WO2022071759A1 - 이차전지 및 이를 포함하는 디바이스 - Google Patents

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WO2022071759A1
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current blocking
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secondary battery
safety vent
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노수동
이관수
유제혁
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Definitions

  • the present invention relates to a secondary battery and a device including the same, and more particularly, to a secondary battery with improved safety and a device including the same.
  • lithium secondary batteries such as lithium ion batteries and lithium ion polymer batteries having advantages such as high energy density, discharge voltage, and output stability.
  • Secondary batteries are also classified according to the structure of an electrode assembly in which a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode are stacked.
  • a jelly roll-type electrode assembly having a structure in which long sheet-shaped positive and negative electrodes are wound with a separator interposed therebetween, a number of positive and negative electrodes cut into units of a predetermined size are sequentially stacked with a separator interposed therebetween. and stacked electrode assemblies.
  • the secondary battery includes a cylindrical battery in which the electrode assembly is built into a cylindrical case, a prismatic battery in which the electrode assembly is built in a prismatic case, and a pouch in which the electrode assembly is built in a pouch-type case of an aluminum laminate sheet. It can be classified as a type battery.
  • the secondary battery includes, for example, a nickel cadmium battery, a nickel hydrogen battery, a nickel zinc battery, and a lithium secondary battery.
  • lithium secondary batteries are widely used in the field of advanced electronic devices because of their advantages of free charge and discharge, a very low self-discharge rate, high operating voltage, and high energy density per unit weight, as they do not have a memory effect compared to nickel-based secondary batteries. there is.
  • FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a cross-section of an upper portion of a conventional cylindrical secondary battery.
  • the electrode assembly 20 is accommodated in the cylindrical case 30 , and the cap assembly 40 is mounted on the open upper portion of the cylindrical case 30 to manufacture the cylindrical secondary battery 10 . .
  • the electrode assembly 20 may be a jelly roll type electrode assembly in which the first electrode 21 , the second electrode 22 , and the separator 23 are wound.
  • the cap assembly 40 may include an upper cap 41 , a safety vent 42 for internal pressure drop, and a current interruption member 43 (Current Interrupt Device, CID).
  • the upper cap 41 and the safety vent 42 may form a structure in close contact with each other, and the safety vent 42 may form a structure connected to the center of the current blocking member 43 .
  • a first electrode tab 21t protruding from the first electrode 21 may be connected to a lower end of the current blocking member 43 .
  • the first electrode 21 may be a positive electrode
  • the first electrode tab 21t may be a positive electrode tab.
  • the upper cap 41 may be electrically connected to the electrode assembly 20 by being directly or indirectly connected to the safety vent 42, the current blocking member 43, and the first electrode tabs 21t, It can function as an electrode terminal.
  • a gasket 70 for sealing between the cap assembly 40 and the cylindrical case 30 and a CID gasket 80 surrounding the edge of the current blocking member 43 may be disposed.
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional view illustrating a state in which the internal pressure of the cylindrical secondary battery of FIG. 1 is increased.
  • the current blocking member 43 when the cylindrical secondary battery 10 is exposed to high temperatures or is in an abnormal operating state and internal pressure rises, the current blocking member 43 is separated to cut off the current. Specifically, the current blocking member 43 is divided into a portion 43a connected to the safety vent 42 and a portion 43b connected to the first electrode tab 21t, and an upper cap 41 functioning as an electrode terminal; The current between the first electrode tabs 21t is cut off.
  • both parts 43a and 43b of the current blocking member 43 are not completely separated and the contact will continue. can In this case, since the current is not cut off, overcharge and overdischarge may occur, and the temperature rise and gas generation may continue, which may eventually lead to ignition and explosion of the cylindrical secondary battery 10 .
  • An object of the present invention is to provide a secondary battery capable of effectively blocking current when breakdown voltage rises due to an abnormal operating state, and a device including the same.
  • a secondary battery includes an electrode assembly; a battery case housing the electrode assembly and having an open top; and a cap assembly coupled to the open upper portion of the battery case.
  • the cap assembly may include a current interrupt device (CID); a safety vent positioned on the current blocking member and electrically connected to the current blocking member; and an insulating disk positioned between the current blocking member and the safety vent.
  • CID current interrupt device
  • a safety vent positioned on the current blocking member and electrically connected to the current blocking member
  • an insulating disk positioned between the current blocking member and the safety vent.
  • the insulating disk may include an upper disk, a lower disk, and an elastic member positioned between the upper disk and the lower disk.
  • An upper indentation indented in an upward direction may be formed on a lower surface of the upper disk, and a lower indentation indented in a downward direction may be formed in an upper surface of the lower disk.
  • the elastic member may be positioned between the upper indentation and the lower indentation.
  • an upward force may be applied to the upper disk and a downward force may be applied to the lower disk.
  • the elastic member may be a spring member.
  • the spring member may be positioned between the upper disk and the lower disk in a compressed state.
  • the cap assembly may include a connection part connecting the current blocking member and the safety vent.
  • a hole may be formed in the insulating disk, and the connection part may pass through the hole to connect the current blocking member and the safety vent.
  • the safety vent may include a protrusion convexly protruding in a direction in which the current blocking member is located, and the protrusion may be connected to the current blocking member.
  • the shape of the safety vent may be reversed, and the protrusion may convexly protrude in a direction opposite to a direction in which the current blocking member is positioned.
  • the current blocking member may include a central portion connected to the protrusion and an outer peripheral portion surrounding the central portion.
  • the central part and the outer peripheral part may be separated according to the reversal of the shape of the safety vent.
  • the insulating disk may include an upper disk and a lower disk, an upper through-hole may be formed in the upper disk, and a lower through-hole may be formed in the lower disk.
  • the upper through-hole and the lower through-hole may be positioned to correspond to each other.
  • FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a cross-section of an upper portion of a conventional cylindrical secondary battery.
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional view illustrating a state in which the internal pressure of the cylindrical secondary battery of FIG. 1 is increased.
  • FIG 3 is a perspective view of a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the cutting line A-A' of FIG. 3 .
  • FIG. 5 is a partial view showing an enlarged portion "B" of FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional perspective view illustrating an insulating disk included in the secondary battery of FIG. 4 .
  • FIG. 7 is a partial cross-sectional view illustrating a state when the internal pressure of the secondary battery of FIG. 4 is increased.
  • FIG. 8 is a partial view showing an enlarged portion “C” of FIG. 7 .
  • FIG. 9 is a cross-sectional perspective view showing an insulating disk according to another embodiment of the present invention.
  • a part of a layer, film, region, plate, etc. when a part of a layer, film, region, plate, etc. is said to be “on” or “on” another part, it includes not only cases where it is “directly on” another part, but also cases where there is another part in between. . Conversely, when we say that a part is “just above” another part, we mean that there is no other part in the middle.
  • the reference part means to be located above or below the reference part, and to necessarily mean to be located “on” or “on” in the direction opposite to gravity not.
  • planar it means when the target part is viewed from above, and "cross-sectional” means when viewed from the side when a cross-section of the target part is vertically cut.
  • FIG. 3 is a perspective view of a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
  • 4 is a cross-sectional view taken along the cutting line A-A' of FIG. 3 .
  • 5 is a partial view showing an enlarged portion "B" of FIG.
  • the secondary battery 100 includes an electrode assembly 200 , a battery case 300 in which the electrode assembly 200 is accommodated, and an open top thereof, and the battery case. and a cap assembly 400 coupled to the open top of 300 .
  • the electrode assembly 200 may include a first electrode 210 , a second electrode 220 , and a separator 230 .
  • the first electrode 210 , the second electrode 220 , and the separator 230 may be wound together to form the jelly roll-type electrode assembly 200 .
  • the separator 230 may be interposed between the first electrode 210 and the second electrode 220 .
  • a plurality of separators 230 are provided in order to prevent the first electrode 210 and the second electrode 220 from contacting each other when wound in the form of a jelly roll.
  • each of the first electrode 210 and the second electrode 220 includes an electrode current collector and an active material layer formed by coating an electrode active material on the electrode current collector.
  • the electrode tab may be attached to a portion of the electrode current collector where the electrode active material is not applied and the electrode current collector is exposed by welding or the like. Referring to FIG. 4 , a state in which the first electrode tab 213 attached to the electrode current collector of the first electrode 210 protrudes from the electrode assembly 200 in this way is shown.
  • the second electrode tab (not shown) attached to the electrode current collector of the second electrode 220 may protrude in a direction opposite to that of the first electrode tab 213 . That is, the first electrode tab 213 may protrude in a direction in which the cap assembly 400 is located, and the second electrode tab (not shown) may protrude toward the bottom of the battery case 300 .
  • the first electrode 210 may be an anode
  • the second electrode 220 may be a cathode
  • the battery case 300 is a structure accommodating the electrode assembly 200 impregnated with the electrolyte, and may include a metal material and may be a cylindrical case.
  • the cap assembly 400 includes a current blocking member 430 (Current Interrupt Device, CID); a safety vent electrically connected to the current blocking member 430 (420, safety vent); and an insulating disk 500 positioned between the current blocking member 430 and the safety vent 420 .
  • the cap assembly 400 may further include an upper cap 410 located at the uppermost end.
  • the safety vent 420 is a thin film structure in the form of a disk through which current flows, and the center thereof may include a protrusion 420p convexly protruding in a downward direction, that is, in a direction in which the current blocking member 430 is located.
  • the current blocking member 430 is a disk-shaped plate member through which current passes, and a plurality of through holes for discharging gas may be formed.
  • the upper cap 410 and the safety vent 420 may form a structure in close contact with each other.
  • the safety vent 420 is positioned on the current blocking member 430 and may be electrically connected to the current blocking member 430 .
  • the protrusion 420p of the safety vent 420 and the central portion 430a of the current blocking member 430 may be physically and electrically connected.
  • the protrusion 420p of the safety vent 420 and the central portion 430a of the current blocking member 430 may be connected to each other by the connection part 440 while being spaced apart from each other.
  • the connection part 440 may be a metal member in the form of a column extending along the height direction, and may be connected to each other by welding the safety vent 420 and the current blocking member 430 .
  • a first electrode tab 213 protruding from the first electrode 210 may be connected to a lower end of the current blocking member 430 .
  • the upper cap 410 , the safety vent 420 , the current blocking member 430 , and the first electrode tab 213 are sequentially connected to an electrode terminal through which the upper cap 410 guides the electrical connection of the electrode assembly 200 .
  • FIG. 6 is a cross-sectional perspective view illustrating an insulating disk included in the secondary battery of FIG. 4 .
  • the insulating disk 500 is positioned between the current blocking member 430 and the safety vent 420 as described above.
  • the insulating disk 500 may include an upper disk 510 , a lower disk 520 , and an elastic member 530 positioned between the upper disk 510 and the lower disk 520 .
  • the disk means a disk-shaped member.
  • FIG. 6 is illustrated in a cross-sectional form for convenience of description, the upper disk 510 and the lower disk 520 may be disk-shaped disk members.
  • the upper disk 510 may contact the safety vent 420 , particularly the protrusion 420p , and the lower disk 520 may contact the current blocking member 430 .
  • An upper indentation 510D that is indented in an upward direction may be formed on a lower surface of the upper disk 510
  • a lower indentation 520D that is depressed in a downward direction may be formed in an upper surface of the lower disk 520 .
  • the elastic member 530 according to the present embodiment may be positioned between the upper indentation 510D and the lower indentation 520D.
  • the elastic member 530 is not particularly limited as long as it has an elastic force, and by the elastic force of the elastic member 530 , an upward force is applied to the upper disk 510 , and a downward force is applied to the lower disk 520 . force may act.
  • the elastic member 530 may be, for example, a spring member as shown in FIGS. 5 and 6 .
  • the elastic member 530 which is a spring member, may be positioned between the upper disk 510 and the lower disk 520 in a compressed state. Accordingly, as described above, the force in the upper direction may act on the upper disk 510 and the force in the lower direction may act on the lower disk 520 .
  • the elastic member 530 of the coiled spring is shown in FIGS. 5 and 6 , there is no particular limitation as long as it is a material having an elastic force, so a plate-shaped spring is also possible. However, in consideration of the uniform action of the elastic force or the stable arrangement between the upper indentation 510D and the lower indentation 520D, a coil-type spring may be preferable.
  • a hole 500H may be formed in the insulating disk 500 according to the present embodiment. Specifically, the upper hole 510H is formed in the upper disk 510, the lower hole 520H is formed in the lower disk 520, and the upper hole 510H and the lower hole 520H are positioned to correspond to each other. A hole 500H of the insulating disk 500 may be formed. In this case, the above-described connection part 440 may pass through the hole 500H to connect the current blocking member 430 and the safety vent 420 . In other words, the insulating disk 500 may be positioned between the current blocking member 430 and the safety vent 420 while surrounding the connection part 440 .
  • the insulating disk 500 preferably includes an insulating material to exhibit electrical insulation, and more preferably includes a polymer material having relatively strong strength.
  • a polymer material having relatively strong strength may include at least one of Teflon, polypropylene (PP), and polyimide (PI).
  • FIG. 7 is a partial cross-sectional view illustrating a state when the internal pressure of the secondary battery of FIG. 4 is increased
  • FIG. 8 is an enlarged partial view of a part “C” of FIG. 7 .
  • the shape of the safety vent 420 may be reversed due to the internal pressure.
  • the protrusion 420p may convexly protrude in a direction opposite to the direction in which the current blocking member 430 is positioned.
  • the current blocking member 430 may include a central portion 430a and an outer peripheral portion 430b surrounding the central portion 430a, and the central portion 430a is a protrusion of the safety vent 420 through the connection portion 440 .
  • 420p may be connected, and the outer peripheral portion 430b may be connected to the first electrode tab 213 .
  • the central portion 430a is raised together with the connection portion 440 , so that the central portion 430a and the outer peripheral portion 430b of the current blocking member 430 may be separated from each other.
  • a space between the central portion 430a and the outer peripheral portion 430b may be designed to have rather weak strength.
  • the current between the upper cap 410 and the first electrode tab 213 functioning as an electrode terminal is cut off by the separation of the central portion 430a and the outer peripheral portion 430b.
  • the upper hole 510H of the upper disk 510 forming the hole 500H of the insulating disk 500 and the lower hole 520H of the lower disk 520 are formed.
  • the diameter is preferably larger than the diameter of the central portion 430a.
  • the hole 500H of the insulating disk 500 may function as an internal passage through which the generated gas moves toward the safety vent 420 .
  • the upper disk 510 may be pushed in the upper direction, and the lower disk 520 may be pushed in the lower direction. Even if the internal pressure rises, if the shape of the safety vent 420 is not completely reversed or the external pressure is strong, the central portion 430a and the outer peripheral portion 430b of the current blocking member 430 may not be completely separated and contact may continue. . However, in this embodiment, the upper disk 510 can push the safety vent 420, particularly the protrusion 420p upward, and the lower disk 520 is the outer periphery 430b of the current blocking member 430 . can be pushed downward.
  • the insulating disk 500 supplements the current blocking function of the current blocking member 430 to induce the current to be completely cut off. Accordingly, it is possible to prevent overcharging and overdischarging due to re-contact, and to prevent ignition and explosion of the secondary battery 100 to increase safety.
  • FIG. 9 is a cross-sectional perspective view showing an insulating disk according to another embodiment of the present invention.
  • an insulating disk 500' may include an upper disk 510 , a lower disk 520 , and an elastic member 530 .
  • an upper hole 510H and a lower hole 520H are formed, so that the connection part 440 (refer to FIG. 5 ) may be located.
  • an upper through-hole 510TH and a lower through-hole 520TH may be formed in the upper disk 510 and the lower disk 520 , respectively.
  • the upper through-hole 510TH and the lower through-hole 520TH are positioned to correspond to each other, so that a through-hole having a penetrating shape in the insulating disk 500 ′ may be formed.
  • the upper through-hole 510TH and the lower through-hole 520TH may function as a gas movement path that allows gas generated inside the secondary battery to move toward the safety vent 420 .
  • the safety vent 420 can operate smoothly when the internal pressure rises by additionally securing the movement path of the gas in the upper through-hole 510TH and the lower through-hole 520TH. .
  • each of the upper through-hole 510TH and the lower through-hole 520TH there is no particular limitation on the number, diameter, and shape of each of the upper through-hole 510TH and the lower through-hole 520TH as long as the gas can move smoothly. That is, the upper through-hole 510TH and the lower through-hole 520TH may be provided in singular or plural, respectively, and various shapes as well as a circular shape are possible.
  • the battery case 300 may include a crimping unit 310 and a beading unit 320 .
  • the beading part 320 refers to a portion in which a part of the cylindrical battery case 300 is recessed in the center direction of the electrode assembly 200 , and prevents stable coupling of the cap assembly 400 and flow of the electrode assembly 200 .
  • the crimping part 310 is positioned above the beading part 320 and refers to a portion surrounding the cap assembly 400 , and is for stable coupling of the cap assembly 400 .
  • the sealing gasket 700 is mounted on the inner surfaces of the crimping part 310 and the beading part 320 to increase the sealing force between the cap assembly 400 and the battery case 300 . That is, the crimping part 310 may be formed by placing the gasket 700 between the battery case 300 and the cap assembly 400 and bending one end of the battery case 300 to perform crimping coupling. . Through this, the cap assembly 400 can be mounted and the secondary battery 100 can be sealed.
  • the CID gasket 800 may be formed to surround the edge of the current blocking member 430 . In addition, a portion of the CID gasket 800 is extended between the safety vent 420 and the current blocking member 430 to prevent the safety vent 420 and the current blocking member 430 from coming into contact after the current blocking member 430 is separated. can do.
  • the secondary battery according to the present embodiment described above can be applied to various devices. Specifically, it may be applied to transportation means such as an electric bicycle, an electric vehicle, a hybrid, etc., but is not limited thereto and may be applied to various devices that can use a secondary battery.

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는, 전극 조립체; 상기 전극 조립체가 수납되고, 상부가 개방된 전지 케이스; 및 상기 전지 케이스의 개방된 상부에 결합되는 캡 조립체를 포함한다. 상기 캡 조립체는, 전류 차단 부재(Current Interrupt Device, CID); 상기 전류 차단 부재 상에 위치하며 상기 전류 차단 부재에 전기적으로 연결되는 안전 벤트(safety vent); 및 상기 전류 차단 부재와 상기 안전 벤트 사이에 위치한 절연 디스크를 포함한다.

Description

이차전지 및 이를 포함하는 디바이스
관련 출원(들)과의 상호 인용
본 출원은 2020년 9월 29일자 한국 특허 출원 제10-2020-0127296호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 이차전지 및 이를 포함하는 디바이스에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 안전성이 향상된 이차전지 및 이를 포함하는 디바이스에 관한 것이다.
최근, 화석연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경 오염의 관심이 증폭되며, 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있다. 이에 원자력, 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 전력 생산기술들에 대한 연구가 지속되고 있으며, 이렇게 생산된 에너지를 더욱 효율적으로 사용하기 위한 전력 저장장치 또한 지대한 관심이 이어지고 있다.
특히, 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.
대표적으로 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.
이차전지는 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막이 적층된 구조의 전극 조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 한다. 대표적으로는, 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리롤형 전극 조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형 전극 조립체 등을 들 수 있다. 최근에는 상기 젤리롤형 전극 조립체 및 스택형 전극 조립체가 갖는 문제점을 해결하기 위해, 상기 젤리롤형과 스택형의 혼합 형태로서, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 단위 셀들을 분리필름 상에 위치시킨 상태에서 순차적으로 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극 조립체가 개발되었다.
또한, 이차전지는 케이스의 형상에 따라, 전극 조립체가 원통형의 케이스에 내장된 원통형 전지, 전극 조립체가 각형의 케이스에 내장된 각형 전지 및 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류될 수 있다.
한편, 이차전지에는 예를 들어 니켈 카드뮴전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연전지, 리튬 이차전지 등이 있다. 이들 중에서 리튬 이차전지는 니켈 계열의 이차전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 작동 전압이 높고 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 장점 때문에 첨단 전자 기기 분야에서 널리 사용되고 있다.
하지만, 리튬 이차전지는 고온에 노출되거나, 과충전, 외부 단락, 침상 관통, 국부적 손상 등에 의해 짧은 시간 내에 큰 전류가 흐르게 될 경우, IR 발열에 의해 전지가 가열되면서 폭발이 일어날 위험성이 있다. 다시 말해, 전지의 압력이나 온도가 상승하면 활물질의 분해 반응과 다수의 부반응들이 진행되며, 이에 따라 전지의 온도가 급격히 상승하게 되고, 이는 다시 전해액과 전극 사이의 반응을 가속화시킨다. 종국에는 전지의 온도가 급격히 상승하는 열폭주 현상이 일어나게 되고 온도가 일정 이상까지 상승하면 전지의 발화가 일어날 수 있으며, 상승된 전지의 내압에 의해 리튬 이차전지가 폭발하게 된다.
따라서, 리튬 이차전지가 고온, 고압의 등의 비정상적인 작동 상태에 놓였을 때 이를 효과적으로 제어하기 위해 다양한 방안을 논의하고 있다. 안전성을 확보하기 위한 노력의 일환으로서, 셀 바깥쪽에 소자를 장착하는 방법과 셀 내부의 물질을 이용하는 방법이 있는데, 전지 내압의 변화를 이용하는 안전 벤트(safety vent)는 전자에 해당한다.
도 1은 종래의 원통형 이차전지의 상부에 대한 단면을 나타낸 부분 단면도이다.
도 1을 참고하면, 전극 조립체(20)가 원통형 케이스(30)에 수납되고, 원통형 케이스(30)의 개방된 상부에 캡 조립체(40)가 장착되어 원통형 이차전지(10)가 제조될 수 있다.
전극 조립체(20)는 제1 전극(21), 제2 전극(22) 및 분리막(23)이 권취된 젤리롤형 전극 조립체일 수 있다.
캡 조립체(40)는 상단 캡(41), 내부 압력 강하용 안전 벤트(42) 및 전류 차단 부재(43, Current Interrupt Device, CID)를 포함할 수 있다. 상단 캡(41)과 안전 벤트(42)는 상호 밀착된 구조를 형성할 수 있고, 안전 벤트(42)는 전류 차단 부재(43)의 중심부와 연결된 구조를 형성할 수 있다. 전류 차단 부재(43)의 하단부에 제1 전극(21)으로부터 돌출된 제1 전극탭(21t)이 연결될 수 있다. 여기서 제1 전극(21)은 양극일 수 있고, 제1 전극탭(21t)은 양극탭일 수 있다.
위와 같이, 상단 캡(41)은, 안전 벤트(42), 전류 차단 부재(43) 및 제1 전극탭(21t)들과 직, 간접적으로 연결되어 전극 조립체(20)와 전기적으로 연결될 수 있고, 전극 단자로써 기능할 수 있다.
한편, 캡 조립체(40)와 원통형 케이스(30) 간의 밀봉을 위한 가스켓(70) 및 전류 차단 부재(43)의 가장자리를 감싸는 CID 가스켓(80)이 배치될 수 있다.
도 2는 도 1의 원통형 이차전지가 내압이 상승했을 때의 모습을 나타낸 부분 단면도이다.
도 2를 참고하면, 원통형 이차전지(10)가 고온에 노출되거나 비정상적인 작동 상태에 놓여 내부 압력이 상승하면, 전류 차단 부재(43)가 분리되어 전류를 차단한다. 구체적으로, 전류 차단 부재(43)가 안전 벤트(42)와 연결된 부분(43a) 및 제1 전극탭(21t)과 연결된 부분(43b)으로 나누어져, 전극 단자로 기능하는 상단 캡(41)과 제1 전극탭(21t) 간의 전류가 차단된다.
그러나, 도 2에 나타난 바와 같이, 안전 벤트(42)의 형상이 완전하게 역전되지 않거나 외부 압력이 강할 경우, 전류 차단 부재(43)의 양 부분(43a, 43b)이 완전히 분리되지 않고 접촉이 지속될 수 있다. 이 경우, 전류가 차단되지 않기 때문에 과충전, 과방전이 발생하고, 온도 상승 및 가스 발생이 계속되어 결국 원통형 이차전지(10)의 발화 및 폭발로 이어질 수 있다.
따라서, 이차전지의 내압이 상승할 때, 전류를 효과적으로 차단할 수 있는 기술에 대한 개발이 필요한 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 비정상적인 작동 상태로 인해 내압이 상승할 때, 전류를 효과적으로 차단할 수 있는 이차전지 및 이를 포함하는 디바이스를 제공하는 것이다.
그러나, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는, 전극 조립체; 상기 전극 조립체가 수납되고, 상부가 개방된 전지 케이스; 및 상기 전지 케이스의 개방된 상부에 결합되는 캡 조립체를 포함한다. 상기 캡 조립체는, 전류 차단 부재(Current Interrupt Device, CID); 상기 전류 차단 부재 상에 위치하며 상기 전류 차단 부재에 전기적으로 연결되는 안전 벤트(safety vent); 및 상기 전류 차단 부재와 상기 안전 벤트 사이에 위치한 절연 디스크를 포함한다.
상기 절연 디스크는, 상부 디스크, 하부 디스크 및 상기 상부 디스크와 상기 하부 디스크 사이에 위치한 탄성 부재를 포함할 수 있다.
상기 상부 디스크의 하면에 상부 방향으로 만입된 상부 만입부가 형성될 수 있고, 상기 하부 디스크의 상면에 하부 방향으로 만입된 하부 만입부가 형성될 수 있다. 상기 탄성 부재는 상기 상부 만입부와 상기 하부 만입부 사이에 위치할 수 있다.
상기 탄성 부재의 탄성력에 의해, 상기 상부 디스크에는 상부 방향으로의 힘이 작용하고, 상기 하부 디스크에는 하부 방향의 힘이 작용할 수 있다.
상기 탄성 부재는 스프링 부재일 수 있다.
상기 스프링 부재는 압축된 상태로 상기 상부 디스크와 상기 하부 디스크 사이에 위치할 수 있다.
상기 캡 조립체는, 상기 전류 차단 부재와 상기 안전 벤트를 연결하는 연결부를 포함할 수 있다.
상기 절연 디스크에 홀이 형성될 수 있고, 상기 연결부는 상기 홀을 통과하여, 상기 전류 차단 부재와 상기 안전 벤트를 연결할 수 있다.
상기 안전 벤트는, 상기 전류 차단 부재가 위치한 방향으로 볼록하게 돌출된 돌출부를 포함할 수 있고, 상기 돌출부가 상기 전류 차단 부재와 연결될 수 있다.
상기 이차전지의 내압 상승 시, 상기 안전 벤트의 형상이 역전되어, 상기 돌출부가 상기 전류 차단 부재가 위치한 방향과 반대 방향으로 볼록하게 돌출될 수 있다.
상기 전류 차단 부재는, 상기 돌출부와 연결된 중심부 및 상기 중심부를 감싸는 외주부를 포함할 수 있다. 상기 이차전지의 내압 상승 시, 상기 안전 벤트의 형상 역전에 따라, 상기 중심부와 상기 외주부가 분리될 수 있다.
상기 절연 디스크는, 상부 디스크 및 하부 디스크를 포함할 수 있고, 상기 상부 디스크에 상부 관통홀이 형성될 수 있으며, 상기 하부 디스크에 하부 관통홀이 형성될 수 있다. 상기 상부 관통홀과 상기 하부 관통홀이 서로 대응하도록 위치할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 전류 차단 부재와 안전 벤트 사이에 절연 디스크를 마련함으로써, 이차전지의 내압이 상승할 때, 안전 벤트의 완전한 형상 역전을 유도하고, 전류를 효과적을 차단할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 원통형 이차전지의 상부에 대한 단면을 나타낸 부분 단면도이다.
도 2는 도 1의 원통형 이차전지가 내압이 상승했을 때의 모습을 나타낸 부분 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 사시도이다.
도 4는 도 3의 절단선 A-A’를 따라 자른 단면도이다.
도 5는 도 4의 “B” 부분을 확대하여 나타낸 부분도이다.
도 6은 도 4의 이차전지에 포함된 절연 디스크를 나타낸 단면 사시도이다.
도 7은 도 4의 이차전지가 내압이 상승했을 때의 모습을 나타낸 부분 단면도이다.
도 8은 도 7의 “C” 부분을 확대하여 나타낸 부분도이다.
도 9는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 절연 디스크를 나타낸 단면 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 “상에” 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 “상에” 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 “위에” 또는 “상에” 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 사시도이다. 도 4는 도 3의 절단선 A-A’를 따라 자른 단면도이다. 도 5는 도 4의 “B” 부분을 확대하여 나타낸 부분도이다.
도 3 내지 도 5를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(100)는, 전극 조립체(200), 전극 조립체(200)가 수납되고 상부가 개방된 전지 케이스(300), 전지 케이스(300)의 개방된 상부에 결합되는 캡 조립체(400)를 포함한다.
우선, 본 실시예에 따른 전극 조립체(200)는, 제1 전극(210), 제2 전극(220) 및 분리막(230)을 포함할 수 있다. 제1 전극(210), 제2 전극(220) 및 분리막(230)이 함께 권취되어 젤리롤형 전극 조립체(200)가 형성될 수 있다. 분리막(230)은 제1 전극(210)과 제2 전극(220) 사이에 개재될 수 있다. 아울러, 젤리롤 형태로 권취되었을 때, 제1 전극(210)과 제2 전극(220)이 서로 접하는 것을 방지하기 위해 분리막(230)은 복수로 구비되는 것이 바람직하다.
구체적으로 도시하지 않았으나, 제1 전극(210) 및 제2 전극(220) 각각은 전극 집전체 및 상기 전극 집전체 상에 전극 활물질이 도포되어 형성된 활물질층을 포함한다. 또한, 상기 전극 집전체 중 상기 전극 활물질이 도포되지 않아 상기 전극 집전체가 노출되는 부분에 전극탭이 용접 등의 방법으로 부착될 수 있다. 도 4를 참고하면, 이러한 방법으로 제1 전극(210)의 전극 집전체에 부착된 제1 전극탭(213)이 전극 조립체(200)로부터 돌출된 모습이 나타나 있다. 구체적으로 도시하지 않았으나, 제2 전극(220)의 전극 집전체에 부착된 제2 전극탭(도시하지 않음)은 제1 전극탭(213)의 돌출 방향과 반대 방향으로 돌출될 수 있다. 즉, 제1 전극탭(213)은 캡 조립체(400)가 위치한 방향으로 돌출될 수 있고, 제2 전극탭(도시하지 않음)은 전지 케이스(300)의 바닥부를 향해 돌출될 수 있다.
이 때, 제1 전극(210)은 양극일 수 있고, 제2 전극(220)은 음극일 수 있다.
한편, 전지 케이스(300)는 전해액이 함침된 전극 조립체(200)를 수납하는 구조물로써, 금속 소재를 포함할 수 있고, 원통형 케이스일 수 있다.
본 실시예에 따른 캡 조립체(400)는, 전류 차단 부재(430, Current Interrupt Device, CID); 전류 차단 부재(430)에 전기적으로 연결되는 안전 벤트(420, safety vent); 및 전류 차단 부재(430)와 안전 벤트(420) 사이에 위치한 절연 디스크(500)를 포함한다. 또한, 캡 조립체(400)는 최상단에 위치한 상단 캡(410)을 더 포함할 수 있다.
안전 벤트(420)는 전류가 통하는 원판 형태의 박막 구조물로써, 그 중심부가 하부 방향, 즉, 전류 차단 부재(430)가 위치한 방향으로 볼록하게 돌출된 돌출부(420p)를 포함할 수 있다. 전류 차단 부재(430)는 전류가 통하는 원판 형태의 판재 부재로써, 가스의 배출을 위한 다수의 관통구들이 형성될 수 있다.
상단 캡(410)과 안전 벤트(420)는 상호 밀착된 구조를 형성할 수 있다. 안전 벤트(420)는 전류 차단 부재(430) 상에 위치하며, 전류 차단 부재(430)에 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로, 안전 벤트(420)의 돌출부(420p)와 전류 차단 부재(430)의 중심부(430a)가 물리적, 전기적으로 연결될 수 있다. 안전 벤트(420)의 돌출부(420p)와 전류 차단 부재(430)의 중심부(430a)는 서로 이격된 채 연결부(440)에 의해 연결될 수 있다. 이러한 연결부(440)는 높이 방향을 따라 이어지는 기둥 형태의 금속 부재일 수 있으며, 안전 벤트(420)와 전류 차단 부재(430) 각각과 용접 접합되어 연결될 수 있다.
전류 차단 부재(430)의 하단부에는 제1 전극(210)으로부터 돌출된 제1 전극탭(213)이 연결될 수 있다.
상단 캡(410), 안전 벤트(420), 전류 차단 부재(430) 및 제1 전극탭(213)들이 차례로 연결되어, 상단 캡(410)이 전극 조립체(200)의 전기적 연결을 안내하는 전극 단자로써 기능할 수 있다.
이하에서는, 도 6 등을 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 절연 디스크의 구조에 대해 자세히 설명하도록 한다.
도 6은 도 4의 이차전지에 포함된 절연 디스크를 나타낸 단면 사시도이다.
도 4 내지 도 6을 참고하면, 본 실시예에 따른 절연 디스크(500)는, 앞서 설명한 바 대로, 전류 차단 부재(430)와 안전 벤트(420) 사이에 위치한다. 이러한 절연 디스크(500)는, 상부 디스크(510), 하부 디스크(520) 및 상부 디스크(510)와 하부 디스크(520) 사이에 위치한 탄성 부재(530)를 포함할 수 있다. 여기서 디스크는 원판 형태의 부재를 의미한다.
도 6에는 설명의 편의를 위해 단면 형태로 도시하였으나, 상부 디스크(510)와 하부 디스크(520)는 원판 형태의 디스크 부재일 수 있다. 상부 디스크(510)는 안전 벤트(420), 그 중에서도 돌출부(420p)와 접촉할 수 있고, 하부 디스크(520)는 전류 차단 부재(430)와 접촉할 수 있다.
상부 디스크(510)의 하면에 상부 방향으로 만입된 상부 만입부(510D)가 형성될 수 있고, 하부 디스크(520)의 상면에 하부 방향으로 만입된 하부 만입부(520D)가 형성될 수 있다. 본 실시예에 따른 탄성 부재(530)는 상부 만입부(510D)와 하부 만입부(520D) 사이에 위치할 수 있다.
탄성 부재(530)는 탄성력을 갖추고 있는 부재라면 특별한 제한은 없으며, 탄성 부재(530)의 탄성력에 의해, 상부 디스크(510)에는 상부 방향으로의 힘이 작용하고, 하부 디스크(520)에는 하부 방향의 힘이 작용할 수 있다.
탄성 부재(530)는, 일례로 도 5 및 도 6에 나타난 바와 같이 스프링 부재일 수 있다. 이 때, 스프링 부재인 탄성 부재(530)가 압축된 상태로 상부 디스크(510)와 하부 디스크(520) 사이에 위치할 수 있다. 따라서, 상술한 바대로 상부 디스크(510)에 상부 방향으로의 힘이 작용하고, 하부 디스크(520)에 하부 방향의 힘이 작용할 수 있다.
한편, 도 5 및 도 6에는 코일형 스프링의 탄성 부재(530)를 나타내었으나, 탄성력을 갖춘 소재라면 특별한 제한이 없으므로 판상형 스프링도 가능하다. 다만, 탄성력의 균일한 작용이나 상부 만입부(510D)와 하부 만입부(520D) 사이에서의 안정적인 배치 등을 고려하면 코일형 스프링이 바람직할 수 있다.
본 실시예에 따른 절연 디스크(500)에 홀(500H)이 형성될 수 있다. 구체적으로, 상부 디스크(510)에 상부 홀(510H)이 형성되고, 하부 디스크(520)에 하부 홀(520H)이 형성되며, 상부 홀(510H)과 하부 홀(520H)이 서로 대응하도록 위치하여 절연 디스크(500)의 홀(500H)을 형성할 수 있다. 이 때, 상술한 연결부(440)가 홀(500H)을 통과하여 전류 차단 부재(430)와 안전 벤트(420)를 연결할 수 있다. 바꾸어 말하면, 절연 디스크(500)가 연결부(440)의 주변을 감싼 채, 전류 차단 부재(430)와 안전 벤트(420) 사이에 위치할 수 있다.
절연 디스크(500)는 전기적 절연성을 띄기 위해 절연 소재를 포함하는 것이 바람직하며, 비교적 강도가 있는 고분자 소재를 포함하는 것이 보다 바람직하다. 일례로, 테플론(Teflon), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP) 및 폴리이미드(Polyimide, PI) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이하에서는 도 7 및 도 8을 참고하여, 이차전지의 내압 상승 상황에서, 절연 디스크의 기능에 대해 자세히 설명하도록 한다.
도 7은 도 4의 이차전지가 내압이 상승했을 때의 모습을 나타낸 부분 단면도이고, 도 8은 도 7의 “C” 부분을 확대하여 나타낸 부분도이다.
도 7 및 도 8을 참고하면, 이차전지(100)의 내압이 상승할 경우, 내압으로 인해 안전 벤트(420)의 형상이 역전될 수 있다. 구체적으로, 돌출부(420p)가 전류 차단 부재(430)가 위치한 방향과 반대 방향으로 볼록하게 돌출될 수 있다. 이 때, 전류 차단 부재(430)는, 중심부(430a) 및 중심부(430a)를 감싸는 외주부(430b)를 포함할 수 있고, 중심부(430a)는 연결부(440)를 통해 안전 벤트(420)의 돌출부(420p)와 연결될 수 있으며, 외주부(430b)는 제1 전극탭(213)과 연결될 수 있다.
안전 벤트(420)의 형상 역전에 따라, 중심부(430a)가 연결부(440)와 함께 상승되어, 전류 차단 부재(430)의 중심부(430a)와 외주부(430b)는 서로 분리될 수 있다. 내압 상승에 따른 이러한 분리를 유도하기 위해 중심부(430a)와 외주부(430b) 사이는 다소 약한 강도를 갖도록 설계될 수 있다. 중심부(430a)와 외주부(430b)의 분리에 의해, 전극 단자로 기능하는 상단 캡(410)과 제1 전극탭(213) 간의 전류가 차단된다.
한편, 중심부(430a)의 분리 후 이동을 위해, 절연 디스크(500)의 홀(500H)을 형성하는 상부 디스크(510)의 상부 홀(510H)과 하부 디스크(520)의 하부 홀(520H)의 직경은, 중심부(430a)의 직경보다 큰 것이 바람직하다. 한편, 절연 디스크(500)의 홀(500H)은 발생된 가스가 안전 벤트(420) 쪽으로 이동할 수 있도록 하는 내부 통로로써 기능할 수 있다.
이 때, 본 실시예에 따른 탄성 부재(530)의 탄성력에 의해, 상부 디스크(510)는 상부 방향으로 밀려날 수 있고, 하부 디스크(520)는 하부 방향으로 밀려날 수 있다. 내압이 상승하더라도, 안전 벤트(420)의 형상이 완전하게 역전되지 않거나 외부 압력이 강할 경우, 전류 차단 부재(430)의 중심부(430a)와 외주부(430b)가 완전히 분리되지 않고 접촉이 지속될 수 있다. 그러나, 본 실시예에서, 상부 디스크(510)가 안전 벤트(420), 특히 돌출부(420p)를 상부 방향으로 밀어낼 수 있고, 하부 디스크(520)가 전류 차단 부재(430)의 외주부(430b)를 하부 방향으로 밀어 낼 수 있다. 이로 인해 중심부(430a)와 외주부(430b)의 재접촉이 방지되고, 이들이 완전히 분리될 수 있다. 다시 말해, 본 실시예에 따른 절연 디스크(500)는, 이차전지(100)의 내압 상승 시, 전류 차단 부재(430)의 전류 차단 기능을 보완하여, 전류가 완전히 차단되도록 유도할 수 있다. 이에 따라 재접촉으로 인한 과충전, 과방전 등을 예방하고, 이차전지(100)의 발화 및 폭발을 방지하여 안전성을 높일 수 있다.
이하에서는 도 9를 참고하여, 본 발명의 다른 일 실시예에 따라 관통홀이 형성된 절연 디스크에 대해 설명하도록 한다. 도 9는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 절연 디스크를 나타낸 단면 사시도이다.
도 9를 참고하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 절연 디스크(500’)는. 앞서 설명한 절연 디스크(500)와 마찬가지로, 상부 디스크(510), 하부 디스크(520) 및 탄성 부재(530)를 포함할 수 있다. 또한, 상부 홀(510H)과 하부 홀(520H)이 형성되어 연결부(440, 도 5 참조)가 위치할 수 있다. 이 때, 본 실시예에 따른 절연 디스크(500’)는 상부 디스크(510)와 하부 디스크(520) 각각에 상부 관통홀(510TH)과 하부 관통홀(520TH)이 형성될 수 있다. 상부 관통홀(510TH)과 하부 관통홀(520TH)이 서로 대응하도록 위치하여, 절연 디스크(500’)에 관통된 형상의 관통홀이 형성될 수 있다.
상부 관통홀(510TH)과 하부 관통홀(520TH)은 이차전지 내부에서 발생된 가스가 안전 벤트(420) 쪽으로 이동할 수 있도록 하는 가스 이동 통로로써 기능할 수 있다. 상부 홀(510H)과 하부 홀(520H)외에도, 상부 관통홀(510TH)과 하부 관통홀(520TH)의 가스의 이동 경로를 추가적으로 확보함으로써, 내압 상승 시 안전 벤트(420)가 원활히 작동할 수 있다.
원활한 가스의 이동이 가능하다면, 상부 관통홀(510TH)과 하부 관통홀(520TH) 각각의 개수, 직경 및 형태에 특별한 제한은 없다. 즉, 상부 관통홀(510TH)과 하부 관통홀(520TH)이 각각 단수 또는 복수로 구비될 수 있고, 원형뿐만 아니라 다양한 형태가 가능하다.
한편, 도 4를 다시 참고하면, 전지 케이스(300)는 크림핑부(310) 및 비딩부(320)를 포함할 수 있다. 비딩부(320)는 원통형의 전지 케이스(300) 중 일부가 전극 조립체(200)의 중심 방향으로 만입된 부분을 지칭하는 것으로, 캡 조립체(400)의 안정적인 결합 및 전극 조립체(200)의 유동 방지를 위한 것이다. 크림핑부(310)는 비딩부(320)의 상부에 위치하여, 캡 조립체(400)를 감싸는 부분을 지칭하는 것으로, 캡 조립체(400)의 안정적인 결합을 위한 것이다.
밀봉용 가스켓(700)은 크림핑부(310)와 비딩부(320)의 내면에 장착되어 캡 조립체(400)와 전지 케이스(300) 간의 밀봉력을 증대시킬 수 있다. 즉, 전지 케이스(300)와 캡 조립체(400) 사이에 가스켓(700)을 위치시키고, 전지 케이스(300)의 일 단부를 구부려 크림핑(Crimping) 결합함으로써 크림핑부(310)를 형성할 수 있다. 이를 통해 캡 조립체(400)의 장착 및 이차전지(100)의 밀봉이 이루어질 수 있다.
CID 가스켓(800)은 전류 차단 부재(430)의 가장자리를 감싸도록 형성될 수 있다. 또한 CID 가스켓(800)의 일부는 안전 벤트(420)와 전류 차단 부재(430) 사이로 연장되어, 전류 차단 부재(430)의 분리 이후 안전 벤트(420)와 전류 차단 부재(430)가 접하는 것을 방지할 수 있다.
본 실시예에서 전, 후, 좌, 우, 상, 하와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있다.
앞에서 설명한 본 실시예에 따른 이차전지는 다양한 디바이스에 적용될 수 있다. 구체적으로는, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 등의 운송 수단에 적용될 수 있으나 이에 제한되지 않고 이차전지를 사용할 수 있는 다양한 디바이스에 적용 가능하다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
부호의 설명
200: 전극 조립체
400: 캡 조립체
420: 안전 벤트
430: 전류 차단 부재
500: 절연 디스크

Claims (13)

  1. 전극 조립체;
    상기 전극 조립체가 수납되고, 상부가 개방된 전지 케이스; 및
    상기 전지 케이스의 개방된 상부에 결합되는 캡 조립체를 포함하고,
    상기 캡 조립체는,
    전류 차단 부재(Current Interrupt Device, CID); 상기 전류 차단 부재 상에 위치하며 상기 전류 차단 부재에 전기적으로 연결되는 안전 벤트(safety vent); 및 상기 전류 차단 부재와 상기 안전 벤트 사이에 위치한 절연 디스크를 포함하는 이차전지.
  2. 제1항에서,
    상기 절연 디스크는, 상부 디스크, 하부 디스크 및 상기 상부 디스크와 상기 하부 디스크 사이에 위치한 탄성 부재를 포함하는 이차전지.
  3. 제2항에서,
    상기 상부 디스크의 하면에 상부 방향으로 만입된 상부 만입부가 형성되고,
    상기 하부 디스크의 상면에 하부 방향으로 만입된 하부 만입부가 형성되며,
    상기 탄성 부재는 상기 상부 만입부와 상기 하부 만입부 사이에 위치하는 이차전지.
  4. 제2항에서,
    상기 탄성 부재의 탄성력에 의해, 상기 상부 디스크에는 상부 방향으로의 힘이 작용하고, 상기 하부 디스크에는 하부 방향의 힘이 작용하는 이차전지.
  5. 제2항에서,
    상기 탄성 부재는 스프링 부재인 이차전지.
  6. 제5항에서,
    상기 스프링 부재는 압축된 상태로 상기 상부 디스크와 상기 하부 디스크 사이에 위치하는 이차전지.
  7. 제1항에서,
    상기 캡 조립체는, 상기 전류 차단 부재와 상기 안전 벤트를 연결하는 연결부를 포함하는 이차전지.
  8. 제7항에서,
    상기 절연 디스크에 홀이 형성되고,
    상기 연결부는 상기 홀을 통과하여, 상기 전류 차단 부재와 상기 안전 벤트를 연결하는 이차전지.
  9. 제1항에서,
    상기 안전 벤트는, 상기 전류 차단 부재가 위치한 방향으로 볼록하게 돌출된 돌출부를 포함하고,
    상기 돌출부가 상기 전류 차단 부재와 연결되는 이차전지.
  10. 제9항에서,
    상기 이차전지의 내압 상승 시, 상기 안전 벤트의 형상이 역전되어, 상기 돌출부가 상기 전류 차단 부재가 위치한 방향과 반대 방향으로 볼록하게 돌출되는 이차전지.
  11. 제10항에서,
    상기 전류 차단 부재는, 상기 돌출부와 연결된 중심부 및 상기 중심부를 감싸는 외주부를 포함하고,
    상기 이차전지의 내압 상승 시, 상기 안전 벤트의 형상 역전에 따라, 상기 중심부와 상기 외주부가 분리되는 이차전지.
  12. 제1항에서,
    상기 절연 디스크는, 상부 디스크 및 하부 디스크를 포함하고,
    상기 상부 디스크에 상부 관통홀이 형성되며, 상기 하부 디스크에 하부 관통홀이 형성되고,
    상기 상부 관통홀과 상기 하부 관통홀이 서로 대응하도록 위치하는 이차전지.
  13. 제1항에 따른 이차전지를 포함하는 디바이스.
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