the electrode assembly, and then emits heat to the outside through the can. 청구항 1에 있어서,
상기 캔의 내부가 설정된 온도 이상 상승하면, 상기 캔에 구비된 벤트면을 통해 형성되는 개방공간으로 상기 캔 내부의 열을 외부로 방출하는 방출장치를 더 포함하는 이차전지.The method of claim 1,
and a release device configured to emit heat inside the can to the outside through an open space formed through a vent surface provided in the can when the inside of the can rises above a set temperature. 청구항 6에 있어서,
상기 방출장치는, 상기 캔의 바닥면에 연결되는 벤트면과, 상기 압전소자로부터 전달되는 전기에너지에 의해 팽창하면서 상기 벤트면을 상기 바닥면으로부터 분리시킴에 따라 형성되는 개방공간으로 상기 캔 내부의 열을 외부로 방출하는 제4 열전소자, 및 상기 캔의 내부 온도가 설정온도 이상 상승시 상기 압전소자의 전기에너지가 상기 제4 열전소자에 전달되도록 연결하는 온도감지부를 포함하는 이차전지.The method of claim 6,
The release device is a vent surface connected to the bottom surface of the can and an open space formed by separating the vent surface from the bottom surface while expanding by electric energy transmitted from the piezoelectric element. A secondary battery comprising: a fourth thermoelectric element that emits heat to the outside; and a temperature sensor configured to transmit electrical energy from the piezoelectric element to the fourth thermoelectric element when the internal temperature of the can rises above a set temperature. 청구항 7에 있어서,
상기 벤트면과 상기 바닥면 사이에는 절개부가 형성되는 이차전지.The method of claim 7,
A secondary battery having a cutout formed between the vent surface and the bottom surface. 청구항 7에 있어서,
상기 설정 온도는 60℃이상으로 설정되는 이차전지.The method of claim 7,
The secondary battery wherein the set temperature is set to 60 ° C. or higher. 청구항 7에 있어서,
상기 캔의 바닥면에는 상기 벤트면에 구비된 제4 열전소자를 고정하는 고정부가 구비되는 이차전지.The method of claim 7,
A secondary battery having a fixing part provided on the bottom surface of the can to fix the fourth thermoelectric element provided on the vent surface. 청구항 10에 있어서,
상기 고정부는 상기 제4 열전소자의 외측면을 고정하는 수평 고정편과, 상기 수평 고정편과 상기 바닥면을 연결하여 상기 제4 열전소자의 측면을 고정하는 수직 고정편을 포함하는 이차전지.The method of claim 10,
The fixing part includes a horizontal fixing piece fixing an outer surface of the fourth thermoelectric element and a vertical fixing piece connecting the horizontal fixing piece and the bottom surface to fix a side surface of the fourth thermoelectric element. 하나 이상의 이차전지; 및
상기 하나 이상의 이차전지를 수용하는 팩케이스를 포함하며,
상기 하나 이상의 이차전지는,
전극조립체,
상기 전극조립체를 수용하는 캔,
상기 캔의 개구부에 실링되는 캡조립체, 및
상기 캔의 내주면에 구비되고 충격을 받으면 전기에너지를 발생시키는 압전소자, 상기 압전소자로부터 전달되는 전기에너지에 의해 작동되고 상기 전극조립체에서 발생하는 열을 흡수한 후 상기 캔을 통해 외부로 방출하는 제1 열전소자를 구비하는 안전장치를 포함하는 전지팩.one or more secondary batteries; and
Including a pack case accommodating the one or more secondary batteries,
The one or more secondary batteries,
electrode assembly,
A can accommodating the electrode assembly;
A cap assembly sealed to the opening of the can, and
A piezoelectric element provided on the inner circumferential surface of the can and generating electric energy upon impact, and a piezoelectric element that is operated by electric energy transmitted from the piezoelectric element and absorbs heat generated from the electrode assembly and then releases the heat to the outside through the can. 1 A battery pack including a safety device having a thermoelectric element.
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