KR102604484B1 - 이차 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 절연 안전성을 향상시킬 수 있는 이차 전지에 관한 것이다.
일례로, 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 및 상기 케이스의 상부에 결합되는 캡 조립체를 포함하고, 상기 캡 조립체는 캡 업과, 상기 캡 업의 하부에 설치되며 상기 캡 업의 가장자리를 감싸도록 상기 캡 업의 상부로 연장된 벤트 연장부를 갖는 안전 벤트와, 상기 벤트 연장부와 캡 업의 상부에 부착된 절연 와셔를 포함하며, 상기 벤트 연장부에는 주변보다 두께가 얇은 용접 영역이 형성된 이차 전지를 개시한다.

Description

이차 전지{Secondary battery}
본 발명은 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 저용량의 이차 전지는 스마트폰, 피처폰, 노트북 컴퓨터, 디지털 카메라 및 캠코더와 같이 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 대용량의 이차 전지는 하이브리드 자동차, 전기 자동차 등의 모터 구동용 전원 및 전력 저장용 전지 등으로 널리 사용되고 있다. 이러한 리튬 이온 이차 전지는 형태에 있어서 원통형, 각형 및 파우치형의 이차 전지로 분류될 수 있다.
구체적으로, 원통형 리튬 이온 이차 전지는 일반적으로 원기둥 형태의 전극 조립체와, 전극 조립체가 결합되는 원통 형태의 케이스와, 케이스의 내측에 주액되어 리튬 이온의 이동이 가능하도록 하는 전해액과, 케이스의 일측에 결합되어 전해액의 누액을 방지하고, 전극 조립체의 이탈을 방지하는 캡 조립체 등으로 이루어진다.
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 발명은 절연 안전성을 향상시킬 수 있는 이차 전지를 제공한다.
본 발명에 의한 이차 전지는 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 및 상기 케이스의 상부에 결합되는 캡 조립체를 포함하고, 상기 캡 조립체는 캡 업과, 상기 캡 업의 하부에 설치되며 상기 캡 업의 가장자리를 감싸도록 상기 캡 업의 상부로 연장된 벤트 연장부를 갖는 안전 벤트와, 상기 벤트 연장부와 캡 업의 상부에 부착된 절연 와셔를 포함하며, 상기 벤트 연장부에는 주변보다 두께가 얇은 용접 영역이 형성될 수 있다.
상기 용접 영역에는 레이저 용접에 의해 상기 안전 벤트의 일부와 상기 캡 업의 일부가 용융되어 상부로 돌출된 용접 비드가 형성될 수 있다.
상기 용접 비드는 상기 절연 와셔와 이격될 수 있다.
상기 벤트 연장부는 상기 캡 업과 접촉하는 제1면과, 상기 제1면의 반대면으로 상기 절연 와셔와 접촉하는 제2면을 포함하고, 상기 용접 영역은 상기 제1면에 일단이 개방된 홈을 형성하여 이루어질 수 있다.
상기 캡 업은 상부로 돌출된 단자부와, 상기 단자부의 외측에 위치하며 상기 안전 벤트가 결합되는 결합부 및 상기 단자부와 결합부를 연결하는 연결부를 포함하고, 상기 결합부는 상기 연결부로부터 연장된 제1영역과, 상기 제1영역의 외측에 위치하며 상기 제1영역의 두께보다 얇은 두께를 갖고 상기 벤트 연장부가 결합되는 제2영역을 포함할 수 있다.
상기 제1영역의 두께는 상기 제2영역의 두께와 상기 벤트 연장부의 두께의 합과 동일할 수 있다.
상기 절연 와셔는 상기 벤트 연장부 및 상기 제1영역의 상부에 안착될 수 있다.
상기 절연 와셔의 표면에는 산화막이 형성될 수 있다.
상기 벤트 연장부는 상기 캡 업과 접촉하는 제1면과, 상기 제1면의 반대면으로 상기 절연 와셔와 접촉하는 제2면을 포함하고, 상기 용접 영역은 상기 제2면에 일단이 개방된 홈을 형성하여 이루어질 수 있다.
상기 벤트 연장부는 상기 캡 업과 접촉하는 제1면과, 상기 제1면의 반대면으로 상기 절연 와셔와 접촉하는 제2면을 포함하고, 상기 용접 영역은 상기 제2면에 트렌치를 형성하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 안전 벤트에서 용접 영역의 두께를 얇게 형성하여 용접 비드가 절연 와셔에 접촉하지 않음으로써, 가스켓이 녹거나 손상될 경우 캡 조립체와 케이스 사이에 단락을 방지하여 이차 전지의 안전성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에서 캡 조립체를 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2의 A부분을 확대한 단면도이다.
도 4a 내지 도 4d는 캡 조립체를 형성하는 방법을 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 안전 벤트의 용접 영역을 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 안전 벤트의 용접 영역을 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" 는 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
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)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는 전극 조립체(110), 케이스(120), 캡 조립체(130) 및 가스켓(190)를 포함한다.
전극 조립체(110)는 제 1 전극(111)과 제 2 전극(112) 및 상기 제 1 전극(111)과 제 2 전극(112) 사이에 개재된 세퍼레이터(113)를 포함한다. 전극 조립체(110)는 제 1 전극(111), 세퍼레이터(113) 및 제 2 전극(112)의 적층제를 젤리-롤 형태로 권취하여 형성할 수 있다. 여기서, 제 1 전극(111)은 양극으로서 작용할 수 있으며, 제 2 전극(112)은 음극으로서 작용할 수 있다. 전극 조립체(110)의 상부에는 제 1 전극탭(114)이 캡 조립체(130)와 연결되고, 하부에는 제 2 전극탭(115)이 케이스(120)의 하면판(122)에 연결된다.
제 1 전극(111)은 알루미늄과 같은 금속 포일로 형성된 제 1 전극 집전체에 전이금속산화물 등의 제 1 전극 활물질을 도포함으로써 형성된다. 상기 제 1 전극(111)에는 제 1 전극 활물질이 도포되지 않은 제 1 전극 무지부가 형성되며, 상기 제 1 전극 무지부에는 제 1 전극탭(114)이 부착된다. 제 1 전극탭(114)의 일단은 제 1 전극(111)에 전기적으로 연결되며, 타단은 전극 조립체(110)의 상부로 돌출되어 캡 조립체(130)와 전기적으로 연결된다.
제 2 전극(112)은 구리 또는 니켈과 같은 금속 포일로 형성된 제 2 전극 집전체에 흑연 또는 탄소 등의 제 2 전극 활물질을 도포함으로써 형성된다. 제 2 전극(112)에는 제 2 전극 활물질이 도포되지 않은 제 2 전극 무지부가 형성되며, 상기 제 2 전극 무지부에는 제 2 전극탭(115)이 부착된다. 제 2 전극탭(115)의 일단은 제 2 전극(112)에 전기적으로 연결되며, 타단은 전극 조립체(110)의 하부로 돌출되어 케이스(120)의 하면판(122)과 전기적으로 연결된다.
세퍼레이터(113)는 제 1 전극(111)과 제 2 전극(112) 사이에 위치되어 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 역할을 한다. 상기 세퍼레이터(113)는 폴리에틸렌이나, 폴리 프로필렌이나, 폴리 에틸렌과 폴리 프로필렌의 복합 필름으로 이루어질 수 있다.
케이스(120)는 상기 전극 조립체(110)가 수용되는 공간이 형성되도록 일정 직경을 갖는 원통체인 측면판(121)과, 측면판(121)의 하부를 밀폐하는 하면판(122)을 포함한다. 케이스(120)의 상단 개구부는 전극 조립체(110)를 삽입한 후에 밀폐하도록 개방되어 있다. 또한, 케이스(120)의 상부에는 전극 조립체(110)의 유동을 방지하기 위한 비딩부(123)가 형성된다. 그리고 케이스(120)의 최상단부에는 캡 조립체(130)와 가스켓(190)을 고정하기 위한 크림핑부(124)가 형성된다. 크림핑부(124)는 내측에 가스켓(190)이 개재되며 캡 조립체(130)를 압박하도록 형성되어, 캡 조립체(130)의 이탈 및 전해액의 누출을 방지하는 역할을 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에서 캡 조립체를 도시한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 캡 조립체(130)는 캡 업(Cap-up)(140), 안전벤트(Safety Vent)(150), 인슐레이터(160), 캡 다운(Cap-down)(170) 및 절연 와셔(180)를 포함한다.
캡 업(140)은 원형의 판체로 형성되며, 중앙에 상부로 볼록하게 형성된 단자부(141)와, 상기 단자부(141)의 외주연에 위치한 결합부(142) 및 상기 단자부(141)와 결합부(142)를 연결하는 연결부(143)를 포함한다. 단자부(141)는 결합부(142)에 비해 상부로 돌출되어, 외부 회로와 전기적으로 접속하는 단자 역할을 한다. 단자부(141)는 제 1 전극탭(114)과 전기적으로 연결되며, 예를 들어, 양극으로 작용할 수 있다. 결합부(142)는 단자부(141)의 외주연에 위치하며, 결합부(142)에는 안전 벤트(150)가 결합된다. 또한, 결합부(142)는 내측에 위치하며 연결부(143)와 연결되는 제1영역(142a)과, 상기 제1영역(142a)의 외측에 위치한 제2영역(142b)을 포함한다. 제2영역(142b)은 제1영역(142a)의 두께보다 얇게 형성되어, 제1영역(142a)과 제2영역(142b) 사이에는 단차가 발생한다. 제2영역(142b)의 상부에는 안전 벤트(150)의 벤트 연장부(153)가 결합된다. 여기서, 제2영역(142b)의 두께와 벤트 연장부(153)의 두께의 합은 제1영역(142a)의 두께와 동일하게 형성된다. 이는 후술되는 절연 와셔(180)가 캡 업(140)의 제1영역(142a) 및 벤트 연장부(153)의 상부에 안정적으로 안착되기 위해서이다. 연결부(143)는 단자부(141)와 결합부(142)를 연결하며, 상기 연결부(143)에는 가스 배출공(143a)이 형성된다. 가스 배출공(143a)은 연결부(143)에 다수개가 형성될 수 있으며, 케이스(120) 내부에서 발생되는 가스가 배출될 수 있는 경로를 제공한다. 또한, 가스 배출공(143a)의 일부는 단자부(141) 및 결합부(142)로 연장될 수 있다.
안전 벤트(150)는 캡 업(140)과 대응되는 원형의 판체로 형성되며, 캡 업(140)의 하부에 결합된다. 안전 벤트(150)의 중앙에는 하부 방향으로 돌출된 돌출부(151)가 형성된다. 이러한 안전 벤트(150)는 캡 다운(170)의 관통홀(171)을 관통하는 돌출부(151)를 이용하여, 캡 다운(170)의 하면에 고정된 서브 플레이트(175)와 전기적으로 연결된다. 여기서, 안전 벤트(150)의 돌출부(151)와 서브 플레이트(175)는 레이저 용접, 초음파 용접, 저항 용접 또는 이의 등가방법으로 용접될 수 있다.
또한, 돌출부(151)의 외주연에는 안전 벤트(150)의 파단을 안내하는 노치(152)가 형성된다. 안전 벤트(150)는 케이스(120)의 내부에서 이상 내압 발생시 전류를 차단하면서 내부 가스를 배출시킨다. 안전 벤트(150)는 케이스(120)의 내압이 안전 벤트(150)의 작동 압력 이상이 되면, 캡 다운(170)의 가스 배출공(172)을 통해 배출되는 가스에 의해 돌출부(151)가 상부로 상승하면서, 서브 플레이트(175)와 전기적으로 분리된다. 이때, 서브 플레이트(175)는 돌출부(151)의 용접된 부분이 찢어지면서 안전 벤트(150)와 전기적으로 분리된다. 그리고, 안전 벤트(150)는 케이스(120)의 내압이 안전 벤트(150)의 작동 압력보다 높은 파단 압력 이상이 되면, 노치(152)가 파단되어 이차 전지(100)의 폭발을 방지할 수 있다. 이러한 안전 벤트(150)는 알루미늄(Al)으로 형성될 수 있다.
안전 벤트(150)는 캡 업(140)의 하부에서 결합부(142)에 밀착되게 설치된다. 또한, 안전 벤트(150)의 가장자리는 상기 캡 업(140)을 감싸며 캡 업(140)의 상부로 연장되어 형성된다. 여기서, 상기 캡 업(140)의 상부로 연장된 부분을 벤트 연장부(153)라고 정의한다. 더불어, 벤트 연장부(153)의 상부를 레이저로 용접하여, 안전 벤트(150)를 캡 업(140)에 고정시킨다. 이러한 레이저 용접에 의해 안전 벤트(150)와 캡 업(140)의 일부가 용융되어 용접 비드(155)를 형성한다. 안전 벤트(150)와 캡 업(140) 사이의 용접 방법 및 용접 비드(155)에 대해서는 하기에서 보다 자세하게 설명하기로 한다.
인슐레이터(160)는 안전 벤트(150)와 캡 다운(170) 사이에 개재되어, 안전 벤트(150)와 캡 다운(170) 사이를 절연시킨다. 구체적으로, 인슐레이터(160)는 링 형태로 형성되어, 안전 벤트(150)의 외주연과 캡 다운(170)의 외주연 사이에 개재된다. 이러한 인슐레이터(160)는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등과 같은 수지재질로 형성될 수 있다.
캡 다운(170)은 원형의 판체로 형성된다. 캡 다운(170)의 중앙에는 관통홀(171)이 형성되며, 상기 관통홀(171)에는 안전 벤트(150)의 돌출부(151)가 관통한다. 또한, 캡 다운(170)의 일측에는 가스 배출공(172)이 형성되며, 캡 다운(170)의 하부에는 서브 플레이트(175)가 결합된다. 상기 가스 배출공(172)은 케이스(120)의 내부에서 과도한 내압 발생시 내부 가스를 배출시키는 역할을 한다. 이때, 가스 배출공(172)을 통해 배출되는 가스에 의해 안전 벤트(150)의 돌출부(151)가 상승되어, 돌출부(151)는 서브 플레이트(175)와 분리될 수 있다. 서브 플레이트(175)는 캡 다운(170)의 관통홀(171)을 관통하는 안전 벤트(150)의 돌출부(151)와 제 1 전극탭(114) 사이에 용접된다. 이에 따라, 서브 플레이트(175)는 제 1 전극탭(114)과 안전 벤트(150)를 전기적으로 접속시킨다.
절연 와셔(180)는 링 형태로 형성되며, 캡 업(140)과 안전 벤트(150)의 상부에 설치된다. 구체적으로, 절연 와셔(180)는 캡 업(140)의 제1영역(142a)과 안전 벤트(150)의 벤트 연장부(153)의 상부에 위치한다. 이때, 절연 와셔(180)는 접착 부재(미도시)를 통해 캡 업(140) 및 안전 벤트(150)의 상부에 부착될 수 있다. 절연 와셔(180)는 캡 조립체(110)와 케이스(120) 사이의 전기적인 단락을 방지하는 역할을 한다. 특히, 절연 와셔(180)는 캡 조립체(110)와 케이스(120) 사이에 위치한 가스켓(190)이 녹거나 손상되더라도 캡 조립체(110)와 케이스(120)가 단락되는 것을 방지할 수 있다. 이러한 절연 와셔(180)는 알루미늄 시트에 아노다이징(anodiaing) 처리를 하여 형성될 수 있다. 여기서, 아노다이징은 금속판의 표면을 산화시켜 산화막을 형성하는 것이다. 일반적으로, 아노다이징의 가장 대표적인 소재는 알루미늄(Al)이고, 그 외에 망간(Mn), 아연(Zn), 티타늄(Ti), 하프늄(Hf) 및 니오브(Nb) 등의 금속 소재상에도 아노다이징(anodizing) 처리를 할 수 있다. 이러한 산화막은 매우 단단하고, 내식성 및 내마모성이 우수하며, 고온에서 용융되지 않는다. 즉, 절연 와셔(180)의 표면에는 산화막(181)이 형성되고, 상기 산화막(181)이 캡 조립체(110)와 케이스(120) 사이의 전기적 단락을 방지하게 된다.
가스켓(190)은 케이스(120)의 상단 개구부에 설치된다. 즉, 가스켓(190)은 캡 업(140) 및 안전 벤트(150)의 외주연과, 케이스(120)의 상단 개구부 사이에 밀착되어 조립된다. 가스켓(190)은 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등과 같은 수지재질로 형성될 수 있다. 이러한 가스켓(190)은 케이스(120)와 캡 조립체(130) 사이를 전기적으로 절연시킬 수 있다.
도 3은 도 2의 A부분을 확대한 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 벤트 연장부(153)는 캡 업(140)과 접촉하는 제1면(153a)과, 제1면(153a)의 반대면으로 절연 와셔(180)와 접촉하는 제2면(153b)을 포함한다. 또한, 벤트 연장부(153)는 캡 업(140)에 용접되는 용접 영역(153c)을 포함한다. 상기 용접 영역(153c)은 벤트 연장부(153)의 끝단에 형성되며, 안전 벤트(150)의 내측에 위치한다. 즉, 용접 영역(153c)은 캡 업(140)의 제2영역(142b)에서 제1영역(142a)과 인접한 부분에 위치한다. 더불어, 용접 영역(153c)의 두께는 주변의 벤트 연장부(153)의 두께보다 상대적으로 얇게 형성된다. 이는 용접 영역(153c)을 캡 업(140)에 용접할 때 형성되는 용접 비드(155)가 절연 와셔(180)에 접촉하지 않게 하기 위함이다.
용접 영역(153c)은 벤트 연장부(153)의 제1면(153a)에 일단이 개방된 홈을 형성하여 이루어질 수 있다. 따라서, 벤트 연장부(153)와 용접 영역(153c) 사이에는 단차가 발생하고, 용접 영역(153c)과 캡 업(140) 사이에는 이격된 공간이 존재한다. 한편, 용접 시에는 용접 영역(153c)을 가압하여 캡 업(140)의 제2영역(142b)에 밀착시킨 뒤, 용접 영역(153c)에 레이저를 조사하여 안전 벤트(150)를 캡 업(140)에 고정시킨다. 이러한 레이저 용접에 의해 용접 영역(153c)의 일부와 제2영역(142b)의 일부가 용융되어 용접 비드(155)가 형성되며, 상기 용접 비드(155)는 용접 영역(153c)의 상부로 돌출된다. 여기서, 용접 영역(153c)의 두께는 주변에 비해 상대적으로 얇게 형성되므로, 상부에 위치한 절연 와셔(180)와 접촉하지 않는다. 즉, 용접 비드(155)는 절연 와셔(180)와 이격되어 있다. 만약, 용접 영역의 두께가 얇게 형성되지 않으면, 용접 비드가 벤트 연장부의 상부로 돌출되어 절연 와셔에 접촉하게 되고, 이러한 용접 비드는 캡 조립체를 케이스에 고정하기 위해 크림핑부를 형성할 때 가해지는 압력에 의해 절연 와셔의 산화막을 파괴하게 된다. 이에 따라, 가스켓이 녹거나 손상될 경우 캡 조립체와 케이스 사이에 단락이 발생하게 된다. 그러나, 본 발명에서는 안전 벤트(150)에서 용접 영역(153c)의 두께를 얇게 형성하여 용접 비드(155)가 절연 와셔(180)에 접촉하지 않음으로써, 이차 전지(100)의 안전성을 향상시킬 수 있다.
더불어, 본 발명에 따른 이차 전지의 안전성 성능을 확인하기 위해 다음과 같은 실험을 하였다.
본 발명과 같이 두께가 얇은 용접 영역을 갖는 안전 벤트에 레이저 용접을 하여 용접 비드를 형성하고 그 상부에 절연 와셔를 부착한 이차 전지를 준비하였다. 또한, 이와 비교예로 두께가 동일한 안전 벤트에 레이저 용접을 하여 용접 비드를 형성하고 그 상부에 절연 와셔를 부착한 이차 전지를 준비하였다. 이러한 이차 전지들의 단락 후 통전 여부를 확인하였다. 이와 같은 과정을 6회 반복하였다.
상기 실험 결과를 다음 표1에 정리하였다.
단락 후 AC-IR 단락 후 통전 여부
본 발명 Over Flow (∞) 0/6
비교 예 2~7 mΩ 6/6
상기 표 1에서 보듯이, 본 발명에 따른 이차 전지는 6회의 실험에서 모두 단락 후 통전 되지 않았으며, 비교 예에 따른 이차 전지는 6회의 실험에서 모두 단락 후 통전 된 것을 확인할 수 있었다. 이와 같이, 본 발명에 따른 이차 전지는 안전 벤트의 용접 영역의 두께를 얇게 형성하여 용접 비드와 절연 와셔 사이의 접촉을 방지함으로써, 단락 후에 재 통전이 발생하는 것을 방지할 수 있어 이차 전지의 안전성을 향상시킬 수 있다.
도 4a 내지 도 4d는 캡 조립체를 형성하는 방법을 도시한 단면도이다.
도 4a 내지 도 4d를 참조하여, 본 발명에 따른 이차 전지에서 캡 조립체를 형성하는 방법에 대해 설명하기로 한다.
먼저, 도 4a에 도시된 바와 같이, 캡 다운(170)의 상부에 인슐레이터(160) 및 안전 벤트(150)를 차례로 안착시키고, 캡 다운(170)의 관통홀(171)을 통해 하부로 노출된 안전 벤트(150)의 돌출부(151)에 서브 플레이트(175)를 용접한다. 그리고 나서 안전 벤트(150)의 상부에 캡 업(140)을 안착시킨다. 여기서, 안전 벤트(150)의 상부에 캡 업(150)을 안착시키기 위해 벤트 연장부(153)는 절곡되지 않고 상부로 연장되어 있다. 또한, 벤트 연장부(153)의 끝단에는 용접 영역(153c)이 형성되어 있다. 용접 영역(153c)의 내면, 즉, 캡 업(140)과 마주하는 제1면(153a)에는 일단이 개방된 홈이 형성되어, 용접 영역(153c)의 두께는 주변에 비해 얇게 형성된다.
다음으로, 도 4b에 도시된 바와 같이, 벤트 연장부(153)를 절곡하여 캡 업(140)의 상부에 밀착시킨다. 구체적으로, 벤트 연장부(153)는 캡 업(140)의 연결부(142)의 제2영역(142b)에 접촉하게 된다.
다음으로, 도 4c에 도시된 바와 같이, 용접 영역(153c)을 가압하여 캡 업(140)의 제2영역(142b)에 밀착시키고, 레이저 용접을 통해 안전 벤트(150)를 캡 업(140)에 고정시킨다. 레이저 용접에 의해 용접 영역(153c)에는 용접 비드(155)가 형성된다. 용접 비드(155)는 안전 벤트(150)의 일부와 캡 업(140)의 일부가 용융되어 형성된 것으로, 용접 영역(153c)의 상부로 돌출된다.
그리고 나서, 도 4d에 도시된 바와 같이, 캡 업(140) 및 안전 벤트(150)의 상부에 절연 와셔(180)를 부착한다. 여기서, 용접 영역(153c)의 두께가 주변보다 얇게 형성되므로, 용접 영역(153c)에 형성된 용접 비드(155)가 절연 와셔(180)에 접촉하지 않는다. 이와 같이 하여, 캡 조립체(130)가 완성되고, 완성된 캡 조립체(130)는 케이스(120)의 상단에 가스켓(1901)과 함께 결합 및/또는 고정될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 안전 벤트의 용접 영역을 도시한 단면도이다.
도 5를 참조하면, 안전 벤트(150)는 캡 업(140)의 하부에서 결합부(142)에 밀착되게 설치되며, 캡 업(140)의 상부로 연장된 벤트 연장부(253)를 포함한다. 벤트 연장부는 캡 업(140)과 접촉하는 제1면(253a)과, 제1면(253a)의 반대면으로 절연 와셔(180)와 접촉하는 제2면(253b)을 포함한다. 또한, 벤트 연장부(253)는 캡 업(140)에 용접되는 용접 영역(253c)을 포함한다. 상기 용접 영역(253c)은 벤트 연장부(253)의 끝단에 형성되며, 안전 벤트(150)의 내측에 위치한다. 용접 영역(253c)은 벤트 연장부(253)의 제2면(253b)에 일단이 개방된 홈을 형성하여 이루어질 수 있다. 이와 같이, 벤트 연장부(253)의 제2면(253b)에 일단이 개방된 홈을 형성하여 용접 영역(253c)을 형성하면, 안전 벤트(150)와 캡 업(140)의 용접 시 용접 영역(253c)을 가압할 필요가 없다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 안전 벤트의 용접 영역을 도시한 단면도이다.
도 6을 참조하면, 안전 벤트(150)는 캡 업(140)의 하부에서 결합부(142)에 밀착되게 설치되며, 캡 업(140)의 상부로 연장된 벤트 연장부(353)를 포함한다. 벤트 연장부는 캡 업(140)과 접촉하는 제1면(353a)과, 제1면(353a)의 반대면으로 절연 와셔(180)와 접촉하는 제2면(353b)을 포함한다. 또한, 벤트 연장부(353)는 캡 업(140)에 용접되는 용접 영역(353c)을 포함한다. 용접 영역(353c)은 벤트 연장부(353)의 제2면(353b)에 트렌치를 형성하여 이루어질 수 있다. 이와 같이, 벤트 연장부(353)의 제2면(353b)에 트렌치를 형성하여 용접 영역(353c)을 형성하면, 안전 벤트(150)와 캡 업(140)의 용접 시 용접 영역(353c)을 가압할 필요가 없다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 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: 이차 전지 110: 전극 조립체
120: 케이스 130: 캡 조립체
140: 캡 업 141: 단자부
142: 결합부 142a: 제1영역
142b: 제2영역 143: 연결부
150: 안전 벤트 151: 돌출부
152: 노치 153: 벤트 연장부
153a: 제1면 153b: 제2면
153c: 용접 영역 155: 용접 비드
160: 인슐레이터 170: 캡 다운
180: 절연 와셔 190: 가스켓

Claims (10)

  1. 전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 및
    상기 케이스의 상부에 결합되는 캡 조립체를 포함하고,
    상기 캡 조립체는 캡 업과, 상기 캡 업의 하부에 설치되며 상기 캡 업의 가장자리를 감싸도록 상기 캡 업의 상부로 연장된 벤트 연장부를 갖는 안전 벤트와, 상기 벤트 연장부와 캡 업의 상부에 부착된 절연 와셔를 포함하며,
    상기 벤트 연장부에는 상기 벤트 연장부의 다른 영역보다 두께가 얇은 용접 영역이 형성되고,
    상기 용접 영역에는 레이저 용접에 의해 상기 용접 영역의 일부와 상기 캡 업의 일부가 용융되어 상부로 돌출된 용접 비드가 형성되고, 상기 용접 비드는 상기 절연 와셔와 이격된 이차 전지.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 벤트 연장부는 상기 캡 업과 접촉하는 제1면과, 상기 제1면의 반대면으로 상기 절연 와셔와 접촉하는 제2면을 포함하고,
    상기 용접 영역은 상기 제1면에 일단이 개방된 홈을 형성하여 이루어진 이차 전지.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 캡 업은 상부로 돌출된 단자부와, 상기 단자부의 외측에 위치하며 상기 안전 벤트가 결합되는 결합부 및 상기 단자부와 결합부를 연결하는 연결부를 포함하고,
    상기 결합부는 상기 연결부로부터 연장된 제1영역과, 상기 제1영역의 외측에 위치하며 상기 제1영역의 두께보다 얇은 두께를 갖고 상기 벤트 연장부가 결합되는 제2영역을 포함하는 이차 전지.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1영역의 두께는 상기 제2영역의 두께와 상기 벤트 연장부의 두께의 합과 동일한 이차 전지.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 절연 와셔는 상기 벤트 연장부 및 상기 제1영역의 상부에 안착된 이차 전지.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연 와셔의 표면에는 산화막이 형성된 이차 전지.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 벤트 연장부는 상기 캡 업과 접촉하는 제1면과, 상기 제1면의 반대면으로 상기 절연 와셔와 접촉하는 제2면을 포함하고,
    상기 용접 영역은 상기 제2면에 일단이 개방된 홈을 형성하여 이루어진 이차 전지.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 벤트 연장부는 상기 캡 업과 접촉하는 제1면과, 상기 제1면의 반대면으로 상기 절연 와셔와 접촉하는 제2면을 포함하고,
    상기 용접 영역은 상기 제2면에 트렌치를 형성하여 이루어진 이차 전지.
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