WO2022025577A1 - 이차전지 - Google Patents

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WO2022025577A1
WO2022025577A1 PCT/KR2021/009674 KR2021009674W WO2022025577A1 WO 2022025577 A1 WO2022025577 A1 WO 2022025577A1 KR 2021009674 W KR2021009674 W KR 2021009674W WO 2022025577 A1 WO2022025577 A1 WO 2022025577A1
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secondary battery
extinguishing agent
beading
fire extinguishing
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이익종
류덕현
김정훈
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Definitions

  • the present invention relates to a secondary battery.
  • Secondary batteries unlike primary batteries, can be recharged, and have been widely researched and developed in recent years due to their small size and large capacity. As technology development and demand for mobile devices increase, the demand for secondary batteries as an energy source is rapidly increasing.
  • the secondary battery is classified into a coin-type battery, a cylindrical battery, a prismatic battery, and a pouch-type battery according to the shape of the battery case.
  • the secondary battery accommodates an electrode assembly and an electrolyte.
  • an electrode assembly mounted inside a battery case is a charging/discharging power generating element having a stacked structure of an electrode and a separator.
  • the electrode assembly is a sheet-type electrode assembly coated with an active material, with a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and is a jelly-roll type, and a stack type in which a plurality of positive and negative electrodes are sequentially stacked with a separator interposed therebetween. , and stacked unit cells can be roughly classified into a stack/folding type in which a long-length separation film is wound.
  • a cylindrical cell consists of a jellyroll-type electrode assembly and a can containing the electrode assembly.
  • Patent Document Korean Patent Laid-Open No. 10-2014-0015647
  • One aspect of the present invention is to provide a secondary battery that can be extinguished through a fire extinguishing agent when the battery is ignited.
  • a secondary battery in the secondary battery, an electrode assembly in which an electrode and a separator are alternately stacked and wound, the electrode assembly is accommodated therein, an opening is formed at the top, and is bent inward a can having a beaded portion formed thereon to form an indentation groove on the outside, a cap assembly seated on the beading portion to cover the opening of the can, a fire extinguishing agent accommodated in the indentation groove to extinguish the ignition when the secondary battery ignites, and It may include a sealing part for sealing the indentation groove.
  • the battery pack according to the embodiment of the present invention may include the secondary battery according to the embodiment of the present invention.
  • the extinguishing agent in the beading part of the can and sealing the beading part in which the extinguishing agent is accommodated by the sealing part, it can be extinguished through the extinguishing agent when the battery is ignited.
  • the extinguishing agent is composed of a compressed-type extinguishing agent, which is ejected when the secondary battery ignites, and can easily extinguish the surrounding space or prevent the fire from spreading.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state before the fire extinguishing agent is ejected from the secondary battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a state in which a fire extinguishing agent is ejected from a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a secondary battery according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a perspective view illustrating a can in a secondary battery according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state before the fire extinguishing agent is ejected from the secondary battery according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a state in which a fire extinguishing agent is ejected from a secondary battery according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a secondary battery according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state before a fire extinguishing agent is ejected from the secondary battery according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the present invention It is a cross-sectional view showing a state in which a fire extinguishing agent is ejected from a secondary battery according to an embodiment.
  • the secondary battery 100 includes an electrode assembly 110 , a can 130 accommodating the electrode assembly 110 , and an opening 132 of the can 130 .
  • ) includes a cap assembly 140 covering the , a fire extinguishing agent 150 that extinguishes fire when an ignition occurs, and a sealing part 160 sealing the indentation groove 134 .
  • the electrode assembly 110 is a power generating element capable of charging and discharging, and forms a structure in which the electrode 113 and the separator 114 are alternately stacked.
  • the electrode assembly 110 may be formed in a shape in which the electrode 113 and the separator 114 are alternately stacked and wound. In this case, the electrode assembly 110 may be provided in a shape wound in a circular or oval shape.
  • the electrode 113 may include an anode 111 and a cathode 112 .
  • the separator 114 separates the anode 111 and the cathode 112 to electrically insulate them.
  • the positive electrode 111 , the separator 114 , and the negative electrode 112 may be alternately assembled and wound.
  • the positive electrode 111 may include a positive electrode current collector and a positive electrode active material provided on one surface of the positive electrode current collector.
  • the positive electrode 111 may include a positive electrode uncoated region that is an area on which the positive electrode active material is not stacked.
  • the positive electrode current collector may be made of, for example, an aluminum foil.
  • the cathode active material may be formed of lithium manganese oxide, lithium cobalt oxide, lithium nickel oxide, lithium iron phosphate, or a compound or mixture containing at least one of them.
  • the negative electrode 112 may include a negative electrode current collector and a negative electrode active material provided on one surface of the negative electrode current collector.
  • the negative electrode 112 may include a negative electrode uncoated region that is an area on which the negative electrode active material is not laminated.
  • the negative electrode current collector may be formed of, for example, a copper foil made of a copper (Cu) material.
  • the negative active material may be made of, for example, artificial graphite, lithium metal, lithium alloy, carbon, petroleum coke, activated carbon, graphite, a silicon compound, a tin compound, a titanium compound, or an alloy thereof.
  • the negative active material may further include, for example, non-graphite-based SiO (silica, silica) or SiC (silicon carbide, silicon carbide).
  • the separator 114 may be made of an insulating material to insulate between the anode 111 and the cathode 112 .
  • the separator 114 is, for example, a multilayer film made of polyethylene, polypropylene, or a combination thereof having microporosity, or polyvinylidene fluoride, polyethylene oxide, polyacrylonitrile, or polyvinylidene fluoride hexadecimal. It may be a polymer film for a solid polymer electrolyte such as a fluoropropylene copolymer or for a gel polymer electrolyte.
  • the can 130 accommodates the electrode assembly 110 therein, and an opening 132 may be formed at an upper end thereof.
  • the can 130 may be formed in a cylindrical shape in which the receiving part 131 in which the electrode assembly 110 is accommodated is formed.
  • the can 130 may include a metal material.
  • the can 130 may include, for example, aluminum or copper.
  • the beading part 133 may be formed to be bent inwardly so that the cap assembly 140 can be mounted on the can 130 to form an indentation groove 134 on the outside thereof.
  • a crimping portion 135 may be formed on the top of the beading portion 133 of the can 130 to wrap and fix the edge of the cap assembly 140 .
  • the crimping part 135 may include an outer periphery formed in the longitudinal direction of the can 130 and an upper end perpendicular to the longitudinal direction of the can 130 .
  • the cap assembly 140 may be seated on the beading part 133 to cover the opening 132 of the can 130 .
  • the cap assembly 140 includes a top cap 141 positioned above the secondary battery 100 , a safety vent 143 positioned under the top cap 141 , and a lower portion of the safety vent 143 .
  • the positioned current blocking member 144 may include a gasket 145 surrounding the outer circumferential surface of the top cap 141 and the safety vent 143 .
  • the gasket 145 may seal and insulate between the cap assembly 140 and the can 130 .
  • the top cap 141 is formed with an outlet and may be located at the uppermost outermost portion of the secondary battery 100 .
  • top cap 141 may form a terminal protruding from an upper end, and may be electrically connected to the electrode assembly 110 accommodated in the secondary battery 100 to form a positive terminal.
  • the safety vent 143 may be disposed on the inside of the secondary battery 100 rather than the top cap 141 , so that when the internal pressure of the secondary battery 100 increases, the shape is reversed in the direction of the top cap 141 and ruptured.
  • the current blocking member 144 is positioned under the safety vent 143 , and may include a central portion connected to the safety vent 143 and an outer shell portion not connected to the safety vent 143 .
  • the upper end of the central portion is in contact with the lower end of the central portion 123 of the safety vent 143, and when the internal pressure increases, the central portion 123 of the safety vent 143 is moved in the direction of the top cap 141, As the contact between the safety vent 143 and the current blocking member 144 is released, the electrical connection may be released.
  • the secondary battery 100 may include an electrode lead 120 attached to the electrode 113 and electrically connected to the electrode 113 .
  • the electrode lead 120 may include a positive electrode lead 121 connected to the positive electrode 111 and a negative electrode lead connected to the negative electrode 112 .
  • the positive lead 121 may be formed in a direction in which the cap assembly 140 is positioned in the upper direction and may be electrically connected to the current blocking member 144 , and the negative lead 121 may be formed in the lower direction of the can ( 130) may be electrically connected to the lower portion.
  • the extinguishing agent 150 may be accommodated in the can 130 in the indentation groove 134 to extinguish the ignition when the secondary battery 100 ignites.
  • the extinguishing agent 150 is made of a compression type containing compressed gas, and is ejected when the secondary battery 100 is ignited, and the surrounding space can be extinguished.
  • the extinguishing agent 150 may be made of at least any one or more of Halon gas, nitrogen, and carbon dioxide.
  • the sealing part 160 may seal the indentation groove 134 . Accordingly, the indentation groove 134 of the can 130 in which the extinguishing agent 150 is accommodated can be sealed through the sealing part 160 .
  • the sealing part 160 may include a rubber material. Accordingly, it can be easy to inject the extinguishing agent into the indentation groove 134 . That is, for example, by passing the injection needle through the sealing part 160 , the extinguishing agent 150 is injected into the indentation groove 134 , and then the needle The passed portion may be sealed by applying heat or contracted and sealed by its own elastic force.
  • the sealing part 160 may be made of adhesive rubber and may be attached to the can 130 to cover the indentation groove 134 . At this time, after being additionally adhered to the can 130 with an adhesive rubber, heat and pressure may be applied to fix it to the outer surface of the can 130 through thermal fusion.
  • the extinguishing agent 150 is placed on the beading part 133 of the can 130 and the extinguishing agent 150 is accommodated by the sealing part 160 .
  • the fire extinguishing agent 150 is composed of a compressed fire extinguishing agent 150 containing compressed gas and is ejected when the secondary battery 100 ignites, and it is possible to easily extinguish the surrounding space or prevent the fire from spreading.
  • the extinguishing agent 150 containing compressed gas is heated to release the sealing of the sealing part 160 and ejected, or the extinguishing agent 150 is ejected to the part of the sealing part 160 that is dissolved by the ignition heat.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a secondary battery according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a perspective view showing a can in a secondary battery according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a secondary battery according to another embodiment of the present invention. It is a cross-sectional view showing the state before the extinguishing agent is ejected from the battery
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the state in which the extinguishing agent is ejected from the secondary battery according to another embodiment of the present invention.
  • the secondary battery 200 includes an electrode assembly 110 , a can 230 accommodating the electrode assembly 110 , and an opening 232 of the can 230 .
  • ) includes a cap assembly 140 that covers, a fire extinguishing agent 150 that extinguishes fire when an ignition occurs, and a sealing part 160 that seals the indentation groove 234 .
  • the secondary battery 200 according to another embodiment of the present invention has a difference in which notches 236 and 237 are further formed in the beading portion 233 of the can 230 compared to the secondary battery according to the embodiment of the present invention described above. have. Accordingly, in another embodiment of the present secondary battery 200, content overlapping with the embodiment of the secondary battery described above will be omitted or briefly described, and the differences will be mainly described.
  • the can 230 may accommodate the electrode assembly 110 therein, and an opening 232 may be formed at an upper end thereof.
  • the can 230 may be formed in a cylindrical shape in which the receiving part 231 in which the electrode assembly 110 is accommodated is formed.
  • the can 230 may include a metal material.
  • the can 230 may include, for example, aluminum or copper.
  • the can 230 may be bent inwardly so that the cap assembly 140 can be mounted, so that the beading portion 233 forming the indentation groove 234 on the outside may be formed.
  • Notches 236 and 237 may be formed in the beading portion 233 . Accordingly, when the secondary battery 200 is ignited, the notches 236 and 237 of the beading part 233 are ruptured and the extinguishing agent 150 accommodated in the indentation groove 234 is ejected, so it can be easy to extinguish the surrounding space. .
  • the notches 236 and 237 may be formed on at least one of the outer surface 230b and the inner surface 230a of the beading portion 233 . In this case, the notches 236 and 237 may be formed in a triangular groove shape.
  • the can 230 may be formed in a cylindrical shape, and the notches 236 and 237 may be formed along the outer circumferential surface or the inner circumferential surface of the beading portion 233 .
  • the notches 236 and 237 may be discontinuously or continuously formed along the outer circumferential surface or the inner circumferential surface of the beading portion 233 .
  • the notches 236 and 237 may be formed in one or more lines in the beading portion 233, for example.
  • the notches 236 and 237 are melted by the flame generated when the secondary battery 200 is ignited, or ruptured by high internal pressure generation according to the ignition, or the fire extinguishing agent 150 containing compressed gas in the heat of ignition is heated. It may be ruptured by any one or more factors, such as being ruptured by the fire extinguishing agent 150 . Accordingly, the extinguishing agent 150 ejection passage between the receiving part 231 of the can 230 and the indentation groove 234 in which the extinguishing agent 150 is accommodated may be formed in the melted or ruptured notches 236 and 237. . Therefore, when the secondary battery 200 is ignited internally, the notches 236 and 237 are dissolved or ruptured, so that the extinguishing agent 150 is ejected into the secondary battery 200 and internal ignition can be extinguished.
  • the notches 236 and 237 may be ruptured at the same or higher pressure as the rupture pressure of the safety vent 143, for example. Meanwhile, the notches 236 and 237 may be ruptured at a pressure lower than the rupture pressure of the safety vent 143 as another example.
  • a crimping part 235 for enclosing and fixing the edge of the cap assembly 140 may be formed on the top of the beading part 233 of the can 230 .
  • the extinguishing agent 150 is accommodated in the indentation groove 234 to extinguish the ignition when the secondary battery 200 ignites.
  • the fire extinguishing agent 150 is composed of a compressed fire extinguishing agent 150 containing compressed gas, and is ejected when the secondary battery 200 is ignited to extinguish the surrounding space.
  • the extinguishing agent 150 may be made of at least any one or more of Halon gas, nitrogen, and carbon dioxide.
  • the sealing part 160 may seal the indentation groove 234 . Accordingly, the indentation groove 234 in which the extinguishing agent 150 is accommodated can be sealed through the sealing part 160 .
  • the sealing part 160 may include a rubber material.
  • sealing part 160 may be made of adhesive rubber and adhered to the can 230 to cover the indentation groove 234 .
  • the extinguishing agent 150 containing compressed gas is heated to release the sealing of the sealing part 160 and ejected, or the extinguishing agent 150 is ejected to the part of the sealing part 160 that is dissolved by the ignition heat.
  • the ignition can be extinguished, and when a fire occurs in the surrounding or adjacent batteries of the secondary battery 200, easily It can extinguish fires in the surrounding space.
  • the battery pack may include a plurality of secondary batteries and a battery pack case accommodating the plurality of secondary batteries.
  • the plurality of secondary batteries may be electrically connected in series or in parallel.

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Abstract

본 발명은 이차전지에 관한 것으로, 본 발명에 따른 이차전지는, 이차전지에 있어서, 전극 및 분리막이 교대로 적층되어 권취된 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 내부에 수용시키고, 상단에 개구가 형성되며, 내측으로 구부러지게 형성되어 외측에 만입홈을 형성하는 비딩부가 형성된 캔, 상기 비딩부에 안착되어 상기 캔의 개구를 덮는 캡 조립체, 상기 만입홈에 수용되어 상기 이차전지의 발화 발생 시 상기 발화를 진화시키는 소화약재, 및 상기 만입홈을 실링하는 실링부를 포함한다.

Description

이차전지
관련출원과의 상호인용
본 출원은 2020년 07월 28일자 한국특허출원 제10-2020-0094042호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
기술분야
본 발명은 이차전지에 관한 것이다.
이차 전지는 일차 전지와는 달리 재충전이 가능하고, 또 소형 및 대용량화 가능성으로 인해 근래에 많이 연구 개발되고 있다. 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차 전지의 수요가 급격하게 증가하고 있다.
이차 전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 코인형 전지, 원통형 전지, 각형 전지, 및 파우치형 전지로 분류된다. 이차전지는 전극 조립체와 전해액을 수용한다. 이차 전지에서 전지 케이스 내부에 장착되는 전극 조립체는 전극 및 분리막의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자이다.
전극 조립체는 활물질이 도포된 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재(介在)하여 권취한 젤리 롤(Jelly-roll)형, 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형, 및 스택형의 단위 셀들을 긴 길이의 분리 필름으로 권취한 스택/폴딩형으로 대략 분류할 수 있다.
원통형 전지는 젤리롤형 전극 조립체 및 전극 조립체를 수용하는 캔으로 구성된다.
종래의 원통형 전지는 여러 조건(과충전, 고온, 외부 충격)에서 발화될 수 있는 리스크(Risk)가 존재한다.
또한, 원통형 전지가 발화 했을 경우 스스로 불을 끄거나, 불이 번지는 것을 막을 수 있는 장치가 없는 문제가 있다.
[선행기술문헌] (특허문헌) 한국 공개특허 제10-2014-0015647호
본 발명의 하나의 관점은 전지 발화 시 소화약재를 통해 진화될 수 있는 이차전지를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 이차전지는, 이차전지에 있어서, 전극 및 분리막이 교대로 적층되어 권취된 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 내부에 수용시키고, 상단에 개구가 형성되며, 내측으로 구부러지게 형성되어 외측에 만입홈을 형성하는 비딩부가 형성된 캔, 상기 비딩부에 안착되어 상기 캔의 개구를 덮는 캡 조립체, 상기 만입홈에 수용되어 상기 이차전지의 발화 발생 시 상기 발화를 진화시키는 소화약재, 및 상기 만입홈을 실링하는 실링부를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 전지팩은, 상기 본 발명의 실시예에 따른 이차전지를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 소화약재를 캔의 비딩부에 위치시키고 실링부로 소화약재가 수용된 비딩부 부분을 실링하여, 전지 발화 시 소화약재를 통해 진화될 수 있다.
또한, 소화약재는 압축형 소화약재로 이루어져 이차전지의 발화 시 분출되며, 주위 공간을 용이하게 진화하거나 불이 번지는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지에서 소화약재가 분출되기 전 상태를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지에서 소화약재가 분출되는 상태를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지에서 캔을 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지에서 소화약재가 분출되기 전 상태를 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지에서 소화약재가 분출되는 상태를 나타낸 단면도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
일 실시예에 따른 이차전지
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지에서 소화약재가 분출되기 전 상태를 나타낸 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지에서 소화약재가 분출되는 상태를 나타낸 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(100)는 전극 조립체(110), 전극 조립체(110)를 수용시키는 캔(130), 캔(130)의 개구(132)를 덮는 캡 조립체(140), 발화 발생 시 진화시키는 소화약재(150), 및 만입홈(134)을 실링하는 실링부(160)를 포함한다.
보다 상세히, 전극 조립체(110)는 충방전이 가능한 발전소자로서, 전극(113)과 분리막(114)이 교대로 적층된 구조를 형성한다. 여기서, 전극 조립체(110)는 전극(113) 및 분리막(114)이 교대로 적층되어 권취된 형태로 형성될 수 있다. 이때, 전극 조립체(110)는 원형 또는 타원형 형태로 권취된 형태로 구비될 수 있다.
전극(113)은 양극(111)과 음극(112)을 포함할 수 있다. 그리고, 분리막(114)은 양극(111)과 음극(112)을 분리하여 전기적으로 절연시킨다. 여기서, 전극 조립체(110)는 양극(111), 분리막(114), 음극(112)이 교대로 결집되어 권취될 수 있다.
양극(111)은 양극 집전체와, 양극 집전체의 일면에 구비된 양극활물질을 포함할 수 있다. 이때, 양극(111)은 양극활물질이 미적층된 영역인 양극 무지부를 포함할 수 있다.
양극 집전체는 예를 들어 알루미늄 재질의 포일(Foil)로 이루어질 수 있다.
양극활물질은 리튬망간산화물, 리튬코발트산화물, 리튬니켈산화물, 리튬인산철, 또는 이들 중 1종 이상이 포함된 화합물 및 혼합물 등으로 이루어질 수 있다.
음극(112)은 음극 집전체와, 음극 집전체의 일면에 구비된 음극 활물질을 포함할 수 있다. 이때, 음극(112)은 음극 활물질이 미적층된 영역인 음극 무지부를 포함할 수 있다.
음극 집전체는 예를 들어 구리(Cu) 재질로 이루어진 구리 포일(foil)로 이루어질 수 있다.
음극 활물질은 예를 들어 인조흑연, 리튬금속, 리튬합금, 카본, 석유코크, 활성화 카본, 그래파이트, 실리콘 화합물, 주석 화합물, 티타늄 화합물 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다. 이때, 음극 활물질은 예를 들어 비흑연계의 SiO(silica, 실리카) 또는 SiC(silicon carbide, 실리콘카바이드) 등이 더 포함되어 이루어질 수 있다.
분리막(114)은 절연 재질로 이루어져 양극(111) 및 음극(112) 사이를 절연할 수 있다.
또한, 분리막(114)은 예를 들어 미다공성을 가지는 폴리에칠렌, 폴리프로필렌 또는 이들의 조합에 의해 제조되는 다층 필름이나, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리아크릴로니트릴 또는 폴리비닐리덴 플루오라이드 헥사플루오로프로필렌 공중합체와 같은 고체 고분자 전해질용 또는 겔형 고분자 전해질용 고분자 필름일 수 있다.
캔(130)은 전극 조립체(110)를 내부에 수용시키고, 상단에 개구(132)가 형성될 수 있다. 여기서, 캔(130)은 전극 조립체(110)가 수용되는 수용부(131)가 형성된 원통형 형태로 형성될 수 있다.
또한, 캔(130)은 금속재질을 포함할 수 있다. 이때, 캔(130)은 예를 들어 알루미늄 또는 구리 재질을 포함할 수 있다.
아울러, 캔(130)에 캡 조립체(140)가 장착될 수 있도록 내측으로 구부러지게 형성되어 외측에 만입홈(134)을 형성하는 비딩부(133)가 형성될 수 있다.
그리고, 캔(130)의 비딩부(133)의 상부에 캡 조립체(140)의 가장자리를 감싸 고정하는 크림핑(crimping)부(135)가 형성될 수 있다. 여기서, 크림핑부(135)는 캔(130)의 길이 방향으로 형성된 외주부, 캔(130)의 길이 방향과 수직인 상단부를 포함할 수 있다.
캡 조립체(140)는 비딩부(133)에 안착되어 캔(130)의 개구(132)를 덮을 수 있다.
또한, 캡 조립체(140)는 이차전지(100)의 상부에 위치되는 탑 캡(141)과, 탑 캡(141)의 하부에 위치된 안전벤트(143)와, 안전벤트(143)의 하부에 위치된 전류 차단부재(144), 및 탑 캡(141) 및 안전벤트(143)의 외주면을 감싸는 가스켓(145)을 포함할 수 있다. 여기서, 가스켓(145)은 캡 조립체(140)와 캔(130) 사이를 밀봉 및 절연할 수 있다.
탑 캡(Top cap)(141)은 배출구가 형성되고, 이차전지(100)의 상부 최외각에 위치될 수 있다.
아울러, 탑 캡(141)은 상단에 돌출된 단자를 형성하고, 이차전지(100)의 내부에 수용된 전극 조립체(110)와 전기적으로 연결되어 양극 단자를 형성할 수 있다.
안전벤트(143)는 탑 캡(141) 보다 이차전지(100)의 내측에 위치되어, 이차전지(100)의 내압 증가 시 형상이 탑 캡(141) 방향으로 역전되며 파열되도록 구비될 수 있다.
전류 차단부재(144)는 안전벤트(143)의 하부에 위치되고, 안전벤트(143)와 접속되는 중앙부 및 접속되지 않는 외각부를 포함할 수 있다.
전류 차단부재(144)는 중앙부의 상단이 안전벤트(143)의 중앙부(123)의 하단과 접촉되고, 내압 증가 시 안전벤트(143)의 중앙부(123)가 탑 캡(141) 방향으로 이동되며 안전벤트(143)와 전류 차단부재(144)의 접촉이 해제됨으로서 전기적 연결이 해제될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(100)는 전극(113)에 부착되어 전극(113)과 전기적으로 연결되는 전극 리드(120)를 포함할 수 있다.
전극 리드(120)는 양극(111)과 연결된 양극 리드(121) 및 음극(112)과 연결된 음극 리드를 포함할 수 있다.
한편, 양극 리드(121)는 도 1을 참고할 때, 상부 방향인 캡 조립체(140)가 위치된 방향에 형성되어 전류 차단부재(144)와 전기적으로 연결될 수 있고, 음극 리드는 하부 방향인 캔(130)의 하부와 전기적으로 연결될 수 있다.
소화약재(150)는 캔(130)은 만입홈(134)에 수용되어 이차전지(100)의 발화 발생 시 상기 발화를 진화시킬 수 있다.
또한, 소화약재(150)는 압축 가스를 포함하는 압축형 이루어져, 이차전지(100)의 발화 시 분출되며 주위 공간을 진화시킬 수 있다.
아울러, 소화약재(150)는 하론 가스, 질소, 및 이산화 탄소 중에서 적어도 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있다.
실링부(160)는 만입홈(134)을 실링(Sealing)할 수 있다. 이에 따라, 실링부(160)를 통해 소화약재(150)가 수용된 캔(130)의 만입홈(134)을 밀봉할 수 있다.
실링부(160)는 고무 재질을 포함할 수 있다. 이에 따라, 소화 약재를 만입홈(134)에 주입하기 용이할 수 있다 즉, 예를 들어 실링부(160)에 주사바늘을 통과시켜 소화약재(150)를 만입홈(134)에 주액한 후 바늘이 통과된 부위를 열을 가해 밀봉하거나 자체 탄성력에 의해 수축되어 밀봉될 수 있다.
실링부(160)는 접착식 고무로 이루어져 만입홈(134)을 덮도록 캔(130)에 접착될 수 있다. 이때, 추가적으로 접착식 고무로 캔(130)에 접착시킨 이후 열과 압력을 가해 캔(130)의 외면에 열융착을 통해 고정시킬 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(100)는 소화약재(150)를 캔(130)의 비딩부(133)에 위치시키고 실링부(160)로 소화약재(150)가 수용된 비딩부(133) 부분을 실링하여, 전지 발화 시 소화약재(150)를 통해 불을 끄거나 번지는 것을 방지할 수 있다. 특히, 소화약재(150)는 압축 가스를 포함하는 압축형 소화약재(150)로 이루어져 이차전지(100)의 발화 시 분출되며, 주위 공간을 용이하게 진화하거나 불이 번지는 것을 방지할 수 있다. 이때, 전지 발화 시 압축 가스를 포함하는 소화약재(150)가 가열되어 실링부(160)의 밀봉을 해제시키며 분출되거나, 발화 열에 의해 용해되는 실링부(160) 부위로 소화약재(150)가 분출될 수 있다.
다른 실시예에 따른 이차전지
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지를 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 단면도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지에서 캔을 나타낸 사시도이며, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지에서 소화약재가 분출되기 전 상태를 나타낸 단면도이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지에서 소화약재가 분출되는 상태를 나타낸 단면도이다.
도 4 내지 도 7을 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지(200)는 전극 조립체(110), 전극 조립체(110)를 수용시키는 캔(230), 캔(230)의 개구(232)를 덮는 캡 조립체(140), 발화 발생 시 진화시키는 소화약재(150), 및 만입홈(234)을 실링하는 실링부(160)를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지(200)는 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지와 비교할 때, 캔(230)의 비딩부(233)에 노치(236,237)가 더 형성된 차이가 있다. 따라서, 본 이차전지(200)에 대한 다른 실시예는 전술한 이차전지에 대한 일 실시예와 중복되는 내용은 생략하거나 간략히 기술하고, 차이점을 중심으로 기술하도록 한다.
보다 상세히, 캔(230)은 전극 조립체(110)를 내부에 수용시키고, 상단에 개구(232)가 형성될 수 있다. 여기서, 캔(230)은 전극 조립체(110)가 수용되는 수용부(231)가 형성된 원통형 형태로 형성될 수 있다.
또한, 캔(230)은 금속재질을 포함할 수 있다. 이때, 캔(230)은 예를 들어 알루미늄 또는 구리 재질을 포함할 수 있다.
아울러, 캔(230)에 캡 조립체(140)가 장착될 수 있도록 내측으로 구부러지게 형성되어 외측에 만입홈(234)을 형성하는 비딩부(233)가 형성될 수 있다.
비딩부(233)에는 노치(Notch)(236,237)가 형성될 수 있다. 이에 따라, 이차전지(200)의 발화 시, 비딩부(233)의 노치(236,237) 부분이 파열되며 만입홈(234)에 수용된 소화약재(150)가 분출되어 주위 공간을 진화시키기 용이할 수 있다.
노치(236,237)는 비딩부(233)의 외측면(230b) 또는 내측면(230a) 중 적어도 어느 하나의 면에 형성될 수 있다. 이때, 노치(236,237)는 삼각형 홈 형태로 형성될 수 있다.
한편, 캔(230)은 원통형으로 형성되고, 노치(236,237)는 비딩부(233)의 외주면 또는 내주면을 따라 형성될 수 있다. 이때, 노치(236,237)는, 비딩부(233)의 외주면 또는 내주면을 따라서 불연속적으로 또는 연속적으로 형성될 수 있다.
또한, 노치(236,237)는 일례로 비딩부(233)에 하나 이상의 라인으로 형성될 수 있다.
아울러, 노치(236,237)는 이차전지(200)의 발화 시, 발생되는 화염에 의해 용해되거나, 발화에 따른 높은 내압 발생에 의해 파열되거나, 또는 발화 열에 압축가스를 포함하는 소화약재(150)가 가열되어 소화약재(150)에 의해 파열되는 등 어느 하나 이상의 요인에 의해 파열될 수 있다. 이에 따라, 용해 또는 파열된 노치(236,237) 부분에 캔(230)의 수용부(231)와 소화약재(150)가 수용된 만입홈(234) 사이의 소화약재(150) 분출 통로가 형성될 수 있다. 따라서, 이차전지(200)의 내부 발화 시, 노치(236,237)가 용해 또는 파열되어 소화약재(150)가 이차전지(200)의 내부로 분출되며 내부 발화를 진화할 수 있다.
여기서, 노치(236,237)는 일례로 안전벤트(143)의 파열압과 동일 또는 높은 압력에서 파열될 수 있다. 한편, 노치(236,237)는 다른 예로 안전벤트(143)의 파열압 보다 낮은 압력에서 파열될 수 있다.
한편, 캔(230)의 비딩부(233)의 상부에 캡 조립체(140)의 가장자리를 감싸 고정하는 크림핑부(235)가 형성될 수 있다.
소화약재(150)는 만입홈(234)에 수용되어 이차전지(200)의 발화 발생 시, 상기 발화를 진화시킬 수 있다.
또한, 소화약재(150)는 압축 가스를 포함하는 압축형 소화약재(150)로 이루어져, 상기 이차전지(200)의 발화 시 분출되며 주위 공간을 진화시킬 수 있다.
아울러, 소화약재(150)는 하론 가스, 질소, 및 이산화 탄소 중에서 적어도 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있다.
실링부(160)는 만입홈(234)을 실링할 수 있다. 이에 따라, 실링부(160)를 통해 소화약재(150)가 수용된 만입홈(234)을 밀봉할 수 있다.
또한, 실링부(160)는 고무 재질을 포함할 수 있다.
아울러, 실링부(160)는 접착식 고무로 이루어져 만입홈(234)을 덮도록 캔(230)에 접착될 수 있다.
그리고, 전지 발화 시 압축 가스를 포함하는 소화약재(150)가 가열되어 실링부(160)의 밀봉을 해제시키며 분출되거나, 발화 열에 의해 용해되는 실링부(160) 부위로 소화약재(150)가 분출될 수 있다.
여기서, 소화약재(150) 및 실링부(160)가 구비된 이차전지(200)가 발화 시 상기 발화를 진화할 수 있고, 또한 이차전지(200)의 주변 또는 인접한 전지에 화재가 발생 시 용이하게 주변 공간의 화재를 진화할 수 있다.
하편, 상기와 같이 구성된 일 실시예 및 다른 실시예에 따른 이차전지를 포함하여 전지팩을 구성할 수 있다. 전지팩은 다수개의 이차전지 및 다수개의 이차전지를 수용하는 전지팩 케이스를 포함할 수 있다. 이때, 다수개의 이차전지는 전기적으로 직렬 또는 병렬 연결될 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 이차전지는 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 실시가 가능하다고 할 것이다.
또한, 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
[부호의 설명]
100,200: 이차전지
110: 전극 조립체
111: 양극
112: 음극
113: 전극
114: 분리막
120: 전극 리드
121: 양극 리드
130,230: 캔
131,231: 수용부
132,232: 개구
133,233: 비딩부
134,234: 만입홈
135,235: 크림핑부
140: 캡 조립체
141: 탑 캡
143: 안전벤트
144: 전류 차단부재
145: 가스켓
150: 소화약재
160: 실링부
230a: 내측면
230b: 외측면
236,237: 노치

Claims (10)

  1. 이차전지에 있어서,
    전극 및 분리막이 교대로 적층되어 권취된 전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 내부에 수용시키고, 상단에 개구가 형성되며, 내측으로 구부러지게 형성되어 외측에 만입홈을 형성하는 비딩부가 형성된 캔;
    상기 비딩부에 안착되어 상기 캔의 개구를 덮는 캡 조립체;
    상기 만입홈에 수용되어 상기 이차전지의 발화 발생 시 상기 발화를 진화시키는 소화약재; 및
    상기 만입홈을 실링하는 실링부를 포함하는 이차전지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 소화약재는 압축 가스를 포함하는 압축형 소화약재로 이루어져, 상기 이차전지의 발화 시 분출되며 주위 공간을 진화시키는 이차전지.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 소화약재는 하론 가스, 질소, 및 이산화 탄소 중에서 적어도 어느 하나 이상으로 이루어지는 이차전지.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 실링부는 고무 재질을 포함하는 이차전지.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 실링부는 접착식 고무로 이루어져 상기 만입홈을 덮도록 상기 캔에 접착되는 이차전지.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 캔의 비딩부에는 노치(Notch)가 형성된 이차전지.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 노치는 상기 비딩부의 외측면 또는 내측면 중 적어도 어느 하나의 면에 형성된 이차전지.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 캔은 원통형으로 형성되고,
    상기 노치는 상기 비딩부의 외주면 또는 내주면을 따라 형성된 이차전지.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 노치는 삼각형 홈 형태로 형성되는 이차전지.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 기재된 이차전지를 포함하는 전지팩.
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