KR20240059246A - 이차 전지 - Google Patents

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KR20240059246A
KR20240059246A KR1020220140277A KR20220140277A KR20240059246A KR 20240059246 A KR20240059246 A KR 20240059246A KR 1020220140277 A KR1020220140277 A KR 1020220140277A KR 20220140277 A KR20220140277 A KR 20220140277A KR 20240059246 A KR20240059246 A KR 20240059246A
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김대규
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삼성에스디아이 주식회사
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Abstract

본 발명은 잔존 세정액에 의한 캡 업 또는 안전 벤트의 부식을 방지할 수 있는 이차 전지에 관한 것이다.
일례로, 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 및 상기 케이스의 상부에 결합되며, 캡 업과, 상기 캡 업의 하부에 설치된 안전 벤트와, 상기 안전 벤트의 하부에 설치되며 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결된 캡 다운을 포함하는 캡 조립체;를 포함하고, 상기 안전 벤트는 상기 캡 업과 접촉하는 면에 형성된 배출 통로를 포함하는 이차 전지를 개시한다.

Description

이차 전지{Secondary battery}
본 발명은 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 저용량의 이차 전지는 스마트폰, 피처폰, 노트북 컴퓨터, 디지털 카메라 및 캠코더와 같이 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 대용량의 이차 전지는 하이브리드 자동차, 전기 자동차 등의 모터 구동용 전원 및 전력 저장용 전지 등으로 널리 사용되고 있다. 이러한 리튬 이온 이차 전지는 형태에 있어서 원통형, 각형 및 파우치형의 이차 전지로 분류될 수 있다.
구체적으로, 원통형 리튬 이온 이차 전지는 일반적으로 원기둥 형태의 전극 조립체와, 전극 조립체가 결합되는 원통 형태의 케이스와, 케이스의 내측에 주액되어 리튬 이온의 이동이 가능하도록 하는 전해액과, 케이스의 일측에 결합되어 전해액의 누액을 방지하고, 전극 조립체의 이탈을 방지하는 캡 조립체 등으로 이루어진다.
한편, 이차 전지의 조립 이후에 외부 세정액이 캡 조립체 내부의 틈에 잔존하게 되고, 상기 세정액으로부터 발생된 가스에 의해 캡 조립체의 부식이 발생하게 된다.
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 잔존 세정액에 의한 캡 업 또는 안전 벤트의 부식을 방지할 수 있는 이차 전지를 제공한다.
본 발명에 의한 이차 전지는 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 및 상기 케이스의 상부에 결합되며, 캡 업과, 상기 캡 업의 하부에 설치된 안전 벤트와, 상기 안전 벤트의 하부에 설치되며 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결된 캡 다운을 포함하는 캡 조립체;를 포함하고, 상기 안전 벤트는 상기 캡 업과 접촉하는 면에 형성된 배출 통로를 포함할 수 있다.
상기 안전 벤트는 중앙에 형성되며 상기 캡 업과 이격된 벤트 중심부; 상기 벤트 중심부로부터 외측 방향으로 연장되며 상기 캡 업의 하면에 접촉하는 벤트 접촉부; 및 상기 벤트 접촉부로부터 절곡되어 상기 캡 업의 상부로 연장된 벤트 연장부를 포함할 수 있다.
상기 배출 통로는 상기 벤트 접촉부의 상면에 형성될 수 있다.
상기 배출 통로는 상기 벤트 접촉부 상에서 상기 벤트 중심부와 인접한 부분에 형성될 수 있다.
상기 배출 통로의 깊이는 0.05 ㎜ 이하일 수 있다.
상기 배출 통로는 동심원을 갖는 다수의 환형 통로; 상기 다수의 환형 통로를 연결하고 방사형으로 형성되며, 서로 이격된 다수의 직선 통로; 및 상기 다수의 환형 통로 사이에 개재된 다수의 격벽을 포함할 수 있다.
상기 직선 통로는 상기 벤트 접촉부와 상기 벤트 중심부 사이의 경계면의 일부를 개방할 수 있다.
상기 직선 통로의 깊이는 외측에서 내측으로 갈수록 깊이가 깊어지도록 경사지게 형성될 수 있다.
상기 환형 통로는 제1직경을 갖는 제1환형 통로; 및 상기 제1직경보다 큰 제2직경을 갖는 제2환형 통로를 포함하고, 상기 제1환형 통로의 깊이는 상기 제2환형 통로의 깊이보다 깊을 수 있다.
상기 격벽은 상기 제1환형 통로의 내측에 위치하는 제1격벽; 및 상기 제1환형 통로와 상기 제2환형 통로 사이에 개재된 제2격벽을 포함하고, 상기 제1격벽 및 상기 제2격벽은 상기 직선 통로에 의해 다수개로 분리될 수 있다.
상기 환형 통로는 상기 제2직경보다 큰 제3직경을 갖는 제3환형 통로를 더 포함하고, 상기 제2환형 통로의 깊이는 상기 제3환형 통로의 깊이보다 깊을 수 있다.
상기 격벽은 상기 제2환형 통로와 상기 제3환형 통로 사이에 개재된 제3격벽을 더 포함할 수 있다.
상기 캡 업은 중앙에 상부로 볼록하게 형성된 단자부; 및 상기 단자부의 외주연에 위치하며 상기 안전 벤트가 결합되는 결합부를 포함하고, 상기 배출 통로는 상기 겹합부의 하면과 마주할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 이차 전지는 안전 벤트에 세정액이 배출될 수 있는 배출 통로를 형성함으로써, 잔존 세정액에 의한 캡 업 또는 안전 벤트의 부식을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지에서 캡 조립체를 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2의 캡 조립체의 일부를 확대한 단면도이다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 안전 벤트를 도시한 평면도이다.
도 4b는 도 4a의 A-A선을 도시한 단면도이다.
도 4c는 도 4a의 B-B선을 도시한 단면도이다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 안전 벤트를 도시한 평면도이다.
도 5b는 도 5a의 C-C선을 도시한 단면도이다.
도 5c는 도 5a의 D-D선을 도시한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 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 포함한다. 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 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"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 이용된다. 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 요소는 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "아래"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.
본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
여기서, 명세서 전체를 통하여 유사한 구성 및 동작을 갖는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 또한, 어떤 부분이 다른 부분과 전기적으로 연결(electrically coupled)되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 연결되어 있는 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 단면도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지에서 캡 조립체를 도시한 단면도이다. 도 3은 도 2의 캡 조립체의 일부를 확대한 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는 전극 조립체(110), 케이스(120), 캡 조립체(130) 및 가스켓(190)을 포함할 수 있다.
전극 조립체(110)는 제1전극(111)과 제2전극(112) 및 상기 제1전극(111)과 제2전극(112) 사이에 개재된 세퍼레이터(113)를 포함한다. 전극 조립체(110)는 제1전극(111), 세퍼레이터(113) 및 제2전극(112)의 적층제를 젤리-롤 형태로 권취하여 형성할 수 있다. 여기서, 제1전극(111)은 양극으로서 작용할 수 있으며, 제2전극(112)은 음극으로서 작용할 수 있다. 전극 조립체(110)의 상부에는 제1전극탭(114)이 캡 조립체(130)와 연결되고, 하부에는 제2전극탭(115)이 케이스(120)의 하면판(122)에 연결된다.
제1전극(111)은 알루미늄과 같은 금속 포일로 형성된 제1전극 집전체에 전이금속산화물 등의 제1전극 활물질을 도포함으로써 형성된다. 상기 제1전극(111)에는 제1전극 활물질이 도포되지 않은 제1전극 무지부가 형성되며, 상기 제1전극 무지부에는 제1전극탭(114)이 부착된다. 제1전극탭(114)의 일단은 제1전극(111)에 전기적으로 연결되며, 타단은 전극 조립체(110)의 상부로 돌출되어 캡 조립체(130)와 전기적으로 연결된다.
제2전극(112)은 구리 또는 니켈과 같은 금속 포일로 형성된 제2전극 집전체에 흑연 또는 탄소 등의 제2전극 활물질을 도포함으로써 형성된다. 제2전극(112)에는 제2전극 활물질이 도포되지 않은 제2전극 무지부가 형성되며, 상기 제2전극 무지부에는 제2전극탭(115)이 부착된다. 제2전극탭(115)의 일단은 제2전극(112)에 전기적으로 연결되며, 타단은 전극 조립체(110)의 하부로 돌출되어 케이스(120)의 하면판(122)과 전기적으로 연결된다.
세퍼레이터(113)는 제1전극(111)과 제2전극(112) 사이에 위치되어 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 역할을 한다. 상기 세퍼레이터(113)는 폴리에틸렌이나, 폴리 프로필렌이나, 폴리 에틸렌과 폴리 프로필렌의 복합 필름으로 이루어질 수 있다.
케이스(120)는 상기 전극 조립체(110)가 수용되는 공간이 형성되도록 일정 직경을 갖는 원통체인 측면판(121)과, 측면판(121)의 하부를 밀폐하는 하면판(122)을 포함한다. 케이스(120)의 상단 개구부는 전극 조립체(110)를 삽입한 후에 밀폐하도록 개방되어 있다. 또한, 케이스(120)의 상부에는 전극 조립체(110)의 유동을 방지하기 위한 비딩부(123)가 형성된다. 그리고 케이스(120)의 최상단부에는 캡 조립체(130)와 가스켓(190)을 고정하기 위한 크림핑부(124)가 형성된다. 크림핑부(124)는 내측에 가스켓(190)이 개재되며 캡 조립체(130)를 압박하도록 형성되어, 캡 조립체(130)의 이탈 및 전해액의 누출을 방지하는 역할을 한다.
캡 조립체(130)는 캡 업(140), 안전 벤트(150), 인슐레이터(160) 및 캡 다운(170)을 포함할 수 있다.
캡 업(140)은 원형의 판체로 형성되며, 중앙에 상부로 볼록하게 형성된 단자부(141)와, 상기 단자부(141)의 외주연에 위치한 결합부(142) 및 상기 단자부(141)와 결합부(142)를 연결하는 연결부(143)를 포함한다. 단자부(141)는 결합부(142)에 비해 상부로 돌출되어, 외부 회로와 전기적으로 접속하는 단자 역할을 한다. 단자부(141)는 제1전극탭(114)과 전기적으로 연결되며, 예를 들어, 양극으로 작용할 수 있다. 결합부(142)는 단자부(141)의 외주연에 위치하며, 결합부(142)에는 안전 벤트(150)가 결합된다. 일부 예들에서, 결합부(142)의 두께는 단자부(141)의 두께보다 두껍게 형성될 수 있다. 이에 따라, 결합부(142)는 캡 조립체(130)를 케이스(120)에 결합하기 위해 크림핑부(124)를 형성할 때, 캡 업(140)이 변형되는 것을 방지할 수 있다. 결합부(142)의 상부에는 안전 벤트(150)의 벤트 연장부(153)가 결합된다. 연결부(143)는 단자부(141)와 결합부(142)를 연결하며, 경사지게 형성될 수 있다. 상기 연결부(143)에는 가스 배출공(143a)이 형성된다. 가스 배출공(143a)은 연결부(143)에 다수개가 형성될 수 있으며, 케이스(120) 내부에서 발생되는 가스가 배출될 수 있는 경로를 제공한다. 또한, 가스 배출공(143a)의 일부는 단자부(141) 및 결합부(142)로 연장될 수 있다.
안전 벤트(150)는 캡 업(140)과 대응되는 원형의 판체로 형성되며, 캡 업(140)의 하부에 결합된다. 안전 벤트(150)는 벤트 중심부(151)와, 상기 벤트 중심부(151)의 외측에 위치하며 상기 캡 업(140)의 결합부(142)에 접촉하는 벤트 접촉부(152)와, 상기 벤트 접촉부(152)로부터 절곡되어 상기 캡 업(140)의 상면을 덮도록 연장된 벤트 연장부(153)를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 벤트 연장부(153)의 상부는 캡 업(140)에 용접에 의해 고정될 수 있다. 여기서, 안전 벤트(150)와 캡 업(140)은 레이저 용접, 초음파 용접, 저항 용접 또는 이의 등가방법으로 용접될 수 있다.
벤트 중심부(151)는 안전 벤트(150)의 중앙에 위치하며, 캡 업(140)과 이격되게 형성될 수 있다. 또한, 벤트 중심부(151)의 하면에는 캡 다운(170)이 전기적으로 접속될 수 있다. 벤트 중심부(151)는 안전 벤트(150)의 파단을 안내하는 노치(154)를 포함할 수 있다. 노치(154)는 캡 다운(170)의 가스 배출공(172)과 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 따라서, 노치(154)는 가스 배출공(172)을 통해 배출되는 가스에 의해 파단될 수 있다.
벤트 접촉부(152)는 상기 벤트 중심부(151)로부터 외측방향으로 연장될 수 있다. 또한, 벤트 접촉부(152)는 벤트 중심부(151)로부터 상부 방향으로 연장될 수 있다. 즉, 벤트 접촉부(152)와 벤트 중심부(151) 사이에는 단차가 형성될 수 있다. 벤트 접촉부(152)는 세정액을 배출하는 배출 통로(155)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 이차 전지(100)를 조립한 후에는 세정액으로 세척하는 과정을 포함할 수 있다. 이때, 세정액이 안전 벤트(150)와 캡 업(140) 사이의 틈에 잔존하게 되고, 상기 세정액으로부터 불화수소(HF) 가스가 발생될 수 있다. 이러한 불화수소(HF) 가스에 의해 캡 업(140) 또는 안전 벤트(150)에 부식이 발생하게 된다. 이에, 본 발명의 안전 벤트(140)는 세정액이 배출되는 배출 통로(155)를 포함하여, 잔존 세정액으로부터 발생되는 불화수소(HF) 가스에 의한 캡 업(140) 또는 안전 벤트(150)의 부식을 방지할 수 있다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 안전 벤트를 도시한 평면도이다. 도 4b는 도 4a의 A-A선을 도시한 단면도이고, 도 4c는 도 4a의 B-B선을 도시한 단면도이다. 여기서, 도 4a의 안전 벤트는 배출 통로를 설명하기 위해 벤트 연장부가 삭제된 상태를 도시한 평면도이다.
도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 배출 통로(155)는 벤트 접촉부(152)에서 벤트 중심부(151)와 인접한 부분에 형성될 수 있다. 또한, 배출 통로(155)는 벤트 접촉부(152)의 상면에 형성되어, 캡 업(140)의 결합부(142)와 마주할 수 있다. 예를 들어, 배출 통로(155)는 벤트 접촉부(152)에서 벤트 중심부(151)와 인접한 일부에만 형성될 수 있다. 물론, 배출 통로(155)는 벤트 접촉부(152)의 전체에 형성되는 것도 가능하다. 배출 통로(155)의 깊이(D1)는 약 0.05 ㎜ 이하로 형성될 수 있다. 만약, 배출 통로(155)의 깊이(D1)가 0.05 ㎜ 보다 크면, 역전현상으로 세정액의 유입이 늘어나게 된다. 여기서, 배출 통로(155)의 깊이(D1)는 다수의 통로 중 가장 깊은 깊이를 갖는 통로의 깊이를 의미한다.
배출 통로(155)는 환형 통로(156)와 직선 통로(157)를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 배출 통로(155)는 채널, 트랜치 또는 노치로 지칭되거나, 이를 포함할 수 있다.
도 4a 및 4b를 참조하면, 환형 통로(156)는 다수의 통로를 포함할 수 있다. 환형 통로(156)는 제1환형 통로(1561) 및 상기 제2환형 통로(1562)를 포함할 수 있다. 제1환형 통로(1561)는 제1직경을 갖는 통로일 수 있다. 제2환형 통로(1562)는 상기 제1직경보다 큰 제2직경을 갖는 통로일 수 있다. 제2환형 통로(1562)는 제1환형 통로(1561)의 외측에 위치할 수 있다. 즉, 제1환형 통로(1561)와 제2환형 통로(1562)는 동심원을 이룰 수 있다. 일부 예들에서, 제1환형 통로(1561)의 깊이(D1)는 제2환형 통로(1562)의 깊이(D2)보다 깊을 수 있다.
도 4a 및 도 4c를 참조하면, 직선 통로(157)는 제1환형 통로(1561)와 제2환형 통로(1562)를 연결하며, 방사형으로 형성될 수 있다. 직선 통로(157)는 서로 이격된 다수의 통로를 포함할 수 있다. 도 4a에서는 직선 통로(157)가 8개인 것으로 도시되었으나, 직선 통로(157)는 그 이상 또는 그 이하로 형성되는 것도 가능하다. 직선 통로(157)는 벤트 접촉부(152)의 일단을 개방하도록 형성될 수 있다. 구체적으로, 직선 통로(157)는 벤트 접촉부(152)와 벤트 중심부(151) 사이의 경계면의 일부를 개방하도록 형성될 수 있다. 따라서, 캡 업(140)과 안전 벤트(150) 사이에 잔존하는 세정액은 직선 통로(157)를 따라서 안전 벤트(150)의 벤트 중심부(151)로 배출될 수 있다.
일부 예들에서, 직선 통로(157)는 세정액의 배출을 용이하게 하기 위해, 외측에서 내측으로 갈수록 깊이가 깊어지도록 경사지게 형성될 수 있다. 다시 말해, 직선 통로(157)는 제2환형 통로(1562)에서 제1환형 통로(1561)로 갈수록 깊이가 깊어질 수 있다. 또한, 직선 통로(157)는 벤트 중심부(151)를 향해갈수록 깊이가 깊어질 수 있다.
또한, 배출 통로(155)는 다수의 환형 통로(156) 사이에 위치하는 격벽(158)을 포함할 수 있다. 격벽(158)은 제1환형 통로(1561)의 내측에 위치하는 제1격벽(1581)과, 제1환형 통로(1561)와 제2환형 통로(1562) 사이에 위치하는 제2격벽(1582)을 포함할 수 있다. 제1환형 통로(1561)는 제1격벽(1581)과 제2격벽(1582)에 의해 정의될 수 있다. 또한, 제1격벽(1581)과 제2격벽(1582)은 상기 직선 통로(157)에 의해 다수개로 분리될 수 있다.
상기와 같이, 캡 업(140)과 안전 벤트(150) 사이로 유입된 세정액은 환형 통로(156)에 위치하다가 직선 통로(157)를 통해 안전 벤트(150)의 내측으로 배출될 수 있다. 따라서, 본 발명은 세정액에 따른 캡 업(140) 또는 안전 벤트(150)의 부식을 방지할 수 있다.
벤트 연장부(153)는 상기 벤트 접촉부(152)로부터 상부 방향으로 절곡되고, 캡 업(140)의 결합부(142)의 상면으로 연장될 수 있다. 벤트 연장부(153)는 캡 업(140)의 결합부(142)의 일부를 덮을 수 있다. 벤트 연장부(153)는 결합부(142)와 가스켓(190) 사이에 개재될 수 있다.
인슐레이터(160)는 안전 벤트(150)와 캡 다운(170) 사이에 개재되어, 안전 벤트(150)와 캡 다운(170) 사이를 절연시킨다. 구체적으로, 인슐레이터(160)는 링 형태로 형성되어, 안전 벤트(150)의 벤트 접촉부(152)과 캡 다운(170)의 외주연 사이에 개재된다. 이러한 인슐레이터(160)는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등과 같은 수지재질로 형성될 수 있다.
캡 다운(170)은 원형의 판체로 형성된다. 캡 다운(170)은 상기 안전 벤트(150)의 벤트 중심부(151)와 전기적으로 연결되는 제1영역(171)과, 상기 제1영역(171)으로부터 외측으로 연장된 제2영역(172)을 포함할 수 있다. 제1영역(171)의 두께는 상기 제2영역(172)보다 얇게 형성될 수 있다. 이러한 제1영역(171)은 케이스(120) 내부에서 발생된 가스에 의해 제2영역(172)과 분리될 수 있다. 또한, 제1영역(171)과 제2영역(172) 사이에는 중심홀(173)이 형성될 수 있다. 상기 중심홀(173)은 내부 가스를 배출하는 동시에, 제1영역(171)이 제2영역(172)으로부터 쉽게 분리되도록 할 수 있다. 예를 들어, 상기 중심홀(173)은 제1영역(171)과 제2영역(172) 사이에 서로 이격된 다수의 홀을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 상기 중심홀(173)은 대략 'c'자 형태의 홀일 수 있다. 즉, 상기 중심홀(173)은 제1영역(171)과 제2영역(172)을 완전히 분리시키지 않는다.
제2영역(172)의 하면에는 제1전극탭(114)이 전기적으로 접속될 수 있다. 또한, 제2영역(172)에는 가스 배출공(174)이 형성된다. 상기 가스 배출공(174)은 케이스(120)의 내부에서 과도한 내압 발생시 내부 가스를 배출시키는 역할을 한다. 이때, 가스 배출공(174)을 통해 배출되는 가스에 의해 안전 벤트(150)의 중심부(151)가 상승되고, 캡 다운(170)의 제1영역(171)은 제2영역(172)과 분리됨으로써, 안전 벤트(150)는 캡 다운(170)과 전기적으로 분리될 수 있다. 이어서, 안전 벤트(150)의 노치(154)가 파단됨으로써, 내부 가스가 캡 업(140)의 가스 배출공(143a)을 통해 배출될 수 있다.
가스켓(190)은 케이스(120)의 상단 개구부에 설치된다. 즉, 가스켓(190)은 캡 업(140) 및 안전 벤트(150)의 외주연과, 케이스(120)의 상단 개구부 사이에 밀착되어 조립된다. 가스켓(190)은 안전 벤트(150)의 벤트 접촉부(152)와 벤트 연장부(153) 에 밀착될 수 있다. 가스켓(190)은 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등과 같은 수지재질로 형성될 수 있다. 이러한 가스켓(190)은 케이스(120)와 캡 조립체(130) 사이를 전기적으로 절연시킬 수 있다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 안전 벤트를 도시한 평면도이다. 도 5b는 도 5a의 C-C선을 도시한 단면도이고, 도 5c는 도 5a의 D-D선을 도시한 단면도이다. 여기서, 도 5a의 안전 벤트는 배출 통로를 설명하기 위해 벤트 연장부가 삭제된 상태를 도시한 평면도이다.
도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 배출 통로(255)는 환형 통로(256)와 직선 통로(257)를 포함할 수 있다.
도 5a 및 5b를 참조하면, 환형 통로(256)는 적어도 하나 이상의 통로를 포함할 수 있다. 환형 통로(256)는 제1환형 통로(1561), 상기 제2환형 통로(1562) 및 제3환형 통로(2563)를 포함할 수 있다. 제1환형 통로(1561)는 제1직경을 갖는 통로일 수 있다. 제2환형 통로(1562)는 상기 제1직경보다 큰 제2직경을 갖는 통로일 수 있다. 제3환형 통로는 상기 제2직경보다 큰 제3직경을 갖는 통로일 수 있다. 제3환형 통로(2563)는 제2환형 통로(2563)의 외측에 위치할 수 있다. 즉, 제1환형 통로(1561)와 제2환형 통로(1562) 및 제3환형 통로(2563)는 동심원을 이룰 수 있다. 일부 예들에서, 제2환형 통로(1562)의 깊이는 제3환형 통로(2563)의 깊이보다 깊을 수 있다.
도 5a 및 도 5c를 참조하면, 직선 통로(257)는 제1환형 통로(1561)와 제2환형 통로(1562) 및 제3환형 통로(2563)를 연결하며, 방사형으로 형성될 수 있다. 도 5a에서는 직선 통로(257)가 6개인 것으로 도시되었으나, 직선 통로(257)는 그 이상 또는 그 이하로 형성되는 것도 가능하다. 직선 통로(257)는 벤트 접촉부(152)의 일단을 개방하도록 형성될 수 있다. 구체적으로, 직선 통로(257)는 벤트 접촉부(152)와 벤트 중심부(151) 사이의 경계면의 일부를 개방하도록 형성될 수 있다. 따라서, 캡 업(140)과 안전 벤트(150) 사이에 잔존하는 세정액은 직선 통로(257)를 따라서 안전 벤트(150)의 벤트 중심부(151)로 배출될 수 있다. 일부 예들에서, 직선 통로(257)는 세정액의 배출을 용이하게 하기 위해, 외측에서 내측으로 갈수록 깊이가 깊어지도록 경사지게 형성될 수 있다.
또한, 배출 통로(255)는 다수의 환형 통로(256) 사이에 위치하는 격벽(258)을 포함할 수 있다. 격벽(258)은 제1환형 통로(1561)의 내측에 위치하는 제1격벽(1581)과, 제1환형 통로(1561)와 제2환형 통로(1562) 사이에 위치하는 제2격벽(1582) 및 제2환형 통로(1562)와 제3환형 통로(2563) 사이에 위치하는 제3격벽(2583)을 포함할 수 있다. 제2환형 통로(1562)는 제2격벽(1582)과 제3격벽(2583)에 의해 정의될 수 있다. 또한, 제1격벽(1581)과 제2격벽(1582) 및 제3격벽(2583)은 상기 직선 통로(257)에 의해 다수개로 분리될 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: 전극 조립체
120: 케이스 130: 캡 조립체
140: 캡 업 150: 안전 벤트
151: 벤트 중심부 152: 벤트 접촉부
153: 벤트 연장부 154: 노치
155: 배출 통로 156: 환형 통로
157: 직선 통로 158: 격벽
160: 인슐레이터 170: 캡 다운
190: 가스켓

Claims (13)

  1. 전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 및
    상기 케이스의 상부에 결합되며, 캡 업과, 상기 캡 업의 하부에 설치된 안전 벤트와, 상기 안전 벤트의 하부에 설치되며 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결된 캡 다운을 포함하는 캡 조립체;를 포함하고,
    상기 안전 벤트는 상기 캡 업과 접촉하는 면에 형성된 배출 통로를 포함하는 이차 전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 안전 벤트는
    중앙에 형성되며 상기 캡 업과 이격된 벤트 중심부;
    상기 벤트 중심부로부터 외측 방향으로 연장되며 상기 캡 업의 하면에 접촉하는 벤트 접촉부; 및
    상기 벤트 접촉부로부터 절곡되어 상기 캡 업의 상부로 연장된 벤트 연장부를 포함하는 이차 전지.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 배출 통로는 상기 벤트 접촉부의 상면에 형성된 이차 전지.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 배출 통로는 상기 벤트 접촉부 상에서 상기 벤트 중심부와 인접한 부분에 형성된 이차 전지.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 배출 통로의 깊이는 0.05 ㎜ 이하인 이차 전지.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 배출 통로는
    동심원을 갖는 다수의 환형 통로;
    상기 다수의 환형 통로를 연결하고 방사형으로 형성되며, 서로 이격된 다수의 직선 통로; 및
    상기 다수의 환형 통로 사이에 개재된 다수의 격벽을 포함하는 이차 전지.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 직선 통로는 상기 벤트 접촉부와 상기 벤트 중심부 사이의 경계면의 일부를 개방하는 이차 전지.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 직선 통로의 깊이는 외측에서 내측으로 갈수록 깊이가 깊어지도록 경사지게 형성된 이차 전지.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 환형 통로는
    제1직경을 갖는 제1환형 통로; 및
    상기 제1직경보다 큰 제2직경을 갖는 제2환형 통로를 포함하고,
    상기 제1환형 통로의 깊이는 상기 제2환형 통로의 깊이보다 깊은 이차 전지.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 격벽은
    상기 제1환형 통로의 내측에 위치하는 제1격벽; 및
    상기 제1환형 통로와 상기 제2환형 통로 사이에 개재된 제2격벽을 포함하고,
    상기 제1격벽 및 상기 제2격벽은 상기 직선 통로에 의해 다수개로 분리된 이차 전지.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 환형 통로는 상기 제2직경보다 큰 제3직경을 갖는 제3환형 통로를 더 포함하고,
    상기 제2환형 통로의 깊이는 상기 제3환형 통로의 깊이보다 깊은 이차 전지.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 격벽은 상기 제2환형 통로와 상기 제3환형 통로 사이에 개재된 제3격벽을 더 포함하는 이차 전지.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 캡 업은
    중앙에 상부로 볼록하게 형성된 단자부; 및
    상기 단자부의 외주연에 위치하며 상기 안전 벤트가 결합되는 결합부를 포함하고,
    상기 배출 통로는 상기 겹합부의 하면과 마주하는 이차 전지.
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