KR20230070941A - Cylindrical Battery Cell Having Improved Safety and Manufacturing Method Thereof - Google Patents

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KR20230070941A
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강효석
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Abstract

The present invention relates to a cylindrical battery cell having improved safety and a manufacturing method thereof and, more specifically, to a cylindrical battery cell comprising: an electrode assembly; a cap assembly including a current blocking member located in the upper part of the electrode assembly and blocking a current when the internal pressure of the battery increases, a safety vent connected to the top of the current blocking member, and a top cap having a lower surface of the outer circumferential surface in an upwardly protruding shape in contact with the upper surface of the outer circumferential surface of the safety vent and having at least one venting hole; and a cylindrical battery case accommodating the electrode assembly and the cap assembly and having a crimping portion formed at the upper end and a beading portion recessed inward below the crimping portion, wherein the beading unit has a reinforcement portion to prevent side rupture.

Description

안전성이 향상된 원통형 전지셀 및 이의 제조방법{Cylindrical Battery Cell Having Improved Safety and Manufacturing Method Thereof}Cylindrical Battery Cell Having Improved Safety and Manufacturing Method Thereof

본 발명은 안전성이 향상된 원통형 전지셀 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전지 케이스의 비딩부에 보강부를 구비함으로써 물리적 강성이 우수하고 또 측면 파열로 인한 인근 전지셀들의 연쇄 발화 가능성을 최소화할 수 있는 안전성이 향상된 원통형 전지셀 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a cylindrical battery cell with improved safety and a method for manufacturing the same, and more particularly, by providing a reinforcing part in a beading part of a battery case, physical rigidity is excellent and the possibility of chain ignition of adjacent battery cells due to side rupture is minimized. It relates to a cylindrical battery cell with improved safety and a manufacturing method thereof.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 충방전이 가능한 이차전지는 다양한 모바일 기기의 에너지원으로 사용되고 있다. 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로도 주목받고 있다.As technology development and demand for mobile devices increase, secondary batteries capable of charging and discharging are used as energy sources for various mobile devices. Secondary batteries are attracting attention as an energy source for electric vehicles, hybrid electric vehicles, etc., which are proposed as alternatives to existing gasoline vehicles and diesel vehicles using fossil fuels.

이차전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다.Depending on the shape of the battery case, the secondary battery is classified into a cylindrical battery and a prismatic battery in which the electrode assembly is embedded in a cylindrical or prismatic metal can, and a pouch-type battery in which the electrode assembly is embedded in a pouch-type case made of an aluminum laminate sheet. .

전지 케이스에 내장되는 전극조립체는 양극, 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 개재된 분리막 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자로서, 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 젤리-롤형 및 소정 크기의 다수의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재한 상태에서 순차적으로 적층한 스택형으로 분류된다. 그 중 젤리-롤형 전극조립체는 제조가 용이하고 중량당 에너지 밀도가 높은 장점을 가지고 있다.The electrode assembly built into the battery case is a power generating device capable of charging and discharging, consisting of a positive electrode, a negative electrode, and a separator structure interposed between the positive electrode and the negative electrode, and a long sheet-shaped separator coated with an active material is interposed between the positive electrode and the negative electrode. It is classified into a rolled jelly-roll type and a stack type in which a plurality of positive and negative electrodes of a predetermined size are sequentially stacked with a separator interposed between them. Among them, the jelly-roll type electrode assembly has advantages of being easy to manufacture and having a high energy density per weight.

한편, 원통형 전지셀은 내부에 수납된 전극 조립체를 고정하기 위하여 케이스 내측으로 만입되는 비딩 공정을 수행하는 것이 일반적인데, 이 과정에서 케이스가 연신되어 절곡된 부위 중심으로 케이스 두께가 얇아진다.On the other hand, it is common for a cylindrical battery cell to perform a beading process that is recessed into the case in order to fix the electrode assembly housed therein. In this process, the case is stretched and the thickness of the case is thinned around the bent portion.

즉 케이스 측면의 강도가 저하되고, 결과적으로 케이스에 수납된 전극 조립체가 폭발할 시 인근에 있는 전지셀 들까지 폭발의 가능성을 높여 큰 사고로 이어질 수 있다.That is, the strength of the side of the case is lowered, and as a result, when the electrode assembly stored in the case explodes, the possibility of explosion to nearby battery cells is increased, leading to a major accident.

이와 관련하여, 종래기술에 따른 원통형 전지캔의 수직 단면도를 도 1에 도시하였다.In this regard, a vertical cross-sectional view of a cylindrical battery can according to the prior art is shown in FIG. 1 .

도 1에 도시한 바와 같이, 종래기술에 따른 원통형 전지캔은, 개방된 상부(11), 원통을 이루는 측벽(12) 및 원통의 하부를 이루는 하면(13)으로 이루어져 있다. 또 측벽은 전극조립체가 삽입되는 본체부(1)와, 캡 어셈블리의 장착을 위해 비딩부 및 클림핑부가 형성되는 상단부(2)로 이루어져 있고, 상단부의 두께는 본체부의 두께 보다 크고, 상단부의 외경은 본체부의 외경 보다 크며, 상단부의 내경은 본체부의 외경 보다 작은 것이 특징이다.As shown in FIG. 1, a cylindrical battery can according to the prior art is composed of an open upper part 11, a side wall 12 forming a cylinder, and a lower surface 13 forming a lower part of the cylinder. In addition, the side wall is composed of a body part 1 into which the electrode assembly is inserted, and an upper end part 2 where a beading part and a crimping part are formed for mounting the cap assembly, the upper part has a thickness greater than that of the main body, and the outer diameter of the upper part is larger than the outer diameter of the main body, and the inner diameter of the upper end is smaller than the outer diameter of the main body.

상기와 같은 구성을 갖는 전지캔을 통해, 전지캔의 변형에 의한 강도와 밀봉 성능을 어느 정도 기대할 수 있으나, 비딩부에서 발생하는 강도 저하와는 관련성이 낮고 게다가 전지캔 상단부를 전체적으로 두껍게 할 경우 무게 증가로 인한 에너지 밀도가 낮아진다는 문제가 있다.Through the battery can having the configuration as described above, strength and sealing performance due to deformation of the battery can can be expected to some extent, but it is not related to the strength decrease that occurs in the beading part, and in addition, when the upper part of the battery can is thickened as a whole, the weight There is a problem that the energy density due to the increase is lowered.

한국등록특허공보 제1017909호Korean Registered Patent Publication No. 1017909

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에서는 비딩 과정에서 필연적으로 수반되는 비딩부의 강도 저하를 최소화하여, 전지 모듈 또는 전지팩에서 화재가 발생하더라도 피해를 최소화할 수 있는 안전성이 향상된 원통형 전지셀 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In the present invention for solving the above problems, a cylindrical battery cell with improved safety capable of minimizing damage even if a fire occurs in a battery module or battery pack by minimizing the strength decrease of the beading part inevitably accompanying the beading process, and its It is an object of the present invention to provide a manufacturing method.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 원통형 전지셀은 전극 조립체(100); 전지의 내압 상승시 전류를 차단하는 상기 전극 조립체(100) 상부에 위치하는 전류차단부재(210), 상기 전류차단부재(210) 상단과 연결되어 있는 안전벤트(230), 및 상향 돌출된 형상으로 외주면 하면이 상기 안전벤트(230) 외주면 상면과 접촉하고 하나 이상의 벤팅홀(251)이 구비된 탑 캡(250)을 포함하는 캡 조립체(200); 및 상기 전극조립체(100)와 상기 캡 조립체(200)를 수납하며, 상단부에는 클림핑부(310)가 형성되고 상기 클림핑부(310) 아래에는 내측으로 만입된 비딩부(320)가 구비된 원통형 전지 케이스(300);를 포함하되, 상기 비딩부(320)에는 측면 파열을 방지하기 위한 보강부(321)가 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.A cylindrical battery cell according to the present invention for solving the above problems includes an electrode assembly 100; A current blocking member 210 positioned above the electrode assembly 100 to block current when the internal pressure of the battery rises, a safety vent 230 connected to the top of the current blocking member 210, and an upwardly protruding shape. a cap assembly 200 including a top cap 250 having a lower outer circumferential surface contacting an upper outer circumferential surface of the safety vent 230 and having one or more venting holes 251; and a cylindrical battery accommodating the electrode assembly 100 and the cap assembly 200, and having a crimping part 310 formed at an upper end and a beading part 320 recessed inward below the crimping part 310. Case 300; including, characterized in that the beading portion 320 is provided with a reinforcing portion 321 for preventing side rupture.

또한 본 발명에 따른 원통형 전지셀에서, 상기 보강부(321)는 전극 조립체(100)의 상부 가장자리와 인접한 절곡부 외측면에 구비된 것을 특징으로 한다.In addition, in the cylindrical battery cell according to the present invention, the reinforcing part 321 is characterized in that it is provided on the outer surface of the bent part adjacent to the upper edge of the electrode assembly 100.

또한 본 발명에 따른 원통형 전지셀에서, 상기 보강부(321)에 해당되는 제1 두께(D1)는 상기 보강부(321)를 제외한 나머지 비딩부(320)를 구성하는 제2 두께(D2)보다 두꺼운 것을 특징으로 한다.In addition, in the cylindrical battery cell according to the present invention, the first thickness D1 corresponding to the reinforcing portion 321 is greater than the second thickness D2 constituting the remaining beading portion 320 excluding the reinforcing portion 321. characterized by a thick

또한 본 발명에 따른 원통형 전지셀에서, 상기 보강부(321)는 상기 클림핑부(310) 방향으로 만곡진 형상인 것을 특징으로 한다.In addition, in the cylindrical battery cell according to the present invention, the reinforcing part 321 is characterized in that it has a curved shape in the direction of the crimping part 310.

또한 본 발명에서는 전술한 원통형 전지셀이 구비된 전지 모듈인 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention is characterized in that the battery module provided with the above-described cylindrical battery cell.

또한 본 발명에 따른 원통형 전지셀의 제조방법은, 전극조립체(100), 캡 조립체(200), 및 전지 케이스(300)를 형성하기 위한 플레이트(300)를 준비하는 단계; 상기 전극조립체(100)와 캡 조립체(200)를 수납할 수 있도록 상기 상기 플레이트(300)를 딥 드로잉하여 수납공간(S)을 형성시키는 단계; 상기 전지 케이스(300)의 수납공간(S)에 전극조립체(100)를 수납시키는 단계; 비딩 나이프(500)를 사용하여 전지 케이스(300)에 비딩부(320)를 형성시키는 단계; 상기 전지 케이스(300)의 수납공간(S)에 캡 조립체(200)를 장착하는 단계; 및 상기 전지 케이스(300)의 상단부를 절곡하여 클림핑부(310)를 형성하는 단계;를 포함하되, 상기 플레이트(300)에는 상기 비딩부(320)의 보강부(321)가 형성되도록 융기부(321´)가 구비된 것을 특징으로 한다.In addition, the method of manufacturing a cylindrical battery cell according to the present invention includes preparing a plate 300 for forming an electrode assembly 100, a cap assembly 200, and a battery case 300; Forming a storage space (S) by deep drawing the plate 300 to accommodate the electrode assembly 100 and the cap assembly 200; accommodating the electrode assembly 100 in the storage space S of the battery case 300; forming a beading portion 320 in the battery case 300 using a beading knife 500; Mounting the cap assembly 200 in the storage space S of the battery case 300; And bending the upper end of the battery case 300 to form a crimping portion 310; including, but the plate 300 has a raised portion so that the reinforcing portion 321 of the beading portion 320 is formed ( 321') is characterized in that it is provided.

또한 본 발명에 따른 원통형 전지셀 제조방법에서, 상기 보강부(321)는 상기 플레이트(300)의 일측면에 원형 띠 모양으로 형성된 것을 특징으로 한다.In addition, in the cylindrical battery cell manufacturing method according to the present invention, the reinforcing part 321 is characterized in that it is formed in a circular band shape on one side of the plate 300.

또한 본 발명에 따른 원통형 전지셀 제조방법에서, 상기 비딩 나이프(500)는 나이프 몸체부(510) 및 상기 나이프 몸체부(510) 일측 단부에 구비된 선단부(520)를 포함하는 봉 형상이되, 상기 선단부(520)의 단면적은 상기 나이프 몸체부(510)의 단면적 대비 상대적으로 큰 것을 특징으로 한다.In addition, in the cylindrical battery cell manufacturing method according to the present invention, the beading knife 500 is a rod shape including a knife body portion 510 and a tip portion 520 provided at one end of the knife body portion 510, The cross-sectional area of the front end portion 520 is characterized in that it is relatively larger than the cross-sectional area of the knife body portion 510.

또한 본 발명에 따른 원통형 전지셀 제조방법에서, 상기 비딩 나이프(500)의 선단부(520) 하면은 아래를 향해 볼록한 형상인 것을 특징으로 한다.In addition, in the cylindrical battery cell manufacturing method according to the present invention, the lower surface of the front end 520 of the beading knife 500 is characterized in that it has a downward convex shape.

본 발명에 따른 안전성이 향상된 원통형 전지셀 및 이의 제조방법에 의하면, 전지 케이스의 둘레를 따라 내측으로 만입된 비딩부에 보강부가 구비되어 있어 물리적 강성이 우수하다는 이점이 있다.According to the cylindrical battery cell with improved safety and its manufacturing method according to the present invention, there is an advantage in that the reinforcement part is provided in the beading part recessed inward along the circumference of the battery case, so that the physical rigidity is excellent.

또한 본 발명에 따른 안전성이 향상된 원통형 전지셀 및 이의 제조방법에 의하면, 비딩부에 형성된 보강부로 인해, 전지 모듈이나 전지 팩에서 화재가 발생하더라도 수직방향으로 폭발이 진행되므로, 측면 파열(side rupture)로 인한 인근 전지셀들의 연쇄 발화 가능성을 최소화할 수 있다는 장점이 있다.In addition, according to the cylindrical battery cell with improved safety according to the present invention and its manufacturing method, due to the reinforcement part formed in the beading part, even if a fire occurs in the battery module or battery pack, the explosion proceeds in the vertical direction, so side rupture It has the advantage of minimizing the possibility of chain ignition of nearby battery cells due to

도 1은 종래기술에 따른 원통형 전지캔의 수직 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원통형 전지셀의 단면도이다.
도 3은 도 2의 도면에서 A 영역을 확대한 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원통형 전지셀 제조방법의 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원통형 전지셀 제조방법을 설명하기 위한 도면으로, 플레이트의 단면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원통형 전지셀 제조방법을 설명하기 위한 도면으로, 딥 드로잉 과정을 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원통형 전지셀 제조방법을 설명하기 위한 도면으로, 전지 케이스에 비딩부를 형성시키는 과정을 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원통형 전지셀 제조방법을 설명하기 위한 도면으로, 전지 케이스에 비딩부가 형성된 모습을 보여주는 도면이다.1 is a vertical cross-sectional view of a cylindrical battery can according to the prior art.
2 is a cross-sectional view of a cylindrical battery cell according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an enlarged view of area A in the drawing of FIG. 2 .
4 is a flowchart of a method for manufacturing a cylindrical battery cell according to a preferred embodiment of the present invention.
5 is a view for explaining a method for manufacturing a cylindrical battery cell according to a preferred embodiment of the present invention, which is a cross-section of a plate.
6 is a view for explaining a method for manufacturing a cylindrical battery cell according to a preferred embodiment of the present invention, and is a view showing a deep drawing process.
7 is a view for explaining a method of manufacturing a cylindrical battery cell according to a preferred embodiment of the present invention, showing a process of forming a beading part in a battery case.
8 is a view for explaining a method for manufacturing a cylindrical battery cell according to a preferred embodiment of the present invention, showing a state in which a beading part is formed in a battery case.

본 출원에서 “포함한다”, “가지다” 또는 “구비하다” 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In this application, terms such as "comprise", "have" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other It should be understood that it does not preclude the possibility of addition or existence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, the same reference numerals are used for parts having similar functions and actions throughout the drawings. Throughout the specification, when a part is said to be connected to another part, this includes not only the case where it is directly connected, but also the case where it is indirectly connected with another element interposed therebetween. In addition, including a certain component does not exclude other components unless otherwise stated, but means that other components may be further included.

이하, 본 발명에 따른 안전성이 향상된 원통형 전지셀 및 이의 제조방법에 관하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a cylindrical battery cell with improved safety and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원통형 전지셀의 단면도, 도 3은 도 2의 도면에서 A 영역을 확대한 도면 그리고 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원통형 전지셀 제조방법의 흐름도이다.Figure 2 is a cross-sectional view of a cylindrical battery cell according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 3 is an enlarged view of area A in the drawing of Figure 2 and Figure 4 is a flow chart of a cylindrical battery cell manufacturing method according to a preferred embodiment of the present invention am.

도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원통형 전지셀은 전극조립체(100), 캡 조립체(200), 및 이들을 수납하는 원통형 전지 케이스(300)를 포함하여 구성된다.2 to 4, a cylindrical battery cell according to a preferred embodiment of the present invention includes an electrode assembly 100, a cap assembly 200, and a cylindrical battery case 300 accommodating them. .

먼저 전극조립체(100)에 관해 설명하면, 전극조립체(100)는 긴 시트형의 양극(110) 및 음극(120) 사이에 분리막(130)이 개재된 후 권취되는 구조로 이루어지는 젤리-롤형 전극조립체, 또는 장방형의 양극(110) 및 음극(120)이 분리막(130)을 사이에 개재한 상태로 적층되는 구조의 단위셀들로 구성되는 스택형 전극조립체, 또는 상기 단위셀들이 긴 분리 필름에 의해 권취되는 스택-폴딩형 전극조립체, 또는 상기 단위셀들이 분리막을 사이에 개재한 상태로 적층되어 서로 간에 부착되는 라미네이션-스택형 전극조립체 등으로 이루어질 수 있다.First, the electrode assembly 100 is described. The electrode assembly 100 has a structure in which a separator 130 is interposed between the long sheet-shaped positive electrode 110 and the negative electrode 120 and then wound up. A jelly-roll type electrode assembly, Alternatively, a stacked electrode assembly composed of unit cells having a structure in which a rectangular positive electrode 110 and negative electrode 120 are stacked with a separator 130 interposed therebetween, or the unit cells are wound by a long separator film. It may be made of a stack-folding type electrode assembly, or a lamination-stack type electrode assembly in which the unit cells are stacked with a separator interposed therebetween and attached to each other.

전극조립체(100) 상단에 부착되는 양극 탭(140)은 캡 조립체(200)에 전기적으로 연결되고, 전극조립체(100) 하단에 부착되는 음극 탭(150)은 전지 케이스(300)의 바닥에 연결된다.The positive electrode tab 140 attached to the top of the electrode assembly 100 is electrically connected to the cap assembly 200, and the negative tab 150 attached to the bottom of the electrode assembly 100 is connected to the bottom of the battery case 300. do.

여기서, 음극 탭(150)은 저항이 낮으며 최대 허용 전류가 높은 구리 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.Here, the cathode tab 150 is preferably made of a copper material having a low resistance and a high maximum allowable current.

한편 전극조립체(100) 상부에는 절연부재(미도시)가 위치할 수 있고, 이러한 절연부재(미도시)는 전극조립체(100)와 캡 조립체(200) 사이를 절연시키는 역할을 한다.Meanwhile, an insulating member (not shown) may be positioned above the electrode assembly 100, and the insulating member (not shown) serves to insulate between the electrode assembly 100 and the cap assembly 200.

캡 조립체(200)는 절연부재(미도시) 상부에 위치하여 전극조립체(100) 상단에 부착된 양극 탭(130)과 전기적으로 연결되고, 전지 케이스(300)의 상부 개방단에 결합되어 전지 케이스(300) 내부에 수납되는 전극 조립체(100)를 밀봉한다. The cap assembly 200 is located above an insulating member (not shown), electrically connected to the positive electrode tab 130 attached to the top of the electrode assembly 100, and coupled to the upper open end of the battery case 300 to form a battery case. (300) The electrode assembly 100 accommodated inside is sealed.

구체적으로 캡 조립체(200)는, 전류차단부재(210), 전류차단 가스켓(220), 안전벤트(230), PTC 소자(240), 및 탑 캡(250)이 아래에서부터 순차적으로 적층되며, 전류차단부재(210)와 탑 캡(250)의 외부 테두리에는 클림핑 가스켓(260)이 위치한다.Specifically, in the cap assembly 200, the current blocking member 210, the current blocking gasket 220, the safety vent 230, the PTC element 240, and the top cap 250 are sequentially stacked from the bottom, and the current A crimping gasket 260 is positioned on the outer edges of the blocking member 210 and the top cap 250 .

전류차단부재(210) 하면 소정 위치에는 양극 탭(130)이 연결된다. 비록 도면에서는 전류차단부재(210)가 평판형인 것으로 도시하고 있으나 중심부가 위로 볼록한 형상일 수도 있다.A positive electrode tab 130 is connected to a predetermined position on the lower surface of the current blocking member 210 . Although the drawings show that the current blocking member 210 has a flat plate shape, the center portion may be convex upward.

잔류차단부재(210) 상부에는 중심부가 하향 돌출되도록 형성된 안전벤트(230)가 위치한다. 안전벤트(230)는 전지 내부의 압력이 상승하는 경우 전류를 차단하고 가스를 배기하며, 일면은 PTC 소자(240)에 접촉되고 가장자리 단면은 클림핑 가스켓(260)에 접촉되도록 배치된다.Above the residual blocking member 210, a safety vent 230 formed so that the central part protrudes downward is located. The safety vent 230 cuts off current and exhausts gas when the pressure inside the battery rises. One side of the safety vent 230 is in contact with the PTC element 240 and its edge end surface is in contact with the crimping gasket 260 .

전류차단부재(210)와 안전벤트(230)의 하향 돌출하는 부분을 제외하고는 전류차단부재(210)와 안전벤트(230)가 전기적으로 절연된 상태를 유지할 수 있도록 전류차단 가스켓(220) 위치한다.Position of the current blocking gasket 220 so that the current blocking member 210 and the safety vent 230 can be electrically insulated from each other except for the downward protruding portion of the current blocking member 210 and the safety vent 230. do.

전지 내부의 온도 상승시 저항이 증가하여 전류를 차단하기 위한 PTC(Positive Temperature Coefficient) 소자(240)는 가장자리 일측면은 안전벤트(230), 타측면은 탑 캡(250)의 가장자리 내측면과 접하고 있다.The PTC (Positive Temperature Coefficient) element 240 for blocking current by increasing resistance when the temperature inside the battery rises has one side of the edge in contact with the safety vent 230 and the other side in contact with the inner side of the edge of the top cap 250, there is.

원통형 이차전지의 경우 외부 충격 등 다수의 원인으로 인해 가스가 발생하여 내압이 증가하고 결과적으로 발화나 폭발 등으로 이어질 수 있다. In the case of a cylindrical secondary battery, gas is generated due to a number of causes such as an external impact, which increases internal pressure, and as a result, may lead to ignition or explosion.

전술한 전류차단부재(210)와 안전벤트(230)는 전지 내압 증가의 원인으로 작용하는 가스의 배출을 용이하게 유도하기 위한 것으로, 전지 내부가 소정 압력 이상이 되면 이들 전류차단부재(210)와 안전벤트(230)의 소정 부위가 파단되어 폭발을 방지하게 된다.The above-described current blocking member 210 and safety vent 230 are intended to easily induce the discharge of gas that acts as a cause of an increase in battery internal pressure, and when the inside of the battery exceeds a predetermined pressure, these current blocking members 210 and A predetermined portion of the safety vent 230 is broken to prevent an explosion.

가장 상부에 위치하는 탑 캡(250)은 전지 케이스(300)의 상부 개방단을 밀봉하며 양극 단자를 형성하고, 탑 캡(250)에는 하나 이상의 벤팅홀(251)이 형성되어 있어, 전지 케이스(300) 내부에서 벤팅 가스가 발생 시 외부로 방출하여 폭발을 방지할 수 있다.The uppermost top cap 250 seals the upper open end of the battery case 300 and forms a positive electrode terminal, and one or more venting holes 251 are formed in the top cap 250, so that the battery case ( 300) When venting gas is generated inside, it can be released to the outside to prevent an explosion.

일반적 원통형 이차전지는 캡 조립체(200)를 고정하기 위하여 클림핑(crimping) 공정과 비딩(beading) 공정을 수행한다. A general cylindrical secondary battery performs a crimping process and a beading process in order to fix the cap assembly 200 .

전류차단부재(210), 안전벤트(230), PTC 소자(240) 및 탑 캡(250)의 테두리, 즉 외주면에는 클림핑(crimping) 공정과 비딩(beading) 공정 수행 시, 이들 단위부품들이 변형되거나 파손되는 것을 방지하고, 전류차단부재(210)와 탑 캡(250)의 밀착성을 향상시킬 수 있도록 클림핑 가스켓(260)이 개재된다.When the crimping process and the beading process are performed on the edge, that is, the outer circumferential surface of the current blocking member 210, the safety vent 230, the PTC element 240 and the top cap 250, these unit parts are deformed. The crimping gasket 260 is interposed to prevent damage or damage and improve adhesion between the current blocking member 210 and the top cap 250.

여기서, 클림핑 가스켓(260)은 소정의 탄성과 내구성을 갖는 소재라면 특별히 제한하지 않으며 일예로, 폴리부틸렌테레프탈렌(Poly-Butylene-Terephthalate, PBT), 폴리페닐렌 설파이드(Poly Phenylene Sulfide, PPS), 퍼플루오르알콕시(Perfluoroalkoxy, PFA)일 수 있다.Here, the crimping gasket 260 is not particularly limited as long as it is a material having predetermined elasticity and durability. For example, poly-butylene-terephthalate (PBT), poly-phenylene sulfide (PPS) ), perfluoroalkoxy (PFA).

계속해서, 전지 케이스(300)는 전극조립체(100)와 캡 조립체(200)를 수용하며, 전지 케이스(300) 본체 바닥이 음극으로 작용할 수 있도록 음극 탭(150)이 아래로 연장된 후 전지 케이스(300) 바닥에 연결된다.Subsequently, the battery case 300 accommodates the electrode assembly 100 and the cap assembly 200, and after the negative electrode tab 150 is extended downward so that the bottom of the battery case 300 body can act as a negative electrode, the battery case (300) connected to the floor.

전술한 바와 같이 전지 케이스(300)에는 캡 조립체(200)의 외부 측면을 감싸면서 밀폐시키기 위한 클림핑부(310)가 상단부에 마련되며, 클림핑부(310) 아래에는 내측으로 만입된 비딩부(320)가 구비됨으로써 전극 조립체(100)와 캡 조립체(200)를 견고하게 고정하는 한편 외부 충격 등으로부터 보호하는 역할을 한다.As described above, the battery case 300 is provided with a crimping portion 310 at an upper end of the cap assembly 200 for enclosing and sealing the outer side surface of the cap assembly 200, and a beading portion 320 recessed inwardly under the crimping portion 310. ) is provided to firmly fix the electrode assembly 100 and the cap assembly 200 while protecting them from external impact.

한편 전지 케이스(300) 내측으로 소정 깊이 만입되어 있는 비딩부(320)에는 보강부(321)가 구비되어 있다.Meanwhile, a reinforcing part 321 is provided in the beading part 320 recessed into the battery case 300 to a predetermined depth.

구체적으로, 전지 케이스(300)의 둘레를 따라 형성되는 비딩부(320)는 전극 조립체(100)와 캡 조립체(200)를 상하로 서로 양분하는 모양으로 형성된다. Specifically, the beading portion 320 formed along the circumference of the battery case 300 is formed in a shape that bisects the electrode assembly 100 and the cap assembly 200 vertically.

이때 보강부(321)는 캡 조립체(200)의 상부 가장자리와 인접한 절곡부 외측면에 구비되며, 클램핑부(310) 방향을 향해 다소 볼록한 형태로 만곡진 모양이므로, 보강부(321)에 해당되는 제1 두께(D1)는 보강부(321)를 제외한 나머지 비딩부(320)를 구성하는 제2 두께(D2)보다 두껍다.At this time, since the reinforcing part 321 is provided on the outer surface of the bent part adjacent to the upper edge of the cap assembly 200 and is curved in a slightly convex shape toward the clamping part 310, the reinforcement part 321 corresponds to The first thickness D1 is thicker than the second thickness D2 constituting the rest of the beading portion 320 excluding the reinforcing portion 321 .

따라서 전지 모듈이나 전지 팩에서 화재가 발생하더라도 수직방향으로 폭발이 진행되므로, 측면 파열(side rupture)로 인한 인근 전지셀들의 연쇄 발화 가능성을 최소화할 수 있다.Therefore, even if a fire occurs in a battery module or battery pack, since the explosion proceeds in the vertical direction, the possibility of chain ignition of nearby battery cells due to side rupture can be minimized.

다음은 본 발명에 따른 원통형 전지셀의 제조방법에 관해 설명하기로 한다.Next, a method for manufacturing a cylindrical battery cell according to the present invention will be described.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원통형 전지셀 제조방법의 흐름도이다. 그리고 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원통형 전지셀 제조방법을 설명하기 위한 도면으로 플레이트의 단면, 도 6은 딥 드로잉 과정을 보여주는 도면, 도 7은 전지 케이스에 비딩부를 형성시키는 과정을 보여주는 도면 그리고 도 8은 전지 케이스에 비딩부가 형성된 모습을 보여주는 도면이다.4 is a flowchart of a method for manufacturing a cylindrical battery cell according to a preferred embodiment of the present invention. And Figure 5 is a view for explaining a cylindrical battery cell manufacturing method according to a preferred embodiment of the present invention, a cross-section of a plate, Figure 6 is a view showing a deep drawing process, Figure 7 is a view showing the process of forming a beading portion in a battery case Figure 8 is a view showing a state in which the beading portion is formed in the battery case.

이들 도 4 내지 8을 참조하면서 설명하면, 본 발명에 따른 원통형 전지셀의 제조방법은, 전극조립체(100), 캡 조립체(200), 및 전지 케이스(300)를 형성하기 위한 플레이트(300)를 준비하는 단계; 전극조립체(100)와 캡 조립체(200)를 수납할 수 있도록 플레이트(300)를 딥 드로잉하여 수납공간(S)을 형성시키는 단계; 전지 케이스(300)의 수납공간(S)에 전극조립체(100)를 수납시키는 단계; 비딩 나이프(500)를 사용하여 전지 케이스(300)에 비딩부(320)를 형성시키는 단계; 전지 케이스(300)의 수납공간(S)에 캡 조립체(200)를 장착하는 단계; 및 전지 케이스(300)의 상단부를 절곡하여 클램핑부(310)를 형성하는 단계를 포함하여 구성된다.4 to 8, the method for manufacturing a cylindrical battery cell according to the present invention includes an electrode assembly 100, a cap assembly 200, and a plate 300 for forming a battery case 300. preparing; Forming a storage space (S) by deep drawing the plate 300 to accommodate the electrode assembly 100 and the cap assembly 200; accommodating the electrode assembly 100 in the storage space S of the battery case 300; forming a beading portion 320 in the battery case 300 using a beading knife 500; Mounting the cap assembly 200 in the storage space (S) of the battery case 300; and forming the clamping portion 310 by bending the upper end of the battery case 300 .

여기서, 전지 케이스(300)를 형성하기 위한 플레이트(300) 일측면에는 전술한 비딩부(320)의 보강부(321)가 형성될 수 있도록 소정 높이와 면적을 갖는 융기부(321´)가 형성되어 있다.Here, on one side of the plate 300 for forming the battery case 300, a raised portion 321' having a predetermined height and area is formed so that the reinforcing portion 321 of the aforementioned beading portion 320 can be formed. has been

이러한 융기부(321´)는 플레이트(300)의 일측면 즉, 융기부(321´)가 형성된 면을 기준으로 할 시, 원형 띠 모양으로 형성되는 것이 바람직한데, 이는 비딩부(320)가 전지 케이스(300) 가장자리를 따라 형성되기 때문이다.The raised portion 321' is preferably formed in a circular band shape based on one side of the plate 300, that is, the surface on which the raised portion 321' is formed. This is because it is formed along the edge of the case 300 .

플레이트(300)를 딥 드로잉하는 단계에서는 펀치(P)로 가압하며, 비록 도면에는 도시하지 않았지만 플레이트(300) 외측면을 감싸면서 지지하는 금형이 사용될 수 있음은 자명하다.In the step of deep drawing the plate 300, it is pressed with a punch P, and although not shown in the drawing, it is obvious that a mold supporting and wrapping the outer surface of the plate 300 can be used.

한편 비딩부(320)를 형성시키기 위한 비딩 나이프(500)는 나이프 몸체부(510)와, 나이프 몸체부(510) 일측 단부에 구비되어 있는 선단부(520)를 포함하는 봉 형상이다. Meanwhile, the beading knife 500 for forming the beading part 320 has a rod shape including a knife body part 510 and a front end part 520 provided at one end of the knife body part 510.

특히, 선단부(520) 하면은 아래를 향해 볼록한 형상으로, 나이프 몸체부(510)의 단면적 대비 상대적으로 큰 것이 바람직하고, 비딩 나이프(500)의 선단부(520) 중심은 융기부(321´)의 중심을 연결하는 가상의 수평선(HL) 보다 약간 위쪽에 위치시켜 비딩 공정을 수행하는 것이 더욱 바람직한데, 이는 캡 조립체(200)의 상부 가장자리와 인접한 절곡부 외측면에 클램핑부(310) 방향을 향해 다소 볼록한 형태로 만곡진 모양의 보강부(321) 형성을 용이하도록 하기 위함이다.In particular, the lower surface of the distal end 520 is preferably convex downward and relatively large compared to the cross-sectional area of the knife body 510, and the center of the distal end 520 of the beading knife 500 is the raised portion 321'. It is more preferable to perform the beading process by positioning it slightly above the imaginary horizontal line HL connecting the center, which is directed toward the clamping part 310 on the outer surface of the bent part adjacent to the upper edge of the cap assembly 200. This is to facilitate the formation of the curved reinforcing portion 321 in a slightly convex shape.

본 발명은 전술한 원통형 전지셀이 구비된 전지 모듈, 또는 전지 모듈을 포함하는 전지 팩일 수 있다.The present invention may be a battery pack including a battery module equipped with the aforementioned cylindrical battery cell or a battery module.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.As above, specific parts of the present invention have been described in detail, to those skilled in the art, these specific descriptions are only preferred embodiments, and the scope of the present invention is not limited thereby, and the scope of the present invention It is obvious to those skilled in the art that various changes and modifications are possible within the scope and scope of the technical idea, and it goes without saying that these changes and modifications fall within the scope of the appended claims.

100: 전극조립체
110: 양극
120: 음극
130: 분리막
140: 양극 탭
150: 음극 탭
200: 캡 조립체
210: 전류차단부재
220: 전류차단 가스켓
230: 안전벤트
240: PTC소자
250: 탑 캡 251: 벤팅홀
260: 클림핑 가스켓
300: 전지 케이스 300: 플레이트
310: 클림핑부
320: 비딩부
321: 보강부 321´: 융기부
400: 펀치
500: 비딩 나이프
510: 나이프 몸체부 520: 선단부
D1: 제1 두께
D2: 제2 두께
HL: 가상의 수평선
S: 수납공간100: electrode assembly
110: anode
120: cathode
130: separator
140: anode tab
150: cathode tab
200: cap assembly
210: current blocking member
220: current blocking gasket
230: safety vent
240: PTC element
250: top cap 251: venting hole
260: crimping gasket
300: battery case 300: plate
310: crimping unit
320: beading unit
321: reinforcement part 321': ridge part
400: punch
500: beading knife
510: knife body portion 520: tip portion
D1: first thickness
D2: second thickness
HL: imaginary horizon
S: storage space

Claims (9)

전극 조립체;
전지의 내압 상승시 전류를 차단하는 상기 전극 조립체 상부에 위치하는 전류차단부재, 상기 전류차단부재 상단과 연결되어 있는 안전벤트, 및 상향 돌출된 형상으로 외주면 하면이 상기 안전벤트 외주면 상면과 접촉하고 하나 이상의 벤팅홀이 구비된 탑 캡을 포함하는 캡 조립체; 및
상기 전극조립체와 상기 캡 조립체를 수납하며, 상단부에는 클림핑부가 형성되고 상기 클림핑부 아래에는 내측으로 만입된 비딩부가 구비된 원통형 전지 케이스;를 포함하되,
상기 비딩부에는 측면 파열을 방지하기 위한 보강부가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 원통형 전지셀.
electrode assembly;
A current blocking member positioned above the electrode assembly that blocks current when the internal pressure of the battery rises, a safety vent connected to the upper end of the current blocking member, and a lower surface protruding upward in contact with the upper surface of the outer circumferential surface of the safety vent. a cap assembly including a top cap having the above venting holes; and
A cylindrical battery case accommodating the electrode assembly and the cap assembly, having a crimping part formed at an upper end thereof and a beading part recessed inwardly under the crimping part,
Cylindrical battery cell, characterized in that the beading portion is provided with a reinforcement portion for preventing side rupture.
 제1항에 있어서,
상기 보강부는 전극 조립체의 상부 가장자리와 인접한 절곡부 외측면에 구비된 것을 특징으로 하는 원통형 전지셀.
According to claim 1,
The reinforcing portion is a cylindrical battery cell, characterized in that provided on the outer surface of the bent portion adjacent to the upper edge of the electrode assembly.
 제2항에 있어서,
상기 보강부에 해당되는 제1 두께는 상기 보강부를 제외한 나머지 비딩부를 구성하는 제2 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 원통형 전지셀.
According to claim 2,
A cylindrical battery cell, characterized in that the first thickness corresponding to the reinforcement portion is thicker than the second thickness constituting the remaining beading portion except for the reinforcement portion.
 제2항에 있어서,
상기 보강부는 상기 클림핑부 방향으로 만곡진 형상인 것을 특징으로 하는 원통형 전지셀.
According to claim 2,
The reinforcing portion is a cylindrical battery cell, characterized in that the curved shape in the direction of the crimping portion.
 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 원통형 전지셀이 구비된 전지 모듈.
A battery module equipped with the cylindrical battery cell according to any one of claims 1 to 4.
 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 원통형 전지셀의 제조방법으로서,
전극조립체, 캡 조립체, 및 전지 케이스를 형성하기 위한 플레이트를 준비하는 단계;
상기 전극조립체와 캡 조립체를 수납할 수 있도록 상기 플레이트를 딥 드로잉하여 수납공간을 형성시키는 단계;
상기 전지 케이스의 수납공간에 전극조립체를 수납시키는 단계;
비딩 나이프를 사용하여 전지 케이스에 비딩부를 형성시키는 단계;
상기 전지 케이스의 수납공간에 캡 조립체를 장착하는 단계; 및
상기 전지 케이스의 상단부를 절곡하여 클림핑부를 형성하는 단계;를 포함하되,
상기 플레이트에는 상기 비딩부의 보강부가 형성되도록 융기부가 구비된 것을 특징으로 하는 원통형 전지셀 제조방법.
A method for manufacturing the cylindrical battery cell according to any one of claims 1 to 4,
preparing a plate for forming an electrode assembly, a cap assembly, and a battery case;
forming an accommodation space by deep drawing the plate to accommodate the electrode assembly and the cap assembly;
accommodating an electrode assembly in the storage space of the battery case;
Forming a beading portion on the battery case using a beading knife;
mounting a cap assembly in the storage space of the battery case; and
Forming a crimping part by bending the upper end of the battery case; Including,
Cylindrical battery cell manufacturing method, characterized in that the plate is provided with a raised portion so that the reinforcing portion of the beading portion is formed.
 제6항에 있어서,
상기 보강부는 상기 플레이트의 일측면에 원형 띠 모양으로 형성된 것을 특징으로 하는 원통형 전지셀 제조방법.
According to claim 6,
The cylindrical battery cell manufacturing method, characterized in that the reinforcing portion is formed in a circular band shape on one side of the plate.
 제7항에 있어서,
상기 비딩 나이프는 나이프 몸체부 및 상기 나이프 몸체부 일측 단부에 구비된 선단부를 포함하는 봉 형상이되,
상기 선단부의 단면적은 상기 나이프 몸체부의 단면적 대비 상대적으로 큰 것을 특징으로 하는 원통형 전지셀 제조방법.
According to claim 7,
The beading knife is rod-shaped including a knife body and a front end provided at one end of the knife body,
Cylindrical battery cell manufacturing method, characterized in that the cross-sectional area of the front end is relatively large compared to the cross-sectional area of the knife body.
 제8항에 있어서,
상기 비딩 나이프의 선단부 하면은 아래를 향해 볼록한 형상인 것을 특징으로 하는 원통형 전지셀 제조방법.According to claim 8,
Cylindrical battery cell manufacturing method, characterized in that the lower surface of the front end of the beading knife has a convex shape toward the bottom.
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