WO2020226286A1 - 전지케이스의 부식을 방지하는 원통형 전지용 가스켓 및 이를 포함하는 원통형 전지 - Google Patents

전지케이스의 부식을 방지하는 원통형 전지용 가스켓 및 이를 포함하는 원통형 전지 Download PDF

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battery
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Definitions

  • the present invention relates to a cylindrical battery gasket that prevents corrosion of a battery case and a cylindrical battery including the same, specifically, for a cylindrical battery that prevents corrosion of the battery case by having a structure surrounding the upper portion of the cylindrical battery case from which the rust prevention layer is removed. It relates to a gasket and a cylindrical battery including the same.
  • lithium secondary batteries having high energy density and high operating voltage and excellent lifespan characteristics are widely used.
  • the lithium secondary battery includes a cylindrical secondary battery and a prismatic secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a cylindrical or rectangular metal can, and a pouch-type secondary battery in which the electrode assembly is embedded in a pouch-shaped case of an aluminum laminate sheet. It is classified as a battery.
  • the cylindrical secondary battery has the advantage of being relatively large in capacity and structurally stable.
  • Cylindrical secondary batteries use a steel plate made of iron (Fe) coated with nickel, etc. as a battery case to prevent corrosion. After a forming process such as deep drawing, the cylindrical battery case is cut out of the steel plate as the base material. It's rough.
  • the cut surface of the battery case is a portion where the nickel coating layer is not formed, the cross section of the iron material is exposed. Since the cutting surface is still exposed even after the crimping process, rust or corrosion occurs.
  • Patent Document 1 relates to a secondary battery including an electrode assembly, a battery can for accommodating the electrode assembly without a beading portion, and a cap assembly coupled to an open end of the battery can.
  • the patent document 1 uses a cap cover having a structure surrounding the upper edge of the cap assembly and the upper portion of the battery can, and the exposure of the battery case can be prevented by using the cap cover, but in order to fix the cap cover
  • the structure of the upper part of the battery case is used.
  • Patent Document 2 relates to a cylindrical battery to which a vaporizable rust inhibitor including a polymer resin and sodium nitrate-based material and a rust preventive gasket including a base resin are applied.
  • Patent Document 2 discloses a method of preventing corrosion of a crimping portion even under a high temperature and high humidity condition by reacting a material inside the rust-preventing gasket with moisture to generate nitrate oxide, and the nitrate oxide oxidizing the surface of a cylindrical can.
  • Patent Document 3 is a cylindrical battery comprising a gasket having a first portion including an insertion groove into which the end of the cylindrical case is inserted and fixed, and a second portion extending from the first portion to the inside of the case to support the cap assembly For.
  • the patent document 3 uses a gasket with an insertion groove into which the end of the battery case can be inserted, but is applied to a cylindrical battery in which a beading part and a crimping part are not formed, and the first It is a structure in which the end of the battery case is inserted into the part.
  • An object of the present invention is to solve the above problems, and to provide a cylindrical battery gasket including the same and a cylindrical battery gasket for preventing corrosion of the battery case by having a structure surrounding the end portion of the battery case where the rust prevention coating is easily removed. do.
  • the present invention for achieving this object is to a donut-shaped cylindrical battery gasket, a support constituting a lower portion of the gasket and supporting the cap assembly, and a side portion of the gasket, and a clamp extending upward from the outside of the support portion. It may have a structure including a ping portion, and an extension portion extending downwardly outwardly at an end of the clamping portion.
  • a protrusion structure may be formed on the upper surface of the support part.
  • a size of an outermost radius of the extension part may be smaller than an inner radius of the crimping part.
  • It may further include a lower end extending downward from the inside of the support.
  • the present invention also relates to a cylindrical battery including the cylindrical battery gasket, wherein the cylindrical battery includes a cylindrical battery case housing an electrode assembly, a cap assembly mounted on the opening of the cylindrical battery case, and the cylindrical battery case Includes a cylindrical battery gasket interposed between the cap assembly, the upper portion of the cylindrical battery case surrounding the outer periphery of the cap assembly and bent toward the center, the upper end of the cylindrical battery case is the extension of the cylindrical battery gasket It may be accommodated in the storage unit provided by.
  • the separation distance between the clamping portion and the end of the extension portion may be equal to or smaller than the upper thickness of the battery case.
  • the receiving portion may have a structure inclined downward toward the center of the battery case.
  • the extension portion may be formed in a shape in which the thickness decreases from the beginning of the extension portion toward the end of the extension portion.
  • An uncoated portion from which the rust prevention layer has been removed may be formed on at least a portion of the upper portion of the battery case, and the extension portion may have a structure surrounding the uncoated portion.
  • the cap assembly includes a top cap and a safety vent, and a concave portion is formed on a lower surface of the safety vent, and the concave portion is positioned so as to engage with a protrusion structure formed on an upper surface of the support portion of the gasket, and the safety vent and the cylindrical battery gasket are Are combined.
  • the battery case may include a beading part for supporting the cap assembly and the cylindrical battery gasket, and a lower end extending downward from the inside of the support part of the cylindrical battery gasket may be located between the beading part and the cap assembly.
  • the cap assembly may further include a current blocking member coupled to a lower surface of the safety vent, and a lower end of the gasket may include a structure extending in a center direction to support the current blocking member.
  • the present invention can provide a battery pack including the cylindrical battery.
  • FIG. 1 is a top cross-sectional view before assembly of a cylindrical secondary battery including a gasket according to the present invention.
  • FIG. 2 is a partially cut-away perspective view of a gasket according to the present invention.
  • FIG 3 is an upper cross-sectional view in which a cylindrical secondary battery including a gasket according to the present invention is assembled.
  • Figure 4 is an enlarged cross-sectional view of the gasket extension according to the present invention.
  • the structure of the gasket which is a sealing member of the cylindrical battery, is modified to prevent corrosion of the battery case of the cylindrical battery.
  • a cylindrical battery uses a steel plate having a nickel coating layer formed on its surface to prevent corrosion, and the steel plate is deeply drawn to form a battery case, and the molded part is cut from the steel plate to be used as a battery case.
  • the cutting surface is a portion where the nickel coating layer is not formed, it may be exposed to air and rust or corrode.
  • the present invention solves the above problems by applying a new shape to a gasket used as a sealing member of a cylindrical battery. That is, the structure was changed so that the gasket covers the upper end portion of the battery case where the nickel coating layer is not formed.
  • FIG. 1 is a top cross-sectional view before assembly of a cylindrical secondary battery including a gasket according to the present invention
  • FIG. 2 is a partially cut-away perspective view of a gaseous according to the present invention.
  • the cap assembly 110 includes a top cap 101 having a protruding structure serving as a positive terminal, and a safety vent 102 located at the bottom while surrounding the outer periphery of the top cap 101. , A current blocking member 104 in contact with the lower surface of the safety vent 102 and a CID gasket 103 for blocking contact with the current blocking member 104 and the outer periphery of the safety vent 102.
  • the gasket used for securing insulation between the cap assembly 110 and the battery case and for sealing the battery case includes a support 121 supporting the cap assembly and a crimping part 122 extending upward from the outside of the support 121. Includes, and an extension portion 123 extending downwardly outward is formed at an end of the clamping portion 122.
  • the gasket includes a lower end portion 124 extending downward from the inside of the support portion 121, and the lower end portion 124 is for securing insulation between the current blocking member 104 and the current blocking member 104 and the safety vent 102. It includes a structure further extending in the center direction to support the CID gasket 103.
  • the safety vent 102 has a concave portion 105 formed on the lower surface and a protrusion structure 125 is formed on the upper surface of the support portion 121 of the gasket, and the protrusion structure 125 is inserted into the concave portion 105 to ensure safety.
  • the cap assembly including the vent can be stably coupled to the gasket, and the cap assembly can be fixed in place by such coupling.
  • the protrusion structure 125 is illustrated as a two-row ring-shaped structure, but may have a structure in which one or more rows of spaced protrusions are continuously or discontinuously formed.
  • the extension part 123 forms an accommodating part 126 capable of accommodating the end of the battery case, and the thickness of the extension part 123 decreases from the start part 123a of the extension part to the end 123b of the extension part.
  • the end of the extension part 123b may be further brought into close contact with the battery case.
  • FIG. 3 is a top cross-sectional view of a cylindrical secondary battery including a gasket according to the present invention is assembled
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a gasket extension according to the present invention.
  • the upper part 201 of the battery case 200 is bent toward the center of the battery case through a crimping process, transformed into a structure surrounding the upper surface of the gasket and the outer periphery of the cap assembly, and the upper part of the modified battery case 200 (201)
  • the end 202 is accommodated in the receiving portion 126 of the gasket provided by the extension portion 123.
  • the length of the extension part 123 is not particularly limited, but is a length capable of wrapping the uncoated part 201a from which the rust prevention layer formed on the upper part of the battery case has been removed.
  • the uncoated portion 201a from which the anti-rust layer has been removed is not formed at the end and is pushed from the top of the battery case to the outer or inner lower part of the battery case due to metal deformation during manufacturing the battery case. Conventionally, this point was not recognized at all, and the uncoated portion was determined to be formed on the end portion, and it was expected to prevent corrosion by contact between the end portion and the gasket, so it was pushed from the top of the battery case to the outer or inner lower portion. I have not been able to prevent continued corrosion in the uncoated area.
  • extension part 123 is located on the upper outer surface of the battery case, in order to prevent the overall length of the cylindrical battery from increasing, it may be made to have a length that does not extend to the maximum protrusion upward of the battery case clamping part. have.
  • the size of the outermost radius a1 of the extension portion may be smaller than the inner radius a2 of the crimping portion.
  • the total length of the cylindrical battery is prevented from increasing due to the addition of the extension portion.
  • the protrusion structure 125 of the gasket Is inserted into the concave portion 105 of the safety vent to enable a stable fixation.
  • the battery case 200 has a structure in which the beading part 203 is formed, and the lower end 124 of the gasket is located between the beading part 203 and the cap assembly 110 and blocks contact therebetween.
  • the extension part 123 is position on the outer surface of the battery case 200 so that the extension part 123 is in close contact with the battery case 200, and the separation distance b1 between the ends of the clamping part 122 and the extension part 123 in the gasket is It may be the same as the upper thickness (b2) of the battery case.
  • the gasket may be made of an elastic material, and the separation distance b1 between the ends of the clamping part 122 and the extension part 123 may be smaller than the upper thickness b2 of the battery case, and the battery case 200 When the upper part of) is inserted into the receiving part 126, the receiving part 126 is deformed to increase, so that the upper part of the battery case may be seated.
  • the storage unit 126 may have a structure inclined downward in the direction of the center of the battery case. Even if a force to return to a state before being crimped by a rollback phenomenon acts on the upper part of the crimped battery case, There is an additional effect of minimizing the exposure of the coating part and stably maintaining the sealing of the battery case.
  • the present invention can provide a battery pack configured by connecting a cylindrical battery having the above structure in series and/or parallel connection, and providing a battery pack with improved safety while having high output and high capacity.
  • the present invention has a structure in which a storage part capable of accommodating the upper end of the battery case is formed in the clamping part of the gasket, and nickel (Ni) inevitably generated at the upper end of the battery case during the manufacturing process of the battery case )As the plating fracture part, it can prevent corrosion of the exposed part of iron (Fe).

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Abstract

본원 발명은 원통형 전지용 가스켓에 있어서, 상기 가스켓은 캡 어셈블리를 지지하는 지지부 및 상기 지지부의 외측에서 상향 연장된 클림핑부를 포함하고, 상기 클림핑부의 말단에는 외측 하향으로 연장된 연장부가 형성된 원통형 전지용 가스켓 및 이를 포함하는 원통형 전지에 대한 것이다.

Description

전지케이스의 부식을 방지하는 원통형 전지용 가스켓 및 이를 포함하는 원통형 전지
본 출원은 2019년 5월 8일자 한국 특허 출원 제2019-0053969호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본원 발명은 전지케이스의 부식을 방지하는 원통형 전지용 가스켓 및 이를 포함하는 원통형 전지에 대한 것으로서, 구체적으로, 방청층이 제거된 원통형 전지케이스의 상부를 감싸는 구조로 이루어져서 전지케이스의 부식을 방지하는 원통형 전지용 가스켓 및 이를 포함하는 원통형 전지에 대한 것이다.
휴대폰을 포함하는 모바일 디바이스의 증가 추세와 함께 유선형 제품들이 주류였던 이어폰, 청소기 또한 무선형 제품들로 변형되어 제조되고 있다. 무선형 제품들에 적용되는 에너지원으로는 에너지 밀도 및 작동 전압이 높으며 수명 특성이 우수한 리튬 이차전지가 널리 사용되고 있다.
리튬 이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 이차전지 및 각형 이차전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 이차전지로 분류된다. 그 중 원통형 이차전지는 상대적으로 용량이 크고 구조적으로 안정하다는 장점을 가진다.
원통형 이차전지는 부식을 방지하기 위하여 니켈 등이 코팅된 철(Fe) 소재의 강판을 전지케이스로 사용하는데, 딥 드로잉과 같은 성형 과정 후 원통형의 전지케이스 부분을 모재가 되는 강판에서 잘라내는 과정을 거친다.
이 때, 전지케이스의 컷팅면은 니켈 코팅층이 형성되지 않은 부분인 바, 철 소재의 단면이 노출된다. 상기 컷팅면은 클림핑(crimping) 과정 후에도 여전히 노출된 상태인 바, 녹이 생기거나 부식이 발생하게 된다.
특허문헌 1은 전극조립체, 비딩부를 구비하지 않고 상기 전극조립체를 수납하는 전지 캔, 및 상기 전지 캔의 개방단에 결합되는 캡 조립체를 포함하는 이차전지에 대한 것이다.
상기 특허문헌 1은 캡 조립체의 테두리 상부 및 전지 캔의 상부를 감싸는 구조의 캡 커버를 사용하고 있는 바, 상기 캡 커버를 이용하여 전지케이스의 노출을 방지할 수 있으나, 상기 캡 커버를 고정하기 위하여 전지케이스의 상부를 변형한 구조를 사용하고 있다. 이와 같이 전지케이스의 상부 구조를 변형하는 경우에는 추가 공정이 필요하게 되어 전지의 제조 공정이 복잡해지는 문제가 있다.
특허문헌 2는 고분자 수지 및 질산나트륨계 물질을 포함하는 기화성 방청제와 베이스 수지를 포함하는 방청성 개스킷이 적용된 원통형 전지에 대한 것이다.
상기 특허문헌 2는 방청성 개스킷 내부의 물질이 수분과 반응하여 질산산화물을 생성하고, 상기 질산산화물이 원통형 캔의 표면을 산화시킴으로써 고온 고습의 조건에서도 클림핑부의 부식을 방지하는 방법을 개시하고 있다.
특허문헌 3은 원통형 케이스의 단부가 삽입되어 고정되는 삽입홈을 포함하는 제1부와 상기 제1부로부터 상기 케이스의 내부로 연장되어 캡 조립체를 지지하는 제2부를 구비하는 가스켓을 포함하는 원통형 전지에 대한 것이다.
상기 특허문헌 3은 전지케이스의 말단이 삽입될 수 있는 삽입홈이 형성된 가스켓을 사용하고 있으나, 비딩부 및 클림핑부가 형성되지 않는 원통형 전지에서 적용하는 것으로서, 전지케이스의 클림핑부 형성 전부터 상기 제1부에 전지케이스의 말단이 삽입된 상태가 되는 구조이다.
이와 같이, 클림핑 구조가 형성되는 원통형 이차전지용 가스켓으로서, 전지케이스의 상부 말단에 니켈 코팅이 제거되어 노출되는 부분이 생기더라도 부식을 방지할 수 있는 구조로 이루어진 가스켓에 대한 필요성이 높은 실정이다.
(선행기술문헌)
(특허문헌)
한국 공개특허공보 제2012-0047114호 (2012.05.11)
한국 공개특허공보 제2018-0127938호 (2018.11.30)
한국 공개특허공보 제1998-030967호 (1998.07.25)
본원 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 방청 코팅이 제거되기 쉬운 전지케이스의 말단부를 감싸는 구조로 이루어져서 전지케이스의 부식을 방지하는 원통형 전지용 가스켓 및 이를 포함하는 원통형 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본원 발명은 도넛 형태의 원통형 전지용 가스켓에 대한 것으로서, 상기 가스켓의 하부를 구성하며 캡 어셈블리를 지지하는 지지부, 및 상기 가스켓의 측면부를 구성하며 상기 지지부의 외측에서 상향 연장된 클림핑부를 포함하고, 상기 클림핑부의 말단에는 외측 하향으로 연장된 연장부가 형성된 구조일 수 있다.
상기 지지부의 상면에는 돌기 구조가 형성될 수 있다.
원통형 전지의 조립을 위해 상기 클림핑부를 변형한 상태에서 상기 연장부 최외각 반경의 크기는 상기 클림핑부 내측 반경보다 작은 크기일 수 있다.
상기 지지부의 내측에서 하향 연장되는 하단부를 추가로 포함할 수 있다.
본원 발명은, 또한, 상기 원통형 전지용 가스켓을 포함하는 원통형 전지에 대한 것으로서, 상기 원통형 전지는 전극조립체를 수납한 원통형 전지케이스, 상기 원통형 전지케이스의 개방부에 탑재되는 캡 어셈블리 및 상기 원통형 전지케이스와 캡 어셈블리 사이에 개재되는 원통형 전지용 가스켓을 포함하고, 상기 원통형 전지케이스의 상부는 상기 캡 어셈블리의 외주변을 감싸며 중심부를 향해 절곡되며, 상기 원통형 전지케이스의 상부 말단은 상기 원통형 전지용 가스켓의 상기 연장부에 의해 마련된 수납부에 수용될 수 있다.
상기 클림핑부와 연장부 말단의 이격 거리는 상기 전지케이스의 상부 두께와 동일하거나 작은 크기일 수 있다.
상기 원통형 전지가 결합이 된 상태에서 상기 수납부는 전지케이스의 중심 방향으로 하향 경사진 구조로 이루어질 수 있다.
상기 연장부는 상기 연장부의 시작 부분에서 연장부의 끝 방향으로 갈수록 두께가 감소하는 형태로 이루어질 수 있다.
상기 전지케이스 상부의 적어도 일부에는 방청층이 제거된 미코팅부가 형성되고, 상기 연장부는 상기 미코팅부를 감싸는 구조로 이루어질 수 있다.
상기 캡 어셈블리는 탑 캡 및 안전벤트를 포함하고, 상기 안전벤트의 하면에는 오목부가 형성되며, 상기 오목부는 상기 가스켓의 지지부 상면에 형성된 돌기 구조와 맞물리도록 위치하면서 상기 안전벤트와 상기 원통형 전지용 가스켓이 결합된다.
상기 전지케이스는 상기 캡 어셈블리 및 상기 원통형 전지용 가스켓을 지지하기 위한 비딩부를 포함하고, 상기 원통형 전지용 가스켓의 지지부 내측에서 하향 연장되는 하단부는 상기 비딩부와 캡 어셈블리 사이에 위치할 수 있다.
상기 캡 어셈블리는 안전벤트의 하면과 결합하는 전류차단부재를 더 포함하고, 상기 가스켓의 하단부는 상기 전류차단부재를 지지하도록 중심방향으로 연장되는 구조를 포함할 수 있다.
본원 발명은, 상기 원통형 전지를 포함하는 전지팩을 제공할 수 있다.
도 1은 본원 발명에 따른 가스켓을 포함하는 원통형 이차전지가 조립되기 전의 상부 단면도이다.
도 2는 본원 발명에 따른 가스켓의 일부분을 절개한 사시도이다.
도 3은 본원 발명에 따른 가스켓을 포함하는 원통형 이차전지가 조립된 상부 단면도이다.
도 4는 본원 발명에 따른 가스켓 연장부의 확대 단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본원 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본원 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본원 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본원 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
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.
본원 발명은 원통형 전지의 전지케이스 부식을 방지하기 위하여 원통형 전지의 밀봉 부재인 가스켓의 구조를 변형하였다.
일반적으로, 원통형 전지는 부식을 방지하기 위하여 표면에 니켈 코팅층이 형성된 강판을 사용하는데, 상기 강판을 딥 드로잉하여 전지케이스 형태로 성형하고, 성형된 부분을 강판에서 컷팅하여 전지케이스로 사용한다.
이 때, 컷팅면은 니켈 코팅층이 형성되지 않은 부분인 바, 공기중에 노출되어 녹이 슬거나 부식될 수 있다.
이에, 본원 발명은 원통형 전지의 밀봉 부재로 사용되는 가스켓에 새로운 형태를 적용하여 상기와 같은 문제를 해결하였다. 즉, 상기 가스켓이 니켈 코팅층이 형성되지 않은 전지케이스 상부 말단 부분을 감싸도록 구조를 변경하였다.
이와 관련하여, 도 1은 본원 발명에 따른 가스켓을 포함하는 원통형 이차전지가 조립되기 전의 상부 단면도이며, 도 2는 본원 발명에 따른 가스케의 일부분을 절개한 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 캡 어셈블리(110)는 양극 단자의 역할을 하는 돌출형 구조의 탑 캡(101), 탑 캡(101)의 외주변을 감싸며 하부에 위치하는 안전벤트(102), 안전벤트(102)의 하면과 접촉하고 있는 전류차단부재(104) 및 전류차단부재(104)와 안전벤트(102)의 외주변과의 접촉을 차단하는 CID가스켓(103)을 포함한다.
캡 어셈블리(110)와 전지케이스 간의 절연성을 확보하고, 전지케이스의 밀봉을 위하여 사용되는 가스켓은 캡 어셈블리를 지지하는 지지부(121) 및 지지부(121)의 외측에서 상향 연장된 클림핑부(122)를 포함하고, 클림핑부(122)의 말단에는 외측으로 하향 연장된 연장부(123)가 형성된다.
가스켓은 지지부(121)의 내측에서 하향 연장된 하단부(124)를 포함하고, 하단부(124)는 전류차단부재(104) 및 전류차단부재(104)와 안전벤트(102) 간의 절연성을 확보하기 위한 CID가스켓(103)을 지지하도록 중심방향으로 더 연장된 구조를 포함한다.
안전벤트(102)는 하면에 오목부(105)가 형성되며 가스켓의 지지부(121) 상면에는 돌기 구조(125)가 형성되어 있는 바, 오목부(105)에 돌기 구조(125)가 삽입됨으로써 안전벤트를 포함한 캡 어셈블리가 가스켓과 안정적으로 결합될 수 있고, 이와 같은 결합에 의해 캡 어셈블리의 정위치 고정이 이루어질 수 있다.
돌기 구조(125)는 2줄의 링형 구조로 도시하고 있으나, 1줄 이상의 이격된 돌기가 연속적 또는 비연속적으로 형성되는 구조일 수 있다.
연장부(123)는 전지케이스의 말단을 수용할 수 있는 수납부(126)를 형성하고, 연장부의 시작부분(123a)에서 연장부의 말단(123b) 방향으로 갈수록 연장부(123)의 두께가 감소하는 형태로 이루어지는 바, 전지케이스를 수납부(126)에 수용한 상태에서 연장부 말단(123b)이 전지케이스에 더욱 밀착될 수 있다.
도 3은 본원 발명에 따른 가스켓을 포함하는 원통형 이차전지가 조립된 상부 단면도이며, 도 4는 본원 발명에 따른 가스켓 연장부의 확대 단면도이다 도 3 및 도 4를 참조하면, 도 3의 원통형 전지는 도 1 및 도 2의 가스켓 및 캡 어셈블리(110)가 전지케이스(200)에 수용되어 밀봉된 상태를 도시하고 있다.
전지케이스(200)의 상부(201)는 클림핑 과정을 통해 전지케이스의 중심부 방향으로 절곡되어 가스켓의 상부 및 캡 어셈블리의 외주변 상면을 감싸는 구조로 변형되고, 변형된 전지케이스(200)의 상부(201) 말단(202)은 연장부(123)에 의해 마련된 가스켓의 수납부(126)에 수용된다.
연장부(123)의 길이는 특별히 제한되지 않지만, 전지케이스의 상부에 형성된 방청층이 제거된 미코팅부(201a)를 감쌀 수 있는 길이이다. 방청층이 제거된 미코팅부(201a)는 말단에 형성되지 않고 전지케이스 제조 중 금속의 변형에 의해서 전지케이스의 상부에서 바깥쪽 또는 안쪽 하단부로 밀려난다. 종래는 이러한 점을 전혀 인식하지 못하고 미코팅부가 말단부에 형성되는 것으로 파악하여 말단부와 가스켓의 접촉에 의해서 부식을 방지할 것으로 기대하고 설계가 되었기 때문에, 전지케이스의 상부에서 바깥쪽 또는 안쪽 하단부로 밀려난 미코팅부에서 계속적인 부식이 발생되는 것을 막지 못하였다.
특히 외부에 노출되는 전지의 경우, 기온의 변화에 따른 수증기의 응축, 비나 눈 등의 오염 등으로 방청이 매우 중요하나, 상기와 같은 미세한 차이를 인식하지 못하여 계속적인 부식이 발생되었으며, 이러한 문제를 계속 해결하지 못하였으나, 본원 발명은 미코팅부가 밀려나는 부분은 인식하고 이러한 문제를 해결할 수 있었다.
다만, 연장부(123)가 전지케이스의 상부 외면에 위치하는 점을 고려할 때, 원통형 전지의 전체 길이가 증가하는 것을 방지하기 위하여, 전지케이스 클림핑부의 상향 최대 돌출부까지 연장되지 않는 길이로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 도 4를 참조하면, 연장부 최외각 반경(a1)의 크기는 클림핑부 내측 반경(a2)보다 작게 형성될 수 있다.
또한, 연장부의 말단 방향으로 두께가 감소하는 구조를 적용하여, 연장부의 부가로 인해 원통형 전지의 전체 길이가 증가하는 것을 방지하고 있다.
전지케이스(200)에 캡 어셈블리(110)와 가스켓을 수납한 후 클림핑부(122) 및 비딩부(203)를 형성한 상태에서 가스켓과 캡 어셈블리(110)가 밀착되면, 가스켓의 돌기 구조(125)가 안전벤트의 오목부(105)에 삽입되어 안정적인 고정이 가능한 구조가 된다.
전지케이스(200)는 비딩부(203)가 형성된 구조인 바, 가스켓의 하단부(124)는 비딩부(203)와 캡 어셈블리(110) 사이에 위치하면서 이들의 접촉을 차단한다.
연장부(123)가 전지케이스(200)와 밀착되도록 전지케이스(200)의 외면에 위치하는 것이 바람직한 바, 가스켓에서 클림핑부(122)와 연장부(123) 말단의 이격 거리(b1)는 상기 전지케이스의 상부 두께(b2)와 동일할 수 있다.
또는, 가스켓이 탄성 소재로 이루어질 수 있는 바, 클림핑부(122)와 연장부(123) 말단의 이격 거리(b1)는 전지케이스의 상부 두께(b2)보다 작은 크기일 수 있고, 전지케이스(200)의 상부가 수납부(126)에 삽입되면 수납부(126)가 늘어나도록 변형되어 전지케이스의 상부가 안착될 수 있다.
한편, 수납부(126)는 전지케이스의 중심 방향으로 하향 경사진 구조로 이루어질 수 있는 바, 클림핑된 전지케이스의 상부가 롤백 현상에 의해 클림핑 되기 전 상태로 되돌아가려는 힘이 작용하더라도, 미코팅부가 노출되는 것을 최소화할 수 있으며, 전지케이스의 밀봉을 안정적으로 유지할 수 있다는 추가의 효과가 있다.
본원 발명은 또한, 상기와 같은 구조의 원통형 전지가 직렬 연결 및/또는 병렬 연결되어 구성된 전지팩을 제공할 수 있는 바, 고출력 및 고용량이면서 안전성이 향상된 전지팩을 제공할 수 있다.
본원 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본원 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.
(부호의 설명)
101: 탑 캡
102: 안전벤트
103: CID가스켓
104: 전류차단부재
105: 오목부
110: 캡 어셈블리
121: 지지부
122: 클림핑부
123: 연장부
123a: 연장부의 시작부분
123b: 연장부의 말단
124: 하단부
125: 돌기 구조
126: 수납부
200: 전지케이스
201: 전지케이스 상부
201a: 미코팅부
202: 전지케이스의 상부 말단
203: 비딩부
a1: 연장부 최외각 반경
a2: 클림핑부 내측 반경
b1: 클림핑부와 연장부 말단의 이격 거리
b2: 전지케이스의 상부 두께
이상에서 설명한 바와 같이, 본원 발명은 가스켓의 클림핑부에 전지케이스의 상부 말단을 수용할 수 있는 수납부가 형성된 구조인 바, 전지케이스의 제조과정에서 전지케이스의 상부 말단에 필연적으로 발생하는 니켈(Ni)도금 파단부로서 철(Fe) 노출부의 부식을 방지할 수 있다.
또한, 가스켓의 연장부 형태를 전지케이스의 중심 방향으로 하향 경사진 구조로 형성함으로써 클림핑부의 롤백에 의해 전지케이스의 상부 말단이 가스켓의 수납부로부터 이탈하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 가스켓의 연장부의 길이를 일정 범위로 한정함으로써 상기 연장부가 형성됨에도 전체적인 원통형 이차전지의 크기가 증가하는 것을 방지할 수 있다.

Claims (13)

  1. 도넛 형태의 원통형 전지용 가스켓에 있어서,
    상기 가스켓의 하부를 구성하며 캡 어셈블리를 지지하는 지지부; 및
    상기 가스켓의 측면부를 구성하며 상기 지지부의 외측에서 상향 연장된 클림핑부;
    를 포함하고,
    상기 클림핑부의 말단에는 외측 하향으로 연장된 연장부가 형성된 원통형 전지용 가스켓.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지부의 상면에는 돌기 구조가 형성되어 있는 원통형 전지용 가스켓.
  3. 제1항에 있어서,
    원통형 전지의 조립을 위해 상기 클림핑부를 변형한 상태에서 상기 연장부 최외각 반경의 크기는 상기 클림핑부 내측 반경보다 작은 원통형 전지용 가스켓.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 지지부의 내측에서 하향 연장되는 하단부를 추가로 포함하는 원통형 전지용 가스켓.
  5. 전극조립체를 수납한 원통형 전지케이스;
    상기 원통형 전지케이스의 개방부에 탑재되는 캡 어셈블리; 및
    상기 원통형 전지케이스와 상기 캡 어셈블리 사이에 개재되는 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 원통형 전지용 가스켓;
    을 포함하고,
    상기 원통형 전지케이스의 상부는 상기 캡 어셈블리의 외주변을 감싸며 중심부를 향해 절곡되며,
    상기 원통형 전지케이스의 상부 말단은 상기 원통형 전지용 가스켓의 상기 연장부에 의해 마련된 수납부에 수용되는 원통형 전지.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 클림핑부와 연장부 말단의 이격 거리는 상기 전지케이스의 상부 두께와 동일하거나 작은 크기로 이루어지는 원통형 전지.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 원통형 전지가 결합이 된 상태에서 상기 수납부는 전지케이스의 중심 방향으로 하향 경사진 구조로 이루어진 원통형 전지.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 연장부는 상기 연장부의 시작 부분에서 연장부의 끝 방향으로 갈수록 두께가 감소하는 형태로 이루어진 원통형 전지.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 전지케이스 상부의 적어도 일부에는 방청층이 제거된 미코팅부가 형성되고,
    상기 연장부는 상기 미코팅부를 감싸는 구조로 이루어지는 원통형 전지.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 캡 어셈블리는 탑 캡 및 안전벤트를 포함하고,
    상기 안전벤트의 하면에는 오목부가 형성되며,
    상기 오목부는 상기 원통형 전지용 가스켓의 지지부 상면에 형성된 돌기 구조와 맞물리도록 위치하면서 상기 안전벤트와 상기 원통형 전지용 가스켓이 결합되는 원통형 전지.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 전지케이스는 상기 캡 어셈블리 및 원통형 전지용 가스켓을 지지하기 위한 비딩부를 포함하고,
    상기 원통형 전지용 가스켓의 지지부 내측에서 하향 연장되는 하단부는 상기 비딩부와 캡 어셈블리 사이에 위치하는 원통형 전지.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 캡 어셈블리는 안전벤트의 하면과 결합하는 전류차단부재를 더 포함하고,
    상기 가스켓의 하단부는 상기 전류차단부재를 지지하도록 중심방향으로 연장되는 구조를 포함하는 원통형 전지.
  13. 제5항에 따른 원통형 전지를 포함하는 전지팩.
PCT/KR2020/004670 2019-05-08 2020-04-07 전지케이스의 부식을 방지하는 원통형 전지용 가스켓 및 이를 포함하는 원통형 전지 WO2020226286A1 (ko)

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