KR20070107922A - Lithium rechargeable battery - Google Patents

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Abstract

A lithium rechargeable battery is provided to inhibit a safety vent or cap assembly from coming into contact with the inner periphery of a can even when a gasket is broken, thereby preventing a short circuit. A lithium rechargeable battery(200) includes an electrode assembly(205), a can(240) for accommodating the electrode assembly, and a cap assembly(280) which has a safety vent(261) and seals an upper opening of the can. An insulating part(263) made of an insulating material is formed along the edge of the safety vent. The insulating part is made of an elastic material. The insulating part is formed on the bottom and side of the safety vent.

Description

리튬 이차전지{Lithium rechargeable battery}Lithium rechargeable battery

도 1은 일반적인 원통형 리튬 이차전지의 수직 단면도1 is a vertical cross-sectional view of a typical cylindrical lithium secondary battery

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지의 수직 단면도2 is a vertical cross-sectional view of a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.

도 3a는 도 2 중 안전밴트의 사시도Figure 3a is a perspective view of the safety van of Figure 2

도 3b는 도 3a의 A-A 단면도3B is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG. 3A

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 리튬 이차전지의 수직 단면도4 is a vertical cross-sectional view of a lithium secondary battery according to another embodiment of the present invention.

도 5a는 도 4 중 캡조립체의 사시도Figure 5a is a perspective view of the cap assembly of Figure 4

도 5b는 도 4의 B-B 단면도5B is a cross-sectional view taken along line B-B in FIG.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

200, 300 - 리튬 이차전지 205, 305 - 전극조립체200, 300-lithium secondary battery 205, 305-electrode assembly

240, 340 - 캔 250, 350 - 개스킷240, 340-Can 250, 350-Gasket

261, 361 - 안전밴트 263, 363 - 절연부261, 361-Safety Vents 263, 363-Insulation

272, 372 - 전류차단수단 273, 373 - 이차보호소자272,372-Current blocking means 273, 373-Secondary protective elements

274, 374 - 캡업 280, 380 - 캡조립체274, 374-CAP 280, 380-CAP Assembly

본 발명은 리튬 이차전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 안전밴트의 가장자리부 또는 캡조립체의 측면에 절연부를 형성함으로써 개스킷이 파열되더라도 안전밴트 또는 캡조립체가 캔의 내주면에 접촉하지 않도록 하여 쇼트를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 캡조립체와 개스킷이 보다 강하게 밀착되도록 하여 전해액의 누출을 방지할 수 있는 리튬 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a lithium secondary battery, and more particularly, by forming an insulating portion at the edge of the safety vane or the side of the cap assembly, even if the gasket is ruptured, the safety vane or the cap assembly does not contact the inner circumferential surface of the can to prevent a short. In addition, the present invention relates to a lithium secondary battery capable of preventing the leakage of the electrolyte by allowing the cap assembly and the gasket to adhere more strongly.

일반적으로 비디오 카메라, 휴대형 전화, 휴대형 컴퓨터 등과 같은 휴대형 무선기기의 경량화 및 고기능화가 진행됨에 따라, 그 구동전원으로 사용되는 이차전지에 대해서 많은 연구가 이루어지고 있다. 이러한 이차전지는, 예를 들면, 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소 전지, 니켈-아연 전지, 리튬 이차전지 등이 있다. 이들 중에서 리튬 이차전지는 재충전이 가능하고 소형 및 대용량화가 가능한 것으로서, 작동 전압이 높고 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 장점 때문에 첨단 전자기기 분야에서 널리 사용되고 있다.In general, as the light weight and high functionality of portable wireless devices such as a video camera, a portable telephone, a portable computer, and the like progress, a lot of researches have been conducted on secondary batteries used as driving power. Such secondary batteries include, for example, nickel-cadmium batteries, nickel-hydrogen batteries, nickel-zinc batteries, and lithium secondary batteries. Among them, lithium secondary batteries are rechargeable, compact, and large-capacity, and are widely used in advanced electronic devices because of their high operating voltage and high energy density per unit weight.

도 1은 일반적인 원통형 리튬 이차전지의 수직 단면도를 나타낸다.1 is a vertical cross-sectional view of a general cylindrical lithium secondary battery.

원통형 리튬 이차전지(100)는, 도 1을 참조하면, 전극조립체(105)와, 상기 전극조립체(105)와 전해액을 수용하는 원통형 캔(140)과, 상기 원통형 캔(140) 상부에 조립되어 상기 원통형 캔(140)을 밀봉하며 상기 전극조립체(105)에서 발생되는 전류를 외부 장치로 흐르게 하는 캡조립체(180)를 포함하여 형성된다. Referring to FIG. 1, the cylindrical lithium secondary battery 100 is assembled to an electrode assembly 105, a cylindrical can 140 containing the electrode assembly 105 and an electrolyte, and an upper portion of the cylindrical can 140. A cap assembly 180 is formed to seal the cylindrical can 140 and allow a current generated in the electrode assembly 105 to flow to an external device.

상기 전극조립체(105)는 양극집전체의 표면에 양극활물질층이 코팅된 양극판(110)과 음극집전체의 표면에 음극활물질층이 코팅된 음극판(120)과 상기 양극판(110) 및 음극판(120) 사이에 위치하여 상기 양극판(110)과 음극판(120)을 전기 적으로 절연시키는 세퍼레이터(130)가 젤리-롤 형상으로 권취되어 형성된다. 상기 양극판(110)은, 도면에는 상세히 도시되지 않았지만, 도전성이 우수한 금속 박판, 예를 들면, 알루미늄(Al) 호일(foil)로 이루어진 양극집전체와, 그 양면에 코팅된 양극활물질층을 포함하고 있다. 상기 양극판(110)의 양 말단에는 양극활물질층이 형성되지 않은 양극집전체 영역, 즉, 양극무지부가 형성된다. 상기 양극무지부의 일단에는 일반적으로 알루미늄(Al) 재질로 형성되며, 전극조립체(105)의 상부로 일정 길이 돌출되는 양극 탭(115)이 접합되어 있다. 또한, 상기 음극판(120)은 전도성 금속 박판, 예를 들면, 구리(Cu) 또는 니켈(Ni) 호일로 이루어진 음극집전체와, 그 양면에 코팅된 음극활물질층을 포함하고 있다. 상기 음극판(120)의 양 말단은 음극활물질층이 형성되지 않은 음극집전체 영역, 즉 음극무지부가 형성된다. 상기 음극무지부의 일단에는 일반적으로 니켈(Ni) 재질로 형성되며, 전극조립체(105)의 하부로 일정 길이 돌출된 음극 탭(125)이 접합되어 있다. 더불어 상기 전극조립체(105)의 상부 및 하부에는 각각 캡조립체(180) 또는 원통형 캔(140)과의 접촉을 방지하기 위한 절연 플레이트(134, 132)가 더 포함되어 형성될 수 있다.The electrode assembly 105 includes a positive electrode plate 110 coated with a positive electrode active material layer on a surface of a positive electrode current collector, a negative electrode plate 120 coated with a negative electrode active material layer on a surface of a negative electrode current collector, and the positive electrode plate 110 and a negative electrode plate 120. The separator 130, which is positioned between the electrodes and electrically insulates the positive electrode plate 110 and the negative electrode plate 120, is wound and formed in a jelly-roll shape. Although not shown in detail in the drawing, the positive electrode plate 110 includes a positive electrode current collector made of a thin metal plate having excellent conductivity, for example, aluminum (Al) foil, and a positive electrode active material layer coated on both surfaces thereof. have. At both ends of the positive electrode plate 110, a positive electrode current collector region in which a positive electrode active material layer is not formed, that is, a positive electrode non-coating portion is formed. One end of the positive electrode non-coating portion is generally formed of aluminum (Al), and the positive electrode tab 115 protruding a predetermined length to the upper portion of the electrode assembly 105 is bonded. In addition, the negative electrode plate 120 includes a negative electrode current collector made of a conductive metal plate, for example, copper (Cu) or nickel (Ni) foil, and a negative electrode active material layer coated on both surfaces thereof. Both ends of the negative electrode plate 120 are provided with a negative electrode current collector region, that is, a negative electrode non-coating portion, in which a negative electrode active material layer is not formed. One end of the negative electrode non-coating portion is generally formed of nickel (Ni), and the negative electrode tab 125 protruding a predetermined length to the lower portion of the electrode assembly 105 is bonded. In addition, the upper and lower portions of the electrode assembly 105 may further include insulating plates 134 and 132 for preventing contact with the cap assembly 180 or the cylindrical can 140, respectively.

상기 원통형 캔(140)은 상기 원통형 전극조립체(105)가 수용될 수 있는 소정 공간이 형성되도록 일정 직경을 갖는 원통형 측면판(141)과 상기 원통형 측면판(141)의 하부를 밀폐하는 하면판(142)을 포함하여 형성되며, 상기 원통형 측면판(141)의 상부는 상기 전극조립체(105)를 삽입하기 위하여 개구(開口)되어 있다. 상기 원통형 캔(140)의 하면판(142) 중앙에 상기 전극조립체(105)의 음극 탭(125)이 접합됨으로써, 상기 원통형 캔(140) 자체는 음극 역할을 수행하게 된다. 또한, 상기 원통형 캔(140)은 일반적으로 알루미늄(Al), 철(Fe) 또는 이들의 합금으로 형성된다. 더불어 상기 원통형 캔(140)은 상부의 개구에 결합되는 상기 캡조립체(180)의 상부를 압박하도록 상단에서 내부로 휘어진 크리핑(clipping)부(143)가 형성된다. 또한, 상기 원통형 캔(140)은 상기 크리핑부(143)로부터 하방으로 상기 캡조립체의 두께에 대응되는 거리만큼 이격된 위치에 상기 캡조립체(180)의 하부를 압박하도록 안쪽으로 움푹 파인 비딩(beading)부(144)가 더 형성되어 있다.The cylindrical can 140 may have a cylindrical side plate 141 having a predetermined diameter and a bottom plate sealing the lower portion of the cylindrical side plate 141 to form a predetermined space in which the cylindrical electrode assembly 105 may be accommodated. 142 is formed, and an upper portion of the cylindrical side plate 141 is opened to insert the electrode assembly 105. As the negative electrode tab 125 of the electrode assembly 105 is bonded to the center of the bottom plate 142 of the cylindrical can 140, the cylindrical can 140 itself serves as a negative electrode. In addition, the cylindrical can 140 is generally formed of aluminum (Al), iron (Fe) or an alloy thereof. In addition, the cylindrical can 140 is formed with a clipping portion 143 bent from the top to the inside to press the upper portion of the cap assembly 180 coupled to the upper opening. In addition, the cylindrical can 140 is beaded inwardly so as to press the lower portion of the cap assembly 180 at a position spaced apart from the creeping part 143 by a distance corresponding to the thickness of the cap assembly. A portion 144 is further formed.

상기 캡조립체(180)는 안전밴트(161), 전류차단수단(172)과 이차보호소자 (173)및 캡업(174)을 포함하여 형성된다. 상기 안전밴트(161)는 판상으로 중앙에 하부로 돌출되는 돌출부가 형성되어 상기 캡조립체(180)의 하부에 위치하며, 이차전지의 내부에서 발생한 압력에 의하여 돌출부가 상부 방향으로 변형하게 된다. 상기 안전밴트(161)의 하면 소정위치에는 전극조립체(105)의 양극판(110) 및 음극판(120) 중에서 한 전극판 예를 들어, 양극판(110)에서 인출한 양극탭(115)이 용접되어 상기 안전밴트(161)와 전극조립체(105)의 양극판(110)이 전기적으로 연결된다. 여기서 양극판(110) 및 음극판(120) 중 나머지 전극판, 예를 들어 음극은 도시하지 않은 탭 혹은 직접 접촉 방식에 의해 캔(140)과 전기적으로 연결된다. 상기 안전 밴트(161)는 캔(140) 내부의 압력 상승시 변형되거나 파열되어 상기 전류차단수단(172)을 파손시키는 역할을 한다. The cap assembly 180 includes a safety vent 161, a current blocking means 172, a secondary protective element 173, and a cap up 174. The safety vent 161 has a plate-like protrusion formed at the center at the bottom thereof, and is positioned below the cap assembly 180, and the protrusion is deformed upward by the pressure generated inside the secondary battery. The positive electrode tab 115 drawn from the positive electrode plate 110 and the negative electrode plate 120 of the electrode assembly 105, for example, the positive electrode plate 110, is welded to a predetermined surface of the lower surface of the safety vent 161. The safety vent 161 and the positive electrode plate 110 of the electrode assembly 105 are electrically connected. Here, the other electrode plate, for example, the cathode, of the positive electrode plate 110 and the negative electrode plate 120 is electrically connected to the can 140 by a tab or direct contact method (not shown). The safety vent 161 may be deformed or ruptured when the pressure rises in the can 140 to damage the current blocking means 172.

통상적으로 원통형 리튬 이차전지에서 안전밴트, 전류차단수단(CID;Current Interrupt Device), 이차보호소자 및 캡업으로 이루어지는 캡조립체는 양극탭과 전기적으로 연결되어 양극 역할을 하게 된다. 한편, 캔은 음극탭과 전기적으로 연결 되어 음극 역할을 하게 된다. 안전밴트를 포함한 캡조립체는 캔의 비딩부 위에 안착되며, 캡조립체와 캔 과의 절연을 위해 개스킷이 삽입된다. 이러한 개스킷은 절연 재질로 이루어져 있다. 전지가 낙하 등의 외부 충격을 받는 경우 또는 전동 공구용으로 사용되어 큰 진동을 받게 되는 경우 또는 조립 과정에서의 부주의 등에 의해 개스킷이 손상되거나 파열될 염려가 있다. 특히, 안전밴트와의 접촉면 및 캡업과의 접촉면에서는 개스킷이 거의 수직으로 접히게 되어 파열될 가능성은 더욱 높아진다. 이렇게 개스킷이 손상 또는 파열되면 캡조립체와 캔이 접촉하여 내부 쇼트가 발생할 수 있다는 문제점이 있다.In general, in a cylindrical lithium secondary battery, a cap assembly including a safety vent, a current interrupting device (CID), a secondary protective device, and a cap up is electrically connected to a positive electrode tab to serve as a positive electrode. Meanwhile, the can is electrically connected to the negative electrode tab to serve as a negative electrode. The cap assembly, including the safety van, rests on the bead of the can and a gasket is inserted to insulate the cap assembly from the can. These gaskets are made of an insulating material. When the battery is subjected to external shock such as a drop, or is used for a power tool, when subjected to a large vibration, or carelessness during the assembly process, the gasket may be damaged or ruptured. In particular, the contact surface with the safety van and the contact surface with the cap-up make the gasket almost vertically folded and more prone to rupture. When the gasket is damaged or ruptured, there is a problem that an internal short may occur due to contact between the cap assembly and the can.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 특히 안전밴트의 가장자리부 또는 캡조립체의 측면에 절연부를 형성함으로써 개스킷이 파열되더라도 안전밴트 또는 캡조립체가 캔의 내주면에 접촉하지 않도록 하여 쇼트를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 캡조립체와 개스킷이 보다 강하게 밀착되도록 하여 전해액의 누출을 방지할 수 있는 리튬 이차전지를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, in particular, by forming an insulating portion on the edge of the safety vanes or the side of the cap assembly, even if the gasket is ruptured so that the safety van or cap assembly does not contact the inner peripheral surface of the can short In addition to preventing, it is an object of the present invention to provide a lithium secondary battery that can be in close contact with the cap assembly and the gasket more tightly to prevent the leakage of the electrolyte.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 일 측면의 리튬 이차전지는 전극조립체와, 상기 전극조립체를 수용하는 캔 및 안전밴트를 구비하며 상기 캔의 상단개구부를 밀봉하는 캡조립체를 포함하여 이루어지는 리튬 이차전지에 있어서, 상기 안전밴트의 가장자리부에는 절연물질로 이루어진 절연부가 형성되는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above problems, a lithium secondary battery of one aspect of the present invention includes an electrode assembly, a cap assembly including a can and a safety van for accommodating the electrode assembly, and sealing an upper opening of the can. In the lithium secondary battery made of, characterized in that the insulating portion made of an insulating material formed on the edge portion of the safety vent.

또한, 상기 절연부는 탄성재질로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 절연부는 상기 안전밴트의 하면과 측면에 형성될 수 있다. 또한, 상기 절연부는 고무 재질로 이루어질 수 있다.In addition, the insulating part may be made of an elastic material. In addition, the insulation portion may be formed on the bottom and side surfaces of the safety vent. In addition, the insulation portion may be made of a rubber material.

또한, 상기 절연부는 코팅 또는 튜빙 방식으로 형성될 수 있다.In addition, the insulation may be formed by coating or tubing.

또한, 본 발명의 다른 측면의 리튬 이차전지는 전극조립체와, 상기 전극조립체를 수용하는 캔 및 상기 캔의 상단개구부를 밀봉하는 캡조립체를 포함하여 이루어지는 리튬 이차전지에 있어서, 상기 캡조립체의 측면에는 절연물질로 이루어진 절연부가 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the lithium secondary battery according to another aspect of the present invention comprises an electrode assembly, a can containing the electrode assembly and a cap assembly for sealing the top opening of the can, in the side of the cap assembly Characterized in that the insulating portion made of an insulating material is formed.

또한, 상기 절연부는 캡조립체의 상면 가장자리부와 하면 가장자리부에 더 형성될 수 있다. 또한, 상기 절연부는 탄성재질로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 절연부는 고무 재질로 이루어질 수 있다.In addition, the insulation portion may be further formed on the upper edge portion and the lower edge portion of the cap assembly. In addition, the insulating part may be made of an elastic material. In addition, the insulation portion may be made of a rubber material.

또한, 상기 절연부는 코팅 또는 튜빙 방식으로 형성될 수 있다.In addition, the insulation may be formed by coating or tubing.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하에서는 원통형 리튬 이차전지를 예로 들어 설명하였으나, 타원통형과 같이 변형된 형태에서도 본 발명이 적용될 수 있음은 물론이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, a cylindrical lithium secondary battery has been described as an example, but the present invention can be applied to a modified form such as an elliptic cylinder.

먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지에 대하여 설명한다.First, a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention will be described.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지의 수직 단면도를 나타낸다. 도 3a는 도 2 중 안전밴트의 사시도를 나타내며, 도 3b는 도 3a의 A-A 단면도를 나타낸다. 2 is a vertical cross-sectional view of a rechargeable lithium battery according to one embodiment of the present invention. 3A is a perspective view of the safety van of FIG. 2, and FIG. 3B is a sectional view taken along line A-A of FIG. 3A.

본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지(200)는, 도 2를 참조하면, 전극조립체(205)와 캔(240)과 캡조립체(280)를 포함하여 형성된다. 이때, 상기 캡조립체(205)는 안전밴트(261)을 포함하여 형성되며, 상기 안전밴트(261)에는 절연부(263)가 형성된다. 또한, 상기 리튬 이차전지(200)는 원통형으로 형성될 수 있다.2, the lithium secondary battery 200 according to an exemplary embodiment of the present invention includes an electrode assembly 205, a can 240, and a cap assembly 280. In this case, the cap assembly 205 includes a safety vent 261, and an insulating portion 263 is formed in the safety vent 261. In addition, the lithium secondary battery 200 may be formed in a cylindrical shape.

상기 전극조립체(205)는 양극판(210), 음극판(220), 세퍼레이터(230)를 포함하여 형성된다. 또한, 상기 전극조립체(205)는 양극탭(215), 음극탭(225)을 포함하여 형성된다. 또한, 상기 전극조립체(205)는 상부 절연판(234) 및 하부 절연판(232)을 더 포함하여 형성될 수 있다.The electrode assembly 205 is formed to include a positive electrode plate 210, a negative electrode plate 220, and a separator 230. In addition, the electrode assembly 205 may include a positive electrode tab 215 and a negative electrode tab 225. In addition, the electrode assembly 205 may further include an upper insulating plate 234 and a lower insulating plate 232.

상기 양극판(210)은 양극집전체, 양극활물질층 및 양극무지부를 구비한다. 상기 양극집전체는 양극활물질층으로부터 전자를 모아서 외부회로로 이동시킬 수 있도록 도전성 있는 금속재질로 형성된다. 상기 양극활물질층은 양극활물질과 도전재 및 바인더를 혼합하여 제조되며, 상기 양극집전체 상에 소정의 두께로 코팅되어 형성된다. 상기 양극무지부는 양극집전체 중 양극활물질층이 형성되지 않은 부분이다. 상기 양극무지부의 일측에는 상기 양극탭(215)이 용접된다.The positive electrode plate 210 includes a positive electrode current collector, a positive electrode active material layer, and a positive electrode non-coating portion. The positive electrode current collector is formed of a conductive metal material to collect electrons from the positive electrode active material layer and move them to an external circuit. The cathode active material layer is prepared by mixing a cathode active material, a conductive material and a binder, and is formed by coating a predetermined thickness on the cathode current collector. The positive electrode non-coating portion is a portion in which a positive electrode active material layer is not formed in the positive electrode current collector. The positive electrode tab 215 is welded to one side of the positive electrode non-coating portion.

상기 음극판(220)은 음극집전체, 음극활물질층 및 음극무지부를 구비한다. 상기 음극집전체는 음극활물질층으로부터 전자를 모아서 외부회로로 이동시킬 수 있도록 도전성있는 금속재질로 형성된다. 상기 음극활물질층은 음극활물질과 도전재 및 바인더를 혼합하여 제조되며, 상기 음극집전체 상에 소정의 두께로 코팅되어 형성된다. 상기 음극무지부는 음극집전체 중 음극활물질층이 형성되지 않은 부분으 로, 상기 음극무지부의 일측에는 상기 음극탭(225)이 용접된다.The negative electrode plate 220 includes a negative electrode current collector, a negative electrode active material layer, and a negative electrode non-coating portion. The negative electrode current collector is formed of a conductive metal material to collect electrons from the negative electrode active material layer and move them to an external circuit. The negative electrode active material layer is prepared by mixing a negative electrode active material, a conductive material and a binder, and is formed by coating a predetermined thickness on the negative electrode current collector. The negative electrode non-coating portion is a portion in which a negative electrode active material layer is not formed in the negative electrode current collector, and the negative electrode tab 225 is welded to one side of the negative electrode non-coating portion.

상기 양극탭(215)과 음극탭(225)은 각각 양극무지부와 음극무지부에 용접되어 전극조립체(205)와 전지의 다른 부분을 전기적으로 연결하는 역할을 하게 된다. 상기 양극탭(215)과 음극탭(225)은 저항용접에 의해 용접되며, 용접부위에는 쇼트와 발열을 방지하기 위해 라미네이션 테이프(도면 미도시)가 부착될 수 있다. 여기서, 상기 양극탭(215)과 음극탭(225)의 용접 방식을 한정하는 것은 아니다.The positive electrode tab 215 and the negative electrode tab 225 are respectively welded to the positive and negative electrode portions to serve to electrically connect the electrode assembly 205 and other parts of the battery. The positive electrode tab 215 and the negative electrode tab 225 may be welded by resistance welding, and a lamination tape (not shown) may be attached to the welding portion to prevent short and heat generation. Here, the welding method of the positive electrode tab 215 and the negative electrode tab 225 is not limited.

상기 세퍼레이터(230)는 상기 양극판(210)과 음극판(220) 사이에 개재되며 상기 전극조립체(205)의 외주면을 둘러싸도록 연장되어 형성될 수도 있다. 상기 세퍼레이터(230)는 상기 양극판(210)과 음극판(220)의 단락을 방지하며, 리튬 이온을 통과시킬 수 있도록 다공막 고분자물질로 형성된다.The separator 230 may be interposed between the positive electrode plate 210 and the negative electrode plate 220 and extend to surround the outer circumferential surface of the electrode assembly 205. The separator 230 is formed of a porous membrane polymer material to prevent short circuit between the positive electrode plate 210 and the negative electrode plate 220 and to allow lithium ions to pass therethrough.

상기 캔(240)은 측면판(241), 하면판(242)을 포함하여 원통형으로 형성된다. 또한, 상기 측면판(241)은 대략 서로 동심원을 이루는 외주면과 내주면을 구비하며, 상기 하면판(242)은 대략 서로 평행한 전면과 후면을 구비한다. 상기 캔(240)의 상단은 개구되어 상단개구부를 이루고 있으며, 상기 상단개구부를 통해 전극조립체(205)가 삽입되고, 전해액이 주입된다. 상기 캔(240)의 하면판(242)과 상기 전극조립체(205) 사이에는 캔(240)과 전극조립체(205)의 절연을 위해 하부 절연판(232)이 삽입될 수 있다. 상기 캔(240)의 상부는 전극조립체(205)의 삽입 후 상기 전극조립체(205)가 캔(240) 내부에서 유동하는 것을 방지하고, 캡조립체(280)의 안착을 위해 비딩부(244)가 형성되며, 캡조립체(280)의 삽입 후 전지의 밀폐를 위해 크리핑부(243)가 형성될 수 있다. 상기 전극조립체(205)의 상단과 캡조립 체(280) 사이에는 전극조립체(205)와 캡조립체(280) 사이의 절연을 위해 상부 절연판(234)이 삽입될 수 있다. 상기 캔(240)은 가볍고 연성이 우수한 알루미늄 또는 그 합금 재질로 형성되며, 여기서 상기 캔(240)의 재질을 한정하는 것은 아니다. 상기 캔(240)은 바람직하게는 딥드로잉(deep drawing) 방식으로 제조되며, 여기서 상기 캔(240)의 제조 방법을 한정하는 것은 아니다.The can 240 is formed in a cylindrical shape including a side plate 241 and a bottom plate 242. In addition, the side plate 241 has an outer circumferential surface and an inner circumferential surface that are substantially concentric with each other, and the lower plate 242 has a front and a rear surface which are substantially parallel to each other. An upper end of the can 240 is opened to form an upper opening, and an electrode assembly 205 is inserted through the upper opening, and an electrolyte is injected. A lower insulating plate 232 may be inserted between the bottom plate 242 and the electrode assembly 205 of the can 240 to insulate the can 240 and the electrode assembly 205. The upper portion of the can 240 prevents the electrode assembly 205 from flowing in the can 240 after the electrode assembly 205 is inserted, and the beading portion 244 is mounted to seat the cap assembly 280. After the insertion of the cap assembly 280, the creeping unit 243 may be formed to seal the battery. An upper insulating plate 234 may be inserted between the upper end of the electrode assembly 205 and the cap assembly 280 to insulate between the electrode assembly 205 and the cap assembly 280. The can 240 is formed of a light and ductile aluminum or its alloy material, it is not limited to the material of the can 240. The can 240 is preferably manufactured by a deep drawing method, and the method of manufacturing the can 240 is not limited thereto.

상기 캡조립체(280)는 안전밴트(261)와 전류차단수단(272)과 이차보호소자(273)및 캡업(274)을 포함하여 형성될 수 있다. The cap assembly 280 may include a safety vent 261, a current blocking means 272, a secondary protective element 273, and a cap up 274.

상기 안전밴트(261)는 캡조립체(280)의 최하부에 위치하며, 상부에 전류차단수단(272)과 서로 전기적으로 연결되도록 형성된다. 상기 안전밴트(261)는, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 몸체부(262)와, 변형부(265) 및 절연부(263)를 포함하여 형성된다. 상기 몸체부(262)는 대략 원판 형상으로 형성될 수 있다. 상기 몸체부(262)의 가장자리로부터 소정간격 이격된 위치에는 개스킷(250)과의 밀착을 위해 돌출부가 형성될 수도 있다. 상기 돌출부는 수직 단면 형상이 대략 V자 형상으로 형성될 수 있으며, 전지의 설계에 따라 형성되지 않을 수도 있음은 물론이다. 상기 변형부(265)는 안전밴트(261)의 대략 중앙에 형성된다. 상기 변형부(265)는 몸체부(262)에 비해 얇은 두께로 형성될 수 있다. 상기 변형부(265)는 단부가 몸체부(262)와 연결되어 있으며 안전밴트(261)의 하부 방향으로 부드러운 곡면으로 돌출되도록 형성될 수 있다. 상기 변형부(265)는 전지 내부의 압력이 일정치 이상이 되면 상부 방향으로 볼록하게 변형되어 전류차단수단(272)을 파단시킴으로써, 전류를 차단시키게 된다. 상기 절연부(263)는 안전밴트(261)의 가장자리부에 형성될 수 있다. 보다 상세히 설명하면, 상기 절연부(263)는 상기 몸체부(262)의 최외측 단부를 둘러싸도록 형성될 수 있다. 상기 절연부(263)는 안전밴트(261) 가장자리부의 상면과 하면 및 측면을 둘러싸도록 형성될 수도 있으나, 전류차단수단(272)과의 전기적 접촉이 원활하도록 하기 위해 안전밴트(261) 가장자리부의 측면과 하면에 형성되는 것이 바람직하다. 상기 절연부(263)는 절연물질로 이루어지며, 코팅 방식 또는 튜빙(tubing) 방식으로 형성될 수 있다. 다만, 여기서 상기 절연부(263)의 형성방법을 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 절연부(263)는 탄성재질로 이루어질 수 있으며, 특히 고무 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 절연부(263)는 일반 수지 재질 또는 탄성이 있는 수지 재질로 코팅될 수 있으며, 고무 재질로 코팅 또는 튜빙 될 수도 있다. 여기서 튜빙은 고무 재질 등으로 대략 링 형상으로 미리 형성되어 있는 절연부(263)에 안전밴트(261)를 끼워서 사용할 수 있다는 의미이다. 상기 절연부(263)는 안전밴트(261) 가장자리부의 측면과 하면 일부를 감싸면서 외측으로는 개스킷(250)에 밀착되도록 형성된다. 상기 절연부(263)는 외부 충격, 진동 등의 외력이 가해져 개스킷(250)이 손상 또는 파괴되는 경우 안전밴트(261)와 캔(240)의 접촉을 막아 쇼트가 발생되지 않도록 한다.The safety vent 261 is positioned at the bottom of the cap assembly 280, and is formed to be electrically connected to the current blocking means 272 at an upper portion thereof. 3A and 3B, the safety vent 261 includes a body portion 262, a deformation portion 265, and an insulation portion 263. The body portion 262 may be formed in a substantially disk shape. A protrusion may be formed at a position spaced apart from the edge of the body portion 262 by a predetermined distance so as to be in close contact with the gasket 250. The protrusion may have a vertical cross-sectional shape having a substantially V-shape, and may not be formed depending on the design of the battery. The deformable portion 265 is formed at approximately the center of the safety vent 261. The deformable portion 265 may be formed to a thinner thickness than the body portion 262. The deformable portion 265 may be formed such that an end thereof is connected to the body portion 262 and protrudes into a smooth curved surface in a downward direction of the safety vent 261. The deformable portion 265 is deformed convexly upward when the pressure inside the battery reaches a predetermined value or more, thereby breaking the current blocking means 272 to cut off the current. The insulation part 263 may be formed at an edge portion of the safety vent 261. In more detail, the insulation portion 263 may be formed to surround the outermost end of the body portion 262. The insulating part 263 may be formed to surround the top, bottom, and side surfaces of the edge of the safety vane 261, but the side of the edge of the safety vane 261 in order to facilitate electrical contact with the current blocking means 272. It is preferable to be formed in the lower surface. The insulating part 263 is made of an insulating material and may be formed by a coating method or a tubing method. However, the method of forming the insulating portion 263 is not limited thereto. In addition, the insulating portion 263 may be made of an elastic material, and in particular, may be made of a rubber material. For example, the insulation portion 263 may be coated with a general resin material or an elastic resin material, or may be coated or tubed with a rubber material. Here, the tubing means that the safety vent 261 may be inserted into the insulating portion 263 which is formed in a substantially ring shape made of rubber or the like. The insulating part 263 is formed to be in close contact with the gasket 250 on the outside while surrounding a portion of the side surface and the bottom surface of the edge portion of the safety vent 261. When the gasket 250 is damaged or destroyed due to external force such as external shock or vibration, the insulating part 263 prevents contact between the safety vent 261 and the can 240 so that a short does not occur.

상기 전류차단수단(272)은 안전밴트(261)의 상부에 형성된다. 상기 전류차단수단(272)은 안전밴트(261)와 대략 동일한 외경을 갖는 외곽링과 크로스바(cross bar)를 포함하여 형성된다. 상기 크로스바는 상기 외곽링의 내부를 가로지르도록 형성되며, 표면에는 금속박막에 의해 도전성 패턴이 형성되어 있다. 상기 크로스바의 대략 중앙에는 하부 도전성 패턴과 상부 도전성 패턴을 서로 전기적으로 연결하 는 비아홀이 형성된다. 상기 전류차단수단(272)의 도전성 패턴이 끊어짐으로 해서 전지에는 전류가 흐르지 않게 되고, 그 결과 전지의 발화, 폭발이 방지된다.The current blocking means 272 is formed above the safety vent 261. The current blocking means 272 is formed to include an outer ring and a cross bar having an outer diameter approximately equal to that of the safety vent 261. The crossbar is formed to cross the inside of the outer ring, and a conductive pattern is formed on the surface by a metal thin film. A via hole for electrically connecting the lower conductive pattern and the upper conductive pattern to each other is formed at approximately the center of the crossbar. Since the conductive pattern of the current interruption means 272 is broken, no current flows through the battery, and as a result, the battery is not ignited or exploded.

상기 이차보호소자(273)는 온도 상승에 의해 저항이 극대화되는 물질로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 이차보호소자(273)는 전지 내부의 온도가 상승하면 저항이 급격히 증가하여 전류가 흐르지 않도록 함으로써 안전성을 향상시키게 된다. 상기 이차보호소자(273)의 상부에는 외부에 양극 전압 또는 음극 전압을 제공하는 도전성 캡업(274)이 더 위치되어 있다. 또한, 상기 캡조립체(280)는 개스킷(250)이 더 구비되어 양극 역할을 하는 캡조립체(280)와 음극 역할을 하는 캔(240)을 서로 절연시키게 된다. The secondary protection element 273 may be formed of a material of which resistance is maximized by temperature rise. Therefore, when the temperature inside the battery rises, the secondary protection device 273 improves safety by preventing the current from flowing rapidly due to a rapid increase in resistance. The upper portion of the secondary protection element 273 is further positioned a conductive cap up 274 for providing a positive voltage or a negative voltage to the outside. In addition, the cap assembly 280 is further provided with a gasket 250 to insulate the cap assembly 280 serving as an anode and the can 240 serving as a cathode.

다음으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 리튬 이차전지에 대하여 설명한다.Next, a lithium secondary battery according to another embodiment of the present invention will be described.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 리튬 이차전지의 수직 단면도를 나타낸다. 도 5a는 도 4 중 캡조립체의 사시도를 나타내며, 도 5b는 도 4의 B-B 단면도를 나타낸다. 도 4의 실시예는 절연부(363)가 캡조립체(280)의 상면과 하면의 일부 및 측면에 형성된다는 점 이외에는 도 2의 실시예와 유사하므로, 차이점을 중심으로 설명한다. 4 is a vertical sectional view of a lithium secondary battery according to another embodiment of the present invention. FIG. 5A is a perspective view of the cap assembly of FIG. 4, and FIG. 5B is a B-B cross-sectional view of FIG. 4. The embodiment of FIG. 4 is similar to the embodiment of FIG. 2 except that the insulating portion 363 is formed on portions and sides of the top and bottom surfaces of the cap assembly 280, and thus, the difference will be described.

본 발명의 다른 실시예에 따른 리튬 이차전지(300)는, 도 4를 참조하면, 전극조립체(305)와 캔(340) 및 캡조립체(380)를 포함하여 형성된다. 상기 전극조립체(305)는 양극판(310), 음극판(320) 및 세퍼레이터(330)를 포함하여 형성된다. 또한, 상기 전극조립체(305)는 양극탭(315), 음극탭(325), 상부 절연판(334) 및 하부 절연판(332)를 더 포함하여 형성될 수 있다. 상기 캔(340)은 측면판(341), 하면판(342), 비딩부(344) 및 크리핑부(343)를 포함하여 형성된다.According to another exemplary embodiment of the present invention, referring to FIG. 4, the lithium secondary battery 300 includes an electrode assembly 305, a can 340, and a cap assembly 380. The electrode assembly 305 is formed to include a positive electrode plate 310, a negative electrode plate 320, and a separator 330. In addition, the electrode assembly 305 may further include a positive electrode tab 315, a negative electrode tab 325, an upper insulating plate 334, and a lower insulating plate 332. The can 340 includes a side plate 341, a bottom plate 342, a beading portion 344, and a creeping portion 343.

상기 캡조립체(380)는, 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 안전밴트(361)와 전류차단수단(372)과 이차보호소자(373) 및 캡업(374)이 순차적으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 캡조립체(380)는 개스킷(350)에 의해 캔(340)과 서로 절연된다.5A and 5B, the cap assembly 380 may include a safety vent 361, a current blocking means 372, a secondary protective element 373, and a cap up 374. In addition, the cap assembly 380 is insulated from the can 340 by a gasket 350.

상기 캡조립체(380)는 도 5b와 같이 상면 가장자리부와 하면 가장자리부 및 측면에 절연부(363)가 형성될 수 있다. 도시되지 않았으나, 절연부는 캡조립체의 측면에만 형성될 수도 있음은 물론이다. 또한, 도시되지 않았으나, 절연부는 안전밴트의 하면 일부와 측면, 캡업의 상면 일부와 측면에만 형성될 수도 있음은 물론이다. As shown in FIG. 5B, the cap assembly 380 may have an insulating portion 363 formed at an upper edge, a lower edge, and a side surface thereof. Although not shown, the insulating portion may be formed only on the side of the cap assembly, of course. In addition, although not shown, the insulating portion may be formed only on a portion and the side surface of the safety vent, a portion and the side surface of the cap up.

상기 절연부(363)는 절연물질로 이루어지며, 코팅 방식 또는 튜빙(tubing) 방식으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 절연부(363)는 탄성재질로 이루어질 수 있으며, 특히 고무 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 절연부(363)는 수직 단면 형상이 대략 ㄷ자 형상으로 형성될 수 있다. 상기 절연부(363)는 캡업(374)의 상면 가장자리부와, 캡조립체(380)의 측면 및 안전밴트(361)의 하면 가장자리부에 걸치도록 형성될 수 있다. 상기 절연부(363)는 외측으로는 개스킷(350)에 밀착되도록 형성된다. 상기 절연부(363)는 외부 충격, 진동 등의 외력이 가해져 개스킷(350)이 손상 또는 파괴되는 경우 캡조립체(380)와 캔(340)의 접촉을 막아 쇼트가 발생되지 않도록 한다.The insulating part 363 is made of an insulating material and may be formed by a coating method or a tubing method. In addition, the insulating part 363 may be made of an elastic material, and in particular, may be made of a rubber material. In addition, the insulating portion 363 may have a vertical cross-sectional shape having a substantially C shape. The insulating part 363 may be formed to cover the top edge of the cap up 374, the side of the cap assembly 380, and the bottom edge of the safety vent 361. The insulating part 363 is formed to be in close contact with the gasket 350 to the outside. When the gasket 350 is damaged or destroyed due to external force such as external shock or vibration, the insulating part 363 prevents contact between the cap assembly 380 and the can 340 so that a short does not occur.

다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 리튬 이차전지의 작용에 대하여 설명한다. 이하에서는 편의상 도 4의 실시예에 따른 리튬 이차전지를 예로 들어 설명하기로 한다.Next, the operation of the lithium secondary battery according to the embodiment of the present invention will be described. Hereinafter, for convenience, a lithium secondary battery according to the embodiment of FIG. 4 will be described as an example.

본 발명의 실시예에 따른 리튬 이차전지(300)는, 도 4를 참조하면, 안전밴트(361)와, 전류차단수단(372)과, 이차보호소자(373) 및 캡업(374)을 구비하는 캡조립체(280)를 포함하여 형성된다.Referring to FIG. 4, a lithium secondary battery 300 according to an exemplary embodiment of the present invention includes a safety vent 361, a current blocking means 372, a secondary protective element 373, and a cap up 374. The cap assembly 280 is formed.

상기 리튬 이차전지(300)는 낙하 등의 원인으로 심한 충격이 가해지는 경우가 발생할 수 있다. 또한, 상기 리튬 이차전지(300)는 전동 공구용 등으로 사용될 경우 격한 진동이 전달되는 경우가 있다. 상기 캡조립체(380)와 캔(340)은 서로 반대 극성을 띠고 있어, 개스킷(350)에 의해 서로 절연되어 있다. 그러나, 상기 캡조립체(380)의 상부 가장자리 또는 하부 가장자리는 비교적 날카롭게 돌출되어 있어 이러한 충격이 가해질 경우 개스킷(350)을 손상 또는 파괴시킬 수 있다. 상기 캡조립체(380)의 상면 가장자리, 하면 가장자리 및 측면에는 절연부(363)가 형성되어 있어, 충격에 의해 개스킷(350)의 일부가 찢어지더라도 캡조립체(380)와 캔(340)이 직접 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 캡조립체(380)와 캔(340)의 접촉에 의한 쇼트가 방지될 수 있다.The lithium secondary battery 300 may be subjected to a severe impact due to a drop or the like. In addition, when the lithium secondary battery 300 is used for an electric tool or the like, intense vibration may be transmitted. The cap assembly 380 and the can 340 have opposite polarities, and are insulated from each other by the gasket 350. However, the upper edge or the lower edge of the cap assembly 380 protrudes relatively sharply and may damage or destroy the gasket 350 when such an impact is applied. Insulating parts 363 are formed at the top, bottom, and side surfaces of the cap assembly 380, so that the cap assembly 380 and the can 340 may be directly exposed even if a part of the gasket 350 is torn due to the impact. Contact can be prevented. As a result, the short caused by the contact between the cap assembly 380 and the can 340 can be prevented.

또한, 리튬 이차전지가 역방향으로 위치하게 되거나 심한 진동을 받게 될 경우 캡조립체와 개스킷 사이의 미세한 틈으로 전해액이 누출될 염려가 있다. 전해액은 모세관 현상, 응집력 등의 원인에 반복적인 외부 충격이 더해지게 되면, 미세한 틈을 통과하여 전지외부로 누출하게 될 위험성이 있다. 상기 리튬 이차전지(300)는 캡조립체(380)와 개스킷(350) 사이에 탄성물질과 같은 절연부(363)가 밀착 형성되어 있어 전해액이 누출되는 것을 방지할 수 있다.In addition, when the lithium secondary battery is located in the reverse direction or subjected to severe vibration, the electrolyte may leak into the minute gap between the cap assembly and the gasket. When the electrolyte solution is repeatedly subjected to external shocks such as capillary phenomenon, cohesion, etc., there is a risk that the electrolyte will leak out of the battery through the minute gap. In the lithium secondary battery 300, an insulating part 363, such as an elastic material, is closely formed between the cap assembly 380 and the gasket 350 to prevent the electrolyte from leaking.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 특허청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.As described above, the present invention is not limited to the specific preferred embodiments described above, and any person having ordinary skill in the art to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Various modifications are possible, of course, and such changes are within the scope of the claims.

본 발명에 따른 리튬 이차전지에 의하면 외부 충격, 진동 등이 가해지더라도 안전밴트 또는 캡조립체가 캔과 직접 접촉하는 것을 방지함으로써, 전지 내부 쇼트가 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.According to the lithium secondary battery according to the present invention, even if an external shock, vibration, or the like is applied, the safety van or the cap assembly is prevented from directly contacting the can, thereby preventing the occurrence of a short inside the battery.

또한, 본 발명에 의하면 탄성 물질 등으로 이루어진 절연부가 캡조립체와 개스킷 사이를 밀착시킴으로써, 전해액이 전지 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, the insulating portion made of an elastic material or the like adheres closely between the cap assembly and the gasket, thereby preventing the electrolyte from leaking out of the battery.

Claims (10)

전극조립체와,An electrode assembly, 상기 전극조립체를 수용하는 캔 및A can containing the electrode assembly; 안전밴트를 구비하며 상기 캔의 상단개구부를 밀봉하는 캡조립체를 포함하여 이루어지는 리튬 이차전지에 있어서,In the lithium secondary battery comprising a cap assembly for providing a safety vent and sealing the top opening of the can, 상기 안전밴트의 가장자리부에는 절연물질로 이루어진 절연부가 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.Lithium secondary battery, characterized in that the insulating portion is formed of an insulating material on the edge portion of the safety vent. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 절연부는 탄성재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.The insulating part is a lithium secondary battery, characterized in that made of an elastic material. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 절연부는 상기 안전밴트의 하면과 측면에 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.The insulating part is a lithium secondary battery, characterized in that formed on the bottom and side of the safety vent. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 절연부는 고무 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.The insulating part is a lithium secondary battery, characterized in that made of a rubber material. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 절연부는 코팅 또는 튜빙(tubing) 방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.The insulating part is a lithium secondary battery, characterized in that formed by coating or tubing (tubing) method. 전극조립체와,An electrode assembly, 상기 전극조립체를 수용하는 캔과,A can housing the electrode assembly; 상기 캔의 상단개구부를 밀봉하는 캡조립체를 포함하여 이루어지는 리튬 이차전지에 있어서,In the lithium secondary battery comprising a cap assembly for sealing the top opening of the can, 상기 캡조립체의 측면에는 절연물질로 이루어진 절연부가 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.Lithium secondary battery, characterized in that the insulating portion made of an insulating material is formed on the side of the cap assembly. 제 6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 절연부는 캡조립체의 상면 가장자리부와 하면 가장자리부에 더 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.The insulating part is a lithium secondary battery, characterized in that further formed on the upper edge and the lower edge of the cap assembly. 제 6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 절연부는 탄성재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.The insulating part is a lithium secondary battery, characterized in that made of an elastic material. 제 6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 절연부는 고무 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.The insulating part is a lithium secondary battery, characterized in that made of a rubber material. 제 6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 절연부는 코팅 또는 튜빙 방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.The insulating part is a lithium secondary battery, characterized in that formed by coating or tubing.
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