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KR20150021732A - Cap Assembly Having Safety Vent with Notch - Google Patents

Cap Assembly Having Safety Vent with Notch Download PDF

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KR20150021732A
KR20150021732A KR20130099040A KR20130099040A KR20150021732A KR 20150021732 A KR20150021732 A KR 20150021732A KR 20130099040 A KR20130099040 A KR 20130099040A KR 20130099040 A KR20130099040 A KR 20130099040A KR 20150021732 A KR20150021732 A KR 20150021732A
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KR
South Korea
Prior art keywords
cap assembly
safety vent
notch
battery
blocking member
Prior art date
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Withdrawn
Application number
KR20130099040A
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Korean (ko)
Inventor
김성종
서근호
이제준
윤수현
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Abstract

The present invention relates to a cap assembly which is installed to the open upper part of a can which has a structure of forming a cylindrical can in an electrode assembly. It includes a safety vent which has a notch which is broken when the withstand voltage of a battery increases, an upper cap of an upward protrusion type which is connected to it along the outer surface of the safety vent, and a current blocking member which is attached to the lower end of the safety vent and blocks a current when the withstand voltage of a battery increases. The safety vent includes a first bending part which is bent from the outer surface to a lower part, a slope part which is extended from the first bending part to the lower part, and a second bending part which is horizontally bent from the slope part to a center part. The notch is formed in the first bending part of the first bending part and the second bending part.

Description

노치가 형성된 안전 벤트를 포함하는 캡 어셈블리 {Cap Assembly Having Safety Vent with Notch}[0001] The present invention relates to a cap assembly having a notched vent,

본 발명은 노치가 형성된 안전 벤트를 포함하는 캡 어셈블리에 관한 것이다. The present invention relates to a cap assembly comprising a notched safety vent.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 방전 전압의 리튬 이차전지에 대해 많은 연구가 행해졌고 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다.As technology development and demand for mobile devices have increased, the demand for secondary batteries as energy sources has been rapidly increasing. Many researches have been conducted on lithium secondary batteries with high energy density and discharge voltage among such secondary batteries. .

이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다. 그 중 원통형 전지는 상대적으로 용량이 크고 구조적으로 안정하다는 장점을 가진다.The secondary battery is classified into a cylindrical battery and a prismatic battery in which the electrode assembly is housed in a cylindrical or rectangular metal can according to the shape of the battery case, and a pouch-shaped battery in which the electrode assembly is housed in a pouch-shaped case of an aluminum laminate sheet . Among them, the cylindrical battery has a relatively large capacity and is structurally stable.

전지케이스에 내장되는 상기 전극조립체는 양극/분리막/음극의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자로서, 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 젤리-롤형과, 소정 크기의 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형, 및 풀셀 또는 바이셀 등의 유닛셀들이 분리필름에 의해 권취되어 있는 스택/폴딩형으로 분류된다. 그 중 젤리-롤형 전극조립체는 제조가 용이하고 중량당 에너지 밀도가 높은 장점을 가지고 있다. The electrode assembly is embedded in a battery case. The electrode assembly includes a positive electrode / separator / negative electrode laminate structure. The positive electrode / separator / negative electrode has a jelly-roll type structure in which a separator is interposed between a positive electrode and a negative electrode coated with an active material. A stacked type in which a plurality of positive and negative electrodes of a predetermined size are stacked in a state in which a separator is interposed, and a stacked / folded type in which unit cells such as a pull cell or a bi-cell are wound by a separation film. Among them, the jelly-roll type electrode assembly has an advantage of being easy to manufacture and having a high energy density per weight.

이와 관련하여, 도 1에는 일반적인 원통형 전지의 수직 단면 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.In this regard, Fig. 1 schematically shows a vertical cross-sectional perspective view of a general cylindrical battery.

도 1을 참조하면, 원통형 이차전지(10)는 젤리-롤형(권취형) 전극조립체(12)를 원통형 케이스(13)에 수납하고, 원통형 케이스(13) 내에 전해액을 주입한 후에, 케이스(13)의 개방 상단에 전극 단자(예를 들어, 양극 단자; 도시하지 않음)가 형성되어 있는 캡 어셈블리(14)를 결합하여 제작한다.1, a cylindrical secondary battery 10 includes a jelly-roll type (wound type) electrode assembly 12 accommodated in a cylindrical case 13, an electrolyte is injected into the cylindrical case 13, And a cap assembly 14 having an electrode terminal (for example, a positive electrode terminal; not shown) formed at the open upper end of the cap assembly 14.

전극조립체(12)는 양극(12a)과 음극(12b), 및 이들 사이에 분리막(12c)을 개재한 후 둥근 형태로 감은 구조로서, 그것의 권심(젤리-롤의 중심부)에는 원통형의 센터 핀(15)이 삽입되어 있다. 센터 핀(15)은 일반적으로 소정의 강도를 부여하기 위해 금속 소재로 이루어져 있으며, 판재를 둥글게 절곡한 중공형의 원통형 구조로 이루어져 있다. 이러한 센터 핀(15)은 전극조립체를 고정 및 지지하는 작용과 충방전 및 작동시 내부 반응에 의해 발생되는 가스를 방출하는 통로로서 작용한다. The electrode assembly 12 has a structure in which a positive electrode 12a and a negative electrode 12b are sandwiched between a separator 12c and a separator 12c therebetween. The electrode assembly 12 has a cylindrical center pin (15) is inserted. The center pin 15 is generally made of a metal material in order to impart a predetermined strength and has a hollow cylindrical structure in which the plate material is bent in a round shape. The center pin 15 serves as a channel for fixing and supporting the electrode assembly and a gas for discharging gas generated by an internal reaction during charging, discharging and operation.

한편, 리튬 이차전지는 안전성이 낮다는 단점을 가지고 있다. 예를 들어, 전지가 대략 4.5V 이상으로 과충전되는 경우에는 양극 활물질의 분해반응이 일어나고, 음극에서 리튬 금속의 수지상(dendrite) 성장과, 전해액의 분해반응 등이 일어난다. 이러한 과정에서 열이 수반되어 상기와 같은 분해반응과 다수의 부반응들이 급속히 진행되며, 급기야는 전지의 발화 및 폭발이 유발되기도 한다. On the other hand, the lithium secondary battery has a disadvantage of low safety. For example, when the battery is overcharged to about 4.5 V or more, decomposition reaction of the cathode active material occurs, and dendrite growth of lithium metal at the cathode and decomposition reaction of the electrolyte occur. In this process, the decomposition reaction and the many side reactions are rapidly proceeded with heat accompanied by heat, and the ignition and explosion of the battery may be caused.

고온 조건에서 열에 의한 전해액 분해 반응으로 가스가 발생하며, 짧은 시간내에 전지에서의 발열량이 급격히 증가하면, 열폭주 현상이 일어날 수 있다. 열폭주 현상은 전지가 계속적인 통전 상태에 놓여 있을 때 발생하거나 또는 더욱 가속화됨으로써, 전지가 발화 또는 가스의 압력에 의해 폭발할 위험이 매우 커지므로 안전성에 심각한 문제가 있다.Gas is generated due to the decomposition reaction of the electrolyte by heat at high temperature, and if the amount of heat generated by the battery rapidly increases within a short time, thermal runaway phenomenon may occur. Thermal runaway occurs when the battery is kept in a continuously energized state or is further accelerated, so that there is a serious problem in safety because the risk of explosion of the battery due to ignition or gas pressure becomes very large.

따라서, 고온 등에 의해 내압이 증가하는 경우, 전류를 차단하고, 발생한 가스를 외부로 신속하게 배출하여 안전성을 확보할 수 있는 원통형 전지에 대한 개발의 필요성이 높은 실정이다.Accordingly, there is a high demand for development of a cylindrical battery capable of securing safety by shutting off the current and quickly discharging the generated gas to the outside when the internal pressure increases due to high temperature or the like.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-described problems of the prior art and the technical problems required from the past.

본 발명의 목적은, 오작동 등에 의한 전지 내부의 가스 발생으로 전지의 내압이 상승하는 경우 외부로 신속하게 내부의 가스를 배출할 수 있는 안전성이 향상된 캡 어셈블리를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a cap assembly with improved safety that can quickly discharge an internal gas to the outside when the internal pressure of the cell rises due to the generation of gas inside the cell due to malfunction or the like.

본 발명의 또 다른 목적은 안전성이 향상된 캡 어셈블리를 사용하여 안전성이 향상된 리튬 이차전지를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a lithium secondary battery improved in safety by using a cap assembly with improved safety.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 캡 어셈블리는,According to an aspect of the present invention,

전극조립체가 원통형 캔에 내장되어 있는 구조의 전지에서 캔의 개방 상단부에 탑재되는 캡 어셈블리로서,A cap assembly mounted on an open upper end of a can in a battery having a structure in which an electrode assembly is built in a cylindrical can,

전지 내압의 상승시 파열되는 노치가 형성되어 있는 안전 벤트; A safety vent in which a notch ruptured when the internal pressure of the battery rises;

상기 안전 벤트의 외주면을 따라 그것에 접속되어 있는 상향 돌출형의 상단 캡; 및An upward protruding upper cap connected to the safety vent along an outer circumferential surface thereof; And

상기 안전 벤트의 하단에 부착되어 있고, 전지 내압의 상승시 전류를 차단하는 전류 차단부재;A current blocking member attached to a lower end of the safety vent and interrupting a current when the internal pressure of the battery rises;

를 포함하고 있고,And,

상기 안전 벤트는, 외주면으로부터 하향 절곡되는 제 1 절곡부, 상기 제 1 절곡부로부터 하향 연장된 경사부, 및 상기 경사부로부터 중심을 향해 수평 절곡된 제 2 절곡부를 포함하고 있고, 상기 제 1 절곡부 및 제 2 절곡부 중에서 제 1 절곡부에 상기 노치가 형성되어 있는 구조로 이루어질 수 있다. Wherein the safety vent includes a first bent portion bent downward from the outer circumferential surface, an inclined portion extending downward from the first bent portion, and a second bent portion bent horizontally from the inclined portion toward the center, And the notch may be formed in the first bent portion of the first and second bent portions.

즉, 상기 안전 벤트는 상기 제 1 절곡부 및 제 2 절곡부에 의하여 하향 만입되어 있는 구조로 형성될 수 있고, 상기 제 1 절곡부에 노치가 형성되어 전지 내압의 상승시 노치가 파단되면서 가스가 외부로 배출되는 구조로 이루어질 수 있다. That is, the safety vent may be formed in a downwardly bent structure by the first bent portion and the second bent portion. When the notch is formed in the first bent portion and the notch is broken when the internal pressure of the cell rises, And is discharged to the outside.

이러한 안전 벤트는, 전지 내압의 상승시 일차적으로 형상이 역전되면서 만입된 부위가 상부 방향으로 볼록해 지도록 변형되고, 전지 내부의 내압이 더욱 높아지면, 제 1 절곡부에 형성된 노치가 파단되는 구조로 형성될 수 있다.Such a safety vent has a structure in which when the internal pressure of the battery is increased, the shape is reversed and the depressed portion is deformed so as to be convex upward and the notch formed in the first bent portion is broken when the internal pressure of the cell is further increased .

상기 전류 차단부재는 전지 내부의 압력 상승시 파열되어 전류를 차단하는 부재로서, 구체적인 예로, 상기 안전 벤트의 하단에 용접 등으로 부착되어 있는 상향 돌출된 돌출부가 중앙에 형성되어 있고, 가스의 배출을 위한 둘 또는 그 이상의 관통구들이 형성된 구조로 이루어질 수 있다. The current blocking member is a member that ruptures when the internal pressure of the battery rises and blocks the current. Specifically, the current blocking member is formed at the center with a protruding protruding portion protruding upward by welding or the like at the lower end of the safety vent. Or more than two through holes may be formed.

이러한 전류 차단부재는 내압 상승에 의한 안전 벤트의 형상 역전에 따라 전류 차단부재와 양극 사이의 연결 부위가 파열되면서 전류를 차단하게 된다. 구체적인 예에서, 상기 돌출부에는 외주면에 노치가 형성되어 있을 수 있고, 안전 벤트의 형상 역전에 따라 노치 부위가 파열되면서 돌출부는 안전 벤트와 결합된 상태로 전류 차단부재와 전극조립체의 양극의 연결부위와 용이하게 분리될 수 있다. The current blocking member breaks the current while rupturing the connection portion between the current blocking member and the anode due to the shape reversal of the safety vent due to the increase in the internal pressure. In a specific example, a notch may be formed on the outer circumferential surface of the protruding portion, and the notch portion may be ruptured according to the shape reversal of the safety vent, so that the protruding portion may be connected to the connection portion between the current blocking member and the positive electrode of the electrode assembly, It can be easily separated.

상기 관통구들은 전류 차단부재의 중심을 기준으로 방사상 대칭 위치에서 원호 형상으로 형성될 수 있다. 이와 같이 방사상 대칭 위치로 형성되는 경우에는 가스 배출이 일 방향으로 지나치게 편중되는 것을 방지할 수 있고 전류 차단부재 자체의 강도를 확보할 수 있다는 장점이 있다. The through-holes may be formed in an arc shape at a radially symmetrical position with respect to the center of the current blocking member. In the case of the radially symmetric position, the gas discharge can be prevented from being excessively concentrated in one direction, and the strength of the current blocking member itself can be secured.

상기와 같이 노치가 형성되어 있는 제 1 절곡부는 전류 차단부재로부터 상향 이동한 가스가 노치에 직접 압력을 가할 수 있는 위치에 형성될 수 있으며, 구체적으로 상기 제 1 절곡부는 안전 벤트의 반경(R)을 기준으로 외주면으로부터 0.2R 내지 0.5R의 범위에 위치하는 구조일 수 있다. The first bent portion formed with the notch as described above may be formed at a position where gas upwardly moved from the current blocking member can directly apply pressure to the notch. Specifically, the first bent portion has a radius R of the safety vent, May be in the range of 0.2R to 0.5R from the outer circumferential surface with respect to the outer circumferential surface.

상기 경사부의 각도는 5도 내지 30도의 크기로 형성될 수 있다. 상기 경사부의 각도가 너무 작으면 고압에 의해 안전 벤트가 역전되더라도 전류 차단부재의 차단이 작동하지 않는 문제점이 발생하고, 반대로 각도가 너무 크면 전지 내부의 내압이 상승하더라도 안전 벤트의 역전이 일어나지 않는 문제점이 발생한다. The angle of the inclined portion may be in the range of 5 to 30 degrees. If the angle of the inclined portion is too small, the blocking of the current blocking member does not work even if the safety vent is reversed due to the high pressure. On the contrary, if the angle is too large, Lt; / RTI >

또한, 상기 경사부로부터 절곡되어 있는 제 2 절곡부는 안전 벤트의 반경(R)을 기준으로 외주면으로부터 0.6R 내지 0.9R의 범위에 위치하는 구조로 형성될 수 있다. The second bent portion bent from the inclined portion may be formed in a range of 0.6R to 0.9R from the outer circumferential surface with reference to the radius R of the safety vent.

한편, 상기 안전 벤트에 형성된 노치는 전지 내압에 의해 파단될 수 있도록, 수직 단면상으로 V자형 구조 또는 그것의 도립 구조로 형성될 수 있다. Meanwhile, the notch formed in the safety vent may be formed in a vertical V-shaped structure or an inverted structure thereof so as to be broken by the internal pressure of the battery.

이러한 노치는, 상기 전류 차단부재의 관통구에 대응하는 위치에 형성함으로써 전지의 내압에 의하여 노치가 파단되었을 때, 내부의 가스가 관통구를 경유하여 노치의 파단된 부위로 용이하게 배출될 수 있는 구조로 형성될 수 있다. Such a notch may be formed at a position corresponding to the through-hole of the current blocking member so that when the notch is broken by the internal pressure of the battery, the gas inside can easily be discharged to the fractured portion of the notch via the through- Structure.

상기 노치의 형상은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 평면상으로 원 또는 타원 등의 폐곡선 구조로 형성될 수 있다. The shape of the notch is not particularly limited. For example, it may be formed as a closed curve structure such as a circle or an ellipse on a plane.

또한, 상기 노치는 평면상으로 일측이 개방된 개곡선 구조로도 형성될 수 있다. 이 때, 일측이 개방된 부위, 즉 미노치 부위는 고압 가스에 의해 노치가 파단되어도 전체가 분리되는 것을 방지할 수 있다. In addition, the notch may be formed in an open-curved structure having one side opened in a plan view. At this time, the portion where the one side is opened, that is, the minutely notch portion, can be prevented from being separated even if the notch is broken by the high pressure gas.

구체적으로, 상기 노치는 평면상으로 일측이 개방된 원호 구조로 이루어질 수 있으며, 상기 일측이 개방된 부위는 상기 원호의 중심을 기준으로 5도 내지 120도의 부위로 형성될 수 있다. 상기 일측이 개방된 부위가 너무 작으면 개방된 부위를 형성한 구조에 따른 효과가 미미하고, 반대로 개방된 부위가 너무 크면 전지 내압에 따른 파단의 유도가 잘 일어나지 않는다는 문제점이 발생한다. 바람직한 예에서, 상기 일측이 개방된 부위는 상기 원호의 중심을 기준으로 10도 내지 45도의 부위의 크기로 형성될 수 있다. Specifically, the notch may have a circular arc shape in which one side is opened in a plan view, and a portion where the one side is opened may be formed in a region of 5 to 120 degrees with respect to the center of the arc. If the open portion of the one side is too small, the effect of the open portion is small. On the other hand, if the open portion is too large, the induction of breakage due to the breakdown voltage of the battery does not occur. In a preferred example, the portion where the one side is opened may be formed in a size ranging from 10 to 45 degrees with respect to the center of the arc.

경우에 따라서, 상기 캡 어셈블리에는 전지 내부의 온도 상승시 저항이 크게 증가하여 전류를 차단하는 PTC 소자(positive temperature coefficient element) 등의 부재가 추가로 포함될 수 있다. 이러한 PTC 소자는 예를 들어, 상기 상단 캡과 안전 벤트 사이에 개재될 수 있다. In some cases, the cap assembly may further include a member such as a positive temperature coefficient (PTC) element that greatly increases the resistance of the battery when the temperature rises inside the battery, thereby blocking the current. Such a PTC element may, for example, be interposed between the upper cap and the safety vent.

상기 캡 어셈블리는 전류 차단부재, 전류 차단부재용 가스켓, 안전 벤트, PTC 소자, 및 하나 이상의 가스 배출구가 형성되어 있는 상부 캡의 적층 구조로 이루어질 수 있고, 상기 적층 구조의 외주면에 가스켓이 추가로 장착된 구조일 수 있다.The cap assembly may have a laminated structure of a current blocking member, a gasket for a current blocking member, a safety vent, a PTC device, and an upper cap having at least one gas outlet formed therein. Lt; / RTI >

상기 전극조립체는, 예를 들어, 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막 구조가 권취된 젤리-롤형 전극조립체일 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. The electrode assembly may be, but is not limited to, a positive electrode, a negative electrode, and a jelly-roll type electrode assembly wound with a separator structure interposed between the positive electrode and the negative electrode.

상기 원통형 캔의 소재는, 특별히 제한되지 않으며, 바람직하게는, 스테인리스 스틸, 스틸, 알루미늄 또는 그 합금들 중 어느 하나로 형성될 수 있다. The material of the cylindrical can is not particularly limited, and preferably, it can be formed of any one of stainless steel, steel, aluminum, and alloys thereof.

본 발명은 또한, 상기 캡 어셈블리를 포함하고 있는 원통형 전지를 제공한다. 상기 원통형 전지는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 및 출력 안정성을 제공하는 리튬 이차전지일 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. The present invention also provides a cylindrical battery comprising the cap assembly. The cylindrical battery can be, but is not limited to, a lithium secondary battery that provides high energy density, discharge voltage, and output stability.

이상의 설명과 같이, 본 발명에 따른 캡 어셈블리는 안전 벤트의 노치의 파단에 의해 전지 내부의 고압 가스를 효과적으로 배출할 수 있고, 또한, 전류 차단부재에 전류를 차단함으로써 전지의 발화 및 폭발을 방지하여 안전성을 크게 향상시킬 수 있다. As described above, the cap assembly according to the present invention can effectively discharge the high-pressure gas inside the battery by breaking the notch of the safety vent, and also prevents the ignition and explosion of the battery by blocking the current to the current blocking member The safety can be greatly improved.

도 1은 종래의 원통형 전지의 단면도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 캡 어셈블리의 단면도이다;
도 3은 도 2에서 안전 벤트가 역전된 구조의 단면도이다;
도 4는 도 2의 전류 차단부재의 사시도이다;
도 5는 도 2의 안전 벤트의 평면도이다;
도 6은 도 2의 안전 벤트의 수직 단면도이다;
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 안전 벤트의 평면도이다.
1 is a cross-sectional view of a conventional cylindrical battery;
2 is a cross-sectional view of a cap assembly in accordance with one embodiment of the present invention;
Figure 3 is a cross-sectional view of the structure in which the safety vent is reversed in Figure 2;
4 is a perspective view of the current blocking member of Fig. 2;
Figure 5 is a top view of the safety vent of Figure 2;
Figure 6 is a vertical cross-sectional view of the safety vent of Figure 2;
7 is a plan view of a safety vent according to another embodiment of the present invention.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited by the scope of the present invention.

도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 캡 어셈블리의 단면도가 도시되어 있고, 도 3에는 도 2의 안전 벤트가 역전된 구조의 단면도가 도시되어 있다.FIG. 2 is a cross-sectional view of a cap assembly according to one embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the structure in which the safety vent of FIG. 2 is reversed.

도 2 및 도 3을 참조하면, 캡 어셈블리(100)는 상단 캡(110), 안전 벤트(120), 및 전류 차단부재(130)를 포함하는 구조로 이루어져 있다. Referring to FIGS. 2 and 3, the cap assembly 100 includes a top cap 110, a safety vent 120, and a current blocking member 130.

구체적으로, 캡 어셈블리(100)는 전류 차단부재(130), 전류 차단부재(130)용 가스켓(138), 안전 벤트(120), PTC 소자(140), 및 하나 이상의 가스 배출구가 형성되어 있는 상단 캡(110)의 적층 구조로 이루어져 있고, 적층 구조의 외주면에는 가스켓(150)이 추가로 장착되어 있다. Specifically, the cap assembly 100 includes a current blocking member 130, a gasket 138 for the current blocking member 130, a safety vent 120, a PTC device 140, and an upper end Cap 110, and a gasket 150 is further attached to the outer circumferential surface of the laminated structure.

안전 벤트(120)는, 전지 내압의 상승시 도 3과 같이 일차적으로 형상이 역전되면서 만입된 부위가 상부 방향으로 볼록해 지도록 역전되고, 전지 내부의 내압이 더욱 높아지면, 노치(125)가 파단되는 구조로 형성되어 있다. When the internal pressure of the battery increases, the shape of the safety vent 120 is reversed and the recessed portion is reversed so that the recessed portion is convex upward. When the internal pressure of the battery further increases, the notch 125 ruptures As shown in FIG.

전류 차단부재(130)는 전지 내부의 압력 상승시 파열되어 전류를 차단하는 부재로서, 안전 벤트(120)의 하단에 용접으로 부착되어 있는 상향 돌출된 돌출부(132)가 중앙에 형성되어 있고, 가스의 배출을 위한 관통구들(136)이 형성된 구조로 이루어져 있다. The current blocking member 130 is a member that ruptures when the internal pressure of the battery rises and blocks the current. The upward protruding protrusion 132 attached to the lower end of the safety vent 120 by welding is formed at the center, Through holes 136 for discharging the exhaust gas are formed.

이러한 전류 차단부재(130)는 내압 상승에 의한 안전 벤트(120)의 형상 역전에 따라 전류 차단부재(130)와 양극 사이의 연결 부위가 파열되면서 전류를 차단하게 된다. 돌출부(132)에는 외주면에 노치(135)가 형성되어 있고, 안전 벤트(120)의 형상 역전에 따라 노치(135) 부위가 파열되면서 돌출부(132)는 안전 벤트(120)와 결합된 상태로 전류 차단부재(130)와 전극조립체의 양극의 연결부위와 분리된다. In this current blocking member 130, the connecting portion between the current blocking member 130 and the anode ruptures due to the shape reversal of the safety vent 120 due to an increase in the internal pressure, thereby blocking the current. The notch 135 is formed on the outer circumferential surface of the protrusion 132 and the notch 135 is ruptured as the shape of the safety vent 120 is reversed. The protrusion 132 is connected to the safety vent 120, And is separated from the connection portion between the blocking member 130 and the anode of the electrode assembly.

도 4에는 도 2의 전류 차단부재의 사시도가 도시되어 있다.Fig. 4 is a perspective view of the current blocking member of Fig.

도 4를 도 2와 함께 참조하면, 전류 차단부재(130) 의 중앙에는 안전 벤트(120)의 만입부 하단에 용접 부착되는 상향 돌출된 돌출부(132)가 형성되어 있으며, 전류 차단부재(130)의 하단면 중 돌출부(132)를 제외한 부위에는 전극조립체의 양극에 연결되어 있는 양극 리드(20)가 전기적으로 연결되어 있다.Referring to FIG. 4 together with FIG. 2, the current blocking member 130 is formed at the center thereof with a protruding protrusion 132 protruding upwardly welded to a lower end of the recess of the safety vent 120, The cathode lead 20 connected to the anode of the electrode assembly is electrically connected to a portion of the lower end surface of the electrode assembly other than the protrusion 132.

돌출부(130)에는 이를 중심으로 동심원상으로 3 개의 관통홀(137)과 관통홀(137)을 연결하는 노치(135)가 형성되어 있는 브릿지가 형성되어 있다. The protrusion 130 is formed with a bridge in which a notch 135 connecting three through holes 137 and a through hole 137 concentrically around the protrusion 130 is formed.

또한, 전류 차단부재(130) 의 외주면에는 가스의 배출을 위한 3 개의 관통구들(136)이 중심축을 중심으로 방사상 대칭 위치에서 원호 형상으로 형성되어 있다. Further, on the outer circumferential surface of the current blocking member 130, three through-holes 136 for discharging gas are formed in an arc shape at a radial symmetrical position about the central axis.

도 5 및 도 6에는 각각 도 2의 안전 벤트의 평면도 및 수직 단면도가 도시되어 있다. Figs. 5 and 6 are respectively a plan view and a vertical sectional view of the safety vent of Fig.

도 5 및 도 6을 도 2와 함께 참조하면, 안전 벤트(120)는, 외주면으로부터 하향 절곡되는 제 1 절곡부(122), 제 1 절곡부(122)로부터 하향 연장된 경사부(128), 및 경사부(128)로부터 중심을 향해 수평 절곡된 제 2 절곡부(126)를 포함하고 있고, 제 1 절곡부(122) 및 제 2 절곡부(126) 중에서 제 1 절곡부(122)에 노치(125)가 형성되어 있다. Referring to FIGS. 5 and 6 together with FIG. 2, the safety vent 120 includes a first bent portion 122 that is bent downward from the outer circumferential surface, an inclined portion 128 that extends downward from the first bent portion 122, And a second bent portion 126 that is horizontally bent toward the center from the inclined portion 128. The first bending portion 122 and the second bending portion 126 are provided with a notch (Not shown).

안전 벤트(120)는 제 1 절곡부(122) 및 제 2 절곡부(126)에 의하여 하향 만입되어 있는 구조로 형성되어 있고, 제 1 절곡부(122)에 노치(125)가 형성되어 전지 내압의 상승시 노치(125)가 파단되면서 가스가 외부로 배출되는 구조로 이루어져 있다. The safety vent 120 is formed to be downwardly bent by the first bent portion 122 and the second bent portion 126. The notch 125 is formed in the first bent portion 122, The notch 125 is broken and the gas is discharged to the outside.

노치(125)가 형성되어 있는 제 1 절곡부(122)는 전류 차단부재(130)로부터 상향 이동한 가스가 노치(125)에 직접 압력을 가할 수 있는 위치에 형성되어 있다. 경사부(128)의 각도는 5도 내지 30도의 범위 내에서 다양하게 형성되며, 경사부(128)로부터 절곡되어 있는 제 2 절곡부(126)는 안전 벤트(120)의 반경(R)을 기준으로 외주면으로부터 0.6R 내지 0.9R의 범위에 위치하는 구조로 형성되어 있다.The first bent portion 122 having the notch 125 is formed at a position where the gas upwardly moved from the current blocking member 130 can apply pressure directly to the notch 125. The angle of the inclined portion 128 may be varied within a range of 5 to 30 degrees and the second bent portion 126 bent from the inclined portion 128 may have a radius R of the safety vent 120, And is located in the range of 0.6R to 0.9R from the outer peripheral surface.

도 7에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 안전 벤트의 평면도가 도시되어 있다. 7 is a plan view of a safety vent according to another embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 안전 벤트(220)의 노치(225)는 평면상으로 일측이 개방된 원호 구조로 형성되어 있다. 이러한, 일측이 개방된 부위의 각도는 원호의 중심을 기준으로 30도의 크기로 형성되어 있다. 일측이 개방된 부위, 즉 미노치 부위는 고압 가스에 의해 노치가 파단되어도 전체가 분리되는 것을 방지한다.
Referring to FIG. 7, the notch 225 of the safety vent 220 is formed in a circular arc shape with one side opened in a plan view. The angle of the open side of one side is formed to be 30 degrees with respect to the center of the arc. The portion where the one side is opened, that is, the minus portion, is prevented from being separated even if the notch is broken by the high pressure gas.

본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 가하는 것이 가능할 것이다.It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

Claims (17)

전극조립체가 원통형 캔에 내장되어 있는 구조의 전지에서 캔의 개방 상단부에 탑재되는 캡 어셈블리로서,
전지 내압의 상승시 파열되는 노치가 형성되어 있는 안전 벤트;
상기 안전 벤트의 외주면을 따라 그것에 접속되어 있는 상향 돌출형의 상단 캡; 및
상기 안전 벤트의 하단에 부착되어 있고, 전지 내압의 상승시 전류를 차단하는 전류 차단부재;
를 포함하고 있고,
상기 안전 벤트는, 외주면으로부터 하향 절곡되는 제 1 절곡부, 상기 제 1 절곡부로부터 하향 연장된 경사부, 및 상기 경사부로부터 중심을 향해 수평 절곡된 제 2 절곡부를 포함하고 있고, 상기 제 1 절곡부 및 제 2 절곡부 중에서 제 1 절곡부에 상기 노치가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 캡 어셈블리.
A cap assembly mounted on an open upper end of a can in a battery having a structure in which an electrode assembly is built in a cylindrical can,
A safety vent in which a notch ruptured when the internal pressure of the battery rises;
An upward protruding upper cap connected to the safety vent along an outer circumferential surface thereof; And
A current blocking member attached to a lower end of the safety vent and interrupting a current when the internal pressure of the battery rises;
And,
Wherein the safety vent includes a first bent portion bent downward from the outer circumferential surface, an inclined portion extending downward from the first bent portion, and a second bent portion bent horizontally from the inclined portion toward the center, And the notch is formed in the first bent portion of the first bent portion and the second bent portion.
제 1 항에 있어서, 상기 전류 차단부재는, 안전 벤트의 하단에 부착되어 있는 상향 돌출된 돌출부가 중앙에 형성되어 있으며, 가스의 배출을 위한 둘 또는 그 이상의 관통구들이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 캡 어셈블리. 2. The apparatus according to claim 1, wherein the current blocking member is formed with a protruding protruding portion protruding upward from a lower end of the safety vent, and two or more through-holes for discharging the gas are formed Cap assembly. 제 2 항에 있어서, 상기 관통구들은 전류 차단부재의 중심을 기준으로 방사상 대칭 위치에서 원호 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 캡 어셈블리. The cap assembly according to claim 2, wherein the through-holes are formed in an arc shape at a radial symmetrical position with respect to a center of the current blocking member. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 절곡부는 안전 벤트의 반경(R)을 기준으로 외주면으로부터 0.2R 내지 0.5R의 범위에 위치하는 것을 특징으로 하는 캡 어셈블리.The cap assembly according to claim 1, wherein the first bent portion is positioned in a range of 0.2R to 0.5R from the outer circumferential surface with respect to a radius R of the safety vent. 제 1 항에 있어서, 상기 경사부는 5 내지 30도의 크기로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 캡 어셈블리.The cap assembly according to claim 1, wherein the inclined portion is formed in a size of 5 to 30 degrees. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 절곡부는 안전 벤트의 반경(R)을 기준으로 외주면으로부터 0.6R 내지 0.9R의 범위에 위치하는 것을 특징으로 하는 캡 어셈블리.The cap assembly according to claim 1, wherein the second bent portion is positioned in a range of 0.6R to 0.9R from the outer circumferential surface with respect to a radius R of the safety vent. 제 1 항에 있어서 상기 노치는 수직 단면상으로 V자형 구조 또는 그것의 도립 구조인 것을 특징으로 하는 캡 어셈블리.The cap assembly of claim 1, wherein the notch is a V-shaped structure or an inverted structure thereof in a vertical section. 제 1 항에 있어서 상기 노치는 전류 차단부재의 관통구에 대응하는 위치에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 캡 어셈블리.The cap assembly according to claim 1, wherein the notch is formed at a position corresponding to a through-hole of the current blocking member. 제 1 항에 있어서 상기 노치는 평면상으로 폐곡선 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 캡 어셈블리.The cap assembly of claim 1, wherein the notch is formed in a planar closed curve structure. 제 1 항에 있어서, 상기 노치는 평면상으로 일측이 개방된 개곡선 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 캡 어셈블리. The cap assembly of claim 1, wherein the notch is formed in an open-curved structure with one side open in a plan view. 제 10 항에 있어서, 상기 노치는 평면상으로 일측이 개방된 원호 구조로 이루어져 있고, 상기 일측이 개방된 부위는 상기 원호의 중심을 기준으로 5도 내지 120도의 부위인 것을 특징으로 하는 캡 어셈블리. 11. The cap assembly of claim 10, wherein the notch is formed in a planar shape with an open circular arc, and the open side of the notch is in a range of 5 to 120 degrees with respect to the center of the circular arc. 제 11 항에 있어서, 상기 일측이 개방된 부위는 상기 원호의 중심을 기준으로 10도 내지 45도의 부위인 것을 특징으로 하는 캡 어셈블리. 12. The cap assembly according to claim 11, wherein the one side of the cap assembly is opened at an angle of 10 to 45 degrees with respect to the center of the arc. 제 1 항에 있어서, 상기 상단 캡과 안전 벤트의 사이에는 PTC 소자가 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 캡 어셈블리.The cap assembly of claim 1, wherein a PTC device is interposed between the upper cap and the safety vent. 제 1 항에 있어서, 상기 캡 어셈블리는 전류 차단부재, 전류 차단부재용 가스켓, 안전 벤트, PTC 소자, 및 하나 이상의 가스 배출구가 형성되어 있는 상부 캡의 적층 구조로 이루어져 있고, 상기 적층 구조의 외주면에 가스켓이 추가로 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 캡 어셈블리.The cap assembly according to claim 1, wherein the cap assembly comprises a laminate structure of a current blocking member, a gasket for a current blocking member, a safety vent, a PTC device, and an upper cap having at least one gas outlet formed therein, And a gasket is additionally mounted on the cap assembly. 제 1 항에 있어서, 상기 전극조립체는 젤리-롤형 전극조립체인 것을 특징으로 하는 캡 어셈블리.The cap assembly of claim 1, wherein the electrode assembly is a jelly-roll type electrode assembly. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 하나에 따른 캡 어셈블리를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 원통형 전지.A cylindrical battery comprising a cap assembly according to any one of claims 1 to 15. 제 16 항에 있어서, 상기 전지는 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 원통형 전지.17. The cylindrical battery according to claim 16, wherein the battery is a lithium secondary battery.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170117748A (en) * 2016-04-14 2017-10-24 삼성에스디아이 주식회사 Secondary battery
KR20180017399A (en) * 2016-08-09 2018-02-21 주식회사 엘지화학 Cap assembly for rechargeable battery
KR20190032019A (en) * 2017-09-19 2019-03-27 주식회사 엘지화학 Pouch-Type Secondary Battery Comprising Venting Part
KR20190042794A (en) * 2017-10-17 2019-04-25 주식회사 엘지화학 Cap Assembly Comprising Magnet
CN109920965A (en) * 2017-12-13 2019-06-21 比亚迪股份有限公司 Current interrupt device and its indentation part, battery cover board assembly, single battery, battery modules, power battery and electric car

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170117748A (en) * 2016-04-14 2017-10-24 삼성에스디아이 주식회사 Secondary battery
KR20180017399A (en) * 2016-08-09 2018-02-21 주식회사 엘지화학 Cap assembly for rechargeable battery
KR20190032019A (en) * 2017-09-19 2019-03-27 주식회사 엘지화학 Pouch-Type Secondary Battery Comprising Venting Part
KR20190042794A (en) * 2017-10-17 2019-04-25 주식회사 엘지화학 Cap Assembly Comprising Magnet
CN109920965A (en) * 2017-12-13 2019-06-21 比亚迪股份有限公司 Current interrupt device and its indentation part, battery cover board assembly, single battery, battery modules, power battery and electric car

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