KR20240051877A - 버튼형 이차전지 - Google Patents

버튼형 이차전지 Download PDF

Info

Publication number
KR20240051877A
KR20240051877A KR1020230136877A KR20230136877A KR20240051877A KR 20240051877 A KR20240051877 A KR 20240051877A KR 1020230136877 A KR1020230136877 A KR 1020230136877A KR 20230136877 A KR20230136877 A KR 20230136877A KR 20240051877 A KR20240051877 A KR 20240051877A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
button
secondary battery
type secondary
opening
base plate
Prior art date
Application number
KR1020230136877A
Other languages
English (en)
Inventor
조민수
김병습
김진수
채상학
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
Publication of KR20240051877A publication Critical patent/KR20240051877A/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
    • H01M50/10—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
    • H01M50/183—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
    • H01M50/10—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
    • H01M50/102—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/109—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by their shape or physical structure of button or coin shape
    • 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
    • H01M50/153—Lids or covers characterised by their shape for button or coin cells
    • 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
    • H01M50/169—Lids or covers characterised by the methods of assembling casings with lids by welding, brazing or soldering
    • 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
    • H01M50/183—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
    • 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
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/552—Terminals characterised by their shape
    • H01M50/559—Terminals adapted for cells having curved cross-section, e.g. round, elliptic or button cells
    • 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
    • H01M50/60—Arrangements or processes for filling or topping-up with liquids; Arrangements or processes for draining liquids from casings
    • H01M50/609—Arrangements or processes for filling with liquid, e.g. electrolytes
    • H01M50/627—Filling ports
    • 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 발명은 버튼형 이차전지에 관한 것으로서, 버튼형 이차전지 내 전극조립체가 전해액에 함침된 상태로 보관되는 경우에 전압 강하 및 전해액의 부반응(예를 들어, 자기방전 또는 전극 계면에서의 저항 증가)에 의해 전지의 성능 및 수명이 저하되는 등의 문제점들을 해소할 수 있고, 또한, 버튼형 이차전지에서 내부 가스 발생으로 인해 비정상적인 내압 증가 발생 시 원할한 벤트가 이루어 질 수 있도록 하는 버튼형 이차전지에 관한 것이다.
본 발명에 따른 버튼형 이차전지는, 지름의 길이가 높이보다 큰 버튼형 이차전지에 관한 것으로서, 양극, 분리막, 음극을 포함하는 전극조립체, 전극조립체가 삽입되는 캔바디, 및 캔바디의 상측을 덮으며 캔바디에 결합되는 탑캡부를 포함하고, 탑캡부의 적어도 일부에 개구부가 형성되어 있으며, 개구부에는 밀봉부재가 압입되어 외부로부터 밀폐되어 있다.

Description

버튼형 이차전지{BUTTON TYPE SECONDARY BATTERY}
본 발명은 버튼형 이차전지에 관한 것으로서, 버튼형 이차전지 내 전극조립체가 전해액에 함침된 상태로 보관되는 경우에 전압 강하 및 전해액의 부반응(예를 들어, 자기방전 또는 전극 계면에서의 저항 증가)에 의해 전지의 성능 및 수명이 저하되는 등의 문제점들을 해소할 수 있고, 또한, 버튼형 이차전지에서 내부 가스 발생으로 인해 비정상적인 내압 증가 발생 시 원할한 벤트가 이루어 질 수 있도록 하는 버튼형 이차전지에 관한 것이다.
근래에는 화석 연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경 오염의 관심이 증폭되며, 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래 생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있다. 이에 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 전력 생산 기술들에 대한 연구가 지속되고 있으며, 이렇게 생산된 전기 에너지를 더욱 효율적으로 사용하기 위한 전지 등의 전력 저장 장치 또한 지대한 관심이 이어지고 있다.
더욱이, 전지를 사용하는 전자 모바일 기기와 전기 자동차에 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.
특히, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차 전지에 대한 수요가 높다.
이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지 등으로 분류될 수 있다. 그리고 최근에는 웨어러블 기기가 점점 소형화 되어가는 추세에 맞추어서 버튼형 이차전지 등의 소형 전지 개발의 중요성이 부각되고 있다.
버튼형 이차전지는, 케이스 내부에 전극조립체를 수납하고, 전해액을 주입한 후, 활성화 공정을 거치게 되는데, 버튼형 이차전지는 사용되기 전까지 전극조립체가 전해액에 함침된 상태로 보관된다.
그러나, 버튼형 이차전지의 전극조립체가 전해액에 함침된 상태로 장기간 보관되는 경우, 자기방전이 일어날 수 있고, 전해액의 분해 또는 전해액과 전극 사이의 반응으로부터 발생하는 가스로 인해 양극 및 음극 활물질 계면에서의 저항이 증가하게 되는 바, 이로 인해 전지의 수명 성능이 현저히 저하되는 문제가 발생한다.
이러한 문제를 해결하고자, 전해액이나 전극에 첨가제를 부가하는 방법이 있으나, 이러한 첨가제에는 전극에 부동막을 형성하는 물질, 온도 상승 시 부피 팽창이 이루어지면서 전극의 저항을 증가시키는 물질 등이 포함되어 있으므로, 부동막 형성 시 발생하는 부산물로 인해 전지의 성능이 저하되거나, 전지 내부에서 많은 부피를 차지하게 되어 전지의 용량을 감소시키는 문제점이 존재한다.
따라서, 별도의 첨가제를 부가하지 않고, 버튼형 이차전지가 사용대기 상태로 보관되는 동안에 전지의 용량 저하 및 전해액의 부반응을 감소시켜 버튼형 이차전지의 수명을 개선시킬 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
또한, 버튼형 이차전지는 소형 전지로서 크기가 매우 작게 만들어지는 것이 특징이기 때문에 내부 가스를 배출하는 벤트(vent)구조가 특별히 만들어져 있지 않은 경우가 일반적이었다. 따라서 버튼형 이차전지에서 내부 가스 발생으로 인해 비정상적인 내압 증가 발생 시 이를 원활히 해소 할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높아지고 있다.
본 발명은 위와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 버튼형 이차전지 내 전극조립체가 전해액에 함침된 상태로 보관되는 경우에 전압 강하 및 전해액의 부반응(예를 들어, 자기방전 또는 전극 계면에서의 저항 증가)에 의해 전지의 성능 및 수명이 저하되는 등의 문제점들을 해소하고, 또한, 버튼형 이차전지에서 내부 가스 발생으로 인해 비정상적인 내압 증가 발생 시 원할한 벤트가 이루어 질 수 있도록 하는 버튼형 이차전지를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 버튼형 이차전지는, 지름의 길이가 높이보다 큰 버튼형 이차전지에 관한 것으로서, 양극, 분리막, 음극을 포함하는 전극조립체, 전극조립체가 삽입되는 캔바디, 및 캔바디의 상측을 덮으며 캔바디에 결합되는 탑캡부를 포함하고, 탑캡부의 적어도 일부에 개구부가 형성되어 있으며, 개구부에는 밀봉부재가 압입되어 외부로부터 밀폐되어 있다.
개구부는 사용자가 전해액 주입핀을 통해 전해액을 주입하는 통로가 되며, 밀봉부재는 전해액 주입핀이 관통되는 부재일 수 있다.
밀봉부재는 고무 또는 실리콘 수지를 포함하여 이루어질 수 있다.
밀봉부재는, 관통된 전해액 주입핀이 발출되었을 때, 캔바디 내부에 주입된 전해액이 외부로 토출되지 않을 정도의 압입 강도로 개구부에 압입되어 있을 수 있다.
밀봉부재는, 캔바디의 내부 압력이 소정의 압력 이상이 되었을 때, 개구부로부터 이탈될 수 있다.
밀봉부재가 개구부로부터 이탈되었을 때, 개구부는 캔바디의 내부 가스가 외부로 배출되는 통로가 될 수 있다.
탑캡부는, 내측에 관통홀이 형성되고, 캔바디의 상단 개구를 덮으며 캔바디에 결합되는 베이스 플레이트, 베이스 플레이트의 관통홀에 적어도 일부가 삽입되며 관통홀을 덮는 전극 단자, 및 전극 단자와 베이스 플레이트 사이를 절연하기 위한 절연 가스켓을 포함하고, 개구부는 베이스 플레이트에 형성될 수 있다.
개구부는 베이스 플레이트의 둘레부에 형성될 수 있다.
개구부는 원호 형태로 형성될 수 있다.
개구부는 네모, 세모, 별 모양, 또는 +, - 모양으로 형성될 수 있다.
개구부는 탑캡부의 중심을 기준으로 측정한 중심각이 10도 ~ 90도 사이로 형성될 수 있다.
베이스 플레이트의 테두리와 캔바디의 개구는 레이저 용접에 의하여 결합되고, 전극 단자는 양극을 형성하고, 캔바디 및 베이스 플레이트는 음극을 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 버튼형 이차전지는 버튼형 이차전지 내 전극조립체가 전해액에 함침된 상태로 보관되는 경우에 전압 강하 및 전해액의 부반응(예를 들어, 자기방전 또는 전극 계면에서의 저항 증가)에 의해 전지의 성능 및 수명이 저하되는 등의 문제점들을 해소할 수 있고, 또한, 버튼형 이차전지에서 내부 가스 발생으로 인해 비정상적인 내압 증가 발생 시 원할한 벤트가 이루어 질 수 있도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 버튼형 이차전지를 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A'에 따른 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 2에 따른 버튼형 이차전지를 도시하는 단면도이다.
이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분 또는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하였으며, 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서는, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호를 붙이도록 한다
또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
실시예 1
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 버튼형 이차전지를 도시하는 사시도이다. 도 2는 도 1의 A-A'에 따른 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 버튼형 이차전지(100)는 지름의 길이가 높이보다 큰 버튼형 이차전지(100)일 수 있다. 그리고 본 발명의 실시예 1에 따른 버튼형 이차전지(100)는 전극조립체(110), 캔바디(120), 탑캡부(300)를 포함할 수 있다. 여기서 탑캡부(300)는 캔바디(120)의 상측을 덮으며 캔바디(120)에 결합되는 구성일 수 있다. 특히 캔바디(120)의 상측 개구를 덮는 구성일 수 있다. 탑캡부(300)는 구체적으로 베이스 플레이트(130), 전극 단자(140), 절연 가스켓(150)를 포함할 수 있다. 또한, 탑캡부(300)는 더 구체적으로, 베이스 플레이트(130)의 하부 절연을 목적으로 추가적으로 한 절연 시트(160)를 더 포함할 수 있다.
먼저, 도 2를 참조하면, 전극조립체(110)는 양극, 분리막, 음극이 교대로 배치되어 형성될 수 있다. 전극조립체(110)는 전극과 분리막이 교대로 배치되어 권취된 형태를 가지는 젤리롤형 전극조립체(110)일 수 있다. 이러한 전극조립체(110)는 한 개 이상의 양극, 한 개 이상의 음극, 한 개 이상의 분리막이 서로 권취된 전극 권회체일 수 있다.
캔바디(120)는 전극조립체(110)가 삽입되는 구성일 수 있다. 캔바디(120)는 내부 공간이 형성되어 있고, 이 내부공간에 전극조립체(110)가 수직으로 삽입될 수 있다. 수직으로 삽입된다는 것은 전극조립체의 권취 축이 캔바디(120)의 바닥부와 수직을 이루도록 전극조립체(110)가 삽입된다는 것을 의미할 수 있다. 캔바디(120)는 위쪽에 개구를 가질 수 있다. 즉 위쪽이 열려 있고 바닥부와 측벽부를 포함하는 구성일 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 실시예 1에 따른 버튼형 이차전지 탑캡부(300)의 구체적 구성 중 하나인 베이스 플레이트(130)는 캔바디(120)의 상단 개구(121)를 덮으며 캔바디(120)에 결합될 수 있다. 이 결합은 용접에 의한 결합일 수 있다. 구체적으로, 베이스 플레이트의 테두리와 캔바디의 개구(121)는 레이저 용접에 의하여 결합될 수 있다. 이렇게 용접에 의하여 베이스 플레이트의 테두리와 캔바디의 개구(121)가 용접되는 부분이 용접부(170)일 수 있다.
그리고 이 레이저 용접의 형태는 용접 핀 홀(pin hole) 방지에 유리한 심용접(seam welding)일 수 있다. 그리고 베이스 플레이트(130)에는 내측 중앙에 관통홀(131)이 형성될 수 있다. 여기서, 베이스 플레이트는 금속 소재로 마련되고, 이 금속 소재는 SUS, 니켈 도금된 탄소강, Al 중 선택된 어느 하나 이상일 수 있다.
전극 단자(140)는 베이스 플레이트(130)의 내측에 형성된 관통홀(131)에 결합되는 단자일 수 있다. 전극 단자(140)는 양극을 형성하는 양극 단자일 수 있다. 이는 전극조립체(110)의 양극이 전극 단자(140)에 연결됨에 따른 결과일 수 있다. 도 2에서 전극에서부터 연장되는 전극 탭(180)이 전극 단자(140)의 하면에 연결되고 있는 모습이 도시되고 있다. 이 연결은 용접에 의한 연결일 수 있다.
전극 단자(140)가 양극을 형성하는 경우, 캔바디(120) 및 베이스 플레이트(130)는 음극을 형성할 수 있다. 전극조립체(110)의 음극이 캔바디(120)에 연결되어 캔바디(120)가 음극을 띄게 되는데 베이스 플레이트(130)는 캔바디(120)에 용접 됨에 따라 캔바디(120)와 동일한 음극을 띌 수 있다. 음극 탭은 캔바디(120)의 바닥면에 연결될 수 있다.
전극 단자(140)는 베이스 플레이트(130)의 내측에 형성된 관통홀(131)에 적어도 일부가 삽입되며 관통홀(131)을 덮는 구성일 수 있다. 전극 단자(140)는 금속 소재로 마련되고, 이 금속 소재는 SUS, 니켈 도금된 탄소강, Al 중 선택된 어느 하나 이상일 수 있다. 전극 단자(140)는 전극 탭(180)을 통해 전극조립체(110)의 전극(111)과 연결되는 구성으로, 전지가 외부 기기와 연결되는 단자를 형성하는 부분일 수 있다.
절연 가스켓(150)는 전극 단자(140)와 베이스 플레이트(130)를 절연하기 위한 구성일 수 있다. 즉, 전극 단자(140)와 베이스 플레이트(130) 사이에 쇼트가 일어나는 것을 방지하는 구성일 수 있다. 전극 단자(140)가 양극을 형성하는 경우, 음극인 캔바디(120)의 몸체에 결합되어 있는 베이스 플레이트(130)는 음극을 띄고, 전극 단자(140)는 양극을 띄므로, 이 전극 단자(140)와 베이스 플레이트(130) 둘 사이를 절연하는 구조물이 필요한데, 이 구조물이 절연 가스켓(150)일 수 있다.
그리고, 전극 단자(140), 절연 가스켓(150), 및 베이스 플레이트(130)는 열융착으로 접합되어 있을 수 있다. 열융착은 열과 압력을 가해서 서로 접착시키는 형태일 수 있다.
추가적으로 탑캡부(300)는 절연 시트(160)를 더 포함할 수 있다. 절연 시트(160)는 베이스 플레이트(130)의 하면 상에 위치되고, 베이스 플레이트(130)의 하면을 절연하는 구성일 수 있다. 절연 시트(160)는 베이스 플레이트(130)와 전극 탭(180) 사이를 절연할 수 있다. 또한 절연 시트(160)는 베이스 플레이트(130)와 전극조립체(110) 사이를 절연할 수도 있다.
그리고 절연 시트(160)는 베이스 플레이트(130)의 하면에 부착되어 있을 수 있다. 이렇게 부착되어 있는 경우 절연 시트(160)가 움직이지 않고 안정적으로 위치되어 있을 수 있다.
더 구체적으로, 본 발명의 실시예 1에 따른 버튼형 이차전지(100)에서, 전극 단자(140)는 관통홀(131)에 삽입되는 삽입부(141), 및 삽입부(141)의 상단에서 외측으로 연장하되 플레이트(plate)의 형태를 가지며 연장하는 단자 플레이트부(142)를 포함할 수 있다.
이때, 삽입부(141)는 전극조립체(110)에 가까워지는 방향으로 내려갈수록 횡단면의 지름이 줄어드는 형태일 수 있다. 절연 시트(160)에는 내측에 삽입홀(161)이 형성되어 있을 수 있다. 이 경우, 삽입부(141)의 하단부가 절연 시트(160)의 삽입홀(161)에 삽입되어 있는 형태일 수 있다. 이와 같은 구조를 가질 경우, 삽입부(141)의 하단부가 절연 시트(160)에 닿지 않을 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시예 1에 따른 버튼형 이차전지(100)는 전극조립체(110)의 전극(111)에서 연장되는 전극 탭(180)을 포함할 수 있다. 전극 탭(180)은 전극조립체(110)의 전극(111)에서 연장되어 전극 단자(140)에 접촉하고 있을 수 있다. 전극 탭(180)은 양극 탭일 수 있다. 이 경우 전극 탭(180)은 전극조립체(110)의 양극에서 연장하여 전극 단자(140)에 접촉되어 있을 수 있다.
본 발명의 실시예 1에 따른 버튼형 이차전지(100)에서, 탑캡부(300)의 적어도 일부에 개구부(133)가 형성되어 있다. 그리고 개구부(133)에는 밀봉부재(190)가 압입되어 외부로부터 밀폐되어 있다.
구체적으로, 도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 버튼형 이차전지(100)에서, 개구부(133)는 탑캡부(300)에 포함되는 구성 중에서 베이스 플레이트(130)에 형성될 수 있다. 그리고, 베이스 플레이트(130)의 외곽에 위치되는 베이스 플레이트의 둘레부(132)에 형성될 수 있다. 전극 단자(140) 쪽에는 전극 단자의 삽입부(141) 등 두꺼운 부분이 있고, 전극 단자(140)와 베이스 플레이트(130)가 겹쳐지는 부분은 두 개의 구성이 겹지고 가스켓이 개재되어 상대적으로 두껍게 형성되는 부분이므로, 상대적으로 얇은 베이스 플레이트의 둘레부(132) 부분에 개구부(133)를 형성하는 것이 효율적일 수 있다.
베이스 플레이트의 둘레부(132)에서 개구부(133)는 원호 형태로 형성될 수 있다. 이 원호 형태는 원의 일부의 형태를 의미할 수 있다. 도 1을 참조하면, 개구부(133)가 원호 형태일 때, 개구부(133)는 탑캡부(300)의 중심(O)을 기준으로 측정한 중심각(θ)이 10도 ~ 90도 사이로 형성될 수 있다. 개구부(133)는 이차전지를 사용하는 사용자가 전해액 주입핀을 통해 전해액을 주입하는 통로가 되는 구성일 수 있다. 이 경우 사용자는 전해액 주입을 위한 충분한 영역(충분한 각도)을 확보할 수 있으므로 주입의 편의성이 극대화 될 수 있다.
또한, 개구부(133)는 네모, 세모, 별 모양, 또는 +, - 모양으로 형성될 수 있다. 이는 도 1을 참조하면, 버튼형 이차전지(100)를 위에서 아래로 내려다 본 평면도 기준으로 개구부(133)가 보이는 모습이 네모, 세모, 별 모양, 또는 +, - 모양으로 보이는 것을 의미할 수 있다. 이러한 다양한 형상을 통해 주액의 편의성을 도모할 수 있다.
밀봉부재(190)는 버튼형 이차전지(100) 내로 전해액을 주입하기 위한 도구인 전해액 주입핀이 관통되는 부재일 수 있다. 구체적으로 밀봉부재(190)는 고무 또는 실리콘 수지를 포함하여 이루어질 수 있다. 그리고, 이러한 밀봉부재(190)는, 관통된 전해액 주입핀이 발출되었을 때, 캔바디(120) 내부에 주입된 전해액이 외부로 토출되지 않을 정도의 압입 강도로 개구부(133)에 압입되어 있을 수 있다. 밀봉부재(190)의 압입 강도는 전해액 주입핀이 관통될 정도로는 약하게 형성되어야 하며, 동시에 전해액 주입핀이 발출되었을 때 전해액이 외부로 토출되지 않을 정도로는 강하게 형성되어야 할 수 있다. 따라서, 밀봉부재(190)의 압입 강도는 이 두 값이 만족되는 압입 강도로 형성될 수 있다.
이상 검토한 본 발명의 실시예 1 따른 버튼형 이차전지(100)는, 제작 과정에서 버튼형 이차전지 캔바디(120) 내부에 전해액을 주입하지 않고, 판매 후 사용자가 원하는 시점에 전해액을 주입할 수 있도록 개구부(133) 및 밀봉부재(190)를 형성함으로써, 전극조립체(110)가 전해액에 함침된 상태로 보관되는 경우에 발생되는 전해액의 부반응(예를 들어, 자기방전 또는 전극 계면에서의 저항 증가) 및 그에 의해 전지의 성능 및 수명이 저하되는 문제점을 해소할 수 있다.
실시예 2
도 3은 본 발명의 실시예 2에 따른 버튼형 이차전지를 도시하는 단면도이다.
본 발명의 실시예 2는, 탑캡부(300)에 형성된 개구부(133)가 버튼형 이차전지 내부 가스가 배출되는 통로로 활용될 수 있다는 점에서 실시예 1과 차이가 있다.
실시예 1과 공통된 내용은 가급적 생략하고 차이점 중심으로 실시예 2에 대해서 설명하기로 한다. 즉, 실시예 2에서 설명하지 않은 내용이 필요한 경우 실시예 1의 내용을 통해 보완될 수 있음은 자명하다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예 2에 따른 버튼형 이차전지(200)에서, 밀봉부재(190)는, 캔바디(120)의 내부 압력이 소정의 압력 이상이 되었을 때, 개구부(133)로부터 이탈되는 구성일 수 있다. 이 경우 개구부(133)는 실시예 1과 마찬가지로 중심각(θ)이 10도 ~ 90도 사이로 형성될 수 있다.
이차전지 사용시 비 정상적인 상황 등에서 캔바디(120) 내부에서는 과도한 가스가 발생할 수 있는데, 이 가스는 버튼형 이차전지(200) 내부 압력을 높이는 결과를 가져오며 그에 따라 버튼형 이차전지(200)가 폭발하는 사고가 발생할 수도 있다.
본 발명의 실시예 2에 따른 버튼형 이차전지(200)에서는, 버튼형 이차전지(200) 내부 압력이 소정의 값 이상으로 올라가 이상 상황이 발생했을 때 밀봉부재(190)가 베이스 플레이트(130)의 개구부(133)로부터 이탈될 수 있다. 그리고 밀봉부재(190)가 개구부(133)에서 이탈되면 개구부(133)로 내부 가스가 빠르게 빠져나올 수 있다.
밀봉부재(190)가 개구부(133)로부터 이탈되었을 때, 개구부(133)는 캔바디(120)의 내부 가스가 외부로 배출되는 통로가 될 수 있다. 도 2에서는, 밀봉부재(190)가 베이스 플레이트(130)로부터 이탈된 뒤, 캔바디(120)의 내부 가스가 개구부(133)를 통해서 외부로 빠져 나오는 모습이 도시되고 있다(외부로 빠져 나오는 가스는 화살표 G참조).
종래 버튼형 이차전지(200)는 소형 전지로서 크기가 매우 작게 만들어지는 것이 특징이기 때문에 내부 가스를 배출하는 벤트(vent)구조가 특별하게 만들어져 있지 않은 경우가 일반적이었다. 본 발명의 실시예 2에 따른 버튼형 이차전지(200)는 이러한 문제를 개선하여 이차전지에서 내부 가스 발생으로 인해 비정상적인 내압 증가 발생 시 이를 원활히 해소 할 수 있다. 특히 개구부(133)의 중심각(θ)이 10도 ~ 90도 사이로 형성되어 가스 배출을 더욱 원활하게 만들 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 실시가 가능하다.
100: 버튼형 이차전지
110: 전극조립체
111: 전극
112: 분리막
120: 캔바디
121: 캔바디의 개구
130: 베이스 플레이트
131: 관통홀
132: 베이스 플레이트의 둘레부
133: 개구부
140: 전극 단자
141: 삽입부
142: 단자 플레이트부
150: 절연 가스켓
160: 절연 시트
161: 삽입홀
170: 용접부
180: 전극 탭
190: 밀봉부재
300: 탑캡부
θ: 개구부의 중심각

Claims (12)

  1. 지름의 길이가 높이보다 큰 버튼형 이차전지에 있어서,
    양극, 분리막, 음극을 포함하는 전극조립체;
    상기 전극조립체가 삽입되는 캔바디; 및
    상기 캔바디의 상측을 덮으며 상기 캔바디에 결합되는 탑캡부를 포함하고,
    상기 탑캡부의 적어도 일부에 개구부가 형성되어 있으며,
    상기 개구부에는 밀봉부재가 압입되어 외부로부터 밀폐되어 있는 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 개구부는 사용자가 전해액 주입핀을 통해 전해액을 주입하는 통로가 되며,
    상기 밀봉부재는 상기 전해액 주입핀이 관통되는 부재인 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 밀봉부재는 고무 또는 실리콘 수지를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 밀봉부재는, 관통된 상기 전해액 주입핀이 발출되었을 때, 상기 캔바디 내부에 주입된 전해액이 외부로 토출되지 않을 정도의 압입 강도로 상기 개구부에 압입되어 있는 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 밀봉부재는,
    상기 캔바디의 내부 압력이 소정의 압력 이상이 되었을 때,
    상기 개구부로부터 이탈되는 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 밀봉부재가 상기 개구부로부터 이탈되었을 때,
    상기 개구부는 상기 캔바디의 내부 가스가 외부로 배출되는 통로가 되는 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 탑캡부는,
    내측에 관통홀이 형성되고, 상기 캔바디의 상단 개구를 덮으며 상기 캔바디에 결합되는 베이스 플레이트;
    상기 베이스 플레이트의 상기 관통홀에 적어도 일부가 삽입되며 상기 관통홀을 덮는 전극 단자; 및
    상기 전극 단자와 상기 베이스 플레이트 사이를 절연하기 위한 절연 가스켓을 포함하고,
    상기 개구부는 상기 베이스 플레이트에 형성되는 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 개구부는 상기 베이스 플레이트의 둘레부에 형성되는 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 개구부는 원호 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 개구부는 상기 탑캡부의 중심을 기준으로 측정한 중심각이 10도 ~ 90도 사이로 형성되는 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 개구부는 네모, 세모, 별 모양, 또는 +, - 모양으로 형성되는 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
  12. 청구항 7에 있어서,
    상기 베이스 플레이트의 테두리와 상기 캔바디의 개구는 레이저 용접에 의하여 결합되고,
    상기 전극 단자는 양극을 형성하고,
    상기 캔바디 및 상기 베이스 플레이트는 음극을 형성하는 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
KR1020230136877A 2022-10-13 2023-10-13 버튼형 이차전지 KR20240051877A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20220131855 2022-10-13
KR1020220131855 2022-10-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240051877A true KR20240051877A (ko) 2024-04-22

Family

ID=90881452

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020230136877A KR20240051877A (ko) 2022-10-13 2023-10-13 버튼형 이차전지

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20240051877A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101254886B1 (ko) 이차 전지
KR101274806B1 (ko) 이차 전지
KR101116449B1 (ko) 이차 전지
US8753765B2 (en) Secondary battery
US9136524B2 (en) Secondary battery
KR102201306B1 (ko) 이차 전지
US8927123B2 (en) Cap assembly of cylindrical rechargeable battery and cylindrical rechargeable battery
KR20060027276A (ko) 이차 전지
KR20080050642A (ko) 용량이 증가된 원통형 전지
KR100658614B1 (ko) 이차 전지
US9209436B2 (en) Secondary battery
US20220320676A1 (en) Secondary battery
KR101222306B1 (ko) 이차 전지
KR20080016047A (ko) 이차 전지
KR100496302B1 (ko) 안전벤트를 가지는 각형 리튬 이차 전지
KR100467702B1 (ko) 각형 리튬이차 전지
KR101264461B1 (ko) 캡조립체와 이를 이용하는 이차 전지 및 캡조립체 조립방법
KR100760786B1 (ko) 이차 전지 및 이를 이용한 제조 방법
KR20240051877A (ko) 버튼형 이차전지
KR101854216B1 (ko) 이차 전지
KR102502554B1 (ko) 이차 전지
KR100601542B1 (ko) 원통형 리튬 이온 이차 전지
KR100686811B1 (ko) 원통형 리튬 이차 전지
KR100579409B1 (ko) 이차전지
KR20180119375A (ko) 이차 전지