KR20230106935A - 이차 전지 - Google Patents
이차 전지 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20230106935A KR20230106935A KR1020220002679A KR20220002679A KR20230106935A KR 20230106935 A KR20230106935 A KR 20230106935A KR 1020220002679 A KR1020220002679 A KR 1020220002679A KR 20220002679 A KR20220002679 A KR 20220002679A KR 20230106935 A KR20230106935 A KR 20230106935A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- flat portion
- secondary battery
- cap plate
- cylindrical case
- flat
- Prior art date
Links
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 6
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 4
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 4
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 4
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 4
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 3
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 3
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002788 crimping Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 229910012851 LiCoO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015643 LiMn 2 O 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013290 LiNiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 235000015110 jellies Nutrition 0.000 description 1
- 239000008274 jelly Substances 0.000 description 1
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001748 polybutylene Polymers 0.000 description 1
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000009751 slip forming Methods 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 1
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
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
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- 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
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/04—Construction or manufacture in general
- H01M10/0422—Cells or battery with cylindrical casing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
- H01M50/107—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure 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
- H01M50/183—Sealing members
- H01M50/186—Sealing members characterised by the disposition of the sealing members
-
- 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
-
- 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
- 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
- H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
- H01M50/54—Connection of several leads or tabs of plate-like electrode stacks, e.g. electrode pole straps or bridges
-
- 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
- H01M50/584—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries
- H01M50/59—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries characterised by the protection means
- H01M50/593—Spacers; Insulating plates
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
- Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)
Abstract
본 발명은 케이스 내부 압력 증가 시 벤트부를 포함하는 캡 플레이트의 변형을 방지하는 동시에 내부 가스를 방출하여, 안전성을 향상시킬 수 있는 이차 전지에 관한 것이다.
일례로, 원통형 케이스; 상기 원통형 케이스에 수용되는 전극 조립체; 및 상기 전극 조립체에 전기적으로 접속되고 상기 원통형 케이스를 밀봉하는 캡 플레이트를 포함하고, 상기 캡 플레이트는 중심에 위치한 제1평탄부, 상기 제1평탄부의 외측에 위치한 제2평탄부 및 상기 제1평탄부와 상기 제2평탄부 사이에 위치하며 상기 제1,2평탄부의 두께보다 얇은 벤트부를 포함하는 이차 전지를 개시한다.
일례로, 원통형 케이스; 상기 원통형 케이스에 수용되는 전극 조립체; 및 상기 전극 조립체에 전기적으로 접속되고 상기 원통형 케이스를 밀봉하는 캡 플레이트를 포함하고, 상기 캡 플레이트는 중심에 위치한 제1평탄부, 상기 제1평탄부의 외측에 위치한 제2평탄부 및 상기 제1평탄부와 상기 제2평탄부 사이에 위치하며 상기 제1,2평탄부의 두께보다 얇은 벤트부를 포함하는 이차 전지를 개시한다.
Description
본 발명은 이차 전지에 관한 것이다.
리튬 이온 이차 전지는, 예를 들어, 작동 전압이 높고 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 장점 때문에 휴대형 전자기기뿐만 아니라 하이브리드 자동차 또는 전기 자동차의 전원 용도로 사용되고 있다.
이러한 이차 전지는 형태에 있어서 원통형, 각형 또는 파우치형으로 분류될 수 있다. 일례로, 원통형 이차 전지는 일반적으로 원통 형태의 케이스와, 케이스에 결합되는 원기둥 형태의 전극 조립체와, 케이스의 내측에 주액되어 리튬 이온의 이동이 가능하도록 하는 전해액(옵션)과, 케이스의 일측에 결합되어 전해액의 누액을 방지하고, 전극 조립체의 이탈을 방지하는 캡 조립체 등으로 이루어져 있다.
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 발명은 케이스 내부 압력 증가 시 벤트부를 포함하는 캡 플레이트의 변형을 방지하는 동시에 내부 가스를 방출하여, 안전성을 향상시킬 수 있는 이차 전지를 제공한다.
본 발명에 의한 이차 전지는 원통형 케이스; 상기 원통형 케이스에 수용되는 전극 조립체; 및 상기 전극 조립체에 전기적으로 접속되고 상기 원통형 케이스를 밀봉하는 캡 플레이트를 포함하고, 상기 캡 플레이트는 중심에 위치한 제1평탄부, 상기 제1평탄부의 외측에 위치한 제2평탄부 및 상기 제1평탄부와 상기 제2평탄부 사이에 위치하며 상기 제1,2평탄부의 두께보다 얇은 벤트부를 포함할 수 있다.
상기 제1평탄부의 두께는 0.7mm 내지 0.9mm 일 수 있다.
이와 같이 하여 본 발명은 캡 플레이트의 중심에 위치한 제1평탄부의 두께를 한정하여 용접 마진을 확보할 수 있는 이차 전지를 제공할 수 있다.
상기 제2평탄부의 상면의 높이는 상기 제1평탄부의 상면의 높이보다 높을 수 있다.
상기 제1평탄부와 상기 제2평탄부의 높이차는 0.1mm 내지 0.4mm 일 수 있다.
이와 같이 하여 본 발명은 캡 플레이트의 제1평탄부와 제2평탄부의 높이 차이를 주어, 케이스 내부 압력 증가 시 캡 플레이트의 작동압 산포를 향상시킬 수 있는 이차 전지를 제공할 수 있다.
상기 제1평탄부의 하면에는 상기 전극 조립체의 전극탭이 전기적으로 접속될 수 있다.
상기 제1평탄부의 상면은 외부로 노출될 수 있다.
상기 벤트부는 하면에 형성된 노치를 포함할 수 있다.
상기 벤트부는 경사지게 형성될 수 있다.
상기 제2평탄부와 상기 원통형 케이스의 사이에 개재된 절연 가스켓을 더 포함할 수 있다.
본 발명은 케이스 내부 압력 증가 시 벤트부를 포함하는 캡 플레이트의 변형을 방지하는 동시에 내부 가스를 방출하여, 안전성을 향상시킬 수 있는 이차 전지를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에서 캡 플레이트를 도시한 확대 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 중 캡 플레이트의 제조 방법을 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에서 캡 플레이트를 도시한 확대 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 중 캡 플레이트의 제조 방법을 도시한 개략도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 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 포함할 수 있다. 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 실시예를 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 "포함할 수 있다(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, "아래"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 단면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에서 캡 플레이트를 도시한 확대 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는 원통형 케이스(110), 전극 조립체(120) 및 캡 플레이트(130)를 포함할 수 있다.
원통형 케이스(110)는 대략 원형의 바닥부(111) 및 바닥부(111)로부터 상부 방향으로 일정 길이 연장된 측벽(112)을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 원통형 케이스(110)는 캔, 외장재 또는 하우징을 포함하거나 이로 지칭될 수 있다.
이차 전지의 제조 공정 중 원통형 케이스(110)의 상부는 개방될 수 있다. 따라서, 이차 전지의 조립 공정 중 전극 조립체(120)가 하나의 구조물로 일체화되어 원통형 케이스(110)에 삽입될 수 있다. 물론, 이후 전해액이 추가적으로 원통형 케이스(110)에 주액될 수 있다.
원통형 케이스(110)는 스틸, 스틸 합금, 니켈 도금된 스틸, 니켈 도금된 스틸 합금, 알루미늄, 또는 알루미늄 합금으로 제조될 수 있다.
더불어, 원통형 케이스(110)에는 캡 플레이트(130)가 외부로 이탈되지 않도록 캡 플레이트(130)틀 중심으로 그 하부에 내부 방향으로 함몰된 비딩부(beading part)(113)가 제공될 수 있고, 그 상부에 내부 방향으로 절곡된 크림핑부(crimping part)(114)가 제공될 수 있다.
전극 조립체(120)는 원통형 케이스(110)의 내부에 수용될 수 있다. 전극 조립체(120)는 전극, 전극군 또는 젤리롤을 포함하거나 이로 지칭될 수 있다. 전극 조립체(120)는 음극 활물질(예를 들면, 흑연, 탄소 등등)이 코팅된 음극판(121), 양극 활물질(예를 들면, 전이금속산화물(LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4 등등))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. 음극판(121), 양극판(122) 및 세퍼레이터(123)는 대략 원기둥 형태로 권취될 수 있다. 일부 예들에서, 음극판(121)은 구리(Cu) 포일일 수 있고, 양극판(122)은 알루미늄(Al) 포일, 세퍼레이터(123)는 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP)일 수 있다.
또한, 음극판(121)에는 하부로 일정 길이 돌출되어 연장된 음극탭(124)이 용접될 수 있고, 양극판(122)에는 상부로 일정 길이 돌출되어 연장된 양극탭(125)이 용접될 수 있다. 더불어, 음극탭(124)은 구리(Cu) 또는 니켈(Ni)일 수 있고, 양극탭(125)은 알루미늄(Al)일 수 있다.
또한, 전극 조립체(120)의 음극탭(124)은 원통형 케이스(110)의 바닥부(111)에 용접될 수 있다. 따라서 원통형 케이스(110)는 음극으로 동작할 수 있다. 일부 예에서, 음극탭(124)은 원통형 케이스(110)의 바닥부(111)에 초음파 또는 레이저 용접될 수 있다. 물론, 반대로 양극탭(125)이 원통형 케이스(110)의 바닥부(111)에 용접될 수 있으며, 이러한 경우 원통형 케이스(110)는 양극으로 동작할 수 있다.
더불어, 원통형 케이스(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. 일부 예들에서, 제1절연판(126)은 전극 조립체(120)가 원통형 케이스(110) 중 바닥부(111)에 전기적으로 접촉되지 않도록 한다. 일부 예들에서, 제1절연판(126)은 전극 조립체(120) 중 양극판(122)이 바닥부(111)에 전기적으로 접촉되지 않도록 한다. 일부 예들에서, 제1홀(126a)은 이차 전지의 이상에 의해 다량의 가스가 발생하였을 경우, 가스가 센터핀(140)을 통해 상부로 신속히 이동하도록 하고, 제2홀(126b)은 음극탭(124)이 관통하여 바닥부(111)에 용접되도록 한다.
또한, 원통형 케이스(110)에 결합되며, 중앙에 제1홀(127a) 및 그 외측에 다수의 제2홀(127b)이 형성된 제2절연판(127)이 전극 조립체(120)와 캡 플레이트(130)의 사이에 개재될 수 있다. 일부 예들에서, 제2절연판(127)은 전극 조립체(120)가 캡 플레이트(130)에 전기적으로 접촉되지 않도록 한다. 일부 예들에서, 제2절연판(127)은 전극 조립체(120) 중 음극판(121)이 캡 플레이트(130)에 전기적으로 접촉하지 않도록 한다. 일부 예들에서, 제1홀(127a)은 이차 전지의 이상에 의해 다량의 가스가 발생하였을 경우, 가스가 캡 플레이트(130)로 신속히 이동하도록 하고, 제2홀(127b)은 양극탭(125)이 관통하여 캡 플레이트(130)에 용접되도록 한다. 또한 나머지 제2홀(127b)은 전해액 주입 공정에서, 전해액이 상기 전극 조립체(120)로 신속히 흘러 들어가도록 하는 역할을 한다.
더불어, 제1,2절연판(126,127)의 제1홀(126a,127a)의 직경은 센터핀(140)의 직경보다 작게 형성됨으로써, 외부 충격에 의해 센터핀(140)이 원통형 케이스(110)의 바닥부(111) 또는 캡 플레이트(130)에 전기적으로 접촉되지 않도록 한다.
센터핀(140)은 속이 비어 있는 원형 파이프 형태로서, 전극 조립체(120)의 대략 중앙에 결합될 수 있다. 이러한 센터핀(140)은 스틸, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 폴리부틸렌 테프탈레이트(PolyButylene Terepthalate)로 형성될 수 있으나, 여기서 그 재질이 한정되는 것은 아니다. 이러한 센터핀(140)은 이차 전지의 충방전 중 전극 조립체(120)의 변형을 억제하는 역할을 하며, 이차 전지의 내부에서 발생하는 가스의 이동 통로 역할을 한다.
캡 플레이트(130)는 원통형 케이스(110)의 개구를 밀봉하여, 전극 조립체(120)를 외부 환경으로부터 보호하고, 또한 원통형 케이스(110)의 내부 압력이 기준 압력(또는 캡 플레이트의 작동 압력)보다 높을 경우, 파단되면서 원통형 케이스(110)의 내부 가스를 외부로 방출할 수 있다. 일부 예들에서, 캡 플레이트(130)는 양극 단자의 역할을 할 수도 있다. 일부 예들에서, 캡 플레이트(130)는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조될 수 있다.
도 3을 참조하면, 캡 플레이트(130)는 대략 평평하며 중심에 위치한 제1평탄부(131), 제1평탄부(131)의 외측에 위치하며 대략 평평한 제2평탄부(132) 및 제1평탄부(131)와 제2평탄부(132) 사이에 위치한 벤트부(133)를 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 캡 플레이트(130)는 캡, 도체 플레이트, 벤트 플레이트, 커버 또는 덮개를 포함하거나 이로 지칭될 수 있다.
일부 예들에서, 제1평탄부(131) 및 제2평탄부(132)의 두께는 상호간 대체로 유사하거나 동일할 수 있다.
제1평탄부(131)는 캡 플레이트(130)의 중심에 위치하며, 하부에는 전극 조립체(120)의 양극탭(125)이 용접될 수 있다. 일부 예들에서, 제1평탄부(131)의 하면이 양극탭(125)에 초음파 또는 레이저 용접될 수 있다. 또한, 제1평탄부(131)의 상면은 외부로 노출되며, 외부 장치에 전기적으로 접속되어 단자 역할을 할 수 있다.
제1평탄부(131)의 두께는 0.7mm 내지 0.9mm 일 수 있다. 제1평탄부(131)의 두께가 0.7mm 보다 작으면, 캡 플레이트(130)와 양극탭(125)의 용접 시 핀 홀(pin hole)이 발생하여 둘 사이의 결합력을 저하시킬 수 있다. 또한, 제1평탄부(131)의 두께가 0.9mm 보다 크면, 캡 플레이트(130)와 양극탭(125)의 용접 시 변형 산포가 발생하여 이차 전지(100)의 품질을 저하시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 이차 전지(100)는 제1평탄부(131)의 두께를 한정함으로써, 용접 마진을 확보할 수 있다.
제2평탄부(132)는 제1평탄부(131)의 외측에 위치하며, 절연 가스켓(150)을 통해 원통형 케이스(110)에 고정될 수 있다. 제2평탄부(132)의 높이는 제1평탄부(131)의 높이보다 높게 형성될 수 있다. 제2평탄부(132)의 상면은 제1평탄부(131)의 상면보다 높을 수 있다. 다시 말해, 제2평탄부(132)의 상면과 제1평탄부(131)의 상면은 동일 평면 상에 위치하지 않는다. 따라서, 제2평탄부(132)의 상면과 제1평탄부(131)의 상면 사이에는 높이차(H)가 발생한다.
이와 같이, 제2평탄부(132)의 높이를 제1평탄부(131)의 높이보다 높게 형성하면, 캡 플레이트(130)의 작동압 산포를 향상 및/또는 개선할 수 있다.
제2평탄부(132)의 상면과 제1평탄부(131)의 상면 사이의 높이차(H)는 0.1mm 내지 0.4mm 일 수 있다. 제2평탄부(132)의 상면과 제1평탄부(131)의 상면 사이의 높이차(H)가 0.1mm 보다 작거나 0.4mm 보다 크면, 캡 플레이트(130)의 작동 시 부품의 변형 및 파단 산포가 발생할 수 있다.
일부 예들에서, 제2평탄부(132)의 상면과 제1평탄부(131)의 상면 사이의 높이차(H)는 0.15mm 내지 0.35mm 일 수 있다. 제2평탄부(132)의 상면과 제1평탄부(131)의 상면 사이의 높이차(H)가 0.15mm 내지 0.35mm 이면, 캡 플레이트(130)의 작동 시 부품의 변형 및 파단 산포뿐만 아니라 변형 산포가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
벤트부(133)는 제1평탄부(131)와 제2평탄부(132) 사이에 위치할 수 있다. 벤트부(133)의 두께는 제1평탄부(131) 및 제2평탄부(132)의 두께보다 얇게 제공될 수 있다. 일부 예들에서, 벤트부(133)는 캡 플레이트(130)의 하면을 일부 제거하여 상대적으로 제1평탄부(131) 및 제2평탄부(132)보다 얇은 두께를 가질 수 있다. 일부 예들에서, 벤트부(133)는 캡 플레이트(130)의 중심으로부터 일정한 거리로 이격된 링 형태일 수 있다.
또한, 벤트부(133)는 제1평탄부(131)와 제2평탄부(132)의 높이차(H)에 의해 경사지게 제공될 수 있다. 벤트부(133)는 하면에 일정 깊이로 형성된 노치(134)를 더 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 노치(134)는 벤트부(133)의 하면을 따라서 연속적으로 이어진 형태일 수 있다.
이와 같이 하여, 이차 전지(100)의 내부 압력이 캡 플레이트(130)의 작동 압력보다 클 경우, 벤트부(133)의 노치(134)가 파단됨으로써, 원통형 케이스(110)의 내부 가스가 외부로 방출되어 이차 전지(100)의 안전성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 이차 전지(100)는 원통형 케이스(110)의 상부를 밀봉하는 부품으로 캡 플레이트(130)만을 제공하고 기존의 전류 차단 기능을 갖는 부품을 삭제함으로써, 내부 저항을 낮출 수 있고 이차 전지(100)의 무게를 가볍게 할 수 있다.
캡 플레이트(130)와 원통형 케이스(110) 사이에는 절연 가스켓(150)이 개재될 수 있다. 절연 가스켓(150)은 캡 플레이트(130)와 원통형 케이스(110) 사이를 절연시킬 수 있다. 일부 예에서, 절연 가스켓(150)은 캡 플레이트(130)의 제2평탄부(132)의 외측 둘레를 덮을 수 있다. 절연 가스켓(150)의 외측면은 비딩부(113)와 크림핑부(114)에 밀착될 수 있고, 절연 가스켓(150)의 내측면은 제2평탄부(132)에 밀착될 수 있다. 일부 예들에서, 절연 가스켓(134)은 실링 가스켓, 인슐레이터 또는 수지를 포함하거나 이로 지칭될 수 있다.
이러한 절연 가스켓(150)은 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등과 같은 수지재질로 형성될 수 있으나, 여기서 그 재질이 한정되는 것은 아니다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 중 캡 플레이트의 제조 방법을 도시한 개략도이다. 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 일례로, 제1평탄부(131)와 제2평탄부(132)가 동일 평면상에 위치하는 캡 플레이트(130)가 제공되고, 제1평탄부(131)를 가압하여 제2평탄부(132)의 상면이 제1평탄부(131)의 상면보다 높은 캡 플레이트(130)를 제조할 수 있다. 일부 예들에서, 벤트부(133)와 인접한 제2평탄부(132)의 일부의 두께를 두껍게 함으로써, 제1평탄부(131)가 가압될 때 벤트부(133)와 함께 하부로 늘어지는 제2평탄부(132)의 두께를 보상할 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 이차 전지를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 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: 원통형 케이스
120: 전극 조립체 130: 캡 플레이트
131: 제1평탄부 132: 제2평탄부
133: 벤트부 134: 노치
140: 센터핀 150: 절연 가스켓
120: 전극 조립체 130: 캡 플레이트
131: 제1평탄부 132: 제2평탄부
133: 벤트부 134: 노치
140: 센터핀 150: 절연 가스켓
Claims (9)
- 원통형 케이스;
상기 원통형 케이스에 수용되는 전극 조립체; 및
상기 전극 조립체에 전기적으로 접속되고 상기 원통형 케이스를 밀봉하는 캡 플레이트를 포함하고,
상기 캡 플레이트는 중심에 위치한 제1평탄부, 상기 제1평탄부의 외측에 위치한 제2평탄부 및 상기 제1평탄부와 상기 제2평탄부 사이에 위치하며 상기 제1,2평탄부의 두께보다 얇은 벤트부를 포함하는 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1평탄부의 두께는 0.7mm 내지 0.9mm 인 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 제2평탄부의 상면의 높이는 상기 제1평탄부의 상면의 높이보다 높은 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1평탄부와 상기 제2평탄부의 높이차는 0.1mm 내지 0.4mm 인 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1평탄부의 하면에는 상기 전극 조립체의 전극탭이 전기적으로 접속된 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1평탄부의 상면은 외부로 노출된 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 벤트부는 하면에 형성된 노치를 포함하는 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 벤트부는 경사지게 형성된 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 제2평탄부와 상기 원통형 케이스의 사이에 개재된 절연 가스켓을 더 포함하는 이차 전지.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020220002679A KR20230106935A (ko) | 2022-01-07 | 2022-01-07 | 이차 전지 |
US18/151,172 US20230223622A1 (en) | 2022-01-07 | 2023-01-06 | Secondary battery |
EP23150630.4A EP4210139A3 (en) | 2022-01-07 | 2023-01-06 | Secondary battery |
CN202310028353.1A CN116417720A (zh) | 2022-01-07 | 2023-01-09 | 二次电池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020220002679A KR20230106935A (ko) | 2022-01-07 | 2022-01-07 | 이차 전지 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20230106935A true KR20230106935A (ko) | 2023-07-14 |
Family
ID=84887278
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020220002679A KR20230106935A (ko) | 2022-01-07 | 2022-01-07 | 이차 전지 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20230223622A1 (ko) |
EP (1) | EP4210139A3 (ko) |
KR (1) | KR20230106935A (ko) |
CN (1) | CN116417720A (ko) |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20190138509A (ko) * | 2018-06-05 | 2019-12-13 | 주식회사 엘지화학 | 이차전지 |
US11699834B2 (en) * | 2019-01-18 | 2023-07-11 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Sealed battery |
EP4068493A4 (en) * | 2019-11-29 | 2023-07-19 | SANYO Electric Co., Ltd. | SEALED BATTERY |
-
2022
- 2022-01-07 KR KR1020220002679A patent/KR20230106935A/ko unknown
-
2023
- 2023-01-06 US US18/151,172 patent/US20230223622A1/en active Pending
- 2023-01-06 EP EP23150630.4A patent/EP4210139A3/en active Pending
- 2023-01-09 CN CN202310028353.1A patent/CN116417720A/zh active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP4210139A2 (en) | 2023-07-12 |
CN116417720A (zh) | 2023-07-11 |
US20230223622A1 (en) | 2023-07-13 |
EP4210139A3 (en) | 2023-10-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20220255204A1 (en) | Secondary battery | |
KR102570969B1 (ko) | 원통형 리튬 이온 이차 전지 | |
CN114175380B (zh) | 二次电池 | |
CN113853702B (zh) | 二次电池 | |
US20230231242A1 (en) | Secondary battery | |
KR102606637B1 (ko) | 이차 전지 | |
US20210242528A1 (en) | Secondary battery | |
KR102430747B1 (ko) | 이차 전지 | |
US8241781B2 (en) | Cylinder type lithium ion secondary battery | |
KR20180080847A (ko) | 이차 전지 | |
KR20230106935A (ko) | 이차 전지 | |
KR20220151467A (ko) | 이차 전지 | |
KR102619683B1 (ko) | 이차 전지 | |
KR102561215B1 (ko) | 이차 전지 | |
KR102661207B1 (ko) | 이차 전지 | |
US20230223643A1 (en) | Secondary battery | |
KR102571628B1 (ko) | 이차 전지 | |
KR102663724B1 (ko) | 이차 전지 | |
KR20230147883A (ko) | 이차 전지 | |
KR20240080708A (ko) | 이차 전지 | |
KR20230068730A (ko) | 원통형 이차전지 | |
KR20230063612A (ko) | 원통형 이차전지 및 이차전지의 제조방법 | |
KR20240070922A (ko) | 원통형 이차 전지 | |
KR20210020485A (ko) | 이차 전지 | |
CN116073063A (zh) | 圆柱形二次电池和用于制造该圆柱形二次电池的方法 |