KR20020071178A

KR20020071178A - Battery comprising safety means

Info

Publication number: KR20020071178A
Application number: KR1020010011151A
Authority: KR
Inventors: 김현중
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2001-03-05
Filing date: 2001-03-05
Publication date: 2002-09-12

Abstract

PURPOSE: A battery containing a safety means is provided, to prevent the outflow of the internal materials due to the explosion of gas generated when the battery is burned, overcharged or short-circuited. CONSTITUTION: The battery(100) comprises an electrode assembly(10); a case(15) where the electrode assembly is inserted; a cap assembly(14) which is set at the upper part of the case and seals the case; and a safety means which is formed along the outer circumference the case for preventing the outflow of the materials contained when it is broken. Preferably the safety means is formed to the length direction in the outer circumference the case and comprises a groove part(16) whose thickness is thin than that of the case. The both terminal parts of the groove part have an expansion prevention part(17) to prevent the expansion of breakage when the groove part of the case is broken.

Description

Battery comprising safety means

본 발명은 전지 발명에 관한 것으로, 상세하게는 안전수단을 포함하는 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a battery invention, and more particularly to a battery comprising a safety means.

일반적으로 전지는 전기 화학적인 산화와 환원 반응에 의하여 화학적 에너지를 직접 전기에너지로 변환시켜 주는 장치로서, 환원반응을 하는 양극과 산화반응을 하는 음극 그리고 전자의 흐름을 위한 매개물의 역할을 하는 전해액을 필수구성으로 한다.In general, a battery is a device that converts chemical energy directly into electrical energy by electrochemical oxidation and reduction reactions. An anode, a cathode that reacts with oxidation, and an electrolyte that acts as a medium for the flow of electrons are used. It is essential configuration.

이러한 전지는 방전만이 가능한 일차 전지와 방전은 물론 충전까지 가능하여 반복적인 사용이 가능한 이차 전지로 대별된다. 이차 전지는 양극이나 음극 혹은 전해물질을 어떤 물질로 사용하느냐에 따라 니켈카드뮴전지, 니켈수소전지, 리튬이온전지 및 리튬폴리머 전지 등으로 나뉘며, 형태적으로는 각형, 원통형 및 얇은 판형 전지로 구분된다.Such batteries are roughly classified into primary batteries that can only be discharged and secondary batteries that can be repeatedly used because they can be charged as well as discharged. Secondary batteries are divided into nickel cadmium batteries, nickel hydride batteries, lithium ion batteries, and lithium polymer batteries according to which materials are used as positive or negative electrodes or electrolytic materials. The secondary batteries are classified into square, cylindrical and thin plate batteries.

폐전지가 연소될 때 또는 이차전지의 경우 통상 충전조건 이상으로 과충전되거나 전극조립체의 음극판과 양극판이 쇼트될 때, 양극판 측에서 전해액의 분해가 일어나며 전지특성이 열화되고 내부단락이 발생될 수 있다. 특히, 상기와 같이 전지가 연소될 때나 과충전되거나 쇼트될 때 발생된 가스에 의해 내부압력이 높아져 전지가 폭발 및 발화가능성의 위험이 내재되어 있다.When the spent battery is burned or when the secondary battery is overcharged more than normal charging conditions, or when the negative electrode plate and the positive electrode plate of the electrode assembly are shorted, decomposition of the electrolyte may occur on the positive electrode side, battery characteristics may deteriorate, and internal short circuits may occur. In particular, the internal pressure is increased due to the gas generated when the battery is burned or overcharged or short-circuited as described above, and thus there is an inherent risk of explosion and fire of the battery.

종래의 원통형 전지는 이를 방지하는 수단으로서 전지의 내부 압력이 상승하면 1차적으로 가스를 대기중으로 배출시키기 위한 안전변과, 전지의 케이스 바닥부에 아크 모양의 노치를 가공하여 약한 압력에도 쉽게 파단되어 잔류가스가 배출될 수 있는 아크 모양의 노치부를 가지고 있다.Conventional cylindrical batteries are a means to prevent this, when the internal pressure of the battery rises, the safety valve for discharging the gas into the air primarily, and arc-shaped notches at the bottom of the case of the battery is easily broken even by weak pressure remains It has an arc-shaped notch through which gas can be discharged.

이 때, 상기 안전변은 전지의 가스를 대기중으로 배출시켜 내부 압력을 감소시키고, 상기 노치부는 압력에너지가 홈부를 파단시키는데 소모되는 한편, 파단시 잔류가스를 배출시켜 내압을 감소시켜 폭발로 인한 내부물질의 유출을 방지한다.At this time, the safety valve reduces the internal pressure by discharging the gas of the battery into the atmosphere, and the notch portion consumes pressure energy to break the groove portion, while the residual gas discharges residual gas to reduce the internal pressure to break the internal material due to the explosion. To prevent spills.

그런데, 상기 전지의 바닥부 면적은 한정이 되어있으므로, 전지의 바닥부에 노치부의 가공에 따른 많은 제약을 받게된다. 따라서, 상기 아크모양의 노치의 반경크기를 충분히 크게 형성할 수 없으므로 노치부가 파단되더라도 배출가스의 막힘현상이 발생할 수 있다.By the way, since the bottom area of the battery is limited, it is subject to many restrictions due to the processing of the notch in the bottom of the battery. Therefore, since the arc-shaped notch can not be formed sufficiently large radius size, clogging of the exhaust gas may occur even if the notch portion is broken.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 연소 등에 의해 발생하는 전지의 내부환경의 변화에 따른 폭발을 방지하기 위해 개선된 안전수단을 포함하는 전지를 제공함에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a battery including an improved safety means for preventing an explosion caused by a change in the internal environment of the battery caused by combustion.

도 1은 본 발명에 따른 원통형 전지의 일실시예를 나타낸 일부절제도,1 is a partial cutting showing an embodiment of a cylindrical battery according to the present invention,

도 2는 도 1에서 Ⅱ-Ⅱ의 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view of II-II in FIG. 1.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10..전극조립체 11..양극판10. Electrode assembly 11..Anode plate

12..음극판 13..세퍼레이터12. Cathode plate 13. Separator

14..캡조립체 15..케이스14. Cap assembly 15. Case

16..홈부 17..확장방지부16. Groove 17. Expansion prevention

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따른 전지는 전극조립체와, 상기 전극조립체가 삽입되는 케이스와, 상기 케이스의 상부에 설치되어 상기 케이스를 밀폐하는 캡조립체와, 상기 케이스의 외주면에 형성되어 파손시 내용물질의 유출을 방지하는 안전수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.Battery according to an aspect of the present invention for achieving the above object is an electrode assembly, a case into which the electrode assembly is inserted, a cap assembly is installed on the case and seals the case, the outer peripheral surface of the case It is formed in the characterized in that it comprises a safety means for preventing the leakage of the contents in case of breakage.

게다가, 상기 안전수단은 케이스의 외주면에 길이방향으로 형성되며 그 두께가 케이스의 두께보다 얇은 홈으로 이루어지는 것이 바람직하다.In addition, the safety means is preferably formed in the longitudinal direction on the outer peripheral surface of the case is made of a groove whose thickness is thinner than the thickness of the case.

이하에서 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 원통형 전지의 일실시예를 나타낸 일부절제도를 나타내고, 도 2는 도 1에서 Ⅱ-Ⅱ의 단면도를 나타낸다.Figure 1 shows a partial ablation of an embodiment of a cylindrical battery according to the present invention, Figure 2 shows a cross-sectional view of II-II in FIG.

도 1을 참조하면, 원통형 전지(100)는 소정 폭과 길이를 갖는 직사각형의 박편으로 형성된 양극판(11)과 음극판(12)이 코어를 중심으로 교번하여 배치된 나선형의 롤 구조를 이루고 있는 전극조립체(10)를 포함한다. 상기 양극판(11)과 음극판(12) 사이에는 두 극판을 절연시키기 위한 절연부재(13)가 개재되어 있다.Referring to FIG. 1, a cylindrical battery 100 includes an electrode assembly having a spiral roll structure in which a positive electrode plate 11 and a negative electrode plate 12 formed of rectangular flakes having a predetermined width and length are alternately disposed about a core. (10). An insulating member 13 is interposed between the positive electrode plate 11 and the negative electrode plate 12 to insulate the two electrode plates.

상기 전극조립체(10)를 수용하기 위한 공간부가 마련된 케이스(15)는 원통형 전지(100)의 외형을 이루는 금속판으로서, 전기화학적 반응을 하는 상기 전극조립체(10)를 감싸고 있으며, 음극판(12)과 전기적으로 연결되어 음극단자의 역할을 수행한다.The case 15 having a space part for accommodating the electrode assembly 10 is a metal plate forming the outer shape of the cylindrical battery 100, surrounding the electrode assembly 10 for electrochemical reaction, and having a negative electrode plate 12. It is electrically connected to serve as a negative terminal.

상기 케이스(15)의 상부에는 케이스(15)와 결합하여 전해액의 누수를 방지하도록 내부를 밀폐시키는 캡조립체(14)가 결합된다.The upper part of the case 15 is coupled to the case 15 is coupled to the cap assembly 14 for sealing the inside to prevent leakage of the electrolyte.

상기 케이스(15)의 외주면에는 전지의 폭발과 내부물질의 분출을 방지하는 안전수단이 구비된다.The outer circumferential surface of the case 15 is provided with safety means for preventing the explosion of the battery and the ejection of the internal material.

상기 안전수단은 상기 케이스(15)의 외주면에 길이방향의 홈부(16)가 형성되어 이루어지는데, 이 홈부(16)는 상기 케이스(15)의 두께보다 얇게 되도록 가공되어 내부압력이 작용하면 쉽게 파단될 수 있도록 형성된다.The safety means is formed with a groove 16 in the longitudinal direction on the outer circumferential surface of the case 15, the groove 16 is processed to be thinner than the thickness of the case 15 is broken easily when the internal pressure is applied It is formed to be.

여기서, 상기 홈부(16)를 길이방향으로 형성하는 이유는 다음과 같다.Here, the reason for forming the groove 16 in the longitudinal direction is as follows.

원통형의 케이스(15)에 있어서 내부압력이 발생할 때, 원통의 원주방향의 응력은 원통의 양단이 닫혀진 경우에 원통에 생기는 길이방향의 응력에 비해 이론적으로 두배가 크다.When the internal pressure occurs in the cylindrical case 15, the stress in the circumferential direction of the cylinder is theoretically doubled as compared to the stress in the longitudinal direction generated in the cylinder when both ends of the cylinder are closed.

따라서, 상기 길이방향의 응력 방향보다는 상기 원주방향의 응력 방향으로 쉽게 원통이 파단되므로 길이방향으로 가공하는 것이 안전수단을 보다 원활히 작동하게 한다.Therefore, since the cylinder is easily broken in the circumferential stress direction rather than the stress direction in the longitudinal direction, processing in the longitudinal direction makes the safety means operate more smoothly.

상기 홈부(16)의 홈의 형태는 도 2와 같이, V자형이 바람직하다.The groove of the groove 16 is preferably V-shaped, as shown in FIG.

한편, 상기 홈부(16)의 양단부에는 라운딩 가공이 된 확장방지부(17)가 형성되어 있다.On the other hand, both ends of the groove portion 16 is formed with an expansion preventing portion 17 is rounded.

상기 홈부(16)의 양단부를 라운딩 가공하는 것은, 상기 확장방지부(17)쪽으로 원주방향의 응력이 분산되어 양단부 이상으로 파단되지 않는 효과를 얻을 수 있기 때문이다.Rounding both ends of the groove 16 is because the stress in the circumferential direction is dispersed toward the expansion preventing portion 17, so that the effect is not broken beyond both ends.

상기 안전수단은 상기 실시예에 한정되지 않고, 폭발과 내부물질이 분출되는 것을 방지하는 구조이면 그 변형 및 개량이 가능하다.The safety means is not limited to the above embodiments, and may be modified and improved as long as it is a structure that prevents explosion and internal material from being ejected.

상술한 바와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 원통형 전지의 작용을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the cylindrical battery according to an embodiment of the present invention as described above are as follows.

전지가 연소될 때 또는 과충전되거나 쇼트될 때 발생하는 가스로 인해 내부압력이 증가하게 되면, 1차로 안전변(미도시)이 작동하여 가스를 대기중으로 배출시키게 된다. 상기 안전변(미도시)이 작동한 후, 추가적으로 내부압력은 케이스(15)의 외주면에 형성된 홈부(16)를 파단시키게 된다.When the internal pressure increases due to the gas generated when the battery is burned or when it is overcharged or shorted, a safety valve (not shown) is primarily operated to discharge the gas into the atmosphere. After the safety valve (not shown) is operated, the internal pressure additionally breaks the groove 16 formed on the outer circumferential surface of the case 15.

이렇게 상기 홈부(16)를 파단시킴으로써 압력에너지가 감소하게 되고, 잔류가스도 배출되어 내부압력이 낮아지게 된다. 그리고, 상기 홈부(16)의 파단은 확장방지부(17)로 응력이 분산되어 더 이상 확장이 되지 않는다.By breaking the groove 16 in this manner, the pressure energy is reduced, and residual gas is also discharged to lower the internal pressure. In addition, the fracture of the groove 16 is not extended anymore because the stress is dispersed in the expansion preventing unit 17.

이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 전지는, 전지가 연소될 때 또는 충전조건 이상으로 과충전되거나 쇼트될 때 생성된 가스로 인한 폭발로 내부물질이 튀어나가지 않아서 안정성을 확보할 수 있고, 케이스 외주면에 홈가공을 함으로써 케이스의 안전수단이 보다 원활하게 작동할 수 있으며, 해외 각국의 안전규격을 만족시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, the battery according to the present invention, when the battery is burned or overcharged or shortened over the charging conditions, the internal material does not pop out due to the explosion caused by the generated gas, it is possible to ensure the stability, the outer surface of the case By the groove processing, the safety means of the case can operate more smoothly, there is an effect that can meet the safety standards of foreign countries.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 범위는 청구된 등록청구범위에 의하여 정해져야만 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. . Therefore, the true technical scope of the present invention will be defined by the claimed claims.

Claims

Electrode assembly;

A case into which the electrode assembly is inserted;

A cap assembly installed on an upper portion of the case to seal the case; And

Battery formed on the outer peripheral surface of the case characterized in that it comprises a safety means for preventing the leakage of the contents in case of breakage.

The method of claim 1,

The safety means is formed in the longitudinal direction on the outer circumferential surface of the case, the battery, characterized in that consisting of a groove portion thinner than the thickness of the case.

The method of claim 2,

And both end portions of the groove portion further include an expansion preventing portion that is rounded to prevent expansion of the damaged portion when the groove portion of the case is broken.