KR20220041551A - 원통형 이차 전지 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시 예에 따른 해결하고자 하는 기술적 과제는 제조 공정 중 또는 사용 중 부품 변형을 방지할 수 있는 원통형 이차 전지를 제공하는데 있다. 이를 위해 본 발명의 실시 예는 원통형 캔; 상기 원통형 캔에 수용되는 전극 조립체; 및 상기 원통형 캔을 막아 상기 전극 조립체를 밀봉하는 캡 조립체를 포함하고, 상기 캡 조립체는 캡업, 상기 캡업 하부의 캡다운 및 상기 캡업과 상기 캡다운 사이의 안전벤트를 포함하되, 상기 안전벤트와 상기 캡다운 사이의 상호간 접촉 비율은 60% 내지 100%인, 원통형 이차 전지를 제공한다.
Description
본 발명의 실시 예는 원통형 이차 전지에 관한 것이다.
일반적으로 원통형 이차 전지는 원통 형태의 전극 조립체와, 전극 조립체와 전해액을 수용하는 원통 형태의 캔과, 캔의 상단 개구부에 결합되어 캔을 밀봉하고 전극 조립체에서 발생되는 전류를 외부 장치로 흐르게 하는 캡 조립체를 포함한다.
전극 조립체 및 캡 조립체의 유동을 방지하기 위해 캔의 상측 외주면을 따라 압력을 가해 비딩부(beading) 및 크림핑부(crimp)를 형성한다. 이때 캔의 외측에서 내측을 향해 압력이 가해지므로 캡 조립체에 변형이 발생되기 쉽다. 특히, 캡 조립체에 변형이 발생되면, 이차 전지의 밀폐력이 저하되고, 또한 이차 전지의 전체 높이도 변하게 된다.
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.
본 발명의 실시 예는 제조 공정 중 또는 사용 중 부품 변형을 방지할 수 있는 원통형 이차 전지를 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 원통형 이차 전지는 원통형 캔; 상기 원통형 캔에 수용되는 전극 조립체; 및 상기 원통형 캔을 막아 상기 전극 조립체를 밀봉하는 캡 조립체를 포함하고, 상기 캡 조립체는 캡업, 상기 캡업 하부의 캡다운 및 상기 캡업과 상기 캡다운 사이의 안전벤트를 포함하되, 상기 안전벤트와 상기 캡다운 사이의 상호간 접촉 비율은 60% 내지 100%일 수 있다.
상기 안전벤트는 상기 캡업과 접촉하는 벤트 접촉부와, 상기 벤트 접촉부로부터 하향 경사진 벤트 경사부와, 상기 벤트 경사부로부터 평행하게 연장된 벤트 바닥부와, 상기 벤트 바닥부로부터 돌출되어 상기 캡다운에 접촉하는 벤트 돌출부를 포함할 수 있다.
상기 벤트 돌출부의 지름은 상기 벤트 바닥부의 지름에 대하여 60% 내지 100%일 수 있다.
상기 벤트 바닥부는 상기 벤트 돌출부와 대향되는 상면에 형성된 평평한 벤트 요홈부를 더 포함할 수 있다.
상기 캡다운은 상기 캡다운을 관통하는 캡다운 관통홀을 포함하고, 상기 벤트 돌출부는 상기 캡다운 관통홀의 일부를 덮을 수 있다.
상기 벤트 돌출부가 상기 캡다운에 용접될 수 있다.
상기 벤트 바닥부는 상기 벤트 돌출부와 대향되는 상면에 형성된 라인 형태의 벤트 요홈을 더 포함할 수 있다.
상기 캡다운은 하면에 형성된 평평한 캡다운 요홈부를 더 포함하고, 상기 벤트 돌출부의 지름은 상기 평평한 캡다운 요홈부의 지름보다 클 수 있다.
본 발명의 실시 예는 제조 공정 중 또는 사용 중 부품 변형을 방지할 수 있는 원통형 이차 전지를 제공할 수 있다. 일부 예들에서, 안전벤트와 캡다운 사이의 상호간 접속 면적이 안전벤트의 바닥부 면적에 대하여 대략 40% 내지 대략 100%가 되도록 함으로써, 제조 공정 중 또는 사용 중 캡 조립체와 같은 부품의 변형을 방지하고, 이에 따라 밀폐 성능이 저하되지 않고, 또한 전체 높이 변화가 없는 원통형 이차 전지를 제공할 수 있다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c는 본 발명의 실시 예에 따른 원통형 이차 전지를 도시한 사시도, 단면도 및 분해 사시도이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 비교예 및 실시 예에 따른 원통형 이차 전지중 캡 조립체를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예 및 비교예에 따른 원통형 이차 전지중 캡 조립체의 변형 여부를 정리한 표이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 비교예 및 실시 예에 따른 원통형 이차 전지중 캡 조립체를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예 및 비교예에 따른 원통형 이차 전지중 캡 조립체의 변형 여부를 정리한 표이다.
본 발명의 실시 예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시 예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시 예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise, include)" 및/또는 "포함하는(comprising, including)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
"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 이용될 수 있다. 이러한 공간에 관련된 용어는 본 발명의 다양한 공정 상태 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 요소 또는 특징이 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소 또는 특징은 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "하부"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 이차 전지(100)를 도시한 사시도, 단면도 및 분해 사시도이다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이차 전지(100)는 원통형 캔(110)과, 원통형 전극 조립체(120)와, 캡 조립체(140)를 포함한다. 일부 예들에서, 전극 조립체(120)에 결합된 센터핀(130)이 더 구비될 수 있다.
원통형 캔(110)은 원형의 바닥부(111)와, 바닥부(111)로부터 상부 방향으로 일정 길이 연장된 원통형 측부(112)를 포함할 수 있다. 이차 전지의 제조 공정 중 원통형 캔(110)의 상부는 개방되어 있다. 따라서, 이차 전지의 조립 공정 중 전극 조립체(120)가 전해액과 함께 원통형 캔(110)에 삽입될 수 있다. 일부 예들에서, 원통형 캔(110)은 스틸, 스틸 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 이의 등가물을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 원통형 캔(110)에는 전극 조립체(120) 및 캡 조립체(140)가 외부로 이탈되지 않도록 캡 조립체(140)를 중심으로 그 하부에 내부로 함몰된 비딩부(beading part)(113)가 형성될 수 있고, 그 상부에 내부로 절곡된 크림핑부(crimping part)(114)가 형성될 수 있다.
전극 조립체(120)는 원통형 캔(110)의 내부에 수용될 수 있다. 전극 조립체(120)는 음극 활물질(예를 들면, 흑연, 탄소 등)이 코팅된 음극판(121), 양극 활물질(예를 들면, 전이금속산화물(LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4 등))이 코팅된 양극판(122) 및, 음극판(121)과 양극판(122) 사이에 위치되어 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동만 가능하게 하는 세퍼레이터(123)를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 음극판(121), 양극판(122) 및 세퍼레이터(123)는 대략 원기둥 형태로 권취될 수 있다. 일부 예들에서, 음극판(121)은 구리(Cu) 또는 니켈(Ni) 포일, 양극판(122)은 알루미늄(Al) 포일, 세퍼레이터(123)는 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP)를 각각 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 음극판(121)에는 하부로 일정 길이 돌출되어 연장된 음극탭(124)이, 양극판(122)에는 상부로 일정 길이 돌출된 양극탭(125)이 용접될 수 있으나, 그 반대도 가능하다. 일부 예들에서, 음극탭(124)은 구리 또는 니켈 재질, 양극탭(125)은 알루미늄 재질을 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 전극 조립체(120)의 음극탭(124)은 원통형 캔(110)의 바닥부(111)에 용접될 수 있다. 따라서 원통형 캔(110)은 음극으로 동작할 수 있다. 물론, 반대로 양극탭(125)이 원통형 캔(110)의 바닥부(111)에 용접될 수 있으며, 이러한 경우 원통형 캔(110)은 양극으로 동작할 수 있다.
일부 예들에서, 원통형 캔(110)에 결합되며, 중앙에 제1홀(126a) 및 그 외측에 제2홀(126b)이 형성된 제1절연판(126)이 전극 조립체(120)와 바닥부(111)의 사이에 개재될 수 있다. 이러한 제1절연판(126)은 전극 조립체(120)가 원통형 캔(110) 중 바닥부(111)에 전기적으로 접촉되지 않도록 할 수 있다. 일부 예들에서, 제1절연판(126)은 전극 조립체(120) 중 양극판(122)이 바닥부(111)에 전기적으로 접촉되지 않도록 할 수 있다. 일부 예들에서, 제1홀(126a)은 이차 전지의 이상에 의해 다량의 가스가 발생하였을 경우, 가스가 센터핀(130)을 통해 상부로 신속히 이동하도록 할 수 있고, 제2홀(126b)은 음극탭(124)이 관통하여 바닥부(111)에 용접될 수 있도록 할 수 있다.
일부 예들에서, 원통형 캔(110)에 결합되며, 중앙에 제1홀(127a) 및 그 외측에 다수의 제2홀(127b)이 형성된 제2절연판(127)이 전극 조립체(120)와 캡 조립체(140)의 사이에 개재될 수 있다. 이러한 제2절연판(127)은 전극 조립체(120)가 캡 조립체(140)에 전기적으로 접촉되지 않도록 할 수 있다. 일부 예들에서, 제2절연판(127)은 전극 조립체(120) 중 음극판(121)이 캡 조립체(140)에 전기적으로 접촉하지 않도록 할 수 있다. 일부 예들에서, 제1홀(127a)은 이차 전지의 이상에 의해 다량의 가스가 발생하였을 경우, 가스가 캡 조립체(140)로 신속히 이동하도록 할 수 있고, 제2홀(127b)은 양극탭(125)이 관통하도록 하여 캡 조립체(140)에 용접되도록 할 수 있다. 또한 나머지 제2홀(127b)은 전해액 주입 공정에서, 전해액이 전극 조립체(120)로 신속히 흘러 들어가도록 할 수 있다.
일부 예들에서, 제1,2절연판(126,127)의 제1홀(126a,127a)의 직경은 센터핀(130)의 직경보다 작게 형성됨으로써, 외부 충격에 의해 센터핀(130)이 원통형 캔(110)의 바닥부(111) 또는 캡 조립체(140)에 전기적으로 접촉되지 않도록 한다.
일부 예들에서, 센터핀(130)은 속이 비어 있는 원형 파이프 형태로서, 전극 조립체(120)의 대략 중앙에 결합될 수 있다. 일부 예들에서, 센터핀(130)은 스틸, 스틸 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 폴리부틸렌 테프탈레이트(PolyButylene Terepthalate)을 포함할 수 있다. 이러한 센터핀(130)은 전지의 충방전 중 전극 조립체(120)의 변형을 억제하는 역할을 하며, 이차 전지의 내부에서 발생하는 가스의 이동 통로 역할을 한다. 경우에 따라 센터핀(130)은 생략될 수 있다.
캡 조립체(140)는 다수의 관통홀(141a)을 갖는 캡업(cap-up)(141), 캡업(141)의 하부에 위치된 안전벤트(142), 안전벤트(142)의 하부에 위치된 연결링(143), 안전벤트(142) 및 연결링(143)의 하부에 위치되고 다수의 관통홀(144a)을 가지며, 양극탭(125)과 전기적으로 접속된 캡다운(cap-down)(144)을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 캡 조립체(140)는 캡업(141), 안전벤트(143) 및 캡다운(144)을 원통형 캔(110)의 측부(111)로부터 절연시키는 절연 가스켓(145)을 더 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 절연 가스켓(145)은 실질적으로 원통형 캔(110)의 측부(111)에 형성된 비딩부(113)와 크림핑부(114)의 사이에 압착될 수 있다. 일부 예들에서, 캡업(141)의 관통홀(141a) 및 상기 캡다운(144)의 관통홀(144a)은 원통형 캔(110)의 내부에서 이상 내압 발생시 내부 가스를 외부로 배출할 수 있다. 일부 예들에서, 내부 가스가 캡다운(144)의 관통홀(144a)을 통해 안전벤트(143)를 상부 방향으로 반전시켜, 안전벤트(143)가 캡다운(144)으로부터 전기적으로 분리되고, 이어서 안전벤트(144)가 찢어지면서 내부의 가스가 캡업(141)의 관통홀(141a)을 통해 외부로 방출될 수 있다.
일부 예들에서, 원통형 캔(110)의 내측에는 전해액(도면에 도시되지 않음)이 주액될 수 있으며, 이는 충방전시 전지 내부의 음극판(121) 및 양극판(122)에서 전기화학적 반응에 의해 생성되는 리튬 이온이 이동 가능하도록 한다. 이러한 전해액은 리튬염과 고순도 유기 용매류의 혼합물인 비수질계 유기 전해액을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 전해액은 고분자 전해질을 이용한 폴리머 또는 고체(solid) 전해질을 포함할 수 있다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 비교예 및 실시 예에 따른 원통형 이차 전지(100)중 캡 조립체(140)를 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예 및 비교예에 따른 원통형 이차 전지(100)중 캡 조립체(140)의 변형 여부를 정리한 표이다. 여기서, 도 2a는 도 3의 비교예 1에 대응하고, 도 2b는 도 3의 비교예 2에 대응하며, 도 2c는 도 3의 실시 예 2에 대응하고, 도 2d는 도 3의 실시 예 3에 대응한다.
도 2a 내지 도 2d에 도시된 바와 같이, 캡 조립체(140)는 캡업(141), 캡업(141)의 하부에 배치된 안전벤트(142), 안전벤트(142)의 하부에 배치된 연결링(143) 및 연결링(143)의 하부에 배치된 캡다운(144)을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 안전벤트(142)와 캡다운(144) 사이의 상호간 접촉(접속 또는 연결) 비율은 대략 60% 내지 대략 100%일 수 있다.
일부 예들에서, 캡업(141)은 안전벤트(142)와 접촉하는 캡업 접촉부(141b)와, 캡업 접촉부(141b)로부터 상향 경사지고 다수의 관통홀(141a)을 갖는 캡업 경사부(141c)와, 캡업 경사부(141c)로부터 평행하게 연장된 캡업 천장부(141d)를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 캡업 천장부(141d)에 외부 장치가 전기적으로 접속될 수 있다.
일부 예들에서, 안전벤트(142)는 캡업(141)의 캡업 접촉부(141b)와 접촉하는 벤트 접촉부(142a)와, 벤트 접촉부(142a)로부터 하향 경사진 벤트 경사부(142b)와, 벤트 경사부(142b)로부터 평행하게 연장된 벤트 바닥부(142c)와, 벤트 바닥부(142c)로부터 돌출되어 캡다운(144)에 접촉(접속 또는 연결)하는 벤트 돌출부(142d)를 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 벤트 돌출부(142d)의 지름(길이 또는 넓이)이 벤트 바닥부(142c)의 지름(길이 또는 넓이)에 대하여 대략 60% 내지 대략 100%일 수 있다. 일부 예들에서, 벤트 돌출부(142d)가 캡다운(144)에 레이저 또는 초음파로 용접됨으로써, 벤트 돌출부(142d)와 캡다운(144)은 상호간 접촉(접속 또는 연결)할 수 있다.
일부 예들에서, 벤트 접촉부(142a)는 다수회 절곡되어 캡업 접촉부(141b)의 하면, 측면 및 상면에 각각 접촉할 수 있다. 일부 예들에서, 벤트 바닥부(142c)는 벤트 돌출부(142d)와 대향되는 상면에 형성된 대략 평평한 벤트 요홈부(142e)를 더 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 평평한 벤트 요홈부(142e)는 벤트 바닥부(142c)에 벤트 돌출부(142d)를 형성하기 위한 금형에 의해 가압되어 형성될 수 있다. 일부 예들에서, 안전벤트(142)의 벤트 바닥부(142c)는 벤트 돌출부(142d)와 대향되는 상면에 형성된 대략 라인 형태의 벤트 요홈(142f)을 더 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 라인 형태의 벤트 요홈(142f)은 전지 내부의 압력이 미리 설정된 압력보다 높을 경우 파단되어, 내부의 가스를 외부로 방출할 수 있다.
일부 예들에서, 캡다운(144)은 연결링(143)에 접촉하는 캡다운 접촉부(144b)와, 캡다운 접촉부(144b)로부터 하향 경사진 캡다운 경사부(144c)와, 캡다운 경사부(144c)로부터 평행하게 연장된 캡다운 바닥부(144d)를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 연결링(143)은 벤트 접촉부(142a)와 캡다운 접촉부(144b)의 사이에 개재될 수 있다. 일부 예들에서, 캡업(141), 안전벤트(142) 및 캡다운(144)은 금속 재료(예를 들면, 구리, 니켈 또는 알루미늄)를 포함하나, 연결링(143)은 절연 재료(예를 들면, 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌)를 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 캡다운 바닥부(144d)는 캡다운 바닥부(144d)를 관통하는 관통홀(144a)을 더 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 벤트 돌출부(142d)는 관통홀(144a)의 일부를 덮을 수 있다.(도 2d 참조) 일부 예들에서, 캡다운(144)은 하면에 형성된 평평한 캡다운 요홈부(144e)를 더 포함하고, 벤트 돌출부(142d)의 지름(길이 또는 넓이)이 평평한 캡다운 요홈부(144e)의 지름(길이 또는 넓이)보다 클 수 있다. 일부 예들에서, 음극탭(125)(도 1b 참조)은 평평한 캡다운 요홈부(144e)의 외측인 캡다운 바닥부(144d)에 용접될 수 있다.
일례로, 도 2a(비교예 1)에서 벤트 바닥부(142c)의 지름(길이)은 대략 11.04mm이고, 벤트 돌출부(142d)의 지름(길이)은 대략 3.28mm일 수 있다. 이에 따라, 벤트 바닥부(142c)와 캡다운 바닥부(144d) 사이의 상호간 접촉 길이(지름)은 대략 3.28mm이고 상호간 접촉 비율(접속 또는 연결)은 대략 29.7%일 수 있다.
일례로, 도 2b(비교예 2)에서 벤트 바닥부(142c)의 지름(길이)은 대략 11.04mm이고, 벤트 돌출부(142d)의 지름(길이)은 대략 4.5mm일 수 있다. 이에 따라, 벤트 바닥부(142c)와 캡다운 바닥부(144d) 사이의 상호간 접촉 길이(지름)은 대략 4.5mm이고 상호간 접촉 비율(접속 또는 연결)은 대략 40.8%일 수 있다.
일례로, 도 2c(실시 예 2)에서 벤트 바닥부(142c)의 지름(길이)은 대략 11.04mm이고, 벤트 돌출부(142d)의 지름(길이)은 대략 7.5mm일 수 있다. 이에 따라, 벤트 바닥부(142c)와 캡다운 바닥부(144d) 사이의 상호간 접촉 길이(지름)은 대략 7.5mm이고 상호간 접촉 비율(접속 또는 연결)은 대략 67.9%일 수 있다.
일례로, 도 2d(실시 예 3)에서 벤트 바닥부(142c)의 지름(길이)은 대략 11.04mm이고, 벤트 돌출부(142d)의 지름(길이)은 대략 9.6mm일 수 있다. 이에 따라, 벤트 바닥부(142c)와 캡다운 바닥부(144d) 사이의 상호간 접촉 길이(지름)은 대략 9.6mm이고 상호간 접촉 비율(접속 또는 연결)은 대략 87.0%일 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 벤트 바닥부(142c)에 대한 캡다운 바닥부(144d)의 의 사용량(접촉량)(또는 캡다운 바닥부(144d)에 대한 벤트 바닥부(142c)의 사용량)이 대략 60%보다 작은 경우(즉, 비교예 1 내지 5)에는, 이차 전지(100)의 비딩 및 크림핑 공정 이후 캡 조립체(140)에서 변형이 발견되었다.
그러나, 벤트 바닥부(142c)에 대한 캡다운 바닥부(144d)의 사용량(접촉량)(또는 캡다운 바닥부(144d)에 대한 벤트 바닥부(142c)의 사용량)이 대략 60% 내지 100%인 경우(즉, 실시 예 1 내지 4)에는, 이차 전지(100)의 비딩 및 크림핑 공정 이후 캡 조립체(140)에서 변형이 발견되지 않았다.
도 3에서 벤트 바닥부 길이(mm)는 벤트 바닥부(142c)의 지름을 포함할 수 있으며, 접촉 길이(mm)는 벤트 돌출부(142d)와 캡다운 바닥부(144d) 사이의 접촉 지름을 포함할 수 있다. 또한, 사용량(%)은 벤트 바닥부(142c)의 길이 대비 벤트 돌출부(142d)와 캡다운 바닥부(144d) 사이의 접촉 길이의 비율을 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 벤트 바닥부(142c)의 길이는 대략 11.04mm일 수 있고, 접촉 길이 즉, 벤트 돌출부(142d)의 길이는 비교예 1 내지 비교예 5에서 각각 3.28mm, 4,5mm, 5.5mm, 6.0mm,6.5mm일 수 있으며, 실시 예 1 내지 실시 예 4에서 각각 7.0mm, 7.5mm 9.6mm, 11.0mm일 수 있다. 또한, 사용량은 비교예 1 내지 비교예 5에서 각각 29.7%, 40.08%, 49.8%, 54.3%, 58.9%일 수 있으며, 실시 예 1 내지 실시 예 4에서 각각 63.7%, 67.9%, 87.0%, 100.0%일 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 비교예 1 내지 5에서는 전지 제조 공정 중 캡 조립체에 변형이 발생되었고, 실시 예 1 내지 4에서는 전지 제조 공정 중 캡 조립체에 변형이 발생되지 않았다. 따라서, 안전벤트와 캡다운 사이의 상호간 접촉 비율은 60% 내지 100%가 바람직하다 할 수 있다.
이와 같이 하여, 본 발명의 실시 예는 제조 공정 중 또는 사용 중 캡 조립체(140)의 변형을 방지할 수 있는 원통형 이차 전지(100)를 제공할 수 있다. 일부 예들에서, 안전벤트(142)와 캡다운(144) 사이의 상호간 접촉 비율이 벤트 바닥부(142c)의 면적에 대하여 대략 40% 내지 대략 100%가 되도록 함으로써, 제조 공정 중 또는 사용 중 캡 조립체(140)의 변형을 방지하고, 이에 따라 밀폐 성능이 저하되지 않고, 또한 전체 높이 변화가 없는 원통형 이차 전지(100)를 제공한다.
이상에서 설명한 것은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시 예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시 예에 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.
100; 이차 전지
110; 캔
120; 전극 조립체 140; 캡 조립체
141; 캡업 141a; 관통홀
141b; 캡업 접촉부 141c; 캡업 경사부
141d; 캡업 천장부 142; 안전벤트
142a; 벤트 접촉부 142b; 벤트 경사부
142c; 벤트 바닥부 142d; 벤트 돌출부
142e; 벤트 요홈부 142f; 벤트 요홈
143; 연결링 144; 캡다운
144a; 관통홀 144b; 캡다운 접촉부
144c; 캡다운 경사부 144d; 캡다운 바닥부
144e; 캡다운 요홈부
120; 전극 조립체 140; 캡 조립체
141; 캡업 141a; 관통홀
141b; 캡업 접촉부 141c; 캡업 경사부
141d; 캡업 천장부 142; 안전벤트
142a; 벤트 접촉부 142b; 벤트 경사부
142c; 벤트 바닥부 142d; 벤트 돌출부
142e; 벤트 요홈부 142f; 벤트 요홈
143; 연결링 144; 캡다운
144a; 관통홀 144b; 캡다운 접촉부
144c; 캡다운 경사부 144d; 캡다운 바닥부
144e; 캡다운 요홈부
Claims (8)
- 원통형 캔;
상기 원통형 캔에 수용되는 전극 조립체; 및
상기 원통형 캔을 막아 상기 전극 조립체를 밀봉하는 캡 조립체를 포함하고,
상기 캡 조립체는 캡업, 상기 캡업 하부의 캡다운 및 상기 캡업과 상기 캡다운 사이의 안전벤트를 포함하되, 상기 안전벤트와 상기 캡다운 사이의 상호간 접촉 비율은 60% 내지 100%인, 원통형 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 안전벤트는 상기 캡업과 접촉하는 벤트 접촉부와, 상기 벤트 접촉부로부터 하향 경사진 벤트 경사부와, 상기 벤트 경사부로부터 평행하게 연장된 벤트 바닥부와, 상기 벤트 바닥부로부터 돌출되어 상기 캡다운에 접촉하는 벤트 돌출부를 포함하는, 원통형 이차 전지. - 제 2 항에 있어서,
상기 벤트 돌출부의 지름은 상기 벤트 바닥부의 지름에 대하여 60% 내지 100%인, 원통형 이차 전지. - 제 2 항에 있어서,
상기 벤트 바닥부는 상기 벤트 돌출부와 대향되는 상면에 형성된 평평한 벤트 요홈부를 더 포함하는, 원통형 이차 전지. - 제 2 항에 있어서,
상기 캡다운은 상기 캡다운을 관통하는 캡다운 관통홀을 포함하고,
상기 벤트 돌출부는 상기 캡다운 관통홀의 일부를 덮는, 원통형 이차 전지. - 제 2 항에 있어서,
상기 벤트 돌출부가 상기 캡다운에 용접된, 원통형 이차 전지. - 제 2 항에 있어서,
상기 벤트 바닥부는 상기 벤트 돌출부와 대향되는 상면에 형성된 라인 형태의 벤트 요홈을 더 포함하는, 원통형 이차 전지. - 제 2 항에 있어서,
상기 캡다운은 하면에 형성된 평평한 캡다운 요홈부를 더 포함하고,
상기 벤트 돌출부의 지름은 상기 평평한 캡다운 요홈부의 지름보다 큰, 원통형 이차 전지.
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