KR20220069392A - 이차전지 및 이를 포함하는 전지 모듈 - Google Patents

이차전지 및 이를 포함하는 전지 모듈 Download PDF

Info

Publication number
KR20220069392A
KR20220069392A KR1020200156453A KR20200156453A KR20220069392A KR 20220069392 A KR20220069392 A KR 20220069392A KR 1020200156453 A KR1020200156453 A KR 1020200156453A KR 20200156453 A KR20200156453 A KR 20200156453A KR 20220069392 A KR20220069392 A KR 20220069392A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
safety vent
secondary battery
electrode
battery
rigid plate
Prior art date
Application number
KR1020200156453A
Other languages
English (en)
Inventor
조민기
김도균
황보광수
이병국
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 KR1020200156453A priority Critical patent/KR20220069392A/ko
Publication of KR20220069392A publication Critical patent/KR20220069392A/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
    • 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 of a single cell or a single battery
    • H01M50/147—Lids or covers
    • 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 of a single cell or a single battery
    • H01M50/147—Lids or covers
    • H01M50/148—Lids or covers characterised by their shape
    • H01M50/152—Lids or covers characterised by their shape for cells having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • 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 of a single cell or a single battery
    • 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
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • 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

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는, 전극 조립체; 상기 전극 조립체가 수납되고, 상부가 개방된 전지 케이스; 및 상기 전지 케이스의 개방된 상부에 결합되는 캡 조립체를 포함한다. 상기 캡 조립체는, 안전 벤트; 상기 안전 벤트 아래에 위치한 전류 차단 부재(Current Interrupt Device, CID); 및 상기 안전 벤트와 상기 전류 차단 부재 사이에 위치한 강성 플레이트를 포함한다.

Description

이차전지 및 이를 포함하는 전지 모듈{SECONDARY BATTERY AND BATTERY MODULE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 이차전지 및 이를 포함하는 전지 모듈에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 원통형의 이차전지 및 이를 포함하는 전지 모듈에 관한 것이다.
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.
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.
대표적으로 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.
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.
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.
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.
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.
도 1은 종래의 원통형 이차전지의 상부에 대한 단면을 나타낸 부분 단면도이다.
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.
전극 조립체(20)는 제1 전극(21), 제2 전극(22) 및 분리막(23)이 권취된 젤리롤형 전극 조립체일 수 있다.
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.
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.
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.
도 2는 도 1의 원통형 이차전지가 내압이 상승했을 때의 모습을 나타낸 부분 단면도이다.
도 2를 참고하면, 원통형 이차전지(10)가 고온에 노출되거나 비정상적인 작동 상태에 놓여 내부 압력이 상승하면, 안전 벤트(42)의 형상이 역전되고, 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. 또한 내부 압력이 크게 상승된 경우, 안전 벤트(42)가 분리되면서 열리고, 내부 가스가 배출된다.
종래의 원통형 이차전지(10)와 같이 상단 캡(41)을 구비한 경우, 구조적 강성은 뛰어나지만, 안전 벤트(42)가 열리면서 내부 가스가 배출될 때 상단 캡(41)에 의해 공간적인 부분이 열위하여 안전 벤트(42)가 완전히 열리지 못해 가스 배출이 제한된다는 단점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 내부 가스 배출 경로를 효과적으로 마련하면서도, 구조적 강성을 갖춘 이차전지 및 이를 포함하는 전지 모듈을 제공하는 것이다.
그러나, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는, 전극 조립체; 상기 전극 조립체가 수납되고, 상부가 개방된 전지 케이스; 및 상기 전지 케이스의 개방된 상부에 결합되는 캡 조립체를 포함한다. 상기 캡 조립체는, 안전 벤트; 상기 안전 벤트 아래에 위치한 전류 차단 부재(Current Interrupt Device, CID); 및 상기 안전 벤트와 상기 전류 차단 부재 사이에 위치한 강성 플레이트를 포함한다.
상기 안전 벤트가 상단에서 외부로 노출될 수 있다.
상기 강성 플레이트는, 원판형 플레이트일 수 있다.
상기 강성 플레이트에는 중앙 관통구가 형성될 수 있고, 상기 중앙 관통구를 통해 상기 안전 벤트와 상기 전류 차단 부재가 연결될 수 있다.
상기 안전 벤트는, 상기 강성 플레이트의 외주 부분을 감싸는 컬링부를 포함할 수 있다.
상기 전지 케이스의 상부 일단이 구부러져 상기 캡 조립체를 감싸며 크림핑부를 형성할 수 있다.
상기 전지 케이스의 상기 크림핑부가 상기 안전 벤트를 감쌀 수 있다.
상기 안전 벤트는, 상기 강성 플레이트의 외주 부분을 감싸는 컬링부를 포함할 수 있고, 상기 크림핑부가 상기 컬링부를 감싸며 크림핑 결합이 형성될 수 있다.
상기 이차전지는, 상기 크림핑부와 상기 안전 벤트 사이에 위치하는 가스켓을 더 포함할 수 있다.
상기 강성 플레이트에 외주 관통구가 형성될 수 있다.
상기 전지 케이스는 원통형 케이스일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상단 캡을 제거하고 안전 벤트를 외부로 노출시켜 안전 벤트에 대한 공간적 제약을 없앰으로써, 내부 압력 상승 시 안전 벤트가 완전히 열릴 수 있어 가스 배출에 효과적일 수 있다.
또한, 안전 벤트 아래에 강성 플레이트를 마련하여, 캡 조립체에 대한 구조적 강성을 보완할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 원통형 이차전지의 상부에 대한 단면을 나타낸 부분 단면도이다.
도 2는 도 1의 원통형 이차전지가 내압이 상승했을 때의 모습을 나타낸 부분 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지에 대한 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 상부에 대한 단면을 나타낸 부분 단면도이다.
도 5는 도 3의 이차전지에 포함된 캡 조립체에 대한 분해 사시도이다.
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.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
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.
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.
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.
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.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지에 대한 분해 사시도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 상부에 대한 단면을 나타낸 부분 단면도이다. 부연하면, 도 4는 도 3의 이차전지가 조립된 후 xz 평면을 따라 자른 단면의 일부를 나타낸 부분 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(100)는 전극 조립체(200); 전극 조립체(200)가 수납되고 상부가 개방된 전지 케이스(300); 및 전지 케이스(300)의 개방된 상부에 결합되는 캡 조립체(400)를 포함한다.
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.
구체적으로 도시하지 않았으나, 제1 전극(210)은, 제1 전극 집전체 상에 전극 활물질을 도포하여 형성될 수 있다. 한편, 상기 제1 전극 집전체 중 전극 활물질이 도포되지 않아 상기 제1 전극 집전체가 노출되는 부분에 제1 전극탭(213)이 용접 등의 방법으로 부착될 수 있다.
제2 전극(220)은 제2 전극 집전체 상에 전극 활물질이 도포하여 형성될 수있다. 한편, 상기 제2 전극 집전체 중 전극 활물질이 도포되지 않아 상기 제2 전극 집전체가 노출되는 부분에 제2 전극탭(223)이 용접 등의 방법으로 부착될 수 있다.
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. 도 3을 참고하면, 제1 전극탭(213)은 캡 조립체(400)가 위치한 방향(z축 방향)으로 돌출될 수 있고, 제2 전극탭(223)은 전지 케이스(300)의 바닥부가 위치한 방향(-z축 방향)으로 돌출될 수 있다.
한편, 전지 케이스(300)는 전해액이 함침된 전극 조립체(200)를 수납하는 구조물로써, 금속 소재를 포함할 수 있고, 원통형 케이스일 수 있다.
이하에서는, 도 3 내지 도 5를 참고하여, 본 실시예에 따른 캡 조립체의 구조에 대해 자세히 설명하도록 한다.
도 5는 도 3의 이차전지에 포함된 캡 조립체에 대한 분해 사시도이다.
도 3 내지 도 5를 참고하면, 본 실시예에 따른 캡 조립체(400)는, 안전 벤트(410); 안전 벤트(410) 아래에 위치한 전류 차단 부재(420, Current Interrupt Device, CID); 및 안전 벤트(410)와 전류 차단 부재(420) 사이에 위치한 강성 플레이트(430)를 포함한다.
본 실시예예 따른 캡 조립체(400)는, 종래의 원통형 이차전지(10, 도 1 참고)와 달리, 상단 캡이 제거된 구조로써, 안전 벤트(410)가 상단에서 외부로 노출될 수 있다.
이러한 안전 벤트(410)는 전류 차단 부재(420) 상에 위치하며, 전류 차단 부재(420)에 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로, 안전 벤트(410)의 중심부와 후술할 전류 차단 부재(420)의 제1 부분(421)이 물리적, 전기적으로 연결될 수 있다. 전류 차단 부재(420)의 하단부에는 제1 전극(210)으로부터 돌출된 제1 전극탭(213)이 연결될 수 있다.
안전 벤트(410)는 전류가 통하는 박막 구조물로써, 그 중심부가 하부 방향, 즉, 전류 차단 부재(420)가 위치한 방향으로 돌출되도록 형성될 수 있으며, 만입홈(410G)이 형성될 수 있다. 안전 벤트(410), 전류 차단 부재(420) 및 제1 전극탭(213)들이 차례로 연결되어, 안전 벤트(410)가 전극 조립체(200)의 전기적 연결을 안내하는 전극 단자로써 기능할 수 있다.
본 실시예에 따른 전류 차단 부재(420)는 전류가 통하는 판재 부재로써, 가스의 배출을 위한 관통구(420H)들이 형성될 수 있다. 또한, 전류 차단 부재(420)는, 안전 벤트(410)와 연결된 제1 부분(421) 및 제1 전극탭(213)과 연결된 제2 부분(422)을 포함할 수 있으며, 제1 부분(421)은 전류 차단 부재(420)의 중심 부분에 위치하고, 제2 부분(422)은 전류 차단 부재(420)의 외주 부분에 위치할 수 있다.
이차전지(100)의 내압이 상승할 경우, 안전 벤트(410)의 형상이 역전될 수 있다. 안전 벤트(410)의 형상 역전에 따라, 전류 차단 부재(420)의 제1 부분(421)이 함께 상승되어, 전류 차단 부재(420)의 제1 부분(421)과 제2 부분(422)이 서로 분리될 수 있다. 내압 상승에 따른 이러한 분리를 유도하기 위해 제1 부분(421)과 제2 부분(422) 사이는 다소 약한 강도를 갖도록 설계될 수 있다. 제1 부분(421)과 제2 부분(422)의 분리에 의해, 전극 단자로 기능하는 안전 벤트(410)와 제1 전극탭(213) 사이의 전류가 차단된다.
또한, 내압 상승 시, 안전 벤트(410), 특히 만입홈(410G)과 같은 부분이 분리되면서 안전 벤트(410)가 열리게 되고, 내부 가스가 배출된다. 종래의 원통형 이차전지(10, 도 1 참고)의 경우, 상단 캡(41)이 안전 벤트(42) 상에 위치해 있기 때문에 공간적인 부분이 열위하여 안전 벤트(42)가 완전히 열리지 못할 수 있다. 이에 가스가 효과적으로 배출되지 못 한다. 또한 상단 캡(41) 자체가 가스 배출에 방해가 될 수 있다. 이와 달리, 본 실시예에 따른 이차전지(100)는 상단 캡 없이 안전 벤트(410)가 상단에서 외부로 노출되어 있기 때문에 내압 상승 시 안전 벤트(410)의 형상 역전이나 분리가 자유롭게 이루어질 수 있다. 따라서 종래의 원통형 이차전지(10)와 비교하여 가스 배출에 더 효과적이다.
한편, 본 실시예에 따른 강성 플레이트(430)는 원판형 플레이트일 수 있으며, 중앙 관통구(430H1)와 외주 관통구(430H2)가 형성될 수 있다.
중앙 관통구(430H1)를 통해 안전 벤트(410)의 중심부와 전류 차단 부재(420)의 제1 부분(421)이 연결될 수 있다. 외주 관통구(430H2)는 가스 배출을 위한 통로로써, 그 형상이나 개수에 특별한 제한은 없다.
이러한 강성 플레이트(430)는 안전 벤트(410)의 아래에 위치하여, 안전 벤트(410)가 외부에 노출된 구조에 있어서, 안전 벤트(410)의 구조적 강성을 보완할 수 있다. 특히, 전지 케이스(300)와 캡 조립체(400) 간의 크림핑 결합에 있어서, 구조적 강성을 증대시킬 수 있는데, 이하에서는 이에 대해 자세히 설명하도록 한다.
전지 케이스(300)는 크림핑부(300C) 및 비딩부(300B)를 포함할 수 있다. 비딩부(300B)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(300C)는 비딩부(300B)의 상부에 위치하여, 캡 조립체(400)를 감싸는 부분을 지칭하는 것으로, 캡 조립체(400)의 안정적인 결합을 위한 것이다. 전지 케이스(300)의 상부 일단이 구부러져 캡 조립체(400)를 감싸며 크림핑부(300C)를 형성할 수 있다.
밀봉용 가스켓(700)은 크림핑부(300C)와 비딩부(300B)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) 결합을 형성하여 크림핑부(300C)를 형성할 수 있다. 이를 통해 캡 조립체(400)의 장착 및 이차전지(100)의 밀봉이 이루어질 수 있다. 이러한 가스켓(700)은 크림핑부(300C)와 안전 벤트(410) 사이에 위치할 수 있다.
크림핑 결합의 경우, 강한 물리적 압착이 캡 조립체(400)에 인가될 수 있고, 이에 따라 캡 조립체(400)가 손상되는 문제가 있을 수 있다. 특히, 본 실시예에서와 같이, 상단 캡 없이 안전 벤트(410)가 노출되는 구조에서 안전 벤트(410)가 손상될 우려가 있다. 그렇다고 안전 벤트(410)의 강성 보완을 위해 안전 벤트(410)의 두께를 기존보다 두껍게 형성한다면, 내압 상승 시 안전 벤트(410)의 형상 역전이나 분리 등이 제대로 구현되지 않을 가능성이 높다.
본 실시예에 따른 캡 조립체에서는, 단순히 안전 벤트(410)의 두께를 두껍게 하는 것이 아닌, 그 아래에 별도의 강성 플레이트(430)를 배치함으로써, 안전 벤트(410)의 강성을 보완함과 동시에 내압 상승시 안전 벤트(410)의 형상 역전이나 분리 등에 방해가 되지 않고자 하였다.
보다 구체적으로, 안전 벤트(410)는 강성 플레이트(430)보다 직경이 넓게 형성되어, 강성 플레이트(430)의 외주 부분을 감싸는 형태로 구성될 수 있다. 즉, 안전 벤트(410)는, 강성 플레이트(430)의 외주 부분을 감싸는 컬링부(410C)를 포함할 수 있다. 또한, 컬링부(410C)를 포함하는 안전 벤트(410)의 영역이 강성 플레이트(430)와 용접으로 접합될 수 있다. 설명의 편의를 위해 도 3 및 도 5에는 컬링부(410C)가 형성되기 이전의 안전 벤트(410)를 나타내었으며, 도 4에는 컬링부(410C)가 형성되어 강성 플레이트(430)의 외주 부분을 감싸는 것을 나타내었다.
전지 케이스(300)의 크림핑부(300C)가 가스켓(700)을 사이에 두고 안전 벤트(410)를 감쌀 수 있는데, 그 중에서도 안전 벤트(410)의 컬링부(410C)를 감싸며 크림핑 결합이 형성될 수 있다. 이때, 상술한 바 대로, 본 실시예에 따른 컬링부(410C)는 강성 플레이트(430)의 외주 부분을 내부에 포함하는 형태이고, 그 외주 부분과 용접으로 접합되어 있기 때문에 크림핑 결합에 대응하는 충분한 강성을 구현할 수 있다. 다시 말해, 크림핑 결합이 이루어지는 부분에서, 안전 벤트(410) 아래에 강성 플레이트(430)를 배치하고, 강성 플레이트(430)의 외주 부분을 감싸는 컬링부(410C)를 형성함으로써, 크림핑 결합 시 발생할 수 있는 캡 조립체(400)의 손상을 방지할 수 있다.
상술한 내용을 종합하면, 본 실시예에 따라 안전 벤트(410)와 강성 플레이트(430)를 포함하는 캡 조립체(400)는, 상단 캡이 제거되어 가스 배출이 용이하면서도, 구조적으로 강성을 갖추고 있다는 장점을 갖는다.
한편, 본 실시예에 따른 이차전지(100)는 CID 가스켓(800)을 포함할 수 있다. CID 가스켓(800)은 전류 차단 부재(420)의 가장자리를 감싸도록 형성될 수 있다. 또한 CID 가스켓(800)의 일부는 안전 벤트(410)와 전류 차단 부재(420) 사이로 연장되어, 전류 차단 부재(420)가 제1 부분(421)과 제2 부분(422)으로 분리된 이후 안전 벤트(410)와 전류 차단 부재(420)가 접하는 것을 방지할 수 있다.
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.
앞에서 설명한 본 실시예에 따른 이차전지가 복수로 모여 전지 모듈을 형성할 수 있다. 상기 전지 모듈은, BMS(Battery Management System), 냉각 시스템 등의 각종 제어 및 보호 시스템과 함께 장착되어 전지 팩을 형성할 수 있다.
상기 이차전지, 상기 전지 모듈 또는 상기 전지 팩은 다양한 디바이스에 적용될 수 있다. 구체적으로는, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 등의 운송 수단에 적용될 수 있으나 이에 제한되지 않고 이차전지를 사용할 수 있는 다양한 디바이스에 적용 가능하다.
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.
100: 이차전지
200: 전극 조립체
300: 전지 케이스
400: 캡 조립체
410: 안전 벤트
420: 전류 차단 부재
430: 강성 플레이트

Claims (12)

  1. 전극 조립체;
    상기 전극 조립체가 수납되고, 상부가 개방된 전지 케이스; 및
    상기 전지 케이스의 개방된 상부에 결합되는 캡 조립체를 포함하고,
    상기 캡 조립체는,
    안전 벤트; 상기 안전 벤트 아래에 위치한 전류 차단 부재(Current Interrupt Device, CID); 및 상기 안전 벤트와 상기 전류 차단 부재 사이에 위치한 강성 플레이트를 포함하는 이차전지.
  2. 제1항에서,
    상기 안전 벤트가 상단에서 외부로 노출되는 이차전지.
  3. 제1항에서,
    상기 강성 플레이트는, 원판형 플레이트인 이차전지.
  4. 제1항에서,
    상기 강성 플레이트에는 중앙 관통구가 형성되고,
    상기 중앙 관통구를 통해 상기 안전 벤트와 상기 전류 차단 부재가 연결되는 이차전지.
  5. 제1항에서,
    상기 안전 벤트는, 상기 강성 플레이트의 외주 부분을 감싸는 컬링부를 포함하는 이차전지.
  6. 제1항에서,
    상기 전지 케이스의 상부 일단이 구부러져 상기 캡 조립체를 감싸며 크림핑부를 형성하는 이차전지.
  7. 제6항에서,
    상기 전지 케이스의 상기 크림핑부가 상기 안전 벤트를 감싸는 이차전지.
  8. 제7항에서,
    상기 안전 벤트는, 상기 강성 플레이트의 외주 부분을 감싸는 컬링부를 포함하고,
    상기 크림핑부가 상기 컬링부를 감싸며 크림핑 결합이 형성되는 이차전지.
  9. 제7항에서,
    상기 크림핑부와 상기 안전 벤트 사이에 위치하는 가스켓을 더 포함하는 이차전지.
  10. 제1항에서,
    상기 강성 플레이트에 외주 관통구가 형성된 이차전지.
  11. 제1항에서,
    상기 전지 케이스는 원통형 케이스인 이차전지.
  12. 제1항에 따른 이차전지를 포함하는 전지모듈.
KR1020200156453A 2020-11-20 2020-11-20 이차전지 및 이를 포함하는 전지 모듈 KR20220069392A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200156453A KR20220069392A (ko) 2020-11-20 2020-11-20 이차전지 및 이를 포함하는 전지 모듈

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200156453A KR20220069392A (ko) 2020-11-20 2020-11-20 이차전지 및 이를 포함하는 전지 모듈

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220069392A true KR20220069392A (ko) 2022-05-27

Family

ID=81791443

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200156453A KR20220069392A (ko) 2020-11-20 2020-11-20 이차전지 및 이를 포함하는 전지 모듈

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20220069392A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106356490B (zh) 可再充电电池和包括可再充电电池的电池模块
KR20190040403A (ko) 원통형 이차전지 모듈 및 원통형 이차전지 모듈 생산 방법
KR101546545B1 (ko) 파우치형 리튬이차전지
KR20130052892A (ko) 배터리셀, 및 이를 포함하는 배터리 모듈
CN110998894A (zh) 用于电池端子的引线接线片
KR20140087773A (ko) 안정성이 향상된 파우치형 이차전지
KR102080903B1 (ko) 전극 리드 및 이를 포함하는 이차 전지
KR20180085129A (ko) 전극조립체의 외면에 대면하여 위치하는 전극리드를 포함하는 전지셀
US20230253667A1 (en) Secondary Battery and Device Including the Same
JP7292658B2 (ja) バスバーモジュールとその製造方法
KR101539829B1 (ko) 지지부재를 포함하는 2차 전지
KR101121205B1 (ko) 이차전지
US20240006707A1 (en) Secondary battery and manufacturing method of the same
EP4064427A1 (en) Pouch type secondary battery and battery module including same
KR20190032019A (ko) 벤팅부를 포함하는 파우치형 이차전지
KR20220048791A (ko) 이차전지 및 이차전지의 제조 방법
KR20220069392A (ko) 이차전지 및 이를 포함하는 전지 모듈
KR102335696B1 (ko) 전류차단부재 및 캡 조립체
KR20220074498A (ko) 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지
KR20210107416A (ko) 퇴화방지구조를 갖는 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩
KR20220092100A (ko) 이차전지 및 이의 제조 방법
KR20190112465A (ko) 냉각 효율 증대 카트리지
KR20190112582A (ko) 균일 면압 전지셀 카트리지
KR20220120331A (ko) 이차전지 및 이를 포함하는 전지 모듈
EP4354625A1 (en) Secondary battery and battery module including same

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination