KR102586879B1 - 이차 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 다양한 실시예는 이차 전지에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 단락 및 발열에 의해 가스켓이 용융된 이후에도 케이스(캔)와 캡 조립체 사이의 전기적 절연 상태를 유지할 수 있는 이차 전지를 제공하는데 있다.
이를 위해 본 발명은 원통형 캔; 상기 원통형 캔에 전해액과 함께 수용된 전극 조립체; 상기 원통형 캔을 밀봉하는 캡 조립체; 및 상기 원통형 캔과 상기 캡 조립체 사이에 개재된 가스켓을 포함하고, 상기 가스켓은 상기 가스켓의 용융 온도보다 높은 용융 온도를 갖는 절연 부재를 더 포함이차 전지를 개시한다.

Description

이차 전지{Secondary Battery}
본 발명의 다양한 실시예는 이차 전지에 관한 것이다.
리튬 이온 이차 전지는, 예를 들어, 작동 전압이 높고 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 장점 때문에 휴대형 전자기기뿐만 아니라 하이브리드 자동차 또는 전기 자동차의 전원 용도로 사용되고 있다.
이러한 이차 전지는 형태에 있어서 원통형, 각형 또는 파우치형으로 분류될 수 있다. 이중 원통형 이차 전지는 일반적으로 원기둥 형태의 전극 조립체와, 전극 조립체가 결합되는 원통 형태의 캔과, 캔의 내측에 주액되어 리튬 이온의 이동이 가능하도록 하는 전해액과, 캔의 일측에 결합되어 전해액의 누액을 방지하고, 전극 조립체의 이탈을 방지하는 캡 조립체 등으로 이루어져 있다.
이러한 발명의 배경이 되는 기술에 개시된 상술한 정보는 본 발명의 배경에 대한 이해도를 향상시키기 위한 것뿐이며, 따라서 종래 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수도 있다.
본 발명의 다양한 실시예는 절연 가스켓의 융용 시 원통형 캔과 캡 조립체 사이의 전기적 쇼트 현상을 방지할 수 있는 이차 전지를 제공한다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지는 원통형 캔; 상기 원통형 캔에 전해액과 함께 수용된 전극 조립체; 상기 원통형 캔을 밀봉하는 캡 조립체; 및 상기 원통형 캔과 상기 캡 조립체 사이에 개재된 가스켓을 포함하고, 상기 가스켓은 상기 가스켓의 용융 온도보다 높은 용융 온도를 갖는 절연 부재를 더 포함한다.
상기 가스켓은 상기 원통형 캔의 비딩부와 크림핑부 사이에 위치되며, 상기 가스켓은 상기 원통형 캔을 향하는 외측면; 및 상기 캡 조립체를 향하는 내측면을 포함한다.
상기 절연 부재는 상기 가스켓의 상기 외측면과 상기 내측면의 사이에 형성된다.
상기 절연 부재는 상기 가스켓의 상기 내측면에 형성된다.
상기 절연 부재는 상기 가스켓의 상기 외측면에 형성된다.
상기 절연 부재는 끝단이 절곡되어 상기 가스켓의 외측으로 노출되거나 또는 상기 가스켓의 내측으로 결합된다.
상기 절연 부재는 표면이 절연 처리된 금속 시트 또는 엔지니어링 플라스틱 시트를 포함한다.
상기 절연 부재는 표면이 아노다이징 처리된 알루미늄 시트를 포함한다.
본 발명의 다양한 실시예는 전극 조립체의 단락 및 발열에 의해 절연 가스켓이 용융된 이후에도 원통형 캔(케이스)과 캡 조립체 사이의 전기적 절연 상태를 유지할 수 있는 이차 전지를 제공한다. 즉, 본 발명의 다양한 실시예는 절연 가스켓의 내측 또는 외측에 절연 가스켓의 용융 온도보다 높은 용융 온도를 갖는 절연 부재를 더 형성함으로써, 절연 가스켓이 용융된다고 해도, 절연 부재에 의해 원통형 캔과 캡 조립체 사이의 전기적 쇼트 현상이 방지될 수 있는 이차 전지를 제공한다. 물론, 본 발명의 다양한 실시예는 절연 부재에도 불구하고, 절연 가스켓의 밀폐력이 저하되지 않아, 전해액의 누액이나 수분 침투 현상을 방지할 수 있는 이차 전지를 제공한다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도, 단면도 및 분해 사시도이다.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지 중 원통형 캔과 캡 조립체 사이의 관계를 도시한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise, include)" 및/또는 "포함하는(comprising, including)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
"하부(beneath)", "아래(below)", "낮은(lower)", "상부(above)", "위(upper)"와 같은 공간에 관련된 용어가 도면에 도시된 한 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징의 용이한 이해를 위해 이용될 수 있다. 이러한 공간에 관련된 용어는 본 발명의 다양한 공정 상태 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 요소 또는 특징이 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소 또는 특징은 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "아래"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지(100)를 도시한 사시도, 단면도 및 분해 사시도이다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지(100)는 원통형 캔(110)과, 전극 조립체(120)와, 캡 조립체(140)와, 절연 가스켓(150)과, 절연 부재(160)를 포함한다. 또한, 본 발명은 전극 조립체(120)에 결합된 센터핀(130)을 더 포함할 수 있다.
원통형 캔(110)은 원형의 바닥부(111)와, 바닥부(111)로부터 상부 방향으로 일정 길이 연장된 측부(112)를 포함한다. 이차 전지의 제조 공정 중 원통형 캔(110)의 상부는 개방되어 있다. 따라서, 이차 전지의 조립 공정 중 전극 조립체(120)가 전해액과 함께 원통형 캔(110)에 삽입될 수 있다. 원통형 캔(110)은 스틸, 스틸 합금, 니켈 도금된 스틸, 니켈 도금된 스틸 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 이의 등가물로 형성될 수 있으나, 여기서 그 재질이 한정되는 것은 아니다. 더불어, 원통형 캔(110)에는 캡 조립체(140)가 외부로 이탈되지 않도록 캡 조립체(140)를 중심으로 그 하부에 내부 방향으로 함몰된 비딩부(beading part)(113)가 형성되고, 그 상부에 내부 방향으로 절곡된 크림핑부(crimping part)(114)가 형성될 수 있다.
전극 조립체(120)는 원통형 캔(110)의 내부에 수용된다. 전극 조립체(120)는 음극 활물질(예를 들면, 흑연, 탄소 등)이 코팅된 음극판(121), 양극 활물질(예를 들면, 전이금속산화물(LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4 등))이 코팅된 양극판(122) 및, 음극판(121)과 양극판(122) 사이에 위치되어 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동만 가능하게 하는 세퍼레이터(123)를 포함한다. 음극판(121), 양극판(122) 및 세퍼레이터(123)는 대략 원기둥 형태로 권취된다. 여기서, 음극판(121)은 구리(Cu) 또는 니켈(Ni) 포일, 양극판(122)은 알루미늄(Al) 포일, 세퍼레이터(123)는 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP)일 수 있으나, 본 발명에서 위의 재질을 한정하는 것은 아니다. 또한, 음극판(121)에는 하부로 일정 길이 돌출되어 연장된 음극탭(124)이, 양극판(122)에는 상부로 일정 길이 돌출된 양극탭(125)이 용접될 수 있으나, 그 반대도 가능하다. 더불어, 음극탭(124)은 구리 또는 니켈 재질, 양극탭(125)은 알루미늄 재질일 수 있으나, 본 발명에서 위의 재질을 한정하는 것은 아니다.
또한, 전극 조립체(120)의 음극탭(124)은 원통형 캔(110)의 바닥부(111)에 용접될 수 있다. 따라서 원통형 캔(110)은 음극으로 동작할 수 있다. 물론, 반대로 양극탭(125)이 원통형 캔(110)의 바닥부(111)에 용접될 수 있으며, 이러한 경우 원통형 캔(110)은 양극으로 동작할 수 있다.
더불어, 원통형 캔(110)에 결합되며, 중앙에 제1홀(126a) 및 그 외측에 제2홀(126b)이 형성된 제1절연판(126)이 전극 조립체(120)와 바닥부(111)의 사이에 개재될 수 있다. 이러한 제1절연판(126)은 전극 조립체(120)가 원통형 캔(110) 중 바닥부(111)에 전기적으로 접촉되지 않도록 하는 역할을 한다. 특히, 제1절연판(126)은 전극 조립체(120) 중 양극판(122)이 바닥부(111)에 전기적으로 접촉되지 않도록 하는 역할을 한다. 여기서, 제1홀(126a)은 이차 전지의 이상에 의해 다량의 가스가 발생하였을 경우, 가스가 센터핀(130)을 통해 상부로 신속히 이동하도록 하는 역할을 하고, 제2홀(126b)은 음극탭(124)이 관통하여 바닥부(111)에 용접될 수 있도록 하는 역할을 한다.
또한, 원통형 캔(110)에 결합되며, 중앙에 제1홀(127a) 및 그 외측에 다수의 제2홀(127b)이 형성된 제2절연판(127)이 전극 조립체(120)와 캡 조립체(140)의 사이에 개재될 수 있다. 이러한 제2절연판(127)은 전극 조립체(120)가 캡 조립체(140)에 전기적으로 접촉되지 않도록 하는 역할을 한다. 특히, 제2절연판(127)은 전극 조립체(120) 중 음극판(121)이 캡 조립체(140)에 전기적으로 접촉하지 않도록 하는 역할을 한다. 여기서, 제1홀(127a)은 이차 전지의 이상에 의해 다량의 가스가 발생하였을 경우, 가스가 캡 조립체(140)로 신속히 이동하도록 하는 역할을 하고, 제2홀(127b)은 양극탭(125)이 관통하여 캡 조립체(140)에 용접될 수 있도록 하는 역할을 한다. 또한 나머지 제2홀(127b)은 전해액 주입 공정에서, 전해액이 상기 전극 조립체(120)로 신속히 흘러 들어가도록 하는 역할을 한다.
더불어, 제1,2절연판(126,127)의 제1홀(126a,127a)의 직경은 센터핀(130)의 직경보다 작게 형성됨으로써, 외부 충격에 의해 센터핀(130)이 원통형 캔(110)의 바닥부(111) 또는 캡 조립체(140)에 전기적으로 접촉되지 않도록 한다.
센터핀(130)은 속이 비어 있는 원형 파이프 형태로서, 전극 조립체(120)의 대략 중앙에 결합될 수 있다. 이러한 센터핀(130)은 스틸, 스틸 합금, 니켈 도금된 스틸, 니켈 도금된 스틸 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 폴리부틸렌 테프탈레이트(PolyButylene Terepthalate)로 형성될 수 있으나, 여기서 그 재질이 한정되는 것은 아니다. 이러한 센터핀(130)은 전지의 충방전 중 전극 조립체(120)의 변형을 억제하는 역할을 하며, 이차 전지의 내부에서 발생하는 가스의 이동 통로 역할을 한다. 경우에 따라 센터핀(130)은 생략될 수 있다.
캡 조립체(140)는 다수의 관통홀(141d)이 형성된 캡 업(cap-up)(141)과, 캡 업(141)의 하부에 설치된 안전 플레이트(143)와, 안전 플레이트(143)의 하부에 설치된 연결링(145)과, 연결링(145)에 결합되고 제1,2관통홀(146a,146b)이 형성된 캡 다운(cap-down)(146)과, 캡 다운(146)의 하부에 고정되어 양극탭(125)과 전기적으로 접속된 서브 플레이트(147)를 포함할 수 있다.
캡 업(141)에 형성된 관통홀(141d) 및 캡 다운(146)에 형성된 관통홀(146b)은 원통형 캔(110)의 내부에서 과충전 등의 이유로 이상 내압 발생시 내부 가스를 외부로 배출하는 역할을 한다. 물론, 이러한 내압에 의해 우선 안전 플레이트(143)가 상부 방향으로 반전되면서 안전 플레이트(143)가 서브 플레이트(147)로부터 전기적으로 분리되고, 이후 안전 플레이트(146)가 찢어지면서 내부의 가스가 외부로 방출된다.
절연 가스켓(150)은 캡 업(141), 안전 플레이트(143), 연결링(145) 및 캡 다운(146)을 대략 원형 링 형태로 감싸며, 이들을 원통형 캔(110)의 측부(111)로부터 전기적으로 절연시키는 역할을 한다. 절연 가스켓(150)은 실질적으로 원통형 캔(110)의 측부(111)에 형성된 비딩부(113)와 크림핑부(114)의 사이에 압착된 형태를 한다.
절연 가스켓(150)은, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 내열성 수지를 포함할 수 있다. 내열성 수지는, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, PP(polypropylene), PE(polyathylen), PI(polyimide), PBT(polybutyleneterephthalate), PC(polycarbonate) 또는 PS(polystyrene)를 포함하는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함할 수 있다.
절연 가스켓(150)에 포함되는 이러한 내열성 수지는 용융 온도가 대략 150℃ 내지 250℃이며, 따라서 이차 전지(100)의 온도가 대략 250℃ 이상으로 상승하게 되면 절연 가스켓(150)이 용융될 수 있다. 따라서, 하기할 절연 부재(160)가 없다면, 절연 가스켓(150)의 용융 시 원통형 캔(110) 즉, 크림핑부(114)와 캡 조립체(140) 즉, 안전 플레이트(143)의 사이에 직접적인 전기적 쇼트 현상이 발생할 수 있다.
절연 부재(160)는 절연 가스켓(150)의 내측 또는 외측에 형성될 수 있다. 특히, 절연 부재(160)는 원통형 캔(110)의 측부(111)에 형성된 크림핑부(114)와 캡 조립체(140)의 사이에 개재됨으로써, 절연 가스켓(150)이 용융된다고 해도 원통형 캔(110)의 크림핑부(114)가 캡 조립체(140) 즉, 안전 플레이트(143)에 직접 전기적으로 쇼트되지 않도록 한다. 즉, 절연 부재(160)는 크림핑부(114)의 단부가 캡 조립체(140)의 안전 플레이트(143)에 전기적으로 접촉하지 않도록 한다. 이를 위해, 절연 부재(160)는, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 절연 처리된 금속 또는 슈퍼 엔지니어링 플라스틱을 포함할 수 있다.
특히, 절연 처리된 금속은 용융 온도가 대략 660℃이고 표면이 아노다이징 처리된 알루미늄 시트일 수 있다. 여기서, 아노다이징 표면이 전기적 절연층 역할을 한다. 더불어, 절연 처리된 금속은 표면에 절연막이 형성되고, 용융 온도가 대략 1085℃인 구리, 용융 온도가 대략 1538℃인 스틸, 용융 온도가 대략 1455℃인 니켈을 포함할 수 있다.
또한, 슈퍼 엔지니어링 플라스틱은 용융 온도가 일반 엔지니어링 플라스틱보다 높은 PI(polyimide), PSF(polysulfone), PPS(poly phenylene sulfide), PAI(polyamide imide), PAR(polyacrylate), PES(polyether sulfone), PEEK(polyether ether ketone), PEI(polyether imide), LCP(liquid crystal polyester), PEK(polyether ketone)를 포함하는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함할 수 있다. 특히, 절연부재(160)는 상기 슈퍼 엔지니어링 플라스틱 중에서도 용융 온도가 대략 250℃ 이상인 재료들을 포함할 수 있다.
한편, 원통형 캔(110)의 내측에는 전해액(도면에 도시되지 않음)이 주액되어 있으며, 이는 충방전 시 전지 내부의 음극판(121) 및 양극판(122)에서 전기화학적 반응에 의해 생성되는 리튬 이온이 이동 가능하게 하는 역할을 한다. 이러한 전해액은 리튬염과 고순도 유기 용매류의 혼합물인 비수질계 유기 전해액일 수 있다. 더불어, 전해액은 고분자 전해질을 이용한 폴리머이거나 또는 고체(solid) 전해질일 수도 있으며, 여기서 전해액의 종류를 한정하는 것은 아니다.
이와 같이 하여, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지(100)는 전극 조립체의 단락 및 발열에 의해 절연 가스켓(150)이 용융된 이후에도 절연 부재(160)에 의해 캔(110)과 캡 조립체(140) 사이의 전기적 절연 상태가 여전히 유지되도록 한다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지(100)는 절연 가스켓(150)의 내측 또는 외측에 절연 가스켓(150)의 용융 온도보다 높은 용융 온도를 갖는 절연 부재(160)를 더 형성함으로써, 절연 가스켓(150)이 용융된다고 해도, 절연 부재(160)가 잔존하여 캔(110)과 캡 조립체(140) 사이의 전기적 쇼트 현상이 방지되도록 한다.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지 중 원통형 캔(110)과 캡 조립체(140) 사이의 관계를 도시한 단면도이다.
캡 조립체(140)의 캡업(141)은 단자부(141a)와, 절곡부(141b)와, 연장부(141c)를 포함한다. 단자부(141a)는 대략 평평하며 양극 리드탭(도시되지 않음)이 접속된다. 절곡부(141b)는 단자부(141a)의 둘레로부터 하부 방향으로 절곡되어 형성되며, 적어도 하나의 개구(141d)를 포함한다. 또한, 연장부(141c)는 절곡부(141b)의 하단으로부터 외측 수평 방향으로 연장될 수 있다.
이러한 캡 조립체(140)는 통상의 알루미늄, 알루미늄 합금, 스틸, 스틸 합금, 니켈 도금된 스틸, 니켈 도금된 스틸 합금 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나로 형성될 수 있으며, 본 발명에서 그 재질이 한정되지 않는다.
캡 조립체(140)의 안전 플레이트(143)는 본체(143a)와, 본체 절곡부(143b)와, 본체 연장부(143c)를 포함한다. 본체(143a)는 대체로 캡업(141)의 하부에 위치되며, 표면에 다수의 벤트홈(143d)이 형성되고, 또한 대략 중앙에 하부 방향으로 돌출된 하부 돌출부(143e)가 형성되어 서브 플레이트(144)에 접속되어 있다. 본체 절곡부(143b)는 본체(143a)의 둘레로부터 상부 방향으로 절곡되어, 상술한 캡업(141)의 연장부(141c)의 둘레를 감싼다. 또한, 본체 연장부(143c)는 본체 절곡부(143b)로부터 내측 방향으로 수평하게 연장되어 캡업(141)의 연장부(141c)의 상면을 덮는다. 즉, 안전 플레이트(143)의 본체 연장부(143c)는 캡업(141)의 연장부(141c)의 일부 영역을 덮는다. 여기서, 안전 플레이트(143)의 단부에 형성되는 본체(143a)와, 본체 절곡부(143b)와, 본체 연장부(143c)는 대략 "⊂ 또는 ⊃" 형태를 한다.
이러한 안전 플레이트(143)는 통상의 알루미늄, 알루미늄 합금, 스틸, 스틸 합금, 니켈 도금된 스틸, 니켈 도금된 스틸 합금 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나로 형성될 수 있으며, 본 발명에서 그 재질이 한정되지 않는다.
한편, 이러한 안전 플레이트(143)의 외측에 절연 가스켓(150)이 밀착되어 있다. 즉, 절연 가스켓(150)은 원통형 캔(110)의 측벽(112) 중 비딩부(113)와 크림핑부(114)의 사이에 위치된 동시에, 캡 조립체(140) 중에서 안전 플레이트(143)의 둘레를 대략 덮는 형태를 한다. 물론, 이러한 절연 가스켓(150)은 연결링(145) 및 캡다운(146)의 둘레도 덮는다. 이와 같은 절연 가스켓(150)에 의해 전해액의 누액 현상이나 외부의 수분 침투가 효율적으로 방지된다.
구체적으로, 절연 가스켓(150)은 원통형 캔(110)을 향하는 외측면(151)과, 캡 조립체(140)를 향하는 내측면(152)을 포함한다. 좀 더 구체적으로, 절연 가스켓(150)의 외측면(151)은 원통형 캔(110)의 측벽(112)을 향하고, 절연 가스켓(150)의 내측면(152)은 캡 조립체(140)의 안전 플레이트(143) 즉, 안전 플레이트(143)의 본체(143a), 본체 절곡부(143b) 및 본체 연장부(143c)를 향한다.
여기서, 도 2a에 도시된 바와 같이, 절연 부재(160)는 절연 가스켓(150)의 외측면(151)과 내측면(152)의 사이에 대략 절곡된 형태로 형성된다.
다르게 설명하면, 절연 부재(160)의 일측 영역은 안전 플레이트(143)의 본체 절곡부(143b)에 대략 평행하고, 절연 부재(160)의 타측 영역은 안전 플레이트(143)의 본체 연장부(143c)에 대략 평행하다. 이러한 절연 부재(160)의 절곡 형태는 본 발명의 모든 실시예가 공유할 수 있다.
한편, 정상 상태에서 절연 부재(160)는 원통형 캔(110)이나 캡 조립체(140)에 접촉하지 않는다. 더불어, 절연 부재(160)의 일단은 절연 가스켓(150)을 통하여 외측으로 노출되고, 절연 부재(160)의 타단은 절연 가스켓(150)의 내측으로 연장된 형태를 한다. 여기서, 절연 부재(160)의 타단은, 한정하는 것은 아니지만, 안전 플레이트(143)의 본체 절곡부(143b)와 대응되는 위치까지 연장된 형태일 수 있다.
이와 같이 하여, 절연 부재(160)에 비해 연성의 절연 가스켓(150)이 원통형 캔(110) 및 캡 조립체(140)에 각각 접촉함으로써, 전해액의 누액 현상이나 습기 침투 현상이 효율적으로 방지되고, 또한 절연 가스켓(150)이 용융된다고 해도 절연 부재(160)가 원통형 캔(110)과 캡 조립체(140)의 사이에 여전히 잔존함으로써, 원통형 캔(110)과 캡 조립체(140) 사이의 직접적인 전기적 쇼트 현상이 방지되도록 한다.
다음으로, 도 2b에 도시된 바와 같이, 절연 부재(260)는 절연 가스켓(150)의 내측면(152)에 형성될 수 있다. 즉, 정상 상태에서 절연 부재(160)는 캡 조립체(140) 중에서 안전 플레이트(143)의 본체 절곡부(143b) 및 본체 연장부(143c)에 접촉하는 상태를 유지한다. 물론, 이때, 절연 가스켓(150)의 외측면(151)은 원통형 캔(110)의 측벽 즉, 크림핑부(114)에 접촉하는 상태를 유지한다.
따라서, 절연 부재(160)에 비해 연성의 절연 가스켓(150)이 원통형 캔(110)에 접촉함으로써, 전해액의 누액 현상이나 습기 침투 현상이 효율적으로 방지되면서, 또한 절연 가스켓(150)이 용융된다고 해도 절연 부재(160)가 원통형 캔(110)과 캡 조립체(140)의 사이에 여전히 잔존함으로써, 원통형 캔(110)과 캡 조립체(140) 사이의 전기적 쇼트 현상이 방지되도록 한다.
계속해서, 도 2c에 도시된 바와 같이, 절연 부재(360)는 절연 가스켓(150)의 외측면(151)에 형성될 수 있다. 즉, 정상 상태에서 절연 부재(160)는 원통형 캔(110)의 측벽(112) 중에서 대략 크림핑부(114)에 접촉하는 상태를 유지한다. 물론, 이때, 절연 가스켓(150)의 내측면(152)은 캡 조립체(140) 즉, 안전 플레이트(143)의 본체(143a)와, 본체 절곡부(143b)와, 본체 연장부(143c)에 접촉하는 상태를 유지한다.
따라서, 절연 부재(160)에 비해 연성의 절연 가스켓(150)이 캡 조립체(140)에 접촉함으로써, 전해액의 누액 현상이나 습기 침투 현상이 효율적으로 방지되면서, 또한 절연 가스켓(150)이 용융된다고 해도 절연 부재(160)가 원통형 캔(110)과 캡 조립체(140)의 사이에 여전히 잔존함으로써, 원통형 캔(110)과 캡 조립체(140) 사이의 전기적 쇼트 현상이 방지되도록 한다.
계속해서, 도 2d에 도시된 바와 같이, 절연 부재(460)는 절연 가스켓(150)중 외측면(151)의 일부 영역에 형성될 수 있다. 특히, 절연 부재(160)는 크림핑부(114)의 단부와 대응하는 영역에 형성될 수도 있다. 즉, 정상 상태에서 절연 부재(160)는 원통형 캔(110)의 측벽(112) 중에서 대략 크림핑부(114)의 단부와 접촉하는 상태를 유지한다. 물론, 이때, 절연 가스켓(150)의 내측면(152)은 캡 조립체(140) 즉, 안전 플레이트(143)의 본체(143a), 본체 절곡부(143b) 및 본체 연장부(143c)에 접촉하는 상태를 유지한다.
따라서, 절연 부재(160)에 비해 연성의 절연 가스켓(150)이 캡 조립체(140)에 접촉함으로써, 전해액의 누액 현상이나 습기 침투 현상이 효율적으로 방지되면서, 또한 절연 가스켓(150)이 용융된다고 해도 절연 부재(160)가 원통형 캔(110)과 캡 조립체(140)의 사이에 여전히 잔존함으로써, 원통형 캔(110)의 크림핑부(114)와 캡 조립체(140)의 안전 플레이트(143) 사이의 전기적 쇼트 현상이 방지되도록 한다.
계속해서, 도 2e에 도시된 바와 같이, 절연 부재(560)는 절연 가스켓(150)의 외측면(151)과 내측면(152)의 사이에 형성되되, 일단(561)이 절곡되어 상부 또는 하부를 향하는 형태를 한다. 이와 같이 하여, 절연 부재(160)와 절연 가스켓(150) 사이의 상호간 접촉 면적이 넓어짐으로써, 절연 부재(160)와 절연 가스켓(150) 사이의 상호간 결합력이 더욱 향상될 수 있다.
마지막으로, 도 2f에 도시된 바와 같이, 절연 부재(660)는 절연 가스켓(150)의 외측면(151)에 형성되되, 타단(661)이 절곡되어 절연 가스켓(150)의 내측에 결합된 형태를 한다. 이와 같이 하여, 절연 부재(160)와 절연 가스켓(150) 사이의 상호간 접촉 면적이 넓어짐으로써, 절연 부재(160)와 절연 가스켓(150) 사이의 상호간 결합력이 더욱 향상될 수 있다.
한편, 이러한 절연 가스켓(150)과 절연 부재(160)는, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 인서트 사출 공법, 이중 사출 공법 또는 별도 가공후 상호간 조립 공법을 통해 형성될 수 있다.
여기서, 인서트 사출 공법은, 예를 들면, 금형 내에서 이질 또는 이색의 가스켓과 절연 처리된 금속을 포함하는 절연 부재, 또는 가스켓과 엔지니어링 플라스틱을 포함하는 절연 부재를 일체화시키는 사출 성형 방법이다. 즉, 금형 내에 절연 처리된 금속 또는 엔지니어링 플라스틱을 포함하는 절연 부재(160)를 먼저 위치시켜 놓고, 이후 금형 내에 용융 수지(절연 가스켓(150))를 고온 고압으로 밀어 넣음으로써, 절연 가스켓(150)의 내측면(152), 외측면(151) 또는 내측면(152)과 외측면(151)의 사이의 영역에 절연 부재(160)가 형성된 사출물을 얻게 된다.
또한, 이중 사출 공법은, 예를 들면, 엔지니어링 플라스틱으로 절연 부재(160)를 먼저 사출한 후, 이어서 절연 부재(160)의 일측에 또는 절연 부재(160)를 감싸도록 다시 용융 수지(절연 가스켓(160))를 더 밀어 넣어 사출물을 얻게 되는 방식이다.
또한, 별도 가공후 상호간 조립 공법은, 예를 들면, 절연 가스켓(150) 및 절연 부재(160)를 각각 별도로 제작한 후, 이들을 상호간 결합하는 방법이다. 예를 들면, 내측에 일정 깊이의 홈이 형성된 절연 가스켓(150)을 제조하고, 또한 원형 링 형태의 절연 부재(160)를 각각 별도로 제작한 후, 절연 가스켓(150)의 홈에 절연 부재(160)를 결합하여, 상호간 결합된 결합물을 얻게 되는 방식이다. 물론, 절연 가스켓(150)의 외측면(151)에 원형 링 형태의 절연 부재(160)가 결합되거나, 또는 절연 가스켓(150)의 내측면(152)에 원형 링 형태의 절연 부재(160)가 결합될 수도 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 이차 전지를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100; 본 발명에 따른 이차 전지
110; 원통형 캔 120; 전극 조립체
130; 센터핀 140; 캡 조립체
141; 캡업 141a; 단자부
141b; 절곡부 141c; 연장부
141d; 관통홀 143; 안전 플레이트
143a; 본체 143b; 본체 절곡부
143c; 본체 연장부 143d; 벤트홈
143e; 하부 돌출부 144; 서브 플레이트
145; 연결링 146; 캡다운
146a,146b; 관통홀 147; 서브플레이트
150; 가스켓 151; 외측면
152; 내측면 160; 절연 부재

Claims (8)

  1. 원통형 캔;
    상기 원통형 캔에 전해액과 함께 수용된 전극 조립체;
    상기 원통형 캔을 밀봉하는 캡 조립체; 및
    상기 원통형 캔과 상기 캡 조립체 사이에 개재된 가스켓을 포함하고,
    상기 가스켓은 상기 가스켓의 용융 온도보다 높은 용융 온도를 갖는 절연 부재를 더 포함하며,
    상기 캡 조립체는 캡업; 및 상기 캡업의 하부에 위치되는 본체와, 상기 본체로부터 상부 방향으로 절곡되어 상기 캡업의 둘레를 감싸는 본체 절곡부와, 상기 본체 절곡부로부터 내측 방향으로 절곡되어 상기 캡업의 상부에 위치되는 본체 연장부로 이루어진 안전 플레이트를 포함하고,
    상기 절연 부재의 일측 영역은 상기 안전 플레이트의 본체 절곡부에 평행하고, 상기 절연 부재의 타측 영역은 상기 안전 플레이트의 본체 연장부에 평행하며,
    상기 절연 부재의 일측 끝단이 절곡되어 상기 가스켓의 내측으로 결합되고 상기 절연 부재의 타측 끝단이 절곡되어 상기 가스켓의 외측으로 노출된, 이차 전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스켓은 상기 원통형 캔의 비딩부와 크림핑부 사이에 위치되며,
    상기 가스켓은
    상기 원통형 캔을 향하는 외측면; 및
    상기 캡 조립체를 향하는 내측면을 포함함을 특징으로 하는 이차 전지.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 절연 부재는 상기 가스켓의 상기 외측면과 상기 내측면의 사이에 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 절연 부재는 상기 가스켓의 상기 내측면에 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 절연 부재는 상기 가스켓의 상기 외측면에 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연 부재는 표면이 절연 처리된 금속 시트 또는 엔지니어링 플라스틱 시트를 포함함을 특징으로 하는 이차 전지.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연 부재는 표면이 아노다이징 처리된 알루미늄 시트를 포함함을 특징으로 하는 이차 전지.
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