KR20110030043A - Ｐｔｃ 하이브리드 안전밴트 및 이를 구비하는 이차전지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 안전밴트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 안전밴트 외주면이 PTC 소자로 형성되어, 캡 어셈블리 형성시에 별도의 PTC 소자가 필요없는 PTC 하이브리드 안전밴트에 관한 것이다. 본 발명의 안전밴트는, 별도의 PTC 소자를 개재할 필요가 없으므로, 전지 내부 공간 확보 측면에서 유리한 효과를 제공하고, 확보된 내부공간은 전지 용량 상승에 기여하는 효과가 있다.

PTC 소자, 안전 밴트, 이차 전지, 공간 확보, 전지 용량

Description

ＰＴＣ 하이브리드 안전밴트 및 이를 구비하는 이차전지{PTC-HYBRID SAFETY VENT, AND SECONDARY BATTERY COMPRISING THE SAME}

본 발명은 안전밴트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 안전밴트 외주면이 PTC 소자로 형성되어 별도의 PTC 소자가 필요없는 PTC 하이브리드 안전밴트에 관한 것이다.

이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 케이스가 원통형인 원통형 전지와 케이스가 각형인 각형 전지, 케이스가 얇은 라미네이트 시트인 파우치형 전지로 분류된다.

한편, 전지케이스에는, 양극/분리막/음극의 적층 구조로 이루어진 충·방전이 가능한 발전소자로서 전극조립체가 내장되는데, 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 젤리-롤형 구조와, 소정 크기의 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형 구조로 분류된다.

이들 중 젤리-롤형 전극조립체는 제조가 용이하고 중량당 에너지 밀도가 높은 장점을 가지고 있고, 특히 원통형 전지 케이스에 수납이 용이한 바, 젤리-롤형 전극조립체가 널리 제작되고 있다.

그런데, 전지의 충방전시 젤리-롤형 전극조립체는 반복적인 팽창과 수축을 겪으면서 변형되는 경향이 있고, 이러한 과정에서 응력이 중심부로 집중되어 전극이 분리막을 뚫고 금속 센터 핀에 접촉됨으로써 내부단락이 유발하는 경향이 있다. 상기 내부 단락으로 인한 발열에 의해 유기 용매가 분해되어 가스가 발생하고, 전지 내의 가스압 상승에 의해 전지가 파열될 수 있다. 이러한 전지 내부의 가스압 상승은 외부 충격에 의해 내부단락이 발생하였을 때에도 일어날 수 있다.

상기와 같은 전지의 안전성 문제를 해결하기 위하여, 원통형 전지의 캡 어셈블리는, 고압가스를 배출하는 안전밴트, 고온에서 전류를 차단하는 PTC 소자, 전지 내압 상승시 전류를 차단하는 전류차단소자(Current Interrupt Device: CID) 등의 안전 소자들과 상기 소자들을 보호하는 돌출형 단자를 형성하는 탑캡 등이 가스켓에 의해 고정된 구조로 이루어져 있다.

도 1에는 종래의 원통형 이차전지의 상부 구조를 보여주는 부분 단면도가 모 식적으로 도시하였다.

도 1을 참조하면, 전지(100)는 캔(200)의 내부에 발전소자로서의 전극조립체(300)를 삽입하고 여기에 전해액을 주입하며, 캔(200)의 상단 개구부에 캡 어셈블리(400)를 장착함으로써 제조된다.

캡 어셈블리(400)는 캔(200)의 상부 비딩부(210)에 실장되는 기밀유지용 가스켓(500) 내부에 탑캡(410)과 과전류를 차단하기 위한 PTC 소자(420) 및 내부 압력 저하를 위한 안전밴트(430)가 밀착되어 설치된다.

탑캡(410)은 중앙이 상향 돌출되어 있어서 외부 회로와의 접속에 의한 양극 단자로서의 역할을 수행하며, 가스배출을 위한 다수의 관통구(도시하지 않음)가 천공되어 있다. 안전밴트(430)는 그것의 하단이 전류차단 안전소자(440) 및 양극리드(310)를 통해 전극조립체(300)의 양극에 연결되어 있다.

안전밴트(430)는 도전성의 얇은 판재로서, 그것의 중앙부는 하향 만입부(432)를 형성하고, 만입부(432)의 상절곡 및 하절곡 부위에는 각각 깊이를 달리하는 2 개의 노치들(434, 436)이 형성되어 있다.

전지 내부에서 임계치 이상으로 압력이 상승하였을 때 전류를 차단하는 전류차단 안전소자(440)는 도전성 판재로서 안전밴트(430)의 하방에 설치되어 있다. 전류차단 안전소자(440)의 재질은 바람직하게는 안전밴트(430)와 동일한 재질로 이루어져 있고, 보조가스켓(510)은 전류차단 안전소자(440)와 안전밴트(430)가 통전되는 것을 막을 수 있도록 폴리프로필렌(PP) 계열의 재질로 이루어져 있다.

예를 들어, 다양한 원인에 의한 내부 단락, 과충전 등으로 인해 전지(100)의 온도가 상승하면, PTC 소자(420)의 저항 증가에 의해 통전 전류량이 크게 감소하게 된다. 온도의 계속적인 상승으로 전해액이 분해되면서 가스가 발생하고 그에 따라 내압이 증가하면, 안전밴트(430)의 만입부(432)가 들어 올려지면서 전류차단 안전소자(440)가 부분 파열되어 전류가 차단하여 안전성을 확보하게 된다. 그러나, 계속적인 압력 상승시에는 안전밴트(430)의 노치(436)이 파열되면서 고압 가스를 전지(100)로 외부로 배출하여 안전성을 담보하게 된다.

상기와 같은 전지의 안전성 문제를 해결하기 위하여, 원통형 전지의 캡 어셈블리에는 안전밴트, PTC 소자, 전류차단소자(Current Interrupt Device: CID) 등의 안전 소자들이 다수 설치되어 있다. 이들 안전 소자들은 다양한 원인에 의해 야기될 수 있는 전지의 안전성 문제를 해결하고 있지만, 전지의 용량 감소를 초래하는 주요 원인으로 작용한다.

구체적으로, 원통형 전지의 충·방전 용량은 동일한 규격의 외형 크기에서 캔에 내장된 젤리-롤의 크기에 좌우되므로, 다수의 안전 소자들이 탑재됨으로 인해 캡 어셈블리의 두께가 증가하게 되면, 동일 규격 대비 젤리-롤의 크기 감소가 불가피하다. 따라서, 전지의 안전성을 확보하면서 전지 용량을 증대시킬 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.

이와 관련하여, 한국 등록특허 제0573103호는 이차전지의 캡 어셈블리에서 캡 커버와 전류 제한기의 절개부에 서포트 플레이트에서 연장된 체결부를 위치시켜 종래의 서포트 플레이트의 하부를 지지하던 가변 플레이트의 두께를 제거하여 전지의 용량을 증대시키는 방법을 개시하고 있다.

그러나, 상기 기술은 원통형 이차전지의 캡 어셈블리가 캡 커버, 전류 제한기, 가변 플레이트 및 서포트 플레이트의 4중 구조로 형성되어 있어서, 본원발명의 상단 캡, PTC 소자 및 안전밴트로 구성되는 3중 구조에 비해 기본적으로 두께가 크기 때문에 전지의 용량 증대 측면에서 한계가 있으며, 재료비 또한 증가한다는 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 종래의 안전밴트 외주면을 PTC 소자로 대체하면, 추가적인 PTC소자를 적층할 필요가 없는 바, 그 부분만큼 공간을 절약할 수 있음에 착안하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

본 발명은, 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서,

안전밴트의 외주면으로서 PTC소자로 형성된 소자부; 및

노치를 구비하여 임계 압력하에서 개방되는 밴트부

를 포함하여 이루어진 PTC 하이브리드 안전밴트를 제공한다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 소자부의 두께는 적어도 상기 밴트부의 두께 이상인 것임을 특징으로 하는 PTC 하이브리드 안전밴트를 제공한다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 소자부를 형성하는 PTC 소자는 폴리머계 PTC 소자인 것임을 특징으로 하는 PTC 하이브리드 안전밴트를 제공한다.

또한 본 발명의 안전밴트를 구비하는 원통형 이차전지를 제공한다.

본 발명의 안전밴트는, 별도의 PTC 소자를 개재할 필요가 없으므로, 전지 내부 공간 확보 측면에서 유리한 효과를 제공하고, 확보된 내부공간은 전지 용량 상승에 기여하는 효과가 있다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명은,

안전밴트의 외주면으로서 PTC소자로 형성된 소자부; 및

노치를 구비하여 임계 압력하에서 개방되는 밴트부

를 포함하여 이루어진 PTC 하이브리드 안전밴트에 관한 것이다.

상기 ‘외주면’은, 원형의 안전밴트 상에 형성된 노치(후술할 제 1 노치, 및 제 2 노치를 모두 포함한 것)보다 중심으로부터 멀리 떨어진 외각부분으로서 캡 어셈블리 조립시에 탑캡과 접하여 통전되는 부분을 말하는 것이다.

도 5, 및 도 6에 상기한 본 발명의 PTC 하이브리드 안전밴트를 도시하였다.

도 5, 및 도 6에 도시한 것과 같이, 상기 PTC 하이브리드 안전밴트는 안전밴트의 외주면으로서 PTC소자로 형성된 소자부와 노치를 구비하는 밴트부를 포함하여 구성된다.

도 1에 도시한 바와 같이, 종래에는 PTC 소자와 안전밴트를 각각 따로 사용하였고, 안전밴트 상에 PTC 소자 및 탑캡을 적층한 것을 사용하였다. 이 경우 안전밴트, 및 PTC 소자를 각각 별개로 사용함으로 인해, PTC 소자의 높이만큼 내부 공간이 줄어들게 되고, 이는 전지 용량 축소의 문제로까지 이어졌다.

따라서, 본 발명에서는, 이러한 문제점을 해결하기 위해, 안전밴트의 외주면을 PTC 소자로 형성하여(즉, PTC소자와 안전밴트를 결합함), 별도의 PTC 소자가 필요없는 안전밴트를 제공한다. 본 발명의 PTC 하이브리드 안전밴트는 별도의 PTC 소자가 필요없으므로, PTC 소자 두께만큼의 공간을 확보할 수 있고, 줄어든 두께에 대응하는 체적만큼 전지용량은 증대하게 된다.

본 발명에 있어서, 상기 밴트부의 두께는 밴트부의 소재에 따라 달라질 수 있으므로 특별히 한정되지는 않으나, 바람직하게는 0.15 내지 0.4 mm일 수 있다. 상기 밴트부의 두께는 안전밴트의 기계적 강성, 탄성력 등에 영향을 미치며, 밴트부의 두께가 두꺼워질수록, 상기 안전밴트가 전지케이스 내부에서 차지하는 공간이 커지면서 전지의 용량이 감소할 수 있다. 반대로, 상기 밴트부의 두께가 너무 얇을 경우 소망하는 기계적 강성 등을 나타내지 못하고 약한 외부 충격에 의해서도 파괴될 수 있으므로 바람직하지 않다. 따라서, 상기 밴트부는 소재의 두께가 두꺼울수록 높은 기계적 강성을 지닐 수 있지만, 전지의 용량이 감소하는 문제점이 발생할 수 있으므로, 이러한 점들을 복합적으로 고려하여, 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자가 상기 범위 내에서 적절히 결정할 수 있다.

또한, PTC 소자로 형성되는 안전밴트 외주면 즉, 소자부의 두께는 적어도 상기 밴트부의 두께 이상이어야 한다. 만약 밴트부가 더 두꺼울 경우 탑캡과 밴트부가 접촉할 수 있기 때문에 단락의 우려가 있기 때문이다.

또한, PTC 하이브리드 안전밴트상의 외주면에 PTC 소자로 형성되는 소자부는 종래에 사용되는 PTC 소자를 제한없이 사용하여 형성할 수 있지만, 밴트부와의 접합을 고려하면 폴리머계 PTC 소자가 조금 더 바람직하다(PTC 소자는 크게 무기질 자기 재료에 니켈, 코발트, 망간, 구리 등의 불순물을 첨가한 세라믹계 PTC 소자와 전도성 고분자 주로 사용하는 폴리머계 PTC 소자로 구별될 수 있다).

발명의 외주면을 형성하는 PTC 소자는 당해기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 매우 자명한 사항이므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.

하나의 바람직한 예에서, 상기 캡 어셈블리는 PTC 하이브리드 안전밴트와, 하나 이상의 가스 배출구가 형성되어 있는 탑캡의 적층 구조로 이루어져 있고, 상기 적층 구조체의 외주면에 가스켓이 장착되어 있어서, 안전밴트는 전지의 내압 증가시 상부로 역전 변형되면서 고압 가스를 배출하고, PTC 소자 부분은 전지의 온도상승시 저항이 크게 증가하면서 전류를 차단함으로써 전지의 안전성을 크게 향상시키는 구조일 수 있다.

상기 PTC 하이브리드 안전밴트의 밴트부는, 바람직하게는, 중앙이 하향 만입된 형상으로 되어 있고, 상기 만입부를 형성하는 상절곡 부위 및 하절곡 부위에는 각각 제 1 노치 및 제 2 노치가 형성되어 있으며, 상기 제 1 노치는 폐곡선을 이루고 있고, 하부에 형성되는 제 2 노치는 일측이 개방된 개곡선의 구조로 되어 있으며, 제 2 노치는 제 1 노치보다 깊게 파여 있고, 상기 안전밴트의 하단에는 전지 내부의 압력 상승시 파열되어 전류를 차단하는 전류차단부재가 설치되어 있는 구조일 수 있다.

따라서, 전지 내부의 압력이 비정상적으로 상승하면, 가압된 가스는 전류차단부재의 관통구 및 관통홀을 통과하여 안전밴트에 압력을 가하게 되고, 그러한 압력에 의해 안전밴트의 하향 만입부가 들려 올려지면서 상기 만입부에 용접 부착되어 있는 돌출부가 일정한 압력(이하에서는,‘제 1 임계 압력’으로 약칭함) 이상에서 전류차단부재로부터 용이하게 분리되어 전류차단부재로부터 안전밴트로의 통전을 차단하게 된다. 그러한 전류의 차단에도 불구하고 계속적으로 압력이 상승하여 일정한 수준(이하에서는,‘제 2 임계 압력’으로 약칭함) 이상이 되면, 상기 안전밴트의 제 2 노치가 절취되면서 내부의 가압 가스가 상단 갭의 구멍을 통해 외부로 배출되게 된다.

상기 전류차단부재는 가스의 배출을 위한 하나 또는 그 이상의 관통구를 포함하고 있고, 안전밴트의 만입부의 하단에 용접 부착되어 있는 상향 돌출된 돌출부가 중앙에 형성되어 있으며, 젤리-롤의 양극에 연결되어 있는 양극 리드가 상기 돌출부를 제외한 부위의 하단면을 통해 전기적으로 연결되어 있고, 상기 돌출부를 중심으로 동심원상으로 3 내지 5 개의 관통홀과 상기 관통홀을 연결하며 노치가 형성되어 있는 브릿지가 형성되어 있는 구조로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명은 또한 상기 PTC 하이브리드 안전밴트를 포함하고 있는 원통형 이차전지를 제공한다.

일반적으로 젤리-롤형 전극조립체의 양극 호일에 용접되어 있는 양극 탭은 캡 어셈블리에 용접되어 전지 상단의 돌출 단자에 연결되며, 음극 호일에 용접되어 있는 음극 탭은 전지케이스(원통 캔)의 하단에 용접되어 캔 자체가 음극 단자를 구성한다. 이와 같은 탑재가 이루어진 상태에서 전해액이 주입되고, 캔의 개방 상단을 밀봉하면 원통형 전지가 완성된다. 상기 원통형 캔의 소재는, 특별히 제한되지 않으며, 바람직하게는, 스테인리스 스틸, 스틸, 알루미늄 또는 그 등가물 중 어느 하나로 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 상기 전지는 바람직하게는 높은 에너지 밀도, 2방전 전압, 및 출력 안정성의 리튬 이차전지일 수 있다. 그러한 리튬 이차전지는 양극, 음극, 분리막, 리튬염 함유 비수 전해액 등으로 구성되어 있다.

상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 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.

상기 분리막은 음극과 양극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다.

리튬염 함유 비수계 전해액은, 비수 전해액과 리튬염으로 이루어져 있으며, 비수 전해액으로는 액상 비수 전해액, 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다.

상기 집전체, 전극 활물질, 도전재, 바인더, 충진제, 분리막, 전해액, 리튬염 등은 당업계에 공지되어 있으므로, 그에 대한 자세한 설명은 본 명세서에서 생략한다.

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.

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.

이하, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 도면을 참조하여 본 발명의 내용을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.

도 2에는 원통형 이차전지의 상부 구조를 보여주는 부분 단면도가 모식적으로 도시되어 있다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 전지(100a)는 캔(200)의 내부에 발전소자로서의 전극조립체(300)를 삽입하고 여기에 전해액을 주입하며, 캔(200)의 상단 개 구부에 캡 어셈블리(400)를 장착함으로써 제조된다.

캡 어셈블리(400)는 캔(200)의 상부 비딩부(210)에 실장되는 기밀유지용 가스켓(500) 내부에 PTC 하이브리드 안전밴트(430a)가 밀착되어 설치된다.

상단 캡(410)은 중앙이 상향 돌출되어 있어서 외부 회로와의 접속에 의한 양극 단자로서의 역할을 수행한다.

PTC 하이브리드 안전밴트(430a)는 그것의 하단이 전류차단부재(440) 및 양극리드(310)를 통해 발전소자(300)의 양극에 연결되어 있다.

도 5, 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 PTC 하이브리드 안전밴트(430a)는 도전성의 얇은 판재로서, 소자부와 밴트부를 포함한다. 상기 밴트부의 중앙부는 하향 만입부(432)를 형성하고 있고, 만입부(432)의 상절곡 및 하절곡 부위에는 각각 깊이를 달리하는 2 개의 노치들이 형성되어 있다. 도 2에서 보는 바와 같이, 노치 중 상부에 형성되는 제 1 노치(434)는 폐곡선을 이루고 있고, 하부에 형성되는 제 2 노치(436)는 일측이 개방된 개곡선의 구조로 되어 있다. 또한, 제 2 노치(436)의 결합력은 제 1 노치(434)의 결합력보다 작게 만들어지므로, 제 2 노치(436)는 제 1 노치(434)보다 깊게 파여 있다. 즉, 제 2 노치(436)는 제 1 노치(434)보다 깊게 형성되어 있어서, 제 2 임계 압력 이상의 가압 가스가 안전밴트(430a)를 압박할 때, 제 2 노치(436)가 절취되게 된다. 반면에, 제 1 노치(434)는 제 2 임계 압력 이하의 가압 가스가 안전밴트(430a)에 작용할 때 제 2 노치(436)와 함께 작용하여 만입부(432)가 들려 올려질 수 있게 한다.

전지 내부에서 임계치 이상으로 되었을 때 전류를 차단하는 전류차단부 재(440)는 도전성 판재로서 안전밴트(430a)의 하방에 설치되어 있다. 바람직하게는, 전류차단부재(440)의 재질은 안전밴트(430a)와 동일한 재질로 이루어져 있고, 보조가스켓(510)은 전류차단부재(440)와 안전밴트(430a)가 통전되는 것을 막을 수 있도록 폴리프로필렌 계열의 재질로 이루어져 있다.

또한, PTC 소자로 형성되는 안전밴트(430a)의 외주면(438)은 밴트부와 동일한 두께로 형성되어 있다.

도 3a에는 본 발명에 따른 전류차단부재(440)의 일례가 도시되어 있는 바, 이를 참조하면, 전류차단부재(440)에는 측면을 따라 가스가 배출되는 관통구들(441)이 다수 형성되어 있고, 중앙에는 상향 돌출된 돌출부(442)가 형성되어 있으며, 돌출부(442)를 중심으로 동심원 상으로 3 개의 관통홀(443)과, 관통홀(443)을 연결하는 3 개의 브릿지(444)가 대칭적으로 형성되어 있다. 돌출부(442)는 안전밴트(430a)의 만입부(432) 하단에 용접되어 있다. 도 3b에서 보는 바와 같이, 브릿지(444)에는 노치(445)가 형성되어 있어서, 전지 내부에 제 1 임계치 이상으로 가압된 가스가 안전밴트(430a)에 가해질 때, 만입부(432)가 들어 올려지면서 만입부(432)에 용접되어 있는 돌출부(442)는 노치(445)가 절취되면서 전류차단부재(440)의 본체로부터 분리되게 된다.

도 4a 내지 4c에는 상기 구조의 작동원리가 도시되어 있다.

도 4a를 참조하면, 전지의 비정상적인 작동에 의해 발생된 가스에 의해 전지내부 압력이 상승하게 되면, 상기 가압 가스는 전류차단부재(440)에 형성되어 있는 관통구(441)와 관통홀(443)을 통해 빠져나가 안전밴트(430a)에 압력을 가하게 된다. 가스의 압력이 제 1 임계 압력 이상이 되면, 안전밴트(430a)를 가압하는 가스의 압력에 의해 안전밴트(430a)의 하향 만입부(432)는 상방향으로 들어 올려지게 된다. 이때, 만입부(432) 밑면에 용접부착되어 있는 전류차단부재(440)의 돌출부(442)는 그것의 노치(445)가 절취되면서 도 4b에서와 같이 전류차단부재(440)에서 분리되어 만입부(432)와 함께 들어올려지게 되어 통전이 단절되게 된다.

이와 같이, 안전밴트(430a)의 만입부(432)가 위로 들어올려질 수 있는 것은 안전밴트(430a)에 형성되어 있는 제 1 노치(434) 및 제 2 노치(436) 때문으로, 가스 압력에 의해 만입부(432)의 상절곡 및 하절곡 부위를 형성하는 노치 부분이 유연하게 휘어지면서 하향 절곡되어 있던 만입부(432)를 위로 들어올리게 되는 것이다.

따라서, 최초 전류차단부재(440)와 PTC 하이브리드 안전밴트 및 상단 캡(410)으로 연결되어 통전되던 전류가 안전밴트(430a)에 부착된 돌출부(442)가 전류차단부재(440)로부터 이탈되어 떨어지면서 전류가 차단되게 되는 것이다.

일차적으로 전류를 차단시킨 후에도 추가 가스발생이 있는 경우에는 증가된 가스압력에 의해 안전밴트(430a)가 지속적으로 힘을 받게 되고, 상기 가스압이 제 2 임계 압력 이상이 되면, 도 4c에서와 같이, 안전밴트(430a)의 제 2 노치(436)가 파단되면서 전지 내부의 가스를 외부로 배출시키게 된다. 즉, 안전밴트(430a)에 형성되어 있는 하절곡 부위의 제 2 노치(436)가 전지 내부의 가스압력을 견디지 못하고 파단되면서 안전밴트(430a)의 만입부(432)가 안전밴트(430a)로부터 절취되어 들 어올려지게 되고, 그 파단 틈새를 통해 새어나온 가스는 상단캡(410)에 형성된 구멍(412)을 통해 외부로 배출되게 되어 전지 내부압력을 낮춰주게 되는 것이다. 이때, 제 2 노치(436)는 개곡선으로 되어 일부분에는 노치가 형성되어 있지 않으므로, 노치가 형성되어 있지 않은 부분은 파단되지 않고 노치가 형성된 부분만 파단되게 되어, 만입부(432)는 안전밴트(430a)로부터 완전히 떨어지지 않고 붙어 있는 상태가 된다.

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

도 1은 종래의 원통형 이차전지의 상부 구조를 나타낸 단면 모식도이다.

도 2는 원통형 이차전지의 상부 구조를 보여주는 부분 단면도이다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 전류차단부재의 일례를 도시한 것이다.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 이차전지의 작동원리를 도시한 것이다.

도 5는 본 발명의 PTC 하이브리드 안전밴트를 나타낸 단면도이다.

도 6은 본 발명의 PTC 하이브리드 안전밴트를 나타낸 사시도이다.

Claims (4)

1. 안전밴트의 외주면으로서 PTC소자로 형성된 소자부; 및

   노치를 구비하여 임계 압력하에서 개방되는 밴트부

   를 포함하여 이루어진 PTC 하이브리드 안전밴트.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 소자부의 두께는 적어도 상기 밴트부의 두께 이상인 것임을 특징으로 하는 PTC 하이브리드 안전밴트.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 소자부를 형성하는 PTC 소자는 폴리머계 PTC 소자인 것임을 특징으로 하는 PTC 하이브리드 안전밴트.
4. 제 1 항 내지 제 3 항의 안전밴트를 구비하는 원통형 이차전지.

Images