KR20160143589A - 이차 전지용 캡 어셈블리 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이차 전지용 캡 어셈블리 및 이를 포함하는 이차 전지에 대한 것이다. 상기 캡 어셈블리는 상세하게는 CID 필터가 고정되어 안전밴트의 파열에 의해 가스가 배출되는 경우에도 CID 단락 압력에 영향을 미치지 않는다.
Description
본 발명은 이차 전지용 캡 어셈블리 및 이를 포함하는 이차 전지에 대한 것이다. 더욱 상세하게는 CID 필터가 고정되어 안전밴트의 파열에 의해 가스가 배출되는 경우에도 CID 단락 압력에 영향을 미치지 않는 캡 어셈블리 및 이를 포함하는 이차 전지에 대한 것이다.
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.
또한, 전지케이스에 내장되는 상기 전극조립체는 양극/분리막/음극의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발 전소자로서, 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.
그런데, 전지의 충방전시 젤리-롤형 전극조립체는 반복적인 팽창과 수축을 겪으면서 변형되는 경향이 있다. 이 러한 과정에서 응력이 중심부로 집중되어 전극이 분리막을 뚫고 금속 센터 핀에 접촉됨으로써 내부 단락이 유발된다. 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.
상기와 같은 전지의 안전성 문제를 해결하기 위하여, 원통형 전지의 캡 어셈블리에는 고압가스를 배출하는 안전 밴트, 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 밀봉용 가스켓에 의해 고정된 구조로 이루어져 있으며, 통상적으로 상기 밀봉용 가스켓에 의해 CID가 하방에서 지지되어 유동이 방지되도록 설계되어 있다. 그러나 이러한 하방 지지 구조는 CID 필터가 충분히 고정되지 않아 전지 내외부에서 전달되는 충격에 의해 유동이 발생될 수 있다. 특히 전지 내부에 가스가 발생하는 경우 가스에 의해 CID 가 유동하게 되고 이에 의해 가스 배출 흐름이 방해받을 수 있다. 또한, CID 필터의 고정이 충분하지 않은 상태에서 안전 벤트와 용접될 경우 CID 필터와 탑캡에 마련된 가스배출공의 위치 조정이 쉽지 않아 조립 공정성이 저하될 수 있다.
도 1은 한국 특허출원공개 제2012-0041511호에 개시된 원통형 이차 전지의 캡 어셈블리 구조를 도시한 것이다. 여기에서, 캡 어셈블리는 탑캡(110), PTC 안전 소자(120), 안전 벤트(130), 전류차단소자(Current interrupt device, CID)(150), CID 가스켓(140) 및 밀봉용 가스켓(160)을 포함한다. 상기 안전 벤트(130)는 중심부가 하부 방향으로 돌출되도록 형성되고, 그러한 중심부 부근에 소정의 노치(131)가 형성되어 있다. 상기 CID(150)는, 상부의 적어도 일부분이 안전 벤트(130)의 하단에 용접될 수 있다. 따라서 정상적인 상태에서는 안전 벤트(130)의 하부 돌출 부분이 CID(150)와 접촉되다가, 가스 발생으로 내압이 증가하여 안전 벤트(130)의 형상이 역전되면, CID(150)와 안전 벤트(130) 사이의 전기적 접속이 차단된다. 상기 CID 가스켓(140)은 CID(150)의 외주면을 감싸도록 구성되며, 밀봉용 가스켓(160)은, 상단 캡(110), 안전 소자(120) 및 안전 벤트(130)의 테두리 부위를 감싸고 CID(150)를 하방 지지하도록 배치되어 있다. 이에 따르면 가스켓에 의해 CID 소자가 하방 지지되고 있으나 상부나 측면에서 고정되어 있지 않아 가스 발생시 CID 소자의 유동이 발생할 가능성이 매우 높다. 따라서 이러한 문제점을 근원적으로 해결하고 있지 못하다.
본 발명은 상기 기술적 과제를 해결하기 위한 것으로서, CID 필터가 견고하게 고정 설치되어 안전밴트의 파열에 의해 가스가 배출되는 경우에도 가스의 흐름에 의해 CID가 전지 내부에서 유동되지 않고 CID 단락 압력에 영향을 미치지 않는 캡 어셈블리를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명은 상기 기술적 과제를 해결하기 위한 캡 어셈블리 및 이를 포함하는 이차 전지를 제공한다.
본 발명의 제1 구현예는 캡 어셈블리에 대한 것으로서, 상기 캡 어셈블리는 금속 원판으로 이루어지고, 중앙에 만입부가 구비되어 있으며, 상기 만입부를 중심으로 동심원상에 하나 이상의 노치가 형성되어 있는 안전밴트; 및 금속 원판으로 이루어지고, 가스 배출공 및 중앙에 상기 안전밴트 돌출부와 접합되어 있는 중앙부가 구비되어 있으며, 상기 중앙부를 중심으로 한 동심원상에 노치가 형성되어 있는 필터부, 및 상기 필터부의 직경 이상의 외경을 가지고 상기 필터부 상부에 고리형으로 구비되는 지지부가 단차를 형성하며 일체로 형성되어 있는 CID; 및 상기 안전밴트와 CID 사이에 배치되어 안전밴트와 CID를 절연하는 CID 가스켓;을 포함하며, 상기 안전밴트는 노치가 형성된 동심원과 금속 원판의 외주 사이의 동심원상에 하방으로 돌출된 CID 고정부가 형성되어 있고 상기 CID 고정부가 상기 CID를 직접 또는 간접적으로 하방 지지하는 것이다.
본 발명의 제2 구현예는, 상기 제1 구현예에 있어서, 상기 안전밴트가 하방으로 돌출된 CID 고정부가 적어도 둘 이상 형성되어 있는 것이다.
본 발명의 제3 구현예는, 상기 제1 또는 제2 구현예에 있어서, 상기 캡 어셈블리는 가스 배출공이 구비되고 돌출 단자가 형성된 탑캡; 및 경사부 또는 계단부가 형성되어 있고, 상기 안전밴트, CID, CID 가스켓 및 탑캡을 포함하는 캡 어셈블리 소자들의 외주면을 감싸서 밀봉하는 가스켓을 포함하는 것이다.
본 발명의 제4 구현예는, 상기 제1 내지 제3 구현예 중 어느 하나에 있어서, 상기 안전밴트의 중앙부와 상기 CID의 돌출부의 접합 강도는 상기 안전밴트와 상기 CID에 형성된 모든 노치들 각각의 파단 강도보다 큰 것이다.
본 발명의 제5 구현예는, 상기 제1 내지 제4 구현예 중 어느 하나에 있어서, 상기 CID 가스켓은 환형(環形)이고, 외측 원주(圓周) 부분에 계단부가 형성되며 상기 계단부는 CID 필터부 및 CID 지지부의 단차에 대응하며, 상기 계단부가 상기 CID의 단차 부분에 안치되는 것이다.
본 발명의 제6 구현예는, 상기 제5 구현예에 있어서, 상기 CID 가스켓은 환(環)의 내측 원주를 둘러 상방으로 돌출부가 형성되어 있으며, 상기 계단부와 상기 돌출부 사이에 CID 지지부가 안치되는 것이다.
본 발명의 제7 구현예는, 상기 제1 내지 제6 구현예 중 어느 하나에 있어서, 상기 안전밴트의 CID 고정부가 CID 가스켓의 상면을 하방 지지 함으로써 CID가 고정되는 것이다.
본 발명의 제8 구현예는, 상기 제1 내지 제7 구현예 중 어느 하나에 있어서, 안전밴트의 CID 고정부가 CID 가스켓의 상면을 하방 지지하고, CID 지지부가 상기 가스켓의 경사부 또는 계단부에 안치되어 가스켓에 의해 CID가 상방 지지됨으로써 CID가 고정되는 것이다.
본 발명의 제9 구현예는, 상기 제2 내지 제8 구현예에 있어서, 상기 탑캡에 구비되는 가스배출공과 CID에 구비되는 가스 배출공이 축 방향 관점에서 동일한 위치에 구비되는 것이다.
본 발명의 제10 구현예는, 상기 제1 내지 제9 구현예에 있어서, 탑캡과 상기 안전밴트 사이에 PTC 소자를 더 포함하는 것이다.
본 발명의 제11 구현예는 상기 제1 내지 제10 구현예에 있어서, 상기 CID 지지부가 가스켓의 경사부 또는 계단부에 안치됨으로써 전해액 누액이 방지되는 것이다.
본 발명의 제12 구현예는 상기 제1 내지 제11 구현예에 있어서, 상기 안전밴트는 상기 CID 고정부가 형성된 동심원과 금속 원판의 외주 사이의 동심원상에 하면 노치가 더 형성된 것이다.
본 발명의 제13 구현예는 상기 제1 내지 제12 구현예에 있어서, 상기 CID 가스켓은 상기 안전밴트가 안치되는 안전밴트 대면부 표면에 요철이 형성되어 있는 것이다.
본 발명의 제14 구현예는 상기 제1 내지 제13 구현예에 있어서, 상기 안전밴트는 상기 CID 고정부가 형성된 동심원과 금속 원판의 외주 사이의 동심원상에 하면 노치가 더 형성되며, 상기 CID 가스켓은 상기 안전밴트가 안치되는 안전밴트 대면부의 표면에 요철이 형성되어 있고, 여기에서, 상기 요철은 상기 하면 노치와 접하도록 형성되는 것이다.
또한, 본 발명은 상기 제1 내지 제14 구현예 중 어느 하나에 따른 캡 어셈블리를 포함하는 원통형 이차 전지에 대한 것이다.
CID 필터가 견고하게 고정 설치되 안전밴트의 파열에 의해 가스가 배출되는 경우에도 가스의 흐름에 의해 CID가 전지 내부에서 유동되지 않고 CID 단락 압력에 영향을 미치지 않는다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 종래 기술에 따른 원통형 이차 전지의 캡 어셈블리의 단면을 도시한 것이다.
도 2는 본원 발명의 구체적인 일 실시양태에 따른 원통형 이차 전지의 캡 어셈블리의 단면을 도시한 것이다.
도 3은 본원 발명의 구체적인 일 실시양태에 따른 원통형 이차 전지의 상단 캡을 도시한 것이다.
도 4는 본원 발명의 구체적인 일 실시양태에 따른 원통형 이차 전지의 안전밴트를 도시한 것이다.
도 5는 본원 발명의 구체적인 일 실시양태에 따른 원통형 이차 전지의 CID를 도시한 것이다.
도 6은 본원 발명의 구체적인 일 실시양태에 따른 캡 어셈블리의 내부 소자들의 분해 사시도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 구체적인 일 실시양태에 따른 캡 어셈블리를 개략적으로 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, CID 지지부가 둘 이상 형성된 것을 도시한 것이다.
도 10a 및 도 10b는 본원 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, CID 가스켓에 돌출부가 형성된 것을 도시한 것이다.
도 11은 본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, CID 지지부가 둘 이상 형성되며, CID 가스켓에 돌출부가 형성된 것을 도시한 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 원통형 이차 전지의 캡 어셈블리의 단면을 도시한 것이다.
도 2는 본원 발명의 구체적인 일 실시양태에 따른 원통형 이차 전지의 캡 어셈블리의 단면을 도시한 것이다.
도 3은 본원 발명의 구체적인 일 실시양태에 따른 원통형 이차 전지의 상단 캡을 도시한 것이다.
도 4는 본원 발명의 구체적인 일 실시양태에 따른 원통형 이차 전지의 안전밴트를 도시한 것이다.
도 5는 본원 발명의 구체적인 일 실시양태에 따른 원통형 이차 전지의 CID를 도시한 것이다.
도 6은 본원 발명의 구체적인 일 실시양태에 따른 캡 어셈블리의 내부 소자들의 분해 사시도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 구체적인 일 실시양태에 따른 캡 어셈블리를 개략적으로 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, CID 지지부가 둘 이상 형성된 것을 도시한 것이다.
도 10a 및 도 10b는 본원 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, CID 가스켓에 돌출부가 형성된 것을 도시한 것이다.
도 11은 본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, CID 지지부가 둘 이상 형성되며, CID 가스켓에 돌출부가 형성된 것을 도시한 것이다.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다. 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명은 전류차단소자(Current interrupt device, CID)가 캡 어셈블리 내에서 견고하게 지지됨으로써 가스 발생시 가스의 흐름에 의해 CID의 유동이 방지된 이차 전지용 캡 어셈블리 및 이를 포함하는 이차 전지에 대한 것이다.
본 발명의 캡 어셈블리는
금속 원판으로 이루어지고, 중앙에 만입부가 구비되어 있으며, 상기 만입부를 중심으로 한 제1 동심원상에 노치가 형성되어 있는 안전밴트;
금속 원판으로 이루어지고, 가스 배출공 및 중앙에 돌출되어 상기 안전밴트 만입부와 접합되어 있는 중앙부가 구비되어 있으며 상기 중앙부를 중심으로 한 동심원상에 노치가 형성되어 있는 필터부, 및 상기 필터부의 직경 이상의 외경을 가지고 상기 필터부 상부에 고리형으로 구비되는 지지부가 단차를 이루며 일체로 형성되어 있는 전류차단소자(Current interrupt device, CID); 및
상기 안전밴트와 전류차단소자 사이에 배치되어 안전밴트와 전류차단소자를 절연하는 CID 가스켓;을 포함하며,
여기에서, 상기 안전밴트는 상기 CID를 하방 지지하는 CID 고정부가 구비되어 있는 것으로서, 상기 CID 고정부는 안전밴트의 제1 동심원과 금속 원판의 외주 사이에 위치한 제2 동심원상에 하방으로 돌출되어 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 CID 고정부는 안전밴트 금속판을 하방 돌출하도록 적절히 절곡하여 형성시킬 수 있다. 본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 CID 고정부는 동심원의 원주를 따라 연속적인 홈의 형태를 갖도록 형성될 수 있다(도 6의 420a 참조). 또한, 상기 홈의 단면은 V, U자 형태일 수 있으나, 이에 특별히 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 CID 고정부는 둘 이상이 형성될 수 있다. 구체적인 예를 들어, 안전밴트의 제1 동심원과 금속 원판의 외주 사이에 위치한 제2 동심원상에 하방으로 돌출되어 형성된 제1 CID 고정부와 상기 제1 CID 고정부의 내측 또는 외측 동심원상에 제2 CID 고정부가 형성될 수 있다. 또한, 상기 제2 CID 고정부의 외측에 추가적으로 하나 이상의 CID 고정부가 더 형성될 수 있다. 상기 제2 및 추가적인 CID 고정부의 형상은 제1 CID 고정부에 대한 설명을 참조할 수 있다.
도 9 및 도 11은 두 개의 CID 고정부가 형성된 것을 개략적으로 도시한 것이다. 이와 같이 둘 이상의 CID 고정부가 형성되는 경우 결과적으로 CID 고정부가 지그재그 형상으로 절곡되어 있어 캡 에셈블리 조립시 발생되는 외력에 대한 완충지대의 역할을 수행하며, 추가적으로 전지 사용 중 내압에 대한 압력 산포를 균일하게 보상해 주는 역할을 수행할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 CID 고정부는 상기 CID와 직접 면접하여 또는 다른 내부 소자를 통해 간접적으로 하방 지지하도록 구비될 수 있다.
통상적으로 CID는 CID의 중앙부가 안전밴트의 만입부와 용접되어 안전밴트에 고정된다. 그러나 전지에 낙하 등의 원인에 의해 충격이 가해지거나 가스 발생에 의한 내부 압력 상승에 따라 안전밴트가 파열되는 경우에는 안전밴트에 고정되어 있던 CID가 유동될 수 있다. 이러한 경우 CID는 소정의 단락 압력을 유지할 수 없고 전지의 단락을 유발할 위험이 생기게 된다.
본 발명은 CID를 안전밴트와 안정적으로 고정 및 결합시켜 상기와 같은 CID의 유동이 초래되는 것을 방지하기 위해 고안된 것으로 안전밴트가 CID를 하방 지지하여 CID의 위치를 고정하도록 설계된다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 캡 어셈블리는 상기 안전밴트, CID, CID 가스켓 및 상단 캡을 포함하는 캡 어셈블리 소자들의 외주면을 감싸서 밀봉하는 밀봉용 가스켓(510a)을 포함한다. 본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 밀봉용 가스켓은 경사부 또는 계단부가 형성되어 있어 상기 CID의 지지부가 상기 계단부 또는 경사부에 안치되고 이렇게 함으로써 CID를 상방 지지할 수 있도록 구비될 수 있다.
도 2는 본 발명의 구체적인 일 실시양태를 도시한 것으로서 이를 참조하면, 상기 CID가 안전밴트에 하방으로 돌출되어 있는 CID 고정부에 의해서 하방 지지되고 밀봉용 가스켓의 계단부에 의해 상방 지지 되도록 설치되어 있다.
상기 밀봉용 가스켓의 계단부 또는 경사부는 가스켓이 클림핑되면 자연스럽게 형성될 수 있다. 도 2와 같이 전지캔과 함께 가스켓이 클림핑되면 비딩부에 가스켓의 일부가 걸쳐지고 나머지 일부가 캔 안쪽 방향으로 나오게 되는데, 이때 가스켓이 중력 방향으로 소정의 각도를 갖도록 절곡되면서 가스켓의 계단부 또는 경사부가 형성될 수 있다. 또는 CID의 지지부(448a)가 안정적으로 안치될 수 있도록 적절한 형상을 갖는 계단부를 형성할 수 있다.
한편, 상기 경사부에 CID 지지부가 안치되고, 이것이 클림핑되는 과정에서 상기 CID 지지부와 가스켓 사이에 압력이 가해지면 가스켓의 일부가 밀리면서 자연스럽게 계단부가 형성될 수도 있다. 만약, 클림핑 과정에서 CID 지지부와 밀봉용 가스켓(510a) 간에 압력이 가해지지 않는 경우에는, 상기 CID 지지부는 경사부에 안치된 상태로 놓이게 될 수 있다.
전술한 방법 이외에, 밀봉용 가스켓(510a)에 기설정된 경사부나 계단부를 형성하는 방법을 사용할 수 있음은 물론이다. 즉, 밀봉용 가스켓(510a)에 특별한 공정을 더하여 인위적으로 홈을 파는 형식으로 계단부를 형성할 수 있다.
이러한 방식으로 상방 및 하방에서 CID를 고정시키게 되면, 낙하 등의 원인에 의한 전지의 충격시에도 CID가 보다 견고하게 지지될 수 있는 이점이 있다. 다시 말하여, 종래 전지 구조는 단순히 CID가 안전밴트에 용접된 상태로 고정될 뿐이나 본 발명의 캡 어셈블리는 CID가 안전밴트와 밀봉용 가스켓에 의해 상방 하방에서 지지되어 고정되므로 전지의 충격시 안전성이 더 높다. 특히 전지에 가하여진 충격으로 인해 CID와 안전밴트의 접합 부위가 떨어져 버린 경우에도 CID가 안전밴트와 밀착되어 견고하게 고정되어 있으므로 안전성이 종래의 그것에 비해 현저히 높다.
본 발명에 있어서, 상기 안전밴트의 만입부와 상기 CID의 중앙부의 접합 강도는 상기 안전밴트 및 상기 CID에 형성된 모든 노치들 각각의 파단강도보다 큰 것이어야 한다. 왜냐하면, 상기 안전밴트의 만입부와 상기 CID 중앙부의 접합은 적어도 안전밴트의 노치가 파단되어 개방되기 전까지는 절대로 분리되어서는 안되기 때문이다. 만약, 안전밴트의 노치가 파단되기 이전에 상기 접합이 떨어지면 CID의 전류차단효과가 발생하지 않을 우려가 있다. 따라서, 상기 안전밴트 만입부와 상기 CID 중앙부의 접합강도는 강하면 강할수록 좋고, 그 상한이 특별히 제한되지는 않는다.
본 발명에 있어서, 상기 탑캡에 구비되는 가스배출공과 상기 CID에 구비되는 가스배출공은 축 방향 관점에서 동일한 위치에 구비되는 것이 바람직하다. 가스 배출공의 위치가 동일하면 가스의 배출 경로가 직선으로 형성되므로 가스 배출 효율이 높아지므로 바람직하다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 안전밴트는 상기 CID 고정부가 형성된 동심원과 금속 원판의 외주 사이의 동심원상에 하면 노치가 더 형성될 수 있다. 바람직한 일 구현예에 따르면, 상기 하면 노치는 안전밴트의 하면에 형성되는 것으로서 노치 개방부가 캡 어셈블리의 하방을 향하며, CID 가스켓과 대면하도록 형성된다. 또한, 본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 CID 가스켓은 상기 안전밴트가 안치되는 안전밴트 대면부 표면에 요철이 더 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 구체적인 일 실시양태에 따르면 본 발명의 캡 어셈블리는 상기하면 노치와 상기 요철이 모두 형성될 수 있으며, 상기 요철은 상기 하면 노치의 개방부와 대면하도록 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 탑캡 및 상기 안전밴트 사이에 PTC 소자(미도시)를 더 포함할 수도 있다. 통상적으로는 탑갭과 안전밴트 사이에 PTC 소자를 개재하지만, 반드시 PTC 소자를 개재하지 않아도 되는 구조도 있다. PTC 소자 (positive temperature coefficient element)는 전지 내부의 온도 상승시 저항이 크게 증가하여 전류를 차단하는 부재로서, 당해 기술분야에 널리 알려진 통상적인 소자인 바, 이에 대한 더 이상의 설명은 생략한다. 물론, 본 발명에 있어서, 상기 PTC 소자는 종래의 것을 제한없이 사용할 수 있다.
이하, 본 발명의 하나의 실시예를 도면을 참조하여 본 발명의 더욱 상세히 설명한다. 상기 실시예는 발명의 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범위를 그것에 의해 한정하려는 것은 아니다.
도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 캡 어셈블리 구조가 도시되어 있다. 도 2를 참조하면, 캡 어셈블리(400a)는 캔(200a)의 상부 비딩부에 장착되는 밀봉용 가스켓(500a)과 이의 내부에 상단 캡(410a), 내부 압력 강하용 안전밴트(420a), 및 CID(440a)가 밀착되어 있는 구조로 이루어져 있다. 상기 안전밴트(420a)와 CID(440a) 사이에는 CID 가스켓(510a)이 개재되어 안전밴트(420a)와 CID(440a)가 전기적으로 절연상태를 유지할 수 있다. 원통형 이차전지(100a)는 캔(200a)의 내부에 전극조립체(미도시)를 삽입하고, 여기에 전해액을 주입하며, 캔(200a)의 개방 상단에 캡 어셈블리(400a)를 장착함으로써 제조될 수 있다.
도 3에는 본 발명 캡 어셈블리의 하나의 구성인 탑캡(410a)을 분리 도시하였다. 탑캡(410a)은 중앙이 상향 돌출되어 있어서 외부 회로와의 접속에 의한 양극 단자로서의 역할을 수행하고, 돌출된 주변을 따라 캔 내부의 압축 가스가 배출될 수 있는 가스배출공(412a)이 다수 개 형성되어 있다.
도 4에는 본 발명 캡 어셈블리의 하나의 구성인 안전밴트(420a)를 분리 도시하였다. 안전밴트(420a)는 전류가 통하는 원판형의 박막 구조물로서, 중앙을 중심으로 한 제1 동심원상에 노치(422a)가 형성되어 있고, 중앙은 함몰되어 만입부(421a)를 형성하고 있다. 상기 만입부(421a)는 하단에 위치하는 CID(440a)의 중앙부(444a)와 접합된다. 본 발명에서는 상기 안전밴트(420a)가 하나의 동심원상에 폐곡선형상의 노치를 구비하고 있는 것으로 도시되어 있지만 상기 노치는 적절한 수와 형상으로 조절될 수 있음은 물론이다. 예를 들어 상기 노치(422a)가 형성된 제1 동심원의 내측이나 외측에 이와 동일한 중심을 갖는 가상의 제2 동심원상에 폐곡선 형태 또는 개곡선 형태의 노치가 추가적으로 형성될 수 있다. 이처럼 둘 이상의 노치가 형성되는 경우에는 전지의 내부압력에 의해 하나의 노치가 파단될 때, 만입부(421a)가 안전밴트(420a)로부터 완전히 이탈되는 것을 막을 수 있다. 상기 만입부(421a)가 완전히 이탈되면 전지 내에서 자유로이 돌아다니며 단락을 단락을 일으킬 소지가 발생하기 때문이다. 이때 하나의 노치(제1 노치)를 다른 노치(제2 노치)에 비해 더 깊게 형성시켜 제1 노치의 결합력을 다른 노치의 결합력보다 작게 만들 수 있다.
여기에서 상기 제1 및 제2 노치는 안전밴트(420a)의 상면에 형성되는 것으로서 노치의 개방부가 캡 어셈블리(400a)의 상방을 향하도록 형성된다.
캔(200a) 내부압력이 임계 압력 이상으로 상승하게 되면, 안전밴트(420a)에 형성된 노치(422a)가 파열되면서 안전밴트가 상방향으로 변형된다. 이때, 만입부(421a)가 상방향으로 들어올려지고, 이 때 하단에 접합되어 있는 CID 중앙부(444a)가 CID(440a) 본체로부터 분리되어 추가적인 전류를 차단하여 가스발생을 억제한다. 발생된 가스는 탑캡(410a)의 가스배출공(412a)을 통해 빠져나가게 만들어 전지의 안전성을 담보한다.
안전밴트(420a)의 노치가 파열되면서 안전밴트(420a)의 만입부(421a)와 CID의 중앙부(444a)가 분리되면 가스의 흐름에 따라 CID(440a)가 위치를 이탈할 우려가 있다. 본 발명에 따른 캡 어셈블리 중 상기 안전밴트(420a)는 CID(440a)의 위치를 고정시키는 CID 고정부(423a)를 구비하고 있어 안전밴트의 만입부(421a)와 CID의 중앙부(444a)가 분리되더라도 CID 고정부(423a)가 CID(440a)의 외주 부분을 하방 지지하고 있어 CID의 이탈이 방지된다. 바람직한 일 실시양태에 따르면 상기 CID 고정부(423a)의 돌출된 하면은 CID 필터부의 상면을 하방 가압하도록 설치되며, CID 고정부의 측면부는 CID 필터부와 CID 지지부의 단차부 측면을 측면 가압하도록 설치되는 것이다. 이때 하방 돌출된 상기 CID 고정부(423a)의 깊이와 형상은 CID 필터부(446a)와 CID 지지부(448a)의 단차의 높이 및 단차의 형상과 대응하도록 형성하여 CID(440a) 및 CID 고정부(423a)가 서로 이격되지 않고 맞닿을 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 구체적인 일 실시양태에 따르면 상기 CID 고정부(423a)와 CID(440a)사이에는 CID 가스켓(510a)이 더 구비되어 CID(440a)와 안전밴트(420a)가 전기적으로 절연된다. 상기 CID 가스켓은 소정의 폭을 갖는 환형(環形, circular ring)으로 CID(440a)의 CID 필터(446a)와 CID 지지부(448a)의 단차 형상에 대응하도록 CID 가스켓(510a)의 외측 원주 부분에 계단부를 형성하고 상기 계단부의 형상에 대응하도록 CID 고정부(423a)를 형성하여 CID, CID 가스켓 및 CID 고정부가 서로 이격되는 부분이 없이 접하여 지지되도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 구체적인 일 실시양태에 따르면 상기 CID 가스켓(510a)은 환의 내측 원주를 둘러 상방으로 돌출부가 형성되어 있을 수 있다. 이 경우 본 발명에 따른 캡 어셈블리는 상기 CID 가스켓의 계단부와 돌출부 사이에 CID 지지부가 이격없이 안치되도록 배치될 수 있다. 도 10a 및 도 10b는 CID 가스켓의 환의 내측 원주 부분에 상방으로 돌출된 돌출부가 형성된 것을 개략적으로 도시한 것이다. 이를 참조하면, CID 가스켓에서 돌출부와 계단부를 측벽으로 하며 돌출부와 계단부 사이의 이격 거리에 상당하는 폭(w1)을 갖는 홈이 형성되며 상기 홈에 안전밴트의 CID 지지부가 안치된다. 본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 홈의 측벽과 CID 지지부는 이격없이 밀착되록 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 구체적인 일 실시양태에 따르면 상기 CID는 밀봉용 가스켓(500a)의 계단부에 안치되고 상기 밀봉용 가스켓 계단부에 의해 상방으로 지지되므로 CID의 위치가 견고하게 고정되어 가스의 이동에 의해서도 CID의 이탈이나 유동이 방지될 수 있다.
본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 안전밴트(420a)는 탑캡(410a)의 외주 부분을 감싸도록 안전밴트(420a)의 외부 부분이 내측으로 절곡되어 '⊂' 자 형상을 갖도록 절곡될 수 있다. 안전밴트의 외주 부분이 상기와 같이 절곡되어 탑캡(410a) 상면을 일부 감싸게 되어 전지 외부로 누출되는 경로가 연장되는 효과가 있다. 따라서 가스 발생 등 전지의 내부의 압력이 상승하는 경우에도 전해액 누출이 방지되는 효과를 가져올 수 있다.
도 5에는 본 발명 캡 어셈블리의 하나의 구성인 CID(440a)를 분리 도시하였다. CID(440a)는 도전성 원형 판재의 부재로서, 전지 내부의 가스를 방출함과 동시에 전류를 차단하는 역할을 하며, 안전밴트(420a)의 하방에 설치되어 있다.
CID(440a)는 금속원판으로 이루어지고, 가스 배출공(442a)과 중앙에 상기 안전밴트 만입부(421a)와 접합되어 있는 중앙부(444a)가 구비되어 있으며, 상기 중앙부를 중심으로 한 동심원 상에 노치(443a)가 형성되어 있는 필터부(446a), 및 상기 필터부의 직경 이상의 외경을 가지고 상기 필터부 상부에 고리형으로 구비되는 지지부(448a)가 일체로 형성되어 있다. 즉, CID(440a)는 아래쪽 원판부분인 필터부(446a)와, 이보다 외경이 크게 상단에 구비되는 지지부(448a)로 구성되어 있다.
전지 내부에의 압력 상승으로 인해 가압 가스가 안전밴트(420a)에 가해질 때, 안전 밴트 만입부(421a)가 들어올려지면서 만입부(421a)에 용접되어 있는 중앙부(444a)는 노치(443a)가 절취되면서 필터부(446a)로부터 분리된다.
도 6에는 본 발명의 캡 어셈블리(400a)의 분해 사시도를 도시하였다. 도 6에 나타낸 바와 같이 본 발명의 캡 어셈블리(400a)는 CID에 CID 가스켓(510a)를 개재하고 안전밴트를 그 위에 안치시키고 그 상단에 탑캡을 적층한 적층체의 외주면을 가스켓으로 감싸는 방식으로 제작될 수 있다.
도 6을 참조하면 탑캡(410a) 및 안전밴트(420a)가 상호 밀착되고 이를 가스켓(500a)으로 감싸서 고정되어 있다는 점에서는 종래 캡 어셈블리 구조와 유사한 점이 있으나, 상기 안전밴트(420a)에 하방으로 함몰되어 돌출된 CID 지지부(423a)가 CID 가스켓(510a)과 CID(440a)를 하방으로 밀착 지지하여 CID가 견고하게 고정된다는 점에 차이가 있다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시양태에 따른 캡 어셈블리를 도시한 것이다.
도 7을 참조하면, 상기 안전밴트는 CID 고정부와 금속 원판의 외주 사이의 동심원상에 하면 노치가 더 구비되어 있다. 바람직하게는 상기 하면 노치는 안전밴트의 하면 부분에 형성되어 노치의 개방부가 CID 가스켓을 대향하도록 형성된다. 상기 제2 노치의 단면 형상은 삼각형, 사각형, 반원형 등으로 형성될 수 있으나 이에 특별히 한정되는 것은 아니다.
도 8은 본 발명의 구체적인 일 실시양태에 따른 캡 어셈블리를 도시한 것이다. 이를 참조하면, CID 가스켓은 상기 안전밴트가 안치되는 안전밴트 대면부 표면에 요철이 형성되며, 상기 요철은 상기 하면 노치의 개방부와 대면하도록 구비된다.
본 발명의 원통형 이차전지는 상기한 본 발명의 캡 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 한다. 캡 어셈블리를 제외한 원통형 이차전지에 대한 나머지 구성에 대해서는 종래의 기술 및 구성을 제한 없이 사용 할 수 있고, 이에 대한 내용은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 널리 알려져 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
실시예
1. 전지의 제조
공칭전압 3.58V, 용량이 3000mAh인 리튬이온 이차 전지용 전극 조립체를 준비하였다. 상기 전극 조립체에서 음극은 탄소재를 사용하였으며, 양극은 리튬망간산화물을 사용하였다. 상기 제조된 전극 조립체를 원통형 알루미늄 전지캔에 장입하고 전해액을 주입한 후 준비된 비교예 및 실시예에 따른 캡 어셈블리를 이용하여 상기 전지캔의 상단을 밀봉하였다. 상기 전해액은 에틸렌카보네이트와 에틸렌프로피오네이트를 7:3의 부피비로 혼합한 것이며, LiPF6가 1몰 농도로 포함된 것이다.
사용된 캡 어셈블리는, 비교예의 경우에는 안전밴트에 CID 지지부가 없는 것으로서, 캡 어센블리의 단면이 도 1에 상당하는 것을 사용하였으며, 실시예 1 및 2는 안전밴트에 CID 지지부가 각각 1개 및 2개 있는 것으로서 캡 어센블리의 단면이 각각 도 2 및 도 9에 상당하였다.
2. 동작 압력
산포의
측정
상기 비교예 1, 실시예 1 및 2에서 제조된 전지를 전지내압의 변화를 모니터링하면서 공칭전압의 범위에서 CID가 활성화 될 때까지 1C로 충방전을 지속하였다.
비교예 및 실시예에서 사용된 캡 어셈블리의 기설정된 동작 압력을 100%으로 하고, 이를 각 비교예와 실시예에 따른 전지에 실제 적용하였을 때 나타난 동작 압력 저하량을 측정하였으며, 이를 하기 표 1에 정리하였다.
| 실제 동작 압력 | 동작 압력 저하량 | |
| 비교예 | 87.5% | 12.5% |
| 실시예 1 | 94.4% | 5.6% |
| 실시예 2 | 97.2% | 2.8% |
[부호의 설명]
100, 100a, 100b, 100c, 100d, 100e... 원통형 이차전지
400, 400a, 400b, 400c, 400d, 400e... 캡 어셈블리
410a, 410b, 410c, 410d, 410e... 탑캡
420a, 420b, 420c, 420d, 420e... 안전밴트
440a, 440b, 440c, 440d, 440e... CID
200, 200a, 200b, 200c, 200d, 200e ... 전지캔
412a, 412b, 412c, 412d, 412e... 가스배출공
500a, 500b, 500c, 500d, 500e... 밀봉용 가스켓
510a, 510b, 510c, 510d, 510e... CID 가스켓
421a, 421b, 421c, 421d, 421e... 만입부
422a, 422b, 422c, 422d, 422e... 노치
423a, 423b, 423c, 423d, 423e... CID 고정부
444a, 444b, 444c, 444d, 444e... CID 중앙부
443a, 443b, 443c, 443d, 443e... 노치
448a, 448b, 448c, 448d, 448e... 지지부
446a, 446b, 446c, 446d, 446e... 필터부
442a, 442b, 442c, 442d, 442e...가스배출공
Claims (15)
- 금속 원판으로 이루어지고, 중앙에 만입부가 구비되어 있으며, 상기 만입부를 중심으로 동심원상에 하나 이상의 노치가 형성되어 있는 안전밴트; 및 금속 원판으로 이루어지고, 가스 배출공 및 중앙에 상기 안전밴트 돌출부와 접합되어 있는 중앙부가 구비되어 있으며, 상기 중앙부를 중심으로 한 동심원상에 노치가 형성되어 있는 필터부, 및 상기 필터부의 직경 이상의 외경을 가지고 상기 필터부 상부에 고리형으로 구비되는 지지부가 단차를 형성하며 일체로 형성되어 있는 CID; 및
상기 안전밴트와 CID 사이에 배치되어 안전밴트와 CID를 절연하는 CID 가스켓;을 포함하며,
여기에서, 상기 안전밴트는 노치가 형성된 동심원과 금속 원판의 외주 사이의 동심원상에 하방으로 돌출된 CID 고정부가 형성되어 있고 상기 CID 고정부가 상기 CID를 직접 또는 간접적으로 하방 지지하는 것인, 고정식 CID를 구비한 캡 어셈블리.
- 제1항에 있어서,
상기 안전밴트는 하방으로 돌출된 CID 고정부가 적어도 둘 이상 형성되어 있는 것인, 고정식 CID를 구비한 캡 어셈블리.
- 제1항에 있어서,
가스 배출공이 구비되고 돌출 단자가 형성된 탑캡; 및
경사부 또는 계단부가 형성되어 있고, 상기 안전밴트, CID, CID 가스켓 및 탑캡을 포함하는 캡 어셈블리 소자들의 외주면을 감싸서 밀봉하는 가스켓을 포함하는 캡 어셈블리.
- 제1항에 있어서,
상기 안전밴트의 중앙부와 상기 CID의 돌출부의 접합 강도는 상기 안전밴트와 상기 CID에 형성된 모든 노치들 각각의 파단 강도보다 큰 것인 캡 어셈블리.
- 제1항에 있어서,
상기 CID 가스켓은 환형(環形)이고, 외측 원주(圓周) 부분에 계단부가 형성되며 상기 계단부는 CID 필터부 및 CID 지지부의 단차에 대응하며, 상기 계단부가 상기 CID의 단차 부분에 안치되는 것인, 캡 어셈블리.
- 제5항에 있어서,
상기 CID 가스켓은 환(環)의 내측 원주를 둘러 상방으로 돌출부가 형성되어 있으며, 상기 계단부와 상기 돌출부 사이에 CID 지지부가 안치되는 것인, 캡 어셈블리.
- 제1항에 있어서,
상기 안전밴트의 CID 고정부가 CID 가스켓의 상면을 하방 지지 함으로써 CID가 고정되는 것인, 캡 어셈블리.
- 제1항에 있어서,
안전밴트의 CID 고정부가 CID 가스켓의 상면을 하방 지지하고, CID 지지부가 상기 가스켓의 경사부 또는 계단부에 안치되어 가스켓에 의해 CID가 상방 지지됨으로써 CID가 고정되는 것인, 캡 어셈블리.
- 제2항에 있어서,
상기 탑캡에 구비되는 가스배출공과 CID에 구비되는 가스 배출공은 축 방향 관점에서 동일한 위치에 구비되는 것인, 캡 어셈블리.
- 제1항에 있어서,
탑캡과 상기 안전밴트 사이에 PTC 소자를 더 포함하는 것인, 캡 어셈블리.
- 제1항에 있어서,
상기 CID 지지부가 가스켓의 경사부 또는 계단부에 안치됨으로써 전해액 누액이 방지되는 것인, 캡 어셈블리.
- 제1항에 있어서,
상기 안전밴트는 상기 CID 고정부가 형성된 동심원과 금속 원판의 외주 사이의 동심원상에 하면 노치가 더 형성된 것인, 캡 어셈블리.
- 제1항에 있어서,
상기 CID 가스켓은 상기 안전밴트가 안치되는 안전밴트 대면부 표면에 요철이 형성되어 있는 것인, 캡 어셈블리.
- 제1항에 있어서,
상기 안전밴트는 상기 CID 고정부가 형성된 동심원과 금속 원판의 외주 사이의 동심원상에 하면 노치가 더 형성되며, 상기 CID 가스켓은 상기 안전밴트가 안치되는 안전밴트 대면부의 표면에 요철이 형성되어 있고, 여기에서, 상기 요철은 상기 하면 노치와 접하도록 형성되는 것인, 캡 어셈블리.
- 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 캡 어셈블리를 포함하는 원통형 이차 전지.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019132287A1 (ko) | 2017-12-26 | 2019-07-04 | 주식회사 엘지화학 | 압력 센서가 내장된 원통형 전지 및 원통형 전지 내부 압력 측정 방법 |
| WO2022092566A1 (ko) * | 2020-10-26 | 2022-05-05 | 삼성에스디아이(주) | 이차 전지 |
Families Citing this family (10)
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|---|---|---|---|---|
| EP3525262B1 (en) * | 2016-12-16 | 2023-06-14 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Secondary battery, battery pack, electric vehicle, power storage system, power tool, and electronic apparatus |
| US10938071B2 (en) * | 2017-09-29 | 2021-03-02 | Apple Inc. | Battery can feedthrough with integrated vent |
| KR102275779B1 (ko) * | 2017-11-17 | 2021-07-13 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 이차전지 |
| US11367923B2 (en) * | 2017-12-14 | 2022-06-21 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Cylindrical secondary battery |
| KR20200129488A (ko) * | 2019-05-08 | 2020-11-18 | 주식회사 엘지화학 | 전지케이스의 부식을 방지하는 원통형 전지용 가스켓 및 이를 포함하는 원통형 전지 |
| KR102610593B1 (ko) * | 2019-06-18 | 2023-12-07 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 홈이 형성된 가스켓을 포함하는 원통형 이차전지 |
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| CN110429214B (zh) * | 2019-08-07 | 2021-12-07 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 二次电池的盖组件及二次电池 |
| KR20210100492A (ko) * | 2020-02-06 | 2021-08-17 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 이차전지 제조방법 및 그를 포함하는 전지팩 제조방법 |
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|---|---|---|---|---|
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| KR101073891B1 (ko) * | 2008-09-18 | 2011-10-17 | 김재봉 | 원통형 이차전지 |
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| CN201667353U (zh) * | 2009-10-13 | 2010-12-08 | 东莞新能源科技有限公司 | 电池组合盖帽 |
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| KR101184970B1 (ko) * | 2009-10-13 | 2012-10-02 | 주식회사 엘지화학 | 가스켓 처짐이 방지된 캡 어셈블리, 및 이를 구비하는 원통형 이차전지 |
| CN101916833A (zh) * | 2010-08-20 | 2010-12-15 | 芜湖根源科技有限公司 | 一种锂电池防爆盖帽 |
| US8501333B2 (en) | 2010-10-21 | 2013-08-06 | Lg Chem, Ltd. | Cap assembly and secondary battery using the same |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019132287A1 (ko) | 2017-12-26 | 2019-07-04 | 주식회사 엘지화학 | 압력 센서가 내장된 원통형 전지 및 원통형 전지 내부 압력 측정 방법 |
| US11605842B2 (en) | 2017-12-26 | 2023-03-14 | Lg Energy Solution, Ltd. | Cylindrical battery having pressure sensor, and method for measuring internal pressure thereof |
| WO2022092566A1 (ko) * | 2020-10-26 | 2022-05-05 | 삼성에스디아이(주) | 이차 전지 |
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