WO2024019550A1 - 배터리, 이를 포함하는 배터리 팩, 그리고 배터리 팩을 포함하는 자동차 - Google Patents

배터리, 이를 포함하는 배터리 팩, 그리고 배터리 팩을 포함하는 자동차 Download PDF

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WO2024019550A1
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battery
cap
degas
electrode assembly
housing
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손종인
김민지
김용한
이소라
장경민
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주식회사 엘지에너지솔루션
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery, a battery pack including the same, and a vehicle including the battery pack.
  • secondary batteries go through a charging and discharging process for activation, and also go through a degassing process to discharge the gas generated inside during charging and discharging.
  • This degassing process of a secondary battery may be performed by applying negative pressure to an opening partially formed in the secondary battery.
  • one side of a secondary battery having a sealed structure may be partially opened and then the secondary battery may be placed in a chamber where negative pressure is created. In this case, the gas inside may escape through the opening formed in the secondary battery.
  • the secondary battery may be transported in an upright state, a lying state, or an upside-down state, and during this process, the internal electrolyte may be deposited on the inner wall of the housing.
  • the electrolyte buried in the inner part around the open part may easily leak to the outside.
  • the secondary battery may be arranged in a specific direction during the transfer process, but even in this case, the electrolyte may be deposited around the opening for the degas process due to the flow of the electrolyte generated during the transfer process. Therefore, the electrolyte buried around the opening may leak to the outside when negative pressure is applied to the opening to proceed with the degassing process.
  • the present invention was created in consideration of the above-mentioned problems, and its purpose is to provide a battery with a structure that can minimize the phenomenon of electrolyte being deposited around the opening for the degas process during the manufacturing process.
  • a battery according to an embodiment of the present invention for solving the above-described problems includes an electrode assembly; a housing configured to receive the electrode assembly through an opening formed on one side; a cap configured to cover the opening; and is coupled to the inner surface of the cap in a state that is at least partially spaced apart from the cap to form a first space, and is configured to allow gas generated in the second space where the electrode assembly is accommodated to flow into the first space.
  • a frame having a gas passage portion Includes.
  • the frame may be configured such that communication between the first space and the second space occurs only through the gas passage part.
  • the cap may be provided with a degas part configured to allow gas generated inside the housing to be discharged.
  • the battery may include a cap configured to seal the degassing unit.
  • the stopper may be formed integrally with the cap by welding the area where the degas part is formed after a degas process for discharging the gas generated inside the housing.
  • the battery is provided in the first space and is configured to open the degas unit during a degas process for discharging gas generated inside the housing and to close the degas unit after completion of the degas process.
  • the valve assembly includes: a closer configured to be inserted into the degas unit from the first space; and an elastic member positioned between the closure and the frame and configured to elastically press the closure toward the degassing unit. may include.
  • the cap may include a venting portion configured to break as the internal pressure of the housing increases.
  • the distance from the center of the cap to the coupling portion of the frame and the cap may be longer than the distance from the center of the cap to the venting portion.
  • the frame may include an insulating layer formed on a first side facing the electrode assembly.
  • the cap may be configured to not have polarity.
  • the battery may include a terminal electrically connected to the electrode assembly.
  • the battery may include a current collector coupled to one side of the electrode assembly to electrically connect the electrode assembly and the housing.
  • a battery pack according to an embodiment of the present invention for solving the above-described problem includes a battery according to an embodiment of the present invention.
  • a vehicle according to an embodiment of the present invention for solving the above-described problem includes a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram showing a battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a structure in which a degas part for a degas process is formed in the battery shown in FIG. 1.
  • Figure 3 is a diagram showing the gas discharge flow during the degassing process of the battery of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing a structure in which a stopper is applied to close the degas section after the degas process is completed in the battery shown in FIG. 2.
  • FIG. 5 is a diagram showing a structure in which the degas part of the battery shown in FIG. 2 is closed by welding after the degas process is completed.
  • FIG. 6 is a diagram showing a structure in which a valve assembly for opening and closing a degassing unit is applied in the battery shown in FIG. 2.
  • FIG. 7 is a diagram showing the discharge flow of gas when the degas part is opened in the battery shown in FIG. 6.
  • FIG. 8 is a diagram showing the open and closed states of the degassing unit according to the operation of the valve assembly in the battery shown in FIG. 6.
  • Figure 9 is a diagram showing a structure in which a venting portion for venting is formed in a cap in a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining the formation position of the venting portion and the coupling position of the frame and cap in the battery module shown in FIG. 9.
  • Figure 11 is a diagram showing the structure in which an insulating layer is formed in the frame of the present invention.
  • Figure 12 is a diagram showing the structure of the lower portion of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 13 is a diagram showing the structure of the upper portion of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 14 is a diagram showing a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 15 is a diagram showing a car according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 1 to 3 The structure of a battery according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
  • 1 is a diagram showing a battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a structure in which a degas part for a degas process is formed in the battery shown in FIG. 1.
  • Figure 3 is a diagram showing the discharge flow of gas during the degassing process of the battery of the present invention.
  • the battery 1 may include an electrode assembly 10, a housing 20, a cap 30, and a frame 40.
  • the battery 1 of the present invention may be a secondary battery configured to be rechargeable.
  • the battery 1 may be, for example, a cylindrical battery.
  • the electrode assembly 10 may include an anode, a cathode, and a separator interposed between the anode and the cathode.
  • the electrode assembly 10 may be, for example, a jelly roll-type electrode assembly formed by winding a laminate including an anode, a cathode, and a separator.
  • the housing 20 may be configured to accommodate the electrode assembly 10 through an opening formed on one side.
  • the housing 20 may include conductive metal.
  • An electrolyte solution may be accommodated in the housing 20 together with the electrode assembly 10 .
  • the cap 30 may be configured to cover the opening formed on one side of the housing 20.
  • the cap 30 may include metal.
  • the frame 40 may be coupled to the inner surface of the cap 30 while being at least partially spaced apart from the cap 30 . As the frame 40 is coupled to the cap 30, a first space S1 may be formed between the cap 30 and the frame 40.
  • the frame 40 may be provided with a gas passage part 41.
  • the gas passage part 41 may be configured to allow gas generated in the second space S2 where the electrode assembly 10 is accommodated to flow into the first space.
  • the gas passage part 41 may be, for example, a through hole formed in the frame 40.
  • the gas passage portion 41 may be provided as one or more than one.
  • the battery 1 is provided with a frame 40 coupled to the inner surface of the cap 30, so that the inside of the housing 20 is formed during the manufacturing process of the battery 1. Due to the flow of electrolyte, it is possible to minimize the phenomenon of residual liquid sticking to the inner surface of the cap 30. Since the frame 40 is provided with a gas passage part 41, gas generated inside the housing 20 can pass from the second space S2 to the first space S1. Accordingly, the battery 1 of the present invention can be discharged through the degassing unit 31 formed in the cap 30 at a position corresponding to the first space S1.
  • the gas generated internally through the activation process can be smoothly discharged to the outside (see the gas discharge path along the arrow direction in FIG. 3), and also during this gas discharge process.
  • the phenomenon of electrolyte leaking through the degas part 31 can also be prevented or minimized.
  • the degas part 31 formed in the cap 30 may be formed in advance during the manufacturing of the cap 30, or, alternatively, may be formed later to proceed with the degas process. It may be possible.
  • the frame 40 may be configured such that communication between the first space (S1) and the second space (S2) occurs only through the gas passage portion (41). In this case, by adjusting the size of the gas passage portion 41, the gas generated in the second space (S2) passes smoothly through the gas passage portion 41, and the electrolyte does not pass smoothly through the gas passage portion 41. You can prevent it. As a result, during the manufacturing process of the battery 1, it is possible to prevent the electrolyte from approaching the degas part 31 of the cap 30 due to the flow of the electrolyte inside.
  • the cap 30 may be provided with a degassing unit 31 configured to discharge gas generated inside the housing 20.
  • the degas part 31 may be formed during manufacturing of the cap 30, or may be formed after the fact for the degas process.
  • the degas part 31 may be, for example, a through hole formed in the cap 30.
  • the degas part 31 may be formed at a location corresponding to the first space S1.
  • FIG. 4 is a diagram showing a structure in which a stopper is applied to close the degas section after the degas process is completed in the battery shown in FIG. 2.
  • FIG. 5 is a diagram showing a structure in which the degas part of the battery shown in FIG. 2 is closed by welding after the degas process is completed.
  • the battery 1 of the present invention may include a stopper 50 configured to seal the degassing unit 31.
  • the stopper 50 has a size corresponding to the degas part 31 and can seal the degas part 31 using an interference fit method or a screw coupling method. That is, the stopper 50 may be a component that is distinct from the cap 30.
  • the stopper 50 is welded to the area where the degas part 31 is formed after the degassing process for discharging the gas generated inside the housing 20, thereby forming the cap 30. ) can be formed integrally with. In this way, when the stopper 50 is coupled to the degassing unit 31 by welding, the airtightness of the housing 20 can be improved.
  • valve assembly 60 applied to the present invention will be described with reference to FIGS. 6 to 8.
  • FIG. 6 is a diagram showing a structure in which a valve assembly for opening and closing a degassing unit is applied in the battery shown in FIG. 2.
  • FIG. 7 is a diagram showing the discharge flow of gas when the degas part is opened in the battery shown in FIG. 6.
  • FIG. 8 is a diagram showing the open and closed states of the degassing unit according to the operation of the valve assembly in the battery shown in FIG. 6.
  • the battery 1 may include a valve assembly 60.
  • the valve assembly 60 may be applied instead of the stopper 50 described above.
  • the valve assembly 60 is provided in the first space (S1) and opens the degas unit 31 during the degas process to discharge the gas generated inside the housing 20, and opens the degas unit 31 after the degas process is completed. It may be configured to close the degassing unit 31.
  • the valve assembly 60 may include a closer 61 and an elastic member 62.
  • the closer 61 may be configured to be inserted into the degassing unit 31 from the first space S1.
  • the width at the outer end of the degas part 31 may be smaller than the maximum width of the closure 61 to prevent the closure 61 from falling out of the battery 1.
  • the closure 61 may be, for example, a spherical metal ball.
  • the elastic member 62 is located between the closer 61 and the frame 40 and may be configured to elastically press the closer 61 toward the degassing unit 31. That is, the elastic member 62 may be interposed between the closure 61 and the frame 40 in a compressed state.
  • the elastic member 62 may be, for example, a spring.
  • the valve assembly 60 may further include a fixing member 63 interposed between the closer 61 and the elastic member 62.
  • the fixing member 62 may be configured so that one side supports the closer 61 and the other side is supported by the elastic member 62.
  • One side of the fixing member 63 may be coupled to the closer 61.
  • the other side of the fixing member 63 may be coupled to the elastic member 62.
  • the degassing portion 31 of the cap 30 may be opened by pressing the closure 61 in the direction of compressing the elastic member 62. You can.
  • the degas part 31 is opened in this way, the gas inside may be discharged to the outside of the battery 1 along the direction of the arrow, as shown in FIG. 7. That is, during the degas process, the closer 61 can be pressed from the outside of the degas section 31 to open the degas section 31, and negative pressure is applied outside the opened degas section 31. If this is applied, the gas inside the battery 1 may be discharged to the outside.
  • the closure 61 is pressed and the elastic member 62 is compressed, thereby opening the degassing unit 31 (see FIG. 8(a)) and pressurizing the closure 61 is released.
  • the degas section 31 is closed again by the closer 61 (see FIG. 8(b)).
  • the degassing unit 31 can be reversibly opened and closed by compression and extension of the elastic member 62. Accordingly, an additional process for closing the degas unit 31 after the gas process can be omitted.
  • Figure 9 is a diagram showing a structure in which a venting portion for venting is formed in a cap in a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • the cap 30 may be provided with a venting portion 32.
  • the venting portion 32 may be configured to break as the internal pressure of the housing 20 increases.
  • the venting portion 32 may be an area of the cap 30 that is more vulnerable than other surrounding areas.
  • the venting portion 32 may be an area with a thinner thickness compared to the remaining area of the cap 30.
  • the venting portion 32 may be an area where one or both sides of the cap 30 are notched.
  • the venting portion 32 may have an extended form forming a closed loop surrounding the center of the cap 30.
  • the venting portion 32 may be formed continuously or discontinuously.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining the formation position of the venting portion and the coupling position of the frame and cap in the battery module shown in FIG. 9.
  • the area from the center of the cap 30 to the coupling portion between the frame 40 and the cap 30 may be farther than the distance D2 from the center of the cap 30 to the venting portion 32.
  • the weight of the frame 40 may cause a portion of the cap 30 to break due to the fracture of the venting portion 32. It may prevent removal. In this way, if the rupture of the venting portion 32 is prevented, gas may not be discharged at an appropriate time.
  • the breaking pressure of the venting portion 32 when the internal pressure of the battery 1 abnormally increases, it is possible to prevent the breaking pressure of the venting portion 32 from being different from the designed value due to the weight of the frame 40. , This can improve the safety of using the battery 1.
  • Figure 11 is a diagram showing the structure in which an insulating layer is formed in the frame of the present invention.
  • the frame 40 may include an insulating layer 42 formed on a first side facing the electrode assembly 10 .
  • the cap 30 may include metal to ensure rigidity, and in this case, the frame 40 may also include metal to be welded to the cap 30.
  • the frame 40 when the frame 40 includes metal and is conductive, unnecessary electrical contact may occur between the frame 40 and the electrode assembly 10 or between the frame 40 and other metal parts. If the frame 40 is provided with the insulating layer 42 as described above, such unnecessary electrical contact can be prevented.
  • the insulating layer 42 may be formed, for example, by coating an insulating paint on the first side of the frame 40.
  • the cap 30 may be configured not to have polarity.
  • the cap 30 may be electrically insulated from the housing 20 and may also be electrically insulated from the electrode assembly 10 .
  • the cap 30 does not have polarity, during the process of discharging high-temperature gas through the degas part 31 provided in the cap 30 and/or due to rupture of the venting part 32, When high-temperature gas is discharged, it is possible to prevent thermal events from occurring and/or spreading due to contact between the high-temperature gas and polarized components.
  • Figure 12 is a diagram showing the structure of the lower portion of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 13 is a diagram showing the structure of the upper portion of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • the battery 1 of the present invention may include a terminal T1 electrically connected to the electrode assembly 10.
  • the terminal T1 may be electrically connected to the first uncoated portion 11 of the electrode assembly 10.
  • the terminal T1 may be configured to be exposed to the outside of the housing 20 through a closed portion formed on the opposite side of the open portion of the housing 20. Electrical connection between the terminal T1 and the electrode assembly 10 may be made through the first current collector P1.
  • the housing 20 may be electrically connected to the second uncoated portion 12 of the electrode assembly 10. Electrical connection between the housing 20 and the electrode assembly 10 may be made through the second current collector (P2).
  • An insulator IS for insulation may be interposed between the electrode assembly 10 and the closed portion of the housing 20 or between the first current collector P1 and the closed portion of the housing 20.
  • a gasket for insulation and sealing may be interposed between the terminal T1 and the housing 20.
  • a gasket (G) for insulation and sealing may be interposed between the cap 30 and the housing 20.
  • the battery 1 of the present invention can utilize the terminal T1 as the first electrode terminal and the entire closed part of the housing 20 as the second electrode terminal T2.
  • Figure 14 is a diagram showing a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • the battery pack 3 may include at least one battery 1 of the present invention as described above.
  • the battery 1 may be accommodated within the pack housing 2.
  • the battery pack 3 may include components for electrically connecting the batteries 1 and/or a BMS (Battery Management System) configured to control charging and discharging of the batteries 1.
  • BMS Battery Management System
  • Figure 15 is a diagram showing a car according to an embodiment of the present invention.
  • a vehicle 5 includes at least one battery pack 3.
  • the vehicle 5 may be configured to operate by receiving power from the battery pack 3.
  • the vehicle 5 may be, for example, a hybrid vehicle (HEV) or an electric vehicle (EV).
  • HEV hybrid vehicle
  • EV electric vehicle

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리는, 전극 조립체; 일 측에 형성되는 개방부를 통해 상기 전극 조립체를 수용하도록 구성되는 하우징; 상기 개방부를 커버하도록 구성되는 캡; 및 상기 캡과 적어도 부분적으로 이격된 상태로 상기 캡의 내측면에 결합되어 제1 공간을 형성하며, 상기 전극 조립체가 수용된 제2 공간에서 발생된 가스가 상기 제1 공간으로 유입될 수 있도록 구성되는 가스 통과부를 구비하는 프레임; 을 포함한다.

Description

배터리, 이를 포함하는 배터리 팩, 그리고 배터리 팩을 포함하는 자동차
본 발명은 배터리, 이를 포함하는 배터리 팩, 그리고 배터리 팩을 포함하는 자동차에 관한 것이다.
본 출원은 2022년 07월 19일 자로 출원된 한국 특허출원번호 제 10-2022-0089124호, 2022년 07월 19일 자로 출원된 한국 특허출원번호 제 10-2022-0089123 호, 그리고 2023년 07월 06일 자로 출원된 한국 특허출원번호 제 10-2023-0087994 호 에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
이차전지는 그 제조 과정에서 활성화를 위한 충방전 공정을 거치게 되며, 또한 충방전에 따라 내부에 발생되는 가스를 배출해주는 디가스 공정을 거치게 된다.
이러한 이차전지의 디가스 공정은, 이차전지에 부분적으로 형성된 개방부에 음압을 가하는 방식으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 밀폐된 구조를 갖는 이차전지의 일 측을 부분적으로 개방시킨 후 음압이 형성된 챔버 내에 이차전지를 위치시킬 수 있다. 이 경우, 이차전지에 형성된 개방부를 통해 내부의 가스가 빠져나올 수 있다.
이처럼 이차전지의 내부에 발생된 가스를 제거하는 공정을 진행함에 있어서, 음압에 의해 가스가 빠져나올 때 이차전지 내부의 전해액 역시 외부로 누출될 가능성이 있다.
더욱이, 이차전지의 제조 과정에서, 이차전지는 세워진 상태, 눕혀진 상태, 거꾸로 뒤집어진 상태로 이송될 수 있으며, 이 과정에서 내부 전해액은 하우징의 내벽면 상에 묻게 될 수 있다. 이 경우, 이차전지의 개방부에 음압을 가하였을 때 개방부 주변의 내측부에 묻어 있던 전해액이 외부로 쉽게 누출될 수 있다.
이와는 달리, 이송 과정에서 이차전지가 특정 방향으로 배치되도록 할 수도 있겠으나, 이 경우에도 이송 과정에서 발생되는 전해액의 유동에 의해 디가스 공정을 위한 개방부의 주변에 전해액이 묻을 수 있다. 따라서, 개방부 주변에 묻은 전해액은 디가스 공정 진행을 위해 개방부에 음압이 가해지게 되면 외부로 누출될 수 있다.
따라서, 제조 과정에서 디가스 공정을 위한 개방부의 주변에 전해액이 묻는 현상을 최소화 할 수 있는 구조를 갖는 배터리의 개발이 요구되는 실정이다.
본 발명은, 상술한 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 제조 과정에서 디가스 공정을 위한 개방부의 주변에 전해액이 묻는 현상을 최소화 할 수 있는 구조를 갖는 배터리를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리는, 전극 조립체; 일 측에 형성되는 개방부를 통해 상기 전극 조립체를 수용하도록 구성되는 하우징; 상기 개방부를 커버하도록 구성되는 캡; 및 상기 캡과 적어도 부분적으로 이격된 상태로 상기 캡의 내측면에 결합되어 제1 공간을 형성하며, 상기 전극 조립체가 수용된 제2 공간에서 발생된 가스가 상기 제1 공간으로 유입될 수 있도록 구성되는 가스 통과부를 구비하는 프레임; 을 포함한다.
상기 프레임은, 상기 제1 공간과 상기 제2 공간 사이의 연통이 상기 가스 통과부를 통해서만 이루어지도록 구성될 수 있다.
상기 캡은, 상기 하우징 내부에서 발생된 가스가 배출될 수 있도록 구성되는 디가스부를 구비할 수 있다.
상기 배터리는, 상기 디가스부를 밀폐하도록 구성되는 마개를 포함할 수 있다.
상기 마개는, 상기 하우징 내부에 발생된 가스를 배출하는 디가스 공정 이 후 상기 디가스부가 형성된 영역을 용접함으로써 상기 캡과 일체로 형성될 수 있다.
상기 배터리는, 상기 제1 공간에 구비되어 상기 하우징 내부에 발생된 가스를 배출하는 디가스 공정 시에는 상기 디가스부를 개방시키고 상기 디가스 공정 완료 이 후에는 상기 디가스부를 폐쇄시키도록 구성되는 밸브 어셈블리를 포함할 수 있다.
상기 밸브 어셈블리는, 상기 제1 공간으로부터 상기 디가스부에 삽입되도록 구성되는 클로저; 및 상기 클로저와 상기 프레임 사이에 위치하며 상기 클로저를 상기 디가스부를 향해 탄성 가압하도록 구성되는 탄성 부재; 를 포함할 수 있다.
상기 캡은, 상기 하우징의 내압 증가에 따라 파단되도록 구성되는 벤팅부를 구비할 수 있다.
상기 캡의 중심부로부터 상기 프레임과 상기 캡의 결합 부위에 이르는 거리는 상기 캡의 중심부로부터 상기 벤팅부에 이르는 거리보다 더 멀 수 있다.
상기 프레임은, 상기 전극 조립체와 마주하는 제1 면 상에 형성되는 절연 층을 구비할 수 있다.
상기 캡은, 극성을 갖지 않도록 구성될 수 있다.
상기 배터리는, 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되는 단자를 포함할 수 있다.
상기 배터리는, 상기 전극 조립체의 일 측에 결합되어 상기 전극 조립체와 상기 하우징 사이를 전기적으로 연결하도록 구성되는 집전체를 포함할 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리를 포함한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 제조 과정에서 디가스 공정을 위한 개방부의 주변에 전해액이 묻는 현상을 최소화할 수 있다.
다만, 본 발명을 통해 도출되는 유리한 효과는 상술한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 유리한 효과들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 배터리에 있어서, 디가스 공정을 위한 디가스부가 형성된 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 배터리의 디가스 공정 진행 시의 가스의 배출 흐름을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 배터리에 있어서, 디가스 공정이 완료된 이 후에 디가스부를 폐쇄하기 위한 마개가 적용된 구조를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 2에 도시된 배터리에 있어서, 디가스 공정이 완료된 이 후에 용접에 의해 디가스부가 폐쇄된 구조를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 2에 도시된 배터리에 있어서, 디가스부의 개폐를 위한 밸브 어셈블리가 적용된 구조를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 배터리에 있어서, 디가스부가 오픈 되었을 때의 가스의 배출 흐름을 나타내는 도면이다.
도 8은 도 6에 도시된 배터리에 있어서, 밸브 어셈블리의 동작에 따른 디가스부의 오픈 상태 및 폐쇄 상태를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 있어서, 캡에 벤팅을 위한 벤팅부가 형성된 구조를 나타내는 도면이다.
도 10은 도 9에 도시된 배터리 모듈에 있어서, 벤팅부의 형성 위치와 프레임과 캡의 결합 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 프레임에 절연 층이 형성된 구조를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 하부(lower portion)의 구조를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상부(upper portion)의 구조를 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일부 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 구조를 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리를 나타내는 도면이다. 도 2는 도 1에 도시된 배터리에 있어서, 디가스 공정을 위한 디가스부가 형성된 구조를 나타내는 도면이다. 도 3은 본 발명의 배터리의 디가스 공정 진행 시의 가스의 배출 흐름을 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리(1)는 전극 조립체(10), 하우징(20), 캡(30) 및 프레임(40)을 포함할 수 있다. 본 발명의 배터리(1)는 충전 가능하도록 구성되는 이차전지일 수 있다. 상기 배터리(1)는, 예를 들어 원통형 배터리일 수 있다.
상기 전극 조립체(10)는, 양극, 음극 및 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막을 포함할 수 있다. 상기 전극 조립체(10)는, 예를 들어 양극, 음극 및 분리막을 포함하는 적층체를 권취하여 형성된 젤리롤 타입의 전극 조립체일 수 있다. 상기 하우징(20)은, 일 측에 형성되는 개방부를 통해 전극 조립체(10)를 수용하도록 구성될 수 있다. 상기 하우징(20)은 도전성 금속을 포함할 수 있다. 상기 하우징(20) 내에는 전극 조립체(10)와 함께 전해액이 수용될 수 있다. 상기 캡(30)은, 하우징(20)의 일 측에 형성되는 개방부를 커버하도록 구성될 수 있다. 상기 캡(30)은 금속을 포함할 수 있다.
상기 프레임(40)은, 캡(30)과 적어도 부분적으로 이격된 상태로 캡(30)의 내측면에 결합될 수 있다. 상기 프레임(40)이 캡(30)에 결합됨에 따라 캡(30)과 프레임(40) 사이에는 제1 공간(S1)이 형성될 수 있다.
상기 프레임(40)은, 가스 통과부(41)를 구비할 수 있다. 상기 가스 통과부(41)는, 전극 조립체(10)가 수용된 제2 공간(S2)에서 발생되는 가스가 제1 공간으로 유입될 수 있도록 구성될 수 있다. 상기 가스 통과부(41)는 예를 들어 프레임(40)에 형성되는 관통 홀일 수 있다. 상기 가스 통과부(41)는 하나 또는 복수개 구비될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리(1)는, 캡(30)의 내측면에 결합되는 프레임(40)을 구비함으로써 배터리(1)의 제조 과정에서 하우징(20) 내부의 전해액의 유동으로 인해 잔해액이 캡(30)의 내측면에 묻는 현상을 최소화 할 수 있다. 상기 프레임(40)에는 가스 통과부(41)가 구비되어 있으므로, 하우징(20)의 내부에서 발생된 가스가 제2 공간(S2)으로부터 제1 공간(S1)으로 통과될 수 있다. 따라서, 본 발명의 배터리(1)는, 제1 공간(S1)과 대응되는 위치에서 캡(30)에 형성되는 디가스부(31)를 통해 배출할 수 있다.
이처럼, 본 발명의 배터리(1)에 따르면, 활성화 공정을 통해 내부에 발생되는 가스는 외부로 원활하게 배출할 수 있으며(도 3의 화살표 방향을 따른 가스 배출 경로 참조), 또한 이러한 가스 배출 과정에서 디가스부(31)를 통해 전해액이 함께 누출되는 현상 역시 방지 또는 최소화 할 수 있다.
본 발명에 있어서, 캡(30)에 형성되는 디가스부(31)는, 캡(30)의 제조 시에 미리 형성되는 것일 수도 있고, 이와는 달리 디가스 공정의 진행을 위해 사후적으로 형성되는 것일 수도 있다.
상기 프레임(40)은, 제1 공간(S1)과 제2 공간(S2) 사이의 연통이 가스 통과부(41)를 통해서만 이루어지도록 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 가스 통과부(41)의 사이즈 조절을 통해 제2 공간(S2)에서 발생되는 가스는 가스 통과부(41)를 원활하게 통과하고 전해액은 가스 통과부(41)를 원활하게 통과하지 못하도록 할 수 있다. 이로써, 배터리(1)의 제조 공정을 진행함에 있어서 내부의 전해액의 유동에 따라 전해액이 캡(30)의 디가스부(31)쪽으로 근접하는 것을 억제할 수 있다.
상기 캡(30)은, 하우징(20)의 내부에서 발생된 가스가 배출되도록 구성되는 디가스부(31)를 구비할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 상기 디가스부(31)는 캡(30)의 제조 시에 형성될 수도 있고, 디가스 공정을 위해 사후적으로 형서될 수도 있다. 상기 디가스부(31)는, 예를 들어 캡(30)에 형성되는 관통 홀일 수 있다. 상기 디가스부(31)는, 제1 공간(S1)과 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
다음은, 도 4 및 도 5를 참조하여, 본 발명의 배터리(1)에 적용되는 마개(50)를 설명하기로 한다.
도 4는 도 2에 도시된 배터리에 있어서, 디가스 공정이 완료된 이 후에 디가스부를 폐쇄하기 위한 마개가 적용된 구조를 나타내는 도면이다. 도 5는 도 2에 도시된 배터리에 있어서, 디가스 공정이 완료된 이 후에 용접에 의해 디가스부가 폐쇄된 구조를 나타내는 도면이다.
먼저, 도 4를 참조하면, 본 발명의 배터리(1)는 디가스부(31)를 밀폐하도록 구성되는 마개(50)를 포함할 수 있다. 상기 마개(50)는, 디가스부(31)와 대응되는 사이즈를 가짐으로써 억지끼움 방식 또는 스크류 결합 방식 등에 의해 디가스부(31)를 밀폐할 수 있다. 즉, 상기 마개(50)는, 캡(30)과는 구별되는 구성요소일 수 있다.
이와는 달리, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 마개(50)는, 하우징(20) 내부에 발생된 가스를 배출하는 디가스 공정 이 후 디가스부(31)가 형성된 영역에 용접됨으로써 캡(30)과 일체로 형성될 수 있다. 이와 같이 용접에 의해 마개(50)를 디가스부(31)에 결합시키는 경우, 하우징(20)의 밀폐성을 높일 수 있다.
다음은, 도 6 내지 도 8을 참조하여 본 발명에 적용되는 밸브 어셈블리(60)를 설명하기로 한다.
도 6은 도 2에 도시된 배터리에 있어서, 디가스부의 개폐를 위한 밸브 어셈블리가 적용된 구조를 나타내는 도면이다. 도 7은 도 6에 도시된 배터리에 있어서, 디가스부가 오픈 되었을 때의 가스의 배출 흐름을 나타내는 도면이다. 도 8은 도 6에 도시된 배터리에 있어서, 밸브 어셈블리의 동작에 따른 디가스부의 오픈 상태 및 폐쇄 상태를 나타내는 도면이다.
먼저, 도 6을 참조하면, 상기 배터리(1)는, 밸브 어셈블리(60)를 포함할 수 있다. 상기 밸브 어셈블리(60)는 앞서 설명한 마개(50) 대신 적용될 수 있다.
상기 밸브 어셈블리(60)는, 제1 공간(S1)에 구비되어 하우징(20) 내부에 발생된 가스를 배출하는 디가스 공정 시에는 디가스부(31)를 개방시키고 디가스 공정 완료 이 후에는 디가스부(31)를 폐쇄시키도록 구성될 수 있다.
상기 밸브 어셈블리(60)는, 클로저(61) 및 탄성 부재(62)를 포함할 수 있다. 상기 클로저(61)는 제1 공간(S1)으로부터 디가스부(31)에 삽입되록 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 디가스부(31)의 외측 단부에서의 폭은 클로저(61)가 배터리(1)의 외부로 이탈되지 않도록 클로저(61)의 최대 폭보다 더 작게 형성될 수 있다. 상기 클로저(61)는 예를 들어 구형의 금속 볼(metal ball)일 수 있다.
상기 탄성 부재(62)는, 클로저(61)와 프레임(40) 사이에 위치하며 클로저(61)를 디가스부(31)를 향해 탄성 가압하도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 탄성 부재(62)는 압축된 상태로 클로저(61)와 프레임(40) 사이에 개재될 수 있다. 상기 탄성 부재(62)는 예를 들어 스프링일 수 있다.
상기 밸브 어셈블리(60)는, 클로저(61)와 탄성 부재(62) 사이에 개재되는 고정 부재(63)를 더 포함할 수 있다. 상기 고정 부재(62)는 그 일 측이 클로저(61)를 지지하도록 구성될 수 있고, 그 타 측이 탄성 부재(62)에 의해 지지되도록 구성될 수 있다. 상기 고정 부재(63)의 일 측은 클로저(61)와 결합될 수 있다. 상기 고정 부재(63)의 타 측은 탄성 부재(62)와 결합될 수 있다.
이처럼 본 발명의 배터리(1)가 밸브 어셈블리(60)를 구비하는 경우, 탄성 부재(62)를 압축시키는 방향으로 클로저(61)를 가압함으로써 캡(30)의 디가스부(31)가 개방될 수 있다. 이처럼 디가스부(31)가 개방되는 경우, 도 7에 도시된 바와 같이 내부의 가스가 화살표 방향을 따라 배터리(1)의 외부로 배출될 수 있다. 즉, 디가스 공정을 진행함에 있어서, 디가스부(31)의 외부로부터 클로저(61)를 가압하여 디가스부(31)를 개방시킬 수 있으며, 개방된 디가스부(31)외 외측에서 음압이 가해지는 경우 배터리(1) 내부의 가스가 외부로 배출될 수 있다.
도 8을 참조하면, 클로저(61)가 가압되어 탄성 부재(62)가 압축되고 이로써 디가스부(31)가 개방된 상태(도 8(a) 참조) 및 클로저(61)에 대한 가압이 해제되어 클로저(61)에 의해 디가스부(31)가 다시 폐쇄된 상태(도 8(b) 참조)가 나타나 있다. 이처럼, 본 발명의 배터리(1)가 밸브 어셈블리(60)를 구비하는 경우, 탄성 부재(62)의 압축 및 신장에 의해 가역적으로 디가스부(31)의 개방 및 폐쇄가 이루어질 수 있다. 따라서, 가스 공정 이후에 디가스부(31)의 폐쇄를 위한 추가적인 공정이 생략될 수 있다.
다음은, 도 9를 참조하여, 본 발명의 벤팅부(32)를 설명하기로 한다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 있어서, 캡에 벤팅을 위한 벤팅부가 형성된 구조를 나타내는 도면이다.
도 9를 참조하면, 상기 캡(30)은 벤팅부(32)를 구비할 수 있다. 상기 벤팅부(32)는, 하우징(20)의 내압 증가에 따라 파단되도록 구성될 수 있다. 상기 벤팅부(32)는 캡(30)에 있어서 주변의 다른 영역보다 더 취약하게 구성된 영역일 수 있다. 상기 벤팅부(32)는 예를 들어 캡(30)의 나머지 영역과 비교하여 더 얇은 두께를 갖는 영역일 수 있다. 상기 벤팅부(32)는 예를 들어 캡(30)의 일 면 또는 양 면이 노칭된 영역일 수 있다. 상기 벤팅부(32)는 캡(30)의 중심부를 둘러싸는 폐루프를 그리도록 연장된 형태를 가질 수 있다. 상기 벤팅부(32)는 연속적으로 또는 불연속적으로 형성될 수 있다.
이처럼, 본 발명의 배터리(1)가 벤팅부(32)를 구비하는 경우, 배터리(1)의 이상이 발생하더라도 배터리(1)의 내압이 일정 수준 이상으로 증가하는 것을 방지할 수 있다.
다음은, 도 9와 함께 도 10을 참조하여, 본 발명의 캡(30)과 프레임(40)의 결합부의 위치에 대해서 설명하기로 한다. 도 10은 도 9에 도시된 배터리 모듈에 있어서, 벤팅부의 형성 위치와 프레임과 캡의 결합 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 배터리(1)가 벤팅부(32)를 구비하는 경우에 있어서, 캡(30)의 중심부로부터 프레임(40)과 캡(30)의 결합 부위에 이르는 거리(D1)는 캡(30)의 중심부로부터 벤팅부(32)에 이르는 거리(D2)보다 더 멀게 형성될 수 있다.
만약, 프레임(40)과 캡(30)의 결합 부위가 벤팅부(32)보다 더 내측에 위치한다면, 프레임(40)의 중량이 벤팅부(32)의 파단에 의해 캡(30)의 일부가 제거되는 것을 방해할 수 있다. 이처럼 벤팅부(32)의 파단이 방해 받는 경우 적절한 시점에 가스의 배출을 하지 못하게 될 수 있다. 본 발명의 상술한 바와 같은 구성에 따르면, 상기 배터리(1)의 내압이 비정상적으로 증가하였을 때, 프레임(40)의 중량에 의해 벤팅부(32)의 파단 압력이 설계치와 달라지는 것을 방지할 수 있으며, 이로써 배터리(1) 사용 상의 안전성이 향상시킬 수 있다.
다음은, 도 11을 참조하여, 본 발명의 프레임(40)에 적용되는 절여 구조를 설명하기로 한다. 도 11은 본 발명의 프레임에 절연 층이 형성된 구조를 나타내는 도면이다.
도 11을 참조하면, 상기 프레임(40)은 전극 조립체(10)와 마주하는 제1 면 상에 형성되는 절연 층(42)을 구비할 수 있다. 상기 캡(30)은 강성 확보를 위해 금속을 포함할 수 있고, 이 경우 프레임(40)은 캡(30)과의 용접 결합을 위해 역시 금속을 포함할 수 있다.
이처럼 프레임(40)이 금속을 포함하고 도전성을 갖는 경우, 프레임(40)과 전극 조립체(10) 간의 불필요한 전기적 접촉 또는 프레임(40)과 다른 금속 부품 간의 불필요한 전기적 접촉이 발생할 수 있다. 상기 프레임(40)이 상술한 바와 같이 절연 층(42)을 구비하는 경우 이러한 불필요한 전기적 접촉을 방지할 수 있다. 상기 절연 층(42)은 예를 들어 프레임(40)의 제1 면 상에 절연성의 도료를 코팅함으로써 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 배터리(1)에 있어서, 상기 캡(30)은 극성을 갖지 않도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 상기 캡(30)은 하우징(20)과 전기적으로 절연될 수 있으며, 또한 전극 조립체(10)와도 전기적으로 절연될 수 있다. 이처럼 캡(30)이 극성을 갖지 않는 경우, 캡(30)에 구비된 디가스부(31)를 통해 고온의 가스를 배출하는 공정을 진행함에 있어서 및/또는 벤팅부(32)의 파단에 의해 고온의 가스가 배출됨에 있어서 고온의 가스와 극성을 갖는 부품 간의 접촉에 의해 써멀 이벤트가 발생 및/또는 확산되는 것을 방지할 수 있다.
다음은, 도 12 및 도 13을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리(1)의 전기적 연결 구조 및 밀폐 구조를 예시적으로 설명하기로 한다. 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 하부(lower portion)의 구조를 나타내는 도면이다. 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상부(upper portion)의 구조를 나타내는 도면이다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 본 발명의 배터리(1)는, 전극 조립체(10)와 전기적으로 연결되는 단자(T1)를 포함할 수 있다. 상기 단자(T1)는 예를 들어 전극 조립체(10)의 제1 무지부(11)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 단자(T1)는 하우징(20)의 개방부 반대 편에 형성되는 폐쇄부를 통해 하우징(20)의 외측으로 노출되도록 구성될 수 있다. 상기 단자(T1)와 전극 조립체(10) 간의 전기적 연결은 제1 집전체(P1)를 통해 이루어질 수 있다. 상기 하우징(20)은 전극 조립체(10)의 제2 무지부(12)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 하우징(20)과 전극 조립체(10) 간의 전기적 연결은 제2 집전체(P2)를 통해 이루어질 수 있다.
상기 전극 조립체(10)와 하우징(20)의 폐쇄부 사이 또는 제1 집전체(P1)와 하우징(20)의 폐쇄부 사이에는 절연을 위한 인슐레이터(IS)가 개재될 수 있다. 상기 단자(T1)와 하우징(20) 사이에는 절연 및 실링을 위한 가스켓이 개재될 수 있다. 상기 캡(30)과 하우징(20) 사이에는 절연 및 실링을 위한 가스켓(G)이 개재될 수 있다.
이러한 전기적 연결 구조에 따라 본 발명의 배터리(1)는 단자(T1)를 제1 전극 단자로서, 그리고 하우징(20)의 폐쇄부 전체를 제2 전극 단자(T2)로서 활용할 수 있다.
다음은, 도 14를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(3)을 설명하기로 한다. 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 나타내는 도면이다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(3)은, 앞서 설명한 바와 같은 본 발명의 배터리(1)를 적어도 하나 포함할 수 있다. 상기 배터리(1)는 팩 하우징(2) 내에 수용될 수 있다. 상기 배터리 팩(3)은 배터리(1)들의 전기적 연결을 위한 부품 및/또는 배터리(1)의 충방전을 제어하도록 구성되는 BMS(Battery management system) 등을 포함할 수 있다.
다음은, 도 15를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차(5)를 설명하기로 한다. 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차를 나타내는 도면이다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차(5)는 적어도 하나의 배터리 팩(3)을 포함한다. 상기 자동차(5)는 배터리 팩(3)에 의해 전력을 공급 받아 동작하도록 구성될 수 있다. 상기 자동차(5)는 예를 들어 하이브리드 자동차(HEV) 또는 전기 자동차(EV)일 수 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 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
[부호의 설명]
1: 배터리
2: 팩 하우징
3: 배터리 팩
5: 자동차
10: 전극 조립체
11: 제1 무지부
12: 제2 무지부
20: 하우징
30: 캡
31: 디가스부
32: 벤팅부
40: 프레임
41: 가스 통과부
42: 절연 층
50: 마개
60: 밸브 어셈블리
61: 클로저
62: 탄성 부재
63: 고정 부재

Claims (15)

  1. 전극 조립체;
    일 측에 형성되는 개방부를 통해 상기 전극 조립체를 수용하도록 구성되는 하우징;
    상기 개방부를 커버하도록 구성되는 캡; 및
    상기 캡과 적어도 부분적으로 이격된 상태로 상기 캡의 내측면에 결합되어 제1 공간을 형성하며, 상기 전극 조립체가 수용된 제2 공간에서 발생된 가스가 상기 제1 공간으로 유입될 수 있도록 구성되는 가스 통과부를 구비하는 프레임;
    을 포함하는,
    배터리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프레임은,
    상기 제1 공간과 상기 제2 공간 사이의 연통이 상기 가스 통과부를 통해서만 이루어지도록 구성되는 것을 특징으로 하는,
    배터리.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 캡은,
    상기 하우징 내부에서 발생된 가스가 배출될 수 있도록 구성되는 디가스부를 구비하는 것을 특징으로 하는,
    배터리.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 배터리는,
    상기 디가스부를 밀폐하도록 구성되는 마개를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    배터리.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 마개는,
    상기 하우징 내부에 발생된 가스를 배출하는 디가스 공정 이 후 상기 디가스부가 형성된 영역을 용접함으로써 상기 캡과 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는,
    배터리.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 배터리는,
    상기 제1 공간에 구비되어 상기 하우징 내부에 발생된 가스를 배출하는 디가스 공정 시에는 상기 디가스부를 개방시키고 상기 디가스 공정 완료 이 후에는 상기 디가스부를 폐쇄시키도록 구성되는 밸브 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    배터리.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 밸브 어셈블리는,
    상기 제1 공간으로부터 상기 디가스부에 삽입되도록 구성되는 클로저; 및
    상기 클로저와 상기 프레임 사이에 위치하며 상기 클로저를 상기 디가스부를 향해 탄성 가압하도록 구성되는 탄성 부재;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 캡은,
    상기 하우징의 내압 증가에 따라 파단되도록 구성되는 벤팅부를 구비하는 것을 특징으로 하는,
    배터리.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 캡의 중심부로부터 상기 프레임과 상기 캡의 결합 부위에 이르는 거리는 상기 캡의 중심부로부터 상기 벤팅부에 이르는 거리보다 더 먼 것을 특징으로 하는,
    배터리.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 프레임은,
    상기 전극 조립체와 마주하는 제1 면 상에 형성되는 절연 층을 구비하는 것을 특징으로 하는,
    배터리.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 캡은,
    극성을 갖지 않는 것을 특징으로 하는,
    배터리.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 배터리는,
    상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되는 단자를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    배터리.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 배터리는,
    상기 전극 조립체의 일 측에 결합되어 상기 전극 조립체와 상기 하우징 사이를 전기적으로 연결하도록 구성되는 집전체를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    배터리.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 배터리를 포함하는 배터리 팩.
  15. 제14항에 따른 배터리 팩을 포함하는 자동차.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000066413A (ko) * 1999-04-16 2000-11-15 김순택 원통형 2차 전지
JP2013175280A (ja) * 2010-06-11 2013-09-05 Panasonic Corp 二次電池
US20150024258A1 (en) * 2012-02-24 2015-01-22 Panasonic Corporation Cylindrical alkaline storage battery
KR20160137219A (ko) * 2015-05-22 2016-11-30 주식회사 엘지화학 캡 조립체
KR20180061463A (ko) * 2016-11-28 2018-06-08 삼화콘덴서공업주식회사 원통형 전지

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000066413A (ko) * 1999-04-16 2000-11-15 김순택 원통형 2차 전지
JP2013175280A (ja) * 2010-06-11 2013-09-05 Panasonic Corp 二次電池
US20150024258A1 (en) * 2012-02-24 2015-01-22 Panasonic Corporation Cylindrical alkaline storage battery
KR20160137219A (ko) * 2015-05-22 2016-11-30 주식회사 엘지화학 캡 조립체
KR20180061463A (ko) * 2016-11-28 2018-06-08 삼화콘덴서공업주식회사 원통형 전지

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