KR20140097938A - 이차 전지 - Google Patents

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KR20140097938A
KR20140097938A KR1020130010719A KR20130010719A KR20140097938A KR 20140097938 A KR20140097938 A KR 20140097938A KR 1020130010719 A KR1020130010719 A KR 1020130010719A KR 20130010719 A KR20130010719 A KR 20130010719A KR 20140097938 A KR20140097938 A KR 20140097938A
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Abstract

본 발명은, 제1 전극판, 제2 전극판, 및 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체, 전극 조립체가 삽입되도록 일측에 개구가 형성되어 있으며, 내부에 전극 조립체를 수용하는 캔, 및 캔의 개구를 밀폐하는 캡 플레이트를 포함하며, 캔은, 캔의 제1 측면에 형성된 제1 벤트, 및 캔의 제2 측면에 형성된 제2 벤트를 포함하는, 이차 전지에 관한 것이다.

Description

이차 전지{Rechargeable Battery}
본 발명은 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리, 충·방전이 가능한 전지를 말하는 것으로서, 휴대폰, PDA, 노트북 컴퓨터 등의 소형 첨단 전자기기 분야에서 널리 사용되고 있다.
이차 전지가 다양한 분야에서 사용되면서, 이차 전지의 사용환경에 따른 신뢰성 테스트가 중요한 문제로 대두되고 있다. 대표적인 신뢰성 테스트 항목으로는 온도에 따른 내구성, 낙하 강도, 정전기 방지(ESD), 충전 및 방전 테스트 등이 있다. 이들 테스트 항목들 중, 이차 전지는 충방전을 통해 장기간 사용되므로, 이차 전지의 동작 안정성은 반드시 구비되어야 하는 중요한 요소이다.
본 발명의 일실시예는, 비정상적인 동작에 따른 폭발을 예방할 수 있도록 벤트를 구비하는 이차 전지의 구조에 관한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 제1 전극판, 제2 전극판, 및 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체; 상기 전극 조립체가 삽입되도록 일측에 개구가 형성되어 있으며, 내부에 상기 전극 조립체를 수용하는 캔; 및 상기 캔의 개구를 밀폐하는 캡 플레이트;를 포함하며, 상기 캔은, 상기 캔의 제1 측면에 형성된 제1 벤트; 및 기 캔의 제2 측면에 형성된 제2 벤트;를 포함하는, 이차 전지를 제공한다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 캔의 제1 측면과 상기 캔의 제2 측면은 서로 반대편에 위치할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 벤트는 상기 캔의 제1 측면의 하부에 형성되고, 상기 제2 벤트는 상기 캔의 제2 측면의 상부에 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 벤트와 제2 벤트는 서로 멀어지도록 배치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 벤트 및 상기 제2 벤트는 요홈 형상이며, 상기 제1 벤트의 깊이는 상기 제2 벤트의 깊이 보다 깊게 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 벤트는 하기의 조건식을 만족할 수 있다.
<조건식>
Figure pat00001
여기서, d1은 상기 제1 벤트의 깊이를, t는 상기 캔의 두께를 나타낸다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제2 벤트의 깊이의 최대값은 상기 제1 벤트의 깊이의 1/2배일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면 상기 제1 벤트의 깊이는 하기의 조건식을 만족할 수 있다.
<식>
Figure pat00002
여기서, d1은 상기 제1 벤트의 깊이를, t는 상기 캔의 두께를 나타낸다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 벤트와 상기 제2 벤트 중 어느 하나는 상기 캡 플레이트의 두께 방향에 대해 비스듬한 방향을 따라 연장되며, 나머지 하나는 상기 캡 플레이트의 두께 방향과 평행하거나 수직인 방향을 따라 연장될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 제1 전극판, 제2 전극판, 및 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체; 상기 전극 조립체가 삽입되도록 일측에 개구가 형성되어 있으며, 내부에 상기 전극 조립체를 수용하며, 금속성 소재를 포함하는 캔; 및 상기 캔의 개구를 밀폐하도록 상기 캔과 용접된 캡 플레이트;를 포함하며, 상기 캔은, 상기 캔의 제1 측면의 하부에 형성된 제1 벤트; 및 상기 제1 측면의 반대편인 상기 캔의 제2 측면의 상부에 형성된 제2 벤트;를 포함하는, 이차 전지를 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 제1 전극판, 제2 전극판, 및 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체; 상기 전극 조립체가 삽입되도록 일측에 개구가 형성되어 있으며, 내부에 상기 전극 조립체를 수용하는 캔; 및 상기 캔의 개구를 밀폐하는 캡 플레이트;를 포함하며, 상기 캔은, 상기 캡 플레이트의 장변부로부터 상기 캡 플레이트의 두께 방향을 따라 연장되며 서로 대향하는 제1 측면 및 제2 측면; 상기 캡 플레이트의 단변부로부터 상기 캡 플레이트의 두께 방향을 따라 연장되며 서로 대향하는 제3측면 및 제4 측면; 상기 제1 측면의 하부에 형성된 제1 벤트; 및 상기 제2 측면의 하부에 형성된 제2 벤트;를 포함하는, 이차 전지를 제공한다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 제1 벤트는 상기 제1 측면의 하부의 일 측에 형성되며, 상기 제2 벤트는 상기 제2 측면의 상부의 일 측에 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 벤트는 상기 제1 측면의 하부에 배치되되 상기 제3 측면과 인접한 일 측에 배치되고, 상기 제2 벤트는 상기 제2 측면의 상부에 배치되되 상기 제4 측면과 인접한 일 측에 배치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 벤트와 상기 제2 벤트 중 어느 하나는 상기 캡 플레이트의 두께 방향에 대해 비스듬한 방향을 따라 연장되며, 나머지 하나는 상기 캡 플레이트의 두께 방향과 평행하거나 수직인 방향을 따라 연장될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 벤트 및 상기 제2 벤트는 요홈 형상이며, 상기 제1 벤트의 깊이는 상기 제2 벤트의 깊이 보다 깊게 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 벤트는 하기의 조건식을 만족할 수 있다.
<조건식>
Figure pat00003
여기서, d1은 상기 제1 벤트의 깊이를, t는 상기 캔의 두께를 나타낸다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제2 벤트의 깊이의 최대값은 상기 제1 벤트의 깊이의 1/2배일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면 상기 제1 벤트의 깊이는 하기의 조건식을 만족할 수 있다.
<식>
Figure pat00004
여기서, d1은 상기 제1 벤트의 깊이를, t는 상기 캔의 두께를 나타낸다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 벤트 및 상기 제2 벤트는 요홈 형상이며, 상기 제1 벤트의 깊이는 상기 제2 벤트의 깊이 보다 깊게 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 캔은 금속성 소재로 형성될 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 일실시예에 따르면, 서로 다른 면 상에, 또는/ 및 서로 다른 위치에, 또는/및 서로 다른 깊이를 가지도록 형성된 제1,2 벤트의 구성을 통해, 이차 전지가 불균일하게 팽창하더라도 내압이 기준 압력보다 높다면 어느 하나가 용이하게 파단될 수 있다. 따라서, 이차 전지의 폭발 위험을 차단할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 이차 전지를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 이차 전지를 다른 각도에서 바라본 사시도이다.
도 3은 도 1의 이차 전지의 분해 사시도이다.
도 4는 도 1의 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 취한 단면도이다.
도 5는 도 2의 Ⅴ-Ⅴ선을 따라 취한 단면도이다.
도 6 내지 도 9는 실시예별 제1 벤트와 제2 벤트를 구비한 제1 측면과 제2 측면을 나타낸다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의하여 한정되어서는 안된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 한편, 하기에서 사용된 "/"는 상황에 따라 "및"으로 해석될 수도 있고 "또는"으로 해석될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 이차 전지를 다른 각도에서 바라본 사시도이며, 도 3은 도 1의 이차 전지의 분해 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지(100)는 전극 조립체(110), 전극 조립체(110)를 수용하는 캔(120), 캔(120)의 내부를 밀폐하는 캡 플레이트(130)을 포함할 수 있다.
전극 조립체(110)는 전극 활물질이 도포된 제1 전극판(111)과 제2 전극판(112) 및, 이들 사이에 개재된 세퍼레이터(113)를 포함할 수 있다. 전극 조립체(110)는, 제1 전극판(111), 세퍼레이터(113) 및 제2 전극판(112)이 순차적으로 적층된 적층체를 형성한 후 젤리롤 형태가 되도록 권취하여 제작될 수 있다. 제1 전극판(111)과 제2 전극판(112) 각각은 화학 반응에 의해 형성된 전하를 외부로 인출하기 위한 제1 전극 탭(114)과 제2 전극 탭(115)과 전기적으로 연결되어 있다. 제1 전극 탭(114)과 제2 전극 탭(115)은 동일한 방향을 향해 연장될 수 있다. 예컨대, 제1,2 전극 탭들(114, 115)은 캔(120)의 개구(OP)를 향해 연장될 수 있다.
본 실시예에서는 전극 조립체(110)가 젤리롤 형태를 갖는 경우를 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 또 다른 실시예로서, 전극 조립체(110)는 제1 전극판(111), 제2 전극판(112) 및 이들 사이에 세퍼레이터(113)가 개재된 적층 구조일 수 있다.
캔(120)은 일면, 즉 상면과 대응되는 면이 개방된 대략 직육면체의 형상일 수 있다. 캔(120)의 개방된 상면은 제1,2 장변부(130e1, 130e2)와 제1,2 단변부(130e3, 130e4)를 구비한 대략 직사각형의 캡 플레이트(130)에 의해 폐쇄된다. 예컨대, 캔(120)은 캡 플레이트(130)의 두께 방향(z방향)과 평행하며 캡 플레이트(130)의 제1 장변부(130e1)로부터 z 방향을 따라 연장된 제1 측면(120s1), 제1 측면(120s1)과 대향하며 캡 플레이트(130)의 제2 장변부(130e2)로부터 z방향을 따라 연장된 제2 측면(120s2), 캡 플레이트(130)의 제1 단변부(130e3)로부터 z방향을 따라 연장된 제3 측면(120s3), 및 캡 플레이트(130)의 제2 단변부(130e4)로부터 z 방향을 따라 연장된 제4 측면(120s4)을 포함한다.
캔(120)은 강도를 확보하기 위하여 금속성 소재로 제작될 수 있다. 예컨대, 캔(120)은 알루미늄, 알루미늄 합금으로 제작될 수 있다. 캔(120)의 내부에는 전해질에 함침된 전극 조립체(110)가 수용될 수 있다. 이 때, 금속성 소재로 형성된 캔(120)과 불필요한 단락이 발생되지 않도록, 전극 조립체(110)의 외측면은 절연 시트(미도시)에 의해 둘러싸인 채로 상기 캔(120)의 내부에 수용될 수 있다. 전극 조립체(110)가 캔(120)의 내부에 수용된 후, 개구(OP)는 캡 플레이트(130)에 의해 밀폐될 수 있다.
캡 플레이트(130)는 캔(120)의 개구(OP)를 밀폐함으로서, 캔(120)의 내부는 기밀을 유지할 수 있다. 예컨대, 캡 플레이트(130)는 캔(120)의 상부와 레이저 용접에 의해 결합될 수 있다.
캡 플레이트(130)에는 전해질 주입구(131)가 구비될 수 있다. 캡 플레이트(130)와 캔(120)이 결합된 이후 전해질은 전해질 주입구(131)를 통해 주입되며, 전해질 주입구(131)는 마개(132)에 의해 밀폐될 수 있다. 또 다른 실시예로서, 캡 플레이트(130)에는 전해질 주입구(131)가 구비되지 않을 수도 있다. 이 경우, 캡 플레이트(130)와 캔(120)이 레이저 용접에 의해 일체로 결합되기 전에, 전해질이 주입될 수 있다.
캡 플레이트(130) 상에는 전극 단자(140)가 배치될 수 있다. 전극 단자(140)의 상면은 캡 플레이트(130)의 상부는 통해 외부로 노출되고, 하부는 캡 플레이트(130)를 관통하여 캔(120)의 내부를 향한다.
캔(120)과 마찬가지로 캡 플레이트(130)도 금속성 소재로 제작될 수 있다. 전극 단자(140)는 전극 조립체(110)의 제1 전극 탭(114)과 전기적으로 연결되어 제1 극성을 띌 수 있고, 캡 플레이트(130)는 전극 조립체(110)의 제2 전극 탭(115)과 전기적으로 연결되어 제2 극성을 띌 수 있다. 예를 들면, 캡 플레이트(130)는 이차 전지(100)의 양극으로, 전극 단자(140)는 이차 전지(100)의 음극으로의 역할을 수행할 수 있다. 이 때, 캡 플레이트(130)와 전극 단자(140) 사이에는 이들 간의 쇼트를 방지하기 위하여 절연성 소재를 포함하는 제1 가스켓(145) 및 제2 가스켓(미도시)이 구비될 수 있다.
제1 가스켓(145)은 캡 플레이트(130)의 상면과 접촉하도록 배치되고, 제2 가스켓은 캡 플레이트(130)의 하부면과 접촉하도록 배치될 수 있다. 본 실시예에서는 제1,2 가스켓이 별도인 경우를 설명하였으나, 제1,2 가스켓은 일체형일 수 있다. 한편, 캡 플레이트(130)과의 용접을 통해 제2 극성을 띄는 캔(120)을 외부의 물체 또는 다른 이차 전지(100)로부터 전기적으로 절연시키기 위해, 캔(120)의 양 측면에는, 캔(120)의 제1,2 측면(120s1, 120s2)을 커버하는 절연 필름(160)이 부착될 수 있다.
캔(120)의 내부에는 전극 조립체(110)의 상부에 위치하는 제1 절연재(150)가 배치될 수 있다. 제1 절연재(150)는 전극 조립체(110)를 캡 플레이트(130)와 절연시킬 수 있다. 또 다른 실시예로서, 제1 절연재(150)는 전극 조립체(110)를 캡 플레이트(130)와 절연시킴과 동시에 캔(120)의 내부에서 전극 조립체(110)가 움직이는 것을 규제할 수 있다. 제1절연재(150)는 제1,2 전극 탭(114, 115)이 개구(OP)를 향해 연장될 수 있도록 관통홀을 포함하며, 전해질 주입구(131)를 통해 유입된 전해질이 통과하도록 전해질 주입구(131)과 대응되는 위치에 형성된 홀을 포함할 수 있다. 한편, 전극 조립체(110)의 하부에는 제2 절연재(180)가 배치되어, 금속성 소재의 캔(120)과 전극 조립체(110) 간의 불필요한 단락을 방지할 수 있다.
제1 벤트(121)와 제2 벤트(122)는 캔(120)의 외측면에 형성되어, 이차 전지(100)의 폭발 위험을 방지할 수 있다. 이차 전지(100)가 비정상적으로 동작하는 경우 이차 전지(100)의 내부에는 가스가 발생하게 되고, 내부의 가스가 캔(120)의 내벽에 압력을 가하면서 이차 전지(100), 즉 캔(120)이 팽창하는 스웰링(swelling) 현상이 일어난다. 이 경우, 제1 벤트(121)와 제2 벤트(122)는 비정상 동작시에 발생한 가스에 의해 파단 되면서 외부로 가스를 방출하여, 이차 전지(100)의 폭발 위험을 막을 수 있다.
이차 전지(100)가 팽창하는 스웰링 현상은 기계적 강도가 상대적으로 약한, 제1,2 측면의 중심 영역에서 가장 두드러지게 나타난다. 일반적으로, 이차 전지(100)의 캔(120)은 제1,2 측면의 중심을 관통하는 축(A) 방향을 따라 가장 많이 팽창되되, 팽창되는 정도는 축(A)을 중심으로 전체적으로 동심원 모양을 이룰 수 있다. 하지만, 이차 전지(100)의 내부 구조, 가스의 발생 위치 등에 따라 이차 전지(100)가 불균일하게 팽창하는 경우, 제1,2 벤트(121, 122)가 파단되지 않은 채 이차 전지(100)가 폭발해버릴 수 있다. 이와 같은 문제를 예방하기 위하여, 제1,2 벤트(121, 122)는 각각 서로 다른 면 상에서 서로 다른 위치에 배치될 수 있다. 예컨대, 제1 벤트(121)는 제1 측면(120s1)의 하부에 형성되고, 제2 벤트(122)는 제2 측면(120s2)의 상부에 형성될 수 있다. 각각 서로 다른 면 상에 서로 다른 위치에 형성된 제1,2 벤트(121, 122) 중 적어도 어느 하나가 파단되면서, 이차 전지(100)의 내부 가스가 방출됨으로써, 이차 전지(100)의 폭발을 미리 차단할 수 있다.
도 4 및 도 5는 제1,2 벤트(121, 122)의 측단면을 나타낸 것으로서, 도 4는 도 1의 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 취한 단면도이고, 도 5는 도 2의 Ⅴ-Ⅴ선을 따라 취한 단면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 제1 벤트(121)와 제2 벤트(122)는 캔(120)의 외측면에 형성된 요홈의 형상일 수 있다. 제1 벤트(121)와 제2 벤트(122)의 깊이(d2)는 캔(120)의 두께(t)에 보다 작게 형성된다.
캔(120)의 상부에는 개구(OP)가 형성되어 있으며 캡 플레이트(130)와 용접되는 부분이므로, 캔(120)의 상부의 강도는 하부의 강도에 비하여 비교적 약하다. 따라서, 제2 벤트(122)의 깊이(d2)를 제1 벤트(121)의 깊이(d1)보다 얕게 형성하되, 제1,2 벤트(121, 122)의 깊이는 이차 전지(100)의 폭발을 예방하기 위한 제1,2 벤트(121, 122)의 본래의 기능을 해하지 않을 정도로 형성되어야 한다. 예컨대, 제2 벤트(122)의 깊이(d2)의 최대값은 제1 벤트(121)의 깊이(d1)의 약 1/2배일 수 있다. 제2 벤트(122)의 깊이(d2)가 제1 벤트(121)의 깊이(d1)의 0.5배 보다 큰 경우, 제2 벤트(122)가 이차 전지(100)의 내부 압력이 낮은 경우에도 쉽게 파단될 수 있고, 캡 플레이트(130)와 캔(120)의 용접시에도 충격을 받아 파단될 수 있으므로, 이차 전지(100)의 동작 안정성을 저하시킬 수 있다.
한편, 제1 벤트(121)의 깊이(d1)는 캔(120)의 두께(t)와 하기의 <조건식 1>을 만족할 수 있다.
<조건식 1>
Figure pat00005

제1 벤트(121)의 깊이(d1)가 상기 <조건식 1>의 하한을 벗어나는 경우, 이차 전지(100)의 내부 압력이 낮은 경우에도 제1 벤트(121)가 쉽게 파단될 수 있으므로 이차 전지(100)의 동작 안정성을 저하시킬 수 있다. 한편1 벤트(121)의 깊이(d1)가 상기 <조건식 1>의 상한을 벗어나는 경우, 이차 전지(100)의 내부 압력이 충분히 높은 경우에도 제1 벤트(121)가 파단되지 않아 결국 이차 전지(100)의 폭발 사고로 이어질 수 있다.
본 발명의 일실시예로서, 제1 벤트(121)의 깊이(d1)와 캔(120)의 두께(t)는 다음의 <조건식 2>를 만족할 수 있다.
<조건식2>
Figure pat00006
도 6은 도 1 및 도 2 도시된 이차 전지의 제1,2 측면을 나타낸 것이다. 도 7내지 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제1,2 측면을 나타낸다. 도 6 내지 도 9에서 반대 측면에 형성된 벤트는 점선으로 나타내었다.
도 6 내지 도 9를 참조하면, 이차 전지(100)가 불균일하게 팽창하더라도 이차 전지(100)의 압력이 소정의 압력 이상인 경우에 용이하게 파단될 수 있도록, 제1,2 벤트(121, 122)는 서로 멀어지도록 배치될 형성될 수 있다.
예컨대, 제1 벤트(121)는 제1 측면(120s1)의 좌측 하부(또는 우측 하부)에 형성되며, 제2 벤트(122)는 제2 측면(120s2)의 우측 상부 (또는 좌측 상부)에 형성될 수 있다. 즉, 제1 벤트(121)는 제1 측면(120s1)의 하부에 형성되되, 제1 측면(120s1) 중 제3 측면(120s3)과 인접한 영역에 배치될 수 있다. 한편, 제2 벤트(122)는 제2 측면(120s2)의 상부에 형성되되, 제2 측면(120s2) 중 제4 측면(120s4)과 인접한 영역에 배치될 수 있다.
한편, 제1,2 벤트(121, 122)는 서로 다른 방향을 따라 연장될 수 있다.
예컨대, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 벤트(121)는 캡 플레이트(130)의 두께 방향, 즉 z 방향에 대하여 비스듬한 방향을 따라 연장될 수 있으며, 제2 벤트(122)는 z 방향과 평행한 방향을 따라 연장될 수 있다.
또 다른 실시예로, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 벤트(121)는 캡 플레이트(130)의 두께 방향, 즉 z 방향에 대하여 비스듬한 방향을 따라 연장되며, 제2 벤트(122)는 z 방향과 수직인 방향(x 방향)을 따라 연장될 수 있다.
또 다른 실시예로, 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 벤트(121)는 캡 플레이트(130)의 두께 방향, 즉 z 방향에 평행한 방향을 따라 연장될 수 있으며, 제2 벤트(122)는 z 방향에 대하여 비스듬한 방향을 따라 연장될 수 있다.
또 다른 실시예로, 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 벤트(121)는 캡 플레이트(130)의 두께 방향, 즉 z 방향에 수직인 방향(x 방향)을 따라 연장될 수 있으며, 제2 벤트(122)는 z 방향에 대하여 비스듬한 방향을 따라 연장될 수 있다.
상술한 바와 같이, 제1,2 벤트(121, 122)가 서로 다른 방향으로 연장됨으로써, 이차 전지(100)가 불균일하게 팽창하더라도 이차 전지(100)의 압력이 소정의 압력 이상인 경우에 제1,2 벤트(121, 122) 중 적어도 어느 하나가 파단될 수 있도록 구성될 수 있다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
100: 이차 전지 110: 전극 조립체
111: 제1 전극판 112: 제2 전극판
113: 세퍼레이터 114: 제1 전극 탭
115: 제2 전극 탭 120: 캔
120s1: 캔의 제1 측면 120s2: 캔의 제2 측면
120s3: 캔의 제3 측면 120s4: 캔의 제4 측면
130: 캡 플레이트 130e1: 캡 플레이트의 제1 장변부
130e2: 캡 플레이트의 제2 장변부 130e3: 캡 플레이트의 제1 단변부
130e4: 캡 플레이트의 제2 단변부 132: 전해질 주입구
132: 마개 140: 전극 단자
145: 제1 가스켓

Claims (20)

  1. 제1 전극판, 제2 전극판, 및 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체;
    상기 전극 조립체가 삽입되도록 일측에 개구가 형성되어 있으며, 내부에 상기 전극 조립체를 수용하는 캔; 및
    상기 캔의 개구를 밀폐하는 캡 플레이트;를 포함하며,
    상기 캔은,
    상기 캔의 제1 측면에 형성된 제1 벤트; 및
    상기 캔의 제2 측면에 형성된 제2 벤트;를 포함하는, 이차 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 캔의 제1 측면과 상기 캔의 제2 측면은 서로 반대편에 위치하는, 이차 전지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 벤트는 상기 캔의 제1 측면의 하부에 형성되고,
    상기 제2 벤트는 상기 캔의 제2 측면의 상부에 형성되는, 이차 전지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 벤트와 제2 벤트는 서로 멀어지도록 배치되는, 이차 전지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 벤트 및 상기 제2 벤트는 요홈 형상이며,
    상기 제1 벤트의 깊이는 상기 제2 벤트의 깊이 보다 깊게 형성된, 이차 전지.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 벤트는 하기의 조건식을 만족하는, 이차 전지.
    <조건식>
    Figure pat00007

    여기서, d1은 상기 제1 벤트의 깊이를, t는 상기 캔의 두께를 나타낸다.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제2 벤트의 깊이의 최대값은 상기 제1 벤트의 깊이의 1/2배인, 이차 전지.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제1 벤트의 깊이는 하기의 조건식을 만족하는, 이차 전지.
    <식>
    Figure pat00008

    여기서, d1은 상기 제1 벤트의 깊이를, t는 상기 캔의 두께를 나타낸다.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 벤트와 상기 제2 벤트 중 어느 하나는 상기 캡 플레이트의 두께 방향에 대해 비스듬한 방향을 따라 연장되며, 나머지 하나는 상기 캡 플레이트의 두께 방향과 평행하거나 수직인 방향을 따라 연장된, 이차 전지.
  10. 제1 전극판, 제2 전극판, 및 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체;
    상기 전극 조립체가 삽입되도록 일측에 개구가 형성되어 있으며, 내부에 상기 전극 조립체를 수용하며, 금속성 소재를 포함하는 캔; 및
    상기 캔의 개구를 밀폐하도록 상기 캔과 용접된 캡 플레이트;를 포함하며,
    상기 캔은,
    상기 캔의 제1 측면의 하부에 형성된 제1 벤트; 및
    상기 제1 측면의 반대편인 상기 캔의 제2 측면의 상부에 형성된 제2 벤트;를 포함하는, 이차 전지.
  11. 제1 전극판, 제2 전극판, 및 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체;
    상기 전극 조립체가 삽입되도록 일측에 개구가 형성되어 있으며, 내부에 상기 전극 조립체를 수용하는 캔; 및
    상기 캔의 개구를 밀폐하는 캡 플레이트;를 포함하며,
    상기 캔은,
    상기 캡 플레이트의 장변부로부터 상기 캡 플레이트의 두께 방향을 따라 연장되며 서로 대향하는 제1 측면 및 제2 측면;
    상기 캡 플레이트의 단변부로부터 상기 캡 플레이트의 두께 방향을 따라 연장되며 서로 대향하는 제3측면 및 제4 측면;
    상기 제1 측면의 하부에 형성된 제1 벤트; 및
    상기 제2 측면의 하부에 형성된 제2 벤트;를 포함하는, 이차 전지.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 벤트는 상기 제1 측면의 하부의 일 측에 형성되며,
    상기 제2 벤트는 상기 제2 측면의 상부의 일 측에 형성되는, 이차 전지.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 벤트는 상기 제1 측면의 하부에 배치되되 상기 제3 측면과 인접한 일 측에 배치되고,
    상기 제2 벤트는 상기 제2 측면의 상부에 배치되되 상기 제4 측면과 인접한 일 측에 배치되는, 이차 전지.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제1 벤트와 상기 제2 벤트 중 어느 하나는 상기 캡 플레이트의 두께 방향에 대해 비스듬한 방향을 따라 연장되며, 나머지 하나는 상기 캡 플레이트의 두께 방향과 평행하거나 수직인 방향을 따라 연장된, 이차 전지.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제1 벤트 및 상기 제2 벤트는 요홈 형상이며,
    상기 제1 벤트의 깊이는 상기 제2 벤트의 깊이 보다 깊게 형성된, 이차 전지.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 벤트는 하기의 조건식을 만족하는, 이차 전지.
    <조건식>
    Figure pat00009

    여기서, d1은 상기 제1 벤트의 깊이를, t는 상기 캔의 두께를 나타낸다
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제2 벤트의 깊이의 최대값은 상기 제1 벤트의 깊이의 1/2배인, 이차 전지.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제1 벤트의 깊이는 하기의 조건식을 만족하는, 이차 전지.
    <조건식>
    Figure pat00010

    여기서, d1은 상기 제1 벤트의 깊이를, t는 상기 캔의 두께를 나타낸다.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 제1 벤트 및 상기 제2 벤트는 요홈 형상이며,
    상기 제1 벤트의 깊이는 상기 제2 벤트의 깊이 보다 깊게 형성된, 이차 전지.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 캔은 금속성 소재로 형성된, 이차 전지.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190059076A (ko) * 2017-11-22 2019-05-30 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102417637B1 (ko) * 2015-10-02 2022-07-06 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
CN109565009B (zh) * 2016-08-02 2022-05-10 松下知识产权经营株式会社 电池外罩以及电池组
KR102245619B1 (ko) * 2016-08-31 2021-04-27 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
US10971781B2 (en) * 2017-04-13 2021-04-06 Lg Chem, Ltd. Secondary battery
KR102019682B1 (ko) * 2017-12-08 2019-09-09 주식회사 엘지화학 열가소성 수지가 채워진 벤트를 포함하는 이차전지용 전지케이스
KR20190140695A (ko) * 2018-06-12 2019-12-20 삼성에스디아이 주식회사 이차전지 및 전지모듈
KR20210099469A (ko) * 2020-02-04 2021-08-12 엘지전자 주식회사 배터리 셀

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100349911B1 (ko) * 1999-12-27 2002-08-22 삼성에스디아이 주식회사 각형 밀폐전지 및 그 제조방법
JP3863351B2 (ja) * 2000-02-18 2006-12-27 松下電器産業株式会社 角形電池および角形電池の安全機構の製造方法
JP4056279B2 (ja) * 2002-03-29 2008-03-05 松下電器産業株式会社 電池
JP4097482B2 (ja) * 2002-08-19 2008-06-11 三洋電機株式会社 開裂溝付き密閉型電池
US7294429B2 (en) 2003-01-03 2007-11-13 The Gillette Company Alkaline cell with flat housing
JP4535699B2 (ja) * 2003-07-17 2010-09-01 三洋電機株式会社 開裂溝付き密閉型電池
KR20050037689A (ko) * 2003-10-20 2005-04-25 삼성에스디아이 주식회사 최적 위치의 벤트를 갖는 이차전지
KR100551885B1 (ko) * 2003-10-20 2006-02-10 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이온 2차 전지
US7478033B2 (en) * 2004-03-16 2009-01-13 Google Inc. Systems and methods for translating Chinese pinyin to Chinese characters
KR20060027674A (ko) * 2004-09-23 2006-03-28 주식회사 엘지화학 개선된 안전벤트를 포함하고 있는 각형 이차전지
KR100788554B1 (ko) * 2006-02-27 2007-12-26 삼성에스디아이 주식회사 이차전지
KR100824878B1 (ko) * 2006-09-15 2008-04-23 삼성에스디아이 주식회사 이차전지
JP3129895U (ja) * 2006-12-19 2007-03-08 伍必翔 樹脂電池缶の安全構造
KR100922470B1 (ko) * 2007-09-14 2009-10-21 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
KR101023919B1 (ko) * 2008-06-09 2011-03-22 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차전지
US9263724B2 (en) * 2009-10-12 2016-02-16 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack
KR101082305B1 (ko) * 2009-11-17 2011-11-09 삼성에스디아이 주식회사 이차전지용 케이스 및 이를 구비한 이차전지
US8920964B2 (en) * 2010-05-03 2014-12-30 Samsung Sdi Co., Ltd. Rechargeable battery
JP2013098173A (ja) * 2011-11-01 2013-05-20 Hitachi Maxell Ltd 密閉型電池

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190059076A (ko) * 2017-11-22 2019-05-30 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지

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