KR20190045150A - 이차 전지 - Google Patents

이차 전지 Download PDF

Info

Publication number
KR20190045150A
KR20190045150A KR1020197002146A KR20197002146A KR20190045150A KR 20190045150 A KR20190045150 A KR 20190045150A KR 1020197002146 A KR1020197002146 A KR 1020197002146A KR 20197002146 A KR20197002146 A KR 20197002146A KR 20190045150 A KR20190045150 A KR 20190045150A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cap
safety vent
insulating sheet
case
secondary battery
Prior art date
Application number
KR1020197002146A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102642159B1 (ko
Inventor
김대규
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성에스디아이 주식회사 filed Critical 삼성에스디아이 주식회사
Publication of KR20190045150A publication Critical patent/KR20190045150A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102642159B1 publication Critical patent/KR102642159B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147—Lids or covers
    • H01M50/148—Lids or covers characterised by their shape
    • H01M50/154—Lid or cover comprising an axial bore for receiving a central current collector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H01M2/0417—
    • H01M2/1241—
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147—Lids or covers
    • H01M50/148—Lids or covers characterised by their shape
    • H01M50/152—Lids or covers characterised by their shape for cells having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147—Lids or covers
    • H01M50/155—Lids or covers characterised by the material
    • H01M50/157—Inorganic material
    • H01M50/159—Metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183—Sealing members
    • H01M50/186—Sealing members characterised by the disposition of the sealing members
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/342—Non-re-sealable arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/342—Non-re-sealable arrangements
    • H01M50/3425—Non-re-sealable arrangements in the form of rupturable membranes or weakened parts, e.g. pierced with the aid of a sharp member
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/574—Devices or arrangements for the interruption of current
    • H01M50/578—Devices or arrangements for the interruption of current in response to pressure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/584—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries
    • H01M50/59—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries characterised by the protection means
    • H01M50/593—Spacers; Insulating plates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/20—Pressure-sensitive devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y02E60/122—

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

본 발명은 캡 업과 케이스 사이에 절연 시트를 삽입함으로써, 안전성을 향상시킬 수 있는 이차 전지에 관한 것이다.
일례로, 전극 조립체와, 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스, 상기 케이스의 상부에 결합되는 캡 조립체 및 상기 캡 조립체와 케이스 사이에 개재된 가스켓을 포함하는 이차 전지에 있어서, 상기 캡 조립체는 캡 업과, 상기 캡 업의 하부에 설치되며 상기 캡 업의 가장자리를 감싸도록 상기 캡 업의 상부로 연장되어 형성된 안전벤트 및 상기 캡 업의 상부로 연장된 안전벤트의 상부에 위치한 절연 시트를 포함하는 이차 전지를 개시한다.

Description

이차 전지
본 발명은 이차 전지에 관한 것이다.
이차전지는 단락 또는 과충전과 같은 비정상적인 사용상태에 의하여 전지의 내부온도가 상승하고 가스가 발생하여 전지 내부의 압력이 상승하게 된다.
예컨대, 리튬 이차전지에 있어서, 과충전이 일어나면 전해질이 분해되면서 이산화탄소나 일산화탄소 등의 가스를 방출하고, 이에 따라 전지의 내압이 상승하게 된다. 또한, 과방전이나 단락 등에 의해 과전류가 흐르면 전지 내부의 온도가 상승하여 전해질이 가스로 변하게 된다. 이에 따라, 전지 내부의 압력 및 온도가 상승하게 되고, 특히 발화의 위험성이 있어 안전에 큰 문제가 있다. 이러한 현상은 전지의 성능 및 수명 특성상에 전반적인 열화를 초래한다.
본 발명은 캡 업과 케이스 사이에 절연 시트를 삽입함으로써, 안전성을 향상시킬 수 있는 이차 전지를 제공한다.
본 발명에 의한 전극 조립체와, 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스, 상기 케이스의 상부에 결합되는 캡 조립체 및 상기 캡 조립체와 케이스 사이에 개재된 가스켓을 포함하는 이차 전지에 있어서, 상기 캡 조립체는 캡 업과, 상기 캡 업의 하부에 설치되며 상기 캡 업의 가장자리를 감싸도록 상기 캡 업의 상부로 연장되어 형성된 안전벤트 및 상기 캡 업의 상부로 연장된 안전벤트의 상부에 위치한 절연 시트를 포함한다.
또한, 상기 절연 시트는 상기 캡 업의 상부로 연장된 안전벤트와 상기 가스켓 사이에 개재될 수 있다.
또한, 상기 절연 시트는 알루미늄 시트에 아노다이징 처리를 하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 절연 시트는 접착 부재를 통해 상기 안전벤트에 부착될 수 있다.
또한, 상기 절연 시트는 용접에 의해 상기 안전벤트에 용착될 수 있다.
또한, 상기 캡 업과 상기 캡 업의 상부로 연장된 안전벤트 사이에 개재된 상부 절연 부재를 더 포함하고, 상기 절연 시트는 상기 상부 절연 부재에 결합될 수 있다.
여기서, 상기 상부 절연 부재는 상기 캡 업과 상기 안전벤트 사이에 위치하는 제1영역; 상기 제1영역의 내측에 위치하며, 상기 제1영역의 높이보다 높게 형성된 제2영역; 및 상기 제2영역의 내측에 위치하며, 상기 제2영역의 높이보다 높게 형성된 제3영역을 포함하고, 상기 절연 시트는 상기 제2영역과 상기 제3영역 사이의 단차에 결합될 수 있다.
또한, 상기 절연 시트는 상기 안전벤트의 상부에서 상기 캡 업 중 상부로 돌출된 부분까지 연장되어 형성될 수 있다.
여기서, 상기 절연 시트의 내주연에는 다수의 절개홈이 형성될 수 있다.
더불어, 본 발명에 의한 전극 조립체와, 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스, 상기 케이스의 상부에 결합되는 캡 조립체 및 상기 캡 조립체와 케이스 사이에 개재된 가스켓을 포함하는 이차 전지에 있어서, 상기 캡 조립체는 캡 업과, 상기 캡 업의 하부에 설치된 안전벤트 및 상기 캡 업의 상부에 위치하며, 상기 캡 업과 상기 가스켓 사이에 개재된 절연 시트를 포함하고, 상기 절연 시트는 알루미늄 시트에 아노다이징 처리를 하여 형성된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 캡 업과 케이스 사이에 절연 시트를 형성함으로써, 내부 단락 시 발생된 열에 의해 가스켓이 타거나 녹더라도 캡 업과 케이스 사이를 절연시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 이차 전지의 안전성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 단면도이다.
도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 캡 조립체를 확대한 단면도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 부분 단면도이다.
도 6은 도 4에서 절연 시트와 상부 절연체를 도시한 분해 사시도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 부분 단면도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 부분 단면도이다.
도 11은 도 9에서 캡 업에 절연 시트가 결합된 상태를 도시한 평면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는" 는 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 단면도이다. 도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 캡 조립체를 확대한 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는 전극 조립체(110), 상기 전극 조립체(110)를 수용하는 케이스(120), 상기 케이스(120)의 상단 개구부에 결합되는 캡 조립체(130) 및 상기 케이스(120)와 상기 캡 조립체(130)를 밀착시키는 가스켓(190)을 포함한다.
상기 전극 조립체(110)는 제 1 전극(111)과 제 2 전극(112) 및 상기 제 1 전극(111)과 제 2 전극(112) 사이에 개재된 세퍼레이터(113)를 포함한다. 상기 전극 조립체(110)는 상기 제 1 전극(111), 세퍼레이터(113) 및 제 2 전극(112)의 적층제를 젤리-롤 형태로 권취하여 형성할 수 있다. 여기서, 제 1 전극(111)은 양극으로서 작용할 수 있으며, 제 2 전극(112)은 음극으로서 작용할 수 있다. 상기 전극 조립체(110)의 상부에는 제 1 전극탭(114)이 상기 캡 조립체(130)와 연결되고, 하부에는 제 2 전극탭(115)이 상기 케이스(120)의 바닥면에 연결된다.
상기 제 1 전극(111)은 알루미늄과 같은 금속 포일로 형성된 제 1 전극 집전체에 전이금속산화물 등의 제 1 전극 활물질을 도포함으로써 형성된다. 상기 제 1 전극(111)에는 제 1 전극 활물질이 도포되지 않은 제 1 전극 무지부가 형성되며, 상기 제 1 전극 무지부에는 제 1 전극탭(114)이 부착된다. 상기 제 1 전극탭(114)의 일단은 제 1 전극(111)에 전기적으로 연결되며, 타단은 전극 조립체(110)의 상부로 돌출되어 캡 조립체(130)와 전기적으로 연결된다.
상기 제 2 전극(112)은 구리 또는 니켈과 같은 금속 포일로 형성된 제 2 전극 집전체에 흑연 또는 탄소 등의 제 2 전극 활물질을 도포함으로써 형성된다. 상기 제 2 전극(112)에는 제 2 전극 활물질이 도포되지 않은 제 2 전극 무지부가 형성되며, 상기 제 2 전극 무지부에는 제 2 전극탭(115)이 부착된다. 상기 제 2 전극탭(115)의 일단은 제 2 전극(112)에 전기적으로 연결되며, 타단은 전극 조립체(110)의 하부로 돌출되어 케이스(120)의 바닥면과 전기적으로 연결된다.
상기 세퍼레이터(113)는 제 1 전극(111)과 제 2 전극(112) 사이에 위치되어 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 역할을 한다. 상기 세퍼레이터(113)는 폴리에틸렌이나, 폴리 프로필렌이나, 폴리 에틸렌과 폴리 프로필렌의 복합 필름으로 이루어질 수 있다.
상기 케이스(120)는 상기 전극 조립체(110)가 수용되는 공간이 형성되도록 일정 직경을 갖는 원통체인 측면판(121)과, 측면판(121)의 하부를 밀폐하는 하면판(122)을 포함한다. 상기 케이스(120)의 상단 개구부는 전극 조립체(110)를 삽입한 후에 밀폐하도록 개방되어 있다. 또한, 상기 케이스(120)의 상부에는 전극 조립체(110)의 유동을 방지하기 위한 비딩부(123)가 형성된다. 그리고 상기 케이스(120)의 최상단부에는 캡 조립체(130)와 가스켓(190)을 고정하기 위한 크림핑부(124)가 형성된다.
상기 캡 조립체(130)는 캡 업(Cap-up)(140), 안전벤트(Safety Vent)(150), 인슐레이터(160), 캡 다운(Cap-down)(170) 및 절연 시트(180)를 포함한다.
상기 캡 업(140)은 상부가 볼록하게 형성되어 외부 회로와 전기적으로 접속될 수 있다. 또한, 상기 캡 업(140)은 상기 케이스(120)의 내부에서 발생되는 가스가 배출될 수 있는 경로를 제공하는 가스 배출공(141)이 형성되어 있다. 상기 캡 업(140)은 상기 전극 조립체(110)와 전기적으로 연결되며 상기 전극 조립체(110)에서 발생되는 전류를 외부 회로로 전달한다.
상기 안전벤트(150)는 상기 캡 업(140)과 대응되는 원형의 판체로 형성된다. 상기 안전벤트(150)의 중앙에는 하부 방향으로 돌출된 돌출부(151)가 형성된다. 이러한 안전벤트(150)는 상기 캡 다운(170)의 관통홀(171)을 관통하는 돌출부(151)를 이용하여, 상기 캡 다운(170)의 하면에 고정된 서브 플레이트(175)와 전기적으로 연결된다. 여기서, 상기 안전벤트(150)의 돌출부(151)와 상기 서브 플레이트(175)는 레이저 용접, 초음파 용접, 저항 용접 또는 이의 등가방법으로 용접될 수 있다. 또한, 상기 돌출부(151)의 외주연에는 안전벤트(150)의 파단을 안내하는 노치(152)가 형성된다.
상기 안전벤트(150)의 외주연은 상기 캡 업(140)중 상부로 돌출된 부분을 제외한 나머지 부분에 밀착되게 설치된다. 즉, 상기 안전벤트(150)의 외주연과 상기 캡 업(140)의 외주연은 서로 접촉된다. 또한, 상기 안전벤트(150)의 가장자리는 상기 캡 업(140)을 감싸며 캡 업(140)의 상부로 연장되어 형성된다. 상기 안전벤트(150)는 상기 케이스(120)의 내부에서 이상 내압 발생시 전류를 차단하면서 내부 가스를 배출시킨다. 상기 안전벤트(150)는 케이스(120)의 내압이 상기 안전벤트(150)의 작동 압력 이상이 되면, 상기 캡 다운(170)의 가스 배출공(172)을 통해 배출되는 가스에 의해 돌출부(151)가 상부로 상승하면서, 상기 서브 플레이트(175)와 전기적으로 분리된다. 이때, 상기 서브 플레이트(175)는 상기 돌출부(151)의 용접된 부분이 찢어지면서 상기 안전벤트(150)와 전기적으로 분리된다. 그리고, 상기 안전벤트(150)는 케이스(120)의 내압이 상기 안전벤트(150)의 작동 압력보다 높은 파단 압력 이상이 되면 상기 노치(152)가 파단되어 이차 전지(100)의 폭발을 방지할 수 있다.
상기 인슐레이터(160)는 상기 안전벤트(150)와 상기 캡 다운(170) 사이에 개재되어, 상기 안전벤트(150)와 상기 캡 다운(170) 사이를 절연시킨다. 구체적으로, 상기 인슐레이터(160)는 상기 안전벤트(150)의 외주연과 캡 다운(170)의 외주연 사이에 개재된다. 상기 인슐레이터(160)는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등과 같은 수지재질로 형성될 수 있다.
상기 캡 다운(170)은 원형의 판체로 형성된다. 상기 캡 다운(170)의 중앙에는 관통홀(171)이 형성되며, 상기 관통홀(171)에는 상기 안전벤트(150)의 돌출부(151)가 관통한다. 또한, 상기 캡 다운(170)의 일측에는 가스 배출공(172)이 형성되며, 상기 캡 다운(170)의 하부에는 서브 플레이트(175)가 결합된다. 상기 가스 배출공(172)은 상기 케이스(120)의 내부에서 과도한 내압 발생시 내부 가스를 배출시키는 역할을 한다. 이때, 상기 가스 배출공(172)을 통해 배출되는 가스에 의해 안전벤트(150)의 돌출부(151)가 상승되어, 상기 돌출부(151)는 서브 플레이트(175)와 분리될 수 있다. 상기 서브 플레이트(175)는 상기 캡 다운(170)의 관통홀(171)을 관통하는 안전벤트(150)의 돌출부(151)와 제 1 전극탭(114) 사이에 용접된다. 이에 따라, 상기 서브 플레이트(175)는 상기 제 1 전극탭(114)과 상기 안전벤트(150)를 전기적으로 접속시킨다.
상기 절연 시트(180)는 링 형태의 판체로 형성되며, 상기 캡 업(140)의 상부에 안착된다. 구체적으로, 상기 절연 시트(1801)는 상기 캡 업(140)의 가장자리에 안착된다. 따라서, 상기 절연 시트(180)는 상기 캡 업(140)의 가장자리를 감싸는 안전벤트(150)의 상부에 위치하게 된다. 즉, 상기 절연 시트(180)는 캡 업(140)의 상부에 위치하며, 안전벤트(150)와 가스켓(190) 사이에 개재된다. 여기서, 상기 절연 시트(180)는 접착 부재(10)를 통해 상기 캡 업(140)의 가장자리에 위치한 안전벤트(150)에 고정될 수 있다. 또한, 상기 절연 시트(180)는 접착 부재 없이, 상기 캡 업(140)의 가장자리에 위치한 안전벤트(150)에 안착된 후, 가스켓(190)과 케이스(120)의 크램핑부(124)에 의해 캡 업(140)에 고정될 수 있다. 더불어, 상기 절연 시트(180)는 레이저 용접, 초음파 용접, 저항 용접 또는 이의 등가방법에 의해 상기 캡 업(140)의 가장자리에 위치한 안전벤트(150)에 고정될 수 있다.
상기 절연 시트(180)는 알루미늄 시트에 아노다이징(anodiaing) 처리를 하여 형성될 수 있다. 여기서, 아노다이징은 금속판의 표면을 산화시켜 산화막을 형성하는 것이다. 일반적으로, 아노다이징의 가장 대표적인 소재는 알루미늄(Al)이고, 그 외에 망간(Mn), 아연(Zn), 티타늄(Ti), 하프늄(Hf) 및 니오브(Nb) 등의 금속 소재상에도 아노다이징(anodizing) 처리를 할 수 있다. 이러한 산화막은 매우 단단하고, 내식성 및 내마모성이 우수하다. 예를 들어, 상기 절연 시트(180)는 알루미늄 시트를 전해액에 넣고 전극을 걸어주면 알루미늄 시트의 표면이 전해액의 산소와 반응하여 점점 산화되고, 산화된 부분에는 산화알루미늄(Al2O3), 즉 산화막이 형성되어 완성될 수 있다. 여기서, 상기 산화막은 상기 알루미늄 시트의 일면에 형성될 수 있다.
일반적으로, 이차 전지(100)에서 단락이 발생하면, 내압이 상승하여 내부 가스가 캡 다운(170)의 가스 배출공(172)을 통해 배출된다. 이때, 배출되는 가스에 의해 안전벤트(150)의 돌출부(151)가 상승하여 서브 플레이트(175)와 전기적으로 분리되어 전류를 차단시키게 된다. 그러나, 이차 전지의 단락 시 발생된 열에 의해 캡 업(140)(및/또는 안전벤트)과 케이스(120) 사이에 위치한 가스켓(190)이 타거나 녹아버려서 캡 업(140)(및/또는 안전벤트)과 케이스(120) 사이에 단락이 발생된다. 이에 본 발명은 캡 업(140)의 가장자리에 위치한 안전벤트(150)의 상부에 절연 시트(180)를 삽입하여, 이차 전지(100)의 단락 시 발생된 열에 의해 가스켓(190)이 타거나 녹더라도, 절연 시트(180)에 의해 캡 업(140)(및/또는 안전벤트)과 케이스(120) 사이를 절연시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 이차 전지(100)는 단락 발생시 내부에 흐르는 전류를 완벽하게 차단함으로써, 이차 전지(100)의 안전성을 향상시킬 수 있게 된다.
상기 가스켓(190)은 케이스(120)의 상단 개구부에 설치된다. 즉, 상기 가스켓(190)은 캡 업(140) 및 안전벤트(150)의 외주연, 상기 케이스(120)의 상단 개구부 사이에 밀착되어 조립된다. 상기 가스켓(190)은 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등과 같은 수지재질로 형성될 수 있다. 이러한 가스켓(190)은 상기 케이스(120)에서 상기 캡 조립체(130)가 분리되는 것을 방지할 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 부분 단면도이다. 도 6은 도 4에서 절연 시트와 상부 절연체를 도시한 분해 사시도이다.
도 4에 도시된 이차 전지(200)는 도 2에 도시된 이차 전지(100)와 거의 유사하다. 따라서, 이하에서는 그 차이점에 대해서만 설명하기로 한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 절연 시트(280)는 링 형태의 판체로 형성되며, 캡 업(140)의 가장자리에 안착된다. 즉, 상기 절연 시트(280)는 상기 캡 업(140)의 가장자리를 감싸는 안전벤트(150)의 상부에 위치한다. 상기 절연 시트(280)는 알루미늄 시트에 아노다이징(anodiaing) 처리를 하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 절연 시트(280)와 캡 업(140) 사이에는 상부 절연 부재(285)가 더 형성된다. 상기 절연 시트(280)는 상기 상부 절연 부재(285)에 끼워짐으로써 상기 캡 업(140)의 가장자리에 고정될 수 있다. 상기 상부 절연 부재(285)는 대략 링 형태로 형성되며, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등과 같은 수지재질로 형성될 수 있다. 또한, 상기 상부 절연 부재(285)는 상기 캡 업(140)과 안전벤트(150) 사이에 위치하는 제1영역(285a), 상기 제1영역(285a)의 내측에 위치하며, 상기 제1영역(285a)의 높이보다 높게 형성된 제2영역(285b) 및 상기 제2영역(285b)의 내측에 위치하며 상기 제2영역(285b)의 높이보다 높게 형성된 제3영역(285c)을 포함한다. 즉, 상기 상부 절연 부재(285)는 중심에서 가장자리로 갈수록 높이가 낮아지는 계단 형태로 형성된다. 또한, 상기 절연 시트(280)는 상기 제2영역(285b)과 제3영역(285c) 사이에 형성된 단차(s)에 끼워지며, 제2영역(285b)의 상부에 위치한다. 여기서, 상기 제2영역(285b)의 높이는 캡 업(140)의 가장자리에 위치한 안전벤트(150)의 높이와 동일하다. 따라서, 상기 절연 시트(280)는 안전벤트(150)와 제2영역(285b)에 걸쳐서 안착된다. 이후, 상기 절연 시트(280)는 가스켓(190)과 케이스(120)의 크램핑부(124)에 의해 캡 업(140)에 밀착될 수 있다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 부분 단면도이다.
도 7에 도시된 이차 전지(300)는 도 2에 도시된 이차 전지(200)와 거의 유사하다. 따라서, 이하에서는 그 차이점에 대해서만 설명하기로 한다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 절연 시트(380)는 캡 업(140)의 상부에 안착된다. 구체적으로, 상기 절연 시트(380)는 캡 업(140)의 가장자리를 감싸는 안전벤트(350)와 캡 업(140)의 상부에 안착된다. 여기서, 상기 안전벤트(350)는 캡 업(140)의 가장자리를 감싸고 있으나, 캡 업(140)의 상부로 연장되지 않는다. 따라서, 상기 절연 시트(380)는 캡 업(140)과 안전벤트(350)에 걸쳐서 안착될 수 있다. 또한, 상기 절연 시트(380)는 레이저 용접, 초음파 용접, 저항 용접 또는 이의 등가방법에 의해 상기 캡 업(140)에 고정될 수 있다. 물론, 상기 절연 시트(380)는 접착 부재를 통해서 상기 캡 업(140)에 고정될 수도 있다. 또한, 상기 절연 시트(380)는 알루미늄 시트에 아노다이징(anodiaing) 처리를 하여 형성될 수 있다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 부분 단면도이다. 도 11은 도 9에서 캡 업에 절연 시트가 결합된 상태를 도시한 평면도이다.
도 9에 도시된 이차 전지(400)는 도 2에 도시된 이차 전지(200)와 거의 유사하다. 따라서, 이하에서는 그 차이점에 대해서만 설명하기로 한다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 절연 시트(480)는 링 형태의 판체로 형성되며, 상기 캡 업(140)의 가장자리를 감싸는 안전벤트(150)의 상부에 위치한다. 또한, 상기 절연 시트(480)는 안전벤트(150)의 상부에서 캡 업(140)의 내측으로 연장되어 형성된다. 이때, 상기 절연 시트(480)는 캡 업(140)중 상부로 돌출된 부분까지 연장되도록 형성된다. 즉, 상기 절연 시트(480)는 상기 캡 업(140)에서 상부로 돌출된 부분에 끼워짐으로써, 상기 캡 업(140)에 고정될 수 있다. 물론, 상기 절연 시트(480)는 접착 부재(10)를 통해서 상기 안전벤트(150)의 상부에 고정될 수도 있다. 또한, 상기 절연 시트(480)는 알루미늄 시트에 아노다이징(anodiaing) 처리를 하여 형성될 수 있다. 더불어, 상기 절연 시트(480)의 내주연에는 다수의 절개홈(481)이 형성되어 있다. 상기 절개홈(481)은 이차 전지(400)에서 단락이 발생시 내부 가스에 의해 안전벤트(150)의 돌출부(151)가 상승할 때, 상기 절연 시트(480)가 안전벤트(150)와 함께 상승하는 것을 방지하는 역할을 한다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 이차 전지를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (10)

  1. 전극 조립체와, 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스, 상기 케이스의 상부에 결합되는 캡 조립체 및 상기 캡 조립체와 케이스 사이에 개재된 가스켓을 포함하는 이차 전지에 있어서,
    상기 캡 조립체는 캡 업과, 상기 캡 업의 하부에 설치되며 상기 캡 업의 가장자리를 감싸도록 상기 캡 업의 상부로 연장되어 형성된 안전벤트 및 상기 캡 업의 상부로 연장된 안전벤트의 상부에 위치한 절연 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연 시트는 상기 캡 업의 상부로 연장된 안전벤트와 상기 가스켓 사이에 개재된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연 시트는 알루미늄 시트에 아노다이징 처리를 하여 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연 시트는 접착 부재를 통해 상기 안전벤트에 부착된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연 시트는 용접에 의해 상기 안전벤트에 용착된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 캡 업과 상기 캡 업의 상부로 연장된 안전벤트 사이에 개재된 상부 절연 부재를 더 포함하고,
    상기 절연 시트는 상기 상부 절연 부재에 결합되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 상부 절연 부재는
    상기 캡 업과 상기 안전벤트 사이에 위치하는 제1영역;
    상기 제1영역의 내측에 위치하며, 상기 제1영역의 높이보다 높게 형성된 제2영역; 및
    상기 제2영역의 내측에 위치하며, 상기 제2영역의 높이보다 높게 형성된 제3영역을 포함하고,
    상기 절연 시트는 상기 제2영역과 상기 제3영역 사이의 단차에 결합되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연 시트는 상기 안전벤트의 상부에서 상기 캡 업 중 상부로 돌출된 부분까지 연장되어 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 절연 시트의 내주연에는 다수의 절개홈이 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  10. 전극 조립체와, 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스, 상기 케이스의 상부에 결합되는 캡 조립체 및 상기 캡 조립체와 케이스 사이에 개재된 가스켓을 포함하는 이차 전지에 있어서,
    상기 캡 조립체는 캡 업과, 상기 캡 업의 하부에 설치된 안전벤트 및 상기 캡 업의 상부에 위치하며, 상기 캡 업과 상기 가스켓 사이에 개재된 절연 시트를 포함하고,
    상기 절연 시트는 알루미늄 시트에 아노다이징 처리를 하여 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
KR1020197002146A 2016-09-20 2016-09-20 이차 전지 KR102642159B1 (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/KR2016/010476 WO2018056475A1 (ko) 2016-09-20 2016-09-20 이차 전지

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190045150A true KR20190045150A (ko) 2019-05-02
KR102642159B1 KR102642159B1 (ko) 2024-03-04

Family

ID=61689591

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197002146A KR102642159B1 (ko) 2016-09-20 2016-09-20 이차 전지

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11349170B2 (ko)
EP (1) EP3518308A4 (ko)
KR (1) KR102642159B1 (ko)
CN (1) CN109690811B (ko)
WO (1) WO2018056475A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023140620A1 (ko) * 2022-01-19 2023-07-27 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102586879B1 (ko) * 2017-10-11 2023-10-10 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
EP3726605A4 (en) * 2017-12-13 2021-06-16 Samsung SDI Co., Ltd. SECONDARY CYLINDRICAL LITHIUM-ION BATTERY
KR102604484B1 (ko) * 2018-05-02 2023-11-22 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
KR20190138509A (ko) * 2018-06-05 2019-12-13 주식회사 엘지화학 이차전지
CN110890490B (zh) * 2019-12-14 2022-08-05 安徽飞凯电子技术有限公司 锂电池盖帽
CN111613753B (zh) * 2020-05-28 2021-10-01 横店集团东磁股份有限公司 一种锂离子电池
KR20230063611A (ko) * 2021-11-02 2023-05-09 삼성에스디아이 주식회사 원통형 이차전지 및 이차전지의 제조방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101043346B1 (ko) * 2011-01-28 2011-06-29 주식회사 네원 방열특성이 우수한 유무기 하이브리드 조성물 및 이를 이용한 박막 타입의 열방사 시트
KR20150082748A (ko) * 2014-01-07 2015-07-16 삼성에스디아이 주식회사 내열부재를 갖는 이차 전지

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2160352B (en) * 1984-06-08 1987-08-26 Venture Tech Ltd Insulating seal for electrochemical cells
EP0849815B1 (en) 1996-07-09 2005-05-04 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Secondary cell with assembly sealing plate
JP4202539B2 (ja) * 1998-08-13 2008-12-24 株式会社東芝 密閉電池の製造方法
KR101054748B1 (ko) * 2007-06-14 2011-08-05 주식회사 엘지화학 전해액 밀봉성이 우수한 이차전지용 캡 어셈블리
US8389153B2 (en) * 2008-06-09 2013-03-05 Panasonic Corporation Battery
KR101050535B1 (ko) 2008-12-18 2011-07-20 삼성에스디아이 주식회사 캡 조립체 및 이를 구비하는 이차 전지
WO2011096035A1 (ja) * 2010-02-05 2011-08-11 パナソニック株式会社 角形電池
CN103378321B (zh) * 2012-04-20 2016-02-03 比亚迪股份有限公司 一种盖板组件及含有该盖板组件的电池
KR101433664B1 (ko) * 2012-02-07 2014-08-25 주식회사 엘지화학 하단면에 만입형 그루브가 형성되어 있는 구조의 각형 전지팩
CN103647031B (zh) 2013-12-06 2016-01-13 广州力柏电动科技有限公司 一种电池绝缘密封结构
KR101772415B1 (ko) 2014-09-23 2017-09-12 주식회사 엘지화학 캡 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지
WO2017131197A1 (ja) 2016-01-29 2017-08-03 株式会社ダイゾー 吐出部材およびそれを用いたエアゾール製品

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101043346B1 (ko) * 2011-01-28 2011-06-29 주식회사 네원 방열특성이 우수한 유무기 하이브리드 조성물 및 이를 이용한 박막 타입의 열방사 시트
KR20150082748A (ko) * 2014-01-07 2015-07-16 삼성에스디아이 주식회사 내열부재를 갖는 이차 전지

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023140620A1 (ko) * 2022-01-19 2023-07-27 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지

Also Published As

Publication number Publication date
KR102642159B1 (ko) 2024-03-04
US20190363315A1 (en) 2019-11-28
US11349170B2 (en) 2022-05-31
CN109690811A (zh) 2019-04-26
WO2018056475A1 (ko) 2018-03-29
EP3518308A1 (en) 2019-07-31
EP3518308A4 (en) 2020-04-15
CN109690811B (zh) 2022-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102642159B1 (ko) 이차 전지
KR102520538B1 (ko) 이차 전지
KR102606637B1 (ko) 이차 전지
CN112368878B (zh) 二次电池
KR102659830B1 (ko) 이차 전지 및 그 제조 방법
KR20180057362A (ko) 이차 전지
KR20240034736A (ko) 이차 전지
KR20210006202A (ko) 이차 전지
KR102493946B1 (ko) 이차전지
KR101106403B1 (ko) 이차 전지
US11527800B2 (en) Secondary battery
US10283741B2 (en) Secondary battery
KR102619683B1 (ko) 이차 전지
KR20230147883A (ko) 이차 전지
KR102319240B1 (ko) 케이스를 갖는 이차 전지

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant