[go: up one dir, main page]

KR20210006202A - 이차 전지 - Google Patents

이차 전지 Download PDF

Info

Publication number
KR20210006202A
KR20210006202A KR1020190082213A KR20190082213A KR20210006202A KR 20210006202 A KR20210006202 A KR 20210006202A KR 1020190082213 A KR1020190082213 A KR 1020190082213A KR 20190082213 A KR20190082213 A KR 20190082213A KR 20210006202 A KR20210006202 A KR 20210006202A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cap
vent
secondary battery
safety vent
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
KR1020190082213A
Other languages
English (en)
Inventor
고성귀
김대규
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
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
Application filed by 삼성에스디아이 주식회사 filed Critical 삼성에스디아이 주식회사
Priority to KR1020190082213A priority Critical patent/KR20210006202A/ko
Priority to EP20837516.2A priority patent/EP3998674A4/en
Priority to CN202080054468.2A priority patent/CN114175380B/zh
Priority to US17/597,469 priority patent/US20220255183A1/en
Priority to PCT/KR2020/008482 priority patent/WO2021006516A1/ko
Publication of KR20210006202A publication Critical patent/KR20210006202A/ko
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/342—Non-re-sealable arrangements
    • H01M50/3425—Non-re-sealable arrangements in the form of rupturable membranes or weakened parts, e.g. pierced with the aid of a sharp member
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0422—Cells or battery with cylindrical casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/107—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147—Lids or covers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147—Lids or covers
    • H01M50/148—Lids or covers characterised by their shape
    • H01M50/152—Lids or covers characterised by their shape for cells having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147—Lids or covers
    • H01M50/166—Lids or covers characterised by the methods of assembling casings with lids
    • H01M50/167—Lids or covers characterised by the methods of assembling casings with lids by crimping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/392—Arrangements for facilitating escape of gases with means for neutralising or absorbing electrolyte; with means for preventing leakage of electrolyte through vent holes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/20—Pressure-sensitive devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

본 발명은 내부에서 발생되는 가스를 빠르게 방출하여 안전성을 향상시킬 수 있는 이차 전지에 관한 것이다.
일례로, 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 및 상기 케이스의 상부에 결합되며, 캡 업과, 상기 캡 업의 하부에 설치되고 노치가 형성된 안전 벤트와, 상기 안전 벤트의 하부에 결합된 캡 다운을 갖는 캡 조립체를 포함하고, 상기 캡 다운은 상기 캡 다운의 하부에서 상기 안전 벤트에 용접된 용접부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지를 개시한다.

Description

이차 전지{Secondary battery}
본 발명은 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 저용량의 이차 전지는 스마트폰, 피처폰, 노트북 컴퓨터, 디지털 카메라 및 캠코더와 같이 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 대용량의 이차 전지는 하이브리드 자동차, 전기 자동차 등의 모터 구동용 전원 및 전력 저장용 전지 등으로 널리 사용되고 있다. 이러한 리튬 이온 이차 전지는 형태에 있어서 원통형, 각형 및 파우치형의 이차 전지로 분류될 수 있다.
구체적으로, 원통형 리튬 이온 이차 전지는 일반적으로 원기둥 형태의 전극 조립체와, 전극 조립체가 결합되는 원통 형태의 케이스와, 케이스의 내측에 주액되어 리튬 이온의 이동이 가능하도록 하는 전해액과, 케이스의 일측에 결합되어 전해액의 누액을 방지하고, 전극 조립체의 이탈을 방지하는 캡 조립체 등으로 이루어진다.
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.
본 발명은 내부에서 발생되는 가스를 빠르게 방출하여 안전성을 향상시킬 수 있는 이차 전지를 제공한다.
본 발명에 의한 이차 전지는 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 및 상기 케이스의 상부에 결합되며, 캡 업과, 상기 캡 업의 하부에 설치되고 노치가 형성된 안전 벤트와, 상기 안전 벤트의 하부에 결합된 캡 다운을 갖는 캡 조립체를 포함하고, 상기 캡 다운은 상기 캡 다운의 하부에서 상기 안전 벤트에 용접된 용접부를 포함할 수 있다.
상기 용접부는 상기 캡 조립체의 중심으로부터 동일 반지름을 가지며 서로 이격되게 다수개가 형성될 수 있다.
상기 용접부는 상기 캡 다운의 외주연을 따라 연속적으로 형성된 원 형태일 수 있다.
상기 용접부는 상기 노치의 외측에 형성될 수 있다.
상기 캡 다운의 중심에는 상기 케이스 내부에서 발생된 가스가 배출되는 가스 배출홀이 형성될 수 있다.
상기 가스 배출홀의 외측에는 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결된 전극탭이 용접될 수 있다.
상기 안전 벤트는 상기 캡 업의 가장자리를 감싸며 상기 캡 업의 상부로 연장된 벤트 연장부를 포함하고, 상기 벤트 연장부에는 상기 안전 벤트를 상기 캡 업에 용접시킨 벤트 용접부가 형성될 수 있다.
상기 벤트 용접부는 상기 캡 조립체의 중심으로부터 동일 반지름을 가지며 서로 이격되게 다수개가 형성될 수 있다.
상기 벤트 용접부는 상기 벤트 연장부의 외주연을 따라 연속적으로 형성된 원 형태일 수 있다.
상기 케이스 내부에서 발생된 가스에 의해 상기 노치가 파단되어도, 상기 캡 업과 상기 안전 벤트 및 상기 캡 다운은 상호간 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 캡 조립체의 부품 수를 감소시켜 비용을 절감할 수 있고, 내부 가스 발생 시 신속히 안전 벤트가 작동하여 이상 상황을 빠르게 종료함으로써 안전성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 안전 벤트와 캡 업 사이에 벤트 용접부가 형성되고, 캡 다운과 안전 벤트 사이에 용접부가 형성되어, 캡 업과 안전 벤트 및 안전 벤트와 캡 다운 사이의 접촉 면적이 넓어져 내부저항을 감소시킬 수 있고, 발열을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에서 캡 조립체를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 캡 조립체의 안전 벤트가 작동된 상태를 도시한 단면도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 캡 조립체의 평면도이고, 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 캡 조립체의 저면도이다.
도 5a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 캡 조립체의 평면도이고, 도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 캡 조립체의 저면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
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.
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 포함한다. 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.
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 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"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.
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.
"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 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 요소는 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "아래"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는 전극 조립체(110), 케이스(120), 캡 조립체(130) 및 가스켓(170)을 포함한다.
전극 조립체(110)는 제 1 전극(111)과 제 2 전극(112) 및 상기 제 1 전극(111)과 제 2 전극(112) 사이에 개재된 세퍼레이터(113)를 포함한다. 전극 조립체(110)는 제 1 전극(111), 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. 전극 조립체(110)의 상부에는 제 1 전극탭(114)이 캡 조립체(130)와 연결되고, 하부에는 제 2 전극탭(115)이 케이스(120)의 하면판(122)에 연결된다.
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 전극 활물질이 도포되지 않은 제 1 전극 무지부가 형성되며, 상기 제 1 전극 무지부에는 제 1 전극탭(114)이 부착된다. 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.
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. 제 2 전극(112)에는 제 2 전극 활물질이 도포되지 않은 제 2 전극 무지부가 형성되며, 상기 제 2 전극 무지부에는 제 2 전극탭(115)이 부착된다. 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.
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.
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. 케이스(120)의 상단 개구부는 전극 조립체(110)를 삽입한 후에 밀폐하도록 개방되어 있다. 또한, 케이스(120)의 상부에는 전극 조립체(110)의 유동을 방지하기 위한 비딩부(123)가 형성된다. 그리고 케이스(120)의 최상단부에는 캡 조립체(130)와 가스켓(190)을 고정하기 위한 크림핑부(124)가 형성된다. 크림핑부(124)는 내측에 가스켓(170)이 개재되며 캡 조립체(130)를 압박하도록 형성되어, 캡 조립체(130)의 이탈 및 전해액의 누출을 방지하는 역할을 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에서 캡 조립체를 도시한 단면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 캡 조립체의 안전 벤트가 작동된 상태를 도시한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 캡 조립체(130)는 캡 업(Cap-up)(140), 안전 벤트(Safety Vent)(150) 및 캡 다운(Cap-down)(160)을 포함한다.
캡 업(140)은 원형의 판체로 형성되며, 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. 단자부(141)는 결합부(142)에 비해 상부로 돌출되어, 외부 회로와 전기적으로 접속하는 단자 역할을 한다. 단자부(141)는 제 1 전극탭(114)과 전기적으로 연결되며, 예를 들어, 양극으로 작용할 수 있다. 결합부(142)는 단자부(141)의 외주연에 위치하며, 결합부(142)에는 안전 벤트(150)가 결합된다. 연결부(143)는 단자부(141)와 결합부(142)를 연결하며, 상기 연결부(143)에는 가스 배출공(144)이 형성된다. 가스 배출공(144)은 연결부(143)에 다수개가 형성될 수 있으며, 케이스(120) 내부에서 발생되는 가스가 배출될 수 있는 경로를 제공한다. 또한, 가스 배출공(144)의 일부는 단자부(141) 및 결합부(142)로 연장될 수 있다.
안전 벤트(150)는 캡 업(140)과 대응되는 원형의 판체로 형성되며, 캡 업(140)의 하부에서 결합부(142)에 밀착되게 설치된다. 안전 벤트(150)는 이차 전지(100)에서 발생된 내부 가스에 의해 파단되는 노치(151)를 포함한다. 또한, 안전 벤트(150)의 가장자리는 상기 캡 업(140)을 감싸며 캡 업(140)의 상부로 연장되어 형성된다. 여기서, 상기 캡 업(140)의 상부로 연장된 부분을 벤트 연장부(152)라고 정의한다. 더불어, 벤트 연장부(152)는 벤트 용접부(153)를 포함한다. 상기 벤트 용접부(153)는 상기 벤트 연장부(152)와 캡 업(140)의 결합부(142)를 레이저로 용접하여 형성될 수 있다. 벤트 용접부(153)는 안전 벤트(150)를 캡 업(140)에 고정시킬 수 있다. 안전 벤트(150)는 케이스(120)의 내압이 안전 벤트(150)의 작동 압력 이상이 되면, 캡 다운(160)의 가스 배출홀(161)을 통해 배출되는 가스에 의해 안전 벤트(150)가 상부로 상승하면서, 상기 노치(151)가 파단된다. 이에 따라, 상기 이차 전지(100)에서 발생된 내부 가스가 캡 업(140)의 가스 배출공(144)을 통해 방출되어 이차 전지(100)의 폭발을 방지할 수 있다. 이러한 안전 벤트(150)는 알루미늄(Al)으로 형성될 수 있다.
캡 다운(160)은 원형의 판체로 형성되며, 중앙에는 가스 배출홀(161)이 형성된다. 상기 가스 배출홀(161)은 이차 전지(100)에서 발생된 내부 가스를 배출시키는 역할을 한다. 또한, 상기 가스 배출홀(161)은 중앙에 하나만 형성되므로, 이차 전지(100)에서 발생된 내부 가스를 캡 조립체(130)의 중심으로 집중시킬 수 있어 안전 벤트(150)의 파단을 용이하게 할 수 있다. 상기 가스 배출홀(161)의 외주연에는 제 1 전극탭(114)이 용접되어, 캡 다운(160)과 제 1 전극탭(114)은 전기적으로 접속된다. 또한, 제 1 전극탭(114)은 캡 다운(160)의 하면에 직접적으로 용접된다. 다시 말해, 종래에는 제 1 전극탭이 서브 플레이트를 통해서 안전 벤트의 돌출부에 접촉되므로, 상대적으로 제 1 전극탭과 안전 벤트 사이의 접촉 면적이 작아서 둘 사이의 저항이 컸다. 그러나, 본 발명에서는 제 1 전극탭(114)이 캡 다운(160)의 하면에 면 접촉되므로, 상대적으로 제 1 전극탭(114)과 안전 벤트(150) 사이의 접촉 면적이 커서 둘 사이의 저항을 감소시킬 수 있다. 또한, 캡 다운(160)의 외주연에는 용접부(162)가 형성된다. 상기 용접부(162)는 상기 캡 다운(160)과 안전 벤트(150)를 레이저로 용접하여 형성될 수 있다. 용접부(162)는 캡 다운(160)을 상기 안전 벤트(150)에 고정시킬 수 있다. 상기 용접부(162)는 상기 노치(151)의 외측에 형성되어, 이차 전지(100)에서 발생된 내부 가스에 의해 안전 벤트(150)가 용이하게 파단되도록 할 수 있다. 또한, 캡 다운(160)은 용접부(162)에 의해 안전 벤트(150)에 고정되고 캡 다운(160)의 하면에는 제 1 전극탭(114)이 용접되어 있으므로, 이차 전지(100)에서 발생된 내부 가스에 의해 안전 벤트(150)의 노치(151)가 쉽게 파단될 수 있다. 다시 말해, 도 3에 도시된 바와 같이, 캡 다운(160)에는 제 1 전극탭(114)이 용접되어 있으므로 내부 가스가 발생되더라도 캡 다운(160)은 상부로 상승하지 못하고, 가스 배출홀(161)을 통과한 내부 가스가 안전 벤트(150)를 상부로 밀어 올려 노치(151)가 쉽게 파단될 수 있다. 또한, 안전 벤트(150)의 노치(151)를 통과한 내부 가스는 캡 업(140)의 가스 배출공(144)을 따라 외부로 방출되어, 이차 전지(100)의 폭발을 방지할 수 있다.
더불어, 상기 캡 다운(160)은 용접부(162)를 통해 안전 벤트(150)에 용접되어 있으므로, 내부 가스에 의해 노치(151)가 파단되더라도 제 1 전극탭(114)을 통해 흐르는 전류는 캡 다운(160)과 안전 벤트(150) 및 캡 업(140)을 통해 계속하여 흐르고 있다. 즉, 종래에는 내부 가스가 발생되면 1차적으로 전류를 차단하고, 계속하여 가스가 발생되면 2차적으로 안전 벤트가 작동하여 가스를 방출하는 구성이었으나, 본 발명은 내부 가스가 발생되면 바로 안전 벤트(150)가 작동하여 가스를 신속히 방출함으로써, 이상 상황을 종료하는 시스템이다. 즉, 본 발명에 따른 이차 전지(100)는 캡 다운(160)이 안전 벤트(150)와 제 1 전극탭(114)에 직접 용접됨으로써, 안전 벤트(150)가 안정적으로 작동되게 하고, 이차 전지(100)의 안전성을 향상시킬 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명은 캡 조립체(130)의 부품 수를 감소시켜 비용을 절감할 수 있고, 내부 가스 발생 시 신속히 안전 벤트(150)가 작동하여 이상 상황을 빠르게 종료함으로써 안전성을 향상시킬 수 있다.
가스켓(170)은 케이스(120)의 상단 개구부에 설치된다. 즉, 가스켓(170)은 캡 업(140) 및 안전 벤트(150)의 외주연과, 케이스(120)의 상단 개구부 사이에 밀착되어 조립된다. 가스켓(170)은 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등과 같은 수지재질로 형성될 수 있다. 이러한 가스켓(170)은 케이스(120)와 캡 조립체(130) 사이를 전기적으로 절연시킬 수 있다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 캡 조립체의 평면도이고, 도 4b는 저면도이다. 도 5a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 캡 조립체의 평면도이고, 도 5b는 저면도이다.
도 4a를 참조하면, 벤트 용접부(153)는 안전 벤트(150)에서 캡 업(140)의 상부로 연장된 벤트 연장부(152)에 형성되며, 안전 벤트(150)를 캡 업(140)에 고정시킬 수 있다. 상기 벤트 용접부(153)는 다수개가 캡 조립체(130)의 중심으로부터 제1반지름(R1)을 가지며 서로 이격되게 형성될 수 있다. 즉, 상기 벤트 용접부(153)는 대략 호형태로 다수개가 형성될 수 있다. 다시 말해, 안전 벤트(150)와 캡 업(140) 사이의 레이저 용접은 여러 곳에서 이루어질 수 있다. 또한, 도 5a에 도시된 바와 같이, 벤트 용접부(153')는 벤트 연장부(152)를 빙 둘러싸도록 원형으로 형성될 수 있다. 즉, 안전 벤트(150)와 캡 업(140) 사이의 레이저 용접이 연속적으로 이루어져 벤트 용접부(153')가 제1반지름(R1)을 갖는 하나의 원으로 형성될 수 있다. 따라서, 안전 벤트(150)와 캡 업(140) 사이의 접촉 면적이 넓어져 내부저항을 감소시킬 수 있고, 발열을 줄일 수 있다.
도 4b를 참조하면, 용접부(162)는 캡 다운(160)의 외주연에 형성되며, 캡 다운(160)을 안전 벤트(150)에 고정시킬 수 있다. 상기 용접부(162)는 다수개가 캡 조립체(130)의 중심으로부터 제2반지름(R2)을 가지며 서로 이격되게 형성될 수 있다. 즉, 상기 용접부(162)는 대략 호형태로 다수개가 형성될 수 있다. 다시 말해, 상기 캡 다운(160)과 안전 벤트(150) 사이의 레이저 용접은 여러 곳에서 이루어질 수 있다. 또한, 도 5b에 도시된 바와 같이, 용접부(162')는 캡 다운(160)을 빙 둘러싸도록 원형으로 형성될 수 있다. 즉, 캡 다운(160)과 안전 벤트(150) 사이의 레이저 용접이 연속적으로 이루어져 용접부(162')가 제2반지름(R2)을 갖는 하나의 원으로 형성될 수 있다. 따라서, 캡 다운(160)과 안전 벤트(150) 사이의 접촉 면적이 넓어져 내부저항을 감소시킬 수 있고, 발열을 줄일 수 있다.
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
100: 이차 전지 110: 전극 조립체
120: 케이스 130: 캡 조립체
140: 캡 업 150: 안전 벤트
151: 노치 152: 벤트 연장부
153: 벤트 용접부 160: 캡 다운
161: 가스 배출홀 162: 용접부
170: 가스켓

Claims (10)

  1. 전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 및
    상기 케이스의 상부에 결합되며, 캡 업과, 상기 캡 업의 하부에 설치되고 노치가 형성된 안전 벤트와, 상기 안전 벤트의 하부에 결합된 캡 다운을 갖는 캡 조립체를 포함하고,
    상기 캡 다운은 상기 캡 다운의 하부에서 상기 안전 벤트에 용접된 용접부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 용접부는 상기 캡 조립체의 중심으로부터 동일 반지름을 가지며 서로 이격되게 다수개가 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 용접부는 상기 캡 다운의 외주연을 따라 연속적으로 형성된 원 형태인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 용접부는 상기 노치의 외측에 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 캡 다운의 중심에는 상기 케이스 내부에서 발생된 가스가 배출되는 가스 배출홀이 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 가스 배출홀의 외측에는 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결된 전극탭이 용접된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 안전 벤트는 상기 캡 업의 가장자리를 감싸며 상기 캡 업의 상부로 연장된 벤트 연장부를 포함하고,
    상기 벤트 연장부에는 상기 안전 벤트를 상기 캡 업에 용접시킨 벤트 용접부가 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 벤트 용접부는 상기 캡 조립체의 중심으로부터 동일 반지름을 가지며 서로 이격되게 다수개가 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 벤트 용접부는 상기 벤트 연장부의 외주연을 따라 연속적으로 형성된 원 형태인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 케이스 내부에서 발생된 가스에 의해 상기 노치가 파단되어도, 상기 캡 업과 상기 안전 벤트 및 상기 캡 다운은 상호간 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
KR1020190082213A 2019-07-08 2019-07-08 이차 전지 Pending KR20210006202A (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190082213A KR20210006202A (ko) 2019-07-08 2019-07-08 이차 전지
EP20837516.2A EP3998674A4 (en) 2019-07-08 2020-06-29 SECONDARY BATTERY
CN202080054468.2A CN114175380B (zh) 2019-07-08 2020-06-29 二次电池
US17/597,469 US20220255183A1 (en) 2019-07-08 2020-06-29 Secondary battery
PCT/KR2020/008482 WO2021006516A1 (ko) 2019-07-08 2020-06-29 이차 전지

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190082213A KR20210006202A (ko) 2019-07-08 2019-07-08 이차 전지

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210006202A true KR20210006202A (ko) 2021-01-18

Family

ID=74115104

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190082213A Pending KR20210006202A (ko) 2019-07-08 2019-07-08 이차 전지

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20220255183A1 (ko)
EP (1) EP3998674A4 (ko)
KR (1) KR20210006202A (ko)
CN (1) CN114175380B (ko)
WO (1) WO2021006516A1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022085957A1 (ko) * 2020-10-19 2022-04-28 삼성에스디아이(주) 이차 전지
WO2022092566A1 (ko) * 2020-10-26 2022-05-05 삼성에스디아이(주) 이차 전지
WO2022154603A1 (ko) 2021-01-15 2022-07-21 주식회사 엘지에너지솔루션 리튬 이차 전지용 양극 활물질, 그 제조방법, 이를 포함하는 양극 및 리튬 이차 전지
KR20230009049A (ko) * 2021-07-08 2023-01-17 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230058754A (ko) * 2021-10-25 2023-05-03 주식회사 엘지에너지솔루션 나선형 용접부가 형성된 원통형 전지셀 및 이를 포함하는 전지모듈
SE2251550A1 (en) * 2022-12-22 2024-06-23 Northvolt Ab An aligned ventilated terminal arrangement for a cylindrical secondary cell

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3649000B2 (ja) * 1998-09-14 2005-05-18 新神戸電機株式会社 大電流放電用二次電池
JP2002198100A (ja) * 2000-12-26 2002-07-12 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd 電 池
JP2006351512A (ja) * 2005-05-16 2006-12-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 密閉型二次電池およびその製造方法
KR100966549B1 (ko) * 2008-10-14 2010-06-29 주식회사 엘지화학 안전성이 향상된 캡 어셈블리 및 이를 포함하고 있는 원통형 이차전지
CN201408794Y (zh) * 2009-04-30 2010-02-17 比亚迪股份有限公司 一种电池防爆阀及电池
KR102246729B1 (ko) * 2014-04-17 2021-04-29 삼성에스디아이 주식회사 전류 분산 부재를 갖는 이차 전지
WO2016195457A1 (ko) * 2015-06-05 2016-12-08 주식회사 엘지화학 이차 전지용 캡 어셈블리
CN205488250U (zh) * 2015-12-30 2016-08-17 泰兴市振兴电子有限公司 一种功率型锂电池低电阻盖帽
KR102761907B1 (ko) * 2017-01-05 2025-02-05 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
KR102520538B1 (ko) * 2017-12-05 2023-04-11 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
CN207676956U (zh) * 2017-12-13 2018-07-31 深圳市比克动力电池有限公司 圆柱锂离子电池用帽盖
CN109103359A (zh) * 2018-07-20 2018-12-28 苏州橙柳电子精密有限公司 一种电池盖帽

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022085957A1 (ko) * 2020-10-19 2022-04-28 삼성에스디아이(주) 이차 전지
WO2022092566A1 (ko) * 2020-10-26 2022-05-05 삼성에스디아이(주) 이차 전지
WO2022154603A1 (ko) 2021-01-15 2022-07-21 주식회사 엘지에너지솔루션 리튬 이차 전지용 양극 활물질, 그 제조방법, 이를 포함하는 양극 및 리튬 이차 전지
KR20230009049A (ko) * 2021-07-08 2023-01-17 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지

Also Published As

Publication number Publication date
EP3998674A4 (en) 2024-01-31
US20220255183A1 (en) 2022-08-11
CN114175380B (zh) 2024-07-12
WO2021006516A1 (ko) 2021-01-14
EP3998674A1 (en) 2022-05-18
CN114175380A (zh) 2022-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US12202072B2 (en) Secondary battery
US11289782B2 (en) Secondary battery
CN114175380B (zh) 二次电池
CN112368878B (zh) 二次电池
US20140205863A1 (en) Rechargeable battery
US20230378595A1 (en) Secondary battery
KR102761907B1 (ko) 이차 전지
US20230223643A1 (en) Secondary battery
US20230223622A1 (en) Secondary battery
KR102530339B1 (ko) 이차전지
KR102502554B1 (ko) 이차 전지
US20230207934A1 (en) Secondary battery and manufacturing method of secondary battery
US20230335836A1 (en) Secondary battery
KR20220019477A (ko) 이차 전지
US20230238616A1 (en) Secondary battery
US20240178509A1 (en) Secondary battery
KR102661207B1 (ko) 이차 전지
US20240145853A1 (en) Secondary battery
US20230238503A1 (en) Secondary battery
KR20180119375A (ko) 이차 전지
KR20210020485A (ko) 이차 전지

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20190708

PG1501 Laying open of application
A201 Request for examination
PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20220620

Comment text: Request for Examination of Application

Patent event code: PA02011R01I

Patent event date: 20190708

Comment text: Patent Application

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20241120

Patent event code: PE09021S01D