KR102761907B1 - Secondary Battery - Google Patents
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Abstract
본 발명은 캡 업의 강도를 증가시켜 안전성을 향상시킬 수 있는 이차 전지에 관한 것이다.
일례로, 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되며, 상기 케이스의 상부를 폐색하는 캡 업을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지를 개시한다.The present invention relates to a secondary battery capable of improving safety by increasing the strength of a cap up.
For example, a secondary battery is disclosed, characterized by including: an electrode assembly; a case accommodating the electrode assembly; and a cap up electrically connected to the electrode assembly and covering an upper portion of the case.
Description
본 발명은 이차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery.
이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지로서, 하나의 전지 셀이 팩 형태로 포장된 저용량 전지의 경우 휴대폰 및 캠코더와 같은 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 전지 팩이 수십 개 연결된 전지 팩 단위의 대용량 전지의 경우 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.Secondary batteries, unlike primary batteries that cannot be recharged, are batteries that can be charged and discharged. Low-capacity batteries in which a single battery cell is packaged in a pack form are used in small portable electronic devices such as mobile phones and camcorders, and large-capacity batteries in which dozens of battery packs are connected are widely used as a power source for driving motors in hybrid cars.
이러한 이차 전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형, 각형 및 파우치형을 들 수 있으며, 양, 음극판 사이에 절연체인 세퍼레이터(separator)를 개재하여 형성된 전극 조립체와 전해액을 케이스에 내장 설치하고, 케이스에 캡 플레이트를 설치하여 구성된다.These secondary batteries are manufactured in various shapes, and representative shapes include cylindrical, square, and pouch shapes. They are composed of an electrode assembly formed by interposing a separator, which is an insulator, between positive and negative plates, and an electrolyte installed inside a case, and a cap plate installed in the case.
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 intended to improve understanding of the background of the present invention and therefore may include information that does not constitute prior art.
본 발명은 캡 업의 강도를 증가시켜 안전성을 향상시킬 수 있는 이차 전지를 제공한다.The present invention provides a secondary battery capable of improving safety by increasing the strength of a cap up.
본 발명에 의한 이차 전지는 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되며, 상기 케이스의 상부를 폐색하는 캡 업을 포함한다.A secondary battery according to the present invention comprises: an electrode assembly; a case accommodating the electrode assembly; and a cap up electrically connected to the electrode assembly and covering an upper portion of the case.
상기 캡 업에는 홀이 형성되지 않을 수 있다.The above cap up may not form a hole.
상기 캡 업은 중앙에 상부로 볼록하게 형성된 단자부; 상기 단자부의 외주연에 위치한 결합부; 및 상기 단자부와 상기 결합부를 연결하는 연결부를 포함할 수 있다.The above cap up may include a terminal portion formed convexly upward in the center; a coupling portion located on an outer periphery of the terminal portion; and a connecting portion connecting the terminal portion and the coupling portion.
상기 단자부의 두께는 상기 결합부의 두께보다 얇게 형성되고, 상기 연결부의 두께는 상기 단자부의 두께보다 얇게 형성될 수 있다.The thickness of the terminal portion may be formed thinner than the thickness of the joining portion, and the thickness of the connecting portion may be formed thinner than the thickness of the terminal portion.
상기 단자부의 두께는 상기 결합부의 두께의 약 20% 내지 40%로 형성될 수 있다.The thickness of the terminal portion can be formed to be about 20% to 40% of the thickness of the joining portion.
상기 단자부와 상기 연결부가 만나는 내측 모서리부분은 직각으로 형성될 수 있다.The inner corner portion where the terminal portion and the connecting portion meet can be formed at a right angle.
상기 캡 업의 하부에 결합되는 안전 벤트; 상기 안전 벤트의 하부에 결합되는 캡 다운; 및 상기 안전 벤트와 상기 캡 다운 사이에 개재된 인슐레이터를 더 포함할 수 있다.It may further include a safety vent coupled to a lower portion of the cap up; a cap down coupled to a lower portion of the safety vent; and an insulator interposed between the safety vent and the cap down.
상기 캡 다운에는 상기 케이스 내부의 가스를 배출하는 가스 배출홀이 형성되고, 상기 가스 배출홀은 6개로 이루어질 수 있다.A gas discharge hole for discharging gas inside the case is formed in the cap down, and the gas discharge holes may be formed in six numbers.
상기 단자부와 상기 안전 벤트 사이의 높이는 1.6mm보다 크게 형성될 수 있다.The height between the terminal portion and the safety vent can be formed to be greater than 1.6 mm.
상기 케이스의 최상단부에는 상기 캡 업을 고정하는 크림핑부가 형성되고, 상기 케이스의 하면판으로부터 상기 크림핑부까지의 높이는 상기 케이스의 하면판으로부터 상기 캡 업까지의 높이와 동일하거나 높게 형성될 수 있다.A crimping portion for fixing the cap up is formed at the top of the case, and the height from the lower plate of the case to the crimping portion can be formed to be equal to or higher than the height from the lower plate of the case to the cap up.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 캡 업에 가스 배출홀을 형성하지 않음으로써, 캡 업의 강도를 증가시켜 이차 전지의 안전성을 향상시킬 수 있다.A secondary battery according to one embodiment of the present invention can improve the safety of the secondary battery by increasing the strength of the cap-up by not forming a gas discharge hole in the cap-up.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 캡 조립체를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에서 캡 업을 캡쳐한 사진이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 상부를 도시한 단면도이고, 도 4b는 종래의 이차 전지의 상부를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에서 캡 업의 압축 테스트 결과를 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에서 캡 다운을 도시한 평면도이다.FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a secondary battery according to one embodiment of the present invention.
Figure 2 is a cross-sectional view illustrating the cap assembly illustrated in Figure 1.
FIG. 3 is a photograph capturing a cap-up in a secondary battery according to one embodiment of the present invention.
FIG. 4a is a cross-sectional view illustrating the upper portion of a secondary battery according to one embodiment of the present invention, and FIG. 4b is a cross-sectional view illustrating the upper portion of a conventional secondary battery.
FIG. 5 is a graph showing the results of a compression test of a cap up in a secondary battery according to one embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a plan view illustrating a cap down in a secondary battery according to one embodiment of the present invention.
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 발명의 실시예들은 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 embodiments of the present invention are provided so that those skilled in the art will more fully understand the present invention, and the following embodiments may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the following embodiments. Rather, these embodiments are provided so that the present disclosure will be more faithful and complete, and so that those skilled in the art will fully convey the spirit of the present invention.
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" 는 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 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 in the drawings represent the same elements. As used herein, the term "and/or" includes any one of the listed items and any combination of one or more.
또한, "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 이용된다. 이러한 공간에 관련된 용어는 이차 전지의 다양한 제조 공정 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 이차 전지가 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소는 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "아래"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄한다.In addition, terms related to space, such as "beneath", "below", "lower", "above", and "upper", are used for easy understanding of one element or feature and another element or feature depicted in the drawings. These terms related to space are for easy understanding of the present invention according to various manufacturing processes or usage states of the secondary battery, and are not intended to limit the present invention. For example, when the secondary battery in the drawings is turned over, elements described as "beneath" or "below" become "upper" or "above." Accordingly, "beneath" includes "upper" or "below."
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 단면도이다. 도 2는 도 1에 도시된 캡 조립체를 도시한 단면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에서 캡 업을 캡쳐한 사진이다. 도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 상부를 도시한 단면도이고, 도 4b는 종래의 이차 전지의 상부를 도시한 단면도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에서 캡 업의 압축 테스트 결과를 도시한 그래프이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에서 캡 다운을 도시한 평면도이다.FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a secondary battery according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the cap assembly illustrated in FIG. 1. FIG. 3 is a photograph capturing a cap up in a secondary battery according to an embodiment of the present invention. FIG. 4a is a cross-sectional view illustrating the upper portion of a secondary battery according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4b is a cross-sectional view illustrating the upper portion of a conventional secondary battery. FIG. 5 is a graph illustrating the results of a compression test of a cap up in a secondary battery according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a plan view illustrating a cap down in a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는 전극 조립체(110), 상기 전극 조립체(110)를 수용하는 케이스(120), 상기 케이스(120)의 상단 개구부에 결합되는 캡 조립체(130) 및 상기 케이스(120)와 상기 캡 조립체(130)를 밀착시키는 가스켓(190)을 포함한다.Referring to FIGS. 1 and 2, a secondary battery (100) according to one embodiment of the present invention includes an electrode assembly (110), a case (120) that accommodates the electrode assembly (110), a cap assembly (130) coupled to an upper opening of the case (120), and a gasket (190) that seals the case (120) and the cap assembly (130).
상기 전극 조립체(110)는 제 1 전극(111), 제 2 전극(112) 및 제 1 전극(111)과 제 2 전극(112) 사이에 개재된 세퍼레이터(113)를 포함한다. 상기 전극 조립체(110)는 상기 제 1 전극(111)과 세퍼레이터(113) 및 제 2 전극(112)의 적층제를 젤리-롤 형태로 권취하여 형성할 수 있다. 여기서, 제 1 전극(111)은 양극으로서 작용할 수 있으며, 제 2 전극(112)은 음극으로서 작용할 수 있다.The electrode assembly (110) includes a first electrode (111), a second electrode (112), and a separator (113) interposed between the first electrode (111) and the second electrode (112). The electrode assembly (110) can be formed by winding a laminate of the first electrode (111), the separator (113), and the second electrode (112) into a jelly-roll shape. Here, the first electrode (111) can act as an anode, and the second electrode (112) can act as an cathode.
상기 제 1 전극(111)은 알루미늄과 같은 금속 포일로 형성된 제 1 전극 집전체에 전이금속산화물 등의 제 1 전극 활물질을 도포함으로써 형성된다. 상기 제 1 전극(111)에는 제 1 전극탭(114)이 부착된다. 상기 제 1 전극탭(114)의 일단은 제 1 전극(111)에 전기적으로 연결되며, 타단은 전극 조립체(110)의 상부로 돌출되어 캡 조립체(130)와 전기적으로 연결된다.The first electrode (111) is formed by applying a first electrode active material such as a transition metal oxide to a first electrode current collector formed of a metal foil such as aluminum. A first electrode tab (114) is attached to the first electrode (111). One end of the first electrode tab (114) is electrically connected to the first electrode (111), and the other end protrudes from the upper portion of the electrode assembly (110) and is electrically connected to the cap assembly (130).
상기 제 2 전극(112)은 구리 또는 니켈과 같은 금속 포일로 형성된 제 2 전극 집전체에 흑연 또는 탄소 등의 제 2 전극 활물질을 도포함으로써 형성된다. 상기 제 2 전극(112)에는 제 2 전극탭(115)이 부착된다. 상기 제 2 전극탭(115)의 일단은 제 2 전극(112)에 전기적으로 연결되며, 타단은 전극 조립체(110)의 하부로 돌출되어 케이스(120)의 하면판(122)과 전기적으로 연결된다. The second electrode (112) is formed by applying a second electrode active material such as graphite or carbon to a second electrode current collector formed of a metal foil such as copper or nickel. A second electrode tab (115) is attached to the second electrode (112). One end of the second electrode tab (115) is electrically connected to the second electrode (112), and the other end protrudes from the bottom of the electrode assembly (110) and is electrically connected to the lower plate (122) of the case (120).
상기 세퍼레이터(113)는 제 1 전극(111)과 제 2 전극(112) 사이에 위치되어 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 역할을 한다. 상기 세퍼레이터(113)는 폴리에틸렌이나, 폴리 프로필렌이나, 폴리 에틸렌과 폴리 프로필렌의 복합 필름으로 이루어질 수 있다.The above separator (113) is positioned between the first electrode (111) and the second electrode (112) to prevent short circuits and enable movement of lithium ions. The above separator (113) may be made of polyethylene, polypropylene, or a composite film of polyethylene and polypropylene.
상기 케이스(120)는 상기 전극 조립체(110)가 수용되는 공간이 형성되도록 일정 직경을 갖는 원통체인 측면판(121)과, 측면판(121)의 하부를 밀폐하는 하면판(122)을 포함한다. 상기 케이스(120)의 상단 개구부는 전극 조립체(110)를 삽입한 후에 밀폐하도록 개방되어 있다. 또한, 상기 케이스(120)의 상부에는 전극 조립체(110)의 유동을 방지하기 위한 비딩부(123)가 형성된다. 상기 비딩부(123)는 상기 케이스(120)의 내측으로 만입된 형태를 갖는다. 그리고 상기 케이스(120)의 최상단부에는 캡 조립체(130)와 가스켓(190)을 고정하기 위한 크림핑부(124)가 형성된다. 상기 크림핑부(124)는 내측에 가스켓(190)이 개재되며 캡 조립체(130)를 압박하도록 형성되어, 캡 조립체(130)의 이탈 및 전해액의 누출을 방지하는 역할을 한다. 상기 크림핑부(124)는 제 2 전극(112)과 전기적으로 연결되어 있으므로, 제 2 전극 단자의 역할을 할 수 있다. 그리고, 캡 조립체(130)의 캡 업(140)이 제 1 전극 단자의 역할을 한다. 즉, 본 발명에 따른 이차 전지는 제 1 전극 단자 및 제 2 전극 단자가 한 방향으로 인출되므로, 외부 장치와의 전기적인 연결이 용이하며 부피를 줄일 수 있게 된다.The case (120) includes a cylindrical side plate (121) having a predetermined diameter to form a space for accommodating the electrode assembly (110), and a lower plate (122) for sealing the lower portion of the side plate (121). The upper opening of the case (120) is open so as to be sealed after the electrode assembly (110) is inserted. In addition, a beading portion (123) is formed on the upper portion of the case (120) to prevent movement of the electrode assembly (110). The beading portion (123) has a shape that is recessed into the inside of the case (120). In addition, a crimping portion (124) is formed on the uppermost portion of the case (120) to secure the cap assembly (130) and the gasket (190). The crimping portion (124) has a gasket (190) interposed therein and is formed to press the cap assembly (130), thereby preventing detachment of the cap assembly (130) and leakage of the electrolyte. Since the crimping portion (124) is electrically connected to the second electrode (112), it can function as a second electrode terminal. In addition, the cap up (140) of the cap assembly (130) functions as a first electrode terminal. That is, since the secondary battery according to the present invention has the first electrode terminal and the second electrode terminal pulled out in one direction, it is easy to electrically connect to an external device and the volume can be reduced.
더불어, 상기 이차 전지(100)에서, 케이스(120)의 하면판(122)으로부터 캡 조립체(130)까지의 높이를 총고(H1)라하고, 케이스(120)의 하면판(122)으로부터 크림핑부(124)까지의 높이를 체고(H2)라 할 때, 총고(H1)와 체고(H2)는 동일하거나 체고(H2)가 총고(H1)보다 높게 형성될 수 있다(H1≤H2). 왜냐하면, 상기 크림핑부(124)가 제 2 전극 단자의 역할을 하기 때문에, 상기 크림핑부(124)가 캡 조립체(130)와 동일한 높이로 형성되면 외부 장치와의 전기적인 연결이 용이하다. In addition, in the secondary battery (100), when the height from the lower plate (122) of the case (120) to the cap assembly (130) is referred to as the total height (H1), and the height from the lower plate (122) of the case (120) to the crimping portion (124) is referred to as the body height (H2), the total height (H1) and the body height (H2) may be the same, or the body height (H2) may be formed higher than the total height (H1) (H1≤H2). This is because, since the crimping portion (124) functions as a second electrode terminal, if the crimping portion (124) is formed at the same height as the cap assembly (130), electrical connection with an external device is easy.
종래의 이차 전지는 캡 업(140)과 케이스(120)의 하면판(122)이 전극 단자의 역할을 하므로, 캡 업(140)이 돌출되도록 형성한다. 즉, 총고(H1)가 체고(H2)보다 높도록 형성한다(H1>H2). 그러나, 본 발명은 체고(H2)가 총고(H1)와 같거나 크도록 형성(H1≤H2)하여, 동일체적 당 이차 전지(100)의 용량을 늘릴 수 있다. 다시 말해, 본 발명은 종래의 이차 전지에 비해 크림핑부(124)의 높이가 더 높게 형성되므로, 그 만큼의 이차 전지(100)의 용량을 늘릴 수 있다. In the conventional secondary battery, since the cap up (140) and the lower plate (122) of the case (120) function as electrode terminals, the cap up (140) is formed to protrude. That is, the total height (H1) is formed to be higher than the body height (H2) (H1>H2). However, the present invention forms the body height (H2) to be equal to or greater than the total height (H1) (H1≤H2), thereby increasing the capacity of the secondary battery (100) per the same volume. In other words, since the height of the crimping portion (124) of the present invention is formed higher than that of the conventional secondary battery, the capacity of the secondary battery (100) can be increased by that amount.
상기 캡 조립체(130)는 캡 업(Cap-up)(140), 상기 캡 업(140)의 하부에 설치된 안전 벤트(Safety Vent)(150), 상기 안전 벤트(150)의 하부에 설치된 캡 다운(Cap-down)(170), 상기 안전 벤트(150)와 상기 캡 다운(170) 사이에 개재된 인슐레이터(160), 상기 캡 다운(170)의 하면에 고정되어 제 1 전극탭(114)과 전기적으로 연결된 서브 플레이트(180)를 포함한다.The above cap assembly (130) includes a cap-up (140), a safety vent (150) installed at the bottom of the cap-up (140), a cap-down (170) installed at the bottom of the safety vent (150), an insulator (160) interposed between the safety vent (150) and the cap-down (170), and a sub-plate (180) fixed to the lower surface of the cap-down (170) and electrically connected to the first electrode tab (114).
도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 캡 업(140)은 중앙에 상부로 볼록하게 형성된 단자부(141)와, 상기 단자부(141)의 외주연에 위치한 결합부(142) 및 상기 단자부(141)와 결합부(142)를 연결하는 연결부(143)를 포함한다. 상기 단자부(141)는 상기 결합부(142)에 비해 상부로 돌출되어, 외부 회로와 전기적으로 접속하는 단자 역할을 한다. 상기 단자부(141)는 상기 제 1 전극탭(114)과 전기적으로 연결되며, 예를 들어, 양극으로 작용할 수 있다. 또한, 상기 결합부(142)에는 안전 벤트(150)가 결합된다. Referring to FIGS. 1 to 3, the cap up (140) includes a terminal portion (141) formed to be convexly upward at the center, a coupling portion (142) located at an outer periphery of the terminal portion (141), and a connecting portion (143) connecting the terminal portion (141) and the coupling portion (142). The terminal portion (141) protrudes upward compared to the coupling portion (142) and functions as a terminal for electrically connecting to an external circuit. The terminal portion (141) is electrically connected to the first electrode tab (114) and may function as, for example, an anode. In addition, a safety vent (150) is coupled to the coupling portion (142).
상기 캡 업(140)은 평평한 원형의 판체를 단조(forging) 가공하여 단자부(141)를 형성한다. 따라서, 상기 단자부(141)의 두께(t2)는 결합부(142)의 두께(t1)보다 얇게 형성된다(t1>t2). 또한, 단자부(141)와 결합부(142)를 연결하는 연결부(143)는 실질적으로 제일 많이 변형되는(늘어나는) 부분이므로, 상기 연결부(143)의 두께(t3)는 단자부(141)의 두께(t2)보다 얇게 형성된다(t2>t3). 따라서, 상기 연결부(143)는 단자부(141)와 만나는 부분으로부터 연결부(142)와 만나는 부분으로 갈수록 두께가 점차 두껍게 형성된다. 더불어, 캡 업(140) 내부에서 안전 벤트(150)가 파단되는 공간을 확보하기 위해 단자부(141)와 연결부(142)가 만나는 내측 모서리부분이 대략 직각이 되도록 단조 가공한다. 여기서 상기 단자부(141)는 원소재로부터 약 20 내지 40% 정도로 단조 가공한다. 즉, 상기 단자부(141)의 두께(t2)는 상기 결합부(142)의 두께(t1)의 약 20% 내지 40%로 압축되게 형성된다. 여기서, 상기 단자부(141)의 두께의 압축률이 20%보다 작으면 단자부(141)와 안전 벤트(150) 사이의 공간이 충분하게 형성되지 않아 안전 벤트(150)가 제대로 동작하지 않는다. 또한, 단자부(141)의 두께의 압축률이 40%보다 크면 단자부(141)의 두께가 얇아져 크림핑부(124)를 형성할 때 캡 업(140)이 변형되게 된다. 또한, 단자부(141)와 안전 벤트(150) 사이의 높이(h)가 대략 1.6mm 이상이 되도록, 단자부(141)를 단조 가공한다. 만약, 단자부(141)와 안전 벤트(150) 사이의 높이가 1.6mm 보다 작으면 안전 벤트(150)가 파단될 만큼 충분히 반전되지 않아, 안전 벤트(150)가 제대로 동작하지 않는다. The cap up (140) is formed by forging a flat circular plate to form a terminal portion (141). Accordingly, the thickness (t2) of the terminal portion (141) is formed thinner than the thickness (t1) of the connecting portion (142) (t1>t2). In addition, since the connecting portion (143) connecting the terminal portion (141) and the connecting portion (142) is the portion that is substantially deformed (stretched) the most, the thickness (t3) of the connecting portion (143) is formed thinner than the thickness (t2) of the terminal portion (141) (t2>t3). Accordingly, the connecting portion (143) is formed to have a thickness that gradually becomes thicker from the portion where it meets the terminal portion (141) to the portion where it meets the connecting portion (142). In addition, in order to secure a space for the safety vent (150) to be broken inside the cap up (140), the inner edge where the terminal portion (141) and the connecting portion (142) meet is forged to be approximately right angles. Here, the terminal portion (141) is forged to about 20 to 40% of the raw material. That is, the thickness (t2) of the terminal portion (141) is formed to be compressed to about 20 to 40% of the thickness (t1) of the connecting portion (142). Here, if the compression ratio of the thickness of the terminal portion (141) is less than 20%, the space between the terminal portion (141) and the safety vent (150) is not sufficiently formed, so that the safety vent (150) does not operate properly. In addition, if the compression ratio of the thickness of the terminal portion (141) is greater than 40%, the thickness of the terminal portion (141) becomes thinner, and the cap up (140) becomes deformed when the crimping portion (124) is formed. In addition, the terminal portion (141) is forged so that the height (h) between the terminal portion (141) and the safety vent (150) is approximately 1.6 mm or more. If the height between the terminal portion (141) and the safety vent (150) is less than 1.6 mm, the safety vent (150) does not invert sufficiently to break, and thus the safety vent (150) does not operate properly.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 캡 업(140)에는 케이스(120) 내부에서 발생되는 가스가 배출되는 가스 배출홀이 형성되어 있지 않다. 다시 말해, 상기 캡 업(140)은 상기 케이스(120)의 상부를 완전히 폐색하여, 상기 케이스(120) 내부가 외부로 노출되지 않도록 한다. 따라서, 상기 캡 업(140)의 강도는 종래에 가스 배출홀이 형성된 캡 업에 비해 강도가 훨씬 향상되는 효과가 있다. 한편, 본 발명은 가스 배출홀이 없는 대신 케이스(120) 내부에서 가스가 발생되고 이차 전지(100)의 온도가 상승하면, 상기 캡 업(140)에서 상대적으로 두께가 얇은 연결부(143)가 용융 및/또는 파단되어 가스를 방출할 수 있다. 본 발명은 상기 캡 업(140)에 가스 배출홀을 형성하지 않음으로써 캡 업(140)의 강도를 향상시킬 수 있고, 이에 따라, 상기 캡 조립체(130)를 케이스(120)의 상부에 고정하기 위해 케이스(120)의 상단에 크림핑부(124)를 형성할 때 캡 업(140)이 변형되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 도 4a 도시된 바와 같이, 본 발명은 캡 업(140)에 가스 배출홀이 형성되어 있지 않으므로, 크림핑부(124)를 형성하기 위해 케이스(120)의 상단부를 가압해도 캡 업(140)이 변형되지 않는다. 그러나, 도 4b를 참조하면, 종래와 같이 캡 업(140')에 가스 배출홀(140a)이 형성되어 있으면 크림핑부(124)를 형성하기 위해 케이스의 상단부를 가압하면 캡 업(140')이 변형된다. 구체적으로, 상기 캡 업(140')의 결합부(142')가 기울어지며, 캡 업(140')에 결합된 안전 벤트(150') 및 캡 다운(170')에도 변형이 발생된다. 이에 따라, 이차 전지를 구성하는 부품의 특성이 변하게 된다. 특히, 안전 벤트(150')의 작동압 및/또는 파단압이 변하게 되어, 정해진 압력에서 제대로 동작하지 않게 된다. 그러나, 본 발명은 캡 업(140)에 가스 배출홀을 형성하지 않음으로써 캡 업(140)의 강도를 향상시키고, 결과적으로 이차 전지(100)의 안전성을 향상시킬 수 있다. In addition, as illustrated in FIG. 3, the cap up (140) does not have a gas discharge hole formed through which gas generated inside the case (120) is discharged. In other words, the cap up (140) completely closes the upper portion of the case (120), so that the inside of the case (120) is not exposed to the outside. Therefore, the strength of the cap up (140) is significantly improved compared to a conventional cap up having a gas discharge hole formed therein. Meanwhile, in the present invention, instead of having a gas discharge hole, when gas is generated inside the case (120) and the temperature of the secondary battery (100) rises, the relatively thin connecting portion (143) in the cap up (140) may melt and/or break to discharge the gas. The present invention can improve the strength of the cap up (140) by not forming a gas discharge hole in the cap up (140), and accordingly, can prevent the cap up (140) from being deformed when forming a crimping portion (124) on the upper end of the case (120) to secure the cap assembly (130) to the upper end of the case (120). That is, as illustrated in FIG. 4a, since the gas discharge hole is not formed in the cap up (140) of the present invention, even if the upper end of the case (120) is pressed to form the crimping portion (124), the cap up (140) is not deformed. However, referring to FIG. 4b, if the gas discharge hole (140a) is formed in the cap up (140') as in the related art, the cap up (140') is deformed when the upper end of the case is pressed to form the crimping portion (124). Specifically, the joining portion (142') of the cap up (140') tilts, and deformation also occurs in the safety vent (150') and cap down (170') joined to the cap up (140'). Accordingly, the characteristics of the components constituting the secondary battery change. In particular, the operating pressure and/or breaking pressure of the safety vent (150') change, so that it does not operate properly at a set pressure. However, the present invention can improve the strength of the cap up (140) by not forming a gas discharge hole in the cap up (140), and as a result, the safety of the secondary battery (100).
또한, 도 5를 참조하면, 본 발명과 같이 캡 업에 가스 배출홀이 형성되지 않은 실시예 1과 종래와 같이 캡 업에 가스 배출홀이 형성된 실시예 2의 압축 테스트를 실시하였다. 캡 업에 가스 배출홀이 형성되지 않은 실시예 1의 항복점은 121kgf ~ 125kgf 인 반면, 캡 업에 가스 배출홀이 형성된 실시예 2의 항복점은 87kgf ~ 98kgf로, 본원 발명과 같이 캡 업에 가스 배출홀을 형성하지 않는 실시예1의 강도가 훨씬 높은 것을 알 수 있다.In addition, referring to FIG. 5, compression tests were conducted on Example 1 in which a gas discharge hole was not formed in the cap up as in the present invention and Example 2 in which a gas discharge hole was formed in the cap up as in the related art. The yield point of Example 1 in which a gas discharge hole was not formed in the cap up was 121 kgf to 125 kgf, whereas the yield point of Example 2 in which a gas discharge hole was formed in the cap up was 87 kgf to 98 kgf, showing that the strength of Example 1 in which a gas discharge hole was not formed in the cap up as in the present invention was much higher.
상기 안전 벤트(150)는 상기 캡 업(140)과 대응되는 원형의 판체로 형성되고, 중앙에는 하부 방향으로 돌출된 돌출부(151)가 형성된다. 이러한 안전 벤트(150)는 상기 캡 다운(170)의 관통홀(171)을 관통하는 돌출부(151)를 이용하여, 상기 캡 다운(170)의 하면에 고정된 서브 플레이트(180)와 전기적으로 연결된다. 여기서, 상기 안전 벤트(150)의 돌출부(151)와 상기 서브 플레이트(180)는 레이저 용접, 초음파 용접, 저항 용접 또는 이의 등가방법으로 용접될 수 있다. 또한, 상기 돌출부(151)의 외주연에는 안전 벤트(150)의 파단을 안내하는 노치(152)가 형성된다.The safety vent (150) is formed as a circular plate corresponding to the cap up (140), and a protrusion (151) protruding downward is formed in the center. The safety vent (150) is electrically connected to a sub-plate (180) fixed to the lower surface of the cap down (170) by using the protrusion (151) penetrating the through hole (171) of the cap down (170). Here, the protrusion (151) of the safety vent (150) and the sub-plate (180) can be welded by laser welding, ultrasonic welding, resistance welding, or an equivalent method thereof. In addition, a notch (152) is formed on the outer periphery of the protrusion (151) to guide the breakage of the safety vent (150).
상기 안전 벤트(150)의 외주연은 상기 캡 업(140)의 결합부(142)와 밀착되게 설치된다. 또한, 상기 안전 벤트(150)의 가장자리는 상기 결합부(142)을 감싸며 캡 업(140)의 상부로 연장되어 형성된다. 상기 안전 벤트(150)는 상기 케이스(120)의 내부에서 이상 내압 발생시 전류를 차단하면서 내부 가스를 배출시킨다. 상기 안전 벤트(150)는 케이스(120)의 내압이 상기 안전 벤트(150)의 작동 압력 이상이 되면, 상기 캡 다운(170)의 가스 배출홀(172)을 통해 배출되는 가스에 의해 돌출부(151)가 상부로 상승하면서, 상기 서브 플레이트(180)와 전기적으로 분리된다. 이때, 상기 서브 플레이트(180)는 상기 돌출부(151)의 용접된 부분이 찢어지면서 상기 안전 벤트(150)와 전기적으로 분리된다. 그리고, 상기 안전 벤트(150)는 케이스(120)의 내압이 상기 안전 벤트(150)의 작동 압력보다 높은 파단 압력 이상이 되면 상기 노치(152)가 파단되어 이차 전지(100)의 폭발을 방지할 수 있다.The outer periphery of the safety vent (150) is installed in close contact with the joining portion (142) of the cap up (140). In addition, the edge of the safety vent (150) is formed to wrap around the joining portion (142) and extend to the upper portion of the cap up (140). The safety vent (150) discharges internal gas while cutting off the current when an abnormal internal pressure occurs inside the case (120). When the internal pressure of the case (120) becomes higher than the operating pressure of the safety vent (150), the safety vent (150) is electrically separated from the sub-plate (180) as the protrusion (151) rises upward by the gas discharged through the gas discharge hole (172) of the cap down (170). At this time, the sub-plate (180) is electrically separated from the safety vent (150) as the welded portion of the protrusion (151) is torn. In addition, the safety vent (150) can prevent an explosion of the secondary battery (100) by breaking the notch (152) when the internal pressure of the case (120) exceeds the rupture pressure that is higher than the operating pressure of the safety vent (150).
상기 인슐레이터(160)는 상기 안전 벤트(150)와 상기 캡 다운(170) 사이에 개재되어, 상기 안전 벤트(150)와 상기 캡 다운(170) 사이를 절연시킨다. 상기 인슐레이터(160)는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등과 같은 수지재질로 형성될 수 있다.The above insulator (160) is interposed between the safety vent (150) and the cap down (170) to insulate between the safety vent (150) and the cap down (170). The insulator (160) may be formed of a resin material such as polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), etc.
상기 캡 다운(170)은 원형의 판체로 형성된다. 상기 캡 다운(170)의 중앙에는 관통홀(171)이 형성되며, 상기 관통홀(171)에는 상기 안전 벤트(150)의 돌출부(151)가 관통한다. 또한, 상기 캡 다운(170)의 일측에는 가스 배출홀(172)이 형성되며, 상기 가스 배출홀(172)은 상기 케이스(120)의 내부에서 과도한 내압 발생시 내부 가스를 배출시키는 역할을 한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 가스 배출홀(172)은 6개로 형성된다. 따라서, 상기 가스 배출홀(172)은 캡 다운(170)의 중심점으로부터 60도 간격을 이루며 배치된다. 이와 같이 가스 배출홀(172)의 개수를 늘리면, 가스가 배출되는 면적은 그대로 유지하면서 강성을 증가시킬 수 있다. 왜냐하면, 가스 배출홀(172) 사이마다 캡 다운(170)을 지지하는 부분이 형성되기 때문이다. 예를 들어, 캡 다운에 형성된 가스 배출홀이 3개라면 가스 배출홀 사이에 캡 다운을 지지하는 부분도 3군데로 형성되나, 가스 배출홀이 6개라면 가스 배출홀 사이에 캡 다운을 지지하는 부분도 6군데로 늘어나게 된다. 물론, 가스 배출홀의 개수가 2배로 늘어남에 따라 각 가스 배출홀의 크기는 1/2로 줄어든다. 따라서, 가스 배출홀(172)의 개수를 늘리면 가스가 배출되는 면적은 그대로 유지하면서 캡 다운에 가해지는 힘을 분산시킬 수 있게 된다. The cap down (170) is formed as a circular plate. A through hole (171) is formed in the center of the cap down (170), and a protrusion (151) of the safety vent (150) passes through the through hole (171). In addition, a gas discharge hole (172) is formed on one side of the cap down (170), and the gas discharge hole (172) discharges internal gas when excessive internal pressure occurs inside the case (120). As shown in Fig. 5, the gas discharge holes (172) are formed in six numbers. Accordingly, the gas discharge holes (172) are arranged at 60-degree intervals from the center point of the cap down (170). In this way, by increasing the number of gas discharge holes (172), the rigidity can be increased while maintaining the area through which the gas is discharged. This is because a part supporting the cap down (170) is formed between each gas discharge hole (172). For example, if there are three gas discharge holes formed in the cap down, the parts supporting the cap down between the gas discharge holes are also formed in three places, but if there are six gas discharge holes, the parts supporting the cap down between the gas discharge holes also increase to six places. Of course, as the number of gas discharge holes doubles, the size of each gas discharge hole decreases by half. Therefore, if the number of gas discharge holes (172) is increased, the area through which the gas is discharged can be maintained while the force applied to the cap down can be distributed.
상기 서브 플레이트(180)는 상기 캡 다운(170)의 하부에 위치한다. 상기 서브 플레이트(180)는 상기 캡 다운(170)의 관통홀(171)을 관통하는 안전 벤트(150)의 돌출부(151)와 제 1 전극탭(114) 사이에 용접된다. 이에 따라, 상기 서브 플레이트(180)는 상기 제 1 전극탭(114)과 상기 안전 벤트(150)를 전기적으로 접속시킨다. The sub-plate (180) is located at the bottom of the cap down (170). The sub-plate (180) is welded between the protrusion (151) of the safety vent (150) penetrating the through hole (171) of the cap down (170) and the first electrode tab (114). Accordingly, the sub-plate (180) electrically connects the first electrode tab (114) and the safety vent (150).
상기 가스켓(190)은 케이스(120)의 상단 개구부에 설치된다. 즉, 상기 가스켓(190)은 안전 벤트(150)의 외주연, 상기 케이스(120)의 상단 개구부 사이에 밀착되어 조립된다. 이러한 가스켓(190)은 상기 케이스(120)에서 상기 캡 조립체(130)가 분리되는 것을 방지할 수 있다.The above gasket (190) is installed in the upper opening of the case (120). That is, the gasket (190) is assembled in close contact between the outer periphery of the safety vent (150) and the upper opening of the case (120). This gasket (190) can prevent the cap assembly (130) from being separated from the case (120).
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는 캡 업(140)에 가스 배출홀을 형성하지 않음으로써, 캡 업(140)의 강도를 증가시켜 이차 전지(100)의 안전성을 향상시킬 수 있다. In this way, the secondary battery (100) according to one embodiment of the present invention can improve the safety of the secondary battery (100) by increasing the strength of the cap up (140) by not forming a gas discharge hole in the cap up (140).
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 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.The above description is only one embodiment for implementing the secondary battery according to the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment, and as claimed in the following claims, it will be understood that the technical spirit of the present invention encompasses a range in which various modifications can be implemented without departing from the gist of the present invention.
100: 이차 전지 110: 전극 조립체
120: 케이스 121: 측면판
122: 하면판 123: 비딩부
124: 크림핑부 130: 캡 조립체
140: 캡 업 141: 단자부
142: 결합부 143: 연결부
150: 안전 벤트 160: 인슐레이터
170: 캡 다운 180: 서브 플레이트
190: 가스켓100: Secondary battery 110: Electrode assembly
120: Case 121: Side plate
122: Bottom plate 123: Beading part
124: Crimping part 130: Cap assembly
140: Cap up 141: Terminal
142: Joint 143: Connection
150: Safety vent 160: Insulator
170: Cap down 180: Sub plate
190: Gasket
Claims (10)
상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 및
상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되며, 상기 케이스의 상부를 폐색하는 캡 업을 포함하며,
상기 캡 업은,
중앙에 상부로 볼록하게 형성된 단자부;
상기 단자부의 외주연에 위치한 결합부; 및
상기 단자부와 상기 결합부를 연결하는 연결부를 포함하며,
상기 단자부의 두께는 상기 결합부의 두께보다 얇게 형성되고,
상기 연결부의 두께는 상기 단자부의 두께보다 얇게 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.electrode assembly;
a case accommodating the electrode assembly; and
A cap-up electrically connected to the electrode assembly and covering the upper portion of the case,
The above cap up is,
A terminal portion formed convexly upward in the center;
A connecting portion located on the outer periphery of the terminal portion; and
Including a connecting part connecting the terminal part and the connecting part,
The thickness of the terminal portion is formed thinner than the thickness of the connecting portion,
A secondary battery characterized in that the thickness of the connecting portion is formed thinner than the thickness of the terminal portion.
상기 캡 업에는 홀이 형성되지 않은 것을 특징으로 하는 이차 전지.In paragraph 1,
A secondary battery characterized in that no hole is formed in the cap up.
상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 및
상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되며, 상기 케이스의 상부를 폐색하는 캡 업을 포함하며,
상기 캡 업은,
중앙에 상부로 볼록하게 형성된 단자부;
상기 단자부의 외주연에 위치한 결합부; 및
상기 단자부와 상기 결합부를 연결하는 연결부를 포함하며,
상기 단자부의 두께는 상기 결합부의 두께의 20% 내지 40%로 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.electrode assembly;
a case accommodating the electrode assembly; and
A cap-up electrically connected to the electrode assembly and covering the upper portion of the case,
The above cap up is,
A terminal portion formed convexly upward in the center;
A connecting portion located on the outer periphery of the terminal portion; and
Including a connecting part connecting the terminal part and the connecting part,
A secondary battery, characterized in that the thickness of the terminal portion is formed to be 20% to 40% of the thickness of the connecting portion.
상기 단자부와 상기 연결부가 만나는 내측 모서리부분은 직각으로 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.In paragraph 1 or paragraph 5,
A secondary battery characterized in that the inner corner portion where the terminal portion and the connecting portion meet is formed at a right angle.
상기 캡 업의 하부에 결합되는 안전 벤트;
상기 안전 벤트의 하부에 결합되는 캡 다운; 및
상기 안전 벤트와 상기 캡 다운 사이에 개재된 인슐레이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.In paragraph 1 or paragraph 5,
A safety vent fitted to the lower portion of the cap up;
A cap down coupled to the lower portion of the above safety vent; and
A secondary battery further characterized by including an insulator interposed between the safety vent and the cap down.
상기 캡 다운에는 상기 케이스 내부의 가스를 배출하는 가스 배출홀이 형성되고,
상기 가스 배출홀은 6개로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차 전지.In paragraph 7,
A gas discharge hole is formed in the above cap down to discharge gas inside the case,
A secondary battery characterized in that the gas discharge holes are composed of six.
상기 단자부와 상기 안전 벤트 사이의 높이는 1.6mm보다 크게 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.In paragraph 7,
A secondary battery characterized in that the height between the terminal portion and the safety vent is formed to be greater than 1.6 mm.
상기 케이스의 최상단부에는 상기 캡 업을 고정하는 크림핑부가 형성되고,
상기 케이스의 하면판으로부터 상기 크림핑부까지의 높이는 상기 케이스의 하면판으로부터 상기 캡 업까지의 높이와 동일하거나 높게 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.In paragraph 1 or paragraph 5,
A crimping portion for fixing the cap up is formed at the top of the case,
A secondary battery characterized in that the height from the lower plate of the case to the crimping portion is formed to be equal to or higher than the height from the lower plate of the case to the cap up.
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