KR20160043725A - cylindrical secondary battery comprise notch - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 원형 이차 전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원형 이차 전지의 내부 가스 발생으로 인한 내압 증가시 이차 전지 내부의 가스가 외부로 원활하게 배출될 수 있도록 노치를 형성한 원형 이차 전지에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a circular secondary battery, and more particularly, to a circular secondary battery in which a notch is formed so that a gas inside a secondary battery can be smoothly discharged to the outside when an internal pressure of the circular secondary battery is increased .
일반적으로, 이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와 달리, 충, 방전이 가능한 전지를 의미하며, 휴대폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 전자기기 또는 전기 자동차 등의 전원에 널리 사용되고 있다. 특히, 리튬 이차 전지는 작동 전압이 3.6V로서, 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.2. Description of the Related Art In general, a secondary battery is a battery capable of charging and discharging, unlike a primary battery which can not be charged, and is widely used for power supplies for electronic devices such as mobile phones, notebook computers, camcorders, and electric vehicles. Particularly, the lithium secondary battery has an operating voltage of 3.6 V, which is about three times larger in capacity than a nickel-cadmium battery or a nickel-hydrogen battery widely used as a power source for electronic equipment, and has a high energy density per unit weight. Is rapidly increasing.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 또한, 리튬 이차 전지는 각형 전지, 원형 전지, 파우치형 전지로 구분될 수 있다.These lithium secondary batteries mainly use a lithium-based oxide and a carbonaceous material as a cathode active material and an anode active material, respectively. Also, the lithium secondary battery can be classified into a prismatic battery, a circular battery, and a pouch-type battery.
리튬 이온 이차 전지는 양극/분리막/음극이 순차적으로 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수용하는 외장재를 구비한다. 특히, 각형 또는 원형 이차 전지의 외장재는 개방편이 형성된 원형 캔 및 원형 캔의 개방편에 밀봉 결합되는 캡 조립체를 구비한다.The lithium ion secondary battery includes an electrode assembly in which a positive electrode / separator / negative electrode is disposed in order, and a casing for sealingly accommodating the electrode assembly together with the electrolyte solution. In particular, the casing of the prismatic or circular secondary battery includes a circular can having the open piece formed therein and a cap assembly sealingly coupled to the open piece of the circular can.
상기 액체 전해액을 사용하는 리튬 이온전지의 경우 대개 원통이나 각형의 금속 캔 용기를 용접 밀봉시켜 사용한다. 각형 리튬 이차전지의 경우 전극조립체를 외부 충격으로부터 보호하는데 유리하며 주액 공정이 쉽다는 장점이 있다. 하지만, 형태가 고정되어 부피를 줄이는데 어려움이 있기 때문에, 이를 전원으로 사용하는 전기 제품의 경우 디자인이 한정된다는 단점이 있다. 또한, 안전성 측면에서 기체 또는 액체를 내보내는 효과(vent)가 원활하지 못해 인해 내부 열 및 가스가 축적되어 폭발의 위험성이 크며, 내부의 열을 효과적으로 방출하지 못하여 과열로 인한 셀 퇴화를 유발하는 시간이 짧다는 단점이 있다.In the case of a lithium ion battery using the liquid electrolyte, a cylindrical or rectangular metal can container is usually welded and sealed. In the case of a prismatic lithium secondary battery, it is advantageous to protect the electrode assembly from an external impact and has an advantage of easy pouring process. However, since the shape is fixed and it is difficult to reduce the volume, there is a disadvantage that the design is limited in the case of an electric appliance using the power as the power source. In addition, from the viewpoint of safety, there is a risk of explosion due to accumulation of internal heat and gas due to insufficient vent venting of gas or liquid, and the time for inducing cell degeneration due to overheat There is a drawback that it is short.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 원형 이차전지 내부에 가스 발생시 내압이 증가되어 원형 이차전지의 크림핑부에 형성된 노치가 파단되어 내부의 가스가 원활하게 배출될 수 있도록 함으로써, 안정성이 향상될 수 있는 원형 이차전지 및 이를 포함하는 배터리팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a cylindrical secondary battery in which the internal pressure is increased in the inside of a circular secondary battery to break the notch formed in the crimping portion of the circular secondary battery so that the internal gas can be smoothly discharged, A circular secondary battery and a battery pack including the same.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 음극, 양극, 분리막을 권취하여 형성된 전극 조립체, 상기 전극 조립체와 전해액을 내부에 수용하고, 상부에 비딩부, 및 크림핑부를 포함하되, 상기 크림핑부에 하나 이상의 노치가 형성된 원형 캔 및 상기 원형 캔의 크림핑부에 결합된 캡 조립체를 포함하는 것인 원형 이차전지를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an electrode assembly including an electrode assembly formed by winding a negative electrode, a positive electrode, and a separator, an electrode assembly including the electrode assembly and the electrolyte therein, a beading portion on the upper portion, and a crimping portion, A circular can having a notch formed therein and a cap assembly coupled to a crimping portion of the circular can.
상기 크림핑부는 상기 원형 캔의 길이 방향으로 형성된 외주부, 상기 원형 캔의 길이 방향과 수직인 상단부를 포함하는 것일 수 있다. The crimping portion may include an outer circumferential portion formed in the longitudinal direction of the circular can, and an upper end perpendicular to the longitudinal direction of the circular can.
상기 노치는, 상기 크림핑부의 외주면 또는 내주면에 형성되거나, 상기 크림핑부의 외주면과 내주면 모두에 형성되는 것일 수 있고, 상기 노치는, 상기 크림핑부의 외주면을 따라서 불연속적으로 또는 연속적으로 형성된 것일 수 있고, 상기 노치는, 상기 크림핑부 외주부의 외주면을 따라서 2 개 이상이 연속적으로 형성되는 것일 수 잇다. 여기서, 상기 캡 조립체는 탑 캡, 안전 소자, 안전 밴트, 절연부재, 및 전류차단부재를 포함하고, 상기 2개 이상 연속적으로 형성되는 노치는 상호 간격이 상호 간격이 하한은 0.1mm 초과이고, 상한은 상기 탑 캡 높이의 1/2 미만 일 수 있다. 여기서, 상기 노치의 형성 위치는 상기 크림핑부 외주부의 상부에 형성되는 것일 수 있다.The notch may be formed on the outer circumferential surface or the inner circumferential surface of the crimping portion or may be formed on both the outer circumferential surface and the inner circumferential surface of the crimping portion and the notch may be formed discontinuously or continuously along the outer circumferential surface of the crimping portion And the notch may be formed such that two or more of the notches are continuously formed along the outer circumferential surface of the outer circumferential portion of the crimping portion. The cap assembly includes a top cap, a safety element, a safety vent, an insulating member, and a current blocking member. The at least two notches are spaced from one another by a predetermined distance, May be less than 1/2 of the height of the top cap. Here, the notch may be formed at an upper portion of the outer circumferential portion of the crimping portion.
상기 캡 조립체는 안전밴트를 포함하고, 상기 노치는, 상기 안전밴트의 내압보다 높은 내압에서 파열되는 것인 원형 이차전지를 제공한다. 또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 상술한 이차 전지를 하나 이상 포함할 수 있다.Wherein the cap assembly includes a safety vest, and the notch ruptures at an internal pressure higher than the internal pressure of the safety vest. In order to achieve the above object, the battery pack according to the present invention may include at least one secondary battery.
본 발명의 일 실시예에 따른 원형 이차전지는, 이차 전지의 내압이 일정 수준 이상으로 증가하는 경우, 크림핑부에 형성된 노치의 파열로 인해 원형 이차 전지 내부의 가스가 원형 이차 전지 외부로 원활하게 배출될 수 있도록 한다. 따라서, 원형 이차 전지의 내압 증가로 인해, 원형 이차 전지의 폭발 등이 일어나는 것을 방지할 수 있다.In the circular secondary battery according to an embodiment of the present invention, when the internal pressure of the secondary battery increases to a certain level or more, the gas inside the circular secondary battery is smoothly discharged to the outside of the circular secondary battery due to the breakage of the notch formed in the crimping portion . Therefore, it is possible to prevent the explosion or the like of the circular secondary battery from occurring due to the increase in the internal pressure of the circular secondary battery.
특히, 종래 이차 전지의 캡 조립체에 구비된 안전 밴트의 경우, 다수의 이차 전지가 직렬로 연결되는 배터리 팩 구조에서는 가스 배출 경로가 제대로 확보되지 못할 수 있으나, 본 발명에 의할 경우, 이러한 배터리 팩 구조에서도 안전밴트 보다 낮은 내압에서 상기 크림핑부에 형성된 노가 파단됨으로써 원형 이차전지 내부에서 생성된 가스의 배출 경로가 안정적으로 확보될 수 있다.In particular, in the case of the safety vents provided in the cap assembly of the conventional secondary battery, the gas discharge path may not be secured in a battery pack structure in which a plurality of secondary batteries are connected in series. However, The nod formed in the crimping portion is broken at a lower internal pressure than the safety vent, so that the discharge path of the gas generated in the inside of the circular secondary battery can be stably secured.
더욱이, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 캡 조립체의 안전 밴트와 함께 클림핑부의 노치가 안전 밴트 역할을 할 수 있도록 함으로써, 안전 밴트가 이중으로 형성되어 이차 전지의 내부 가스 배출이 더욱 효과적으로 이루어질 수 있게 되어, 이차 전지의 안전성이 더욱 향상될 수 있다.In addition, according to one embodiment of the present invention, the notch of the clamping portion together with the safety band of the cap assembly can serve as a safety band, so that the safety band is formed in a double manner, So that the safety of the secondary battery can be further improved.
도 1은, 종래 원형 이차 전지의 구성을 나타낸 개략도이다.
도 2는, 도 1의 이차 전지가 직렬로 다수 연결된 구성에서 안전 밴트의 파열로 원형 이차 전지 내부의 가스가 배출되는 형태를 간략화하여 나타낸 단도면이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 상부 구성을 나타낸 개략도이다.
도 4는, 도 3의 A 부분을 확대한 도면이다.
도 5는, 도 3의 원형 이차 전지가 직렬로 다수 연결된 구성에서 크림핑부의 노치 부분 파열로 이차 전지 내부의 가스가 배출되는 형태를 부분적으로 도식화하여 나타내는 도면이다.
도 6은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 원형 이차 전지에서 크림핑부에 형성된 노치 구성을 개략적으로 나타내는 부분 단면도이다.
도 7 내지 도 9는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 원형 이차 전지에서 크림핑부에 형성된 노치 구성을 개략적으로 나타낸 사시도이다. 1 is a schematic view showing a configuration of a conventional circular secondary battery.
FIG. 2 is a simplified plan view showing a mode in which the gas inside the circular secondary battery is discharged due to the rupture of the safety vans in the configuration in which a plurality of the secondary cells of FIG. 1 are connected in series.
3 is a schematic view showing an upper structure of a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
4 is an enlarged view of a portion A in Fig.
FIG. 5 is a partially diagrammatic representation of the manner in which the gas inside the secondary battery is discharged by the notch partial rupture of the crimping portion in the configuration in which a plurality of the circular secondary cells of FIG. 3 are connected in series.
6 is a partial cross-sectional view schematically showing a notch structure formed in a crimping portion in a circular secondary battery according to another embodiment of the present invention.
7 to 9 are perspective views schematically showing a notch structure formed in a crimping portion in a circular secondary battery according to another embodiment of the present invention.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate exemplary embodiments of the invention and, together with the description of the invention, It should not be construed as limited.
도 1은, 종래의 원통형 이차 전지의 구성을 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 1을 참조하여 살펴보면, 일반적으로 원형 이차 전지는, 원형 캔(10), 원형 캔(10)의 내부에 수용되는 젤리-롤 형태의 전극 조립체(30), 원형 캔(10)의 상부에 결합되는 캡 조립체(20), 캡 조립체(20)를 장착하기 위해 원형 캔(10)의 선단에 마련된 비딩부(11) 및 전지를 밀봉하기 위한 크림핑(crimping) 부(12)를 구비한다.1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a conventional cylindrical secondary battery. 1, the circular secondary battery generally comprises a
전극 조립체(30)는 양극판과 음극판 사이에 분리막이 개재된 상태로 젤리-롤 형태로 권취된 구조이며, 양극판에는 양극 리드(31)이 부착되어 캡 조립체(20)에 접속되어 있고, 음극판에는 음극 탭(미도시)이 부착되어 원형 캔(10)의 하단에 접속되어 있다.The
캡 조립체(20)는 탑 캡(21), 안전 소자(22), 안전 밴트(23), 절연부재(24), 및 전류차단부재(25) 등이 순차적으로 적층된 구조로 이루어질 수 있다. 그리고, 이러한 캡 조립체(20)는 가스켓(26)에 장착된 상태로 원형 캔(10)의 비딩부(11)에 장착된다. 따라서, 정상적인 작동 조건에서 전극 조립체(30)의 양극은 양극 리드(31), 전류차단부재(25), 안전 밴트(23) 및 안전 소자(22)를 경유하여 탑 캡(21)에 연결되어 통전을 이룬다.The
특히, 상기 캡 조립체(20)의 안전 밴트(23)는 전지 내부의 압력 상승시 전류를 차단하고 및/또는 가스를 배기한다. 즉, 이차 전지에서는 과충전 등과 같은 원인에 의해 전극 조립체(30) 쪽으로부터 가스가 발생할 수 있으며, 상기 캡 조립체(20)의 안전 밴트(23)는, 이와 같이 이차 전지 내부에서 가스가 발생하여 일정 수준 이상으로 내압이 증가하는 경우, 파열됨으로써 이차 전지 내부의 가스가 외부로 배출되도록 할 수 있다.In particular, the
하지만, 이러한 캡 조립체(20)의 안전 밴트(23) 만으로는 이차 전지 내부의 가스가 외부로 제대로 배출되지 못할 수 있다. 특히, 직렬로 연결된 다수의 이차 전지를 포함하는 배터리 팩의 경우에는 더욱 그러하다.However, the gas inside the secondary battery may not be properly discharged to the outside by only the
도 2는, 도 1의 이차 전지가 다수 개 직렬로 연결된 구성에서 안전 밴트(23)의 파열로 이차 전지 내부의 가스가 배출되는 형태를 부분적으로 도식화하여 나타내는 도면이다.FIG. 2 is a partially diagrammatic representation of the manner in which the gas inside the secondary battery is discharged through the rupture of the
도 2에 도시된 바와 같이, 배터리 팩에서 이차 전지는 다수 개 직렬로 연결될 수 있다. 이와 같은 상황에서, 이차 전지의 내압이 일정 수준 이상으로 증가하여 캡 조립체(20)의 안전 밴트(23)가 파열되는 경우, 가압 가스는 그러한 안전 밴트(23)의 파열 부위를 경유하여 탑 캡(21)의 가스 구멍을 통해 배출된다. 즉, 안전 밴트(23)의 파열로 배출되는 이차 전지 내부의 가스는, 도면에서 화살표로 도시된 바와 같이, 이차 전지의 상부 방향으로 배출되게 된다. 그런데, 도면에서 보면 알 수 있듯이, 다수의 이차 전지가 직렬 연결된 구성에서는, 특정 이차전지 내부의 가스가 외부로 배출되는 측에 다른 이차 전지의 하부(음극)가 위치하고 있다. 따라서, 이 경우 상부에 위치한 다른 이차 전지에 의해 하부 이차 전지의 가스 유출 경로가 막히게 되어, 가스 유출이 원활하게 이루어지지 못하는 문제점이 발생할 수 있다.As shown in FIG. 2, a plurality of secondary batteries may be connected in series in the battery pack. In this situation, when the internal pressure of the secondary battery increases to a certain level or more and the
본 발명의 일 실시예에 따른 원형 이차전지는 상기의 문제점을 극복하기 위하여, 크림핑부에 노치를 포함하는 원형 이차전지를 제공할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 원형 이차전지는, 음극, 양극, 분리막을 권취하여 형성된 전극 조립체, 상기 전극 조립체와 전해액을 내부에 수용하고, 상부에 비딩부, 및 크림핑부를 포함하되, 상기 크림핑부에 하나 이상의 노치가 형성된 원형 캔 및 상기 원형 캔의 크림핑부에 결합된 캡 조립체를 포함하는 것인 원형 이차전지를 제공한다.In order to overcome the above-described problem, the circular secondary battery according to an embodiment of the present invention may provide a circular secondary battery including a notch in the crimping portion. Specifically, a circular secondary battery according to an embodiment of the present invention includes an electrode assembly formed by winding a negative electrode, a positive electrode, and a separator, an electrode assembly and an electrolyte solution therein, a beading portion at an upper portion thereof, and a crimping portion A circular can having at least one notch formed in the crimping portion, and a cap assembly coupled to the crimping portion of the circular can.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원형 이차전지를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 원형 이차 전지는, 전극 조립체(300), 원형 캔(100) 및 캡 조립체(200)를 포함한다.3 is a cross-sectional view schematically illustrating a circular secondary battery according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, a circular secondary battery according to the present invention includes an
상기 전극 조립체(300)는, 양극판 및 음극판이 분리막을 사이에 두고 배치된 형태로 구성되어 원형 캔(100)에 수납된다. 이때, 전극 조립체(300)는 젤리-롤 형태로 권취되어 배치될 수 있는데, 이 경우 전극 조립체(300)는 그 형태적인 특성에 따라 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. 전극판에는 전극판들이 감기는 방향으로 집전체의 시작단과 끝단에 슬러리가 도포되지 않는 무지부가 존재할 수 있으며, 이러한 무지부에 각각의 전극판에 대응되는 전극 리드가 부착될 수 있다. 이때, 양극 리드(310)는 전극 조립체(300)의 상단에 부착되어 양극 단자를 포함하는 캡 조립체(200)에 연결될 수 있고, 음극 리드는 전극 조립체(300)의 하단에 부착되어 음극 단자를 형성하는 원형 캔(100)의 바닥에 연결될 수 있다.The
한편, 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 전극 조립체(300)의 상부와 하부에는, 절연성 재질로 구성되어, 전극조립체(300)와 캡 조립체(200) 사이 및 전극 조립체(300)와 원형 캔(100) 사이를 절연시키는 상부 절연판 및 하부 절연판이 구비될 수 있다.Although not shown in the drawing, the upper and lower portions of the
상기 원형 캔(100)은, 알루미늄, 스테인리스 스틸 또는 이들의 합금과 같은 경량의 전도성 금속 재질로 구성되며, 상단이 개방된 개방부와 그와 대향되는 밀폐된 바닥부를 가진 원통형 또는 각형 구조를 가질 수 있다. 그리고, 이와 같이 형성된 원형 캔(100)은 비딩부(110) 및 크림핑부(120)를 형성하고, 원형 캔(100)의 내부 공간에는 전극 조립체(300)와 함께 전해액이 수납된다.The circular can 100 is made of a lightweight conductive metal material such as aluminum, stainless steel, or an alloy thereof, and has a cylindrical or rectangular structure having an open portion with an open top and an opposed closed bottom portion have. The circular can 100 thus formed forms the
상기 비딩부(110)는 원형 캔(100)의 선단에 내측으로 구부러지게 형성되어 캡 조립체(200)가 장착될 수 있도록 하고 전극 조립체(300)의 유동을 방지하는 역할을 한다. The
상기 크림핑부(120)는 상기 원형 캔(100)의 길이 방향으로 형성된 외주부(121), 상기 원형 캔(100)의 길이 방향과 수직인 상단부(122)를 포함하는 것일 수 있다. The crimping
본 발명의 일 실시예에 따른 원형 이차전지는 상기 크림핑부(120)에 하나 이상의 노치(130)가 형성된 것일 수 있다.The circular secondary battery according to an embodiment of the present invention may have one or
이와 같이, 본 발명에 따른 이차 전지는, 원형 캔(100)의 크림핑부(120)에 하나 이상의 노치(130)가 형성되어 있기 때문에, 전극 조립체(300) 측으로부터 가스가 발생하여 이차 전지의 내압이 일정 수준 이상으로 증가하게 되면, 노치(130)가 형성된 부분이 파열될 수 있다. 따라서, 따라서 상기 크림핑부(120)은 노치(130) 부분이 압력으로 인하여 파열되고, 이러한 현상은 종국적으로, 상기 크림핑부(120)를 파단시킨다. 크림핑부(120)의 파열된 공간을 통해 원형 캔(100)의 내부에 차 있던 가스가 외부로 배출되어 이차 전지의 내압이 증가하는 것을 방지할 수 있다.As described above, since the at least one
상기 캡 조립체(200)는, 원형 캔(100)의 개방단에 결합되어 원형 캔(100)을 밀폐시키고, 양극 단자를 형성하는 역할을 한다. 보다 구체적으로 살펴보면, 이러한 캡 조립체(200)는, 최상부에 위치하여 양극 단자를 형성하는 탑 캡(210), 전지 내부의 온도 상승시 전지 저항이 증가하여 전류를 차단하는 PTC 소자(Positive Temperature Coefficient element)와 같은 안전 소자(220), 전지 내부의 압력 상승시 전류를 차단하고 또한/또는 가스를 배기하는 안전 밴트(230), 특정 부분을 제외하고 안전 밴트(230)를 전류차단부재(250)로부터 전기적으로 분리시키는 절연부재(240), 전극 조립체(300)에 연결된 전극 탭(리드)이 접속된 전류차단부재(250) 등이 순차적으로 적층된 구조를 가질 수 있다.The
이와 같은 구조의 캡 조립체(200)는 가스켓(260)에 장착된 상태로 원형 캔(100)의 비딩부(110)에 장착될 수 있다. 그리고, 이러한 캡 조립체(200)에서는 정상적인 작동조건의 경우 전극 조립체(300)로부터 전극 탭, 전류차단부재(250), 안전 밴트(230) 및 안전 소자(220)를 경유하여 탑 캡(210)에 연결됨으로써 통전을 이룰 수 있다.The
특히, 상기 캡 조립체(200)의 안전 밴트(230)는, 안전 소자(220)의 하부에서 안전 소자(220)와 접촉되도록 배치되며, 이차 전지의 내압이 일정 수준 이상으로 증가하는 경우 파열되도록 구성된다. 상기 안전 밴트(230)는, 도3 에 도시된 바와 같이, 중심부가 하부 방향으로 돌출되도록 형성되고, 그러한 중심부 부근에 소정의 홈(231)이 형성될 수 있다. 따라서, 전극 조립체(300) 측으로부터 가스가 발생하여 이차 전지의 내압이 증가하게 되면, 안전 밴트(230)는 그것의 형상이 역전되면서 상향 돌출되게 되고, 홈들(231)을 중심으로 파열될 수 있다. 따라서, 이러한 안전 밴트(230)의 파열된 부분을 통해 원형 캔(100)의 내부에 차 있던 가스가 외부로 배출될 수 있게 된다. 다만, 이차 전지가 직렬 연결되는 경우, 이러한 안전 밴트(230) 만으로는 이차 전지 내부의 가스가 원활하게 배출될 수 없으므로, 본 발명은 크림핑부(120)에 노치(130)를 구비하여 이러한 노치(130)의 파열로 가스 배출이 원활하게 이루어질 수 있도록 한다.In particular, the
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 캡 조립체(200)가 안전 밴트(230)를 포함하는 경우, 크림핑부(120)의 노치(130)는 안전 밴트(230)의 내압보다 높은 내압에서 파열되도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 안전 밴트(230)는 이차 전지의 내압이 12~25 kgf/cm2일 때 파열될 수 있는데, 이때 크림핑부(120)의 노치(130)는 25kgf/cm2일 때 파열되도록 형성될 수 있다.Preferably, when the
이러한 실시예에 의하면, 이차 전지의 내압이 일정 수준일 때까지는 캡 조립체(200)의 안전 밴트(230)에 의해 1차적으로 가스 배출이 이루어지도록 하다가, 이차 전지의 내압이 일정 수준 이상으로 높아지는 경우 크림핑부(120)의 노치(130) 파열에 의해 2차적으로 가스 배출이 이루어질 수 있게 된다. 이러한 실시예의 경우, 이차 전지의 내부 가스 배출이 안전 밴트(230)와 크림핑부(120)의 노치(130)에 의해 2중으로 이루어질 수 있게 되어, 이차 전지의 이상 내압 발생시 내압 증가가 더욱 확실하고 신속하게 차단될 수 있다.According to this embodiment, the gas is primarily discharged by the
또한, 본 발명에 따른 이차 전지는, 크림핑부(120)에 형성된 노치(130)로 인해 이차 전지의 내압이 일정 수준 이상으로 증가하는 경우 가스를 배출할 수 있으므로, 상기 캡 조립체(200)의 구성 요소에서 안전 밴트(230)를 포함하지 않을 수도 있다. 이 경우, 안전 밴트(230)의 제거로 이차 전지에서 캡 조립체(200)가 차지하는 부피를 감소시키고 전극 조립체(300)가 차지하는 부피를 증가시킬 수 있으므로, 이차 전지의 용량을 증대시키는 결과를 가져올 수 있다.The secondary battery according to the present invention can discharge gas when the internal pressure of the secondary battery is increased to a certain level or more due to the
특히, 본 발명의 이차 전지는, 배터리 팩 내에서 다수의 이차 전지가 직렬로 연결된다 하더라도, 이차 전지의 이상 내압 증가시 비딩부(110)의 노치(130) 부분이 파열되므로 원형 캔(100) 내부의 가스 배출이 원활하게 이루어질 수 있다. 도 5를 참조하면, 도 3의 이차 전지가 다수 개 직렬로 연결된 구성에서 크림핑부(120)의 노치(130)가 파열되어 이차 전지 내부의 가스가 배출되는 형태를 부분적으로 도식화하여 나타내는 도면이다.Particularly, in the secondary battery of the present invention, even when a plurality of secondary batteries are connected in series in the battery pack, since the
도 5에 도시된 바와 같이, 배터리 팩 내에서 이차 전지는 2개 이상 직렬 연결된 상태로 포함될 수 있다. 이러한 상황에서, 전극 조립체(300) 측으로부터 가스가 발생하여 내압이 일정 수준 이상으로 증가하는 경우, 본 발명에 따른 이차 전지는 크림핑부(120)에 형성된 노치(130)가 파열되어, 파열된 부분을 통해 가스가 배출될 수 있다. 이때, 노치(130)가 형성된 크림핑부(120)는 원형 캔(100)의 외주면, 상기 원형 캔의 측면에 설치되어 있으므로, 가스 배출은, 도 5에서 화살표로 표시된 바와 같이, 이차 전지의 측면 방향으로 이루어지게 된다. 따라서, 이차 전지 내부의 가스배출이, 해당 이차 전지의 상단에 직렬 연결되어 있는 다른 이차 전지의 방해를 받지 않고 원활하게 이루어질 수 있게 된다. 반면, 도 2에서 살펴본 바와 같이, 종래 이차 전지의 경우 캡 조립체(200)의 안전 밴트(230) 및 탑 캡(210)의 가스 구멍(211)을 통해서만 가스 배출이 이루어지므로, 다수의 이차 전지가 직렬 연결되어 배터리팩 내에 포함되는 경우, 상부에 위치하는 다른 이차 전지로 인해 가스 배출이 방해를 받을 수 있는 문제점을 해결할 수 있다. 또한 도 5의 경우, 도 3에서 설명된 참조부호와 동일한 구성요소는 동일한 기능을 가진 동일부재이다. As shown in FIG. 5, two or more secondary batteries may be included in the battery pack in series. In this situation, when the internal pressure of the
상기 노치(130)는 크림핑부(120)에 하나 또는 복수로 형성될 수 있다. 특히, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 노치(130)가 크림핑부(120)에 다수 개 형성되는 경우, 이차 전지에 이상 내압 발생시, 다수의 노치(130)가 동시 다발적으로 파열되어 열림으로써 가스를 신속하면서도 충분하게 배출시킬 수 있다.The
본 발명의 일 실시예에 따른 노치(130)의 형성은 도 3 및 도 4에 도시된 것을 참조하여, 상기 원형 캔(100)의 바깥쪽 측면, 즉 외주면에 형성되도록 할 수 있다. 다시 말해, 크림핑부(120)의 노치(130)는, 원형 캔(100)의 안쪽 측면이 아닌 바깥쪽 측면, 즉 내주면이 아닌 외주면에 형성될 수 있다. 이는, 노치(130)가 원형 캔(100)의 내주면에 형성되는 경우 보다 외주면에 형성되는 경우에, 이상 내압 증가시 노치(130)의 파열이 잘 이루어질 수 있고, 노치(130)의 형성 공정 또한 용이하게 수행될 수 있기 때문이다.The formation of the
도 6은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지에서 크림핑부(120)에 형성된 노치(130) 구성을 개략적으로 나타내는 부분 단면도이다. 도 6의 경우, 도 3에서 설명된 참조부호와 동일한 구성요소는 동일한 기능을 가진 동일부재이다.6 is a partial cross-sectional view schematically showing a configuration of a
도 6에서는 도 4에서와 마찬가지로, 본 발명에 따른 이차 전지의 크림핑부(120) 부분만이 확대되어 나타나고 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 크림핑부(120)의 노치(130)는, 원형 캔(100)의 외주면과 내주면에 모두 형성될 수 있다. 이러한 실시예와 같이, 크링핑부(120)의 노치(130)가 원형 캔(100)의 외주면과 내주면에 모두 형성되는 경우, 노치(130)의 파열은 더욱 잘 이루어질 수 있다. 따라서, 이상 내압 증가시, 이차 전지 내부의 가스가 외부로 더욱 용이하면서도 신속하게 배출될 수 있게 된다. 다만 도 4 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 일례에 불과할 뿐이므로, 본 발명의 노치(130)의 구성이 이러한 일 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다. 즉, 도 4 및 도 6에 도시된 구성 이외에도, 크림핑부(120)의 노치(130) 형성 개수나 위치, 형태, 크기 등은 다양하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 크림핑부(120)의 노치(130)는 원형 캔(100)의 내주면에만 형성될 수 있다. 또한, 크림핑부(120)의 노치(130)는 1개만 형성되거나, 4개 이상 형성될 수도 있다.In FIG. 6, as in FIG. 4, only the crimping
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 노치(130)는 크림핑부(120)의 외주부(121)의 상부에 2개 이상이 연속적으로 형성될 수 있다. 상기 노치(130)가 상기 외주부(121)의 상부에 위치하는 것은, 내부로부터 발생되는 가스의 내압이 원형 전지의 길이 방향으로부터 수직인 크림핑부(120)의 상단부(122)에 가장 크게 작용하여서이다. 외주부(121)의 상부는 상기 크림핑부(120)의 상단부(122)와 가장 근접하여 위치하고 있고, 내부에 가스 발생시 캡조립체(200) 전체 또는 안전밴트(230)에 가스의 내압이 작용하고, 이에 따라 캡 조립체(200)는 원형 캔의 길이 방향으로 이탈하려는 힘이 발생하게 된다. 원형 캔(100)의 캡조립체(200)를 결속하고 있는 크림핑부(120)의 상단부(121)는 이러한 압력에 수직으로 위치하고 있어, 캡조립체(200)가 이탈하거나 안전밴트(230)에 걸리는 내압으로부터 가장 큰 힘을 받는다. 이러한 현상에 의하여, 본 발명의 크림핑부(120)의 용이한 파단을 위해서는 상기 외주부(121)의 상부가 가장 효과적인 파열을 수행할 수 있게 된다. Referring to FIG. 4, two or
상기 노치의 상호 간격은 상기 탑 캡(210)의 파열을 용이하게 하기 위하여 탑 캡(210) 높이의 내측에서 그 간격을 유동적으로 설정할 수 있다. 또한 상기 2개 이상 형성된 노치(130)는 내부의 가스 내압으로부터 크림핑부(120)의 외주부(121)를 더욱 용이하고, 효율적으로 파열시키기 위하여, 상기 노치(130)의 상호 간격은 하한이 0.1mm 초과이고, 상한은 상기 탑 캡(210) 높이의 1/2 미만 일 수 있다. 상기 노치(130)의 상호 간격 중 하한은 0.1 mm 이하이면, 그 간격이 너무 작아 2 이상의 노치를 형성한 효과를 거두기 어려우며, 상기 노치(130)의 상호 간격 중 상한의 경우 상기 탑 캡(210)이 높이가 생성되는 원통형 이차전지의 크기에 따라 유동적일 수 있으므로, 상기 탑 캡(210)의 높이에 따라 상대적으로 조절되어야 하며, 상기 상호 간격이 상기 탑 캡(210) 높이의 1/2 이상이면 상기 노치의 용이한 파열이 어려울 수 있다. The spacing between the notches may be set to be variable within the height of the
또한 다른 일 예로서, 상기 크림핑부(120)의 노치(130)는, 원형 캔(100)의 외주면을 따라 연속적으로 형성되거나 불연속적으로 형성될 수 있다.As another example, the
도 7 내지 도 9는, 본 발명의 서로 다른 실시예에 따른 이차 전지에서 크림핑부(120)의 노치(130) 형성 구성을 개략적으로 나타낸 사시도이다. 도 7 내지 도 9의 경우, 도 3에서 설명된 참조부호와 동일한 구성요소는 동일한 기능을 가진 동일부재이다7 to 9 are perspective views schematically showing the formation of the
우선, 도 7에 도시된 바와 같이, 크림핑부(120)의 노치(130)는 원형 캔(100)의 외주면을 따라 연속적으로 형성될 수 있다. 즉, 하나 이상의 노치(130)가 비딩부(110)에 형성될 수 있는데, 각각의 노치(130)는 원형 캔(100)의 외주면을 따라 360도 전체에 걸쳐 끊기지 않고 연속하도록 형성될 수 있다. 이와 같이, 크림핑부(120)의 노치(130)가 연속적으로 형성되는 경우, 이차 전지의 이상 내압 증가시, 크림핑부(120)의 노치(130)가 용이하게 파열될 수 있음은 물론, 파열되는 경우 파열 부위가 크게 형성되어 내부의 가스가 더욱 신속하고 용이하게 배출될 수 있다.7, the
다음으로, 도 8에 도시된 바와 같이, 크림핑부(120)의 노치(130)는 원형 캔(100)의 외주면을 따라 불연속적으로 형성될 수 있다. 즉, 하나 이상의 노치(130)가 크림핑부(120)에 형성될 때, 각각의 노치(130)는 원형 캔(100)의 외주면을 따라 360도 전체에 걸쳐 형성되되, 끊기지 않고 연속하여 형성되는 것이 아니라, 일정한 길이 또는 일정하지 않은 길이로 끊어지면서 불연속적으로 형성될 수 있다. 이와 같이, 크림핑부(120)의 노치(130)가 원형 캔(100)의 외주면을 따라 불연속적으로 형성되는 경우, 노치(130)가 원형 캔(100)의 모든 방향에 걸쳐 형성되도록 하면서도, 크림핑부(120)의 노치(130)로 인해 원형 캔(100)의 기계적 강도가 약해지는 것을 막을 수 있다.Next, as shown in FIG. 8, the
또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 크림핑부(120)의 노치(130)는 원형 캔(100)의 외주면을 따라 형성하되, 360도 전체에 걸쳐 형성되는 것이 아니라 일부에서만 형성될 수도 있다. 이와 같이, 크림핑부(120)의 노치(130)가 원형 캔(100)의 외주면 전체에 걸쳐 형성되지 않고 일부에서만 형성되도록 하는 경우, 이러한 크림핑부(120)의 노치(130)로 인해 원형 캔(100)의 기계적 강도가 약해지는 것을 보다 확실하게 방지할 수 있고, 이상 내압 증가시 가스 배출 방향 등의 예측이 용이하게 될 수 있다.9, the
한편, 도 7 내지 도 9에 도시된 노치(130) 형성 구성은 일례에 불과할 뿐, 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것이 아님은 본 발명의 당업자에게 자명하다. 예를 들어, 노치(130) 형성 개수나 위치, 크기 등은 도 7 내지 도9에 도시된 것과 다르게 구성될 수 있다.It is to be understood by those skilled in the art that the formation of the
또한, 도 7 내지 도 9에서는 설명의 편의를 위해, 원형 캔(100)의 외주면에만 노치(130)가 형성된 것으로 도시되었으나, 원형 캔(100)의 내주면에도 노치(130)가 형성될 수 있음은 상술한 바와 같다.Although
본 발명에 따른 배터리 팩은, 상술한 이차 전지를 하나 이상 포함한다. 즉, 배터리 팩은 이차 전지를 다수 개포함할 수 있는데, 이러한 이차 전지에 본 발명에 따른 이차 전지가 하나 이상 포함될 수 있다. 특히, 배터리 팩에 포함된 다수의 이차 전지는, 서로 직렬로 연결될 수 있는데, 본 발명에 따른 이차 전지는 이와 같이 직렬로 연결된 다수의 이차 전지 내에 포함될 수 있다. 이때, 본 발명에 따른 이차 전지는 원형 캔(100) 측면의 크림핑부(120)에 노치(130)가 형성되어 있으므로, 이상 내압 증가시 이러한 크림핑부(120)의 노치(130)가 파열되어 파열 부분을 통해 가스가 배출될 수 있으므로, 이차 전지의 직렬 연결 구성에도 다른 이차 전지에 구애받지 않고 이차 전지 내부의 가스가 용이하게 배출될 수 있게 된다.The battery pack according to the present invention includes at least one secondary battery described above. That is, the battery pack may include a plurality of secondary batteries, and one or more secondary batteries according to the present invention may be included in such secondary batteries. In particular, a plurality of secondary batteries included in the battery pack may be connected to each other in series, and the secondary battery according to the present invention may be included in a plurality of secondary batteries connected in series. In this case, since the
10, 100: 원형 캔
11, 110: 비딩부
12, 120: 크림핑부
121: 외주부
122: 상단부
130: 노치
20, 200: 캡조립체
21, 210: 탑 캡
22, 220: 안전 소자
23, 230: 안전 밴트
24, 240: 절연 부재
25, 250: 전류차단부재
211: 가스 구멍
30, 300: 전극 조립체
31, 310: 양극 리드10, 100: Circular cans
11, 110:
12, 120: Crimping part
121:
122:
130: Notch
20, 200: cap assembly
21, 210: Top cap
22, 220: Safety device
23, 230: Safety vans
24, 240: Insulation member
25, 250: current blocking member
211: gas hole
30, 300: electrode assembly
31, 310: Positive electrode lead
Claims (11)
상기 전극 조립체와 전해액을 내부에 수용하고, 상부에 비딩부, 및 크림핑부를 포함하되, 상기 크림핑부에 하나 이상의 노치가 형성된 원형 캔; 및
상기 원형 캔의 크림핑부에 결합된 캡 조립체를 포함하는 것인 원형 이차전지.
An electrode assembly formed by winding a negative electrode, a positive electrode, and a separator;
A circular can containing the electrode assembly and the electrolyte therein and having a beading portion and a crimping portion on the upper portion, wherein at least one notch is formed in the crimping portion; And
And a cap assembly coupled to the crimping portion of the circular can.
상기 크림핑부는 상기 원형 캔의 길이 방향으로 형성된 외주부, 상기 원형 캔의 길이 방향과 수직인 상단부를 포함하는 것인 원형 이차전지.
The method according to claim 1,
Wherein the crimping portion includes an outer peripheral portion formed in the longitudinal direction of the circular can, and an upper end perpendicular to the longitudinal direction of the circular can.
상기 노치는, 상기 크림핑부의 외주면 또는 내주면에 형성되는 것인 원형 이차전지.
The method according to claim 1,
And the notch is formed on an outer circumferential surface or an inner circumferential surface of the crimping portion.
상기 노치는, 상기 크림핑부의 외주면과 내주면 모두에 형성되는 것인 원형 이차전지.
The method according to claim 1,
And the notch is formed on both the outer circumferential surface and the inner circumferential surface of the crimping portion.
상기 노치는, 상기 크림핑부의 외주면을 따라서 불연속적으로 형성된 것인 원형 이차전지.
The method according to claim 1,
Wherein the notch is discontinuously formed along an outer circumferential surface of the crimping portion.
상기 노치는, 상기 크림핑부의 외주면을 따라서 연속적으로 형성된 것인 원형 이차전지.
The method according to claim 1,
And the notch is formed continuously along an outer peripheral surface of the crimping portion.
상기 노치는, 상기 크림핑부 외주부의 외주면을 따라서 2 개 이상이 연속적으로 형성되는 것인 원형 이차전지.
3. The method of claim 2,
Wherein at least two of the notches are formed continuously along an outer circumferential surface of the outer circumferential portion of the crimping portion.
상기 노치는, 상기 크림핑부 외주부의 외주면을 따라서 2 개가 연속적으로 형성되고, 상기 노치의 형성 위치는 상기 크림핑부 외주부의 상부에 형성되는 것인 원형 이차전지.
8. The method of claim 7,
Wherein the notch is formed continuously along the outer circumferential surface of the outer circumferential portion of the crimping portion, and the notch is formed at an upper portion of the outer circumferential portion of the crimping portion.
상기 캡 조립체는 탑 캡, 안전 소자, 안전 밴트, 절연부재, 및 전류차단부재를 포함하고,
상기 2개 이상 연속적으로 형성되는 노치는 상호 간격이 하한은 0.1mm 초과이고, 상한은 상기 탑 캡 높이의 1/2 미만인 것인 원형 이차전지.
8. The method of claim 7,
The cap assembly includes a top cap, a safety element, a safety vest, an insulating member, and a current blocking member,
Wherein the two or more continuously formed notches have a mutual spacing lower limit of more than 0.1 mm and an upper limit of less than 1/2 of the height of the top cap.
상기 캡 조립체는 탑 캡, 안전 소자, 안전 밴트, 절연부재, 및 전류차단부재를 포함하고,
상기 노치는 상기 안전밴트의 내압보다 높은 내압에서 파열되는 것인 원형 이차전지.
The method according to claim 1,
The cap assembly includes a top cap, a safety element, a safety vest, an insulating member, and a current blocking member,
Wherein the notch ruptures at an internal pressure higher than the internal pressure of the safety vent.
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