KR102681092B1 - 이차 전지의 캡 어셈블리 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 캡 어셈블리는, 이차 전지의 상부에 배치되는 중공형의 캡 하우징, 상기 이차 전지의 양극에 통전 가능하게 연결되도록 상기 캡 하우징의 내부에 배치되고, 일측에 가스가 통과되는 가스홀이 형성된 전류 차단 부재, 상기 전류 차단 부재의 상측에 배치되고 상기 전류 차단 부재의 중앙부에 일부분이 통전 가능하게 연결되며 상기 이차 전지의 내부 압력이 높아짐에 따라 상기 전류 차단 부재와의 연결이 단락되거나 자체적으로 파열되도록 형성된 안전 벤트 부재, 상기 안전 벤트 부재의 일부분을 제외한 다른 부위가 상기 전류 차단 부재와 접촉되지 않도록 상기 안전 벤트 부재와 상기 전류 차단 부재의 사이에 배치된 절연 가스켓 및 상기 안전 벤트 부재의 상측에 배치되고 상기 이차 전지의 양극 단자를 형성하도록 상기 안전 벤트 부재에 통전 가능하게 연결된 탑 캡을 포함하며, 상기 안전 벤트 부재의 중앙부에 형성된 리벳 결속부가 상기 전류 차단 부재의 중앙부에 형성된 결속홀부에 리벳 방식으로 결속되고, 상기 리벳 결속부와 상기 결속홀부의 경계부위에 저항값 개선부가 형성되는 이차 전지의 캡 어셈블리를 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 이차 전지의 캡 어셈블리에 관한 것으로서, 더 상세하게는 캡 어셈블리의 제작시 저항값을 개선하고, 이차 전지의 내부 압력 상승시 단락압을 안정적으로 유지하며, 그 부품들의 조립 체결력을 강화할 수 있는 이차 전지의 무결점 원형 캡 어셈블리에 관한 것이다.
일반적으로, 이차 전지는 외부 전원으로 공급받은 전류가 양극과 음극 사이에서 물질의 산화 반응 및 환원 반응을 일으키면서 전기를 생성하고, 그 생성된 전기를 충전하는 방식으로 반영구적 사용이 가능한 전지이다. 상기와 같은 이차 전지는 분리막, 양극재, 음극재, 전해질 등의 4대 핵심소재로 구성된다.
일반 건전지와 같은 일차 전지(primary battery)는 한 번 쓰고 버리는 구조이므로, 재사용이 불가능하고, 사용된 전지의 수거나 재활용 등에 비용이 많이 든다는 단점이 있다. 반면에, 이차 전지는 여러 번 충전을 할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 상기와 같은 이차 전지의 수요는 노트북 컴퓨터와 휴대전화, 캠코더 등과 같은 휴대용 전자기기의 사용 증가 및 전기자동차 시장의 성장으로 인하여 지속적으로 확대되는 추세에 있다.
이차 전지는 충전물질로 무엇을 쓰느냐에 따라 니켈전지, 이온전지, 리튬이온전지, 폴리머전지, 리튬폴리머전지, 리튬설파전지 등으로 구분될 수 있다. 특히, 최근에는 모바일 및 기타 전동기구들에 대한 기술적 요구수준과 수요가 증가함에 따라 에너지 저장장치로서의 이차 전지의 수요가 팽창하는 추세이므로, 고용량과 고전압의 리튬 이차 전지에 대한 개선과 연구가 진행되고 있다. 여기서, 리튬이온전지는 현재 이차 전지 시장의 대부분을 차지하는 것으로서, 양극과 음극 사이에 유기전해질을 넣어 충전과 방전을 반복하는 방식이다. 이와 같은 리튬이온전지는 무게가 가볍고 고용량의 전지를 만들 수 있으므로, 휴대전화기 등과 같은 소형 전자기기 및 휴대용 전자기기에 많이 사용되고 있다. 그리고, 리튬폴리머전지는 리튬이온전지에서 한 단계 발전한 전지로서, 양극과 음극 사이에 고체나 겔 형태의 폴리머 재료로 이루어진 전해질을 사용하여 전기를 발생시키는 방식이다. 이와 같은 리튬폴리머전지는 모양을 다양하게 제작할 수 있다는 장점이 있다.
상기와 같은 리튬 이차 전지는 전지의 작동 전위가 높으므로, 고에너지가 순간적으로 발생되는 위험성이 높고, 음극표면에서 리튬금속의 결정이 형성되어 전지의 안전성이 떨어지는 위험요소가 존재한다. 뿐만 아니라, 리튬 이차 전지에 사용되는 양극재는 과충전시 화학적 활성이 높아 전해제와 급격하게 반응할 수 있으며, 그로 인해서 다량의 가스를 발생하여 전지 내부의 압력을 상승으로 인한 폭발의 위험성도 상존한다. 따라서, 리튬 이차 전지의 안전성을 높이기 위한 연구 및 기술 개발이 활발하게 진행되고 있는 추세이다.
예를 들면, 이차 전지의 상부에는 캡 어셈블리가 조립되어 있으며, 그 캡 어셈블리에는 이차 전지의 안전성을 확보하기 위한 구조가 포함되어 있다. 즉, 캡 어셈블리는 이차 전지 내의 화학물질을 밀봉하거나 절연시키는 기능을 수행하고, 이차 전지의 내부에서 생성된 전기를 외부로 인출하는 단자 역할을 수행한다. 그와 동시에, 캡 어셈블리는 이차 전지의 이상 작동시 전기의 전달을 차단하거나 또는 전지 내부의 가스를 외부로 방출시켜 폭발의 위험성을 해결하는 기능을 구비하고 있다.
하지만, 기존의 캡 어셈블리는 부품들 간의 조립 작업이 용이하지 않고, 부품들의 조립 위치를 정확하게 설정하는데 한계가 있으며, 부품들이 외부 충격에 의해서 파손될 위험이 있다.
또한, 안전 벤트와 전류 차단 부재를 리벳 방식으로 연결하기 때문에 저항값이 불안정하고 안전 벤트가 전지의 내부 압력 상승시 단락압을 안정적으로 유지하지 못하는 문제도 있다.
본 발명의 실시예는 캡 어셈블리의 제작시 부품들의 조립성을 향상시킬 수 있고, 부품들의 조립 위치를 간편하게 설정할 수 있는 이차 전지의 캡 어셈블리를 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예는 캡 어셈블리를 외부 충격으로부터 보다 안전하게 보호할 수 있는 이차 전지의 캡 어셈블리를 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예는 안전 벤트 부재와 전류 차단 부재의 결합 부위에서의 저항값을 개선할 수 있는 이차 전지의 캡 어셈블리를 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예는 이차 전지의 내부 압력 상승시 안전 벤트 부재의 리버스 기능을 강화하고 단락압을 안정적으로 유지할 수 있는 이차 전지의 캡 어셈블리를 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예는 전류 차단 부재의 상면 및 하면이 반전된 상태로 전류 차단 부재가 조립되는 것을 방지할 수 있는 이차 전지의 캡 어셈블리를 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예는 전류 차단 부재와 절연 가스켓의 체결력을 강화할 수 있는 이차 전지의 캡 어셈블리를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 이차 전지의 상부에 배치되는 중공형의 캡 하우징, 상기 이차 전지의 양극에 통전 가능하게 연결되도록 상기 캡 하우징의 내부에 배치되고, 일측에 가스가 통과되는 가스홀이 형성된 전류 차단 부재, 상기 전류 차단 부재의 상측에 배치되고 상기 전류 차단 부재의 중앙부에 일부분이 통전 가능하게 연결되며 상기 이차 전지의 내부 압력이 높아짐에 따라 상기 전류 차단 부재와의 연결이 단락되거나 자체적으로 파열되도록 형성된 안전 벤트 부재, 상기 안전 벤트 부재의 일부분을 제외한 다른 부위가 상기 전류 차단 부재와 접촉되지 않도록 상기 안전 벤트 부재와 상기 전류 차단 부재의 사이에 배치된 절연 가스켓 및 상기 안전 벤트 부재의 상측에 배치되고 상기 이차 전지의 양극 단자를 형성하도록 상기 안전 벤트 부재에 통전 가능하게 연결된 탑 캡을 포함하며, 상기 안전 벤트 부재의 중앙부에 형성된 리벳 결속부가 상기 전류 차단 부재의 중앙부에 형성된 결속홀부에 리벳 방식으로 결속되고, 상기 리벳 결속부와 상기 결속홀부의 경계부위에 저항값 개선부가 형성되는 이차 전지의 캡 어셈블리를 제공할 수 있다.
상기 저항값 개선부는 상기 리벳 결속부와 상기 결속홀부의 경계부위를 용접하여 형성될 수 있다.
상기 저항값 개선부는 상기 리벳 결속부의 가장자리와 상기 결속홀부의 주변부를 연결하는 용접 포인트이다.
상기 안전 벤트 부재는, 상기 리벳 결속부, 상기 리벳 결속부의 둘레에 형성되는 융기 접촉부, 상기 융기 접촉부의 들레에 형성되는 요철부 및 상기 요철부의 둘레에 형성되는 가장자리부를 구비하는 벤트 본체를 포함할 수 있다.
상기 요철부는 상기 융기 접촉부와 상기 가장자리부를 연결하는 경사면 내지 경사부에 형성될 수 있다.
상기 요철부는 상기 탑 캡을 향해 볼록한 형태로 형성되거나 상기 전류 차단 부재를 향해 오목한 형태로 형성될 수 있다.
상기 요철부는 상기 리벳 결속부 또는 상기 벤트 본체의 중심을 기준으로 동심원 상에 다수개가 형성될 수 있다.
상기 요철부는 상기 이차 전지의 내부 압력 상승시 상기 안전 벤트 부재의 리버스 기능을 강화하거나 단락압을 안정적으로 유지할 수 있다.
상기 요철부와 상기 가장자리부 사이 또는 상기 요철부와 상기 가장자리부가 연결되는 부분에는 상기 이차 전지의 내부 압력이 설정치 이상으로 상승하면 파열되는 파열부가 형성될 수 있다.
상기 전류 차단 부재는 상기 결속홀부의 둘레에 형성되는 노치부를 포함하고, 상기 노치부는 상기 전류 차단 부재의 상면 및 하면에 대칭이 되는 위치에 형성될 수 있다.
상기 절연 가스켓은 상기 전류 차단 부재의 상면 중 일부를 덮도록 형성되는 제1 부재 및 상기 전류 차단 부재의 측면 또는 두께면을 덮도록 형성되되 상기 제1 부재에서부터 절곡 형성되는 제2 부재를 포함하며, 상기 전류 차단 부재의 측면 또는 두께면과 상기 제2 부재의 내면 사이에는 버퍼 공간이 형성되고, 상기 제2 부재의 내면은 상단에서 하단으로 갈수록 상기 전류 차단 부재의 측면 또는 두께면에 가까워지도록 비스듬하게 형성될 수 있다.
상기 전류 차단 부재의 측면 또는 두께면의 상측 또는 하측 모서리에는 모따기부가 형성되며, 상기 하측 모서리에 형성된 상기 모따기부는 상기 제2 부재의 내면과 접촉하도록 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 캡 어셈블리는, 제작시 부품들의 조립성을 향상시킬 수 있고, 부품들의 조립 위치를 간편하게 설정할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 캡 어셈블리는 외부 충격으로부터 보다 안전하게 보호할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 캡 어셈블리는 안전 벤트 부재와 전류 차단 부재의 결합 부위에 용접 포인트를 형성하기 때문에 용접 포인트를 따라 전류가 원활하게 흐를 수 있고 용접 포인트로 인해 저항값이 개선될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 캡 어셈블리는 안전 벤트 부재의 경사부에 요철부를 형성함으로써 이차 전지의 내부 압력 상승시 안전 벤트 부재의 리버스 기능을 강화할 수 있고 리버스 기능이 강화됨으로써 단락압을 안정적으로 유지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 캡 어셈블리는 안전 벤트 부재의 경사부에 형성된 요철부로 인해서 공기 저항을 극대화할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 캡 어셈블리는 전류 차단 부재의 상면 및 하면의 동일 위치에 음각으로 형성된 노치부가 있기 때문에 상면 및 하면이 바뀐 반전 상태로 전류 차단 부재가 조립되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 전류 차단 부재의 상면 및 하면이 서로 바뀐 상태로 조립되더라도 전류 차단 부재가 정상적으로 작동할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 캡 어셈블리는 절연 가스켓과 결합되는 전류 차단 부재의 측면에 모따기를 형성하고 절연 가스켓의 내면은 경사지게 형성함으로써 조립 후 절연 가스켓과 전류 차단 부재가 이동 중 탈락되는 것을 방지할 수 있고 절연 가스켓과 전류 차단 부재의 체결력을 강화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이차 전지의 캡 어셈블리가 도시된 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 캡 어셈블리를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 캡 어셈블리를 나타낸 저면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 캡 어셈블리의 부품들을 조립하기 이전 상태로 분해한 단면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 안전 벤트 부재의 평면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 절단선 B-B에 따른 안전 벤트 부재의 단면도 및 안전 벤트 부재, 전류 차단 부재 및 절연 가스켓이 결합된 상태의 단면도이다.
도 7에 도 1에 도시된 전류 차단 부재의 단면도이다.
도 8은 도 1에 도시된 전류 차단 부재와 절연 가스켓의 결합 상태를 보여주는 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 캡 어셈블리를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 캡 어셈블리를 나타낸 저면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 캡 어셈블리의 부품들을 조립하기 이전 상태로 분해한 단면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 안전 벤트 부재의 평면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 절단선 B-B에 따른 안전 벤트 부재의 단면도 및 안전 벤트 부재, 전류 차단 부재 및 절연 가스켓이 결합된 상태의 단면도이다.
도 7에 도 1에 도시된 전류 차단 부재의 단면도이다.
도 8은 도 1에 도시된 전류 차단 부재와 절연 가스켓의 결합 상태를 보여주는 단면도이다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 캡 어셈블리가 도시된 단면도, 도 2는 도 1에 도시된 캡 어셈블리를 나타낸 사시도, 도 3은 도 1에 도시된 캡 어셈블리를 나타낸 저면도, 도 4는 도 1에 도시된 캡 어셈블리의 부품들을 조립하기 이전 상태로 분해한 단면도, 도 5는 도 1에 도시된 안전 벤트 부재의 평면도, 도 6은 도 5에 도시된 절단선 B-B에 따른 안전 벤트 부재의 단면도 및 안전 벤트 부재, 전류 차단 부재 및 절연 가스켓이 결합된 상태의 단면도, 도 7에 도 1에 도시된 전류 차단 부재의 단면도, 도 8은 도 1에 도시된 전류 차단 부재와 절연 가스켓의 결합 상태를 보여주는 단면도이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에서는 설명의 편의를 위해서 원통형의 캔(can) 형상으로 형성된 이차 전지(10)를 중심으로 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 구조로 형성된 이차 전지의 캡 어셈블리에 적용될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(10)의 상부에는 개구부가 형성될 수 있으며, 상기의 개구부에는 캡 어셈블리(100)가 설치될 수 있다. 상기와 같은 캡 어셈블리(100)는 이차 전지(10)의 내부에서 발생되는 양극 전원을 외부로 전달하는 양극 단자의 역할을 수행할 수 있으며, 이차 전지(10)의 이상 동작시 전지의 안전성을 확보하는 안전 소자의 역할을 수행할 수 있다.
구체적으로, 이차 전지(10)의 내부 압력이 제1 설정압력에 도달되면 캡 어셈블리(100)는 양극 전원과의 연결을 차단시킬 수 있으며, 이차 전지(10)의 내부 압력이 제2 설정압력에 도달되면 이차 전지(10)의 내부에 발생된 가스를 외부로 방출시켜 폭발의 위험을 줄일 수 있다. 제1 설정압력과 제2 설정압력은 이차 전지(10)의 설계 조건 및 상황에 따라 변경될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 이차 전지(10)의 캡 어셈블리(100)는 캡 하우징(110), 전류 차단 부재(120), 안전 벤트 부재(130), 절연 가스켓(140), 및 탑 캡(150)을 포함할 수 있다.
여기서, 캡 하우징(110)과 절연 가스켓(140)은 전도성이 낮은 절연 소재로 형성될 수 있으며, 전류 차단 부재(120)와 안전 벤트 부재(130) 및 탑 캡(150)은 전도성이 우수한 도체로 형성될 수 있다. 상기와 같은 이차 전지(10)의 내부에서 생성된 전기(전류)는 전류 차단 부재(120), 안전 벤트 부재(130), 및 탑 캡(150)을 따라 전달될 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 캡 하우징(110)은 이차 전지(10)의 상부에 형성된 개구부에 배치될 수 있다. 캡 하우징(110)은 상하 방향으로 개구된 중공형의 원통으로 형성될 수 있다. 상기와 같은 캡 하우징(110)의 중공부에는 전류 차단 부재(120), 절연 가스켓(140), 안전 벤트 부재(130), 및 탑 캡(150)이 순서대로 적층되게 배치될 수 있다.
캡 하우징(110)은 충격 흡수 성능이 우수한 소재로 제조될 수 있다. 따라서, 캡 하우징(110)은 전류 차단 부재(120), 절연 가스켓(140), 안전 벤트 부재(130), 및 탑 캡(150)을 외부 충격으로부터 안전하게 보호할 수 있다. 그리고, 캡 하우징(110)은 절곡이 우수한 소재로 형성될 수 있다. 즉, 캡 하우징(110)은 후술하는 고정부(112)를 적절하게 절곡시키기 위해서 절곡이 가능한 소재로 제조되는 것이 바람직하다.
여기서, 캡 하우징(110)의 상부에는 탑 캡(150)과 안전 벤트 부재(130)를 고정시키기 위한 고정부(112)가 형성될 수 있다. 상기와 같은 고정부(112)는 탑 캡(150)과 안전 벤트 부재(130)의 가장자리부를 감싸는 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 고정부(112)는 안착부(112a) 및 압착부(112b)를 구비할 수 있다.
안착부(112a)는 안전 벤트 부재(130)와 탑 캡(150)의 가장자리부가 안착되도록 캡 하우징(110)의 중공부의 상부에 단차지게 형성될 수 있다. 압착부(112b)는 안전 벤트 부재(130)와 탑 캡(150)의 가장자리부가 안착부(112a)에 안착되면 안전 벤트 부재(130)와 탑 캡(150)의 가장자리부를 감싸도록 절곡될 수 있다. 상기와 같은 안착부(112a)와 압착부(112b)에는 압착부(112b)의 절곡되는 힘에 의해서 안전 벤트 부재(130)와 탑 캡(150)의 가장자리부에 압착되는 압박돌기가 형성될 수 있다. 따라서, 안전 벤트 부재(130)와 탑 캡(150)의 가장자리부는 압착부(112b)와 안착부(112a)의 사이에 압착 고정될 수 있다.
또한, 캡 하우징(110)의 하부에는 전류 차단 부재(120)의 가장자리부를 보호하기 위한 보호부(114)가 형성될 수 있다. 상기와 같은 보호부(114)는 전류 차단 부재(120)의 가장자리부 및 그 가장자리부에 연결된 절연 가스켓(140)을 외부 충격으로부터 보호하도록 캡 하우징(110)의 하부에서 플랜지(flange) 형상으로 돌출될 수 있다. 일예로, 보호부(114)는 캡 하우징(110)의 중공부의 중심을 향하도록 캡 하우징(110)의 하부 둘레를 따라 연속적으로 돌출된 플랜지 구조로 형성될 수 있다.
상기와 같은 보호부(114)의 일측에는 홀 또는 홈 형상으로 형성된 가스 안내부(116)가 구비될 수 있다. 일예로, 본 실시예에서는 단수개의 가스 안내부(116)가 보호부(114)의 일측에 'U' 자형의 홈 형상으로 형성된 것으로 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 형상과 개수로 형성될 수 있다. 일례로, 가스 안내부(116)는 보호부(114)에 홀 형상으로 형성되거나, 또는 보호부(114)에 복수개가 편심되게 배치될 수 있다.
이차 전지(10)의 내부에서 가스가 발생되면, 가스는 전류 차단 부재(120)에 형성된 가스홀(121)을 통과해서 안전 벤트 부재(130) 쪽으로 유동할 수 있으며, 그와 동시에 가스 안내부(116)를 통과해서 캡 하우징(110)의 내주면을 따라 안전 벤트 부재(130)의 일측으로 유동할 수 있다. 따라서, 안전 벤트 부재(130)에 전달되는 가스의 압력 분포는 가스 안내부(116)를 통과한 가스의 압력으로 인해서 안전 벤트 부재(130)의 일측으로 편심되게 형성될 수 있다.
도 1, 도 3 및 도 4를 참조하면, 전류 차단 부재(120)는 이차 전지(10)의 양극에 통전 가능하게 연결되도록 캡 하우징(110)의 내부에 배치될 수 있다. 예를 들면, 전류 차단 부재(120)는 이차 전지(10)의 내부에 리드선(미도시)으로 통전 가능하게 연결될 수 있다. 상기와 같은 전류 차단 부재(120)는 이차 전지(10)의 내부에서 생성된 양극 전원을 안전 벤트 부재(130)에 효과적으로 전달하도록 전도성이 우수한 소재로 제조될 수 있다.
전류 차단 부재(120)는 소정의 두께를 갖는 원판 형상으로 형성될 수 있다. 상기와 같은 전류 차단 부재(120)에는 이차 전지(10)의 내부에서 발생된 가스를 통과시키기 위한 가스홀(121)이 형성될 수 있다. 가스홀(121)은 전류 차단 부재(120)의 중앙부를 중심으로 복수개가 방사형으로 배치될 수 있다.
한편, 전류 차단 부재(120)의 중앙부는 안전 벤트 부재(130)의 중앙부와 통전 가능하게 연결될 수 있다. 만약, 이차 전지(10)의 내부 압력이 제1 설정압력 이상으로 높아지면, 전류 차단 부재(120)의 중앙부는 안전 벤트 부재(130)와 연결된 상태로 전류 차단 부재(120)의 다른 부분과 분리되어 전류 차단 부재(120)와 안전 벤트 부재(130)가 전기적으로 단락될 수 있다. 상기와 같은 전류 차단 부재(120)에는 함몰 접촉부(122), 리벳 수용부(123), 단락부(124), 및 결속홀부(126)가 형성될 수 있다.
함몰 접촉부(122)는 전류 차단 부재(120)의 중앙부의 상면에 형성될 수 있으며, 후술하는 안전 벤트 부재(130)의 융기 접촉부(135)가 끼워져 통전 가능하게 접촉하도록 형성될 수 있다. 함몰 접촉부(122)는 융기 접촉부(135)에 대응하는 형상으로 단차지게 함몰된 구조로 형성될 수 있다. 따라서, 전류 차단 부재(120)와 안전 벤트 부재(130)의 조립시 전류 차단 부재(120)와 안전 벤트 부재(130)의 조립 위치를 더 정확하게 설정할 수 있으며, 전류 차단 부재(120)와 안전 벤트 부재(130)의 조립 상태를 더 안정적으로 유지할 수 있다.
리벳 수용부(123)는 전류 차단 부재(120)의 중앙부의 하면에는 형성될 수 있으며, 후술하는 안전 벤트 부재(130)의 결속 돌기(136)가 리벳 결속되는 과정에서 결속 돌기(136)의 변형된 단부를 수용하도록 형성될 수 있다. 리벳 수용부(123)는 결속 돌기(136)의 리벳 결속시 결속 돌기(136)의 변형된 단부(리벳 머리부)가 채워지는 홈 형상으로 형성될 수 있다. 따라서, 전류 차단 부재(120)와 안전 벤트 부재(130)의 결속시 결속 돌기(136)의 변형된 단부가 리벳 수용부(123)에 수용되므로, 전류 차단 부재(120)와 안전 벤트 부재(130)를 더 안정적으로 결속할 수 있으며, 전류 차단 부재(120)와 안전 벤트 부재(130)이 임의로 상대 이동되는 현상을 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 캡 어셈블리(100)의 경우, 안전 벤트 부재(130)와 전류 차단 부재(120)가 연결되는 리벳 결합부에 저항값 개선부(160)가 형성될 수 있다.
저항값 개선부(160)는 리벳 결속부(134)와 결속홀부(126)가 연결되는 부분 또는 리벳 결속부(134)와 결속홀부(126)의 경계부위에 형성되고 안전 벤트 부재(130)와 전류 차단 부재(120) 사이의 저항값을 개선할 수 있다. 안전 벤트 부재(130)와 전류 차단 부재(120)가 리벳 방식에 의해서 연결되는 경우에는 연결 부위에서의 저항값이 불안정하다는 문제가 발생할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 캡 어셈블리(100)는 안전 벤트 부재(130)와 전류 차단 부재(120)의 리벳 결합 부위에 저항값 개선부(160)를 추가적으로 형성함으로써 저항값이 불안정하게 되는 문제를 해결할 수 있다.
즉, 안전 벤트 부재(130)의 중앙부에 형성된 리벳 결속부(134)가 전류 차단 부재(120)의 중앙부에 형성된 결속홀부(126)에 리벳 방식으로 결속되고, 리벳 결속부(134)와 결속홀부(126)의 경계부위에 저항값 개선부(160)가 형성됨으로써 안전 벤트 부재(130)와 전류 차단 부재(120)의 연결 부위의 저항값이 불안정하게 되는 것을 방지할 수 있다.
저항값 개선부(160)는 리벳 결속부(134)와 결속홀부(126)의 경계부위를 용접하여 형성될 수 있다. 즉, 저항값 개선부(160)는 안전 벤트 부재(130)와 전류 차단 부재(120)의 리벳 결합 부위 중 상부(상면) 또는 하부(하면)를 용접함으로써 형성될 수 있다.
저항값 개선부(160)는 리벳 결속부(134)의 가장자리와 결속홀부(126)의 주변부를 연결하는 용접 포인트로 형성될 수 있다. 도 1, 도 3 내지 도 6을 참조하면, 저항값 개선부(160)는 결속 돌기(136)의 외주면과 결속홀부(126)의 내주면이 만나는 부분에 형성되는 용접 포인트인 것이 바람직하며, 저항값 개선부(160)는 1 포인트 점용접을 실시하여 형성될 수 있다. 이와 같이, 안전 벤트 부재(130)와 전류 차단 부재(120)의 리벳 연결 부위에 1 포인트 점용접을 함으로써 저항값이 불안정하게 되는 것을 방지하고 저항값을 개선할 수 있다.
도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 저항값 개선부(160)는 안전 벤트 부재(130)의 표면에 형성될 수도 있다. 도 6의 (b)의 경우에는, 리벳 결속부(134)과 결속홀부(126)가 리벳 방식으로 결합되는 부분의 경계부위 중 상부에 점용접을 함으로써 저항값 개선부(160)가 형성될 수 있다.
또한, 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이 저항값 개선부(161)는 전류 차단 부재(120)의 표면에 형성될 수도 있다. 도 6의 (c)의 경우에는, 리벳 결속부(134)과 결속홀부(126)가 리벳 방식으로 결합되는 부분의 경계부위 중 하부에 점용접을 함으로써 저항값 개선부(161)가 형성될 수 있다.
한편, 도 3을 참조하면, 단락부(124)는 전류 차단 부재(120)의 중앙부를 둘러싸는 구조로 형성될 수 있다. 단락부(124)는 이차 전지(10)의 내부 압력이 제1 설정압력 이상으로 상승되면 전류 차단 부재(120)와 안전 벤트 부재(130) 사이에 전류가 흐르지 않도록 단락시키는 구성이다. 일례로, 본 발명의 일 실시예에서는 전류 차단 부재(120)와 안전 벤트 부재(130)의 중앙부가 통전 가능하게 연결된 구조이므로, 이차 전지(10)의 내부에서 발생된 가스의 압력이 제1 설정압력에 도달되면 단락부(124)는 전류 차단 부재(120)의 중앙부를 전류 차단 부재(120)의 다른 부분과 분리시킬 수 있다.
상기와 같은 단락부(124)는 함몰 접촉부(122)와 리벳 수용부(123)를 둘러싸는 형상으로 전류 차단 부재(120)의 중앙부에 형성될 수 있다. 따라서, 이차 전지(10)의 내부 압력이 제1 설정압력 이상으로 상승되면, 전류 차단 부재(120)의 중앙부는 안전 벤트 부재(130)의 중앙부와 연결된 상태로 전류 차단 부재(120)의 다른 부분으로부터 분리될 수 있다. 그 결과, 전류 차단 부재(120)와 안전 벤트 부재(130)는 서로 통전 불가능하게 단락될 수 있다.
도 7의 (a)를 참조하면, 단락부(124)는 노치(notch)부(124a) 및 단락홀부(124b)를 구비할 수 있다. 노치부(124a)는 전류 차단 부재(120)의 중앙부를 둘러싸는 원 형상의 음각 홈 형태로 형성될 수 있다. 상기와 같은 노치부(124a)는 제1 설정압력 이상의 압력에 의해서 절개될 수 있으며, 그로 인해서 전류 차단 부재(120)의 중앙부가 다른 부분으로부터 분리될 수 있다. 단락홀부(124b)는 제1 설정압력의 작용시 노치부(124a)를 더 정확한 시점에 단기간에 절개시키기 위한 구성으로서, 노치부(124a)에 홀 형상으로 형성될 수 있다. 상기와 같은 단락홀부(124b)는 노치부(124a)를 따라 복수개가 동일 각도로 이격되게 배치될 수 있다.
도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 단락홀부(124b)는 형성되지 않고 노치부(124a)만 전류 차단 부재(120)의 결속홀부(126) 둘레에 형성될 수도 있다.
여기서, 노치부(124a)는 전류 차단 부재(120)의 상면 및 하면에 대칭이 되는 위치에 형성될 수 있다. 도 7의 (a) 및 (b)를 참조하면, 노치부(124a)는 전류 차단 부재(120)의 상면 및 하면에 형성되며, 전류 차단 부재(120)의 상면에 형성된 노치부(124a)와 하면에 형성된 노치부(124a)는 동일한 수직선 상에 위치함을 알 수 있다. 즉, 전류 차단 부재(120)의 상면과 하면에 각각 형성된 노치부(124a)는 상하로 대칭이 되는 위치에 동일한 형태로 형성될 수 있다. 따라서, 전류 차단 부재(120)를 조립할 때 전류 차단 부재(120)의 상면과 하면을 구분하여 조립할 필요가 없다. 즉, 전류 차단 부재(120)의 상면과 하면을 서로 뒤집어서 조립하게 되는 문제가 생기지 않는다.
만약, 노치부(124a)가 전류 차단 부재(120)의 상면 또는 하면 중 어느 일면에만 형성되어 있는 경우에는, 상면과 하면을 뒤집어서 조립하게 되면 즉, 전류 차단 부재(120)를 역방향으로 조립하게 되면 용접 불량이 발생하거나 단락압이 불안정하게 될 우려가 있다. 하지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 캡 어셈블리(100)는 전류 차단 부재(120)에 노치부(124a)가 상하면 대칭적으로 형성되어 있기 때문에 이러한 문제가 발생할 여지가 없다.
결속홀부(126)는 전류 차단 부재(120)의 중앙부 중심에 홀 형상으로 형성될 수 있다. 따라서, 함몰 접촉부(122)와 리벳 수용부(123) 및 단락부(124)는 결속홀부(126)를 중심으로 결속홀부(126)의 외각을 둘러싸는 구조로 형성될 수 있다. 결속홀부(126)에는 안전 벤트 부재(130)의 결속 돌기(136)의 단부가 관통되게 삽입된 후 리벳 방식으로 결속될 수 있다. 즉, 전류 차단 부재(120)와 안전 벤트 부재(130)의 중앙부는 결속홀부(126)와 결속 돌기(136)에 의해서 서로 통전 가능하게 조립될 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 안전 벤트 부재(130)는 전류 차단 부재(120)의 상측에 배치될 수 있으며, 전류 차단 부재(120)의 중앙부에 통전 가능하게 연결될 수 있다. 상기와 같은 안전 벤트 부재(130)는 캡 어셈블리(100)의 안전 기능을 수행하기 위한 부품으로서, 이차 전지(10)의 내부 압력이 높아짐에 따라 전류 차단 부재(120)와의 연결이 단락되거나 또는 자체적으로 파열되도록 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 안전 벤트 부재(130)가 전체적으로 하향 만입되는 깔때기 형상으로 형성될 수 있으며, 안전 벤트 부재(130)의 중앙부가 전류 차단 부재(120)의 중앙부에 리벳 방식으로 연결될 수 있다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 안전 벤트 부재(130)는 리벳 결속부(134), 리벳 결속부(134)의 둘레에 형성되는 융기 접촉부(135), 융기 접촉부(135)의 들레에 형성되는 요철부(137) 및 요철부(137)의 둘레에 형성되는 가장자리부(133)를 구비하는 본체(131)를 포함할 수 있다.
또한, 요철부(137)와 가장자리부(133) 사이 또는 요철부(137)와 가장자리부(133)가 연결되는 부분에는 이차 전지(10)의 내부 압력이 설정치 이상으로 상승하면 파열되는 파열부(132)가 형성될 수 있다.
벤트 본체(131)는 전류 차단 부재(120)를 향해서 하향 만입되는 깔때기 형상으로 형성될 수 있다. 벤트 본체(131)는 탑 캡(150)과 전류 차단 부재(120)의 사이에 적층된 구조로 배치될 수 있다. 벤트 본체(131)의 가장자리부(133)에는 탑 캡(150)의 가장자리부가 안착되기 위한 안착면이 형성될 수 있다.
파열부(132)는 이차 전지(10)의 내부 압력이 제2 설정압력 이상으로 상승하면 그 압력에 의해서 자제적으로 파열되도록 벤트 본체(131)에 형성될 수 있다. 일례로, 파열부(132)는 벤트 본체(131)의 중심에서 소정 거리 이격된 위치에 음각의 노치 형상으로 형성될 수 있다. 따라서, 이차 전지(10)의 내부 압력이 제2 설정 압력 이상으로 상승하면, 안전 벤트 부재(130)의 파열부(132)가 자체적으로 파열되어 이차 전지(10) 내의 가스가 외부로 방출될 수 있다.
가장자리부(133)는 벤트 본체(131)의 가장 외측에 형성되며 절곡 가능한 구조로 형성될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 가장자리부(133)는 벤트 본체(131)의 가장자리부에 안착된 탑 캡(150)의 가장자리부를 감싸는 형상으로 절곡될 수 있으며, 그로 인해서 안전 벤트 부재(130)와 탑 캡(150)이 통전 가능하게 연결될 수 있다. 일례로, 가장자리부(133)는 벤트 본체(131)의 외각을 따라 돌출된 구조로 형성될 수 있으며, 탑 캡(150)이 벤트 본체(131)의 상면에 안착되면 탑 캡(150)의 가장자리부의 상면을 덮도록 절곡될 수 있다.
리벳 결속부(134)는 벤트 본체(131)의 중앙부에 형성될 수 있으며, 전류 차단 부재(120)의 결속홀부(126)에 리벳 방식으로 결속되어 전류 차단 부재(120)의 중앙부와 통전 가능하게 연결될 수 있다. 일례로, 리벳 결속부(134)는 융기 접촉부(135) 및 결속 돌기(136)를 구비할 수 있다.
여기서, 융기 접촉부(135)는 벤트 본체(131)의 중앙부에 하측으로 단차지게 융기된 구조로 형성될 수 있다. 전술한 바와 같이, 융기 접촉부(135)는 안전 벤트 부재(130)와 전류 차단 부재(120)의 조립시 전류 차단 부재(120)의 함몰 접촉부(122)에 삽입될 수 있다.
그리고, 결속 돌기(136)는 융기 접촉부(135)의 중심에서 하향 돌출된 구조로 형성될 수 있다. 전술한 바와 같이, 결속 돌기(136)는 안전 벤트 부재(130)와 전류 차단 부재(120)의 조립시 전류 차단 부재(120)의 결속홀부(126)에 관통되게 삽입된 후 단부가 결속홀부(126)에 리벳 방식으로 결속될 수 있다. 따라서, 결속 돌기(136)의 단부가 결속홀부(126)에 관통되게 배치되기 위하여 결속 돌기(136)의 돌출 길이는 전류 차단 부재(120)의 두께보다 더 길게 형성될 수 있다. 특히, 결속 돌기(136)의 두께는 결속 돌기(136)의 돌출 길이보다 더 짧게 형성되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 결속 돌기(136)의 두께가 결속 돌기(136)의 돌출 길이보다 더 두꺼우면, 결속 돌기(136)의 리벳 결속시 결속 돌기(136)의 단부가 충분히 변형되지 않아 결속홀부(126)와의 결속력이 충분히 확보하기 어렵기 때문이다. 아울러, 결속 돌기(136)의 두께 증가는 결속홀부(126)의 크기 증가로도 귀결되는 바, 전류 차단 부재(120)와 안전 벤트 부재(130)의 설계 조건이 매우 난해해질 수 있다.
도 6의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 융기 접촉부(135)는 결속 돌기(136)를 중심으로 그 주변에 평평하게 형성된 부분을 포함할 수 있다.
융기 접촉부(135)와 가장자리부(133)를 연결하는 경사면 내지 경사부에 요철부(137)가 형성될 수 있다. 융기 접촉부(135)와 가장자리부(133)는 평평하게 형성된 반면에 융기 접촉부(135)와 가장자리부(133)를 연결하는 부분은 경사지게 형성될 수 있다. 도 6의 (a) 및 (b)를 참조하면, 융기 접촉부(135) 보다 가장자리부(133)가 위쪽에 형성되어 있기 때문에 융기 접촉부(135)와 가장자리부(133)를 연결하는 부분은 경사지게 형성되어야 한다.
요철부(137)는 안전 벤트 부재(130)의 평평한 부분에 형성되는 것이 아니라 융기 접촉부(135)와 가장자리부(133)를 연결하는 경사면 내지 경사부에 형성되는 것이 바람직하다.
도 6을 참조하면, 요철부(137)는 탑 캡(150)을 향해 볼록한 형태로 형성되거나 전류 차단 부재(120)를 향해 오목한 형태로 형성될 수 있다. 즉, 요철부(137)는 안전 벤트 부재(130)의 상면을 향해 볼록하게 돌출된 엠보싱 형태로 형성될 수 있다.
요철부(137)는 리벳 결속부(134) 또는 벤트 본체(131)의 중심을 기준으로 동심원 상에 다수개가 형성될 수 있다. 도 5를 참조하면, 안전 벤트 부재(130)의 상면에 파열부(132)가 벤트 본체(131)의 중심을 기준으로 원 모양으로 형성되어 있고, 요철부(137)는 다수개의 작은 원 모양으로 형성되되 파열부(132)의 안쪽에 위치하도록 형성될 수 있다.
다수개의 작은 원 모양으로 형성되는 요철부(137)는 벤트 본체(131)의 중심을 기준으로 동심원 상에 위치한다. 즉, 벤트 본체(131)의 중심에서부터 각각의 요철부(137)까지의 최단거리가 동일하다.
도 5의 경우에는 요철부(137)가 하나의 동심원 상에 방사상으로 배치되어 있지만, 벤트 본체(131)의 중심에 가까운 작은 동심원 상에 방사상으로 배치된 ㄷㅏ수개의 요철부(137)가 더 형성될 수도 있다.
도 5를 참조하면, 원 모양으로 형성된 다수개의 요철부(137)는 파열부(132)와 접촉하는 형태로 파열부(132)에 의해 형성되는 원 내측에 위치하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 형성된 요철부(137)는 이차 전지(10)의 내부 압력 상승시 안전 벤트 부재(130)의 리버스 기능(reverse function)을 강화하거나 단락압을 안정적으로 유지할 수 있다. 또한, 융기 접촉부(135)와 가장자리부(133)를 연결하는 경사면 내지 경사부에 요철부(137)가 형성되기 때문에 안전 벤트 부재(130)를 향해 흐르는 가스에 의한 공기 저항을 극대화할 수 있다.
도 1, 도 4 및 도 6(b)를 참조하면, 절연 가스켓(140)은 안전 벤트 부재(130)와 전류 차단 부재(120)의 사이에 배치될 수 있다. 절연 가스켓(140)은 안전 벤트 부재(130)와 전류 차단 부재(120)의 중앙부를 제외한 부분이 서로 통전 가능하게 접촉되는 것을 방지할 수 있다. 뿐만 아니라, 절연 가스켓(140)은 안전 벤트 부재(130)와 전류 차단 부재(120)의 사이에서 진동 및 충격 등을 흡수할 수도 있다. 따라서, 절연 가스켓(140)은 충격 흡수 성능이 우수한 절연 소재로 형성되는 것이 바람직하다.
상기와 같은 절연 가스켓(140)은 전류 차단 부재(120)의 가장자리부의 상면 일부와 측면(또는 두께면)을 감싸는 링 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 원판 형상의 전류 차단 부재(120)는 원형 링 형상의 절연 가스켓(140)의 하측으로 삽입되어 절연 가스켓(140)과 조립될 수 있다.
한편, 전류 차단 부재(120)의 가장자리(129)의 측면 또는 두께면의 상측 또는 하측 모서리에는 절연 가스켓(140)에 용이하게 삽입되도록 모따기부(125)가 경사지게 구비될 수 있다.절연 가스켓(140) 또는 전류 차단 부재(120)가 조립 과정에서 파손될 가능성이 있는데, 전류 차단 부재(120)의 측면 또는 두께면의 상측 또는 하측 모서리에는 소정의 경사면 형태의 모따기부(125)를 형성함으로써, 절연 가스켓(140)과 전류 차단 부재(120)의 조립시 모따기부(125)가 절연 가스켓(140)의 내면을 원활하게 타고 넘어가면서 전류 차단 부재(120)가 절연 가스켓(140)의 내부에 원활하게 삽입될 수 있다.
도 1 및 도 8을 참조하면, 절연 가스켓(140)은 전류 차단 부재(120)의 상면 중 일부를 덮도록 형성되는 제1 부재(145) 및 전류 차단 부재(120)의 측면 또는 두께면을 덮도록 형성되되 제1 부재(145)에서부터 절곡 형성되는 제2 부재(146)를 포함할 수 있다.
도 8을 참조하면, 절연 가스켓(140) 중 제1 부재(145)는 직사각형의 단면을 가지는 반면에, 제2 부재(146)는 상측 보다 하측이 긴 사다리꼴의 단면을 가지도록 형성될 수 있다. 여기서, 제2 부재(146)는 전류 차단 부재(120)를 마주 보는 내면(146a)은 경사지도록 형성되고 그 반대면인 외면은 수직면으로 형성될 수 있다.
따라서, 전류 차단 부재(120)의 측면 내지 두께면과 제2 부재(146)의 내면(146a) 사이에는 버퍼 공간(148)이 형성될 수 있다. 탄성력을 가지는 절연 가스켓(140)이 전류 차단 부재(120)의 가장자리(129)를 가압하는 상태로 조립되면 절연 가스켓(140)의 형태가 변형될 수 있는데, 버퍼 공간(148)이 있기 때문에 절연 가스켓(140)의 변형된 부분이 버퍼 공간(148)으로 밀려 들어 오면서 절연 가스켓(140)과 전류 차단 부재(120)의 조립 상태를 견고하게 유지할 수 있다.
또한, 절연 가스켓(140)의 제2 부재(146)의 내면(146a)은 상단에서 하단으로 갈수록 전류 차단 부재(120)의 측면 내지 두께면에 가까워지도록 비스듬하게 형성되는데, 이때, 전류 차단 부재(120)의 하측 모서리에 형성된 모따기부(125)는 제2 부재(146)의 내면(146a)과 접촉하도록 형성될 수 있다. 이와 같이, 제2 부재(146)의 하측이 전류 차단 부재(120)의 모따기부(125)와 접촉하도록 전류 차단 부재(120)를 향해 연장되어 있기 때문에 제2 부재(146)의 하단에 전류 차단 부재(120)가 걸리게 되어 전류 차단 부재(120)가 절연 가스켓(140)에서 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
도 1과 도 2 및 도 4를 참조하면, 탑 캡(150)은 안전 벤트 부재(130)의 상측에 적층되는 구조로 배치될 수 있다. 탑 캡(150)의 가장자리부는 안전 벤트 부재(130)의 가장자리부의 상면에 통전 가능하게 연결될 수 있으며, 탑 캡(150)의 중앙부는 이차 전지(10)의 양극 단자의 역할을 수행하도록 볼록하게 형성될 수 있다.
예를 들면, 탑 캡(150)의 중앙부에는 상측으로 볼록하게 융기된 구조의 양극 단자부(152)가 형성될 수 있다. 양극 단자부(152)의 측면에는 이차 전지(10)의 내부에서 발생된 가스를 외부로 방출하기 위한 방출홀(154)이 형성될 수 있다. 탑 캡(150)의 가장자리부는 안전 벤트 부재(130)의 벤트 본체(131)의 가장자리부에 안착된 상태에서 안전 벤트 부재(130)의 절곡부(133)에 의해 감싸일 수 있으며, 그와 같은 상태에서 탑 캡(150)과 안전 벤트 부재(130)의 가장자리부를 캡 하우징(110)의 고정부(112)에 고정시킬 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 따른 이차 전지(10)의 캡 어셈블리(100)의 조립 과정 및 작용효과를 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 도 1 및 도 4를 참조하여 캡 어셈블리(100)의 조립 과정을 살펴본다.
탑 캡(150)을 안전 벤트 부재(130)에 조립한다. 즉, 탑 캡(150)을 안전 벤트 부재(130)의 벤트 본체(131)의 상면에 안착시키고, 안전 벤트 부재(130)의 가장자리부(133)를 절곡시켜 탑 캡(150)의 가장자리부를 감싼다. 상기와 같이 탑 캡(150)과 안전 벤트 부재(130)를 조립하면, 하나의 부품 모듈로 관리할 수 있다.
전류 차단 부재(120)를 절연 가스켓(140)에 조립한다. 즉, 전류 차단 부재(120)를 절연 가스켓(140)의 하측에서 절연 가스켓(140)의 내부로 밀어 넣는다. 전류 차단 부재(120)와 절연 가스켓(140)이 조립되면, 전류 차단 부재(120)가 절연 가스켓(140)의 제2 부재(146)의 내면(146a)에 걸려서 절연 가스켓(140)의 외측으로 다시 이탈되지 않는다. 상기와 같이 전류 차단 부재(120)와 절연 가스켓(140)를 조립하면, 하나의 부품 모듈로 관리할 수 있다.
탑 캡(150)이 조립된 상태의 안전 벤트 부재(130)를 절연 가스켓(140)에 조립된 상태의 전류 차단 부재(120)에 리벳 방식으로 조립한다. 즉, 안전 벤트 부재(130)의 결속 돌기(136)를 전류 차단 부재(120)의 결속홀부(126)에 관통되게 삽입하고, 안전 벤트 부재(130)의 융기 접촉부(135)를 전류 차단 부재(120)의 함몰 접촉부(122)에 삽입시켜 통전 가능하게 접촉시킨다. 따라서, 안전 벤트 부재(130)와 전류 차단 부재(120)의 조립 위치는 융기 접촉부(135)와 함몰 접촉부(122)를 이용하여 매우 간편하고 정확하게 설정할 수 있다.
상기와 같이 안전 벤트 부재(130)와 전류 차단 부재(120)를 정위치에 배치시킨 상태에서 결속 돌기(136)를 결속홀부(126)에 리벳 방식으로 결속시켜 안전 벤트 부재(130)와 전류 차단 부재(120)를 조립한 후 리벳 결합 부분에 1 포인트 점용접을 하여 저항값 개선부(160)를 형성할 수 있다. 따라서, 안전 벤트 부재(130)와 전류 차단 부재(120)를 조립하면, 탑 캡(150), 안전 벤트 부재(130), 전류 차단 부재(120), 및 절연 가스켓(140)도 하나의 부품 모듈로 관리할 수 있다.
탑 캡(150), 안전 벤트 부재(130), 전류 차단 부재(120), 및 절연 가스켓(140)의 조립이 완료되면, 하나의 부품처럼 탑 캡(150), 안전 벤트 부재(130), 전류 차단 부재(120), 및 절연 가스켓(140)을 캡 하우징(110)의 중공부에 삽입시키고, 탑 캡(150)과 안전 벤트 부재(130)의 가장자리부를 캡 하우징(110)의 고정부(112)에 고정시켜 캡 어셈블리(100)의 조립을 완료한다.
구체적으로 설명하면, 탑 캡(150), 안전 벤트 부재(130), 전류 차단 부재(120), 및 절연 가스켓(140)을 캡 하우징(110)의 중공부에 하나의 부품 모듈과 같이 동시에 삽입하고, 탑 캡(150)과 안전 벤트 부재(130)를 캡 하우징(110)에 고정시켜 캡 어셈블리(100)의 조립을 완료할 수 있다. 이때, 탑 캡(150)과 안전 벤트 부재(130)의 가장자리부를 캡 하우징(110)의 고정부(112)의 안착부(112a)에 안착시키고, 그 상태에서 캡 하우징(110)의 고정부(112)의 압착부(112b)를 절곡 변형시켜 탑 캡(150)과 안전 벤트 부재(130)의 가장자리부를 압착부(112b)와 안착부(112a)의 사이에 고정시킬 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 청구범위뿐 아니라 이 청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 이차 전지
100: 캡 어셈블리
110: 캡 하우징
114: 보호부
116: 가스 안내부
120: 전류 차단 부재
122: 함몰 접촉부
123: 리벳 수용부
125: 모따기부
130: 안전 벤트 부재
135: 융기 접촉부
137: 요철부
140: 절연 가스켓
142: 이탈 방지부
150: 탑 캡
160,161: 저항값 개선부
100: 캡 어셈블리
110: 캡 하우징
114: 보호부
116: 가스 안내부
120: 전류 차단 부재
122: 함몰 접촉부
123: 리벳 수용부
125: 모따기부
130: 안전 벤트 부재
135: 융기 접촉부
137: 요철부
140: 절연 가스켓
142: 이탈 방지부
150: 탑 캡
160,161: 저항값 개선부
Claims (12)
- 이차 전지의 상부에 배치되는 중공형의 캡 하우징;
상기 이차 전지의 양극에 통전 가능하게 연결되도록 상기 캡 하우징의 내부에 배치되고, 일측에 가스가 통과되는 가스홀이 형성된 전류 차단 부재;
상기 전류 차단 부재의 상측에 배치되고, 상기 전류 차단 부재의 중앙부에 일부분이 통전 가능하게 연결되며, 상기 이차 전지의 내부 압력이 높아짐에 따라 상기 전류 차단 부재와의 연결이 단락되거나 자체적으로 파열되도록 형성된 안전 벤트 부재;
상기 안전 벤트 부재의 일부분을 제외한 다른 부위가 상기 전류 차단 부재와 접촉되지 않도록 상기 안전 벤트 부재와 상기 전류 차단 부재의 사이에 배치된 절연 가스켓; 및
상기 안전 벤트 부재의 상측에 배치되고, 상기 이차 전지의 양극 단자를 형성하도록 상기 안전 벤트 부재에 통전 가능하게 연결된 탑 캡;을 포함하며,
상기 안전 벤트 부재의 중앙부에 형성된 리벳 결속부가 상기 전류 차단 부재의 중앙부에 형성된 결속홀부에 리벳 방식으로 결속되고,
상기 리벳 결속부와 상기 결속홀부의 경계부위에 저항값 개선부가 형성되며,
상기 절연 가스켓은 상기 전류 차단 부재의 상면 중 일부를 덮도록 형성되는 제1 부재 및 상기 전류 차단 부재의 측면 또는 두께면을 덮도록 형성되되 상기 제1 부재에서부터 절곡 형성되는 제2 부재를 포함하고, 상기 전류 차단 부재의 측면 또는 두께면과 상기 제2 부재의 내면 사이에는 버퍼 공간이 형성되며, 상기 제2 부재의 내면은 상단에서 하단으로 갈수록 상기 전류 차단 부재의 측면 또는 두께면에 가까워지도록 비스듬하게 형성되고,
상기 전류 차단 부재의 측면 또는 두께면의 상측 또는 하측 모서리에는 모따기부가 형성되며, 상기 하측 모서리에 형성된 상기 모따기부는 상기 제2 부재의 내면과 접촉하도록 형성되고,
상기 버퍼 공간은, 상기 제1 부재의 하면을 한 변으로 하는 삼각형과 상기 제2 부재의 내면을 한 변으로 하는 삼각형을 붙여 놓은 모양의 단면 모양을 가지거나, 상기 제2 부재의 내면, 상기 제1 부재의 하면, 상기 전류 차단 부재의 상측 모서리에 형성된 모따기부 및 상기 전류 차단 부재의 측면으로 둘러싸이는 다각형 모양의 단면 모양을 가지도록 마련되는 것을 특징으로 하는 이차 전지의 캡 어셈블리.
- 제1항에 있어서,
상기 저항값 개선부는 상기 리벳 결속부와 상기 결속홀부의 경계부위를 용접하여 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지의 캡 어셈블리.
- 제2항에 있어서,
상기 저항값 개선부는 상기 리벳 결속부의 가장자리와 상기 결속홀부의 주변부를 연결하는 용접 포인트인 것을 특징으로 하는 이차 전지의 캡 어셈블리.
- 제1항에 있어서,
상기 안전 벤트 부재는,
상기 리벳 결속부, 상기 리벳 결속부의 둘레에 형성되는 융기 접촉부, 상기 융기 접촉부의 들레에 형성되는 요철부 및 상기 요철부의 둘레에 형성되는 가장자리부를 구비하는 벤트 본체를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지의 캡 어셈블리.
- 제4항에 있어서,
상기 요철부는 상기 융기 접촉부와 상기 가장자리부를 연결하는 경사면 내지 경사부에 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지의 캡 어셈블리.
- 제5항에 있어서,
상기 요철부는 상기 탑 캡을 향해 볼록한 형태로 형성되거나 상기 전류 차단 부재를 향해 오목한 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지의 캡 어셈블리.
- 제6항에 있어서,
상기 요철부는 상기 리벳 결속부 또는 상기 벤트 본체의 중심을 기준으로 동심원 상에 다수개가 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지의 캡 어셈블리.
- 제7항에 있어서,
상기 요철부는 상기 이차 전지의 내부 압력 상승시 상기 안전 벤트 부재의 리버스 기능을 강화하거나 단락압을 안정적으로 유지하는 것을 특징으로 하는 이차 전지의 캡 어셈블리.
- 제8항에 있어서,
상기 요철부와 상기 가장자리부 사이 또는 상기 요철부와 상기 가장자리부가 연결되는 부분에는 상기 이차 전지의 내부 압력이 설정치 이상으로 상승하면 파열되는 파열부가 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지의 캡 어셈블리.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전류 차단 부재는 상기 결속홀부의 둘레에 형성되는 노치부를 포함하고,
상기 노치부는 상기 전류 차단 부재의 상면 및 하면에 대칭이 되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지의 캡 어셈블리.
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| KR1020210111505A KR102681092B1 (ko) | 2021-08-24 | 이차 전지의 캡 어셈블리 |
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| KR20230029243A KR20230029243A (ko) | 2023-03-03 |
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4304919B2 (ja) * | 2002-06-04 | 2009-07-29 | 株式会社ジーエス・ユアサコーポレーション | 電池 |
| KR101767347B1 (ko) * | 2016-12-06 | 2017-08-23 | 전천석 | 이차 전지의 캡 어셈블리 |
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4304919B2 (ja) * | 2002-06-04 | 2009-07-29 | 株式会社ジーエス・ユアサコーポレーション | 電池 |
| KR101767347B1 (ko) * | 2016-12-06 | 2017-08-23 | 전천석 | 이차 전지의 캡 어셈블리 |
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