KR20100096981A - 이차 전지 - Google Patents

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Abstract

전류를 생성하는 전극군, 상기 전극군을 수용하는 개구부를 가지는 케이스, 그리고 상기 개구부에서 상기 케이스와 결합되는 캡 조립체를 포함하고, 상기 캡 조립체는 상기 케이스 내에서 압력의 상승에 따라 변형되어 상기 전극 군으로부터 흐르는 전류를 차단하는 차단 플레이트를 포함하며, 상기 차단 플레이트는 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg) 및 아연(Zn)을 포함하는 이차 전지를 제공한다.
이차 전지, 차단 플레이트, 안정성, 합금

Description

이차 전지{RECHARGEABLE BATTERY}
본 발명은 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 캡 조립체의 구조를 개선한 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지(rechargeable battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 하나의 셀로 이루어진 저용량 이차 전지의 경우, 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같이 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용된다. 복수개의 셀이 팩 형태로 연결된 대용량 이차 전지는 하이브리드 전기 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.
이러한 이차 전지는 여러 가지 형상으로 제조될 수 있는데, 대표적인 형상으로 원통형, 각형을 들 수 있다.
그리고 이러한 이차 전지는 대전력을 필요로 하는 전기 자동차 등의 모터 구동에 사용될 수 있도록 직렬로 연결되어 대용량의 이차 전지 모듈을 구성할 수 있다.
이차 전지는 양극과 음극이 세퍼레이터(separator)를 사이에 두고 위치하는 전극군과 전극군이 내장되는 공간을 구비하는 케이스, 케이스를 밀폐하는 캡 조립체를 포함한다.
이차 전지가 원통형으로 형성되는 경우, 전극군의 양극 및 음극에는 활물질이 도포되지 않은 무지부가 형성되고, 양극 무지부와 음극 무지부는 서로 다른 방향을 향하도록 배치된다.
음극 무지부에는 음극 집전판이 부착되고, 양극 무지부에는 양극 집전판이 부착된다. 음극 집전판은 케이스와 전기적으로 연결되고, 양극 집전판은 캡 조립체와 전기적으로 연결되어 외부로 전류를 유도하게 된다. 따라서 케이스는 음극 단자 역할을 하고, 캡 조립체에 설치된 캡 업이 양극 단자 역할을 한다.
이차 전지가 충전과 방전을 되풀이하는 동안, 이차 전지의 내부에 가스가 발생하여 내부 압력이 상승하며, 이차 전지 내부의 압력 상승을 방치하면 이차 전지가 폭발할 위험이 있다. 이를 방지하기 위해서 캡 업의 아래에는 소정 압력에서 파단될 수 있도록 노치가 형성된 차단 플레이트가 설치된다.
그러나 차단 플레이트는 열에 약하여 이차 전지에 충전과 방전이 되풀이되는 동안 열화될 수 있다. 이 경우 차단 플레이트는 소정 압력 이하에서 변형되어 수명이 단축될 수 있다.
따라서 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 소정 압력 조건에서 변형이 용이하면서도 고온에서 쉽게 열화되지 않는 차단 플레이트를 포함하는 이차 전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 구현예에 따른 이차 전지는 전류를 생성하는 전극군, 상기 전극군을 수용하는 개구부를 가지는 케이스, 그리고 상기 개구부에서 상기 케이스와 결합되는 캡 조립체를 포함하고, 상기 캡 조립체는 상기 케이스 내에서 압력의 상승에 따라 변형되어 상기 전극 군으로부터 흐르는 전류를 차단하는 차단 플레이트를 포함하며, 상기 차단 플레이트는 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg) 및 아연(Zn)을 포함한다.
상기 차단 플레이트는 0.3 내지 1.3중량%의 마그네슘(Mg), 0.1 내지 0.3 중량%의 아연(Zn) 및 잔량의 알루미늄(Al)을 포함할 수 있다.
상기 차단 플레이트는 규소(Si), 철(Fe), 구리(Cu), 망간(Mn) 및 티타늄(Ti)에서 선택된 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
상기 차단 플레이트는 0.2 내지 0.4중량%의 규소(Si), 0.3 내지 1.0중량%의 철(Fe), 0.2 내지 1.0중량%의 구리(Cu) 및 0.9 내지 2.0중량%의 망간(Mn)을 포함할 수 있다.
상기 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg) 및 아연(Zn)은 어닐링 처리될 수 있다.
상기 캡 어셈블리는 캡 업 및 캡 다운을 포함할 수 있고, 상기 차단 플레이트는 상기 캡 업 및 상기 캡 다운 사이에 위치할 수 있다.
상기 차단 플레이트는 상기 캡 업 하부에 위치하는 볼록부를 가질 수 있다.
상기 캡 조립체는 상기 차단 플레이트의 하부에 위치하는 서브 플레이트를 더 포함할 수 있고, 상기 서브 플레이트는 상기 볼록부에 용접되어 있을 수 있다.
상기 캡 다운은 상기 차단 플레이트와 상기 서브 플레이트 사이에 위치할 수 있고, 상기 캡 다운과 상기 서브 플레이트 사이에 돌기가 형성되어 있을 수 있다.
상기 이차 전지는 상기 차단 플레이트의 볼록부와 상기 서브 플레이트 사이에 위치하는 전류 차단부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따른 이차 전지는 전류를 생성하는 전극 군, 상기 전극 군을 수용하는 개구부를 가지는 케이스, 그리고 캡 다운, 캡 업, 상기 전극 군과 결합되어 있는 서브 플레이트 및 상기 캡 업 및 상기 캡 다운 사이에 위치하는 차단 플레이트를 가지는 캡 조립체를 포함하고, 상기 차단 플레이트는 상기 서브 플레이트와 결합되어 있고, 상기 캡 조립체의 적어도 하나의 부분은 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg) 및 아연(Zn)을 포함한다.
상기 캡 조립체의 적어도 하나의 부분은 차단 플레이트를 포함할 수 있다.
상기 차단 플레이트는 0.3 내지 1.3중량%의 마그네슘(Mg), 0.1 내지 0.3 중량%의 아연(Zn) 및 잔량의 알루미늄(Al)을 포함할 수 있다.
상기 차단 플레이트는 규소(Si), 철(Fe), 구리(Cu), 망간(Mn) 및 티타늄(Ti)에서 선택된 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
상기 차단 플레이트는 0.2 내지 0.4중량%의 규소(Si), 0.3 내지 1.0중량%의 철(Fe), 0.2 내지 1.0중량%의 구리(Cu) 및 0.9 내지 2.0중량%의 망간(Mn)을 포함할 수 있다.
상기 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg) 및 아연(Zn)은 어닐링 처리되어 있을 수 있다.
상기 차단 부재는 상기 캡 업 하부에 위치하는 볼록부를 가질 수 있다.
상기 서브 플레이트는 상기 차단 플레이트 하부에 위치할 수 있고, 상기 서브 플레이트는 상기 전극 군에 전기적으로 연결되어 있는 상기 볼록부에 용접되어 있을 수 있다.
상기 캡 다운은 상기 차단 플레이트와 상기 서브 플레이트 사이에 위치될 수 있고, 상기 차단 플레이트와 상기 서브 플레이트 사이에 돌기가 형성될 수 있다.
상기 이차 전지는 상기 차단 부재의 상기 볼록부와 상기 서브 플레이트 사이에 위치하는 전류 차단부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 구현예에 따른 이차 전지는 소정 압력 조건에서 변형이 용이하면 서도 고온에서 쉽게 열화되지 않는 차단 플레이트를 포함함으로써 신뢰성 및 안전성이 우수하다.
이하, 첨부한 도면을 참조로 본 발명의 구현예에 대해 당업자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되는 것은 아니다.
그러면 도 1을 참조하여 본 발명의 일 구현예에 따른 이차 전지를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 이차 전지를 도시한 절개 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 이차 전지(100)는 양극(112)과 음극(113)이 세퍼레이터(114)를 사이에 두고 위치하는 전극군(110)과, 전해액과 함께 전극군(110)을 수용할 수 있도록 일측 선단에 개구부가 형성된 케이스(120)를 포함한다. 그리고 케이스(120)의 개구부에는 케이스(120)를 밀봉하는 캡 조립체(140)가 개스킷(144)을 매개로 설치된다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 케이스(120)는 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(Al alloy) 또는 니켈(Ni)이 도금된 스틸과 같은 도전성 금속으로 이루어진다.
그리고 본 실시예에 따른 케이스(120)의 형상은 전극군(110)이 위치하는 내부 공간을 가진 원통형으로 이루어진다. 캡 조립체(140)를 케이스(120)에 끼운 후 클램핑하여 고정시키게 되는데, 이 과정에서 케이스(120)에는 비딩부(123)와 클램핑부(125)가 형성된다.
본 구현예에 따른 전극군(110)은 양극(112), 세퍼레이터(114) 및 음극(113)이 적층된 후, 와류상으로 감겨진 원통형 타입으로 이루어지나, 전극군(110)의 구조가 반드시 이것으로 한정되는 것은 아니고 다른 구조로도 이루어질 수 있다.
그리고 양극(112)의 상단에는 양극 활물질이 도포되지 않은 양극 무지부(112a)가 형성되어 양극 집전판(138)과 전기적으로 연결된다. 또한, 음극(113)의 하단에는 음극 활물질이 도포되지 않은 음극 무지부(113a)가 형성되어 음극 집전판(132)과 전기적으로 연결된다.
음극(113)은 구리 또는 알루미늄으로 이루어진 집전체에 음극 활물질이 도포된 구조로 이루어지고, 양극(112)은 알루미늄 등으로 이루어진 집전체에 양극 활물질이 도포된 구조로 이루어진다.
음극 활물질은 탄소계 활물질, 실리콘계 활물질 또는 티타늄계 활물질로 이루어질 수 있으며, 양극 활물질은 탄소계 활물질, 니켈계 활물질, 망간계 활물질, 코발트계 활물질 또는 3원계 활물질로 이루어질 수 있다.
캡 조립체(140)는 돌출된 외부 단자(143a)와 배기구(143b)가 형성된 캡 업(143)과, 캡 업(143)의 아래에 설치되며 설정된 압력 조건에서 파손되어 가스를 방출할 수 있도록 노치(163)가 형성된 차단 플레이트(160)를 포함한다. 차단 플레이트(160)는 설정된 압력 조건에서 전극군(110)과 캡 업(143)의 전기적 연결을 차단하는 역할을 한다.
캡 업(143)과 차단 플레이트(160)의 사이에는 양성온도소자(positive temperature coefficient element)(141)가 설치되는 바, 양성온도소자(141)는 일정 온도를 넘으면 전기저항이 거의 무한대까지 커지는 장치로서, 이차 전지(100)가 정해진 값 이상의 온도가 되었을 때, 전류의 흐름을 차단시키는 역할을 한다.
차단 플레이트(160)의 중앙에는 아래로 돌출된 볼록부(165)가 형성되며, 볼록부(165)의 하면에는 서브 플레이트(147)가 용접으로 부착된다.
차단 플레이트(160)와 서브 플레이트(147) 사이에는 캡 다운(146)이 설치되는데, 캡 다운(146)은 원판 형태로 이루어지며 중앙에는 볼록부(165)를 끼움할 수 있도록 홀이 형성된다.
캡 다운(146)과 차단 플레이트(160) 사이에는 절연부재(145)가 설치되어 캡 다운(146)과 차단 플레이트(160)를 절연하는데, 절연부재(145)에도 캡 업(143)의 볼록부(165)가 삽입되는 홀이 형성된다.
이에 따라 차단 플레이트(160)의 볼록부(165)가 홀들을 통과하여 서브 플레이트(147)와 용이하게 접합될 수 있다.
서브 플레이트(147)는 볼록부(165)와 캡 다운(146)에 각각 용접된다. 서브 플레이트(147)는 캡 다운(146)을 매개로 상기 전극군(110)과 전기적으로 연결되며, 캡 다운(146)은 리드부재(150)를 통해서 전극군(110)과 전기적으로 연결된다. 이에 따라, 차단 플레이트(160)로 용이하게 전류를 전달할 수 있으며, 차단 플레이트(160)는 캡 업(143)과 접합되어 캡 업(143)의 외부 단자(143a)로 전류를 전달한다.
도 2a 내지 도 2c는 차단 플레이트가 분리되어 파단되는 과정을 도시한 공정도이다.
도 2a 내지 도 2c를 참조하여 설명하면, 서브 플레이트(147)와 볼록부(165)는 초음파 용접으로 접합되어 서브 플레이트(147)와 볼록부(165) 사이에 전류 차단부(170)가 형성된다. 또한, 서브 플레이트(147)와 캡 다운(146)은 레이저 용접으로 접합되어 서브 플레이트(147)와 캡 다운(146) 사이에 돌기 모양의 용접부(174, 176)가 형성된다.
충전과 방전을 반복하는 동안 스웰링(swelling) 현상이 발생하여 이차 전지의 내부 압력이 증가하면, 도 2b에 도시된 바와 같이, 차단 플레이트(160)의 볼록부(165)가 압력으로 서브 플레이트(147)로부터 이탈한다. 볼록부(165)가 서브 플레이트(147)에서 이탈하면 볼록부(165)와 서브 플레이트(147) 사이에 위치하는 전류 차단부(170)가 분리되면서 차단 플레이트(160)와 서브 플레이트(147) 사이의 전류가 차단된다. 이 때 볼록부(165)가 서브 플레이트(147)에서 이탈하는 압력을 전류 차단압이라고 한다.
한편, 도 2c에 도시한 바와 같이 전지의 내부 압력이 더욱 증가하면 차단 플레이트(160)에 형성된 노치(163)가 파단되어 전지 내부의 가스가 외부로 배출되는데, 노치(163)가 파단되는 압력을 벤트 파단압이라고 한다.
전류가 차단되는 전류 차단압과 차단 플레이트(160)의 노치(163)가 파단되는 벤트 파단압은 이차 전지의 신뢰성과 안전성 측면에서 매우 중요한 요소이다.
이와 같이 차단 플레이트(160)는 이차 전지의 내부 압력이 소정 범위 이상으로 높아진 경우 서브 플레이트(147)에서 이탈되어 차단 플레이트(160)와 서브 플레이트(147) 사이의 전류를 차단하고, 이후에 계속적으로 압력이 상승하는 경우 차단 플레이트(160)에 형성된 노치(163)가 파단되어 이차 전지 내부의 기체를 외부로 방출하여 폭발의 위험을 방지한다.
이에 따라 차단 플레이트(160)는 소정의 압력 조건에서 변형이 용이한 소재로 만들어져야 이차 전지가 폭발하는 것을 방지할 수 있다.
반면, 일반적으로 변형이 용이한 소재는 열 등에 의해 쉽게 열화될 수 있다. 이차 전지의 경우 충전과 방전이 되풀이되는 동안 내부에서 일정 온도 이상의 열이 발생하며 이러한 열에 의해 차단 플레이트(160)가 열화될 수 있다. 차단 플레이트(160)가 열화되는 경우 적정 압력 조건 이하 또는 이상에서 변형되어 전류가 조기에 차단되거나 너무 늦게 차단되어 전류 차단의 역할을 제대로 수행하지 못할 수 있다.
본 발명에 따르면, 차단 플레이트(160)는 소정 압력 조건에서 변형이 용이하면서도 고온에 의해 쉽게 열화되지 않는 알루미늄 합금으로 만들어진다.
본 발명의 일 구현예에서 상기 차단 플레이트(160)는 알루미늄(Al)을 주성분으로 하고 마그네슘(Mg) 및 아연(Zn)을 포함하는 알루미늄 합금으로 만들어진다. 여기서 알루미늄 합금은 약 0.3 내지 1.3중량%의 마그네슘, 약 0.1 내지 0.3 중량%의 아연 및 잔량의 알루미늄을 포함한다.
또한 상기 알루미늄 합금은 상기 성분 외에 규소(Si), 철(Fe), 구리(Cu), 망간(Mn) 및 티타늄(Ti)에서 선택된 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 여기서 알루미늄 합금은 약 0.2 내지 0.4중량%의 규소(Si), 약 0.3 내지 1.0중량%의 철(Fe), 약 0.2 내지 1.0중량%의 구리(Cu) 및 약 0.9 내지 2.0중량%의 망간(Mn)을 더 포함 할 수 있다.
상술한 알루미늄 합금은 어닐링(annealing) 처리되어 있을 수 있다.
[실시예]
상술한 알루미늄 합금의 물리적 특성을 테스트하였다.
인장 강도( tensile strength )
표 1은 본 발명의 실시예에 따른 알루미늄 합금 및 비교예에 따른 알루미늄 합금의 조성을 보여준다.
[표 1]
Mg Zn Si Fe Cu Mn Ti Al
실시예1 0.60 0.15 0.20 0.40 0.60 1.00 0.06 96.99
실시예2 1.30 0.25 0.30 0.70 0.25 1.50 - 95.70
비교예1 - - 0.30 0.55 0.12 1.00 ≤0.05 97.98
비교예2 0.25 - 0.20 0.50 0.15 1.20 0.25 97.45
비교예3 0.60 - 0.25 0.50 0.20 1.00 0.60 96.85
표 1에서 실시예 1 및 2와 비교예 1 내지 3에 따른 알루미늄 합금은 약 200℃에서 약 1시간 동간 어닐링 처리되었다.
표 1의 실시예 1 및 2와 비교예 1 내지 3의 알루미늄 합금에 온도를 높이면서 온도에 따른 인장 강도를 측정하였다. 그 결과는 도 3에 도시하였다.
도 3은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 알루미늄 합금의 온도에 따른 인장 강도를 보여주는 그래프이다.
도 3을 참고하면, 비교예 1의 경우 온도가 상승할수록 인장 강도가 낮아지는 것을 볼 수 있으며 비교예 2 및 3의 경우 온도가 상승할수록 인장 강도는 조금씩 상승하나 그 절대값이 높지 않음을 알 수 있다.
이에 반해, 본 발명에 따른 실시예 1 및 실시예 2의 경우 상온(약 25℃)에서도 약 230N/㎟ 이상의 비교적 높은 인장 강도를 나타내는 동시에 온도가 상승할수록 인장 강도가 높아지는 것을 알 수 있다.
인장 강도 및 항복 강도( yield strength )
표 2는 본 발명의 실시예에 따른 알루미늄 합금 및 또 다른 비교예에 따른 알루미늄 합금의 조성을 보여준다.
[표 2]
Mg Zn Si Fe Cu Mn Ti Al
실시예3 0.60 0.15 0.20 0.40 0.60 1.00 0.06 96.99
비교예4
(Al1100)		 - 0.1 0.80 0.05 0.05 - 99
표 2에서 실시예 3은 상기 실시예 2의 알루미늄 합금과 동일한 조성비를 가지나, 실시예 3 및 비교예 4에 따른 알루미늄 합금은 약 350℃에서 약 10분간 어닐링 처리되었다.
표 3은 표 2의 실시예 3 및 비교예 4에 따른 알루미늄 합금을 사용한 경우 온도 변화에 따른 인장 강도 및 항복 강도의 변화 정도를 보여준다.
[표 3]
온도(℃) 인장강도(N/㎟) 항복강도(N/㎟)
실시예 3 24 178 69
100 178 69
열화율(%) 0 0
비교예 4 24 89 34
100 69 31
열화율(%) 22.5 8.8
표 3을 참고하면, 본 발명의 실시예 3에 따른 알루미늄 합금은 온도 변화에 따 라 인장 강도 및 항복 강도가 변하지 않아 열화율이 0%인데 반해, 비교예 4에 따른 알루미늄 합금은 온도 변화에 따라 인장 강도 및 항복 강도가 각각 22.5% 및 8.8% 낮아지는 것을 알 수 있다. 이로부터 본 발명의 실시예에 따른 알루미늄 합금이 열에 의해 열화되지 않음을 알 수 있다.
차단 플레이트( CID ) 동작 테스트
표 4는 본 발명의 실시예에 따른 알루미늄 합금 및 또 다른 비교예에 따른 알루미늄 합금의 조성을 보여준다.
[표 4]
Mg Zn Si Fe Cu Mn Ti Al
실시예1 0.60 0.15 0.20 0.40 0.60 1.00 0.06 96.99
비교예5 0.05 - 0.03 0.4 0.05 0.05 - 99.42
표 4에서 실시예 1은 상기 인장 강도 테스트시 사용한 알루미늄 합금과 동일한 조성비를 가진다.
표 4의 실시예 1 및 비교예 5의 알루미늄 합금으로 도 1의 이차 전지의 차단 플레이트(160)를 제조하였다. 이어서 상기 차단 플레이트가 작동하는 내부 압력(초기 CID 작동 압력)을 측정한 후, 상기 차단 플레이트를 약 85℃에서 3일간 방치하면서 차단 플레이트가 작동하는 내부 압력을 다시 측정하였다.
그 결과는 [표 5] 및 [표 6]과 같다.
[표 5]
내부압력
(㎏f/㎠)		 f (%) n 85℃ 방치 - 작동 미작동 작동압력
(㎏f/㎠)
1일 2일 3일
3.00 50.9 1 - - - O 5.4
2 - - - O 5.4
3 - - - O 5.8
3.15 53.5 1 - - - O 5.5
2 - - - O 5.8
3 - - - O 6.4
3.4 57.4 1 - - - O -
2 - - - O -
3 - - - O -
4.9 83.1 1 - - - O 6.0
2 - - - O 6.2
3 - - - O 5.2
4 - - - O 6.1
[표 6]
내부압력
(㎏f/㎠)		 F (%) n 85℃ 방치 - 작동 미작동 작동압력
(㎏f/㎠)
1일 2일 3일
2.6 44.1 1 - - - O 4.9
2 - - - O 5.5
3 - - - O 5.6
2.8 47.5 1 - - - O 5.4
2 - - - O 5.4
3 - - - O 5.6
3.0 50.8 1 - O - X -
2 - - - O -
3 - - - O -
3.4 57.6 1 O - - X -
2 O - - X -
3 - O - X -
3.6 61.0 1 O - - X -
2 O - - X -
3 - O - X -
표 5는 실시예 1에 따른 알루미늄 합금을 사용한 경우의 결과를 보여주고, 표 6은 비교예 5에 따른 알루미늄 합금을 사용한 경우의 결과를 보여준다.
표 5에서 실시예 1에 따른 차단 플레이트의 초기 CID 작동 압력은 5.89 ㎏f/㎠ 이었고, 표 6에서 비교예 5에 따른 차단 플레이트의 초기 CID 작동 압력은 5.9 ㎏f/㎠이었다. 표 5 및 6에서 f(%)는 내부 압력 / 초기 CID 작동 압력 * 100이다.
표 6에서 보는 바와 같이, 비교예 5에 따른 알루미늄 합금을 사용한 경우 내부 압력이 약 3 ㎏f/㎠ 일 때 CID가 작동함을 알 수 있다. 이는 CID가 약 85℃의 고온에서 열화되어 적정 압력 조건 이하에서 작동하였음을 알 수 있다.
이에 반해, 본 발명의 실시예 1에 따른 알루미늄 합금을 사용한 경우 내부 압력이 약 4.9 ㎏f/㎠ 일 때까지 CID가 작동하지 않음을 알 수 있다. 이는 CID가 약 85℃의 고온에서 방치된 경우에도 열에 의해 거의 열화되지 않고 적정 압력에서 작동함을 알 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 알루미늄 합금으로 만들어진 차단 플레이트는 소정 압력 조건에서 변형이 용이하면서도 고온에서 쉽게 열화되지 않아 신뢰성 및 안전성이 우수한 이차 전지를 제조할 수 있다.
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.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 이차 전지를 도시한 절개 사시도이고,
도 2a 내지 도 2c는 차단 플레이트가 분리되어 파단되는 과정을 도시한 공정도이고,
도 3은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 알루미늄 합금의 온도에 따른 인장 강도를 보여주는 그래프이다.
<도면의 주요부분에 대한 참조 부호의 설명>
100: 이차 전지 110: 전극군
112: 양극 113: 음극
114: 세퍼레이터 120: 케이스
140: 캡 조립체 141: 양성온도소자
143: 캡 업 145: 절연부재
146: 캡 다운 147: 서브 플레이트
160: 차단 플레이트 163: 노치
165: 볼록부 170: 전류 차단부

Claims (20)

  1. 전류를 생성하는 전극군,
    상기 전극군을 수용하는 개구부를 가지는 케이스, 그리고
    상기 개구부에서 상기 케이스와 결합되는 캡 조립체
    를 포함하고,
    상기 캡 조립체는 상기 케이스 내에서 압력의 상승에 따라 변형되어 상기 전극 군으로부터 흐르는 전류를 차단하는 차단 플레이트를 포함하며,
    상기 차단 플레이트는 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg) 및 아연(Zn)을 포함하는
    이차 전지.
  2. 제1항에서,
    상기 차단 플레이트는 0.3 내지 1.3중량%의 마그네슘(Mg), 0.1 내지 0.3 중량%의 아연(Zn) 및 잔량의 알루미늄(Al)을 포함하는 이차 전지.
  3. 제1항에서,
    상기 차단 플레이트는 규소(Si), 철(Fe), 구리(Cu), 망간(Mn) 및 티타늄(Ti)에서 선택된 적어도 하나를 더 포함하는 이차 전지.
  4. 제3항에서,
    상기 차단 플레이트는 0.2 내지 0.4중량%의 규소(Si), 0.3 내지 1.0중량%의 철(Fe), 0.2 내지 1.0중량%의 구리(Cu) 및 0.9 내지 2.0중량%의 망간(Mn)을 포함하는 이차 전지.
  5. 제1항에서,
    상기 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg) 및 아연(Zn)은 어닐링 처리되어 있는 이차 전지.
  6. 제1항에서,
    상기 캡 어셈블리는 캡 업 및 캡 다운을 포함하고,
    상기 차단 플레이트는 상기 캡 업 및 상기 캡 다운 사이에 위치하는
    이차 전지.
  7. 제6항에서,
    상기 차단 플레이트는 상기 캡 업 하부에 위치하는 볼록부를 가지는이차 전지.
  8. 제7항에서,
    상기 캡 조립체는 상기 차단 플레이트의 하부에 위치하는 서브 플레이트를 더 포함하고,
    상기 서브 플레이트는 상기 볼록부에 용접되어 있는
    이차 전지.
  9. 제8항에서,
    상기 캡 다운은 상기 차단 플레이트와 상기 서브 플레이트 사이에 위치하고,
    상기 캡 다운과 상기 서브 플레이트 사이에 돌기가 형성되어 있는
    이차 전지.
  10. 제9항에서,
    상기 차단 플레이트의 볼록부와 상기 서브 플레이트 사이에 위치하는전류 차단부를 더 포함하는 이차 전지.
  11. 전류를 생성하는 전극 군,
    상기 전극 군을 수용하는 개구부를 가지는 케이스, 그리고
    캡 다운, 캡 업, 상기 전극 군과 결합되어 있는 서브 플레이트 및 상기 캡 업 및 상기 캡 다운 사이에 위치하는 차단 플레이트를 가지는 캡 조립체
    를 포함하고,
    상기 차단 플레이트는 상기 서브 플레이트와 결합되어 있고,
    상기 캡 조립체의 적어도 하나의 부분은 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg) 및 아연(Zn)을 포함하는 이차 전지.
  12. 제11항에서,
    상기 캡 조립체의 적어도 하나의 부분은 차단 플레이트를 포함하는 이차 전지.
  13. 제12항에서,
    상기 차단 플레이트는 0.3 내지 1.3중량%의 마그네슘(Mg), 0.1 내지 0.3 중량%의 아연(Zn) 및 잔량의 알루미늄(Al)을 포함하는 이차 전지.
  14. 제12항에서,
    상기 차단 플레이트는 규소(Si), 철(Fe), 구리(Cu), 망간(Mn) 및 티타늄(Ti)에서 선택된 적어도 하나를 더 포함하는 이차 전지.
  15. 제14항에서,
    상기 차단 플레이트는 0.2 내지 0.4중량%의 규소(Si), 0.3 내지 1.0중량%의 철(Fe), 0.2 내지 1.0중량%의 구리(Cu) 및 0.9 내지 2.0중량%의 망간(Mn)을 포함하는 이차 전지.
  16. 제11항에서,
    상기 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg) 및 아연(Zn)은 어닐링 처리되어 있는 이차 전지.
  17. 제1항에서,
    상기 차단 부재는 상기 캡 업 하부에 위치하는 볼록부를 가지는 이차 전지.
  18. 제17항에서,
    상기 서브 플레이트는 상기 차단 플레이트 하부에 위치하고,
    상기 서브 플레이트는 상기 전극 군에 전기적으로 연결되어 있는 상기 볼록부에 용접되어 있는
    이차 전지.
  19. 제18항에서,
    상기 캡 다운은 상기 차단 플레이트와 상기 서브 플레이트 사이에 위치되어 있고,
    상기 차단 플레이트와 상기 서브 플레이트 사이에 돌기가 형성되어 있는
    이차 전지.
  20. 제19항에서,
    상기 차단 부재의 상기 볼록부와 상기 서브 플레이트 사이에 위치하는 전류 차단부를 더 포함하는 이차 전지.
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