KR20180026223A - Rechargeable battery - Google Patents

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Abstract

An embodiment of the present invention provides a rechargeable battery for improving safety by preventing clogging of a vent hole by an insulating plate despite the high temperature generated in the event of an internal short-circuit. The rechargeable battery comprises: an electrode assembly formed by disposing first and second electrodes on both sides of a separator; a case housing the electrode assembly; a cap plate coupled to an opening of the case and having the vent hole in which a vent plate is installed; an electrode terminal electrically connected to the electrode assembly and provided in a terminal hole provided in the cap plate; and an insulating plate disposed between the electrode assembly and the cap plate. In addition, the insulating plate forms a vent area inside the vent hole with holes having an area smaller than the area of the vent hole.

Description

이차 전지 {RECHARGEABLE BATTERY}[0002] RECHARGEABLE BATTERY [0003]

본 기재는 케이스와 캡 플레이트로 설정되는 내부 공간에 전극 조립체를 내장하고, 전극 조립체와 캡 플레이트 사이에 절연 플레이트를 구비하는 이차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery having an electrode assembly in an inner space defined by a case and a cap plate, and an insulating plate between the electrode assembly and the cap plate.

이차 전지(rechargeable battery)는 일차 전지와 달리 충전 및 방전을 반복적으로 수행하는 전지이다. 소용량의 이차 전지는 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같이 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 대용량 이차 전지는 하이브리드 자동차 및 전기 자동차의 모터 구동용 전원으로 사용될 수 있다.A rechargeable battery is a battery which repeatedly performs charging and discharging unlike a primary battery. A small secondary battery is used in portable electronic equipment such as a mobile phone, a notebook computer, and a camcorder, and a large secondary battery can be used as a motor driving power source for hybrid vehicles and electric vehicles.

예를 들면, 이차 전지는 충전 및 방전 작용하는 전극 조립체, 전극 조립체와 전해액을 수용하는 케이스, 케이스의 개구에 결합되는 캡 플레이트, 전극 조립체와 캡 플레이트 사이에 구비되는 절연 플레이트, 및 캡 플레이트에 설치되고 절연 플레이트를 경유하여 전극 조립체에 전기적으로 연결되는 전극단자를 포함한다.For example, the secondary battery includes an electrode assembly for charging and discharging, a case for accommodating the electrode assembly and the electrolyte, a cap plate coupled to the opening of the case, an insulating plate provided between the electrode assembly and the cap plate, And an electrode terminal electrically connected to the electrode assembly via an insulating plate.

캡 플레이트는 전극단자의 설치를 위한 단자홀, 전해액 주입을 위한 전해액 주입구, 및 내부 압력을 배출하는 벤트 홀을 구비한다. 벤트 홀에는 벤트 플레이트가 설치되어 벤트 홀을 폐쇄하고 있다. 내부 압력이 설정압에 이르게 되면, 벤트 플레이트가 노치에서 절개되면서 벤트 홀을 개방하여 내부 압력이 낮아진다.The cap plate has a terminal hole for installing the electrode terminal, an electrolyte injection hole for injecting the electrolyte, and a vent hole for discharging the internal pressure. A vent plate is installed in the vent hole to close the vent hole. When the internal pressure reaches the set pressure, the vent plate is incised in the notch and opens the vent hole to reduce the internal pressure.

도전 부재가 이차 전지를 관통하게 되면, 이차 전지의 내부에서 강한 내부 단락(short circuit)이 발생된다. 따라서 내부 온도가 급격히 상응하면서 가스가 발생된다. 내부 압력이 벤트 플레이트를 절개하므로 활물질 및 전해액을 포함한 다량의 가스가 절연 플레이트 및 벤트 홀을 경유하여 외부로 분출된다. 내부의 온도 및 압력이 낮아지면서, 이차 전지의 폭발이 방지된다.When the conductive member passes through the secondary battery, a strong internal short circuit is generated inside the secondary battery. Therefore, the gas is generated while the internal temperature rapidly corresponds. Since the inner pressure cuts the vent plate, a large amount of gas including the active material and the electrolyte is ejected to the outside via the insulating plate and the vent hole. As the temperature and pressure inside are lowered, explosion of the secondary battery is prevented.

이와 같은 이차 전지는 내부 단락 시, 내압 및 가스의 배출을 고려하고 있지만, 도전 부재의 관통시, 고온에 의하여 절연 플레이트가 녹아서 벤트 홀을 막고, 이에 따라 전지의 안전성이 저하되는 것을 고려하지 못하고 있다.Although such a secondary battery considers internal pressure and discharge of gas during an internal short circuit, it is not considered that the insulation plate melts due to the high temperature when the conductive member penetrates, thereby blocking the vent hole, thereby lowering the safety of the battery .

이와 같은 이차 전지의 셀들을 포함하는 이차 전지 모듈에서, 관통된 첫 번째 셀에서 벤트 홀이 막힘에 따라 셀의 내부에 열이 축적되어 이웃하는 셀로 전달된다.In the secondary battery module including the cells of the secondary battery, as the vent hole is blocked in the first cell penetrated, heat is accumulated in the cell and transferred to the neighboring cell.

전달되는 열에 고온으로 노출되는 이웃 셀들은 내부 압력에 의하여 2차로 연쇄 발화될 수 있다. 즉 첫 번째 셀에서 축적된 열은 모듈 전체의 발화로 이어질 수 있다.Neighboring cells exposed to high temperatures in the transmitted heat can be secondary fired by internal pressure. That is, the accumulated heat in the first cell may lead to the ignition of the entire module.

본 발명의 일 실시예는 내부 단락시 발생되는 고온에도 불구하고, 절연 플레이트에 의한 벤트 홀의 막힘을 방지하여 안전성을 향상시키는 이차 전지를 제공하는 것이다.An embodiment of the present invention provides a secondary battery that improves safety by preventing clogging of a vent hole by an insulating plate despite a high temperature generated during an internal short circuit.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는, 제1전극과 제2전극을 세퍼레이터의 양측에 배치하여 형성되는 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 내장하는 케이스, 상기 케이스의 개구에 결합되고 벤트 플레이트가 설치되는 벤트 홀을 구비하는 캡 플레이트, 상기 전극 조립체에 전기적으로 연결되고 상기 캡 플레이트에 구비되는 단자홀에 설치되는 전극단자, 및 상기 전극 조립체와 상기 캡 플레이트 사이에 배치되는 절연 플레이트를 포함하고, 상기 절연 플레이트는 상기 벤트 홀의 내측에 상기 벤트 홀의 면적보다 작은 면적의 홀들로 벤트 영역을 형성한다.A secondary battery according to an embodiment of the present invention includes an electrode assembly formed by disposing a first electrode and a second electrode on both sides of a separator, a case including the electrode assembly, a vent hole And an insulating plate disposed between the electrode assembly and the cap plate, the cap plate having a vent hole formed therein, the electrode plate being electrically connected to the electrode assembly and provided in a terminal hole provided in the cap plate, The insulating plate forms a vent area inside the vent hole with holes having an area smaller than the area of the vent hole.

상기 절연 플레이트는 폴리페닐렌 설파이드(PPS: poly phenylene sulfide)로 형성될 수 있다.The insulating plate may be formed of polyphenylene sulfide (PPS).

상기 벤트 영역의 면적은 상기 벤트 홀의 면적보다 크게 형성될 수 있다.The area of the vent area may be larger than the area of the vent hole.

상기 벤트 영역은 상기 홀들을 격자 모양으로 형성할 수 있다.The vent areas may be formed in a grid shape.

상기 절연 플레이트는 상기 캡 플레이트에 지지되도록 상기 캡 플레이트의 길이 방향 양측에서 상기 캡 플레이트를 향하여 제1높이로 돌출되는 제1돌출부들을 포함할 수 있다.The insulating plate may include first protrusions protruding from the both sides of the cap plate toward the cap plate at a first height so as to be supported by the cap plate.

상기 절연 플레이트는 상기 제1돌출부들 사이의 상기 벤트 영역에서 상기 제1높이보다 낮은 제2높이로 돌출되어 상기 홀들을 형성하는 제2돌출부를 포함할 수 있다.The insulating plate may include a second protrusion protruding from the vent area between the first protrusions to a second height lower than the first height to form the holes.

상기 제2돌출부는 상기 캡 플레이트와 설정된 간격으로 이격될 수 있다.The second protrusion may be spaced apart from the cap plate by a predetermined distance.

이와 같이 본 발명의 일 실시예는 전극 조립체와 캡 플레이트 사이에 배치되는 절연 플레이트에 벤트 홀의 면적보다 작은 면적의 홀들로 벤트 영역을 형성하므로 내부 단락시 발생되는 고온에도 불구하고, 고온의 기체를 벤트 영역의 홀들로 배출하면서 또한 전극 조립체로부터 분리된 부재들(예를 들면, 찢어진 세퍼레이터)을 절연 플레이트의 내측인 벤트 영역에서 잡아 둘 수 있다.As described above, according to one embodiment of the present invention, since the vent area is formed in the insulating plate disposed between the electrode assembly and the cap plate with the area smaller than the area of the vent hole, the high- (E.g., a torn separator) that is separated from the electrode assembly while it is being discharged into the holes of the area can be held in the vent area inside the insulation plate.

즉, 절연 플레이트에서 벤트 영역이 개방된 상태를 유지하면서 전극 조립체로부터 분리된 부재들(예를 들면, 찢어진 세퍼레이터)이 벤트 영역에 잡힌 상태를 유지하므로 캡 플레이트에서 벤트 홀이 개방된 상태를 유지할 수 있다.That is, the vent holes are kept open in the cap plate because the members (for example, torn separators) separated from the electrode assembly are held in the vent area while the vent area is kept open in the insulating plate have.

따라서 전극 조립체로부터 분리된 부재들(예를 들면, 찢어진 세퍼레이터)이 벤트 홀을 통하여 외부로 분출되지 않을 수 있고, 모듈 상태에서도 내부 단락 시 이웃 셀로 발화의 전파가 방지될 수 있다. 즉 도전 부재가 이차 전지를 관통하여 이차 전지 내부에서 강한 내부 단락을 발생시켜도, 이차 전지 및 모듈의 안전성이 확보될 수 있다.Therefore, the members (for example, the torn separator) separated from the electrode assembly may not be blown out through the vent hole, and propagation of the ignition to the neighboring cell can be prevented even in the module state. That is, even if the conductive member passes through the secondary battery and generates a strong internal short circuit within the secondary battery, the safety of the secondary battery and the module can be secured.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 4는 도 2에 적용되는 전극 조립체의 사시도이다.
도 5는 도 4의 전극 조립체에 전극단자를 연결하고 절연 플레이트 및 개스킷을 분해하여 도시한 사시도이다.
도 6은 서로 대응하는 벤트 홀과 벤트 영역의 내부 단락 전 상태를 도시한 단면도이다.
도 7은 서로 대응하는 벤트 홀과 벤트 영역의 내부 단락 후 상태를 도시한 단면도이다.1 is a perspective view of a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
3 is a sectional view taken along the line III-III in FIG.
4 is a perspective view of the electrode assembly of FIG. 2;
FIG. 5 is a perspective view illustrating electrode terminals of the electrode assembly of FIG. 4 and separating the insulating plate and the gasket.
6 is a cross-sectional view showing the internal short-circuited state of the vent holes and vent areas corresponding to each other.
FIG. 7 is a cross-sectional view of the vent holes and vent areas corresponding to each other after internal short-circuiting. FIG.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 사시도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 자른 단면도이며, 도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 자른 단면도이다.FIG. 1 is a perspective view of a secondary battery according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along a line II-II in FIG. 1, and FIG. 3 is a sectional view taken along a line III-III in FIG.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 이차 전지는 전류를 충전 및 방전하는 전극 조립체(101, 102), 전극 조립체(101, 102)를 내장하는 케이스(30), 케이스(30)의 개구(31)에 결합되어 개구(31)를 밀폐하는 캡 플레이트(40), 및 전극 조립체(101, 102)에 전기적으로 연결되는 전극단자(51, 52)를 포함한다.1 to 3, a secondary battery according to an embodiment includes an electrode assembly 101 and 102 for charging and discharging current, a case 30 housing the electrode assemblies 101 and 102, a case 30, A cap plate 40 coupled to the opening 31 of the electrode assembly 101 to seal the opening 31 and electrode terminals 51 and 52 electrically connected to the electrode assemblies 101 and 102.

또한, 일 실시예의 이차 전지는 전극 조립체(101, 102)와 캡 플레이트(40) 사이에 설치되는 절연 플레이트(20)를 더 포함한다. 절연 플레이트(20)는 전극 조립체(101, 102)를 캡 플레이트(40) 및 전극단자(51, 52)에 대하여 전기적으로 절연한다.Further, the secondary battery of one embodiment further includes an insulating plate 20 installed between the electrode assemblies 101, 102 and the cap plate 40. The insulating plate 20 electrically insulates the electrode assemblies 101 and 102 from the cap plate 40 and the electrode terminals 51 and 52.

도 4는 도 2에 적용되는 전극 조립체의 사시도이고, 도 5는 도 4의 전극 조립체에 전극단자를 연결하고 절연 플레이트 및 개스킷을 분해하여 도시한 사시도이다.FIG. 4 is a perspective view of the electrode assembly of FIG. 2, and FIG. 5 is a perspective view of an electrode assembly of the electrode assembly of FIG. 4 and separating the insulation plate and the gasket.

도 4 및 도 5를 참조하면, 전극 조립체(101, 102)는 전기 절연재인 세퍼레이터(13)의 양측에 제1전극(11, 예를 들면, 음극)과 제2전극(12, 예를 들면 양극)을 구비하고, 음극(11), 세퍼레이터(13) 및 양극(12)을 권취 또는 적층(미도시)하여 형성된다.4 and 5, the electrode assemblies 101 and 102 include a first electrode 11 (for example, a negative electrode) and a second electrode 12 (for example, a positive electrode) on both sides of a separator 13 , And is formed by winding or laminating (not shown) the cathode 11, the separator 13, and the anode 12.

본 실시예에서 전극 조립체(101, 102)는 쌍으로 형성되어 있으나, 더 많은 개수로 형성될 수 있다. 전극 조립체(101, 102)는 케이스(30)에 수용될 수 있도록 타원형 양단(도 4의 상단과 하단)을 가지고 플레이트 모양으로 형성될 수 있다.In this embodiment, the electrode assemblies 101 and 102 are formed in pairs, but they may be formed in a larger number. The electrode assemblies 101 and 102 may be formed in a plate shape having both ends of an ellipse (upper and lower ends in FIG. 4) so as to be accommodated in the case 30.

음, 양극(11, 12)은 각각 금속박(예를 들면, Cu, Al 포일)의 집전체에 활물질을 도포한 코팅부(111, 121), 및 활물질을 도포하지 않아서 노출된 집전체로 무지부를 형성하는 탭(112, 122)을 포함한다.The positive and negative electrodes 11 and 12 are each formed of coating portions 111 and 121 coated with an active material on a collector of a metal foil (for example, Cu or Al foil) and an uncoated portion (Not shown).

탭(112, 122)은 권취 또는 적층된 전극 조립체(101, 102)의 일단 및 전극 조립체(101, 102)의 1회 권취 범위(T)에서 거리(D)를 두고 서로 이격 배치된다. 즉 음극(11)의 탭(112)은 전극 조립체(101, 102)의 일단에서 일측에 배치되고, 양극(12)의 탭(122)는 전극 조립체(101, 102)의 동일단에서 거리(D)를 두고 서로 이격 배치된다.The tabs 112 and 122 are spaced apart from each other at a distance D in one winding range T of one end of the wound or laminated electrode assembly 101 and 102 and the electrode assembly 101 and 102. That is, the tab 112 of the cathode 11 is disposed on one side of one end of the electrode assemblies 101 and 102, and the tab 122 of the anode 12 is disposed on the other side of the electrode assembly 101 ) Are spaced apart from each other.

따라서 음극(11)과 양극(12)이 권취 또는 적층될 때, 음극(11)의 탭(112)은 전극 조립체(101, 102)의 일단(도 4의 상단)에서 좌측에 배치되고, 양극(12)의 탭(122)은 전극 조립체(101, 102)의 동일 단(도 4의 상단)에서 우측에 배치된다.Therefore, when the cathode 11 and the anode 12 are wound or laminated, the tab 112 of the cathode 11 is disposed on the left side at one end (upper end in Fig. 4) of the electrode assemblies 101 and 102, 12 are disposed on the right side at the same end (upper end in FIG. 4) of the electrode assemblies 101, 102.

일례로써, 음, 양극(11, 12)의 탭(112, 122)은 캡 플레이트(40) 측에 배치되어 서로 포개어져 각각 전기적으로 연결된다. 2개의 전극 조립체(101, 102)는 나란히 배치되어 전기적으로 병렬 연결된다.For example, the tabs 112 and 122 of the negative and positive electrodes 11 and 12 are disposed on the cap plate 40 side and are superimposed on each other to be electrically connected to each other. The two electrode assemblies 101 and 102 are arranged side by side and electrically connected in parallel.

즉 2개의 전극 조립체(101, 102)에서, 일측 음극(11)의 탭(112)은 다른 음극(11)의 탭(112)과 마주하여 절곡되어 제1전극단자(51)에 서로 연결되고, 일측 양극(12)의 탭(122)은 다른 양극(12)의 탭(122)과 마주하여 절곡되어 제2전극단자(52)에 서로 연결된다.That is, in the two electrode assemblies 101 and 102, the tabs 112 of one cathode 11 are bent to face the tabs 112 of the other cathode 11 and are connected to the first electrode terminals 51, The tabs 122 of the one anode 12 are folded toward the tabs 122 of the other anode 12 and connected to the second electrode terminals 52. [

다시 도 1 내지 도 3을 참조하면, 케이스(30)는 전극 조립체(101, 102)와 절연 플레이트(20)를 내장하며, 이차 전지의 외관을 형성하고, 이차 전지에 기계적인 강도를 제공한다. Referring again to Figs. 1 to 3, the case 30 includes the electrode assemblies 101 and 102 and the insulating plate 20, and forms an outer appearance of the secondary battery and provides mechanical strength to the secondary battery.

케이스(30)는 플레이트 모양의 전극 조립체(101, 102)를 수용하는 공간을 설정한다. 예를 들면, 케이스(30)는 대략 직육면체로 형성되고, 전극 조립체(101, 102)를 삽입하도록 그 일측에 사각형의 개구(31)를 구비한다.The case 30 sets a space for accommodating the plate-shaped electrode assemblies 101 and 102. For example, the case 30 is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape and has a square opening 31 at one side thereof for inserting the electrode assemblies 101, 102.

도 2, 도 3 및 도 5를 참조하면, 절연 플레이트(20)는 단자홀(H1, H2)에 대응하는 탭 홀(201, 202)을 구비한다. 따라서 케이스(30)의 내부에 수용된 전극 조립체(101, 102)의 탭(112, 122)은 탭 홀(201, 202)을 통과하여 제1, 제2전극단자(51, 52)에 연결된다.2, 3 and 5, the insulating plate 20 has tap holes 201 and 202 corresponding to the terminal holes H1 and H2. Accordingly, the tabs 112 and 122 of the electrode assemblies 101 and 102 received in the case 30 are connected to the first and second electrode terminals 51 and 52 through the tap holes 201 and 202, respectively.

즉 절연 플레이트(20)는 전극 조립체(101, 102)와 캡 플레이트(40)를 전기적으로 절연시키면서, 탭 홀(201, 202)을 통하여 탭(112, 122)의 인출을 가능하게 한다.That is, the insulating plate 20 electrically connects the electrode assemblies 101 and 102 and the cap plate 40, and enables the tabs 112 and 122 to be drawn out through the tap holes 201 and 202.

캡 플레이트(40)는 케이스(30)의 개구(31)에 결합되어 케이스(30)를 밀폐하고, 2개의 단자홀(H1, H2)을 구비한다. 예를 들면, 단자홀(H1, H2) 및 탭 홀(201, 202)에는 제1, 제2전극단자(51, 52)가 설치된다. 예를 들면, 케이스(30)와 캡 플레이트(40)는 알루미늄으로 형성되어 개구(31)에서 서로 용접될 수 있다.The cap plate 40 is coupled to the opening 31 of the case 30 to seal the case 30 and has two terminal holes H1 and H2. For example, the first and second electrode terminals 51 and 52 are provided in the terminal holes H1 and H2 and the tapped holes 201 and 202, respectively. For example, the case 30 and the cap plate 40 may be formed of aluminum and welded to each other at the opening 31.

또한, 캡 플레이트(40)는 벤트 홀(41)과 전해액 주입구(42)를 더 구비한다. 벤트 홀(41)은 전극 조립체(101, 102)의 충전 및 방전 작용에 의하여 이차 전지의 내부에서 발생되는 가스에 의한 내부 압력을 배출할 수 있도록 벤트 플레이트(411)로 밀폐된다.The cap plate 40 further includes a vent hole 41 and an electrolyte injection port 42. The vent hole 41 is sealed by a vent plate 411 to discharge the internal pressure due to the gas generated in the secondary battery by the charging and discharging operations of the electrode assemblies 101 and 102.

예를 들어, 이차 전지의 내부 압력이 설정 압력에 이르면, 벤트 플레이트(411)가 절개되어 벤트 홀(41)을 개방하여 가스 및 내부 압력을 배출할 수 있다. 벤트 플레이트(411)는 절개를 유도하는 노치(412)를 가진다.For example, when the internal pressure of the secondary battery reaches the set pressure, the vent plate 411 is cut to open the vent hole 41 to discharge gas and internal pressure. The vent plate 411 has a notch 412 to guide the incision.

전해액 주입구(42)는 케이스(30)에 캡 플레이트(40)를 결합 및 용접한 후, 케이스(30)의 내부로 전해액을 주입할 수 있게 한다. 전해액 주입 후, 전해액 주입구(42)는 밀봉 마개(421)로 밀봉된다.The electrolyte injection port 42 allows the electrolyte solution to be injected into the case 30 after the cap plate 40 is joined and welded to the case 30. After the electrolyte solution is injected, the electrolyte injection hole 42 is sealed with a sealing plug 421.

절연 플레이트(20)는 내부 전해액 주입구(28)를 구비한다. 내부 전해액 주입구(28)는 캡 플레이트(40)에 구비되는 전해액 주입구(42)에 대응하여, 전해액 주입구(42)를 통하여 주입되는 전해액을 절연 플레이트(20)의 내부로 주입될 수 있게 한다.The insulating plate (20) has an inner electrolyte inlet (28). The inner electrolyte injection port 28 allows the electrolyte injected through the electrolyte injection port 42 to be injected into the insulation plate 20 corresponding to the electrolyte injection port 42 provided in the cap plate 40.

제1, 제2전극단자(51, 52)는 전극 조립체(101, 102)의 탭(112, 122)에 각각 연결되어, 전극 조립체(101, 102)로부터 전류를 방전시키거나 전극 조립체(101, 102)에 전류를 충전시킬 수 있게 한다.The first and second electrode terminals 51 and 52 are connected to the tabs 112 and 122 of the electrode assemblies 101 and 102 to discharge current from the electrode assemblies 101 and 102, 102 to be charged with current.

제1, 제2전극단자(51, 52)는 캡 플레이트(40)의 단자홀(H1, H2)을 통과하여 설치되고, 절연 플레이트(20)의 탭 홀(201, 202)을 통과하는 탭(112, 122)에 전기적으로 연결된다. 이때, 탭(112, 122)은 캡 플레이트(40)와 평행한 상태로 절곡되어 제1, 제2전극단자(51, 52)에 용접된다.The first and second electrode terminals 51 and 52 are provided to pass through the terminal holes H1 and H2 of the cap plate 40 and are electrically connected to the tabs passing through the tap holes 201 and 202 of the insulating plate 20. [ 112, and 122, respectively. At this time, the tabs 112 and 122 are bent in parallel with the cap plate 40 and welded to the first and second electrode terminals 51 and 52.

제1, 제2전극단자(51, 52)는 동일 구조로 형성될 수 있다. 도면을 참조하여 설명하여 일례로써 설명하면, 제1, 제2전극단자(51, 52)는 내부 플레이트(511, 521)와 기둥부(512, 522) 및 외부 플레이트(513, 523)를 포함한다.The first and second electrode terminals 51 and 52 may have the same structure. The first and second electrode terminals 51 and 52 include inner plates 511 and 521 and pillar portions 512 and 522 and outer plates 513 and 523 .

내부 플레이트(511, 521)는 기둥부(512, 522)의 면적보다 넓게 형성되어 탭(112, 122)에 넓은 면적으로 용접되고, 캡 플레이트(40)와 절연 플레이트(20) 사이에 위치한다. 이때 2개의 전극 조립체(101, 102)에서 탭(112, 112; 122, 122)이 서로 마주하는 상태로 절곡되어 내부 플레이트(511, 521)에 용접된다.The inner plates 511 and 521 are formed to be wider than the areas of the pillars 512 and 522 and are welded to the tabs 112 and 122 in a wide area and positioned between the cap plate 40 and the insulating plate 20. At this time, the tabs 112, 112, 122, 122 are bent on the two electrode assemblies 101, 102 facing each other and welded to the inner plates 511, 521.

기둥부(512, 522)는 내부 플레이트(511, 521)에 연결되고, 개스킷(621, 622)과 함께 단자홀(H1, H2)을 통과하여, 캡 플레이트(40)의 외부로 돌출된다. 외부 플레이트(513, 523)는 캡 플레이트(40) 외면에서 기둥부(512, 522)에 전기적으로 연결된다. 기둥부(512, 522)는 외부 플레이트(513, 523)에 코킹(caulking) 또는 용접으로 연결된다.The pillars 512 and 522 are connected to the inner plates 511 and 521 and pass through the terminal holes H1 and H2 together with the gaskets 621 and 622 and protrude to the outside of the cap plate 40. [ The outer plates 513 and 523 are electrically connected to the pillars 512 and 522 at the outer surface of the cap plate 40. The pillars 512 and 522 are connected to the outer plates 513 and 523 by caulking or welding.

따라서 전극 조립체(101, 102)는 탭(112, 122) 및 제1, 제2전극단자(51, 52)를 통하여 케이스(30)의 외부로 인출될 수 있다. 또한, 탭(112, 122)이 제1, 제2전극단자(51, 52)에 직접 연결되므로 전극 조립체(101, 102)를 케이스(30) 외부로 인출하는 구조가 간단해진다.The electrode assemblies 101 and 102 can be drawn out of the case 30 through the tabs 112 and 122 and the first and second electrode terminals 51 and 52. [ Also, since the tabs 112 and 122 are directly connected to the first and second electrode terminals 51 and 52, the structure of drawing the electrode assemblies 101 and 102 out of the case 30 is simplified.

한편, 개스킷(621, 622)은 제1, 제2전극단자(51, 52)와 캡 플레이트(40) 사이에 개재되어, 제1, 제2전극단자(51, 52)와 캡 플레이트(40)를 전기적으로 절연 및 실링한다.The gaskets 621 and 622 are interposed between the first and second electrode terminals 51 and 52 and the cap plate 40 so that the first and second electrode terminals 51 and 52 and the cap plate 40, Lt; RTI ID = 0.0 > electrically < / RTI >

개스킷(621, 622)은 제1, 제2전극단자(51, 52)의 기둥부(512, 522)와 캡 플레이트(40)의 단자홀(H1, H2) 내면 사이에 설치되어, 기둥부(512, 522)와 캡 플레이트(40)의 단자홀(H1, H2) 사이를 실링하고 전기적으로 절연한다.The gaskets 621 and 622 are provided between the columnar portions 512 and 522 of the first and second electrode terminals 51 and 52 and the inner surfaces of the terminal holes H1 and H2 of the cap plate 40, 512 and 522 and the terminal holes H1 and H2 of the cap plate 40 are electrically insulated from each other.

개스킷(621, 622)을 개재하여 기둥부(512, 522)를 단자홀(H1, H2)에 삽입하고, 외부 절연부재(631, 632)를 개재하여 외부 플레이트(513, 523)의 결합홀(514, 524)에 삽입한 후, 결합홀(514, 524)의 주위를 코킹(caulking) 또는 용접함으로써, 기둥부(512, 522)가 외부 플레이트(513, 523)에 고정된다. 이로써 제1, 제2전극단자(51, 52)가 캡 플레이트(40)에 설치될 수 있다.The columnar portions 512 and 522 are inserted into the terminal holes H1 and H2 via the gaskets 621 and 622 and the coupling holes of the outer plates 513 and 523 are inserted through the outer insulating members 631 and 632 514 and 524 and then caulking or welding the circumference of the coupling holes 514 and 524 to fix the pillars 512 and 522 to the outer plates 513 and 523. Thus, the first and second electrode terminals 51 and 52 can be mounted on the cap plate 40.

한편, 절연 플레이트(20)는 벤트 홀(41)의 내측에 벤트 홀(41)의 면적보다 작은 면적으로 이루어지는 복수의 홀들(H3)을 가지는 벤트 영역(VA)를 포함한다. 벤트 영역(VA)은 캡 플레이트(40)에 구비되는 벤트 홀(41)에 대응하므로 내부 단락으로 인하여 전극 조립체(101, 102)에서 발생되는 고온 가스에 의하여 상승되는 내부 압력을 벤트 홀(41)로 전달하여 배출할 수 있게 한다.The insulating plate 20 includes a vent area VA having a plurality of holes H3 formed inside the vent hole 41 and having an area smaller than the area of the vent hole 41. [ Since the vent area VA corresponds to the vent hole 41 provided in the cap plate 40, the internal pressure raised by the high temperature gas generated in the electrode assemblies 101 and 102 due to the internal short circuit, So that it can be discharged.

벤트 영역(VA)의 홀들(H3)은 이차 전지의 내부 단락시 발생되는 고온에도 불구하고, 고온의 기체 및 전해액을 배출하면서 또한 전극 조립체(101, 102)로부터 분리된 부재들(예를 들면, 찢어진 세퍼레이터(13))을 절연 플레이트(20)의 내측에 잡아 둘 수 있게 한다.The holes H3 in the vent area VA are formed by the members separated from the electrode assemblies 101 and 102 while discharging the gas and the electrolyte at a high temperature in spite of the high temperature generated in the internal short circuit of the secondary battery, (The torn separator 13) can be held inside the insulating plate 20.

이와 같이, 절연 플레이트(20)의 벤트 영역(VA)이 개방된 상태를 유지하면서 전극 조립체(101, 102)로부터 분리된 부재들(예를 들면, 찢어진 세퍼레이터(13))이 벤트 영역(VA)에 잡힌 상태를 유지하므로 캡 플레이트(40)에서 벤트 홀(41)이 개방된 상태를 유지할 수 있다.In this way, the members (for example, the torn separator 13) separated from the electrode assemblies 101 and 102 while maintaining the vent area VA of the insulating plate 20 open are vented to the vent area VA, So that the vent hole 41 can be maintained in an open state in the cap plate 40.

즉 이차 전지의 내부 단락시, 전극 조립체(101, 102)로부터 분리된 부재들(예를 들면, 찢어진 세퍼레이터(13))이 벤트 홀(41)을 통하여 외부로 분출되지 않을 수 있으므로 모듈 상태에서도 이웃 셀로 발화의 전파가 방지될 수 있다.The members (for example, the torn separator 13) separated from the electrode assemblies 101 and 102 may not be ejected to the outside through the vent hole 41 when the secondary battery is internally short-circuited. Propagation of ignition to the cell can be prevented.

이를 위하여, 절연 플레이트(20)는 난연성 재질인 폴리페닐렌 설파이드(PPS: poly phenylene sulfide)로 형성될 수 있다. 즉 절연 플레이트(20)는 내부 단락시 발생되는 고온의 가스를 홀들(H3)로 배출하면서 벤트 영역(VA)을 유지할 수 있다.For this, the insulating plate 20 may be formed of polyphenylene sulfide (PPS), which is a flame retardant material. That is, the insulating plate 20 can maintain the vent area VA while discharging the high-temperature gas generated in the internal short circuit to the holes H3.

또한, 벤트 영역(VA)의 면적은 벤트 홀(41)의 면적보다 크게 형성된다. 즉 벤트 영역(VA)이 벤트 홀(41)보다 큰 면적으로 형성되므로 절연 플레이트(20) 내부에서 벤트 홀(41)로 배출되는 고온의 기체가 벤트 영역(VA)에서 차단되지 않게 된다.In addition, the area of the vent area VA is formed larger than the area of the vent hole 41. That is, since the vent area VA is formed to have a larger area than the vent hole 41, the high temperature gas discharged into the vent hole 41 in the insulating plate 20 is not blocked in the vent area VA.

그리고 벤트 영역(VA)의 홀들(H3)은 벤트 홀(41)보다 작은 면적으로 형성되어, 내부 단락시 전극 조립체(101, 102)로부터 분리된 세퍼레이터(13)가 벤트 홀(41)을 향하여 분출되는 것을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.The holes H3 of the vent area VA are formed to have an area smaller than that of the vent hole 41 so that the separator 13 separated from the electrode assemblies 101 and 102 during the internal short- Can be prevented more effectively.

도 6은 서로 대응하는 벤트 홀과 벤트 영역의 내부 단락 전 상태를 도시한 단면도이며, 도 7은 서로 대응하는 벤트 홀과 벤트 영역의 내부 단락 후 상태를 도시한 단면도이다. FIG. 6 is a cross-sectional view of the vent holes and vent areas corresponding to each other before the internal short-circuiting, and FIG. 7 is a cross-sectional view of the vent holes and vent areas after internal short-circuiting.

도 3, 도 5 내지 도 7을 참조하면, 일례로써, 벤트 영역(VA)은 홀들(H3)을 격자 모양으로 형성할 수 있다. 절연 플레이트(20)는 캡 플레이트(40)에 지지되도록 캡 플레이트(40)의 길이 방향(x축 방향) 양측에서 캡 플레이트(40)를 향하여 제1높이(H10)로 돌출되는 제1돌출부들(21)(도 3 및 도 5 참조)을 포함한다.Referring to FIGS. 3 and 5 to 7, as an example, the vent area VA may have a lattice shape of the holes H3. The insulating plate 20 includes first protrusions protruding from the both sides of the cap plate 40 in the longitudinal direction (x-axis direction) toward the cap plate 40 at a first height H10 so as to be supported by the cap plate 40 21 (see Figs. 3 and 5).

절연 플레이트(20)는 제1돌출부들(21) 사이의 벤트 영역(VA)에서 제1높이(H10)보다 낮은 제2높이(H20)로 돌출되어 홀들(H3)을 형성하는 제2돌출부(22)를 포함한다. 제2돌출부(22)는 절연 플레이트(20) 상에서 다른 부분에 비하여 높은 제2높이(H20)를 가지므로 벤트 영역(VA)에서 강도를 향상시킬 수 있다.The insulating plate 20 has a second protrusion 22 protruding from the vent area VA between the first protrusions 21 to a second height H20 lower than the first height H10 to form the holes H3 ). Since the second projection 22 has a second height H20 higher than the other portions on the insulating plate 20, the strength can be improved in the vent region VA.

제2돌출부(22)는 벤트 홀(41) 측에서 캡 플레이트(40)와 설정된 간격(G1)으로 이격된다. 이차 전지에서 내부 단락 발생시, 전극 조립체(101, 102)에서 발생되는 고온의 가스는 벤트 영역(VA)의 홀들(H3)을 경유하여, 벤트 플레이트(411)를 절개하면서 벤트 홀(41)을 경유하여 외부로 배출된다.The second projection 22 is spaced apart from the cap plate 40 by a predetermined gap G1 at the vent hole 41 side. The high temperature gas generated in the electrode assemblies 101 and 102 is blown into the vent hole 41 via the holes H3 in the vent area VA while cutting the vent plate 411. [ And is discharged to the outside.

이때, 전극 조립체(101, 102)로부터 분리된 세퍼레이터(13)가 벤트 영역(VA)에 걸러진다(도 7 참조). 이 과정에서 일시적으로 벤트 영역(VA) 내부에서 압력이 상승하게 되면, 절연 플레이트(20)의 벤트 영역(VA)이 상승되어 간격(G1)을 제거하면서 캡 플레이트(40)에 순간적으로 밀착될 수 있다.At this time, the separator 13 separated from the electrode assemblies 101 and 102 is filtered in the vent area VA (see FIG. 7). The vent area VA of the insulating plate 20 is raised so that the cap plate 40 can be instantly brought into close contact with the cap plate 40 while removing the gap G1 have.

이 과정에서도 제2돌출부(22)를 가지는 절연 플레이트(20)는 벤트 영역(VA)에서 용융되지 않고 홀들(H3)을 개방 상태로 유지할 수 있다. 따라서 전해액을 포함한 고온의 가스 및 내부 압력은 벤트 영역(VA)의 홀들(H3)과 캡 플레이트(40)의 벤트 홀(41)을 경유하여 배출될 수 있다.Even in this process, the insulating plate 20 having the second protrusion 22 can maintain the openings H3 without melting in the vent area VA. Therefore, the hot gas and the internal pressure including the electrolytic solution can be discharged via the holes H3 in the vent area VA and the vent hole 41 in the cap plate 40. [

내부 단락이 이루어진 이차 전지에서 발생되는 고온의 기체 및 내압이 축적되지 않고 배출되므로 관통된 첫 번째 셀에서 벤트 홀(41)의 막힘이 방지된다. 따라서 이차 전지 모듈에서, 이웃하는 셀들로 이어지는 연쇄 발화가 차단될 수 있다. 즉 이차 전지 및 이를 적용하는 모듈의 안전성이 확보될 수 있다.Since the high-temperature gas and the internal pressure generated in the internal short-circuited secondary battery are discharged without accumulation, clogging of the vent hole 41 in the first cell penetrated is prevented. Thus, in the secondary battery module, the chain firing leading to neighboring cells can be blocked. That is, the safety of the secondary battery and the module to which the secondary battery is applied can be secured.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, And it goes without saying that the invention belongs to the scope of the invention.

11: 제1전극(음극) 12: 제2전극(양극)
13: 세퍼레이터 20: 절연 플레이트
21: 제1돌출부 22: 제2돌출부
30: 케이스 31: 개구
40: 캡 플레이트 41: 벤트 홀
42: 전해액 주입구 51, 52: 제1, 제2전극단자
101, 102: 전극 조립체 111, 121: 코팅부
112, 122: 탭 201, 202: 탭 홀
411: 벤트 플레이트 412: 노치
421: 밀봉 마개 511, 521: 내부 플레이트
512, 522: 기둥부 513, 523: 외부 플레이트
514, 524: 결합홀 621, 622: 개스킷
631, 632: 외부 절연부재 D: 거리
H1, H2: 단자홀 H3: 홀 H10: 제1높이
H20: 제2높이 G1: 간격
T: 권취 범위 VA: 벤트 영역11: first electrode (cathode) 12: second electrode (anode)
13: separator 20: insulating plate
21: first protrusion 22: second protrusion
30: case 31: opening
40: cap plate 41: vent hole
42: electrolyte injection port 51, 52: first and second electrode terminals
101, 102: electrode assembly 111, 121: coating part
112, 122: tab 201, 202: tab hole
411: Vent plate 412: Notch
421: sealing plug 511, 521: inner plate
512, 522: pillars 513, 523: outer plate
514, 524: coupling holes 621, 622: gasket
631, 632: outer insulating member D: distance
H1, H2: Terminal hole H3: Hole H10: First height
H20: second height G1: spacing
T: winding area VA: vent area

Claims (7)

제1전극과 제2전극을 세퍼레이터의 양측에 배치하여 형성되는 전극 조립체;
상기 전극 조립체를 내장하는 케이스;
상기 케이스의 개구에 결합되고 벤트 플레이트가 설치되는 벤트 홀을 구비하는 캡 플레이트;
상기 전극 조립체에 전기적으로 연결되고 상기 캡 플레이트에 구비되는 단자홀에 설치되는 전극단자; 및
상기 전극 조립체와 상기 캡 플레이트 사이에 배치되는 절연 플레이트를 포함하고,
상기 절연 플레이트는
상기 벤트 홀의 내측에 상기 벤트 홀의 면적보다 작은 면적의 홀들로 벤트 영역을 형성하는 이차 전지.An electrode assembly formed by disposing a first electrode and a second electrode on both sides of a separator;
A case housing the electrode assembly;
A cap plate coupled to an opening of the case and having a vent hole in which a vent plate is installed;
An electrode terminal electrically connected to the electrode assembly and provided in a terminal hole provided in the cap plate; And
And an insulating plate disposed between the electrode assembly and the cap plate,
The insulating plate
And a vent area is formed inside the vent hole with holes having an area smaller than the area of the vent hole. 제1항에 있어서,
상기 절연 플레이트는
폴리페닐렌 설파이드(PPS: poly phenylene sulfide)로 형성되는 이차 전지.The method according to claim 1,
The insulating plate
A secondary battery formed by polyphenylene sulfide (PPS). 제1항에 있어서,
상기 벤트 영역의 면적은
상기 벤트 홀의 면적보다 크게 형성되는 이차 전지.The method according to claim 1,
The area of the vent area
And the area of the vent hole is larger than the area of the vent hole. 제1항에 있어서,
상기 벤트 영역은
상기 홀들을 격자 모양으로 형성하는 이차 전지.The method according to claim 1,
The vent area
And the holes are formed in a lattice shape. 제1항에 있어서,
상기 절연 플레이트는
상기 캡 플레이트에 지지되도록 상기 캡 플레이트의 길이 방향 양측에서 상기 캡 플레이트를 향하여 제1높이로 돌출되는 제1돌출부들을 포함하는 이차 전지.The method according to claim 1,
The insulating plate
And first protrusions protruding from the both sides of the cap plate toward the cap plate at a first height so as to be supported by the cap plate. 제5항에 있어서,
상기 절연 플레이트는
상기 제1돌출부들 사이의 상기 벤트 영역에서 상기 제1높이보다 낮은 제2높이로 돌출되어 상기 홀들을 형성하는 제2돌출부를 포함하는 이차 전지.6. The method of claim 5,
The insulating plate
And a second protrusion protruding from the vent area between the first protrusions to a second height lower than the first height to form the holes. 제6항에 있어서,
상기 제2돌출부는
상기 캡 플레이트와 설정된 간격으로 이격되는 이차 전지.The method according to claim 6,
The second projection
Wherein the cap plate is spaced apart from the cap plate at a predetermined interval.
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