KR20160083267A - CID assembly for a secondary battery and the battery thereof - Google Patents

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Abstract

Disclosed are a current interrupt device (CID) assembly, whose vibration resistance is excellent, for secondary batteries and the secondary batteries. According to the disclosed specification, the secondary batteries and the CID assembly for secondary batteries comprise: a thin film safety vent with a protruding part; a board shaped cap-down unit, arranged to face the central part of the protruding part; an attachment insulation member, attached between the thin film safety vent and cap-down unit, to expose the protruding part and central part; and a sub-plate, attached to the protruding part, fixated to cover the central part. Particularly, the cap-down unit is equipped with the protruding part protruding to push the attachment insulation member onto the surface where the cap-down unit is in contact with the attachment insulation member. By this composition, defects, caused by vibration, can be tackled by modifying the structure, supported by only the frictional force by engagement of assembly components, while fundamentally reducing the thickness by removing a Z bending structure, thereby improving the structural stability, capacity of a secondary battery, resistance by the rotational external force, and tensile strength.

Description

내진동성이 우수한 이차전지용 CID조립체 및 이의 이차전지{CID assembly for a secondary battery and the battery thereof}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a CID assembly for a secondary battery having excellent vibration resistance and a secondary battery thereof,

본 발명은 이차전지용 CID조립체 및 이의 이차전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 캡어셈블리의 부품들간에 끼워맞춤에 의한 마찰력만으로 유지된 구조를 개선하여 진동에 의한 불량을 대폭 감소시키고, 'Z'벤딩 구조를 제거하여 두께를 근본적으로 감소시켜 구조적 안정성 및 이차전지의 용량을 증가시킬 뿐만 아니라, 회전외력에 의한 저항력을 물론 인장강도가 우수한 이차전지용 CID조립체 및 이의 이차전지에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a CID assembly for a secondary battery and a secondary battery therefor, and more particularly to a CID assembly for a secondary battery, which is improved in structure retained only by frictional force between fittings of the cap assembly, The present invention relates to a CID assembly for a secondary battery and a secondary battery including the CID assembly, which not only increases the structural stability and capacity of the secondary battery, but also has excellent resistance to rotational external force as well as tensile strength.

종래 이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다.Conventional secondary batteries are classified as pouch-shaped batteries in which an electrode assembly is housed in a pouch-shaped case of an aluminum laminate sheet, and a cylindrical battery and a prismatic battery in which an electrode assembly is embedded in a cylindrical or rectangular metal can according to the shape of the battery case do.

또한, 전지케이스에 내장되는 상기 전극조립체는 양극/분리막/음극의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자로서, 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 젤리-롤형 구조와, 소정 크기의 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형 구조로 분류된다. 그 중 젤리-롤형 전극조립체는 제조가 용이하고 중량당 에너지 밀도가 높은 장점을 가지고 있어 가장 널리 제작되고 있으며, 젤리-롤형 전극조립체는 통상적으로 원통형 전지로 제작된다.In addition, the electrode assembly incorporated in the battery case is a chargeable / dischargeable power generation device formed of a lamination structure of a positive electrode / separator / negative electrode. The electrode assembly is a jelly-roll type electrode assembly in which a separator is interposed between a positive electrode and a negative electrode, Structure and a stacked structure in which a plurality of positive electrodes and negative electrodes of a predetermined size are sequentially stacked with a separator interposed therebetween. Among them, the jelly-roll type electrode assembly is most widely manufactured because it is easy to manufacture and has high energy density per weight, and the jelly-roll type electrode assembly is usually manufactured as a cylindrical battery.

그런데, 전지의 충방전시 젤리-롤형 전극조립체는 반복적인 팽창과 수축을 겪으면서 변형되는 경향이 있다. 이러한 과정에서 응력이 중심부로 집중되어 전극이 분리막을 뚫고 금속 센터 핀에 접촉됨으로써 내부 단락이 유발한다. However, the jelly-roll type electrode assembly tends to undergo repeated expansion and contraction during charging and discharging of the battery. In this process, the stress is concentrated to the central portion, and the electrode penetrates the separator and contacts the metal center pin, thereby causing an internal short circuit.

상기 내부 단락으로 인한 발열에 의해 유기 용매가 분해되어 가스가 발생하고, 전지 내의 가스압 상승에 의해 전지가 파열될 수 있다. 이러한 전지 내부의 가스압 상승은 외부 충격에 의해 내부 단락이 발생하였을 때에도 일어날 수 있다.The organic solvent is decomposed by the heat generated due to the internal short circuit, so that gas is generated, and the battery can be ruptured by an increase in gas pressure in the cell. Such gas pressure rise inside the battery can occur even when an internal short circuit occurs due to an external impact.

상기와 같은 전지의 안전성 문제를 해결하기 위하여, 원통형 전지의 캡 어셈블리에는 고압가스를 배출하는 안전밴트, 고온에서 전류를 차단하는 PTC 소자, 전지 내압의 상승시 전류를 차단하는 전류차단소자(Current Interrupt Device: CID) 등의 안전 소자들과 상기 소자들을 보호하는 돌출형 단자를 형성하는 탑캡 등이 가스켓에 의해 고정된 구조로 이루어져 있다.In order to solve the safety problem of the battery, the cap assembly of the cylindrical battery includes a safety vent for discharging high-pressure gas, a PTC element for blocking current at high temperature, a current interruption Device: CID) and a top cap for forming protruding terminals for protecting the devices are fixed by a gasket.

상기 캡 어셈블리의 구조는, 가스켓이 안전밴트, PTC 소자, CID, 탑캡 등의 외주면을 감쌈으로써, 본질적으로 전지 내부의 전해액이 외부로 누출되는 것을 방지한다. 따라서, 전지의 최내측에 위치하는 안전밴트와 그것의 외주면을 감싸는 가스켓의 계면을 통해 전해액이 누출되지 않는다면, 안전밴트와 PTC 소자의 계면, PTC 소자와 탑캡의 계면 등 금속 소재들 간의 계면에서도 전해액 누출이 발생하지 않는다.The structure of the cap assembly essentially prevents the electrolyte in the battery from leaking to the outside by covering the outer peripheral surface of the safety vent, the PTC device, the CID, the top cap and the like. Therefore, if the electrolyte does not leak through the interface between the safety vest located at the innermost side of the battery and the gasket surrounding the outer periphery of the safety vent, the electrolyte can be prevented from leaking at the interface between the safety vent and the PTC device, Leakage does not occur.

그러나, 전지의 충방전 작동 과정, 낙하, 외부 충격 등에 의해, 실질적으로 가스켓과 안전밴트의 계면을 통해 일부 전해액이 누출되며, 이렇게 누출된 전해액이 금속 소재들 간의 계면을 통해 외부로 쉽게 누출될 수 있는 문제점이 있다. 즉, 금속 소재들 간의 상호 계면 부위는 상대적으로 밀착성이 떨어지므로, 일단 금속 소재들의 계면으로 유입된 전해액은 가스켓과 관련 소자들의 계면 부위에 비해 외부로 쉽게 누출될 수 있어서, 캡 어셈블리에서 전해액이 누출되는 현상을 감소시킬 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.However, some electrolytic solution leaks through the interface between the gasket and the safety vent, due to the charging / discharging operation of the battery, dropping, external impact, etc., and the leaked electrolyte easily leaks out through the interface between the metal materials There is a problem. That is, since the interfacial region between the metal materials is relatively inferior in adhesion, the electrolyte introduced into the interface of the metal materials can easily leak to the outside relative to the interface portion of the gasket and the related elements, There is a high need for a technique capable of reducing the phenomenon that is caused by the presence of a foreign substance.

이와 관련하여, 일본 특허출원공개 제2006-286561호, 일본 특허출원 공개 제2005-100927호, 일본 특허출원공개 제2002-373711호 등에는 탑캡 하방에 가스켓이 구비된 캡 어셈블리가 개시되어 있다. 그러나, 이들 출원들에 개시되어 있는 캡 어셈블리는 안전소자들의 외주면을 감싸면서 밀봉하는 가스켓의 형상이 복잡하므로 제조하기가 용이하지 않고, 금속소재들(안전밴트, PTC 소자 및 탑캡)의 상호 계면 부위에서 전해액 누액이 발생하므로, 상기의 문제점을 근원적으로 해결하고 있지는 못하고 가스켓이 여러개 사용되는 구조이어서 두께가 두꺼워질 수 밖에 없는 문제가 있었다.In this connection, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-286561, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-100927, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-373711 and the like discloses a cap assembly provided with a gasket under the top cap. However, the cap assembly disclosed in these applications is not easy to manufacture because of the complicated shape of the gasket sealing the outer circumferential surface of the safety elements, There is a problem in that the thickness of the electrolyte membrane must be increased because the gasket is used several times.

이를 해소하기 위하여 대한민국공개특허공보 제 2011-35625 호에서는, 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 캡 어셈블리(400a)는 캔(200a)의 상부 비딩부(210a)에 장착되는 기밀유지용 가스켓(500a) 내부에 탑캡(410a), 전류차단용 안전소자(PTC 소자: 420a) 및 내부 압력 강하용 안전밴트(430a), 및 CID(440a)가 밀착되어 있는 구조로 이루어져 있다. 원통형 이차전지(100a)는 캔(200a)의 내부에 전극조립체(110a)를 삽입하여 캡어셈블리(400a)와 리드탭(300a)을 통하여 전기적으로 접속하도록 하고, 여기에 전해액(111a)을 주입하며, 캔(200a)의 개방 상단에 캡 어셈블리(400a)를 장착하고 상부 비딩부(210a)의 끝단을 캡어셈블리(400a)를 감싸도록 하여 밀봉하고 있으나, 이 역시 부품들간에 끼워맞춤에 의한 마찰력만으로 구조가 유지되고 있어 진동시 불량이나 이상작동이 발생될 수 있고, 부분적으로 용접에 의하여 구조안정성을 향상시키고는 있으나 가스켓이 여러개 사용되고 안전벤트의 Z벤딩 형상으로 두께가 두꺼워지고 복잡한 조립공정으로 제조비용 상승의 원인이 되고 있다.
In order to solve this problem, in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2011-35625, as can be seen from FIG. 1, the cap assembly 400a includes a gasket 500a for mounting on the upper beading portion 210a of the can 200a (PTC device) 420a, a safety vent 430a for reducing the internal pressure, and a CID 440a are closely attached to the inside of the main cap 410a. The cylindrical secondary battery 100a has the electrode assembly 110a inserted into the can 200a and electrically connected to the cap assembly 400a through the lead tab 300a and the electrolyte 111a is injected into the cap assembly 400a through the lead tab 300a The cap assembly 400a is mounted on the open upper end of the can 200a and the end of the upper beading portion 210a is sealed so as to surround the cap assembly 400a. However, The structure is maintained, which may lead to defective or abnormal operation during vibration, and partially improves the structural stability by welding. However, since a plurality of gaskets are used, the thickness of the safety vent is increased by the Z bending shape, It is causing the rise.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 첫번째 기술적 과제는 캡어셈블리의 부품들간에 끼워맞춤에 의한 마찰력만으로 유지된 구조를 개선하여 진동에 의한 불량을 대폭 감소시키고, 'Z'벤딩 구조를 제거하여 두께를 근본적으로 감소시켜 구조적 안정성 및 이차전지의 용량을 증가시킬 뿐만 아니라, 회전외력에 의한 저항력을 물론 인장강도가 우수한 이차전지용 CID조립체를 제공하는 것이다.Therefore, the first technical problem to be solved by the present invention is to improve the structure retained only by the frictional force between the parts of the cap assembly, thereby drastically reducing the defects due to vibration and eliminating the 'Z' bending structure, To thereby increase structural capacity and capacity of the secondary battery, as well as to provide a CID assembly for a secondary battery which is excellent in tensile strength as well as resistance by a rotational external force.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 두번째 기술적 과제는 캡어셈블리의 부품들간에 끼워맞춤에 의한 마찰력만으로 유지된 구조를 개선하여 진동에 의한 불량을 대폭 감소시키고, 'Z'벤딩 구조를 제거하여 두께를 근본적으로 감소시켜 구조적 안정성 및 이차전지의 용량을 증가시킬 뿐만 아니라, 회전외력에 의한 저항력을 물론 인장강도가 우수한 이차전지용 CID조립체를 포함하는 이차전지를 제공하는 것이다.
The second technical problem to be solved by the present invention is to improve the structure retained only by the frictional force between the parts of the cap assembly to greatly reduce defects due to vibration and to eliminate the Z bending structure, To thereby improve the structural stability and the capacity of the secondary battery, as well as to provide a secondary battery including the CID assembly for a secondary battery having excellent tensile strength as well as resistance due to rotational external force.

본 발명은 상술한 첫번째 기술적 과제를 해결하기 위하여, 돌출부를 구비한 박형안전밴트와, 상기 돌출부가 개구인 중앙부에 대향하도록 배치된 판재 형상의 캡다운부와, 상기 박형안전밴트와 캡다운부와의 사이에 상기 돌출부와 중앙부가 노출되도록 개재되어 부착되는 접착절연부재 및 상기 중앙부를 덮도록 고정되고, 상기 돌출부에 접촉되어 있는 서브플레이트를 포함하며, 상기 캡다운부가 접착절연부재와 접촉하는 면에 접착절연부재를 밀도록 연장된 돌출부가 구비된 것을 특징으로 하는 이차전지용 CID조립체를 제공한다.In order to solve the above-mentioned first technical problem, the present invention provides a safety vent, comprising: a thin safety vent having a protrusion; a plate-shaped cap down portion arranged to face the central portion of the opening, And a sub-plate fixed to cover the central portion, the sub-plate being in contact with the protruding portion, wherein the cap-down portion is provided on a surface contacting the adhesive insulating member And a protrusion extended to push the adhesive insulating member therebetween.

본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 박형안전밴트는 접착절연부재와 접촉하는 면에 접착절연부재가 확장되어 돌출부를 형성하도록 안내하는 홈부가 구비된 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the thin safety vent may be provided with a groove portion for guiding the adhesive insulating member to extend to form a protrusion on a surface contacting the adhesive insulating member.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 접착절연부재가 캡다운부와 접촉하는 면으로 함입되도록 캡다운부에 고정홈이 구비되는 것일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the fixing groove may be provided in the cap down portion so that the adhesive insulating member is embedded in the surface contacting the cap down portion.

본 발명은 상기 두번째 기술적 과제를 해결하기 위하여, 상술한 이차전지용 CID조립체를 포함하는 것을 특징으로 하는 CID조립체를 포함하는 이차전지를 제공한다.
In order to solve the second technical problem, the present invention provides a secondary battery including a CID assembly including the above-described CID assembly for a secondary battery.

본 발명에 의하면, 캡어셈블리의 부품들간에 끼워맞춤에 의한 마찰력만으로 유지된 구조를 개선하여 진동에 의한 불량을 대폭 감소시키고, 'Z'벤딩 구조를 제거하여 두께를 근본적으로 감소시켜 구조적 안정성 및 이차전지의 용량을 증가시킬 뿐만 아니라, 회전외력에 의한 저항력을 물론 인장강도가 우수한 효과가 있다.
According to the present invention, it is possible to improve the structure retained only by the frictional force between the parts of the cap assembly, thereby drastically reducing defects due to vibration, and substantially eliminating the 'Z' bending structure to fundamentally reduce the thickness, Not only increases the capacity of the battery, but also has an excellent effect of the tensile strength as well as the resistance due to the rotational external force.

도 1은 종래의 캡 어셈블리가 이차전지 캔 상부 비딩부에 장착되는 단면을 보여주는 그림이며,
도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 의한 CID조립체의 일단면들을 타낸 도면이다.FIG. 1 is a cross-sectional view of a conventional cap assembly mounted on a beading portion of a secondary battery can,
2 is a view of one end surfaces of a CID assembly according to various embodiments of the present invention.

이하 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명에 대하여 아래에서와 같이, 실시 가능한 예를 들어 설명하나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명에 속하는 기술 분야의 통상 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention. . Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

첨부된 도 2를 참조하면, 본 발명에 따르는 이차전지용 CID조립체는 돌출부를 구비한 박형안전밴트와, 상기 돌출부가 개구인 중앙부에 대향하도록 배치된 판재 형상의 캡다운부와, 상기 박형안전밴트와 캡다운부와의 사이에 상기 돌출부와 중앙부가 노출되도록 개재되어 부착되는 접착절연부재 및 상기 중앙부를 덮도록 고정되고, 상기 돌출부에 접촉되어 있는 서브플레이트를 포함하며, 상기 캡다운부가 접착절연부재와 접촉하는 면에 접착절연부재를 밀도록 연장된 돌출부가 구비된 것을 특징으로 한다.Referring to FIG. 2, the CID assembly for a secondary battery according to the present invention includes a thin safety vent having a protrusion, a plate-shaped cap down portion disposed to face the central portion of the opening, And a sub-plate fixed to cover the central portion and being in contact with the protruding portion, wherein the cap-down portion is disposed between the adhesive insulating member and the cap- And a protruding portion extending to push the adhesive insulating member on the contacting surface.

본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 박형안전밴트는 접착절연부재와 접촉하는 면에 접착절연부재가 확장되어 돌출부를 형성하도록 안내하는 홈부가 구비된 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the thin safety vent may be provided with a groove portion for guiding the adhesive insulating member to extend to form a protrusion on a surface contacting the adhesive insulating member.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 접착절연부재가 캡다운부와 접촉하는 면으로 함입되도록 캡다운부에 고정홈이 구비되는 것일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the fixing groove may be provided in the cap down portion so that the adhesive insulating member is embedded in the surface contacting the cap down portion.

본 발명은 상기 두번째 기술적 과제를 해결하기 위하여, 상술한 이차전지용 CID조립체를 포함하는 것을 특징으로 하는 CID조립체를 포함하는 이차전지를 제공한다.In order to solve the second technical problem, the present invention provides a secondary battery including a CID assembly including the above-described CID assembly for a secondary battery.

Claims (4)

돌출부를 구비한 박형안전밴트;
상기 돌출부가 개구인 중앙부에 대향하도록 배치된 판재 형상의 캡다운부;
상기 박형안전밴트와 캡다운부와의 사이에 상기 돌출부와 중앙부가 노출되도록 개재되어 부착되는 접착절연부재; 및
상기 중앙부를 덮도록 고정되고, 상기 돌출부에 접촉되어 있는 서브플레이트;를 포함하며,
상기 캡다운부가 접착절연부재와 접촉하는 면에 접착절연부재를 밀도록 연장된 돌출부가 구비된 것을 특징으로 하는 이차전지용 CID조립체.
A thin safety vest having a protrusion;
A plate-shaped cap down portion disposed such that the protruding portion is opposed to a central portion of the opening;
An adhesive insulating member interposed between the thin safety vent and the cap down portion so as to be interposed therebetween such that the protruding portion and the center portion are exposed; And
And a subplate fixed to cover the central portion and in contact with the projection,
And a projection extending to push the adhesive insulating member on a surface of the cap-down portion contacting the adhesive insulating member.
제 1 항에 있어서,
상기 박형안전밴트는 접착절연부재와 접촉하는 면에 접착절연부재가 확장되어 돌출부를 형성하도록 안내하는 홈부가 구비된 것을 특징으로 하는 이차전지용 CID조립체.
The method according to claim 1,
Wherein the thin safety bolt is provided with a groove portion for guiding the adhesive insulating member to extend to form a protrusion on a surface contacting the adhesive insulating member.
제 1 항에 있어서,
상기 접착절연부재가 캡다운부와 접촉하는 면으로 함입되도록 캡다운부에 고정홈이 구비되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 CID조립체.
The method according to claim 1,
And a fixing groove is provided in the cap down portion so that the adhesive insulating member is embedded in a surface contacting the cap down portion.
제 1 내지 3 항중 어느 한 항의 이차전지용 CID조립체를 포함하는 것을 특징으로 하는 CID조립체를 포함하는 이차전지.A secondary battery comprising a CID assembly comprising a CID assembly for a secondary battery according to any one of claims 1 to 3.
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