WO2020251147A1 - Cid 필터 및 그 cid 필터를 포함하는 이차전지 - Google Patents

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hole
cid filter
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박민희
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주식회사 엘지화학
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Definitions

  • the present invention relates to a CID filter and a secondary battery including the CID filter, and particularly to a CID filter with improved safety in an abnormal high temperature state, and a secondary battery including the CID filter.
  • Secondary batteries capable of repetitive charging and discharging may be classified into cylindrical secondary batteries, prismatic secondary batteries, pouch-type secondary batteries, and the like, depending on their structure and manufacturing method.
  • a cylindrical secondary battery generally has a structure in which an electrode assembly is accommodated in a cylindrical can with an open top, and a top cap is coupled to an upper portion of the cylindrical can.
  • the problem to be solved by the present invention is to solve the problem of melting the CID gasket by minimizing the heat transferred to the CID gasket through the CID filter even if a short circuit occurs in the cylindrical secondary battery.
  • an electrode assembly having a structure in which electrodes and separators are alternately disposed;
  • a battery can accommodating the electrode assembly and having an open top thereof;
  • a top cap coupled to an upper portion of the battery can;
  • a CID filter provided under the top cap;
  • a CID gasket provided in close contact with the side of the CID filter;
  • an electrode tab protruding from the electrode assembly and electrically connected to the CID filter.
  • a region of the CID filter electrically connected to the electrode tab (hereinafter, referred to as'first connection region') is formed to be biased to one side with respect to the center of the CID filter, and the auxiliary through hole comprises the A secondary battery formed between the first connection region and the CID gasket is provided.
  • the auxiliary through-hole may be formed on a connection region (hereinafter, referred to as “second connection region”) of the body portion that connects the main through holes along the circumferential direction of the body portion.
  • the auxiliary through-hole is formed on an arc of a virtual circle centered on the center of the CID filter while crossing the shortest distance between the first connection region and the CID gasket, and among the plurality of second connection regions, the The second connection regions in which the auxiliary through hole is not formed may not be formed on the arc.
  • second connection regions in which the auxiliary through-holes are formed are adjacent to each other, and second connection regions in which the auxiliary through-holes are not formed among the plurality of second connection regions It can be formed adjacent.
  • the circumference of the body portion may have a circular shape, and a midpoint of the arc may be formed on a semi-straight line extending outward from the center of the CID filter.
  • the central angle of the arc may be 90 degrees or more and 180 degrees or less.
  • the first connection region may be formed at the center of the shortest distance between the center of the CID filter and the CID gasket.
  • the arc may cross the center of the shortest distance between the first connection area and the CID gasket.
  • the body portion forming a body; Including, the body portion, formed along the circumference of the body portion, a plurality of main through-holes having a first width (W1); And an auxiliary through-hole having a second width W2 smaller than the first width W1.
  • a first point is formed in a region that is skewed to one side with respect to the center of the body portion, a second point is formed around the body portion, and the auxiliary through-hole comprises the first point and the second
  • a CID filter formed between points and formed on a connection region of the body portion (hereinafter, referred to as a “second connection region”) that connects the main through holes along a circumferential direction of the body portion.
  • the plurality of main through holes may be formed at equal intervals along the circumference of the body portion.
  • the auxiliary through holes may be connected to the two main through holes formed on both sides of the second connection region in which the auxiliary through holes are formed.
  • the auxiliary through-holes may be spaced apart from the two main through-holes formed on both sides of the second connection area in which the auxiliary through-holes are formed.
  • a plurality of the auxiliary through holes may be formed on the second connection area in which the auxiliary through holes are formed.
  • a total of N number of the plurality of main through holes are formed in the body part, so that a total of N number of the second connection areas are formed, and of the second connection area in which the auxiliary through hole is formed among the total N number of second connection areas.
  • the number may be (i) N/2 or less when N is an even number, and (ii) (N-1)/2 or less when N is odd.
  • a total of eight main through-holes may be formed, and the number of the second connection regions in which the auxiliary through-holes are formed may be 1 or more and 4 or less.
  • FIG. 1 is a side cross-sectional view showing the structure of a secondary battery according to the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view showing an example of the structure of a CID filter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a plan view showing another example of the structure of a CID filter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a plan view showing an example of a structure of a CID filter according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a plan view showing another example of the structure of a CID filter according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a side cross-sectional view showing the structure of a secondary battery according to the present invention.
  • the secondary battery 10 according to the present invention may include a battery can 100 having an open top structure.
  • the horizontal cross section of the battery can 100 may have a cylindrical shape. That is, the secondary battery according to the present invention may be a cylindrical secondary battery.
  • a top cap 200 may be provided on the battery can 100.
  • the top cap 200 may be coupled to the top of the battery can 100.
  • a safety vent 300 may be provided under the top cap 200. When the pressure inside the secondary battery 10 exceeds a certain value, the safety vent 300 blocks the current of the secondary battery 10 while breaking occurs, and the gas inside the secondary battery 10 is discharged to the outside. It may be a configuration that provides a path. As shown in FIG. 1, a notch portion having a relatively thin thickness compared to other areas of the safety vent may be formed in the safety vent 300.
  • a CID filter 400 may also be provided under the top cap 200.
  • the CID filter 400 may be provided under the safety vent 300.
  • the central area of the CID filter 400 and the central area of the safety vent 300 may be bonded to each other. Therefore, when the pressure inside the secondary battery 10 exceeds a certain value and the safety vent 300 is broken and moves upward, the CID filter 400 also moves upward, thereby blocking the current of the secondary battery 10. I can.
  • a gasket 500 may be provided in close contact with the inner surface of the upper portion of the battery can 100. As shown in FIG. 1, the gasket 500 may be provided in close contact with the circumferential region of the top cap 200 and the safety vent 300. The gasket 500 may be a configuration for sealing the inside of the secondary battery 10.
  • the secondary battery according to the present invention may further include a CID gasket 600 provided in close contact with the side of the CID filter 400.
  • the CID gasket 600 is a configuration separate from the gasket 500 described above, and may be a configuration for preventing direct contact between the CID filter 400 and the safety vent 300 in the circumferential region of the CID filter 400.
  • the CID gasket 600 may be provided between the CID filter 400 and the safety vent 300 at the side of the CID filter 400 as shown in FIG. 1.
  • the gasket 500 and the CID gasket 600 may be made of a material having electrical insulation.
  • the electrode assembly 700 may be accommodated in the battery can 100.
  • the electrode assembly 700 may have a structure in which electrodes and separators are alternately disposed.
  • the electrode assembly 700 may be a jelly-roll type electrode assembly.
  • the electrode assembly 700 may include an electrode tab 700a. As shown in FIG. 1, the electrode tab 700a may have a structure protruding from the electrode assembly 700. In addition, the electrode tab 700a may be electrically connected to the CID filter 400. The electrode tab 700a and the CID filter 400 may be connected by welding, for example. In this specification, a region of the CID filter 400 electrically connected to the electrode tab 700a will be referred to as a “first connection region”. The first connection region C1 may be formed to be skewed toward one side of the CID filter 400. 1 illustrates a state in which the first connection region C1 is formed to be skewed to the left with respect to the center of the CID filter 400.
  • FIG. 2 is a plan view showing an example of a structure of a CID filter according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a plan view showing another example of a structure of a CID filter according to an embodiment of the present invention.
  • the CID filter 400 may include a body portion 400a forming a body.
  • the circumference of the body portion 400a may have a circular shape.
  • a plurality of main through holes 410 formed along the circumference of the body part 400a may be formed in the body part 400a of the CID filter 400.
  • the main through-hole 410 may have a first width W1.
  • the main through hole 410 may have a circular shape.
  • the first width W1 may be the diameter of the main through hole 410.
  • the main through-holes 410 may be formed at equal intervals along the circumference of the body portion 400a. 2 and 3 illustrate a case in which eight main through holes 410 are formed at equal intervals along the circumferential direction of the body portion 400a having a circular shape in the CID filter 400.
  • the plurality of main through holes 410 formed in the body part 400a of the CID filter 400 may be viewed as being connected to each other by a partial region of the body part 400a.
  • the plurality of main through holes 410 may be connected to each other along the circumferential direction of the body portion 400a by a partial region of the body portion 400a.
  • a region connecting the plurality of main through-holes 410 to each other along the circumferential direction of the body part 400a among the body part 400a of the CID filter 400 will be referred to as a'second connection region'.
  • . 2 and 3 illustrate a case in which eight second connection regions C2 are formed between the main through holes 410 corresponding to the eight main through holes 410.
  • an auxiliary through hole 420 having a second width W2 may be formed in the body portion 400a of the CID filter 400 according to the present invention.
  • the second width W2 may be smaller than the first width W1. That is, the width of the auxiliary through-hole 420 may be smaller than the width of the main through-hole 410.
  • the auxiliary through hole 420 may be formed on the second connection region C2. According to the present invention, since the auxiliary through-hole 420 is formed on the second connection area C2 connecting the main through-holes 410, the center of the CID filter 400 is based on the second connection area C2. Heat transfer due to heat conduction between the inner side and the outer side in the circumferential direction of the CID filter 400 may be minimized.
  • the auxiliary through-hole 420 (see FIG. 2) of the CID filter 400 in the secondary battery 10 according to the present invention includes a first connection area C1 and a CID gasket 600. It can be provided between. Accordingly, according to the present invention, heat is transferred to the CID gasket 600 from the first connection region (C1, that is, the region where the CID filter and the electrode tab are electrically connected), among the secondary batteries 10 By minimizing that, it is possible to prevent the problem of melting the CID gasket 600.
  • the feature of the present invention with respect to the auxiliary through hole 420 is that the first virtual point and the body part 400a are formed in an area that is skewed to one side with respect to the center of the body part 400a of the CID filter 400. It may be understood that the auxiliary through-hole 420 is formed between the virtual second points formed around the periphery, so that the auxiliary through-hole 420 blocks the shortest path of heat transfer between the first and second points. have.
  • the auxiliary through-hole 420 may be formed only in a portion of the second connection region C2 among the plurality of second connection regions C2.
  • FIG. 2 illustrates a case in which auxiliary through holes 420 are formed in two of the eight second connection regions C2, respectively, in two second connection regions C2.
  • the auxiliary through-holes 420 may be formed in the four second connection regions C2 of the eight second connection regions C2, respectively.
  • the auxiliary through-hole 420 may be formed in one or three second connection regions C2 of the eight second connection regions C2. That is, according to the present invention, when 8 main through holes 410 are formed in the CID filter 400, the number of second connection regions C2 in which the auxiliary through holes 420 are formed is 1 or more 4 It can be below.
  • the first connection region C1 may be formed to be skewed toward one side with respect to the center of the CID filter 400.
  • the auxiliary through-hole 420 is a second connection region C2 in which the first connection region C1 is biased among the eight second connection regions C2, as shown in FIGS. 2 and 3. Can be formed in the field.
  • the CID gasket 600 can be easily melted in a region where the distance between the first connection region C1 and the CID gasket 600, which generates a lot of heat, is relatively close, and the auxiliary through hole 420 It is to prevent this problem that the first connection region C1 of the plurality of second connection regions C2 formed in the CID filter 400 is formed in the second connection regions C2 adjacent to the biased region. I can.
  • the second connection regions C2 in which the auxiliary through holes 420 are formed among the plurality of second connection regions C2 are continuously formed along the circumferential direction of the body part 400a, and at the same time, a plurality of second connection regions Among the regions C2, the second connection regions C2 in which the auxiliary through-holes 420 are not formed may also be understood to be continuously formed along the circumferential direction of the body part 400a.
  • the region in which the auxiliary through-hole 420 is formed in the CID filter 400 according to the present invention may be described by introducing the concept of a virtual circular arc.
  • the auxiliary through-hole 420 may be formed to cross the shortest distance between the first connection region C1 and the CID gasket 600. To this end, the auxiliary through-hole 420 may be formed on a virtual circular arc A centered on the center of the CID filter 400. Further, of the plurality of second connection regions C2, the second connection regions C2 in which the auxiliary through-holes 420 are not formed may not be formed on the arc A.
  • the virtual arc A is Two main through-holes provided on the outermost side of the main through-holes 410 adjacent to the second connection regions C2 where the through-holes 420 are formed (for example, in the case of FIG. 2, the lower left side of the CID filter And the center of each of the main through-holes formed in the lower right side of each of them as both ends and may be defined as an arc centered on the center of the body portion (400a).
  • the midpoint of the virtual arc A may be formed on a semi-straight line extending outward from the center of the CID filter 400.
  • the central angle of the virtual arc A may be 90 degrees or more and 180 degrees or less.
  • FIG. 2 shows a case where the center angle of the virtual arc A is 90 degrees
  • FIG. 3 shows a case where the center angle of the virtual arc A is 180 degrees. If the central angle of the virtual arc (A) exceeds 180 degrees, the auxiliary through-hole 420 is formed too much, so that the shape of the CID filter cannot be properly maintained, which may reduce the durability of the CID filter. If the central angle of) is less than 90 degrees, heat transfer by the auxiliary through-hole 420 may not be effectively blocked.
  • the first connection area C1 may be formed at the center of the shortest distance between the center of the CID filter 400 and the CID gasket 600, and the virtual arc A ) May cross the center of the shortest distance between the first connection region C1 and the CID gasket 600.
  • the auxiliary through-hole 420 is formed on both sides of the second connection area C2 in which the auxiliary through-hole 420 is formed. It may be connected to the main through-holes 410. That is, according to an embodiment of the present invention, the auxiliary through-hole 420 and the main through-hole 410 adjacent thereto may be connected to each other.
  • FIG. 4 is a plan view showing an example of a structure of a CID filter according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a plan view showing another example of a structure of a CID filter according to another embodiment of the present invention.
  • the description of the structure of the CID filter according to the embodiment of the present invention described above may be equally applied to the description of the structure of the CID filter according to another embodiment of the present invention.
  • a structure of a CID filter according to another embodiment of the present invention will be described focusing on differences from the structure of a CID filter according to an embodiment of the present invention.
  • the auxiliary through hole 420 ′ is formed on both sides of the second connection region C2 in which the auxiliary through hole 420 ′ is formed. It may be spaced apart from the main through hole 410 by a predetermined interval.
  • a plurality of auxiliary through holes 420 ′ may be formed on the second connection region C2 in which the auxiliary through holes 420 ′ are formed.
  • the auxiliary through hole 420 ′ may have a circular shape.
  • the width (ie, the second width) of the auxiliary through hole 420 ′ may be the diameter of the auxiliary through hole 420 ′.
  • FIG. 4 and 5 illustrate a case in which two auxiliary through holes 420 ′ in a circular shape are formed on the second connection region C2 in which the auxiliary through holes 420 ′ are formed.

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Abstract

CID 필터 및 그 CID 필터를 포함하는 이차전지가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, CID 필터의 몸체부에는 주 관통홀 및 보조 관통홀이 형성되되, CID 필터 중 전극탭과 전기적으로 연결되는 영역과 CID 가스켓 사이에 보조 관통홀이 형성되는 이차전지가 개시된다.

Description

CID 필터 및 그 CID 필터를 포함하는 이차전지
관련출원과의 상호인용
본 출원은 2019년 06월 11일자 한국특허출원 제10-2019-0068935호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
기술분야
본 발명은 CID 필터 및 그 CID 필터를 포함하는 이차전지에 관한 것으로, 특히 비정상적인 고온 상태에서의 안전성이 향상된 CID 필터 및 그 CID 필터를 포함하는 이차전지에 관한 것이다.
반복적인 충전 및 방전이 가능한 이차전지는 그 구조 및 제조 방법에 따라, 원통형 이차전지, 각형 이차전지, 파우치형 이차전지 등으로 구분할 수 있다. 이 중 원통형 이차전지는, 상부가 개방된 원통형 캔의 내부에 전극 조립체가 수용되고, 원통형 캔의 상부에 탑 캡이 결합되는 구조를 갖는 것이 일반적이다.
원통형 이차전지 내부의 온도 또는 압력이 일정 값을 초과하는 경우 발생할 수 있는 폭발 또는 화재를 방지하기 위해, 원통형 이차전지에는 안전 벤트 및 CID 필터 등의 안전 장치가 구비되는 것이 일반적이다. 종래 기술에 따르면, 원통형 이차전지 내부의 압력이 일정 값을 초과하는 경우, 안전 벤트가 파단됨으로써 전류가 차단되고, 이차전지 내부의 가스가 외부로 방출된다.
한편, 원통형 이차전지 내부의 온도 또는 압력이 비정상적으로 증가하는 이유들 중 하나는 단락 현상인데, 단락 현상이 발생하는 경우, 원통형 이차전지 내부에 열이 발생하게 된다.
특히, 이러한 열은 전극 조립체로부터 돌출된 전극탭과 CID 필터가 접합된 영역에서 많이 발생하는데, 종래 기술에 따르면, 전극탭과 CID 필터가 접합된 영역에서 발생한 열이 CID 필터를 거쳐 CID 필터의 둘레에 형성되는 CID 가스켓에 전달되고, 그에 따라, CID 가스켓의 온도가 상승하게 되어 CID 가스켓이 녹는 문제가 발생하였다. 이 경우, 안전 벤트가 파단되더라도 CID 필터의 둘레 영역에서 안전 벤트와 CID 필터가 다시 연결되어 원통형 이차전지의 전류가 차단되지 않는 경우가 발생하므로, 원통형 이차전지의 안전성 향상에 장애가 되었다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 원통형 이차전지에 단락 현상이 발생하더라도 CID 필터를 통해 CID 가스켓에 전달되는 열을 최소화함으로써, CID 가스켓이 녹는 문제를 해소하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 전극과 분리막이 교대로 배치된 구조를 갖는 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하고 상부가 개방된 전지 캔; 상기 전지 캔의 상부에 결합되는 탑 캡; 상기 탑 캡의 하부에 구비되는 CID 필터; 상기 CID 필터의 측부에 밀착 구비되는 CID 가스켓; 및 상기 전극 조립체로부터 돌출되되, 상기 CID 필터와 전기적으로 연결되는 전극탭; 을 포함하고, 상기 CID 필터는, 몸체를 형성하는 몸체부; 를 포함하고, 상기 몸체부에는, 상기 몸체부의 둘레를 따라 형성되고, 제1 폭(W1)을 갖는 복수의 주 관통홀; 및 상기 제1 폭(W1)보다 작은 제2 폭(W2)을 갖는 보조 관통홀; 이 형성되고, 상기 CID 필터 중 상기 전극탭과 전기적으로 연결되는 영역(이하, '제1 연결 영역')은 상기 CID 필터의 중심을 기준으로 일 측에 치우쳐 형성되고, 상기 보조 관통홀은, 상기 제1 연결 영역과 상기 CID 가스켓 사이에 형성되는 이차전지가 제공된다.
상기 보조 관통홀은 상기 주 관통홀들을 상기 몸체부의 둘레 방향을 따라 연결하는 상기 몸체부의 연결 영역(이하, '제2 연결 영역') 상에 형성될 수 있다.
상기 보조 관통홀은 상기 제1 연결 영역과 상기 CID 가스켓 간의 최단 거리를 가로지르면서, 상기 CID 필터의 중심을 중심으로 하는 가상의 원의 원호 상에 형성되고, 상기 복수의 제2 연결 영역 중 상기 보조 관통홀이 형성되지 않는 제2 연결 영역들은 상기 원호 상에 형성되지 않을 수 있다.
상기 복수의 제2 연결 영역 중 상기 보조 관통홀이 형성되는 제2 연결 영역들 간에 서로 인접하게 형성되고, 상기 복수의 제2 연결 영역 중 상기 보조 관통홀이 형성되지 않는 제2 연결 영역들 간에 서로 인접하게 형성될 수 있다.
상기 몸체부의 둘레는 원 형상을 가지고, 상기 원호의 중점은 상기 CID 필터의 중심으로부터 외측으로 연장되는 반직선 상에 형성될 수 있다.
상기 원호의 중심각은 90도 이상 180도 이하일 수 있다.
상기 제1 연결 영역은 상기 CID 필터의 중심과 상기 CID 가스켓 간의 최단 거리의 중심에 형성될 수 있다.
상기 원호는 상기 제1 연결 영역과 상기 CID 가스켓 간의 최단 거리의 중심을 가로지를 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 몸체를 형성하는 몸체부; 를 포함하고, 상기 몸체부에는, 상기 몸체부의 둘레를 따라 형성되고, 제1 폭(W1)을 갖는 복수의 주 관통홀; 및 상기 제1 폭(W1)보다 작은 제2 폭(W2)을 갖는 보조 관통홀; 이 형성되고, 상기 몸체부의 중심을 기준으로 일 측에 치우쳐진 영역에는 제1 지점이 형성되고, 상기 몸체부의 둘레에 제 2지점이 형성되며, 상기 보조 관통홀은 상기 제1 지점과 상기 제2 지점 사이에 형성되되, 상기 주 관통홀들을 상기 몸체부의 둘레 방향을 따라 연결하는 상기 몸체부의 연결 영역(이하, '제2 연결 영역') 상에 형성되는 CID 필터가 제공된다.
상기 복수의 주 관통홀은 상기 몸체부의 둘레를 따라 등 간격으로 형성될 수 있다.
상기 보조 관통홀은, 상기 보조 관통홀이 형성된 상기 제2 연결 영역의 양 측에 형성된 두 개의 상기 주 관통홀과 연결될 수 있다.
상기 보조 관통홀은, 상기 보조 관통홀이 형성된 상기 제2 연결 영역의 양 측에 형성된 두 개의 상기 주 관통홀로부터 이격될 수 있다.
상기 보조 관통홀은, 상기 보조 관통홀이 형성된 상기 제2 연결 영역 상에 복수로 형성될 수 있다.
상기 몸체부에 상기 복수의 주 관통홀은 총 N개가 형성됨으로써, 상기 제2 연결 영역은 총 N개가 형성되고, 총 N개의 상기 제2 연결 영역 중 상기 보조 관통홀이 형성되는 제2 연결 영역의 개수는, (i) 상기 N이 짝수인 경우, N/2개 이하이고, (ii) 상기 N이 홀수인 경우, (N-1)/2개 이하일 수 있다.
상기 복수의 주 관통홀은 총 8개가 형성되고, 상기 보조 관통홀이 형성되는 상기 제2 연결 영역의 개수는 1개 이상 4개 이하일 수 있다.
본 발명에 따르면, 원통형 이차전지에 단락 현상이 발생하더라도 CID 필터를 통해 CID 가스켓에 전달되는 열을 최소화함으로써, CID 가스켓이 녹는 문제를 해소할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 이차전지의 구조를 도시한 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 CID 필터의 구조의 일 예를 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 CID 필터의 구조의 다른 예를 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 CID 필터의 구조의 일 예를 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 CID 필터의 구조의 다른 예를 도시한 평면도이다.
이하, 도면을 참고하여, 본 발명에 따른 이차전지 및 CID 필터의 구조를 설명한다.
이차전지 및 CID 필터
도 1은 본 발명에 따른 이차전지의 구조를 도시한 측단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지(10)는 상부가 개방된 구조를 갖는 전지 캔(100)을 포함할 수 있다. 전지 캔(100)의 수평 단면은 원통 형상을 가질 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 이차전지는 원통형 이차전지일 수 있다.
전지 캔(100)의 상부에는 탑 캡(200)이 구비될 수 있다. 보다 상세하게는, 도 1에 도시된 바와 같이 전지 캔(100)의 상부에 탑 캡(200)이 결합될 수 있다.
탑 캡(200)의 하부에는 안전 벤트(300)가 구비될 수 있다. 안전 벤트(300)는 이차전지(10) 내부의 압력이 일정 값을 초과하는 경우, 파단이 일어나면서 이차전지(10)의 전류를 차단하고, 이차전지(10) 내부의 가스가 외부로 배출되는 경로를 제공하는 구성일 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 안전 벤트(300)에는 안전 벤트의 다른 영역에 비해 상대적으로 얇은 두께를 갖는 노치부가 형성될 수 있다.
탑 캡(200)의 하부에는 CID 필터(400)도 구비될 수 있다. 보다 자세하게, CID 필터(400)는 안전 벤트(300)의 하부에 구비될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 CID 필터(400)의 중앙 영역과 안전 벤트(300)의 중앙 영역은 서로 접합될 수 있다. 따라서, 이차전지(10) 내부의 압력이 일정 값을 초과하여 안전 벤트(300)가 파단되면서 상방으로 이동하는 경우, CID 필터(400) 역시 상방으로 이동함으로써 이차전지(10)의 전류가 차단될 수 있다.
전지 캔(100) 상부의 내측면에는 가스켓(500)이 밀착 구비될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 가스켓(500)은 탑 캡(200) 및 안전 벤트(300)의 둘레 영역에 밀착 구비될 수 있다. 가스켓(500)은 이차전지(10) 내부의 밀봉을 위한 구성일 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 이차전지는, CID 필터(400)의 측부에 밀착 구비되는 CID 가스켓(600)을 더 포함할 수 있다. CID 가스켓(600)은 전술한 가스켓(500)과 별개의 구성으로, CID 필터(400)의 둘레 영역에서 CID 필터(400)와 안전 벤트(300)가 직접 접촉하는 것을 방지하기 위한 구성일 수 있다. 따라서, CID 가스켓(600)은 도 1에 도시된 바와 같이 CID 필터(400)의 측부에서 CID 필터(400)와 안전 벤트(300) 사이에 구비될 수 있다. 한편, 가스켓(500)과 CID 가스켓(600)은 전기 절연성을 갖는 재질로 이루어질 수 있다.
전지 캔(100)의 내부에는 전극 조립체(700)가 수용될 수 있다. 전극 조립체(700)는 전극과 분리막이 교대로 배치된 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 전극 조립체(700)는 젤리-롤 타입의 전극 조립체일 수 있다.
전극 조립체(700)는 전극탭(700a)을 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 전극탭(700a)은 전극 조립체(700)로부터 돌출된 구조를 가질 수 있다. 또한, 전극탭(700a)은 CID 필터(400)와 전기적으로 연결될 수 있다. 전극탭(700a)과 CID 필터(400)는 예를 들어, 용접에 의해 연결될 수 있다. 본 명세서에서는, CID 필터(400) 중 전극탭(700a)과 전기적으로 연결되는 영역을 '제1 연결 영역'이라 부르기로 한다. 제1 연결 영역(C1)은 CID 필터(400)의 중심을 기준으로 일 측에 치우쳐 형성될 수 있다. 도 1에는 제1 연결 영역(C1)이 CID 필터(400)의 중심을 기준으로 좌 측에 치우쳐 형성된 모습이 도시되어 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 CID 필터의 구조의 일 예를 도시한 평면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 CID 필터의 구조의 다른 예를 도시한 평면도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 CID 필터(400)는 몸체를 형성하는 몸체부(400a)를 포함할 수 있다. 몸체부(400a)의 둘레는 원 형상을 가질 수 있다.
한편, CID 필터(400)의 몸체부(400a)에는 몸체부(400a)의 둘레를 따라 형성되는 복수의 주 관통홀(410)이 형성될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 주 관통홀(410)은 제1 폭(W1)을 가질 수 있다. 주 관통홀(410)은 원 형상을 가질 수 있다. 주 관통홀(410)이 원 형상을 갖는 경우 상기 제1 폭(W1)은 주 관통홀(410)의 지름이 될 수 있다. 또한, 주 관통홀(410)은 몸체부(400a)의 둘레를 따라 등 간격으로 형성될 수 있다. 도 2 및 도 3에는 CID 필터(400)에서 원 형상을 갖는 몸체부(400a)의 원주 방향을 따라 8개의 주 관통홀(410)이 등 간격으로 형성된 경우가 도시되어 있다.
한편, CID 필터(400)의 몸체부(400a)에 형성된 복수의 주 관통홀(410)은 몸체부(400a)의 일부 영역에 의해 서로 연결된 것으로 볼 수 있다. 보다 상세하게, 몸체부(400a)의 일부 영역에 의해 복수의 주 관통홀(410)은 몸체부(400a)의 둘레 방향을 따라 서로 연결될 수 있다. 본 명세서에서는, CID 필터(400)의 몸체부(400a) 중 몸체부(400a)의 둘레 방향을 따라 복수의 주 관통홀(410)을 서로 연결하는 영역을 '제2 연결 영역'이라 부르기로 한다. 도 2 및 도 3에는 8개의 주 관통홀(410)에 대응하여 주 관통홀(410)들 사이에 8개의 제2 연결 영역(C2)이 형성된 경우가 도시되어 있다.
한편, 본 발명에 따른 CID 필터(400)의 몸체부(400a)에는 제2 폭(W2)을 갖는 보조 관통홀(420)이 형성될 수 있다. 이때, 제2 폭(W2)은 제1 폭(W1)보다 작을 수 있다. 즉, 보조 관통홀(420)의 폭은 주 관통홀(410)의 폭 보다 작을 수 있다.
계속해서 도 2를 참고하면, 본 발명에 따른 CID 필터(400)에서 보조 관통홀(420)은 제2 연결 영역(C2) 상에 형성될 수 있다. 본 발명에 따르면, 보조 관통홀(420)이 주 관통홀(410)들을 연결하는 제2 연결 영역(C2) 상에 형성되므로, 제2 연결 영역(C2)을 기준으로 CID 필터(400)의 중심 방향 내측과 CID 필터(400)의 둘레 방향 외측 간의 열전도에 의한 열 전달이 최소화될 수 있다.
상기 내용을 토대로 도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 이차전지(10)에서 CID 필터(400)의 보조 관통홀(420, 도 2 참조)은 제1 연결 영역(C1)과 CID 가스켓(600) 사이에 구비될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 이차전지(10) 중에서도 열이 많이 발생하는 제1 연결 영역(C1, 즉, CID 필터와 전극탭이 전기적으로 연결되는 영역)으로부터 CID 가스켓(600)으로 열이 전달되는 것을 최소화하여, CID 가스켓(600)이 녹는 문제를 방지할 수 있다.
보조 관통홀(420)에 대한 본 발명의 상기 특징은, CID 필터(400)의 몸체부(400a)의 중심으로 기준으로 일 측에 치우쳐진 영역에 형성되는 가상의 제1 지점과 몸체부(400a)의 둘레에 형성되는 가상의 제2 지점 사이에 보조 관통홀(420)이 형성됨으로써, 보조 관통홀(420)이 제1 지점과 제2 지점 간의 열 전달의 최단 경로를 차단하는 것으로 이해될 수도 있다.
계속해서, 도 2를 참고하면, 본 발명에 따른 보조 관통홀(420)은 복수의 제2 연결 영역(C2) 중 일부의 제2 연결 영역(C2)에만 형성될 수 있다. 도 2에는 8개의 제2 연결 영역(C2)들 중 2개의 제2 연결 영역(C2)에 각각 보조 관통홀(420)이 형성된 경우가 도시되어 있다. 그러나, 도 3에 도시된 바와 같이 보조 관통홀(420)은 8개의 제2 연결 영역(C2)들 중 4개의 제2 연결 영역(C2)에 각각 형성될 수 있다. 또는, 보조 관통홀(420)은 8개의 제2 연결 영역들(C2)들 중 1개 또는 3개의 제2 연결 영역(C2)에 형성될 수도 있다. 즉, 본 발명에 따르면, CID 필터(400)에 주 관통홀(410)이 8개 형성되는 경우, 보조 관통홀(420)이 형성되는 제2 연결 영역(C2)의 개수는 1개 이상 4개 이하일 수 있다.
전술한 바와 같이, 제1 연결 영역(C1)은 CID 필터(400)의 중심을 기준으로 일 측에 치우쳐 형성될 수 있다. 이때, 보조 관통홀(420)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 8개의 제2 연결 영역들(C2)들 중에서 제1 연결 영역(C1)이 치우친 쪽에 있는 제2 연결 영역(C2)들에 형성될 수 있다.
이차전지(10) 내에서도 특히 열이 많이 발생하는 제1 연결 영역(C1)과 CID 가스켓(600) 간의 거리가 상대적으로 가까운 영역에서 CID 가스켓(600)이 쉽게 녹을 수 있는데, 보조 관통홀(420)이 CID 필터(400)에 형성된 복수의 제2 연결 영역(C2)들 중 제1 연결 영역(C1)이 치우친 영역과 인접한 제2 연결 영역(C2)들에 형성되는 것은 이러한 문제를 방지하기 위함일 수 있다.
한편, 전술한 내용을 일반화하여, 주 관통홀(410)의 개수에 따른, 보조 관통홀(420)이 형성되는 제2 연결 영역(C2)의 개수를 설명하면 다음과 같다.
몸체부(400a)에 복수의 주 관통홀(410)이 총 N개가 형성되는 경우, 복수의 주 관통홀(410)을 서로 연결하는 제2 연결 영역(C2) 역시 총 N개가 형성된다. 이때, 총 N개의 제2 연결 영역(C2) 중 보조 관통홀(420)이 형성되는 제2 연결 영역(C2)의 개수는,
(i) 상기 N이 짝수인 경우, N/2개 이하이고,
(ii) 상기 N이 홀수인 경우, (N-1)/2개 이하
일 수 있다.
또한, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따르면, CID 필터(400)에 형성된 복수의 제2 연결 영역(C2) 중 보조 관통홀(420)이 형성되는 제2 연결 영역(C2) 간에는 서로 인접하게 형성될 수 있고, 복수의 제2 연결 영역(C2) 중 보조 관통홀(420)이 형성되지 않는 제2 연결 영역(C2) 간에도 서로 인접하게 형성될 수 있다. 이는, 복수의 제2 연결 영역(C2) 중 보조 관통홀(420)이 형성되는 제2 연결 영역(C2)들이 몸체부(400a)의 둘레 방향을 따라 연속적으로 형성되는 동시에, 복수의 제2 연결 영역(C2) 중 보조 관통홀(420)이 형성되지 않는 제2 연결 영역(C2)들도 몸체부(400a)의 둘레 방향을 따라 연속적으로 형성되는 것으로 이해될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 CID 필터(400)에서 보조 관통홀(420)이 형성되는 영역은 가상의 원의 원호의 개념을 도입하여 설명할 수도 있다.
즉, 도 1 내지 도 3을 참고하면, 보조 관통홀(420)은 제1 연결 영역(C1)과 CID 가스켓(600) 간의 최단 거리를 가로지르도록 형성될 수 있다. 이를 위해 보조 관통홀(420)은 CID 필터(400)의 중심을 중심으로 하는 가상의 원의 원호(A) 상에 형성될 수 있다. 또한, 복수의 제2 연결 영역(C2) 중 보조 관통홀(420)이 형성되지 않는 제2 연결 영역(C2)들은 상기 원호(A) 상에 형성되지 않을 수 있다.
CID 필터(400)에 형성된 복수의 제2 연결 영역(C2) 중 보조 관통홀(420)이 형성되는 제2 연결 영역(C2) 간에 서로 인접하게 형성되는 경우 상기 가상의 원호(A)는, 보조 관통홀(420)이 형성된 제2 연결 영역(C2)들과 인접한 주 관통홀(410)들 중 가장 외측에 구비된 두 개의 주 관통홀(예를 들어, 도 2의 경우, CID 필터의 좌측 하부와 우측 하부에 각각 형성된 주 관통홀)의 중심을 양 끝부로 하고 몸체부(400a)의 중심을 중심으로 하는 원호로 정의될 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이 몸체부(400a)의 둘레는 원 형상을 가질 수 있으므로, 상기 가상의 원호(A)의 중점은 CID 필터(400)의 중심으로부터 외측으로 연장되는 반직선 상에 형성될 수 있다.
또한, 상기 가상의 원호(A)의 중심각은 90도 이상 180도 이하일 수 있다. 도 2에는 가상의 원호(A)의 중심각이 90도인 경우가 도시되어 있고, 도 3에는 가상의 원호(A)의 중심각이 180도인 경우가 도시되어 있다. 가상의 원호(A)의 중심각이 180도를 초과하는 경우에는 보조 관통홀(420)이 너무 많이 형성되므로 CID 필터의 형상이 제대로 유지되지 못해 CID 필터의 내구성이 떨어질 수 있고, 가상의 원호(A)의 중심각이 90도 미만인 경우에는 보조 관통홀(420)에 의한 열 전달의 차단이 효과적으로 일어나지 않을 수 있다.
계속해서, 도 1 내지 도 3을 참고하면, 제1 연결 영역(C1)은 CID 필터(400)의 중심과 CID 가스켓(600) 간의 최단 거리의 중심에 형성될 수 있고, 상기 가상의 원호(A)는 제1 연결 영역(C1)과 CID 가스켓(600) 간의 최단 거리의 중심을 가로지를 수 있다.
한편, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 보조 관통홀(420)은 보조 관통홀(420)이 형성된 제2 연결 영역(C2)의 양 측에 형성된 2개의 주 관통홀(410)과 연결될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면 보조 관통홀(420) 및 그와 인접한 주 관통홀(410)은 서로 연결될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 CID 필터의 구조의 일 예를 도시한 평면도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 CID 필터의 구조의 다른 예를 도시한 평면도이다.
서로 모순되지 않는 범위 내에서, 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 CID 필터의 구조에 대한 설명은 본 발명의 다른 실시예에 따른 CID 필터의 구조에 대한 설명에도 동일하게 적용될 수 있다. 하기에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 CID 필터의 구조와 다른 점을 위주로 본 발명의 다른 실시예에 따른 CID 필터의 구조를 설명한다.
본 발명의 일 실시예와 달리, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 보조 관통홀(420')은, 보조 관통홀(420')이 형성된 제2 연결 영역(C2)의 양 측에 형성된 두 개의 주 관통홀(410)로부터 소정의 간격만큼 이격될 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 보조 관통홀(420')은, 보조 관통홀(420')이 형성된 제2 연결 영역(C2) 상에 복수로 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 보조 관통홀(420')은 원 형상을 가질 수 있다. 보조 관통홀(420')이 원 형상을 갖는 경우, 보조 관통홀(420')의 폭(즉, 제2 폭)은 보조 관통홀(420')의 지름이 될 수 있다.
도 4 및 도 5에는 보조 관통홀(420')이 형성된 제2 연결 영역(C2) 상에, 원 형상의 보조 관통홀(420')이 각각 2개씩 형성된 경우가 도시되어 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 가능함은 물론이다.

Claims (15)

  1. 전극과 분리막이 교대로 배치된 구조를 갖는 전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 수용하고 상부가 개방된 전지 캔;
    상기 전지 캔의 상부에 결합되는 탑 캡;
    상기 탑 캡의 하부에 구비되는 CID 필터;
    상기 CID 필터의 측부에 밀착 구비되는 CID 가스켓; 및
    상기 전극 조립체로부터 돌출되되, 상기 CID 필터와 전기적으로 연결되는 전극탭; 을 포함하고,
    상기 CID 필터는,
    몸체를 형성하는 몸체부; 를 포함하고,
    상기 몸체부에는,
    상기 몸체부의 둘레를 따라 형성되고, 제1 폭(W1)을 갖는 복수의 주 관통홀; 및
    상기 제1 폭(W1)보다 작은 제2 폭(W2)을 갖는 보조 관통홀; 이 형성되고,
    상기 CID 필터 중 상기 전극탭과 전기적으로 연결되는 영역(이하, '제1 연결 영역')은 상기 CID 필터의 중심을 기준으로 일 측에 치우쳐 형성되고,
    상기 보조 관통홀은, 상기 제1 연결 영역과 상기 CID 가스켓 사이에 형성되는 이차전지.
  2. 청구항 1에서,
    상기 보조 관통홀은 상기 주 관통홀들을 상기 몸체부의 둘레 방향을 따라 연결하는 상기 몸체부의 연결 영역(이하, '제2 연결 영역') 상에 형성되는 이차전지.
  3. 청구항 1에서,
    상기 보조 관통홀은 상기 제1 연결 영역과 상기 CID 가스켓 간의 최단 거리를 가로지르면서, 상기 CID 필터의 중심을 중심으로 하는 가상의 원의 원호 상에 형성되고,
    상기 복수의 제2 연결 영역 중 상기 보조 관통홀이 형성되지 않는 제2 연결 영역들은 상기 원호 상에 형성되지 않는 이차전지.
  4. 청구항 3에서,
    상기 복수의 제2 연결 영역 중 상기 보조 관통홀이 형성되는 제2 연결 영역들 간에 서로 인접하게 형성되고,
    상기 복수의 제2 연결 영역 중 상기 보조 관통홀이 형성되지 않는 제2 연결 영역들 간에 서로 인접하게 형성되는 이차전지.
  5. 청구항 4에서,
    상기 몸체부의 둘레는 원 형상을 가지고,
    상기 원호의 중점은 상기 CID 필터의 중심으로부터 외측으로 연장되는 반직선 상에 형성되는 이차전지.
  6. 청구항 5에서,
    상기 원호의 중심각은 90도 이상 180도 이하인 이차전지.
  7. 청구항 2에서,
    상기 제1 연결 영역은 상기 CID 필터의 중심과 상기 CID 가스켓 간의 최단 거리의 중심에 형성되는 이차전지.
  8. 청구항 3에서,
    상기 원호는 상기 제1 연결 영역과 상기 CID 가스켓 간의 최단 거리의 중심을 가로지르는 이차전지.
  9. 몸체를 형성하는 몸체부; 를 포함하고,
    상기 몸체부에는,
    상기 몸체부의 둘레를 따라 형성되고, 제1 폭(W1)을 갖는 복수의 주 관통홀; 및
    상기 제1 폭(W1)보다 작은 제2 폭(W2)을 갖는 보조 관통홀; 이 형성되고,
    상기 몸체부의 중심을 기준으로 일 측에 치우쳐진 영역에는 제1 지점이 형성되고,
    상기 몸체부의 둘레에 제 2지점이 형성되며,
    상기 보조 관통홀은 상기 제1 지점과 상기 제2 지점 사이에 형성되되, 상기 주 관통홀들을 상기 몸체부의 둘레 방향을 따라 연결하는 상기 몸체부의 연결 영역(이하, '제2 연결 영역') 상에 형성되는 CID 필터.
  10. 청구항 9에서,
    상기 복수의 주 관통홀은 상기 몸체부의 둘레를 따라 등 간격으로 형성되는 CID 필터.
  11. 청구항 9에서,
    상기 보조 관통홀은,
    상기 보조 관통홀이 형성된 상기 제2 연결 영역의 양 측에 형성된 두 개의 상기 주 관통홀과 연결되는 CID 필터.
  12. 청구항 9에서,
    상기 보조 관통홀은,
    상기 보조 관통홀이 형성된 상기 제2 연결 영역의 양 측에 형성된 두 개의 상기 주 관통홀로부터 이격되는 CID 필터.
  13. 청구항 12에서,
    상기 보조 관통홀은,
    상기 보조 관통홀이 형성된 상기 제2 연결 영역 상에 복수로 형성되는 CID 필터.
  14. 청구항 10에서,
    상기 몸체부에 상기 복수의 주 관통홀은 총 N개가 형성됨으로써, 상기 제2 연결 영역은 총 N개가 형성되고,
    총 N개의 상기 제2 연결 영역 중 상기 보조 관통홀이 형성되는 제2 연결 영역의 개수는,
    (i) 상기 N이 짝수인 경우, N/2개 이하이고,
    (ii) 상기 N이 홀수인 경우, (N-1)/2개 이하인 CID 필터.
  15. 청구항 10에서,
    상기 복수의 주 관통홀은 총 8개가 형성되고,
    상기 보조 관통홀이 형성되는 상기 제2 연결 영역의 개수는 1개 이상 4개 이하인 CID 필터.
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