KR102661207B1 - Secondary Battery - Google Patents
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Abstract
본 개시는 이차 전지에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 케이스의 내부 압력 증가 시 안전 벤트의 스웰링 현상을 방지하여, 전체 높이 변화를 최소화할 수 있는 이차 전지를 제공하는데 있다. 이를 위해 본 발명은 원통형 케이스; 상기 원통형 케이스에 수용되며 원기둥 형태로 권취된 전극 조립체; 및 상기 전극 조립체에 전기적으로 접속되고 상기 원통형 케이스을 밀봉하는 캡 조립체를 포함하고, 상기 캡 조립체는 상기 전극 조립체에 전기적으로 연결된 캡 다운, 상기 캡 다운에 전기적으로 연결된 안전 벤트, 및 상기 캡 다운과 상기 안전 벤트를 상호간 용접시키는 용접 영역을 포함하는, 이차 전지를 제공한다.This disclosure relates to a secondary battery, and the technical problem to be solved is to provide a secondary battery that can minimize the overall height change by preventing swelling of the safety vent when the internal pressure of the case increases. For this purpose, the present invention includes a cylindrical case; an electrode assembly accommodated in the cylindrical case and wound in a cylindrical shape; and a cap assembly electrically connected to the electrode assembly and sealing the cylindrical case, wherein the cap assembly includes a cap down electrically connected to the electrode assembly, a safety vent electrically connected to the cap down, and a cap down electrically connected to the cap down and the cap down. A secondary battery is provided, including a welding area for welding safety vents to each other.
Description
본 개시(disclosure)는 이차 전지에 관한 것이다.This disclosure relates to secondary batteries.
리튬 이온 이차 전지는, 예를 들어, 작동 전압이 높고 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 장점 때문에 휴대형 전자기기뿐만 아니라 하이브리드 자동차 또는 전기 자동차의 전원 용도로 사용되고 있다.Lithium-ion secondary batteries, for example, are used as a power source for hybrid vehicles or electric vehicles as well as portable electronic devices due to their advantages of high operating voltage and high energy density per unit weight.
이러한 이차 전지는 형태에 있어서 원통형, 각형 또는 파우치형으로 분류될 수 있다. 일례로, 원통형 이차 전지는 일반적으로 원통 형태의 케이스와, 케이스에 결합되는 원기둥 형태의 전극 조립체와, 케이스의 내측에 주액되어 리튬 이온의 이동이 가능하도록 하는 전해액(옵션)과, 케이스의 일측에 결합되어 전해액의 누액을 방지하고, 전극 조립체의 이탈을 방지하는 캡 조립체 등으로 이루어져 있다.These secondary batteries can be classified as cylindrical, prismatic, or pouch-shaped in shape. For example, a cylindrical secondary battery generally includes a cylindrical case, a cylindrical electrode assembly coupled to the case, an electrolyte solution (optional) injected into the inside of the case to enable movement of lithium ions, and an electrolyte solution (optional) on one side of the case. It consists of a cap assembly that is combined to prevent electrolyte leakage and prevents the electrode assembly from being separated.
이러한 발명의 배경이 되는 기술에 개시된 상술한 정보는 본 발명의 배경에 대한 이해도를 향상시키기 위한 것뿐이며, 따라서 종래 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수도 있다.The above-described information disclosed in the background technology of this invention is only for improving understanding of the background of the present invention, and therefore may include information that does not constitute prior art.
본 개시는 케이스의 내부 압력 증가 시 안전 벤트의 스웰링 현상을 방지하여, 전체 높이 변화를 최소화할 수 있는 이차 전지를 제공한다.The present disclosure provides a secondary battery that can minimize the overall height change by preventing swelling of the safety vent when the internal pressure of the case increases.
본 개시에 따른 이차 전지는 원통형 케이스; 상기 원통형 케이스에 수용되며 원기둥 형태로 권취된 전극 조립체; 및 상기 전극 조립체에 전기적으로 접속되고 상기 원통형 케이스를 밀봉하는 캡 조립체를 포함하며, 상기 캡 조립체는 상기 전극 조립체에 전기적으로 연결된 캡 다운, 상기 캡 다운에 전기적으로 연결된 안전 벤트, 및 상기 캡 다운과 상기 안전 벤트를 상호간 결합시키는 용접 영역을 포함할 수 있다.The secondary battery according to the present disclosure includes a cylindrical case; an electrode assembly accommodated in the cylindrical case and wound in a cylindrical shape; and a cap assembly electrically connected to the electrode assembly and sealing the cylindrical case, wherein the cap assembly includes a cap down electrically connected to the electrode assembly, a safety vent electrically connected to the cap down, and a cap down electrically connected to the cap down. It may include a welding area that couples the safety vents to each other.
이와 같이 하여 본 개시는 케이스의 내부 압력 증가 시에도 용접 영역이 캡 다운과 안전 벤트를 상호간 결합시킴으로써, 안전 벤트가 부풀어 오르는 스웰링 현상이 방지되고, 이에 따라 전체 높이 변화를 최소화할 수 있는 이차 전지를 제공할 수 있다.In this way, the present disclosure is a secondary battery in which the welding area couples the cap down and the safety vent to each other even when the internal pressure of the case increases, thereby preventing the swelling phenomenon in which the safety vent swells, thereby minimizing the change in overall height. can be provided.
상기 캡 다운의 두께가 상기 안전 벤트의 두께보다 두꺼울 수 있다.The thickness of the cap down may be thicker than the thickness of the safety vent.
이와 같이 하여 본 개시는 캡 다운의 두께가 상대적으로 두꺼움으로써, 전극 조립체에 연결된 상대적으로 얇은 탭이 안정적으로 캡 다운에 용접되고, 또한 상대적으로 얇은 안전 벤트도 캡 다운에 안정적으로 용접되는 이차 전지를 제공할 수 있다.In this way, the present disclosure provides a secondary battery in which the thickness of the cap down is relatively thick, so that the relatively thin tab connected to the electrode assembly is stably welded to the cap down, and the relatively thin safety vent is also stably welded to the cap down. can be provided.
상기 용접 영역은 상기 캡 다운과 상기 안전 벤트의 중앙에 제공될 수 있다.The welding area may be provided centrally between the cap down and the safety vent.
이와 같이 하여 본 개시는 용접 영역이 캡 다운과 안전 벤트의 중앙에 제공됨으로써, 안전 벤트의 스웰링 현상이 전체 영역에서 균일하게 억제되는 이차 전지를 제공할 수 있다.In this way, the present disclosure can provide a secondary battery in which the swelling phenomenon of the safety vent is uniformly suppressed in the entire area by providing the welding area at the center of the cap down and the safety vent.
상기 용접 영역은 상기 케이스의 내부 압력이 기준 압력보다 높으면 상기 안전 벤트가 상기 캡 다운으로부터 분리되도록 구성될 수 있다.The welding zone may be configured to separate the safety vent from the cap down when the internal pressure of the case is higher than the reference pressure.
이와 같이 하여 본 개시는 케이스의 내부 압력이 기준 압력보다 높으면 용접 영역이 먼저 파단되어 안전 벤트가 캡 다운으로부터 분리되고, 최종적으로 안전 벤트가 파단되어 케이스의 내부 가스가 외부로 안정적으로 방출되는 이차 전지를 제공할 수 있다.In this way, the present disclosure provides a secondary battery in which when the internal pressure of the case is higher than the reference pressure, the welding area is first ruptured, the safety vent is separated from the cap down, and finally the safety vent is ruptured and the internal gas of the case is stably released to the outside. can be provided.
상기 용접 영역의 두께는 상기 캡 다운과 상기 안전 벤트의 전체 두께에 대하여 30% 내지 70%일 수 있다.The thickness of the welded area may be 30% to 70% of the total thickness of the cap down and the safety vent.
이와 같이 하여 본 개시는 용접 영역의 두께, 즉, 용접 영역의 깊이가 캡 다운과 안전 벤트의 전체 두께보다 작게 제공됨으로써, 케이스의 내부 압력이 기준 압력에 도달하였을 경우 용접 영역이 캡 다운으로부터 확실하게 파단될 수 있다.In this way, the present disclosure provides that the thickness of the welding area, that is, the depth of the welding area, is smaller than the total thickness of the cap down and the safety vent, so that when the internal pressure of the case reaches the reference pressure, the welding area is reliably separated from the cap down. It may break.
상기 용접 영역의 평면 형태는 원 또는 원주 형태일 수 있다.The planar shape of the welding area may be circular or cylindrical.
이와 같이 하여 본 개시는 용접 영역이 원형으로 제공됨으로써, 안전 벤트의 스웰링 현상이 전체 영역에서 균일하게 억제되는 이차 전지를 제공할 수 있다.In this way, the present disclosure can provide a secondary battery in which the swelling phenomenon of the safety vent is uniformly suppressed in the entire area by providing a circular welding area.
상기 캡 다운은 상기 용접 영역이 제공되는 제1캡 평탄부; 및 상기 제1캡 평탄부로부터 외측 방향으로 연장된 제2캡 평탄부를 포함할 수 있다. 상기 안전 벤트는 상기 용접 영역과 벤트 노치가 제공되는 제1벤트 평탄부; 상기 제1벤트 평탄부로부터 외측 방향으로 연장된 제2벤트 평탄부; 상기 제2벤트 평탄부로부터 하부 방향으로 연장된 제3벤트 평탄부; 및 상기 제3벤트 평탄부로부터 내측 방향으로 연장된 제4벤트 평탄부를 포함하고, 상기 제2벤트 평탄부, 상기 제3벤트 평탄부 및 상기 제4벤트 평탄부가 상기 제2캡 평탄부의 상면, 측면 및 하면을 덮을 수 있다. 상기 제1캡 평탄부의 두께가 상기 제2캡 평탄부의 두께보다 얇을 수 있다.The cap down includes a first cap flat portion provided with the welding area; and a second cap flat portion extending outward from the first cap flat portion. The safety vent includes a first vent flat portion provided with the welding area and a vent notch; a second vent flat portion extending outward from the first vent flat portion; a third vent flat portion extending downward from the second vent flat portion; and a fourth vent flat portion extending inward from the third vent flat portion, wherein the second vent flat portion, the third vent flat portion, and the fourth vent flat portion are formed on the top and side surfaces of the second cap flat portion. and the lower surface may be covered. A thickness of the first cap flat portion may be thinner than a thickness of the second cap flat portion.
이와 같이 하여 본 개시는 상대적으로 얇은 안전 벤트가 상대적으로 두꺼운 캡 다운의 상면 및 둘레 영역을 감싸면서 결합되어, 캡 다운과 안전 벤트의 상호간 결합력이 향상된 이차 전지를 제공할 수 있다. 또한, 본 개시는 안전 벤트에 벤트 노치가 제공되어, 케이스의 내부 압력이 기준 압력보다 높게 되면 벤트 노치가 파단되면서 내부 가스가 외부로 방출되는 이차 전지를 제공할 수 있다.In this way, the present disclosure can provide a secondary battery in which a relatively thin safety vent is combined by surrounding the upper surface and peripheral area of a relatively thick cap down, and the bonding force between the cap down and the safety vent is improved. In addition, the present disclosure can provide a secondary battery in which a safety vent is provided with a vent notch, and when the internal pressure of the case becomes higher than the reference pressure, the vent notch is broken and the internal gas is released to the outside.
상기 제2벤트 평탄부, 상기 제3벤트 평탄부 및 상기 제4벤트 평탄부와 상기 케이스의 사이에 개재된 절연 가스켓을 더 포함할 수 있다.It may further include an insulating gasket interposed between the second vent flat portion, the third vent flat portion, and the fourth vent flat portion and the case.
이와 같이 하여 본 개시는 절연 가스켓이 안전 벤트와 케이스의 사이에 개재됨으로서, 케이스와 캡 조립체 사이의 전기적 쇼트 현상을 방지할 수 있고, 또한 케이스의 내부와 외부가 격리되는 이차 전지를 제공할 수 있다.In this way, the present disclosure can prevent an electrical short phenomenon between the case and the cap assembly by interposing an insulating gasket between the safety vent and the case, and can also provide a secondary battery in which the inside and outside of the case are isolated. .
본 개시는 케이스의 내부 압력 증가 시 안전 벤트의 스웰링 현상을 방지하여, 전체 높이 변화를 최소화할 수 있는 이차 전지를 제공할 수 있다.The present disclosure can provide a secondary battery that can minimize the overall height change by preventing swelling of the safety vent when the internal pressure of the case increases.
도 1a 및 도 1b는 본 개시에 따른 예시적 이차 전지를 도시한 사시도 및 단면도도이다.
도 2는 본 개시에 따른 예시적 이차 전지중 캡 조립체를 도시한 확대 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 개시에 따른 예시적 이차 전지중 캡 조립체의 제조 방법을 도시한 개략도이다.1A and 1B are perspective and cross-sectional views showing an exemplary secondary battery according to the present disclosure.
Figure 2 is an enlarged cross-sectional view showing an exemplary cap assembly in a secondary battery according to the present disclosure.
3A and 3B are schematic diagrams showing a method of manufacturing an exemplary cap assembly in a secondary battery according to the present disclosure.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
본 개시들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.The present disclosure is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art, and the following examples may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is limited to the following examples. It is not limited. Rather, these embodiments are provided to make the disclosure more faithful and complete, and to fully convey the spirit of the invention to those skilled in the art.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.In addition, in the drawings below, the thickness and size of each layer are exaggerated for convenience and clarity of explanation, and the same symbols refer to the same elements in the drawings. As used herein, the term “and/or” can include any one and any combination of one or more of the listed items. In addition, the meaning of "connected" in this specification refers not only to the case where member A and member B are directly connected, but also to the case where member C is interposed between member A and member B to indirectly connect member A and member B. do.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함할 수 있다(comprise, include)" 및/또는 "포함하는(comprising, including)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.The terms used herein are used to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. As used herein, the singular forms include the plural forms unless the context clearly indicates otherwise. Additionally, when used herein, “comprise, include,” and/or “comprising, including” refers to mentioned shapes, numbers, steps, operations, members, elements, and/or these. It specifies the presence of a group and does not exclude the presence or addition of one or more other shapes, numbers, movements, members, elements and/or groups.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.Although the terms first, second, etc. are used herein to describe various members, parts, regions, layers and/or parts, these members, parts, regions, layers and/or parts are limited by these terms. It is obvious that this cannot be done. These terms are used only to distinguish one member, component, region, layer or section from another region, layer or section. Accordingly, a first member, component, region, layer or portion described below may refer to a second member, component, region, layer or portion without departing from the teachings of the present invention.
"하부(beneath)", "아래(below)", "낮은(lower)", "상부(above)", "위(upper)"와 같은 공간에 관련된 용어가 도면에 도시된 한 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징의 용이한 이해를 위해 이용될 수 있다. 이러한 공간에 관련된 용어는 본 발명의 다양한 공정 상태 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 요소 또는 특징이 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소 또는 특징은 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "아래"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.Space-related terms such as “beneath,” “below,” “lower,” “above,” and “upper” are used to refer to an element or feature shown in a drawing. It can be used to facilitate understanding of other elements or features. These space-related terms are for easy understanding of the present invention according to various process states or usage states of the present invention, and are not intended to limit the present invention. For example, if an element or feature in a drawing is turned over, an element or feature described as “bottom” or “below” becomes “top” or “above.” Therefore, “below” is a concept encompassing “top” or “below.”
도 1a 및 도 1b는 본 개시에 따른 이차 전지(100)를 도시한 사시도 및 단면도이다. 도 2는 본 개시에 따른 예시적 이차 전지(100)중 캡 조립체(130)를 도시한 확대 단면도이다.1A and 1B are a perspective view and a cross-sectional view showing a secondary battery 100 according to the present disclosure. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing the cap assembly 130 of an exemplary secondary battery 100 according to the present disclosure.
도 1a, 도 1b 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 개시에 따른 이차 전지(100)는 원통형의 케이스(110), 원기둥 형태의 전극 조립체(120) 및 캡 조립체(130)를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 캡 조립체(130)는 캡, 캡 그룹, 캡 앗세이, 뚜껑, 커버 또는 덮개를 포함하거나 이로 지칭될 수 있다.As shown in FIGS. 1A, 1B, and 2, the secondary battery 100 according to the present disclosure may include a cylindrical case 110, a cylindrical electrode assembly 120, and a cap assembly 130. . In some examples, cap assembly 130 may include or be referred to as a cap, cap group, cap assembly, lid, cover, or lid.
원통형 케이스(110)은 대략 원형의 바닥부(111) 및 바닥부(111)로부터 상부 방향으로 일정 길이 연장된 측벽(112)을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 케이스(110)는 캔, 외장재 또는 하우징을 포함하거나 이로 지칭될 수 있다. The cylindrical case 110 may include a substantially circular bottom portion 111 and a side wall 112 extending a predetermined length upward from the bottom portion 111. In some examples, case 110 may include or be referred to as a can, enclosure, or housing.
이차 전지의 제조 공정 중 원통형 케이스(110)의 상부는 개방될 수 있다. 따라서, 이차 전지의 조립 공정 중 전극 조립체(120)가 하나의 구조물로 일체화되어 원통형 케이스(110)에 삽입될 수 있다. 물론, 이후 전해액(옵션)이 추가적으로 원통형 케이스(110)에 주액될 수 있다.During the manufacturing process of the secondary battery, the upper part of the cylindrical case 110 may be opened. Therefore, during the assembly process of the secondary battery, the electrode assembly 120 may be integrated into one structure and inserted into the cylindrical case 110. Of course, the electrolyte (optional) may then be additionally injected into the cylindrical case 110.
원통형 케이스(110)은 스틸, 스틸 합금, 니켈 도금된 스틸, 니켈 도금된 스틸 합금, 알루미늄, 또는 알루미늄 합금으로 제조될 수 있다. The cylindrical case 110 may be made of steel, steel alloy, nickel-plated steel, nickel-plated steel alloy, aluminum, or aluminum alloy.
더불어, 원통형 케이스(110)에는 캡 조립체(130)가 외부로 이탈되지 않도록 캡 조립체(130)를 중심으로 그 하부에 내부 방향으로 함몰된 비딩부(beading part)(113)가 제공될 수 있고, 그 상부에 내부 방향으로 절곡된 크림핑부(crimping part)(114)가 제공될 수 있다.In addition, the cylindrical case 110 may be provided with a beading part 113 recessed in the inner direction centered on the cap assembly 130 to prevent the cap assembly 130 from being separated to the outside, A crimping part 114 bent in an inward direction may be provided on the upper part.
전극 조립체(120)는 원통형 케이스(110)의 내부에 수용될 수 있다. 전극 조립체(120)는 전극, 전극군 또는 젤리롤을 포함하거나 이로 지칭될 수 있다. 전극 조립체(120)는 음극 활물질(예를 들면, 흑연, 탄소 등등)이 코팅된 음극판(121), 양극 활물질(예를 들면, 전이금속산화물(LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4 등등))이 코팅된 양극판(122) 및, 음극판(121)과 양극판(122) 사이에 위치되어 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동만 가능하게 하는 세퍼레이터(123)를 포함할 수 있다. 음극판(121), 양극판(122) 및 세퍼레이터(123)는 대략 원기둥 형태로 권취될 수 있다. 일부 예들에서, 음극판(121)은 구리(Cu) 포일, 양극판(122)은 알루미늄(Al) 포일, 세퍼레이터(123)는 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP)일 수 있다. The electrode assembly 120 may be accommodated inside the cylindrical case 110 . Electrode assembly 120 may include or be referred to as an electrode, electrode group, or jellyroll. The electrode assembly 120 includes a negative electrode plate 121 coated with a negative electrode active material (e.g., graphite, carbon, etc.), and a positive electrode active material (e.g., transition metal oxide (LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 , etc.)). It may include the coated positive electrode plate 122 and a separator 123 that is located between the negative electrode plate 121 and the positive electrode plate 122 to prevent short circuit and only allow movement of lithium ions. The negative plate 121, the positive plate 122, and the separator 123 may be wound in a substantially cylindrical shape. In some examples, the negative plate 121 may be copper (Cu) foil, the positive plate 122 may be aluminum (Al) foil, and the separator 123 may be polyethylene (PE) or polypropylene (PP).
또한, 음극판(121)에는 하부로 일정 길이 돌출되어 연장된 음극탭(124)이, 양극판(122)에는 상부로 일정 길이 돌출되어 연장된 양극탭(125)이 용접될 수 있으나, 그 반대도 가능하다. 더불어, 음극탭(124)은 구리(Cu) 또는 니켈(Ni), 양극탭(125)은 알루미늄(Al)일 수 있다.In addition, the negative electrode tab 124 that protrudes and extends a predetermined length downward may be welded to the negative electrode plate 121, and the positive electrode tab 125 that protrudes and extends a predetermined length upward may be welded to the positive electrode plate 122, but the reverse is also possible. do. In addition, the negative electrode tab 124 may be made of copper (Cu) or nickel (Ni), and the positive electrode tab 125 may be made of aluminum (Al).
또한, 전극 조립체(120)의 음극탭(124)은 원통형 케이스(110)의 바닥부(111)에 용접될 수 있다. 따라서 원통형 케이스(110)은 음극으로 동작할 수 있다. 물론, 반대로 양극탭(125)이 원통형 케이스(110)의 바닥부(111)에 용접될 수 있으며, 이러한 경우 원통형 케이스(110)은 양극으로 동작할 수 있다. Additionally, the negative electrode tab 124 of the electrode assembly 120 may be welded to the bottom 111 of the cylindrical case 110. Therefore, the cylindrical case 110 can operate as a cathode. Of course, conversely, the anode tab 125 may be welded to the bottom 111 of the cylindrical case 110, and in this case, the cylindrical case 110 may operate as an anode.
더불어, 원통형 케이스(110)에 결합되며, 중앙에 제1홀(126a) 및 그 외측에 제2홀(126b)이 형성된 제1절연판(126)이 전극 조립체(120)와 바닥부(111)의 사이에 개재될 수 있다. 일부 예들에서, 제1절연판(126)은 전극 조립체(120)가 원통형 케이스(110) 중 바닥부(111)에 전기적으로 접촉되지 않도록 한다. 일부 예들에서, 제1절연판(126)은 전극 조립체(120) 중 양극판(122)이 바닥부(111)에 전기적으로 접촉되지 않도록 한다. 일부 예들에서, 제1홀(126a)은 이차 전지의 이상에 의해 다량의 가스가 발생하였을 경우, 가스가 센터핀(140)을 통해 상부로 신속히 이동하도록 하고, 제2홀(126b)은 음극탭(124)이 관통하여 바닥부(111)에 용접되도록 한다.In addition, the first insulating plate 126, which is coupled to the cylindrical case 110 and has a first hole 126a in the center and a second hole 126b outside it, is connected to the electrode assembly 120 and the bottom 111. may be interposed between them. In some examples, the first insulating plate 126 prevents the electrode assembly 120 from electrically contacting the bottom 111 of the cylindrical case 110. In some examples, the first insulating plate 126 prevents the positive plate 122 of the electrode assembly 120 from electrically contacting the bottom portion 111. In some examples, the first hole 126a allows the gas to quickly move upward through the center pin 140 when a large amount of gas is generated due to an abnormality in the secondary battery, and the second hole 126b is a negative electrode tab. (124) penetrates and is welded to the bottom portion (111).
또한, 원통형 케이스(110)에 결합되며, 중앙에 제1홀(127a) 및 그 외측에 다수의 제2홀(127b)이 형성된 제2절연판(127)이 전극 조립체(120)와 캡 조립체(130)의 사이에 개재될 수 있다. 일부 예들에서, 제2절연판(127)은 전극 조립체(120)가 캡 조립체(130)에 전기적으로 접촉되지 않도록 한다. 일부 예들에서, 제2절연판(127)은 전극 조립체(120) 중 음극판(121)이 캡 조립체(130)에 전기적으로 접촉하지 않도록 한다. 일부 예들에서, 제1홀(127a)은 이차 전지의 이상에 의해 다량의 가스가 발생하였을 경우, 가스가 캡 조립체(130)로 신속히 이동하도록 하고, 제2홀(127b)은 양극탭(125)이 관통하여 캡 조립체(130)에 용접되도록 한다. 또한 나머지 제2홀(127b)은 전해액 주입 공정에서, 전해액이 상기 전극 조립체(120)로 신속히 흘러 들어가도록 하는 역할을 한다.In addition, the second insulating plate 127 is coupled to the cylindrical case 110 and has a first hole 127a in the center and a plurality of second holes 127b outside the electrode assembly 120 and the cap assembly 130. ) may be interposed between. In some examples, the second insulating plate 127 prevents the electrode assembly 120 from making electrical contact with the cap assembly 130. In some examples, the second insulating plate 127 prevents the negative electrode plate 121 of the electrode assembly 120 from electrically contacting the cap assembly 130. In some examples, the first hole 127a allows the gas to quickly move to the cap assembly 130 when a large amount of gas is generated due to an abnormality in the secondary battery, and the second hole 127b allows the gas to move quickly to the anode tab 125. It penetrates and is welded to the cap assembly 130. Additionally, the remaining second hole 127b serves to allow the electrolyte to quickly flow into the electrode assembly 120 during the electrolyte injection process.
더불어, 제1,2절연판(126,127)의 제1홀(126a,127a)의 직경은 센터핀(140)의 직경보다 작게 형성됨으로써, 외부 충격에 의해 센터핀(140)이 원통형 케이스(110)의 바닥부(111) 또는 캡 조립체(130)에 전기적으로 접촉되지 않도록 한다.In addition, the diameters of the first holes 126a and 127a of the first and second insulating plates 126 and 127 are formed to be smaller than the diameter of the center pin 140, so that the center pin 140 is damaged by the cylindrical case 110 due to external impact. Avoid electrical contact with the bottom 111 or the cap assembly 130.
센터핀(140)은 속이 비어 있는 원형 파이프 형태로서, 전극 조립체(120)의 대략 중앙에 결합될 수 있다. 이러한 센터핀(140)은 스틸, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 폴리부틸렌 테프탈레이트(PolyButylene Terepthalate)로 형성될 수 있으나, 여기서 그 재질이 한정되는 것은 아니다. 이러한 센터핀(140)은 전지의 충방전 중 전극 조립체(120)의 변형을 억제하는 역할을 하며, 이차 전지의 내부에서 발생하는 가스의 이동 통로 역할을 한다.The center pin 140 has the shape of a hollow circular pipe and can be coupled to approximately the center of the electrode assembly 120. This center pin 140 may be made of steel, stainless steel, aluminum, aluminum alloy, or polybutylene terepthalate, but the material is not limited here. This center pin 140 serves to suppress deformation of the electrode assembly 120 during charging and discharging of the battery and serves as a passage for gas generated inside the secondary battery.
캡 조립체(130)는 케이스(110)의 개구를 밀봉하여, 전극 조립체(120)를 외부 환경으로부터 보호하고, 또한 케이스(110)의 내부 압력이 기준 압력(예를 들면, 7kgf)보다 높을 경우, 파단되면서 케이스(110)의 내부 가스를 외부로 방출할 수 있다. 일부 예들에서, 캡 조립체(130)는 양극 단자 역할을 할 수도 있다.The cap assembly 130 seals the opening of the case 110 to protect the electrode assembly 120 from the external environment, and when the internal pressure of the case 110 is higher than the reference pressure (for example, 7 kgf), As it breaks, the internal gas of the case 110 may be released to the outside. In some examples, cap assembly 130 may serve as a positive terminal.
일부 예들에서, 캡 조립체(130)는 캡 다운(131), 안전 벤트(132) 및 용접 영역(133)을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 용접 영역(133)은 캡 다운(131) 및/또는 안전 벤트(132)에 제공될 수 있다. 일부 예들에서, 캡 조립체(130)는 절연 가스켓(134)을 더 포함할 수 있다.In some examples, cap assembly 130 may include a cap down 131, safety vent 132, and welding area 133. In some examples, welding area 133 may be provided in cap down 131 and/or safety vent 132. In some examples, cap assembly 130 may further include an insulating gasket 134.
캡 다운(131)은 전극 조립체(120)에 양극탭(125)을 통해 전기적으로 접속될 수 있다. 일부 예들에서, 캡 다운(131)은 캡, 도체 플레이트, 커버 또는 덮개를 포함하거나 이로 지칭될 수 있다. The cap down 131 may be electrically connected to the electrode assembly 120 through the anode tab 125. In some examples, cap down 131 may include or be referred to as a cap, conductor plate, cover, or lid.
캡 다운(131)은 대략 평평한 제1캡 평탄부(1311) 및 제1캡 평탄부(1311)로부터 외측 방향으로 연장되고 제1캡 평탄부(1311)의 두께보다 얇은 두께를 갖는 제2캡 평탄부(1312)를 포함할 수 있다. The cap down 131 includes a substantially flat first cap flat portion 1311 and a second cap flat portion extending outward from the first cap flat portion 1311 and having a thickness thinner than the thickness of the first cap flat portion 1311. It may include part 1312.
일부 예들에서, 제1캡 평탄부(1311)의 상면이 안전 벤트(132)에 초음파 및/또는 레이저 용접됨으로써, 제1캡 평탄부(1311)에 용접 영역(133)이 제공될 수 있다. In some examples, the upper surface of the first cap flat portion 1311 may be ultrasonic and/or laser welded to the safety vent 132, thereby providing a welding area 133 in the first cap flat portion 1311.
일부 예들에서, 제1평탄부(1311)의 하면이 양극탭(125)에 초음파 및/또는 레이저 용접될 수 있다. In some examples, the lower surface of the first flat portion 1311 may be ultrasonic and/or laser welded to the anode tab 125.
일부 예들에서, 캡 다운(131)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조될 수 있다.In some examples, cap down 131 may be made of aluminum or aluminum alloy.
안전 벤트(132)는 캡 다운(131)의 상부에 위치될 수 있다. 일부 예들에서, 안전 벤트(132)는 캡 다운(131) 상에 밀착, 접촉, 결합 또는 연결될 수 있다. 일부 예들에서, 안전 벤트(132)는 벤트, 밸브, 박판, 도체 플레이트, 커버 또는 덮개를 포함하거나 이로 지칭될 수 있다. Safety vent 132 may be located on top of cap down 131. In some examples, safety vent 132 may fit, contact, couple, or connect on cap down 131. In some examples, safety vent 132 may include or be referred to as a vent, valve, sheet, conductor plate, cover, or lid.
안전 벤트(132)는 대략 평평한 제1벤트 평탄부(1321), 제1벤트 평탄부(1321)로부터 외측 방향으로 연장된 대략 평평한 제2벤트 평탄부(1322), 제2벤트 평탄부(1322)로부터 대략 90도 하부 방향으로 절곡 및 연장된 대략 평평한 제3벤트 평탄부(1323) 및 제3벤트 평탄부(1323)로부터 대략 90도 내부 방향으로 절곡 및 연장된 제4평탄부(1324)를 포함할 수 있다. The safety vent 132 includes a substantially flat first vent flat portion 1321, a substantially flat second vent flat portion 1322 extending outward from the first vent flat portion 1321, and a second vent flat portion 1322. It includes a substantially flat third vent flat portion 1323 bent and extended in a downward direction by approximately 90 degrees and a fourth flat portion 1324 bent and extended in an approximately 90 degree inward direction from the third vent flat portion 1323. can do.
일부 예들에서, 제1벤트 평탄부(1321), 제2벤트 평탄부(1322), 제3벤트 평탄부(1323) 및 제4벤트 평탄부(1324)의 두께는 상호간 대체로 유사하거나 동일할 수 있다. In some examples, the thicknesses of the first vent flat portion 1321, the second vent flat portion 1322, the third vent flat portion 1323, and the fourth vent flat portion 1324 may be substantially similar or identical to each other. .
일부 예들에서, 제2벤트 평탄부(1322), 제3벤트 평탄부(1323) 및 제4벤트 평탄부(1324)가 제2캡 평탄부(1312)의 상면, 측면 및 하면을 덮을 수 있다. 일부 예들에서, 제2벤트 평탄부(1322), 제3벤트 평탄부(1323) 및 제4벤트 평탄부(1324)가 제2캡 평탄부(1312)의 상면, 측면 및 하면에 밀착, 접촉, 연결 또는 결합될 수 있다. In some examples, the second vent flat portion 1322, the third vent flat portion 1323, and the fourth vent flat portion 1324 may cover the top, side, and bottom surfaces of the second cap flat portion 1312. In some examples, the second vent flat portion 1322, the third vent flat portion 1323, and the fourth vent flat portion 1324 are in close contact with, contact with, the top, side, and bottom surfaces of the second cap flat portion 1312. Can be connected or combined.
일부 예들에서, 제1벤트 평탄부(1321)의 하면이 캡 다운(131)에 초음파 및/또는 레이저 용접됨으로써, 용접 영역(133)이 제공될 수 있다. In some examples, the lower surface of the first vent flat portion 1321 may be ultrasonic and/or laser welded to the cap down 131, thereby providing the welding area 133.
일부 예들에서, 제1벤트 평탄부(1321)는 하면에 일정 깊이로 형성된 벤트 노치(1325)를 더 포함할 수 있다. In some examples, the first vent flat portion 1321 may further include a vent notch 1325 formed at a certain depth on the lower surface.
일부 예들에서, 안전 벤트(132)는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조될 수 있다.In some examples, safety vent 132 may be made of aluminum or aluminum alloy.
용접 영역(133)은 캡 다운(131)과 안전 벤트(132)를 상호간 전기적 및/또는 기구적으로 연결 또는 결합시킬 수 있다. 일부 예들에서, 용접 영역(133)은 초음파 용접 및/또는 레이저 용접에 의해 제공될 수 있다. 일부 예들에서, 용접 영역(133)은 캡 다운(131)과 안전 벤트(132)의 중앙에 제공될 수 있다. 일부 예들에서, 용접 영역(133)은 캡 다운(131)과 안전 벤트(132)의 중앙 뿐만 아니라 그 외측 영역에도 다수개가 제공될 수 있다. The welding area 133 may electrically and/or mechanically connect or couple the cap down 131 and the safety vent 132 to each other. In some examples, weld zone 133 may be provided by ultrasonic welding and/or laser welding. In some examples, welding area 133 may be provided centrally between cap down 131 and safety vent 132. In some examples, a plurality of welding areas 133 may be provided in the center of the cap down 131 and the safety vent 132 as well as in areas outside thereof.
일부 예들에서, 용접 영역(133)의 두께 또는 깊이는 캡 다운(131)과 안전 벤트(132)의 전체 두께에 대하여 대략 30% 내지 대략 70%로 제공될 수 있다. 일부 예들에서, 용접 영역(133)의 평면 형태는 원 또는 원주 형태를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 용접 영역(133)의 직경은 대략 1mm 내지 대략 15mm일 수 있다.In some examples, the thickness or depth of weld area 133 may be provided as approximately 30% to approximately 70% of the total thickness of cap down 131 and safety vent 132. In some examples, the planar shape of weld area 133 may include a circular or cylindrical shape. In some examples, the diameter of weld area 133 may be approximately 1 mm to approximately 15 mm.
이와 같이 하여, 이차 전지(100)의 내부 압력이 기준 압력보다 클 경우, 캡 다운(131)과 안전 벤트(132)에 제공된 용접 영역(133)이 파단됨으로써, 캡 다운(131)으로부터 안전 벤트(132)가 분리될 수 있다. 이후, 안전 벤트(132)에 제공된 벤트 노치(1325)가 파단됨으로써, 케이스(110)의 내부 가스가 외부로 방출되고, 이에 따라 이차 전지(100)의 안전성이 확보될 수 있다.In this way, when the internal pressure of the secondary battery 100 is greater than the reference pressure, the welding area 133 provided in the cap down 131 and the safety vent 132 is broken, thereby disconnecting the safety vent from the cap down 131. 132) can be separated. Thereafter, the vent notch 1325 provided in the safety vent 132 is broken, so that the internal gas of the case 110 is released to the outside, thereby ensuring the safety of the secondary battery 100.
절연 가스켓(134)은 케이스(110)와 안전 벤트(132)의 사이에 개재되는 동시에 안전 벤트(132)의 외측 둘레를 덮을 수 있다. 일부 예들에서, 절연 가스켓(134)의 외측면은 비딩부(113)와 크림핑부(114)에 밀착될 수 있고, 절연 가스켓(134)의 내측면은 제2벤트 평탄부(1322), 제3벤트 평탄부(1323) 및 제4벤트 평탄부(1324)에 밀착될 수 있다. 일부 예들에서, 절연 가스켓(134)은 실링 가스켓, 인슐레이터 또는 수지를 포함하거나 이로 지칭될 수 있다.The insulating gasket 134 may be interposed between the case 110 and the safety vent 132 and may cover the outer circumference of the safety vent 132. In some examples, the outer surface of the insulating gasket 134 may be in close contact with the beading portion 113 and the crimping portion 114, and the inner side of the insulating gasket 134 may be in contact with the second vent flat portion 1322 and the third vent flat portion 1322. It may be in close contact with the vent flat portion 1323 and the fourth vent flat portion 1324. In some examples, insulating gasket 134 may include or be referred to as a sealing gasket, insulator, or resin.
일부 예들에서, 절연 가스켓(134)은 사출 성형 후 실온(1℃~35℃)에서 자연 가교된 폴리에틸렌을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 절연 가스켓(134)은 가교 전/후 두께 변화가 없고, 열변형 온도(Heat Deflection Temperature or Heat Distortion Temperature, HDT)가 대략 400℃ 내지 대략 600℃일 수 있다. 실질적으로, 본 개시에서 절연 가스켓(134)은 대략 400℃ 내지 대략 600℃의 온도 범위에서 열변형되지 않았다. 한편, 자연 가교 방식에 추가적으로 전자선 가교 방식도 적용될 수 있다. 일부 예들에서, 자연 가교 방식 대신 전자선 가교 방식만 적용될 수도 있다.In some examples, the insulating gasket 134 may include polyethylene that is naturally cross-linked at room temperature (1° C. to 35° C.) after injection molding. In some examples, the insulating gasket 134 may have no change in thickness before and after crosslinking, and may have a heat deflection temperature (HDT) of approximately 400°C to approximately 600°C. Substantially, the insulating gasket 134 in the present disclosure is not thermally deformed in the temperature range of approximately 400°C to approximately 600°C. Meanwhile, in addition to the natural crosslinking method, the electron beam crosslinking method can also be applied. In some examples, only an electron beam crosslinking method may be applied instead of a natural crosslinking method.
도 3a 및 도 3b는 본 개시에 따른 예시적 이차 전지(100)중 캡 조립체(130)의 제조 방법을 도시한 개략도이다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 일예로, 캡 다운(131)의 하부에 엔빌(151)이 위치되고, 안전 벤트(132)의 상부에 혼(152)이 위치될 수 있다. 즉, 캡 다운(131)에 엔빌(151)이 접촉되고 안전 벤트(132)에 혼(152)이 접촉된 상태에서, 혼(152)을 통하여 초음파 에너지가 제공됨으로써, 캡 다운(131)와 안전 벤트(132)에 용접 영역(133)이 제공될 수 있다.3A and 3B are schematic diagrams showing a method of manufacturing the cap assembly 130 of the exemplary secondary battery 100 according to the present disclosure. As shown in FIGS. 3A and 3B, for example, the anvil 151 may be located at the bottom of the cap down 131, and the horn 152 may be located at the top of the safety vent 132. That is, when the anvil 151 is in contact with the cap down 131 and the horn 152 is in contact with the safety vent 132, ultrasonic energy is provided through the horn 152, thereby maintaining the cap down 131 and safety. A welding area 133 may be provided in the vent 132.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 이차 전지를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is only one embodiment for carrying out the secondary battery according to the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment, and goes beyond the gist of the present invention as claimed in the following patent claims. Without this, anyone with ordinary knowledge in the field to which the invention pertains will say that the technical spirit of the present invention exists to the extent that various modifications can be made.
100; 본 발명에 따른 이차 전지
110; 케이스 120; 전극 조립체
130; 캡 조립체 131; 캡 다운
1311; 제1캡 평탄부 1312; 제2캡 평탄부
132; 안전 벤트 1321; 제1벤트 평탄부
1322; 제2벤트 평탄부 1323; 제3벤트 평탄부
1324; 제4벤트 평탄부 1325; 벤트 노치
133; 절연 가스켓 140; 센터핀100; Secondary battery according to the present invention
110; Case 120; electrode assembly
130; cap assembly 131; cap down
1311; First cap flat portion 1312; 2nd cap flat part
132; safety vent 1321; 1st vent flat part
1322; Second vent flat portion 1323; 3rd vent flat part
1324; Fourth vent flat portion 1325; vent notch
133; insulating gasket 140; center pin
Claims (10)
상기 원통형 케이스에 수용되며 원기둥 형태로 권취된 전극 조립체; 및
상기 전극 조립체에 전기적으로 접속되고 상기 원통형 케이스를 밀봉하는 캡 조립체를 포함하고,
상기 캡 조립체는 상기 전극 조립체에 전기적으로 연결된 캡 다운, 상기 캡 다운에 전기적으로 연결된 안전 벤트, 및 상기 캡 다운과 상기 안전 벤트를 상호간 결합시키는 용접 영역을 포함하고,
상기 안전 벤트의 둘레가 하부 방향으로 절곡되어 상기 캡 다운의 둘레를 덮는, 이차 전지.Cylindrical case;
an electrode assembly accommodated in the cylindrical case and wound in a cylindrical shape; and
A cap assembly electrically connected to the electrode assembly and sealing the cylindrical case,
The cap assembly includes a cap down electrically connected to the electrode assembly, a safety vent electrically connected to the cap down, and a welding region coupling the cap down and the safety vent to each other,
A secondary battery in which the circumference of the safety vent is bent in a downward direction to cover the circumference of the cap down.
상기 캡 다운의 두께가 상기 안전 벤트의 두께보다 두꺼운, 이차 전지.According to claim 1,
A secondary battery in which the thickness of the cap down is thicker than the thickness of the safety vent.
상기 용접 영역은 상기 캡 다운과 상기 안전 벤트의 중앙에 제공되는, 이차 전지.According to claim 1,
The secondary battery, wherein the welding area is provided at the center of the cap down and the safety vent.
상기 용접 영역은 상기 케이스의 내부 압력이 기준 압력보다 높으면 상기 안전 벤트가 상기 캡 다운으로부터 분리되도록 구성되는, 이차 전지.According to claim 1,
The welding area is configured to separate the safety vent from the cap down when the internal pressure of the case is higher than the reference pressure.
상기 용접 영역의 두께는 상기 캡 다운과 상기 안전 벤트의 전체 두께에 대하여 30% 내지 70%인, 이차 전지.According to claim 1,
A secondary battery wherein the thickness of the welding area is 30% to 70% of the total thickness of the cap down and the safety vent.
상기 용접 영역의 평면 형태는 원 또는 원주 형태인, 이차 전지.According to claim 1,
A secondary battery wherein the planar shape of the welding area is circular or cylindrical.
상기 캡 다운은
상기 용접 영역이 제공되는 제1캡 평탄부; 및
상기 제1캡 평탄부로부터 외측 방향으로 연장된 제2캡 평탄부를 포함하는, 이차 전지.According to claim 1,
The cap down is
a first cap flat portion provided with the welding area; and
A secondary battery comprising a second cap flat portion extending outward from the first cap flat portion.
상기 안전 벤트는
상기 용접 영역과 벤트 노치가 제공되는 제1벤트 평탄부;
상기 제1벤트 평탄부로부터 외측 방향으로 연장된 제2벤트 평탄부;
상기 제2벤트 평탄부로부터 하부 방향으로 연장된 제3벤트 평탄부; 및
상기 제3벤트 평탄부로부터 내측 방향으로 연장된 제4벤트 평탄부를 포함하고,
상기 제2벤트 평탄부, 상기 제3벤트 평탄부 및 상기 제4벤트 평탄부가 상기 제2캡 평탄부의 상면, 측면 및 하면을 덮는, 이차 전지.According to claim 7,
The safety vent is
a first vent flat portion provided with the welding area and a vent notch;
a second vent flat portion extending outward from the first vent flat portion;
a third vent flat portion extending downward from the second vent flat portion; and
It includes a fourth vent flat portion extending inward from the third vent flat portion,
A secondary battery, wherein the second vent flat portion, the third vent flat portion, and the fourth vent flat portion cover the top, side, and bottom surfaces of the second cap flat portion.
상기 제2벤트 평탄부, 상기 제3벤트 평탄부 및 상기 제4벤트 평탄부와 상기 케이스의 사이에 개재된 절연 가스켓을 더 포함하는, 이차 전지.According to claim 8,
A secondary battery further comprising an insulating gasket interposed between the second vent flat portion, the third vent flat portion, and the fourth vent flat portion and the case.
상기 제1캡 평탄부의 두께가 상기 제2캡 평탄부의 두께보다 얇은, 이차 전지.
According to claim 8,
A secondary battery in which the thickness of the first cap flat portion is thinner than the thickness of the second cap flat portion.
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