KR20160137219A

KR20160137219A - 캡 조립체

Info

Publication number: KR20160137219A
Application number: KR1020150072050A
Authority: KR
Inventors: 강중구; 성주환
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2015-05-22
Filing date: 2015-05-22
Publication date: 2016-11-30
Also published as: KR101828126B1

Abstract

본 발명은 전극조립체가 수용된 캔의 개구부에 결합되는 캡 조립체로서, 상기 캔의 개구부를 마감하는 탑캡; 상기 탑캡의 하부에 구비되고, 방출구멍이 형성된 전류 차단부재; 및 상기 방출구멍을 마감하는 한편, 상기 캔의 내부에 가스가 발생하면 상기 방출구멍을 개방하여 가스를 외부로 방출시키는 가스 방출장치를 포함하며, 상기 가스 방출장치는 상기 전류 차단부재의 상면에 구비되고 상기 방출구멍과 연결되는 가이드구멍이 형성된 가이드부재와, 상기 가이드구멍 내에 삽입된 상태에서 승강하여 상기 가이드구멍을 선택적으로 개폐하는 개폐부재를 포함한다.

Description

캡 조립체{CAP ASSEMBLY}

본 발명은 캡 조립체에 관한 것으로서, 특히 전지 내부에 과량의 가스가 발생할 경우 이를 신속히 방출할 수 있는 구조를 가진 캡 조립체에 관한 것이다.

일반적으로 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.

상기한 전지 중 원통형 전지는 젤리-롤형 전극조립체와, 전극조립체가 전해액과 함께 수용되는 캔, 및 캔의 개구부를 마감하는 캡 조립체를 포함한다.

특허공개번호 10-2011-0035625

종래기술에 따른 원통형 전지는 과충전이나 단락 상태 등의 이상 시에 전지 내부에 과전류가 흘러 비수전해액이 분해되고, 이 전해액의 분해 반응에 의해 가스가 발생하면서 전지가 폭발하거나 또는 발화되는 문제가 있었다.

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 전지 내부에 가스가 발생하면 탑캡을 통해 신속하게 외부로 배출할 수 있는 캡 조립체를 제공하는데 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은 전극조립체가 수용된 캔의 개구부에 결합되는 캡 조립체로서, 상기 캔의 개구부를 마감하는 탑캡; 상기 탑캡의 하부에 구비되고, 방출구멍이 형성된 전류 차단부재; 및 상기 방출구멍을 마감하는 한편, 상기 캔의 내부에 가스가 발생하면 상기 방출구멍을 개방하여 가스를 외부로 방출시키는 가스 방출장치를 포함하며, 상기 가스 방출장치는 상기 전류 차단부재의 상면에 구비되고 상기 방출구멍과 연결되는 가이드구멍이 형성된 가이드부재와, 상기 가이드구멍 내에 삽입된 상태에서 승강하여 상기 가이드구멍을 선택적으로 개폐하는 개폐부재를 포함할 수 있다.

상기 개폐부재는 상기 가이드구멍에 이동 가능하게 결합되되, 하강시 상기 가이드구멍을 폐쇄하고, 상승시 상기 가이드구멍을 개방할 수 있다.

상기 가스 방출장치는 상기 개폐부재가 상기 가이드구멍을 폐쇄한 상태를 유지하도록 탄성력을 제공하는 탄성부재를 더 포함할 수 있다.

상기 가이드부재는 상기 탑캡과 상기 전류 차단부재의 밀착된 단부까지 연장되고, 상기 탑캡과 상기 전류 차단부재의 주면을 감싸는 가스켓에 의해 고정 및 밀폐될 수 있다.

상기 가이드부재는 전기 절연성을 가지는 소재로 형성될 수 있다.

상기 개폐부재는 상단 외주면에 상기 가이드구멍에 면밀착되면서 밀폐하는 밀폐면과, 하단 외주면에 상기 가이드구멍을 개방하는 개방홈으로 형성될 수 있다.

상기 개방홈은 상기 개폐부재의 외측 및 하단 방향으로 개방될 수 있다.

상기 개폐부재의 상단에는 상기 가이드부재의 상면에 지지되는 지지부가 형성될 수 있다.

상기 탄성부재는 상기 개폐부재와 상기 탑캡 사이에 구비될 수 있다.

상기 개폐부재의 일단에는 상기 탄성부재의 하단이 끼워져 결합되는 결합부가 형성될 수 있다.

본 발명은 하기와 같은 효과가 있다.

첫째: 본 발명의 캡 조립체를 구비한 이차전지는 가스 방출장치를 통해 이차전지 내부로부터 발생한 가스를 신속하게 방출할 수 있으며, 이에 안전성을 높일 수 있는 효과가 있다.

둘째: 본 발명의 가스 방출장치는 하강 및 상승시 캡 조립체를 개폐하는 개폐부재를 구비함으로써 안정된 작동력과 신속한 가스 방출이 가능한 효과가 있다.

셋째: 본 발명의 가스 방출장치는 개폐부재를 탄성 지지하는 탄성부재를 포함함으로써 이차전지의 내부에 가스가 발생하지 않을 경우 캡 조립체를 폐쇄한 상태를 유지시킬 수 있다.

넷째: 본 발명의 가스 방출장치는 가이드부재를 상기 탑캡과 상기 전류 차단부재의 밀착된 단부까지 연장하고, 탑캡과 상기 전류 차단부재와 함께 가스켓으로 고정함으로써 고정력과 밀폐력을 얻을 수 있는 효과가 있다.

다섯째: 본 발명의 가스 방출장치는 개폐부재의 상단에 가이드부재의 상면에 지지되는 지지부를 형성함으로써 개폐부재가 가이드부재의 하부로 낙하하는 것을 방지하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 이차전지를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 이차전지의 캡 조립체를 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 캡 조립체의 가스 방출장치를 도시한 사시도.
도 4는 도 3의 단면도.
도 5 및 도 6은 가스 방출장치의 작동상태를 나타낸 도면으로, 도 5는 가스 방출장치의 작동 전 상태를 나타낸 도면이고, 도 6은 가스 방출장치의 작동 후 상태를 나타낸 도면임.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본 발명의 이차전지는 도 1에 도시되어 있는 것과 같이, 전극조립체(110)와 전해액(미도시)이 수용되는 캔(100), 및 캔(100)의 개구부에 결합되는 캡 조립체(200)를 포함한다.

여기서 캡 조립체(200)는 캔(100)의 개구부를 마감하는 탑캡(210), 탑캡(210)의 하부에 구비되고 방출구멍(221)이 형성된 전류 차단부재(220), 및 탑캡(210)과 전류 차단부재(220)의 주면을 감싸고 캔(100)의 개구부에 끼워져 결합되는 가스켓(230)을 포함한다.

여기서 본 발명의 이차전지는 과충전이나 단락 상태 등의 이상 시에 전극조립체(110)에 과전류가 흘러 전해액이 분해되면서 캔(100)의 내부에 가스가 발생하는데, 이때 과량의 가스가 캔(100)의 내부에 발생할 경우 폭발 및 발화가 발생할 수 있다.

이에, 본 발명의 이차전지는 캡 조립체(200)는 도 2 및 도 3에 도시되어 있는 것과 같이, 캔 내부에 발생한 가스를 외부로 방출시키는 가스 방출장치(240)를 포함한다.

즉, 가스 방출장치(240)는 전류 차단부재(220)의 방출구멍(221)을 마감하는 한편, 캔(100)의 내부에 과량의 가스가 발생하면 방출구멍(221)을 개방하여 가스를 외부로 방출시키는 구조를 가진다.

보다 상세히 설명하면, 가스 방출장치(240)는 도 3을 참조하면, 방출구멍(221)과 연결되는 가이드구멍(241a)이 형성된 가이드부재(241), 가이드구멍(241a) 내에 삽입된 상태에서 승강하여 가이드구멍(241a)을 선택적으로 개폐하는 개폐부재(242), 개폐부재(242)가 가이드구멍(241a)을 폐쇄한 상태를 유지하도록 탄성력을 제공하는 탄성부재(243)를 포함한다.

가이드부재(241)는 전류 차단부재(220)의 상면에 구비되고, 상면에 방출구멍(221)과 연결되는 가이드구멍(241a)이 형성된다.

여기서 가이드부재(241)의 단부는 탑캡(210)과 전류 차단부재(220)의 밀착된 단부까지 연장되고, 탑캡(210)과 전류 차단부재(220)의 주면을 감싸는 가스켓(230)에 의해 고정되고 밀폐된다. 즉, 탑캡(210), 가이드부재(241) 및 전류 차단부재(220)를 순차적으로 겹친 상태로 주면을 감싸도록 가스켓(230)을 결합하며, 이에 별도의 구성 추가 없이 가이드부재(241)를 움직이지 않게 고정할 수 있고, 가이드부재(241)와 전류 차단부재(220) 사이를 밀폐되게 밀봉할 수 있다.

한편, 가이드부재(241)는 접착제(미도시)를 이용하여 전류 차단부재(220)의 상면에 부착될 수 있으며, 이에 가이드부재(241)의 고정력과 밀폐력을 높일 수 있다.

한편, 가이드부재(241)는 전기 절연성을 가지는 소재로 형성될 수 있으며, 이에 전류가 가이드부재(241)를 통해 다른 구성으로 전도되는 것을 방지할 수 있다.

개폐부재(242)는 가이드구멍(241a)을 선택적으로 개폐하기 위한 것으로, 특히 가이드구멍(241a)에 이동 가능하게 결합되되, 하강시 가이드구멍(241a)을 폐쇄하고, 상승시 가이드구멍(241a)을 개방하는 구조를 가진다.

즉, 개폐부재(242)는 도 4에 도시되어 있는 것과 같이, 가이드구멍(241a)의 내경에 대응되는 외경을 갖는 통 형상으로 마련되며, 상단 외주면에 가이드구멍(241a)에 면밀착되면서 밀폐하는 밀폐면(242a)과, 하단 외주면에 가이드구멍(241a)을 개방하는 개방홈(242b)을 형성한다. 이에, 개폐부재(242)가 가이드구멍(241a)을 따라 하강하면 밀폐면(242a)이 가이드구멍(241a)에 위치하면서 가이드구멍(241a)을 밀폐하며(도 5 참조), 개폐부재(242)가 가이드구멍(241a)을 따라 상승하면 개방홈(242b)이 가이드구멍(241a)에 위치하면서 가이드구멍(241a)을 개방하여 캔(100) 내부의 가스를 개방홈(242b)을 통해 외부로 방출한다(도 6 참조).

여기서 개방홈(242a)은 도 4에서 보았을 때 개폐부재(242)의 외측(좌측 또는 우측 및 하단 방향으로 개방되며, 이에 개방홈(242a)의 일부가 가이드구멍(241a)에 위치하더라도 캔(100) 내부의 가스를 외부로 방출시킬 수 있다.

한편, 개폐부재(242)의 상단에는 가이드부재(241)의 상면에 지지되는 지지부(242c)가 형성되며, 지지부(242c)는 개폐부재(242)의 주면을 따라 연결되는 원판 형태를 가진다. 즉, 지지부(242c)는 가이드부재(241)의 상면에 지지되면서 개폐부재(242)와 가이드부재(241) 사이의 밀폐력을 높이는 한편, 개폐부재(242)가 가이드구멍(241a)의 하부로 낙하하는 것을 방지한다.

여기서 지지부(242c)의 저면에는 밀폐력을 가지는 고무패드가 부착될 수 있다.

탄성부재(243)는 개폐부재(242)가 가이드구멍(241a)을 폐쇄한 상태를 유지하도록 탄성력을 제공하는 것으로, 더욱 상세하게는 개폐부재(242)의 밀폐면(242a)이 가이드구멍(241a)에 위치한 상태를 유지하도록 탄성력을 제공한다.

즉, 탄성부재(243)는 개폐부재(242)와 탑캡(241) 사이에 구비되고, 양 단부가 개폐부재(242)와 탑캡(241)에 각각 지지되며, 코일 스프링을 사용할 수 있다.

한편, 개폐부재(242)의 상면에는 탄성부재(243)가 끼워져 결합되는 결합부(242d)가 형성되며, 이에 탄성부재(243)가 개폐부재(242)로부터 이탈하는 것을 방지하는 한편, 개폐부재(242)를 보다 안정적으로 탄성 지지할 수 있다.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 캡 조립체의 사용상태를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 5에 도시되어 있는 것과 같이, 가스 방출장치(240)에 의해 방출구멍(221)이 폐쇄된 캡 조립체(200)가 결합된 캔(100)에 결합되면서 이차전지가 완성된다.

이와 같은 이차전지는 과충전이나 단락 상태 등의 이상 시에 전극조립체(110)에 과전류가 흘러 전해액이 분해되면서 캔(100)의 내부에 가스가 발생한다. 여기서 캔(100) 내부에 과량의 가스가 발생하면 가스 압력에 의해 캡 조립체(200)의 가스 방출장치(240)를 상승시키면서 방출구멍(221)을 개방하고, 이 개방된 방출구멍(221)을 통해 캔(100) 내부의 가스가 외부로 방출된다.

보다 상세히 설명하면, 도 6에 도시된 바와 같이, 가스 압력이 탄성부재(243)의 탄성력 보다 크게 되면, 개폐부재(242)가 점차 상승하면서 개방홈(242b)이 가이드구멍(241a)에 위치하여 가이드구멍(241a)을 개방하며, 이에 가이드구멍(241a)와 연결된 방출구멍(211)이 개방되면서 캔 내부의 가스가 외부로 방출된다.

따라서 본 발명에 따른 캡 조립체는 캔 내부에 가스가 발생하면, 가스의 압력에 의해 캡 조립체의 방출구멍을 개방함으로써 이차전지의 폭발 및 발화를 미연에 방지할 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

110: 전극조립체
100: 캔
200: 캡 조립체
210: 탑캡
220: 전류 차단부재
230: 가스켓
240: 가스 방출장치
241: 가이드부재
242: 개폐부재
243: 탄성부재

Claims

전극조립체가 수용된 캔의 개구부에 결합되는 캡 조립체로서,
상기 캔의 개구부를 마감하는 탑캡;
상기 탑캡의 하부에 구비되고, 방출구멍이 형성된 전류 차단부재; 및
상기 방출구멍을 마감하는 한편, 상기 캔의 내부에 가스가 발생하면 상기 방출구멍을 개방하여 가스를 외부로 방출시키는 가스 방출장치를 포함하며,
상기 가스 방출장치는 상기 전류 차단부재의 상면에 구비되고 상기 방출구멍과 연결되는 가이드구멍이 형성된 가이드부재와, 상기 가이드구멍 내에 삽입된 상태에서 승강하여 상기 가이드구멍을 선택적으로 개폐하는 개폐부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 캡 조립체.
청구항 1에 있어서,
상기 개폐부재는 상기 가이드구멍에 이동 가능하게 결합되되, 하강시 상기 가이드구멍을 폐쇄하고, 상승시 상기 가이드구멍을 개방하는 것을 특징으로 하는 캡 조립체.
청구항 2에 있어서,
상기 가스 방출장치는 상기 개폐부재가 상기 가이드구멍을 폐쇄한 상태를 유지하도록 탄성력을 제공하는 탄성부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 캡 조립체.
청구항 1에 있어서,
상기 가이드부재는 상기 탑캡과 상기 전류 차단부재의 밀착된 단부까지 연장되고, 상기 탑캡과 상기 전류 차단부재의 주면을 감싸는 가스켓에 의해 고정 및 밀폐되는 것을 특징으로 하는 캡 조립체.
청구항 1에 있어서,
상기 가이드부재는 전기 절연성을 가지는 소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 캡 조립체.
청구항 1에 있어서,
상기 개폐부재는 상단 외주면에 상기 가이드구멍에 면밀착되면서 밀폐하는 밀폐면과, 하단 외주면에 상기 가이드구멍을 개방하는 개방홈으로 형성되는 것을 특징으로 하는 캡 조립체.
청구항 6에 있어서,
상기 개방홈은 상기 개폐부재의 외측 및 하단 방향으로 개방되는 것을 특징으로 하는 캡 조립체.
청구항 1에 있어서,
상기 개폐부재의 상단에는 상기 가이드부재의 상면에 지지되는 지지부가 형성되는 것을 특징으로 하는 캡 조립체.
청구항 3에 있어서,
상기 탄성부재는 상기 개폐부재와 상기 탑캡 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 캡 조립체.
청구항 9에 있어서,
상기 개폐부재의 일단에는 상기 탄성부재의 하단이 끼워져 결합되는 결합부가 형성되는 것을 특징으로 하는 캡 조립체.