KR20200063549A - 이차전지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 벤팅(venting)압 산포를 개선할 수 있는 이차전지에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 내부에 수용하는 캔부재 및 상기 캔부재의 개구부를 덮는 탑캡 조립체를 포함하는 이차전지에 있어서, 상기 탑캡 조립체는 최상부에 위치되는 탑캡과 상기 탑캡의 하부에 위치되는 안전벤트부를 포함하고, 상기 안전벤트부는, 상기 캔부재 내부의 내압이 소정의 압력 이상으로 증가 시 파단되는 파단부, 상기 파단부의 경계를 형성하는 파단 노치부 및 상기 캔부재의 내측을 바라보는 상기 파단부의 저면에서, 상기 파단 노치부로부터 상기 파단부의 중앙측으로 이격된 위치에 형성된 벤딩 노치부를 포함하고, 상기 캔부재 내부의 내압 증가 시 상기 벤딩 노치부는 벤딩(bending)되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 내부에 수용하는 캔부재 및 상기 캔부재의 개구부를 덮는 탑캡 조립체를 포함하는 이차전지에 있어서, 상기 탑캡 조립체는 최상부에 위치되는 탑캡과 상기 탑캡의 하부에 위치되는 안전벤트부를 포함하고, 상기 안전벤트부는, 상기 캔부재 내부의 내압이 소정의 압력 이상으로 증가 시 파단되는 파단부, 상기 파단부의 경계를 형성하는 파단 노치부 및 상기 캔부재의 내측을 바라보는 상기 파단부의 저면에서, 상기 파단 노치부로부터 상기 파단부의 중앙측으로 이격된 위치에 형성된 벤딩 노치부를 포함하고, 상기 캔부재 내부의 내압 증가 시 상기 벤딩 노치부는 벤딩(bending)되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 이차전지에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 벤팅(venting)압 산포를 개선할 수 있는 이차전지에 관한 것이다.
물질의 물리적 반응이나 화학적 반응을 통해 전기에너지를 생성시켜 외부로 전원을 공급하게 되는 전지(cell, battery)는 각종 전기전자 기기로 둘러싸여 있는 생활환경에 따라, 건물로 공급되는 교류 전원을 획득하지 못할 경우나 직류전원이 필요할 경우 사용하게 된다.
이와 같은 전지 중에서 화학적 반응을 이용하는 화학전지인 일차전지와 이차전지가 일반적으로 많이 사용되고 있는데, 일차전지는 건전지로 통칭되는 것으로 소모성 전지이다. 또한, 이차전지는 전류와 물질 사이의 산화환원과정이 다수 반복 가능한 소재를 사용하여 제조되는 재충전식 전지로서, 전류에 의해 소재에 대한 환원반응이 수행되면 전원이 충전되고, 소재에 대한 산화반응이 수행되면 전원이 방전되는데, 이와 같은 충전-방전이 반복적으로 수행되면서 전기가 생성되게 된다.
한편, 이차 전지 중 리튬 이온 전지는 양극 도전 포일과 음극 도전 포일에 각각 활물질을 일정한 두께로 코팅하고, 상기 양 도전 포일 사이에는 분리막이 개재되도록 하여 대략 젤리 롤(jelly roll) 내지는 원통 형태로 다수 회 권취하여 제작한 전극 조립체를 원통형 또는 각형 캔, 파우치 등에 수납하고 이를 밀봉 처리하여 제작된다.
대한민국 공개특허공보 제10-2011-0095118호에는 종래의 이차 전지가 개시되어 있다.
이차 전지는 내부 압력 증가 시에 탑캡 조립체를 통해 내부 가스를 외부로 배출하며, 탑캡 조립체는 내부 가스의 배출을 위한 안전벤트(vent)가 형성된다.
이러한 안전벤트는 탑캡 조립체와 캔의 사이에 마련된 벤트 플렌지부에 형성된 노치가 캔 내부 압력 증가 시 절개되어 가스 배출을 위한 통로를 형성하는 구성이다.
특히, 원형 전지는 과충전 등 이상 상황 발생 시 전지 폭발 및 발화를 방지하기 위하여 안전벤트와 같은 특정 부품에서 벤팅(venting)을 유도한다.
이러한 안전벤트는 기 설계 된 벤팅압에서 벤팅되지 않으면 안전문제가 발생할 수 있다.
그런데 종래의 안전벤트는 벤팅압 측정 시 안전벤트의 노치(notch)가 절개되기 전에 탑캡(top cap)에 의해 간섭을 받아 벤팅이 지연되는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 탑캡과의 간섭을 방지하여 벤팅압 산포를 개선할 수 있는 이차전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 내부에 수용하는 캔부재 및 상기 캔부재의 개구부를 덮는 탑캡 조립체를 포함하는 이차전지에 있어서, 상기 탑캡 조립체는 최상부에 위치되는 탑캡과 상기 탑캡의 하부에 위치되는 안전벤트부를 포함하고, 상기 안전벤트부는, 상기 캔부재 내부의 내압이 소정의 압력 이상으로 증가 시 파단되는 파단부, 상기 파단부의 경계를 형성하는 파단 노치부 및 상기 캔부재의 내측을 바라보는 상기 파단부의 저면에서, 상기 파단 노치부로부터 상기 파단부의 중앙측으로 이격된 위치에 형성된 벤딩 노치부를 포함하고, 상기 캔부재 내부의 내압 증가 시 상기 벤딩 노치부는 벤딩(bending)되는 것을 특징으로 한다.
상기 파단 노치부는 상기 안전벤트부의 하부 표면으로부터 오목하게 형성되고, 상기 벤딩 노치부 또한 상기 안전벤트부의 하부 표면으로부터 오목하게 형성되며, 상기 벤딩 노치부의 오목한 깊이는 상기 파단 노치부의 오목한 깊이보다 얕을 수 있다.
상기 파단 노치부는 상기 파단부의 상기 저면에 형성될 수 있다.
상기 탑캡 조립체는 상기 파단부에 부착되며 상기 캔부재의 내부 내압 증가 시 파단되어 전류를 차단하는 차단부를 구비하는 전류차단장치를 더 포함할 수 있다.
상기 전류차단장치의 차단부는 상기 파단부에서 상기 벤딩 노치부의 둘레 내측에 부착될 수 있다.
상기 벤딩 노치부는 연속되는 원형 또는 타원형일 수 있다.
상기 벤딩 노치부는 불연속되는 원형 또는 타원형일 수 있다.
상기 벤딩 노치부는 서로 길이가 다르게 복수 개로 이루어질 수 있다.
상기 파단 노치부는 불연속되는 원형 또는 타원형일 수 있다.
상기 안전벤트부의 테두리부와 상기 파단부 사이의 연결부는 상측으로 벤딩(bending)될 수 있다.
상기 파단부는 상기 연결부에서 상기 벤딩 노치부 측방향으로 높이가 낮아지게 기울어지는 경사부분 및 상기 경사부분의 단부에서 상기 파단부의 중앙측으로 연장되고 수평한 형태의 수평부분을 포함하고, 상기 벤딩 노치부는 상기 경사부분과 상기 수평부분의 경계에 위치할 수 있다.
상기 안전벤트부의 테두리 단부와 상기 파단 노치부 사이의 이격 거리와 상기 파단 노치부와 상기 벤딩 노치부 사이의 이격 거리는 동일할 수 있다.
본 발명에 따르면, 안전벤트부의 저면에 파단 노치부 외에 벤딩 노치부를 추가로 형성하여 캔부재 내부 내압 상승 시 안전벤트부가 탑캡에 간섭되지 않게 하는 효과가 있다.
또한, 안전벤트부가 탑캡에 간섭되지 않아 파단 노치부가 기 설정된 벤팅압에서 안정되게 벤팅되게 함에 따라 벤팅압 산포를 개선하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지의 사시도이다.
도 2는 도 1을 A-A 방향으로 절단하여 이차전지의 상부 내부의 주요부를 도시한 부분 단면도이다.
도 3은 도 2에서 캔부재의 내압이 상승하여 전류차단장치로부터 차단부가 파단된 것을 도시한 사용상태도이다.
도 4는 도 3에서 안전벤트부의 파단 노치부가 절단되어 벤팅되는 것을 도시한 사용상태도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 안전벤트부만을 도시한 저면도이다.
도 6은 도 5를 B-B 방향으로 절단하여 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 안전벤트부만을 도시한 저면도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 안전벤트부만을 도시한 저면도이다.
도 9는 도 8을 C-C 방향으로 절단하여 도시한 단면도이다.
도 10은 종래의 안전벤트부가 설치된 이차전지를 도 3과 같은 단면에서 캔부재의 내압이 상승하여 전류차단장치로부터 차단부가 파단된 것을 도시한 사용상태도이다.
도 11은 종래의 안전벤트부가 설치된 이차전지와 본 발명의 안전벤트부가 설치된 이차전지의 벤팅압 산포를 비교하여 나타낸 산포도이다.
도 2는 도 1을 A-A 방향으로 절단하여 이차전지의 상부 내부의 주요부를 도시한 부분 단면도이다.
도 3은 도 2에서 캔부재의 내압이 상승하여 전류차단장치로부터 차단부가 파단된 것을 도시한 사용상태도이다.
도 4는 도 3에서 안전벤트부의 파단 노치부가 절단되어 벤팅되는 것을 도시한 사용상태도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 안전벤트부만을 도시한 저면도이다.
도 6은 도 5를 B-B 방향으로 절단하여 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 안전벤트부만을 도시한 저면도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 안전벤트부만을 도시한 저면도이다.
도 9는 도 8을 C-C 방향으로 절단하여 도시한 단면도이다.
도 10은 종래의 안전벤트부가 설치된 이차전지를 도 3과 같은 단면에서 캔부재의 내압이 상승하여 전류차단장치로부터 차단부가 파단된 것을 도시한 사용상태도이다.
도 11은 종래의 안전벤트부가 설치된 이차전지와 본 발명의 안전벤트부가 설치된 이차전지의 벤팅압 산포를 비교하여 나타낸 산포도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이차전지에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과하고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도면에서 각 구성요소 또는 그 구성요소를 이루는 특정 부분의 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 따라서, 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그러한 설명은 생략하도록 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지의 사시도이고, 도 2는 도 1을 A-A 방향으로 절단하여 이차전지의 상부 내부의 주요부를 도시한 부분 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는 전극 조립체(1), 상기 전극 조립체(1)를 내부에 수용하는 캔부재(3) 및 상기 캔부재(3)의 개구부를 덮는 탑캡 조립체(100)를 포함하는 이차전지에 있어서, 상기 탑캡 조립체(100)는 최상부에 위치되는 탑캡(101)과 상기 탑캡(101)의 하부에 위치되는 안전벤트부(110)를 포함하고, 상기 안전벤트부(110)는 상기 캔부재(3) 내부의 내압이 소정의 압력 이상으로 증가 시 파단되는 파단부(111), 상기 파단부(111)의 경계를 형성하는 파단 노치부(113) 및 상기 캔부재(3)의 내측을 바라보는 상기 파단부(111)의 저면에서, 상기 파단 노치부(113)로부터 상기 파단부(111)의 중앙측으로 이격된 위치에 형성된 벤딩 노치부(115)를 포함하고, 상기 캔부재(3) 내부의 내압 증가 시 상기 벤딩 노치부(115)는 벤딩(bending)되는 것을 특징으로 한다.
전극 조립체(1)는, 예를 들어, 양극 활물질이 도포된 양극과 음극 활물질이 도포된 음극 및 양극과 음극 사이에 개재된 분리막을 복수 회 적층하여 제작할 수 있다.
그리고 전극 조립체(1)는 양극과 분리막 및 음극을 적층한 적층체를 젤리 롤 형태로 권취하여 제작할 수도 있다.
캔부재(3)는 원형 리튬이온 2차 전지에서 대략 원통형의 위쪽이 개방된 형상을 가진 금속재질의 용기이거나 각형 리튬이온 2차 전지에 대략 각형의 위쪽이 개방된 형상을 가진 금속재질의 용기일 수 있으며, 일반적으로 가볍고 부식에 대처가 용이한 알루미늄 또는 알루미늄 합금이 사용된다.
캔부재(3)는 전극 조립체(1)와 전해액(미도시)의 용기가 되고, 전극 조립체(1)가 캔부재(3)의 개방된 상단, 즉, 상단개구부를 통해 캔부재(3)에 삽입된 뒤 캔부재(3)의 상단개구부는 탑캡 조립체(100)에 의해 봉해진다.
탑캡 조립체(100)는 캔부재(3)의 내부 내압 증가 시 파단되어 전류를 차단하는 차단부(121)를 구비하는 전류차단장치(120)를 더 포함할 수 있다.
도 3은 도 2에서 캔부재의 내압이 상승하여 전류차단장치로부터 차단부가 파단된 것을 도시한 사용상태도이다.
도 3을 참조하면, 전류차단장치(120)는 차단부(121)를 안전벤트부(110)의 파단부(111)에 부착하는데 캔부재(3)의 내부 내압 증가 시 차단부(121)가 전류차단장치(120)로부터 파단되면서 안전벤트부(110)의 파단부(111)와 함께 탑캡 조립체(100)의 탑캡(101) 방향인 상측으로 이동하게 된다.
본 발명에서는 전류차단장치(120)의 차단부(121)가 파단부(111)에서 벤딩 노치부(115)의 둘레 내측의 정중앙에 부착될 수 있다.
안전벤트부(110)의 파단 노치부(113)는 캔부재(3)의 내부 내압 증가 시 절개되기 위해 안전벤트부(110)의 표면으로부터 오목하게 형성된다.
파단 노치부(113)는 안전벤트부(110)의 상면과 저면 중 어느 하나에 형성될 수 있는데, 안전벤트부(110)가 캔부재(3)의 내부측을 바라보는 안전벤트부(110)의 저면에 형성되면 안전벤트부(110)가 캔부재(3)의 내부 내압에 의해 상측으로 상승했을 때 탑캡(101)과의 이격 거리(d)를 확보하는데 유리 할 수 있다.
벤딩 노치부(115)는 파단 노치부(113)와 마찬가지로 안전벤트부(110)의 표면으로부터 오목하게 만입된 형태(또는 파인 형태)로 형성되는데 벤딩 노치부(115)의 오목한 깊이는 파단 노치부(113)의 오목한 깊이보다 얕을 수 있다.
이러한 이유는 벤딩 노치부(115)가 캔부재(3)의 내부 내압에 의해 절개되지 않고 벤딩(bending)되게 하기 위해 노치(notch)의 두께를 절개되지 않을 정도의 두께로 유지하기 위함 일 수 있다.
그리고 벤딩 노치부(115)는 안전벤트부(110)의 저면에 형성되어 안전벤트부(110)가 캔부재(3)의 내부 내압에 의해 상측으로 이동하였을 때에 탑캡(101)과의 이격거리(d)를 확보하게 할 수 있다.
도 4는 도 3에서 안전벤트부의 파단 노치부가 절단되어 벤팅되는 것을 도시한 사용상태도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 안전벤트부(110)가 캔부재(3)의 내부 내압의 의해 상측으로 이동하였을 때 안전벤트부(110)의 저면에 형성된 벤딩 노치부(115)의 벤딩에 의해 탑캡(101)과의 이격거리(d)를 확보하게 되면 파단 노치부(113)가 기 설정된 벤팅(venting)압에 의해 절개되어 안전하게 캔부재(3)의 내부 가스를 외부로 배출(venting)하게 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 안전벤트부만을 도시한 저면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면 파단 노치부(113)는 안전벤트부(110)의 저면에 불연속되는 원형 또는 타원형으로 형성될 수 있다.
이와 같이 파단 노치부(113)는 안전벤트부(110)의 저면의 형상에 대응되게 형성될 수 있다. 즉, 안전벤트부(110)의 저면의 형상이 원형이면 파단 노치부(113)의 형상도 원형을 형성할 수 있고, 안전벤트부(110)의 저면의 형상이 타원형이면 파단 노치부(113)의 형상도 타원형을 형성할 수 있다.
벤딩 노치부(115)는 안전벤트부(110)의 저면에 연속되는 원형 또는 타원형을 형성할 수 있다.
벤딩 노치부(115)도 파단 노치부(113)와 마찬가지로 안전벤트부(110)의 저면의 형상에 대응되게 형성될 수 있다.
또한, 벤딩 노치부(115)는 파단 노치부(113)보다 둘레의 크기가 작게 형성되어 안전벤트부(110)의 저면에서 파단 노치부(113)의 둘레 안쪽에 형성될 수 있다.
한편, 안전벤트부(110)의 저면에서 보아 안전벤트부(110)의 저면 테두리 단부와 파단 노치부(113) 사이의 이격된 거리와 파단 노치부(113)와 벤딩 노치부(115) 사이의 이격된 거리를 어느 일측으로 치우치지 않고 동일하게 한다면 안전벤트부(110)가 캔부재(3)의 내부 내압에 의해 상측으로 이동하였을 때 안전벤트부(110)와 탑캡(101)과의 이격 거리를 가장 효과적으로 확보하게 할 수 있다.
도 6은 도 5를 B-B 방향으로 절단하여 도시한 단면도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는 안전벤트부(110)의 테두리부(117)와 파단부(111) 사이의 연결부(119)는 상측으로 벤딩(bending)될 수 있다.
즉, 연결부(119)가 상측으로 벤딩되었기 때문에 캔부재(3) 내부의 내압에 의해 안전벤트부(110)가 상측으로 이동하여도 파단 노치부(113)가 쉽게 절개되지 않고 안전벤트부(110)가 상측으로 이동하게 할 수 있다.
파단부(111)는 연결부(119)에서 벤딩 노치부(115) 방향으로 높이가 낮아지게 기울어지는 경사부분(111a)을 포함할 수 있다.
그리고 경사부분(111a)의 단부에서 파단부(111)의 중앙측으로 연장되고 수평한 형태의 수평부분(111b)을 포함할 수 있다.
그리고 벤딩 노치부(115)는 경사부분(111a)과 수평부분(111b)의 경계에 위치할 수 있다.
즉, 경사부분(111a)이 수평부분(111b) 방향으로 높이가 낮아지게 기울어짐에 따라 연결부(119)가 상측으로 벤딩되어 높이가 높아진 것을 보상해 주어 파단부(111)의 수평부분(111b)이 가장 하측에 위치하면서 수평을 유지하게 할 수 있다.
이와 같이 파단부(111)는 하측에 설치된 전류차단장치(120)의 차단부(121)와 결합하기 위해 수평부분(111b)이 안전벤트부(110)에서 가장 하측에 위치할 수 있다.
또한, 벤딩 노치부(115)가 경사부분(111a)과 수평부분(111b)의 경계에 위치하게 되면, 탑캡(101)과의 최적의 이격거리(d)를 확보하도록 벤딩 노치부(115)가 벤딩 되도록 하는데 현저히 효과적일 수 있다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 안전벤트부만을 도시한 저면도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지는 안전벤트부(110)의 벤딩 노치부(115)가 불연속되는 원형 또는 타원형을 형성할 수 있다.
벤딩 노치부(115)가 불연속되는 원형 또는 타원형을 형성한다면 벤딩 노치부(115)에서 오목한 부분을 최소화할 수 있어 캔부재(3)의 내압 상승 시 벤딩 노치부(115)가 절개되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 안전벤트부만을 도시한 저면도이고, 도 9는 도 8을 C-C 방향으로 절단하여 도시한 단면도이다.
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지는 안전벤트부(110)의 벤딩 노치부(115)가 서로 길이가 다르게 복수 개로 형성될 수 있다.
벤딩 노치부(115)가 서로 길이가 다르게 복수 개로 형성되면 캔부재(3)의 순간 내압 상승에 의해 안전벤트부(110)가 급속한 속도로 상승하여도 상승 충격을 복수 개의 벤딩 노치부(115)가 벤딩되면서 완화시킬 수 있다.
즉, 순간 급격한 상승 충격에 의해 파단 노치부(113)가 기 설정된 벤팅압 이전의 압력에서 파단되는 것을 방지할 수 있다.
도 10은 비교예로서 제시된다. 종래의 안전벤트부가 설치된 이차전지를 도 3과 같은 단면에서 캔부재의 내압이 상승하여 전류차단장치로부터 차단부가 파단된 것을 도시한 사용상태도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 종래의 이차전지는 안전벤트부(110')에 파단 노치부(113')만 형성하며, 본원발명에서와 같은 벤딩 노치부를 형성하지 않고 만들어진다.
이러한 종래의 이차전지는 캔부재(3) 내부의 내압 상승 시 안전벤트부(110')가 탑캡(101') 방향으로 이동하는데, 가스의 내압에 의해 안전벤트부(110')에서 캔부재(3)와 결합된 테두리로부터 가장 거리가 먼 안전벤트부(110')의 중앙 부위가 가장 상측으로 솟아오를 수 있다.
따라서 안전벤트부(110')의 중앙 부위가 탑캡(101')의 인근까지 솟아올라 탑캡(101')과의 이격 거리(d2)가 대략 123um 정도까지 근접할 수 있다. 또 더나아가 안전벤트부(110')의 중앙 부위가 탑캡(101')에 닿을 수 있다.
이와 같이 안전벤트부(110')와 탑캡(101')과의 이격 거리(d2)가 너무 가깝거나 닿게 되면, 파단 노치가 절개되어 내부 가스를 벤팅해야 하는 기 설정된 벤팅압에서 절개되지 않아 벤팅이 안정적으로 이루어지지 않는 경우가 발생할 수 있다.
이러한 경우 이차전지의 폭발, 발열, 발화 등의 안전 문제가 발생할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지는 캔부재(3) 내부의 내압 상승 시 파단부(111)의 경사부분(111a)이 상측으로 꺽이면서 안전벤트부(110)가 탑캡(101) 방향으로 이동하는데, 안전벤트부(110)가 탑캡(101)을 향하여 이동할 때 벤딩 노치부(115)가 꺽이면서(bending) 캔부재(3) 내부의 내압을 일부 흡수하여 파단부(111)의 수평부분(111b)이 탑캡(101) 방향으로 솟구치는 것을 방지할 수 있다.
따라서 안전벤트부(110)와 탑캡(101) 사이의 이격 거리(d1)를 대략 186um정도로 충분히 확보할 수 있다.
이와 같이 안전벤트부(110)와 탑캡(101) 사이의 이격 거리(d1)를 확보함에 따라, 기 설정된 벤트압에서 파단 노치부(113)가 절개되는 것이 탑캡(101)에 의해 간섭되는 것을 방지할 수 있어 안정적으로 캔부재(3) 내부의 가스를 벤팅할 수 있다.
도 11은 종래의 안전벤트부가 설치된 이차전지와 본 발명의 안전벤트부가 설치된 이차전지의 벤팅압 산포를 비교하여 나타낸 산포도이다.
도 11에서 V0는 벤팅압의 산포 집합이고, Mx는 벤팅압의 최대치이고 Mn은 벤팅압의 최소치이며, V1, V2는 각각 벤팅압 산포의 일부분이다.
도 11을 참조하여, 종래의 벤딩 노치부가 형성되지 않은 안전벤트부의 벤팅압과 개선된 본 발명의 벤딩 노치부가 형성된 안전벤트부의 벤팅압을 비교해보면, 종래의 안전벤트부의 벤팅압의 산포에 비해 본 발명의 안전벤트부의 벤팅압의 산포가 개선된 것을 알 수 있는데 그 차이는 대략 1.5배 정도의 차이가 날 수 있다.
특히, 종래의 안전벤트부는 캔부재 내부 가스의 벤팅 과정에서 파단 노치부가 절개되지 않은 상태에서 안전벤트부의 중앙부가 탑캡에 닿게되어 기 설정된 벤팅압에서 정상적으로 벤팅이 되지 않는 것과 같은 비정상적인 벤팅 과정에서 벤팅압의 변화가 크게 발생하는 산포를 나타내는 것이 V1 및 V2 일 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 안전벤트의 저면에 파단 노치부 외에 벤딩 노치부를 추가로 형성하여 캔부재 내부 내압 상승 시 안전벤트가 탑캡에 간섭되지 않게 하는 효과가 있다.
또한, 안전벤트가 탑캡에 간섭되지 않아 파단 노치부가 기 설정된 벤팅압에서 벤팅되게 함에 따라 벤팅압 산포를 개선하는 효과가 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 이차전지를 예시된 도면을 참고하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 실시가 가능하다.
1: 전극 조립체
3: 캔부재
100: 탑캡 조립체
110: 안전벤트부
111: 파단부
111a: 경사부분
111b: 수평부분
113: 파단 노치부
115: 벤딩 노치부
117: 파단부
119: 연결부
120: 전류차단장치
121: 차단부
3: 캔부재
100: 탑캡 조립체
110: 안전벤트부
111: 파단부
111a: 경사부분
111b: 수평부분
113: 파단 노치부
115: 벤딩 노치부
117: 파단부
119: 연결부
120: 전류차단장치
121: 차단부
Claims (12)
- 전극 조립체(1);
상기 전극 조립체(1)를 내부에 수용하는 캔부재(3); 및
상기 캔부재(3)의 개구부를 덮는 탑캡 조립체(100); 를 포함하는 이차전지에 있어서,
상기 탑캡 조립체(100)는 최상부에 위치되는 탑캡(101)과 상기 탑캡(101)의 하부에 위치되는 안전벤트부(110)를 포함하고,
상기 안전벤트부(110)는,
상기 캔부재(3) 내부의 내압이 소정의 압력 이상으로 증가 시 파단되는 파단부(111);
상기 파단부(111)의 경계를 형성하는 파단 노치부(113); 및
상기 캔부재(3)의 내측을 바라보는 상기 파단부(111)의 저면에서, 상기 파단 노치부(113)로부터 상기 파단부(111)의 중앙측으로 이격된 위치에 형성된 벤딩 노치부(115)를 포함하고,
상기 캔부재(3) 내부의 내압 증가 시 상기 벤딩 노치부(115)는 벤딩(bending)되는 것을 특징으로 하는 이차전지. - 청구항 1에 있어서,
상기 파단 노치부(113)는 상기 안전벤트부(110)의 하부 표면으로부터 오목하게 형성되고,
상기 벤딩 노치부(115) 또한 상기 안전벤트부(110)의 하부 표면으로부터 오목하게 형성되며,
상기 벤딩 노치부(115)의 오목한 깊이는 상기 파단 노치부(113)의 오목한 깊이보다 얕은 것을 특징으로 하는 이차전지. - 청구항 1에 있어서,
상기 파단 노치부(113)는 상기 파단부(111)의 상기 저면에 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지. - 청구항 1에 있어서,
상기 탑캡 조립체(100)는,
상기 파단부(111)에 부착되며 상기 캔부재(3)의 내부 내압 증가 시 파단되어 전류를 차단하는 차단부(121)를 구비하는 전류차단장치(120)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지. - 청구항 4에 있어서,
상기 전류차단장치(120)의 차단부(121)는 상기 파단부(111)에서 상기 벤딩 노치부(115)의 둘레 내측에 부착되는 것을 특징으로 하는 이차전지. - 청구항 1에 있어서,
상기 벤딩 노치부(115)는 연속되는 원형 또는 타원형인 것을 특징으로 하는 이차전지. - 청구항 1에 있어서,
상기 벤딩 노치부(115)는 불연속되는 원형 또는 타원형인 것을 특징으로 하는 이차전지. - 청구항 1에 있어서,
상기 벤딩 노치부(115)는 서로 길이가 다르게 복수 개로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차전지. - 청구항 1에 있어서,
상기 파단 노치부(113)는 불연속되는 원형 또는 타원형인 것을 특징으로 하는 이차전지. - 청구항 1에 있어서,
상기 안전벤트부(110)의 테두리부(117)와 상기 파단부(111) 사이의 연결부(119)는 상측으로 벤딩(bending)된 것을 특징으로 하는 이차전지. - 청구항 10에 있어서,
상기 파단부(111)는,
상기 연결부(119)에서 상기 벤딩 노치부(115) 측방향으로 높이가 낮아지게 기울어지는 경사부분(111a) 및
상기 경사부분의 단부에서 상기 파단부(111)의 중앙측으로 연장되고 수평한 형태의 수평부분(111b)을 포함하고,
상기 벤딩 노치부(115)는 상기 경사부분(111a)과 상기 수평부분(111b)의 경계에 위치하는 것을 특징으로 하는 이차전지. - 청구항 1에 있어서,
상기 안전벤트부(110)의 테두리 단부와 상기 파단 노치부(113) 사이의 이격 거리와 상기 파단 노치부(113)와 상기 벤딩 노치부(115) 사이의 이격 거리는 동일한 것을 특징으로 하는 이차전지.
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