KR20220034566A - Secondary battery and devcie including the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 이차전지 및 이를 포함하는 디바이스에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 전류 차단 이후에도 전압 측정이 가능한 이차전지 및 이를 포함하는 디바이스에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery and a device including the same, and more particularly, to a secondary battery capable of measuring a voltage even after current cutoff and a device including the same.
최근, 화석연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경 오염의 관심이 증폭되며, 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있다. 이에 원자력, 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 전력 생산기술들에 대한 연구가 지속되고 있으며, 이렇게 생산된 에너지를 더욱 효율적으로 사용하기 위한 전력 저장장치 또한 지대한 관심이 이어지고 있다.Recently, an increase in the price of energy sources due to the depletion of fossil fuels, interest in environmental pollution is amplified, and the demand for eco-friendly alternative energy sources is becoming an indispensable factor for future life. Accordingly, research on various power production technologies such as nuclear power, solar power, wind power, and tidal power is continuing, and power storage devices for using the generated energy more efficiently are also of great interest.
특히, 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.In particular, as technology development and demand for mobile devices increase, the demand for batteries as an energy source is rapidly increasing, and accordingly, many studies on batteries capable of meeting various needs are being conducted.
대표적으로 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.Typically, there is a high demand for lithium secondary batteries such as lithium ion batteries and lithium ion polymer batteries having advantages such as high energy density, discharge voltage, and output stability.
또한, 이차전지는 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막이 적층된 구조의 전극 조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 한다. 대표적으로는, 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리롤형 전극 조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형 전극 조립체 등을 들 수 있다. 최근에는 상기 젤리롤형 전극 조립체 및 스택형 전극 조립체가 갖는 문제점을 해결하기 위해, 상기 젤리롤형과 스택형의 혼합 형태로서, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 단위 셀들을 분리필름 상에 위치시킨 상태에서 순차적으로 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극 조립체가 개발되었다.In addition, secondary batteries are classified according to the structure of an electrode assembly in which a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode are stacked. Typically, a jelly roll-type electrode assembly having a structure in which long sheet-shaped positive and negative electrodes are wound with a separator interposed therebetween, a number of positive and negative electrodes cut into units of a predetermined size are sequentially stacked with a separator interposed therebetween. and stacked electrode assemblies. Recently, in order to solve the problems of the jelly roll type electrode assembly and the stack type electrode assembly, as a mixed type of the jelly roll type and the stack type, unit cells in which positive and negative electrodes of a predetermined unit are stacked with a separator interposed therebetween are separated A stack/folding type electrode assembly having a structure in which it is sequentially wound while placed on a film has been developed.
또한, 이차전지는 케이스의 형상에 따라, 전극 조립체가 원통형의 케이스에 내장된 원통형 전지, 전극 조립체가 각형의 케이스에 내장된 각형 전지 및 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류될 수 있다.In addition, depending on the shape of the case, the secondary battery includes a cylindrical battery in which the electrode assembly is built into a cylindrical case, a prismatic battery in which the electrode assembly is built in a prismatic case, and a pouch in which the electrode assembly is built in a pouch-type case of an aluminum laminate sheet. It can be classified as a type battery.
한편, 이차전지는 사용 용도에 적합한 성능을 만족시키는 동시에 안전성을 갖추어야 시장에서 적합하게 활용 가능하다. 이차전지를 설계할 때는 이러한 성능과 안전성 측면을 동시에 고려하여 설계 인자를 결정하게 된다. 설계 및 제작이 완료된 전지는 수명, 고율 특성, 고온/저온 특성 등의 성능 평가와 함께 과충전, 과방전, 충격(impact), 네일 테스트(Nail Test), 핫박스(hot box) 등의 안전성 평가를 진행하게 된다. On the other hand, the secondary battery can be used appropriately in the market when it has safety while satisfying the performance suitable for the intended use. When designing a secondary battery, design factors are determined by considering these performance and safety aspects at the same time. Batteries that have been designed and manufactured are subjected to performance evaluations such as lifespan, high rate characteristics, and high/low temperature characteristics, as well as safety evaluations such as overcharge, overdischarge, impact, nail test, and hot box. will proceed
다양한 형태의 이차전지 중 원통형 이차전지는, 과충전 등의 비정상적인 상태에서 이차전지 내부에 가스가 급격히 발생하여 내압이 일정 수준 이상이 되면, 전극 단자와 전극탭 간의 전류를 차단하여 추가적인 반응이 일어나지 않도록 방지하는 전류 차단 부재(Current Interrupt Device, CID)를 포함할 수 있다.Cylindrical secondary batteries among various types of secondary batteries prevent further reactions by blocking current between electrode terminals and electrode tabs when gas is rapidly generated inside the secondary battery in an abnormal state such as overcharging and the internal pressure exceeds a certain level. It may include a current interrupting member (Current Interrupt Device, CID).
도 1은 종래의 원통형 이차전지의 상부에 대한 단면을 나타낸 부분 단면도이다. 1 is a partial cross-sectional view showing a cross-section of an upper portion of a conventional cylindrical secondary battery.
도 1을 참고하면, 전극 조립체(20)가 원통형 케이스(30)에 수납되고, 원통형 케이스(30)의 개방된 상부에 캡 조립체(40)가 장착되어 원통형 이차전지(10)가 제조될 수 있다.Referring to FIG. 1 , the
전극 조립체(20)는 제1 전극(21), 제2 전극(22) 및 분리막(23)이 권취된 젤리롤형 전극 조립체일 수 있다.The
캡 조립체(40)는 상단 캡(41), 내부 압력 강하용 안전 벤트(42) 및 전류 차단 부재(43, Current Interrupt Device, CID)를 포함할 수 있다. 상단 캡(41)과 안전 벤트(42)는 상호 밀착된 구조를 형성할 수 있고, 안전 벤트(42)는 전류 차단 부재(43)의 중심부와 연결된 구조를 형성할 수 있다. 전류 차단 부재(43)의 하단부에 제1 전극(21)으로부터 돌출된 제1 전극탭(21t)이 연결될 수 있다. 여기서 제1 전극(21)은 양극일 수 있고, 제1 전극탭(21t)은 양극탭일 수 있다. The
위와 같이, 상단 캡(41)은, 안전 벤트(42), 전류 차단 부재(43) 및 제1 전극탭(21t)들과 직, 간접적으로 연결되어 전극 조립체(20)와 전기적으로 연결될 수 있고, 전극 단자로써 기능할 수 있다.As described above, the
한편, 캡 조립체(40)와 원통형 케이스(30) 간의 밀봉을 위한 가스켓(70) 및 전류 차단 부재(43)의 가장자리를 감싸는 CID 가스켓(80)이 배치될 수 있다. Meanwhile, a
도 2는 도 1의 원통형 이차 전지가 내압이 상승했을 때의 모습을 나타낸 부분 단면도이다.FIG. 2 is a partial cross-sectional view illustrating a state when the internal pressure of the cylindrical secondary battery of FIG. 1 is increased.
도 2를 참고하면, 원통형 이차전지(10)가 고온에 노출되거나 비정상적인 작동 상태에 놓여 내부 압력이 상승하면, 전류 차단 부재(43)가 분리되어 전류를 차단한다. 구체적으로, 전류 차단 부재(43)가 안전 벤트(42)와 연결된 부분(43a) 및 제1 전극탭(21t)과 연결된 부분(43b)으로 나누어져, 전극 단자로 기능하는 상단 캡(41)과 제1 전극탭(21t) 간의 전류가 차단된다. Referring to FIG. 2 , when the cylindrical
위와 같이 전류 차단 부재(43)가 작동하여 전류가 차단되면, 외부의 전류가 더 이상 인가되지 않는 동시에 회로적으로 단선이 되기 때문에 전압 측정도 불가능하게 된다. 전류 차단 부재(43)가 작동한 이후의 전압 값은, 해당 이차전지가 전류 차단 이후에 어떠한 거동을 나타내는지 확인하기 위한 중요한 정보이다. 구체적으로, 상기 전압 값은 이차전지의 발화/미발화의 메커니즘을 밝히는데 유용한 정보로 활용이 가능하다. 그러나, 회로적으로 단선이 된 이차전지의 전압 측정은 불가능하기 때문에 전류 차단 부재(43)가 작동한 이후의 원통형 이차전지 거동은 미지의 영역으로 남아 있다.As above, when the
따라서, 비정상적인 작동 상황에서 전류가 차단된 이후에 전압 측정이 가능한 이차전지에 대한 개발이 필요한 실정이다.Therefore, it is necessary to develop a secondary battery capable of measuring the voltage after the current is cut off in an abnormal operating condition.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 비정상적인 작동 상황에서 전류가 차단된 이후에 전압 측정이 가능한 이차전지 및 이를 포함하는 디바이스를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a secondary battery capable of measuring voltage after current is cut off in an abnormal operating situation and a device including the same.
그러나, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.However, the problems to be solved by the embodiments of the present invention are not limited to the above problems and may be variously expanded within the scope of the technical idea included in the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는, 전극탭을 포함하는 젤리롤 형태의 전극 조립체; 상기 전극 조립체가 수납되고, 상부가 개방된 전지 케이스; 상기 전지 케이스의 개방된 상부에 결합되는 캡 조립체; 및 일단이 상기 전극탭에 연결되고, 타단이 상기 전지 케이스와 상기 캡 조립체 사이를 통과하여 외부로 노출되는 측정 부재를 포함한다.A secondary battery according to an embodiment of the present invention includes an electrode assembly in the form of a jelly roll including an electrode tab; a battery case housing the electrode assembly and having an open top; a cap assembly coupled to an open upper portion of the battery case; and a measuring member having one end connected to the electrode tab and the other end passing between the battery case and the cap assembly and exposed to the outside.
상기 이차전지는, 상기 전지 케이스와 상기 캡 조립체 사이에 위치하는 가스켓을 더 포함할 수 있고, 상기 측정 부재는 상기 전지 케이스와 상기 가스켓 사이에 위치할 수 있다.The secondary battery may further include a gasket positioned between the battery case and the cap assembly, and the measuring member may be positioned between the battery case and the gasket.
상기 전지 케이스와 상기 캡 조립체는, 상기 가스켓 및 상기 측정 부재를 사이에 두고 크림핑(Crimping) 결합될 수 있다.The battery case and the cap assembly may be coupled by crimping with the gasket and the measuring member interposed therebetween.
상기 측정 부재는, 금속 와이어 및 상기 금속 와이어를 감싸는 코팅층을 포함할 수 있다.The measuring member may include a metal wire and a coating layer surrounding the metal wire.
상기 코팅층은 에나멜층을 포함할 수 있다.The coating layer may include an enamel layer.
상기 이차전지는 상기 측정 부재와 상기 전지 케이스 사이에 위치하는 절연테이프를 더 포함할 수 있다.The secondary battery may further include an insulating tape positioned between the measuring member and the battery case.
상기 절연테이프는 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET) 및 폴리프로필렌(Polypropylene, PP) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The insulating tape may include at least one of polyimide (PI), polyethylene terephthalate (PET), and polypropylene (PP).
상기 캡 조립체는, 전류 차단 부재(Current Interrupt Device, CID) 및 상기 전류 차단 부재 상에 위치하며 상기 전류 차단 부재에 전기적으로 연결되는 안전 벤트(safety vent)를 포함할 수 있고, 상기 전극탭은 상기 전류 차단 부재와 연결될 수 있다.The cap assembly may include a current interrupt device (CID) and a safety vent disposed on the current interrupting member and electrically connected to the current interrupting member, wherein the electrode tab is It may be connected to the current blocking member.
상기 전지 케이스는 원통형 케이스일 수 있다.The battery case may be a cylindrical case.
본 발명의 실시예들에 따르면, 전류 차단 부재를 거치지 않고, 전극탭과 연결되는 추가적인 측정 부재를 도입하여, 비정상적인 작동 상황에서 전류 차단 부재에 의해 전류가 차단된 이후에도 이차전지의 전압 측정이 가능하다.According to embodiments of the present invention, by introducing an additional measuring member connected to the electrode tab without passing through the current blocking member, it is possible to measure the voltage of the secondary battery even after the current is cut off by the current blocking member in an abnormal operating situation .
또한, 상기 측정 부재는 캡 조립체와 전지 케이스 사이를 통과할 수 있어, 별도의 홀(hole)을 형성할 필요가 없다. 이에 따라, 실제 이차 전지의 비정상적인 작동 상황에서의 거동이 정확하게 구현될 수 있어, 분석에 정확한 정보를 제공할 수 있다.In addition, since the measuring member may pass between the cap assembly and the battery case, there is no need to form a separate hole. Accordingly, the behavior of the actual secondary battery in an abnormal operating situation may be accurately implemented, and accurate information may be provided for analysis.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.
도 1은 종래의 원통형 이차전지의 상부에 대한 단면을 나타낸 부분 단면도이다.
도 2는 도 1의 원통형 이차 전지가 내압이 상승했을 때의 모습을 나타낸 부분 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 3의 이차전지에 대한 분해 사시도이다.
도 5는 도 4의 이차전지에 포함된 전극 조립체가 권취되기 전의 모습을 나타낸 분해 사시도이다.
도 6은, 도 3의 절단선 A-A’를 따라 자른 단면을 나타낸 부분 단면도이다.
도 7은 도 6의 “B” 부분을 확대하여 나타낸 부분 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 부재와 절연테이프에 대한 사시도이다.
도 9는, 도 6의 이차전지가 내압이 상승했을 때의 모습을 나타낸 부분 단면도이다.1 is a partial cross-sectional view showing a cross-section of an upper portion of a conventional cylindrical secondary battery.
FIG. 2 is a partial cross-sectional view illustrating a state in which the internal pressure of the cylindrical secondary battery of FIG. 1 is increased.
3 is a perspective view illustrating a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
4 is an exploded perspective view of the secondary battery of FIG. 3 .
5 is an exploded perspective view illustrating a state before the electrode assembly included in the secondary battery of FIG. 4 is wound.
FIG. 6 is a partial cross-sectional view illustrating a cross-section taken along the cutting line A-A' of FIG. 3 .
7 is a partial cross-sectional view showing an enlarged portion "B" of FIG.
8 is a perspective view of a measuring member and an insulating tape according to an embodiment of the present invention.
9 is a partial cross-sectional view illustrating a state when the internal pressure of the secondary battery of FIG. 6 is increased.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, various embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them. The present invention may be embodied in several different forms and is not limited to the embodiments described herein.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly explain the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are assigned to the same or similar components throughout the specification.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.In addition, since the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily indicated for convenience of description, the present invention is not necessarily limited to the illustrated bar. In order to clearly express various layers and regions in the drawings, the thicknesses are enlarged. And in the drawings, for convenience of description, the thickness of some layers and regions are exaggerated.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 “상에” 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 “상에” 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 “위에” 또는 “상에” 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.Also, when a part of a layer, film, region, plate, etc. is said to be “on” or “on” another part, it includes not only cases where it is “directly on” another part, but also cases where there is another part in between. . Conversely, when we say that a part is "just above" another part, we mean that there is no other part in the middle. In addition, to be "on" or "on" the reference part means to be located above or below the reference part, and to necessarily mean to be located "on" or "on" in the direction opposite to gravity not.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, throughout the specification, when a part "includes" a certain component, this means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.In addition, throughout the specification, when referring to "planar", it means when the target part is viewed from above, and "cross-sectional" means when viewed from the side when a cross-section of the target part is vertically cut.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 사시도이다. 도 4는 도 3의 이차전지에 대한 분해 사시도이다. 도 5는 도 4의 이차전지에 포함된 전극 조립체가 권취되기 전의 모습을 나타낸 분해 사시도이다.3 is a perspective view illustrating a secondary battery according to an embodiment of the present invention. 4 is an exploded perspective view of the secondary battery of FIG. 3 . 5 is an exploded perspective view illustrating a state before the electrode assembly included in the secondary battery of FIG. 4 is wound.
도 3 내지 도 5를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(100)는, 전극 조립체(200), 전극 조립체(200)가 수납되고 상부가 개방된 전지 케이스(300), 전지 케이스(300)의 개방된 상부에 결합되는 캡 조립체(400) 및 측정 부재(500)를 포함한다. 측정 부재(500)에 대해서는 도 6 내지 도 8 등과 함께 자세히 설명하도록 한다.3 to 5 , the
우선, 본 실시예에 따른 전극 조립체(200)는, 제1 전극(210), 제2 전극(220) 및 분리막(230)을 포함할 수 있다. 제1 전극(210), 제2 전극(220) 및 분리막(230)이 함께 권취되어 젤리롤형 전극 조립체(200)가 형성될 수 있다. 분리막(230)은 제1 전극(210)과 제2 전극(220) 사이에 개재될 수 있다. 아울러, 젤리롤 형태로 권취되었을 때, 제1 전극(210)과 제2 전극(220)이 서로 접하는 것을 방지하기 위해 제2 전극(220) 아래에 분리막(240)이 추가 배치되는 것이 바람직하다.First, the
제1 전극(210)은, 제1 전극 집전체(211) 및 제1 전극 집전체(211) 상에 전극 활물질이 도포되어 형성된 제1 활물질층(212)를 포함한다. 구체적으로, 제1 전극 집전체(211) 상에 전극 활물질이 도포되어 제1 활물질층(212)이 형성되고, 제1 전극 집전체(211) 중 전극 활물질이 도포되지 않아 제1 전극 집전체(211)가 노출되는 부분에 제1 전극탭(213)이 용접 등의 방법으로 부착될 수 있다.The
제2 전극(220)은 제2 전극 집전체(221) 및 제2 전극 집전체(221) 상에 전극 활물질이 도포되어 형성된 제2 활물질층(222)을 포함한다. 구체적으로, 제2 전극 집전체(221) 상에 전극 활물질이 도포되어 제2 활물질층(222)이 형성되고, 제2 전극 집전체(221) 중 전극 활물질이 도포되지 않아 제2 전극 집전체(221)가 노출되는 부분에 제2 전극탭(223)이 용접 등의 방법으로 부착될 수 있다.The
이 때, 제1 전극(210)은 양극일 수 있고, 제2 전극(220)은 음극일 수 있다. 이에 따라, 제1 전극탭(213)은 양극탭일 수 있고, 제2 전극탭(223)은 음극탭일 수 있다. 한편, 권취된 전극 조립체(200)에 대해서, 제1 전극탭(213)과 제2 전극탭(223)은 서로 대향하는 방향으로 돌출될 수 있다. 제1 전극탭(213)은 캡 조립체(400)가 위치한 방향으로 돌출될 수 있고, 제2 전극탭(223)은 전지 케이스(300)의 바닥부를 향해 돌출될 수 있다.In this case, the
한편, 전지 케이스(300)는 전해액이 함침된 전극 조립체(200)를 수납하는 구조물로써, 금속 소재를 포함할 수 있고, 원통형 케이스일 수 있다.Meanwhile, the
이하에서는, 도 6 내지 도 8 등을 참고하여, 본 실시예에 따른 캡 조립체 및 측정 부재에 대해 자세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the cap assembly and the measuring member according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 6 to 8 and the like.
도 6은, 도 3의 절단선 A-A’를 따라 자른 단면을 나타낸 부분 단면도이다. 도 7은 도 6의 “B” 부분을 확대하여 나타낸 부분 단면도이다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 부재와 절연테이프에 대한 사시도이다.6 is a partial cross-sectional view showing a cross-section taken along the cutting line A-A' of FIG. 3 . 7 is a partial cross-sectional view showing an enlarged portion "B" of FIG. 8 is a perspective view of a measuring member and an insulating tape according to an embodiment of the present invention.
먼저, 도 4 및 도 6을 참고하면, 본 실시예에 따른, 캡 조립체(400)는 상단 캡(410), 안전 벤트(420) 및 전류 차단 부재(430, Current Interrupt Device, CID)를 포함할 수 있다. 상단 캡(410)과 안전 벤트(420)는 상호 밀착된 구조를 형성할 수 있다. 안전 벤트(420)는 전류 차단 부재(430) 상에 위치하며, 전류 차단 부재(430)에 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로, 안전 벤트(420)의 중심부와 전류 차단 부재(430)의 중심부가 물리적, 전기적으로 연결될 수 있다. 전류 차단 부재(430)의 하단부에는 제1 전극(210)으로부터 돌출된 제1 전극탭(213)이 연결될 수 있다.First, referring to FIGS. 4 and 6 , the
안전 벤트(420)는 전류가 통하는 박막 구조물로써, 그 중심부가 하부 방향, 즉, 전류 차단 부재(430)가 위치한 방향으로 돌출되도록 형성될 수 있다. 전류 차단 부재(430)는 전류가 통하는 판재 부재로써, 가스의 배출을 위한 다수의 관통구들이 형성될 수 있다. The
상단 캡(410), 안전 벤트(420), 전류 차단 부재(430) 및 제1 전극탭(213)들이 차례로 연결되어, 상단 캡(410)이 전극 조립체(200)의 전기적 연결을 안내하는 전극 단자로써 기능할 수 있다.The
한편, 전지 케이스(300)는 크림핑부(310) 및 비딩부(320)를 포함할 수 있다. 비딩부(320)는 원통형의 전지 케이스(300) 중 일부가 전극 조립체(200)의 중심 방향으로 만입된 부분을 지칭하는 것으로, 캡 조립체(400)의 안정적인 결합 및 전극 조립체(200)의 유동 방지를 위한 것이다. 크림핑부(310)는 비딩부(320)의 상부에 위치하여, 캡 조립체(400)를 감싸는 부분을 지칭하는 것으로, 캡 조립체(400)의 안정적인 결합을 위한 것이다. Meanwhile, the
밀봉용 가스켓(700)은 크림핑부(310)와 비딩부(320)의 내면에 장착되어 캡 조립체(400)와 전지 케이스(300) 간의 밀봉력을 증대시킬 수 있다. 즉, 전지 케이스(300)와 캡 조립체(400) 사이에 가스켓(700)을 위치시키고, 전지 케이스(300)의 일 단부를 구부려 크림핑(Crimping) 결합함으로써 크림핑부(310)를 형성할 수 있다. 이를 통해 캡 조립체(400)의 장착 및 이차전지(100)의 밀봉이 이루어질 수 있다.The sealing
CID 가스켓(800)은 전류 차단 부재(430)의 가장자리를 감싸도록 형성될 수 있다. 또한 CID 가스켓(800)의 일부는 안전 벤트(420)와 전류 차단 부재(430) 사이로 연장되어, 후술하는 전류 차단 부재(430)의 분리 이후 안전 벤트(420)와 전류 차단 부재(430)가 접하는 것을 방지할 수 있다.The
다음, 도 6 내지 도 8을 참고하면, 상술한 바 대로, 본 실시예에 따른 이차전지(100)는 측정 부재(500)를 포함한다. 측정 부재(500)는 일단이 전극탭에 연결되고, 타단이 전지 케이스(300)와 캡 조립체(400) 사이를 통과하여 외부로 노출된다. 여기서 상기 전극탭은 제1 전극(210)으로부터 돌출된 제1 전극탭(213)일 수 있다. Next, referring to FIGS. 6 to 8 , as described above, the
상술한 바 대로, 본 실시예에 따른 이차전지(100)는 전지 케이스(300)와 캡 조립체(400) 사이에 위치하는 가스켓(700)을 더 포함할 수 있는데, 측정 부재(500)는 전지 케이스(300)와 가스켓(700) 사이에 위치할 수 있다. 구체적으로, 제1 전극탭(213)과 연결된 측정 부재(500)가 전지 케이스(300)와 가스켓(700) 사이를 통과하여 외부로 노출될 수 있다. 또한, 전지 케이스(300)와 캡 조립체(400)는, 가스켓(700) 및 측정 부재(500)를 사이에 두고 크림핑(Crimping) 결합될 수 있다. As described above, the
본 실시예에 따른 이차전지(100)는, 전지 케이스(300)와 캡 조립체(400) 사이를 통해 외부로 노출되는 측정 부재(500)를 이용해 실제로 작동하는 상태를 그대로 유지한 채, 전류 차단 부재(430)를 거치지 않고 제1 전극탭(213)과 연결되는 전류 경로를 형성할 수 있다.The
한편, 본 실시예에 따른 측정 부재(500)는 금속 와이어(510) 및 금속 와이어(510)를 감싸는 코팅층(520)을 포함할 수 있다. 금속 와이어(510)는 전기 전도성을 갖는 금속을 포함한다면 그 소재에 대한 제한은 없으며, 일례로 구리(Cu)를 포함할 수 있다. 한편, 코팅층(520)은 에나멜층(Enamel layer)을 포함할 수 있다. 이러한 코팅층(520)을 통해 금속 와이어(510)가 이차전지(100) 내의 다른 부분과 접촉하여 의도치 않은 전류 경로가 형성되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 제1 전극탭(213)에 연결되는 측정 부재(500)의 일단과 외부로 노출되는 측정 부재(500)의 타단은 모두 코팅층(520)이 형성되지 않아 금속 와이어(510)가 노출되는 것이 바람직하다. 측정 부재(500)의 일단에서 노출된 금속 와이어(510)가 제1 전극탭(213)에 용접 등의 방법으로 연결될 수 있다. 또한, 측정 부재(500)의 타단에서 노출된 금속 와이어(510)를 통해 전압 측정이 이루어질 수 있다.Meanwhile, the measuring
한편, 본 실시예에 따른 이차전지(100)는 측정 부재(500)와 전지 케이스(300) 사이에 위치하는 절연테이프(600)를 더 포함할 수 있다. 절연테이프(600)는 전기적으로 절연을 띄는 테이프로써, 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET) 및 폴리프로필렌(Polypropylene, PP) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Meanwhile, the
구체적으로, 절연테이프(600)는, 제1 전극탭(213)에 연결되는 측정 부재(500)의 일단과 외부로 노출되는 측정 부재(500)의 타단을 제외하고, 측정 부재(500)가 이어진 방향을 따라 함께 연장되어 측정 부재(500)를 덮을 수 있다. 절연테이프(600)는, 크림핑부(310) 및 비딩부(320)를 포함한 전지 케이스(300)가 측정 부재(500)와 접촉하는 것을 방지함으로써, 측정 부재(500)로부터 기인할 수 있는 단락의 위험을 차단할 수 있다. 또한, 절연테이프(600)는 측정 부재(500)를 덮은 채 가스켓(700)에 부착될 수 있으므로, 이차전지(100) 내에서 측정 부재(500)을 고정시키는 기능을 담당할 수 있다. 또한, 절연테이프(600)는, 전지 케이스(300)와 캡 조립체(400) 간의 크림핑 결합 과정에서, 측정 부재(500)를 보호하여, 측정 부재(500)의 손상을 방지하는 기능을 담당할 수 있다.Specifically, the insulating
상술한 바 대로, 본 발명의 실시예에 따른 이차전지(100)는 절연테이프(600) 및 코팅층(520)을 마련하여 이차전지 내에서의 의도치 않은 전류 경로 형성을 방지하고자 하였다. 각 실시예에 따라 절연테이프(600)나 코팅층(520) 중 하나만 마련할 수 있으나 절연테이프(600) 및 코팅층(520)을 모두 구비하는 것도 가능하다.As described above, in the
이하에서는, 도 9를 참고하여, 본 실시예에 따른 이차전지(100)가 비정상적인 작동 상태에 놓였을 때, 측정 부재(500)를 이용한 전압 측정에 대해 설명하도록 한다. Hereinafter, voltage measurement using the measuring
도 9는, 도 6의 이차전지가 내압이 상승했을 때의 모습을 나타낸 부분 단면도이다.9 is a partial cross-sectional view illustrating a state when the internal pressure of the secondary battery of FIG. 6 is increased.
도 6 및 도 9를 함께 참고하면, 이차전지(100)가 고온에 노출되거나 과충전, 과방전 등이 발생하여 비정상적인 작동 상태에 놓이면 내부에 가스가 다량 발생할 수 있다. 정상적인 작동 상태에서는 안전 벤트(420) 중 하부 방향으로 돌출된 부분이 전류 차단 부재(430)와 연결된다. 그러나, 가스 발생으로 내압이 증가하여 안전 벤트(420)의 형상이 역전되면, 전류 차단 부재(430)가 안전 벤트(420)와 연결된 부분(430a) 및 제1 전극탭(213)과 연결된 부분(430b)으로 나누어져, 상단 캡(410)과 제1 전극탭(213) 사이의 전기적 접속이 차단된다.6 and 9 together, when the
이 때, 전류 차단 부재(430)를 통한 전류의 흐름은 차단되나, 본 실시예에 따른 이차전지(100)는 제1 전극탭(213)과 연결된 측정 부재(500)를 이용하여, 이차전지(100)의 전압 측정이 가능하다. 즉, 전류 차단 부재(430)가 작동한 이후에도, 비정상적인 작동 상태에서의 전압 정보를 제공받을 수 있다. 전류 차단 부재(430)가 분리된 것을 제외하면, 실제로 작동하는 이차전지(100)의 구조를 그대로 유지한 채 전압 정보를 제공받을 수 있다.At this time, the flow of current through the current blocking
특히, 캡 조립체(400) 등에 별도의 홀(hole)을 마련하지 않고, 측정 부재(500)를 전지 케이스(300)의 크림핑부(310)와 가스켓(700) 사이로 통과시킴으로써, 실제 이차전지(100)의 전압 거동을 정확하게 구현한 상태에서 그 전압의 측정이 가능하다. 평가 결과에 대한 교란을 배제할 수 있어, 비정상적인 작동 상태에서도 정확한 전압 정보를 제공 받을 수 있다.In particular, by passing the measuring
만일 별도의 홀을 마련한다면, 측정 부재와 홀 사이의 밀봉을 위한 별도의 밀봉제(sealant)를 개재해야 한다. 이러한 경우, 밀봉제 개재를 위한 이차전지 내부에 추가적인 공간이 필요하다는 단점이 있고, 또 밀봉제의 변형에 의해 쉽게 밀봉이 해제되는 문제가 있다. 이와 달리 본 실시예에 따른 측정 부재(500)는 크림핑부(310)와 가스켓(700) 사이에 마련되어 별도의 홀 형성이 불필요하며, 크림핑 결합으로 인해 강하게 고정 및 밀봉될 수 있다. 즉, 이차전지(100)의 구조를 훼손하지 않고 밀봉(sealing)을 유지한 채 전압 측정이 가능하다. 또한, 측정 부재(500)의 일단을 제1 전극탭(213)과 연결하고 타단을 외부로 노출시킨 상태에서 크림핑 결합하여 제조할 수 있어, 제조 공정이 간편하다는 장점을 갖는다.If a separate hole is provided, a separate sealant for sealing between the measuring member and the hole should be interposed. In this case, there is a disadvantage that an additional space is required inside the secondary battery for interposing the sealant, and there is a problem in that the sealant is easily released due to the deformation of the sealant. Contrary to this, the measuring
본 실시예에서 전, 후, 좌, 우, 상, 하와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있다.In this embodiment, terms indicating directions such as front, rear, left, right, up, and down are used, but these terms are for convenience of explanation only, and may vary depending on the location of the object or the position of the observer. .
앞에서 설명한 본 실시예에 따른 이차전지는 다양한 디바이스에 적용될 수 있다. 구체적으로는, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 등의 운송 수단에 적용될 수 있으나 이에 제한되지 않고 이차 전지를 사용할 수 있는 다양한 디바이스에 적용 가능하다.The secondary battery according to the present embodiment described above can be applied to various devices. Specifically, it may be applied to transportation means such as electric bicycles, electric vehicles, hybrids, etc., but is not limited thereto, and may be applied to various devices capable of using a secondary battery.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements by those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims are also provided. is within the scope of the
200: 전극 조립체
300: 전지 케이스
400: 캡 조립체
500: 측정 부재200: electrode assembly
300: battery case
400: cap assembly
500: measurement member
Claims (10)
상기 전극 조립체가 수납되고, 상부가 개방된 전지 케이스;
상기 전지 케이스의 개방된 상부에 결합되는 캡 조립체; 및
일단이 상기 전극탭에 연결되고, 타단이 상기 전지 케이스와 상기 캡 조립체 사이를 통과하여 외부로 노출되는 측정 부재를 포함하는 이차전지.A jelly roll type electrode assembly including an electrode tab;
a battery case housing the electrode assembly and having an open top;
a cap assembly coupled to an open upper portion of the battery case; and
and a measuring member having one end connected to the electrode tab and the other end passing between the battery case and the cap assembly and exposed to the outside.
상기 전지 케이스와 상기 캡 조립체 사이에 위치하는 가스켓을 더 포함하고,
상기 측정 부재는 상기 전지 케이스와 상기 가스켓 사이에 위치하는 이차전지.In claim 1,
Further comprising a gasket positioned between the battery case and the cap assembly,
The measuring member is a secondary battery positioned between the battery case and the gasket.
상기 전지 케이스와 상기 캡 조립체는, 상기 가스켓 및 상기 측정 부재를 사이에 두고 크림핑(Crimping) 결합되는 이차전지.In claim 2,
The battery case and the cap assembly are coupled to each other by crimping the gasket and the measuring member therebetween.
상기 측정 부재는, 금속 와이어 및 상기 금속 와이어를 감싸는 코팅층을 포함하는 이차전지.In claim 1,
The measuring member may include a metal wire and a coating layer surrounding the metal wire.
상기 코팅층은 에나멜층을 포함하는 이차전지.In claim 4,
The coating layer is a secondary battery comprising an enamel layer.
상기 측정 부재와 상기 전지 케이스 사이에 위치하는 절연테이프를 더 포함하는 이차전지.In claim 1,
The secondary battery further comprising an insulating tape positioned between the measuring member and the battery case.
상기 절연테이프는 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET) 및 폴리프로필렌(Polypropylene, PP) 중 적어도 하나를 포함하는 이차전지.In claim 6,
The insulating tape is a secondary battery comprising at least one of polyimide (PI), polyethylene terephthalate (PET), and polypropylene (PP).
상기 캡 조립체는, 전류 차단 부재(Current Interrupt Device, CID) 및 상기 전류 차단 부재 상에 위치하며 상기 전류 차단 부재에 전기적으로 연결되는 안전 벤트(safety vent)를 포함하고,
상기 전극탭은 상기 전류 차단 부재와 연결되는 이차전지.In claim 1,
The cap assembly includes a current interrupt device (CID) and a safety vent positioned on the current interrupt member and electrically connected to the current interrupt member;
The electrode tab is a secondary battery connected to the current blocking member.
상기 전지 케이스는 원통형 케이스인 이차전지.In claim 1,
The battery case is a secondary battery of a cylindrical case.
A device comprising the secondary battery according to claim 1 .
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