KR101137369B1 - 원통형 리튬 이차전지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 원통형 리튬 이차전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기능성 센터핀을 구비한 원통형 리튬 이차전지에 관한 것이다. 원통형 리튬 이차전지는 중앙에 센터핀을 구비한 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 캔; 및 상기 캔의 상부면에 결합된 캡 조립체를 포함하며, 상기 센터핀의 적어도 일 단부는 상기 캔의 바닥면 또는 상기 캡 조립체와 충돌 시에 변형되어 충돌 시의 충격력을 완충하여 상기 센터핀이 돌출되는 것을 억제하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
센터핀, 노치부, 돌출 방지
Description
본 발명은 원통형 리튬 이차전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기능성 센터핀을 구비한 원통형 리튬 이차전지에 관한 것이다.
일반적으로 원통형 리튬 이차 전지는 센터핀이 결합된 원통 형태의 전극 조립체와, 상기 전극 조립체가 결합되는 원통 형태의 캔과, 상기 캔 내측에 주입되어 리튬 이온의 이동이 가능하도록 하는 전해액과, 상기 캔의 일측에 결합되어 상기 전해액의 누액을 방지하고, 전극 조립체의 이탈을 방지하는 캡 조립체 등으로 이루어져 있다. 이러한 원통형 리튬 이차전지는 통상 그 용량이 3000-4000Ma 정도이기 때문에, 주로 대용량의 전력이 필요한 노트 피씨(note PC), 디지털 카메라, 캠코더 등에 장착되고 있다. 일례로 이러한 원통형 리튬 이차전지는 다수개가 필요한 개수만큼 직렬 또는 병렬로 연결되고, 또한 보호회로가 장착된 채 소정 형태의 하드 팩(hard pack)으로 조립되어 상기 전자기기에 전원용으로 결합되어 이용된다. 또한 이러한 원통형 리튬 이차전지의 제조 방법은 음극 활물질이 코팅된 음극과, 세퍼레이터 및 양극 활물질이 코팅된 양극판을 함께 적층한 후, 봉 형태의 권취축에 일단을 결합한 후, 대략 원통 형태로 권취하여 전극 조립체를 형성한다. 이어서, 상기 전극 조립체에 센터핀을 결합한 후, 이를 원통형 캔에 삽입한다. 이어서, 상기 원통형 캔에 전해액을 주입하고, 캡 조립체를 상기 원통형 캔의 상부에 결합함으로써, 원통형 형태의 리튬 이온 전지를 완성한다. 한편, 이러한 원통형 리튬 이차전지는 과충전시 폭발 및 발화 현상을 방지하기 위해, 과충전에 의한 내부 압력 증가 시에 형태가 변형되는 안전 벤트, 상기 안전 벤트의 형태 변경에 의해 전류가 차단되는 회로 기판이 설치되고 있다. 통상 상기 안전 벤트 및 회로 기판은 총칭하여 CID(current interrupt device)라고도 하며, 이는 캡 조립체의 한 구성 요소가 된다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적인 과제는 원통형 리튬 이차전지 내부 압력의 증가로 인한 폭발 시에 센터핀의 돌출 등을 저지하여 원통형 리튬 이차전지의 안성을 향상시키는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제를 해결하기 위한 제1 실시 예에 따른 원통형 리튬 이차전지는 중앙에 센터핀을 구비한 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 캔; 및 상기 캔의 상부면에 결합된 캡 조립체를 포함하며, 상기 센터핀의 적어도 일 단부는 상기 캔의 바닥면 또는 상기 캡 조립체와 충돌 시에 변형되어 충돌 시의 충격력을 완충하여 상기 센터핀이 돌출되는 것을 억제하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 센터핀은 전체에 걸쳐 중공이 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 센터핀의 적어도 일 단부측 외주면에는, 상기 적어도 일 단부에 가해지는 압력에 의해 구부러지도록, 적어도 하나의 노치부를 구비할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 노치부는 다각형, 원형, 톱니형 또는 물결형 중 적어도 어느 한 모양으로 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 센터핀의 적어도 일단의 각각은 일 방향으로 경사지도록 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 센터핀의 양 단은, 양 단부의 측면이 서로 평행하도록, 동일한 방향으로 경사지게 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 센터핀의 적어도 일단의 각각은 일 방향으로 경사지도록 형성되며, 상기 센터핀의 단부의 경사가 나타나도록 하는 단면 상에서 보았을 때, 경사진 단부측 노치부는 서로 엇갈리게 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 센터핀의 적어도 일 단부측 외주면을 따라 연장되어 상기 적어도 일 단부에 가해지는 압력에 의해 구부러지도록, 적어도 하나의 노치부를 구비하는 원통형 리튬 이차 전지.
본 발명에 있어서, 상기 캡 조립체는 상기 센터핀의 상부 단의 상부에 배치되는 안전 벤트; 및 상기 안전 벤트의 상부에 위치된 회로 기판을 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 캡 조립체는 상기 센터핀의 상부 단의 상부에 배치되는 서브디스크; 상기 서브디스크와 용접 결합된 벤트; 상기 서브디스크와 상기 벤트의 구조를 유지하는 캡 다운 및 상기 캡 다운과 상기 벤트 사이에 배치되어 절연 기능을 수행하는 인슐레이터;를 포함할 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제를 해결하기 위한 제2 실시 예에 따른 원통형 리튬 이차전지는 적어도 일 단부 측 외주면에 적어도 하나의 노치부를 구비하는 원통형 센터핀; 중앙에 상기 센터핀을 구비한 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 캔; 및 상기 캔의 상부면에 결합된 캡 조립체를 포함하며, 상기 센터핀의 상기 노치부는 상기 센터핀이 상기 캔의 바닥면 또는 상기 캡 조립체와 충돌 시에 상기 센터핀의 단부가 구부러지도록 하여 충돌 시의 충격력을 완충하여 상기 센터핀이 돌출되는 것을 억제하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 노치부는 다각형, 원형, 톱니형 또는 물결형 중 적어도 어느 한 모양으로 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 센터핀의 적어도 일단의 각각은 일 방향으로 경사지도록 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 센터핀의 양 단은, 양 단부의 측면이 서로 평행하도록, 동일한 방향으로 경사지게 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 센터핀의 적어도 일단의 각각은 일 방향으로 경사지도록 형성되며, 상기 센터핀의 단부의 경사가 나타나도록 하는 단면 상에서 보았을 때, 경사진 단부측 노치부는 서로 엇갈리게 형성될 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제를 해결하기 위한 제3 실시 예에 따른 원통형 리튬 이차전지는 적어도 일 단부 측 외주면을 따라 연장되어 하나의 노치부를 구비하는 원통형 센터핀; 중앙에 상기 센터핀을 구비한 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 캔; 및 상기 캔의 상부면에 결합된 캡 조립체를 포함하며, 상기 센터핀의 상기 노치부는 상기 센터핀이 상기 캔의 바닥면 또는 상기 캡 조립체와 충돌 시에 상기 센터핀의 단부가 구부러지도록 하여 충돌 시의 충격력을 완충하여 상기 센터핀이 돌출되는 것을 억제하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 센터핀의 적어도 일단의 각각은 일 방향으로 경사지도록 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 센터핀의 양 단은, 양 단부의 측면이 서로 평행하도 록, 동일한 방향으로 경사지게 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 전지의 폭발 시에 센터핀이 캡 조립체 또는/및 캔의 내부면과 충돌하며 파열 및 변형되어 센터핀의 돌출이 저지되고, 그럼으로써 이차 전지의 안정성이 향상된다.
이하, 본 발명의 실시 예에 대한 구성 및 그 작용을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 도면이나 도면에 대한 설명은 본 발명의 예를 든 것으로 이로써 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 원통형 리튬 이차전지(100)를 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 원통형 리튬 이온 전지의 개략적 사시도 이다. 도 2는 도 1의 II-II'에 따른 개략적 단면도이다. 도 3은 도 1의 개략적 분해 사시도이다.
도시된 바와 같이 본 발명에 의한 원통형 리튬 이차전지(100)는 전극 조립체(110), 센터핀(120), 캔(140) 및 캡 조립체(150)를 구비한다. 전극 조립체(110)는 음극판(111), 양극판(112) 및 세퍼레이터(113)를 구비한다. 여기서, 음극판(111)은 예를 들어, 흑연 등의 음극 활물질이 코팅되어 있다. 양극판(112)은 예를 들어, 코발트산리튬(LiCoO2)의 양극 활물질이 코팅되어 있다. 이때 세퍼레이터(113)는 음극판(111)과 양극판(112) 사이에 위치되며, 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동만 가능하게 하는 역할을 한다. 이때 원통형 캔(140)은 음극판(111), 양 극판(112) 및 세퍼레이터(113)를 대략 원기둥 형태로 권취하여 수납한다. 음극판(111)은 구리(Cu) 포일일 수 있으며, 양극판(112)은 알루미늄(Al) 포일일 수 있으며, 세퍼레이터(113)는 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP)일 수 있다. 또한 음극판(111)에는 하부로 일정 길이 돌출되어 연장된 음극탭(114)이 용접될 수 있고, 양극판(112)에는 상부로 일정 길이 돌출된 양극탭(115)이 용접될 수 있으나, 그 반대도 가능하다. 더불어, 음극탭(114)은 니켈(Ni) 재질, 양극탭(115)은 알루미늄(Al) 재질일 수 있다. 센터핀(120)은 전극 조립체(110)의 대략 중앙에 결합되어 있으며, 이는 전지의 충방전 중 전극 조립체(110)의 변형을 억제하는 역할을 한다. 이때, 음극판(111), 양극판(112), 세퍼레이터(113), 음극탭(114) 및 양극탭(115)의 재질은 위에 기재된 재질로 한정된 것은 아니며 당업자가 용이하게 변경할 수 있는 것은 본 발명의 보호범위에 속한다.
한편, 원통형 캔(140)은 스틸, 스테인레스 스틸, 알루미늄 또는 이의 등가물로 형성 가능하며, 여기서 그 제질을 한정하는 것은 아니다.
캡 조립체(150)는 도 3을 참조하면 가스켓(151), 안전 벤트(152), 회로기판(153), 양성 온도 소자(PTC)(154) 및 양극 캡(155)을 구비한다. 캡 조립체(150)는 원통형 캔(140)의 상부 측에 배치될 수 있다. 가스켓(151)은 대략 링 형태로 원통형 캔(140)의 일 측에 배치된다. 이때, 절연성 가스켓(151)에는 양극탭(115)과 접속되는 도전성 안전 벤트(152)가 결합되어 이루어질 수 있다. 여기서, 안전 벤트(152)는 캔(140) 내부의 압력 상승 시 변형되거나 파열되어 회로기판(153)을 파손시키거나 또는 가스를 외부로 방출시키는 역할을 한다. 회로기판(153)은 안전 벤트(152)의 일 측에 배치되어 안전 벤트(152)의 변형 시 파손 또는 파괴되어 전류가 차단된다. 양성 온도 소자(154)는 회로기판(153)의 상부에는 배치되어 과전류시 전류가 차단되는 역할을 한다. 양극 캡(155)은 양성 온도 소자(154)의 일 측에 배치되어 외부에 양극 전압(또는 음극 전압)을 인가할 수 있다. 또한 양극 캡(155)은 가스 배출이 용이하도록 다수의 통공(155a)을 구비할 수 있다. 이러한 안전 벤트(152), 회로기판(153), 양성 온도 소자(154) 및 양극 캡(155)은 모두 절연성 가스켓(151) 내측에 장착되어 있음으로써, 원통형 캔(140)과의 직접적인 쇼트가 방지되도록 되어 있다. 더불어, 회로기판(153)의 표면에는 배선 패턴(153a)이 형성되어 있는데, 이러한 배선 패턴(153a)은 회로기판(153)이 파손되거나 파괴되면 자연스럽게 끊어지도록 되어 있다.
캡 조립체(150)의 구성은 이에 제한되지 않는다. 예를 들면, 양성 온도 소자를 구비하지 않는 실시예도 가능하다. 또 다른 실시예에 따른 캡 조립체(150')가 도 4에 도시되어 있다. 도 4를 참조하면, 캡 조립체(150')는 서브디스크(161), 벤트(162), 캡 다운(163) 및 인슐레이터(164)를 구비한다. 이때 서브디스크(161)는 센터핀(120)의 상부에 배치된다. 벤트(162)는 서브디스크(161)와 용접되어 배치된다. 이때 벤트(162)가 가스의 압력 등에 의하여 변형되면 서브디스크(161)와 벤트(162)가 떨어져 전류가 흐르지 않게 된다. 캡 다운(163)은 서브디스크(161)와 벤트(162) 구조를 유지하는 역할을 한다. 인슐레이터(164)는 캡 다운(163)과 벤트(162) 사이에 배치되어 절연 기능을 수행한다.
이하 설명에서는 도 1 내지 3의 캡 조립체(150)를 기준으로 설명하지만 이에 제한되지 않으며 센터핀(120)의 기능 및 작동은 도 4에 도시된 캡 조립체(150)에서도 동일하게 작동한다.
도 2를 참조하면, 원통형 캔(140)에는 캡 조립체(150)를 중심으로 캡 조립체(150)의 하부에는 내부로 움푹 파인 비딩부(beading part)(143)가 형성되고, 캡 조립체(150)의 상부에는 내부로 절곡된 크림핑부(crimping part)(144)가 형성될 수 있다. 이러한 비딩부(143) 및 크림핑부(144)는 캡 조립체(150)를 원통형 캔(140)에 단단히 고정 및 지지하여 캡 조립체(150) 이탈을 방지하는 역할을 하며, 또한 전해액이 외부로 누액되지 않도록 하는 역할을 한다. 더불어, 원통형 캔(140)의 내측에는 전해액(미도시)이 주입되어 있으며, 이는 충방전 시에 전지 내부의 음극판(111) 및 양극판(112)에서 전기화학적 반응에 의해 생성되는 리튬 이온이 이동 가능하게 하는 역할을 한다. 이러한 전해액은 리튬염과 고순도 유기 용매류의 혼합물인 비수질계 유기 전해액일 수 있다. 이와 달리 전해액은 고분자 전해질을 이용한 폴리머일 수도 있으나 본 발명의 보호 범위는 이에 한정되는 것이 아니며 전해액의 종류는 다양하게 변형 가능하다.
센터핀(120)은 전극 조립체(110) 중심에 위치할 수 있다. 센터핀(120)은 중공이 형성된 긴 원통형이다. 하지만 센터핀(120)의 구조는 이에 제한되지 않으며 내부가 관통되지 않고 메워져 있는 구조를 구비할 수도 있다. 한편, 이차전지는 급격한 가열 등을 포함하여 다양한 이유로 폭발될 수 있다. 예를 들어, 원통형 리튬 이차전지가 과충전 상태가 되면, 전극 조립체(110)의 대략 상부 영역부터 전해액이 증발하여 저항이 증가하기 시작한다. 이때 전극 조립체(110)의 대략 중심 영 역부터 변형이 일어나 리튬이 석출되기 시작한다. 또한 전극 조립체(110)의 상부 영역의 저항 증가에 따라 국부적으로 발열이 시작되어 전지 온도도 급상승한다. 이와 같은 상태가 되면, 통상 과충전시 분해되어 가스를 발생하는 사이클로 헥실 벤젠(CHB) 및 바이 페닐(BP)(전해액 첨가제) 등의 작용에 의해 내부 압력이 급격히 증가하며 폭발의 가능성도 있다. 이와 같이 이차전지가 폭발하게 되면 센터핀(120)이 이차전지 폭발에 의해 돌출하게 되면 안전상 심각한 문제점이 발생할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 센터핀(120)의 적어도 일 단이 캔(140) 내측면 또는 캡 조립체(150)와 충돌 시 변형되도록 구성됨으로써 센터핀(120) 충돌 시 그 충격력을 완화하여 센터핀(120)의 돌출을 억제할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예들에 따른 센터핀(120)을 구비한 원통형 리튬 이차 전지에서 센터핀(120)이 캡 조립체(150)의 충돌할 때 센터핀의 돌출을 억제하는 원리를 설명한다.
도 5a를 참조하면, 내부 압력이 급격히 증가하면 센터핀(120)이 외부를 향해 튀어나가면서 먼저 안전 벤트(152)와 충돌하게 된다. 센터핀(120)은 안전 벤트를 뚫어 안전 벤트(152)를 변형시킨다. 안전 벤트(152)가 파손되면서 안전 벤트(152)의 상부에 설치된 회로기판(153)이 파손됨으로써 전류를 차단된다. 이와 같이 회로기판(153)에 형성된 배선 패턴이 끊어짐으로써, 전류가 흐르지 않도록 하여 안전장치 역할을 할 수 있다. 따라서 센터핀(120)의 일 단부(120a)가 안전 벤트(152)와 충돌하여 안전 벤트(152)를 변형시키면 내부 압력 증가 외에도 센터핀(120)이 기계적 힘을 작용하여 안전 벤트(152)를 직접 변형시키기 때문에 안전 벤트(152) 및 회로기판(153)이 보다 확실하게 변형되어 안전장치 역할을 강화할 수 있다. 이후 센터핀(120)은 캡 조립체의 양극 캡(155)과 충돌한다. 이때 센터핀(120)의 일 단부가 쉽게 변형될 수 있도록 구성하여 센터핀(120)이 양극캡(155)과 충돌시 도 5b와 같이 변형되며 충격력을 흡수하여 돌출이 억제된다.
이하 설명의 편의성을 위하여 센터핀(120)과 타 구성요소간의 충돌을 센터핀(120)과 양극 캡(155)과의 충돌만을 예를 들어 설명하겠으나 폭발에 의한 센터핀(120)과 타 구성요소간의 충돌은 이에 제한되지 않으며 센터핀(120)은 양극 캡(155) 뿐만 아니라 예를 들어 캔(140)의 바닥면(142) 등과 충돌할 수 있다.
센터핀(120)의 적어도 일 단부가 충돌 시에 변형되며, 충격력을 완충하기 위하여 센터핀의 일 단부(120a)는 다양하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 센터핀(120)의 일 단부(120a)는 노치부(n)이 구성될 수 있는데, 노치부(n)는 도 6a 내지 도 6e 및 도 7a 내지 7e에 개시된 바와 같이 센터핀(120)의 적어도 일 단부(120a)로부터 내측으로 소정 간격 이격된 위치의 표면에 형성된 홈 또는 도 8a 내지 도 8e 센터핀(120)의 일 단부(120a)로부터 원주면을 따라 연장되어 형성된 홈 일 수 있으며, 이에 국한되는 것은 아니다.
노치부(n)을 구비한 센터핀(120)에 대한 설명은 도 6 내지 도 8을 참조하여 설명한다. 이때 각 실시 예들은 센터핀(120)이 길이 방향으로 관통된 형상을 기준으로 설명하였으나, 센터핀(120)의 형상은 이에 제한되지 않으며 센터핀(120)의 내부가 관통되지 않고 메워져 있거나, 다른 물질에 의해 채워져 있는 경우에도 적용 가능하다.
먼저 도 6a 내지 도 6e를 참조하여 노치부(n)를 구비한 센터핀(120)의 실시 예를 설명한다. 도 6a내지 6e는 실시예들에 따른 센터핀의 일 단부의 개략적 측단면도이고, 도 7a 내지 7e는 도 6a 내지 도 6e에 도시된 센터핀의 개략적 사시도이다., 도 8A 내지 8E는 다른 실시예들에 따른 센터핀의 일 단부의 개략적 사시도이다.
도 6a 및 도 7a에 도시된 바와 같이 센터핀(120)의 적어도 일 단부(120a)로부터 내측으로 소정 간격 이격된 위치의 표면에 노치부(n)가 삼각형 모양으로 형성된 예를 도시하고 있다. 이러한 노치부(n)의 형상은 이에 제한되지 않으며, 도 6b 및 도 7b에 도시된 바와 같이 노치부(n)가 원형 모양이거나, 도 6c 및 도 7c에 도시된 바와 같이 노치부(n)가 사각형 모양이거나, 도 6d 및 도 7d에 도시된 바와 같이 노치부(n)가 톱니 모양이거나, 도 6e 및 도 7e에 도시된 바와 같이 노치부(n)가 물결 모양일 수 있다.
이때 센터핀(120)의 끝 단은 양극캡(155)과 충돌 시에 반경 방향 외측의 일 방향으로 미끄러지기 용이한 경사가 형성되어 있다. 도 5b를 참조하면, 센터핀(120)의 상부단은 오른쪽 아래 방향으로 경사가 형성되어 있다. 따라서 센터핀(120)의 상부단(120a)이 양극 캡(155)과 충돌할 때, 상부단의 경사면이 양극캡(155)의 저면에 의하여 안내되어 센터핀(120)의 상부단(120a)는 왼쪽으로 변형되기 용이하다. 그러나 센터핀(120)의 끝 단의 형상은 이에 제한되지 않으며 경사각이 없는 단면을 구비할 수도 이다. 이러한 경사에 의해 센터핀(120)의 개구면이 증가되어 센터핀(120)의 중공을 통해서 하부로부터 올라오는 가스가 상부로 방출되는 것이 용이하다.
뿐만 아니라 노치부(n)는 단면상에서 보았을 때 오른쪽에 있는 노치부(n)가 왼쪽에 있는 노치부(n) 위에 형성됨으로써, 상부단이 왼쪽으로 용이하게 변형되게 해주는 효과가 있다.
센터핀(120)의 끝 단이 양극캡(155)과 충돌 시에 반경 방향 외측의 타 방향으로 미끄러지기 용이한 경사가 형성되어 있는 경우, 노치부(n)는 단면상에서 보았을 때 왼쪽에 있는 노치부(n)가 오른쪽에 있는 노치부(n) 위에 형성됨으로써, 상부단이 오른쪽으로 용이하게 변형되게 해주는 효과가 있다.
다른 실시 예로 도 8a에 도시된 바와 같이 센터핀(120)의 일 단부(120a)로부터 원주면을 따라 연장되어 노치부(n)가 삼각형 모양으로 형성된 예를 도시하고 있다. 이러한 노치부(n)의 형상은 이에 제한되지 않으며, 도 8b에 도시된 바와 같이 노치부(n)가 원형 모양이거나, 도 8c에 도시된 바와 같이 노치부(n)가 사각형 모양이거나, 도 8d에 도시된 바와 같이 노치부(n)가 톱니 모양이거나, 도 8e에 도시된 바와 같이 노치부(n)가 물결 모양일 수 있다.
이때 센터핀(120)의 끝 단은 양극캡(155)과 충돌 시에 반경 방향 외측의 일 방향으로 미끄러지기 용이한 경사가 형성되어 있다. 도 5b를 참조하면, 센터핀(120)의 상부단은 오른쪽 아래 방향으로 경사가 형성되어 있다. 따라서 센터핀(120)의 상부단(120a)이 양극 캡(155)과 충돌할 때, 상부단의 경사면이 양극캡(155)의 저면에 의하여 안내되어 센터핀(120)의 상부단(120a)는 왼쪽으로 변형되기 용이하다. 그러나 센터핀(120)의 끝 단의 형상은 이에 제한되지 않으며 경사각 이 없는 단면을 구비할 수도 이다. 이러한 경사에 의해 센터핀(120)의 개구면이 증가되어 센터핀(120)의 중공을 통해서 하부로부터 올라오는 가스가 상부로 방출되는 것이 용이하다.
센터핀(120)의 일 단부(120a)에 도시된 바와 같이 노치부(n)를 구비함으로써 폭발 등에 의해 양극 캡(155)과 충돌시 찢어짐이나 변형을 용이케 할 수 있다. 이러한 센터핀(120)의 변형을 통해 센터핀(120)이 양극 캡(155)을 뚫고 돌출되지 않도록 구성할 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 원통형 리튬 이온 전지의 개략적 사시도이다.
도 2는 도 1의 II-II' 따른 개략적 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 원통형 리튬 이온 전지의 개략적 분해 사시도이다.
도 4는 캡 조립체의 다른 실시 예를 도시한 단면도이다.
도 5a 및 5b는 본 발명에 의한 원통형 리튬 이차전지의 내부에서 센터핀이 폭발에 의해 양극 캡과 충돌하여 변형된 예를 순차적으로 보여주는 부분 단면도이다.
도 6a 내지 6e는 실시예들에 따른 센터핀의 일 단부의 개략적 측단면도이다.
도 7a 내지 7e는 도 6a 내지 도 6e에 도시된 센터핀의 개략적 사시도이다.
도 8a 내지 8e는 다른 실시예들에 따른 센터핀의 일 단부의 개략적 사시도이다.
Claims (18)
- 중앙에 센터핀을 구비한 전극 조립체;상기 전극 조립체를 수용하는 캔; 및상기 캔의 상부면에 결합된 캡 조립체를 포함하며,상기 센터핀의 적어도 일 단부측 외주면에는, 상기 적어도 일단부에 가해지는 압력에 의해 구부러지도록 적어도 하나의 노치부를 구비하는 원통형 리튬 이차 전지.
- 제 1항에 있어서, 상기 센터핀은 전체에 걸쳐 중공이 형성된 원통형 리튬 이차 전지.
- 삭제
- 제 1항에 있어서, 상기 노치부는 다각형, 원형, 톱니형 또는 물결형 중 적어도 어느 한 모양으로 형성되는 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차 전지.
- 제 1항에 있어서, 상기 센터핀의 적어도 일단의 각각은 일 방향으로 경사지 도록 형성된 원통형 리튬 이차 전지.
- 제 5항에 있어서, 상기 센터핀의 양 단은, 양 단부의 측면이 서로 평행하도록, 동일한 방향으로 경사지게 형성된 원통형 리튬 이차 전지.
- 제 1항에 있어서, 상기 센터핀의 적어도 일단의 각각은 일 방향으로 경사지도록 형성되며, 상기 센터핀의 단부의 경사가 나타나도록 하는 단면 상에서 보았을 때, 경사진 단부측 노치부는 서로 엇갈리게 형성된 원통형 리튬 이차 전지.
- 제 1항에 있어서, 상기 센터핀의 적어도 일 단부측 외주면을 따라 연장되어 상기 적어도 일 단부에 가해지는 압력에 의해 구부러지도록, 적어도 하나의 노치부를 구비하는 원통형 리튬 이차 전지.
- 제 1항에 있어서, 상기 캡 조립체는상기 센터핀의 상부 단의 상부에 배치되는 안전 벤트; 및상기 안전 벤트의 상부에 위치된 회로 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차 전지.
- 제 1항에 있어서, 상기 캡 조립체는상기 센터핀의 상부 단의 상부에 배치되는 서브디스크;상기 서브디스크와 용접 결합된 벤트;상기 서브디스크와 상기 벤트의 구조를 유지하는 캡 다운 및상기 캡 다운과 상기 벤트 사이에 배치되어 절연 기능을 수행하는 인슐레이터;를 포함하는 원통형 리튬 이차 전지.
- 적어도 일 단부 측 외주면에 적어도 하나의 노치부를 구비하는 원통형 센터핀;중앙에 상기 센터핀을 구비한 전극 조립체;상기 전극 조립체를 수용하는 캔; 및상기 캔의 상부면에 결합된 캡 조립체를 포함하며,상기 센터핀의 상기 노치부는 상기 센터핀이 상기 캔의 바닥면 또는 상기 캡 조립체와 충돌 시에 상기 센터핀의 단부가 구부러지도록 하여 충돌 시의 충격력을 완충하여 상기 센터핀이 돌출되는 것을 억제하도록 구성된 원통형 리튬 이차 전지.
- 제 11항에 있어서, 상기 노치부는 다각형, 원형, 톱니형 또는 물결형 중 적어도 어느 한 모양으로 형성되는 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차 전지.
- 제 11항에 있어서, 상기 센터핀의 적어도 일단의 각각은 일 방향으로 경사지도록 형성된 원통형 리튬 이차 전지.
- 제 13항에 있어서, 상기 센터핀의 양 단은, 양 단부의 측면이 서로 평행하도록, 동일한 방향으로 경사지게 형성된 원통형 리튬 이차 전지.
- 제 11항에 있어서, 상기 센터핀의 적어도 일단의 각각은 일 방향으로 경사지도록 형성되며, 상기 센터핀의 단부의 경사가 나타나도록 하는 단면 상에서 보았을 때, 경사진 단부측 노치부는 서로 엇갈리게 형성된 원통형 리튬 이차 전지.
- 적어도 일 단부 측 외주면을 따라 연장되어 하나의 노치부를 구비하는 원통형 센터핀;중앙에 상기 센터핀을 구비한 전극 조립체;상기 전극 조립체를 수용하는 캔; 및상기 캔의 상부면에 결합된 캡 조립체를 포함하며,상기 센터핀의 상기 노치부는 상기 센터핀이 상기 캔의 바닥면 또는 상기 캡 조립체와 충돌 시에 상기 센터핀의 단부가 구부러지도록 하여 충돌 시의 충격력을 완충하여 상기 센터핀이 돌출되는 것을 억제하도록 구성된 원통형 리튬 이차 전지.
- 제 16항에 있어서, 상기 센터핀의 적어도 일단의 각각은 일 방향으로 경사지도록 형성된 원통형 리튬 이차 전지.
- 제 17항에 있어서, 상기 센터핀의 양 단은, 양 단부의 측면이 서로 평행하도 록, 동일한 방향으로 경사지게 형성된 원통형 리튬 이차 전지.
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