KR20160150460A

KR20160150460A - 이차전지

Info

Publication number: KR20160150460A
Application number: KR1020150088487A
Authority: KR
Inventors: 안준영; 이정규; 김현진; 김학균; 서동희
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2015-06-22
Filing date: 2015-06-22
Publication date: 2016-12-30
Also published as: KR101963835B1

Abstract

본 발명은 이차전지에 관한 것으로, 전극조립체 및 전해액이 수용된 캔의 개구부를 마감하는 캡 조립체; 및 상기 캡 조립체에 형성된 전해액 주입구를 마감하되, 상기 캔 내부의 가스 압력에 따라 상기 전해액 주입구를 선택적으로 개방하여 상기 캔 내부의 가스를 외부로 방출시키는 가스 방출장치를 포함할 수 있다.

Description

이차전지{SECONDARY BATTERY}

본 발명은 이차전지에 관한 것으로서, 특히 가스 방출이 용이한 캡 조립체를 구비한 이차전지에 관한 것이다.

일반적으로 이차전지는 재충전이 가능하고 소형 및 대용량화가 가능하다는 이점으로 인하여 최근 그 개발 및 사용이 증가하고 있다.

이러한 이차전지는 원통형 이차전지, 각형 이차전지, 파우치형 이차전지 등으로 분류할 수 있다.

특허공개번호 10-2010-0092700

종래기술에 따른 이차전지는 제1 전극, 분리막 및 제2 전극을 포함하는 전극 조립체와, 상기 전극조립체와 함께 전해액이 수용되는 캔과, 상기 캔의 개구부를 마감하는 캡 어셈블리를 포함한다.

그러나 종래기술에 따른 이차전지는 충방전시 상기 전극조립체의 온도 상승과 상기 전해액의 분해 반응에 의해 가스가 발생하고, 이 가스에 의해 상기 캔 내부의 압력이 상승하면서 폭발 또는 발화되는 문제가 있었다.

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 이차전지의 충방전시 캔 내부의 압력에 따라 개폐되는 가스방출장치를 구비함으로써 캔 내부의 가스를 외부로 방출하며, 이에 이차전지의 폭발 및 발화를 방지하는 이차전지를 제공하는데 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은 전극조립체 및 전해액이 수용된 캔의 개구부를 마감하는 캡 조립체; 및 상기 캡 조립체에 형성된 전해액 주입구를 마감하되, 상기 캔 내부의 가스 압력이 상승하면, 상기 캔 내부의 가스가 외부로 방출되도록 상기 전해액 주입구를 개방하는 가스 방출장치를 포함할 수 있다.

상기 가스 방출장치는 상기 전해액 주입구를 마감하며, 내부에 이동홈이 형성되고, 저면에 상기 이동홈과 상기 캔 내부를 연결하는 개폐구가 형성되며, 상면에 상기 이동홈과 외부를 연결되는 방출구가 형성된 마감부재와; 상기 이동홈 내에 구비되고, 하강시 상기 개폐구에 삽입되어 상기 개폐구를 폐쇄하고, 상승시 상기 개폐구로부터 인출되면서 상기 개폐구를 개방하는 개폐부재; 및 상기 개폐부재에 상기 개폐구 측 방향으로의 탄성력을 제공하는 탄성부재를 포함할 수 있다.

상기 마감부재는 상단 외주면에 상기 캡 조립체의 상면에 지지되는 지지부를 포함할 수 있다.

상기 이동홈과 상기 개폐구의 중심은 동일한 선 상에 위치하며, 상기 개폐구의 내경은 상기 이동홈의 바닥면 내경 보다 작게 형성될 수 있다.

상기 개폐부재는 상기 개폐구에 삽입되는 삽입편과, 상기 이동홈의 바닥면에 지지되는 지지편을 포함하며, 상기 지지편의 직경은 상기 이동홈의 내경 보다 작게 형성될 수 있다.

상기 마감부재의 외경과 상기 전해액 주입구의 내경은 상기 캔 내부 방향으로 갈수록 점차 작아지게 형성될 수 있다.

상기 마감부재의 외주면과 상기 전해액 주입구의 내주면 사이에 마련되어, 상기 마감부재와 상기 전해액 주입구 사이 공간을 실링하는 밀폐링을 더 포함할 수 있다.

상호 밀착된 상기 마감부재와 상기 캡 조립체 사이를 용접하여 밀봉할 수 있다.

본 발명은 하기와 같은 효과가 있다.

첫째: 캡 조립체에 가스 방출장치를 구비함으로써 캔 내부의 가스를 외부로 방출할 수 있으며, 이에 이차전지의 두께 증대를 방지하고, 안전성을 높일 수 있다.

둘째: 가스 방출장치는 마감부재, 개폐부재 및 탄성부재를 포함함으로써 캔 내부의 가스 압력에 따라 자동으로 개방되기 때문에 사용의 편의성과 안전성을 높일 수 있다.

셋째: 마감부재의 상단 외주면에 지지부를 형성함으로써 마감부재와 캡 조립체의 조립성을 높일 수 있다.

넷째: 마감부재와 캡 조립체의 상호 밀착되는 밀착면을 경사면으로 형성함으로써 밀착력 증대로 인한 조립성을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 이차전지를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 이차전지의 가스 방출장치를 도시한 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 이차전지의 가스 방출장치를 도시한 부분 단면사시도.
도 4는 도 2의 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 이차전지의 작동 상태를 도시한 사시도.

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 발명에 따른 이차전지는 도 1에 도시되어 있는 것과 같이, 전극조립체(110), 전해액(미도시), 전극조립체(110) 및 전해액이 수용되는 캔(120), 캔(120)의 개구부를 밀폐되게 마감하는 캡 조립체(130)를 포함한다.

여기서 본 발명에 따른 이차전지는 충방전시 전극조립체(110)의 온도 상승과 상기 전해액의 분해 반응에 의해 가스가 발생하며, 이 가스 압력에 의해 캔(120)의 두께 증대, 폭발 및 발화가 발생할 수 있다.

이에, 본 발명에 따른 이차전지는 캔(120) 내부의 가스 압력이 상승하면 이를 외부로 방출할 수 있는 가스 방출장치(140)를 포함하며, 이 가스 방출장치(140)에 의해 이차전지의 두께 증대, 폭발 및 발화를 방지하여 안전성을 높일 수 있다.

일례로, 가스 방출장치(140)는 도 2 내지 도 4에 도시되어 있는 것과 같이, 캡 조립체(130)에 형성된 전해액 주입구(131)를 마감하되, 캔(120) 내부의 가스 압력이 상승하면 캔(120) 내부의 가스가 외부로 방출되도록 전해액 주입구(131)를 개방하는 구조를 가진다.

즉, 가스 방출장치(140)는 마감부재(141), 개폐부재(142) 및 탄성부재(143)를 포함한다.

마감부재(141)는 전해액 주입구(131)에 삽입되어 전해액 주입구(131)를 밀폐되게 마감하며, 내부에 이동홈(141a)이 형성되고, 저면에 이동홈(141a)과 캔(120) 내부를 연결하는 개폐구(141b)가 형성되며, 상면에 이동홈(141a)과 외부를 연결되는 방출구(141c)가 형성된다.

즉, 마감부재(141)는 상면에서 저면까지 연통되는 방출구(141c), 이동홈(141a) 및 개폐구(141b)를 통해 캔(120) 내부의 가스를 외부로 방출할 수 있다.

한편, 마감부재(141)는 상단 외주면에 캡 조립체(130)의 상면에 지지되는 지지부(141d)를 포함하며, 지지부(141d)를 통해 마감부재(141)와 캡 조립체(130)의 조립성을 높일 수 있고, 특히 밀착면 증대로 인해 밀폐력과 결합력을 높일 수 있다.

한편, 개폐구(141b)의 내경은 이동홈(141a)의 바닥면 내경 보다 작게 형성된다.

한편, 마감부재(141)의 외경과 전해액 주입구(131)의 내경은 캔(120) 내부 방향으로 갈수록 점차 작아지게 형성되며, 이에 마감부재(141)의 조립성, 결합력 및 밀폐력을 높일 수 있다.

한편, 마감부재(141)의 외경과 전해액 주입구(131)의 내경 사이에는 밀폐링(144)을 포함하며, 밀폐링(144)을 통해 마감부재(141)와 전해액 주입구(131) 사이의 실링성을 높일 수 있다.

개폐부재(142)는 이동홈(141a) 내에 상하로 슬라이딩 가능하게 구비되는 한편, 하강시 개폐구(141b)에 삽입되어 개폐구(141b)를 폐쇄하고, 상승시 개폐구(141b)로부터 이탈되면서 개폐구(141b)를 개방한다.

즉, 개폐부재(142)는 개폐구(141b)를 폐쇄한 상태를 유지하는 한편, 캔(120) 내부 가스 압력이 상승하면 가스 압력에 의해 상승하여 개폐구(141b)를 개방하면서 캔(120) 내부의 가스를 외부로 방출시킨다.

이와 같은 개폐부재(142)는 개폐구(141c)에 삽입되는 삽입편(142a)과, 이동홈(141a)을 따라 슬라이딩되고 이동홈(141a)의 바닥면에 지지되는 지지편(142b)을 포함한다. 여기서 지지편(142b)의 직경은 이동홈(141a)의 내경 보다 작게 형성되며, 이에 이동홈(141a)과 개폐부재(142) 사이의 공간으로 캔(120) 내부의 가스가 이동함에 따라 방출구(141b)를 통해 외부로 방출시킬 수 있다.

한편, 이동홈(141a)과 개폐구(141b)의 중심은 도 4를 참조하면, 동일한 선 상에 위치하며, 이에 이동홈(141a) 내에서 슬라이딩하는 개폐부재(142)가 안정적으로 개폐구(141b)에 삽입되고 개폐할 수 있다.

탄성부재(143)는 이동홈(141a)에 구비되고, 개폐부재(142)에 개폐구(141b) 측 방향으로의 탄성력을 제공한다. 즉, 탄성부재(143)에 의해 개폐부재(142)는 개폐구(141b)를 폐쇄한 상태를 유지한다.

한편, 상호 밀착된 마감부재(141)와 캡 조립체(130)의 저면은 용접하여 밀봉하며, 이에 마감부재(141)와 캡 조립체(130)의 결합력 및 밀폐력을 높일 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 이차전지의 작동상태를 설명한다.

먼저, 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 캔(120) 내부에 전극조립체(110)를 수용한 다음, 캔(120)의 개구부에 캡 조립체(130)를 결합한다. 그리고 캡 조립체(130)의 전해액 주입구(131)를 통해 전해액을 주입한 다음, 전해액 주입구(131)에 가스 방출장치(140)를 결합하여 전해액 주입구(131)를 밀폐함으로써 이차전지가 완성된다.

이후, 완성된 이차전지를 충방전하게 되는데, 이때 전극조립체 및 전해액에 의해 캔(120) 내부에 가스가 발생하고, 캔(120) 내부의 가스 압력이 가스 방출장치(140)를 가압함에 따라 가스 방출장치(140)가 개방되면서, 캔(120) 내부의 가스가 가스 방출장치(140)를 통해 외부로 방출된다.

더욱 상세히 설명하면, 도 5에 도시되어 있는 것과 같이, 캔(120) 내부의 가스 압력이 가스 방출장치(140)의 탄성부재(143) 탄성력 보다 커지면, 개폐부재(142)를 상승시키게 되며, 이에 개폐구(141b)가 개방되면서 캔(120) 내부의 가스가 개폐구(141b), 이동홈(141a) 및 방출구(141c)를 통해 외부로 방출된다.

따라서 본 발명에 따른 이차전지는 캔(120) 내부의 가스 압력이 상승하더라도 가스 방출장치(140)를 통해 가스를 신속하게 외부로 방출할 수 있으며, 이에 이차전지의 두께 증대를 방지하고, 폭발 및 발화를 안전사고 발생을 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
120: 캔
130: 캡 조립체
131: 전해액 주입구
140: 가스 방출장치
141: 마감부재
142: 개폐부재
143: 탄성부재

Claims

전극조립체 및 전해액이 수용된 캔의 개구부를 마감하는 캡 조립체; 및
상기 캡 조립체에 형성된 전해액 주입구를 마감하되, 상기 캔 내부의 가스 압력이 상승하면, 상기 캔 내부의 가스가 외부로 방출되도록 상기 전해액 주입구를 개방하는 가스 방출장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
청구항 1에 있어서, 상기 가스 방출장치는
상기 전해액 주입구를 마감하며, 내부에 이동홈이 형성되고, 저면에 상기 이동홈과 상기 캔 내부를 연결하는 개폐구가 형성되며, 상면에 상기 이동홈과 외부를 연결되는 방출구가 형성된 마감부재와;
상기 이동홈 내에 구비되고, 하강시 상기 개폐구에 삽입되어 상기 개폐구를 폐쇄하고, 상승시 상기 개폐구로부터 인출되면서 상기 개폐구를 개방하는 개폐부재; 및
상기 개폐부재에 상기 개폐구 측 방향으로의 탄성력을 제공하는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
상기 마감부재는 상단 외주면에 상기 캡 조립체의 상면에 지지되는 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
청구항 2에 있어서,
상기 이동홈과 상기 개폐구의 중심은 동일한 선 상에 위치하며,
상기 개폐구의 내경은 상기 이동홈의 바닥면 내경 보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
청구항 4에 있어서,
상기 개폐부재는 상기 개폐구에 삽입되는 삽입편과, 상기 이동홈의 바닥면에 지지되는 지지편을 포함하며,
상기 지지편의 직경은 상기 이동홈의 내경 보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
청구항 3에 있어서,
상기 마감부재의 외경과 상기 전해액 주입구의 내경은 상기 캔 내부 방향으로 갈수록 점차 작아지게 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
청구항 2에 있어서,
상기 마감부재의 외주면과 상기 전해액 주입구의 내주면 사이에 마련되어, 상기 마감부재와 상기 전해액 주입구 사이 공간을 실링하는 밀폐링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
청구항 2에 있어서,
상호 밀착된 상기 마감부재와 상기 캡 조립체 사이를 용접하여 밀봉하는 것을 특징으로 하는 이차전지.