KR20160016597A - Hollow-shaped secondary battery - Google Patents

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KR20160016597A KR1020150096929A KR20150096929A KR20160016597A KR 20160016597 A KR20160016597 A KR 20160016597A KR 1020150096929 A KR1020150096929 A KR 1020150096929A KR 20150096929 A KR20150096929 A KR 20150096929A KR 20160016597 A KR20160016597 A KR 20160016597A
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이영재
이성근
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Abstract

The present invention relates to a hollow secondary battery and, more specifically, to a hollow secondary battery capable of quickly discharging heat and gas, generated in the battery, and stably insulating an electrode assembly from outer and inner containers. According to the present invention, the hollow secondary battery comprises: a hollow external container storing an electrode assembly, and having both cross sections opened; a hollow internal container inserted into a central part of the electrode assembly, and having both cross sections opened; and a vent part formed in the internal container, and discharging gas and heat to the outside through a hollow hole of the internal container by bursting if pressure in the battery increases more than predetermined.

Description

중공형 이차전지{HOLLOW-SHAPED SECONDARY BATTERY}[0001] HOLLOW-SHAPED SECONDARY BATTERY [0002]

본 발명은 중공형 이차전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전지 내부에서 발생하는 열과 가스를 신속하게 외부로 배출시킬 수 있고, 또한 전극조립체와 내외부 용기 사이의 절연이 안정적으로 이루어지도록 하는 중공형 이차전지에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a hollow secondary battery, and more particularly, to a hollow secondary battery capable of quickly discharging heat and gas generated inside a battery, Battery.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. As technology development and demand for mobile devices increase, the demand for secondary batteries as energy sources is rapidly increasing.

이차전지의 적용 분야와 제품들이 다양화됨에 따라, 전지의 종류 또한 그에 알맞는 출력과 용량을 제공할 수 있도록 다양화되고 있다. 예를 들어, 휴대폰, PDA, 디지털 카메라, 노트북 컴퓨터 등과 같은 소형 모바일 기기들에는 해당 제품들의 소형 경박화 경향에 따라 디바이스 한 대당 하나 또는 두서너 개의 소형 경량의 이차전지(단위전지)들이 사용되고 있다.As the applications and products of secondary batteries have diversified, battery types have also been diversified to provide output and capacity suitable for them. For example, in small mobile devices such as mobile phones, PDAs, digital cameras, notebook computers and the like, one or two or more small and light secondary cells (unit cells) are used per device in accordance with the tendency to miniaturize the products.

하지만, 이러한 종래 이차전지는 내부가 밀폐된 구조를 이루므로 전지 내부에서 발생하는 단락 등의 안전사고에 대처하기 곤란한 문제점이 있었다. However, since the conventional secondary battery has a closed structure, it has been difficult to cope with a safety accident such as short-circuit inside the battery.

또한, 내부가 밀폐되어 있기 때문에 내부에서 발생하는 고온의 열 및 전해액의 분해 반응에 의해 전지 내부에서 발생하는 다량의 가스를 외부로 배출시키기 어려운 문제점이 있었다.Further, since the interior of the battery is hermetically closed, it is difficult to exhaust a large amount of gas generated in the battery due to the heat generated at the inside and the decomposition reaction of the electrolyte.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 제1 실시예는 전극조립체가 내부에 수용되며, 양단면이 개방된 중공의 외부용기; 상기 전극조립체의 중앙부에 삽입되며, 양단면이 개방된 중공의 내부용기; 그리고, 상기 내부용기에 형성되며, 전지 내부 압력이 일정이상 증가하면 파열되어 가스 및 열이 내부용기의 중공을 통해 외부로 배출되도록 하는 벤트부를 포함하여 이루어지는 중공형 이차전지를 제공한다.In order to solve the above problems, a first embodiment of the present invention provides an electrode assembly comprising: a hollow outer container having an electrode assembly housed therein and having both open ends; A hollow inner container inserted into a central portion of the electrode assembly and having both open ends; And a vent portion formed in the inner container, the vent portion ruptured when the internal pressure of the battery increases by a predetermined amount or more to discharge gas and heat to the outside through the hollow of the inner container.

여기서, 상기 외부용기의 직경은 중앙부에서 좌우 양단부로 갈수록 증가하며, 상기 내부용기의 직경은 중앙부에서 좌우 양단부로 갈수록 감소할 수 있다.Here, the diameter of the outer container increases from the central portion to both the left and right ends, and the diameter of the inner container may decrease from the central portion toward both the left and right ends.

여기서, 상기 벤트부는, 상기 내부용기의 일측면에 관통형성되는 벤트홀; 그리고, 상기 벤트홀을 폐쇄하며, 전지 내부 압력이 일정이상 증가하면 파열되어 벤트홀을 개방시키는 커버를 포함하여 이루어진다.Here, the vent portion may include a vent hole formed through one side surface of the inner container; And a cover which closes the vent hole and ruptures when the internal pressure of the battery increases by a predetermined amount to open the vent hole.

여기서, 상기 벤트홀의 직경은 상기 내부용기의 외면에서 내면으로 갈수록 증가할 수 있다.Here, the diameter of the vent hole may increase from the outer surface to the inner surface of the inner container.

여기서, 상기 내부용기의 내면 또는 외면에는 상기 벤트부의 둘레부를 따라 일정깊이로 파여진 노치가 형성될 수 있다.A notch may be formed on the inner surface or the outer surface of the inner container at a predetermined depth along the periphery of the vent.

한편, 본 발명의 제2 실시예는 한 쌍의 전극판과, 한 쌍의 전극판 사이에 개재되는 세퍼레이터(seperator)가 롤 형태로 권취되어 형성되는 전극조립체; 상기 전극조립체가 내부에 수용되며, 양단면이 개방된 중공의 외부용기; 상기 전극조립체의 중앙부에 삽입되며, 양단면이 개방된 중공의 내부용기; 상기 외부용기와 전극조립체 사이에 삽입되어 상기 전극조립체의 외면을 감싸는 제1 절연부; 그리고, 상기 내부용기와 전극조립체 사이에 삽입되어 상기 내부용기의 외면을 감싸 는 제2 절연부를 포함하여 이루어지는 중공형 이차전지를 제공한다.According to a second aspect of the present invention, there is provided an electrode assembly comprising: a pair of electrode plates; a separator interposed between the pair of electrode plates; A hollow outer container in which the electrode assembly is accommodated and both end faces are opened; A hollow inner container inserted into a central portion of the electrode assembly and having both open ends; A first insulation part inserted between the outer container and the electrode assembly and surrounding the outer surface of the electrode assembly; And a second insulator interposed between the inner container and the electrode assembly to surround the outer surface of the inner container.

여기서, 상기 제1 절연부는 상기 외부용기의 내면에 접착되는 절연테이프 또는 외면이 상기 외부용기의 내면에 밀착되는 원통형 튜브일 수 있다.The first insulating portion may be an insulating tape adhered to the inner surface of the outer container or a cylindrical tube whose outer surface is closely attached to the inner surface of the outer container.

여기서, 상기 제2 절연부는 상기 내부용기의 외면에 접착되는 절연테이프 또는 상기 내부용기가 내부에 삽입되는 원통형 튜브일 수 있다.Here, the second insulating portion may be an insulating tape adhered to an outer surface of the inner container or a cylindrical tube into which the inner container is inserted.

여기서, 상기 제2 절연부의 길이는 상기 내부용기의 양단부 외면이 외부로 일정길이 노출되도록 상기 내부용기의 길이보다 작게 형성될 수 있다.The length of the second insulating portion may be smaller than the length of the inner container so that the outer surfaces of both ends of the inner container are exposed to the outside for a predetermined length.

본 발명에 따른 중공형 이차전지는 내부용기의 중공을 외부로 노출시켜 전지 내부에서 발생하는 열이 외부로 신속하게 배출될 수 있도록 한다.The hollow secondary battery according to the present invention exposes the hollow of the inner container to the outside so that the heat generated in the battery can be quickly discharged to the outside.

또한, 본 발명에 따른 중공형 이차전지는 내부용기에 일정이상의 압력에서 파열되는 벤트부를 형성시켜 전지 내부에서 발생하는 열 및 가스가 내부용기의 중공으로 유입된 후 외부로 배출되도록 한다. In the hollow secondary battery according to the present invention, a vent portion ruptured at a certain pressure or higher is formed in the inner container so that heat and gas generated inside the battery are discharged to the outside after being introduced into the hollow of the inner container.

또한, 본 발명에 따른 중공형 이차전지는 외부용기 및 내부용기에 제1, 2 절연부를 각각 설치하여 전극조립체와 내외부 용기의 절연이 확보되도록 한다.In the hollow secondary battery according to the present invention, the first and second insulating portions are provided in the outer container and the inner container, respectively, so as to ensure insulation between the electrode assembly and the inner and outer containers.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 중공형 이차전지의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 외부용기의 구조를 좀더 상세히 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 내부용기의 구조를 좀더 상세히 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시된 외부용기의 단면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 내부용기의 단면도이다.
도 6은 벤트홀을 폐쇄하고 있는 커버에 압력이 가해지는 상태를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 커버의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 벤트부의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 중공형 이차전지의 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 중공형 이차전지의 분해사시도이다.
도 11은 외부용기와 제1 절연부의 결합구조를 나타내는 사시도이다.
도 12은 내부용기와 제2 절연부의 결합구조를 나타내는 사시도이다.1 is a perspective view of a hollow secondary battery according to a first embodiment of the present invention.
2 is a perspective view showing the structure of the outer container shown in FIG. 1 in more detail.
Fig. 3 is a perspective view showing the structure of the inner container shown in Fig. 1 in more detail.
4 is a cross-sectional view of the outer container shown in Fig.
5 is a cross-sectional view of the inner container shown in Fig.
6 is a view showing a state in which pressure is applied to the cover closing the vent hole.
7 is a view showing another embodiment of the cover according to the present invention.
8 is a view showing another embodiment of the vent portion according to the present invention.
9 is a perspective view of a hollow secondary battery according to a second embodiment of the present invention.
10 is an exploded perspective view of a hollow secondary battery according to a second embodiment of the present invention.
11 is a perspective view showing a coupling structure of the outer container and the first insulation portion.
12 is a perspective view showing a coupling structure of the inner container and the second insulation portion.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to designate the same or similar components throughout the drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 중공형 이차전지의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 외부용기의 구조를 좀더 상세히 나타내는 사시도이며, 도 3은 도 1에 도시된 내부용기의 구조를 좀더 상세히 나타내는 사시도이다. FIG. 1 is a perspective view of a hollow secondary battery according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing the structure of the outer container shown in FIG. 1 in more detail, Which is a perspective view showing the structure in more detail.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 중공형 이차전지는 외부용기(100)와, 내부용기(200)와, 벤트부(300)를 포함하여 이루어진다.1 to 3, the hollow secondary battery according to the present invention includes an outer container 100, an inner container 200, and a vent portion 300.

상기 외부용기(100)는 양단면이 개방된 중공 구조를 이루며, 내부에는 전극조립체(10)(도 6참조)가 수용된다. 전극조립체(10)는 양극 또는 음극을 띠는 한 쌍의 전극판과, 한 쌍의 전극판 사이에 개재되는 세퍼레이터(seperator)가 젤리 롤 형태로 권취되어 형성된다. The outer container 100 has a hollow structure with both open ends, and the electrode assembly 10 (see FIG. 6) is accommodated therein. The electrode assembly 10 is formed by winding a pair of electrode plates each having a positive electrode or a negative electrode and a separator interposed between the pair of electrode plates in the form of a jelly roll.

이러한 외부용기(100)는 알루미늄이나 알루미늄 합금, 니켈이 도금된 강철, 또는 스테인레스 스틸(STS: Stainless steel)과 같은 재질로 제작될 수 있다. The outer container 100 may be made of a material such as aluminum or an aluminum alloy, nickel-plated steel, or stainless steel (STS).

비록 도시하지는 않았지만, 외부용기(100)의 내부에는 전해액이 채워지므로 전지 조립과정에서 외부용기(100)의 개방된 양단면은 폐쇄된다. Although not shown, since the inside of the outer vessel 100 is filled with the electrolyte solution, both opened ends of the outer vessel 100 are closed during the assembly of the battery.

또한, 외부용기(100)의 양단부에는 압력에 의해 내측을 향해 절곡된 비딩부(110)가 형성될 수 있다. In addition, a beading portion 110 bent toward the inside by pressure may be formed at both ends of the outer container 100.

상기 비딩부(110)는 전극조립체(10)가 외부용기(100)에서 빠져나오지 않도록 하기 위해 형성된다. 비딩부(110)는 전극조립체(10)를 외부용기(100)에 삽입시킨 후 외부용기(100)의 외면을 지그 등을 이용해 가압해 형성시킬 수 있다. The beading portion 110 is formed to prevent the electrode assembly 10 from escaping from the outer container 100. The beading portion 110 may be formed by pressing the outer surface of the outer container 100 with a jig or the like after the electrode assembly 10 is inserted into the outer container 100.

상기 내부용기(200)는 전극조립체(10)의 중앙부에 삽입되어 전극조립체(10)의 변형을 방지한다. 또한, 내부용기(200)는 양단면이 개방된 중공 구조를 이루어 외부용기(100)와 내부용기(200) 사이에 위치하는 전극조립체(10)에서 발생하는 열이 중앙에 형성된 중공(210)을 통해 외부로 신속하게 배출될 수 있도록 한다. The inner container 200 is inserted into the center of the electrode assembly 10 to prevent deformation of the electrode assembly 10. The inner vessel 200 has a hollow structure with both open ends and a hollow 210 formed at the center of the heat generated in the electrode assembly 10 positioned between the outer vessel 100 and the inner vessel 200 So that it can be quickly discharged to the outside.

이러한 내부용기(200) 역시 외부용기(100)와 같이 알루미늄이나 알루미늄 합금, 니켈이 도금된 강철, 또는 스테인레스 스틸(STS: Stainless steel)과 같은 재질로 제작될 수 있다. The inner container 200 may also be made of aluminum, aluminum alloy, nickel-plated steel, or stainless steel (STS) as the outer container 100.

도 4는 도 1에 도시된 외부용기의 단면도이며, 도 5는 도 1에 도시된 내부용기의 단면도이다.Fig. 4 is a sectional view of the outer container shown in Fig. 1, and Fig. 5 is a sectional view of the inner container shown in Fig.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 외부용기(100)는 직경이 중앙부에서 양단부로 갈수록 증가하는 원통구조 즉, 양단부 직경(D1)이 중앙부 직경(D2)보다 큰 원통구조를 이룰 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 4, the outer container 100 may have a cylindrical structure in which the diameter increases from the central portion to both ends, that is, a cylindrical structure in which both end diameters D1 are larger than the central portion diameter D2.

이 경우, 전극조립체(10)를 외부용기(100)에 삽입시키는 작업이 쉬워지며, 또한 전극조립체(10)는 외부용기(100)에 수용된 후 직경이 작은 외부용기(100)의 중앙부에 끼여 쉽게 외부용기(100)에서 빠져나오지 못하게 된다.In this case, the operation of inserting the electrode assembly 10 into the outer container 100 is facilitated. Further, the electrode assembly 10 is held in the outer container 100 and then inserted into the center portion of the small outer container 100 So that it can not escape from the outer container 100.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 내부용기(200)는 직경이 중앙부에서 양단부로 갈수록 감소하는 원통구조 즉, 양단부 직경(D3)이 중앙부 직경(D4)보다 작은 원통구조를 이룰 수 있다.As shown in FIG. 5, the inner container 200 may have a cylindrical structure in which the diameter decreases from the central portion toward both ends, that is, a cylindrical structure in which the both end diameters D3 are smaller than the central portion diameter D4.

이 경우, 내부용기(200)를 전극조립체(10)의 중앙부에 삽입시키는 작업이 쉬워지며, 또한, 직경이 큰 내부용기(200)의 중앙부는 전극조립체(10)의 중앙부에 억지끼움되므로 전극조립체(10)에서 내부용기(200)가 쉽게 분리되는 것이 방지될 수 있다.In this case, it is easy to insert the inner container 200 into the central portion of the electrode assembly 10, and the central portion of the inner container 200 having a large diameter is forced into the central portion of the electrode assembly 10, The inner container 200 can be prevented from being easily detached from the inner container 10.

상술한 외부용기(100)와 내부용기(200)의 두께는 0.3mm 이상 3.00mm 이하임이 바람직하다. 외부용기(100) 및 내부용기(200)의 두께가 너무 얇은 경우, 기계적 강도가 저하되는 문제가 있으며, 반대로 외부용기(100) 및 내부용기(200)의 두께가 너무 두꺼운 경우에는, 이차전지의 전체 중량이 증가할 뿐만 아니라 상대적으로 전극조립체(10)의 크기가 축소되어 전지용량이 감소하는 문제가 있다.The thickness of the outer container 100 and the inner container 200 is preferably 0.3 mm or more and 3.00 mm or less. When the outer container 100 and the inner container 200 are too thin, the mechanical strength of the outer container 100 and the inner container 200 is reduced. On the contrary, when the outer container 100 and the inner container 200 are too thick, There is a problem that the total weight is increased and the size of the electrode assembly 10 is relatively reduced, thereby decreasing the battery capacity.

상기 벤트부(300)는 내부용기(200)에 형성되며, 전지 내부 압력이 일정이상 증가하면 파열되어 전지 내부에서 발생하는 가스 및 열이 내부용기(200)의 중공(210)을 통해 외부로 배출되도록 한다.The vent portion 300 is formed in the inner container 200. When the inner pressure of the battery increases to a certain level or more, the vent portion 300 ruptures and the gas and heat generated inside the battery are discharged to the outside through the hollow 210 of the inner container 200 .

좀더 상세히 설명하면, 벤트부(300)는 전지 내부에서 단락이 발생하거나 전해액이 분해되는 등의 이유로 인해 전지 내부 압력과 온도가 기설정된 값(작동기준온도: 125℃, 작동기준압력: 18.5kgf/cm2)에 도달하면, 파열되어 내부용기(200)의 중공(210)과 전극조립체(10)가 수용되는 외부용기(100)와 내부용기(200) 사이의 공간을 연통시킨다. 따라서 내부용기(200)와 외부용기(100) 사이에서 발생하는 가스 및 열은 파열된 벤트부(300)를 통해 내부용기(200)의 중공(210)으로 유입된 후 외부로 배출된다.For example, when the internal pressure and the temperature of the battery are set to a predetermined value (operating reference temperature: 125 ° C, operating reference pressure: 18.5 kgf / cm 2) due to a short circuit in the battery or decomposition of the electrolyte, After reaching cm 2), the rupture thereby communicating the space between the hollow (210) and the electrode assembly 10 is accommodated outside the container 100 and inner container 200, which is inside the container 200. Accordingly, the gas and heat generated between the inner container 200 and the outer container 100 are introduced into the hollow 210 of the inner container 200 through the ruptured vent portion 300 and then discharged to the outside.

이러한 벤트부(300)는 내부용기(200)의 일측면에 관통형성되는 벤트홀(310)과, 상기 내부용기(200)에 설치되어 상기 벤트홀(310)을 폐쇄하며, 전지 내부 압력이 일정이상 증가하면 벤트홀(310)에서 분리되어 벤트홀(310)을 개방시키는 커버(320)를 포함하여 이루어진다.The vent hole 310 is formed in one side of the inner container 200. The vent hole 310 closes the vent hole 310 and the inner pressure of the inner container 200 is constant. And a cover 320 that is separated from the vent hole 310 and opens the vent hole 310.

도 6은 벤트홀을 폐쇄하고 있는 커버에 압력이 가해지는 상태를 나타내는 도면이다.6 is a view showing a state in which pressure is applied to the cover closing the vent hole.

여기서, 커버(320)는 도 6에 도시된 바와 같이, 전지 내부에서 발생하는 압력(P)에 의해 쉽게 벤트홀(310)에서 분리될 수 있도록 내부용기(200)의 내면에 설치됨이 바람직하다.6, it is preferable that the cover 320 is installed on the inner surface of the inner container 200 so that the cover 320 can be easily separated from the vent hole 310 by the pressure P generated in the battery.

또한, 벤트홀(310)의 직경은 내부용기(200)의 외면에서 내면으로 갈수록 증가함이 바람직하다. 이 경우, 도 6과 같이, 압력(P)을 받는 커버(320)의 면적이 증가하여 커버(320)가 기 설정된 압력에 정확하게 벤트홀(310)에서 분리될 수 있으며, 또한 벤트홀(310)에서 분리된 커버(320)는 자연히 내부용기(200)의 중공(210)에 위치하므로 분리된 커버(320)를 제거하는 작업이 쉬워진다. In addition, it is preferable that the diameter of the vent hole 310 increases from the outer surface to the inner surface of the inner container 200. 6, the area of the cover 320 receiving the pressure P is increased so that the cover 320 can be accurately separated from the vent hole 310 at a predetermined pressure, The cover 320 separated from the inner container 200 is naturally located in the hollow 210 of the inner container 200, so that it is easy to remove the separated cover 320.

도 7은 본 발명에 따른 커버의 다른 실시예를 나타내는 도면이며,7 is a view showing another embodiment of the cover according to the present invention,

물론, 커버(320)는 도 7에 도시된 바와 같이, 내부용기(200)의 외면에 설치되어 벤트홀(310)을 폐쇄할 수도 있다.Of course, the cover 320 may be installed on the outer surface of the inner container 200 to close the vent hole 310, as shown in FIG.

도 8은 본 발명에 따른 벤트부의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.8 is a view showing another embodiment of the vent portion according to the present invention.

한편, 도 8에 도시된 바와 같이, 내부용기(200)의 내면에는 벤트부(300)의 둘레부를 따라 일정깊이로 파여진 노치(330)가 형성될 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 8, a notch 330 may be formed on the inner surface of the inner container 200 to have a predetermined depth along the periphery of the vent portion 300.

이 경우, 도 8(b)와 같이 벤트부(300)에 압력(P)이 가해지면 노치(330)가 형성된 부위가 파열되면서 벤트부(300)가 내부용기(200)에서 분리된다. 이러한 구조는 벤트부(300)의 구조를 단순화시켜 제조비용을 절감시킬 수 있다. 8 (b), when the pressure P is applied to the vent portion 300, the portion where the notch 330 is formed is ruptured and the vent portion 300 is separated from the inner container 200. Such a structure simplifies the structure of the vent portion 300 and can reduce the manufacturing cost.

물론, 필요에 따라 상기 노치(330)는 내부용기(200)의 외면에 형성될 수도 있다.Of course, the notch 330 may be formed on the outer surface of the inner container 200 as needed.

도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 중공형 이차전지의 사시도이며, 도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 중공형 이차전지의 분해사시도이다.FIG. 9 is a perspective view of a hollow secondary battery according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 10 is an exploded perspective view of a hollow secondary battery according to a second embodiment of the present invention.

도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 중공형 이차전지는 전극조립체(10)와, 외부용기(100)와, 내부용기(200)와, 제1 절연부(400)와, 제2 절연부(500)를 포함하여 이루어진다.9 and 10, a hollow secondary battery according to a second embodiment of the present invention includes an electrode assembly 10, an outer container 100, an inner container 200, (400), and a second insulating portion (500).

상기 전극조립체(10)는 이미 설명한 바와 같이 양극 또는 음극을 띠는 한 쌍의 전극판과, 한 쌍의 전극판 사이에 개재되는 세퍼레이터(seperator)가 젤리 롤 형태로 권취된 구조를 이룬다.As described above, the electrode assembly 10 has a structure in which a pair of electrode plates each having an anode or a cathode and a separator interposed between the pair of electrode plates are wound in the form of a jelly roll.

이러한 전극조립체(10)의 양단부에는 제1, 2 무지부(11,12)가 형성된다. 제1 무지부(11)는 양극을 띠는 전극판에 형성되어 양의 극성을 가지며, 제2 무지부(12)는 음극을 띠는 전극판에 형성되어 음의 극성을 가진다. 물론, 전극판의 극성이 변경될 경우 제1, 2 무지부(11,12)의 극성 역시 변경될 수 있다. At both ends of the electrode assembly 10, first and second unoccupied portions 11 and 12 are formed. The first non-coated portion 11 is formed on an electrode plate having a positive polarity and has a positive polarity. The second non-coated portion 12 is formed on an electrode plate having a negative polarity and has a negative polarity. Of course, when the polarity of the electrode plate is changed, the polarities of the first and second unoil portions 11 and 12 can also be changed.

상기 외부용기(100)는 양단면이 개방된 구조를 이루며, 내부에는 상기 전극조립체(10)가 수용된다. The outer container 100 has a structure in which both end faces are opened, and the electrode assembly 10 is accommodated therein.

상기 내부용기(200)는 전극조립체(10)의 중앙부에 삽입되어 전극조립체(10)의 변형을 방지한다. 또한, 내부용기(200)는 양단면이 개방된 중공 구조를 이루어 외부용기(100)와 내부용기(200) 사이에 위치하는 전극조립체(10)에서 발생하는 열이 내부용기의 중공(210)을 통해 외부로 신속하게 배출될 수 있도록 한다. The inner container 200 is inserted into the center of the electrode assembly 10 to prevent deformation of the electrode assembly 10. The inner container 200 has a hollow structure with both open ends and the heat generated from the electrode assembly 10 positioned between the outer container 100 and the inner container 200 is transferred to the hollow 210 of the inner container 200 So that it can be quickly discharged to the outside.

상기 제1 절연부(400)는 외부용기(100)와 전극조립체(10) 사이에 삽입되어 전극조립체(10)의 외면을 감싼다. 따라서 제1 절연부(400)에 의해 전극조립체(10)의 외면이 외부용기(100)의 내면에 접촉하는 것이 방지되므로 외부용기(100)와 전극조립체(10) 사이의 절연이 안정적으로 확보될 수 있다.The first insulation part 400 is inserted between the outer container 100 and the electrode assembly 10 to cover the outer surface of the electrode assembly 10. The outer surface of the electrode assembly 10 is prevented from contacting the inner surface of the outer container 100 by the first insulating portion 400 so that the insulation between the outer container 100 and the electrode assembly 10 can be stably secured .

이러한 제1 절연부(400)는 열전도성과 전기절연성뿐만 아니라 전지 내부에 전해액이 채워지는 것을 고려하여 내화학성을 가지는 재질로 제작됨이 바람직하다. 예를 들어, 제1 절연부(400)는 폴리비닐디플루라이드(PVdF), 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 폴리프로필렌, 에틸렌프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리이미드 등과 같은 재질로 제작될 수 있다.It is preferable that the first insulation portion 400 is made of a material having chemical resistance in consideration of the thermal conductivity and electrical insulation as well as the electrolyte filled in the battery. For example, the first insulation portion 400 may be made of a material such as polyvinyl difluoride (PVdF), polybutadiene, polyisoprene, polypropylene, ethylene propylene, polyethylene terephthalate (PET), polyimide, .

여기서, 제1 절연부(400)에 의한 절연 정도는 외부용기(100)와 전지의 음극단자 또는 양극단자 사이에 1000V의 전압을 인가한 후 측정한 절연저항 값이 1㏁ 이상이면 양호한 것으로 인정될 수 있다.Here, the degree of insulation by the first insulation part 400 is considered to be good when the insulation resistance value measured after applying a voltage of 1000 V between the external container 100 and the anode terminal or the anode terminal of the battery is 1 M OMEGA or more .

도 11은 외부용기와 제1 절연부의 결합구조를 나타내는 사시도이다.11 is a perspective view showing a coupling structure of the outer container and the first insulation portion.

구체적으로, 제1 절연부(400)는 도 11에 도시된 바와 같이, 외면이 외부용기(100)의 내면에 밀착되는 원통형 튜브이거나, 외부용기(100)의 내면에 접착되는 절연테이프일 수 있다.11, the first insulating portion 400 may be a cylindrical tube whose outer surface is in close contact with the inner surface of the outer container 100 or may be an insulating tape bonded to the inner surface of the outer container 100 .

물론, 필요에 따라 외부용기(100)의 내면에 열전도성과 전기절연성 및 내화학성을 가지는 재질을 일정두께로 도포하여 상기 제1 절연부(400)를 형성시키는 것도 가능하다.Of course, if necessary, it is also possible to form the first insulation part 400 by applying a material having thermal conductivity and electrical insulation and chemical resistance to the inner surface of the outer container 100 to a predetermined thickness.

상기 제2 절연부(500)는 내부용기(200)와 전극조립체(10) 사이에 삽입되어 상기 내부용기(200)의 외면을 감싼다. 따라서 제2 절연부(500)에 의해 전극조립체(10)의 내면이 내부용기(200)의 외면에 접촉하는 것이 방지되므로 내부용기(200)와 전극조립체(10) 사이의 절연이 안정적으로 확보될 수 있다. The second insulation part 500 is inserted between the inner container 200 and the electrode assembly 10 to cover the outer surface of the inner container 200. Therefore, since the inner surface of the electrode assembly 10 is prevented from contacting the outer surface of the inner container 200 by the second insulating portion 500, the insulation between the inner container 200 and the electrode assembly 10 can be stably secured .

이러한 제2 절연부(500) 역시 제1 절연부(400)와 같이 열전도성과 전기절연성뿐만 아니라 전지 내부에 전해액이 채워지는 것을 고려하여 내화학성을 가지는 재질로 제작됨이 바람직하다. 예를 들어, 제2 절연부(500)는 폴리비닐디플루라이드(PVdF), 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 폴리프로필렌, 에틸렌프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리이미드 등과 같은 재질로 제작될 수 있다.It is preferable that the second insulation part 500 is made of a material having chemical resistance in consideration of the thermal conductivity and electrical insulation as well as the electrolyte in the battery, as in the case of the first insulation part 400. For example, the second insulation portion 500 may be made of a material such as polyvinyl difluoride (PVdF), polybutadiene, polyisoprene, polypropylene, ethylene propylene, polyethylene terephthalate (PET), polyimide, .

여기서, 제2 절연부(500)에 의한 절연 정도는 내부용기(200)와 전지의 음극단자 또는 양극단자 사이에 1000V의 전압을 인가한 후 측정한 절연저항 값이 1㏁ 이상이면 양호한 것으로 인정될 수 있다.Here, the degree of insulation by the second insulation part 500 is considered to be good when the insulation resistance value measured after applying a voltage of 1000 V between the internal container 200 and the anode or the cathode terminal of the battery is 1 M OMEGA or more .

도 12은 내부용기와 제2 절연부의 결합구조를 나타내는 사시도이다.12 is a perspective view showing a coupling structure of the inner container and the second insulation portion.

구체적으로, 제2 절연부(500)는 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 내부용기(200)가 내부에 삽입되는 원통형 튜브이거나, 내부용기(200)의 외면에 접착되는 절연테이프일 수 있다.12, the second insulating portion 500 may be a cylindrical tube into which the inner container 200 is inserted, or may be an insulating tape adhered to the outer surface of the inner container 200. As shown in FIG.

물론, 제1 절연부(400)와 같이 필요에 따라 내부용기(200)의 외면에 열전도성과 전기절연성 및 내화학성을 가지는 재질을 일정두께로 도포하여 제2 절연부(500)를 형성시키는 것도 가능하다.Of course, it is also possible to form the second insulation part 500 by applying a material having thermal conductivity and electrical insulation and chemical resistance to the outer surface of the inner container 200 to a predetermined thickness, if necessary, such as the first insulation part 400 Do.

한편, 제2 절연부(500)의 길이는 내부용기(200)의 양단부 외면이 외부로 일정길이(L), 예를 들어 2.5mm 이상 8.2mm 이하로 노출될 수 있도록 내부용기(200)의 길이보다 작게 형성된다.The length of the second insulating portion 500 is set to be longer than the length of the inner container 200 so that the outer surfaces of both ends of the inner container 200 can be exposed to the outside to a predetermined length L, .

이 경우, 내부용기(200)의 양단부를 외부용기(100)의 개방된 양단면을 밀폐시키는 커버 플레이트(미도시)에 용접시켜 내부용기(200)가 전극조립체(10)에서 분리되는 것을 방지할 수 있다.In this case, both end portions of the inner container 200 are welded to cover plates (not shown) that seal both opened ends of the outer container 100 to prevent the inner container 200 from being separated from the electrode assembly 10 .

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

10: 전극조립체 11: 제1 무지부
12: 제2 무지부 100: 외부용기
200: 내부용기 210: 중공
300: 벤트부 310: 벤트홀
320: 커버 330: 노치
400: 제1 절연부 500: 제2 절연부10: electrode assembly 11: first uncoated portion
12: second unfold portion 100: outer container
200: inner vessel 210: hollow
300: vent part 310: vent hole
320: cover 330: notch
400: first insulation part 500: second insulation part

Claims (12)

전극조립체가 내부에 수용되며, 양단면이 개방된 중공의 외부용기;
상기 전극조립체의 중앙부에 삽입되며, 양단면이 개방된 중공의 내부용기; 그리고,
상기 내부용기에 형성되며, 전지 내부 압력이 일정이상 증가하면 파열되어 가스 및 열이 내부용기의 중공을 통해 외부로 배출되도록 하는 벤트부를 포함하여 이루어지는 중공형 이차전지.A hollow outer container in which an electrode assembly is housed, both ends of which are open;
A hollow inner container inserted into a central portion of the electrode assembly and having both open ends; And,
And a vent which is formed in the inner vessel and ruptures when the internal pressure of the battery increases by a predetermined amount or more so that gas and heat are discharged to the outside through the hollow of the inner vessel. 제1 항에 있어서,
상기 외부용기의 직경은 중앙부에서 좌우 양단부로 갈수록 증가하는 것을 특징으로 하는 중공형 이차전지.The method according to claim 1,
Wherein a diameter of the outer container increases from a central portion to both left and right ends. 제2 항에 있어서,
상기 내부용기의 직경은 중앙부에서 좌우 양단부로 갈수록 감소하는 것을 특징으로 하는 중공형 이차전지.3. The method of claim 2,
Wherein a diameter of the inner container decreases from a central portion to both left and right ends. 제1 항에 있어서,
상기 벤트부는,
상기 내부용기의 일측면에 관통형성되는 벤트홀; 그리고,
상기 벤트홀을 폐쇄하며, 전지 내부 압력이 일정이상 증가하면 파열되어 벤트홀을 개방시키는 커버를 포함하여 이루어지는 중공형 이차전지.The method according to claim 1,
The vent portion
A vent hole formed through one side of the inner container; And,
And a cover that closes the vent hole and ruptures when the internal pressure of the battery increases by a predetermined amount to open the vent hole. 제4 항에 있어서,
상기 벤트홀의 직경은 상기 내부용기의 외면에서 내면으로 갈수록 증가하는 것을 특징으로 하는 중공형 이차전지.5. The method of claim 4,
And the diameter of the vent hole increases from the outer surface to the inner surface of the inner container. 제1 항에 있어서,
상기 내부용기의 내면 또는 외면에는 상기 벤트부의 둘레부를 따라 일정깊이로 파여진 노치가 형성되는 것을 특징으로 하는 중공형 이차전지. The method according to claim 1,
Wherein a notch is formed on an inner surface or an outer surface of the inner container at a predetermined depth along a periphery of the vent portion. 한 쌍의 전극판과, 한 쌍의 전극판 사이에 개재되는 세퍼레이터(seperator)가 롤 형태로 권취되어 형성되는 전극조립체;
상기 전극조립체가 내부에 수용되며, 양단면이 개방된 중공의 외부용기;
상기 전극조립체의 중앙부에 삽입되며, 양단면이 개방된 중공의 내부용기;
상기 외부용기와 전극조립체 사이에 삽입되어 상기 전극조립체의 외면을 감싸는 제1 절연부; 그리고,
상기 내부용기와 전극조립체 사이에 삽입되어 상기 내부용기의 외면을 감싸 는 제2 절연부를 포함하여 이루어지는 중공형 이차전지.An electrode assembly including a pair of electrode plates and a separator interposed between the pair of electrode plates, the electrode assembly being wound in a roll form;
A hollow outer container in which the electrode assembly is accommodated and both end faces are opened;
A hollow inner container inserted into a central portion of the electrode assembly and having both open ends;
A first insulation part inserted between the outer container and the electrode assembly and surrounding the outer surface of the electrode assembly; And,
And a second insulating portion inserted between the inner container and the electrode assembly and surrounding the outer surface of the inner container. 제7 항에 있어서,
상기 제1 절연부는 상기 외부용기의 내면에 접착되는 절연테이프인 것을 특징으로 하는 중공형 이차전지.8. The method of claim 7,
Wherein the first insulating portion is an insulating tape adhered to an inner surface of the outer container. 제7 항에 있어서,
상기 제1 절연부는 외면이 상기 외부용기의 내면에 밀착되는 원통형 튜브인 것을 특징으로 하는 중공형 이차전지.8. The method of claim 7,
Wherein the first insulating portion is a cylindrical tube whose outer surface is in close contact with the inner surface of the outer container. 제7 항에 있어서,
상기 제2 절연부는 상기 내부용기의 외면에 접착되는 절연테이프인 것을 특징으로 하는 중공형 이차전지.8. The method of claim 7,
Wherein the second insulating portion is an insulating tape adhered to an outer surface of the inner container. 제7 항에 있어서,
상기 제2 절연부는 상기 내부용기가 내부에 삽입되는 원통형 튜브인 것을 특징으로 하는 중공형 이차전지.8. The method of claim 7,
And the second insulating portion is a cylindrical tube into which the inner container is inserted. 제7 항에 있어서,
상기 제2 절연부의 길이는 상기 내부용기의 양단부 외면이 외부로 일정길이 노출되도록 상기 내부용기의 길이보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 중공형 이차전지.
8. The method of claim 7,
Wherein a length of the second insulation portion is formed to be smaller than a length of the inner container so that an outer surface of both ends of the inner container is exposed to the outside for a predetermined length.
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