KR100635716B1 - secondary battery - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이차 전지에 관한 것으로, 양극판, 음극판, 상기 양극판 및 음극판 사이에 개재되는 세퍼레이터를 구비하는 전극 조립체와, 상기 전극 조립체가 수용되는 용기를 이루는 캔과, 상기 캔의 개방된 상부에 결합되며, 일측에 안전벤트가 형성된 캡 플레이트를 구비하는 캡 조립체를 포함하여 이루어지는 이차 전지에 있어서, 상기 캡 플레이트의 일측에 형성되는 안전벤트는 캡 플레이트의 상면에서 일정 깊이까지 벤트홈을 형성하여 구성하되, 상기 안전벤트의 벤트홈을 레이저에 의해 형성함으로써 작동압의 산포도를 안정화시켜 안전벤트의 작동불량을 방지하도록 하는 효과가 있다.The present invention relates to a secondary battery, comprising: an electrode assembly having a positive electrode plate, a negative electrode plate, a separator interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate, a can forming a container in which the electrode assembly is housed, and coupled to an open upper portion of the can. In the secondary battery comprising a cap assembly having a cap plate having a safety vent formed on one side, the safety vent formed on one side of the cap plate is formed by forming a vent groove to a predetermined depth from the upper surface of the cap plate, By forming a vent groove of the safety vent by a laser, it is possible to stabilize the scatter of operating pressure to prevent a malfunction of the safety vent.
캡 플레이트, 안전벤트, 벤트홈, 레이저Cap Plate, Safety Vent, Vent Groove, Laser
Description
도 1은 종래 기술에 의한 각형 이차전지의 일실시예를 도시한 부분단면도.1 is a partial cross-sectional view showing an embodiment of a rectangular secondary battery according to the prior art.
도 2는 도 1에 의한 종래 기술의 안전벤트의 일예를 도시한 캡 플레이트의 단면도.Figure 2 is a cross-sectional view of the cap plate showing an example of the safety vent of the prior art according to FIG.
도 3은 종래 기술에 의한 안전벤트의 다른예를 도시한 캡 플레이트의 단면도.3 is a cross-sectional view of a cap plate showing another example of a safety vent according to the prior art.
도 4는 본 발명에 의한 각형 이차전지의 일실시예를 도시한 부분단면도.Figure 4 is a partial cross-sectional view showing an embodiment of a square secondary battery according to the present invention.
도 5는 도 4에 의한 본 발명에 의한 안전벤트의 일예를 도시한 캡 플레이트의 단면도.5 is a cross-sectional view of a cap plate showing an example of a safety vent according to the present invention according to FIG.
도 6은 본 발명에 의한 안전벤트의 일예를 도시한 캡 플레이트의 평면도.Figure 6 is a plan view of a cap plate showing an example of a safety vent according to the present invention.
도 7은 본 발명에 의한 안전벤트의 다른예를 도시한 캡 플레이트의 평면도.7 is a plan view of a cap plate showing another example of a safety vent according to the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
11 ; 캔 12 ; 전극 조립체11;
13 ; 양극판 14 ; 세퍼레이터13;
15 ; 음극판 110 ; 캡 플레이트15;
112 ; 전해액 주입공 200 ; 안전벤트112;
210,210,210b ; 벤트홈210,210,210b; Vent Home
본 발명은 이차전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 레이저에 의해 캡 플레이트의 상면에서 일정 깊이로 벤트홈을 형성하여서된 안전벤트를 설치하여 작동압의 산포도를 개선하도록 한 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery, and more particularly, to a secondary battery to install a safety vent formed by forming a vent groove at a predetermined depth on the upper surface of the cap plate by a laser to improve the distribution of operating pressure.
일반적으로 이차 전지는 재충전이 가능하고 소형 및 대용량화가 가능한 것으로, 이차 전지로는 현재 니켈수소(Ni-MH)전지와 리튬이온(Li-ion) 전지 등이 사용되고 있다. 이중에서 리륨이온 전지중 각형의 리튬이온 전지의 구성을 도 1을 참조하여 설명하면, 양극(13), 세퍼레이터(14), 음극(15)으로 구성되는 전극 조립체(12), 전극 조립체(12)를 수용하는 캔(11)과, 상기 캔(11)과 결합되는 캡 조립체를 포함한다.In general, secondary batteries are rechargeable and can be miniaturized and large in capacity. As secondary batteries, nickel-hydrogen (Ni-MH) batteries and lithium-ion (Li-ion) batteries are currently used as secondary batteries. The configuration of the rectangular lithium ion battery among the lithium ion batteries will be described with reference to FIG. 1. The
전극조립체(12)는 통상 전기 용량을 높이기 위해 양극(13) 및 음극(15)을 넓은 판형으로 형성한 뒤 세퍼레이터(14)를 양극(13)과 음극(15) 사이에 개재하여 적층하고 와형으로 권취하여 이른바 '젤리 롤(Jelly Roll)' 형태로 만드는데, 양극(13)에는 양극 활물질층이 형성되지 않은 양극 집전체의 영역에 양극 리드(16)가 전기적으로 연결되어 있고, 음극(15)은 음극 활물질층이 형성되지 않은 음극 집전체의 영역에 음극 리드(17)가 접속되어 있다. 양극(13) 및 음극(15)과, 양극 및 음극 리드(16,17)는 극성을 달리하여 배치될 수도 있으며, 양극 및 음극 리드(16,17)가 전극 조립체(12)로부터 인출되는 경계부에는 두 전극(13,15)간의 단락을 방지하 기 위하여 절연 테이프(18)가 각각 감겨져 있다. The
캡 조립체에는 캔(11)의 개방된 상단에 대응되는 크기와 형상을 가지는 평판형의 캡 플레이트(110)가 구비된다. 캡 플레이트(110)는 캔(11)과의 결합을 위한 용접성 향상을 위해 캔(11)과 동일한 알미늄이나 알미늄 합금으로 형성되는 것이 바람직하다. 캡 플레이트(110)의 중앙부에는 전극 단자가 통과할 수 있도록 단자용 통공이 형성된다. 캡 플레이트(110)의 중앙부를 관통하는 전극 단자(130) 외측에는 전극 단자(130)와 캡 플레이트(110)와의 전기적 절연을 위해 튜브 형상의 가스켓(120)이 설치되어 있다. 캡 플레이트(110) 중앙부, 단자용 통공 근방에는 캡 플레이트 하면에 절연 플레이트(140)가 배치되어 있다. 절연 플레이트(140)의 아랫면에는 단자 플레이트(150)가 설치되어 있다. The cap assembly is provided with a
캡 플레이트(110)에는 양극 리드(16)가 용접 등의 방법으로 전기적으로 접속되며, 가스켓(120)에 의하여 캡 플레이트(110)와 절연된 전극 단자(130)에는 음극 리드(17)가 사행으로 접혀진 상태에서 역시 전기 용접 등의 방법으로 전기적으로 접속된다. 양극 및 음극 리드(16,17)는 도시되지 않은 PTC(positive temperature coefficient)와 보호회로부에 각각 극성 따라 전기적으로 접속된다.The
한편, 전극 조립체(12)의 상면에는 전극 조립체(12)와 캡 조립체와의 전기적 절연을 위하고, 이와 동시에 상기 전극 조립체(12)의 상단부를 커버할 수 있도록 절연 케이스(190)가 설치되어 있으며, 전극 조립체(12)의 중앙부와 음극 리드(17)가 통과할 수 있도록 리드 통공(191)이 형성되고, 다른 측방에는 전해액 통과공(192)이 형성되어 있다. On the other hand, an
캡 플레이트(110)의 일측에는 전해액 주입공(112)이 형성되어 있고, 상기 전해액 주입공(112)에는 전해액이 주입된 다음에 전해액 주입공을 밀폐시키기 위하여 마개(160)가 설치되어 있으며, 전해액 주입공(112)의 타측에는 전지의 내부에 쇼트 등과 같은 전지이상 발생에 따른 고온 및 고압 발생시 전지의 폭발로 인한 안전사고를 예방하기 위하여 안전벤트(safety vent)(170)가 설치되어 있다.An
이와 같은 종래 기술에 의한 안전벤트(170)는 도 2에 도시한 바와 같이, 캡 플레이트(110)의 일측에 내부에 노치홈(171)이 프레스에 의해 형성되어 있어 캔(11) 내부에서 고온 고압이 발생하는 경우에 상기 노치홈(171)이 절결되면서 안전벤트(170)이 개방되어 전지의 폭발을 방지하게 된다.As shown in FIG. 2, the
그러나 종래 기술에 의한 안전벤트(170)는 프레스 작업에 의하여 형성되는 노치홈(171)의 깊이가 불균일하여 고온 고압에 의해 안전벤트(170)가 작동되는 작동압의 산포가 커져 안전벤트의 작동불량이 빈번하게 발생되는 문제가 있다.However, the
또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 캡 플레이트(110)의 일측에 홀(114)을 형성하여 그 상측에 금속제 안전벤트(180)를 설치하는 클레드 벤트(Clad Vent)의 경우에도 여전히 작동압의 산포가 잔존하게 되고, 별도의 금속제 안전벤트(180)을 용접설치하기 위하여 작업성 및 생산성이 현저하게 저하되는 문제점이 있다.In addition, as shown in FIG. 3, in the case of a clad vent in which a
이와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 레이저를 이용하여 캡 플레이트의 일측에 일정한 깊이를 갖는 홈으로 구성된 안전벤트를 형성하여 안전벤트의 작동불량을 방지하도록 한 이차전지를 제공함에 있다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention devised in view of the above problems is to provide a secondary battery for preventing a malfunction of a safety vent by forming a safety vent having a groove having a certain depth on one side of a cap plate using a laser.
본 발명의 다른 목적은 레이저에 의하여 형성되는 안전벤트에 의하여 작업성 및 생산성을 향상시키도록 한 이차전지를 제공함에 있다.Another object of the present invention to provide a secondary battery to improve the workability and productivity by the safety vent formed by the laser.
본 발명의 또 다른 목적은 레이저에 의하여 캡 플레이트에 형성되는 안전벤트의 홈의 깊이를 용이하게 조정할 수 있어 안전벤트의 작동압을 조절가능하도록 한 이차전지를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a secondary battery that can easily adjust the depth of the groove of the safety vent formed in the cap plate by the laser to adjust the operating pressure of the safety vent.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 양극판, 음극판, 상기 양극판 및 음극판 사이에 개재되는 세퍼레이터를 구비하는 전극 조립체와, 상기 전극 조립체가 수용되는 용기를 이루는 캔과, 상기 캔의 개방된 상부에 결합되며, 일측에 안전벤트가 형성된 캡 플레이트를 구비하는 캡 조립체를 포함하여 이루어지는 이차전지에 있어서, 상기 캡 플레이트의 일측에 형성되는 안전벤트는 캡 플레이트의 일정 깊이까지 벤트홈을 형성하여 구성한 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, an electrode assembly having a positive electrode plate, a negative electrode plate, a separator interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate, a can forming a container in which the electrode assembly is accommodated, and the open top of the can A secondary battery comprising a cap assembly having a cap plate coupled to one side and having a safety vent formed on one side, wherein the safety vent formed on one side of the cap plate forms a vent groove to a predetermined depth of the cap plate. It is done.
이때, 캡 플레이트가 설치딘 상태에서 캡 플레이트의 상면에서 일정 깊이까지 벤트홈이 형성된 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the vent groove is formed to a predetermined depth from the upper surface of the cap plate in a state where the cap plate is installed.
이러한 안전벤트의 벤트홈은 레이저에 의해 항시 일정한 깊이로 형성가능하고, 벤트홈의 깊이의 조절이 가능하여 작동압의 조절이 가능해진다.The vent groove of the safety vent can be formed at a constant depth by the laser at all times, and the depth of the vent groove can be adjusted, so that the operating pressure can be adjusted.
이때, 상기 벤트홈의 형상은 원형으로 형성하거나, 상기 벤트홈의 형상은 타원형으로 형성할 수 있다.In this case, the vent groove may have a circular shape, or the vent groove may have an elliptical shape.
또한, 상기 벤트홈은 상기 캡 플레이트의 하면에서부터 벤트홈까지의 두께 (d)가 0.01∼0.03mm로 형성하여 대략 전지 내부의 압력이 40kg/cm2인 경우에 적합한 작동압을 발휘하도록 한다.In addition, the vent groove has a thickness (d) from the bottom surface of the cap plate to the vent groove to be 0.01 to 0.03 mm to exhibit a suitable operating pressure when the pressure inside the battery is approximately 40 kg / cm 2 .
이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention as described above will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도4는 이차 전지의 일 실시예로 각형 구조를 가지는 리튬 이온 전지의 예를 나타내는 단면도로서, 양극판(13), 음극판(15), 상기 양극판 및 음극판 사이에 개재되는 세퍼레이터(14)를 구비하는 전극 조립체(12)와, 상기 전극 조립체(12)가 수용되는 용기를 이루는 캔(11)과, 상기 캔(11)의 개방된 상부에 결합되며 일측에는 전해액 주입공(112)이 형성되고 타측에는 안전벤트(200)가 설치된 캡 플레이트(110)를 구비하는 캡 조립체를 포함하여 구성되어 있다. 여기서 종래 기술과 동일 구성은 동일부호로 나타내었다.4 is a cross-sectional view illustrating an example of a lithium ion battery having a rectangular structure as an example of a secondary battery, and includes an
본 발명에 의한 안전벤트(200)은 도 5에 보다 상세하게 도시한 바와 같이, 캡 플레이트(110)의 하면에서 일정 두께(d)를 갖도록 캡 플레이트(110)의 상면에서 일정 깊이만큼 벤트홈(210)이 형성되어 있다.
이때, 캡 플레이트(110)에 형성되는 벤트홈(210)은 항시 일정한 깊이로 형성하기 위하여 레이저를 사용하여 벤트홈(210)을 형성한다.At this time, the
이와 같이 캡 플레이트(110)의 상면에 형성되는 벤트홈(210)에 의해 형성되는 캡 플레이트(110)의 하면에서 벤트홈(210)까지의 두께(d)는 대략 전지의 내부압력이 40kg/cm2인경우에 0.01∼0.03mm가 바람직하다. 0.01mm 이하인 경우에는 외부의 약한 충격에도 쉽게 안전벤트(200)가 파손되는 위험이 있고, 0.03mm 이상인 경우에는 전지의 내부압력이 40kg/cm2이상에도 안전벤트(200)가 파손되지 않아 작동불량이 발생되는 문제가 있다.As such, the thickness d from the lower surface of the
이러한 벤트홈(210)의 형상은 도 6에 도시한 바와 같이, 원형으로 벤트홈(210a)을 형성하거나, 도 7에 도시한 바와 같이 타원형으로 벤트홈(210b)을 형성할 수 있다. 이처럼 모서리부가 존재하지 않는 원형이나 타원형으로 벤트홈이 형성되면 모서리부분이 존재하지 않아 작동압이 균일하게 작용되고, 아울러 레이저에 의한 벤트홈의 형성작업이 용이하게 실시된다.As shown in FIG. 6, the shape of the
이와 같이 구성되는 본 발명의 작용 및 효과를 설명한다.The operation and effects of the present invention configured as described above will be described.
본 발명에 의해 캡 플레이트(110)의 상면 일측에 형성되는 안전벤트(200)는 레이저의 조사에 의하여 벤트홈(210)이 일정한 깊이로 형성되어 있기 때문에 캡 플레이트(110)의 하면으로부터 벤트홈(210)까지의 두께(d)가 항시 일정한 두께를 갖게 된다. 따라서 전지의 내부 압력이 급상승되는 일정한 작동조건에서 캡 플레이트(110)에 작용되는 압력이 안전벤트(200)를 통해 분출되면서 안전벤트(200)가 파손되면서 안전사고의 발생을 방지하게 된다.According to the present invention, the
또한, 본 발명에 의한 안전벤트(200)는 레이저에 의한 조사로 인해 벤트홈(210)을 형성하기 때문에 작업성이 현저하게 향상되어 생산성이 극대화되는 효과가 있다.In addition, since the
아울러 레이저에 의해 형성되는 벤트홈(210)의 깊이는 전지의 종류에 따라 용이하게 조정가능하기 때문에 벤트홈(210)의 깊이를 조절하여 캡 플레이트(110)의 하면에서 벤트홈(210)까지의 두께(d)를 조절하여 벤트압력을 간편하게 조절할 수 있게 되는 것이다.In addition, since the depth of the
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 이차전지는 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the secondary battery according to the present invention has the following effects.
첫째, 일정한 깊이를 갖는 벤트홈으로 구성된 안전벤트를 형성하여 작동압의 산포도를 안정화시켜 안전벤트의 작동불량을 방지하도록 하는 효과가 있다.First, there is an effect to form a safety vent consisting of a vent groove having a certain depth to stabilize the scattering of the operating pressure to prevent a malfunction of the safety vent.
둘째, 레이저에 의하여 벤트홈이 형성되므로 작업성이 현저하게 향상되어 생산성을 극대화시키는 효과가 있다.Second, since the vent groove is formed by the laser, the workability is remarkably improved, thereby maximizing productivity.
셋째, 레이저에 의하여 캡 플레이트에 벤트홈을 형성하게 되므로 안전벤트의 홈의 깊이를 용이하게 조정할 수 있어 전지의 종류에 따라 안전벤트의 작동압 조절이 가능해지는 효과가 있다.
Third, since the vent groove is formed in the cap plate by the laser, the depth of the groove of the safety vent can be easily adjusted, so that the operating pressure of the safety vent can be adjusted according to the type of battery.
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