KR20200052738A - Secondary battery - Google Patents

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KR20200052738A
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허은기
임지순
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Abstract

The present invention relates to a secondary battery capable of improving stability when swelling. According to one embodiment of the present invention, the secondary battery comprises: an electrode assembly having a first electrode plate, a second electrode plate, and a separator; a case housing the electrode assembly; a cap plate coupled to the top of the case and having one pair of long sides and one pair of short sides connecting the one pair of long sides and having a length shorter than a length of the one pair of long sides; and a deformation unit extended along each of the one pair of long sides and formed concave toward the bottom of the cap plate.

Description

이차 전지{Secondary battery}Secondary battery {Secondary battery}

본 발명은 이차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery.

이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지로서, 하나의 전지 셀이 팩 형태로 포장된 저용량 전지의 경우 휴대폰 및 캠코더와 같은 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 전지 팩이 수십 개 연결된 전지 팩 단위의 대용량 전지의 경우 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다. A secondary battery is a battery that can be charged and discharged, unlike a primary battery that cannot be charged. In the case of a low-capacity battery in which one battery cell is packaged in a pack, it is used in small portable electronic devices such as mobile phones and camcorders. In the case of a large-capacity battery in units of dozens of connected battery packs, it is widely used as a power source for driving motors such as hybrid vehicles.

이러한 이차 전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형, 각형 및 파우치형을 들 수 있으며, 양, 음극판 사이에 절연체인 세퍼레이터(separator)를 개재하여 형성된 전극 조립체와 전해액을 케이스에 내장 설치하고, 케이스에 캡 플레이트를 설치하여 구성된다. These secondary batteries are manufactured in various shapes. Typical shapes include cylindrical, square, and pouch shapes, and the electrode assembly and electrolyte formed through a separator, which is an insulator between positive and negative plates, are embedded in a case. It is constructed by installing and installing a cap plate on the case.

한편, 이차 전지는 충방전에 따른 스웰링 현상이 발생하게 되어, 캡 플레이트와 케이스 사이의 용접 부분에 피로하중이 가해지게 된다. 이에 따라, 안전성을 향상시킬 수 있는 구조의 이차 전지가 요구되고 있다.Meanwhile, in the secondary battery, a swelling phenomenon occurs due to charging and discharging, and a fatigue load is applied to the welding portion between the cap plate and the case. Accordingly, there is a demand for a secondary battery having a structure capable of improving safety.

이러한 발명의 배경이 되는 기술에 개시된 상술한 정보는 본 발명의 배경에 대한 이해도를 향상시키기 위한 것뿐이며, 따라서 종래 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수도 있다.The above-described information disclosed in the background of the present invention is only for improving the understanding of the background of the present invention, and thus may include information that does not constitute the prior art.

본 발명은 스웰링 시 안전성을 향상시킬 수 있는 이차 전지를 제공한다.The present invention provides a secondary battery capable of improving safety during swelling.

본 발명에 의한 이차 전지는 제 1 전극판, 제 2 전극판 및 세퍼레이터를 갖는 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 상기 케이스의 상부에 결합되며, 한 쌍의 장변과, 상기 한 쌍의 장변을 연결하며 한 쌍의 장변보다 길이가 짧은 한 쌍의 단변을 갖는 캡 플레이트; 및 상기 한 쌍의 장변을 따라서 각각 연장되며, 상기 캡 플레이트의 하부로 볼록하게 형성된 변형부를 포함한다. The secondary battery according to the present invention includes an electrode assembly having a first electrode plate, a second electrode plate, and a separator; A case accommodating the electrode assembly; A cap plate coupled to the upper portion of the case and having a pair of short sides and a pair of short sides connecting the pair of long sides and having a shorter length than the pair of long sides; And a deformed portion extending along the pair of long sides and convexly formed below the cap plate.

상기 변형부는 이차 전지의 스웰링 시 상부로 상승하며 너비가 넓어질 수 있다. When the swelling of the secondary battery, the deformable portion rises to the upper portion and can be widened.

상기 변형부는 상기 한 쌍의 장변을 기준으로 가장자리의 깊이보다 가운데 부분의 깊이가 더 깊을 수 있다. The deformed portion may have a deeper depth in the middle portion than the depth of the edge based on the pair of long sides.

상기 변형부는 상기 한 쌍의 단변을 기준으로 가운데 부분의 두께보다 가장자리의 두께가 더 두꺼울 수 있다. The deformable portion may have a thicker edge than the middle portion based on the pair of short sides.

상기 제 1 전극판과 전기적으로 연결되며 상기 캡 플레이트를 관통하는 제 1 단자 및 상기 제 2 전극판과 전기적으로 연결되며 상기 캡 플레이트를 관통하여 상부로 연장된 제 2 단자를 더 포함할 수 있다. It may further include a first terminal electrically connected to the first electrode plate and passing through the cap plate, and a second terminal electrically connected to the second electrode plate and extending upwardly through the cap plate.

상기 변형부는 상기 제 1,2 단자의 외측과 상기 캡 플레이트의 한 쌍의 장변 사이에 위치할 수 있다.The deformable portion may be located outside the first and second terminals and between a pair of long sides of the cap plate.

상기 변형부의 길이는 상기 제 1 단자와 상기 제 2 단자 사이의 길이보다 길게 형성될 수 있다. The length of the deformable portion may be formed to be longer than the length between the first terminal and the second terminal.

상기 변형부의 너비는 상기 제 1,2 단자의 외면과 상기 캡 플레이트의 한 쌍의 장변 사이의 너비보다 좁게 형성될 수 있다. The width of the deformable portion may be formed to be narrower than the width between the outer surface of the first and second terminals and the long side of the pair of cap plates.

상기 캡 플레이트에는 안전 벤트 및 전해액 주입구가 형성되고, 상기 안전 벤트 및 전해액 주입구는 상기 변형부의 내측에 위치할 수 있다.A safety vent and an electrolyte injection hole are formed in the cap plate, and the safety vent and an electrolyte injection hole may be located inside the deformation part.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 캡 플레이트로부터 하부로 볼록하게 돌출된 변형부를 구비함으로써, 스웰링 시 캡 플레이트와 케이스 사이의 용접영역이 파단되는 것을 방지하여 안전성을 향상시킬 수 있다. The secondary battery according to an embodiment of the present invention is provided with a deformed portion protruding downward from the cap plate, thereby preventing the welding region between the cap plate and the case from breaking during swelling, thereby improving safety.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A 선의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 평면도이다.
도 4는 도 3의 B-B선을 도시한 단면도이다.
도 5는 이차 전지의 스웰링 시 변형부의 상태를 도시한 평면도이다.
도 6은 이차 전지의 스웰링 시 변형부의 상태를 도시한 단면도이다.
도 7은 이차 전지의 스웰링 정도와 변형부의 깊이 사이의 관계를 도시한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 변형부를 도시한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 변형부를 도시한 단면도이다.1 is a perspective view showing a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1.
3 is a plan view showing a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view showing a BB line in FIG. 3.
5 is a plan view showing a state of the deformed portion during swelling of the secondary battery.
6 is a cross-sectional view showing the state of the deformed portion during swelling of the secondary battery.
7 is a graph showing the relationship between the swelling degree of the secondary battery and the depth of the deformation portion.
8 is a cross-sectional view showing a modified portion according to another embodiment of the present invention.
9 is a cross-sectional view showing a modified portion according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

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.The embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art, and the following embodiments may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is as follows. It is not limited to the Examples. Rather, these examples are provided to make the present disclosure more faithful and complete, and to fully convey the spirit of the present invention to those skilled in the art.

또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장 또는 축소된 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. In addition, in the following drawings, the thickness or size of each layer is exaggerated or reduced for convenience and clarity of description, and the same reference numerals in the drawings refer to the same elements. As used herein, the term “and / or” includes any and all combinations of one or more of the listed items.

또한, "하부(beneath)", "아래(below)", "낮은(lower)", "상부(above)", "위(upper)"와 같은 공간에 관련된 용어가 도면에 도시된 한 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징의 용이한 이해를 위해 이용된다. 이러한 공간에 관련된 용어는 이차 전지의 다양한 제조 공정 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 이차 전지가 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소는 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "아래"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄한다.In addition, terms related to spaces such as “beneath”, “below”, “lower”, “above”, “upper” or the like are elements shown in the drawings, or It is used for easy understanding of features or other elements or features. The terms related to the space are for easy understanding of the present invention according to various manufacturing processes or usage conditions of the secondary battery, and are not intended to limit the present invention. For example, when the secondary battery in the drawing is turned over, elements described as "bottom" or "below" become "top" or "above". Thus, "below" encompasses "top" or "below".

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이다. 도 2는 도 1의 A-A 선의 단면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 평면도이다. 도 4는 도 3의 B-B선을 도시한 단면도이다. 1 is a perspective view showing a secondary battery according to an embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view taken along line A-A in FIG. 1. 3 is a plan view showing a secondary battery according to an embodiment of the present invention. 4 is a cross-sectional view showing a B-B line in FIG. 3.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는 전극 조립체(110), 제 1 전극 단자부(120), 제 2 전극 단자부(130), 케이스(140), 캡 플레이트(150) 및 변형부(160)를 포함한다. 1 to 4, the secondary battery 100 according to an embodiment of the present invention includes an electrode assembly 110, a first electrode terminal unit 120, a second electrode terminal unit 130, a case 140, It includes a cap plate 150 and the deformation portion 160.

전극 조립체(110)는 얇은 판형 혹은 막형으로 형성된 제 1 전극판(111), 세퍼레이터(113) 및 제 2 전극판(112)의 적층체를 권취하거나 겹쳐서 형성한다. 여기서, 제 1 전극판(111)은 양극으로서 동작할 수 있으며, 제 2 전극판(112)은 음극으로서 동작할 수 있다. 물론, 당업자의 선택에 따라 상기 제 1 전극판(111) 및 제 2 전극판(112)은 서로 극성을 달리하여 배치될 수도 있다.The electrode assembly 110 is formed by winding or overlapping a stack of the first electrode plate 111, the separator 113, and the second electrode plate 112 formed in a thin plate shape or a film shape. Here, the first electrode plate 111 may operate as an anode, and the second electrode plate 112 may operate as a cathode. Of course, the first electrode plate 111 and the second electrode plate 112 may be disposed with different polarities according to the choice of a person skilled in the art.

제 1 전극판(111)은 알루미늄과 같은 금속 포일로 형성된 제 1 전극 집전체에 전이금속산화물 등의 제 1 전극 활물질을 도포함으로써 형성되며, 제 1 활물질이 도포되지 않은 영역인 제 1 전극 무지부(111a)를 포함한다. 제 1 전극 무지부(111a)는 제 1 전극판(111)과, 제 1 전극판 외부 간의 전류 흐름의 통로가 된다.The first electrode plate 111 is formed by applying a first electrode active material such as a transition metal oxide to a first electrode current collector formed of a metal foil such as aluminum, and the first electrode uncoated region, which is an area where the first active material is not applied (111a). The first electrode uncoated portion 111a serves as a passage for current flow between the first electrode plate 111 and the outside of the first electrode plate.

제 2 전극판(112)은 구리 또는 니켈과 같은 금속 포일로 형성된 제 2 전극 집전체에 흑연 또는 탄소 등의 제 2 전극 활물질을 도포함으로써 형성되며, 제 2 활물질이 도포되지 않은 영역인 제 2 전극 무지부(112a)를 포함한다. 제 2 전극 무지부(112a)는 제 2 전극판(112)과, 제 2 전극판 외부 간의 전류 흐름의 통로가 된다.The second electrode plate 112 is formed by applying a second electrode active material such as graphite or carbon to a second electrode current collector formed of a metal foil such as copper or nickel, and a second electrode that is a region where the second active material is not applied It includes a non-coated portion (112a). The second electrode uncoated portion 112a serves as a passage for current flow between the second electrode plate 112 and the outside of the second electrode plate.

세퍼레이터(113)는 제 1 전극판(111)과 제 2 전극판(112)의 사이에 위치되어 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 역할을 수행한다. 세퍼레이터(113)는 폴리에틸렌이나, 폴리 프로필렌이나, 폴리 에틸렌과 폴리 프로필렌의 복합 필름으로 이루어질 수 있다.The separator 113 is positioned between the first electrode plate 111 and the second electrode plate 112 to prevent short circuits and to enable movement of lithium ions. The separator 113 may be made of polyethylene, polypropylene, or a composite film of polyethylene and polypropylene.

또한, 전극 조립체(110)는 실질적으로 전해액과 함께 케이스(140)에 수납된다. 전해액은 EC(ethylene carbonate), PC(propylene carbonate), DEC(diethyl carbonate), EMC(ethyl methyl carbonate), DMC(dimethyl carbonate)와 같은 유기 용매에 LiPF6, LiBF4와 같은 리튬염으로 이루어질 수 있다. 또한, 전해액은 액체, 고체 또는 겔상일 수 있다.Further, the electrode assembly 110 is substantially accommodated in the case 140 together with the electrolyte. The electrolyte may be formed of lithium salts such as LiPF 6 and LiBF 4 in organic solvents such as ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), diethyl carbonate (DEC), ethyl methyl carbonate (EMC), and dimethyl carbonate (DMC). . Further, the electrolyte solution may be liquid, solid or gel.

제 1 전극 단자부(120)는 제 1 집전판(121), 제 1 단자(122), 제 1 단자 플레이트(123), 가스켓(124) 및 상부 절연부재(125)를 포함한다. The first electrode terminal unit 120 includes a first current collector plate 121, a first terminal 122, a first terminal plate 123, a gasket 124, and an upper insulating member 125.

제 1 집전판(121)은 알루미늄 등의 도전성 재질로 형성되며, 전극 조립체(110)의 일측 단부로 돌출된 제 1 전극 무지부(111a)와 접촉됨으로써, 제 1 전극판(111)과 전기적으로 연결된다. 제 1 집전판(121)은 제 1 연결부(121a) 및 제 1 연장부(121b)를 포함한다. 제 1 연결부(121a)는 전극 조립체(110)의 일측에 형성되며, 제 1 전극 무지부(111a)에 용접된다. 제 1 연장부(121b)는 제 1 연결부(121a)의 상단에서 절곡되어 캡 플레이트(150)의 하부를 따라 연장되어 형성된다. 제 1 연장부(121b)는 제 1 연결부(121a)와 수직한 방향으로 형성되며, 캡 플레이트(150)와 평행하게 형성된다. 또한, 제 1 연장부(121b)에는 제 1 단자(122)가 결합되는 단자홀(121c)이 형성된다. The first current collector plate 121 is formed of a conductive material such as aluminum, and is in contact with the first electrode uncoated portion 111a protruding to one end of the electrode assembly 110, thereby electrically communicating with the first electrode plate 111. Connected. The first current collector plate 121 includes a first connection portion 121a and a first extension portion 121b. The first connection portion 121a is formed on one side of the electrode assembly 110 and is welded to the first electrode uncoated portion 111a. The first extension portion 121b is bent at the upper end of the first connection portion 121a and is formed to extend along the lower portion of the cap plate 150. The first extension part 121b is formed in a direction perpendicular to the first connection part 121a and is formed in parallel with the cap plate 150. In addition, a terminal hole 121c to which the first terminal 122 is coupled is formed in the first extension portion 121b.

제 1 단자(122)는 알루미늄 등의 도전성 재질로 형성되며, 제 1 집전판(121)과 결합됨으로써, 제 1 전극판(111)과 전기적으로 연결된다. 또한, 제 1 단자(122)는 캡 플레이트(150)를 관통하여 상부로 돌출된다. 제 1 단자(122)의 하부에는 플랜지부(122a)가 형성되어, 제 1 단자(122)가 캡 플레이트(150)로부터 빠지지 않도록 한다. 또한, 플랜지부(122a)의 하부 영역은 단자홀(121c)에 결합된다. The first terminal 122 is formed of a conductive material such as aluminum, and is coupled to the first current collector plate 121 to be electrically connected to the first electrode plate 111. In addition, the first terminal 122 penetrates the cap plate 150 and protrudes upward. A flange portion 122a is formed under the first terminal 122 so that the first terminal 122 does not come off the cap plate 150. In addition, the lower region of the flange portion 122a is coupled to the terminal hole 121c.

제 1 단자 플레이트(123)는 제 1 단자(122)의 상부에 결합된다. 또한, 제 1 단자 플레이트(123)가 제 1 단자(122)에 결합된 후, 제 1 단자(122)의 상부가 리벳팅됨으로써, 제 1 전극(122)이 제 1 단자 플레이트(123)에 고정된다. The first terminal plate 123 is coupled to the upper portion of the first terminal 122. In addition, after the first terminal plate 123 is coupled to the first terminal 122, the upper portion of the first terminal 122 is riveted, so that the first electrode 122 is fixed to the first terminal plate 123. do.

가스켓(124)은 절연성 재질로 이루어지며, 제 1 단자(122)와 캡 플레이트(150) 사이를 밀봉시킨다. 가스켓(124)은 캡 플레이트(150)의 하부에서 제 1 단자(122)와 캡 플레이트(150) 사이에 결합된다. 이러한 가스켓(124)은 외부의 수분이 이차 전지(100)의 내부에 침투하지 못하도록 하거나, 이차 전지(100)의 내부에 수용된 전해액이 외부로 유출되지 못하도록 한다. The gasket 124 is made of an insulating material, and seals between the first terminal 122 and the cap plate 150. The gasket 124 is coupled between the first terminal 122 and the cap plate 150 at the bottom of the cap plate 150. The gasket 124 prevents external moisture from penetrating the interior of the secondary battery 100 or prevents the electrolyte contained in the secondary battery 100 from flowing out.

상부 절연부재(125)는 제 1 단자 플레이트(123)와 캡 플레이트(150) 사이에 위치하며, 제 1 단자(122)가 끼워지도록 형성된다. 상부 절연부재(125)는 제 1 단자 플레이트(123)를 통해서 캡 플레이트(150)와 가스켓(124)에 밀착된다. 이러한 상부 절연부재(125)는 제 1 단자(122)와 캡 플레이트(150) 사이를 절연시킨다.The upper insulating member 125 is positioned between the first terminal plate 123 and the cap plate 150, and is formed to fit the first terminal 122. The upper insulating member 125 is in close contact with the cap plate 150 and the gasket 124 through the first terminal plate 123. The upper insulating member 125 insulates between the first terminal 122 and the cap plate 150.

제 2 전극 단자부(130)는 제 2 집전판(131), 제 2 단자(132), 제 2 단자 플레이트(133), 가스켓(134) 및 상부 절연부재(135)를 포함한다.The second electrode terminal unit 130 includes a second current collector plate 131, a second terminal 132, a second terminal plate 133, a gasket 134, and an upper insulating member 135.

제 2 집전판(131)은 니켈 등의 도전성 재질로 형성되며, 전극 조립체(110)의 타측 단부로 돌출된 제 2 전극 무지부(112a)와 접촉됨으로써, 제 2 전극판(112)과 전기적으로 연결된다. 제 2 집전판(131)은 제 2 연결부(131a) 및 제 2 연장부(131b)를 포함한다. 제 2 연결부(131a)는 전극 조립체(110)의 타측에 형성되며, 제 2 전극 무지부(112a)에 용접된다. 제 2 연장부(131b)는 제 2 연결부(131a)의 상단에서 절곡되어 캡 플레이트(150)의 하부를 따라 연장되어 형성된다. 제 2 연장부(131b)는 제 2 연결부(131a)와 수직한 방향으로 형성되며, 캡 플레이트(150)와 평행하게 형성된다. 또한, 제 2 연장부(131b)에는 제 2 단자(132)가 결합되는 단자홀(131c)이 형성된다. The second current collecting plate 131 is formed of a conductive material such as nickel, and is in contact with the second electrode uncoated portion 112a protruding to the other end of the electrode assembly 110, thereby electrically communicating with the second electrode plate 112. Connected. The second current collecting plate 131 includes a second connecting portion 131a and a second extending portion 131b. The second connection portion 131a is formed on the other side of the electrode assembly 110 and is welded to the second electrode uncoated portion 112a. The second extension portion 131b is bent at the upper end of the second connection portion 131a and is formed to extend along the lower portion of the cap plate 150. The second extension portion 131b is formed in a direction perpendicular to the second connection portion 131a and is formed in parallel with the cap plate 150. In addition, a terminal hole 131c to which the second terminal 132 is coupled is formed in the second extension portion 131b.

제 2 단자(132)는 니켈 등의 도전성 재질로 형성되며, 제 2 집전판(131)과 결합됨으로써, 제 2 전극판(112)과 전기적으로 연결된다. 또한, 제 2 단자(132)는 캡 플레이트(150)를 관통하여 상부로 돌출된다. 제 2 단자(132)의 하부에는 플랜지부(132a)가 형성되어, 제 2 단자(132)가 캡 플레이트(150)로부터 빠지지 않도록 한다. 또한, 플랜지부(132a)의 하부 영역은 단자홀(131c)에 결합된다. The second terminal 132 is formed of a conductive material such as nickel, and is coupled to the second current collecting plate 131 to be electrically connected to the second electrode plate 112. In addition, the second terminal 132 penetrates the cap plate 150 and protrudes upward. A flange portion 132a is formed under the second terminal 132 so that the second terminal 132 does not come out of the cap plate 150. In addition, the lower region of the flange portion 132a is coupled to the terminal hole 131c.

제 2 단자 플레이트(133)는 제 2 단자(132)의 상부에 결합된다. 또한, 제 2 단자 플레이트(133)가 제 2 단자(132)에 결합된 후, 제 2 단자(132)의 상부가 리벳팅됨으로써, 제 2 전극(132)이 제 2 단자 플레이트(133)에 고정된다. The second terminal plate 133 is coupled to the upper portion of the second terminal 132. In addition, after the second terminal plate 133 is coupled to the second terminal 132, the upper portion of the second terminal 132 is riveted, so that the second electrode 132 is fixed to the second terminal plate 133. do.

가스켓(134)은 절연성 재질로 이루어지며, 제 2 단자(132)와 캡 플레이트(150) 사이를 밀봉시킨다. 가스켓(134)은 캡 플레이트(150)의 하부에서 제 2 단자(132)와 캡 플레이트(150) 사이에 결합된다. 이러한 가스켓(134)은 외부의 수분이 이차 전지(100)의 내부에 침투하지 못하도록 하거나, 이차 전지(100)의 내부에 수용된 전해액이 외부로 유출되지 못하도록 한다. The gasket 134 is made of an insulating material, and seals between the second terminal 132 and the cap plate 150. The gasket 134 is coupled between the second terminal 132 and the cap plate 150 at the bottom of the cap plate 150. The gasket 134 prevents external moisture from penetrating the interior of the secondary battery 100 or prevents the electrolyte solution contained in the secondary battery 100 from flowing out.

상부 절연부재(135)는 제 2 단자 플레이트(133)와 캡 플레이트(150) 사이에 위치하며, 제 2 단자(132)가 끼워지도록 형성된다. 상부 절연부재(135)는 제 2 단자 플레이트(133)를 통해서 캡 플레이트(150)와 가스켓(134)에 밀착된다. 이러한 상부 절연부재(135)는 제 2 단자(132)와 캡 플레이트(150) 사이를 절연시킨다.The upper insulating member 135 is positioned between the second terminal plate 133 and the cap plate 150 and is formed to fit the second terminal 132. The upper insulating member 135 is in close contact with the cap plate 150 and the gasket 134 through the second terminal plate 133. The upper insulating member 135 insulates between the second terminal 132 and the cap plate 150.

케이스(140)는 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 니켈이 도금된 스틸과 같은 도전성 금속으로 형성되며, 전극 조립체(110), 제 1 전극 단자부(120) 및 제 2 전극 단자부(130)가 삽입 안착될 수 있는 개구부가 형성된 대략 육면체 형상으로 이루어진다. 케이스(140)는 바닥면과, 바닥면으로부터 상부로 연장된 한 쌍의 장측면과, 상기 바닥면으로부터 상부로 연장되며 한 쌍의 장측면을 연결하는 한 쌍의 단측면을 포함한다. 한 쌍의 장측면은 상기 한 쌍의 단측면에 비해 상대적으로 면적이 넓은 면을 말한다. The case 140 is formed of a conductive metal such as aluminum, aluminum alloy, or nickel-plated steel, and the electrode assembly 110, the first electrode terminal portion 120, and the second electrode terminal portion 130 can be inserted and seated. The opening is formed in a substantially hexahedral shape. The case 140 includes a bottom surface, a pair of long side surfaces extending upward from the bottom surface, and a pair of short side surfaces extending upward from the bottom surface and connecting a pair of long side surfaces. The pair of long sides refers to a surface having a relatively large area compared to the pair of short sides.

캡 플레이트(150)는 케이스(140)의 개구부를 밀봉하며, 케이스(140)와 동일한 재질로 형성될 수 있다. 또한, 캡 플레이트(150)는 케이스(140)의 개구부에 결합된 후, 캡 플레이트(150)와 케이스(140)의 경계면이 레이저 용접에 의해 용접되어 결합될 수 있다. 따라서, 캡 플레이트(150)와 케이스(140)의 경계면에는 용접영역(P)이 형성된다. 또한, 캡 플레이트(150)에는 상대적으로 얇은 두께를 갖는 안전 벤트(151)와, 전해액이 주입되는 전해액 주입구(152) 및 전해액 주입구(152)를 밀봉하는 마개(153)가 형성될 수 있다. 캡 플레이트(150)는 대략 직사각형의 플레이트 형태로 형성되며, 한 쌍의 장변과 한 쌍의 장변을 연결하는 한 쌍의 단변을 포함한다. 한 쌍의 장변은 케이스(140)의 장측면과 결합되며, 한 쌍의 단변에 비해 상대적으로 길이가 긴 변을 말한다. 또한, 캡 플레이트(150)에는 변형부(160)가 형성된다. The cap plate 150 seals the opening of the case 140, and may be formed of the same material as the case 140. In addition, after the cap plate 150 is coupled to the opening of the case 140, the interface between the cap plate 150 and the case 140 may be welded and combined by laser welding. Therefore, a welding region P is formed on the interface between the cap plate 150 and the case 140. In addition, the cap plate 150 may be formed with a safety vent 151 having a relatively thin thickness, an electrolyte injection hole 152 through which the electrolyte is injected, and a stopper 153 sealing the electrolyte injection hole 152. The cap plate 150 is formed in a substantially rectangular plate shape, and includes a pair of short sides connecting a pair of long sides and a pair of long sides. The pair of long sides is coupled to the long side of the case 140, and refers to a side that is relatively long in length compared to the pair of short sides. In addition, the deformation part 160 is formed on the cap plate 150.

도 5는 이차 전지의 스웰링 시 변형부의 상태를 도시한 평면도이고, 도 6은 단면도이다. 도 7은 이차 전지의 스웰링 정도와 변형부의 깊이 사이의 관계를 도시한 그래프이다. 5 is a plan view showing a state of the deformed portion during swelling of the secondary battery, and FIG. 6 is a cross-sectional view. 7 is a graph showing the relationship between the swelling degree of the secondary battery and the depth of the deformation portion.

변형부(160)는 캡 플레이트(150)의 상면으로부터 하부로 볼록하게 돌출된 홈의 형태로, 캡 플레이트(150)의 한 쌍의 장변을 따라 연장되게 형성된다. 변형부(160)는 이차 전지(100)의 스웰링 시 하부로 볼록하게 돌출된 홈이 펴지면서 캡 플레이트(150)와 케이스(140)의 용접영역(P)이 파단되는 것을 방지한다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 이차 전지(100)의 스웰링 시 변형부(160)는 상부로 상승하면서 캡 플레이트(150)의 바깥쪽을 향해 늘어나게 된다. 구체적으로, 이차 전지(100)의 스웰링 시 변형부(160)의 너비(W2)는 스웰링 전의 너비(W1)보다 넓게 형성되고(W2>W1), 이에 따라 캡 플레이트(150)의 너비도 넓어지게 된다. 또한, 이차 전지(100)의 스웰링 시 변형부(160)의 깊이는 스웰링 전의 깊이보다 얕아지게 된다. 즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 이차 전지(100)의 스웰링 정도(X)가 심할 수록, 변형부(160)의 깊이(D)가 점차 얕아지게 된다. The deformable portion 160 is formed to extend along the long side of the pair of cap plates 150 in the form of grooves convexly projecting downward from the top surface of the cap plate 150. The deformation part 160 prevents the welding area P of the cap plate 150 and the case 140 from being broken while the convexly protruding groove unfolds downward when swelling the secondary battery 100. Referring to FIGS. 5 and 6, when swelling the secondary battery 100, the deformable portion 160 rises upward and extends toward the outside of the cap plate 150. Specifically, when swelling the secondary battery 100, the width W2 of the deformable portion 160 is formed wider than the width W1 before swelling (W2> W1), and accordingly, the width of the cap plate 150 It becomes wider. In addition, when swelling the secondary battery 100, the depth of the deformable portion 160 becomes shallower than the depth before swelling. That is, as illustrated in FIG. 7, as the swelling degree X of the secondary battery 100 increases, the depth D of the deformable portion 160 gradually becomes shallower.

이차 전지(100)의 스웰링 시 상대적으로 면적이 넓은 케이스(140)의 장측면이 부풀기 쉬우므로, 변형부(160)는 캡 플레이트(150)의 한 쌍의 장변을 따라서 한 쌍으로 형성될 수 있다. 또한, 변형부(160)의 길이는 제 1 단자(122)에서 제 2 단자(132) 사이의 길이보다 길게 형성될 수 있다. 더불어, 변형부(160)는 제 1,2 단자(122, 132)의 외측에 형성된다. 변형부(160)의 너비는 제 1,2단자(122, 132)의 외면으로부터 캡 플레이트(150)의 장변 사이의 너비보다는 좁게 형성될 수 있다. 예를 들어, 캡 플레이트(150)에 변형부가 형성되지 않으면, 이차 전지(100)의 스웰링 시 케이스(140)의 장측면이 부풀어 케이스(140)와 캡 플레이트(150) 사이의 용접영역, 특히, 케이스(140)의 장측면과 캡 플레이트(150)의 장변의 경계면에 형성된 용접영역(P)에 크랙 또는 파손이 발생하게 되어 전해액이 누출될 수 있다. 그러나, 본 발명에서는 캡 플레이트(150)의 장변측에 변형부(160)를 형성하여, 이차 전지(100)의 스웰링 시 변형부(160)가 캡 플레이트(150)의 외측을 향해 변형, 즉, 늘어남으로써 케이스(140)와 캡 플레이트(150) 사이의 용접영역(P)이 파단되는 것을 방지하여 안전성을 향상시킬 수 있다. 또한, 변형부(160)의 깊이는 모든 영역에서 동일하게 형성될 수 있다. 더불어, 도면에서는 변형부(160)가 하나의 홈의 형태로 형성된 것으로 도시되어 있으나, 상기 변형부(160)는 다수의 홈이 형성된 주름 형태로 형성될 수 있다. 이때, 변형부(160)가 다수의 홈인 경우에는 하나의 홈인 경우보다 깊이를 더 얕게 형성할 수 있다. When the secondary battery 100 is swelled, the long side surface of the relatively large case 140 is easily inflated, so that the deformable portion 160 is formed in a pair along the long side of the pair of cap plates 150. Can be. Further, the length of the deformable portion 160 may be formed longer than the length between the first terminal 122 and the second terminal 132. In addition, the deformation unit 160 is formed outside the first and second terminals 122 and 132. The width of the deformable portion 160 may be formed narrower than the width between the long sides of the cap plate 150 from the outer surfaces of the first and second terminals 122 and 132. For example, if the deformation portion is not formed in the cap plate 150, the long side of the case 140 is swollen during swelling of the secondary battery 100, and a welding area between the case 140 and the cap plate 150, in particular , Cracks or damages may occur in the welding area P formed on the long side surface of the case 140 and the long side of the cap plate 150, and thus the electrolyte may leak. However, in the present invention, by forming the deformed portion 160 on the long side of the cap plate 150, the deformed portion 160 deforms toward the outside of the cap plate 150 when swelling the secondary battery 100, that is, , By increasing, it is possible to prevent the welding region P between the case 140 and the cap plate 150 from breaking, thereby improving safety. In addition, the depth of the deformable portion 160 may be formed to be the same in all regions. In addition, in the drawing, although the deformable portion 160 is illustrated as being formed in the form of a single groove, the deformable portion 160 may be formed in a wrinkle shape in which a plurality of grooves are formed. At this time, when the deformed portion 160 is a plurality of grooves, the depth may be formed shallower than that of a single groove.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 변형부를 도시한 단면도이다.8 is a cross-sectional view showing a modified portion according to another embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 변형부(260)는 캡 플레이트(150)의 장변을 기준으로 가장자리의 깊이(D2) 보다 가운데 부분의 깊이(D1)가 더 깊게 형성될 수 있다(D1>D2). 다시 말해, 변형부(260)는 캡 플레이트(150)의 장변을 기준으로 가장자리에서 가운데 부분으로 갈수록(캡 플레이트의 단변으로부터 멀어질수록) 점차 깊이가 깊어지도록 형성된다. 왜냐하면, 이차 전지(100)의 스웰링 시 상대적으로 케이스(140)의 장측면에서 가운데 부분이 부풀기 쉽기 때문이다. Referring to FIG. 8, the deformable portion 260 may have a depth D1 in the middle portion deeper than the depth D2 of the edge based on the long side of the cap plate 150 (D1> D2). In other words, the deformable portion 260 is formed to gradually increase in depth as it goes from the edge to the center portion (away from the short side of the cap plate) based on the long side of the cap plate 150. This is because, when swelling the secondary battery 100, the center portion of the case 140 is relatively easy to swell.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 변형부를 도시한 단면도이다. 9 is a cross-sectional view showing a modified portion according to another embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 변형부(360)는 캡 플레이트(150)의 단변을 기준으로 가운데 부분의 두께(T1)가 가장자리의 두께(T2)보다 더 두껍게 형성될 수 있다(T1<T2). 다시 말해, 변형부(360)는 캡 플레이트(150)의 단변을 기준으로 가운데에서 가장자리로 갈수록(캡 플레이트의 장변에 가까워질수록) 점차 두께가 두껍게 형성된다. 왜냐하면, 변형부(360)의 가장자리는 케이스(140)와 용접되는 부분이므로, 가장자리의 두께를 두껍게 형성하여 케이스(140)와 캡 플레이트(150) 사이의 용접 결합력을 향상시킬 수 있기 때문이다. Referring to FIG. 9, the deformation part 360 may be formed to have a thicker thickness T1 of the center portion than the thickness T2 of the edge based on the short side of the cap plate 150 (T1 <T2). In other words, the deformation part 360 is gradually thicker as it goes from the center to the edge based on the short side of the cap plate 150 (the closer it is to the long side of the cap plate). This is because the edge of the deformed portion 360 is a portion that is welded to the case 140, so that the thickness of the edge is thickened to improve the welding bonding force between the case 140 and the cap plate 150.

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.What has been described above is only one embodiment for carrying out the secondary battery according to the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment, and is outside the gist of the present invention as claimed in the following claims. Without this, anyone skilled in the art to which the present invention pertains will have the technical spirit of the present invention to the extent that various changes can be implemented.

100: 이차 전지 110: 전극 조립체
120: 제 1 전극 단자부 130: 제 2 전극 단자부
140: 케이스 150: 캡 플레이트
160, 260, 360: 변형부100: secondary battery 110: electrode assembly
120: first electrode terminal portion 130: second electrode terminal portion
140: case 150: cap plate
160, 260, 360: deformation part

Claims (9)

제 1 전극판, 제 2 전극판 및 세퍼레이터를 갖는 전극 조립체;
상기 전극 조립체를 수용하는 케이스;
상기 케이스의 상부에 결합되며, 한 쌍의 장변과, 상기 한 쌍의 장변을 연결하며 한 쌍의 장변보다 길이가 짧은 한 쌍의 단변을 갖는 캡 플레이트; 및
상기 한 쌍의 장변을 따라서 각각 연장되며, 상기 캡 플레이트의 하부로 볼록하게 형성된 변형부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.An electrode assembly having a first electrode plate, a second electrode plate and a separator;
A case accommodating the electrode assembly;
A cap plate coupled to the upper portion of the case and having a pair of short sides and a pair of short sides connecting the pair of long sides and having a shorter length than the pair of long sides; And
Secondary batteries, each of which extends along the pair of long sides, and includes a convex portion formed convexly below the cap plate. 제 1 항에 있어서,
상기 변형부는 이차 전지의 스웰링 시 상부로 상승하며 너비가 넓어지는 것을 특징으로 하는 이차 전지.According to claim 1,
The deformable portion is a secondary battery characterized in that the width rises to the upper portion when swelling of the secondary battery. 제 1 항에 있어서,
상기 변형부는 상기 한 쌍의 장변을 기준으로 가장자리의 깊이보다 가운데 부분의 깊이가 더 깊은 것을 특징으로 하는 이차 전지.According to claim 1,
The deformable portion of the secondary battery, characterized in that the depth of the middle portion is deeper than the depth of the edge based on the pair of long sides. 제 1 항에 있어서,
상기 변형부는 상기 한 쌍의 단변을 기준으로 가운데 부분의 두께보다 가장자리의 두께가 더 두꺼운 것을 특징으로 하는 이차 전지.According to claim 1,
The deformation unit is a secondary battery characterized in that the thickness of the edge is thicker than the thickness of the middle portion based on the pair of short sides. 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전극판과 전기적으로 연결되며 상기 캡 플레이트를 관통하는 제 1 단자 및 상기 제 2 전극판과 전기적으로 연결되며 상기 캡 플레이트를 관통하여 상부로 연장된 제 2 단자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.According to claim 1,
It characterized in that it further comprises a first terminal electrically connected to the first electrode plate and penetrating the cap plate, and a second terminal electrically connected to the second electrode plate and extending upwardly through the cap plate. Secondary battery. 제 5 항에 있어서,
상기 변형부는 상기 제 1,2 단자의 외측과 상기 캡 플레이트의 한 쌍의 장변 사이에 위치한 것을 특징으로 하는 이차 전지.The method of claim 5,
The deformation unit is a secondary battery, characterized in that located between the outer side of the first and second terminals and a pair of long sides of the cap plate. 제 5 항에 있어서,
상기 변형부의 길이는 상기 제 1 단자와 상기 제 2 단자 사이의 길이보다 길게 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.The method of claim 5,
The length of the deformed portion is a secondary battery, characterized in that formed longer than the length between the first terminal and the second terminal. 제 5 항에 있어서,
상기 변형부의 너비는 상기 제 1,2 단자의 외면과 상기 캡 플레이트의 한 쌍의 장변 사이의 너비보다 좁게 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.The method of claim 5,
The width of the deformation portion is a secondary battery characterized in that formed narrower than the width between the outer surface of the first and second terminals and a pair of long sides of the cap plate. 제 1 항에 있어서,
상기 캡 플레이트에는 안전 벤트 및 전해액 주입구가 형성되고,
상기 안전 벤트 및 전해액 주입구는 상기 변형부의 내측에 위치하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.According to claim 1,
A safety vent and an electrolyte injection hole are formed in the cap plate,
The safety vent and the electrolyte injection hole is a secondary battery, characterized in that located inside the deformation portion.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023130228A1 (en) * 2022-01-04 2023-07-13 宁德时代新能源科技股份有限公司 Battery cell, battery, electric device, and method and device for manufacturing battery cell

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