KR20060112035A - 이차 전지와 이에 사용되는 안전장치 - Google Patents

이차 전지와 이에 사용되는 안전장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20060112035A
KR20060112035A KR1020050034389A KR20050034389A KR20060112035A KR 20060112035 A KR20060112035 A KR 20060112035A KR 1020050034389 A KR1020050034389 A KR 1020050034389A KR 20050034389 A KR20050034389 A KR 20050034389A KR 20060112035 A KR20060112035 A KR 20060112035A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
case
sealant
secondary battery
electrode group
stress concentration
Prior art date
Application number
KR1020050034389A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100684724B1 (ko
Inventor
전상은
김재경
윤혜원
유석윤
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성에스디아이 주식회사 filed Critical 삼성에스디아이 주식회사
Priority to KR1020050034389A priority Critical patent/KR100684724B1/ko
Priority to US11/404,474 priority patent/US7718306B2/en
Priority to JP2006120992A priority patent/JP4686399B2/ja
Priority to CNB2006100770469A priority patent/CN100502125C/zh
Publication of KR20060112035A publication Critical patent/KR20060112035A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100684724B1 publication Critical patent/KR100684724B1/ko
Priority to US12/027,949 priority patent/US7935436B2/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30Arrangements for facilitating escape of gases
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
    • H01M50/172Arrangements of electric connectors penetrating the casing
    • H01M50/174Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells
    • H01M50/178Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells for pouch or flexible bag cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/342Non-re-sealable arrangements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543Terminals
    • H01M50/547Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells
    • H01M50/55Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells on the same side of the cell
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543Terminals
    • H01M50/552Terminals characterised by their shape
    • H01M50/553Terminals adapted for prismatic, pouch or rectangular cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

본 발명은 이차 전지에 있어서 이차 전지의 안전밸브 구조를 개선하여 설치가 용이하고 제조가 간단하도록, 세퍼레이터와 이 세퍼레이터 양면에 배치되는 양극판과 음극판을 포함하는 전극군과, 상기 전극군의 각 극판에 전기적으로 연결되는 리드, 상기 전극군이 수납되도록 내부에 공간부를 구비하고 상기 전극군에 연결된 리드가 외측으로 노출되도록 밀봉되며 내면은 전기적으로 절연된 케이스, 상기 리드에 설치되고 상기 케이스와 부착되어 케이스와 리드 사이를 밀봉하며 일측에 케이스 내부압에 의한 파손되어 가스를 배출하는 응력집중부가 형성된 실런트를 포함하는 이차 전지를 제공한다.
리드, 케이스, 실런트, 노치, 미부착영역

Description

이차 전지와 이에 사용되는 안전장치{SECONDARY BATTERY AND SAFETY DEVICE USING THE SAME}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 조립된 상태를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 이차 전지를 개략적으로 도시한 평면도이다.
본 발명은 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내부에서 발생되는 가스를 용이하게 방출할 수 있도록 된 이차 전지와 이에 사용되는 안전장치에 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 전 자기기에 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 다양한 형태로 제조가 가능한데, 대표적인 형상으로는 파우치형이나 원통형, 각형을 들 수 있으며, 파우치형의 경우 그 형상이 비교적 자유롭고 무게가 가벼워서 최근들어 슬림과 경량화되는 휴대용 전자 기기용으로 많이 사용되고 있다.
여기서 파우치형의 이차 전지의 경우 상기 케이스는 후막의 금속재로 성형한 원형이나 각형과는 달리 박막의 금속 필름과 그 양면에 절연성 필름이 부착되어 자유롭게 구부림이 가능한 구조로 되어 있으며 내부에는 상기 전극군이 수용가능한 공간부가 형성되어 있으며 상기 공간부의 가장자리를 따라서는 열융착되는 밀폐면이 제공된다.
한편, 상기 이차 전지는 과충전으로 내부의 전압이 상승하면, 가스가 발생하여 팽창, 폭발할 염려가 있게 된다. 특히 리튬 이온 전지는 과충전으로 액체 전해질이 분해되면서 이산화탄소나 일산화탄소 등의 가스를 방출하고, 이에 따라 전지의 내부 압력을 상승시키는 문제가 있다. 또한 과방전이나 단락 등에 의해 과전류가 흐르면 전지 내부의 온도가 상승하여 액체 전해질이 기체로 변하게 되고, 이에 따라 전지 내부의 압력 및 온도가 상승하게 되고, 특히 발화의 위험성이 있어 안전에 큰 문제가 있어 왔다.
뿐만 아니라, 상기와 같은 이차 전지는 충전 시의 온도 조건과 사용시의 온 도 조건을 지켜야 안전하게 사용할 수 있는 데, 사용 환경이 가혹한 경우, 즉 충방전 시의 온도가 지나치게 높거나, 전지가 사용되는 기기의 작동온도가 지나치게 높으면, 이러한 외부의 온도 조건이 전지의 온도를 증대시켜 폭발이나 발화를 유발할 수 있다.
따라서, 실제 이러한 이차전지의 안전성 문제로 인해 완성된 전지를 시중에 유통시키기 전에 과충전 및 강제 방전 등의 안전성 시험 뿐 아니라, 고온 보존(high temperature storage)시험, 열충격(thermal shock)시험, 열폭로(thermal exposure)시험 등 다양한 열적 안전성 시험을 하게 된다. 이러한 열적 안전성 시험은 전지를 다양한 온도 조건에 수십분 내지 수십시간 방치하는 것인데, 이 때, 전지의 폭발, 발화가 없어야 하며, 극한 경우에 전지의 밀봉이 해제되어 폭발 및 발화를 방지하여야 한다.
이러한 이차 전지의 안전 문제를 해결하려는 시도는 이제까지 매우 다양하게 진행되어 오고 있는 데, 특히 전지 케이스에 안전변을 설치하여 내부의 가스를 제거하는 기술이 많이 개발되어 오고 있다. 이에 따라, 각형 또는 원통형의 캔을 전지 케이스로 사용하는 캔형 이차전지는 캡 플레이트나 캔 자체에 다양한 구조의 안전변을 설치하여 전지 내부의 온도나 압력이 상승했을 때에 전지가 파열되지 않도록 한다. 그러나, 파우치형 이차전지의 경우에는 전지 케이스 자체가 유연성 소재로 이루어져 있기 때문에, 상기 캔형 전지와 같은 안전변 구조를 케이스에 설치하기 곤란한 문제가 있다.
따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 파우치형 이차 전지에 있어서 이차 전지의 안전밸브 구조를 개선하여 설치가 용이하고 제조가 간단한 이차 전지와 이에 사용되는 안전장치를 제공함에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 이차 전지는 세퍼레이터와 이 세퍼레이터 양면에 배치되는 양극판과 음극판을 포함하는 전극군, 상기 전극군의 각 극판에 전기적으로 연결되는 리드, 상기 전극군이 수납되도록 내부에 공간부를 구비하고 상기 전극군에 연결된 리드가 외측으로 노출되도록 밀봉되며 내면은 전기적으로 절연된 케이스, 상기 리드에 설치되고 상기 케이스와 부착되어 케이스와 리드 사이를 밀봉하며 일측에 케이스 내부압에 의한 파손되어 가스를 배출하는 응력집중부가 형성된 실런트를 포함한다.
여기서 상기 케이스는 파우치형 케이스임이 바람직하다.
상기 실런트는 케이스와 리드 재질에 밀접하게 접할 수 있는 재질이면 특별히 한정되지 않는다.
본 발명에 따르면 상기 실런트에 형성되는 응력집중부는 실런트의 케이스 내측부분에서 중앙부로 형성되는 노치로 이루어질 수 있다.
이에 따라 상기 실런트와 케이스를 부착시키는 경우 실린터에 형성된 노치 부분에서는 케이스와의 접착 폭이 감소하게 된다. 따라서 실런트의 내측면 중 상기 케이스 내부에서 외부를 향하여 단면적이 변화되는 노치에서 응력집중이 일어나 노치 부분이 파손되면서 케이스 내부 가스가 방출될 수 있게 된다.
여기서 상기 실런트는 중앙을 기준으로 케이스의 내측과 외측에 위치하는 실런트의 양 면에 노치가 대향되게 형성될 수 있다.
또한, 상기 노치는 호형태로 형성될 수 있으며 바람직하게는 내측으로 갈수록 뾰족하게 형성될 수 있다.
여기서 상기 실런트에 형성되는 노치의 파손압은 노치의 형성깊이에 따라 상이할 수 있으며 노치의 형성깊이에 대해서는 특별히 한정되지 않는다.
한편, 본 발명은 상기 응력집중부가 상기 케이스와 실런트 사이의 부착면의 폭을 일측에서 감소시킴으로서 얻어지는 구조일 수 있다.
이를 위한 본 발명의 응력집중부는 상기 실런트의 케이스 부착면에서 실런트의 케이스 내측부에서 중앙부쪽으로 형성되는 미부착영영으로 이루어질 수 있다.
이에 따라 실런트와 케이스 사이의 미부착영역에서는 실런트와 케이스 사이의 접착 폭이 작아져 이 곳에서 응력집중에 의한 파손이 이루어질 수 있게 된다.
또한, 상기 미부착영역은 실런트의 중앙을 기준으로 케이스의 내측과 외측에 위치하는 실런트의 양 면에 대향 형성될 수 있다.
또한, 상기 실런트의 파손압은 실런트에 형성되는 미부착영역의 깊이에 따라 달라질 수 있으며 상기 미부착영역의 형성 깊이에 대해서는 특별히 한정되지 않는다.
한편, 본 발명에 따른 이차전지의 안전장치는 케이스 내부에 삽입되는 전극군에 연결된 리드에 설치되고 상기 케이스의 밀봉부와 접착되는 실런트와, 상기 실런트의 일측에 형성되어 케이스 내부압에 의한 파손되어 가스를 배출하는 응력집중 부를 포함한다.
여기서 상기 응력집중부는 응력집중부는 실런트의 케이스 내측부분에서 중앙부로 형성되는 노치로 이루어질 수 있으며, 상기 실런트의 케이스 부착면에서 실런트의 케이스 내측부에서 중앙부쪽으로 형성되는 미부착영영으로 이루어질 수 있다.
여기서 상기 이차 전지는 소형 가전제품 이외에 HEV(하이브리드 전기 자동차), EV(전기 자동차), 무선 청소기, 전동 자전거, 전동 스쿠터 등과 같이 모터를 사용하여 작동하는 기기에 있어, 해당 기기의 모터를 구동하기 위한 에너지원으로서 사용될 수 있다
이하, 첨부한 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 당업자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이다.
상기한 도면에 의하면 본 실시예에 따른 파우치형 이차 전지(10)는 세퍼레이터(24)와 이 세퍼레이터(24) 양면에 배치되는 양극판(22)과 음극판(23)을 포함하는 전극조립체(21)를 젤리롤 형태로 감은 전극군(20)과, 이 전극군(20)이 수납되는 파우치 케이스(30)를 포함한다.
도면에서 상기 전극군(20)은 양극판(22)과 음극판(23)이 세퍼레이터(24)를 개재하여 권취된 젤리롤 형태로 구비되어 있으나 반드시 이에 한정된 것은 아니며, 예컨대 양극판(22)과 음극판(23)이 세퍼레이터(24)를 개재하여 적층된 적층형 구조로 구비될 수 있다. 이는 이하 설명될 모든 실시예에서 동일하게 적용된다.
또한, 상기 전극군(20)을 이루는 각 극판(22,23)은 외측으로 각 극판과 전기적으로 연결되는 리드(25,26)가 돌출설치된다.
상기 리드(25,26)는 파우치 케이스(30) 외측으로 인출될 수 있도록 충분한 길이로 형성되며 케이스(30)와 대응되는 부위에는 본 실시예에 따른 실런트(27)가 부착된 구조로 되어 있다.
상기 실런트(27)는 후술하는 파우치 케이스(30)와 각 리드(25,26) 간의 단락을 방지하고 기밀을 유지하기 위해 일반적으로 사용되는 것으로, 접착면을 갖는 절연성 수지재로 이루어질 수 있으며 본 실시예에 따르면 상기 실런트(27)는 안전장치로서의 기능을 수행할 수 있으며 이에 대해서는 뒤에 다시 상세하게 설명하도록 한다.
상기와 같은 전극군(20)은 내부에 공간부(33)를 구비한 파우치 케이스(30)에 수납되는 데, 상기 파우치 케이스(30)는 도 1에 도시된 바와 같이 공간부(33)를 구비하도록 오목하게 형성된 케이스 본체(31)와, 상기 케이스 본체(31)를 덮어 상기 공간부(33)를 밀봉하는 파우치 커버(32)로 이루어진다. 상기 파우치 커버(32)는 그 일단이 상기 케이스 본체(31)로부터 연장되어 형성되고 상기 케이스 본체(31)에는 사기 파우치 커버(32)와의 접합을 위한 플랜지가 상기 공간부(33)의 주변으로 형성되는 데 이 플랜지에 상기 파우치 커버(32)가 접합되어 밀봉부(34)를 형성하게 된다.
상기 파우치 케이스(30)의 형상은 반드시 상기한 바에 한정되는 것은 아니며, 도면으로 나타내지는 않았지만, 일면이 개구된 주머니 형상의 파우치 케이스에 전극군을 수납하고 그 개구부를 밀봉하는 방식에도 적용될 수 있다.
이하 설명에서는 도 1에서와 같이 케이스 본체(31)와 파우치 커버(32)를 구비한 파우치 케이스(30)를 중심으로 설명하도록 한다.
또한, 상기한 구조의 파우치 케이스(30)는 금속재와 수지재가 혼합된 박판으로 이루어질 수 있는 데, 알루미늄과 같은 금속 박판의 내측면으로 폴리머 수지인 변성 폴리프로필렌 등이 열접착층을 이루고 외측??면으로는 나일론이나 폴리에틸렌테레프탈레이트와 같은 외장용 수지재를 상기 열접착층을 개재하여 압착한 복합재로 형성될 수 있다. 이에 따라 상기 파우치 케이스(30)는 상기 케이스 본체(31)와 파우치 커버(32)의 열접착층들이 서로 맞닿도록 한 상태에서 열압착에 의해 밀봉될 수 있다.
이에 상기 파우치 케이스(30)가 조립되면 파우치 케이스(30)의 가장자리를 따라 밀봉부(34)가 형성되고 이 밀봉부(34)의 외측으로 전극군(20)의 양극판(22)과 음극판(23)에 연결되는 두 개의 리드(25,26)가 인출된다. 그리고 상기 각 리드(25,26)에 부착된 실런트(27)가 상기 밀봉부(34)에 걸쳐지도록 위치된다.
이때 상기 실런트(27)는 도 2에 도시된 바와 같이 리드(25,26)의 길이방향을 따라 실런트(27)의 양 단부가 상기 밀봉부(34)의 외측으로 노출되도록 구비될 수 있고, 도면으로 도시되지는 않았지만 상기 밀봉부(34)를 벗어나지 않도록 즉, 그 길이가 상기 밀봉부(34)의 너비보다 작도록 구비될 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 상기 실런트(27)는 상기 밀봉부(34)를 이루는 파우치 케이스(30)와의 부착면(B)에 중앙을 중심으로 내측면과 외측면에서 중앙쪽으로 노치(28)가 형성된 구조로 되어 있다.
이는 내부 단락 등에 의해 전지의 내압이 상승하였을 경우에 상기 실런트(27)와의 부착되는 밀봉부(34)의 부착면(B) 중에서 상기 실런트(27)의 노치(28) 부분이 먼저 파열될 수 있도록 하기 위함이다.
상기 노치(28)는 단면적이 급격하게 변화되는 지점을 의미하는 것으로, 상기 리드(25,26)의 폭방향을 따라 노치(28) 부분에서 급격하게 실런트(27)의 폭이 줄어들게 된다.
본 실시예에서 상기 노치(28)는 내측 선단이 뾰족하도록 "V"자형태로 형성된다.
또한, 본 실시예에 따르면 상기 노치(28)는 파우치 케이스(30)를 기준으로 케이스(30)의 내측에 대응되는 면과 외측에 대응되는 면에 동일한 크기로 대향 형성된다.
이에 따라 도 2에 도시된 바와같이, 실런트(27)와 파우치 케이스(30)의 밀봉부(34)와의 부착면(B)에서 노치가 형성된 면은 그 폭이 줄어들게 된다.
한편, 도 3은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 이차 전지(10)를 개략적으로 도시한 평면도로, 상기한 도면을 참조하여 상기 실런트의 다른 실시예를 살펴보면 다음과 같다. 이하 설명에서 동일한 구성요소에 대해서는 도 1에 기재된 도면부호를 참조하였다.
상기한 도면에 의하면 본 실시예에 따른 이차 전지(10)는 세퍼레이트와 이 세퍼레이터(24) 양면에 배치되는 양극판(22)과 음극판(23)을 포함하는 전극군(20), 상기 전극군(20)의 각 극판에 전기적으로 연결되는 리드(25,26), 상기 전극군(20)이 수납되도록 내부에 공간부(33)를 구비하고 상기 전극군(20)에 연결된 리드(25,26)가 외측으로 노출되도록 밀봉되며 내면은 전기적으로 절연된 파우치 케이스(30), 상기 리드(25,26)에 설치되고 상기 파우치 케이스(30)와 부착되어 파우치 케이스(30)와 리드(25,26) 사이를 밀봉하는 실런트(29)를 포함하며, 상기 실런트(29)와 케이스(30)의 밀봉부(34) 사이의 부착면(B)에 실런트(29)의 케이스(30) 내측부에서 중앙부쪽으로 형성되는 노치 형태의 미부착영역(N)이 구비된 구조로 되어 있다.
즉, 실런트(29)와 이에 부착되는 케이스(30)의 밀봉부(34) 사이의 부착면(B)에는 미부착영역(N)이 마련되며 상기 미부착영역(N)은 케이스(30)의 내측에서 상기 실런트(29)의 중앙부를 향하여 노치 형태를 이루는 구조로 되어 있다.
상기 노치 형태의 미부착영역(N)은 외측으로 내측 선단으로 갈수록 끝이 뾰족한 "V"자 형태로 이루어짐이 바람직하다.
또한, 본 실시예에 따르면 도 3에 도시된 바와 같이 상기 미부착영역(N)은 파우치 케이스(30)를 기준으로 케이스(30)의 내측과 외측에서 중앙을 향해 동일한 크기로 대향 형성된다.
이에 따라 상기 미부착영역(N)에서는 실런트(29)의 다른 영역과 달리 케이스(30)의 밀봉부(34)와의 접착폭이 작아져 전지의 내압 발생시 이 곳에서 응력집중현상이 발생되어 먼저 파열될 수 있는 것이다.
여기서 상기 실런트(29)의 파손압은 실런트(29)에 형성되는 미부착영역(N)의 형성 깊이에 따라 달라질 수 있으며 상기 미부착영역(N)의 형성 깊이에 대해서는 특별히 한정되지 않는다.
한편, 상기 실런트(29)와 케이스(30)의 밀봉부(34)와의 부착면(B)에서 노치 형태의 미부착영역(N)을 형성하기 위해서는 다양한 방법이 적용될 수 있으며, 예컨대 케이스의 밀봉부와 상기 실런트를 가압하여 열부착시키기 위한 프레스의 가압면에 상기 미부착영역에 대응되는 노치 형태의 홈이 형성되어 상기 프레스를 실런트의 부착면에 가압하게 되면 상기 프레스의 홈 형성부분에서는 실런트와 케이스 사이의 부착이 이루어지지 않아 미부착영역이 형성될 수 있다. 물론 이러한 구조 이외에 미부착영역을 형성시키기 위한 다양한 구조가 적용될 수 있으며 이 모두 본 발명의 진정한 정신에 속한다 할 것이다.
이하, 본 발명의 작용에 대해 도 1과 도 2와 같이 실런트(27)에 노치(28)가 형성된 구조를 예로서 설명하도록 한다.
파우치 케이스(30)에 전극군(20)을 내장하고 케이스 본체(31)에 파우치 커버(32)를 마주하여 열접합시키게 되면 케이스 본체(31)의 플랜지를 따라 밀봉부(34)가 형성되면서 케이스(30)가 밀봉된다.
그리고 상기 전극군(20)에 연결되어 상기 케이스(30) 외측으로 노출되는 리드(25,26)는 리드(25,26) 외측에 설치된 실런트(27)가 상기 케이스(30)의 밀봉부(34)와 접합되면서 리드(25,26)와 케이스(30) 사이의 기밀을 유지하게 된다.
여기서 상기 실런트(27)는 자체적으로 리드(25,26)의 길이방향을 따라 양 측면이 내측으로 노치(28)가 형성되어 있는 구조로 노치(28)가 형성된 부분에서는 상 기 케이스(30)의 밀봉부(34)와의 부착영역이 노치(28)가 형성된 면적만큼 줄어들게 된다.
이 상태에서 이차 전지(10)의 과충방전지이나 고온 사용에 따라 전지 내부에서 가스가 발생하게 되면 전지의 내압이 상승하게 되어 케이스(30)가 외측으로 팽창하게 된다.
이때 상기 실런트(27)의 노치(28) 형성부분에 전지 내압 상승에 따른 응력이 집중적으로 가해져 노치(28) 부분에서 파열이 발생된다.
따라서 전지 내부 가스는 파열된 노치(28) 형성부분을 통해 외부로 배출되어 전지의 발화나 폭발을 방지할 수 있게 되는 것이다.
이와같이 실런트(27)의 구조를 개선하여 실런트(27)가 안전밸브와 같이 작동되도록 함으로서 원하는 조건에서 전지 내부 가스를 용이하게 배출하여 전지의 신뢰성을 높일 수 있게 된다.
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 발명에 따른 이차 전지는 적절한 내부 가스 방출을 통해 전지의 내부압 상승에 따른 열폭주나 전지의 폭발 및 발화를 방지하고 전지의 안전성을 확보할 수 있게 된다.
또한, 간단한 구조로 이차 전지에 안전장치를 구비할 수 있게 된다.
또한, 안전장치의 작동 신뢰성을 확보할 수 있게 된다.

Claims (18)

  1. 세퍼레이터와 이 세퍼레이터 양면에 배치되는 양극판과 음극판을 포함하는 전극군과,
    상기 전극군의 각 극판에 전기적으로 연결되는 리드,
    상기 전극군이 수납되도록 내부에 공간부를 구비하고 상기 전극군에 연결된 리드가 외측으로 노출되도록 밀봉되며 내면은 전기적으로 절연된 케이스,
    상기 리드에 설치되고 상기 케이스와 부착되어 케이스와 리드 사이를 밀봉하며 일측에 케이스 내부압에 의한 파손되어 가스를 배출하는 응력집중부가 형성된 실런트
    를 포함하는 이차 전지.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 응력집중부는 상기 실런트의 케이스 내측부분에서 중앙부로 형성되는 노치로 이루어지는 이차 전지.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 응력집중부는 중앙을 기준으로 케이스의 내,외측 양면에서 중앙을 향해 대향 형성되는 노치로 이루어지는 이차 전지.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 노치는 원호형태로 이루어지는 이차 전지.
  5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 노치는 내측 선단으로 갈수록 뾰족한 구조의 이차 전지.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 케이스는 파우치로 이루어지는 이차 전지.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 응력집중부는 상기 실런트의 케이스 부착면에 형성되는 미부착영역으로 이루어지는 이차 전지.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 미부착영역은 케이스 내측부에서 중앙부쪽으로 형성되는 이차 전지.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 미부착영역은 상기 실런트의 중앙을 기준으로 케이스의 내,외측에서 중앙부쪽으로 형성되는 이차 전지.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 미부착영역은 원호형태를 이루는 이차 전지.
  11. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 미부착영역은 내측 선단으로 갈수록 뾰족한 구조의 이차 전지.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 이차 전지는 모터 구동용인 이차 전지.
  13. 전극군에 연결된 리드에 설치되고 상기 전극군이 내장되는 케이스의 밀봉부와 접착되는 실런트와, 상기 실런트의 일측에 형성되어 케이스 내부압에 의한 파손되어 가스를 배출하는 응력집중부를 포함하는 이차 전지의 안전장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 응력집중부는 상기 실런트의 케이스 내측부분에서 중앙부로 형성되는 노치로 이루어지는 이차 전지의 안전장치.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 응력집중부는 중앙을 기준으로 케이스의 내,외측 양면에서 중앙을 향해 대향 형성되는 노치로 이루어지는 이차 전지의 안전장치.
  16. 제 13 항에 있어서, 상기 응력집중부는 상기 실런트의 케이스 부착면에 형성되는 미부착영역으로 이루어지는 이차 전지의 안전장치.
  17. 제 13 항에 있어서, 상기 미부착영역은 케이스 내측부에서 중앙부쪽으로 형성되는 이차 전지의 안전장치.
  18. 제 13 항에 있어서, 상기 미부착영역은 상기 실런트의 중앙을 기준으로 케이 스의 내,외측에서 중앙부쪽으로 형성되는 이차 전지의 안전장치.
KR1020050034389A 2005-04-26 2005-04-26 이차 전지와 이에 사용되는 안전장치 KR100684724B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050034389A KR100684724B1 (ko) 2005-04-26 2005-04-26 이차 전지와 이에 사용되는 안전장치
US11/404,474 US7718306B2 (en) 2005-04-26 2006-04-13 Rechargeable battery with gas release safety vent
JP2006120992A JP4686399B2 (ja) 2005-04-26 2006-04-25 二次電池
CNB2006100770469A CN100502125C (zh) 2005-04-26 2006-04-26 具有放气安全孔的可再充电电池
US12/027,949 US7935436B2 (en) 2005-04-26 2008-02-07 Rechargeable battery with gas release safety vent

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050034389A KR100684724B1 (ko) 2005-04-26 2005-04-26 이차 전지와 이에 사용되는 안전장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060112035A true KR20060112035A (ko) 2006-10-31
KR100684724B1 KR100684724B1 (ko) 2007-02-20

Family

ID=37186176

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050034389A KR100684724B1 (ko) 2005-04-26 2005-04-26 이차 전지와 이에 사용되는 안전장치

Country Status (4)

Country Link
US (2) US7718306B2 (ko)
JP (1) JP4686399B2 (ko)
KR (1) KR100684724B1 (ko)
CN (1) CN100502125C (ko)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100891383B1 (ko) * 2007-05-21 2009-04-02 삼성에스디아이 주식회사 파우치형 이차 전지
WO2009078604A2 (en) * 2007-12-14 2009-06-25 Lg Chem, Ltd. Secondary battery having sealing portion of novel structure
KR101488066B1 (ko) * 2012-05-31 2015-01-29 주식회사 엘지화학 이차전지
WO2015046878A1 (ko) * 2013-09-26 2015-04-02 주식회사 엘지화학 이차전지 및 이에 적용되는 전극 리드 조립체
KR20160046477A (ko) * 2014-10-21 2016-04-29 에스케이이노베이션 주식회사 배터리셀, 및 이를 포함하는 배터리 모듈
KR20160046469A (ko) * 2014-10-21 2016-04-29 에스케이이노베이션 주식회사 배터리셀, 및 이를 포함하는 배터리 모듈
US9406922B2 (en) 2013-01-11 2016-08-02 Lg Chem, Ltd Secondary battery including integrated anode and cathode leads and method of manufacturing the same
KR20160126157A (ko) * 2015-04-22 2016-11-02 에스케이이노베이션 주식회사 이차전지 및 이를 포함하는 배터리 모듈
KR20190028200A (ko) * 2017-09-08 2019-03-18 주식회사 엘지화학 벤팅 가스를 이용하여 커넥터를 파단시키는 구조를 갖는 배터리 모듈
WO2022065947A1 (ko) * 2020-09-28 2022-03-31 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지 및 그의 제조방법
KR20230127445A (ko) 2022-02-25 2023-09-01 주식회사 엘지에너지솔루션 리드필름에 벤팅 가스 유도부가 구비된 전지 셀 및 이를 포함하는 전지 모듈

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102386354B (zh) * 2007-02-21 2014-03-12 日本电气株式会社 封装电池、层叠叠层电池组、以及覆膜电池
KR20080096165A (ko) 2007-04-27 2008-10-30 삼성에스디아이 주식회사 파우치형 이차전지 및 그 제조 방법
EP2232306A2 (en) * 2007-11-23 2010-09-29 Koninklijke Philips Electronics N.V. Multi-modal spot generator and multi-modal multi-spot scanning microscope
US8187752B2 (en) 2008-04-16 2012-05-29 Envia Systems, Inc. High energy lithium ion secondary batteries
US8999546B2 (en) 2009-01-12 2015-04-07 A123 Systems Llc Structure of prismatic battery modules with scalable architecture
US10056644B2 (en) * 2009-07-24 2018-08-21 Zenlabs Energy, Inc. Lithium ion batteries with long cycling performance
US8993177B2 (en) 2009-12-04 2015-03-31 Envia Systems, Inc. Lithium ion battery with high voltage electrolytes and additives
US8765306B2 (en) 2010-03-26 2014-07-01 Envia Systems, Inc. High voltage battery formation protocols and control of charging and discharging for desirable long term cycling performance
KR20120009577A (ko) * 2010-07-19 2012-02-02 주식회사 엘지화학 차등적 리드 구조의 이차전지
US9083062B2 (en) 2010-08-02 2015-07-14 Envia Systems, Inc. Battery packs for vehicles and high capacity pouch secondary batteries for incorporation into compact battery packs
WO2012020939A2 (ko) * 2010-08-09 2012-02-16 주식회사 엘지화학 안전성이 향상된 이차전지
US9166222B2 (en) 2010-11-02 2015-10-20 Envia Systems, Inc. Lithium ion batteries with supplemental lithium
KR101240753B1 (ko) * 2011-07-06 2013-03-11 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
US9159990B2 (en) 2011-08-19 2015-10-13 Envia Systems, Inc. High capacity lithium ion battery formation protocol and corresponding batteries
KR20130052892A (ko) * 2011-11-14 2013-05-23 에스케이이노베이션 주식회사 배터리셀, 및 이를 포함하는 배터리 모듈
KR101370265B1 (ko) * 2012-04-17 2014-03-04 주식회사 엘지화학 이차전지, 이에 적용되는 이차전지용 부품 및 이차전지의 제조 방법
EP2811551A4 (en) * 2012-04-18 2015-08-19 Lg Chemical Ltd MULTILAYER STRUCTURED ELECTRODE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF
US9780358B2 (en) 2012-05-04 2017-10-03 Zenlabs Energy, Inc. Battery designs with high capacity anode materials and cathode materials
US10553871B2 (en) 2012-05-04 2020-02-04 Zenlabs Energy, Inc. Battery cell engineering and design to reach high energy
EP2790259B1 (en) 2012-05-29 2016-09-14 LG Chem, Ltd. Secondary battery and method for manufacturing same
KR20140094205A (ko) * 2013-01-21 2014-07-30 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
US11476494B2 (en) 2013-08-16 2022-10-18 Zenlabs Energy, Inc. Lithium ion batteries with high capacity anode active material and good cycling for consumer electronics
US10342401B2 (en) 2014-11-26 2019-07-09 Techtronic Industries Co. Ltd. Battery pack
US9954255B2 (en) * 2015-10-16 2018-04-24 Chroma Ate Inc. Measurement fixture for a battery cell
KR102018849B1 (ko) * 2015-11-11 2019-09-05 주식회사 엘지화학 돌출 연장부와 탭 연결부를 구비한 전극 리드를 포함하고 있는 전지셀
KR102292159B1 (ko) 2017-04-24 2021-08-24 주식회사 엘지에너지솔루션 전도성 폴리머를 이용한 전극리드를 포함하는 파우치형 이차전지
US11094925B2 (en) 2017-12-22 2021-08-17 Zenlabs Energy, Inc. Electrodes with silicon oxide active materials for lithium ion cells achieving high capacity, high energy density and long cycle life performance
CN111066175A (zh) * 2018-02-02 2020-04-24 Tdk株式会社 非水电解液二次电池
JP7468635B2 (ja) * 2020-04-23 2024-04-16 株式会社村田製作所 二次電池
CN111261828A (zh) * 2020-05-07 2020-06-09 北京小米移动软件有限公司 一种电芯内置安全阀门及使用该安全阀门的锂电池
JP7275096B2 (ja) * 2020-12-24 2023-05-17 プライムプラネットエナジー&ソリューションズ株式会社 フィルム型電池
EP4106090A1 (en) * 2021-01-11 2022-12-21 LG Energy Solution, Ltd. Battery cell and battery module comprising same
CN115224406B (zh) * 2022-09-15 2023-02-28 宁德新能源科技有限公司 电化学装置及电子设备

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5332630A (en) * 1991-11-04 1994-07-26 Hsu Michael S On-board recharging system for battery powered electric vehicles
CA2100678A1 (en) * 1991-12-06 1993-06-07 Hiroshi Kagawa Film type battery and layer-built film type battery
CN2225723Y (zh) 1995-01-15 1996-04-24 江中道 密封免维护铅酸二次蓄电池
JPH10294097A (ja) * 1997-02-24 1998-11-04 Mitsubishi Electric Corp 薄型電池
JP3554155B2 (ja) 1997-07-24 2004-08-18 東芝電池株式会社 リチウム二次電池及びその製造方法
JP2004327047A (ja) 1998-10-19 2004-11-18 Dainippon Printing Co Ltd ポリマー電池及びポリマー電池パック
JP4622019B2 (ja) 1999-01-20 2011-02-02 パナソニック株式会社 扁平電池
JP4485614B2 (ja) 1999-03-31 2010-06-23 パナソニック株式会社 非水電解質電池及びその製造方法
JP2002151020A (ja) 2000-11-08 2002-05-24 Tdk Corp 電気化学デバイス
KR20030066895A (ko) * 2002-02-05 2003-08-14 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
JP4604441B2 (ja) * 2002-07-18 2011-01-05 日本電気株式会社 フィルム外装電池及びその製造方法
KR20040017094A (ko) 2002-08-20 2004-02-26 삼성에스디아이 주식회사 안전변을 구비한 파우치형 이차전지
KR20040110156A (ko) * 2003-06-18 2004-12-31 삼성에스디아이 주식회사 안전변을 구비한 파우치형 이차전지
JP2006236775A (ja) * 2005-02-24 2006-09-07 Nissan Motor Co Ltd 二次電池

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8034481B2 (en) 2007-05-21 2011-10-11 Samsung Sdi Co., Ltd. Pouch-type secondary battery
US8268483B2 (en) 2007-05-21 2012-09-18 Samsung Sdi Co., Ltd. Pouch-type secondary battery
US8318348B2 (en) 2007-05-21 2012-11-27 Samsung Sdi Co., Ltd. Pouch-type secondary battery
KR100891383B1 (ko) * 2007-05-21 2009-04-02 삼성에스디아이 주식회사 파우치형 이차 전지
WO2009078604A2 (en) * 2007-12-14 2009-06-25 Lg Chem, Ltd. Secondary battery having sealing portion of novel structure
WO2009078604A3 (en) * 2007-12-14 2009-08-13 Lg Chemical Ltd Secondary battery having sealing portion of novel structure
US8012617B2 (en) 2007-12-14 2011-09-06 Lg Chem, Ltd. Secondary battery having sealing portion of novel structure
KR101488066B1 (ko) * 2012-05-31 2015-01-29 주식회사 엘지화학 이차전지
US9406922B2 (en) 2013-01-11 2016-08-02 Lg Chem, Ltd Secondary battery including integrated anode and cathode leads and method of manufacturing the same
WO2015046878A1 (ko) * 2013-09-26 2015-04-02 주식회사 엘지화학 이차전지 및 이에 적용되는 전극 리드 조립체
US10026949B2 (en) 2013-09-26 2018-07-17 Lg Chem, Ltd. Secondary battery and electrode lead assembly applied thereto
KR20160046469A (ko) * 2014-10-21 2016-04-29 에스케이이노베이션 주식회사 배터리셀, 및 이를 포함하는 배터리 모듈
KR20160046477A (ko) * 2014-10-21 2016-04-29 에스케이이노베이션 주식회사 배터리셀, 및 이를 포함하는 배터리 모듈
KR20160126157A (ko) * 2015-04-22 2016-11-02 에스케이이노베이션 주식회사 이차전지 및 이를 포함하는 배터리 모듈
KR20190028200A (ko) * 2017-09-08 2019-03-18 주식회사 엘지화학 벤팅 가스를 이용하여 커넥터를 파단시키는 구조를 갖는 배터리 모듈
WO2022065947A1 (ko) * 2020-09-28 2022-03-31 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지 및 그의 제조방법
KR20230127445A (ko) 2022-02-25 2023-09-01 주식회사 엘지에너지솔루션 리드필름에 벤팅 가스 유도부가 구비된 전지 셀 및 이를 포함하는 전지 모듈

Also Published As

Publication number Publication date
JP4686399B2 (ja) 2011-05-25
US7935436B2 (en) 2011-05-03
CN100502125C (zh) 2009-06-17
KR100684724B1 (ko) 2007-02-20
US7718306B2 (en) 2010-05-18
JP2006310308A (ja) 2006-11-09
US20080124614A1 (en) 2008-05-29
CN1855600A (zh) 2006-11-01
US20060238162A1 (en) 2006-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100684724B1 (ko) 이차 전지와 이에 사용되는 안전장치
KR101623110B1 (ko) 전극 리드 및 이를 포함하는 이차 전지
KR102056363B1 (ko) 전지 셀
KR20040017094A (ko) 안전변을 구비한 파우치형 이차전지
KR101991058B1 (ko) 파우치형 이차전지 및 그의 제조방법
US9991502B2 (en) Rechargeable battery
KR20090064041A (ko) 신규한 실링부 구조를 포함하는 이차전지
JP2023524539A (ja) 電池セル及びその製造方法並びにシステム、電池及び電力消費装置
KR102080903B1 (ko) 전극 리드 및 이를 포함하는 이차 전지
KR20120028078A (ko) 이차전지
KR20060037607A (ko) 이차 전지와 이에 사용되는 안전장치
KR101240753B1 (ko) 이차 전지
KR100601551B1 (ko) 전극 조립체 및 이를 이용한 리튬이차전지
KR20120052586A (ko) 캡 조립체 및 이를 이용한 이차 전지
KR20140106326A (ko) 캡 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지
KR20140106329A (ko) 캡 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지
KR20160147145A (ko) 이차전지 및 이를 포함하는 배터리 모듈
US20230207984A1 (en) Battery cell, method and system for manufacturing same, battery, and electrical device
KR20040110156A (ko) 안전변을 구비한 파우치형 이차전지
KR20140137603A (ko) 파우치형 외장재
KR101488066B1 (ko) 이차전지
KR20190032019A (ko) 벤팅부를 포함하는 파우치형 이차전지
KR100399784B1 (ko) 안전변을 구비한 리튬 이차 전지 및 그 제조방법
KR101114781B1 (ko) 이차 전지의 화성 처리층을 이용한 안전 장치
KR20140013132A (ko) 이차전지

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130122

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140123

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150120

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160119

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170119

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180122

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190117

Year of fee payment: 13

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200129

Year of fee payment: 14