KR100601508B1 - 종압축에 대한 안전성이 향상된 이차 전지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 종압축에 대한 안전성이 향상된 이차 전지에 관한 것으로서, 종방향 압축에도 불구하고 전극 조립체와 캔 또는 캡 플레이트 사이의 전기적 쇼트 현상을 방지하는데 있다.
이를 위해 본 발명에 의한 해결 방법의 요지는 상부는 개방되고, 하부에는 일정 깊이 및 길이로 요홈이 형성된 캔과, 캔의 내부에 장착되어 소정 전압으로 충방전되는 전극 조립체와, 캔의 상부에 결합되어, 전극 조립체의 이탈을 방지하는 캡 조립체로 이루어진 이차 전지가 개시된다.
종압축, 캔, 장변, 단변, 캡플레이트, 요홈
Description
도 1a는 본 발명의 한 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이고, 도 1b는 그 분해 사시도이다.
도 2a는 도 1a의 저면도이고, 도 2b는 도 1a의 2b-2b선 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지의 저면 사시도이고, 도 3b는 그 단면도이다.
도 4a는 종압축시 이차 전지의 변형 상태를 도시한 사시도이고, 도 4b는 그 저면도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100; 본 발명에 의한 이차 전지
110; 캔 111; 장변부
112; 측면 단변부 113; 하면 단변부
113a; 장변 113b; 단변
114; 요홈 115; 안전벤트
120; 전극 조립체 121; 양극판
122; 음극판 123; 세퍼레이터
124; 양극 리드 125; 음극 리드
130; 캡 조립체 131; 절연 케이스
132; 단자 플레이트 133; 절연 플레이트
134; 음극 단자 135; 캡 플레이트
136; 절연 가스켓 137; 볼
본 발명은 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세히는 종방향 압축에 대한 안전성이 향상된 이차 전지에 관한 것이다.
일반적으로 이차 전지(예를 들면 리튬 이온 전지)는 그 형태에 따라서 각형 전지, 원통형 전지 및 파우치 전지 등으로 분류되고 있다. 이중에서 상기 각형 전지는 일측이 개방된 육면체 형태의 금속 캔과, 금속 캔에 삽입되어 일정 전압으로 충방전되는 전극 조립체와, 캔에 주입되어 전극 조립체에서 이온 이동이 가능하게 하는 전해액과, 전극 조립체 및 전해액이 외부로 유출되지 않도록 금속 캔의 상부를 막는 캡 플레이트로 이루어져 있다.
한편, 이러한 이차 전지는 사용중 여러 가지 위험한 상황에 놓여질 수 있다. 예를 들면 전기적으로 외부 단락, 강제 방전, 과충전 등이 있고, 기계적으로 진동, 충격, 낙하, 종방향 압축, 횡방향 압축, 환경적으로 고온, 열충격, 화재 등의 상황이 발생할 수 있다.
여기서, 상기 종방향 압축이란, 캔의 높이 방향에 형성된 2개의 측면 단변부가 외력에 의해 상호 가까워지도록 압축되는 현상을 말하며, 이때 캔의 장변부는 통상 상호 멀어지거나 또는 벌어지게 된다. 따라서, 이때에는 통상적으로 상기 캔의 개구를 막는 캡 플레이트는 상부 방향으로 휘어지거나 분리되고, 또한 그것과 반대 방향인 하면 단변부는 캔과 일체로 형성된 것이기 때문에 바깥 방향으로 변형되는 대신 내부 방향으로 변형된다.
즉, 상기 상부의 캡 플레이트는 중앙이 상부 방향으로 휘어지면서 장변부의 상부가 벌어지지만, 상기 하면 단변부는 내부 방향으로 변형되면서 그것과 인접한 장변부의 하부를 대략 상부 방향(캡 플레이트쪽)으로 밀어내는 방향으로 변형된다.
따라서, 이러한 종방향 압축시에는 캔의 내부에 위치된 전극 조립체가 상부 방향으로 일정 길이 돌출되는 현상이 발생한다. 그런데, 상기 캔 및 캡 플레이트는 전체적으로 양극이고, 상기 전극 조립체에는 구성 요소로서 음극판이 내장되어 있기 때문에 전기적으로 상호 쇼트될 확률이 높아진다. 이와 같은 쇼트는 캔 및 캡 플레이트와 전극 조립체중 음극판 사이에 강한 스파크를 발생시키며, 이로 인하여 이차 전지가 발화된다. 더욱이, 상기 캔 내부에 주입된 전해액은 비수질계로서 인화성이 매우 높기 때문에 쉽게 2차 화재로 이어지는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 종방향 압축에도 불구하고 전극 조립체와 캔 또는 캡 플레이트 사이의 전기적 쇼트 현상을 방지할 수 있는 이차 전지를 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 종압축에 대한 안전성이 향상된 이차 전지는 상부는 개방되고, 하부에는 종압축시 파열되도록 일정 깊이 및 길이로 요홈이 형성된 캔과, 캔의 내부에 장착되어 소정 전압으로 충방전되는 전극 조립체와, 캔의 상부에 결합되어, 전극 조립체의 이탈을 방지하는 캡 조립체를 포함한다.
여기서, 캔은 상호 일정 거리 이격되어 상대적으로 넓은 면적을 갖는 한쌍의 장변부와, 한쌍의 장변부의 양측 둘레에 상대적으로 좁은 면적을 가지며 형성된 한쌍의 측면 단변부와, 장변부 및 측면 단변부의 하부 둘레에 형성된 동시에, 일정 깊이 및 길이로 요홈이 형성된 하면 단변부를 포함한다.
또한, 하면 단변부는 장변과 단변을 갖는 대략 직사각 형태로 형성되고, 요홈은 장변의 길이 방향으로 형성될 수 있다.
더불어, 요홈은 일측 단변의 중앙에서 타측 단변의 중앙까지 직선 형태로 형성될 수 있다.
더욱이, 요홈은 측면 단변부에까지 일정길이 연장되어 형성될 수도 있다.
상기와 같이 하여 본 발명에 의한 이차 전지는 측면 단변부를 압축시키는 종방향 압축시 캔을 이루는 하면 단변부가 내측 방향으로 변형되는 대신 미리 형성된 요홈이 파열되면서 장변부의 바깥 방향으로 벌어지게 된다.
따라서, 캔 내부에 위치하던 전극 조립체가 캔의 상부 또는 하부 방향으로 밀려나가지 않게 되고, 이에 따라 종방향 압축시에도 전극 조립체의 위치가 변화하 지 않게 된다. 결국, 캔 또는 그것의 상부에 결합된 캡 조립체와 전극 조립체의 한 구성 요소인 음극판이 상호 전기적으로 쇼트되지 않게 되고, 따라서 스파크나 발화 현상이 발생하지 않게 된다. 물론, 이러한 스파크나 발화를 억제함으로써, 이차 전지의 2차적인 화재가 예방되고, 안전성은 더욱 향상된다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1a는 본 발명의 한 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이고, 도 1b는 그 분해 사시도이다. 또한, 도 2a는 도 1a의 저면도이고, 도 2b는 도 1a의 2b-2b선 단면도이다. 여기서, 본 발명을 이해하기 쉽도록 상술한 도 1a, 도 1b 및 도 2a 및 도 2b를 함께 참조하기로 한다.
도시된 바와 같이 본 발명에 의한 이차 전지(100)는 캔(110)과, 상기 캔(110)에 수납되는 전극 조립체(120)와, 상기 캔(110)의 상부를 막아 상기 전극 조립체(120)의 이탈을 방지하는 캡 조립체(130)를 포함한다.
먼저 상기 캔(110)은 상부가 개방된 대략 직육면체 형태를 한다. 좀더 구체적으로 상기 캔(110)은 상호 일정 거리 이격되어 상대적으로 넓은 면적을 갖는 한쌍의 장변부(111)가 형성되어 있다. 이러한 장변부(111)는 대략 정사각 또는 직사각 형태로 형성될 수 있으나, 여기서 특정 형태로 한정하는 것은 아니다. 이어서, 상기 캔(110)은 상기 한쌍의 장변부(111)중 양측 둘레에 상대적으로 좁은 면적을 갖는 한쌍의 측면 단변부(112)가 형성되어 있다. 이러한 측면 단변부(112)는 대략 직사각 형태로 형성될 수 있으나, 여기서 특정 형태로 한정하는 것은 아니다. 더불어, 상기 장변부(111) 및 측면 단변부(112)의 하부 둘레에는 이것과 대략 직각을 이루도록 하면 단변부(113)가 형성되어 있다. 이러한 하면 단변부(113)는 대략 직사각 형태로 형성되어 있으나, 이러한 형태로 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 물론, 상술한 장변부(111), 측면 단변부(112) 및 하면 단변부(113)는 일체로 형성된 것이다.
여기서, 상기 하면 단변부(113)에는 종방향 압축시 하면 단변부(113)가 파열되면서 바깥 방향으로 벌어지도록 일정 깊이 및 길이를 갖는 요홈(114)이 더 형성되어 있다. 즉, 상기 하면 단변부(113)는 장변부(111)와 접촉하는 장변(113a) 및 측면 단변부(112)와 접촉하는 단변(113b)이 형성되어 있는데, 상기 장변(113a)의 길이 방향과 같게, 다른 말로 하면 장변(113a)과 평행하게 일정 깊이 및 길이의 요홈(114)이 형성되어 있다. 더불어, 여기서 상기 종방향 압축이라 함은 상기 측면 단변부(112)가 상호 가까워지도록 외력이 가해지는 상태를 말한다.
또한, 상기 요홈(114)은 일측 단변(113b)의 중앙에서 타측 단변(113b)의 중앙까지 대략 직선 형태로 형성되어 있다. 그러나, 이러한 형태로 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 즉, 상기 요홈(114)은 도면에 도시되어 있지는 않지만 일측 단변(113b)에서 타측 단변(113b)에까지 곡선 형태, 톱니 형태, 사각 파형 형태, 파도 형태 등 매우 다양한 형태로 형성될 수 있다.
더불어, 상기 요홈(114)은 종방향 압축시 더욱 확실하게 하면 단변부(113)가 파열되어 찢어질 수 있도록 측면 단변부(112)에까지 일정 길이로 연장되어 형성될 수 있다. 여기서, 상기 측면 단변부(112)에까지의 연장된 요홈(114)의 길이는 측면 단변부(112)가 갖는 전체 높이의 대략 0.1~10% 까지 형성됨이 좋다. 상기 측면 단변부(112)에까지 연장된 요홈의 길이가 0.1% 이하이면 종방향 압축시 하면 단변부(113)의 파열되는 길이가 너무 작아 바람직하지 않고, 그 연장된 길이가 10% 이상이면 상기 측면 단변부(112)까지 너무 과도하게 찢어질 우려가 있다. 물론, 경우에 따라서 상기 요홈(114)은 장변(113a)이 갖는 길이보다 작은 길이로 형성될 수도 있음은 당연하다.
또한, 상기 요홈(114)의 깊이는 하면 단변부(113)가 갖는 전체 두께의 대략 10~90%까지 형성됨이 좋다. 즉, 상기 요홈(114)의 깊이가 하면 단변부(113)가 갖는 전체 두께의 대략 10% 미만이면, 종방향 압축시 하면 단변부(113)가 잘 파열되지 않고, 그 두께의 대략 90% 이상이면 작은 종방향 압축력에도 상기 하면 단변부(113)가 너무 쉽게 파열되어 바람직하지 않다.
더불어, 상기 하면 단변부(113)에는 상대적으로 두께가 얇게 되어 있어, 캔(110)의 내압 상승시 파열되면서 내부의 가스를 외부로 방출하는 안전 벤트(115)가 형성되어 있다. 이러한 안전 벤트(115)는 대략 원형 링 형태로 형성되어 있으며, 이는 상술한 요홈(114)과 중첩되어 형성될 수 있으나, 이러한 안전 벤트(115)의 형태 및 요홈(114)과의 중첩 여부를 본 발명에서 한정하는 것은 아니다. 즉, 상기 안전 벤트(115)는 원형 외에 다양한 형태로 형성될 수 있고, 또한 형성 위치 역시 하면 단변부(113)가 아닌 장변부(111), 측면 단변부(112) 또는 다른 위치에 형성될 수 있기 때문이다.
또한, 상기 요홈(114)은 폭이 상기 하면 단변부(113)의 단변(113b)이 갖는 전체 길이에 대하여 대략 0.1~10%까지 형성됨이 바람직하다. 즉, 상기 요홈(114)의 폭이 단변(113b)이 갖는 전체 길이의 0.1% 이하이면 종방향 압축시 잘 파열되지 않고, 또한 10% 이상이면 작은 종방향 압축력에도 쉽게 파열되어 바람직하지 않다.
한편, 상기 캔(110)은 상기 장변부(111)와 측면 단변부(112)가 상호 직각 형태로 형성되거나 또는 상호 라운드 형태로 형성될 수 있으나, 본 발명에서 이를 특정 형태로 한정하는 것은 아니다. 그러나, 상기 장변부(111)와 측면 단변부(112)가 라운드 형태로 형성될 경우에는 상기 전극 조립체(120)의 권취 형태와 유사해지므로, 캔(110) 내부에서 전극 조립체(120)가 유동하지 않을 뿐만 아니라 차후 외부 팩 작업시에도 디자인을 미려하게 할 수 있는 잇점이 있다.
더욱이, 상기 캔(110)은 스틸, 알루미늄 또는 그 등가물중 선택된 어느 하나가 이용되어 형성될 수 있으나, 여기서 그 재질을 한정하는 것은 아니다. 예를 들어 상기 스틸은 철(Fe) 84~88.2%, 탄소(C) 0.5% 이하, 크롬(Cr) 11-15% 및 망간(Mn) 0.3-0.5%로 이루어진 합금이나, 철(Fe) 63.7~75.9%, 탄소(C) 0.1-0.3%, 크롬(Cr) 12-18% 및 니켈(Ni) 7-12%의 합금일 수 있다. 더불어, 상기 스틸은 한국공업규격(KS)중 STS301, STS304, STS305, STS316L, 또는 STS321중 선택된 어느 하나(또는, 일본공업규격(JIS) SUS301, SUS304, SUS305, SUS316L, 또는 SUS321중 선택된 어느 하나)를 이용할 수 있으나, 이러한 공업규격으로 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
상기 전극 조립체(120)는 양극판(121), 음극판(122) 및 상기 극판(121,122) 사이에 개재되는 세퍼레이터(123)로 이루어져 있다. 또한, 상기 전극 조립체(120)는 상기 양극판(121), 음극판(122) 및 세퍼레이터(123)가 대략 젤리 롤(jelly roll) 형태로 권취될 수 있다. 좀더 구체적으로, 상기 전극 조립체(120)는 양극 활물질(예를 들면 코발트산리튬(LiCoO2), 니켈산리튬(LiNiO2), 망간산리튬(LiMn2O4) 또는 그 등가물)이 부착된 양극판(121), 음극 활물질(예를 들면 흑연 또는 그 등가물)이 부착된 음극판(122) 및 양극판(121)과 음극판(122) 사이에 위치되어 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동만 가능하게 하는 세퍼레이터(123)로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 양극판(121)은 알루미늄(Al) 포일, 상기 음극판(122)은 구리(Cu) 포일, 상기 세퍼레이터(123)는 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP)일 수 있으나, 본 발명에서 위의 재질을 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 양극판(121)에는 상부로 일정 길이 돌출된 양극 리드(124)가 접속될 수 있고, 상기 음극판(122)에도 상부로 일정 길이 돌출된 음극 리드(125)가 접속될 수 있다. 상기 양극 리드(124)는 알루미늄(Al) 재질, 상기 음극 리드(125)는 니켈(Al) 재질일 수 있으나, 본 발명에서 위의 재질을 한정하는 것은 아니다.
한편, 도시되어 있지는 않지만 상기 캔(110)에는 상술한 전극 조립체(120)와 함께 전해액이 수용된다. 이러한 전해액은 충방전시 전지(100) 내부의 양극판(121) 및 음극판(122)에서 전기 화학적 반응에 의해 생성되는 리튬 이온의 이동 매체 역할을 하며, 이는 리튬염과 고순도 유기 용매류의 혼합물인 비수질계 유기 전해액일 수 있다. 더불어, 상기 전해액은 고분자 전해질을 이용한 폴리머일 수도 있다.
계속해서, 상기 캡 조립체(130)는 상기 캔(110)의 상부에 결합되어 상기 전극 조립체(120)가 외부로 이탈되지 않고 또한 전해액이 누액되지 않도록 하는 역할을 한다. 이러한 캡 조립체(130)는 상기 전극 조립체(120)의 상부로서 순차적으로 절연 케이스(131), 단자 플레이트(132), 절연 플레이트(133)가 캔(110)에 더 결합될 수 있으나, 본 발명에서 이러한 구성 요소를 반듯이 필요로 하는 것은 아니다. 물론, 상기 절연 케이스(131), 단자 플레이트(132) 및 절연 플레이트(133)는 음극 단자(134)가 관통될 수 있도록 통공(131a,132a,133a)이 각각 형성되어 있다.
또한, 상기 캔(110)의 최상단에는 대략 판상의 캡 플레이트(135)가 결합되어 있다. 상기 캡 플레이트(135)는 중앙에 일정 크기의 통공(135a)이 형성되며, 그 측부에는 전해액 주입을 위한 전해액 주입구(135b)가 형성될 수 있다. 상기 캡 플레이트(135)의 통공(135a)에는 절연 가스켓(136)이 결합되고, 상기 절연 가스켓(136)에는 음극 단자(134)가 결합될 수 있다. 물론, 상기 음극 단자(134)는 상기 음극 리드(125)와 접속되어 방전 또는 충전시 음극 역할을 한다. 또한, 상기 양극 리드(124)는 상기 캡 플레이트(135)에 직접 접속됨으로써, 상기 캡 플레이트(135) 및 캔(110)은 양극 역할을 수행한다. 물론, 상기 음극 단자(134)에는 양극 리드(124)가 접속되어 양극 역할을 하고, 상기 캡 플레이트(135)에는 음극 리드(125)가 접속되어 음극 역할을 할 수도 있다. 더불어, 상기 캡 플레이트(135)의 전해액 주입구(135b)에도 전해액 주입후, 그 전해액이 외부로 유출되지 않도록 볼(137)이 결합되어 용접될 수 있고, 또다른 일측에는 과도한 스웰링시 오픈되도록 상대적으로 얇은 안전 벤트(도면에 도시되지 않음)가 형성될 수 있다.
도 3a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지의 저면 사시도이고, 도 3b는 그 단면도이다.
상술한 바와 같이 하면 단변부(113)에 형성되는 요홈(114)은 하면 단변부(113)의 장변(113a)이 갖는 길이보다 작은 길이로 형성될 수도 있다. 물론, 이러한 요홈(114)은 안전 벤트(115)와 교차 형성될 수 있음은 당연하다. 더불어, 도면에 도시되어 있지는 않지만, 상기 요홈(114)은 일점 세선(細線) 또는 이점 세선 형태로 형성될 수도 있으며, 여러 세선 형태로 형성될 수도 있다.
도 4a는 종압축시 이차 전지의 변형 상태를 도시한 사시도이고, 도 4b는 그 저면도이다.
도시된 바와 같이 종압축이라 함은 이차 전지(100)에서 측면 단변부(112)에 각각 강한 압력이 가해지는 상태를 말한다. 이와 같이 측면 단변부(112)에 각각 강한 압력이 가해지면 캡 조립체(130)중 캡 플레이트(135)는 캔(110)에 접합된 상태이므로, 그 접합 상태가 파괴되면서 통상 상부 방향으로 구부러진다. 즉, 대략 중앙에 형성된 절연 가스켓(136) 및 음극 단자(134)가 최상부에 위치하게 되고, 그 양측단은 캔(110)의 측면 단변부(112)에 접합된 상태로 남아 있게 된다. 물론, 종방향 압축에 의해 상기 캔(110)중 장변부(111)는 대략 중앙이 가장 바깥 방향으로 위치된다. 즉, 장변부(111)가 상호 벌어진다. 물론, 상기 캔(110) 내부에 위치된 전극 조립체(120) 역시 상기 장변부(111)가 변형되는 모양대로 변형된다.
한편, 하면 단변부(113)는 종래와 다르게 요홈(114)을 중심으로 파열되어 상호 벌어진 형태를 한다. 즉, 하면 단변부(113)중 단변(113b)은 변형전 형태를 그대 로 유지하고, 장변(113a)은 중앙이 대략 가장 바깥 방향으로 변형됨으로써, 대략적으로 하면 단변부(113)가 벌어진 형태를 한다. 물론, 상기 하면 단변부(113)에 일체로 형성된 장변부(111)도 상기 하면 단변부(113)와 마찬가지로 벌어진 형태를 한다. 다른 말로 하면, 종래에는 하면 단변부(113)가 상기 장변부(111)를 캡 플레이트(135)쪽으로 밀어 올리는 방향으로 변형되었지만, 본 발명은 하면 단변부(113)가 장변부(111)를 캡 플레이트(135)쪽으로 밀어 올리지 않고, 그 장변부(111)를 바깥 방향으로 밀어내는 방향으로 변형된다. 따라서, 상기 캔(110)의 내부에 위치되는 전극 조립체(120)는 종방향 압축 전의 위치를 그대로 유지하게 된다.
이와 같이 종방향 압축에도 불구하고, 전극 조립체(120)가 변형전 위치(상부나 하부 방향으로 위치 이동하지 않은 상태)를 그대로 유지하게 되면, 상기 전극 조립체(120)의 한 구성요소인 음극판(122)이 양극인 캔(110) 또는 캡 플레이트(135)에 전기적으로 쇼트될 확률이 현저히 줄어들게 된다. 따라서, 인화성이 강한 전해액의 2차적인 화재 위험도 상당히 감소시킬 수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 종압축에 대한 안전성이 향상된 이차 전지는 측면 단변부를 압축시키는 종방향 압축시 캔을 이루는 하면 단변부가 내측 방향으로 변형되는 대신 미리 형성된 요홈이 파열되면서 장변부의 바깥 방향으로 벌어지게 된다.
따라서, 캔 내부에 위치하던 전극 조립체가 캔의 상부 또는 하부 방향으로 밀려나가지 않게 되고, 이에 따라 종방향 압축시에도 전극 조립체의 위치가 변화하 지 않게 된다. 결국, 캔 또는 그것의 상부에 결합된 캡 플레이트와 전극 조립체의 한 구성 요소인 음극판이 상호 전기적으로 쇼트되지 않게 되고, 따라서 스파크나 발화 현상이 발생하지 않게 된다. 물론, 이러한 스파크나 발화를 억제함으로써, 이차 전지의 2차적인 화재 위험을 방지하고, 안전성을 더욱 향상시키게 된다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 종압축에 대한 안전성이 향상된 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.
Claims (18)
- 상부는 개방되고, 하부에는 일정 깊이 및 길이로 요홈이 형성된 캔;상기 캔의 내부에 장착되어 소정 전압으로 충방전되는 전극 조립체; 및,상기 캔의 상부에 결합되어, 상기 전극 조립체의 이탈을 방지하는 캡 조립체를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이차 전지.
- 제 1 항에 있어서, 상기 캔은상호 일정 거리 이격되어 상대적으로 넓은 면적을 갖는 한쌍의 장변부;상기 한쌍의 장변부의 양측 둘레에 상대적으로 좁은 면적을 가지며 형성된 한쌍의 측면 단변부; 및,상기 장변부 및 측면 단변부의 하부 둘레에 형성된 동시에, 일정 깊이 및 길이로 요홈이 형성된 하면 단변부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이차 전지.
- 제 2 항에 있어서, 상기 하면 단변부는 장변과 단변을 갖는 대략 직사각 형태로 형성되고, 상기 요홈은 상기 장변의 길이 방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
- 제 3 항에 있어서, 상기 요홈은 일측 단변의 중앙에서 타측 단변의 중앙까지 직선 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
- 제 3 항에 있어서, 상기 요홈은 측면 단변부에까지 일정길이 연장되어 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
- 제 5 항에 있어서, 상기 측면 단변부에까지 연장된 요홈의 길이는 측면 단변부가 갖는 높이의 0.1~10%까지 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
- 제 3 항에 있어서, 상기 요홈은 장변의 길이보다 작은 길이로 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
- 제 3 항에 있어서, 상기 요홈은 깊이가 상기 하면 단변부가 갖는 두께의 10~90%까지 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
- 제 3 항에 있어서, 상기 하면 단변부에는 내압 상승시 파열되도록 상대적으로 두께가 얇은 안전 벤트가 더 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
- 제 9 항에 있어서, 상기 안전 벤트는 상기 요홈과 교차하여 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
- 제 3 항에 있어서, 상기 요홈은 폭이 상기 단변이 갖는 길이의 0.1~10%까지 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
- 제 3 항에 있어서, 상기 장변부와 측면 단변부는 상호 직각 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
- 제 3 항에 있어서, 상기 장변부와 측면 단변부는 상호 라운드 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
- 제 1 항에 있어서, 상기 캔은 스틸 또는 알루미늄중 선택된 어느 하나의 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
- 제 1 항에 있어서, 상기 전극 조립체는 제1전극판과 제2전극판이 세퍼레이터를 개재하여 다수회 권취되어 있고, 상기 제1전극판에는 제1전극 리드가 상부로 돌출된 채 접속되고, 상기 제2전극판에는 제2전극 리드가 상부로 돌출된 채 접속된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
- 제 15 항에 있어서, 상기 캡 조립체는상기 캔의 상부에 결합되는 동시에, 상기 제1전극 리드가 접속되는 캡 플레이트; 및,상기 캡 플레이트에 절연 가스켓을 통하여 결합되는 동시에, 상기 제2전극 리드가 접속되는 제2전극 단자를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이차 전지.
- 제 16 항에 있어서, 상기 제1전극은 양극이고, 상기 제2전극은 음극인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
- 제 16 항에 있어서, 상기 제1전극은 음극이고, 상기 제2전극은 양극인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
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Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100659848B1 (ko) * | 2005-04-25 | 2006-12-19 | 삼성에스디아이 주식회사 | 리튬 이차전지용 캔 및 이를 이용한 리튬 이차전지 |
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KR20220119369A (ko) * | 2020-07-10 | 2022-08-29 | 컨템포러리 엠퍼렉스 테크놀로지 씨오., 리미티드 | 배터리 케이스, 배터리 셀, 배터리, 배터리 케이스 제조 방법 및 장치 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR970054691A (ko) * | 1995-12-22 | 1997-07-31 | 배순훈 | 리튬전지의 케이스 |
JPH09251859A (ja) * | 1996-03-14 | 1997-09-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 鉛蓄電池 |
KR20020080428A (ko) * | 2000-02-18 | 2002-10-23 | 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤 | 각형 전지의 안전기구 및 그 제조방법 |
KR20040107926A (ko) * | 2003-06-16 | 2004-12-23 | 삼성에스디아이 주식회사 | 리튬 이온 2차 전지 |
-
2004
- 2004-09-22 KR KR1020040076141A patent/KR100601508B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR970054691A (ko) * | 1995-12-22 | 1997-07-31 | 배순훈 | 리튬전지의 케이스 |
JPH09251859A (ja) * | 1996-03-14 | 1997-09-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 鉛蓄電池 |
KR20020080428A (ko) * | 2000-02-18 | 2002-10-23 | 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤 | 각형 전지의 안전기구 및 그 제조방법 |
KR20040107926A (ko) * | 2003-06-16 | 2004-12-23 | 삼성에스디아이 주식회사 | 리튬 이온 2차 전지 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100788560B1 (ko) | 2006-03-27 | 2007-12-26 | 삼성에스디아이 주식회사 | 리튬 이차전지용 캔과 이를 이용한 리튬 이차전지 및 그제조방법 |
CN106981596A (zh) * | 2015-10-02 | 2017-07-25 | 三星Sdi株式会社 | 二次电池 |
CN106981596B (zh) * | 2015-10-02 | 2021-10-08 | 三星Sdi株式会社 | 二次电池 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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