KR20130122051A - Cylindrical battery - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 신규한 구조의 원통형 전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 전극조립체가 내장되어 있는 원통형 캔의 개방 상단에 캡 어셈블리를 장착하기 위한 클림핑부가 캔의 상단부에 형성되어 있는 전지로서, 상기 클림핑부는 승온시 내면측에 위치한 가스켓에 대한 가압력의 상승에 의해 전지 내부의 밀봉력을 유지 내지 향상시키는 가변 절곡부를 포함하고 있는 구조로 이루어진 원통형 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a cylindrical battery having a novel structure, and more particularly, to a battery in which a crimping portion for mounting a cap assembly to an open upper end of a cylindrical can having an electrode assembly therein is formed at an upper end of the can, And the clamping portion includes a variable bending portion for maintaining or enhancing the sealing force inside the battery due to an increase in the pressing force against the gasket positioned on the inner surface side at the time of temperature rise.
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 technology development and demand for mobile devices have increased, the demand for secondary batteries as energy sources has been rapidly increasing. Many researches have been made on lithium secondary batteries having high energy density and high discharge voltage among such secondary batteries, and commercialization 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 이차전지들이 사용되고 있다.As the application fields and products of the secondary battery are diversified, the type of the battery is also diversified to provide an appropriate output and capacity. For example, small mobile devices such as mobile phones, PDAs, digital cameras, and notebook computers use one or more small and lightweight secondary batteries per device correspondingly to the tendency to miniaturize their products.
이차전지는 외부 및 내부의 구조적 특징에 따라 대략 원통형 전지, 각형 전지 및 파우치형 전지로 분류되며, 이차전지를 구성하는 양극/분리막/음극 구조로 이루어진 전극조립체의 구조에 따라 크게 젤리-롤형(권취형)과 스택형(적층형)으로 구분된다.The secondary battery is roughly classified into a cylindrical battery, a prismatic battery, and a pouch-shaped battery according to external and internal structural features. The secondary battery is classified into a jelly-roll type Type) and a stacked type (laminated type).
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.In the jelly-roll type electrode assembly commonly used, an electrode active material or the like is coated on a metal foil used as a collector, dried and pressed, cut into a band shape having a desired width and length, And then spirally wound. The jelly-roll type electrode assembly is mainly used for a cylindrical battery. In some cases, the jelly-roll type electrode assembly is compressed into a plate shape to be applied to a prismatic or pouch type battery.
도 1에는 종래의 원통형 전지의 구조가 수직 단면도로서 도시되어 있다.1 shows a structure of a conventional cylindrical battery as a vertical sectional view.
도 1을 참조하면, 일반적으로 원통형 전지(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 클림핑부(50)로 구성되어 있다.1, a
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
캡 어셈블리(40)는 양극 단자를 형성하는 탑 캡(41), 전지 내부의 온도 상승시 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
클림핑부(50)는 캡 어셈블리(40)를 캔(20)의 개방 상단에 장착할 수 있도록 캔(20)의 상단에 형성되어 있다. 보다 구체적으로, 클림핑부(50)는, 캔(20)의 상단부를 비딩 가공함으로써 내측으로 만입부(21)를 형성하고, 가스켓(60)에 캡 플레이트(45), 절연부재(44), 안전벤트(43) 및 탑 캡(41)의 외주면을 차례로 삽입한 다음, 상단부를 절곡함으로써 형성된다. 결과적으로, 클림핑부(50)의 내측면에 위치하는 가스켓(60)을 감싸는 형태로 되고, 클림핑(crimping) 및 프레싱 공정을 수행하여 캡 어셈블리(40)를 장착한다.The
그러나, 이러한 구조의 원통형 전지는 외부 충격에 대해 밀봉성이 떨어지고, 전기적 접속부위들의 저항이 가변적이며, 안전성이 낮아, 소망하는 수준의 전지 성능을 발휘하기 어려운 것으로 확인되었다.However, it has been found that the cylindrical battery having such a structure has poor sealability against external impact, variable resistance of the electrically connecting portions, low safety, and difficulty in exhibiting a desired level of battery performance.
한편, 전지가 고온의 환경에 노출되면, 양극 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, 안전벤트 등이 작동하여 고압 가스를 배출하게 된다. 그러나, 그러한 고압 가스에 의해 안전벤트가 작동되기 이전에 클림핑부가 변형되면, 가스켓의 밀봉력이 떨어지므로, 전지 내부의 전해액이 고압 가스와 함께 전지 외부로 배출되어 안전성을 크게 훼손시킬 수 있다.On the other hand, when the battery is exposed to a high temperature environment, a decomposition reaction of the electrolyte occurs at the positive electrode interface, thereby generating a large amount of gas. Since the gas generated in such a large amount causes an increase in the internal pressure of the battery, when the internal pressure rises to a predetermined pressure or higher, the safety vent or the like operates to discharge the high-pressure gas. However, if the clamping portion deforms before the safety vent is activated by such high-pressure gas, the sealing force of the gasket is lowered, so that the electrolyte inside the battery is discharged to the outside of the battery together with the high-pressure gas.
구체적으로, 내압 증가에 의해 클림핑부의 변형이 발생하면, 탭 캡 및 안전벤트와 가스켓 사이의 접촉면에 이격 부위가 형성되거나, 클림핑부의 절곡 전단이 가스켓을 강하게 압박하지 못하고 가스켓의 밀봉 상태가 부분적으로 해제되어 안전벤트와 탑 캡의 접촉면이 순간적으로 이격 된다. 따라서, 이러한 이격 틈을 따라 전지 내부의 전해액이 누출됨으로써, 전지가 발화 또는 폭발될 수 있으므로 전지의 안전성을 크게 저하시키는 것으로 확인되었다.Specifically, when deformation of the clamping portion occurs due to an increase in internal pressure, a gap is formed on the contact surface between the tap cap and the safety vent and the gasket, or the shearing front end of the clamping portion does not strongly press the gasket, So that the contact surface between the safety vent and the top cap is momentarily spaced apart. Therefore, it has been confirmed that the electrolyte leakage in the battery along the clearance gap can cause the battery to ignite or explode, thus greatly reducing the safety of the battery.
따라서, 상기의 문제점을 근원적으로 해결하면서 고온과 내압으로부터 밀봉성을 유지할 수 있는 원통형 전지에 대한 개발의 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a high demand for development of a cylindrical battery capable of maintaining the sealing property from high temperature and withstand pressure while fundamentally solving the above problems.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-described problems of the prior art and the technical problems required from the past.
본 발명의 목적은, 클림핑부에 가변 절곡부를 포함시켜, 승온시 내면측에 위치한 가스켓에 대한 가압력의 상승에 의해 전지 내부의 밀봉력을 유지 내지 향상시켜 전지의 안전성을 크게 향상시키는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to improve the safety of a battery by including a variable bending portion in a clamping portion to maintain or improve the sealing force inside the battery by increasing the pressing force against the gasket located on the inner surface side at the time of temperature rise.
본 발명의 또 다른 목적은 클림핑부의 측벽 자체와 그것의 상부가 내측을 향하도록 소정의 각도로 기울어지게 형성하고 절곡 구조를 특정한 조건으로 설정함으로써, 외부적 충격을 부분적으로 흡수하고 가스켓을 강하게 밀착시켜, 강한 외부 충격 및 내압에 의한 클림핑부의 변형을 최소화하는 것이다.It is a further object of the present invention to provide a gasket for a gasket which is formed by slanting a sidewall of a clamping part itself and an upper part of the clamping part at an angle so as to face inward and by setting a bending structure under specific conditions, Thereby minimizing deformation of the clamping portion due to strong external impact and internal pressure.
본 발명에 따른 원통형 전지는 전극조립체가 내장되어 있는 원통형 캔의 개방 상단에 캡 어셈블리를 장착하기 위한 클림핑부가 캔의 상단부에 형성되어 있는 전지로서, 상기 클림핑부는 승온시 내면측에 위치한 가스켓에 대한 가압력의 상승에 의해 전지 내부의 밀봉력을 유지 내지 향상시키는 가변 절곡부를 포함하는 구조로 이루어져 있다.A cylindrical battery according to the present invention is a cell in which a crimping portion for mounting a cap assembly on an open upper end of a cylindrical can containing an electrode assembly is formed on an upper end of a can, And a variable bending portion that maintains or improves the sealing force inside the battery due to an increase in the pressing force for the battery.
따라서, 본 발명에 따른 원통형 전지에서 클림핑부는 가변 절곡부를 포함하고 있으므로, 승온시 가변 절곡부가 내측으로 구부러지면서 가스켓을 가압 및 밀봉하여 전지 내부의 전해액이 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있고, 이는 안전장치의 구동 확률을 높여 안전성을 향상시킨다.Therefore, since the clamping portion of the cylindrical battery according to the present invention includes the variable bending portion, the variable bending portion is bent inward when the temperature is elevated so that the gasket is pressurized and sealed to prevent the electrolyte in the battery from leaking to the outside, Improves the safety by increasing the driving probability of the safety device.
하나의 바람직한 예에서, 상기 클림핑부의 가변 절곡부는 가스켓을 가압하는 단부의 곡률 반경이 온도 상승에 따라 작아져서 가스켓에 대한 가압력이 상승하는 구조로 이루어질 수 있다.In one preferred embodiment, the variable bent portion of the clamping portion may have a structure in which the radius of curvature of the end portion pressing the gasket decreases with an increase in temperature, so that the pressing force against the gasket increases.
구체적으로, 단부의 곡률 반경이 작아진다는 것은 클림핑부의 가변 절곡부 단부가 내측으로 구부러지는 것을 의미한다.Specifically, the fact that the radius of curvature of the end portion is small means that the end portion of the variable bent portion of the clamping portion is bent inward.
구체적인 예에서, 상기 가변 절곡부는 열팽창률이 서로 다른 2개의 금속으로 이루어진 바이메탈(bimetal) 구조를 포함할 수 있다.In a specific example, the variable bent portion may include a bimetal structure made of two metals having different coefficients of thermal expansion.
상기 바이메탈 구조는, 승온시 클림핑부를 가변적으로 절곡시키는 구조이면 특별한 제한은 없으며 다양한 예를 들 수 있다.The bimetallic structure is not particularly limited as long as it has a structure for flexibly bending the clamping portion at the time of heating, and various examples are available.
하나의 예에서, 상기 바이메탈 구조는, 상대적으로 열팽창률이 작은 제 1 금속이 내측에 위치하고 상대적으로 열팽창률이 큰 제 2 금속이 외측에 위치하고 있는 구조로 이루어져 있어서, 동일한 온도에서 외측에 위치한 제 2 금속이 내측에 위치한 제 1 금속보다 열팽창률이 높으므로 승온시 외측에 위치한 제 2 금속이 내측에 위치한 제 1 금속을 가압하면서 내측으로 구부러지게 한다. 예를 들어, 제 1 금속의 열팽창률은 제 2 금속의 열팽창률의 80% 이하, 바람직하게는, 20 내지 80%, 더욱 바람직하게는 30 내지 70%일 수 있다.In one example, the bimetallic structure has a structure in which a first metal having a relatively low coefficient of thermal expansion is located on the inner side and a second metal having a relatively large thermal expansion rate is located on the outer side, Since the metal has a thermal expansion coefficient higher than that of the first metal located on the inner side, the second metal located on the outer side at the time of heating elevates the inner metal while pressing the first metal. For example, the thermal expansion coefficient of the first metal may be 80% or less, preferably 20 to 80%, more preferably 30 to 70% of the thermal expansion coefficient of the second metal.
상기 제 1 금속과 제 2 금속은 열팽창률이 서로 다른 금속이면 특별한 제한은 없으나, 바람직하게는 상기 제 1 금속은 철이고, 제 2 금속은 구리로 이루어질 수 있다.The first metal and the second metal are not particularly limited as far as they have different thermal expansion coefficients, but the first metal may be iron and the second metal may be copper.
상기 바이메탈 구조는, 예를 들어, 상대적으로 열팽창률이 작은 내측의 제 1 금속과 상대적으로 열팽창률이 큰 외측의 제 2 금속이 접합된 금속 접합체가 캔의 상단에 용접에 의해 결합되어 있는 구조일 수 있다.The bimetallic structure is a structure in which, for example, a metal bonding body in which an inner first metal having a relatively low coefficient of thermal expansion and a second metal having a relatively large thermal expansion ratio are bonded to each other is welded to the upper end of the can .
이 경우, 상기 캔은 바이메탈과의 용접이 용이하도록 스테인레스 스틸로 이루어지는 것이 바람직하다.In this case, it is preferable that the can is made of stainless steel so as to facilitate welding with the bimetal.
경우에 따라서는, 상기 바이메탈 구조에서, 캔 보다 상대적으로 열팽창률이 작은 제 1 금속이 캔의 내측에 접합되어 있는 구조(a), 또는 캔 보다 상대적으로 열팽창률이 큰 제 2 금속이 캔의 외측에 접합되어 있는 구조(b)로 이루어질 수 있다.In some cases, in the bimetallic structure, a structure (a) in which a first metal having a relatively smaller coefficient of thermal expansion than that of the can is bonded to the inside of the can, or a structure in which a second metal having a relatively higher coefficient of thermal expansion And a structure (b) bonded to the substrate.
한편, 상기 클림핑부는 가스켓을 감쌀 수 있도록 그것의 상단부가 소정의 곡률 반경(R)으로 완만하게 절곡되어 있고, 절곡 전단은 상기 가스켓을 압박하도록 내측으로 연장되어 있으며, 상기 클림핑부의 측벽에는, 그것의 상부가 내측을 향하도록, 소정의 각도로 기울기가 형성되어 있는 구조로 이루어질 수 있다.The clamping portion is gently bent at an upper end of the clamping portion so as to cover the gasket with a predetermined radius of curvature R. The bending sheath extends inward to urge the gasket, And a slope may be formed at a predetermined angle such that the upper portion thereof faces the inside.
따라서, 본 발명에 따른 원통형 전지에서 클림핑부의 측벽은 그 자체 및 그것의 상부가 내측을 향하도록 소정의 각도로 기울어져 있어서, 낙하, 진동 등을 이유로 외부로부터 물리적 충격이 가해지는 경우에 발생할 수 있는 클림핑부의 변형을 최소화 함으로써, 전해액의 누액 현상을 방지할 수 있다.Therefore, in the cylindrical battery according to the present invention, the sidewall of the clamping portion is inclined at a predetermined angle so that the sidewall itself and the upper portion of the clamping portion face inward, so that it may occur when a physical shock is applied from the outside By minimizing the deformation of the crimping portion, leakage of the electrolytic solution can be prevented.
특히, 전지의 측면 또는 모서리 방향으로 강한 외력이 가해지는 경우, 상기 측벽의 기울어진 부위에 의해 충격이 부분적으로 흡수되고, 상대적으로 클림핑부 측벽의 하부에 충격이 집중되어, 가스켓에 대한 탄력적인 밀착력을 유지할 수 있다. 따라서, 강한 외부 충격에도 불구하고, 클림핑부의 변형이 거의 발생하지 않거나 또는 전지의 안전성을 확보할 수 있는 정도의 변형만이 유발되므로, 전지의 안전성 면에서 예상치 못한 현저한 효과를 발휘할 수 있다.Particularly, when a strong external force is applied to the side or corner of the battery, the impact is partially absorbed by the tilted portion of the side wall, and the impact is concentrated on the lower portion of the side wall of the clipping portion relatively, Lt; / RTI > Therefore, in spite of a strong external impact, the deformation of the crimping portion hardly occurs, or only the deformation to the extent of securing the safety of the battery is caused, so that a remarkable effect can be exerted in the safety of the battery.
더욱이, 본 발명에 따른 이차전지에서 클림핑부의 절곡 전단의 각도를 소정의 조건으로 설정하는 경우, 내압의 증가로 인한 클림핑부의 변형을 최소화할 수 있으므로 전지의 안전성을 더욱 향상시킬 수 있다.Furthermore, in the secondary battery according to the present invention, when the angle of the bending shear end of the clamping portion is set to a predetermined condition, the deformation of the clamping portion due to the increase of the internal pressure can be minimized, thereby further improving the safety of the battery.
상기 클림핑부 측벽이 기울어진 각도는 캡 어셈블리의 변형을 유발하지 않는 범위 내에서, 캔의 기계적 강도, 가스켓의 탄성력과 내구성 등을 고려하여 적절히 결정할 수 있으며, 바람직하게는 캔의 측면을 기준으로 1 내지 8 도, 더욱 바람직하게는 1 내지 5 도일 수 있다.The inclined angle of the side wall of the clamping portion can be appropriately determined in consideration of the mechanical strength of the can, the elasticity and durability of the gasket, and the like, preferably within a range that does not cause deformation of the cap assembly. Preferably, To 8 degrees, more preferably from 1 to 5 degrees.
상기 기울기 각도가 8 도를 초과하는 경우, 가스켓을 지나치게 가압하게 되므로 가스켓의 탄성력에 의해 기울기를 유지하기 어렵고, 내부의 안전성 부품의 변형을 유발시킬 수 있기 때문에 문제가 있으며, 반대로, 상기 기울기 각도가 1 도 미만인 경우에는, 본 발명에 따른 효과를 발휘하기 어려우므로 바람직하지 않다.When the inclination angle is more than 8 degrees, the gasket is excessively pressed, so that it is difficult to maintain the inclination due to the elastic force of the gasket, and it is possible to cause deformation of the safety component inside. If it is less than 1 degree, the effect according to the present invention is difficult to exhibit.
클림핑부의 측벽에 형성되는 상기 기울기 부위의 시작점은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 바람직하게는, 클림핑부의 하단부에서 개시되는 구조나, 클림핑부의 중앙 인근 부위에서 개시되는 구조일 수 있다.The starting point of the inclined portion formed on the sidewall of the clamping portion is not particularly limited but may be a structure disclosed in the lower end portion of the clamping portion or a structure initiated in the vicinity of the center of the clamping portion.
예를 들어, 전지의 측면 방향으로 수평하게 외력이 인가되었을 때, 측벽 기울기가 측벽의 최하단부에서 시작하는 구조에서는 충격이 좁은 부위에 집중되게 되므로, 내부에 크랙이 유발되거나, 또는 클림핑부에 매우 큰 압력이 가해지면서 큰 변형이 유발될 수 있다. 반대로, 측벽 기울기가 그것의 상단부 쪽으로 많이 편향된 위치에서 시작되는 경우에는, 클림핑부의 상단부에도 하단부와 거의 대등한 정도의 충격이 가해져, 충격 완화의 효과가 적으므로 클림핑부의 변형을 최소화하기 어렵다. 따라서, 상기 측벽 기울기는 클림핑부의 변형을 최소화하는 범위로 설정하는 것이 바람직하며, 측벽의 중심을 기준으로 측벽의 총 길이에 대해 상하 30% 이내의 범위에서 측벽 기울기가 개시되는 구조가 특히 바람직하다.For example, when an external force is applied horizontally in the lateral direction of the battery, in the structure in which the sidewall slope starts at the lowermost end of the side wall, the impact is concentrated on the narrow portion, so cracks are generated inside, As pressure is applied, a large deformation may be caused. On the contrary, when the sidewall inclination starts at a position deviated much toward the upper end thereof, the upper end portion of the clamping portion is also subjected to an impact of approximately the same degree as the lower end portion, so that the effect of the impact reduction is small, so that it is difficult to minimize deformation of the clamping portion. Therefore, the slope of the sidewall is preferably set to a range that minimizes deformation of the clamping portion, and it is particularly preferable that the sidewall slope is initiated within a range of up to 30% with respect to the total length of the sidewalls with respect to the center of the sidewall .
한편, 상기 기울기의 형성 방법 및 공정은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 전지 캔의 제조시 형성하거나, 전지 캔에 전극조립체를 삽입한 후 클림핑부를 형성하는 과정에서 형성할 수도 있으나, 바람직하게는 캡 어셈블리의 장착을 용이하게 하고, 클림핑부의 내측면에 위치한 가스켓을 충분히 가압하기 위해, 전지의 캔의 개방 상단에 캡 어셈블리를 장착한 후에 형성할 수 있다.The slope forming method and process are not particularly limited. For example, the slope forming method and the slope forming step may be formed during manufacturing of the battery can, or may be formed in the process of forming the clamping part after inserting the electrode assembly into the battery can, May be formed after mounting the cap assembly on the open upper end of the can of the battery to facilitate mounting of the cap assembly and to sufficiently press the gasket located on the inner side of the clamping portion.
또한, 본 발명에 따른 상기 클림핑부는 내측면에 위치하는 가스켓을 감쌀 수 있도록 완만하게 절곡되어 있다. 상기 가스켓은 안전벤트를 탑 캡으로부터 전기적으로 분리시키고 전지 내부를 밀봉하는 역할을 한다. 그러나, 가스켓은 전지의 과충전 등의 원인에 의하여 전지의 내압이 상승하는 경우, 심한 변형이 유발될 수 있으며, 그에 따라 전지 내부의 밀봉력이 크게 저하되어 누액이 발생할 염려가 있으므로, 이를 방지하는 것이 중요하다. 따라서, 상기 클림핑부의 절곡 전단은 가스켓의 심한 변형을 방지하면서 가스켓을 충분히 압박할 수 있도록, 내측으로 연장되어 있고, 또한 클림핑부의 측면을 기준으로 소정의 각도로 기울어져 있다.Further, the crimping portion according to the present invention is gently bent so as to cover the gasket located on the inner side. The gasket electrically separates the safety vent from the top cap and seals the inside of the battery. However, when the internal pressure of the battery rises due to overcharging or the like of the battery, the gasket may be subjected to severe deformation, thereby greatly reducing the sealing force inside the battery and causing leakage. It is important. Therefore, the bending shear end of the clamping portion extends inward so as to sufficiently press the gasket while preventing the gasket from being severely deformed, and is inclined at a predetermined angle with respect to the side surface of the clamping portion.
상기 클림핑부의 내측으로의 연장 길이는 캔의 기계적 강도, 가스켓의 탄성력과 내구성 등을 고려하여 적절히 결정할 수 있으며, 하나의 바람직한 예에서, 상기 절곡 전단은 클림핑부의 측면으로부터 2 내지 3 mm의 길이로 연장되어 있는 구조일 수 있다.The extension length of the clamping portion to the inside can be appropriately determined in consideration of the mechanical strength of the can, the elasticity and durability of the gasket, etc. In one preferred example, the bending shear is 2 to 3 mm As shown in FIG.
또한, 가스켓과 클림핑부의 밀착력을 유지하고 소정의 압력을 가하여 가스켓을 압박할 수 있도록, 바람직하게는, 상기 절곡 전단은 클림핑부의 측벽을 기준으로 60 내지 85 도의 각도로 기울어져 있는 구조일 수 있다. 따라서, 상기 절곡 전단에 의해 가스켓이 적절히 압박되면서 절곡 단부와 밀착되므로, 내압에 의한 누액 현상(전해액의 누출 현상)을 방지할 수 있으며, 궁극적으로 전지의 안전성을 크게 향상시킬 수 있다.The bending shear may be inclined at an angle of 60 to 85 degrees with respect to the side wall of the clamping portion so that the gasket can be pressed by applying a predetermined pressure while maintaining the adhesion between the gasket and the clamping portion. have. Therefore, since the gasket is properly pressed by the bending shear, the leakage of the electrolyte due to the internal pressure (leakage of the electrolyte solution) can be prevented and ultimately the safety of the battery can be greatly improved.
상기 내측으로의 연장 길이가 너무 짧거나 절곡 전단의 각도가 너무 큰 경우에는, 클림핑부의 변형에 의해 가스켓을 충분히 압박할 수 없으므로 전해액의 누액 현상이 발생할 가능성이 있다. 반대로, 내측으로의 연장 길이가 너무 길거나 절곡 전단의 각도가 너무 작은 경우에는, 상기 절곡 단부가 가스켓을 심하게 압박하여 가스켓을 손상시킬 가능성이 있으므로 바람직하지 않다.When the extension length to the inner side is too short or the angle of the shear bending is too large, the gasket can not be sufficiently pressed due to the deformation of the clamping portion, so that there is a possibility that leakage of the electrolytic solution occurs. Conversely, if the extension length to the inner side is too long or the angle of the bending shear is too small, it is not preferable because the bent end strongly presses the gasket and damages the gasket.
상기 절곡 공정은 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 비연속적으로 진행될 수 있다. 즉, 절곡 전단을 클림핑부의 측면을 기준으로, 탑 캡의 중심축 방향에 대해 대략 수직이 되도록 1차 절곡하고, 절곡된 단부가 가스켓의 상단에 밀착되도록 60 내지 85 도의 각도로 2차 절곡한 후 압축하는 과정에 의해 비연속적으로 진행될 수 있다. 이때, 1차 절곡 과정과 2차 절곡 과정의 시간 차는 절곡시 응력이 집중되는 절곡 부위로부터 응력이 그것의 주변 부위로 분산될 수 있는 정도의 경시적 시간 차를 의미한다. 이러한 비연속적 절곡에 의해 절곡 부위의 파단 가능성을 크게 줄일 수 있다.The bending process is not particularly limited, but may be carried out discontinuously, for example. That is, the bending shear is first bent so as to be substantially perpendicular to the central axis direction of the top cap with respect to the side surface of the clamping portion, and the bent portion is secondarily bent at an angle of 60 to 85 degrees so as to be in close contact with the upper end of the gasket And may be discontinued by a post-compression process. In this case, the time difference between the first bending process and the second bending process means a time difference in the amount of time that the stress can be dispersed from the bent portion where the stress is concentrated to the surrounding portion. This discontinuous bending can greatly reduce the possibility of breakage of the bending portion.
상기 클림핑부는, 앞서 정의한 바와 같이, 그것의 상단부가 소정의 곡률 반경(R 값)으로 완만하게 절곡되어 있고, 상기 곡률 반경은 바람직하게는 0.3 내지 2 mm 일 수 있다.The clamping portion may be such that its upper end portion is gently bent to a predetermined radius of curvature (R value), and the radius of curvature is preferably 0.3 to 2 mm, as defined above.
상기 곡률 반경(R 값)이 2 mm 이상인 경우에는, 측면 방향으로부터의 외력 인가시 응력 발생에 의해 절곡 부위가 변형되면서 절곡 전단이 가스켓으로부터 이격되어 전해액의 누액 현상이 발생할 수 있다. 반면에, 굴곡 변경(R 값)이 0.3 mm 보다 작은 경우에는, 상기와 같은 측면 방향으로부터의 외력 또는 내압에 의해 절곡 부위의 변형 및 절곡 단부의 이격 현상을 방지할 수는 있으나, 상단으로부터의 외력 인가시 절곡 부위에 응력이 집중되어 해당 부위에 크랙이 발생하게 되며, 단면상으로 날카로운 각이 형성되어 사용 중 취급이 바람직하지 못하다는 문제점이 있다.When the radius of curvature (R value) is 2 mm or more, when the external force is applied from the side direction, the bent portion is deformed due to the generation of stress, so that the bending shear is separated from the gasket and leakage of electrolyte may occur. On the other hand, when the bending change (R value) is smaller than 0.3 mm, the deformation of the bent portion and the separation of the bent end portion due to the external force or the internal pressure from the lateral direction can be prevented, Stress is concentrated at the bending portion at the time of application, cracks are generated at the corresponding portion, and a sharp angle is formed in the cross-sectional direction, so that handling during use is not preferable.
상기 원통형 캔의 두께는 바람직하게는 0.15 내지 0.35 mm이다. 상기 원통형 캔의 두께가 너무 얇은 경우, 기계적 강도의 저하가 불가피하게 나타나고, 음극 리드를 원통형 캔의 하면에 용접하는 과정에서 용접 불량이 발생할 수 있으므로, 용접시 원통형 캔의 하면이 파열되거나 심하게 손상될 염려가 있다. 반대로, 캔의 두께가 너무 두꺼운 경우에는, 전지의 전체 중량이 증가하고, 상대적으로 전극조립체의 면적이 줄어 들어 전지의 용량 감소가 초래되며, 캔의 개방 상단 부위에 비딩 및 클림핑을 행하기가 용이하지 않게 된다.The thickness of the cylindrical can is preferably 0.15 to 0.35 mm. If the thickness of the cylindrical can is too thin, the mechanical strength is inevitably lowered, and welding failure may occur in the process of welding the negative electrode lead to the lower surface of the cylindrical can, There is concern. Conversely, if the thickness of the can is too large, the total weight of the battery increases and the area of the electrode assembly relatively decreases, resulting in a reduction in the capacity of the battery, and beading and crimping It is not easy.
한편, 상기 캡 어셈블리는 하나 이상의 가스 배출구가 형성되어 있는 탑 캡, PTC 소자(positive temperature coefficient element), 및 안전벤트의 적층 구조로 이루어져 있고, 그것의 외주면에 가스켓이 장착되어 있으므로, 전극리드의 상단부를 용접에 의해 안전벤트와 결합함으로써 연속적인 공정에 의해 캡 어셈블리의 제조가 가능하다.Meanwhile, since the cap assembly has a stacked structure of a top cap, a positive temperature coefficient element, and a safety vent, in which at least one gas outlet is formed, and a gasket is mounted on the outer circumferential surface thereof, Can be welded to the safety vent to enable fabrication of the cap assembly by a continuous process.
상기 안전벤트는 전지의 비정상적인 작동 또는 전지 구성요소들의 열화로 인한 전지 내부 압력의 상승시 가스를 외부로 배출시켜 전지의 안전성을 담보하는 일종의 안전소자이다. 예를 들어, 전지의 내부에서 가스가 발생하여 임계치 이상으로 내압이 증가하였을 때, 안전벤트가 파열되고, 그러한 파열 부위로 배출되는 가스는 탑 캡에 형성되어 있는 하나 또는 둘 이상의 가스 배출구를 통해 외부로 배출될 수 있다.The safety vent is a kind of safety element that secures the safety of the battery by discharging the gas to the outside when the internal pressure of the battery rises due to abnormal operation of the battery or deterioration of the battery components. For example, when gas is generated inside the battery and the internal pressure increases beyond the threshold, the safety vent ruptures, and the gas discharged to the ruptured portion is discharged through one or two gas outlets formed in the top cap .
따라서, 상기 안전벤트는 소재가 특별히 제한되지는 않으나, 임계치 이상의 내압 증가에 의해 파열될 수 있을 정도의 강성을 가지기 위하여, 바람직하게는 0.15 내지 0.4 mm의 두께를 가진 알루미늄 판재로 이루어진 것일 수 있다.Accordingly, the safety vent is not particularly limited, but may be made of an aluminum plate having a thickness of preferably 0.15 to 0.4 mm, in order to have a rigidity enough to be ruptured by an increase in the internal pressure of the critical value or more.
바람직한 예에서, 상기 안전벤트는 중앙이 하향 만입된 형상으로 되어있고, 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 노치 보다 깊게 파여 있는 구조로 이루어질 수 있다.In a preferred example, the safety vent has a downwardly recessed shape, and a first notch and a second notch are formed in the upper bending portion and the lower bending portion forming the indentation portion, respectively, And the second notch formed at the lower portion has a structure of an open curve with one side opened and the second notch can have a structure that is deeper than the first notch.
따라서, 제 2 노치가 제 1 노치보다 깊게 형성되어 있어서, 임계 압력 이상의 가압 가스가 안전벤트를 압박할 때, 제 2 노치가 절취된다. 반면에, 제 1 노치는 제 2 임계 압력 이하의 가압 가스가 안전벤트에 작용할 때 제 2 노치와 함께 작용하여 만입부가 들려 올려질 수 있게 한다.Thus, the second notch is formed deeper than the first notch, so that when the pressurized gas above the critical pressure presses the safety vent, the second notch is cut. On the other hand, the first notch acts together with the second notch when the pressurized gas below the second critical pressure acts on the safety vent, so that the recess can be lifted up.
본 발명에 따른 전지는 외부적 충격이 가해지는 경우가 많거나, 전지의 내부 단락이 발생할 염려가 많아서 고도의 안전성을 요구하는 디바이스의 전원으로 사용될 수 있는 바, 바람직하게는 사용 과정에서 잦은 진동과 충격에 노출되는 경우가 많은 전동 공구 또는 노트북 PC용 원통형 전지로 사용될 수 있다.The battery according to the present invention can be used as a power source for a device requiring a high degree of safety because it is often subjected to an external impact or an internal short circuit of the battery. It can be used as a power tool or a cylindrical battery for a notebook PC, which is often exposed to impact.
한편, 본 발명에 따른 원통형 전지는, 젤리-롤형 전극조립체를 원통형 금속 캔에 장착한 상태에서 금속 캔의 개방 상단에 상기와 같은 캡 어셈블리를 결합하고, 전극조립체의 음극을 캔의 하단에 용접하며, 전극조립체와 전해질이 내장된 상태에서 전지를 밀폐시키기 위해 그것의 상단에 결합되는 캡 어셈블리에 전극조립체의 양극을 용접하여 제조된다.Meanwhile, in the cylindrical battery of the present invention, the cap assembly is coupled to the open upper end of the metal can while the jelly-roll type electrode assembly is mounted on the cylindrical metal can, the cathode of the electrode assembly is welded to the lower end of the can , And welding the positive electrode of the electrode assembly to a cap assembly coupled to the top of the electrode assembly to seal the battery with the electrolyte built-in.
본 발명에 따른 상기 전지는 바람직하게는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 및 출력 안정성의 리튬 이차전지일 수 있다. 본 발명에 따른 리튬 이차전지의 기타 구성 요소들에 대하여 이하에서 상세히 설명한다.The battery according to the present invention may preferably be a lithium secondary battery having high energy density, discharge voltage, and output stability. Other components of the lithium secondary battery according to the present invention will be described in detail below.
일반적으로 리튬 이차전지는 양극, 음극, 분리막, 리튬염 함유 비수 전해액 등으로 구성되어 있다.Generally, a lithium secondary battery is composed of a positive electrode, a negative electrode, a separator, a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt, and the like.
양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 충진제를 더 첨가하기도 한다. 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, for example, by 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 if necessary, a filler is further added. The negative electrode is also manufactured by applying and drying the negative electrode material on the negative electrode collector, and if necessary, may further include the above-described components.
상기 분리막은 음극과 양극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다.The separation membrane 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 nonaqueous electrolyte solution is composed of a nonaqueous electrolyte and a lithium salt. As the nonaqueous electrolyte solution, a liquid nonaqueous electrolyte, a solid electrolyte, and an inorganic solid electrolyte are used.
상기 집전체, 전극 활물질, 도전재, 바인더, 충진제, 분리막, 전해액, 리튬염 등은 당업계에 공지되어 있으므로, 그에 대한 자세한 설명은 본 명세서에서 생략한다.The collector, the electrode active material, the conductive material, the binder, the filler, the separator, the electrolyte, and the lithium salt are well known in the art, and 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 manufactured by a conventional method known in the art. That is, a porous separator may be inserted between the anode and the cathode, and an electrolyte may be injected into the separator.
양극은, 예를 들어, 앞서 설명한 리튬 전이 금속 산화물 활물질과 도전재 및 결합제를 함유한 슬러리를 집전체 위에 도포한 후 건조하여 제조할 수 있다. 마찬가지로 음극은, 예를 들어, 앞서 설명한 탄소 활물질과 도전재 및 결합제를 함유한 슬러리를 얇은 집전체 위에 도포한 후 건조하여 제조할 수 있다.The anode can be produced, for example, by applying a slurry containing the above-described lithium transition metal oxide active material, a conductive material and a binder on a current collector, followed by drying. Likewise, the negative electrode can be produced, for example, by applying a slurry containing the above-described carbon active material, a conductive material and a binder onto a thin current collector and then drying it.
이상의 설명과 같이, 본 발명에 따른 원통형 전지는 클림핑부가 가변 절곡부를 포함하고 있으므로, 승온시 내면측에 위치한 가스켓에 대한 가압력의 상승에 의해 전지 내부의 밀봉력을 유지 내지 향상시켜 전지의 안전성을 크게 향상시킬 수 있다.As described above, the cylindrical battery according to the present invention includes the variable bending portion of the clamping portion. Therefore, the sealing force inside the battery can be maintained or improved by increasing the pressing force against the gasket positioned on the inner surface side at the time of temperature rise, Can greatly improve.
또한, 클림핑부의 측벽 자체와 그것의 상부가 내측을 향하도록 소정의 각도로 기울어지게 형성하고 절곡 구조가 특정한 조건으로 설정되어 있으므로, 외부적 충격을 부분적으로 흡수하고 가스켓을 강하게 밀착시켜, 강한 외부 충격 및 내압에 의한 클림핑부의 변형을 최소화하는 것이다.Since the side wall itself of the clamping portion and the upper portion thereof are inclined at a predetermined angle so as to face inward and the bending structure is set under a specific condition, the external impact is partially absorbed and the gasket is strongly adhered, Thereby minimizing deformation of the clamping portion due to impact and internal pressure.
도 1은 종래의 원통형 전지의 상부구조를 나타내는 단면 모식도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 원통형 전지의 상부구조를 나타내는 단면 모식도이다;
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 바이메탈 구조를 나타내는 단면 모식도들이다;
도 4는 도 3의 바이메탈 구조들이 승온시 변형되는 것을 나타내는 단면 모식도들이다;
도 5는 도 2의 원통형 전지에 사용된 안전벤트의 사시도이다;
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 원통형 전지의 상부구조를 나타내는 단면 모식도이다;
도 7은 도 6의 원통형 전지에서 클림핑부의 변형 예에 대한 확대도이다.1 is a schematic cross-sectional view showing a top structure of a conventional cylindrical battery;
2 is a schematic cross-sectional view showing a top structure of a cylindrical battery according to one embodiment of the present invention;
3 is a cross-sectional schematic diagram illustrating a bimetal structure according to various embodiments of the present invention;
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing that the bimetallic structures of FIG. 3 are deformed at an elevated temperature; FIG.
5 is a perspective view of a safety vent used in the cylindrical battery of FIG. 2;
6 is a schematic cross-sectional view showing a top structure of a cylindrical battery according to another embodiment of the present invention;
Fig. 7 is an enlarged view of a modification of the clamping portion in the cylindrical battery of Fig. 6;
이하 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings, but the scope of the present invention is not limited thereto.
도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 원통형 전지의 상부구조를 나타내는 단면 모식도가 도시되어 있다.FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an upper structure of a cylindrical battery according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 원통형 전지(100)는 전극조립체(110)가 내장되어 있는 원통형 캔(200)의 개방 상단에 캡 어셈블리(300)를 장착하기 위한 클림핑부(500)가 캔(200)의 상단부에 형성되어 있다.2, the cylindrical battery 100 includes a clamping
클림핑부(500)는 승온시 내면측에 위치한 가스켓(400)에 대한 가압력을 상승시켜 전지(100) 내부의 밀봉력을 유지 내지 향상시키는 가변 절곡부(700)를 포함하고 있다.The clamping
가변 절곡부(700)는 열팽창률이 서로 다른 2개의 금속으로 이루어진 바이메탈 구조로서, 가스켓(400)을 가압하는 단부의 곡률 반경이 온도 상승에 따라 작아져서 가스켓(400)에 대한 가압력이 상승하게 된다.The
구체적으로, 원통형 전지(100)는 캔(200)의 내부에 전극조립체(110)를 삽입하고, 여기에 전해액을 주입하며, 캔(200)의 개방 상단에 캡 어셈블리(300)를 장착하여 제조된다.Specifically, the cylindrical battery 100 is manufactured by inserting the
캡 어셈블리(300)는 4개의 가스 배출구(312)가 형성되어 있는 탑 캡(310), PTC 소자(315), 및 안전벤트(320)의 적층 구조로 이루어져 있고, 그것의 외주면에 가스켓(400)이 장착되어 있다.The
즉, 캡 어셈블리(300)는 캔(200)의 상부 비딩부(210)에 장착되는 기밀유지용 가스켓(400) 내부에 탑 캡(310)과 내부 압력 강하용 안전벤트(320)가 밀착되어 있는 구조의 클림핑부(500)에 의해 캔(200)의 개방 상단에 장착되어 있다. 탑 캡(310)은 중앙이 상향 돌출되어 있어서 외부 회로와의 접속에 의한 양극 단자로서의 역할을 수행하고, 돌출부 주변을 따라 캔(200) 내부의 압축 가스가 배출될 수 있는 가스 배출구(312)가 다수 개 형성되어 있다.That is, the
안전벤트(320)는 전류가 통하는 박막 구조물로서, 그것의 중앙부는 함몰되어 만입형 중앙부(322)를 형성하고 있고, 중앙부(322)의 상절곡 및 하절곡 부위에는 각각 깊이를 달리하는 2 개의 노치들(324, 326)이 형성되어 있다. 안전벤트(320)의 하방에는, 전지 내부의 가스를 방출함과 동시에 전류를 차단하는 전류차단 부재(600)가 설치되어 있다.The
도 3에는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 바이메탈 구조를 나타내는 단면 모식도들이 도시되어 있다.3 is a cross-sectional schematic diagram illustrating a bimetal structure according to various embodiments of the present invention.
도 3을 도 2와 함께 참조하면, 바이메탈 구조(a)는, 상대적으로 열팽창률이 작은 내측의 제 1 금속(702)과 상대적으로 열팽창률이 큰 외측의 제 2 금속(704)이 접합된 금속 접합체가 캔(200)의 상단 외면과 용접에 의해 결합되어 있다.Referring to FIG. 3 together with FIG. 2, the bimetallic structure (a) is a metal having a
바이메탈 구조(b)는 캔(200) 보다 상대적으로 열팽창률이 작은 제 1 금속(702)이 캔(200)의 내측에 접합되어 있고, 바이메탈 구조(c)는 캔(200) 보다 상대적으로 열팽창률이 큰 제 2 금속(704)이 캔(200)의 외측에 접합되어 있다.The bimetallic structure (b) has a first metal (702) having a relatively smaller thermal expansion coefficient than the can (200) is bonded to the inside of the can (200), and the bimetallic structure (c) The large
경우에 따라서는, 캔(200)의 상단 부위 자체가, 상대적으로 열팽창률이 작은 내측의 제 1 금속(702)과 상대적으로 열팽창률이 큰 외측의 제 2 금속(704)의 바이메탈 구조의 소재로 이루어질 수 있음은 물론이며, 이러한 다양한 변형들 역시 본 발명에 속하는 것으로 해석되어야 한다.Depending on the case, the upper end portion of the
도 4에는 도 3의 바이메탈 구조들이 승온시 변형되는 것을 나타내는 단면 모식도들이 도시되어 있다.FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing that the bimetallic structures of FIG. 3 are deformed at an elevated temperature.
도 4를 도 2 및 도 3과 함께 참조하면, 승온시, 바이메탈 구조(a')는, 제 2 금속(704')이 제 1 금속(702')의 열팽창율보다 높으므로 열 팽창에 의해 제 1 금속(702') 및 캔(200')의 단부를 가압하여 내측으로 구부러지게 하여, 가스켓(400)의 밀봉력을 높인다.Referring to FIG. 4 together with FIG. 2 and FIG. 3, the bimetallic structure a 'at the time of heating is higher than the thermal expansion rate of the first metal 702' because the second metal 704 ' The first metal 702 'and the end of the can 200' are pressed and bent inward to increase the sealing force of the
또한, 승온시 바이메탈 구조(b')는 캔(200')이 제 1 금속(702')보다 열팽창율이 높으므로 열 팽창에 의해 제 1 금속(702')의 단부를 가압하여 내측으로 구부러지게 하고, 바이메탈 구조(c')는 제 2 금속(704')이 캔(200') 보다 열팽창율이 높으므로 승온시 열 팽창에 의해 캔(200')의 단부를 가압하여 내측으로 구부러지게 한다.In addition, the bimetal structure (b ') at the time of temperature elevation is such that the can 200' has a thermal expansion rate higher than that of the first metal 702 'so that the end portion of the first metal 702' And the bimetallic structure c 'is formed such that the second metal 704' has a thermal expansion rate higher than that of the can 200 ', so that the end of the can 200' is bent by the thermal expansion at the time of temperature increase.
도 5에는 도 2의 원통형 전지에 사용된 안전벤트의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.5 is a perspective view of a safety vent used in the cylindrical battery of FIG. 2; FIG.
도 5를 도 2와 함께 참조하면, 안전벤트(320)는 전류가 통하는 박막 구조물로서, 그것의 중앙부는 함몰되어 만입형 중앙부(322)를 형성하고 있고, 중앙부(322)의 상절곡 및 하절곡 부위에는 각각 깊이를 달리하는 2 개의 노치들(324, 326)이 형성되어 있다.Referring to FIG. 5 together with FIG. 2, the
한편, 노치들(324, 326) 중 상부에 형성되는 제 1 노치(324)는 폐곡선을 이루고 있고, 하부에 형성되는 제 2 노치(326)는 일측이 개방된 개곡선의 구조로 되어 있다. 또한, 제 2 노치(326)의 결합력은 제 1 노치(324)의 결합력보다 작게 만들어지므로, 제 2 노치(326)는 제 1 노치(324)보다 깊게 파여 있다.Meanwhile, the
따라서, 캔(200)의 내부압력이 임계 압력 이상으로 상승하게 되면, 안전벤트(320)의 제 2 노치(326)가 압력을 견디지 못하고 파단되면서 캔(200) 내부의 가압 가스가 탑 캡(310)의 관통구(312)를 통해 외부로 빠져나가게 된다.Accordingly, when the inner pressure of the
도 6에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 원통형 전지의 상부구조를 나타내는 단면 모식도가 도시되어 있고, 도 7에는 도 6의 원통형 전지에서 클림핑부의 변형 예에 대한 확대도가 모식적으로 도시되어 있다.6 is a schematic cross-sectional view showing an upper structure of a cylindrical battery according to another embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a schematic view showing an enlarged view of a modification of the crimping portion in the cylindrical battery of FIG. 6 have.
이들 도면을 참조하면, 원통형 전지(100a)는 안전벤트(320a)의 단부(328)가 탑 캡(310)과 PTC 소자(315)의 외주면을 감싸고 있고, 클림핑부(501)가 측벽 부위에 소정의 기울기가 형성되어 있어서, 동일한 각도인 경우, 측벽의 상단면이 다소 완만한 형태를 이루고 있는 점을 제외하고는 도 2의 구조와 동일하다.Referring to these figures, in the
도 7의 구조에서, 측벽 부위(521)는 클림핑부(501)의 총 길이에 대하여 30%의 범위내에서 측벽 부위(521)의 중심에 대해 아래쪽으로 편향된 부위에서 기울기가 시작되는 구조로 이루어져 있다. 이러한 기울기는 측벽 수직면을 기준으로 1 내지 8 도의 각도(θ)를 이루고 있으며, 그에 따라 측벽 부위(521)는 가스켓(400)에 대한 압박력이 크며, 높은 밀봉성을 나타낸다.7, the
따라서, 측면 방향으로 강한 외력이 인가되었을 때, 소정의 각도(θ)로 형성된 측벽 기울기에 의해 부분적으로 충격이 흡수되고, 클림핑부(501)의 측벽 부위(521)의 하단부 쪽에 충격이 집중됨으로써 클림핑부(501)의 상단부에 위치하는 절곡 전단(511)에는 상대적으로 충격이 적게 인가되므로, 클림핑부(501)의 내측면에 위치하는 가스켓(400)과의 밀착성이 유지될 수 있다.Therefore, when a strong external force is applied in the lateral direction, the impact is partially absorbed by the sidewall slope formed at the predetermined angle?, And the impact is concentrated on the lower end side of the
또한, 모서리 방향으로 강한 외력이 인가되면, 일반적으로는 측벽 부위(521)가 외측으로 변형되고, 이에 따라, 절곡 전단(511)이 상향 이동되는 경향이 있지만, 측벽 기울기에 의해 가스켓(400)에 대한 밀착력이 유지된다. 따라서, 소정의 각도(θ)로 기울기가 형성된 구조로 이루어진 클림핑부(501)는 외력에 대해 높은 저항성을 나타내어 형태 변형을 억제하는 역할을 한다.In addition, when a strong external force is applied in the corner direction, the
더욱이, 60 내지 85 도의 각도(α)로 절곡된 절곡 전단(511)은, 전지의 내압의 증가 시에도 형태 유지성이 뛰어나므로, 가스켓(400)과의 밀착력이 크게 감소되지 않아 전해액의 누출을 방지할 수 있다.Further, the bending
절곡 전단(511)은 클림핑부(501)의 측면으로부터 소정의 각도(α)로 절곡되면서 내측으로 연장되어 있으며, 곡률 반경(R), 절곡 각도(α), 내측 연장길이 등은 앞서 설명한 바와 같다.The bending
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 will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims.
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