KR20120052586A - 캡 조립체 및 이를 이용한 이차 전지 - Google Patents

캡 조립체 및 이를 이용한 이차 전지 Download PDF

Info

Publication number
KR20120052586A
KR20120052586A KR1020100113815A KR20100113815A KR20120052586A KR 20120052586 A KR20120052586 A KR 20120052586A KR 1020100113815 A KR1020100113815 A KR 1020100113815A KR 20100113815 A KR20100113815 A KR 20100113815A KR 20120052586 A KR20120052586 A KR 20120052586A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gasket
battery
cap assembly
secondary battery
cap
Prior art date
Application number
KR1020100113815A
Other languages
English (en)
Inventor
김성종
구자훈
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020100113815A priority Critical patent/KR20120052586A/ko
Publication of KR20120052586A publication Critical patent/KR20120052586A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147—Lids or covers
    • H01M50/166—Lids or covers characterised by the methods of assembling casings with lids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/107—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147—Lids or covers
    • H01M50/166—Lids or covers characterised by the methods of assembling casings with lids
    • H01M50/169—Lids or covers characterised by the methods of assembling casings with lids by welding, brazing or soldering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183—Sealing members
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/308—Detachable arrangements, e.g. detachable vent plugs or plug systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/342—Non-re-sealable arrangements
    • H01M50/3425—Non-re-sealable arrangements in the form of rupturable membranes or weakened parts, e.g. pierced with the aid of a sharp member
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)

Abstract

본 발명은 전지 캔에 수납된 전해액의 누출을 효과적으로 방지하면서도 제조 공정을 간소화시켜 제조 시간 및 비용을 절감할 수 있는 이차 전지 및 이에 사용되는 캡 조립체를 개시한다. 본 발명에 따른 캡 조립체는, 양극판 및 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체가 수납된 전지 캔의 개방단에 결합되는 이차 전지용 캡 조립체로서, 최상부에 돌출된 형태로 배치되어 양극 단자를 형성하는 탑 캡; 상기 탑 캡의 하부에서 상기 탑 캡과 접촉되도록 배치된 안전 소자; 상기 안전 소자와 접촉되도록 배치되는 안전 벤트; 및 상기 탑 캡, 상기 안전 소자 및 상기 안전 벤트의 테두리들을 감싸고, 내주면과 외주면에 접착층을 구비하는 가스켓을 포함한다.

Description

캡 조립체 및 이를 이용한 이차 전지{Cap assembly and secondary battery using the same}
본 발명은 이차 전지 및 그에 사용되는 캡 조립체(cap assembly)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전해액 누출을 효과적으로 방지하면서도 제조 공정을 간소화할 수 있는 이차 전지 및 이에 사용되는 캡 조립체에 관한 것이다.
일반적으로, 이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와 달리, 충방전이 가능한 전지를 의미하며, 휴대폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 전자기기 또는 전기 자동차 등에 널리 사용되고 있다. 특히, 리튬 이차 전지는 작동 전압이 3.6V 가량으로서, 전자 장비의 전원으로 많이 사용되는 니켈-카드뮴 전지 또는 니켈-수소 전지보다 약 3배의 용량을 가지며, 단위 중량당 에너지 밀도가 높기 때문에 그 활용 정도가 급속도로 증가되는 추세에 있다.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재를 구비한다.
한편, 리튬 이차 전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차 전지로 분류될 수 있다. 그리고, 캔형 이차 전지는 다시 금속 캔의 형태에 따라 원통형 전지와 각형 전지로 분류될 수 있다. 이러한 각형 또는 원통형 이차 전지의 외장재는 개방단이 형성된 케이스, 즉 전지 캔 및 전지 캔의 개방단에 밀봉 결합되는 캡 조립체를 구비한다.
도 1은, 종래의 원통형 이차 전지의 캡 조립체 부분의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 일반적으로 원통형 이차 전지는 원통형 전지 캔(20), 전지 캔(20)의 내부에 수용되는 젤리-롤 형태의 전극 조립체(30), 전지 캔(20)의 상부에 결합되는 캡 조립체(10), 캡 조립체(10)를 장착하기 위해 전지 캔(20)의 선단에 마련된 비딩부(40) 및 전지를 밀봉하기 위한 클림핑 부위(50)를 구비한다.
전극 조립체(30)는 양극과 음극 사이에 분리막이 개재된 상태로 젤리-롤 형태로 권취된 구조이며, 양극에는 양극 리드(31)가 부착되어 캡 조립체(10)에 접속되어 있고, 음극에는 음극 리드(미도시)가 부착되어 전지 캔(20)의 하단에 접속되어 있다.
캡 조립체(10)는 양극 단자를 형성하는 탑 캡(11), 전지 내부의 온도 상승시 전지 저항이 증가하여 전류를 차단하는 PTC 소자(Positive Temperature Coefficient element)와 같은 안전 소자(12), 전지 내부의 압력 상승시 전류를 차단하거나 및/또는 가스를 배기하는 안전 벤트(13), 특정 부분을 제외하고 안전 벤트(13)를 전류차단부재(15)로부터 전기적으로 분리시키는 절연부재(14), 양극에 연결된 양극 리드(31)가 접속되어 있는 전류차단부재(15)가 순차적으로 적층된 구조를 갖는다. 그리고, 이러한 캡 조립체(10)는 가스켓(16)에 장착된 상태로 전지 캔(20)의 비딩부(40)에 장착된다. 따라서, 정상적인 작동조건에서 전극 조립체(30)의 양극은 양극 리드(31), 전류차단부재(15), 안전 벤트(13) 및 안전 소자(12)를 경유하여 탑 캡(11)에 연결되어 통전을 이룬다. 그러나, 과충전 등과 같은 원인에 의해 전극 조립체(30) 쪽으로부터 가스가 발생하여 내압이 증가하면, 안전 벤트(13)는 그 형상이 역전되면서 상향 돌출되게 되고, 이때, 안전 벤트(13)가 전류차단부재(15)로부터 분리되어 전류가 차단되게 된다. 따라서, 충방전이 더 이상 진행되지 않게 되어 이차 전지의 안전성이 확보된다. 더욱이, 이차 전지의 내압이 일정값 이상으로 증가하면, 안전 벤트(13)가 파열되고 가압 가스는 그러한 파열 부위를 경유하여 탑 캡(11)의 가스 구멍을 통해 배기됨으로써 전지의 폭발이 방지될 수 있다.
이러한 원통형 이차 전지는 일반적으로 전극 조립체(30)가 전지 캔(20)에 수납된 상태에서 전해액이 주입되고, 전지 캔(20)의 개방단에 캡 조립체(10)를 장착하여 밀봉시킴으로써 조립이 이루어진다.
그런데, 이와 같이 전해액이 주입되는 원통형 이차 전지의 경우, 전지 캔(20) 개방단의 캡 조립체(10) 밀봉 부위 등을 통해 전해액이 누출될 수 있다는 점에서 문제가 된다. 즉, 캡 조립체(10)의 일부 구성요소나 전지 캔(20)의 클림핑 부위(50)가 압력이나 충격을 받아 손상되거나 파손된 경우, 또는 변형된 경우 해당 부분을 통해 전해액이 누출될 수 있다. 이와 같이 전해액이 누출되는 경우 이차 전지의 고장은 물론, 발화나 폭발 등의 안전 사고를 일으킬 위험성이 있어, 이차 전지의 안전성에 심각한 문제를 초래할 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 전지 캔에 수납된 전해액의 누출을 효과적으로 방지하면서도 제조 공정을 간소화시켜 제조 시간 및 비용을 절감할 수 있는 이차 전지 및 이에 사용되는 캡 조립체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 캡 조립체는, 양극판 및 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체가 수납된 전지 캔의 개방단에 결합되는 이차 전지용 캡 조립체로서, 최상부에 돌출된 형태로 배치되어 양극 단자를 형성하는 탑 캡; 상기 탑 캡의 하부에서 상기 탑 캡과 접촉되도록 배치된 안전 소자; 상기 안전 소자와 접촉되도록 배치되는 안전 벤트; 및 상기 탑 캡, 상기 안전 소자 및 상기 안전 벤트의 테두리들을 감싸고, 내주면과 외주면에 접착층을 구비하는 가스켓을 포함한다.
바람직하게는, 상기 캡 조립체는 비딩부를 구비하지 않는 전지 캔에 적용된다.
더욱 바람직하게는, 상기 캡 조립체는 상기 전지 캔의 개방단에 용접되지 않는다.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차 전지는, 양극판 및 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체; 상기 전극 조립체 및 전해액을 수납하는 전지 캔; 및 최상부에 돌출된 형태로 배치되어 양극 단자를 형성하는 탑 캡, 상기 탑 캡의 하부에서 상기 탑 캡과 접촉되도록 배치된 안전 소자, 상기 안전 소자와 접촉되도록 배치되는 안전 벤트, 및 상기 탑 캡, 상기 안전 소자 및 상기 안전 벤트의 테두리들을 감싸고, 내주면과 외주면에 접착층을 구비하는 가스켓을 포함하는 캡 조립체를 포함한다.
바람직하게는, 상기 전지 캔은 비딩부를 구비하지 않는다.
더욱 바람직하게는, 상기 캡 조립체는 상기 전지 캔의 개방단에 용접되지 않는다.
본 발명에 의하면, 전지 캔 내부에 수납된 전해액의 누출을 효과적으로 방지할 수 있다. 따라서, 전해액의 누출로 인한 이차 전지의 고장이나 발화, 폭발, 전지 팩 회로의 고장과 같은 사고가 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 전해액이 쉽게 누출되지 않음은 물론 캡 조립체를 전지 캔의 개방단에 확실하게 고정시킬 수 있으므로, 캡 조립체를 전지 캔의 개방단에 용접하는 공정을 거치지 않을 수 있다. 특히 캡 조립체가 비딩부를 구비하지 않는 이차 전지의 경우 밀봉 및 캡 조립체의 결합 고정을 위해 이러한 용접 공정이 필요하나, 본 발명에 따른 캡 조립체가 적용되는 경우 용접 공정을 수행하지 않을 수 있다. 따라서, 캡 조립체와 전지 캔을 용접하는데 들어가는 시간이나 비용 등의 노력을 줄일 수 있어, 제조 공정을 간소화하고 제조 비용을 감소시킬 수 있다.
뿐만 아니라, 캡 조립체를 전지 캔에 용접하더라도 용접을 위한 커버와 가스켓 사이로 전해액이 누출되는 것을 방지할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 종래의 원통형 이차 전지의 캡 조립체 부분의 단면도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 캡 조립체 부분의 구성을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 3은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지의 캡 조립체 부분의 구성을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 4 및 도 5는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지의 캡 조립체 부분의 구성을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 6은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지의 캡 조립체 부분의 구성을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 캡 조립체(100) 부분의 구성을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 이차 전지는, 전극 조립체(300), 전지 캔(200) 및 캡 조립체(100)를 포함한다.
상기 전극 조립체(300)는, 양극판 및 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치되어 전지 캔(200)에 수납된다. 이때, 전극 조립체(300)는 젤리 롤 형태로 권취되어 배치되므로 젤리 롤이라고도 불린다. 전극 조립체(300)의 전극판들은 집전체에 활물질 슬러리가 도포된 구조로서 형성되는데, 슬러리는 통상적으로 입상의 활물질, 보조도체, 바인더 및 가소제 등이 용매가 첨가된 상태에서 교반되어 형성될 수 있다. 전극판들이 감기는 방향으로 집전체의 시작단과 끝단에는 슬러리가 도포되지 않는 무지부가 존재하는 것이 바람직한데, 이러한 무지부에는 각각의 전극판에 대응되는 전극 리드(310)가 부착될 수 있다. 일반적으로 양극 리드는 전극 조립체(300)의 상단에 부착되어 캡 조립체(100)에 전기적으로 연결되고, 음극 리드는 전극 조립체(300)의 하단에 부착되어 전지 캔(200)의 바닥에 연결된다.
한편, 전극 조립체(300)의 상단에는 상부 절연판(600)이 배치될 수 있다. 이러한 상부 절연판(600)은 전극 조립체(300)와 캡 조립체(100) 사이를 절연시키는 역할을 한다.
상기 전지 캔(200)은, 알루미늄, 스테인리스 스틸 또는 이들의 합금과 같은 경량의 전도성 금속 재질로 구성되며, 상단이 개방된 개방부와 그와 대향되는 밀폐된 바닥부를 가진 원통형 구조를 가질 수 있다. 이러한 전지 캔(200)의 내부 공간에는 상기 전극 조립체(300)와 함께 전해액이 수납된다.
본 발명에 따른 이차 전지용 캡 조립체(100)는, 탑 캡(110), 안전 소자(120), 안전 벤트(130) 및 가스켓(160)을 포함한다.
상기 탑 캡(110)은, 캡 조립체(100)의 최상부에 상부 방향으로 돌출된 형태로 배치되어 양극 단자를 형성한다. 따라서, 상기 탑 캡(110)은 외부와 전기적으로 접속되도록 한다. 또한, 이러한 탑 캡(110)에는 가스가 배출될 수 있는 가스 구멍(111)이 형성될 수 있다. 따라서, 전극 조립체(300)로부터 가스 발생시 이러한 가스 구멍(111)을 통해 전지 캔(200) 외부로 가스가 배출되도록 할 수 있다. 상기 탑 캡(110)은, 예를 들어 스테인리스 스틸이나 알루미늄과 같은 금속 재질로 형성될 수 있다.
상기 안전 소자(120)는, 탑 캡(110)과 안전 벤트(130) 사이에 개재되어, 탑 캡(110)과 안전 벤트(130)를 전기적으로 연결시킨다. 상기 안전 소자(120)는 전지의 과열에 의해 전지 내부의 전류의 흐름을 차단하기 위한 것으로서, 이를테면 PTC 소자(Positive Temperature Coefficient element)로 형성될 수 있다.
상기 안전 벤트(130)는, 안전 소자(120)의 하부에서 안전 소자(120)와 접촉되도록 배치되며, 이차 전지의 내압이 일정 수준 이상으로 증가하는 경우 파열되도록 구성된다. 예를 들어, 상기 안전 벤트(130)는 이차 전지의 내압이 12~25 kgf/cm2일 때 파열될 수 있다. 상기 안전 벤트(130)는, 도면에 도시된 바와 같이, 중심부가 하부 방향으로 돌출되도록 형성되고, 그러한 중심부 부근에 소정의 노치(131)가 형성될 수 있다. 따라서, 이차 전지의 내부, 즉 전극 조립체(300) 쪽으로부터 가스가 발생하여 내압이 증가하게 되면, 안전 벤트(130)는 그것의 형상이 역전되면서 상향 돌출되게 되고, 노치들(131)을 중심으로 파열될 수 있다. 따라서, 이러한 안전 벤트(130)의 파열된 부분을 통해 전지 캔(200)의 내부에 차 있던 가스가 외부로 배출될 수 있게 된다.
상기 가스켓(160)은, 탑 캡(110), 안전 소자(120) 및 안전 벤트(130)의 테두리 부위를 감싼다. 따라서, 상기 가스켓(160)의 상단부는, 도면에 도시된 바와 같이, 'C'자 형태로 굴곡될 수 있다. 상기 가스켓(160)은 전기 절연성과 내충격성, 탄력성 및 내구성을 가진 소재, 예를 들어 폴리올레핀(polyolefine) 또는 폴리프로필렌(PP)으로 제조될 수 있다. 또한, 상기 가스켓(160)은 절연성이 약화되는 것을 방지하기 위해 열처리에 의하지 않고 기계적 가공에 의해 벤딩되는 것이 좋다.
특히, 본 발명에 따른 이차 전지용 캡 조립체(100)의 가스켓(160)은, 도면에 도시된 바와 같이 내주면과 외주면에 접착층(161)을 구비한다. 따라서, 캡 조립체(100)와 전지 캔(200) 사이의 밀봉성을 향상시켜, 전지 캔(200) 내부에 수납된 전해액의 유출을 확실하게 방지할 수 있다. 종래 이차 전지의 경우, 가스켓(160)의 외주면과 내주면, 즉 가스켓(160)과 전지 캔(200) 사이, 그리고 가스켓(160)과 캡 조립체(100)의 다른 구성 요소 사이의 틈을 따라 전해액이 누출될 수 있다. 특히, 외부 충격으로 가스켓(160)이 파손되거나 변형된 경우 등에는 이와 같이 가스켓(160)의 외주면이나 내주면을 따라 전해액이 흘러나가는 문제가 발생할 위험성이 더 커진다. 하지만, 본 발명에 따른 캡 조립체(100)가 적용된 이차 전지의 경우, 가스켓(160)의 외주면과 내주면에 접착층(161)이 구비되어 있으므로 가스켓(160)과 전지 캔(200)의 내면 사이, 그리고 가스켓(160)과 캡 조립체(100)의 다른 구성 요소 사이를 확실하게 밀봉시킬 수 있다. 따라서, 가스켓(160)의 외주면이나 내주면을 따라 전해액이 흘러나가는 위험성을 효과적으로 차단할 수 있다.
뿐만 아니라, 상기 가스켓(160)의 내주면 및 외주면에 구비된 접착층(161)으로 인해 캡 조립체(100)의 고정성을 향상시킬 수 있다. 즉, 가스켓(160)의 내주면에 구비된 접착층(161)으로 인해 가스켓(160)과 다른 구성요소, 이를테면 탑 캡(110), 안전 소자(120), 안전 벤트(130) 사이의 결합을 확실하게 할 수 있다. 또한, 가스켓(160)의 외주면에 구비된 접착층(161)으로 인해 가스켓(160)과 전지 캔(200)의 내면을 강하게 부착시켜, 캡 조립체(100)를 전지 캔(200)의 내면에 확실하게 결합 고정시킬 수 있다.
상기 가스켓(160)의 외주면 및 내주면에 구비된 접착층(161)은, 열이 소정량 이상 인가될 때 접착성이 발현되는 열경화성 접착 물질로 이루어질 수 있다. 이차 전지를 제조하는 과정에서 전지 캔(200)에 전극 조립체(300)와 전해액을 수납한 후 전지 캔(200)의 상부 개방단에 캡 조립체(100)를 삽입시키는데, 가스켓(160)의 외주면에 구비된 접착층(161)이 그대로 노출되는 경우 이러한 접착층(161)으로 인해 캡 조립체(100)의 전지 캔(200) 삽입 공정이 용이하지 않게 될 수 있다. 그러나, 가스켓(160)의 외주면에 구비된 접착층(161)을 열경화성 접착 물질로 구현하는 경우, 캡 조립체(100)의 전지 캔(200) 삽입시에는 접착층(161)의 접착성이 발현되지 않아 접착층(161)의 방해를 받지 않고 캡 조립체(100)를 전지 캔(200)의 개방단에 삽입할 수 있다. 그리고, 캡 조립체(100)가 전지 캔(200)의 개방단에 삽입된 후, 캡 조립체(100)의 가스켓(160)에 소정량 이상의 열이 인가되도록 하여 가스켓(160)의 외주면에 구비된 접착층(161)의 접착성이 발현되도록 함으로써 가스켓(160)의 외주면이 전지 캔(200)의 내면에 접착되도록 할 수 있다. 이때, 가스켓(160)에 열을 인가하는 공정은 기존의 이차 전지 제조 공정에 포함된 공정일 수도 있고, 또는 별도로 부가된 추가 공정일 수도 있다. 이러한 실시예에 의하면, 캡 조립체(100)의 전지 캔(200) 삽입 공정을 더욱 용이하게 할 수 있다.
상기 가스켓(160)의 접착층(161)은 액체 상태의 접착 물질에 가스켓(160)을 딥핑시킴으로써 형성될 수 있다. 예를 들어, 접착액이 담겨 있는 용기에 가스켓(160)만을 딥핑시키거나, 또는 가스켓(160)이 탑 캡(110), 안전 소자(120) 및 안전 벤트(130)의 테두리를 감싸고 있는 상태에서 이들을 전체적으로 딥핑시킴으로써 가스켓(160)의 외주면과 내주면에 접착층(161)이 형성되도록 할 수 있다. 이와 같은 딥핑 방식의 경우, 간편하고 신속하게 가스켓(160)의 외주면과 내주면에 접착층(161)을 형성할 수 있다는 장점을 갖는다.
또는, 상기 가스켓(160)의 접착층(161)은 양면에 접착층(161)이 구비된 필름을 가스켓(160)의 외주면과 내주면에 부착시켜 형성될 수 있다. 즉, 양면 접착 테이프와 같은 양면 접착 필름을 가스켓(160)의 외주면과 내주면에 부착시킴으로써, 가스켓(160)에 접착층(161)이 구비되도록 할 수 있다. 이와 같은 필름 부착 방식의 경우, 가스켓(160)의 원하는 부위에 쉽게 접착층(161)을 형성할 수 있다는 장점을 갖는다.
이 밖에도 가스켓(160)에 접착층(161)이 형성되는 방식에는 다양한 방식이 존재할 수 있으며, 본 발명이 이러한 가스켓(160)에 대한 접착층(161) 형성 방식에 의해 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 가스켓(160)의 내주면과 외주면에 접착 물질을 도포함으로써 접착층(161)이 형성되도록 할 수도 있다.
한편, 도면에 도시된 바와 같이, 상기 캡 조립체(100)는 전류차단부재(150) 및 절연부재(140)를 더 포함할 수 있다.
상기 전류차단부재(150)는, 상부의 적어도 일부분이 안전 벤트(130)의 하단에 연결되는 캡 조립체(100)의 구성 요소이다. 따라서, 정상적인 상태에서는 안전 벤트(130)의 하부 돌출 부분이 전류차단부재(150)와 접촉되다가, 가스 발생으로 내압이 증가하여 안전 벤트(130)의 형상이 역전되면, 전류차단부재(150)와 안전 벤트(130) 사이의 전기적 접속이 차단될 수 있다. 또한, 상기 전류차단부재(150)의 하부는 전극 조립체(300), 보다 상세하게는 전극 조립체(300)에 부착된 전극 리드(310)와 연결될 수 있다. 따라서, 정상적인 상태에서 전류차단부재(150)는 전극 조립체(300)와 안전 벤트(130) 사이에 통전이 이루어지도록 한다. 전류차단부재(150)의 소정 부위에는 노치(151)가 형성될 수 있으며, 전류차단부재(150)는 이차 전지의 내부 압력에 의해 안전 벤트(130)와 함께 변형될 수 있다.
상기 절연부재(140)는, 안전 벤트(130)와 전류차단부재(150) 사이에 개재되어, 안전 벤트(130)의 돌출 부분과 전류차단부재(150)가 접촉되는 부분을 제외하고는 전류차단부재(150)와 안전 벤트(130)가 서로 전기적으로 절연되도록 한다.
한편, 본 발명에 따른 전지 캔(200) 및 캡 조립체(100)는 원통형으로 구성될 수 있다.
도 3은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지의 캡 조립체(100) 부분의 구성을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 캡 조립체(100)는, 도 2와 달리 비딩부가 구비되어 있지 않은 전지 캔(200)의 개방단에 장착될 수 있다. 이와 같이 비딩부가 없는 이차 전지의 경우, 종래 비딩부가 차지하는 공간만큼 전극 조립체(300)를 더 수납할 수 있다. 즉, 비딩부가 구비된 이차 전지의 경우 비딩부의 존재로 인해 전극 조립체(300)의 크기를 늘리는 것에는 한계가 있으나, 비딩부가 구비되지 않은 이차 전지의 경우 전극 조립체(300)의 크기를 늘려 이차 전지의 용량을 향상시킬 수 있다. 다만, 비딩부가 없음으로 인해 가스켓(160)의 외주면이나 내주면을 따라 전해액이 누출될 위험성이 더 커질 수 있으나, 본 발명에 따른 캡 조립체(100)의 경우 가스켓(160)의 외주면과 내주면에 접착층(161)이 구비되어 있어 비딩부가 없는 이차 전지라도 전해액이 누출될 가능성이 현저히 낮아질 수 있다. 그러므로, 본 발명에 따른 캡 조립체(100)가 이와 같이 비딩부가 없는 이차 전지에 적용되는 경우, 이차 전지의 용량을 증가시키면서도 전해액의 누출 가능성을 낮출 수 있게 된다.
한편, 도면에 도시된 바와 같이, 전지 캔(200)의 개방단에는 캡 조립체(100)가 안착되기 위한 지지대(210)가 구비될 수 있다. 그러나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 단차와 같이 캡 조립체(100)가 안착되기 위한 다양한 구조가 전지 캔(200)에 마련될 수 있다.
도 4 및 도 5는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지의 캡 조립체(100) 부분의 구성을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 캡 조립체(100)의 가스켓(160)은 내주면의 측면부뿐 아니라 내주면의 상부 및 하부에도 접착층(161)이 구비될 수 있다. 즉, 도 3에서는 가스켓(160)의 내주면에 구비된 접착층(161)이 내주면의 측면부에만 형성되어 있으나, 도 4에서는 내주면의 상부 및 하부에까지 접착층(161)이 형성되어 있다. 이와 같이 내주면의 상부 및 하부에까지 접착층(161)이 형성되는 경우, 가스켓(160)의 내주면으로 전해액이 누출되는 것을 보다 확실하게 막을 수 있음은 물론, 가스켓(160)과 다른 구성요소, 이를테면 탑 캡(110) 및 안전 벤트(130) 사이의 결합 고정력을 향상시킬 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 캡 조립체(100)의 가스켓(160)은 절연부재(140) 및 전류차단부재(150)의 테두리까지 감싸도록 구성될 수 있다. 즉, 도 3 및 도 4에서는 가스켓(160)이 탑 캡(110), 안전 소자(120) 및 안전 벤트(130)의 테두리들을 감싸고 절연부재(140) 및 전류차단부재(150)의 테두리는 감싸지 않도록 구성되었으나, 도 5에 도시된 바와 같이 가스켓(160)은 절연부재(140)와 전류차단부재(150)의 테두리까지 감싸도록 구성될 수도 있다. 한편, 도 3 내지 도 5에 도시된 캡 조립체(100)의 구성은 예시에 불과할 뿐 그 밖에 다양한 구성이 가능하다는 점은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 캡 조립체(100)가 비딩부를 구비하지 않는 이차 전지에 적용되는 경우, 캡 조립체(100)는 전지 캔(200)의 개방단에 용접되지 않을 수 있다. 일반적으로, 비딩부를 구비하지 않는 이차 전지의 경우, 비딩부 및 클림핑 부위가 존재하지 않아 캡 조립체(100)의 고정성 및 이차 전지의 밀봉성에 문제가 있을 수 있으므로, 전지 캔(200)의 개방단에 캡 조립체(100)를 용접하는 공정이 추가적으로 필요할 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 캡 조립체(100)의 경우 가스켓(160)의 외주면에 접착층(161)이 구비되어 있기 때문에, 가스켓(160)을 전지 캔(200)의 내면에 직접 접착 고정시킬 수 있다. 따라서, 캡 조립체(100)와 전지 캔(200)을 레이저 등으로 용접하는 공정을 수행하지 않아도 되며, 또한 용접을 위해 필요한 캡 조립체(100)의 추가적인 구성이 필요하지 않게 될 수 있다. 그러므로, 본 발명에 따른 이차 전지는 용접 공정이 불필요하여 제조 공정이 간소화되고 비용 및 시간 또한 절약할 수 있다.
그러나, 본 발명이 이와 같이 캡 조립체(100)와 전지 캔(200)의 용접 공정을 수행하지 않는 경우에만 적용되는 것은 아니다. 즉, 본 발명에 따른 캡 조립체(100)는 전지 캔(200)과 용접 공정을 수행하는 경우에도 적용될 수 있다. 이에 대해서는 도 6을 참조하여 설명한다.
도 6은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지의 캡 조립체(100) 부분의 구성을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 캡 조립체(100)는 커버(170)를 더 포함할 수 있다. 상기 커버(170)는, 탑 캡(110), 안전 소자(120) 및 안전 벤트(130)를 밀착시킬 수 있도록 가스켓(160)을 둘러싸며, 전지 캔(200)의 개방단에 용접될 수 있다. 상기 커버(170)는 가스켓(160)의 상단부 외측을 감싸도록 대략 'C'자 형상으로 굴곡될 수 있으며, 도면에서 A로 표시된 부분과 같이 일정 부분에서 레이저 용접 등에 의해 전지 캔(200)의 개방단에 용접될 수 있다. 이를 위해, 상기 커버(170)는 니켈, 알루미늄, 니켈 합금 또는 알루미늄 합금 등으로 구성될 수 있다. 이때, 본 발명에 따른 캡 조립체(100)의 가스켓(160)은 외주면에 접착층(161)이 구비되어 있기 때문에, 커버(170)와 가스켓(160)은 이러한 접착층(161)으로 강하게 밀착 결합될 수 있으며, 커버(170)와 가스켓(160) 사이로 전해액이 누출되는 것을 확실하게 방지할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100: 캡 조립체
110: 탑 캡
120: 안전 소자
130: 안전 벤트
140: 절연부재
150: 전류차단부재
160: 가스켓
161: 접착층
200: 전지 캔
300: 전극 조립체

Claims (18)

  1. 양극판 및 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체가 수납된 전지 캔의 개방단에 결합되는 이차 전지용 캡 조립체에 있어서,
    최상부에 돌출된 형태로 배치되어 양극 단자를 형성하는 탑 캡;
    상기 탑 캡의 하부에서 상기 탑 캡과 접촉되도록 배치된 안전 소자;
    상기 안전 소자와 접촉되도록 배치되는 안전 벤트; 및
    상기 탑 캡, 상기 안전 소자 및 상기 안전 벤트의 테두리들을 감싸고, 내주면과 외주면에 접착층을 구비하는 가스켓
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 캡 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전지 캔은 비딩부를 구비하지 않는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 캡 조립체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전지 캔의 개방단에 용접되지 않는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 캡 조립체.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 탑 캡, 상기 안전 소자 및 상기 안전 벤트를 밀착시킬 수 있도록 상기 가스켓을 둘러싸며, 상기 전지 캔의 개방단에 용접되는 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 캡 조립체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가스켓의 접착층은 열경화성 접착 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차 전지용 캡 조립체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 가스켓의 접착층은 액체 상태의 접착 물질에 상기 가스켓을 딥핑시킴으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 캡 조립체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 가스켓의 접착층은 양면에 접착층이 구비된 필름을 상기 가스켓의 외주면과 내주면에 부착시켜 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 캡 조립체.
  8. 제1항에 있어서,
    상부가 상기 안전 벤트의 하단에 연결되고, 하부가 상기 전극 조립체와 연결될 수 있는 전류차단부재; 및 상기 안전 벤트와 상기 전류차단부재 사이에 개재되어 일부분을 제외하고는 상기 전류차단부재를 상기 안전 벤트와 전기적으로 절연시키는 절연부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 캡 조립체.
  9. 제1항에 있어서,
    원통형인 것을 특징으로 하는 이차 전지용 캡 조립체.
  10. 양극판 및 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체;
    상기 전극 조립체 및 전해액을 수납하는 전지 캔; 및
    최상부에 돌출된 형태로 배치되어 양극 단자를 형성하는 탑 캡, 상기 탑 캡의 하부에서 상기 탑 캡과 접촉되도록 배치된 안전 소자, 상기 안전 소자와 접촉되도록 배치되는 안전 벤트, 및 상기 탑 캡, 상기 안전 소자 및 상기 안전 벤트의 테두리들을 감싸고, 내주면과 외주면에 접착층을 구비하는 가스켓을 포함하는 캡 조립체
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 전지 캔은 비딩부를 구비하지 않는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 캡 조립체는 상기 전지 캔의 개방단에 용접되지 않는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 캡 조립체는 상기 탑 캡, 상기 안전 소자 및 상기 안전 벤트를 밀착시킬 수 있도록 상기 가스켓을 둘러싸며, 상기 전지 캔의 개방단에 용접되는 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 가스켓의 접착층은 열경화성 접착 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 가스켓의 접착층은 액체 상태의 접착 물질에 상기 가스켓을 딥핑시킴으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 가스켓의 접착층은 양면에 접착층이 구비된 필름을 상기 가스켓의 외주면과 내주면에 부착시켜 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 캡 조립체는 상부가 상기 안전 벤트의 하단에 연결되고, 하부가 상기 전극 조립체와 연결될 수 있는 전류차단부재 및 상기 안전 벤트와 상기 전류차단부재 사이에 개재되어 일부분을 제외하고는 상기 전류차단부재를 상기 안전 벤트와 전기적으로 절연시키는 절연부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  18. 제10항에 있어서,
    상기 전지 캔 및 상기 캡 조립체는 원통형인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
KR1020100113815A 2010-11-16 2010-11-16 캡 조립체 및 이를 이용한 이차 전지 KR20120052586A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100113815A KR20120052586A (ko) 2010-11-16 2010-11-16 캡 조립체 및 이를 이용한 이차 전지

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100113815A KR20120052586A (ko) 2010-11-16 2010-11-16 캡 조립체 및 이를 이용한 이차 전지

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20120052586A true KR20120052586A (ko) 2012-05-24

Family

ID=46269136

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100113815A KR20120052586A (ko) 2010-11-16 2010-11-16 캡 조립체 및 이를 이용한 이차 전지

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20120052586A (ko)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180039829A (ko) * 2016-10-11 2018-04-19 주식회사 엘지화학 가스켓과 전류차단부재 사이에 향상된 고정 구조를 가진 전류차단부재 어셈블리 및 이를 포함하는 캡 어셈블리
KR20180108000A (ko) * 2017-03-23 2018-10-04 주식회사 엘지화학 이차전지 및 그 이차전지의 제조방법
KR20190007988A (ko) * 2017-07-14 2019-01-23 주식회사 엘지화학 이차전지 및 이차전지용 클림핑장치
WO2019054765A1 (ko) * 2017-09-13 2019-03-21 주식회사 엘지화학 비딩부가 생략된 원통형 전지셀
KR20230111898A (ko) 2022-01-19 2023-07-26 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지
WO2024090080A1 (ja) * 2022-10-27 2024-05-02 パナソニックエナジー株式会社 電池

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180039829A (ko) * 2016-10-11 2018-04-19 주식회사 엘지화학 가스켓과 전류차단부재 사이에 향상된 고정 구조를 가진 전류차단부재 어셈블리 및 이를 포함하는 캡 어셈블리
KR20180108000A (ko) * 2017-03-23 2018-10-04 주식회사 엘지화학 이차전지 및 그 이차전지의 제조방법
KR20190007988A (ko) * 2017-07-14 2019-01-23 주식회사 엘지화학 이차전지 및 이차전지용 클림핑장치
WO2019054765A1 (ko) * 2017-09-13 2019-03-21 주식회사 엘지화학 비딩부가 생략된 원통형 전지셀
CN110352511A (zh) * 2017-09-13 2019-10-18 株式会社Lg化学 不具有卷边部的圆柱形电池单元
JP2020509546A (ja) * 2017-09-13 2020-03-26 エルジー・ケム・リミテッド ビーディング部が省略された円筒形電池セル
EP3584853A4 (en) * 2017-09-13 2020-05-06 LG Chem, Ltd. CYLINDRICAL BATTERY CELL WITHOUT SPHERICAL ELEMENT
US11063318B2 (en) 2017-09-13 2021-07-13 Lg Chem, Ltd. Cylindrical battery cell having no beading part
KR20230111898A (ko) 2022-01-19 2023-07-26 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지
WO2023140620A1 (ko) 2022-01-19 2023-07-27 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지
WO2024090080A1 (ja) * 2022-10-27 2024-05-02 パナソニックエナジー株式会社 電池

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101514827B1 (ko) 이차 전지 및 그 제조 방법
JP5592020B2 (ja) キャップアッセンブリー及びこれを用いた二次電池
KR101184403B1 (ko) 캡 조립체 및 이를 이용한 이차 전지
KR100846955B1 (ko) 원통형 이차전지
KR100467698B1 (ko) 원통형 리튬이차전지와 이의 제조방법
KR20110029061A (ko) 이차 전지
KR20120052586A (ko) 캡 조립체 및 이를 이용한 이차 전지
KR102080903B1 (ko) 전극 리드 및 이를 포함하는 이차 전지
US20200220134A1 (en) Secondary battery
KR101446161B1 (ko) 캡 조립체 및 이를 이용한 이차 전지
KR101511302B1 (ko) 이차 전지
KR20130091533A (ko) 이차전지
KR101453783B1 (ko) 캡 조립체 및 이를 이용한 이차 전지
KR101446153B1 (ko) 이차 전지용 캡 조립체와 이를 이용하는 이차 전지, 및 이러한 이차 전지를 제조하는 방법
KR20160011983A (ko) 내식성이 향상된 원통형 전지 및 그의 제조방법
KR101121205B1 (ko) 이차전지
KR20130063206A (ko) 이차 전지 및 이를 포함하는 배터리 팩
KR101563680B1 (ko) 이차 전지
KR20130052408A (ko) 이차 전지 및 이를 포함하는 배터리 팩
KR20040107868A (ko) 파우치형 리튬 이차 전지
KR20120054873A (ko) 이차 전지 및 이를 제조하는 방법
KR20040042373A (ko) 원통형 이차전지
KR20150051516A (ko) 캡 조립체 및 이를 포함하는 이차전지
KR20130019976A (ko) 이차 전지 제조 방법
KR101446151B1 (ko) 이차 전지

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application