KR20000014671A - 이차전지의 캡 어셈블리 - Google Patents

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Abstract

목적 : 가스켓과 캡 어셈블리가 접촉되는 부분의 밀폐성을 강화하고 액체 전해질의 누출이 방지될 수 있도록 하는 이차전지의 캡 어셈블리를 제공한다.
구성 : 안전변을 갖춘 플레이트(36), 전류 제한기(34) 및 캡 커버(32)가 적층된 구조를 포함하는 캡 어셈블리(30)는, 안전변을 갖춘 플레이트(36), 전류 제한기(34) 및 캡 커버(32) 중에서 적어도 어느 하나의 측면에 고분자(44)가 코팅되는 구조로 된다.
효과 : 이차전지의 밀폐성을 보장하고 나아가 전지의 안전성을 확보할 수 있다.

Description

이차전지의 캡 어셈블리
본 발명은 이차전지의 어셈블리에 관한 것으로서, 더 상세하게는 전지의 밀폐성을 향상시키고 액체 전해질의 누출을 방지하는데 적합하게 이용될 수 있는 이차전지의 캡 어셈블리에 관한 것이다.
이차전지는 재충전이 가능하고 소형 및 대용량화가 가능한 것이며, 대표적인 것으로 니켈수소(Ni-MH)전지와 리튬(Li)전지 및 리튬이온(Li-ion)전지가 사용되고 있다.
이러한 이차전지로서 잘 알려진 리튬이온전지는 정극 활물질로 리튬-천이금속산화물이 사용되고, 부극 활물질로 탄소 혹은 탄소복합체가 사용되며, 그 사이에 유기 용매에 리튬염을 녹인 액체 전해질이 주입되어서, 상기 정극과 부극간에 리튬 이온이 이동되고 기전력이 발생되게 함으로써 충·방전이 이루어지도록 한다.
도 3은 종래 공지된 리튬이온전지의 구조를 나타내고 있다. 정극과 세퍼레이터 및 부극이 함께 권취된 전극 롤(2)은 액체 전해질과 함께 상기 부극과 접속된 캔(4)의 내부에 수납되고, 그 캔(4)의 상부에는 상기 정극과 접속된 캡 어셈블리(6)가 설치되는 구성으로 이루어진다.
캡 어셈블리(6)는 가스켓(8)을 개재하여 캔(4)과 절연되고, 캡 커버(10)와 전류제한기(12) 및 안전변을 갖춘 플레이트(14)의 순서로 적층된 상태에서 캔(4)의 상부를 크림핑(Crimping)함에 의해 어셈블리 및 밀봉되는 것이며, 상기 안전변을 갖춘 플레이트(14)의 하부에 절연체(16)를 개재하여 전류차단기(18)를 부착한 구성으로 되어 있다. 전류차단기(18)는 정극과의 접속을 위해 조립 전에 정극 리드(20)와 용접된다.
이렇게 구성된 리튬이온전지는 내부의 밀폐성을 확보하고 액체 전해질의 누출을 방지하기 위해 가스켓(8)과 캡 어셈블리(6)의 사이에 타르(22)를 도포하고, 가스켓(8)을 소정의 압력으로 가압 및 압축되도록 하고 있으나, 가스켓(8) 사이로 스며드는 전해액과 타르(22) 사이의 반응으로 인해 녹아내리고, 또한 전지의 충방전시 발생하는 열이 타르(22)를 녹게 하여 밀폐화에 문제가 발생될 소지가 있다.
이렇게 되면, 전지의 충방전시 내부의 압력이 커졌을 때 전지 내압이 서서히 높아지는 어느 시점에 안전변을 파열시켜 전해액을 누출시킴으로써 안전성을 확보하여야 하나, 타르가 녹아 내렸을 경우 압이 새어 나감으로써 안전변을 파열시키지 못하고 전지 내부의 순간적 발열반응에 따른 내압의 급격한 증가로 전지가 폭발할 수 있다.
이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 가스켓과 캡 어셈블 리가 접촉되는 부분의 밀폐성을 강화하고 액체 전해질의 누출이 방지될 수 있도록 하는 이차전지의 캡 어셈블리를 제공함에 그 목적을 두고 있다.
이를 위하여, 안전변을 갖춘 플레이트, 전류 제한기 및 캡 커버가 적층된 구조를 포함하는 캡 어셈블리는, 안전변을 갖춘 플레이트, 전류 제한기 및 캡 커버 중에서 적어도 어느 하나의 측면에 고분자가 코팅되는 구조로 되는 것이다.
특히, 상기 고분자는 불소계, 폴리 이미드계, 타프젤, 테플론, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 중에서 어느 하나인 것을 사용할 수 있다.
상기 안전변을 갖춘 플레이트의 하단면 중에서 상기 가스켓과 접촉되는 부분이 고분자로 코팅되는 것을 사용할 수 있는 것이다.
또한, 상기 안전변을 갖춘 플레이트는 절연체를 개재하여 그 하부에 전류 차단기가 결합되어질 수도 있다.
아울러, 상기 전류 차단기의 측면에 고분자가 코팅될 수 있다.
그리고, 상기 전류 차단기의 하단면 일부분 중에서 상기 가스켓과 접촉되는 부분이 고분자로 코팅될 수도 있다.
한편, 상기 캡 커버의 상단면 일부분 중에서 상기 가스켓과 접촉되는 부분이 고분자로 코팅될 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 이차전지의 캡 어셈블리를 일부 도시한 측단면도.
도 2는 종래 이차전지의 캡 어셈블리의 일부를 도시한 측단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
24 : 전극 롤 26 : 캔
28 : 가스켓 30 : 캡 어셈블리
32 : 캡 커버 34 : 전류 제한기
36 : 안전변을 갖춘 플레이트 38 : 절연체
40 : 전류 차단기 42 : 정극 리드
44 : 고분자
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 관련된 이차전지의 캡 어셈블리 일부를 측단면도로 나타내고 있다.
이차전지는 정극, 부극 및 세퍼레이터가 함께 권취된 전극 롤(24)이 수납되는 캔(26)과, 그 캔(26)의 개구 내측에 삽입된 가스켓(28)을 개재하여 절연된 상태로 결합되는 캡 어셈블리(30)로 구성되고, 그 내부에는 액체 전해질이 삽입되어진다. 특히, 상기 가스켓(28)은 통상적인 고분자 재료를 사용하고 있다.
여기서, 캡 어셈블리(30)는 상부부터 캡 커버(32)와 전류제한기(34) 및 안전변을 갖춘 플레이트(36)의 순서로 적층되고, 그 하부에 절연체(38)를 개재하여 전류 차단기(40)가 플레이트(36)의 중심부와 용접 결합된 구성을 포함하고 있다.
이렇게 구성된 캡 어셈블리(30)는 정극, 부극 및 세퍼레이터가 함께 수납된 캔(26)의 상측 개구에 적층되는 것이며, 전류 차단기(40)와 정극 리드(42)가 용접된 상태에서 캔(26)의 내부에 액체 전해질을 주입하고, 진공을 유지한 상태로 개구를 크림핑함에 의해 조립되어진다.
상기 캡 어셈블리(30)의 부품들 중에서 캡 커버(32), 안전변을 갖춘 플레이트(36) 및 전류 차단기(40)는 통상의 금속 재질 중 하나로 이루어지며, 특히 본 발명이 추구하고자 하는 목적에 따라, 가스켓(28)과 접촉되는 원주면이 고분자(44)로 코팅되어지는 것이다. 이들 고분자(44)는 상기 가스켓(28)을 구성하는 재료과 동일한 것, 예를 들면 불소계, 폴리 이미드계, 타프젤, 테플론, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 중에서 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있다.
더욱 바람직하게는 좀 더 나아진 밀폐성을 보장하기 위해서 가스켓(28)과 접촉되어지는 캡 커버(32)의 상면 일부분과, 전류 차단기(40)의 하면 일부분에도 고분자(44)로 코팅되어짐으로써, 캔(26)의 개구를 크림핑할 때 가해지는 압력은 상기 가스켓(28)과 이의 재질과 동일한 캡 어셈블리(30)에 코팅된 고분자(44)는 상호 견고하게 밀착되어지는 것이다.
따라서, 가스켓과 캡 어셈블리의 접촉부분에 타르를 도포하지 않고서도 캔의 내부로 주입되는 액체 전해질의 누출을 방지하여 전지의 안전성을 확보할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 실시예는 종래의 문제점을 실질적으로 해소하고 있다.
즉, 캡 어셈블리를 구성하는 캡 커버, 안전변을 갖춘 플레이트 및 전류 차단기의 외주면에 가스켓의 재질과 동일한 고분자를 코팅함으로써 캔의 개구를 크림핑할 때 가해지는 압력에 의해 상호 견고하게 밀착됨으로써 이차전지의 밀폐성을 보장하고, 나아가 전지의 안전성을 확보할 수 있게 되는 것이다.

Claims (7)

  1. 정극, 부극 및 세퍼레이터를 함께 권취한 전극 롤과 액체 전해질이 수납된 캔의 상측 개구에 가스켓을 개재하여 결합되는 이차전지의 캡 어셈블리에 있어서,
    안전변을 갖춘 플레이트(36), 전류 제한기(34) 및 캡 커버(32)가 적층된 구조를 포함하고, 안전변을 갖춘 플레이트(36), 전류 제한기(34) 및 캡 커버(32) 중에서 적어도 어느 하나의 측면에 고분자(44)가 코팅되는 것을 특징으로 하는 이차전지의 캡 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 고분자는 불소계, 폴리 이미드계, 타프젤, 테플론, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 이차전지의 캡 어셈블리.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 안전변을 갖춘 플레이트의 하단면 중에서 상기 가스켓과 접촉되는 부분이 고분자로 코팅되는 것을 특징으로 하는 이차전지의 캡 어셈블리.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 안전변을 갖춘 플레이트는 절연체를 개재하여 그 하부에 전류 차단기가 결합되는 것을 특징으로 하는 이차전지의 캡 어셈블리.
  5. 제 2 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 전류 차단기의 측면에 고분자가 코팅되는 것을 특징으로 하는 이차전지의 캡 어셈블리.
  6. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 전류 차단기의 하단면 일부분 중에서 상기 가스켓과 접촉되는 부분이 고분자로 코팅되는 것을 특징으로 하는 이차전지의 캡 어셈블리.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 캡 커버의 상단면 일부분 중에서 상기 가스켓과 접촉되는 부분이 고분자로 코팅되는 것을 특징으로 하는 이차전지의 캡 어셈블리.
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