KR102568569B1 - Can-Type Battery Having Center of Mass Located at Lower Part - Google Patents

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Abstract

본원 발명은 양극, 음극 및 분리막을 포함하는 전극조립체, 상기 전극조립체를 수용하는 캔형 전지케이스 및 상기 전지케이스의 상부에 결합되는 캡 조립체를 포함하는 캔형 전지에 있어서, 상기 캔형 전지의 무게중심 장축 방향 위치가 상기 캔형 전지 밑면으로부터 30% 이하에 위치하는 캔형 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a can-type battery including an electrode assembly including a positive electrode, a negative electrode, and a separator, a can-shaped battery case accommodating the electrode assembly, and a cap assembly coupled to an upper portion of the battery case, in the direction of the long axis of the center of gravity of the can-type battery. It relates to a can-type battery in which the position is located 30% or less from the bottom of the can-type battery.

Description

무게중심이 하부에 있는 캔형 전지 {Can-Type Battery Having Center of Mass Located at Lower Part}Can-Type Battery Having Center of Mass Located at Lower Part}

본원 발명은 무게중심이 하부에 있는 캔형 전지에 관한 것으로, 구체적으로 전지케이스 하부를 두껍게 형성하거나 별도의 중량 부가 수단을 부가하여, 캔형 전지의 무게중심 장축 방향 위치가 상기 캔형 전지 밑면으로부터 30% 이하에 위치하는 캔형 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a can-type battery having a lower center of gravity, and specifically, by forming a thicker lower part of the battery case or adding a separate weight adding means, the position of the center of gravity of the can-type battery in the major axis direction is 30% or less from the bottom of the can-type battery. It relates to a can-type battery located in.

캔형 전지는 전극조립체와, 상기 전극조립체와 전해액을 수용하는 전지케이스, 상기 전지케이스의 상부에 조립되어 상기 원통형 캔을 밀봉하며 상기 전극조립체에서 발생되는 전류를 외부 장치로 흐르게 하는 캡 조립체를 포함하여 형성된다.The can-type battery includes an electrode assembly, a battery case accommodating the electrode assembly and the electrolyte, and a cap assembly assembled on top of the battery case to seal the cylindrical can and to allow current generated in the electrode assembly to flow to an external device. is formed

상기 캡 조립체는 전지케이스 내부에 가스켓을 삽입하고, 그 다음 안전벤트, 전류차단수단, 이차보호소자 및 상부 캡을 캔 내부에 삽입한 후 크림핑(crimping) 하여 전지 내부에서 발생하는 가스 및 전해액의 누출을 방지하는 구조를 가진다.The cap assembly inserts a gasket into the battery case, and then inserts the safety vent, current blocking device, secondary protection element, and upper cap into the can, and then crimps the gas and electrolyte solution generated inside the battery. It has a leak-proof structure.

상기 크림핑부위는 캡 조립체를 전지케이스의 개방 상단에 장착할 수 있도록 전지케이스의 상단에 형성되어 있다. 보다 구체적으로 크림핑부위는 전지케이스의 상단부를 만입 비딩 가공함으로써 내측으로 비딩부를 형성하고 가스켓에 캡 플레이트, 절연부재, 안전벤트 및 상단 캡의 외주면을 차례로 삽입한 다음, 상단부를 절곡함으로써 형성된다. 결과적으로 크림핑부위의 내측면에 위치하는 가스켓을 감싸는 형태로 되고, 크림핑 및 프레싱 공정을 수행함으로써 캡 조립체를 장착한다.The crimping portion is formed on the top of the battery case so that the cap assembly can be mounted on the open top of the battery case. More specifically, the crimping portion is formed by forming a beading portion inwardly by indenting and beading the upper portion of the battery case, inserting the cap plate, insulating member, safety vent, and outer circumference of the upper cap in turn into the gasket, and then bending the upper portion. As a result, the gasket is wrapped around the inner surface of the crimping portion, and the cap assembly is mounted by performing crimping and pressing processes.

전해액이 주입되는 캔형 전지의 경우 전지케이스와 캡 조립체 밀봉 부위 등을 통해 전해액이 누출될 수 있다는 점을 주의할 필요가 있다. 캡 조립체의 일부 구성요소나 전지 캔의 크림핑부위가 압력이나 충격을 받아 손상되거나 파손된 경우 또는 변형된 경우 해당 부분을 통해 전해액이 누출될 수 있다. 전해액이 누출되는 경우 전해액 양의 부족에 따른 성능 및 품질저하 문제는 물론 발화나 폭발 등의 안전 사고를 일으킬 위험성이 있다.In the case of a can-type battery into which an electrolyte is injected, attention needs to be paid to the fact that the electrolyte may leak through a sealed portion of the battery case and cap assembly. When some components of the cap assembly or the crimping portion of the battery can are damaged, damaged, or deformed due to pressure or impact, electrolyte may leak through the corresponding portion. When the electrolyte leaks, there is a risk of causing safety accidents such as ignition or explosion as well as performance and quality degradation problems due to insufficient amount of electrolyte.

특허문헌 1은 전극조립체와 케이스 어셈블리의 사이에 위치한 전지케이스에 상기 전극조립체의 내부로 전해액의 주입시 전극조립체를 구성하는 양극 리드와 간섭하지 않으면서 전해액이 누출되는 것을 방지하는 압착 패드가 장착되는 구성을 개시하고 있다.Patent Document 1 discloses that when the electrolyte is injected into the inside of the electrode assembly in a battery case located between the electrode assembly and the case assembly, a compression pad is mounted to prevent leakage of the electrolyte without interfering with the anode lead constituting the electrode assembly. configuration is initiated.

특허문헌 2는 비딩부의 상면에 안착되고 전극조립체에 주입되는 전해액의 누출을 방지하는 메인 누출방지부, 상기 메인 누출방지부의 하부로 돌출 형성되며 상기 비딩부의 측면과 밀착되어 상기 전극조립체에 주입되는 전해액의 누출을 방지하는 서브 누출방지부를 포함하는 이차전지를 개시하고 있다.Patent Document 2 is a main leakage preventing part seated on the upper surface of the beading part and preventing leakage of the electrolyte injected into the electrode assembly, protruding from the lower part of the main leakage preventing part, and being in close contact with the side surface of the beading part, the electrolyte injected into the electrode assembly. Disclosed is a secondary battery including a sub-leakage prevention unit for preventing leakage.

특허문헌 1 및 2는 이차전지의 내압 증가에 의한 전해액 누출 방지에 대해 개시하고 있을 뿐, 낙하 및 충격에 의한 캡 조립체 구성요소의 손상으로 인한 전해액 누출 방지에 대해서는 제시하지 못하고 있다.Patent Documents 1 and 2 only disclose prevention of leakage of electrolyte due to an increase in internal pressure of a secondary battery, but do not suggest prevention of leakage of electrolyte due to damage to components of a cap assembly due to fall and impact.

특허문헌 3은 캔의 상단부 및 하단부의 두께를 중심부의 두께보다 두껍게 형성하여 이차전지의 낙하 및 충돌 시 캔의 변형을 최소화 하는 것을 목적으로 하고 있으나, 구체적으로 이차전지의 낙하 시 충돌 방향에 따른 효과 및 캡 조립체의 손상을 방지하기 위한 구성에 대해서는 제시하지 못하고 있다.Patent Document 3 aims to minimize the deformation of the can during the fall and collision of the secondary battery by forming the thickness of the upper and lower ends of the can thicker than the thickness of the center, but specifically, the effect according to the direction of collision when the secondary battery is dropped And a configuration for preventing damage to the cap assembly is not presented.

대한민국 공개특허공보 제2015-0134617호Republic of Korea Patent Publication No. 2015-0134617 대한민국 공개특허공보 제2015-0134566호Republic of Korea Patent Publication No. 2015-0134566 대한민국 공개특허공보 제2017-0060445호Republic of Korea Patent Publication No. 2017-0060445

본원 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 캔형 전지의 낙하 시, 크림핑부 및 가스켓의 손상을 최소화 하여 전해액의 누출을 방지할 수 있는 캔형 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a can-type battery capable of preventing leakage of electrolyte by minimizing damage to a crimping part and a gasket when the can-type battery is dropped.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본원 발명 제1양태는The first aspect of the present invention for solving the above problems is

양극, 음극 및 분리막을 포함하는 전극조립체;An electrode assembly including an anode, a cathode, and a separator;

상기 전극조립체를 수용하는 캔형 전지케이스; 및a can-shaped battery case accommodating the electrode assembly; and

상기 전지케이스의 상부에 결합되는 캡 조립체를 포함하는 캔형 전지에 있어서,In the can-type battery including a cap assembly coupled to the upper portion of the battery case,

상기 캔형 전지의 무게중심 장축 방향 위치가 상기 캔형 전지 밑면으로부터 30% 이하에 위치하는 캔형 전지를 제공한다.A can-type battery is provided in which the center of gravity of the can-type battery is located 30% or less from the bottom of the can-type battery in the direction of the major axis.

상기 전지케이스는 상기 전극조립체가 수용되는 본체부; 및The battery case includes a body portion in which the electrode assembly is accommodated; and

상기 본체부의 하면에 위치하는 바닥부로 이루어지고,It consists of a bottom portion located on the lower surface of the body portion,

상기 캔형 전지는 상기 바닥부에 의해 하부의 무게가 증가 것이다.The weight of the lower part of the can-type battery is increased by the bottom part.

상기 바닥부의 무게는 상기 캔형 전지 전체 무게의 15% 내지 30%이다.The weight of the bottom portion is 15% to 30% of the total weight of the can-type battery.

상기 본체부는 탄소강, 스테인리스 스틸, 알루미늄 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속 재질로 이루어지고,The main body is made of a metal material selected from the group consisting of carbon steel, stainless steel, aluminum and alloys thereof,

상기 바닥부는 상기 본체부와 동일한 소재 또는 상이한 소재 일 수 있으며, 구체적인 예로서, 자성이 있는 소재, 금속, 고무, 고밀도 고분자일 수 있다.The bottom part may be made of the same material as the main body part or a different material, and as specific examples, it may be a magnetic material, metal, rubber, or high-density polymer.

상기 본체부의 밑면이 두껍게 형성되어 바닥부를 이루며 상기 본체부와 상기 바닥부가 일체형으로도 형성될 수 있다.A bottom surface of the main body part is formed thickly to form a bottom part, and the main body part and the bottom part may be integrally formed.

본원 발명의 제2양태는The second aspect of the present invention is

상기 바닥부의 외경은 상기 본체부의 외경보다 작고,The outer diameter of the bottom part is smaller than the outer diameter of the body part,

상기 캔형 전지 외면에 외장필름이 부가되며, An exterior film is added to the outer surface of the can-shaped battery,

이때 외장필름을 포함하는 바닥부의 외경과 상기 본체부의 외경이 동일한 캔형 전지를 제공한다.In this case, a can-type battery in which an outer diameter of a bottom portion including an exterior film is the same as an outer diameter of the main body portion is provided.

상기 바닥부는 수직 단면이 사격형, 사다리꼴, 반원형이다.The bottom portion has a vertical cross section of a square shape, a trapezoidal shape, or a semicircular shape.

상기 본체부의 밑면은 본체부의 내측으로 오목한 형상의 곡면을 포함하고, 상기 바닥부는 상기 본체부 밑면의 형상과 대응된다.The bottom of the body includes a curved surface concave inwardly of the body, and the bottom portion corresponds to the shape of the bottom of the body.

본원 발명의 제3양태는 상기 캔형 전지가 수평 낙하 시 지면과 첫번째 충돌하는 캔형 전지의 측면과 지면과의 각도가 25 이상 90도 이하가 되는 캔형 전지를 제공한다.A third aspect of the present invention provides a can-type battery in which an angle between a side surface of the can-type battery first colliding with the ground and the ground when the can-type battery is dropped horizontally is 25 degrees or more and 90 degrees or less.

본원 발명의 제4양태는 본원 발명에 따른 캔형 전지를 포함하는 전지 팩을 제공한다.A fourth aspect of the present invention provides a battery pack including the can-type battery according to the present invention.

이상에서 설명한 바와 같이, 본원 발명에 따른 캔형 전지는, 낙하 등과 같은 외부의 물리적 충격 시 바닥면이 먼저 낙하함으로써 크림핑부위의 충격을 줄이고, 가스켓의 변형 또는 손상을 최소화하여 전해액의 누출을 방지할 수 있다.As described above, in the can-type battery according to the present invention, when an external physical impact such as a fall occurs, the bottom surface first falls, thereby reducing the impact of the crimping area and minimizing deformation or damage to the gasket to prevent leakage of the electrolyte. can

따라서, 전해질의 누출로 인한 이차전지의 고장이나 발화, 폭발, 전지 팩 회로의 고장과 같은 사고를 효과적으로 방지할 수 있다.Accordingly, accidents such as failure of the secondary battery due to electrolyte leakage, ignition, explosion, or failure of the battery pack circuit can be effectively prevented.

전지케이스의 외면이 충격 흡수성이 우수한 외장필름으로 감싸여 있는 경우, 외부 충격을 부분적으로 흡수함으로써, 전지의 안전성을 더욱 향상시킬 수 있다.When the outer surface of the battery case is wrapped with an exterior film having excellent shock absorption, the safety of the battery can be further improved by partially absorbing an external shock.

상기 본체부의 밑면은 내측으로 오목한 형상의 곡면을 포함하는 바, 전지케이스의 내압이 증가하더라도 통상의 형상보다 높은 압력에 견딜 수 있는바, 내압 증가에 따라 전지케이스가 팽창되는 것을 방지할 수 있으며, 나아가, 전지케이스의 팽창으로 인한 폭발이 일어나는 위험을 감소시킬 수 있다.The bottom of the main body part includes a curved surface concave inward, so that even if the internal pressure of the battery case increases, it can withstand a higher pressure than the normal shape, and the expansion of the battery case can be prevented as the internal pressure increases, Furthermore, the risk of explosion due to expansion of the battery case can be reduced.

도 1은 종래 캔형 전지가 바닥면 방향으로 낙하할 때 충돌 지점 및 캔형 전지와 지면이 이루는 각도를 나타낸 사진이다.
도 2는 크림핑부의 손상에 따른 전해액 누출을 나타낸 사진이다.
도 3은 본원 발명의 실시예에 따른 캔형 전지의 낙하 사진이다.
도 4는 본원 발명의 하나의 실시예에 따른 캔형 전지의 단면도이다.
도 5는 본원 발명의 다른 실시예에 따른 캔형 전지의 단면도이다.
도 6은 본원 발명의 또 다른 실시예에 따른 캔형 전지의 단면도이다.1 is a photograph showing a collision point and an angle formed between a can-type battery and the ground when a conventional can-type battery falls toward a floor.
2 is a photograph showing electrolyte leakage due to damage to the crimping part.
3 is a falling photograph of a can-type battery according to an embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view of a can-type battery according to one embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view of a can-type battery according to another embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view of a can-type battery according to another embodiment of the present invention.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본원 발명에 따른 캔형 전지는, 양극, 음극 및 분리막을 포함하는 전극조립체; 상기 전극조립체를 수용하는 캔형 전지케이스; 및 상기 전지케이스의 상부에 결합되는 캡 조립체를 포함하며, 상기 캔형 전지의 무게중심이 하부에 형성된다.A can-type battery according to the present invention for achieving the above object includes an electrode assembly including a positive electrode, a negative electrode, and a separator; a can-shaped battery case accommodating the electrode assembly; and a cap assembly coupled to an upper portion of the battery case, and a center of gravity of the can-shaped battery is formed at a lower portion.

본원 발명은 상기 전지케이스를 전극조립체가 수용되는 본체부 및 상기 본체부의 하면에 위치하는 바닥부를 포함하는 구조로 형성하여, 종래의 전지케이스에 비해 하부의 무게를 증가시켜 캔형 전지의 무게 중심을 하부로 이동시키는 바, 상기 캔형 전지 낙하 시 1차적으로 바닥면이 지면에 충돌하도록 유도할 수 있다.In the present invention, the battery case is formed in a structure including a body portion in which an electrode assembly is accommodated and a bottom portion located on a lower surface of the body portion, so that the center of gravity of the can-type battery is lowered by increasing the weight of the lower portion compared to the conventional battery case. When the can-type battery is dropped, the bottom surface may be induced to collide with the ground first.

또한, 상기 바닥부의 무게 조절을 통해 상기 캔형 전지의 무게중심을 변형하여 캔형 전지가 지면에 충돌 시, 크림핑부의 손상을 최소화 하는 바닥면과 지면의 각도를 조절할 수 있다.In addition, by adjusting the weight of the bottom portion, the center of gravity of the can-type battery may be deformed so that when the can-type battery collides with the ground, an angle between the bottom surface and the ground may be adjusted to minimize damage to the crimping part.

따라서, 상기 캔형 전지가 낙하하더라도 가스켓 및 크림핑부를 포함한 캡 조립체의 손상이 최소화 되어 전해액 누출을 막을 수 있다.Accordingly, even if the can-type battery is dropped, damage to the cap assembly including the gasket and the crimping portion is minimized, thereby preventing electrolyte leakage.

상기 전지케이스는 상기 전극조립체가 수용되는 본체부; 및 상기 본체부의 하면에 위치하는 바닥부로 이루어 진다.The battery case includes a body portion in which the electrode assembly is accommodated; And it consists of a bottom portion located on the lower surface of the body portion.

상기 캔형 전지의 무게중심 장축 방향 위치는 상기 캔형 전지 밑면으로부터 30% 이하에 위치할 수 있으며, 바람직하게는 20% 이하, 더 바람직하게는 10% 이하, 가장 바람직하게는 5%이하에 위치할 수 있다.The center of gravity of the can-type battery may be located at 30% or less, preferably 20% or less, more preferably 10% or less, and most preferably 5% or less from the bottom of the can-type battery. there is.

상기 범위를 벗어나면, 캔형 전지 낙하 시 소망하는 방향으로 충돌시킬 수 없어 충분한 효과를 얻을 수 없다.Outside of the above range, when the can-type battery is dropped, it cannot be collided in a desired direction, so that sufficient effect cannot be obtained.

상기 캔형 전지는 상기 바닥부에 의해 하부의 무게가 증가되며, 상기 바닥부의 무게는 상기 캔형 전지 전체 무게의 5% 내지 40%, 바람직하게는 10% 내지 30%, 더 바람직하게는 15% 내지 30%일 수 있다.The weight of the lower part of the can-type battery is increased by the bottom part, and the weight of the bottom part is 5% to 40%, preferably 10% to 30%, more preferably 15% to 30% of the total weight of the can-type battery. may be %.

상기 본체부는 탄소강, 스테인리스 스틸, 알루미늄 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속 재질로 이루어 진다.The body portion is made of a metal material selected from the group consisting of carbon steel, stainless steel, aluminum, and alloys thereof.

상기 바닥부는 상기 본체부와 동일한 소재 또는 상이한 소재로 이루어 질 수 있다.The bottom part may be made of the same material as the main body part or a different material.

상기 바닥부는 상기 캔형 전지의 무게 중심을 하부로 이동시키는 역할을 하는 바, 상기 바닥부 소재는 상기 본체부를 이루는 소재의 밀도보다 높은 것이 바람직하다.The bottom portion serves to move the center of gravity of the can-type battery downward, and the density of the material of the bottom portion is higher than that of the material constituting the main body portion.

구체적으로, 상기 바닥부는 자성이 있는 소재, 금속, 고무, 고밀도 고분자로 이루어 질 수 있다.Specifically, the bottom portion may be made of a magnetic material, metal, rubber, or high-density polymer.

상기 자성이 있는 소재는 특별히 그 소재가 한정되지 않지만, 예를 들어, 철, 코발트, 니켈 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 금속으로 이루어질 수 있다. 또는 자성이 높은 소재를 함유하는 수지로서 예를 들면 통상적으로 불리는 고무 자석 등의 소재도 가능하며, 상기 자성이 있는 소재를 사용할 경우, 본체부와 접착이 용이한 장점이 있다.The magnetic material is not particularly limited, but may be made of, for example, one or more metals selected from the group consisting of iron, cobalt, nickel, and alloys thereof. Alternatively, as a resin containing a material with high magnetism, for example, a material such as a commonly called rubber magnet is also possible, and when the material with magnetism is used, there is an advantage in that it is easily bonded to the main body.

상기 캔형 전지에서 캡 조립체는 양극탭과 전기적으로 연결되어 양극 역할을 하게 된다. 한편, 캔은 밑면 중앙에 전극조립체의 음극탭이 접합됨으로써 캔 자체는 음극 역할을 하게 된다.In the can-type battery, the cap assembly is electrically connected to the positive electrode tab to function as a positive electrode. On the other hand, since the negative tab of the electrode assembly is bonded to the center of the bottom of the can, the can itself serves as an anode.

이때, 상기 바닥부가 상기 본체부와 동일한 소재 또는 도전성 금속일 경우, 본체부와 (전기적으로 연결된/접합된) 바닥부를 음극으로 사용할 수 있으며, 고무 또는 고분자 등일 경우에는 상단의 크림핑부를 음극으로 사용 할 수 있다. At this time, if the bottom part is made of the same material or conductive metal as the main body part, the bottom part (electrically connected/joined) to the main body part can be used as a negative electrode, and in the case of rubber or polymer, the top crimping part can be used as a negative electrode. can do.

상기 전지케이스는 상기 본체부의 밑면에 상기 바닥부가 용접 또는 접착제에 의해 접합되어 형성되거나, 상기 본체부의 밑면이 두껍게 형성되어 바닥부를 이루어 상기 본체부와 상기 바닥부가 일체형으로 이루어 질 수 있다.The battery case may be formed by bonding the bottom portion to the bottom surface of the main body portion by welding or adhesive, or the bottom portion of the main body portion may be thickly formed to form a bottom portion, and the main body portion and the bottom portion may be integrally formed.

상기 바닥부의 외경은 상기 본체부의 외경보다 작게 형성될 수 있다.An outer diameter of the bottom part may be smaller than an outer diameter of the main body part.

상기 캔형 전지 외면에 외장필름이 부가되며, 이때 외장필름을 포함하는 바닥부의 외경과 상기 본체부의 외경이 동일하다. 구체적으로, 바닥부를 감싸는 외장 필름의 두께는 본체를 감싸는 외장필름의 두께보다 상대적으로 두껍게 형성된다. 즉, 외장필름이 부가된 전지케이스는 상부 및 하부의 전체적인 외경이 동일하다. An exterior film is added to the outer surface of the can-shaped battery, and at this time, an outer diameter of the bottom portion including the exterior film is the same as that of the main body portion. Specifically, the thickness of the exterior film surrounding the bottom portion is formed to be relatively thicker than the thickness of the exterior film surrounding the main body. That is, the overall outer diameter of the top and bottom of the battery case to which the exterior film is added is the same.

상기 외장필름은 절연성 또는 탄성을 갖는 소재라면 그 종류가 특별히 제한되는 것은 아니며, 상기 외장필름은 높은 충격 흡수성의 연질 PET 수지로 이루어진 절연성 필름일 수 있다.The type of the exterior film is not particularly limited as long as it is a material having insulation or elasticity, and the exterior film may be an insulating film made of a soft PET resin having high impact absorption.

또한 상기 외장필름은 탄성을 갖는 고분자 소재로 이루어질 수 있다. 상기 탄성을 갖는 고분자 소재는 스티렌/부타디엔 고무, 1,2-폴리부타디엔, 스티렌계 블록 공중합체, 폴리염화비닐 수지, 폴리염화비닐/니트릴 고무 복합체, 다공성 폴리카보네이트(PC), 폴리우레탄, 고분자 발포체, 실리콘, 고무와 같이 연질의 탄성 변형이 가능한 재질 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 것이 사용될 수 있다.In addition, the exterior film may be made of a polymer material having elasticity. The polymer material having elasticity is styrene/butadiene rubber, 1,2-polybutadiene, styrene-based block copolymer, polyvinyl chloride resin, polyvinyl chloride/nitrile rubber composite, porous polycarbonate (PC), polyurethane, polymer foam Any one or more materials selected from soft, elastically deformable materials such as , silicone, and rubber may be used.

상기 외장필름이 탄성을 가질 경우, 상기 캔형 전지가 낙하 할 때 충격을 흡수하여, 전지를 보호할 수 있다.When the outer film has elasticity, the battery can be protected by absorbing shock when the can-shaped battery is dropped.

상기 바닥부의 형상은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 수직 단면이 사격형, 사다리꼴, 반원형일 수 있다.The shape of the bottom portion is not particularly limited, but may be, for example, a square shape, a trapezoidal shape, or a semicircular shape in vertical cross section.

상기 본체부의 밑면은 내측으로 오목한 형상의 곡면으로 이루어질 수도 있다.The bottom surface of the main body may be made of a curved surface concave inward.

이때, 상기 바닥부는 본체부의 외면을 채우는 형태로 이루어 질 수 있으며, 상기 바닥부는 상기 본체부 하면 형상과 대응되는 형상으로 이루어질 수 있다.In this case, the bottom portion may be formed in a form filling the outer surface of the body portion, and the bottom portion may be formed in a shape corresponding to the shape of the bottom surface of the body portion.

상기 본체부의 밑면은 내측으로 오목한 형상의 곡면을 포함하는 바, 전지케이스의 내압이 증가하더라도 통상의 형상보다 높은 압력에 견딜 수 있는바, 내압 증가에 따라 전지케이스가 팽창되는 것을 방지할 수 있으며, 나아가, 전지케이스의 팽창으로 인한 폭발이 일어나는 위험을 감소시킬 수 있다.The bottom of the main body part includes a curved surface concave inward, so that even if the internal pressure of the battery case increases, it can withstand a higher pressure than the normal shape, and the expansion of the battery case can be prevented as the internal pressure increases, Furthermore, the risk of explosion due to expansion of the battery case can be reduced.

일반적으로, 원통형 이차전지는 내부에 젤리-롤형 전극조립체가 수납되고, 상기 젤리-롤형 전극조립체의 양극 탭 또는 음극 탭 중 어느 하나는 전지케이스의 하면에 부착되는 구조로 이루어진다.In general, a cylindrical secondary battery has a structure in which a jelly-roll type electrode assembly is accommodated therein, and either a cathode tab or a cathode tab of the jelly-roll type electrode assembly is attached to a lower surface of a battery case.

따라서, 상기 전지케이스의 하면 중심은 평탄부를 포함하는 구조로 이루어질 수 있고, 상기 평탄부에는 전극 탭이 결합될 수 있다.Accordingly, the center of the lower surface of the battery case may have a structure including a flat portion, and an electrode tab may be coupled to the flat portion.

이와 같이, 전지케이스의 하면에 곡면을 포함하는 원통형 이차전지에 있어서, 상기 하면 중심부에 평탄부를 포함하는 경우에는, 상기 평탄부와 전극 탭을 용접으로 결합할 수 있는 바, 전극 탭의 용접이 용이하게 이루어질 수 있다. 또한, 곡면부에 전극 탭을 용접하는 것과 비교할 때 용접 강도가 증가될 수 있는 바, 전극 탭이 전지케이스로부터 분리되는 것을 방지할 수 있으므로, 안전성이 향상된 전지를 제공할 수 있다.As described above, in the cylindrical secondary battery including a curved surface on the lower surface of the battery case, when the lower surface includes a flat part in the center, the flat part and the electrode tab can be joined by welding, so welding of the electrode tab is easy. can be done In addition, compared to welding the electrode tab to the curved portion, welding strength can be increased, and since the electrode tab can be prevented from being separated from the battery case, a battery with improved safety can be provided.

상기 본체부의 하면의 곡면은 반구 형상으로 이루어질 수 있으나, 중심부로 갈수록 곡률반경이 증가하는 구조로 이루어질 수 있고, 상기 전지케이스의 하면 중심부에 평탄부를 포함하는 구조인 경우에는, 상기 전지케이스의 중심부에서의 곡률반경은 무한대가 될 것이다.The curved surface of the lower surface of the body portion may be formed in a hemispherical shape, but may be formed in a structure in which the radius of curvature increases toward the center, and in the case of a structure including a flat portion in the center of the lower surface of the battery case, in the center of the battery case The radius of curvature of will be infinite.

상기 캔형 전지는 1차적으로 바닥부와 지면이 충돌한다. 이때, 바닥부와 지면이 이루는 각도는 25 이상 90도 이하일 수 있으며, 바람직하게는 45도 이상 65도 이하, 더 바람직하게는 50도 이상 55도 이하일 수 있다.The bottom of the can-type battery primarily collides with the ground. At this time, the angle between the floor and the ground may be 25 or more and 90 degrees or less, preferably 45 degrees or more and 65 degrees or less, more preferably 50 degrees or more and 55 degrees or less.

본원 발명은 또한, 상기 원통형 이차전지를 포함하는 전지팩을 제공할 수 있다.The present invention may also provide a battery pack including the cylindrical secondary battery.

구체적으로, 상기 전지팩은 고온 안전성 및 긴 사이클 특성과 높은 레이트 특성 등이 요구되는 디바이스의 전원으로 사용될 수 있으며, 이러한 디바이스의 상세한 예로는, 모바일 전자기기(mobile device), 웨어러블 전자기기(wearable device), 전지적 모터에 의해 동력을 받아 움직이는 파워 툴(power tool); 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 등을 포함하는 전기차; 전기 자전거(E-bike), 전기 스쿠터(E-scooter)를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(electric golf cart); 전력 저장 장치(Energy Storage System) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Specifically, the battery pack can be used as a power source for devices that require high-temperature safety, long cycle characteristics, and high rate characteristics. Specific examples of such devices include mobile devices and wearable devices. ), a power tool powered by an omniscient motor; electric vehicles, including electric vehicles (EVs), hybrid electric vehicles (HEVs), plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs), and the like; electric two-wheeled vehicles including electric bicycles (E-bikes) and electric scooters (E-scooters); electric golf carts; Power storage devices (Energy Storage System) and the like may be mentioned, but is not limited thereto.

이들 디바이스의 구조 및 그것의 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.Since structures and manufacturing methods of these devices are well known in the art, detailed descriptions thereof are omitted herein.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본원 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본원 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본원 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본원 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, embodiments in which a person skilled in the art can easily practice the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in the detailed description of the operating principle of the preferred embodiment of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, the same reference numerals are used for parts having similar functions and actions throughout the drawings. Throughout the specification, when a part is said to be connected to another part, this includes not only the case where it is directly connected, but also the case where it is indirectly connected with another element interposed therebetween. In addition, including a certain component does not exclude other components unless otherwise stated, but means that other components may be further included.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본원 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하에서는 원통형 리튬 이차전지를 예로 들어 설명하였으나, 타원통형과 같이 변형된 형태에서도 본원 발명이 적용될 수 있음은 물론이다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, a cylindrical lithium secondary battery has been described as an example, but it goes without saying that the present invention can also be applied to a modified form such as an elliptical cylinder.

도 1은 종래 캔형 전지가 바닥면 방향으로 낙하할 때 충돌 지점 및 캔형 전지와 지면이 이루는 각도를 나타낸 사진이다. 본원 발명자의 연구에 따르면 종래의 캔형 전지를 수직 방향으로 낙하할 때는 캡 조립체가 위치하고 있는 상면이 먼저 지면에 닿더라도 전해액이 거의 누출되지 않았다. 반면에 종래의 캔형 전지를 수평으로 낙하할 경우에는 오히려 전해액의 누출이 발생하였다. 도 1은 수평(측면)으로 낙하할 경우 지면과의 충돌을 나타낸 것이다.1 is a photograph showing a collision point and an angle formed between a can-type battery and the ground when a conventional can-type battery falls toward a floor. According to the study of the inventors of the present invention, when a conventional can-type battery is dropped in a vertical direction, almost no electrolyte leakage occurs even if the upper surface where the cap assembly is located touches the ground first. On the other hand, when the conventional can-type battery is dropped horizontally, the electrolyte solution leaks. 1 shows a collision with the ground when falling horizontally (side).

무게 중심의 차이에 따라서 측면으로 낙하를 시작한 캔형 전지가 바닥면 방향으로 낙하 방향이 변할 때 1차적으로 캔형 전지 하부가 지면에 충돌하고, 2차적으로 캔형 전지 상부가 지면에 충돌한다.When the can-type battery, which started to fall to the side due to the difference in center of gravity, changes in the falling direction toward the bottom surface, the lower part of the can-type battery primarily collides with the ground, and the upper part of the can-type battery secondarily collides with the ground.

도 1을 참조하면, 1차 충돌 시 상기 캔형 전지 측면과 지면이 이루는 각도는 0도 내지 90도일 수 있는데, 상기 범위에 따라 2차 충돌에서 캔형 전지의 측면과 지면이 이루는 각도가 달라진다. 이때, 캔형 전지의 측면과 지면이 이루는 각도에 따라 캔형 전지의 상부가 손상되는 부위가 달라진다.Referring to FIG. 1 , the angle formed between the side surface of the can-type battery and the ground during the first collision may range from 0 degrees to 90 degrees, and the angle formed between the side surface of the can-type battery and the ground during the second collision varies depending on the range. In this case, the damaged portion of the upper portion of the can-type battery varies according to the angle between the side surface of the can-type battery and the ground.

구체적으로, 캔형 전지의 측면과 지면이 이루는 각도가 3도 이상 10도 이하인 경우 크림핑부의 측면이 손상되고, 20도 이상 40도 이하인 경우 크림핑부의 상면이 손상된다.Specifically, when the angle formed between the side surface of the can-type battery and the ground is 3 degrees or more and 10 degrees or less, the side surface of the crimping part is damaged, and when the angle is 20 degrees or more and 40 degrees or less, the top surface of the crimping part is damaged.

도 2는 크림핑부의 손상에 따른 전해액 누출을 나타낸 사진이다.2 is a photograph showing electrolyte leakage due to damage to the crimping part.

특히 캔형 전지의 낙하에 의해 크림핑부의 측면이 손상되면, 해당 부위에서 전해액이 누출되는 것을 알 수 있다. 또한 본원 발명의 출원인인 크림부의 상면이 손상되는 경우에는 전해액의 누출이 거의 발생하지 않았음을 발견하고 이를 통해서 본원 발명을 완성하게 된 것이다.In particular, when the side of the crimping part is damaged by the fall of the can-type battery, it can be seen that the electrolyte leaks from the corresponding part. In addition, when the upper surface of the cream part, which is the applicant of the present invention, is damaged, it was discovered that almost no leakage of the electrolyte solution occurred, and through this, the present invention was completed.

즉, 캔형 전지가 지면과 충돌할 때 전해액 누출 방지를 위해 크림핑부의 측면이 손상되지 않도록 캔형 전지의 하면과 지면이 이루는 각도가 45도 이상 90도 미만이 되는 것이 바람직하다.That is, it is preferable that the angle formed between the lower surface of the can-type battery and the ground is 45 degrees or more and less than 90 degrees so that the side surface of the crimping part is not damaged to prevent electrolyte leakage when the can-type battery collides with the ground.

도 3은 본원 발명의 실시예에 따른 캔형 전지의 낙하 사진이다. 3 is a falling photograph of a can-type battery according to an embodiment of the present invention.

하부에 무게중심이 형성된 캔형 전지는 낙하 시 1차적으로 바닥면이 지면에 충돌하는 것을 알 수 있다.It can be seen that the bottom surface of the can-type battery having the center of gravity formed at the bottom primarily collides with the ground when it is dropped.

도 4 내지 도 6를 참조하여, 본원 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에서 캔형 전지의 구조를 자세히 설명하기로 한다.Referring to FIGS. 4 to 6 , the structure of a can-type battery in a secondary battery according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

본원 발명에 따른 캔형 전지는 각형 전지와 원통형 전지 모두 포함되나, 원통형 전지를 중심으로 설명한다.The can-type battery according to the present invention includes both a prismatic battery and a cylindrical battery, but will be described with a focus on the cylindrical battery.

도 4는 본원 발명의 실시예 1에 따른 캔형 전지의 단면도이다. 4 is a cross-sectional view of a can-type battery according to Example 1 of the present invention.

<실시예 1><Example 1>

도 4를 참조하면, 캔형 전지(100)는 전지케이스(110), 전지케이스의 내부에 수용되는 젤리-롤 형태의 전극조립체(120), 전지케이스의 상부에 결합되는 캡 조립체(130), 캡 조립체를 장착하기 위해 전지케이스의 선단에 마련된 비딩부(140) 및 전지를 밀봉하기 위한 크림핑부(150)를 구비한다.Referring to FIG. 4 , the can-type battery 100 includes a battery case 110, a jelly-roll type electrode assembly 120 accommodated inside the battery case, a cap assembly 130 coupled to the top of the battery case, and a cap. It has a beading part 140 provided at the front end of the battery case to mount the assembly and a crimping part 150 for sealing the battery.

그리고 상기 캡 조립체는 가스켓(160)에 장착된 상태로 전지케이스의 비딩부에 장착된다.And, the cap assembly is mounted on the beading part of the battery case in a state of being mounted on the gasket 160 .

상기 전지케이스는 상기 전극조립체가 수용되는 본체부(111) 및 상기 본체부(111)의 하면에 위치하는 바닥부(112)로 이루어진다.The battery case includes a body portion 111 accommodating the electrode assembly and a bottom portion 112 positioned on a lower surface of the body portion 111 .

본체부의 밑면이 두껍게 형성되어 바닥부(112)를 이루어 상기 본체부(111)와 상기 바닥부(112)가 일체형으로 이루어 진다.The bottom of the main body is formed thick to form the bottom 112, and the main body 111 and the bottom 112 are integrally formed.

<실시예 2><Example 2>

도 5는 본원 발명의 실시예 2에 따른 캔형 전지의 단면도이다. 도 5를 참조하면, 상기 전지케이스(2100)는 상기 본체부(211)의 밑면에 상기 바닥부(212)가 접합되어 있다.5 is a cross-sectional view of a can-type battery according to Example 2 of the present invention. Referring to FIG. 5 , the bottom part 212 of the battery case 2100 is bonded to the bottom of the body part 211 .

상기 바닥부(212)는 사각 형상으로 도시되어 있으나, 이에 대한 형상이 특별히 한정되지 않으며, 단면이 다리꼴 형, 반원형, 삼각형 등 다양한 형상으로 이루어질 수 있다.Although the bottom portion 212 is shown in a quadrangular shape, the shape thereof is not particularly limited, and the cross section may be formed in various shapes such as a trapezoidal shape, a semicircular shape, and a triangle.

<실시예 3><Example 3>

도 6은 본원 발명의 실시예 3에 따른 캔형 전지의 단면도이다. 도 6을 참조하면, 본체부(311)의 밑면은 내측으로 오목한 형상의 곡면으로 이루어져 있고, 상기 본체부의 하면 외측에는 바닥부(312)가 부착되어 있다.6 is a cross-sectional view of a can-type battery according to Example 3 of the present invention. Referring to FIG. 6 , the bottom surface of the body portion 311 is made of a curved surface concave inwardly, and a bottom portion 312 is attached to the outside of the lower surface of the body portion.

상기 바닥부(312)는 전지케이스(310) 본체부(311)의 오목한 부분에 대응되는 형태로 이루어진다.The bottom portion 312 is formed in a shape corresponding to the concave portion of the body portion 311 of the battery case 310 .

도 4 내지 도 6을 참조하면, 캔형 전지(100, 200, 300)는 전지케이스(110, 210, 310)의 밑면이 노출 되어 있는 상태로 외장 필름(170, 270, 370)이 전지케이스를 감싸 있는 구조로 이루어져 있으며, 외장필름(170, 270, 370)을 포함하는 전지케이스(110, 210, 310)의 외경은 동일하다.Referring to FIGS. 4 to 6, the can-type batteries 100, 200, and 300 have exterior films 170, 270, and 370 wrapped around the battery cases in a state in which the bottom of the battery cases 110, 210, and 310 are exposed. The outer diameters of the battery cases 110, 210, and 310 including the outer films 170, 270, and 370 are the same.

도 5의 캔형 전지(200)의 경우 바닥부(212)가 본체부(211)의 외경보다 작게 형성되어 바닥부(212)를 감싸는 외장 필름(270)의 두께는 본체부(211)를 감싸는 외장필름(270)의 두께보다 상대적으로 두껍게 형성된다.In the case of the can-type battery 200 of FIG. 5 , the bottom portion 212 is formed smaller than the outer diameter of the body portion 211, and the thickness of the exterior film 270 surrounding the bottom portion 212 is the outer diameter surrounding the body portion 211. It is formed relatively thicker than the thickness of the film 270 .

이상 본원 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본원 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본원 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Although it has been described with reference to the drawings according to embodiments of the present invention, those skilled in the art will be able to make various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above information.

100, 200, 300: 캔형 전지
110, 210, 310: 전지케이스
111, 211, 311: 본체부
112, 212, 312: 바닥부
120, 220, 320: 전극조립체
130, 230, 330: 캡 조립체
140, 240, 340: 비딩부
150, 250, 350: 크림핑부
160, 260, 360: 가스켓
170, 270, 370: 외장필름100, 200, 300: can type battery
110, 210, 310: battery case
111, 211, 311: main body
112, 212, 312: Bottom
120, 220, 320: electrode assembly
130, 230, 330: cap assembly
140, 240, 340: beading unit
150, 250, 350: crimping part
160, 260, 360: gasket
170, 270, 370: exterior film

Claims (11)

양극, 음극 및 분리막을 포함하는 전극조립체;
상기 전극조립체를 수용하는 캔형 전지케이스; 및
상기 전지케이스의 상부에 결합되는 캡 조립체를 포함하는 캔형 전지에 있어서,
상기 캔형 전지의 무게중심 장축 방향 위치가 상기 캔형 전지 밑면으로부터 30% 이하에 위치하고,
상기 캔형 전지가 수평 낙하 시 지면과 첫번째 충돌하는 캔형 전지 측면과 지면과의 각도가 25 이상 90도 이하가 되는 캔형 전지.An electrode assembly including an anode, a cathode, and a separator;
a can-shaped battery case accommodating the electrode assembly; and
In the can-type battery including a cap assembly coupled to the upper portion of the battery case,
The center of gravity of the can-type battery is located 30% or less from the bottom of the can-type battery in the long axis direction,
A can-type battery in which an angle between a side of the can-type battery that first collides with the ground when the can-type battery is dropped horizontally and the ground is 25 or more and 90 degrees or less. 제1항에 있어서,
상기 전지케이스는 상기 전극조립체가 수용되는 본체부; 및
상기 본체부의 하면에 위치하는 바닥부로 이루어지고,
상기 캔형 전지는 상기 바닥부에 의해 하부의 무게가 증가된 캔형 전지.According to claim 1,
The battery case includes a body portion in which the electrode assembly is accommodated; and
It consists of a bottom portion located on the lower surface of the body portion,
The can-type battery is a can-type battery in which the weight of the lower part is increased by the bottom part. 제2항에 있어서,
상기 바닥부의 무게는 상기 캔형 전지 전체 무게의 15% 내지 30%인 캔형 전지.According to claim 2,
The can-type battery wherein the weight of the bottom portion is 15% to 30% of the total weight of the can-type battery. 제2항에 있어서,
상기 본체부는 탄소강, 스테인리스 스틸, 알루미늄 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속 재질로 이루어지고,
상기 바닥부는 상기 본체부와 동일한 소재 또는 상이한 소재로 이루어지는 캔형 전지.According to claim 2,
The main body is made of a metal material selected from the group consisting of carbon steel, stainless steel, aluminum and alloys thereof,
The can-shaped battery of claim 1 , wherein the bottom portion is made of the same material as or a different material from the main body portion. 제2항에 있어서,
상기 바닥부는 자성이 있는 소재, 금속, 고무, 고밀도 고분자로 이루어지는 캔형 전지.According to claim 2,
The bottom portion can-shaped battery made of a magnetic material, metal, rubber, high-density polymer. 제2항에 있어서,
상기 본체부의 밑면이 두껍게 형성되어 바닥부를 이루며 상기 본체부와 상기 바닥부가 일체형으로 이루어지는 캔형 전지.According to claim 2,
A can-type battery in which a bottom of the main body is thickly formed to form a bottom, and the main body and the bottom are integrally formed. 제2항에 있어서,
상기 바닥부의 외경은 상기 본체부의 외경보다 작고,
상기 캔형 전지 외면에 외장필름이 부가되며,
이때 외장필름을 포함하는 바닥부의 외경과 상기 본체부의 외경이 동일한 캔형 전지.According to claim 2,
The outer diameter of the bottom part is smaller than the outer diameter of the body part,
An exterior film is added to the outer surface of the can-shaped battery,
In this case, the outer diameter of the bottom portion including the exterior film is the same as the outer diameter of the main body portion. 제7항에 있어서,
상기 바닥부는 수직 단면이 사격형, 사다리꼴, 반원형인 캔형 전지.According to claim 7,
The bottom portion of the can-shaped battery having a vertical cross section of a square, trapezoidal, or semicircular shape. 제2항에 있어서,
상기 본체부의 밑면은 본체부의 내측으로 오목한 형상의 곡면을 포함하고, 상기 바닥부는 상기 본체부 밑면의 형상과 대응되는 형상인 캔형 전지.According to claim 2,
The can-type battery of claim 1 , wherein the bottom surface of the main body part includes a curved surface concave inwardly of the main body part, and the bottom part has a shape corresponding to the shape of the bottom surface of the main body part. 삭제delete 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 캔형 전지를 포함하는 전지 팩. A battery pack comprising the can-type battery according to any one of claims 1 to 9.
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