KR20090027316A - Cap assembly for secondary battery - Google Patents

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Abstract

A secondary battery is provided to prevent the leakage of electrolyte due to external shock or internal pressure, by forming downward protrusions at the end of the circumferential surface of the safety vent to increase sealability by suppressing the gasket. A cap assembly(400) comprises a safety vent(420), a top cap(410) and a gasket(500). A downward protrusion for pressurizing a gasket is formed at the end of the circumferential surface of a safety vent. A device blocking current in generating overvoltage is connected to at the lower part of the safety vent. The safety vent ejects gas while bursting in generating overvoltage. The top cap is mounted on the safety vent, is formed with a through hole(412) for gas discharge and forms a protruded terminal. The gasket seals the circumference of devices.

Description

이차전지용 캡 어셈블리 {Cap Assembly for Secondary Battery}Cap Assembly for Secondary Battery

본 발명은 캡 어셈블리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 안전벤트의 외주면 단부 부위에 하향 돌출부를 형성하여 안전벤트와 가스켓 사이의 계면에서 전해액이 누출되는 것을 방지하는 구조의 이차전지용 캡 어셈블리에 관한 것이다.The present invention relates to a cap assembly, and more particularly, to a secondary battery cap assembly having a structure to prevent the leakage of electrolyte at the interface between the safety vent and the gasket by forming a downward projection on the end portion of the outer peripheral surface of the safety vent. .

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중 고에너지 밀도와 높은 방전 전압의 리튬 이차전지에 대해 많은 연구가 행해졌고 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다.As the development and demand for mobile devices increases, the demand for secondary batteries as energy sources is increasing rapidly. Among them, many researches have been conducted and commercialized on lithium secondary batteries with high energy density and high discharge voltage. It is widely used.

이와 같이 이차전지의 적용 분야와 제품들이 다양화됨에 따라, 전지의 종류 또한 그에 알맞은 출력과 용량을 제공할 수 있도록 다양화되고 있다. 예를 들어, 휴대폰, PDA, 디지털 카메라, 노트북 컴퓨터 등과 같은 소형 모바일 기기들은 해당 제품들의 소형 경박화 경향에 따라 그에 상응하도록 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 소형 경량의 이차전지(단위전지)들이 사용되고 있다.As the application fields and products of secondary batteries are diversified as described above, the types of batteries are also diversified to provide outputs and capacities suitable for them. For example, small mobile devices such as mobile phones, PDAs, digital cameras, notebook computers, etc. have one or two or four small, lightweight secondary batteries (unit cells) per device according to the miniaturization tendency of the products. .

이차전지는 외부 및 내부의 구조적 특징에 따라 대략 원통형 전지, 각형 전지 및 파우치형 전지로 분류되며, 이차전지를 구성하는 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체의 구조에 따라 크게 젤리-롤형(권취형)과 스택형(적층형)으로 구분된다.Secondary batteries are classified into roughly cylindrical cells, square cells, and pouch-type cells according to their external and internal structural characteristics, and are mainly jelly-roll type (wound type) according to the structure of the electrode assembly of the anode / separation membrane / cathode structure constituting the secondary battery. ) And stacked (stacked).

그 중에서 흔히 사용되는 젤리-롤형 전극조립체는, 집전체로 사용되는 금속 호일에 전극 활물질 등을 코팅하고 건조 및 프레싱한 후, 소망하는 폭과 길이의 밴드 형태로 재단하고 분리막을 사용하여 음극과 양극을 격막한 후 나선형으로 감아 제조된다. 젤리-롤형 전극조립체는 주로 원통형 전지에 사용되며, 경우에 따라서는, 이를 판상형으로 압축하여 각형 또는 파우치형 전지에 적용하기도 한다. Among them, a commonly used jelly-roll type electrode assembly is coated with an electrode active material or the like on a metal foil used as a current collector, dried and pressed, cut into bands of a desired width and length, and a negative electrode and a positive electrode using a separator. After the diaphragm is wound into a spiral is produced. Jelly-roll type electrode assemblies are mainly used in cylindrical batteries, and in some cases, they are compressed into plate shapes and applied to square or pouch type batteries.

도 1에는 젤리-롤형 전극조립체를 장착한 종래의 원통형 이차전지의 구조가 수직 단면도로서 도시되어 있다. 1 is a vertical cross-sectional view of a structure of a conventional cylindrical secondary battery equipped with a jelly-roll type electrode assembly.

도 1을 참조하면, 일반적으로 원통형 이차전지(10)는 원통형 캔(20), 캔(20)의 내부에 수용되는 젤리-롤형의 전극조립체(30), 캔(20)의 상부에 결합되는 캡 어셈블리(40), 및 캡 어셈블리(40)를 장착하기 위한 클림핑 부위(50)로 구성되어 있다.Referring to FIG. 1, a cylindrical secondary battery 10 generally includes a cylindrical can 20, a jelly-roll electrode assembly 30 accommodated in the can 20, and a cap coupled to an upper portion of the can 20. Assembly 40 and a crimping portion 50 for mounting the cap assembly 40.

전극조립체(30)는 양극(31)과 음극(32) 사이에 분리막(33)을 개재한 상태로 젤리-롤형으로 감은 구조로 되어 있으며, 양극(31)에는 양극 탭(34)이 부착되어 캡 어셈블리(40)에 접속되어 있고, 음극(32)에는 음극 탭(도시하지 않음)이 부착되어 캔(20)의 하단에 접속되어 있다.The electrode assembly 30 has a structure in which the electrode assembly 30 is wound in a jelly-roll shape with a separator 33 interposed between the anode 31 and the cathode 32, and a cathode tab 34 is attached to the cathode 31. A negative electrode tab (not shown) is attached to the negative electrode 32, and is connected to the lower end of the can 20.

캡 어셈블리(40)는 양극 단자를 형성하는 상단 캡(41), 전지 내부의 온도 상 승시 전지저항이 크게 증가하여 전류를 차단하는 PTC 소자(positive temperature coefficient element; 42), 전지 내부의 압력 상승시 전류를 차단하거나 및/또는 가스를 배기하는 안전벤트(43), 특정 부분을 제외하고 안전벤트(43)를 캡 플레이트(45)로부터 전기적으로 분리시키는 절연부재(44), 양극(31)에 연결된 양극 탭(34)이 접속되어 있는 캡 플레이트(45)가 순차적으로 적층되어 있는 구조로 이루어져 있다.The cap assembly 40 includes an upper cap 41 for forming a positive electrode terminal, a positive temperature coefficient element 42 for blocking current due to a large increase in battery resistance when the temperature inside the battery increases, and a pressure increase inside the battery. Safety vents 43 for interrupting current and / or exhausting gas, insulating members 44 for electrically separating the safety vents 43 from the cap plate 45, except for certain parts, and connected to the anode 31. The cap plate 45 to which the positive electrode tab 34 is connected is sequentially stacked.

클림핑 부위(50)는 캡 어셈블리(40)를 캔(20)의 개방 상단에 장착할 수 있도록 캔(20)의 상단에 형성되어 있다. 보다 구체적으로, 클림핑 부위(50)는, 캔(20)의 상단부를 비딩 가공함으로써 내측으로 만입부(21)를 형성하고, 가스켓(60)에 캡 플레이트(45), 절연부재(44), 안전벤트(43) 및 상단 캡(41)의 외주면을 차례로 삽입한 다음, 상단부를 절곡함으로써 형성된다. 결과적으로, 클림핑 부위(50)의 내측면에 위치하는 가스켓(60)을 감싸는 형태로 되고, 클림핑(crimping) 및 프레싱 공정을 수행함으로써 캡 어셈블리(40)를 장착한다. The crimping portion 50 is formed at the top of the can 20 so that the cap assembly 40 can be mounted on the open top of the can 20. More specifically, the crimping portion 50 forms an indentation portion 21 inwardly by beading an upper end portion of the can 20, and the cap plate 45, the insulating member 44, and the gasket 60. It is formed by inserting the outer circumferential surface of the safety vent 43 and the upper cap 41 in turn, and then bending the upper end. As a result, the cap assembly 40 is formed by enclosing the gasket 60 positioned on the inner surface of the crimping portion 50 and performing a crimping and pressing process.

그러나, 이러한 구조의 이차전지는, 전지가 고온의 환경에 노출되거나 외부적 충격 등에 의해 국부적인 내부 단락이 일어나게 되면, 전극 계면에서 전해액의 분해 반응이 일어나게 되고 그로 인해 가스가 다량 발생한다. 이와 같이 다량으로 발생한 가스는 전지의 내압 증가를 초래하므로, 내압이 소정 압력 이상으로 상승하면, 안전벤트가 작동하여 고압 가스를 배출하게 된다. However, in the secondary battery having such a structure, when the battery is exposed to a high temperature environment or a local internal short circuit occurs due to an external impact or the like, decomposition reaction of the electrolyte occurs at the electrode interface, whereby a large amount of gas is generated. Since the gas generated in such a large amount causes the internal pressure of the battery to increase, when the internal pressure rises above a predetermined pressure, the safety vent operates to discharge the high pressure gas.

이러한 구조에서, 캡 어셈블리의 탑 캡, PTC 소자, 안전벤트 등의 금속 소재들 간의 상호 계면 부위는 가스켓과 상기 소자들의 계면 부위에 비해 전해액이 누 출될 위험성이 높다. 캡 어셈블리에서, 가스켓과 안전벤트의 계면을 통해 전해액이 누출되지 않는다면, 금속 소재들 간의 계면에서의 전해액 누출이 일어나지 않지만, 실질적으로 가스켓과 안전벤트의 계면을 통해 전해액이 일부 누출되며, 이렇게 누출된 전해액은 상기와 같이 금속 소재들간의 계면을 통해 외부로 쉽게 누출되는 문제점이 있다. 이렇게 누출된 전해액은 발화 또는 폭발의 원인이 되므로 전지의 안전성을 크게 저하시킨다. In such a structure, the interfacial area between the metal materials such as the top cap, the PTC device, and the safety vent of the cap assembly has a high risk of leakage of the electrolyte compared to the interface area of the gasket and the devices. In the cap assembly, if no electrolyte leaks through the interface of the gasket and the safety vent, no electrolyte leak occurs at the interface between the metal materials, but substantially some of the electrolyte leaks through the interface of the gasket and the safety vent. The electrolyte is easily leaked to the outside through the interface between the metal materials as described above. The leaked electrolyte causes fire or explosion, which greatly reduces the safety of the battery.

따라서, 외부적 충격이나 내압으로부터 밀봉성을 유지할 수 있는 원통형 이차전지에 대한 개발의 필요성이 높은 실정이다. Therefore, there is a high need for development of a cylindrical secondary battery capable of maintaining sealing property from external impact or internal pressure.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.The present invention aims to solve the problems of the prior art as described above and the technical problems that have been requested from the past.

본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이차전지의 캡 어셈블리에서 안전벤트의 외주면 단부 부위에 하향 돌출부를 형성하여 가스켓을 강하게 압박하여 밀착시킬 경우, 밀봉성이 크게 향상되어 전해액의 누출을 방지함으로써 전지의 안전성을 크게 향상시킬 수 있음을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.After extensive research and various experiments, the inventors of the present application form a downward protrusion at the end portion of the outer circumferential surface of the safety vent in the cap assembly of the secondary battery to strongly press the gasket, thereby greatly improving the sealing property. It has been found that the safety of the battery can be greatly improved by preventing the leakage of OH, and the present invention has been completed.

따라서, 본 발명에 따른 이차전지용 캡 어셈블리는, Therefore, the secondary battery cap assembly according to the present invention,

전지내의 고압 발생시 전류를 차단하는 소자(전류차단 안전소자)가 하부에 연결되어 있고, 그 이상의 고압 발생시 파열되면서 가스를 배출하는 안전벤트; A safety vent for discharging gas while a high voltage in the battery is connected to a device (current blocking safety device) that blocks current when a high pressure is generated, and bursts at a higher pressure;

상기 안전벤트 상에 탑재되고, 가스 배출을 위한 관통구가 형성되어 있으며, 돌출 단자를 형성하는 탑 캡; 및 A top cap mounted on the safety vent and having a through hole for discharging gas and forming a protruding terminal; And

상기 소자들의 외주면을 감싸면서 밀봉하는 가스켓;A gasket sealing the outer circumferential surfaces of the devices;

을 포함하고 있으며,It contains,

상기 안전벤트의 외주면 단부 부위에는 전지의 제조과정에서 가스켓을 가압할 수 있는 하향 돌출부가 형성되어 있는 것으로 구성되어 있다.The outer circumferential end portion of the safety vent is configured to have a downward protrusion for pressing the gasket during the battery manufacturing process.

상기 안전벤트는 전지의 비정상적인 작동 또는 전지 구성요소들의 열화로 인한 전지 내부 압력의 상승시 가스를 외부로 배출시켜 전지의 안전성을 담보하는 일종의 안전부재로서, 예를 들어, 전지의 내부에서 가스가 발생하여 임계치 이상으로 내압이 증가하였을 때, 안전벤트가 파열되고, 그러한 파열 부위로 배출되는 가스는 상단 캡에 형성되어 있는 하나 또는 둘 이상의 가스 배출구를 통해 외부로 배출되는 구조로 이루어진다.The safety vent is a kind of safety member that discharges gas to the outside when the internal pressure of the battery increases due to abnormal operation of the battery or deterioration of battery components, thereby ensuring safety of the battery. For example, gas is generated inside the battery. When the internal pressure increases above the threshold, the safety vent is ruptured, and the gas discharged to the rupture portion is discharged to the outside through one or more gas outlets formed in the upper cap.

이러한 안전벤트의 외주면 단부 부위에 하향 돌출부를 형성하여 전지의 조립시 가스켓을 압박하여 밀봉성을 높임으로써, 캡 어셈블리의 금속 소재들의 계면 부위로 전해액이 누출되는 것을 근본적으로 방지한다.By forming a downward protrusion at the end portion of the outer peripheral surface of the safety vent to pressurize the gasket during the assembly of the battery to increase the sealability, the electrolyte is essentially prevented from leaking to the interface portion of the metal materials of the cap assembly.

또한, 상기의 구조에 따른 높은 밀봉성은, 외력의 인가 또는 내압의 증가시 캡 어셈블리의 밀봉 부위가 부분적 또는 일시적으로 해제되면서 전해액이 외부로 누출되는 것을 방지함으로써 안전성을 크게 향상시킬 수 있다.In addition, the high sealing property according to the above structure can greatly improve safety by preventing the electrolyte from leaking to the outside while the sealing portion of the cap assembly is partially or temporarily released upon application of an external force or an increase in the internal pressure.

상기 안전벤트와 탑 캡 사이에는 고온 발생시 전류를 차단하는 환형 구조의 안전소자(PTC 소자)가 추가로 포함되어 있는 구조로 이루어질 수 있다. 상기와 같이 PCT 소자가 장착되는 캡 어셈블리는, 예를 들어, 노트북 컴퓨터용 전지팩의 원통형 전지의 캡 어셈블리에 바람직하게 사용될 수 있다. Between the safety vent and the top cap may be made of a structure that additionally includes a safety device (PTC device) of the annular structure to block the current at high temperature. As described above, the cap assembly to which the PCT element is mounted may be preferably used for the cap assembly of the cylindrical battery of, for example, a battery pack for a notebook computer.

본 발명에서, 상기 하향 돌출부는 바람직하게 안전벤트의 외주면 단부에 형성되어 있을 수 있다. 캡 어셈블리에서는 탑 캡과 안전벤트 등의 외주면이 가스켓에 의해 감싼 형태로 고정되어 있으므로, 안전벤트의 외주면에 형성된 하향 돌출부는 그것과 인접하는 가스켓을 압박하여 밀봉성을 높이는 구조로 이루어진다.In the present invention, the downward protrusion may be formed at the end of the outer peripheral surface of the safety vent. In the cap assembly, since the outer circumferential surface of the top cap and the safety vent are fixed by the form of the gasket, the downward protrusion formed on the outer circumferential surface of the safety vent is configured to pressurize the gasket adjacent to the safety vent to increase the sealing property.

하나의 바람직한 예에서, 상기 하향 돌출부는 안전벤트의 외주면 단부를 수직으로 하향 절곡하여 형성될 수 있고, 이 경우 상기 절곡된 단부가 가스켓을 압박하는 구조로 이루어질 수 있는 바, 이러한 하향 돌출부의 구조는 간단한 제조 공정으로도 큰 밀봉성을 확보할 수 있는 장점이 있다. In one preferred example, the downward protrusion may be formed by vertically bending the outer peripheral surface end of the safety vent, in which case the bent end may be configured to press the gasket, the structure of the downward protrusion Even with a simple manufacturing process, there is an advantage that a large sealing property can be secured.

경우에 따라서는, 안전벤트의 제조과정에서 하향 돌출부를 함께 성형할 수도 있으며, 안전벤트의 단부 상에 별도의 부재를 부착하여 하향 돌출부를 형성할 수도 있다.In some cases, the downward protrusion may be molded together in the manufacturing process of the safety vent, or a separate member may be attached to the end of the safety vent to form the downward protrusion.

상기 하향 돌출부의 높이는 효과적인 밀봉성을 가지는 높이로 형성될 수 있으며, 하향 돌출부가 높이가 너무 크면 안전벤트의 외주면 중 하향 돌출부가 형성되지 않은 부위와 가스켓이 서로 이격되어 오히려 밀봉성이 감소하거나 지나치게 강한 압박에 의해 가스켓이 손상될 수 있으며, 반대로 높이가 너무 작으면 본 발명 에 따른 하향 돌출부에 의한 밀봉효과를 기대하기 어려울 수 있다. 이러한 점을 고려할 때, 상기 하향 돌출부는 0.05 내지 0.2 mm의 높이로 이루어지는 것이 바람직하다.The height of the downward protrusion may be formed to have an effective sealing property. If the height of the downward protrusion is too large, a portion of the outer circumferential surface of the safety vent where the downward protrusion is not formed and the gasket are spaced apart from each other, and thus the sealing property is reduced or excessively strong. The gasket may be damaged by pressing, and on the contrary, if the height is too small, it may be difficult to expect a sealing effect by the downward protrusion according to the present invention. In consideration of this point, the downward protrusions preferably have a height of 0.05 to 0.2 mm.

상기 하향 돌출부는 가스켓을 압박하여 밀봉성을 높이는 형태라면 특별히 제한되지 않고 다양한 구조가 가능할 수 있으며, 하나의 바람직한 예로서 쐐기형 구조일 수 있다. 상기 쐐기형 구조의 하향 돌출부는 클림핑 과정에서 가스켓을 탄력적으로 강하게 압박하여 높은 밀봉성을 제공한다. 반면에, 쐐기의 단부가 날카로운 경우에는 가압되면서 가스켓을 손상시킬 수 있으므로, 단부가 완만한 쐐기형 구조가 더욱 바람직하다.The downward protrusion is not particularly limited as long as it presses the gasket to increase the sealing property, and various structures may be possible, and as one preferred example, may be a wedge-shaped structure. The downward protrusion of the wedge-shaped structure elastically presses the gasket resiliently during the crimping process to provide a high sealing property. On the other hand, if the end of the wedge is sharp, the gasket may be damaged while being pressed, so that the wedge-shaped structure having a gentle end is more preferable.

상기 안전벤트는 도전성 소재로서 특별히 제한되는 것은 아니며, 가볍고, 전지의 내압이 소정의 임계치에 도달하였을 때 그것의 작동에 의해 파단될 수 있는 적절한 기계적 강성을 가지는 알루미늄 또는 그것의 합금으로 이루어진 소재가 바람직하게 사용될 수 있고, 상기 가스켓은 탄력성을 가지며 전지 캔으로부터 탑 캡과 안전벤트를 고정시키며 전해액에 대한 밀봉력을 가지는 다양한 소재가 쓰일 수 있으며, 바람직하게는 폴리프로필렌(PP)이 사용될 수 있다.The safety vent is not particularly limited as a conductive material, and is preferably a material made of aluminum or an alloy thereof which is light and has a suitable mechanical rigidity that can be broken by its operation when the internal pressure of the battery reaches a predetermined threshold. The gasket may be used in a variety of materials having elasticity, fixing the top cap and the safety vent from the battery can, and sealing the electrolyte. Preferably, polypropylene (PP) may be used.

한편, 이차전지가 휴대폰, 노트북 등의 전원으로 사용되는 경우에는 일정한 출력을 안정적으로 제공하는 이차전지가 요구되는 반면에, 전동드릴 등과 같은 파워툴의 동력원으로 사용되는 경우, 순간적으로 높은 출력을 제공하면서 진동, 낙하 등과 같은 외부의 물리적 충격에 대해서도 안정적일 수 있는 이차전지가 요구된다. On the other hand, when a secondary battery is used as a power source for a mobile phone or a notebook, a secondary battery for stably providing a constant output is required, while when used as a power source of a power tool such as an electric drill, a high output is instantaneously provided. While there is a need for a secondary battery that can be stable against external physical shocks such as vibration and dropping.

즉, PTC 소자를 캡 어셈블리에 포함하고 있는 구조의 이차전지는 순간적으로 높은 출력을 제공하기 어렵고, 진동 등과 같은 외부 충격시 접촉면의 저항이 증가되어 균일한 출력을 제공하기 어렵게 된다. 구체적으로 PTC 소자는 일반적으로 상온에서도 대략 7 ~ 32 mW 정도의 전기 저항을 나타내며 더욱이 온도의 상승에 따른 가파른 저항 상승을 유발하므로 순간적으로 높은 출력을 제공하는데 큰 저해요인으로 작용할 수 있다.That is, the secondary battery having the PTC element in the cap assembly is difficult to provide a high output instantaneously, it is difficult to provide a uniform output by increasing the resistance of the contact surface during an external impact such as vibration. Specifically, the PTC device generally exhibits an electrical resistance of about 7 to 32 mW even at room temperature, and also causes a steep increase in resistance with an increase in temperature, and thus may act as a large inhibitor in providing an instantaneous high output.

따라서, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지용 캡 어셈블리는 PTC 소자를 포함하고 있지 않은 캡 어셈블리로서,Therefore, the cap assembly for a secondary battery according to another embodiment of the present invention is a cap assembly that does not include a PTC element,

전류차단 안전소자가 하부에 연결되어 있고, 고압 발생시 파열되면서 가스를 배출하는 안전벤트;A safety vent connected to the lower portion of the current blocking safety element and discharging gas while bursting at a high pressure;

상기 안전벤트 상에 탑재되고, 가스 배출을 위한 관통구가 형성되어 있으며, 돌출 단자를 형성하는 탑 캡; 및 A top cap mounted on the safety vent and having a through hole for discharging gas and forming a protruding terminal; And

상기 소자들의 외주면을 감싸면서 밀봉하는 가스켓;A gasket sealing the outer circumferential surfaces of the devices;

을 포함하고 있으며, It contains,

상기 안전벤트의 단부는 탑 캡의 외주면을 감싸도록 절곡되어 있고, 상기 가스켓과 접하는 안전벤트의 외주면에는 전지의 제조과정에서 가스켓을 가압할 수 있는 돌출부가 형성되는 것으로 구성될 수 있다.The end of the safety vent is bent to surround the outer circumferential surface of the top cap, the outer circumferential surface of the safety vent in contact with the gasket may be composed of a protrusion that can press the gasket during the manufacturing process of the battery.

즉, 상기와 같은 캡 어셈블리는, 안전벤트의 단부를 수직으로 절곡한 후 탑 캡의 외주면을 감싸도록 탑 캡 상에 밀착시키고, 가스켓과 접하는 안전벤트의 외주면에 돌출부를 형성함으로써, 안전벤트와 탑 캡의 계면 및 안전벤트와 가스켓의 계면을 따라 전지 내부의 전해액이 누출되는 것을 방지할 수 있다. That is, the cap assembly as described above, by bending the end of the safety vent vertically, and close to the top cap so as to surround the outer peripheral surface of the top cap, by forming a protrusion on the outer peripheral surface of the safety vent in contact with the gasket, the safety vent and the top The electrolyte inside the battery may be prevented from leaking along the interface of the cap and the interface between the safety vent and the gasket.

일 예로, 상기 탑 캡 중 안전벤트가 감싸는 길이는 탑 캡의 반경을 기준으로 대략 5 내지 40%, 바람직하게는 10 내지 30%일 수 있다. 이러한 절곡 부위는 궁극적으로 가스켓에 의해 감싸여진다.For example, the length of the safety vent wrapped around the top cap may be about 5 to 40%, preferably 10 to 30% based on the radius of the top cap. This bending area is ultimately wrapped by the gasket.

상기 돌출부는 가스켓과의 밀봉성을 향상시킬 수 있으면 안전벤트의 외주면 어느 부위에 형성되든지 특별히 제한이 없지만, 바람직하게는 안전벤트의 외주면 단부 부위에 하향으로 돌출되어 있어서, 전지의 조립시 가스켓과의 밀봉성을 더욱 향상시킬 수 있다.The protrusion is not particularly limited as long as it can be formed on the outer circumferential surface of the safety vent as long as it can improve the sealing property with the gasket. Preferably, the protrusion protrudes downward to the end portion of the outer circumferential surface of the safety vent. The sealing property can be further improved.

경우에 따라서는, 상기 안전벤트와 탑 캡의 계면에, 전해액의 누출 및 조립과정에서의 불량 발생 가능성을 방지하기 위한 그루브가 탑 캡의 외주면에 평행하게 추가로 형성될 수도 있다. 이러한 구조에 대한 더욱 자세한 내용은 본 출원인의 한국 특허출원 제2006-0022950호에 기재되어 있으며, 상기 출원은 참조로서 본 발명의 내용에 합체된다. In some cases, at the interface between the safety vent and the top cap, a groove may be further formed parallel to the outer circumferential surface of the top cap to prevent the leakage of electrolyte and the possibility of defects during assembly. More details on this structure are described in Korean Patent Application No. 2006-0022950 filed by the applicant, which is incorporated by reference in the context of the present invention.

본 발명은 또한, 전해액이 함침된 상태로 권취형 전극조립체('젤리-롤')이 원통형 캔에 내장되어 있고, 상기 원통형 캔의 개방 상단에는 본 발명에 따른 캡 어셈블리가 장착되어 있는 구조의 원통형 이차전지를 제공한다.The present invention also has a cylindrical structure in which a wound electrode assembly ('jelly-roll') is embedded in a cylindrical can with an electrolyte impregnated, and an open top of the cylindrical can is mounted with a cap assembly according to the present invention. It provides a secondary battery.

본 발명에 따른 상기 전지는 전극조립체를 전지케이스에 내장한 상태에서 리튬 함유 전해액을 함침시켜 제조되는 리튬 이차전지에 바람직하게 적용될 수 있다. 그러한 리튬 이차전지는 양극, 음극, 분리막, 리튬염 함유 비수 전해액 등으로 구성되어 있다.The battery according to the present invention may be preferably applied to a lithium secondary battery manufactured by impregnating a lithium-containing electrolyte in a state in which an electrode assembly is embedded in a battery case. Such lithium secondary batteries are composed of a positive electrode, a negative electrode, a separator, a lithium salt-containing nonaqueous electrolyte, and the like.

상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더 의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 충진제를 더 첨가하기도 한다. 상기 음극은 또한 음극 집전체 상에 음극 재료를 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 더 포함될 수도 있다. The positive electrode is prepared by, for example, applying a mixture of a positive electrode active material, a conductive material, and a binder on a positive electrode current collector, followed by drying, and further, a filler may be further added as necessary. The negative electrode is also manufactured by coating and drying a negative electrode material on a negative electrode current collector, and if necessary, the components as described above may be further included.

상기 분리막은 음극과 양극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. The separator is interposed between the cathode and the anode, and an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength is used.

리튬염 함유 비수계 전해액은, 비수 전해액과 리튬염으로 이루어져 있으며, 비수 전해액으로는 액상 비수 전해액, 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다.The lithium salt-containing non-aqueous electrolyte solution consists of a nonaqueous electrolyte solution and a lithium salt, and a liquid nonaqueous electrolyte solution, a solid electrolyte, an inorganic solid electrolyte, and the like are used as the nonaqueous electrolyte solution.

상기 집전체, 전극 활물질, 도전재, 바인더, 충진제, 분리막, 전해액, 리튬염 등은 당업계에 공지되어 있으므로, 그에 대한 자세한 설명은 본 명세서에서 생략한다.Since the current collector, the electrode active material, the conductive material, the binder, the filler, the separator, the electrolyte, the lithium salt, and the like are known in the art, a detailed description thereof will be omitted herein.

본 발명에 따른 리튬 이차전지는 당업계에 공지되어 있는 통상적인 방법에 의해 제조될 수 있다. 즉, 양극과 음극 사이에 다공성 분리막을 삽입하고 거기에 전해액을 주입하여 제조할 수 있다.The lithium secondary battery according to the present invention can be produced by conventional methods known in the art. That is, it may be prepared by inserting a porous separator between the anode and the cathode and injecting the electrolyte therein.

양극은, 예를 들어, 앞서 설명한 바와 같이, 양극 활물질로서의 리튬 전이 금속 산화물 활물질과 도전재 및 바인더를 함유한 슬러리를 집전체 위에 도포한 후 건조 및 압연하여 제조할 수 있다. 마찬가지로 음극은, 예를 들어, 앞서 설명한 바와 같이, 음극 활물질로서 탄소 활물질과 도전재 및 바인더를 함유한 슬러리를 얇은 집전체 위에 도포한 후 건조하여 제조할 수 있다.As described above, for example, the positive electrode may be manufactured by applying a slurry containing a lithium transition metal oxide active material, a conductive material, and a binder as a positive electrode active material onto a current collector, followed by drying and rolling. Similarly, the negative electrode can be produced by, for example, applying a slurry containing a carbon active material, a conductive material, and a binder as a negative electrode active material on a thin current collector, as described above, and then drying.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, although described with reference to the drawings according to an embodiment of the present invention, this is for easier understanding of the present invention, the scope of the present invention is not limited thereto.

도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지에서 캡 어셈블리 구조가 모식적으로 도시되어 있다.2 schematically shows a cap assembly structure in a secondary battery according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 원통형 이차전지(100)는 캔(200)의 내부에 전극조립체(110)를 삽입하고, 여기에 전해액을 주입하며, 캔(200)의 개방 상단에 캡 어셈블리(400)를 장착함으로써 제조된다.Referring to FIG. 2, the cylindrical secondary battery 100 inserts an electrode assembly 110 into the can 200, injects electrolyte therein, and places the cap assembly 400 on an open top of the can 200. It is manufactured by mounting.

캡 어셈블리(400)는 캔(200)의 상부 비딩부(210)에 장착되는 기밀유지용 가스켓(500) 내부에 상단 캡(410), 전류차단용 안전소자(PTC 소자: 760) 및 내부 압력 강하용 안전벤트(420)가 밀착되어 있는 구조로 이루어져 있다. 상단 캡(410)은 중앙이 상향 돌출되어 있어서 외부 회로와의 접속에 의한 양극 단자로서의 역할을 수행하고, 돌출부 주변을 따라 캔(200) 내부의 압축 가스가 배출될 수 있는 관통구(412)가 다수 개 형성되어 있다.The cap assembly 400 has an upper cap 410, a current blocking safety device (PTC device) 760, and an internal pressure drop inside the airtight gasket 500 mounted on the upper beading part 210 of the can 200. Dragon safety vent 420 is made of a structure that is in close contact. The upper cap 410 has a center projecting upward to serve as a positive electrode terminal by connection with an external circuit, and a through hole 412 through which the compressed gas inside the can 200 can be discharged along the periphery of the protrusion. Many are formed.

안전벤트(420)는 전류가 통하는 박막 구조물로서, 그것의 중앙부는 함몰되어 만입형 중앙부(421)를 형성하고 있고, 중앙부(421)의 상절곡 및 하절곡 부위에는 각각 깊이를 달리하는 2 개의 노치들(422, 423)이 형성되어 있다.The safety vent 420 is a thin film structure through which a current flows, and a central portion thereof is recessed to form an indented central portion 421, and two notches having different depths at upper and lower bending portions of the central portion 421, respectively. Fields 422 and 423 are formed.

도 2 및 도 3에서 보는 바와 같이, 노치(422, 423) 중 상부에 형성되는 제 1 노치(422)는 폐곡선을 이루고 있고, 하부에 형성되는 제 2 노치(423)는 일측이 개 방된 개곡선의 구조로 되어 있다. 또한, 제 2 노치(423)의 결합력은 제 1 노치(422)의 결합력보다 작게 만들어지므로, 제 2 노치(423) 는 제 1 노치(422)보다 깊게 파여 있다.2 and 3, the first notch 422 formed at the upper portion of the notches 422 and 423 forms a closed curve, and the second notch 423 formed at the lower portion is an open curve at which one side is opened. It is structured. In addition, since the coupling force of the second notch 423 is made smaller than the coupling force of the first notch 422, the second notch 423 is dug deeper than the first notch 422.

캔(200) 내부압력이 임계 압력 이상으로 상승하게 되면, 안전벤트(420)의 제 2 노치(423)가 압력을 견디지 못하고 파열되면서 캔(200) 내부의 가압 가스가 상단 캡(410)의 구멍(412)을 통해 빠져나가게 된다.When the internal pressure of the can 200 rises above the critical pressure, the second notch 423 of the safety vent 420 bursts without being able to withstand the pressure, so that the pressurized gas inside the can 200 is opened in the hole of the upper cap 410. Exit through 412.

이러한 과정에서, 전지 내부의 가스를 방출함과 동시에 전류를 차단하는 CID(700)가 안전벤트(420)의 하방에 설치되어 있다. CID(700)는 도전성 판재의 부재로서 보조 가스켓(510)이 설치되어 있다.In this process, the CID 700 is installed under the safety vent 420 to discharge the gas inside the battery and cut off the current. The CID 700 is provided with an auxiliary gasket 510 as a member of a conductive plate.

도 4에는 전류차단 안전소자(CID)의 일 예가 도시되어 있다. CID(700)는 측면을 따라 가스가 배출되는 관통구들(710)이 다수 형성되어 있고, 중앙에는 상향 돌출된 돌출부(720)가 형성되어 있으며, 돌출부(720)를 중심으로 동심원 상으로 3 개의 관통홀(730)과, 관통홀(730)을 연결하는 3 개의 브릿지(740)가 대칭적으로 형성되어 있다. 브릿지(740)에는 노치(750)가 형성되어 있어서, 전지 내부에의 압력 상승으로 인해 가압 가스가 안전벤트(도 2: 420)에 가해질 때, 만입형 중앙부(421)가 들어 올려지면서 만입형 중앙부(421)에 용접되어 있는 돌출부(720)는 노치(750)가 절취되면서 CID(700)의 본체로부터 분리되게 된다.4 shows an example of a current blocking safety device (CID). CID 700 is formed with a plurality of through-holes 710 through which gas is discharged along a side surface, and an upwardly projecting protrusion 720 is formed at the center thereof, and three through-concentric lines are formed around the protrusion 720. The hole 730 and three bridges 740 connecting the through hole 730 are symmetrically formed. The notch 750 is formed in the bridge 740 so that when the pressurized gas is applied to the safety vent (FIG. 2: 420) due to the pressure rise inside the battery, the indented center portion 421 is lifted up and the indented center portion is lifted. The protrusion 720 welded to 421 is separated from the main body of the CID 700 as the notch 750 is cut off.

다시 도 2를 참조하면, 안전벤트의 외주면 단부(424)에는 하향 돌출부가 형성되어 있으며, 안전벤트(420)의 외주면과 접촉하는 가스켓(500)의 해당 부위가 하향 돌출부에 의해 압박되는 구조로 이루어져 있다. 상기 부위의 더욱 자세한 구조 를 확인하기 위한 부위 A의 확대도가 도 5에 도시되어 있다.Referring back to Figure 2, the outer circumferential surface end 424 of the safety vent is formed with a downward protrusion, the corresponding portion of the gasket 500 in contact with the outer circumferential surface of the safety vent 420 is made of a structure that is pressed by the downward protrusion. have. An enlarged view of site A to identify more detailed structure of the site is shown in FIG. 5.

도 5를 참조하면, 탑 캡(410), PTC 소자(760) 및 안전벤트(420)는 상호 밀착되어 가스켓(500)에 의해 감싸여 고정되어 있다. 안전벤트(420)의 외주면 단부에는 하향 돌출부(426)가 형성되어 있으며, 하향 돌출부(426)는 탄력성을 가지는 가스켓(500)을 강하게 압박하여 전지 내부의 전해액이 안전벤트(420)와 가스켓(500) 사이로 누출되는 것을 방지한다.Referring to FIG. 5, the top cap 410, the PTC element 760, and the safety vent 420 are closely attached to each other and are wrapped and fixed by the gasket 500. A downward protrusion 426 is formed at an end of the outer circumferential surface of the safety vent 420, and the downward protrusion 426 strongly presses the gasket 500 having elasticity, so that the electrolyte inside the battery is supplied to the safety vent 420 and the gasket 500. To prevent leakage.

이와 비교하여, 도 6에는 도 5의 구조에서 안전벤트의 외주면 단부에 하향 돌출부가 형성되어 있지 않은 캡 어셈블리의 대응 구조가 도시되어 있다.In comparison, FIG. 6 shows a corresponding structure of the cap assembly in which the downward protrusion is not formed at the end of the outer peripheral surface of the safety vent in the structure of FIG. 5.

도 6을 참조하면, 탑 캡(410), PTC 소자(760) 및 안전벤트(420')가 상호 밀착되어 가스켓(500)에 의해 감싸여 고정되어 있다는 점에서는 도 5의 구조와 동일하지만, 안전벤트(420')의 외주면 단부에 하향 돌출부가 형성되어 있지 않다는 점에서 차이가 있다. 따라서, 전지 내부의 전해액이 안전벤트(420')의 하단면과 가스켓(500)의 계면(S1)으로 일단 유입되면, 상대적으로 밀착력이 떨어지는 안전벤트(420')와 PTC 소자(760)의 계면(S2) 또는 PTC 소자(760)와 탑 캡(410)의 계면(S3)을 쉽게 통과하게 되어 누출된다. 전지의 정상적인 상태 또는 작동 조건에서는 전지 내부의 전해액이 계면(S1)으로 유입되지 않지만, 외력의 인가 또는 내압의 증가시 캡 어셈블리의 밀봉 상태가 부분적 또는 일시적으로 해제되면서 전해액이 계면(S1)으로 유입될 수 있다.Referring to FIG. 6, the top cap 410, the PTC element 760, and the safety vent 420 ′ are in close contact with each other and are wrapped and secured by the gasket 500. The difference is that the downward protrusion is not formed at the end of the outer peripheral surface of the vent 420 '. Therefore, once the electrolyte inside the battery flows into the bottom surface of the safety vent 420 'and the interface S1 of the gasket 500, the interface between the safety vent 420' and the PTC element 760 that is relatively inferior in adhesion. (S2) or leaks through the interface S3 between the PTC element 760 and the top cap 410 easily. Under normal conditions or operating conditions of the battery, the electrolyte solution does not flow into the interface (S1), but when the external force is applied or the internal pressure increases, the sealing state of the cap assembly is partially or temporarily released and the electrolyte flows into the interface (S1). Can be.

반면에, 도 5의 구조에서는, 안전벤트(420)와 가스켓(500)의 계면(S1)에 하향 돌출부(426)가 형성되어 있음에 인해 높은 밀봉력을 나타내므로, 외력의 인가, 전지의 낙하, 내압의 증가 등이 발생하더라도, 전지 내부의 전해액이 안전벤트(420)와 PTC 소자(760)의 계면(S2)과 PTC 소자(760)와 탑 캡(410)의 계면(S3)으로 유입될 가능성이 거의 없다.On the other hand, in the structure of FIG. 5, since the downward protrusion 426 is formed at the interface S1 between the safety vent 420 and the gasket 500, the sealing force is high, so that an external force is applied and the battery falls. Even if an increase in the internal pressure occurs, the electrolyte inside the battery may flow into the interface S2 of the safety vent 420 and the PTC element 760 and the interface S3 of the PTC element 760 and the top cap 410. There is little possibility.

도 7에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 안전벤트의 단부 부위의 확대도가 수직 단면도로 도시되어 있다.7 is an enlarged cross-sectional view of an end portion of a safety vent according to another embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 안전벤트(420)의 단부에 쐐기형 구조의 하향 돌출부(428)가 형성되어 있는 구조로서, 전지의 조립시 쐐기형 하향 돌출부(428)가 가스켓(500)을 탄력적으로 강하게 압박함으로써 전해액에 대한 밀봉성을 더욱 향상시킨다. 하향 돌출부(428)의 쐐기 단부는 날카롭지 않은 완만한 구조를 가짐으로써 압박에 의해 가스켓(500)이 손상되는 것을 최소화한다. Referring to FIG. 7, the wedge-shaped downward protrusion 428 is formed at the end of the safety vent 420, and the wedge-shaped downward protrusion 428 resiliently strengthens the gasket 500 when the battery is assembled. By pressurizing, the sealing property to electrolyte solution is further improved. The wedge end of the downward protrusion 428 has a non-sharp gentle structure to minimize damage to the gasket 500 by compression.

도 8에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지의 상부 구조를 보여주는 단면 모식도가 도시되어 있고, 도 9에는 도 8의 B 부위에 대한 확대도가 모식적으로 도시되어 있다.FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing an upper structure of a secondary battery according to still another embodiment of the present invention, and FIG. 9 is an enlarged view schematically illustrating a portion B of FIG. 8.

이들 도면을 참조하면, 원통형 이차전지(101)는 파워툴의 동력원으로 사용하기 위하여, 안전벤트(420a)의 외주면 단부(420b)가 탑 캡(410)의 외주면을 감싸도록 절곡되어 있고, PTC 소자가 장착되지 않았다는 점을 제외하면, 도 2의 이차전지(100)와 동일하다.Referring to these drawings, the cylindrical secondary battery 101 is bent so that the outer peripheral surface end portion 420b of the safety vent 420a surrounds the outer peripheral surface of the top cap 410 for use as a power source of the power tool. Except that is not mounted, the same as the secondary battery 100 of FIG.

안전벤트(420a)의 외주면 단부(420b)가 수직으로 절곡된 후 탑 캡(410)의 외주면을 감싸면서 탑 캡(410) 상에 밀착되어 있으므로, 진동 등과 같은 외부 충격에도 안전벤트(420a)와 탑 캡(410)의 접촉면 저항이 변화되지 않아 균일한 출력을 제 공할 수 있고, 이들의 계면을 따라 전지 내부의 전해액이 누출되는 것을 방지할 수 있다.Since the outer circumferential surface end 420b of the safety vent 420a is vertically bent and is closely adhered to the top cap 410 while surrounding the outer circumferential surface of the top cap 410, the safety vent 420a may be exposed to external shock such as vibration. Since the contact surface resistance of the top cap 410 does not change, it may provide a uniform output, and the electrolyte inside the battery may be prevented from leaking along the interface thereof.

또한, 안전벤트(420a)의 외주면 단부 부위에 하향 돌출부(426a)가 형성되어 있어서, 안전벤트(420a)와 가스켓(500) 사이의 밀봉성을 향상시켜, 이들의 계면을 따라 전지 내부의 전해액이 누출되는 것을 방지할 수 있다.In addition, a downward protrusion 426a is formed at an end portion of the outer circumferential surface of the safety vent 420a, so that the sealing property between the safety vent 420a and the gasket 500 is improved, and the electrolyte solution inside the battery along the interface thereof. Leakage can be prevented.

이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Although described above with reference to the drawings according to an embodiment of the present invention, those of ordinary skill in the art will be able to perform various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above contents.

[실시예]EXAMPLE

이하, 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상술하지만, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범주가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the following Examples are provided to illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

[실시예 1]Example 1

Ni을 도금한 SPCE(냉간압연강판)을 사용하여 상단 캡 및 원통형 캔을 제작하고, 원통형 캔에 전극조립체를 장착한 다음, 전극조립체의 상단부에 대응하는 부위의 원통형 캔에 비딩 공정을 행하여 클림핑 부위를 형성하고, 클림핑 부위의 내측면에 가스켓을 삽입하여 캡 어셈블리의 탑 캡, PTC 소자 및 안전벤트를 고정하였다. 안전벤트는 그것의 외주면의 단부를 0.1 mm의 높이로 하향 수직 절곡하여, 하향 돌출부를 형성시켜서 가스켓을 압박할 수 있는 형태로 제작하였다. Using Ni-plated SPCE (cold rolled steel sheet), a top cap and a cylindrical can are fabricated, the electrode assembly is mounted on the cylindrical can, and then a crimping process is performed on a cylindrical can of a portion corresponding to the upper end of the electrode assembly. The site was formed and a gasket was inserted into the inner side of the crimping site to secure the top cap, PTC device and safety vent of the cap assembly. The safety vent was fabricated in such a way that the end of its outer circumferential surface was bent vertically downward to a height of 0.1 mm, forming a downward protrusion to press the gasket.

이러한 과정으로 18650 규격(직경 18 mm, 길이 65 mm)의 원통형 이차전지를 제작하였다.In this process, a cylindrical secondary battery of 18650 (diameter 18 mm, length 65 mm) was manufactured.

[비교예 1]Comparative Example 1

안전벤트의 외주면 단부에 하향 돌출부를 형성시키지 않았다는 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 원통형 이차전지를 제작하였다. A cylindrical secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the downward protrusion was not formed at the end of the outer circumferential surface of the safety vent.

[실험예 1]Experimental Example 1

실시예 1에서 제조된 전지 10 개와 비교예 1에서 제조된 전지 10 개를 도립시킨 상태에서, 15 kgf까지 셀 내부에 압력을 가하면서 전류차단 안전소자가 단락되기 전에 전해액이 누출되는 지를 확인하였다. 그 결과가 하기 표 1에 개시되어 있다.In the state in which 10 batteries manufactured in Example 1 and 10 batteries manufactured in Comparative Example 1 were inverted, pressure was applied to the inside of the cell to 15 kgf, and it was confirmed whether the electrolyte leaked before the current blocking safety device was short-circuited. The results are shown in Table 1 below.

<표 1>TABLE 1

Figure 112007066044922-PAT00001
Figure 112007066044922-PAT00001

상기 표 1에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1의 전지들에서는 어떠한 경우에도 전해액의 누출(leakage)가 발생하지 않은 반면에, 비교예 1의 전지들 중 다수의 전지들은 전류차단 안전소자의 단락 전후하여 전해액의 누출이 발생하였다. 따라서, 본 발명에 따른 안전벤트의 단부에 하향 돌출부가 형성된 전지들 은 전해액에 대해 우수한 밀봉성을 나타냄을 알 수 있다.As shown in Table 1, in the battery of Example 1 according to the present invention, leakage of electrolyte did not occur in any case, whereas many of the cells of Comparative Example 1 were current blocking safety devices. The electrolyte leaked before and after the short circuit. Therefore, it can be seen that the cells having a downward protrusion at the end of the safety vent according to the present invention exhibit excellent sealing property against the electrolyte.

이상의 설명과 같이, 본 발명에 따른 이차전지는 안전벤트의 외주면 단부에 가스켓을 압박하여 밀봉성을 높이는 하향 돌출부가 형성되어 있어서, 외부충격 또는 내압의 증가에 따른 전해액의 누출을 방지할 수 있으므로 전지의 안전성을 크게 향상시킬 수 있다.As described above, the secondary battery according to the present invention is formed on the outer circumferential end of the safety vent is formed with a downward protrusion to increase the sealing by pressing the gasket, it can prevent the leakage of the electrolyte due to the external impact or increase in the internal pressure It can greatly improve the safety.

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다. Those skilled in the art to which the present invention pertains will be able to perform various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above contents.

도 1은 종래의 원통형 이차전지의 대표적인 상부 구조를 보여주는 단면 모식도이다;1 is a schematic cross-sectional view showing a representative upper structure of a conventional cylindrical secondary battery;

도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지의 상부 구조를 보여주는 단면 모식도이다;2 is a schematic cross-sectional view showing an upper structure of a secondary battery according to an embodiment of the present invention;

도 3 및 4는 도 2의 전지에 사용된 안전벤트와 전류차단 안전소자의 사시도이다;3 and 4 are perspective views of the safety vent and the current blocking safety element used in the battery of FIG. 2;

도 5는 도 2의 A 부위에 대한 확대도이다;5 is an enlarged view of a portion A of FIG. 2;

도 6은 도 5의 구조에서 안전벤트의 외주면 단부에 하향 돌출부가 형성되어 있지 않은 캡 어셈블리의 대응 구조에 대한 확대도이다; FIG. 6 is an enlarged view of a corresponding structure of a cap assembly in which the downward protrusion is not formed at the outer peripheral surface end of the safety vent in the structure of FIG. 5; FIG.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 안전벤트의 단부 부위의 확대도이다;7 is an enlarged view of an end portion of a safety vent in accordance with another embodiment of the present invention;

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지의 상부 구조를 보여주는 단면 모식도이다;8 is a schematic cross-sectional view showing an upper structure of a secondary battery according to another embodiment of the present invention;

도 9는 도 8의 B 부위에 대한 확대도이다.9 is an enlarged view of a portion B of FIG. 8.

Claims (12)

전지내의 고압 발생시 전류를 차단하는 소자(전류차단 안전소자)가 하부에 연결되어 있고, 그 이상의 고압 발생시 파열되면서 가스를 배출하는 안전벤트;A safety vent for discharging gas while a high voltage in the battery is connected to a device (current blocking safety device) that blocks current when a high pressure is generated, and bursts at a higher pressure; 상기 안전벤트 상에 탑재되고, 가스 배출을 위한 관통구가 형성되어 있으며, 돌출 단자를 형성하는 탑 캡; 및 A top cap mounted on the safety vent and having a through hole for discharging gas and forming a protruding terminal; And 상기 소자들의 외주면을 감싸면서 밀봉하는 가스켓;A gasket sealing the outer circumferential surfaces of the devices; 을 포함하고 있으며, It contains, 상기 안전벤트의 외주면 단부 부위에는 전지의 제조과정에서 가스켓을 가압할 수 있는 하향 돌출부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 캡 어셈블리. Cap assembly, characterized in that the lower end portion is formed on the outer peripheral surface end portion of the safety vent can press the gasket during the manufacturing process of the battery. 제 1 항에 있어서, 상기 안전벤트와 탑 캡 사이에는 고온 발생시 전류를 차단하는 환형 구조의 PTC 소자가 추가로 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 캡 어셈블리.The cap assembly as claimed in claim 1, further comprising an annular PTC element for blocking a current when a high temperature occurs between the safety vent and the top cap. 제 1 항에 있어서, 상기 하향 돌출부는 외주면 단부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 캡 어셈블리.The cap assembly according to claim 1, wherein the downward protrusion is formed at an outer circumferential end thereof. 제 1 항에 있어서, 상기 하향 돌출부는 외주면 단부를 수직으로 하향 절곡하여 형성되는 것을 특징으로 하는 캡 어셈블리The cap assembly of claim 1, wherein the downward protrusion is formed by vertically bending an outer circumferential end thereof. 제 1 항에 있어서, 상기 하향 돌출부의 높이는 0.05 내지 0.2 mm인 것을 특징으로 하는 캡 어셈블리.The cap assembly of claim 1, wherein the height of the downward protrusions is between 0.05 and 0.2 mm. 제 1 항에 있어서, 상기 하향 돌출부는 쐐기형 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 캡 어셈블리. The cap assembly of claim 1, wherein the downward protrusion has a wedge-shaped structure. 제 1 항에 있어서, 상기 안전벤트는 알루미늄 또는 그것의 합금으로 이루어져 있고, 가스켓은 폴리프로필렌(PP)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 캡 어셈블리. 2. The cap assembly of claim 1 wherein the safety vent is made of aluminum or an alloy thereof and the gasket is made of polypropylene (PP). PTC 소자를 포함하고 있지 않은 캡 어셈블리로서,A cap assembly that does not contain a PTC device, 전류차단 안전소자가 하부에 연결되어 있고, 고압 발생시 파열되면서 가스를 배출하는 안전벤트;A safety vent connected to the lower portion of the current blocking safety element and discharging gas while bursting at a high pressure; 상기 안전벤트 상에 탑재되고, 가스 배출을 위한 관통구가 형성되어 있으며, 돌출 단자를 형성하는 탑 캡; 및 A top cap mounted on the safety vent and having a through hole for discharging gas and forming a protruding terminal; And 상기 소자들의 외주면을 감싸면서 밀봉하는 가스켓;A gasket sealing the outer circumferential surfaces of the devices; 을 포함하고 있으며, It contains, 상기 안전벤트의 단부는 탑 캡의 외주면을 감싸도록 절곡되어 있고, 상기 가스켓과 접하는 안전벤트의 외주면에는 전지의 제조과정에서 가스켓을 가압할 수 있 는 돌출부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 캡 어셈블리.The end of the safety vent is bent to surround the outer circumferential surface of the top cap, the cap assembly, characterized in that a protrusion for pressing the gasket during the manufacturing process of the battery is formed on the outer circumferential surface of the safety vent in contact with the gasket. 제 8 항에 있어서, 상기 돌출부는 안전벤트의 외주면 단부 부위에 하향으로 돌출되어 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 캡 어셈블리.The cap assembly of claim 8, wherein the protrusion protrudes downward from an end portion of an outer circumferential surface of the safety vent. 제 8 항에 있어서, 상기 안전벤트와 탑 캡의 계면에, 전해액의 누출 및 조립과정에서의 불량 발생 가능성을 방지하기 위한 그루브가, 탑 캡의 외주면에 평행하게 추가로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 캡 어셈블리. 9. The groove of the safety vent and the top cap is further provided with a groove for preventing leakage of electrolyte and occurrence of defects in the assembling process, in parallel to an outer circumferential surface of the top cap. Cap assembly. 전해액이 함침된 상태로 권취형 전극조립체('젤리-롤')이 원통형 캔에 내장되어 있고, 상기 원통형 캔의 개방 상단에는 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 하나에 따른 캡 어셈블리가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.A wound electrode assembly ('jelly-roll') is embedded in a cylindrical can while the electrolyte is impregnated, and the cap assembly according to any one of claims 1 to 10 is mounted on an open upper end of the cylindrical can. Cylindrical secondary battery, characterized in that. 제 11 항에 있어서, 상기 전지는 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.12. The cylindrical secondary battery of claim 11, wherein the battery is a lithium secondary battery.
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