KR100948971B1 - Prismatic Secondary Battery Including Safety Device - Google Patents

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KR100948971B1
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 발명은 각형 케이스의 상단에 케이스 내부로 돌출된 만입부가 형성되어 있고 그것으로부터 소정의 거리에 전지의 작동제어회로에 연결된 접속부재가 설치되어 있으며, 전지의 내압이 제 1 임계 압력(Pcrt-1) 이상으로 상승할 때에는 상기 만입부가 케이스 외면으로 돌출되면서 접속부재와 접촉되어 내압 증가가 상기 작동제어회로에 전달되고, 상기 내압이 제 1 임계 압력을 넘어 제 2 임계 압력(Pcrt-2) 이상으로 상승할 때에는 상기 돌출된 만입부의 일부가 파열되면서 압축 가스가 외부로 배출되는 것으로 구성되어 있는 각형 이차전지를 제공한다.According to the present invention, an indentation projecting into the case is formed at an upper end of the rectangular case, and a connecting member connected to the operation control circuit of the battery is provided at a predetermined distance therefrom , and the internal pressure of the battery is equal to the first critical pressure (P crt−). 1 ) When rising above, the indentation is projected to the outer surface of the case and in contact with the connecting member so that the internal pressure increase is transmitted to the operation control circuit, and the internal pressure exceeds the first critical pressure and the second critical pressure (P crt-2 ). When rising above, a portion of the protruding indentation ruptures to provide a rectangular secondary battery that is configured to discharge compressed gas to the outside.

Description

안전장치를 구비하고 있는 각형 이차전지 {Prismatic Secondary Battery Including Safety Device}Rectangular Secondary Battery with Safety Device {Prismatic Secondary Battery Including Safety Device}

도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따라 탑 캡에 만입부가 형성되어 있는 각형 전지셀의 모식도이다.1 is a schematic view of a rectangular battery cell in which the indentation is formed in the top cap according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 이차전지에서 하나의 예시적인 만입부의 모식도이다;Figure 2 is a schematic diagram of one exemplary indentation in the secondary battery of the present invention;

도 3은 전지의 내압 상승에 따라 도 2의 만입부가 변화되는 과정의 수직 단면도들이다;3 is a vertical cross-sectional view of a process of changing the indentation of FIG. 2 as the internal pressure of the battery increases;

도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 각형 이차전지의 분리 상태의 사시도이다. Figure 4 is a perspective view of the separated state of the rectangular secondary battery according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 안전장치를 구비하고 있는 각형 이차전지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 전지케이스의 외면에 케이스 내부로 돌출된 만입부가 형성되어 있으며, 전지의 내압이 제 1 임계 압력 이상으로 상승할 때에는 상기 만입부가 케이스 외면으로 돌출되면서 접속부재와 접촉되어 전지의 위험성을 알리거나 전지의 작동을 중지시키고, 제 2 임계 압력 이상으로 상승할 때에는 상기 돌출된 만입부의 일부가 케이스로부터 분리되어 압축 가스가 배출됨으로써, 전지의 안전성을 향상시킨 각형 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a rectangular secondary battery having a safety device, and more particularly, the indentation projecting into the case is formed on the outer surface of the battery case, and when the internal pressure of the battery rises above the first critical pressure, When the indentation protrudes to the outer surface of the case and comes into contact with the connection member to notify the danger of the battery or stop the operation of the battery, and when the pressure rises above the second threshold pressure, a part of the protruding indentation is separated from the case and compressed gas is discharged. It is related with the square secondary battery which improved the safety of a battery by doing so.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있다.As technology development and demand for mobile devices increase, the demand for secondary batteries as an energy source is rapidly increasing.

이차전지는 양극/분리막/음극으로 이루어진 전극조립체가 전지케이스에 밀봉된 상태로 내장되어 있는 구조로 이루어져 있다. 상기 전극조립체는, 전극 활물질을 금속 호일에 도포하여 형성된 양극과 음극 사이에 분리막을 개재한 상태에서 둥글게 감아 형성된 젤리-롤형 전극조립체와, 전극 활물질을 소정 크기의 금속 호일에 도포하여 형성된 다수의 양극과 음극을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형 전극조립체로 구분된다. 일반적으로, 이러한 전극조립체를 원통형의 케이스에 내장한 형태를 원통형 전지, 각형의 케이스에 내장한 형태를 각형 전지, 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장한 형태를 파우치형 전지로 각각 칭한다. The secondary battery has a structure in which an electrode assembly composed of a cathode / separator / cathode is enclosed in a battery case. The electrode assembly includes a jelly-roll type electrode assembly formed by winding an electrode active material on a metal foil and having a separator interposed between a cathode and a cathode, and a plurality of cathodes formed by applying an electrode active material to a metal foil having a predetermined size. And the cathode are divided into stacked electrode assemblies sequentially stacked with a separator interposed therebetween. In general, a form in which the electrode assembly is incorporated in a cylindrical case is referred to as a cylindrical battery, and a form in which the form is embedded in a rectangular case is a square battery and a form in which a pouch type case of an aluminum laminate sheet is referred to as a pouch battery.

이러한 이차전지에 있어서, 가장 큰 문제점 중의 하나는 안전성 문제이다. 예를 들어, 리튬 이차전지는 리튬 전이금속 산화물계 양극 활물질, 탄소계 음극 활물질, 리튬염 함유 전해질 등으로 이루어져 있는 바, 과충전, 과전류, 외부충격, 낙하 등과 같은 경우에, 활물질과 전해질 등이 분해되면서 발열 및 팽창하게 된다. 따라서, 이러한 현상이 가속되면, 전지는 발화되거나 폭발할 수 있다.In this secondary battery, one of the biggest problems is the safety problem. For example, the lithium secondary battery is composed of a lithium transition metal oxide-based positive electrode active material, a carbon-based negative electrode active material, a lithium salt-containing electrolyte, and the like. In the case of overcharge, overcurrent, external shock, drop, etc., the active material and the electrolyte are decomposed. As it heats and expands. Thus, if this phenomenon is accelerated, the battery may ignite or explode.

일반적으로 이차전지가 비정상적인 작동 상태에 접어들면, 전해액의 분해 등으로 인해 가스가 발생하고 전지의 내압이 증가한다. 전지의 내압 증가는 전지의 부반응을 촉진시킬 뿐만 아니라 전지 폭발의 직접적인 원인으로 작용한다. 따라서, 종래의 이차전지에는 가스 발생으로 증가된 내압을 해소하기 위한 일종의 안전장치를 구비하고 있다.In general, when the secondary battery enters an abnormal operating state, gas is generated due to decomposition of the electrolyte, and the internal pressure of the battery increases. Increasing the internal pressure of the battery not only promotes the side reaction of the battery but also acts as a direct cause of the battery explosion. Therefore, the conventional secondary battery is provided with a kind of safety device for releasing the increased internal pressure due to gas generation.

구체적으로, 원통형 전지는 원통형 금속 케이스(금속 캡)에 내장된 전극조립체의 상단 빈공간에 내압의 발생시 전류를 차단하고 가스를 배출하기 위한 CID 소자 등 다양한 구조의 안전장치들을 포함하고 있다 (한국 등록특허 제399343호, 한국 등록실용신안 제163114호, 한국 특허출원공개 제2000-9698호, 일본 특허출원공개 제2004-303571호 등 참조). Specifically, the cylindrical battery includes safety devices of various structures, such as a CID element for cutting off current and discharging gas in the upper empty space of the electrode assembly embedded in the cylindrical metal case (metal cap) (gas registration). Patent No. 399343, Korean Utility Model Registration No. 163114, Korean Patent Application Publication No. 2000-9698, Japanese Patent Application Publication No. 2004-303571, etc.).

그러나, 원통형 전지와는 달리 전지케이스 내부에 충분한 공간을 확보하고 있지 못하고 구조적으로 CID 소자 등을 설치하기 어려운 각형 전지와 파우치형 전지는, 상기와 같은 안전장치를 포함하고 있지는 못하며, 간접적인 방식으로서 보호회로에 의해 전지의 전류를 차단하고 있다. 일부의 전지들의 경우에는, 각형 금속 케이스(금속 캔)이나 알루미늄 라이네이트 시트의 파우치형 케이스에서 양면 중의 일면에 반원 형상의 노치를 미리 형성하여, 케이스 내부의 압력이 소정의 임계값 이상으로 상승하였을 때, 상기 노치 부위가 파열되면서 가스를 배출할 수 있도록 구성된 구조가 알려져 있다. However, unlike cylindrical batteries, the square batteries and pouch-type batteries, which do not have sufficient space inside the battery case and are difficult to structurally install CID elements, do not include the above safety devices, and are indirect. The protection circuit cuts off the current in the battery. In some batteries, semi-circular notches are formed in advance on one side of both sides in a square metal case (metal can) or a pouch type case of aluminum lining sheet, so that the pressure inside the case has risen above a predetermined threshold value. When the notch is broken, a structure configured to discharge gas is known.

그러나, 상대적으로 기계적 강성이 낮은 파우치형 전지는 별도의 팩 케이스에 전지셀을 내장하고 있으므로 상기와 같은 노치부가 적정하게 보호되고 있으나, 각형 전지의 경우는 금속 캔의 기계적 강도를 고려하여 별도의 팩 케이스가 사용되고 있지 않고 상기 노치부는 전지의 취급과정에서 손상될 수 있으므로 가스의 배출이 가능한 정도로 노치를 형성하기 어렵다. 따라서, 일본 특허출원 공개 제2005-135873호에는 전지셀의 상단 부에 특정한 형태의 돔 구조로 이루어진 노치부를 개시함으로써 상기와 같은 문제점을 어느 해결하고 있다. However, the pouch type battery having a relatively low mechanical rigidity is properly protected as described above because the battery cell is built in a separate pack case. However, in the case of the square type battery, the separate pack is considered considering the mechanical strength of the metal can. Since the case is not used and the notch portion may be damaged during the handling of the battery, it is difficult to form the notch to the extent that gas can be discharged. Therefore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-135873 solves any of the above problems by disclosing a notch portion having a dome structure of a specific shape on the upper end of a battery cell.

그러나, 전지의 사용 중 갑작스러운 가스의 배출은 사용자에게 위험을 줄 수 있고 경우에 따라서는 사고를 유발할 수 있으며, 더욱이 보호회로의 고장 또는 갑작스러운 가스 발생으로 인해 전지의 작동이 멈추지 않았을 때에는, 가스의 배출에도 불구하고 불안전성의 문제가 해소되지 않는 단점이 있다. However, sudden discharge of gas during use of the battery may present a danger to the user and, in some cases, cause an accident. Furthermore, when the operation of the battery is not stopped due to a breakdown of the protection circuit or sudden gas generation, In spite of the emissions, the problem of instability is not solved.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the problems of the prior art as described above and the technical problems that have been requested from the past.

즉, 본 발명의 목적은 전극조립체가 각형 케이스에 내장되어 있는 각형 이차전지에서 전지의 내압이 소정의 범위 이상으로 상승하였을 때 그 위험성을 경고하거나 및/또는 전지의 작동을 멈춤으로써 1차적인 안전성을 안전성을 확보하고 계속적인 내압 상승시에는 가스를 배출시킴으로써 2차적인 안전성을 추구할 수 있는 안전장치가 구비된 이차전지를 제공하는 것이다.That is, an object of the present invention is to provide a primary safety by warning the danger when the internal pressure of the battery rises above a predetermined range and / or by stopping the operation of the battery in the rectangular secondary battery in which the electrode assembly is built in the rectangular case. It is to provide a secondary battery with a safety device to ensure safety and to pursue secondary safety by discharging the gas when the internal pressure continuously increases.

따라서, 이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 각형 이차전지는, 각형 케이스의 상단에 케이스 내부로 돌출된 만입부가 형성되어 있고 그로부터 소정의 거리에 전지의 작동제어회로에 연결된 접속부재가 설치되어 있으며, 전지의 내압이 제 1 임계 압력(Pcrt -1) 이상으로 상승할 때에는 상기 만입부가 케이스 외면으로 돌출되면서 접속부재와 접촉되어 내압 증가가 상기 작동제어회로에 전달되고, 상기 내압이 제 1 임계 압력을 넘어 제 2 임계 압력(Pcrt-2) 이상으로 상승할 때에는 상기 돌출된 만입부의 일부가 파열되면서 압축 가스가 외부로 배출되는 것으로 구성되어 있다. Therefore, in the rectangular secondary battery according to the present invention for achieving the above object, an indentation projecting into the case is formed at the upper end of the rectangular case, and a connecting member connected to the operation control circuit of the battery is installed at a predetermined distance therefrom. When the internal pressure of the battery rises above the first critical pressure P crt -1 , the indentation protrudes to the outer surface of the case and comes into contact with the connecting member so that the internal pressure increase is transmitted to the operation control circuit, and the internal pressure is transmitted to the first threshold. When the pressure rises above the second critical pressure P crt-2 or more, the protruded indentation part is ruptured and the compressed gas is discharged to the outside.

따라서, 본 발명에 따른 각형 이차전지는 제 1 임계 압력과 제 2 임계 압력의 두 단계로 안전성이 확보하고, 더욱이 1 단계에서 전지의 위험상태를 감지하여 사용자에게 알려 필요한 조치를 취하게 하거나 전지의 작동을 멈추게 함으로써 내압이 더 이상 상승하는 것을 방지하며, 그럼에도 불구하고 계속적인 내압 상승시에는 가스를 배출시켜 폭발의 위험성을 방지하는 효과가 있다. Therefore, the rectangular secondary battery according to the present invention is secured in two stages of the first critical pressure and the second critical pressure, and furthermore, it detects the dangerous state of the battery in the first step and informs the user to take necessary measures or By stopping the operation, the internal pressure is prevented from increasing further. Nevertheless, there is an effect of preventing the risk of explosion by releasing the gas when the internal pressure is continuously increased.

본 발명의 각형 이차전지는 스테인리스 스틸, 알루미늄 등과 같은 금속소재의 각형 케이스에 충방전이 가능한 전극조립체가 내장되어 있는 전지이다. 상기 전극조립체는 젤리-롤형과 스택형 구조가 모두 가능하다. The rectangular secondary battery of the present invention is a battery in which an electrode assembly capable of charging and discharging is built in a rectangular case of a metal material such as stainless steel or aluminum. The electrode assembly may have both a jelly-roll type and a stacked type structure.

하나의 바람직한 예에서, 상기 만입부는 전체적으로 원형 또는 타원형 구조로서, 폐곡선의 노치가 형성되어 있는 상향 절곡부와, 상기 노치의 안쪽에 개곡선의 노치가 형성되어 있는 하향 절곡부로 구성되어 있는 구조일 수 있다. 이러한 구조에서, 전지의 내압이 Pcrt -1 이상으로 상승할 때에는 상향 절곡부와 하향 절곡부가 절곡 상태가 역전되면서 만입부가 상향 돌출되게 된다. 즉, Pcrt-1 이상의 내압에서 상향 절곡부는 하향 절곡 형태로, 하향 절곡부는 상향 절곡 형태로 바뀌게 된다. 또한, 전지의 내압이 Pcrt-2 이상으로 상승할 때에는 하향 절곡부의 노치가 파열되면서 가압된 가스가 외부로 배출되게 된다.In one preferred embodiment, the indentation is a circular or elliptical structure as a whole, and may be a structure consisting of an upward bent portion formed with a notch of closed curve, and a downward bent portion formed with an open cut notch inside the notch. have. In such a structure, when the internal pressure of the battery rises above P crt −1 , the bent portion is protruded upward while the bent state of the upside bent portion and the downside bent portion is reversed. That is, at an internal pressure of P crt-1 or higher, the upward bent portion is changed to the downward bent form, and the downward bent portion is changed to the upward bent form. In addition, when the internal pressure of the battery rises above P crt-2 , the notch of the downward bent portion ruptures and the pressurized gas is discharged to the outside.

바람직하게는, 상기 하향 절곡부의 노치(제 2 노치)는 상향 절곡부의 노치(제 1 노치)보다 깊은 깊이로 형성되어 있어서, 전지의 내압이 Pcrt-2 이상으로 상승할 때 제 2 노치가 높은 선택도로 파열될 수 있다. 상기와 같은 만입부의 형상은 원통형 전지의 안전장치에 관한 본 출원인의 한국 특허등록 제399343호의 구조와 유사하며, 상기 특허의 내용은 본 발명의 내용에 참조로서 합체된다. 그러나, 만입부의 구조적 유사성에도 불구하고 각형 전지에서 본 발명과 같은 안전장치를 구비한 구조는 전혀 알려져 있다. Preferably, the notch (second notch) of the downward bent portion is formed deeper than the notch (first notch) of the upward bent portion, so that the second notch is high when the internal pressure of the battery rises above P crt-2 or higher. Can burst with selectivity. The shape of the indentation as described above is similar to that of the applicant's Korean Patent Registration No. 399343 for the safety device of the cylindrical battery, the contents of which are incorporated by reference in the context of the present invention. However, in spite of the structural similarity of the indentation, the structure with the safety device as the present invention in the square battery is not known at all.

더욱이, 본 발명에서는, 전지의 내압이 Pcrt -1 이상으로 상승하였을 때, 상기 만입부가 전지의 작동제어회로에 접속되도록 구성하여 필요한 후속 조치를 취할 수 있도록 구성되어 있다.Furthermore, in the present invention, when the breakdown voltage of the battery rises above P crt −1 , the indentation portion is configured to be connected to the operation control circuit of the battery so as to take necessary subsequent measures.

따라서, 상기 만입부가 상향 돌출될 때 접촉될 수 있는 이격 거리에 전지의 작동제어회로에 연결되어 있는 접속부재가 위치되어 있다. 상기 이격 거리는 만입부의 돌출 크기에 따라 달라질 수 있으므로, 특별히 제한되는 것은 아니다.Therefore, the connecting member connected to the operation control circuit of the battery is located at a separation distance that can be contacted when the indentation is projected upward. The separation distance may vary depending on the projecting size of the indentation, and is not particularly limited.

상기 작동제어회로는 바람직하게는 보호회로모듈(PCM)이다. PCM은 전지의 과충전, 과방전, 과전류 등을 제어하는 보호회로가 포함되어 있는 모듈로서, 일반적으로는 전지셀의 상부에 탑재되어 있다. The operation control circuit is preferably a protection circuit module (PCM). PCM is a module that includes a protection circuit for controlling battery overcharge, overdischarge, overcurrent, and the like, and is generally mounted on the top of a battery cell.

하나의 바람직한 예에서, 상기 PCM은 보호회로가 형성되어 있는 인쇄회로기판(PCB)을 포함하는 것으로 구성되어 있고, 그것의 하단에 상기 만입부와 접촉될 수 있는 접속부재가 설치되어 있는 구조일 수 있다. In one preferred example, the PCM may include a printed circuit board (PCB) having a protection circuit formed thereon, and at the bottom thereof, a connection member may be provided to contact the indentation. have.

전지의 내압이 Pcrt -1 이상으로 상승하여 만입부가 접속부재에 접촉되었을 때에는, 작동제어회로는 전지 상태의 위험성을 신호로 나타내거나, 및/또는 전지의 작동을 중지시킴으로써 안전성을 추구할 수 있다. 상기 신호는 시각적 및/또는 청각적 표시수단으로 표현될 수 있다. 예를 들어, 적색 발광 다이오드에 의한 깜박임으로 표시하거나, 전지가 장착되는 디바이스의 액정표시 화면에 경고 메시지를 표시하거나, 반복적인 경고음을 울릴 수 있다. When the internal pressure of the battery rises above P crt -1 and the indentation contacts the connecting member, the operation control circuit can signal safety by indicating a danger of the battery state and / or stopping operation of the battery. . The signal may be represented by visual and / or audio display means. For example, it may be displayed by flickering by a red light emitting diode, a warning message may be displayed on a liquid crystal display screen of a device on which a battery is mounted, or a warning sound may be repeated repeatedly.

상기 Pcrt -1 와 Pcrt -2의 값은 전지의 구조와 형태 등 다양한 요소에 의해 적절하게 결정될 수 있다. The values of P crt −1 and P crt −2 may be appropriately determined by various factors such as the structure and shape of the battery.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다. The present invention is described in detail below with reference to the drawings, but the scope of the present invention is not limited thereto.

도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따라 탑 캡에 만입부가 형성되어 있는 각형 전지셀이 모식적으로 도시되어 있다.1 schematically shows a rectangular battery cell having an indentation formed in a top cap according to one embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 각형 전지셀(100)은 각형의 금속 캔(110)의 내부에 젤리-롤형 또는 스택형의 전극조립체(도시하지 않음)를 안착한 후 탑 캡(120)을 덮어 경계면을 레이저 용접하여 결합시키고, 탑 캡(120) 상에 형성되어 있는 전해액 주입구(130)를 통해 전해액을 주입한 뒤 밀봉하여 제조된다. Referring to FIG. 1, the prismatic battery cell 100 has a jelly-roll or stacked electrode assembly (not shown) mounted inside the prismatic metal can 110, and then covers the top cap 120 to laser the boundary surface. It is manufactured by welding and bonding, injecting the electrolyte through the electrolyte injection hole 130 formed on the top cap 120 and then sealing.

전극조립체 중 하나의 전극(예를 들어, 음극)은 탑 캡(120)의 중앙에 형성되어 있는 돌출단자(140)에 연결되고, 나머지 전극(예를 들어, 양극)은 금속 캡(110) 또는 탑 캡(120) 자체에 연결된다. 돌출단자(140)는 탑 캡(120)에 대해 절연되어 있다. One electrode of the electrode assembly (eg, the cathode) is connected to the protruding terminal 140 formed at the center of the top cap 120, and the other electrode (eg, the anode) is the metal cap 110 or Top cap 120 is connected to itself. The protruding terminal 140 is insulated from the top cap 120.

만입부(200)는 탑 캡(120) 상에 형성되어 있으며, 금속 캡(110) 내부의 압력이 정상적인 상태에서는 안쪽, 즉, 하향 돌출되어 있다. The indentation 200 is formed on the top cap 120, and when the pressure inside the metal cap 110 is in a normal state, that is, protrudes downward.

도 2에는 본 발명의 이차전지에서 하나의 예시적인 만입부의 형상이 모식적으로 도시되어 있다. Figure 2 schematically shows the shape of one exemplary indentation in the secondary battery of the present invention.

도 2를 참조하면, 만입부(200)는 전체적으로 원형 또는 타원형 구조로 이루어져 있으며, 폐곡선의 노치가 형성되어 있는 상향 절곡부(제 1 노치: 210)와, 상향 절곡부(210)의 안쪽에 개곡선의 노치가 형성되어 있는 하향 절곡부(제 2 노치: 220)로 구성되어 있다. 이러한 만입부(200)의 작동과 관련하여 도 3을 참조하여 설명한다. Referring to FIG. 2, the indentation part 200 has a circular or elliptical structure as a whole, and an upward bend portion (first notch 210) in which a notch of a closed curve is formed, and a dog inside the upward bend portion 210. It consists of the downward bending part (2nd notch: 220) in which the curved notch is formed. The operation of the indentation 200 will be described with reference to FIG. 3.

도 3에는 전지의 내압 상승에 따라 도 2의 만입부가 변화되는 과정들이 수직 단면도로서 모식적으로 도시되어 있다. FIG. 3 is a vertical cross-sectional view of a process of changing the indentation of FIG. 2 as the internal pressure of the battery increases.

전지의 내압이 정상적인 경우(a)에는 만입부(200)는 하향 돌출된 형상을 유 지한다. 따라서, 만입부(200)의 상부에 소정의 거리로 이격되어 있는 접속부재(312)에 접촉하지 않게 된다. When the internal pressure of the battery is normal (a), the indentation 200 maintains a downwardly protruding shape. Therefore, the upper portion of the indentation 200 is not in contact with the connection member 312 spaced at a predetermined distance.

그러다, 전지의 내압이 Pcrt -1 이상으로 상승할 경우(b), 상향 절곡부(210)는 하향 절곡 형태로 바뀌고, 하향 절곡부(220)는 상향 절곡 형태로 바뀌면서, 전체적으로 만입부(200)의 역전이 일어난다. 따라서, 만입부(200)는 접속부재(312)에 접촉하게 된다. Then, when the internal pressure of the battery rises above P crt −1 (b), the upward bent portion 210 is changed to the downward bent shape, and the downward bent portion 220 is changed to the upward bent shape, and the indentation portion 200 is overall. ) Reversal occurs. Therefore, the indentation 200 comes into contact with the connection member 312.

전지의 내압이 계속 증가하여 Pcrt -2 이상으로 상승할 때(c)에는, 하향 절곡부(220)의 노치가 파열되면서 가압된 가스가 외부로 배출되게 된다.When the internal pressure of the battery continues to increase and rises above P crt −2 (c), the pressurized gas is discharged to the outside as the notch of the downward bent portion 220 ruptures.

도 4에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 각형 이차전지의 분리 상태의 사시도가 도시되어 있다. Figure 4 is a perspective view of a separated state of the rectangular secondary battery according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 각형 이차전지(700)는 양극, 음극 및 분리막으로 이루어진 전극조립체(도시하지 않음)가 전해액과 함께 내장되어 있는 전지셀(100)과, 보호회로기판(310), 접속단자(320, 322) 및 PTC 블록(330)의 보호회로 모듈(300), 및 캡 하우징(400) 등을 포함하는 것으로 구성되어 있다.Referring to FIG. 4, the rectangular secondary battery 700 includes a battery cell 100 having an electrode assembly (not shown) including an anode, a cathode, and a separator, together with an electrolyte, a protective circuit board 310, and a connection terminal. And a protective circuit module 300 of the PTC block 330, the cap housing 400, and the like.

전지셀(100)에서 중앙 돌출단자(140)는 음극 단자를 형성하고 금속 캔(110) 자체가 양극 단자를 형성한다. 또한, 탑 캡(120)에는 만입부(200)가 형성되어 있다. In the battery cell 100, the central protruding terminal 140 forms a negative terminal, and the metal can 110 itself forms a positive terminal. In addition, the indentation part 200 is formed in the top cap 120.

보호회로모듈(300)에는 기본적으로 보호회로가 형성되어 있는 보호회로기판(310)과 접속단자(320, 322)가 포함되며, 필요에 따라, PTC 블록(330) 및/또는 리 드(340, 342)가 포함될 수 있다. 보호회로기판(310)의 하단에는 만입부(200)에 대응하는 위치에 그것으로부터 소정의 이격 거리에 접속부재(312)가 형성되어 있다. 따라서, 만입부(200)가 상향 돌출될 때 그것은 접속부재(312)와 접촉하게 된다. The protection circuit module 300 basically includes a protection circuit board 310 and connection terminals 320 and 322 on which a protection circuit is formed, and, if necessary, the PTC block 330 and / or the lead 340. 342 may be included. The connection member 312 is formed at a lower end of the protective circuit board 310 at a predetermined distance from the indentation 200 at a position corresponding to the indentation 200. Therefore, when the indentation 200 protrudes upward, it comes into contact with the connecting member 312.

각형 이차전지(700)의 조립과정을 하기에서 설명한다.The assembly process of the square secondary battery 700 will be described below.

우선, 전지셀(100)의 상단면의 일측에 예를 들어 니켈 클래드 등의 접착성이 우수한 도전성 부재(150)를 부착하고 반대쪽 상단면에 절연성 부재(160)를 부착한다. 도전성 부재(150)에는 리드(340)를 결합시키는데 이러한 양극 리드(340)는 추후 보호회로 모듈(300)의 양극 접속단자(320)와 결합된다. 한편, 돌출된 형태의 음극단자(140)에는 PTC 블록(330)이 결합시키고 그것의 연결단자에 또다른 리드(342)를 결합시키는데, 이러한 음극 리드(342)는 추후 보호회로 모듈(300)의 음극 접속단자(322)와 결합된다. 도전성 부재(150)에 대한 양극 리드(340)의 결합과 PCT 블록(330)에 대한 음극 리드(342)의 결합은 바람직하게는 스폿 용접으로 달성될 수 있다. First, the conductive member 150 having excellent adhesion, such as nickel clad, is attached to one side of the top surface of the battery cell 100, and the insulating member 160 is attached to the opposite top surface. The lead 340 is coupled to the conductive member 150. The anode lead 340 is later coupled to the anode connection terminal 320 of the protection circuit module 300. Meanwhile, the PTC block 330 is coupled to the protruding cathode terminal 140, and another lead 342 is coupled to the connection terminal thereof. The cathode lead 342 may be formed by the protection circuit module 300. It is coupled to the negative electrode terminal 322. Coupling the positive lead 340 to the conductive member 150 and the negative lead 342 to the PCT block 330 may preferably be accomplished by spot welding.

그와 같이 보호회로기판(310)이 탑재된 전지셀(100)의 상단에 캡 하우징(400)을 결합시킨다. 캡 하우징(400)이 결합된 상태에서, 그것의 측면에 형성되어 있는 개구(410)를 통해 접속단자(322)와 리드(342)를 용접 등에 의해 결합시키고, 개구(410)를 사이드 캡(420)으로 밀봉하면 전지 상부가 형성된다. 그런 다음, 전지셀(100)에 하단 캡(500)을 끼우고, 외면을 포장부재(600)로 도포하면 내장형의 각형 이차전지(700)가 완성된다. As such, the cap housing 400 is coupled to the upper end of the battery cell 100 on which the protection circuit board 310 is mounted. In the state where the cap housing 400 is coupled, the connecting terminal 322 and the lead 342 are joined by welding or the like through the opening 410 formed on the side thereof, and the opening 410 is connected to the side cap 420. ), The top of the battery is formed. Then, the lower cap 500 is inserted into the battery cell 100, and the outer surface is coated with the packaging member 600 to complete the built-in square type secondary battery 700.

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Those skilled in the art to which the present invention pertains will be able to perform various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above contents.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 각형 이차전지는 제 1 임계 압력과 제 2 임계 압력의 두 단계로 안전성이 확보하고, 더욱이 1 단계에서 전지의 위험상태를 감지하여 사용자에게 알려 필요한 조치를 취하게 하거나 전지의 작동을 멈추게 함으로써 내압이 더 이상 상승하는 것을 방지하며, 그럼에도 불구하고 계속적인 내압 상승시에는 가스를 배출시켜 폭발의 위험성을 방지하는 효과가 있다.As described above, the rectangular secondary battery according to the present invention is secured in two stages of the first critical pressure and the second critical pressure, and furthermore, it detects the dangerous state of the battery in the first stage and informs the user to take necessary measures. In addition, by stopping the operation of the battery to prevent the increase in the internal pressure any more, nevertheless there is an effect of preventing the risk of explosion by discharging the gas in the continuous increase in the internal pressure.

Claims (7)

각형 케이스의 상단에 케이스 내부로 돌출된 만입부가 형성되어 있고 그것으로부터 소정의 거리에 전지의 작동제어회로에 연결된 접속부재가 설치되어 있으며, 전지의 내압이 제 1 임계 압력(Pcrt-1) 이상으로 상승할 때에는 상기 만입부가 케이스 외면으로 돌출되면서 접속부재와 접촉되어 내압 증가가 상기 작동제어회로에 전달되고, 상기 내압이 제 1 임계 압력을 넘어 제 2 임계 압력(Pcrt-2) 이상으로 상승할 때에는 상기 돌출된 만입부의 일부가 파열되면서 압축 가스가 외부로 배출되는 것으로 구성되어 있으며,An indentation projecting into the case is formed at the upper end of the rectangular case, and a connecting member connected to the operation control circuit of the battery is provided at a predetermined distance therefrom, and the internal pressure of the battery is equal to or greater than the first critical pressure P crt-1 . When rising to, the indentation is projected to the outer surface of the case and in contact with the connecting member so that the internal pressure increase is transmitted to the operation control circuit, and the internal pressure rises above the first threshold pressure and rises above the second threshold pressure P crt-2 . When the protruding indentation part of the rupture is composed of compressed gas is discharged to the outside, 상기 만입부는 전체적으로 원형 또는 타원형 구조로서, 폐곡선의 노치가 형성되어 있는 상향 절곡부와, 상기 노치의 안쪽에 개곡선의 노치가 형성되어 있는 하향 절곡부로 구성되어 있는 구조로 되고, 전지의 내압이 Pcrt-1 이상으로 상승할 때에는 상향 절곡부와 하향 절곡부가 절곡 상태가 역전되면서 만입부가 상향 돌출되고, Pcrt-2 이상으로 상승할 때에는 하향 절곡부의 노치가 파열되면서 가압된 가스가 외부로 배출되며, 상기 하향 절곡부의 노치(제 2 노치)는 상향 절곡부의 노치(제 1 노치)보다 깊은 깊이로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 각형 이차전지.The indentation is a circular or elliptical structure as a whole, and is composed of an upward bent portion in which a notch of a closed curve is formed, and a downward bent portion in which a notch of an open curve is formed inside the notch. When it rises above crt-1 , the up bend and the downward bend are reversed, and the indentation protrudes upward, and when it rises above P crt-2 , the notch of the downward bend ruptures and the pressurized gas is discharged to the outside. And the notch (second notch) of the downward bent portion is formed to a depth deeper than the notch (first notch) of the upward bent portion. 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 작동제어회로는 보호회로모듈(PCM)인 것을 특징으로 하는 각형 이차전지.The rectangular secondary battery according to claim 1, wherein the operation control circuit is a protection circuit module (PCM). 제 4 항에 있어서, 상기 PCM은 보호회로가 형성되어 있는 인쇄회로기판(PCB)을 포함하고 있고, 그것의 하단에 상기 만입부와 접촉될 수 있는 접속부재가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 각형 이차전지. The rectangular secondary battery according to claim 4, wherein the PCM includes a printed circuit board (PCB) having a protection circuit formed thereon, and a connection member which is in contact with the indentation is provided at a lower end thereof. battery. 제 1 항에 있어서, 전지의 내압이 Pcrt-1 이상으로 상승하여 만입부가 접속부재에 접촉되었을 때, 상기 작동제어회로는 전지 상태의 위험성을 신호로 나타내거나, 또는 전지의 작동을 정지시키는 것을 특징으로 하는 각형 이차전지.2. The operation control circuit according to claim 1, wherein when the internal pressure of the battery rises above P crt-1 and the indentation contacts the connecting member, the operation control circuit signals the danger of the battery condition or stops the operation of the battery. Square secondary battery characterized by. 제 6 항에 있어서, 상기 신호는 (i) 시각적 표시수단, 또는 (ii) 청각적 표시수단, 또는 (iii) 시각적 및 청각적 표시수단으로 표현되는 것을 특징으로 하는 각형 이차전지.7. The rectangular secondary battery according to claim 6, wherein the signal is represented by (i) visual display means, or (ii) audio display means, or (iii) visual and audio display means.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001084880A (en) * 1999-08-11 2001-03-30 Therm O Disc Inc Pressure and temperature responsive switch assembly
KR20040100049A (en) * 2003-05-21 2004-12-02 삼성에스디아이 주식회사 Secondary battery with safety device
KR20050041934A (en) * 2003-10-31 2005-05-04 산요덴키가부시키가이샤 Closed type battery

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001084880A (en) * 1999-08-11 2001-03-30 Therm O Disc Inc Pressure and temperature responsive switch assembly
KR20040100049A (en) * 2003-05-21 2004-12-02 삼성에스디아이 주식회사 Secondary battery with safety device
KR20050041934A (en) * 2003-10-31 2005-05-04 산요덴키가부시키가이샤 Closed type battery

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101183530B1 (en) * 2007-11-20 2012-09-20 주식회사 엘지화학 Battery Cell of Novel Structure and Battery Pack Employed with the Same

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