KR20160100079A - 원통형 이차전지의 캡 어셈블리 - Google Patents

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KR20160100079A
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신항수
이제준
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 발명은 원통형 이차전지의 캡 어셈블리에 관한 것으로서, 원통형 이차전지의 개구부를 마감하는 캡 어셈블리에 있어서, 상기 개구부 상에 위치하는 탑 캡과; 상기 탑 캡의 하단에 위치하며 복수 개의 노치가 형성되어 상기 원통형 이차전지 내부의 가스 발생 시 파단되어 가스를 배출하는 벤트와; 상기 벤트의 하단에 위치하고 상기 벤트와 연결되며, 고압 시 상기 벤트와 분리되어 전류를 차단하는 퓨즈와; 상기 탑 캡, 상기 벤트 및 상기 퓨즈와 접촉하는 가스켓을 포함하고, 상기 가스켓의 하단부로부터 중심을 향하여 연장된 퓨즈 안착부가 형성되어 상기 퓨즈의 단부를 상기 개구부 방향으로 지지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 원통형 이차전지의 외부 단락 시, 퓨즈와 탑 캡이 다시 연결되는 것을 방지할 수 있다.

Description

원통형 이차전지의 캡 어셈블리{Cap Assembly Of Cylindrical Type Secondary Battery}
본 발명은 원통형 이차전지의 캡 어셈블리에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 원통형 이차전지의 외부 단락 시, 퓨즈와 탑 캡이 다시 연결되는 것을 방지할 수 있는 원통형 이차전지의 캡 어셈블리에 관한 것이다.
일반적으로, 이차전지는 재충전이 가능하고 소형 및 대용량화가 가능하다는 이점으로 인하여 최근 그 개발 및 사용이 증가하고 있다. 이차전지는 양극, 음극 및 분리막으로 이루어지는 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재를 구비한다. 이차전지는 구조적 특징에 따라 원통형 이차전지, 각형 이차전지, 파우치형 이차전지 등으로 분류할 수 있다.
원통형 이차전지는 양극, 음극 및 분리막으로 이루어지는 전극 조립체와, 전극 조립체를 내부에 수용하며 상단에 개구부가 마련된 캔과, 캔 상단의 개구부를 마감하는 캡 어셈블리를 포함한다.
도 1은 원통형 이차전지의 캡 어셈블리를 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 이차전지의 캡 어셈블리는, 원통형 이차전지의 개구부를 마감하며 개구부 상에 위치하는 탑 캡(110)과; 탑 캡(110)의 하단에 위치하며 복수 개의 노치(121)가 형성되어 원통형 이차전지 내부의 가스 발생 시 파단되어 가스를 배출하는 벤트(120)와; 벤트(120)의 하단에 위치하고 벤트(120)와 연결되며, 고압 시 벤트(120)와 분리되어 전류를 차단하는 퓨즈(130)와; 탑 캡(110)과 상기 벤트(120)를 감싸는 가스켓(140)과, 가스켓(140) 일측에 마련되어 퓨즈(130)를 가스켓(140) 상에 고정시키기 위한 CID 가스켓(150)을 포함하였다.
상기와 같이 구비되는 종래 원통형 이차전지의 캡 어셈블리는 고압에 의한 외부 단락 시, 벤트(120)의 노치(121)는 파단되어 내부 가스를 외부로 배출한다. 노치(121)가 파단됨에 따라 벤트(120)는 탑 캡(110)을 향하여 파단된 부분이 상부로 이동하고, 이에 따라 벤트(120)의 하단에 연결되었던 퓨즈(130)는 벤트(120)와 분리되며 전류를 차단한다.
그러나, 이와 같은 종래 원통형 이차전지의 캡 어셈블리는 퓨즈(130)를 가스켓(140) 상에 고정시키기 위한 CID 가스켓(150)이 외부 단락 시 열에 의하여 변형되기 쉽다. 따라서, 외부 단락 시 벤트(120)의 하단으로부터 분리되었던 퓨즈(130)는 유동적인 상태가 되어 벤트(120)와 다시 연결됨에 따라 이차전지의 안전성이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 원통형 이차전지의 외부 단락 시, 퓨즈와 탑 캡이 다시 연결되는 것을 방지할 수 있는 원통형 이차전지의 캡 어셈블리를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 원통형 이차전지의 캡 어셈블리는, 원통형 이차전지의 개구부를 마감하는 캡 어셈블리에 있어서, 상기 개구부 상에 위치하는 탑 캡과; 상기 탑 캡의 하단에 위치하며 복수 개의 노치가 형성되어 상기 원통형 이차전지 내부의 가스 발생 시 파단되어 가스를 배출하는 벤트와; 상기 벤트의 하단에 위치하고 상기 벤트와 연결되며, 고압 시 상기 벤트와 분리되어 전류를 차단하는 퓨즈와; 상기 탑 캡, 상기 벤트 및 상기 퓨즈와 접촉하는 가스켓을 포함하고, 상기 가스켓의 하단부로부터 중심을 향하여 연장된 퓨즈 안착부가 형성되어 상기 퓨즈의 단부를 상기 개구부 방향으로 지지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 가스켓에는 상기 퓨즈 안착부로부터 상측으로 이격되어 돌출되며, 상기 퓨즈 안착부와의 사이 공간에 상기 퓨즈를 고정하는 돌출부가 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 가스켓에는 상기 벤트가 안착되기 위한 벤트 안착부가 형성되고, 상기 돌출부는 상기 벤트 안착부로부터 중심을 향하여 연장되어 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 가스켓은 내열성을 갖는 소재로 마련되는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 가스켓은 폴리뷰틸렌테레프탈레이트(PBT:Poly-Butylene-Terephthalate) 소재로 마련되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 원통형 이차전지의 캡 어셈블리에 따르면, 원통형 이차전지의 외부 단락 시, 퓨즈를 가스켓에 고정함으로써 단선된 퓨즈가 불필요하게 움직요 의도하지 않게 탑캡에 재연결되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 별도의 구성 요소를 부가하지 않고, 가스켓의 형상 변경만을 이용하여 퓨즈를 견고하게 고정할 수 있다.
도 1은 종래 원통형 이차전지의 캡 어셈블리를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 원통형 이차전지의 캡 어셈블리를 도시한 도면.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명에 따른 원통형 이차전지의 캡 어셈블리를 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 원통형 이차전지의 캡 어셈블리는. 원통형 이차전지의 개구부를 마감하며 개구부 상에 위치하는 탑 캡(10)과, 탑 캡(10)의 하단에 위치하는 벤트(20)와, 벤트(20)의 하단에 위치하는 퓨즈(30)와, 탑 캡(10)과 벤트(20)를 감싸는 가스켓(40)을 포함한다.
탑 캡(10)은 원통형 이차전지 개구부의 최상단에 위치하며, 가운데가 상부로 돌출된 형상으로 구비된다. 이러한 탑 캡(10)은 원통형 이차전지의 충방전 시, 충방전 핀과 접촉하여 전극 단자의 역할을 한다.
벤트(20)는 탑 캡(10)의 하단에 위치한다. 벤트(20)는 탑 캡(10)의 가장자리를 감싸도록 절곡되어 탑 캡(10)과 연결된다. 벤트(20)의 하단에는 복수 개의 노치(21)가 형성되어 있으며, 이러한 노치(21)는 이차전지 내부의 가스 발생 시 파단되어 가스를 외부로 배출시킨다.
퓨즈(30)는 벤트(20)의 하단에 위치하며 벤트(20)와 일측이 연결된다. 퓨즈(30)는 이차전지가 고압일 때 벤트(20)와 분리되며 전류를 차단한다.
한편, 이와 같은 탑 캡(10)과 벤트(20)는 원통형 이차전지의 외장재인 캔에 장착 시 가스켓(40)과 결합하여 장착된다. 가스켓(40)은 탑 캡(10)과 벤트(20)를 감싸며 외부로부터 밀폐시킨다. 가스켓(40)의 일측은 원통형 이차전지의 내측을 향하여 연장되어 벤트 안착부(45)를 형성한다. 벤트 안착부(45) 상에는 탑 캡(10)과 접하는 벤트(20)의 하단면이 안착된다. 한편, 가스켓(40)의 하단 일측에는 퓨즈(30)가 고정된다.
가스켓(40)과 퓨즈(30) 간의 결합을 위하여 가스켓(40)의 하단에는 퓨즈 안착부(41)가 형성된다. 퓨즈 안착부(41)는 가스켓(40)의 벤트 안착부(45)로부터 하측으로 소정 간격 이격되어 벤트 안착부(45)와 나란한 방향을 따라 형성된다. 퓨즈 안착부(41) 상에는 퓨즈(30)의 가장자리가 안착된다. 즉, 퓨즈(30)는 가스켓(40)의 퓨즈 안착부(41)의 상단면과 벤트 안착부(45)의 하단면 사이에 위치하여, 퓨즈(30)의 상단면은 벤트 안착부(45)의 하단면과 접하고, 퓨즈(30)의 하단면은 퓨즈 안착부(41)의 상단면과 접촉한다.
한편, 퓨즈 안착부(41) 상에 안착된 퓨즈(30)를 상하 방향으로 지지하여 고정하기 위하여 가스켓(40)에는 돌출부(43)가 형성된다. 돌출부(43)는 퓨즈(30)의 상단면과 접하는 벤트 안착부(45)의 단부가 원통형 이차전지의 내측을 향하여 돌출되어 형성된다. 이에, 퓨즈 안착부(41) 상에 안착된 퓨즈(30)는 돌출부(43)과 퓨즈 안착부(41) 사이의 공간 내에 삽입 고정되어 상하 방향으로 지지된다.
이와 같은 가스켓(40)은 원통형 이차전지가 고온에 의하여 외부 단락이 발생하더라도 녹는 것을 방지하기 위하여 내열성을 갖는 소재로 마련되는 것이 바람직하다. 즉, 종래 CID 가스켓(150)이 외부 단락 시 고온에 의하여 녹는 현상에 의하여 CID 가스켓(150)에 의하여 고정되어 있던 퓨즈(30)가 유동하여 다시 벤트(20)와 접촉되었다(도 1 참조). 이에, 가스켓(40)은 충분한 내열성을 갖는 소재로 구비되어 외부 단락 시 고온에서도 녹는 것을 방지하여야 한다. 이에, 가스켓(40)이 열에 의하여 변형되는 것을 방지하여 퓨즈(30)가 유동하여 탑 캡(10)에 다시 연결되는 것을 방지할 수 있다. 이러한 내열성을 갖는 소재로는, 예를 들면 폴리뷰틸렌테레프탈레이트(PBT:Poly-Butylene-Terephthalate) 소재가 있다. 폴리뷰틸렌테레프탈레이트는 열에 강한 소재로, 200℃ 이상의 온도에서도 변형되지 않는 특징이 있다. 그러나 소재를 반드시 이에 한정하는 것은 아니며, 충분한 내열성을 가지는 소재라면 다른 소재로 구비되는 것도 가능함은 물론이다.
이와 같이 구비되는 원통형 이차전지의 캡 어셈블리의 외부 단락 시 전류 차단을 설명한다. 원통형 이차전지가 고압에 의한 외부 단락 시, 벤트(20)의 노치(21)는 파단되어 내부 가스를 외부로 배출한다. 노치(21)가 파단됨에 따라 벤트(20)는 탑 캡(10)을 향하여 파단된 부분이 상부로 이동하고, 이에 따라 벤트(20)의 하단에 연결되었던 퓨즈(30)는 벤트(20)와 분리되며 전류를 차단한다. 이 때, 퓨즈(30)는 단선되더라도 일측이 가스켓(40)에 고정되어 있으므로 불필요하게 이동하지 않고 벤트(20)와 분리된 상태를 유지하게 된다. 따라서, 본 발명에 의하면, 종래의 이차전지에서 단선된 퓨즈(30)가 이동하여 다시 벤트(20)와 접촉함으로써 전류 차단 기능을 적절히 수행하지 못하는 문제점을 해결할 수 있다.
전술된 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어질 것이다. 그리고 이 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범주에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 탑 캡
20: 벤트
30: 퓨즈
40: 가스켓
41: 퓨즈 안착부
45: 벤트 안착부

Claims (5)

  1. 원통형 이차전지의 개구부를 마감하는 캡 어셈블리에 있어서,
    상기 개구부 상에 위치하는 탑 캡과;
    상기 탑 캡의 하단에 위치하며 복수 개의 노치가 형성되어 상기 원통형 이차전지 내부의 가스 발생 시 파단되어 가스를 배출하는 벤트와;
    상기 벤트의 하단에 위치하고 상기 벤트와 연결되며, 고압 시 상기 벤트와 분리되어 전류를 차단하는 퓨즈와;
    상기 탑 캡, 상기 벤트 및 상기 퓨즈와 접촉하는 가스켓을 포함하고,
    상기 가스켓의 하단부로부터 중심을 향하여 연장된 퓨즈 안착부가 형성되어 상기 퓨즈의 단부를 상기 개구부 방향으로 지지하는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지의 캡 어셈블리.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스켓에는 상기 퓨즈 안착부로부터 상측으로 이격되어 돌출되며, 상기 퓨즈 안착부와의 사이 공간에 상기 퓨즈를 고정하는 돌출부가 형성되는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지의 캡 어셈블리.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 가스켓에는 상기 벤트가 안착되기 위한 벤트 안착부가 형성되고,
    상기 돌출부는 상기 벤트 안착부로부터 중심을 향하여 연장되어 형성되는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지의 캡 어셈블리.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스켓은 내열성을 갖는 소재로 마련되는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지의 캡 어셈블리.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 가스켓은 폴리뷰틸렌테레프탈레이트(PBT:Poly-Butylene-Terephthalate) 소재로 마련되는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지의 캡 어셈블리.
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KR20190012799A (ko) * 2017-07-28 2019-02-11 주식회사 엘지화학 이차전지

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