KR20050110461A - 이차 전지와 이차 전지의 캡 조립체 및 이에 사용되는안전밸브 - Google Patents

이차 전지와 이차 전지의 캡 조립체 및 이에 사용되는안전밸브 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이차 전지의 안전밸브 구조를 개선하여 다단계로 전지의 압력을 낮출 수 있도록 함으로써 전지의 수명을 극대화시킬 수 있도록, 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 위치하는 전극군을 케이스 내부에 설치하고 있는 이차 전지에 있어서, 상기 케이스 일측에 전지 내부 압력을 단계적으로 줄이는 다단계 안전밸브가 설치된 이차 전지를 제공한다.

Description

이차 전지와 이차 전지의 캡 조립체 및 이에 사용되는 안전밸브{SECONDARY BATTERY AND CAP ASSEMBLY AND SAFETY VALVE USING THE SAME}
본 발명은 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이중 안전장치를 갖춰 전지의 수명을 연장시킬 수 있도록 된 이차 전지와 이차 전지의 캡 조립체 및 이에 사용되는 안전밸브에 관한 것이다.
일반적으로 이차전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지로써, 최근들어 고에너지 밀도의 비수전해액을 이용한 고출력 이차 전지가 개발되고 있으며, 하나의 전지 셀이 팩 형태로 포장된 저용량 전지의 경우 폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같은 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 대전력을 필요로 하는 기기 예컨대, 전기 자동차 등의 모터 구동용 전원의 경우에는 상기 전지 셀을 수십 개 직렬 또는 병렬로 연결하여 대용량의 이차 전지를 구성하게 된다.
상기 이차 전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는 데, 대표적인 형상으로는 원통형, 각형을 들 수 있으며, 띠 상의 양, 음극판 사이에 절연체인 세퍼레이터(separator)를 개재하여 이를 와류 상으로 감아 전극군(또는, 젤리롤)을 형성하거나, 양극판과 음극판 및 세퍼레이터를 복수개로 적층하여 전극군을 형성한 후 이를 케이스에 내장 설치하고, 상기 케이스에 외부 단자가 형성된 캡 조립체를 설치하여 전지를 구성한다.
이러한 이차 전지의 캡 조립체는 전극군의 극판과 전기적으로 연결되는 외부단자와 케이스를 밀폐시키는 가스켓 이외에 설정된 압력 조건에서 파손되어 가스를 방출함으로써 전지의 폭발을 방지하는 안전장치를 더욱 포함한다.
즉, 이차 전지는 충방전시 과대한 전류를 검출하고 전류를 차단하는 등의 보호회로가 마련되어 있으나, 전지 사용 중 상기 보호 회로가 정상적으로 동작하지 않거나 전지의 예기치 못한 이상 반응이 일어나는 경우에는 전지 내부의 화학 반응에 따라 기체가 발생하게 되어 전지 내부에서 압력이 상승하게 되고 심한 경우 전지가 폭발, 연소되는 사태가 발생할 가능성이 있다.
이에 종래에도 일본공개공보 2000-223102호와 같이 케이스에 설치되는 캡 플레이트에 일정 압력조건에서 파손되는 압력개방밸브를 설치하여 전지의 이상 작동에 따른 폭발을 방지할 수 있는 기술이 개시되어 있다.
그러나 상기한 종래의 기술은 압력개방밸브가 단일 구조로 이루어져 설정된 압력조건에서 개방되어 가스를 전지 외부로 배출시킴에 따라 밸브 작동 후에는 외부의 공기와 수분이 전지 내부로 유입되어 전지를 사용할 수 없는 문제점이 있다.
즉, 종래 기술의 경우 이차 전지가 감당할 수 있는 적정 수준의 압력을 넘어서게 되면 바로 압력개방밸브가 터져 전지 내부의 기밀상태를 해제시킴에 따라 전지 또한 더 이상 사용할 수 없는 문제점이 있는 것이다.
이러한 문제점은 전지의 사용 수명을 줄이는 결과를 초래하게 되며, 특히 HEV용 이차 전지의 경우 고출력 대용량이 요구되므로 전지 내부에 저장하게 되는 에너지량도 현격하게 커지게 되고, 이에 따라 전지 내부압력의 변화도 커지게 되는 데, 상기와 같이 압력 변화에 따라 바로 전지의 압력개방밸브가 터져버림에 따라 요구되는 HEV용의 전지 특성을 얻을 수 없게 된다.
따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 이차 전지의 안전밸브 구조를 개선하여 다단계로 전지의 압력을 낮출 수 있도록 함으로써 전지의 수명을 극대화시킬 수 있도록 된 이차 전지와 이차 전지의 캡 조립체 및 이에 사용되는 안전밸브를 제공함에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 이차 전지는 캡 조립체에 설치되는 안전밸브가 다단계로 작동되어 전지 내부에서 자체적으로 압력을 낮출 수 있도록 함을 그 요지로 한다.
이를 위해 본 발명은
양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 위치하는 전극군을 케이스 내부에 설치하고 있는 이차 전지에 있어서,
상기 케이스 일측에 전지 내부 압력을 단계적으로 줄이는 다단계 안전밸브가 설치된 구조로 되어 있다.
여기서 상기 이차 전지는 전극군이 젤리롤 형태로 감겨 각형 또는 원통형 케이스에 설치될 수 있다.
또한, 상기 이차 전지는 HEV용 이차 전지일 수 있다.
또한, 상기 안전밸브는 케이스를 밀폐하면서 상기 전극군과 전기적으로 연결되는 단자가 구비된 캡 조립체 일측에 설치됨이 바람직하다.
또한, 상기 안전밸브는 전지 내부의 가스를 외부로 배출시키기 전까지 적어도 한단계 이상의 전지 내부 압력 강하가 이루어질 수 있도록 함이 바람직하다.
즉, 상기 안전밸브는 이차 전지의 내부 압력 상승에 따라 설정된 압력 조건에서 개방되는 적어도 하나 이상의 내부 압력판과, 상기 각 내부 압력판 사이에 마련되는 공간부, 상기 최 외측의 내부 압력판과 공간부를 사이에 두고 연결설치되고 설정된 압력 조건에서 개방되어 가스를 외부로 배출시키는 최종 압력판을 포함할 수 있다.
더욱 바람직하게는 이차 전지의 내부 압력 상승에 따라 설정된 압력 조건에서 개방되는 내부 압력판과, 이 내부 압력판과 공간부를 사이에 두고 연결설치되고 설정된 압력 조건에서 개방되어 가스를 외부로 배출시키는 최종 압력판 두 개만을 포함할 수 있다.
이에 따라 전지 내부 압력 상승에 따라 먼저 내부 압력판이 개방되면 내부 압력판과 최종 압력판 사이에 형성된 공간부에 의해 전지 내부 압력이 떨어지게 되어 전지압을 낮추면서도 전지의 기밀은 그대로 유지할 수 있게 된다.
물론, 본 발명의 안전밸브는 상기와 같이 두 개의 압력판에 한정되지 않으며, 다수개의 내부 압력판을 구비하고 각 압력판 사이에 공간부를 형성함으로써 외부와 연결된 최종 압력판이 개방되어 전지의 기밀이 해제되기 전까지 전지 내부의 압력을 다수회에 걸쳐 낮출 수 있다.
여기서 상기 안전밸브를 이루는 각 압력판은 박판구조로 전면에는 일정 압력 조건에서 개방될 수 있도록 살 두께를 얇게 형성시킨 홈부가 형성된 구조로 되어 있다.
한편, 본 발명에 따른 이차 전지의 캡 조립체는 각형 이차 전지에 적용될 수있도록, 케이스에 기밀을 유지한 상태로 결합되는 캡 플레이트와, 이 캡 플레이트에 설치되고 상기 케이스 내에 설치되는 전극군과 전기적으로 연결되는 양,음극단자, 상기 캡 플레이트 전면에 설치되어 전지 내부 압력을 단계적으로 줄이는 다단계 안전밸브를 포함한다.
또한, 원통형 이차 전지에 적용될 수 있도록 본 발명의 또다른 실시예에 따른 캡 조립체는 전지 내부의 전극군과 전기적으로 연결되는 외부 단자를 갖는 캡 플레이트와, 케이스와 캡 플레이트를 절연시키는 가스켓, 상기 캡 플레이트 내에 설치되어 전지 내부 압력을 단계적으로 줄이는 다단계 안전밸브를 포함한다.
또한, 본 발명의 안전밸브는 전지의 설정된 내부 압력 조건에 따라 개방되는 다수개의 압력판과 각 압력판 사이에 구비되어 압력판 개방시 전지의 내압을 낮추는 공간부를 포함한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 안전 밸브를 상세히 도시한 단면도이다.
상기한 도면을 참조하여 먼저 각형 이차 전지에 대해 살펴보면, 상기 이차 전지는 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 위치하는 전극군(12)과, 상기 전극군이 내장되는 공간부를 구비하는 케이스(13), 상기 케이스(13)의 개구부에 설치되어 케이스를 밀폐하는 캡 조립체(30), 상기 양,음극판과 탭(15)을 매개로 전기적으로 연결되고 상기 캡 조립체(30) 외측으로 돌출되는 양,음극단자(16,17), 상기 캡 조립체(30)에 설치되어 전지 내부 압력을 단계적으로 줄이는 다단계 안전밸브(20)를 포함한다.
상기 케이스(13)는 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 니켈이 도금된 스틸과 같은 도전성 금속으로 제작되고, 그 형상은 전극군(12)이 위치하는 내부 공간부를 가진 육면체 또는 그 이외의 형상으로 이루어진다.
본 실시예에서 상기 전극군(12)은 각각의 활물질이 집전체에 코팅되어 구성된 양극판과 음극판이 세퍼레이터을 사이에 두고 적층된 상태에서 이들이 와류상으로 감겨 형성된 젤리롤 타입으로 이루어지며, 양극판의 무지부(12a)와 음극판의 무지부(12b)가 전극군(12)의 양단에 대향 배치되어, 케이스(13)를 수직으로 세워 캡 조립체(30)가 상,하방향으로 놓여졌을 때를 기준으로 케이스(13)의 양 측면에 전극군(12)의 무지부(12a,12b)가 위치할 수 있도록 내장설치되며, 전극군(12)의 양단의 무지부(12a,12b)에 각각 설치되는 탭(15)(또는 집전판)을 매개로 캡 조립체의 양,음극단자(16,17)가 전기적으로 연결된다.
그리고 좀더 구체적으로, 상기 캡 조립체(30)는 가스켓을 매개로 상기 케이스(13) 상단에 기밀을 유지한 상태로 결합되는 캡 플레이트(32)와, 이 캡 플레이트(32) 양쪽에 설치되고 각각 탭(또는 집전판)을 매개로 전극군의 무지부(12A,12B)와 전기적으로 연결되는 양,음극단자(16,17)를 포함하며, 상기 캡 플레이트(32)의 중앙에 상기 안전밸브(20)가 배치된 구조로 되어 있다.
본 실시예에 따르면 상기 안전밸브(20)는 두 단계에 걸쳐 압력을 줄일 수 있도록 되어 있는 데, 전지가 개방되어 가스가 배출되기 전까지 전지 내부에서 압력을 단계적으로 줄일 수 있으면 특별히 이에 한정되지 않는다.
즉, 상기 안전밸브(20)는 상기 캡 플레이트(32)에 형성된 개구부(33)에 설치되어 외부와 면하고 설정된 전지의 내부 압력 조건에서 개방되어 가스를 배출시키는 최종 압력판(21)과, 상기 최종 압력판(21)과 일정 공간부(22)를 형성하면서 상기 전지의 내부와 면하며 설정된 전지의 내부 압력 조건에서 개방되는 내부 압력판(23)을 포함한다.
따라서 일차적으로 내부 압력판(23)이 압력조건에 따라 개방되면 내부 압력판과 최종 압력판(21) 사이의 공간부(22)로 가스가 유입되면서 공간부의 영역에 비례하여 전지 내부 압력은 낮아지게 되며, 최종 압력판(21)은 개방되지 않은 상태로 전지의 동작은 그대로 유지할 수 있게 된다.
여기서 상기 각 압력판(21,23)을 살펴보면 도 2에 도시된 바와 같이 최종 압력판(21)은 캡 플레이트(32)와 동일한 외측면을 이룰 수 있도록 판 형태를 이루면서 내측면에는 전지의 압력 상승시 압력판(21)이 용이하게 찢어질 수 있도록 홈부(24)를 형성하여 압력판의 살 두께를 얇게 형성시킨 구조로 되어 있다.
또한, 상기 내부 압력판(23)은 상기 최종 압력판(21)과 기밀을 유지한 상태로 결합되고 공간부(22)를 향해 볼록하게 만곡된 구조로 되어 있으며, 공간부(22)를 향하는 전면에는 압력판(23)의 살 두께를 얇게한 홈부(25)가 형성되어 전지의 압력 상승시 홈부가 용이하게 찢어질 수 있도록 되어 있다.
여기서 상기 안전밸브(20)를 이루는 각 압력판(21,23)의 두께와 홈부(24,25)의 구조와 두께에 대해서는 특별히 한정되지 않으며 전지의 특성과 이에 따른 전지의 내압 조건에 따라 다양하게 변형될 수 있다.
이하, 상기 안전밸브의 작용에 대해 살펴보면 다음과 같다.
전지의 작동 중 가스가 발생하여 내압이 상승하게 되면 상기 캡 플레이트(32)에 설치된 안전밸브(20)가 작동되어 전지의 내압을 단계적으로 낮추고 최종적으로 가스를 외부로 방출시켜 전지의 폭발을 방지하게 된다.
즉, 내압이 설정된 압력조건을 넘게 되면 일차적으로 안전밸브의 내부 압력판(23)에 형성된 홈부(25)가 찢어지면서 내부 압력판(23)이 개방된다.
내부 압력판(23)이 개방됨에 따라 전지 내부의 가스는 내부 압력판(23)을 빠져나가 내부 압력판(23)과 최종 압력판(21) 사이의 공간부(22)로 스며들게 되고 이에 따라 전지의 내부 압력은 낮아지게 된다.
따라서 전지의 내부 압력을 저하시키더라도 최종 압력판(21)은 그대로 개방되지 않아 전지의 기밀을 유지하고 있는 상태로 전지의 사용은 그대로 유지할 수 있게 된다.
이 상태에서 전지의 내부 압력이 계속 상승하여 설정된 압력 조건을 넘게 되면 최종적으로 최종 압력판(21)의 홈부(24)가 찢어지면서 최종 압력판(21)이 개방되고 전지 내부의 가스는 최종 압력판을 통해 외부로 방출되어 전지의 폭발을 방지하게 된다.
이와같이 안전밸브(20)를 다중으로 개방되도록 하여 최종적으로 가스를 전지 외부로 방출시키기 전에 전지 내부의 압력을 단계적으로 낮출 수 있게 됨으로써 전지의 사용을 보다 더 지속시킬 수 있게 된다.
한편, 본 이차 전지의 또다른 실시예로써 원통형 이차 전지를 살펴보면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 이차 전지로 원통형 이차 전지를 도시한 단면도이다.
상기한 도면에 의하면, 본 이차 전지는 양극판(41)과 음극판(42)이 세퍼레이터(43)을 사이에 두고 위치하는 전극군(40)과, 전해액과 함께 상기 전극군이 수용되며 상기 전극군과 전기적으로 연결되는 원통형의 케이스(50)와, 상기 케이스(50)의 개구부 상단에 설치되어 케이스(50)를 밀봉하고 상기 전극군과 전기적으로 연결되는 캡 조립체(60), 상기 캡 조립체(60)에 설치되어 전지 내부 압력을 단계적으로 줄이는 다단계 안전밸브(70)를 포함한다.
여기서 상기 전극군(40)은 양극판의 무지부(41a)와 음극판의 무지부(42a)가 전극군(40)의 양단에 대향 배치되어 세퍼레이터(43)를 사이에 두고 젤리롤 형태로 감아진 구조로 케이스(50)를 수직으로 세워 캡 조립체(60)가 상,하방향으로 놓여졌을 때를 기준으로 케이스(50)의 저부에 음극판(42)의 무지부(42a)가 위치하여 음극 집전판(44)을 매개로 케이스(50)와 전기적으로 연결되고, 양극판(41)의 무지부(41a)는 케이스(50) 상부에 위치하여 양극 집전판(43)과 리드(45)를 매개로 상기 캡 조립체(60)와 연결되도록 한다.
또한, 상기 캡 조립체(60)는 상기 양극판(41)과 전기적으로 연결되며 외측으로 돌출되는 양극 단자(61)가 형성된 캡 플레이트(62)와, 상기 케이스(50)와 캡 플레이트(62)를 절연시키는 가스켓(63)을 포함하며, 상기 캡 플레이트(62)의 양극 단자(61) 내측에 상기 안전밸브(70)가 설치된 구조로 되어 있다.
또한, 상기 캡 플레이트(62)에 형성되는 양극 단자(61)는 최종적으로 안전밸브(70)가 개방되었을 때, 전지 내부의 가스가 외부로 배출될 수 있도록 표면에 홀(64)이 더욱 형성된다.
본 원통형 이차전지에 적용되는 상기 안전밸브(70)는 상기 캡 플레이트(62)와 가스켓(63) 사이에 기밀을 유지한 상태로 설치되고 상기 양극 단자(61) 내측에 위치하여 설정된 전지의 내부 압력 조건에서 개방되어 가스를 배출시키는 최종 압력판(71)과, 상기 최종 압력판(71)과 일정 공간부(73)를 형성하면서 상기 전지의 내측으로 설치되고 설정된 전지의 내부 압력 조건에서 개방되는 내부 압력판(72)을 포함한다.
따라서 일차적으로 내부 압력판(72)이 압력조건에 따라 개방되면 내부 압력판(72)과 외부 압력판(72) 사이의 공간부(73)로 가스가 유입되면서 공간부(73)의 영역에 비례하여 전지 내부 압력은 낮아지게 되며, 최종 압력판(71)은 개방되지 않은 상태로 전지의 동작은 그대로 유지할 수 있게 된다.
여기서 언급한 바와 같이 상기 안전밸브(70)는 캡 플레이트(62)에 형성되는 양극 단자(61) 내측에 위치하게 되므로 외부 환경으로부터 각 압력판(71,72)이 보호될 수 있게 된다.
상기 각 압력판을 살펴보면, 최종 압력판(71)은 캡 플레이트(62)에서 외측으로 돌출형성되는 양극 단자와(61) 대응되도록 외측으로 돌출 형성되고, 절곡되는 부위의 내측 모서리 부위에 전지의 압력 상승시 압력판이 용이하게 찢어질 수 있도록 홈부(74)를 형서하여 압력판의 살 두께를 얇게 형성시킨 구조로 되어 있다.
또한, 상기 내부 압력판(72)은 상기 최종압력판과 가스켓 사이에 기밀을 유지한 상태로 결합되고 최종 압력판(71)과의 사이의 공간부(73)를 향해 볼록하게 만곡된 구조로 되어 있으며, 공간부(73)를 향하는 전면에는 압력판의 살 두께를 얇게한 홈부(75)가 형성되어 전지의 압력 상승시 홈부가 용이하게 찢어질 수 있도록 되어 있다.
여기서 상기 압력밸브(70)를 이루는 각 압력판(71,72)의 두께와 홈부(74,75)의 구조와 두께에 대해서는 특별히 한정되지 않으며 전지의 특성과 이에 따른 전지의 내압 조건에 따라 다양하게 변형될 수 있다.
이에 따라 상기 원통형 이차 전지의 내압이 상승하여 설정된 압력을 넘게 되면 일차적으로 내부 압력판(72)의 홈부(75)가 찢어지면서 내부 압력판(72)이 개방되어 전지 내부의 가스가 공간부(73)로 빠져나가게 되고 따라서 전지의 내압은 낮아지게 된다.
물론, 내부 압력판(72)이 개방되더라도 최종 압력판(71)은 개방되지 않은 상태로 전지는 그대로 사용될 수 있게 된다.
이 상태에서 전지의 내압이 상승하여 설정된 압력 조건을 넘게 되면 최종 압력판(71)의 홈부(74)가 찢어지면서 전지 내부의 가스를 외부로 방출시키게 되고, 최종 압력판(71)으로부터 방출되는 가스는 캡 플레이트(62)의 양극단자(61)에 형성된 홀(64)을 통해 빠져나가게 된다.
이상과 같은 본 발명의 이차 전지와 전지 모듈은, 고출력/대용량을 요구받는 HEV용 전지로서 효과적으로 사용될 수 있으나, 반드시 그 용도가 HEV용으로만 한정되는 것은 아니다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
이와 같이 본 실시예에 따르면, 가스를 외부로 방출하지 않고 전지의 압력을 전지 내부에서 자체적으로 낮출 수 있도록 함으로써 전지의 안정성을 확보함과 더불어 전지의 수명을 연장시킬수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 단면도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 안전 밸브를 상세히 도시한 단면도,
도 3은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 단면도이다.

Claims (16)

  1. 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 위치하는 전극군을 케이스 내부에 설치하고 있는 이차 전지에 있어서,
    상기 케이스 일측에 전지 내부 압력을 단계적으로 줄이는 다단계 안전밸브가 설치된 이차 전지.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 안전밸브는 케이스를 밀폐하면서 상기 전극군과 전기적으로 연결되는 단자가 구비된 캡 조립체 일측에 설치되는 이차 전지.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 안전밸브는 이차 전지의 내부 압력 상승에 따라 설정된 압력 조건에서 개방되는 적어도 하나 이상의 내부 압력판과, 상기 각 내부 압력판 사이에 마련되는 공간부, 상기 최 외측의 내부 압력판과 공간부를 사이에 두고 연결설치되고 설정된 압력 조건에서 개방되어 가스를 외부로 배출시키는 최종 압력판을 포함하는 이차 전지.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 압력판은 전면에 일정 압력 조건에서 개방될 수 있도록 살 두께를 얇게 형성시킨 홈부가 형성된 이차 전지.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 전극군이 젤리롤 형태로 감기고 상기 케이스는 각형을 이루는 이차 전지.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 전극군이 젤리롤 형태로 감기고 상기 케이스는 원통형을 이루는 이차 전지.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 이차 전지는 HEV용인 이차 전지.
  8. 각형을 이루는 이차 전지의 케이스에 기밀을 유지한 상태로 결합되는 캡 플레이트와, 이 캡 플레이트에 설치되고 상기 케이스 내에 설치되는 전극군과 전기적으로 연결되는 양,음극단자, 상기 캡 플레이트 전면에 설치되어 전지 내부 압력을 단계적으로 줄이는 다단계 안전밸브를 포함하는 이차 전지의 캡 조립체.
  9. 원통형을 이루는 이차 전지의 케이스에 기밀을 유지한 상태로 결합되고 전지 내부의 전극군과 전기적으로 연결되는 외부 단자를 갖는 캡 플레이트와, 상기 캡 플레이트에 설치되어 전지 내부 압력을 단계적으로 줄이는 다단계 안전밸브를 포함하는 이차 전지의 캡 조립체.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 안전밸브는 상기 캡 플레이트에 형성되는 외부 단자 내측에 위치하고, 상기 외부 단자는 일측에 홀이 형성되어 가스를 배출시킬 수 있도록 된 이차 전지의 캡 조립체.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 안전밸브는 외부와 면하고 설정된 전지의 내부 압력 조건에서 개방되어 가스를 배출시키는 최종 압력판과, 상기 최종 압력판과 일정 공간부를 형성하면서 상기 전지의 내부와 면하며 설정된 전지의 내부 압력 조건에서 개방되는 내부 압력판을 포함하는 이차 전지의 캡 조립체.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 압력판은 전면에 일정 압력 조건에서 개방될 수 있도록 살 두께를 얇게 형성시킨 홈부가 형성된 이차 전지의 캡 조립체.
  13. 전지의 설정된 내부 압력 조건에 따라 차례로 개방되는 다수개의 압력판과 각 압력판 사이에 구비되어 압력판 개방시 전지의 내압을 낮추는 공간부를 포함하는 이차 전지의 안전 밸브.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 안전밸브는 전지 내부의 가스를 외부로 배출시키기 전까지 적어도 한단계 이상 전지 내부 압력을 낮추도록 된 이차 전지의 안전 밸브.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 안전판은 전지의 내부 압력 상승에 따라 설정된 압력 조건에서 개방되는 적어도 하나 이상의 내부 압력판과, 설정된 압력 조건에서 개방되어 가스를 외부로 배출시키는 최종 압력판을 포함하는 이차 전지의 안전 밸브.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 압력판은 전면에 일정 압력 조건에서 개방될 수 있도록 살 두께를 얇게 형성시킨 홈부가 형성된 이차 전지의 안전 밸브.
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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4973910B2 (ja) * 2006-02-15 2012-07-11 株式会社デンソー 電池
FR2913530B1 (fr) * 2007-03-09 2009-06-05 Accumulateurs Fixes Terminal electrique pour accumulateur etanche.
JP2009224228A (ja) * 2008-03-17 2009-10-01 Toshiba Corp 電池モジュール及び電池パック
JP5490406B2 (ja) 2008-12-27 2014-05-14 三洋電機株式会社 車両用の電源装置
KR101036089B1 (ko) * 2010-01-27 2011-05-19 에스비리모티브 주식회사 절연 백을 갖는 이차전지
CN101923023B (zh) * 2010-05-17 2012-07-11 张天任 一种蓄电池壳开口强度检测仪
KR101191657B1 (ko) * 2010-07-19 2012-10-17 에스비리모티브 주식회사 전지 모듈
KR101863091B1 (ko) 2011-11-24 2018-06-01 삼성에스디아이 주식회사 이차전지
KR101908583B1 (ko) * 2012-06-28 2018-10-17 에스케이이노베이션 주식회사 가스 포집 및 배출이 용이한 이차전지모듈
JP6094589B2 (ja) * 2012-09-26 2017-03-15 三洋電機株式会社 密閉型電池
JP6122947B2 (ja) * 2013-04-16 2017-04-26 株式会社ソーデナガノ 電池ケース
CN103560218B (zh) * 2013-10-16 2016-01-13 广州力柏能源科技有限公司 电池安全阀装置及其电池及其制作方法
US9355837B2 (en) 2014-09-25 2016-05-31 Micron Technology, Inc. Methods of forming and using materials containing silicon and nitrogen
KR102371193B1 (ko) * 2015-08-10 2022-03-07 삼성에스디아이 주식회사 이차전지
KR102263423B1 (ko) * 2017-03-23 2021-06-11 주식회사 엘지에너지솔루션 안전벤트의 이탈을 방지하는 가이드 부재를 포함하는 캡 어셈블리
CN111587497A (zh) * 2017-12-14 2020-08-25 三星Sdi株式会社 圆柱形二次电池
DE102020214132B4 (de) * 2020-11-10 2022-06-23 Gerd Schollenberger Batteriezellverschlussleiste für eine Batteriezelle in prismatischer oder in Pouch-Bauweise, sowie Batteriezelle

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2701381B2 (ja) 1988-10-28 1998-01-21 日本電池株式会社 密閉型鉛蓄電池
DE69314088T2 (de) * 1992-06-04 1998-01-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd Positivelektrode für Lithium-Sekundärbatterie und Verfahren zu seiner Herstellung und eine nichtwässrige Elektrolyte Lithium-Sekundärbatterie unter Verwendung derselben
WO1997016859A1 (en) * 1995-10-31 1997-05-09 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Explosion-proof seal plate for enclosed type cell and production method thereof
JPH10188934A (ja) 1996-12-24 1998-07-21 Sony Corp 円筒形電池
JPH10247483A (ja) 1997-03-04 1998-09-14 Mitsubishi Cable Ind Ltd 密閉型電池の安全構造
JPH11162435A (ja) 1997-09-29 1999-06-18 Sanyo Electric Co Ltd 安全弁を備える密閉型蓄電池
JP2000082457A (ja) 1998-09-04 2000-03-21 Toyo Kohan Co Ltd 電気電子機器・部品用安全装置、それを用いた密閉型電池の安全装置及びそれを用いた密閉型電池
JP3734210B2 (ja) 1999-01-27 2006-01-11 Necトーキン栃木株式会社 密閉型電池
US6468692B1 (en) * 1999-06-08 2002-10-22 Ngk Insulators, Ltd. Lithium secondary battery with sealed casing members
JP2001185113A (ja) 1999-12-28 2001-07-06 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd 密閉型非水電解液二次電池
JP2002056836A (ja) 2000-08-11 2002-02-22 Denso Corp 電 池
JP4154888B2 (ja) 2001-12-03 2008-09-24 日産自動車株式会社 電池モジュール及び電池モジュールを備えた車両
JP4104363B2 (ja) 2002-03-29 2008-06-18 三洋電機株式会社 密閉型電池
JP2003297323A (ja) 2002-04-04 2003-10-17 Alps Electric Co Ltd 二次電池の安全装置
JP2003346761A (ja) * 2002-05-22 2003-12-05 Sony Corp 角型密閉式電池
JP4463529B2 (ja) * 2003-11-10 2010-05-19 Necトーキン株式会社 二次電池

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