KR20220017864A - 이차전지 - Google Patents

이차전지 Download PDF

Info

Publication number
KR20220017864A
KR20220017864A KR1020210102809A KR20210102809A KR20220017864A KR 20220017864 A KR20220017864 A KR 20220017864A KR 1020210102809 A KR1020210102809 A KR 1020210102809A KR 20210102809 A KR20210102809 A KR 20210102809A KR 20220017864 A KR20220017864 A KR 20220017864A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
safety vent
electrode
electrode tab
external terminal
plan
Prior art date
Application number
KR1020210102809A
Other languages
English (en)
Inventor
최은선
이관수
장욱희
제갈종필
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
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 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority to EP21854235.5A priority Critical patent/EP4145611A4/en
Priority to PCT/KR2021/010315 priority patent/WO2022031065A1/ko
Priority to US18/007,817 priority patent/US20230231262A1/en
Priority to CN202180040981.0A priority patent/CN115699434A/zh
Priority to JP2022577601A priority patent/JP2023531204A/ja
Publication of KR20220017864A publication Critical patent/KR20220017864A/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
    • H01M50/30—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
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0422—Cells or battery with cylindrical casing
    • 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
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0431—Cells with wound or folded electrodes
    • 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
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/049—Processes for forming or storing electrodes in the battery container
    • 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
    • H01M50/166—Lids or covers characterised by the methods of assembling casings with lids
    • 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
    • H01M50/528—Fixed electrical connections, i.e. not intended for disconnection
    • 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
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)

Abstract

본 발명은 이차전지에 관한 것으로, 본 발명에 따른 이차전지는, 전극 및 분리막이 교대로 적층되어 권취된 전극 조립체; 상기 전극 조립체가 수용되는 수용부가 형성되고, 상부가 개구된 통형의 캔; 및 상기 캔의 개구를 덮는 캡 어셈블리를 포함하고, 상기 캡 어셈블리는 전지의 내압 증가 시 파열되는 노칭부가 형성된 안전 벤트를 포함하며, 상기 노칭부는 평면도 상으로 원 형태로 형성되며, 상기 전극 조립체는 상기 전극과 연결되는 전극탭을 포함하고, 상기 안전 벤트는 상기 전극탭 및 외부 단자와 연결되되, 상기 전극탭 및 상기 외부 단자는 상기 안전 벤트에서 평면도 상으로 상기 노칭부를 기준으로 내측과 외측 중에서 서로 다른 측에 연결된다.

Description

이차전지{RECHARGEABLE BATTERY}
본 발명은 이차전지에 관한 것이다.
이차 전지는 일차 전지와는 달리 재충전이 가능하고, 또 소형 및 대용량화 가능성으로 인해 근래에 많이 연구 개발되고 있다. 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차 전지의 수요가 급격하게 증가하고 있다.
이차 전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 코인형 전지, 원통형 전지, 각형 전지, 및 파우치형 전지로 분류된다. 이차 전지에서 전지 케이스 내부에 장착되는 전극 조립체는 전극 및 분리막의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자이다.
전극 조립체는 활물질이 도포된 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재(介在)하여 권취한 젤리 롤(Jelly-roll)형, 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형, 및 스택형의 단위 셀들을 긴 길이의 분리 필름으로 권취한 스택/폴딩형으로 대략 분류할 수 있다.
이중, 젤리 롤형 전극 조립체는 제조가 용이하면서도 중량당 에너지 밀도가 높은 장점을 가지고 있어 널리 사용되고 있다.
기존의 젤리 롤형 전극 조립체를 포함하는 원통형 이차전지는 내부에서 압력이 증가하는 이벤트(Event)가 발생할 경우 전지 내부의 가스를 방출(Venting)하기 쉽도록 탑 캡 어셈블리의 하부에 노칭(Notchilng) 처리한다.
탑 캡(Top Cap) 및 별도의 CID(current interrupt device)가 없는 원통형 이차전지의 경우, 노칭부위의 안쪽으로 하측부에 전지의 양극탭이 용접되고, 상측부에는 팩 또는 어플리케이션의 단자가 용접되어 전류가 흐르게 된다.
이러한 커런트(Current) 패스(path) 구성은 전지 내부에서 이벤트(Event)가 발생하여 벤팅이 되어도 전류가 지속적으로 인가되어 폭발로 이러지는 문제가 있다.
한편, 종래의 탑 캡(Top Cap) 및 별도의 CID(current interrupt device)가 있는 원통형 이차전지의 경우, 원통형 탑 캡 어셈블리의 하부에서 상부로 CID(current interrupt device), 안전 벤트, 탑 캡이 차례로 구비되고, CID의 상면에 안전 벤트의 중앙부가 하부로 벤딩되어 접속한 구조로 구비된다. 그리고, 전지 내부에 가스가 발생되면 압력 증가로 인해 안전 벤트의 중앙부가 상부로 역전되며 CID와 안전 벤트의 접속이 해제되어 단락되는데, 이렇게 단락되는데 필요한 압력을 CID 단락압이라고 한다.
그리고, CID가 단락된 후에 가스가 더 발생하면, 안전 벤트가 찢어지며 내부가스를 방출하는데, 이때의 압력을 벤팅(Venting) 압이라고 한다.
한국 공개특허 제10-2016-0010121호
본 발명의 하나의 관점은 전지 내부 요인으로 벤팅 시 전류가 차단될 수 있는 이차전지를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 이차전지는, 전극 및 분리막이 교대로 적층되어 권취된 전극 조립체; 상기 전극 조립체가 수용되는 수용부가 형성되고, 상부가 개구된 통형의 캔; 및 상기 캔의 개구를 덮는 캡 어셈블리를 포함하고, 상기 캡 어셈블리는 전지의 내압 증가 시 파열되는 노칭부가 형성된 안전 벤트를 포함하며, 상기 노칭부는 평면도 상으로 원 형태로 형성되며, 상기 전극 조립체는 상기 전극과 연결되는 전극탭을 포함하고, 상기 안전 벤트는 상기 전극탭 및 외부 단자와 연결되되, 상기 전극탭 및 상기 외부 단자는 상기 안전 벤트에서 평면도 상으로 상기 노칭부를 기준으로 내측과 외측 중에서 서로 다른 측에 연결될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 전지팩은 상기 본 발명의 실시예에 따른 이차전지를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 전극탭 및 외부 단자를 안전 벤트에서 평면도 상으로 노칭부를 기준으로 내측과 외측 중에서 서로 다른 측에 연결시킴에 따라, 전지 내부 압력이 증가됨에 따라 노칭부가 파열되며 벤팅 시 전류가 차단될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지에서 안전 벤트의 노칭부가 파열된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 캡 어셈블리를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지에서 안전 벤트를 나타낸 저면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지에서 안전 벤트의 노칭부가 파열된 상태를 나타낸 단면도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
일 실시예에 따른 이차전지
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지에서 안전 벤트의 노칭부가 파열된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(100)는 전극(113) 및 분리막(114)이 교대로 적층되어 권취된 전극 조립체(110), 전극 조립체(110)가 수용되고, 개구된 캔(120), 및 캔(120)의 개구를 덮는 캡 어셈블리(130)를 포함한다. 또한, 캡 어셈블리(130)는 전지의 내압 증가 시 파열되는 노칭부(131a)가 형성된 안전 벤트(131)를 포함한다.
이하에서, 본 발명의 일 실시예인 이차전지(100)에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 전극 조립체(110)는 충방전이 가능한 발전소자로서, 전극(113)과 분리막(114)이 결집되어 교대로 적층된 구조를 형성한다. 여기서, 전극 조립체(110)는 전극(113) 및 분리막(114)이 교대로 결집되어 권취된 형태로 형성될 수 있다. 이때, 전극 조립체(110)는 중심축을 중심으로 권취된 원기둥 형태로 권취될 수 있다.
전극(113)은 양극(112)과 음극(111)을 포함할 수 있다. 그리고, 분리막(114)은 양극(112)과 음극(111)을 분리하여 전기적으로 절연시킨다.
양극(112)은 양극 집전체와, 양극 집전체의 일면에 구비된 양극활물질을 포함할 수 있다. 이때, 양극(112)은 양극활물질이 미적층된 영역인 양극 무지부를 포함할 수 있다.
양극 집전체는 예를 들어 알루미늄 재질의 포일(Foil)로 이루어질 수 있다.
양극활물질은 리튬망간산화물, 리튬코발트산화물, 리튬니켈산화물, 리튬인산철, 또는 이들 중 1종 이상이 포함된 화합물 및 혼합물 등으로 이루어질 수 있다.
음극(111)은 음극 집전체와, 음극 집전체의 일면에 구비된 음극 활물질을 포함할 수 있다. 이때, 음극(111)은 음극 활물질이 미적층된 영역인 음극 무지부를 포함할 수 있다.
음극 집전체는 예를 들어 구리(Cu) 재질로 이루어진 구리 포일(foil)로 이루어질 수 있다.
음극 활물질은 예를 들어 인조흑연, 리튬금속, 리튬합금, 카본, 석유코크, 활성화 카본, 그래파이트, 실리콘 화합물, 주석 화합물, 티타늄 화합물 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다. 이때, 음극 활물질은 예를 들어 비흑연계의 SiO(silica, 실리카) 또는 SiC(silicon carbide, 실리콘카바이드) 등이 더 포함되어 이루어질 수 있다.
분리막(114)은 절연 재질로 이루어져 양극(112) 및 음극(111) 사이를 절연할 수 있다.
또한, 분리막(114)은 예를 들어 미다공성을 가지는 폴리에칠렌, 폴리프로필렌 또는 이들의 조합에 의해 제조되는 다층 필름이나, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리아크릴로니트릴 또는 폴리비닐리덴 플루오라이드 헥사플루오로프로필렌 공중합체와 같은 고체 고분자 전해질용 또는 겔형 고분자 전해질용 고분자 필름일 수 있다.
본 발명에 따른 이차전지(100)에서 전극 조립체(110)는 전극과 연결되는 전극탭(140)을 포함할 수 있다.
전극탭(140)은 전극(113)에 부착되어 전극(113)과 전기적으로 연결된다.
전극탭(140)은 양극(112)과 연결된 양극탭(141) 및 음극(111)과 연결된 음극 탭을 포함할 수 있다.
양극탭(141)은 도 1을 참고할 때, 상부 방향인 캡 어셈블리(130)가 위치된 방향에 형성될 수 있다.
캔(120)은 전극 조립체(110)가 수용되는 수용부(121)가 형성되고, 상부가 개구된 통형으로 형성될 수 있다. 이때, 캔(120)은 예를 들어 원통형 형태로 형성될 수 있다.
캔(120)은 캡 어셈블리(130)가 장착될 수 있도록 내측(131b)으로 구부러지게 형성되어 외측(131c)에 만입홈을 형성하는 비딩부(122)가 형성될 수 있다. 이때, 캡 어셈블리(130)는 비딩부(122)에 안착되어 캔(120)의 개구를 덮을 수 있다.
캔(120)은 상부에 캡 어셈블리(130)의 가장자리를 감싸도록 형성된 크림핑(crimping)부를 포함할 수 있다. 여기서, 크림핑부(123)는 캔(120)의 길이 방향으로 형성된 외주부, 및 캔(120)의 길이 방향과 수직인 상단부를 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 캡 어셈블리를 나타낸 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지에서 안전 벤트를 나타낸 저면도이다.
도 1 내지 도 4를 참고하면, 캡 어셈블리(Cap Assemly)(130)는 캔(120)의 개구를 덮도록 캔(120)의 상부에 장착될 수 있다.
캡 어셈블리(130)는 전지의 내압 증가 시 파열되는 노칭(Notching)부가 형성된 안전 벤트(131) 및 안전 벤트(131)와 캔(120) 사이를 밀봉 및 절연시키는 가스켓(132)을 포함할 수 있다.
안전 벤트(131)는 전극탭(140) 및 외부 단자(150)와 연결될 수 있다.
노칭부(131a)는 평면도 상으로 노칭부는 평면도 상으로 원 형태로 형성되어, 안전 벤트(131)의 중앙부에 형성될 수 있다. 즉, 노칭부(131a)는 도 4에 도시된 저면도 상으로 중앙부에 원형태로 형성될 수 있다.
노칭부(131a)는 안전 벤트(131)의 하면에 형성될 수 있다. 이때, 노칭부(131a)는 예를 들어 단면이 삼각형 형태의 홈으로 형성될 수 있다.
안전 벤트(131)의 중심축과 노칭부(131a)까지의 거리는 안전 벤트(131) 반지름의 절반 이하로 형성될 수 있다.
안전 벤트(131)는 중앙측에 노칭부(131a)를 따라 파열되는 파열부(R)가 형성되고, 전지의 내압이 벤팅(Venting) 압력 이상일 때 노칭부(131a)가 파열되며 파열부(R)가 안전 벤트(131)로 부터 이탈될 수 있다. 여기서, 벤팅 압력이란 전지 내부 가스 발생에 따라 내부 압력 증가로 안전 벤트(131)를 찢으며 내부가스가 방출되는데, 그때의 압력을 벤팅 압력이라고 한다. 결국, 전지 내부 가스 발생에 따른 전지 내부 압력이 벤팅 압력 이상에 도달할 때 노칭부(131a)가 파열되며 파열부(R)가 안전 벤트(131)로 부터 이탈되어 전류가 차단될 수 있다.
가스켓(Gasket)(132)은 안전 벤트(131)의 외주면을 따라 구비되어 안전 벤트(131)의 가장자리를 감쌀 수 있다. 이때, 캔(120)의 크림핑부(123)는 가스켓(132)의 외측(131c)을 감싸도록 형성되어 캔(120)과 캡 어셈블리(130) 사이를 밀봉할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 캡 어셈블리(130)는 CID(Current Interrupt Device) 필터(Filter) 및 CID 가스켓 없이 안전 벤트(131) 및 가스켓(132)으로 구성될 수 있다. 이에 따라, 부품의 단순화 및 재료비가 감소될 수 있다. 결국, 부품 단순화에 따른 전지 저항 감소 및 성능 향상의 효과가 있다.
한편, 전극탭(140) 및 외부 단자(150)는 안전 벤트(131)에서 평면도 상으로 노칭부(131a)를 기준으로 내측(131b)과 외측(131c) 중에서 서로 다른 측에 연결될 수 있다. 여기서, 전극탭(140)은 안전 벤트(131)에서 평면도 상으로 노칭부(131a)의 외측(131c)에 연결되고, 외부 단자(150)는 안전 벤트(131)에서 평면도 상으로 노칭부(131a)의 내측(131b)에 연결될 수 있다.
전극탭(140)에서 양극탭(141)은 전극 조립체(110)의 상측부에 구비되어 안전 벤트(131)의 하단부에 연결되고, 외부 단자(150)는 안전 벤트(131)의 상단부에 연결될 수 있다.
또한, 양극탭(141)은 안전 벤트(131)의 하단부에 용접되고, 외부 단자(150)는 안전 벤트(131)의 상단부에 용접 될 수 있다.
외부 단자(150)는 외부의 팩(Pack) 또는 어플리케이션(application)의 연결도선으로 이루어질 수 있다.
도 1을 참고하면, 상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(100)는 안전 벤트(131)에서 평면도 상으로 노칭부(131a)를 기준으로 내측(131b)에 외부 단자(150)를 연결시키고, 외측(131c)에 전극탭(140)을 연결시키도록 구성된다.
이에 따라, 도 2를 참고하면, 내부 가스 증가로 내부 압력이 증가됨에 따라 노칭부(131a)가 파열되며 벤팅될 때, 전류가 차단될 수 있다. 즉, 평면도 상으로 원형의 노칭라인을 형성하는 노칭부(131a)가 파열되면 파열부(R)가 안전 벤트(131)로부터 분리되고, 안전 벤트(131)의 내측(131b)인 파열부(R)에 고정된 외부 단자(150)와 안전 벤트(131)의 외측(131c)에 고정된 전극탭(140) 사이의 전기적 연결이 해제된다.
결국, 전지 내압 증가로 벤팅 시 안전 벤트(131)에서 외부 단자(150)와 연결된 노칭부(131a)의 내측(131b)이 파열되며, 전극탭(140)과 연결된 노칭부(131a)의 외측(131c)과 분리되어 전류가 완전 차단됨에 따라, 지속적인 전류 인가에 따른 폭발이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
다른 실시예에 따른 이차전지
이하에서는 다른 실시예에 따른 이차전지를 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 단면도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지에서 안전 벤트의 노칭부가 파열된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 5 및 도 6을 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지(200)는 전극(113) 및 분리막(114)이 교대로 적층되어 권취된 전극 조립체(110), 전극 조립체(110)가 수용되고, 개구된 캔(120), 및 캔(120)의 개구를 덮는 캡 어셈블리(130)를 포함한다. 또한, 캡 어셈블리(130)는 전지의 내압 증가 시 파열되는 노칭부(131a)가 형성된 안전 벤트(131)를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지(200)는 전술한 일 실시예에 따른 이차전지와 비교할 때, 전극탭(240) 및 외부단자와 안전 벤트(131)의 연결위치에 차이가 있다. 따라서, 본 실시예는 일 실시예와 중복되는 내용은 생략하거나, 간략히 기술하고, 차이점을 중심으로 기술하도록 한다.
보다 상세히, 전극 조립체(110)는 충방전이 가능한 발전소자로서, 전극(113)과 분리막(114)이 결집되어 교대로 적층된 구조를 형성한다. 여기서, 전극 조립체(110)는 전극(113) 및 분리막(114)이 교대로 결집되어 권취된 형태로 형성될 수 있다. 이때, 전극 조립체(110)는 중심축을 중심으로 권취된 원기둥 형태로 권취될 수 있다.
전극(113)은 양극(112)과 음극(111)을 포함할 수 있다. 그리고, 분리막(114)은 양극(112)과 음극(111)을 분리하여 전기적으로 절연시킨다.
본 발명에 따른 이차전지(200)에서 전극 조립체(110)는 전극(113)과 연결되는 전극탭(240)을 포함할 수 있다.
전극탭(240)은 전극(113)에 부착되어 전극(113)과 전기적으로 연결된다.
전극탭(240)은 양극(112)과 연결된 양극탭(241) 및 음극(111)과 연결된 음극 탭을 포함할 수 있다.
양극탭(241)은 상부 방향인 캡 어셈블리(130)가 위치된 방향에 형성될 수 있다.
캔(120)은 전극 조립체(110)가 수용되는 수용부(121)가 형성되고, 상부가 개구된 통형으로 형성될 수 있다. 이때, 캔(120)은 예를 들어 원통형 형태로 형성될 수 있다.
캔(120)은 캡 어셈블리(130)가 장착될 수 있도록 내측(131b)으로 구부러지게 형성되어 외측(131c)에 만입홈을 형성하는 비딩부(122)가 형성될 수 있다. 이때, 캡 어셈블리(130)는 비딩부(122)에 안착되어 캔(120)의 개구를 덮을 수 있다.
캔(120)은 상부에 캡 어셈블리(130)의 가장자리를 감싸도록 형성된 크림핑(crimping)부를 포함할 수 있다. 여기서, 크림핑부(123)는 캔(120)의 길이 방향으로 형성된 외주부, 및 캔(120)의 길이 방향과 수직인 상단부를 포함할 수 있다.
캡 어셈블리(130)는 캔(120)의 개구를 덮도록 캔(120)의 상부에 장착될 수 있다.
캡 어셈블리(130)는 전지의 내압 증가 시 파열되는 노칭부(131a)가 형성된 안전 벤트(131) 및 안전 벤트(131)와 캔(120) 사이를 밀봉 및 절연시키는 가스켓(132)을 포함할 수 있다.
안전 벤트(131)는 전극탭(240) 및 외부 단자(250)와 연결될 수 있다.
노칭부(131a)는 평면도 상으로 안전 벤트(131)의 중앙부에 형성될 수 있다.
안전 벤트(131)의 중심축과 노칭부(131a)까지의 거리는 안전 벤트(131) 반지름의 절반 이하로 형성될 수 있다.
안전 벤트(131)는 중앙측에 노칭부(131a)를 따라 파열되는 파열부(R)가 형성되고, 전지의 내압이 벤팅(Venting) 압력 이상일 때 노칭부(131a)가 파열되며 파열부(R)가 안전 벤트(131)로 부터 이탈 될 수 있다.
한편, 전극탭(240) 및 외부 단자(250)는 안전 벤트(131)에서 평면도 상으로 노칭부(131a)를 기준으로 내측(131b)과 외측(131c) 중에서 서로 다른 측에 연결될 수 있다. 여기서, 전극탭(240)은 안전 벤트(131)에서 평면도 상으로 노칭부(131a)의 내측(131b)에 연결되고, 외부 단자(250)는 안전 벤트(131)에서 평면도 상으로 노칭부(131a)의 외측(131c)에 연결될 수 있다.
한편, 양극탭(241)은 전극 조립체(110)의 상측부에 구비되어 안전 벤트(131)의 하단부에 연결되고, 외부 단자(250)는 안전 벤트(131)의 상단부에 연결될 수 있다.
양극탭(241)은 안전 벤트(131)의 하단부에 용접되고, 외부 단자(250)는 안전 벤트(131)의 상단부에 용접 될 수 있다.
외부 단자(250)는 외부의 팩(Pack) 또는 어플리케이션(application)의 연결도선으로 이루어질 수 있다.
도 5를 참고하면, 상기와 같이 구성된 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지(200)는 안전 벤트(131)에서 평면도 상으로 노칭부(131a)를 기준으로 외측(131c)에 외부 단자(250)를 연결시키고, 내측(131b)에 전극탭(240)을 연결시키도록 구성된다.
이에 따라, 도 6을 참고하면, 내부 가스 증가로 내부 압력이 증가됨에 따라 노칭부(131a)가 파열되며 벤팅될 때, 전류가 차단될 수 있다. 즉, 평면도 상으로 원형의 노칭라인을 형성하는 노칭부(131a)가 파열되면, 파열부(R)가 안전 벤트(131)로부터 분리되고, 안전 벤트(131)에서 노칭부(131a)의 내측(131b)인 파열부(R)에 고정된 전극탭(240)과 노칭부(131a)의 외측(131c)에 연결된 외부 단자(250) 사이의 전기적 연결이 해제된다.
결국, 전지 내압 증가로 벤팅 시 안전 벤트(131)에서 전극탭(240)에서 양극탭(241)과 연결된 노칭부(131a)의 내측(131b)이 파열되며, 외부 단자(250)와 연결된 노칭부(131a)의 외측(131c)과 분리되어 전류가 완전 차단됨에 따라, 지속적인 전류 인가에 따른 폭발이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
이때, 양극탭(241)의 외면에 절연막이 코팅되어 파열부(R)가 안전 벤트(131)로부터 이탈되며 파열부(R)에 고정된 양극탭(241)이 유동될 때, 양극탭(241)이 안전 벤트(131)에서 외부 단자(250)가 고정된 노칭부(131a)의 외측(131c)과 접촉되며 전기적으로 다시 연결되는 것을 완전 차단할 수 있다.
한편, 상기와 같이 구성된 이차전지를 다수개 포함하여 전지팩을 구성할 수 있다. 전지팩은 다수개의 이차전지를 전기적으로 연결하여 전지팩 케이스에 수용한 형태로 구성할 수 있다. 여기서, 다수개의 이차전지는 연결도선으로 연결될 수 있다. 이때, 연결도선은 외부 단자로서 이차전지에서 안전 벤트의 상단부에 연결될 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 실시가 가능하다고 할 것이다.
또한, 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
100,200: 이차전지
110: 전극 조립체
111: 음극
112: 양극
113: 전극
114: 분리막
120: 캔
121: 수용부
122: 비딩부
123: 크림핑부
130: 캡 어셈블리
131: 안전 벤트
131a: 노칭부
131b: 내측
131c: 외측
132: 가스켓
140,240: 전극탭
141,241: 양극탭
150,250: 외부 단자
R: 파열부

Claims (11)

  1. 전극 및 분리막이 교대로 적층되어 권취된 전극 조립체;
    상기 전극 조립체가 수용되는 수용부가 형성되고, 상부가 개구된 통형의 캔; 및
    상기 캔의 개구를 덮는 캡 어셈블리를 포함하고,
    상기 캡 어셈블리는 전지의 내압 증가 시 파열되는 노칭부가 형성된 안전 벤트를 포함하며,
    상기 노칭부는 평면도 상으로 원 형태로 형성되며,
    상기 전극 조립체는 상기 전극과 연결되는 전극탭을 포함하고,
    상기 안전 벤트는 상기 전극탭 및 외부 단자와 연결되되,
    상기 전극탭 및 상기 외부 단자는 상기 안전 벤트에서 평면도 상으로 상기 노칭부를 기준으로 내측과 외측 중에서 서로 다른 측에 연결되는 이차전지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극탭은 상기 안전 벤트에서 평면도 상으로 상기 노칭부의 외측에 연결되고,
    상기 외부 단자는 상기 안전 벤트에서 평면도 상으로 상기 노칭부의 내측에 연결되는 이차전지.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극탭은 상기 안전 벤트에서 평면도 상으로 상기 노칭부의 내측에 연결되고,
    상기 외부 단자는 상기 안전 벤트에서 평면도 상으로 상기 노칭부의 외측에 연결되는 이차전지.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극은 양극 및 음극을 포함하고,
    상기 전극탭은 상기 양극과 연결된 양극탭을 포함하며,
    상기 양극탭은 상기 전극 조립체의 상측부에 구비되어 상기 안전 벤트의 하단부에 연결되고,
    상기 외부 단자는 상기 안전 벤트의 상단부에 연결되는 이차전지.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 양극탭은 상기 안전 벤트의 하단부에 용접되고, 상기 외부 단자는 상기 안전 벤트의 상단부에 용접되는 이차전지.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 외부 단자는 외부의 팩(Pakck) 또는 어플리케이션(application)의 연결도선으로 이루어지는 이차전지.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 노칭부는 평면도 상으로 상기 안전 벤트의 중앙부에 형성되는 이차전지.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 캡 어셈블리는 상기 안전 벤트와 상기 캔 사이를 밀봉 및 절연시키는 가스켓을 더 포함하고,
    상기 캔은 상부에 상기 가스켓을 감싸도록 형성되어 상기 캡 어셈블리를 고정하는 크림핑부를 포함하는 이차전지.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 안전 벤트의 중심축과 상기 노칭부까지의 거리는 상기 안전 벤트 반지름의 절반 이하로 형성되는 이차전지.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 안전 벤트는 중앙측에 상기 노칭부를 따라 파열되는 파열부가 형성되고,
    상기 전지의 내압이 벤팅(Venting) 압력 이상일 때 상기 노칭부가 파열되며 상기 파열부가 상기 안전 벤트로 부터 이탈되는 이차전지.
  11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 기재된 이차전지를 포함하는 전지팩.
KR1020210102809A 2020-08-05 2021-08-04 이차전지 KR20220017864A (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP21854235.5A EP4145611A4 (en) 2020-08-05 2021-08-05 SECONDARY BATTERY
PCT/KR2021/010315 WO2022031065A1 (ko) 2020-08-05 2021-08-05 이차전지
US18/007,817 US20230231262A1 (en) 2020-08-05 2021-08-05 Secondary Battery
CN202180040981.0A CN115699434A (zh) 2020-08-05 2021-08-05 二次电池
JP2022577601A JP2023531204A (ja) 2020-08-05 2021-08-05 二次電池

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20200098168 2020-08-05
KR1020200098168 2020-08-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220017864A true KR20220017864A (ko) 2022-02-14

Family

ID=80254187

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210102809A KR20220017864A (ko) 2020-08-05 2021-08-04 이차전지

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20220017864A (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160010121A (ko) 2014-07-18 2016-01-27 주식회사 엘지화학 젤리롤형 전극 조립체

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160010121A (ko) 2014-07-18 2016-01-27 주식회사 엘지화학 젤리롤형 전극 조립체

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8486546B2 (en) Cap assembly and secondary battery using the same with notched vent member
US8802256B2 (en) Safety device for a sealed cell
EP2128913B1 (en) Cap assembly and secondary battery having the same
US8647759B2 (en) Secondary battery
WO2014119309A1 (ja) 密閉型電池
KR101310731B1 (ko) 이차 전지
US10128477B2 (en) Cap assembly and secondary battery including the same
KR20110038645A (ko) 전기 화학 전지용 저 증기 투과율을 지닌 클로저 어셈블리
KR101326069B1 (ko) 제조공정성이 향상된 캡 어셈블리 및 이를 포함하는 원통형 전지
KR20080067105A (ko) 캡 조립체 및 이를 구비한 이차 전지
KR102659830B1 (ko) 이차 전지 및 그 제조 방법
KR20080043533A (ko) 이차 전지
KR101293208B1 (ko) 이차 전지용 캡 조립체
KR102522701B1 (ko) 이차 전지
US20090136840A1 (en) Secondary battery
EP4145611A1 (en) Secondary battery
JP7448117B2 (ja) 二次電池
KR20120039323A (ko) 캡 조립체 및 이를 이용한 이차 전지
KR101473392B1 (ko) 이차 전지 및 이를 제조하는 방법
KR20220017864A (ko) 이차전지
KR102335696B1 (ko) 전류차단부재 및 캡 조립체
KR102475969B1 (ko) 상단 개방이 가능한 구조를 포함하는 원통형 이차전지
KR20150051516A (ko) 캡 조립체 및 이를 포함하는 이차전지
US20230223622A1 (en) Secondary battery
KR20220043783A (ko) 버튼형 이차전지