KR102584601B1 - Secondary battery - Google Patents
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Abstract
이차전지의 발화를 방지하여 안전성을 높인 이차전지에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 전극조립체, 상기 전극조립체와 전해액을 내부에 수용하는 캔부재, 상기 캔부재의 개구부를 덮는 탑캡 조립체, 상기 탑캡 조립체와 상기 전극조립체의 사이를 절연하는 탑 인슐레이터 및 상기 탑 인슐레이터와 상기 전극조립체의 사이에 위치하고, 내부에 난연재를 수용하고 있으며, 소정의 온도 이상에서 상기 난연재를 상기 캔부재의 내부로 방출시키는 발화 방지 캡슐을 포함하는 것을 특징으로 한다.This relates to a secondary battery that improves safety by preventing ignition of the secondary battery.
In addition, the present invention relates to an electrode assembly, a can member accommodating the electrode assembly and the electrolyte therein, a top cap assembly covering the opening of the can member, a top insulator insulating between the top cap assembly and the electrode assembly, and the top insulator It is located between the electrode assemblies, contains a flame retardant material therein, and includes an ignition prevention capsule that releases the flame retardant material into the interior of the can member above a predetermined temperature.
Description
본 발명은 이차전지에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 이차전지의 발화를 방지하여 안전성을 높인 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to secondary batteries, and more specifically, to secondary batteries that improve safety by preventing ignition of secondary batteries.
물질의 물리적 반응이나 화학적 반응을 통해 전기에너지를 생성시켜 외부로 전원을 공급하게 되는 전지(cell, battery)는 각종 전기전자 기기로 둘러싸여 있는 생활환경에 따라, 건물로 공급되는 교류 전원을 획득하지 못할 경우나 직류전원이 필요할 경우 사용하게 된다.Batteries, which generate electrical energy through physical or chemical reactions of materials and supply power to the outside, may not be able to obtain alternating current power supplied to the building, depending on the living environment surrounded by various electrical and electronic devices. It is used when direct current power is required.
이와 같은 전지 중에서 화학적 반응을 이용하는 화학전지인 일차전지와 이차전지가 일반적으로 많이 사용되고 있는데, 일차전지는 건전지로 통칭되는 것으로 소모성 전지이다. 또한, 이차전지는 전류와 물질 사이의 산화환원과정이 다수 반복 가능한 소재를 사용하여 제조되는 재충전식 전지로서, 전류에 의해 소재에 대한 환원반응이 수행되면 전원이 충전되고, 소재에 대한 산화반응이 수행되면 전원이 방전되는데, 이와 같은 충전-방전이 반복적으로 수행되면서 전기가 생성되게 된다.Among such batteries, primary batteries and secondary batteries, which are chemical batteries that use chemical reactions, are generally used. Primary batteries are commonly referred to as batteries and are consumable batteries. In addition, secondary batteries are rechargeable batteries manufactured using materials in which the oxidation-reduction process between current and materials can be repeated multiple times. When a reduction reaction on materials is performed by current, the power is charged, and the oxidation reaction on materials occurs. When performed, the power is discharged, and electricity is generated as this charging and discharging is performed repeatedly.
한편, 이차 전지 중 리튬 이온 전지는 양극 도전 포일과 음극 도전 포일에 각각 활물질을 일정한 두께로 코팅하고, 상기 양 도전 포일 사이에는 분리막이 개재되도록 하여 대략 젤리 롤(jelly roll) 내지는 원통 형태로 다수 회 권취하여 제작한 전극 조립체를 원통형 또는 각형 캔, 파우치 등에 수납하고 이를 밀봉 처리하여 제작된다. On the other hand, among secondary batteries, lithium ion batteries coat the positive and negative conductive foils with an active material at a certain thickness, and a separator is interposed between the two conductive foils, so that the batteries are formed multiple times in a jelly roll or cylindrical shape. It is manufactured by storing the coiled electrode assembly in a cylindrical or square can, pouch, etc. and sealing it.
대한민국 공개특허공보 제10-2014-0106327호에는 종래의 이차 전지 및 그 제조 방법이 개시되어 있다.Republic of Korea Patent Publication No. 10-2014-0106327 discloses a conventional secondary battery and its manufacturing method.
현재 이차 전지의 안전성에 점점 관심이 집중되고 있는 추세이다.Currently, there is increasing interest in the safety of secondary batteries.
그런데, 이차전지의 안정성 테스트(test) 진행 시 테스트(test) 조건에 따라 이차 전지 내부에서 열이 발생하고, 이에 의해 전지가 발화하거나 폭발하는 경우가 있다.However, when a stability test of a secondary battery is performed, heat is generated inside the secondary battery depending on the test conditions, which may cause the battery to ignite or explode.
이러한 현상을 방지하고 이차전지의 안정성을 강화하기 위한 연구가 필요한 시점이다.It is time to conduct research to prevent this phenomenon and strengthen the stability of secondary batteries.
따라서 본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 내부 발열 이후 발화로 이어지는 진행을 막을 수 있는 이차전지를 제공하는 것이다.Therefore, the present invention was devised to solve the above problems, and the object of the present invention is to provide a secondary battery that can prevent internal heat from progressing to ignition.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는 전극조립체, 상기 전극조립체와 전해액을 내부에 수용하는 캔부재, 상기 캔부재의 개구부를 덮는 탑캡 조립체, 상기 탑캡 조립체와 상기 전극조립체의 사이를 절연하는 탑 인슐레이터 및 상기 탑 인슐레이터와 상기 전극조립체의 사이에 위치하고, 내부에 난연재를 수용하고 있으며, 소정의 온도 이상에서 상기 난연재를 상기 캔부재의 내부로 방출시키는 발화 방지 캡슐을 포함하는 것을 특징으로 한다.A secondary battery according to an embodiment of the present invention includes an electrode assembly, a can member that accommodates the electrode assembly and the electrolyte therein, a top cap assembly that covers the opening of the can member, and a top that insulates between the top cap assembly and the electrode assembly. It is located between the insulator and the top insulator and the electrode assembly, contains a flame retardant therein, and includes an ignition prevention capsule that releases the flame retardant into the interior of the can member above a predetermined temperature.
상기 발화 방지 캡슐은 탄성을 갖는 고무 소재일 수 있다.The ignition prevention capsule may be made of an elastic rubber material.
상기 발화 방지 캡슐의 외측 테두리부의 둘레 길이는 상기 캔부재의 내측부 둘레 길이와 동일할 수 있다.The circumferential length of the outer edge of the ignition prevention capsule may be equal to the circumferential length of the inner portion of the can member.
상기 발화 방지 캡슐은 중앙에 홀이 형성될 수 있다.The ignition prevention capsule may have a hole formed in the center.
상기 홀은 상기 전극조립체의 전극 탭의 통로가 될 수 있다.The hole may serve as a passage for the electrode tab of the electrode assembly.
상기 발화 방지 캡슐은 상부 표면의 두께에 비해 하부의 표면의 두께가 얇게 형성될 수 있다.The ignition prevention capsule may have a lower surface thickness that is thinner than the upper surface thickness.
상기 발화 방지 캡슐은 상기 발화 방지 캡슐의 하부가 열에 의해 먼저 용융되어 상기 난연재를 하측으로 방출 할 수 있다.The ignition prevention capsule may first melt the lower portion of the ignition prevention capsule by heat to release the flame retardant downward.
상기 발화 방지 캡슐은 도넛(donut)형 또는 너트(nut)형으로 이루어질 수 있다.The ignition prevention capsule may be shaped like a donut or a nut.
상기 난연재는 흑연 소재의 난연재 또는 브롬계 난연재(brominated flame retardants)로 이루어질 수 있다.The flame retardant may be made of graphite or brominated flame retardants.
상기 소정의 온도는 82℃일 수 있다.The predetermined temperature may be 82°C.
상기 발화 방지 캡슐은 상기 소정의 온도에서 용융될 수 있다.The anti-ignition capsule may be melted at the predetermined temperature.
상기 발화 방지 캡슐은 단부 및 테두리부 중 어느 하나 이상이 라운딩(rounding) 처리될 수 있다.The ignition prevention capsule may have one or more of its ends and edges rounded.
상기 발화 방지 캡슐은 상기 전극조립체 측을 향하는 부분에 형성된 하부를 포함하고, 상기 하부는 내측으로 오목하게 복수 개로 형성되며, 두께가 상기 발화 방지 캡슐의 타부위에 비해 얇게 형성된 방출부를 포함하며, 상기 방출부는 상기 전극조립체의 음극과 대응되는 위치에 형성되어 상기 방출부로부터 방출되는 상기 난연재가 상기 음극으로 방출될 수 있다.The ignition prevention capsule includes a lower portion formed in a portion facing the electrode assembly, the lower portion is formed in a plurality to be concave inward, and includes an emission portion whose thickness is thinner than other portions of the ignition prevention capsule, The emitting portion is formed at a position corresponding to the cathode of the electrode assembly, so that the flame retardant material emitted from the emitting portion can be discharged to the cathode.
상기 발화 방지 캡슐의 하부는 단면이 요철형, 톱니형 및 물결형 중 적어도 어느 하나 이상의 형상을 포함할 수 있다.The lower portion of the ignition prevention capsule may have a cross-section of at least one of a concavo-convex shape, a sawtooth shape, and a wavy shape.
상기 발화 방지 캡슐의 외측 테두리부의 둘레 길이와 상기 전극조립체의 외측 둘레부의 둘레 길이는 상기 캔부재의 내측부의 둘레 길이와 동일할 수 있다.The circumferential length of the outer peripheral portion of the ignition prevention capsule and the peripheral length of the outer peripheral portion of the electrode assembly may be equal to the peripheral length of the inner portion of the can member.
상기 발화 방지 캡슐은 내부에 상기 난연재와 공기를 수용하며, 상기 난연재는 상기 발화 방지 캡슐 내부 부피의 70% ~ 80%의 부피 비율로 상기 발화 방지 캡슐의 내부에 수용될 수 있다.The ignition prevention capsule accommodates the flame retardant and air therein, and the flame retardant material may be accommodated inside the ignition prevention capsule at a volume ratio of 70% to 80% of the internal volume of the ignition prevention capsule.
상기 소정의 온도 이상에서 상기 공기가 열에 의해 팽창됨에 따라 상기 발화 방지 캡슐은 테두리부가 상기 캔부재의 내측부에 압착되며, 상기 소정의 온도 이상에서 상기 난연재를 상기 캔부재의 내부로 방출시 상기 공기의 내압에 의해 상기 난연재가 분출되게 할 수 있다.As the air expands by heat above the predetermined temperature, the edge of the ignition prevention capsule is pressed against the inner side of the can member, and when the flame retardant material is released into the interior of the can member above the predetermined temperature, the air The flame retardant may be ejected due to internal pressure.
상기 발화 방지 캡슐은 테두리부로부터 하부까지와 상부 서로 다른 소재로 이루어질 수 있다.The ignition prevention capsule may be made of different materials from the edge to the bottom and the top.
상기 발화 방지 캡슐은 상기 테두리부로부터 하부까지가 탄성을 갖는 고무 소재로 이루어지고, 상기 상부는 플라스틱 소재로 이루질 수 있다.The ignition prevention capsule may be made of an elastic rubber material from the edge to the bottom, and the top may be made of a plastic material.
상기 고무 소재는 82℃ 이상에서 용융되고, 상기 플라스틱 소재는 120℃이상에서 용융될 수 있다.The rubber material may melt at 82°C or higher, and the plastic material may melt at 120°C or higher.
상기 발화 방지 캡슐은 상기 탑 인슐레이터의 저면에 부착될 수 있다.The ignition prevention capsule may be attached to the bottom of the top insulator.
상기 발화 방지 캡슐의 홀은 지름의 길이가 3mm ~ 4mm일 수 있다.The hole of the ignition prevention capsule may have a diameter of 3 mm to 4 mm.
상기 발화 방지 캡슐의 지름의 길이가 5mm ~ 7mm일 수 있다.The diameter of the ignition prevention capsule may be 5 mm to 7 mm.
본 발명에 따르면, 이차전지의 내부에 발화 방지 캡슐을 설치하여 이차전지의 발열 이후 발화로 이어지는 진행을 방지하는 효과가 있다.According to the present invention, by installing an ignition prevention capsule inside the secondary battery, there is an effect of preventing ignition after heat generation of the secondary battery.
본 발명에 따르면, 발화 방지 캡슐은 최외곽 소재를 탄성을 갖는 고무로 형성하여 작은 충격에 의해 캡슐이 파괴되지 않도록 하는 효과가 있다.According to the present invention, the outermost material of the ignition prevention capsule is made of elastic rubber, which has the effect of preventing the capsule from being destroyed by a small impact.
본 발명에 따르면, 발화 방지 캡슐의 외측 테두리부의 둘레의 길이와 캔부재의 내측부 둘레 길이를 동일하게 하여 발화 방지 캡슐이 캔부재의 내부에 고정 설치되도록 하는 효과가 있다.According to the present invention, there is an effect of allowing the ignition prevention capsule to be fixedly installed inside the can member by making the circumference of the outer edge of the ignition prevention capsule and the circumference of the inner part of the can member the same.
본 발명에 따르면, 발화 방지 캡슐은 중앙에 홀을 형성하여 전극조립체와 탑 인슐레이터의 사이에 설치를 용이하게 하는 효과가 있다.According to the present invention, the ignition prevention capsule has a hole in the center to facilitate installation between the electrode assembly and the top insulator.
본 발명에 따르면, 발화 방지 캡슐은 상부에 비해 하부의 표면 두께를 얇게 형성하여 하부가 상부에 비해 더 빨리 용융되어 발화 방지 캡슐 내부의 난연재가 전극조립체 방향으로 방출되도록 하는 효과가 있다.According to the present invention, the ignition prevention capsule has a thinner surface thickness at the bottom than the upper part, so that the lower part melts faster than the upper part, which has the effect of releasing the flame retardant inside the ignition prevention capsule toward the electrode assembly.
본 발명에 따르면, 발화 방지 캡슐은 단부, 모서리부 및 테두리부 중 어느 하나 이상이 라운딩 처리 되어 캔부재의 내부에 스크래치 등과 같은 손상의 발생을 방지하는 효과가 있다.According to the present invention, the ignition prevention capsule has at least one of the ends, corners, and edges rounded, which has the effect of preventing damage such as scratches to the inside of the can member.
본 발명에 따르면, 발화 방지 캡슐은 전극조립체의 음극과 대응하게 방출부를 형성하여 발화의 원인인 충전된 음극을 향해 난연재가 방출되게 하는 효과가 있다.According to the present invention, the ignition prevention capsule forms an emission portion corresponding to the cathode of the electrode assembly, which has the effect of releasing the flame retardant toward the charged cathode, which is the cause of ignition.
본 발명에 따르면, 발화 방지 캡슐은 하부의 단면이 요철형, 톱니형 및 물결형 중 적어도 어느 하나 이상의 형상을 포함하여 설계의 자유도를 높이는 효과가 있다.According to the present invention, the ignition prevention capsule has the effect of increasing the degree of freedom in design by having a lower cross section of at least one of the concavo-convex shape, sawtooth shape, and wavy shape.
본 발명에 따르면, 발화 방지 캡슐의 외측 테두리부의 둘레 길이와 전극조립체의 외측 둘레부의 둘레 길이를 동일하게 하여 방출부와 전극조립체의 음극의 위치를 서로 대응되게 하는 효과가 있다.According to the present invention, there is an effect of making the positions of the emitting portion and the cathode of the electrode assembly correspond to each other by making the circumferential length of the outer edge of the ignition prevention capsule and the circumferential length of the outer circumference of the electrode assembly the same.
본 발명에 따르면, 발화 방지 캡슐의 내부에 난연재와 공기를 수용하여 소정의 온도 이상에서 공기가 열에 의해 팽창됨에 따라 발화 방지 캡슐의 용융 시 난연재가 분출되게 하는 효과가 있다.According to the present invention, a flame retardant and air are accommodated inside the ignition prevention capsule, and as the air expands by heat above a predetermined temperature, the flame retardant material is ejected when the ignition prevention capsule melts.
본 발명에 따르면, 테두리부로부터 하부까지 고무 소재로 이루어지고, 상부는 플라스틱 소재로 이루어져 캔부재 외측으로부터의 충격을 완충하면서 하부가 상부보다 낮은 열에의해 용융되게 하여 난연재가 전극조립체 측으로 방출될 수 있게 하는 효과가 있다.According to the present invention, the can is made of a rubber material from the edge to the bottom, and the upper part is made of a plastic material to cushion the impact from the outside of the can member and melt the lower part by lower heat than the upper part so that the flame retardant material can be released toward the electrode assembly. There is an effect.
본 발명에 따르면, 발화 방지 캡슐이 탑 인슐레이터의 저면에 부착되어 외부 충격 등으로부터 위치가 이탈하지 않도록 고정하는 효과가 있다.According to the present invention, the ignition prevention capsule is attached to the bottom of the top insulator and has the effect of fixing it so that it does not deviate from external shock.
본 발명에 따르면, 발화 방지 캡슐의 크기가 전극조립체와 탑 인슐레이터의 사이에 설치될 수 있도록 최적화 되는 효과가 있다.According to the present invention, the size of the ignition prevention capsule is optimized so that it can be installed between the electrode assembly and the top insulator.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지의 사시도이다.
도 2는 종래의 이차전지를 일부 절개하고, 그 이차전지에 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지의 발화 방지 캡슐이 설치된 것을 부분을 확대하여 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1을 A-A 절단선을 따라 절단하여 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지의 발화 방지 캡슐만을 도시한 평면도이다.
도 5는 도 4를 C-C 절단선을 따라 절단하여 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지의 발화 방지 캡슐만을 도 5와 같은 단면으로 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지의 발화 방지 캡슐만을 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 이차전지의 발화 방지 캡슐만을 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 이차전지의 발화 방지 캡슐만을 도시한 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제6 실시예에 따른 이차전지의 발화 방지 캡슐과 전극조립체만을 평면에서 도시한 평면도이다.
도 11은 도 10을 B-B 절단선을 따라 절단하여 도시한 단면도이다.
도 12은 본 발명의 제7 실시예에 따른 이차전지의 발화 방지 캡슐만을 도시한 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제8 실시예에 따른 이차전지의 발화 방지 캡슐만을 도시한 단면도이다.
도 14는 도 5에서 D부분을 절단하여 본 발명의 제9 실시예에 따른 이차전지의 발화 방지 캡슐을 도시한 사시도이다.1 is a perspective view of a secondary battery according to a first embodiment of the present invention.
Figure 2 is an enlarged perspective view showing a conventional secondary battery partially cut away and an ignition prevention capsule of the secondary battery according to the first embodiment of the present invention installed in the secondary battery.
Figure 3 is a cross-sectional view of Figure 1 cut along the AA cutting line.
Figure 4 is a plan view showing only the ignition prevention capsule of a secondary battery according to the first embodiment of the present invention.
Figure 5 is a cross-sectional view of Figure 4 cut along the CC line.
Figure 6 is a cross-sectional view showing only the ignition prevention capsule of a secondary battery according to the second embodiment of the present invention in the same cross-section as Figure 5.
Figure 7 is a perspective view showing only the ignition prevention capsule of a secondary battery according to a third embodiment of the present invention.
Figure 8 is a perspective view showing only the ignition prevention capsule of a secondary battery according to a fourth embodiment of the present invention.
Figure 9 is a perspective view showing only the ignition prevention capsule of a secondary battery according to the fifth embodiment of the present invention.
Figure 10 is a plan view showing only the ignition prevention capsule and electrode assembly of the secondary battery according to the sixth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a cross-sectional view of FIG. 10 cut along the BB cutting line.
Figure 12 is a cross-sectional view showing only the ignition prevention capsule of a secondary battery according to the seventh embodiment of the present invention.
Figure 13 is a cross-sectional view showing only the ignition prevention capsule of a secondary battery according to the eighth embodiment of the present invention.
Figure 14 is a perspective view showing the ignition prevention capsule of a secondary battery according to the ninth embodiment of the present invention by cutting part D in Figure 5.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이차전지에 대하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a secondary battery according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과하고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Terms or words used in this specification and claims should not be construed as limited to their common or dictionary meanings, and the inventor may appropriately define the concept of terms in order to explain his or her invention in the best way. It must be interpreted with meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it is. Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only one of the most preferred embodiments of the present invention and do not represent the entire technical idea of the present invention, so at the time of filing the present application, various alternatives may be used to replace them. It should be understood that there may be equivalents.
도면에서 각 구성요소 또는 그 구성요소를 이루는 특정 부분의 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 따라서, 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그러한 설명은 생략하도록 한다.In the drawings, the size of each component or specific part constituting the component is exaggerated, omitted, or schematically shown for convenience and clarity of explanation. Therefore, the size of each component does not completely reflect the actual size. If it is determined that specific descriptions of related known functions or configurations may unnecessarily obscure the gist of the present invention, such descriptions will be omitted.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지의 사시도이고, 도 2는 종래의 이차전지를 일부 절개하고, 그 이차전지에 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지의 발화 방지 캡슐이 설치된 것을 부분을 확대하여 도시한 사시도이고, 도 3은 도 1을 A-A 절단선을 따라 절단하여 도시한 단면도이다.Figure 1 is a perspective view of a secondary battery according to a first embodiment of the present invention, and Figure 2 shows a conventional secondary battery partially cut away, and an ignition prevention capsule of the secondary battery according to the first embodiment of the present invention is placed in the secondary battery. It is an enlarged perspective view of the installed part, and Figure 3 is a cross-sectional view of Figure 1 cut along the line A-A.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지는 전극조립체(7), 상기 전극조립체(7)와 전해액을 내부에 수용하는 캔부재(3), 상기 캔부재(3)의 개구부(5)를 덮는 탑캡 조립체(10), 상기 탑캡 조립체(10)와 상기 전극조립체(7)의 사이를 절연하는 탑 인슐레이터(20) 및 상기 탑 인슐레이터(20)와 상기 전극조립체(7)의 사이에 위치하고, 내부에 난연재(f)를 수용하고 있으며, 소정의 온도 이상에서 상기 난연재(f)를 상기 캔부재(3)의 내부로 방출시키는 발화 방지 캡슐(30)을 포함한다.As shown in Figures 1 to 3, the secondary battery according to the first embodiment of the present invention includes an electrode assembly (7), a can member (3) containing the electrode assembly (7) and the electrolyte solution therein, and the can. A
전극조립체(7)는 양극(7c)과 분리막(7d) 및 음극(7b)을 적층한 적층체를 젤리 롤 형태로 권취하여 제작할 수 있다.The
캔부재(3)는 원형 리튬이온 2차 전지에서 대략 위쪽이 개방된 형상을 가진 금속재질의 용기이며, 가볍고 부식에 대처가 용이한 알루미늄(Al) 또는 스틸(steel)에 니켈(Ni)을 도금한 소재일 수 있다. The can member (3) is a metal container with a roughly open top in a circular lithium-ion secondary battery, and is made of aluminum (Al) or steel, which is light and resistant to corrosion, and is plated with nickel (Ni). It could be one material.
캔부재(3)는 전극조립체(7)와 전해액의 용기가 되고, 전극조립체(7)가 캔부재(3)의 개방된 상단, 즉 상단의 개구부(5)를 통해 캔부재(3)에 삽입된 뒤 캔부재(3) 상단의 개구부(5)는 탑캡 조립체(10)에 의해 봉해진다.The
탑캡 조립체(10)는 외측에 외부와 전기적으로 연결하기 위한 탑캡(11)이 형성되고, 탑캡(11)의 하측에 안전벤트(17)가 형성되고, 탑캡(11)과 안전벤트(17)의 사이에 전류 차단용 안전소자(PTC)(13)가 형성되고, 안전벤트(17)의 하측에 전류차단장치(CID)(19)가 형성될 수 있다. 그리고 탑캡 조립체(10)는 절연을 위한 가스켓(15)을 사이에 두고 캔부재(3)와 캔부재(3)의 개구부(5)를 절곡하는 크림핑(crimping) 결합할 수 있다.The
탑 인슐레이터(20)는 캔부재(3)의 상부 내부측에 설치되어 탑캡 조립체(10)와 전극조립체(7)의 사이를 절연할 수 있다. 또는 캔부재(3) 및 전극조립체(7)를 절연할 수 있다.The
탑 인슐레이터(20)는 전극조립체(7)의 전극탭(7a)이 탑캡 조립체(10)에 전기적으로 연결되도록 전극탭(7a)이 통과할 수 있게 중앙이 관통 형성될 수 있다.The
도 2를 참조하여, 발화 방지 캡슐(30)은 종래의 이차전지에서 탑 인슐레이터(20)와 전극조립체(7)의 사이에 위치할 수 있다. 도 2에서 보아 중간 화살표 아래 이차전지에 발화 방지 캡슐(30)을 설치한 것을 일부 확대하여 주요부를 도시한 것이 상기 중간 화살표 위 이차전지일 수 있다.Referring to FIG. 2, the
도 3을 참조하여, 발화 방지 캡슐(30)은, 탑 인슐레이터(20)와 전극조립체(7)의 사이에서 위치가 고정되기 위해, 외측 테두리부의 둘레 길이(h)가 캔부재(3)의 내측부 둘레 길이(e)와 동일할 수 있다. 즉, 발화 방지 캡슐(30)의 외측 테두리부가 캔부재(3)의 내측부에 끼움 고정될 수 있다.Referring to FIG. 3, in order to fix the position of the
또는, 발화 방지 캡슐(30)은 탑 인슐레이터(20)의 저면에 부착되어 탑 인슐레이터(20)와 전극조립체(7)의 사이에 위치가 고정될 수 있다. 이와 같이 발화 방지 캡슐(30)을 탑 인슐레이터(20)의 저면에 부착한다면 조립이 용이한 장점이 있다.Alternatively, the
발화 방지 캡슐(30)은 소정의 온도인 82℃에서 용융되어 내부에 수용된 난연재(f)를 캔부재(3)의 내부로 방출시킬 수 있다.The
원통형 이차전지는 60℃ ~ 72℃에서 고온 평가를 하는데, 이차전지가 90℃ 이상의 온도에서 발열에 의한 발화의 가능성이 있을 수 있다.Cylindrical secondary batteries are evaluated at high temperatures between 60℃ and 72℃, and there may be a possibility of secondary batteries igniting due to heat generation at temperatures above 90℃.
따라서 본 발명에서는 발화 방지 캡슐(30)을 82℃이상에서 용융되게 하여 캔부재(3)의 내부에 난연재(f)를 방출함에 따라 발열에 의한 발화를 방지하고 이차전지의 안정성을 확보할 수 있다.Therefore, in the present invention, the
난연재(f)는 소화기용(Lith-X) 난연재인 흑연 소재의 난연재 또는 브롬계 난연재(brominated flame retardants)를 사용하여 안정성을 확보할 수 있다.As for the flame retardant (f), stability can be ensured by using graphite-based flame retardants or brominated flame retardants, which are flame retardants for fire extinguishers (Lith-X).
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지의 발화 방지 캡슐만을 도시한 평면도이고, 도 5는 도 4를 C-C 절단선을 따라 절단하여 도시한 단면도이다.Figure 4 is a plan view showing only the ignition prevention capsule of a secondary battery according to the first embodiment of the present invention, and Figure 5 is a cross-sectional view showing Figure 4 cut along the C-C cutting line.
도 4 및 도 5를 참조하여, 발화 방지 캡슐(30)은 탄성을 갖는 고무 소재일 수 있다.Referring to Figures 4 and 5, the
발화 방지 캡슐(30)이 탄성을 갖는 고무 소재로 형성되면 발화 방지 캡슐(30)은 이차전지의 외부 충격을 흡수 할 수 있어 외부의 작은 충격에 의해 발화 방지 캡슐(30)이 파손되어 내부의 난연재가 발화 방지 캡슐(30)의 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다.When the
발화 방지 캡슐(30)의 지름(t1)은 5mm ~ 7mm 일 수 있다. 발화 방지 캡슐(30)의 지름(t1)이 5mm 미만이면 발화 방지 캡슐(30)의 내부에 수용되는 내연재(f)의 양이 부족하여 이차전지의 발화를 방지하기 어려울 수 있다. 또한, 발화 방지 캡슐(30)의 지름(t1)이 7mm를 초과하면 발화 방지 캡슐(30)의 크기가 일반적인 캔부재(3)의 내부 공간에 비해 너무 커서 설치를 못할 수 있다.The diameter (t1) of the
바람직하게 발화 방지 캡슐(30)의 지름(t1)은 5.5mm ~ 6.5mm일 수 있다.Preferably, the diameter (t1) of the
발화 방지 캡슐(30)은 중앙에 홀(31)을 형성할 수 있다. 발화 방지 캡슐(30)의 홀(31)은 전극조립체(7)의 전극탭(7a)의 통로를 제공하기 위한 것이다. 전극탭(7a)은 발화 방지 캡슐(30)의 홀(31)을 통과하여 탑캡 조립체(10)에 전기적으로 연결될 수 있다.The
발화 방지 캡슐(30)의 홀(31)은 3mm ~ 4mm의 지름(t2)을 형성할 수 있다. 발화 방지 캡슐(30)의 홀(31) 지름(t2)이 3mm 미만이면 전극조립체(7)의 전극탭(7a)이 발화 방지 캡슐(30)의 홀(31)을 통과하기 어려울 수 있다. 또한, 발화 방지 캡슐(30)의 홀(31) 지름(t2)이 4mm 초과이면 발화 방지 캡슐(30)의 내부 수용 공간이 작아져 내부에 수용되는 내연재(f)의 양이 부족하여 이차전지의 발화를 방지하기 어려울 수 있다.The
바람직하게 발화 방지 캡슐(30)의 홀(31)은 3.1mm ~ 3.9mm일 수 있다.Preferably, the
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지의 발화 방지 캡슐만을 도 5와 같은 단면으로 도시한 단면도이다.Figure 6 is a cross-sectional view showing only the ignition prevention capsule of a secondary battery according to the second embodiment of the present invention in the same cross-section as Figure 5.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지는 발화 방지 캡슐(30)의 상부(34) 표면의 두께와 하부(33) 표면의 두께가 다르게 형성될 수 있다.As shown in FIG. 6, the secondary battery according to the second embodiment of the present invention may be formed to have different thicknesses of the upper (34) surface and the lower (33) surface of the
즉, 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지는 발화 방지 캡슐(30)의 상부(34) 표면의 두께에 비해 하부(33) 표면의 두께가 얇게 형성될 수 있다.That is, in the secondary battery according to the second embodiment of the present invention, the thickness of the
이러한 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지의 발화 방지 캡슐(30)은 소정의 온도에서 상부(34)에 비해 두께가 얇게 형성된 하부(33)가 먼저 용융되어 발화 방지 캡슐(30)의 내부에 수용된 난연재(f)가 하측의 전극조립체(7) 측으로 방출되게 할 수 있다.In the
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지의 발화 방지 캡슐만을 도시한 사시도이다.Figure 7 is a perspective view showing only the ignition prevention capsule of a secondary battery according to a third embodiment of the present invention.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 발화 방지 캡슐(30)은 도넛(donut)형으로 이루어질 수 있다. As shown in FIG. 7, the
발화 방지 캡슐(30)이 도넛형으로 이루어지면 발화 방지 캡슐(30)의 단부, 모서리부 및 테두리부를 라운딩 처리할 수 있다.If the
이와 같이 발화 방지 캡슐(30)의 단부(37) 및 테두리부(35)를 라운딩 처리하게 되면 캔부재(3)의 내부에 설치된 발화 방지 캡슐(30)과 캔부재(30)의 내부와의 충돌이 일어나도 발화 방지 캡슐(30)에 의해 캔부재(30)의 내부에 스크래치 등과 같은 손상이 발생되지 않을 수 있다.When the
특히, 캔부재(3)의 내측부가 발화 방지 캡슐(30)의 외측 테두리부에 압력을 가하는 상태로 발화 방지 캡슐(30)을 캔부재의 내부에 설치한다면 발화 방지 캡슐(30)의 단부, 모서리부 및 테두리부를 라운딩 처리하여 캔부재와의 마찰부위에의 파손을 방지할 수 있다.In particular, if the
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 이차전지의 발화 방지 캡슐만을 도시한 사시도이다.Figure 8 is a perspective view showing only the ignition prevention capsule of a secondary battery according to a fourth embodiment of the present invention.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 발화 방지 캡슐(30)은 너트(nut)형으로 이루어질 수 있다.As shown in FIG. 8, the
발화 방지 캡슐(30)이 너트형으로 이루어지면 발화 방지 캡슐(30)의 테두리부(35)는 하단에서 상단까지의 거리인 높이를 충분히 확보할 수 있다.If the
즉, 발화 방지 캡슐(30)의 테두리부(35)의 상기 높이를 충분히 확보하면 캔부재의 내부에 발화 방지 캡슐(30)을 설치할 시 발화 방지 캡슐(30)의 테두리부(35)와 원형 캔부재의 내부와의 마찰부위를 극대화하여 발화 방지 캡슐(30)과 원형 캔부재의 내부와의 체결력을 높일 수 있다.That is, if the height of the
도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 이차전지의 발화 방지 캡슐만을 도시한 사시도이다.Figure 9 is a perspective view showing only the ignition prevention capsule of a secondary battery according to the fifth embodiment of the present invention.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제5 실시예에 따른 발화 방지 캡슐(30)은 테두리부로부터 하부(33)까지와 상부(34)가 서로 다른 소재로 이루어질 수 있다.As shown in FIG. 9, the
즉, 발화 방지 캡슐(30)은 테두리부로부터 하부(33)까지가 탄성을 갖는 고무 소재로 이루어지고, 상부(34)는 플라스틱 소재로 이루어질 수 있다.That is, the
이러한 테두리부로부터 하부(33)의 고무 소재는 82℃ 이상에서 용융되고, 상부(34)의 플라스틱 소재는 120℃ 이상에서 용융되게 할 수 있다. 결과적으로 하부(33)가 상부(34)에 비해 먼저 용융되기 때문에 발화 방지 캡슐(30)의 내부에 수용된 난연재(f)는 발화 방지 캡슐(30)의 하측에 위치한 전극조립체(7)를 향해 방출 될 수 있다.From this edge portion, the rubber material of the
또한, 발화 방지 캡슐(30)은 상부(34)를 플라스틱 소재로 형성하고, 테두리부로부터 하부(33)를 고무로 형성하여 결합을 쉽게 할 수 있다.In addition, the
더불어 발화 방지 캡슐(30)은 테두리부로부터 하부(33)까지 고무 소재로 이루어졌기 때문에 고무 소재의 탄성에 의해 이차전지의 외부 충격 발생 시 발화 방지 캡슐(30)로 전해지는 충격을 완충할 수 있다.In addition, since the
도 10은 본 발명의 제6 실시예에 따른 이차전지의 발화 방지 캡슐과 전극조립체만을 평면에서 도시한 평면도이고, 도 11은 도 10을 B-B 절단선을 따라 절단하여 도시한 단면도이다.Figure 10 is a plan view showing only the ignition prevention capsule and electrode assembly of the secondary battery according to the sixth embodiment of the present invention, and Figure 11 is a cross-sectional view showing Figure 10 cut along the line B-B.
도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제6 실시예에 따른 이차전지는 발화 방지 캡슐(30)에 발화 방지 캡슐(30)의 타부위에 비해 두께가 얇게 형성된 방출부(b1)를 포함할 수 있다.As shown in Figures 10 and 11, the secondary battery according to the sixth embodiment of the present invention has an emission portion (b1) formed in the
특히 방출부(b1)는 발화 방지 캡슐(30)의 하부(33)에 내측으로 오목하게 요철형상으로 복수 개 형성될 수 있다. 그리고 방출부(b1)는 전극조립체(7)의 음극과 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 이 경우 발화 방지 캡슐(30)의 저면도상에서 방출부(b1)는 원형의 형태를 가질 수 있다.In particular, a plurality of discharge portions b1 may be formed in the
방출부(b1)가 전극조립체(7)의 음극과 대응되는 위치에 형성될 수 있도록 발화 방지 캡슐(30)의 외측 테두리부의 둘레 길이(h)를 전극조립체(7)의 외측 둘레 길이(j)와 동일하게 할 수 있다.The circumferential length (h) of the outer edge of the
발화 방지 캡슐(30)의 타부위에 비해 두께가 얇게 형성된 방출부(b1)는 소정의 온도에서 발화 방지 캡슐(30)의 타부위에 비해 먼저 용융될 수 있다. 그리고 방출부(b1)는 하측의 음극과 대응되는 위치에 형성되어 음극에 난연재(f)를 집중적으로 방출하게 할 수 있다.The discharge portion (b1), which is formed to be thinner than the other portions of the
즉, 이차전지의 내부 발화의 원인이 주로 전극조립체(7)의 충전된 음극(LiC6)에 있기 때문에 방출부(b1)는 전극조립체(7)의 음극과 대응되는 위치에 형성되어 난연재(f)를 음극에 집중적으로 방출하게 할 수 있다. 이는 이차전지의 발화를 최단 시간에 효율적으로 차단하는 효과가 있다.That is, since the cause of internal ignition of the secondary battery is mainly the charged cathode (LiC6) of the electrode assembly (7), the emitting portion (b1) is formed at a position corresponding to the cathode of the electrode assembly (7) and is formed using the flame retardant (f). can be released intensively at the cathode. This has the effect of efficiently blocking ignition of the secondary battery in the shortest possible time.
도 12는 본 발명의 제7 실시예에 따른 이차전지의 발화 방지 캡슐만을 도시한 단면도이다.Figure 12 is a cross-sectional view showing only the ignition prevention capsule of a secondary battery according to the seventh embodiment of the present invention.
도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제7 실시예에 따른 이차전지는 발화 방지 캡슐(30)의 하부(33)에 방출부(b1)가 톱니형으로 형성될 수 있다. As shown in FIG. 12, in the secondary battery according to the seventh embodiment of the present invention, the discharge portion b1 may be formed in a sawtooth shape at the
톱니형의 방출부(b1)는 방출부(b1)를 통해 방출되는 난연재(f)가 방출부(b1)의 경사면을 따라 퍼지며 방출되는 것이 가능한 장점이 있다. The sawtooth-shaped discharge portion (b1) has the advantage that the flame retardant material (f) discharged through the discharge portion (b1) can be released while spreading along the inclined surface of the discharge portion (b1).
도 13은 본 발명의 제8 실시예에 따른 이차전지의 발화 방지 캡슐만을 도시한 단면도이다.Figure 13 is a cross-sectional view showing only the ignition prevention capsule of a secondary battery according to the eighth embodiment of the present invention.
도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제8 실시예에 따른 이차전지는 발화 방지 캡슐(30)의 하부(33)에 방출부(b1)가 물결형으로 형성될 수 있다.As shown in FIG. 13, in the secondary battery according to the eighth embodiment of the present invention, the discharge portion b1 may be formed in a wave shape at the
물결형의 방출부(b1)는 방출부(b1)의 라운드 처리가 가능하고, 방출부(b1)의 출구측의 크기를 크게 형성할 수 있어 방출되는 난연재(f)가 넓은 범위로 방출되는 것이 가능한 장점이 있다.The wave-shaped discharge portion (b1) allows the discharge portion (b1) to be rounded, and the outlet side of the discharge portion (b1) can be made large in size, allowing the emitted flame retardant (f) to be discharged over a wide range. There are possible advantages.
도 14는 도 5에서 D부분을 절단하여 본 발명의 제9 실시예에 따른 이차전지의 발화 방지 캡슐을 도시한 사시도이다.Figure 14 is a perspective view showing the ignition prevention capsule of a secondary battery according to the ninth embodiment of the present invention by cutting part D in Figure 5.
도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제9 실시예에 따른 이차전지는 발화 방지 캡슐(30)의 내부에 난연재(f)와 공기(g)를 수용할 수 있다.As shown in FIG. 14, the secondary battery according to the ninth embodiment of the present invention can accommodate a flame retardant (f) and air (g) inside the
발화 방지 캡슐(30)에 수용된 난연재(f)는 발화 방지 캡슐(30)의 내부 부피의 70%~80%의 부피 비율로 수용될 수 있다. 그리고 발화 방지 캡슐(30)의 내부에 난연재(f)를 수용하고 남은 20% ~ 30%는 공기(g)를 수용할 수 있다. The flame retardant material (f) accommodated in the
그리고 도 3을 참조하여 발화 방지 캡슐(30)의 외측 테두리부의 둘레의 길이(h)와 전극조립체(7)의 외측 둘레부의 둘레 길이(j)는 캔부재(3)의 내측부의 둘레 길이(e)와 동일하게 할 수 있다.And with reference to FIG. 3, the circumferential length (h) of the outer edge of the
이때, 발화 방지 캡슐(30)의 내부에 난연재(f)와 공기(g)를 수용하게되면, 소정의 온도 이상에서 공기가 열에 의해 팽창될 수 있다. 발화 방지 캡슐(30)의 내부의 공기가 팽창되면 발화 방지 캡슐(30)의 테두리부가 캔부재(30)의 내측부에 압착될 수 있다. 그리고 소정의 온도에서 발화 방지 캡슐(30)이 용융되어 난연재(f)를 캔부재(3)의 내부로 방출 시 팽창된 공기의 내압에 의해 난연재(f)가 분출 될 수 있다.At this time, when the flame retardant material (f) and air (g) are accommodated inside the
분출된 난연재(f)에 의해 캔부재(3) 내부의 곳곳으로 빠르게 난연재(f)를 분사하여 신속하게 발화를 차단할 수 있다.The ejected flame retardant (f) can quickly spray the flame retardant (f) to various parts of the inside of the can member (3) to quickly block ignition.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 이차전지의 내부에 발화 방지 캡슐을 설치하여 이차전지의 발열 이후 발화로 이어지는 진행을 방지하는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, by installing an ignition prevention capsule inside the secondary battery, there is an effect of preventing ignition after heat generation of the secondary battery.
본 발명에 따르면, 발화 방지 캡슐은 최외곽 소재를 탄성을 갖는 고무로 형성하여 작은 충격에 의해 캡슐이 파괴되지 않도록 하는 효과가 있다.According to the present invention, the outermost material of the ignition prevention capsule is made of elastic rubber, which has the effect of preventing the capsule from being destroyed by a small impact.
본 발명에 따르면, 발화 방지 캡슐의 외측 테두리부의 둘레의 길이와 캔부재의 내측부 둘레 길이를 동일하게 하여 발화 방지 캡슐이 캔부재의 내부에 고정 설치되도록 하는 효과가 있다.According to the present invention, there is an effect of allowing the ignition prevention capsule to be fixedly installed inside the can member by making the circumference of the outer edge of the ignition prevention capsule and the circumference of the inner part of the can member the same.
본 발명에 따르면, 발화 방지 캡슐은 중앙에 홀을 형성하여 전극조립체와 탑 인슐레이터의 사이에 설치를 용이하게 하는 효과가 있다.According to the present invention, the ignition prevention capsule has a hole in the center to facilitate installation between the electrode assembly and the top insulator.
본 발명에 따르면, 발화 방지 캡슐은 상부에 비해 하부의 표면 두께를 얇게 형성하여 하부가 상부에 비해 더 빨리 용융되어 발화 방지 캡슐 내부의 난연재가 전극조립체 방향으로 방출되도록 하는 효과가 있다.According to the present invention, the ignition prevention capsule has a thinner surface thickness at the bottom than the upper part, so that the lower part melts faster than the upper part, which has the effect of releasing the flame retardant inside the ignition prevention capsule toward the electrode assembly.
본 발명에 따르면, 발화 방지 캡슐은 단부, 모서리부 및 테두리부 중 어느 하나 이상이 라운딩 처리 되어 캔부재의 내부에 스크래치 등과 같은 손상의 발생을 방지하는 효과가 있다.According to the present invention, the ignition prevention capsule has at least one of the ends, corners, and edges rounded, which has the effect of preventing damage such as scratches to the inside of the can member.
본 발명에 따르면, 발화 방지 캡슐은 전극조립체의 음극과 대응하게 방출부를 형성하여 발화의 원인인 충전된 음극을 향해 난연재가 방출되게 하는 효과가 있다.According to the present invention, the ignition prevention capsule forms an emission portion corresponding to the cathode of the electrode assembly, which has the effect of releasing the flame retardant toward the charged cathode, which is the cause of ignition.
본 발명에 따르면, 발화 방지 캡슐은 하부의 단면이 요철형, 톱니형 및 물결형 중 적어도 어느 하나 이상의 형상을 포함하여 설계의 자유도를 높이는 효과가 있다.According to the present invention, the ignition prevention capsule has the effect of increasing the degree of freedom in design by having a lower cross section of at least one of the concavo-convex shape, sawtooth shape, and wavy shape.
본 발명에 따르면, 발화 방지 캡슐의 외측 테두리부의 둘레 길이와 전극조립체의 외측 둘레부의 둘레 길이를 동일하게 하여 방출부와 전극조립체의 음극의 위치를 서로 대응되게 하는 효과가 있다.According to the present invention, there is an effect of making the positions of the emitting portion and the cathode of the electrode assembly correspond to each other by making the circumferential length of the outer edge of the ignition prevention capsule and the circumferential length of the outer circumference of the electrode assembly the same.
본 발명에 따르면, 발화 방지 캡슐의 내부에 난연재와 공기를 수용하여 소정의 온도 이상에서 공기가 열에 의해 팽창됨에 따라 발화 방지 캡슐의 용융 시 난연재가 분출되게 하는 효과가 있다.According to the present invention, a flame retardant and air are accommodated inside the ignition prevention capsule, and as the air expands by heat above a predetermined temperature, the flame retardant material is ejected when the ignition prevention capsule melts.
본 발명에 따르면, 테두리부로부터 하부까지 고무 소재로 이루어지고, 상부는 플라스틱 소재로 이루어 캔부재 외측으로부터의 충격을 완충하면서 하부가 상부보다 낮은 열에의해 용융되게 하여 난연재가 전극조립체 측으로 방출될 수 있게 하는 효과가 있다.According to the present invention, the can is made of a rubber material from the edge to the bottom, and the upper part is made of a plastic material to cushion the impact from the outside of the can member and melt the lower part by lower heat than the upper part so that the flame retardant material can be released toward the electrode assembly. There is an effect.
본 발명에 따르면, 발화 방지 캡슐이 탑 인슐레이터의 저면에 부착되어 외부 충격 등으로부터 위치가 이탈하지 않도록 고정하는 효과가 있다.According to the present invention, the ignition prevention capsule is attached to the bottom of the top insulator and has the effect of fixing it so that it does not deviate from external shock.
본 발명에 따르면, 발화 방지 캡슐의 크기가 전극조립체와 탑 인슐레이터의 사이에 설치될 수 있도록 최적화 되는 효과가 있다.According to the present invention, the size of the ignition prevention capsule is optimized so that it can be installed between the electrode assembly and the top insulator.
이상과 같이 본 발명에 따른 이차전지를 예시된 도면을 참고하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 실시가 가능하다.As described above, the secondary battery according to the present invention has been described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the embodiments and drawings described above, and is within the scope of the patent claims and may be used in the technical field to which the present invention pertains. Various implementations are possible by those with knowledge.
3: 캔부재
5: 개구부
7: 전극조립체
7b: 음극
7c: 양극
7d: 분리막
10: 탑캡 조립체
11: 탑캡
13: 전류 차단용 안전소자
15: 가스켓
17: 안전벤트
19: 전류차단장치
20: 탑 인슐레이터
30: 발화 방지 캡슐
31: 홀
33: 상부
34: 하부
35: 테두리부
b1: 방출부
h: 발화 방지 캡슐의 외측 테두리부의 둘레의 길이
b1: 방출부
j: 전극조립체의 외측 둘레 길이
e: 캔부재의 내측부의 둘레 길이
f: 난연재
g: 공기3: Can member
5: opening
7: Electrode assembly
7b: cathode
7c: anode
7d: Separator
10: Top cap assembly
11: Top cap
13: Safety element for current blocking
15: gasket
17: Safety vent
19: Current blocking device
20: Top insulator
30: Anti-ignition capsule
31: Hall
33: upper part
34: lower part
35: Edge part
b1: emission part
h: Peripheral length of the outer edge of the ignition prevention capsule
b1: emission part
j: Outer circumference length of electrode assembly
e: Circumferential length of the inner part of the can member
f: flame retardant
g: air
Claims (23)
상기 전극조립체(7)와 전해액을 내부에 수용하는 캔부재(3);
상기 캔부재(3)의 개구부(5)를 덮는 탑캡 조립체(10);
상기 탑캡 조립체(10)와 상기 전극조립체(7)의 사이를 절연하는 탑 인슐레이터(20); 및
상기 탑 인슐레이터(20)와 상기 전극조립체(7)의 사이에 위치하고, 내부에 난연재(f)를 수용하고 있으며, 소정의 온도 이상에서 상기 난연재(f)를 상기 캔부재(3)의 내부로 방출시키는 발화 방지 캡슐(30); 을 포함하는 것을 특징으로 하고,
상기 발화 방지 캡슐(30)은,
상기 전극조립체(7) 측을 향하는 부분에 형성된 하부(b)를 포함하고,
상기 하부(b)는 내측으로 오목하게 복수 개로 형성되며, 두께가 상기 발화 방지 캡슐(30)의 타부위에 비해 얇게 형성된 방출부(b1)를 포함하며,
상기 방출부(b1)는 상기 전극조립체(7)의 음극과 대응되는 위치에 형성되어 상기 방출부(b1)로부터 방출되는 상기 난연재(f)가 상기 음극으로 방출되게 하는 것을 특징으로 하는 이차전지.Electrode assembly (7)
A can member (3) containing the electrode assembly (7) and the electrolyte solution therein;
A top cap assembly (10) covering the opening (5) of the can member (3);
A top insulator (20) that insulates between the top cap assembly (10) and the electrode assembly (7); and
It is located between the top insulator 20 and the electrode assembly 7, contains a flame retardant material f therein, and releases the flame retardant material f into the inside of the can member 3 above a predetermined temperature. Anti-ignition capsule (30); Characterized by including,
The ignition prevention capsule 30 is,
It includes a lower portion (b) formed in a portion facing the electrode assembly (7),
The lower part (b) is formed in a plurality to be concave inward and includes a discharge part (b1) whose thickness is thinner than that of other parts of the ignition prevention capsule 30,
The secondary battery is characterized in that the emission part (b1) is formed at a position corresponding to the cathode of the electrode assembly (7) and allows the flame retardant material (f) emitted from the emission part (b1) to be discharged to the cathode.
상기 발화 방지 캡슐(30)은 탄성을 갖는 고무 소재인 것을 특징으로 하는 이차전지.In claim 1,
The secondary battery is characterized in that the ignition prevention capsule (30) is made of an elastic rubber material.
상기 발화 방지 캡슐(30)의 외측 테두리부의 둘레 길이는 상기 캔부재(3)의 내측부 둘레 길이와 동일한 것을 특징으로 하는 이차전지.In claim 1,
A secondary battery, wherein the circumferential length of the outer edge of the ignition prevention capsule (30) is equal to the circumferential length of the inner portion of the can member (3).
상기 발화 방지 캡슐(30)은 중앙에 홀(31)이 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지.In claim 1 or claim 3,
The secondary battery is characterized in that the ignition prevention capsule (30) has a hole (31) formed in the center.
상기 홀(31)은 상기 전극조립체(7)의 전극 탭(7a)의 통로가 되는 것을 특징으로 하는 이차전지.In claim 4,
A secondary battery, characterized in that the hole (31) serves as a passage for the electrode tab (7a) of the electrode assembly (7).
상기 발화 방지 캡슐(30)은 상부(a) 표면의 두께에 비해 하부(b)의 표면의 두께가 얇게 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.In claim 1,
The secondary battery is characterized in that the ignition prevention capsule 30 has a lower (b) surface thickness thinner than the upper (a) surface thickness.
상기 발화 방지 캡슐(30)은,
상기 발화 방지 캡슐(30)의 하부(b)가 열에 의해 먼저 용융되어 상기 난연재(f)를 하측으로 방출되게 하는 것을 특징으로 하는 이차전지.In claim 6,
The ignition prevention capsule 30 is,
A secondary battery, characterized in that the lower portion (b) of the ignition prevention capsule (30) is first melted by heat to release the flame retardant (f) downward.
상기 발화 방지 캡슐(30)은 도넛(donut)형 또는 너트(nut)형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차전지.In claim 1 or claim 3,
The secondary battery is characterized in that the ignition prevention capsule 30 is made of a donut shape or a nut shape.
상기 난연재(f)는 흑연 소재의 난연재 또는 브롬계 난연재(brominated flame retardants)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차전지.In claim 1,
The flame retardant (f) is a secondary battery characterized in that it is made of a graphite flame retardant or a brominated flame retardant.
상기 소정의 온도는 82℃ 인 것을 특징으로 하는 이차전지.In claim 1,
A secondary battery, characterized in that the predetermined temperature is 82°C.
상기 발화 방지 캡슐(30)은 상기 소정의 온도에서 용융되는 것을 특징으로 하는 이차전지.In claim 1,
The secondary battery is characterized in that the ignition prevention capsule 30 melts at the predetermined temperature.
상기 발화 방지 캡슐(30)은 단부(37) 및 테두리부(35) 중 어느 하나 이상이 라운딩(rounding) 처리 되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.In claim 1,
The secondary battery is characterized in that at least one of the end portion 37 and the edge portion 35 of the ignition prevention capsule 30 is rounded.
상기 발화 방지 캡슐(30)의 하부(b)는 단면이 요철형, 톱니형 및 물결형 중 적어도 어느 하나 이상의 형상을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.In claim 1,
A secondary battery, wherein the lower part (b) of the ignition prevention capsule (30) has a cross-section of at least one of a concave-convex shape, a sawtooth shape, and a wavy shape.
상기 발화 방지 캡슐(30)의 외측 테두리부의 둘레 길이(h)와 상기 전극조립체(7)의 외측 둘레부의 둘레 길이(j)는 상기 캔부재(3)의 내측부의 둘레 길이(e)와 동일한 것을 특징으로 하는 이차전지.In claim 1,
The circumferential length (h) of the outer edge of the ignition prevention capsule 30 and the circumferential length (j) of the outer edge of the electrode assembly (7) are equal to the circumferential length (e) of the inner portion of the can member (3). Characteristic secondary battery.
상기 발화 방지 캡슐(30)은 내부에 상기 난연재(f)와 공기(g)를 수용하며, 상기 난연재(f)는 상기 발화 방지 캡슐(30) 내부 부피의 70% ~ 80%의 부피 비율로 상기 발화 방지 캡슐(30)의 내부에 수용되는 것을 특징으로 하는 이차전지.In claim 2,
The ignition prevention capsule 30 accommodates the flame retardant material (f) and air (g) inside, and the flame retardant material (f) is contained in a volume ratio of 70% to 80% of the internal volume of the ignition prevention capsule 30. A secondary battery characterized in that it is accommodated inside an ignition prevention capsule (30).
상기 소정의 온도 이상에서 상기 공기가 열에 의해 팽창됨에 따라 상기 발화 방지 캡슐(30)은 테두리부가 상기 캔부재(3)의 내측부에 압착되며,
상기 소정의 온도 이상에서 상기 난연재(f)를 상기 캔부재(3)의 내부로 방출시 상기 공기(g)의 내압에 의해 상기 난연재(f)가 분출되게 하는 것을 특징으로 하는 이차전지.In claim 16,
As the air expands due to heat above the predetermined temperature, the edge portion of the ignition prevention capsule 30 is pressed against the inner side of the can member 3,
A secondary battery, characterized in that when the flame retardant material (f) is discharged into the interior of the can member (3) above the predetermined temperature, the flame retardant material (f) is ejected by the internal pressure of the air (g).
상기 발화 방지 캡슐(30)은 테두리부로부터 하부(b)까지와 상부(a)가 서로 다른 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차전지.In claim 1,
The secondary battery is characterized in that the ignition prevention capsule 30 is made of different materials from the edge to the lower part (b) and the upper part (a).
상기 발화 방지 캡슐(30)은 상기 테두리부로부터 하부(b)까지가 탄성을 갖는 고무 소재로 이루어지고, 상기 상부(a)는 플라스틱 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차전지.In claim 18,
The secondary battery is characterized in that the ignition prevention capsule (30) is made of an elastic rubber material from the edge to the lower part (b), and the upper part (a) is made of a plastic material.
상기 고무 소재는 82℃ 이상에서 용융되고, 상기 플라스틱 소재는 120℃이상에서 용융되는 것을 특징으로 하는 이차전지.In claim 19,
A secondary battery characterized in that the rubber material melts at 82°C or higher, and the plastic material melts at 120°C or higher.
상기 발화 방지 캡슐(30)은 상기 탑 인슐레이터(20)의 저면에 부착되는 것을 특징으로 하는 이차전지.In claim 1,
The secondary battery is characterized in that the ignition prevention capsule (30) is attached to the bottom of the top insulator (20).
상기 발화 방지 캡슐(30)의 홀(31)은 지름의 길이가 3mm ~ 4mm 인 것을 특징으로 하는 이차전지.In claim 4,
A secondary battery, characterized in that the hole 31 of the ignition prevention capsule 30 has a diameter of 3 mm to 4 mm.
상기 발화 방지 캡슐(30)의 지름의 길이가 5mm ~ 7mm 인 것을 특징으로 하는 이차전지.In claim 1,
A secondary battery, characterized in that the diameter of the ignition prevention capsule (30) is 5 mm to 7 mm.
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