KR101511302B1 - 이차 전지 - Google Patents

이차 전지 Download PDF

Info

Publication number
KR101511302B1
KR101511302B1 KR20100108815A KR20100108815A KR101511302B1 KR 101511302 B1 KR101511302 B1 KR 101511302B1 KR 20100108815 A KR20100108815 A KR 20100108815A KR 20100108815 A KR20100108815 A KR 20100108815A KR 101511302 B1 KR101511302 B1 KR 101511302B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
cap assembly
electrolyte
assembly
cap
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.)
Active
Application number
KR20100108815A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120047114A (ko
Inventor
김성종
구자훈
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
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR20100108815A priority Critical patent/KR101511302B1/ko
Publication of KR20120047114A publication Critical patent/KR20120047114A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101511302B1 publication Critical patent/KR101511302B1/ko
Assigned to 주식회사 엘지에너지솔루션 reassignment 주식회사 엘지에너지솔루션 권리의 전부이전등록 Assignors: 주식회사 엘지화학
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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
    • H01M50/60—Arrangements or processes for filling or topping-up with liquids; Arrangements or processes for draining liquids from casings
    • H01M50/668—Means for preventing spilling of liquid or electrolyte, e.g. when the battery is tilted or turned over
    • 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
    • H01M50/166—Lids or covers characterised by the methods of assembling casings with lids
    • 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
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/10—Temperature sensitive devices
    • H01M2200/106—PTC
    • 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)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명은, 전지 캔에 수납된 전해질의 누출을 효과적으로 방지하면서도 제조 공정을 간소화시켜 제조 시간 및 비용이 절감될 수 있는 이차 전지를 개시한다. 본 발명에 따른 이차 전지는, 양극판 및 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치되어 권취된 전극 조립체; 상기 양극판과 상기 음극판 사이에 배치된 겔 타입 전해질; 비딩부를 구비하지 않고, 상기 전극 조립체 및 상기 전해질을 수납하는 전지 캔; 및 상기 전지 캔의 개방단에 결합되는 캡 조립체를 포함한다.

Description

이차 전지{Secondary battery}
본 발명은 이차 전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제조 공정이 용이하면서도 그에 수납된 전해질의 누출이 방지될 수 있는 이차 전지에 관한 것이다.
일반적으로, 이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와 달리, 충방전이 가능한 전지를 의미하며, 휴대폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 전자기기 또는 전기 자동차 등에 널리 사용되고 있다. 특히, 리튬 이차 전지는 작동 전압이 3.6V 가량으로서, 전자 장비의 전원으로 많이 사용되는 니켈-카드뮴 전지 또는 니켈-수소 전지보다 약 3배의 용량을 가지며, 단위 중량당 에너지 밀도가 높기 때문에 그 활용 정도가 급속도로 증가되는 추세에 있다.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재를 구비한다.
한편, 리튬 이차 전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차 전지로 분류될 수 있다. 그리고, 캔형 이차 전지는 다시 금속 캔의 형태에 따라 원통형 전지와 각형 전지로 분류될 수 있다. 이러한 각형 또는 원통형 이차 전지의 외장재는 개방단이 형성된 케이스, 즉 전지 캔 및 전지 캔의 개방단에 밀봉 결합되는 캡 조립체를 구비한다.
도 1은, 종래의 원통형 이차 전지의 캡 조립체 부분의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 일반적으로 원통형 이차 전지는 원통형 전지 캔(20), 전지 캔(20)의 내부에 수용되는 젤리-롤 형태의 전극 조립체(10), 전지 캔(20)의 상부에 결합되는 캡 조립체(30), 캡 조립체(30)를 장착하기 위해 전지 캔(20)의 선단에 마련된 비딩부(40) 및 전지를 밀봉하기 위한 클림핑 부위(50)를 구비한다.
전극 조립체(10)는 양극과 음극 사이에 분리막이 개재된 상태로 젤리-롤 형태로 권취된 구조이며, 양극에는 양극 리드(11)가 부착되어 캡 조립체(30)에 접속되어 있고, 음극에는 음극 리드(미도시)가 부착되어 전지 캔(20)의 하단에 접속되어 있다.
캡 조립체(30)는 양극 단자를 형성하는 탑 캡(31), 전지 내부의 온도 상승시 전지 저항이 증가하여 전류를 차단하는 PTC 소자(Positive Temperature Coefficient element)와 같은 안전 소자(32), 전지 내부의 압력 상승시 전류를 차단하거나 및/또는 가스를 배기하는 안전 벤트(33), 특정 부분을 제외하고 안전 벤트(33)를 전류차단부재(35)로부터 전기적으로 분리시키는 절연부재(34), 양극에 연결된 양극 리드(11)가 접속되어 있는 전류차단부재(35)가 순차적으로 적층된 구조를 갖는다. 그리고, 이러한 캡 조립체(30)는 가스켓(36)에 장착된 상태로 전지 캔(20)의 비딩부(40)에 장착된다. 따라서, 정상적인 작동조건에서 전극 조립체(10)의 양극은 양극 리드(11), 전류차단부재(35), 안전 벤트(33) 및 안전 소자(32)를 경유하여 탑 캡(31)에 연결되어 통전을 이룬다. 그러나, 과충전 등과 같은 원인에 의해 전극 조립체(10) 쪽으로부터 가스가 발생하여 내압이 증가하면, 안전 벤트(33)는 그 형상이 역전되면서 상향 돌출되게 되고, 이때, 안전 벤트(33)가 전류차단부재(35)로부터 분리되어 전류가 차단되게 된다. 따라서, 충방전이 더 이상 진행되지 않게 되어 이차 전지의 안전성이 확보된다. 더욱이, 이차 전지의 내압이 일정값 이상으로 증가하면, 안전 벤트(33)가 파열되고 가압 가스는 그러한 파열 부위를 경유하여 탑 캡(31)의 가스 구멍을 통해 배기됨으로써 전지의 폭발이 방지될 수 있다.
이러한 원통형 이차 전지는 일반적으로 전극 조립체(10)가 전지 캔(20)에 수납된 상태에서 액체 상태의 전해질 즉, 전해액이 주입되고, 전지 캔(20)의 개방단에 캡 조립체(30)를 장착하여 밀봉시킴으로써 조립이 이루어진다.
그런데, 이와 같이 전해액이 주입되는 원통형 이차 전지의 경우, 전지 캔(20) 개방단의 캡 조립체(30) 밀봉 부위 등을 통해 전해액이 누출될 수 있다는 점에서 문제가 된다. 즉, 캡 조립체(30)의 일부 구성요소나 전지 캔(20)의 클림핑 부위(50)가 압력이나 충격을 받아 손상되거나 파손된 경우, 또는 변형된 경우 해당 부분을 통해 전해액이 누출될 수 있다. 이와 같이 전해액이 누출되는 경우 이차 전지의 고장은 물론, 발화나 폭발 등의 안전 사고를 일으킬 위험성이 있어, 이차 전지의 안전성에 심각한 문제를 초래할 수 있다. 뿐만 아니라, 내압의 증가로 안전 벤트(33)가 파열된 경우, 파열된 부분을 통해 전해액이 누출되어 전지 팩의 각종 회로를 파손시키는 경우도 발생할 수 있다.
종래에 레이저 용접 등의 방식으로 캡 조립체(30)와 전지 캔(20)을 용접시켜 이와 같은 전해액의 누출을 방지하고자 하나, 이는 용접이라는 별도의 공정을 거쳐야 하므로 이차 전지 제조 공정이 복잡해지고, 제조 비용이 증가된다는 문제가 있다. 뿐만 아니라, 이와 같이 캡 조립체(30)와 전지 캔(20)을 용접하더라도 용접 부위의 파손이나 불량 등을 통해 여전히 누출 가능성이 존재한다는 점도 문제가 된다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 전지 캔에 수납된 전해질의 누출을 효과적으로 방지하면서도 제조 공정을 간소화시켜 제조 시간 및 비용을 절감할 수 있는 이차 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차 전지는, 양극판 및 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치되어 권취된 전극 조립체; 상기 양극판과 상기 음극판 사이에 배치된 겔 타입 전해질; 비딩부를 구비하지 않고, 상기 전극 조립체 및 상기 전해질을 수납하는 전지 캔; 및 상기 전지 캔의 개방단에 결합되는 캡 조립체를 포함한다.
바람직하게는, 상기 캡 조립체는 상기 전지 캔의 개방단에 용접되지 않고 결합된다.
더욱 바람직하게는, 상기 캡 조립체의 외주면에 나선형 홈이 형성되고, 상기 전지 캔의 개방단 내주면에 상기 캡 조립체의 나선형 홈에 대응되도록 나선형 홈이 형성된다.
또한 바람직하게는, 상기 캡 조립체의 외주면 상단에 상기 전지 캔의 상부를 감싸도록 절곡된 돌출부가 구비되고, 상기 전지 캔의 개방단 외주면에 상기 돌출부의 적어도 일부가 삽입되는 삽입홈이 형성된다.
또한 바람직하게는, 상기 캡 조립체의 테두리 상부 및 상기 전지 캔의 상부를 감싸도록 외주면 단부가 절곡된 캡 커버를 더 포함하고, 상기 전지 캔의 개방단 외주면에 상기 캡 커버의 외주면 단부가 삽입되는 삽입홈이 형성된다.
본 발명에 의하면, 전지 캔 내부에 수납된 전해질이 액체 상태가 아닌 겔(gel) 상태이므로 이차 전지 외부로 유출될 위험이 없다. 특히, 캡 조립체의 일부 구성요소나 전지 캔의 클림핑 부위가 손상되거나 파손되더라도, 또는 전지 캔이 변형되더라도 전해질이 누출될 염려가 없다. 따라서, 전해질의 누출로 인한 이차 전지의 고장이나 발화, 폭발, 전지 팩 회로의 고장과 같은 사고가 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 전해질이 쉽게 누출되지 않으므로, 캡 조립체를 전지 캔의 개방단에 용접하는 공정을 거치지 않을 수 있다. 따라서, 캡 조립체와 전지 캔을 용접하는데 들어가는 시간이나 비용 등의 노력을 줄일 수 있어, 제조 공정을 간소화하고 제조 비용을 감소시킬 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 종래의 원통형 이차 전지의 캡 조립체 부분의 단면도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 구성을 개략적으로 도시하는 부분 단면도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 캡 조립체 및 전지 캔의 분리 사시도이다.
도 4는, 도 3의 캡 조립체 및 전지 캔의 결합 상태를 도시하는 단면도이다.
도 5는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지의 캡 조립체 및 전지 캔의 분리 사시도이다.
도 6은, 도 5의 캡 조립체 및 전지 캔의 결합 상태를 도시하는 단면도이다.
도 7은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지의 캡 조립체 및 전지 캔의 분리 사시도이다.
도 8은, 도 7의 캡 조립체 및 전지 캔의 결합 상태를 도시하는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 구성을 개략적으로 도시하는 부분 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 이차 전지는, 전극 조립체(100), 전해질(200), 전지 캔(300) 및 캡 조립체(400)를 포함한다.
상기 전극 조립체(100)는, 양극판(110) 및 음극판(120)이 세퍼레이터(130)를 사이에 두고 배치된 상태로 전지 캔(300)에 수납된다. 이때, 전극 조립체(100)는 젤리-롤 형태로 권취되어 배치되므로 젤리-롤이라고도 불린다. 전극 조립체(100)의 전극판들은 집전체에 활물질 슬러리가 도포된 구조로서 형성되는데, 슬러리는 통상적으로 입상의 활물질, 보조도체, 바인더 및 가소제 등이 용매가 첨가된 상태에서 교반되어 형성될 수 있다. 전극판들이 감기는 방향으로 집전체의 시작단과 끝단에는 슬러리가 도포되지 않는 무지부가 존재하는 것이 바람직한데, 이러한 무지부에는 각각의 전극판에 대응되는 전극 리드(140)가 부착될 수 있다. 일반적으로 전극 조립체(100)의 상단에 부착되는 양극 리드는 캡 조립체(400)에 전기적으로 연결되고, 전극 조립체(100)의 하단에 부착되는 음극 리드는 전지 캔(300)의 바닥에 연결된다.
한편, 전극 조립체(100)의 상단에는 상부 절연판(500)이 배치될 수 있다. 이러한 상부 절연판(500)은 전극 조립체(100)와 캡 조립체(400) 사이를 절연시키는 역할을 한다.
상기 전해질(200)은, 양극판(110)과 음극판(120) 사이에 배치된다. 특히, 본 발명에 따른 이차 전지에 사용되는 전해질(200)은 종래 캔형 이차 전지에 사용되는 액체 타입의 전해질과는 달리 겔(gel) 타입이다.
겔 타입 전해질(200)은 여러 가지 방식으로 제조할 수 있으며, 본 발명은 이와 같은 겔 타입 전해질 제조 방식에 의해 한정되지 않는다. 예를 들어, 겔 타입 폴리머 전해질은 폴리머에 유기전해액을 첨가하여 제조할 수 있다.
바람직하게는, 겔 타입 전해질(200)은 세퍼레이터(130)의 양면에 코팅되는 것이 좋다. 이를테면, 폴리머에 유기전해액을 첨가한 후 가열하여 페이스트를 형성하고, 이러한 페이스트를 세퍼레이터(130)의 양면에 코팅한 후 냉각시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 이차 전지의 경우 전해질(200)이 겔 타입이기 때문에, 전해질(200)이 전지 캔(300) 외부로 유출될 염려가 없다. 특히, 전지 캔(300)에 충격이나 압력이 가해져 전지 캔(300)에 변형이 이루어지거나, 캡 조립체(400)와 전지 캔(300) 상단에 틈이 생긴 경우, 또는 캡 조립체(400)가 파손된 경우나 이차 전지의 내압 증가로 안전 벤트(430)가 파열된 경우에도, 전해질(200)이 겔 타입이기 때문에 전지 캔(300) 외부로 누출될 염려가 없다. 따라서, 전해질(200)의 누출로 인한 이차 전지의 훼손이나 발화, 폭발, 전지 팩 회로의 고장 등이 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
상기 전지 캔(300)은, 알루미늄, 스테인리스 스틸 또는 이들의 합금과 같은 경량의 전도성 재질로 구성되며, 상단이 개방된 개방부와 그와 대향되는 밀폐된 바닥부를 가진 원통형 구조를 가질 수 있다. 이러한 전지 캔(300)의 내부 공간에는 상기 전극 조립체(100) 및 겔 타입 전해질(200)이 수납된다.
특히, 본 발명에 따른 전지 캔(300)은, 도 2에 도시된 바와 같이 비딩부를 구비하지 않는다. 이와 같이 전지 캔(300)에 비딩부가 구비되어 있지 않은 경우, 전극 조립체(100)의 수납 공간이 증가하여 이차 전지의 용량을 더욱 증가시킬 수 있다. 한편, 종래 액체 타입의 전해질은 이와 같이 비딩부를 구비하지 않는 전지 캔(300)에 수납될 경우 누출 염려가 크다. 그러나, 본 발명에 따른 전해질(200)은 겔 타입으로서, 이와 같이 비딩부를 구비하지 않는 전지 캔(300)에 수납되더라도 누출 염려가 없다.
상기 캡 조립체(400)는, 전지 캔(300)의 개방단에 결합되어, 전지 캔(300)의 내부에 수납된 전극 조립체(100) 및 전해질(200)을 밀봉한다. 이때, 도면에 도시된 바와 같이, 전지 캔(300)의 개방단에는 캡 조립체(400)가 안착되기 위한 지지대(301)가 구비될 수 있다. 그러나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 단차와 같이 캡 조립체(400)가 안착되기 위한 다양한 구조가 전지 캔(300)에 마련될 수 있다.
도면에 도시된 바와 같이, 상기 캡 조립체(400)는, 탑 캡(410), 안전 소자(420), 안전 벤트(430), 가스켓, 절연부재(440) 및 전류차단부재(450)를 포함할 수 있다.
상기 탑 캡(410)은, 캡 조립체(400)의 최상부에 상부 방향으로 돌출된 형태로 배치되어 양극 단자를 형성한다. 따라서, 상기 탑 캡(410)은 이차 전지의 외부와 전기적으로 접속되도록 한다. 또한, 이러한 탑 캡(410)에는 가스가 배출될 수 있는 가스 구멍(411)이 형성될 수 있다. 따라서, 전극 조립체(100)로부터 가스 발생시 이러한 가스 구멍(411)을 통해 전지 캔(300) 외부로 가스가 배출되도록 할 수 있다. 상기 탑 캡(410)은, 예를 들어 스테인리스 스틸이나 알루미늄과 같은 금속 재질로 형성될 수 있다.
상기 안전 소자(420)는, 탑 캡(410)과 안전 벤트(430) 사이에 개재되어, 탑 캡(410)과 안전 벤트(430)를 전기적으로 연결시킨다. 상기 안전 소자(420)는 전지의 과열에 의해 전지 내부의 전류의 흐름을 차단하기 위한 것으로서, 이를테면 PTC 소자(Positive Temperature Coefficient element)로 형성될 수 있다.
상기 안전 벤트(430)는, 안전 소자(420)의 하부에서 안전 소자(420)와 접촉되도록 배치되며, 이차 전지의 내압이 일정 수준 이상으로 증가하는 경우 파열되도록 구성된다. 예를 들어, 상기 안전 벤트(430)는 이차 전지의 내압이 12~25 kgf/cm2일 때 파열될 수 있다. 상기 안전 벤트(430)는, 도면에 도시된 바와 같이, 중심부가 하부 방향으로 돌출되도록 형성되고, 그러한 중심부 부근에 소정의 노치(431)가 형성될 수 있다. 따라서, 이차 전지의 내부, 즉 전극 조립체(100) 쪽으로부터 가스가 발생하여 내압이 증가하게 되면, 안전 벤트(430)는 그것의 형상이 역전되면서 상향 돌출되게 되고, 노치들(431)을 중심으로 파열될 수 있다. 따라서, 이러한 안전 벤트(430)의 파열된 부분을 통해 전지 캔(300)의 내부에 차 있던 가스가 외부로 배출될 수 있게 된다.
상기 전류차단부재(450)는, 상부의 적어도 일부분이 안전 벤트(430)의 하단에 용접될 수 있다. 따라서, 정상적인 상태에서는 안전 벤트(430)의 하부 돌출 부분이 전류차단부재(450)와 접촉되다가, 가스 발생으로 내압이 증가하여 안전 벤트(430)의 형상이 역전되면, 전류차단부재(450)와 안전 벤트(430) 사이의 전기적 접속이 차단된다. 또한, 상기 전류차단부재(450)의 하부는 전극 조립체(100), 보다 구체적으로는 전극 조립체(100)에 부착된 전극 리드(140)와 연결될 수 있다. 따라서, 정상적인 상태에서 전류차단부재(450)는 전극 조립체(100)와 안전 벤트(430) 사이에 통전이 이루어지도록 한다. 전류차단부재(450)의 소정 부위에는 노치(451)가 형성될 수 있으며, 전류차단부재(450)는 이차 전지의 내부 압력에 의해 안전 벤트(430)와 함께 변형될 수 있다.
상기 절연부재(440)는, 전류차단부재(450)와 안전 벤트(430) 사이에 개재되어, 안전 벤트(430)의 돌출 부분과 전류차단부재(450)가 접촉되는 부분을 제외하고는 전류차단부재(450)와 안전 벤트(430)가 서로 전기적으로 절연되도록 한다.
상기 가스켓은, 'C'자 형태로 굴곡되어 탑 캡(410), 안전 소자(420) 및 안전 벤트(430)의 테두리 부위를 감싼다. 상기 가스켓은 전기 절연성과 내충격성, 탄력성 및 내구성을 가진 소재, 예를 들어 폴리올레핀(polyolefine) 또는 폴리프로필렌(PP)으로 제조될 수 있다. 또한, 상기 가스켓은 절연성이 약화되는 것을 방지하기 위해 열처리에 의하지 않고 기계적 가공에 의해 벤딩되는 것이 좋다.
바람직하게는, 상기 캡 조립체(400)는, 전지 캔(300)의 개방단에 용접되지 않고 결합되는 것이 좋다. 종래 이차 전지에 의하면, 레이저 용접 등의 방식으로 캡 조립체(400)와 전지 캔(300)을 용접하여 전지 캔(300)의 개방단을 밀봉하는 경우가 많았다. 이는 전지 캔(300) 내부에 수납된 액체 타입의 전해질 누출을 확실하게 방지하기 위함이다. 그러나, 본 발명의 경우 겔 타입의 전해질(200)이 전지 캔(300)에 수납되어 있으므로, 전지 캔(300)과 캡 조립체(400)의 용접이라는 공정을 거치지 않아도 된다. 따라서, 이러한 실시예에 따르면 용접 공정 수행에 따른 시간 및 비용을 절감하고 이차 전지 제조 공정을 간소화할 수 있다.
이와 같이, 상기 실시예에 따른 이차 전지의 경우 용접 공정이 필요 없기 때문에, 도면에 도시된 바와 같이 캡 조립체(400)의 최외곽, 즉 외주면은 가스켓으로 형성될 수 있다. 일반적으로 비딩부를 구비하지 않는 이차 전지의 캡 조립체(400)는 최외곽에 전지 캔(300)의 개방단과 용접될 수 있도록 커버 등을 구비한다. 이와 같은 커버는 니켈, 알루미늄, 니켈 합금 또는 알루미늄 합금 등으로 구성되어, 탑 캡(410), 안전 소자(420) 및 안전 벤트(430)를 밀착시키도록 가스켓을 둘러싼다. 그리고, 커버의 일부분은 전지 캔(300)의 개방단에 용접된다. 그러나, 상기 실시예에 의하면 캡 조립체(400)를 전지 캔(300)에 용접할 필요가 없으므로, 캡 조립체(400)의 최외곽에 이러한 커버를 구비하지 않아도 무방하다. 따라서, 본 발명에 따른 캡 조립체(400)의 외주면은 가스켓으로 형성될 수 있다. 하지만, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 캡 조립체(400)의 외주면을 가스켓 이외의 다른 구성요소, 이를테면 커버로 형성해도 무방하다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 캡 조립체(400) 및 전지 캔(300)의 분리 사시도이고, 도 4는 도 3의 캡 조립체(400) 및 전지 캔(300)의 결합 상태를 도시하는 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 캡 조립체(400)의 외주면, 즉 가스켓의 외주면에는 나선형 홈(461)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 전지 캔(300)의 개방단 내주면에는 상기 캡 조립체(400)에 형성된 나선형 홈(461)이 삽입될 수 있도록 그에 대응하는 나선형 홈(310)이 형성되어 있다. 이러한 캡 조립체(400) 및 전지 캔(300)의 구성에 의하면, 캡 조립체(400)의 나선형 홈(461)을 전지 캔(300)의 나선형 홈(310)에 끼워 맞추어 회전시키는 방식으로 캡 조립체(400)를 전지 캔(300)의 개방단에 결합시킬 수 있다. 따라서, 레이저 용접과 같은 용접 공정을 거치지 않고 용이하게 캡 조립체(400)와 전지 캔(300)을 결합시킬 수 있다.
한편, 도 3 및 도 4에 도시된 홈(461, 310)의 형태는 일례에 불과하며, 다양하게 구성될 수 있음이 본 발명의 당업자에게 자명하다. 예를 들어, 도 3 및 도 4에서는 전지 캔(300)의 내주면에 오목한 형태의 홈이 형성된 것으로 도시되어 있으나, 전지 캔(300)의 내주면에 볼록한 형태의 홈이 형성될 수도 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지의 캡 조립체(400) 및 전지 캔(300)의 분리 사시도이고, 도 6은 도 5의 캡 조립체(400) 및 전지 캔(300)의 결합 상태를 도시하는 단면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 캡 조립체(400)의 최외곽에 구비된 가스켓의 외주면 상단에 전지 캔(300)의 외부 수평 방향으로 돌출된 돌출부(462)가 구비된다. 또한, 이러한 돌출부(462)는 A 부분에 도시된 바와 같이 전지 캔(300)의 상부를 감싸도록 전지 캔(300)의 하부 및 내부 방향으로 절곡된다. 그리고, 전지 캔(300)의 개방단 외주면에는 돌출부(462)의 적어도 일부가 삽입될 수 있도록 삽입홈(320)이 형성되어 있다. 이러한 캡 조립체(400) 및 전지 캔(300)의 구성에 의하면, 가스켓의 외주면 상단의 절곡된 형태의 돌출부(462)가 전지 캔(300)의 상단을 감싸면서 전지 캔(300)의 개방단 외주면에 형성된 삽입홈(320)에 삽입되는 형태로 캡 조립체(400)와 전지 캔(300)의 결합이 이루어질 수 있다. 이와 같은 결합 방식의 경우, 캡 조립체(400)와 전지 캔(300)은 용접 공정을 거칠 필요가 없이 용이하게 결합될 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지의 캡 조립체(400) 및 전지 캔(300)의 분리 사시도이고, 도 8은 도 7의 캡 조립체(400) 및 전지 캔(300)의 결합 상태를 도시하는 단면도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 이차 전지는 캡 커버(470)를 더 포함할 수 있다. 상기 캡 커버(470)는, 캡 조립체(400)의 테두리 상부 및 전지 캔(300)의 상부를 감싸도록, B 부분에 도시된 바와 같이 외주면 단부가 하부 방향 및 내부 방향으로 절곡된 구조를 갖는다. 그리고, 상기 전지 캔(300)의 개방단 외주면에는 내부 방향으로 절곡된 캡 커버(470)의 외주면 단부가 삽입될 수 있도록 삽입홈(330)이 형성되어 있다. 이러한 캡 조립체(400) 및 전지 캔(300)의 구성에 의하면, 가스켓의 상단에 구비된 캡 커버(470)가 가스켓의 테두리 상부를 감싸는 것과 동시에, 전지 캔(300)의 상단을 감싸도록 절곡되어 전지 캔(300)의 개방단 외주면에 형성된 삽입홈(330)에 삽입됨으로써 캡 조립체(400)와 전지 캔(300)의 결합이 이루어질 수 있다.
본 발명은, 전해질(200)이 겔 타입으로 누출될 위험이 낮기 때문에, 도 3 내지 도 8에 도시된 같이 레이저 용접에 의하지 않고 캡 조립체(400)와 전지 캔(300)을 결합시키는 구성을 달성할 수 있다.
한편, 도 3 내지 도 8에서 캡 조립체(400)와 전지 캔(300)이 결합되는 구성을 도시하였으나, 이는 일부 실시예에 불과할 뿐, 이외의 다양한 방식으로 캡 조립체(400)와 전지 캔(300)을 결합시킬 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다. 예를 들어, 캡 조립체(400)와 전지 캔(300) 사이에 접착제를 개재시켜 양자를 접착시킴으로써 캡 조립체(400)와 전지 캔(300)을 결합시킬 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100: 전극 조립체
110: 양극판
120: 음극판
130: 세퍼레이터
140: 전극 리드
200: 전해질
300: 전지 캔
400: 캡 조립체
410: 탑 캡
420: 안전 소자
430: 안전 벤트
440: 절연부재
450: 전류차단부재
460: 가스켓
500: 상부 절연판

Claims (8)

  1. 양극판 및 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치되어 권취된 전극 조립체;
    상기 양극판과 상기 음극판 사이에 배치된 겔 타입 전해질;
    비딩부 및 클림핑 부위를 구비하지 않고, 상기 전극 조립체 및 상기 전해질을 수납하는 전지 캔; 및
    상기 전지 캔의 개방단에 용접되지 않고 결합되는 캡 조립체를 포함하되,
    상기 캡 조립체의 외주면에 나선형 홈이 형성되고, 상기 전지 캔의 개방단 내주면에 상기 캡 조립체의 나선형 홈에 대응되도록 나선형 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 캡 조립체의 테두리 상부 및 상기 전지 캔의 상부를 감싸도록 외주면 단부가 절곡된 캡 커버를 더 포함하고, 상기 전지 캔의 개방단 외주면에 상기 캡 커버의 외주면 단부가 삽입되는 삽입홈이 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 캡 조립체의 외주면은 가스켓으로 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전해질은 상기 세퍼레이터의 양면에 코팅되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전지 캔은 원형인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
KR20100108815A 2010-11-03 2010-11-03 이차 전지 Active KR101511302B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20100108815A KR101511302B1 (ko) 2010-11-03 2010-11-03 이차 전지

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20100108815A KR101511302B1 (ko) 2010-11-03 2010-11-03 이차 전지

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140089929A Division KR101563680B1 (ko) 2014-07-16 2014-07-16 이차 전지

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120047114A KR20120047114A (ko) 2012-05-11
KR101511302B1 true KR101511302B1 (ko) 2015-04-10

Family

ID=46265990

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20100108815A Active KR101511302B1 (ko) 2010-11-03 2010-11-03 이차 전지

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101511302B1 (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102035674B1 (ko) 2015-11-02 2019-10-23 주식회사 엘지화학 배터리 모듈들의 전압 균일화 장치 및 방법
KR102116116B1 (ko) 2016-09-30 2020-05-27 주식회사 엘지화학 그루브가 형성되어 있는 금속 캔을 포함하는 원통형 전지셀
KR102263435B1 (ko) * 2017-09-13 2021-06-11 주식회사 엘지에너지솔루션 비딩부가 생략된 원통형 전지셀
EP3780136A4 (en) * 2018-04-06 2021-04-28 Panasonic Corporation CELL
KR102746304B1 (ko) 2019-05-08 2024-12-26 주식회사 엘지에너지솔루션 전지케이스의 부식을 방지하는 원통형 전지용 가스켓 및 이를 포함하는 원통형 전지
WO2021200439A1 (ja) * 2020-03-30 2021-10-07 三洋電機株式会社 円筒形電池

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09293535A (ja) * 1996-04-25 1997-11-11 Sumitomo Chem Co Ltd 非水系二次電池
KR19980030967A (ko) * 1996-10-30 1998-07-25 손욱 원통형 전지 및 그 제조방법
JPH10255822A (ja) * 1997-03-11 1998-09-25 Univ Osaka 固体型電池
JP2010511992A (ja) * 2006-12-05 2010-04-15 ファン，インヨン 円筒形二次電池及びその製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09293535A (ja) * 1996-04-25 1997-11-11 Sumitomo Chem Co Ltd 非水系二次電池
KR19980030967A (ko) * 1996-10-30 1998-07-25 손욱 원통형 전지 및 그 제조방법
JPH10255822A (ja) * 1997-03-11 1998-09-25 Univ Osaka 固体型電池
JP2010511992A (ja) * 2006-12-05 2010-04-15 ファン，インヨン 円筒形二次電池及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120047114A (ko) 2012-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101514827B1 (ko) 이차 전지 및 그 제조 방법
KR101184403B1 (ko) 캡 조립체 및 이를 이용한 이차 전지
JP5592020B2 (ja) キャップアッセンブリー及びこれを用いた二次電池
CN101997133B (zh) 可再充电电池
JP5520912B2 (ja) 二次電池
KR101549174B1 (ko) 이차 전지 및 그 제조 방법
KR100846955B1 (ko) 원통형 이차전지
KR101511302B1 (ko) 이차 전지
KR20020071179A (ko) 이차 전지와 그 제조방법
KR20180126934A (ko) 이차 전지
KR101523064B1 (ko) 캡 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지
KR101483700B1 (ko) 이차 전지 및 이를 포함하는 배터리 팩
KR20120052586A (ko) 캡 조립체 및 이를 이용한 이차 전지
KR101121205B1 (ko) 이차전지
KR20140106329A (ko) 캡 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지
KR20140106326A (ko) 캡 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지
KR101446161B1 (ko) 캡 조립체 및 이를 이용한 이차 전지
KR101446153B1 (ko) 이차 전지용 캡 조립체와 이를 이용하는 이차 전지, 및 이러한 이차 전지를 제조하는 방법
KR101453783B1 (ko) 캡 조립체 및 이를 이용한 이차 전지
KR101563680B1 (ko) 이차 전지
KR20150051516A (ko) 캡 조립체 및 이를 포함하는 이차전지
KR101453782B1 (ko) 이차 전지 및 이를 제조하는 방법
KR101473392B1 (ko) 이차 전지 및 이를 제조하는 방법
KR20040042373A (ko) 원통형 이차전지
KR20150039381A (ko) 이차 전지 및 그 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20101103

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

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20130424

Comment text: Request for Examination of Application

Patent event code: PA02011R01I

Patent event date: 20101103

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: 20140227

Patent event code: PE09021S01D

AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
PE0601 Decision on rejection of patent

Patent event date: 20140626

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PE06012S01D

Patent event date: 20140227

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event code: PE06011S01I

X091 Application refused [patent]
A107 Divisional application of patent
AMND Amendment
PA0107 Divisional application

Comment text: Divisional Application of Patent

Patent event date: 20140716

Patent event code: PA01071R01D

PX0901 Re-examination

Patent event code: PX09011S01I

Patent event date: 20140626

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PX09012R01I

Patent event date: 20140331

Comment text: Amendment to Specification, etc.

E90F Notification of reason for final refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Final Notice of Reason for Refusal

Patent event date: 20140821

Patent event code: PE09021S02D

AMND Amendment
PX0701 Decision of registration after re-examination

Patent event date: 20150223

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event code: PX07013S01D

Patent event date: 20140903

Comment text: Amendment to Specification, etc.

Patent event code: PX07012R01I

Patent event date: 20140716

Comment text: Amendment to Specification, etc.

Patent event code: PX07012R01I

Patent event date: 20140626

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PX07011S01I

Patent event date: 20140331

Comment text: Amendment to Specification, etc.

Patent event code: PX07012R01I

X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20150406

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20150406

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180403

Year of fee payment: 4

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20180403

Start annual number: 4

End annual number: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190401

Year of fee payment: 5

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20190401

Start annual number: 5

End annual number: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200401

Year of fee payment: 6

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20200401

Start annual number: 6

End annual number: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20210401

Year of fee payment: 7

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20210401

Start annual number: 7

End annual number: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20220401

Year of fee payment: 8

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20220401

Start annual number: 8

End annual number: 8

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20230323

Start annual number: 9

End annual number: 9

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20240319

Start annual number: 10

End annual number: 10