JP7632800B2 - 二次電池 - Google Patents

Description

本発明は、二次電池に関するものであって、より詳細には、ガスのベンティングが可能な多孔性部材を備えた二次電池に関するものである。

本出願は、２０２２年１月１９日付の韓国特許出願第１０－２０２２－０００７９１９号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は、本明細書の一部として含まれる。

二次電池は、電池ケースの形状に応じて、電極組立体が円筒形または角型の金属缶に内蔵されている円筒形電池および角型電池と、電極組立体がアルミニウムラミネートシートのパウチ型ケースに内蔵されているパウチ型電池に分類される。その中で、円筒形電池は、相対的に容量が大きく構造的に安定であるという長所を有する。

また、電池ケースに内蔵される上記電極組立体は、正極／分離膜／負極の積層構造からなる充放電が可能な発電素子であって、活物質が塗布された長いシート状の正極と負極との間に分離膜を介在して巻取したジェリーロールタイプと、所定のサイズの多数の正極と負極を分離膜が介在された状態で順次的に積層したスタックタイプに分類される。その中で、ジェリーロールタイプの電極組立体は、製造が容易で重量当たりのエネルギー密度が高いという長所を有する。

円筒形二次電池は、ジェリーロールタイプの電極組立体を円筒形ケースに収納し、円筒形ケース内に電解液を注入した後に、ケースの開放上端に電極端子が形成されたキャップを結合して製作する。

一方、二次電池を活性化させる過程で多量のガスが生成され得るが、上記発生された多量のガスにより二次電池の性能が悪化し、安全性に問題が生じることがあり得る。

一般的に、パウチ型二次電池および角型二次電池などは、上記のようなガスを、製造段階中に活性化ガス排出工程を追加して予めガスを除去する。しかしながら、それに対して円筒形二次電池は、電解液を注液した後に密閉を維持しなければならないという構造的な特徴のため、活性化ガス排出工程を使用し得ないという問題がある。

活性化ガス排出工程を通じて製造段階で活性化ガスを別途に排出し得なかった円筒形二次電池は、実使用中に内圧が増加しやすく、これは電池の爆発という大きな事故の原因ともなり得る。

したがって、上記円筒形電池の内圧増加の問題を解決し得る新しい構造の円筒形二次電池に対する開発の必要性が求められている。

韓国公開特許第１０－２０１２－００５２５８６号公報

したがって、本発明は上記のような問題点を解決するために創案されたものであって、二次電池を活性化させるかまたは使用する過程で、電極組立体が収納された電池缶の内部で発生する活性化ガスなどを容易に除去し得る二次電池を提供することを目的とする。

本発明の他の目的および長所は、下記の説明によって理解されることができ、本発明の実施形態によってより明確に分かることになるであろう。また、本発明の目的および長所は、特許請求の範囲に示される手段およびその組み合わせによって実現され得ることを容易に分かるであろう。

本発明によると、電極組立体、上記電極組立体が収容される電池缶、正極端子を形成する上部キャッププレートを含み、上記電池缶の上部に配置されるキャップ組立体、および上記キャップ組立体の縁を包み、上記電池缶と上記キャップ組立体との間に介在されるガスケット、を含み、上記キャップ組立体とガスケットとの間に配置され、上記電池缶内で発生するガスを外部へ排出する多孔性部材をさらに含むことを特徴とする二次電池を提供する。

また、上記キャップ組立体は、上記上部キャッププレートの下部に結合され、下方に突出された形状を有する安全ベントをさらに含み、上記安全ベントは、電池缶内部の圧力が設定された圧力以上に上昇するときに、上方に突出されて破裂し得る。

また、上記キャップ組立体は、上部の少なくとも一部分が上部キャッププレートと電気的に連結され、下部が電極組立体と電気的に連結される電流遮断素子をさらに含み、上記電流遮断素子は、電池缶内部の圧力が設定された圧力以上に上昇するときに、上記上部キャッププレートおよび電極組立体のうち少なくともいずれか１つとの電気的連結を遮断し得る。

具体的に、上記多孔性部材は、上記キャップ組立体と対面するガスケットの内周面、および上記ガスケットと対面する上記キャップ組立体の外周面のうち少なくともいずれか１つに結合され得る。

より具体的に、上記電池缶と対面するガスケットの外周面上に上記多孔性部材が追加的に介在され得る。

一実施形態によると、上記多孔性部材は、上記ガスケットまたはキャップ組立体の縁を包む多孔性フィルムであり得る。

他の実施形態によると、上記多孔性部材は、上記ガスケットまたはキャップ組立体の縁にコーティングされる多孔性コーティング層であり得る。

別の実施形態によると、上記多孔性部材は、上記ガスケットおよびキャップ組立体の周りに沿って延長形成される多孔性リングであり得る。

具体的に、上記多孔性部材（多孔性フィルム、多孔性コーティング層および多孔性リング）の厚さは、それぞれ０．１ｍｍ～１．０ｍｍであり得る。

また、上記多孔性部材は、気孔のサイズが０．０５μｍ～５．０μｍであり、１ｋＰａでの通気度が、０．０５ｃｍ^３／ｃｍ^２＊ｓ～１０ｃｍ^３／ｃｍ^２＊ｓであり得る。

一方、上記ガスケットは、上記キャップ組立体の側部に対向する側面支持部、および上記側面支持部の上下側端部から延長されて上記キャップ組立体に向かって折曲され、キャップ組立体の上部面および下部面と接触する水平折曲部、を含み、上記多孔性リングは、上記ガスケットの水平折曲部とキャップ組立体の上部面との間、および水平折曲部とキャップ組立体の下部面との間にそれぞれ少なくとも１つ以上配置され得る。

一方、上記ガスケットの内周面とそれに対向する上記キャップ組立体の外周面との間に、上記多孔性リングと連通されるガス排出通路が形成され得る。

具体的に、上記ガスケットの内周面に沿って全体的にまたは一部にわたって上記ガスケットの内周面上にベンティング溝が延長形成され、上記ベンティング溝と上記キャップ組立体の外周面との間に上記ガス排出通路が形成され得る。

より具体的に、上記一部にわたって延長形成されるベンティング溝は、上記ガスケットの内周面に沿って一定の間隔で離隔して形成され得る。

また、上記キャップ組立体の外周面に沿って一定の間隔で離隔して凹部が形成され、上記凹部と上記ガスケットの内周面との間に上記ガス排出通路が形成され得る。

本発明によると、二次電池内で発生したガスによって二次電池内部の圧力が上昇し、電池缶の外形が変形される現象を防止することができる。

また、本発明によると、二次電池内部の圧力の増加による二次電池の爆発などの事故を効果的に防止することができる。

本発明の二次電池の分解斜視図および部分断面図である。 本発明の二次電池に含まれる電池缶およびその変形例を示したものである。 本発明の第１実施形態に係る二次電池に含まれたキャップ組立体とそれに結合されるガスケットの斜視図および部分断面図である。 本発明の第２実施形態に係る二次電池に含まれたキャップ組立体とそれに結合されるガスケットの斜視図および部分断面図である。 本発明の第３実施形態に係る二次電池に含まれたキャップ組立体とそれに結合されるガスケットの斜視図および部分断面図である。 本発明の第４実施形態に係る二次電池に含まれた多孔性リングの斜視図および部分断面図である。 本発明の第４実施形態に係る二次電池に含まれたキャップ組立体とそれに結合されるガスケットの斜視図および部分断面図である。 本発明の第５実施形態に係る二次電池に含まれるガスケットの斜視図および断面図である。 本発明の第５実施形態に係る二次電池の断面図および部分拡大図である。 本発明の第６実施形態に係る二次電池に含まれるガスケットの斜視図および断面図である。 本発明の第６実施形態に係る二次電池の断面図および部分拡大図である。 本発明の第７実施形態に係る二次電池のキャップ組立体の分解斜視図である。 本発明の第７実施形態に係る二次電池の断面図および部分拡大図である。

以下、添付の図面と様々な実施形態によって本発明の細部構成を詳細に説明する。以下に説明される実施形態は、本発明の理解を助けるために例示的に示したものであり、また、添付された図面は、発明の理解を助けるために実際の縮尺で図示されたものではなく、一部の構成要素の寸法が誇張されて図示され得る。

本発明は、多様な変更を加えることができ、様々な形態を有することができるので、特定の実施形態を図面に例示し、本文に詳細に説明する。しかしながら、これは本発明を特定の開示形態に対して限定しようとするものではなく、本発明の思想および技術範囲に含まれるすべての変更、均等物または代替物を含むものとして理解されるべきである。

図１は、本発明の二次電池の分解斜視図および部分断面図である。

図１を参照すると、本発明に係る二次電池は、電極組立体２００、電池缶３００、キャップ組立体１００、およびガスケット１２０を含む。

上記電極組立体２００は、正極板および負極板がセパレーターを間に置いて配置されて電池缶３００に収納される。このとき、電極組立体２００はジェリーロールの形態で巻取されて配置されるので、ジェリーロールとも呼ばれる。電極組立体２００の電極板は、集電体に活物質スラリーが塗布された構造として形成されるが、上記スラリーは通常的に活物質、伝導性物質、バインダーおよび可塑剤などが溶媒に添加された状態で攪拌されて形成され得る。電極板が巻かれる方向に、集電体の始端と終端にはスラリーが塗布されない無地部が存在することが好ましく、このような無地部には、それぞれの電極板に対応される電極リード２１０が付着され得る。一般的に、正極リードは、電極組立体２００の上端に付着されて上部キャッププレート１１０に電気的に連結され、負極リードは、電極組立体２００の下端に付着されて電池缶３００の底に電気的に連結される。

一方、電極組立体２００の上端には絶縁板４００が配置され得、上記絶縁板４００は電極組立体２００と上部キャッププレート１１０との間を絶縁する役割を果たす。

上記電池缶３００は、アルミニウム、ステンレススチールまたはこれらの合金のような軽量の伝導性金属材質で構成され、上端が開放された開放部とそれに対向され密閉された底部とを有する円筒形構造を有し得る。このような電池缶３００の内部空間には、上記電極組立体２００と共に電解液が収納される。

上記電池缶３００の上部には、キャップ組立体１００を装着するためのビーディング部３１０が形成され得る。上記ビーディング部３１０は、キャップ組立体１００と電極組立体２００との間で内部に湾入された形態であり、より具体的に、上記ビーディング部３１０の湾入された内側面の上部には、キャップ組立体１００の下端部が安着されて固定され、上記ビーディング部３１０の湾入された内側面の下部には、電極組立体２００の上端部が位置し得る。

図２は、本発明の二次電池に含まれる電池缶３００およびその変形例を示したものである。

上記図２の（ａ）を見ると、電池缶３００の上部に内側に湾入されたビーディング部３１０が電池缶３００の周りに沿って延長形成されている。ただし、本発明の電池缶３００は、これによって限定されず、図２の（ｂ）のように本発明の電池缶３００には、ビーディング部３１０が形成されなくてもよい。この場合、電池缶３００の内側面には、キャップ組立体１００が安着し得るように一定の長さに突き出た突出部（図示せず）が形成され得る。

本発明では、理解の便宜のために、上記ビーディング部３１０が形成された電池缶３００をベースとして説明する。

キャップ組立体１００が電池缶３００の内部に挿入されて安着された後に、上記電池缶３００の上端部が上記キャップ組立体１００に向かって折曲されてクリンピング部３２０を形成する。

上記クリンピング部３２０は、上記キャップ組立体１００が外部に抜け出ないように、上記キャップ組立体１００の上部面を押して固定する役割を果たすと同時に、二次電池を外部から完全に密封する役割を果たす。具体的に、上記クリンピング部３２０は、上記電池缶３００の最上端部が上部キャッププレート１１０の縁部を包むガスケット１２０の上面を覆って押すことによって形成される。

本発明のキャップ組立体１００は、電池缶３００の内部に挿入され、上記電池缶３００の上部に配置される。

上記キャップ組立体１００は、上部に配置されて正極端子を形成する上部キャッププレート１１０を含む。より具体的に、上記上部キャッププレート１１０は、キャップ組立体１００の最上部において上部方向に突出された形態で配置され、正極端子を形成する。したがって、上記上部キャッププレート１１０は、二次電池が外部と電気的に接続されるようにする。

上記上部キャッププレート１１０は、強度と伝導性を考慮してステンレススチールやアルミニウムなどの金属材質で形成され得る。

上記上部キャッププレート１１０は、図示されたように、中央部が突出された形状を有し、上記突出部位の側面は、上記突出部位の縁に沿って傾斜面が形成される。

上記上部キャッププレート１１０の縁部は、電池缶３００の底と水平を維持するようにデザインされ得るが、これに限定されない。

上記上部キャッププレート１１０の直径は、電池缶３００に挿入され得るように、好ましくは上記電池缶３００の内側の直径と同じであってもよく、少し小さくてもよい。

上記上部キャッププレート１１０には、ガスが排出され得るガス穴１１１が形成され得る。上記ガス穴１１１は、例えば、上部キャッププレート１１０の突出された部位の側面、すなわち、傾斜面に形成され得る。具体的に、キャップ組立体１００の内部には、上記ガス穴１１１と連通された内部空間を電極組立体２００と遮断する安全ベント１４０がさらに備えられ得る。

上記安全ベント１４０は、上記上部キャッププレート１１０の下部に結合され、下方に突出された形状を有する。

上記安全ベント１４０は、二次電池内部の圧力が設定された圧力以上に上昇するときに、上方に突出されて破裂することによってガスを外部へ排出する役割を果たす。

二次電池の内部で発生したガスは、通常の状態で、上記安全ベント１４０によって上記ガス穴１１１から排出されることができない。ただし、電極組立体２００に異常現象が発生し、過量のガスが生成されてガス圧が一定の数値を超える場合に、安全ベント１４０は破裂して内部に満ちたガスを外部へ排出し、二次電池の爆発を防止し得る。

上記安全ベント１４０は、上述のように二次電池内部のガス圧が一定レベルに増加する場合に破裂されるように構成されるが、例えば、１２ｋｇｆ／ｃｍ^２～２５ｋｇｆ／ｃｍ^２のときに破裂され得る。

本発明のキャップ組立体１００は、電流遮断素子１５０をさらに含み得る。

上記電流遮断素子１５０は、上部の少なくとも一部分が安全ベント１４０の下端に連結されるキャップ組立体１００の構成要素である。より具体的に、上記電流遮断素子１５０は、上記安全ベント１４０と電極組立体２００との間に配置される。

上記電流遮断素子１５０は、電池缶３００内部の圧力が設定された圧力以上に上昇するときに、上記上部キャッププレート１１０および電極組立体２００のうち少なくともいずれか１つとの電気的連結を遮断し得る。具体的に、正常的な状態では、安全ベント１４０の下部突出部分が電流遮断素子１５０と接触されるが、ガスの発生により内圧（ガス圧）が増加して安全ベント１４０の形状が逆転されると、電流遮断素子１５０と安全ベント１４０との間の電気的接続が遮断され得る。また、上記電流遮断素子１５０の下部は、電極リード２１０によって上記電極組立体２００と連結され得る。したがって、正常的な状態で、電流遮断素子１５０は、電極組立体２００と安全ベント１４０との間に通電が行われるようにする。上記電流遮断素子１５０は、二次電池内部の圧力増加によって安全ベント１４０と共に外形が変形されるかまたは破損され得、これにより、電極組立体２００との電気的接続が遮断され得る。

本発明のキャップ組立体１００は、上記上部キャッププレート１１０の下部に備えられる安全素子（図示せず）をさらに含み得る。好ましくは、上記安全要素は、上部キャッププレート１１０と安全ベント１４０との間に介在され、上記上部キャッププレート１１０と上記安全ベント１４０とを電気的に連結する。上記安全素子は、電池の過熱によって電池内部の電流の流れを遮断するためのものであって、例えば、ＰＴＣ素子（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｅｌｅｍｅｎｔ）で形成され得る。

上記ガスケット１２０は、図１の（ａ）に図示されたように、上記キャップ組立体１００の縁を包み、上記電池缶３００とキャップ組立体１００との間に介在される。

上記ガスケット１２０は、電気絶縁性、耐衝撃性、弾力性および耐久性を有する素材、例えば、ポリオレフィンまたはポリプロピレンで製造され得る。

上記ガスケット１２０は、上記キャップ組立体１００が電池缶３００と電気的に連結されないように絶縁する。また、上記ガスケット１２０は、電池缶３００の内部に収納された電解液がキャップ組立体１００と電池缶３００との間の微細な隙間を通って漏れることを防止する。

上記ガスケット１２０は、大雑把に側面支持部１２０ａおよび水平折曲部１２０ｂの部位に区分され得る。具体的に、上記ガスケット１２０は、キャップ組立体１００の側部に対向する側面支持部１２０ａ、および上記側面支持部１２０ａの上下側端部から延長されて上記キャップ組立体１００に向かって折曲され、キャップ組立体１００の上部面および下部面と接触する水平折曲部１２０ｂを含む。ガスケット１２０の側面支持部１２０ａは、キャップ組立体１００の側面を支持して包み、上記側面支持部１２０ａの上下側端部から延長された水平折曲部１２０ｂは、それぞれキャップ組立体１００の縁の上部面および下部面を押して、上記キャップ組立体１００に完全に密着される。

上記多孔性部材１３０は、上記ガスケット１２０と上部キャッププレート１１０との間に配置され、上記電池缶３００内で発生するガスを外部へ排出する。

上記多孔性部材１３０は、二次電池の内部で発生したガスを選択的に外部へ排出し得るように多孔性材料を含む。

上記多孔性部材１３０の素材は気孔を含み、上記気孔を通る液体の流れは妨害しながら気体のみを選択的に通過させることができる素材により作られる。例えば、上記多孔性部材１３０は、多孔性ポリテトラフルオロエチレン（Ｐｏｌｙ Ｔｅｔｒａ Ｆｌｕｏｒｏ Ｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＰＴＦＥ）材料で作ることができる。ただし、上記多孔性部材１３０は、ガスのような気体のみを通過させ、二次電池内部の電解液を外部に通過させないように、気孔のサイズが十分に小さく設計されることが好ましい。例えば、上記気孔は、サイズが０．０５～５．０μｍであり、１ｋＰａでの通気度は、０．０５～１０ｃｍ^３／ｃｍ^２＊ｓである。

上記多孔性部材１３０は、フィルム状および円形のリング状などに独立的に製作され得る。または、他の部材の表面にコーティングされて製作されることもできる。より具体的に、本発明の多孔性部材１３０は、多孔性フィルム、多孔性コーティング層、および多孔性リング１３０ａのうち少なくともいずれか１つの形態であり得る。このとき、上記多孔性フィルム、多孔性コーティング層、および多孔性リング１３０ａの厚さは、それぞれ０．１ｍｍ～１．０ｍｍであることが好ましく、より好ましくは０．３ｍｍ～０．８ｍｍである。上記多様な形態を有する多孔性部材１３０の厚さが０．１ｍｍ未満になると、多量のガスが円滑に移動することができなくなり、１．０ｍｍを超えると、二次電池の内部で液体状態を有する電解液の密閉力が低下され得、また、二次電池の構造的安定性が低下され得る。

本発明の二次電池は、上記多孔性部材１３０、ガスケット１２０およびキャップ組立体１００の形状、構造および付着位置に応じて多様な実施形態を有し得る。

図３は、第１実施形態に係る二次電池関連の構成に関するものであり、図４は、第２実施形態に係る二次電池関連の構成に関するものであり、図５は、第３実施形態に係る二次電池関連の構成に関するものであり、図６～図７は、第４実施形態に係る二次電池関連の構成に関するものであり、図８～図９は、第５実施形態に係る二次電池関連の構成に関するものであり、図１０～図１１は、第６実施形態に係る二次電池関連の構成に関するものであり、図１２～図１３は、第７実施形態に係る二次電池関連の構成に関するものである。

（第１実施形態）
第１実施形態に係る二次電池に含まれた多孔性部材１３０は、キャップ組立体１００とガスケット１２０との間に介在されるように、上記キャップ組立体１００の表面およびガスケット１２０の表面に付着可能なフィルム状の多孔性フィルムであり得る。

上記多孔性部材１３０は、ガスケット１２０とキャップ組立体１００との間に介在される。より具体的に、上記多孔性部材１３０は、キャップ組立体１００と対面するガスケット１２０の内周面、および上記ガスケット１２０と対面するキャップ組立体１００の外周面のうち少なくともいずれか１つに結合され得る。

上記多孔性部材１３０は、上記ガスケット１２０の内周面に付着および結合され、上記ガスケット１２０の円周方向に沿って延長形成され得る。この場合、上記ガスケット１２０は、内周面に多孔性部材１３０を付着した状態でキャップ組立体１００の縁と結合される。

図３は、本発明の第１実施形態に係る二次電池に含まれたキャップ組立体１００とそれに結合されるガスケット１２０の斜視図および部分断面図である。

図示のように、上記多孔性部材１３０は、キャップ組立体１００とガスケット１２０との間に介在されている。このとき、上記キャップ組立体１００とガスケット１２０は、多孔性部材１３０によって所定の間隔で離隔して位置する。

上記多孔性部材１３０は、上記ガスケット１２０の側面支持部１２０ａおよび水平折曲部１２０ｂの内周面全体に当接して配置される。このとき、上記多孔性部材１３０は、図示されたように、ガスケット１２０の水平折曲部１２０ｂの端部から所定の長さで突出されて形成され得る。

上記多孔性部材１３０は、上記キャップ組立体１００とガスケット１２０との間にガスを移動させる経路となる。すなわち、電池缶３００で頻繁に発生するガスは、キャップ組立体１００とガスケット１２０との間に介在された多孔性部材１３０を介して移動し、キャップ組立体１００の上部キャッププレート１１０とガスケット１２０との間から抜け出て外部へ排出される。

（第２実施形態）
第２実施形態に係る二次電池に含まれた多孔性部材１３０は、ガスケット１２０の外周面上に追加的に形成される。この場合、上記多孔性部材１３０は、第１実施形態と同様に、キャップ組立体１００とガスケット１２０との間、および電池缶３００とガスケット１２０との間に介在されるように、上記キャップ組立体１００の表面およびガスケット１２０の表面に付着可能なフィルム状の多孔性フィルムであり得る。

具体的に、上記多孔性部材１３０は、電池缶３００と対面するガスケット１２０の外周面上に形成され、上記ガスケット１２０の円周方向に沿って延長形成される。

図４は、本発明の第２実施形態に係る二次電池に含まれたキャップ組立体１００とそれに結合されるガスケット１２０の斜視図および部分断面図である。

図示のように、ガスケット１２０の内周面および外周面にそれぞれ多孔性部材１３０が付着されて形成される。この場合、二次電池の内部で発生したガスは２つの経路を介して移動可能であるため、ガスの排出効率がより高くなり得る。すなわち、電池缶３００で頻繁に発生するガスは、キャップ組立体１００とガスケット１２０との間に介在された多孔性部材１３０と、電池缶３００とガスケット１２０との間に介在された多孔性部材１３０を介して移動し、キャップ組立体１００とガスケット１２０との間と、電池缶３００とガスケット１２０との間からそれぞれ抜け出て外部へ排出される。

（第３実施形態）
第３実施形態に係る二次電池に含まれた多孔性部材１３０は、ガスケット１２０またはキャップ組立体１００の縁にコーティングされる。例えば、上記多孔性部材１３０は、別途の過程でフィルムとして製作され、キャップ組立体１００およびガスケット１２０などに付着されるのではなく、ガスケット１２０の全体の表面にコーティングされて備えられ得る。

図５は、本発明の第３実施形態に係る二次電池に含まれたキャップ組立体１００とそれに結合されるガスケット１２０の斜視図および部分断面図である。

図示のように、上記多孔性部材１３０は、ガスケット１２０の全体の表面を覆っている。この場合、多孔性部材１３０を別途に製作し、キャップ組立体１００およびガスケット１２０などに付着する工程を省略し得るので、製造の効率性が高くなり得る。また、二次電池の内部で発生したガスは、上記第２の実施形態のように２つの経路を介して移動可能であり、上記第２の実施形態よりさらに広い部位に多孔性部材１３０が形成されるため、ガスの排出効率がより良くなり得る。

（第４実施形態）
本発明の多孔性部材１３０は、ガスケット１２０およびキャップ組立体１００の周りに沿って延長形成されるリング状の多孔性リング１３０ａとなり得る。

図６は、本発明の多孔性リング１３０ａの斜視図および部分断面図である。

上記多孔性リング１３０ａは、図示されたように、断面の形状が円形であり得るが、三角形および四角形などの多角形であってもよい。

上記のようなリング状の多孔性部材１３０は、第１の実施形態および第２の実施形態のように、キャップ組立体１００またはガスケット１２０の形状および構造を念頭に置いて製作する必要がなく、第３の実施形態のように多孔性部材１３０をガスケット１２０の表面にコーティングする工程も省略し得る。そのため、二次電池の製造効率がより良くなり得る。また、多様な直径を有する多孔性リング１３０ａを複数個でキャップ組立体１００上に設置し得るので、ガス排出性能を調節することが容易であるという長所がある。

上記多孔性リング１３０ａは、上記ガスケット１２０の水平折曲部１２０ｂとキャップ組立体１００の上部面との間と、水平折曲部１２０ｂとキャップ組立体１００の下部面との間に、それぞれ少なくとも１つ以上配置され得る。例えば、上記多孔性リング１３０ａは、上記キャップ組立体１００の上部面および下部面上にそれぞれ２つ以上配置され得る。

図７は、本発明の第４実施形態に係る二次電池に含まれたキャップ組立体１００とそれに結合されるガスケット１２０の斜視図および部分断面図である。

上記多孔性リング１３０ａは、図示されたように、キャップ組立体１００の上部および下部において、上記キャップ組立体１００とガスケット１２０との間に介在されて備えられ得る。図示しないが、上記多孔性リング１３０ａは、キャップ組立体１００の側面とガスケット１２０の側面支持部１２０ａとの間に介在されて位置し得る。

上記ガスケット１２０の内周面とそれに対向する上記キャップ組立体１００の外周面との間に、上記多孔性リング１３０ａと連通されるガス排出通路が形成される。具体的に、上記ガスケット１２０およびキャップ組立体１００は、上記多孔性リング１３０ａがその間に介在されることによって所定の間隔で離隔された状態を維持し、上記のような間隔は、ガスが移動可能なガス排出通路を形成する。上記ガス排出通路は、上記多孔性リング１３０ａによって選択的にガスを移動させるため、上記ガス排出通路を介して二次電池内部の電解液などが外部へ排出されることはない。

一方、上記多孔性リング１３０ａが、キャップ組立体１００の側面とガスケット１２０の側面支持部１２０ａとの間に介在されない場合に、上記キャップ組立体１００の側面とガスケット１２０の側面支持部１２０ａが密着されて上記のガス排出通路が塞がれるという問題が生じ得る。したがって、この場合、上記キャップ組立体１００は、ガスケット１２０から側方に所定の間隔で離隔するように設計され得る。例えば、上記キャップ組立体１００の直径は、ガスケット１２０の内周面の直径より小さいことがあり得る。

（第５実施形態）
本発明の二次電池が多孔性リング１３０ａを含む場合に、ガスケット１２０は、内周面に沿って上記内周面上にベンティング溝ａが延長形成され得、または一部にわたってベンティング溝ａが延長形成され得る。

図８は、本発明の第５実施形態に係る二次電池に含まれるガスケット１２０の斜視図および断面図である。

図示のように、上記ベンティング溝ａは、上記ガスケット１２０の内周面において、上記ガスケット１２０の円周方向に沿って延長されて形成される。

上記ベンティング溝ａは、キャップ組立体１００の側面とガスケット１２０の側面支持部１２０ａとの間の間隔をより広くすることにより、ガスの移動をより円滑にするための目的で形成される。

上記ベンティング溝ａは、好ましくは、上記ガスケット１２０の側面支持部１２０ａ上に形成される。

図９は、本発明の第５実施形態に係る二次電池の断面図および部分拡大図である。

キャップ組立体１００の側面とガスケット１２０の側面支持部１２０ａがある程度密着されても、図示されたように、ベンティング溝ａによってある程度ガスの移動間隔が生じる。すなわち、上記ベンティング溝１０ａと上記キャップ組立体１００の外周面との間にガス排出通路が形成される。

ただし、ガスの移動を可能にするために、上記ベンティング溝ａのサイズは、キャップ組立体１００の厚さより大きいことが好ましい。

（第６実施形態）
本発明の二次電池が多孔性リング１３０ａを含む場合に、ガスケット１２０は内周面に沿って一定の間隔で離隔してベンティング溝ａが形成され得る。

図１０は、本発明の第６実施形態に係る二次電池に含まれるガスケット１２０の斜視図および断面図である。

図示のように、ベンティング溝ａは、ガスケット１２０の内周面に沿って一定の間隔を置いて離隔して形成される。この場合、上記ガスケット１２０の内周面のうちベンティング溝ａとベンティング溝ａとの間の空間は、内側に挿入されるキャップ組立体１００の側面に密着して支持することになり、上記ベンティング溝ａが形成された空間は、上記キャップ組立体１００の側面から所定の間隔で離隔してガス排出通路を形成し得る。

図１１は、本発明の第６実施形態に係る二次電池の断面図および部分拡大図である。

図示のように、第６実施形態に係る二次電池は、上記第５の実施形態と類似して、上記ベンティング溝ａを介してガスを移動させる。第６実施形態に係る二次電池に含まれたガスケット１２０のベンティング溝ａの空間は、上記第５の実施形態の二次電池のガスケット１２０に含まれたベンティング溝ａに比べて比較的少ないため、ガスの排出効率は多少低下し得るが、ガスケット１２０によるキャップ組立体１００の側面固定効果により優れる。

ただし、第５の実施形態と同様にガスの移動が可能となるように、上記ベンティング溝ａのサイズは、キャップ組立体１００の厚さより大きいことが好ましい。

（第７実施形態）
本発明の二次電池が多孔性リング１３０ａを含む場合に、キャップ組立体１００は、外周面に沿って一定の間隔で離隔して形成された凹部ｂを含み得る。このような特徴は、上記キャップ組立体１００に多数の構成が含まれる場合にも同じである。例えば、上記キャップ組立体１００が上部キャッププレート１１０および安全ベント１４０などを含む場合に、上記凹部ｂは、上記上部キャッププレート１１０および安全ベント１４０のいずれにも形成される。この場合、上記上部キャッププレート１１０および安全ベント１４０は、上記上部キャッププレート１１０に形成された凹部ｂと上記安全ベント１４０に形成された凹部ｂの位置は互いに一致する。

図１２は、本発明の第７実施形態に係る二次電池のキャップ組立体１００の分解斜視図である。

図示のように、上部キャッププレート１１０および上記上部キャッププレート１１０の下部で接合される安全ベント１４０の縁に、それぞれ一定の間隔で離隔された凹部ｂが形成されている。

上記安全ベント１４０は、その凹部ｂが上記上部キャッププレート１１０の凹部ｂの位置と一致するように位置を調節して、上記上部キャッププレート１１０の下部に結合される。

図１３は、本発明の第７実施形態に係る二次電池の断面図および部分拡大図である。

図示のように、キャップ組立体１００の側面のうち凹部ｂと凹部ｂとの間の空間は、ガスケット１２０の側面支持部１２０ａに密着され、上記凹部ｂが形成された空間は、ガスが移動するガス排出通路となる。

第７実施形態に係る二次電池に含まれたキャップ組立体１００は、上記凹部ｂが上記ガスケット１２０の内周面間にガス排出通路を含み、上記第６の実施形態と類似して、キャップ組立体１００またはガスケット１２０の円周方向に沿って所定の間隔で離隔して形成されたガス排出通路を介してガスを外部へ排出する。

第７実施形態の場合、ガスケット１２０の内周面にベンティング溝ａを形成してガス排出通路を形成した第５の実施形態および第６の実施形態とは異なり、凹部ｂのサイズや形状などに制限を置く必要がないという点で二次電池の製造利便性が高いという長所を有する。

以上、図面と実施形態などにより本発明をより詳細に説明した。しかしながら、本明細書に記載された図面または実施形態などに記載された構成は、本発明の一実施形態に過ぎず、本発明の技術的思想をすべて代弁するものではないので、本出願時点においてこれらを代替し得る多様な均等物と変形例があり得ることを理解すべきである。

１００：キャップ組立体
１１０：上部キャッププレート
１１１：ガス穴
１２０：ガスケット
１２０ａ：側面支持部
１２０ｂ：水平折曲部
１３０：多孔性部材
１３０ａ：多孔性リング
１４０：安全ベント
１５０：電流遮断素子
２００：電極組立体
２１０：電極リード
３００：電池缶
３１０：ビーディング部
３２０：クリンピング部
４００：絶縁板
ａ：ベンティング溝
ｂ：凹部
Ｇ：ガス移動経路

Claims (14)

1. 電極組立体、
   前記電極組立体が収容される電池缶、
   正極端子を形成する上部キャッププレートを含み、前記電池缶の上部に配置されるキャップ組立体、および
   前記キャップ組立体の縁を包み、前記電池缶と前記キャップ組立体との間に介在されるガスケット、を含み、
   前記キャップ組立体と前記ガスケットとの間に配置され、前記電池缶内で発生するガスを外部へ排出する多孔性部材をさらに含む、二次電池。
2. 前記キャップ組立体は、前記上部キャッププレートの下部に結合され、下方に突出された形状を有する安全ベントをさらに含み、
   前記安全ベントは、前記電池缶の内部の圧力が設定された圧力以上に上昇するときに、上方に変位されて破裂する、請求項１に記載の二次電池。
3. 前記キャップ組立体は、上部の少なくとも一部分が前記上部キャッププレートと電気的に連結され、下部は前記電極組立体と電気的に連結される電流遮断素子をさらに含み、
   前記電流遮断素子は、前記電池缶の内部の圧力が設定された圧力以上に上昇するときに、前記上部キャッププレートおよび前記電極組立体のうち少なくともいずれか１つとの電気的連結を遮断する、請求項１に記載の二次電池。
4. 前記多孔性部材は、前記キャップ組立体と対面する前記ガスケットの内周面、および前記ガスケットと対面する前記キャップ組立体の外周面のうち少なくともいずれか１つに結合される、請求項１に記載の二次電池。
5. 前記電池缶と対面する前記ガスケットの外周面上に前記多孔性部材が追加的に介在される、請求項４に記載の二次電池。
6. 前記多孔性部材は、前記ガスケットまたは前記キャップ組立体の縁を包む多孔性フィルムである、請求項１に記載の二次電池。
7. 前記多孔性部材は、前記ガスケットまたは前記キャップ組立体の縁にコーティングされる多孔性コーティング層である、請求項１に記載の二次電池。
8. 前記多孔性部材は、前記ガスケットおよび前記キャップ組立体の周りに沿って延長形成される多孔性リングである、請求項１に記載の二次電池。
9. 前記多孔性部材の厚さは、それぞれ０．１ｍｍ～１．０ｍｍである、請求項６～請求項８のいずれか一項に記載の二次電池。
10. 前記ガスケットは、前記キャップ組立体の側部に対向する側面支持部、および前記側面支持部の上下側端部から延長されて前記キャップ組立体に向かって折曲され、前記キャップ組立体の上部面および下部面と接触する水平折曲部、を含み、
    前記多孔性リングは、前記ガスケットの前記水平折曲部と前記キャップ組立体の上部面との間、および前記水平折曲部と前記キャップ組立体の下部面との間にそれぞれ少なくとも１つ以上配置される、請求項８に記載の二次電池。
11. 前記ガスケットの内周面とそれに対向する前記キャップ組立体の外周面との間に、前記多孔性リングと連通されるガス排出通路が形成される、請求項８に記載の二次電池。
12. 前記ガスケットの内周面に沿って全体的にまたは一部にわたって前記ガスケットの内周面上にベンティング溝が延長形成され、
    前記ベンティング溝と前記キャップ組立体の外周面との間に前記ガス排出通路が形成される、請求項１１に記載の二次電池。
13. 前記一部にわたって延長形成されるベンティング溝は、前記ガスケットの内周面に沿って一定の間隔で離隔して形成される、請求項１２に記載の二次電池。
14. 前記キャップ組立体の外周面に沿って一定の間隔で離隔して凹部が形成され、
    前記凹部と前記ガスケットの内周面との間に前記ガス排出通路が形成される、請求項１１に記載の二次電池。

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