KR20230106936A - 이차 전지 - Google Patents

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KR20230106936A
KR20230106936A KR1020220002680A KR20220002680A KR20230106936A KR 20230106936 A KR20230106936 A KR 20230106936A KR 1020220002680 A KR1020220002680 A KR 1020220002680A KR 20220002680 A KR20220002680 A KR 20220002680A KR 20230106936 A KR20230106936 A KR 20230106936A
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cap
bent
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cylindrical case
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KR1020220002680A
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김신중
김대규
박종준
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삼성에스디아이 주식회사
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Abstract

본 발명은 케이스의 내부 압력 증가 시 변형을 방지하는 동시에 효과적인 벤트 특성을 유지할 수 있는 이차 전지에 관한 것이다.
일례로, 원통형 케이스; 상기 원통형 케이스에 수용되는 전극 조립체; 및 상기 원통형 케이스를 밀봉하며, 상기 전극 조립체에 전기적으로 연결된 캡 다운, 상기 캡 다운의 상부에 결합된 캡 업, 및 상기 캡 다운과 상기 캡 업 사이에 개재된 벤트 플레이트로 구성된 캡 조립체를 포함하고, 상기 벤트 플레이트는 제1플레이트, 및 상기 제1플레이트의 외측에 결합된 제2플레이트를 포함하고, 상기 제1플레이트의 강성은 상기 제2플레이트의 강성보다 작은 이차 전지를 개시한다.

Description

이차 전지{Secondary Battery}
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 케이스의 내부 압력 증가 시 변형을 방지하는 동시에 효과적인 벤트 특성을 유지할 수 있는 이차 전지를 제공한다.
본 발명에 의한 이차 전지는 원통형 케이스; 상기 원통형 케이스에 수용되는 전극 조립체; 및 상기 원통형 케이스를 밀봉하며, 상기 전극 조립체에 전기적으로 연결된 캡 다운, 상기 캡 다운의 상부에 결합된 캡 업, 및 상기 캡 다운과 상기 캡 업 사이에 개재된 벤트 플레이트로 구성된 캡 조립체를 포함하고, 상기 벤트 플레이트는 제1플레이트, 및 상기 제1플레이트의 외측에 결합된 제2플레이트를 포함하고, 상기 제1플레이트의 강성은 상기 제2플레이트의 강성보다 작을 수 있다.
상기 제1플레이트의 두께는 상기 제2플레이트의 두께보다 얇을 수 있다.
상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트는 동종 재질로 구성될 수 있다.
상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트는 이종 재질로 구성될 수 있다.
상기 제1플레이트는 노치가 제공된 중심부; 상기 중심부로부터 상부 방향으로 연장된 제1절곡부; 및 상기 제1절곡부로부터 외측 방향으로 연장된 연장부를 포함할 수 있다.
상기 제2플레이트는 상기 연장부가 안착되는 결합홈이 제공된 결합부; 상기 결합부로부터 상부 방향으로 연장된 제2절곡부; 및 상기 제2절곡부로부터 내측 방향으로 연장되어 상기 캡 업의 상면을 덮는 고정부를 포함할 수 있다.
상기 연장부는 상기 캡 업의 하면과 상기 제2플레이트의 상면 사이에 개재될 수 있다.
본 발명에 의한 이차 전지는 원통형 케이스; 상기 원통형 케이스에 수용되는 전극 조립체; 및 상기 원통형 케이스를 밀봉하며, 상기 전극 조립체에 전기적으로 연결된 캡 다운, 상기 캡 다운의 상부에 결합된 캡 업, 및 상기 캡 다운과 상기 캡 업 사이에 개재된 벤트 플레이트로 구성된 캡 조립체를 포함하고, 상기 벤트 플레이트의 강성은 상기 캡 다운의 강성보다 작을 수 있다.
상기 벤트 플레이트의 두께는 상기 캡 다운의 두께보다 얇을 수 있다.
상기 벤트 플레이트와 상기 캡 다운은 동종 재질로 구성될 수 있다.
상기 벤트 플레이트와 상기 캡 다운은 이종 재질로 구성될 수 있다.
상기 벤트 플레이트는 노치가 제공된 중심부; 상기 중심부로부터 상부 방향으로 연장된 제1절곡부; 및 상기 제1절곡부로부터 외측 방향으로 연장된 연장부를 포함할 수 있다.
상기 캡 다운은 상기 중심부와 접촉하며, 다수의 관통홀이 제공된 제1결합부; 상기 제1결합부로부터 외측 방향으로 연장되며, 상기 연장부가 안착되는 결합홈이 제공된 제2결합부; 상기 제2결합부로부터 상부 방향으로 연장된 제2절곡부; 및 상기 제2절곡부로부터 내측 방향으로 연장되어 상기 캡 업의 상면을 덮는 고정부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 제1플레이트와 제2플레이트의 강성이 서로 다른 벤트 플레이트를 구비함으로써, 케이스의 내부 압력 증가 시 변형을 방지하는 동시에 효과적인 벤트 특성을 유지할 수 있다.
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 조립체를 도시한 단면도이다.
도 4는 도 3의 A부분을 도시한 확대 단면도이다.
도 5는 벤트 플레이트가 작동된 상태를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 캡 조립체를 도시한 단면도이다.
도 7은 도 6의 B부분을 도시한 확대 단면도이다.
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 조립체를 도시한 단면도이다. 도 4는 도 3의 A부분의 확대 단면도이다. 도 5는 벤트 플레이트가 작동된 상태를 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는 원통형 케이스(110), 전극 조립체(120) 및 캡 조립체(130)를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 캡 조립체(130)는 캡, 캡 그룹, 캡 앗세이, 뚜껑, 커버 또는 덮개를 포함하거나 이로 지칭될 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 조립체(130)가 외부로 이탈되지 않도록 캡 조립체(130)틀 중심으로 그 하부에 내측 방향으로 함몰된 비딩부(beading part)(113)가 제공될 수 있고, 그 상부에 내측 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 조립체(130)의 사이에 개재될 수 있다. 일부 예들에서, 제2절연판(127)은 전극 조립체(120)가 캡 조립체(130)에 전기적으로 접촉되지 않도록 한다. 일부 예들에서, 제2절연판(127)은 전극 조립체(120) 중 음극판(121)이 캡 조립체(130)에 전기적으로 접촉하지 않도록 한다. 일부 예들에서, 제1홀(127a)은 이차 전지의 이상에 의해 다량의 가스가 발생하였을 경우, 가스가 캡 조립체(130)로 신속히 이동하도록 하고, 제2홀(127b)은 양극탭(125)이 관통하여 캡 조립체(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 조립체(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. 경우에 따라 센터핀(140)은 생략될 수 있다.
캡 조립체(130)는 원통형 케이스(110)의 개구를 밀봉하여, 전극 조립체(120)를 외부 환경으로부터 보호하고, 또한 원통형 케이스(110)의 내부 압력이 기준 압력보다 높을 경우, 파단되면서 원통형 케이스(110)의 내부 가스를 외부로 방출할 수 있다. 일부 예들에서, 캡 조립체(130)는 양극 단자 역할을 할 수도 있다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 캡 조립체(130)는 다수의 관통홀(131a)이 제공된 캡 업(131)과, 캡 업(131)의 하부에 설치된 벤트 플레이트(132)와, 벤트 플레이트(132)의 하부에 설치되며 다수의 관통홀(133a)이 제공된 캡 다운(133)을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 캡 조립체(130)는 절연 가스켓(134)을 더 포함할 수 있다.
캡 업(131)은 중심부가 상부로 돌출되어 외부 장치에 전기적으로 접속되는 단자 역할을 할 수 있다. 캡 업(131)에 제공된 다수의 관통홀(131a)은 원통형 케이스(110)의 내부에서 과충전 등의 이유로 이상 내압 발생시 내부 가스를 외부로 배출하는 역할을 할 수 있다. 일부 예들에서, 캡 업(131)은 캡, 도체 플레이트, 커버 또는 덮개를 포함하거나 이로 지칭될 수 있다. 일부 예들에서, 캡 업(131)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조될 수 있다.
벤트 플레이트(132)는 캡 업(131)의 하부에 위치될 수 있다. 일부 예들에서, 벤트 플레이트(132)는 캡 업(131)의 하부에 밀착, 접촉, 결합 또는 연결될 수 있다. 구체적으로, 벤트 플레이트(132)는 캡 업(131)의 가장자리에 밀착, 접촉, 결합 또는 연결될 수 있다. 일부 예들에서, 벤트 플레이트(132)는 안전 벤트, 안전 플레이트, 벤트, 밸브, 박판 또는 도체 플레이트를 포함하거나 이로 지칭될 수 있다.
벤트 플레이트(132)는 대략 평형하며 중심에 위치한 제1플레이트(1321)와, 제1플레이트(1321)의 외측에 위치한 제2플레이트(1325)를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 제1플레이트(1321)는 캡 업(131)에서 상부로 돌출된 중심부와 대응되는 위치에 제공되고, 제2플레이트(1325)는 캡 업(131)의 가장자리와 대응되는 위치에 제공될 수 있다.
제1플레이트(1321)의 두께는 제2플레이트(1325)의 두께보다 얇게 제공될 수 있다. 또한, 제1플레이트(1321)의 강성은 제2플레이트(1325)의 강성보다 작게 제공될 수 있다.
일부 예들에서, 제1플레이트(1321)와 제2플레이트(1325)는 동일한 재질을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 제1플레이트(1321)와 제2플레이트(1325)는 알루미늄을 포함하되, 제1플레이트(1321)는 연성 알루미늄을 포함하고 제2플레이트(1325)는 강성 알루미늄을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 제1플레이트(1321)는 강성 알루미늄을 포함하고, 제2플레이트(1325)는 초강성 알루미늄을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1플레이트(1321)는 Al 1050, Al 3003, Al 3005을 포함하고, 제2플레이트(1325)는 Al 5052, Al 6000을 포함할 수 있다. 이처럼 제1플레이트(1321)와 제2플레이트(1325)가 동종 재질일 경우, 제1플레이트(1321)와 제2플레이트(1325)는 용접에 의해 상호간 결합될 수 있다. 일부 예들에서, 제1플레이트(1321)는 제2플레이트(1325)에 초음파 및/또는 레이저 용접될 수 있다.
일부 예들에서, 제1플레이트(1321)와 제2플레이트(1325)는 서로 다른 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1플레이트(1321)는 알루미늄을 포함하고, 제2플레이트(1325)는 서스(SUS)를 포함할 수 있다. 이처럼 제1플레이트(1321)와 제2플레이트(1325)가 이종 재질일 경우, 제1플레이트(1321)와 제2플레이트(1325)는 융착에 의해 상호간 결합될 수 있다.
제1플레이트(1321)는 대략 평평한 중심부(1322), 중심부(1322)로부터 대략 90도 상부 방향으로 절곡 및 연장된 제1절곡부(1323) 및 제1절곡부(1323)로부터 대략 90도 외측 방향으로 절곡 및 연장된 연장부(1324)를 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 중심부(1322), 제1절곡부(1322) 및 연장부(1323)의 두께는 상호간 대체로 유사하거나 동일할 수 있다. 중심부(1322)는 상면에 일정 깊이로 형성된 노치(1322a)를 더 포함할 수 있다. 노치(1322a)는 캡 다운(133)의 관통홀(133a)과 대응되는 위치에 제공될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 중심부(1322)는 이차 전지의 내부 압력이 기준 압력(또는 벤트 플레이트의 파단 압력)보다 클 경우 내부 가스에 의해 상부로 볼록하게 변형될 수 있다. 이후, 중심부(1322)에 제공된 노치(1322a)가 파단됨으로써, 원통형 케이스(110)의 내부 가스가 캡 업(131)의 관통홀(131a)을 통해 외부로 방출되고, 이에 따라 이차 전지의 안전성이 확보될 수 있다.
제1절곡부(1323)는 제2플레이트(1325)의 측면과 접촉하고, 연장부(1324)는 제2플레이트(1325)의 상면과 접촉할 수 있다. 일부 예들에서, 연장부(1324)는 제2플레이트(1325)에 용접 또는 융착에 의해 결합될 수 있다.
연장부(1324)는 캡 업(131)의 가장자리와 제2플레이트(1325) 사이에 개재될 수 있다. 일부 예들에서, 연장부(1324)의 상면은 캡 업(131)의 하면과 접촉하고 연장부(1324)의 하면은 제2플레이트(1325)의 상면과 접촉할 수 있다.
제2플레이트(1325)는 제1플레이트(1321)와 결합되며 대략 평평한 결합부(1326), 결합부(1326)로부터 대략 90도 상부 방향으로 절곡 및 연장된 제2절곡부(1327) 및 제2절곡부(1327)로부터 대략 90도 내측 방향으로 절곡 및 연장된 고정부(1328)를 포함할 수 있다. 제2플레이트(1325)는 벤트 플레이트(132)를 캡 업(131)에 밀착, 결합 또는 고정시키는 역할을 할 수 있다.
일부 예들에서, 결합부(1326), 제2절곡부(1327) 및 고정부(1328)의 두께는 상호간 대체로 유사하거나 동일할 수 있다. 결합부(1326), 제2절곡부(1327) 및 고정부(1328)가 캡 업(131)의 하면, 측면 및 상면을 덮을 수 있다. 일부 예들에서, 결합부(1326), 제2절곡부(1327) 및 고정부(1328)가 캡 업(131)의 하면, 측면 및 상면에 밀착, 접촉, 연결 또는 결합될 수 있다.
결합부(1326)의 일측에는 제1플레이트(1321)의 연장부(1324)가 안착되는 결합홈(1326a)이 제공될 수 있다. 결합홈(1326a)은 결합부(1326)의 상면으로부터 일정 깊이를 갖도록 제공될 수 있다. 일부 예들에서, 결합홈(1326a)의 깊이는 연장부(1324)의 두께와 동일할 수 있다. 결합부(1326)의 상면은 연장부(1324)의 상면과 동일 평면 상에 위치하고, 결합부(1326)의 하면은 중심부(1322)의 하면과 동일 평면 상에 위치할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 벤트 플레이트(132)는 제1플레이트(1321)와 제2플레이트(1325)의 강성을 다르게 제공함으로써, 원통형 케이스(110)의 내부 압력 증가 시 효과적인 벤트 특성을 유지하는 동시에 캡 업(131)에 고정되는 부분의 변형을 방지할 수 있다.
캡 다운(133)은 벤트 플레이트(132)의 하부에 밀착, 접촉, 연결 또는 결합될 수 있다. 캡 다운(133)은 양극탭(125)을 통해 전극 조립체(120)에 전기적으로 접속될 수 있다. 캡 다운(133)의 하면에는 전극 조립체(120)의 양극탭(125)이 용접될 수 있다. 일부 예들에서, 캡 다운(133)의 하면이 양극탭(125)에 초음파 및/또는 레이저 용접될 수 있다. 일부 예들에서, 캡 다운(133)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조될 수 있다.
캡 다운(133)에 형성된 다수의 관통홀(133a)은 제1플레이트(1321)의 노치(1322a)와 대응되는 위치에 제공될 수 있다. 관통홀(133a)은 이차 전지의 내부에서 발생된 가스의 이동 통로로 제공될 수 있다.
캡 다운(133)의 중심부는 제1플레이트(1321)의 중심부(1322)와 접촉하고, 캡 다운(133)의 가장자리는 제2플레이트(1325)의 결합부(1326)에 밀착, 접촉, 연결 또는 결합될 수 있다. 일부 예들에서, 캡 다운(133)의 가장자리는 결합부(1326)에 용접 또는 융착에 의해 전기적으로 접속될 수 있다.
절연 가스켓(134)은 케이스(110)와 벤트 플레이트(132) 및 캡 다운(133)의 사이에 개재될 수 있다. 절연 가스켓(134)은 벤트 플레이트(132)와 캡 다운(133)의 외측 둘레를 덮을 수 있다. 절연 가스켓(134)의 외측면은 비딩부(113)와 크림핑부(114)에 밀착될 수 있고, 절연 가스켓(134)의 내측면은 제2플레이트(1325)와 캡 다운(133)의 가장자리에 밀착될 수 있다. 일부 예들에서, 절연 가스켓(134)은 실링 가스켓, 인슐레이터 또는 수지를 포함하거나 이로 지칭될 수 있다.
이러한 절연 가스켓(134)은 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등과 같은 수지재질로 형성될 수 있으나, 여기서 그 재질이 한정되는 것은 아니다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 캡 조립체를 도시한 단면도이다. 도 7은 도 6의 B부분을 도시한 확대 단면도이다.
도 6을 참조하면, 캡 조립체(230)는 다수의 관통홀(131a)이 제공된 캡 업(131)과, 캡 업(131)의 하부에 설치된 벤트 플레이트(232)와, 벤트 플레이트(132)의 하부에 설치되며 다수의 관통홀(233a)이 제공된 캡 다운(233)을 포함할 수 있다.
벤트 플레이트(232)의 두께는 캡 다운(233)의 두께보다 얇게 제공될 수 있다. 또한, 벤트 플레이트(232)의 강성은 캡 다운(233)의 강성보다 작게 제공될 수 있다.
일부 예들에서, 벤트 플레이트(232)와 캡 다운(233)은 동일한 재질을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 벤트 플레이트(232)와 캡 다운(233)은 알루미늄을 포함하되, 벤트 플레이트(232)는 연성 알루미늄을 포함하고 캡 다운(233)은 강성 알루미늄을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 벤트 플레이트(232)는 강성 알루미늄을 포함하고, 캡 다운(233)은 초강성 알루미늄을 포함할 수 있다. 예를 들어, 벤트 플레이트(232)는 Al 1050, Al 3003, Al 3005을 포함하고, 캡 다운(233)은 Al 5052, Al 6000을 포함할 수 있다. 이처럼 벤트 플레이트(232)와 캡 다운(233)이 동종 재질일 경우, 벤트 플레이트(232)와 캡 다운(233)은 용접에 의해 상호간 결합될 수 있다. 일부 예들에서, 벤트 플레이트(232)는 캡 다운(233)에 초음파 및/또는 레이저 용접될 수 있다.
일부 예들에서, 벤트 플레이트(232)와 캡 다운(233)은 서로 다른 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 벤트 플레이트(232)는 알루미늄을 포함하고, 캡 다운(233)은 서스(SUS)를 포함할 수 있다. 이처럼 벤트 플레이트(232)와 캡 다운(233)이 이종 재질일 경우, 벤트 플레이트(232)와 캡 다운(233)은 융착에 의해 상호간 결합될 수 있다.
벤트 플레이트(232)는 도 3의 제1플레이트(1321)와 대체로 유사하거나 동일한 구조를 포함할 수 있다. 벤트 플레이트(232)는 대략 평평한 중심부(2322), 중심부(2322)로부터 대략 90도 상부 방향으로 절곡 및 연장된 제1절곡부(2323) 및 제1절곡부(2323)로부터 대략 90도 외측 방향으로 절곡 및 연장된 연장부(2324)를 포함할 수 있다. 또한, 중심부(2322), 제1절곡부(2323) 및 연장부(2324)는 도 3의 중심부(1322), 제1절곡부(1323) 및 연장부(1324)와 대응될 수 있다.
중심부(2322)는 상면에 일정 깊이로 형성된 노치(2322a)를 더 포함할 수 있다. 노치(2322a)는 캡 다운(233)의 관통홀(233a)과 대응되는 위치에 제공될 수 있다.
캡 다운(233)은 벤트 플레이트(232)의 하부와 캡 업(131)의 가장자리에 밀착, 접촉, 연결 또는 결합될 수 있다. 캡 다운(233)은 대략 평평한 제1결합부(2331), 제1결합부(2331)로부터 외측 방향으로 연장된 제2결합부(2332), 제2결합부(2332)로부터 대략 90도 상부 방향으로 절곡 및 연장된 제2절곡부(2333) 및 제2절곡부(2333)로부터 대략 90도 내측 방향으로 절곡 및 연장된 고정부(2334)를 포함할 수 있다. 캡 다운(233)은 벤트 플레이트(232)를 캡 업(131)에 밀착, 결합 또는 고정시키는 역할을 할 수 있다.
일부 예들에서, 제1결합부(2331), 제2결합부(2332), 제2절곡부(2333) 및 고정부(2334)의 두께는 상호간 대체로 유사하거나 동일할 수 있다. 제2결합부(2332), 제2절곡부(2333) 및 고정부(2334)가 캡 업(131)의 하면, 측면 및 상면을 덮을 수 있다. 일부 예들에서, 제2결합부(2332), 제2절곡부(2333) 및 고정부(2334)가 캡 업(131)의 하면, 측면 및 상면에 밀착, 접촉, 연결 또는 결합될 수 있다.
제1결합부(2331)는 벤트 플레이트(232)의 하면에 접촉할 수 있다. 다수의 관통홀(233a)은 제1결합부(2331)에 제공될 수 있다. 일부 예들에서, 제1결합부(2331)의 하면에는 도 2에 도시된 전극 조립체(120)의 양극탭(125)이 용접될 수 있다.
제2결합부(2332)의 일측에는 벤트 플레이트(232)의 연장부(2324)가 안착되는 결합홈(2332a)이 제공될 수 있다. 일부 예들에서, 연장부(2324)는 결합홈(2332a)에 안착된 후, 용접 또는 융착에 의해 제2결합부(2332)에 전기적으로 접속될 수 있다.
결합홈(2332a)은 제2결합부(2332)의 상면으로부터 일정 깊이를 갖도록 제공될 수 있다. 일부 예들에서, 결합홈(2332a)의 깊이는 연장부(2324)의 두께와 동일할 수 있다. 제2결합부(2332)의 상면은 연장부(2324)의 상면과 동일 평면 상에 위치할 수 있다. 또한, 제2결합부(2332)의 상면과 연장부(2324)의 상면은 캡 업(131)의 하면과 밀착, 접촉, 연결 또는 결합될 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 조립체
131: 캡 업 132: 벤트 플레이트
1321: 제1플레이트 1322: 중심부
1323: 제1절곡부 1324: 연장부
1325 제2플레이트 1326: 결합부
1327: 제2절곡부 1328: 고정부
133: 캡 다운 134: 절연 가스켓
140: 센터핀

Claims (13)

  1. 원통형 케이스;
    상기 원통형 케이스에 수용되는 전극 조립체; 및
    상기 원통형 케이스를 밀봉하며, 상기 전극 조립체에 전기적으로 연결된 캡 다운, 상기 캡 다운의 상부에 결합된 캡 업, 및 상기 캡 다운과 상기 캡 업 사이에 개재된 벤트 플레이트로 구성된 캡 조립체를 포함하고,
    상기 벤트 플레이트는 제1플레이트, 및 상기 제1플레이트의 외측에 결합된 제2플레이트를 포함하고, 상기 제1플레이트의 강성은 상기 제2플레이트의 강성보다 작은 이차 전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1플레이트의 두께는 상기 제2플레이트의 두께보다 얇은 이차 전지.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트는 동종 재질로 구성된 이차 전지.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트는 이종 재질로 구성된 이차 전지.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1플레이트는
    노치가 제공된 중심부;
    상기 중심부로부터 상부 방향으로 연장된 제1절곡부; 및
    상기 제1절곡부로부터 외측 방향으로 연장된 연장부를 포함하는 이차 전지.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제2플레이트는
    상기 연장부가 안착되는 결합홈이 제공된 결합부;
    상기 결합부로부터 상부 방향으로 연장된 제2절곡부; 및
    상기 제2절곡부로부터 내측 방향으로 연장되어 상기 캡 업의 상면을 덮는 고정부를 포함하는 이차 전지.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 연장부는 상기 캡 업의 하면과 상기 제2플레이트의 상면 사이에 개재된 이차 전지.
  8. 원통형 케이스;
    상기 원통형 케이스에 수용되는 전극 조립체; 및
    상기 원통형 케이스를 밀봉하며, 상기 전극 조립체에 전기적으로 연결된 캡 다운, 상기 캡 다운의 상부에 결합된 캡 업, 및 상기 캡 다운과 상기 캡 업 사이에 개재된 벤트 플레이트로 구성된 캡 조립체를 포함하고,
    상기 벤트 플레이트의 강성은 상기 캡 다운의 강성보다 작은 이차 전지.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 벤트 플레이트의 두께는 상기 캡 다운의 두께보다 얇은 이차 전지.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 벤트 플레이트와 상기 캡 다운은 동종 재질로 구성된 이차 전지.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 벤트 플레이트와 상기 캡 다운은 이종 재질로 구성된 이차 전지.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 벤트 플레이트는
    노치가 제공된 중심부;
    상기 중심부로부터 상부 방향으로 연장된 제1절곡부; 및
    상기 제1절곡부로부터 외측 방향으로 연장된 연장부를 포함하는 이차 전지.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 캡 다운은
    상기 중심부와 접촉하며, 다수의 관통홀이 제공된 제1결합부;
    상기 제1결합부로부터 외측 방향으로 연장되며, 상기 연장부가 안착되는 결합홈이 제공된 제2결합부;
    상기 제2결합부로부터 상부 방향으로 연장된 제2절곡부; 및
    상기 제2절곡부로부터 내측 방향으로 연장되어 상기 캡 업의 상면을 덮는 고정부를 포함하는 이차 전지.
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