KR101310731B1 - Secondary battery - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 이차 전지는, 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체; 전극 조립체가 수납될 수 있는 케이스; 및 케이스의 개방단에 용접될 수 있는 금속성 커버를 포함하는 캡 조립체를 구비한다.A secondary battery according to the present invention includes an electrode assembly in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are disposed with a separator interposed therebetween; A case in which the electrode assembly can be stored; And a cap assembly that can be welded to the open end of the case.

Description

이차 전지{Secondary battery}Secondary battery

본 발명은 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 리튬 이온 이차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery, and more particularly to a lithium ion secondary battery.

일반적으로, 이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와 달리, 충, 방전이 가능한 전지를 의미하며, 휴대폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 전자기기 또는 전기 자동차 등의 전원에 널리 사용되고 있다. 특히, 리튬 이차 전지는 작동 전압이 3.6V로서, 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.In general, a secondary battery, unlike a primary battery that cannot be charged, means a battery that can be charged and discharged, and is widely used in electronic devices such as mobile phones, notebook computers, camcorders, and power supplies for electric vehicles. In particular, the lithium secondary battery has an operating voltage of 3.6 V, and has a capacity of about three times that of a nickel-cadmium battery or a nickel-hydrogen battery, which is widely used as a power source for electronic equipment. Is rapidly increasing.

이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 또한, 리튬 이차 전지는 각형 전지, 원통형 전지, 파우치형 전지로 구분될 수 있다. Such lithium secondary batteries mainly use lithium-based oxides and carbon materials as positive electrode active materials and negative electrode active materials, respectively. In addition, the lithium secondary battery may be classified into a square battery, a cylindrical battery, and a pouch type battery.

리튬 이온 이차 전지는 양극/세퍼레이터/음극이 순차적으로 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재를 구비한다. 특히, 각형 또는 원통형 이차 전지의 외장재는 개방단이 형성된 케이스 및 케이스의 개방단에 밀봉 결합되는 캡 조립체를 구비한다. The lithium ion secondary battery includes an electrode assembly in which a positive electrode / separator / negative electrode is sequentially arranged, and a packaging material for sealingly storing the electrode assembly together with the electrolyte solution. In particular, the packaging material of the rectangular or cylindrical secondary battery has a case having an open end and a cap assembly sealingly coupled to the open end of the case.

전극 조립체는 각각 활물질이 도포된 시트 형태의 양극과 음극 사이에 세퍼레이터를 개재시켜 권취한 젤리-롤 타입과, 소정 크기의 다수의 양극과 음극 사이에 세퍼레이터를 개재시켜 순차적으로 적층시킨 스택 타입으로 분류된다. 여기서, 젤리-롤 타입의 전극 조립체는 제조가 용이하고 중량당 에너지 밀도가 높은 장점이 있고, 특히 원통형 또는 각형 전지의 케이스에 수납이 용이하므로 젤리-롤 타입의 전극 조립체가 널리 이용되고 있다. 한편, 스택 타입 전극 조립체는 파우치형 전지에 널이 이용되고 있다.The electrode assemblies are classified into a jelly-roll type wound by a separator between a cathode and an anode coated with an active material, and a stack type sequentially stacked through a separator between a plurality of anodes and cathodes of a predetermined size. do. Here, the jelly-roll type electrode assembly has advantages of being easy to manufacture and having a high energy density per weight. In particular, the jelly-roll type electrode assembly is widely used because it is easy to store in a cylindrical or rectangular battery case. On the other hand, a null is used for a pouch type battery as a stack type electrode assembly.

도 1은 종래의 원통형 이차전지의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a conventional cylindrical secondary battery.

도 1을 참조하면, 일반적으로 원통형 이차 전지(10)는 원통형 캔(20), 캔(20)의 내부에 수용되는 젤리-롤 형태의 전극 조립체(30), 캔(20)의 상부에 결합되는 캡 조립체(40), 캡 조립체(40)를 장착하기 위해 캔(20)의 선단에 마련된 비딩부(21), 및 전지를 밀봉하기 위한 클림핑 부위(50)를 구비한다.Referring to FIG. 1, generally, a cylindrical secondary battery 10 is coupled to a cylindrical can 20, an electrode assembly 30 having a jelly-roll shape accommodated inside the can 20, and an upper portion of the can 20. A cap assembly 40, a beading portion 21 provided at the tip of the can 20 for mounting the cap assembly 40, and a crimping portion 50 for sealing the battery.

전극 조립체(30)는 양극(31)과 음극(32) 사이에 분리막(33)이 개재된 상태로 젤리-롤 형태로 감긴 구조이며, 양극(31)에는 양극 탭(34)이 부착되어 캡 조립체(40)에 접속되어 있고, 음극(32)에는 음극 탭(미도시)이 부착되어 캔(20)의 하단에 접속되어 있다. The electrode assembly 30 has a structure that is wound in a jelly-roll form with a separator 33 interposed between the positive electrode 31 and the negative electrode 32, and the positive electrode tab 34 is attached to the positive electrode 31. A negative electrode tab (not shown) is attached to the negative electrode 32, and is connected to the lower end of the can 20.

캡 조립체(40)는 양극 단자를 형성하는 상단 캡(41), 전지 내부의 온도 상승 시 전지 저항이 증가하여 전류를 차단하는 PTC 소자(positive temperature coefficient element; 42), 전지 내부의 압력 상승시 전류를 차단하거나 및/또는 가스를 배기하는 안전 벤트(43), 특정 부분을 제외하고 안전 벤트(43)를 캡 플레이트(45)로부터 전기적으로 분리시키는 절연부재(44), 양극(31)에 연결된 양극탭(34)이 접속되어 있는 캡 플레이트(45)가 순차적으로 적층된 구조이다. 캡 조립체(40)는 가스켓(60)에 장착된 상태로, 캔(20)의 비딩부(21)에 장착된다.The cap assembly 40 includes a top cap 41 forming a positive terminal, a positive temperature coefficient element 42 for blocking current by increasing battery resistance when the temperature inside the battery increases, and a current when the pressure rises inside the battery. A safety vent 43 for blocking the gas and / or exhausting the gas, an insulating member 44 for electrically separating the safety vent 43 from the cap plate 45 except for a specific portion, and an anode connected to the anode 31. The cap plate 45 to which the tab 34 is connected is laminated | stacked sequentially. The cap assembly 40 is mounted to the bead 21 of the can 20 while being mounted to the gasket 60.

이러한 원통형 이차전지는, 일반적으로 원통형 캔에 젤리-롤형 전극 조립체를 삽입하고, 젤리-롤의 상단 외주면에 대응한 캔에 비딩부를 형성한 후, 가스켓이 장착된 캡 어셈블리를 설치한 뒤 캔의 상단을 클림핑하고 사이징하여 제조된다. 상기 사이징 공정은 내부공간 확보를 위해 비딩부의 폭을 줄이기 위하여, 주입구를 밀봉한 상태에서 전지를 금형으로 프레싱하는 공정이다. In the cylindrical secondary battery, a jelly-roll type electrode assembly is generally inserted into a cylindrical can, a bead portion is formed in a can corresponding to the top outer circumferential surface of the jelly-roll, and then a cap assembly equipped with a gasket is installed. Prepared by crimping and sizing. The sizing process is a process of pressing the battery into a mold in a sealed state of the injection hole in order to reduce the width of the beading portion to secure the internal space.

그런데, 사이징 공정 전의 비딩부의 폭이 사이징 공정에 의해 줄어들지만, 비딩부의 내측부가 하향 변형되는 문제점도 발생한다. 이러한 비딩부의 하향 변형으로 전지의 내부 공간이 감소되어, 동일 규격 대비 전지 용량이 감소될 수 있다. 또한, 하향 변형된 비딩부가 전극 조립체의 상단면이나 전극탭과 접촉하게 되는 경우, 단락을 유발할 수 있으므로 전지의 안전성에 심각한 문제가 있다. 한편, 사이징 공정은 비딩부의 폭이 재차 복원되는 것을 방지하기 위하여 빠른 하강 속도로 진행되기 때문에, 강한 충격으로 인해 전극 조립체를 손상시킬 수 있는 문제점이 있다.By the way, although the width of the beading portion before the sizing process is reduced by the sizing process, a problem occurs that the inner side of the beading portion is deformed downward. Due to the downward deformation of the bead portion, the internal space of the battery is reduced, and thus the battery capacity may be reduced compared to the same standard. In addition, when the downwardly deformed bead portion comes into contact with the top surface of the electrode assembly or the electrode tab, it may cause a short circuit, thereby seriously affecting the safety of the battery. On the other hand, since the sizing process proceeds at a fast descending speed in order to prevent the width of the bead part from being restored again, there is a problem that the electrode assembly may be damaged due to a strong impact.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 극복하기 위해 착상된 것으로서, 캔의 선단에 비딩부가 마련되지 않은 상태에서 캡 조립체가 캔의 개방단에 레이저 용접되는 구조를 가진 이차 전지를 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been conceived to overcome the above problems, and an object thereof is to provide a secondary battery having a structure in which a cap assembly is laser welded to an open end of a can in a state in which a bead is not provided at a tip of the can.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이차 전지는, 양극판 및 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체; 상기 전극 조립체가 수납될 수 있는 케이스; 및 상기 케이스의 개방단에 용접될 수 있는 금속성 커버를 포함하는 캡 조립체를 구비한다.In order to achieve the above object, a secondary battery according to an exemplary embodiment of the present invention includes an electrode assembly having a positive electrode plate and a negative electrode plate interposed therebetween; A case in which the electrode assembly is accommodated; And a cap cover that can be welded to the open end of the case.

바람직하게, 상기 캡 조립체는: 상기 케이스의 개방단에 위치될 수 있는 탑 캡(top cap); 상기 탑 캡에 접촉되도록 배치된 안전 소자 상기 안전 소자에 접촉되도록 배치된 안전 벤트; 및 상기 탑 캡, 상기 안전 소자 및 상기 안전 벤트의 테두리들을 감쌀 수 있는 가스켓을 구비하고 상기 커버는 상기 탑 캡, 상기 안전 소자 및 상기 안전 벤트를 밀착시킬 수 있도록 상기 가스켓을 둘러싸게 형성된다.Preferably, the cap assembly comprises: a top cap that can be located at an open end of the case; A safety element disposed to contact the top cap; a safety vent disposed to contact the safety element; And a gasket to cover the edges of the top cap, the safety element, and the safety vent, and the cover is formed to surround the gasket to closely contact the top cap, the safety element, and the safety vent.

바람직하게, 상기 케이스의 끝단 부위에는 비딩부가 형성되지 않는다.Preferably, no bead is formed at the end portion of the case.

바람직하게, 상기 커버는 상기 케이스의 끝단면에 얹혀져서 상기 커버의 하면과 상기 케이스의 끝단이 레이저 용접된다.Preferably, the cover is mounted on the end surface of the case so that the bottom surface of the cover and the end of the case is laser welded.

바람직하게, 상기 케이스는 내면에 돌출된 지지부를 더 구비한다. Preferably, the case further includes a support protruding from the inner surface.

바람직하게, 상기 커버는 상기 지지부에 지지될 수 있도록 상기 케이스에 삽입되어 그 상면이 상기 케이스의 끝단과 용접된다.Preferably, the cover is inserted into the case so as to be supported by the support portion, the upper surface is welded to the end of the case.

바람직하게, 상기 지지부는 상기 케이스의 측벽으로부터 약 50 내지 100마이크로 미터의 길이로 돌출된다.Preferably, the support protrudes from the side wall of the case to a length of about 50 to 100 micrometers.

바람직하게, 상기 지지부의 두께는 대략 0.4밀리미터이다.Preferably, the thickness of the support is approximately 0.4 millimeters.

바람직하게, 상기 캡 조립체는: 상기 안전 벤트에 용접되고 상기 전극 조립체와 연결될 수 있는 전류 차단 필터 및 상기 안전 벤트와 상기 전류 차단 필터 사이에 개재된 필터 가스켓을 더 구비한다. Preferably, the cap assembly further comprises: a current cut filter weldable to the safety vent and connectable with the electrode assembly and a filter gasket interposed between the safety vent and the current cut filter.

바람직하게, 상기 가스켓은 열처리에 의하지 않고 벤딩될 수 있다.Preferably, the gasket may be bent without heat treatment.

바람직하게, 상기 케이스는 원통형이고, 상기 캡 조립체는 원통체이다.Preferably the case is cylindrical and the cap assembly is cylindrical.

바람직하게, 상기 커버는 니켈, 알루미늄, 니켈 합금, 및 알루미늄 합금으로 구성된 그룹 중 선택된 어느 하나의 재질을 포함한다. Preferably, the cover comprises a material selected from the group consisting of nickel, aluminum, nickel alloys, and aluminum alloys.

본 발명에 따른 이차 전지는 다음과 같은 효과를 가진다.The secondary battery according to the present invention has the following effects.

첫째, 종래의 비딩 공정, 크림핑 공정, 및 사이징 공정이 생략됨으로써, 조립 라인의 공정을 단순화시킬 수 있다.First, the conventional beading process, crimping process, and sizing process may be omitted, thereby simplifying the assembly line process.

둘째, 동일 규격의 종래의 이차 전지에 비해 내부 공간이 넓어짐으로써 전지의 용량을 증대시킬 수 있다. Second, the capacity of the battery can be increased by increasing the internal space as compared with the conventional secondary battery of the same standard.

본 명세서에 첨부되는 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예들을 예시하는 것에 불과하며, 본 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면들에 기재된 사항에만 한정되어 해석되지 않아야 한다.
도 1은 종래의 이차 전지의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 이차 전지의 구성을 개략적으로 도시한 분해 단면도이다.
도 3은 도 2의 결합 단면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 분해 단면도이다.
도 5는 도 4의 결합 단면도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The drawings attached to this specification are merely illustrative of preferred embodiments of the present invention, and together with the detailed description of the present invention serve to further understand the technical spirit of the present invention, the present invention has been described in the drawings. It should not be construed as limited to.
1 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a conventional secondary battery.
2 is an exploded cross-sectional view schematically illustrating a configuration of a rechargeable battery according to a first exemplary embodiment of the present invention.
3 is a cross sectional view of FIG. 2.
4 is an exploded cross-sectional view illustrating a rechargeable battery according to a second exemplary embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view of the combination of FIG.

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 불과하고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms and the inventor may appropriately define the concept of the term in order to best describe its invention It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.

일반적으로, 원통형 이차 전지에 있어서, 젤리-롤 타입의 전극 조립체의 양극 호일에 용접된 양극 리드는 캡조립체와 전기적으로 연결되어 탑-캡 상단의 돌출 단자에 연결되며, 음극 호일에 용접된 음극 리드는 케이스의 밀폐단에 용접되어 케이스 자체가 음극 단자를 구성한다. 케이스의 소재는 특별히 제한되지 않으며 스테인리스 스틸, 스틸, 알루미늄 또는 그 등가물 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 전극 조립체가 케이스에 수납된 상태에서 전해액이 주입되고, 케이스의 개방단에 캡 조립체를 장착하여 밀봉시키면 이차 전지의 조립이 완성된다. In general, in a cylindrical secondary battery, the positive electrode lead welded to the positive electrode foil of the jelly-roll type electrode assembly is electrically connected to the cap assembly and connected to the protruding terminal at the top of the top cap, and the negative electrode lead welded to the negative electrode foil. Is welded to the closed end of the case and the case itself constitutes the negative terminal. The material of the case is not particularly limited and may be formed of any one of stainless steel, steel, aluminum, or equivalents thereof. The electrolyte is injected while the electrode assembly is stored in the case, and the cap assembly is attached to the open end of the case to seal the assembly of the secondary battery.

본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 이차 전지는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 및 출력 안정성이 높은 리튬(이온) 이차전지일 수 있다. 이러한 리튬 이차전지는 양극, 음극, 세퍼레이터, 리튬염을 함유한 비수 전해액 등으로 구성된다. 양극은 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 충진제를 더 참가하기도 한다. 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라 전술한 성분들이 더 포함될 수도 있다. 세퍼레이터는 음극과 양극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가진 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 리튬염 함유 비수계 전해액은, 비수 전해액과 리튬염으로 구성되며, 비수 전해액은 액상 비수 전해액, 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다. 여기서, 집전체, 전극 활물질, 도전재, 바인더, 충진제, 세퍼레이터, 전해액, 리튬염 등은 당업계에 널이 알려져 있으므로, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.The secondary battery according to the preferred embodiments of the present invention may be a lithium (ion) secondary battery having high energy density, high discharge voltage, and high output stability. Such a lithium secondary battery is composed of a positive electrode, a negative electrode, a separator, a nonaqueous electrolyte containing a lithium salt, and the like. The positive electrode is prepared by, for example, applying a mixture of a positive electrode active material, a conductive material, and a binder on a positive electrode current collector, followed by drying, and, if necessary, may further include a filler. The negative electrode is manufactured by coating and drying a negative electrode active material on a negative electrode current collector, and the above-described components may be further included as necessary. The separator is interposed between the cathode and the anode, and an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength is used. The lithium salt-containing non-aqueous electrolyte is composed of a nonaqueous electrolyte and a lithium salt, and the nonaqueous electrolyte is a liquid nonaqueous electrolyte, a solid electrolyte, an inorganic solid electrolyte, or the like. Here, a current collector, an electrode active material, a conductive material, a binder, a filler, a separator, an electrolyte, a lithium salt, and the like are known in the art, and thus detailed description thereof is omitted.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이차 전지를 상세히 설명한다.Hereinafter, a secondary battery according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 이차 전지의 구성을 개략적으로 도시한 분해 단면도이고, 도 3은 도 2의 결합 단면도이다. FIG. 2 is an exploded cross-sectional view schematically illustrating a configuration of a rechargeable battery according to a first exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a combined cross-sectional view of FIG. 2.

도 2 및 도 3을참조하면, 본 실시예에 따른 이차 전지(100)는, 전극 조립체(110)를 전해액과 함께 수납하는 원통형 케이스(120), 및 케이스(120)의 개방단에 삽입되어 밀봉 용접되기 위한 커버(132)를 포함하는 캡 조립체(130)를 구비한다. 2 and 3, the secondary battery 100 according to the present embodiment is inserted into a cylindrical case 120 accommodating the electrode assembly 110 together with an electrolyte and an open end of the case 120 to be sealed. A cap assembly 130 comprising a cover 132 to be welded.

전극 조립체(110)는 서로 극성이 다르고 쉬트 형태로 구성된 두 개의 전극판들(112)(114)과 이러한 전극판들(112)(114)을 상호 절연시키기 위해 전극판들(112)(114) 사이에 개재되거나 어느 하나의 전극판(112)(114)의 측면에 배치되는 세퍼레이터(116)를구비하고, 이른바 '젤리롤(Jelly Roll)' 형태로 권취된 구조가 바람직하다. 물론, 소정 규격의 양극판(112)과 음극판(114)이 세퍼레이터(116)를 사이에 두고 적층된 형태일 수도 있다. 두 개의 전극판들(112)(114)은 각각 알루미늄과 구리를 포함하는 금속 포일 또는 금속 메쉬 형태의 집전체에 활물질 슬러리가 도포된 구조이다. 슬러리는 통상적으로 입상의 활물질, 보조도체, 바인더 및 가소제 등이 용매가 첨가된 상태에서 교반되어 형성된다. 용매는 후속 공정에서 제거된다. 전극판들(112)(114)이 감기는 방향으로 집전체의 시작단과 끝단에는 슬러리가 도포되지 않는 무지부가 존재하는 것이 바람직하다. 무지부에는 각각의 전극판(112)(114)에 대응되는 리드(118)가 부착된다. 전극 조립체(110)의 상단에 부착되는 리드(118)는캡 조립체(130)에 전기적으로 연결되고, 전극 조립체(110)의 하단에 부착되는 제2 리드(미도시)는 케이스(120)의 바닥에 연결된다. 물론, 리드(118)와 제2 리드는 모두 캡 조립체(130) 방향으로 인출될 수도 있다. The electrode assembly 110 has two electrode plates 112 and 114 having different polarities from each other and configured in a sheet form, and the electrode plates 112 and 114 to insulate the electrode plates 112 and 114 from each other. The separator 116 interposed therebetween or disposed on the side of one of the electrode plates 112 and 114 is preferably provided, and a structure wound in a so-called 'Jelly Roll' shape is preferable. Of course, the positive plate 112 and the negative plate 114 of a predetermined standard may be stacked in such a manner that the separator 116 is interposed therebetween. The two electrode plates 112 and 114 have a structure in which an active material slurry is applied to a current collector in the form of a metal foil or a metal mesh each containing aluminum and copper. The slurry is typically formed by stirring a granular active material, auxiliary conductor, binder, plasticizer, and the like in a state where a solvent is added. The solvent is removed in the subsequent process. In the direction in which the electrode plates 112 and 114 are wound, it is preferable that there is a non-coating portion at which the slurry is not applied at the start end and the end of the current collector. Leads 118 corresponding to the electrode plates 112 and 114 are attached to the uncoated portion. A lead 118 attached to the top of the electrode assembly 110 is electrically connected to the cap assembly 130, and a second lead (not shown) attached to the bottom of the electrode assembly 110 is attached to the bottom of the case 120. Connected. Of course, both the lead 118 and the second lead may be drawn out toward the cap assembly 130.

전극 조립체(110)는 케이스(120)의 바닥부에 설치된 제1 절연판(미도시) 위에 배치되고, 전극 조립체(110)의 상단에는 제2 절연판(111)이 배치되는 것이 바람직하다. 제1 절연판은 전극 조립체(110)와 케이스(120)의 바닥부 사이를 절연시키고, 제2 절연판(111)은 전극 조립체(110)와 캡 조립체(130) 사이를 절연시킨다.The electrode assembly 110 may be disposed on a first insulating plate (not shown) installed at the bottom of the case 120, and the second insulating plate 111 may be disposed on an upper end of the electrode assembly 110. The first insulating plate insulates between the electrode assembly 110 and the bottom of the case 120, and the second insulating plate 111 insulates between the electrode assembly 110 and the cap assembly 130.

상기 케이스(120)는 알루미늄, 스테인리스 스틸 또는 이들의 합금과 같은 경량의 전도성 금속 재질로 구성되며, 상단이 개방된 개방부와 그와 대향되는 밀폐된 바닥부를 가진 원통 구조를 가진다. 케이스(120)의 내부 공간에는 전극 조립체(110)와 전해액(미도시)이 수용된다. 상기 전해액은 이차 전지(100)의 충, 방전 시 전극 판들(112)(114)의 전기 화학적 반응에 의해 생성되는 리튬 이온을 이동시키기 위한 것이다. 이러한 전해액은 리튬염과 고순도 유기 용매류의 혼합물인 비수질계 유기전해액 또는 고분자 전해질을 이용한 폴리머일 수도 있으나, 전해액의 종류는 문제되지 않는다. The case 120 is made of a lightweight conductive metal material such as aluminum, stainless steel, or an alloy thereof, and has a cylindrical structure having an open upper end and a closed bottom opposite thereto. The electrode assembly 110 and the electrolyte (not shown) are accommodated in the inner space of the case 120. The electrolyte is used to move lithium ions generated by the electrochemical reaction of the electrode plates 112 and 114 during charging and discharging of the secondary battery 100. The electrolyte may be a polymer using a non-aqueous organic electrolyte or a polymer electrolyte which is a mixture of lithium salts and high purity organic solvents, but the type of electrolyte is not a problem.

한편, 케이스(120)의 중앙에는 젤리롤 형태로 권취된 전극 조립체(110)가 풀리는 것을 방지하고 이차 전지(100) 내부의 가스의 이동 통로의 역할을 수행하는 센터핀(미도시)이 삽입될 수도 있다. 케이스(120)의 상단에는 종래와 같은 비딩부(21:도 1 참조)가 마련되지 않는 구조 즉, 개방부가 실질적으로 직선인 구조이다. 또한, 케이스(120)는 내면에 돌출된 지지부(122)를 구비한다. 지지부(122)는 케이스(120)를 단조 가공함으로써 형성될 수 있다. 지지부(122)는 케이스(120)의 개방 끝단으로부터 실질적으로 캡 조립체(130)의 커버(132)의 길이에 해당되는 만큼 하향되어 형성된다. 지지부(122)는 케이스(120)의 측벽으로부터 약 50 내지 100마이크로 미터의 길이(L)로 돌출되고, 지지부(122)의 두께(D)는 대략 0.4밀리미터이다. 지지부(122)는 캡 조립체(130)의 커버(132)가 삽입되어 커버(132)의 하면이 접촉되는 부분이다. Meanwhile, a center pin (not shown) may be inserted into the center of the case 120 to prevent the electrode assembly 110 wound in a jelly roll form from being loosened and to serve as a gas passageway inside the secondary battery 100. It may be. The upper portion of the case 120 is a structure in which the beading portion 21 (see FIG. 1) is not provided in the prior art, that is, the opening portion is substantially straight. In addition, the case 120 includes a support 122 protruding from an inner surface thereof. The support part 122 may be formed by forging the case 120. The support part 122 is formed downward from the open end of the case 120 to substantially correspond to the length of the cover 132 of the cap assembly 130. The support 122 protrudes from the side wall of the case 120 with a length L of about 50 to 100 micrometers, and the thickness D of the support 122 is approximately 0.4 millimeters. The support part 122 is a portion in which the cover 132 of the cap assembly 130 is inserted to contact the bottom surface of the cover 132.

캡 조립체(130)는 케이스(120)의 개방단에 위치될 수 있는 탑캡(top cap)(134), 탑 캡(134)에 접촉되도록 배치된 안전 소자(136), 안전 소자(136)에 접촉되도록 배치된 안전 벤트(138), 탑 캡(134), 안전 소자(136) 및 안전 벤트(138)의 테두리들을 감쌀 수 있는 가스켓(131), 및 탑 캡(134), 안전 소자(136) 및 안전 벤트(138)의 테두리들을 밀착시킬 수 있도록 가스켓을 둘러싸게 형성되고, 케이스(120)의 끝단에 용접(예, 레이저 용접)되어 용접부(140)를 형성할 수 있는 커버(132)를 구비한다. The cap assembly 130 contacts the top cap 134, which may be positioned at the open end of the case 120, the safety element 136 disposed to contact the top cap 134, and the safety element 136. The safety vent 138, the top cap 134, the safety element 136 and the gasket 131 which can wrap the edges of the safety vent 138, and the top cap 134, the safety element 136 and The cover 132 may be formed to surround the gasket to closely contact the edges of the safety vent 138, and may be welded (eg, laser welded) to the end of the case 120 to form the weld 140. .

탑 캡(134)은 외부와 전기적으로 접속되도록 형성된 전극단자(미도시)를 갖으며 가스가 배출될 수 있는 가스 구멍(134a)이 형성된다. 탑 캡(134)은 예를 들어, 스테인리스 스틸, 알루미늄 등과 같은 금속 재질로 형성된다.The top cap 134 has an electrode terminal (not shown) formed to be electrically connected to the outside, and a gas hole 134a through which gas can be discharged is formed. The top cap 134 is formed of a metal material, for example, stainless steel or aluminum.

안전 소자(136)는 탑 캡(134)과 안전 벤트(138) 사이에 개재되며, 탑 캡(134)과 안전 벤트(138)를 전기적으로 연결시킨다. 안전 소자(136)는 전지(100)의 과열에 의해 전지 내부의 전류의 흐름을 차단하기 위한 것으로서, 예를 들어 PTC 소자로 형성될 수 있다. The safety element 136 is interposed between the top cap 134 and the safety vent 138, and electrically connects the top cap 134 and the safety vent 138. The safety device 136 is for blocking the flow of current inside the battery by overheating the battery 100, and may be formed of, for example, a PTC device.

안전 벤트(138)는 중앙에 돌출된 용접부(138a)와, 용접부(138a)의 주위에 형성된 노치부(138b)를 구비한다. 안전 벤트(138)의 용접부(138a)는 전류 차단 필터(CID: current Interrupt filter)(133)와 용접되고 전류 차단 필터(133)는 이차 전지(100)의 내부 압력에 의해 안전 벤트(138)와 함께 변형될 수 있다. 전류 차단 필터(133)는 필터 가스켓(135)에 의해 안전 벤트(138)로부터 절연된다. 전류 차단 필터(133)의 소정 부위에는 노치(133a)가 형성되어 있다. 필터 가스켓(135)은 전류 차단 필터(133)를 삽입시켜 지지 함으로써 전류 차단 필터(133)의 단락 후 안전 벤트(138)와의 전류 차단을 목적으로 사용된다. The safety vent 138 has a weld 138a protruding from the center and a notch 138b formed around the weld 138a. The weld 138a of the safety vent 138 is welded with a current interrupt filter (CID) 133, and the current interrupt filter 133 is connected to the safety vent 138 by an internal pressure of the secondary battery 100. Can be modified together. The current blocking filter 133 is insulated from the safety vent 138 by the filter gasket 135. A notch 133a is formed at a predetermined portion of the current cutoff filter 133. The filter gasket 135 is used for the purpose of blocking current with the safety vent 138 after a short circuit of the current blocking filter 133 by inserting and supporting the current blocking filter 133.

또한, 이상 내압에 의해 안전 벤트(138)와 전류 차단 필터(133)가 변형될 때, 안전 벤트(138)의 용접부(138a)는 분리되지 않고 전류 차단 필터(133)에 형성된 노치들(133a) 또는 안전 벤트(138)에 형성된 노치부(138b)만 찢어지게 된다. 따라서, 노치들(133a) 및 노치부(138b)의 두께, 폭, 각도 등에 의해 이차 전지(100)의 작동압이 결정되는 것이 바람직하다. 결과적으로, 이러한 노치들(133a) 및 노치부(138b)은 전지(100)의 내부 압력이 설계치 이상으로 발생할 경우 이차 전지(100)의 전류를 차단시키는 기능을 한다. 보다 구체적으로, 이상 내압에 의해 전류 차단 필터(133)가 단락된 후 내부 압력이 지속적으로 발생할 경우 안전 벤트(138)의 노치부(138b)에 의해 1차적으로 벤팅이 되고, 이 때, 가스의 원활한 배출을 위해 전류 차단 필터(133)의 구멍(133b)과 안전 벤트(138)의 벤팅 후에 형성된 구멍과 탑 캡(134)에 형성된 가스 구멍(134a)은 모두 연통되도록 설계되어 있으며, 전류 차단 필터(138)의 용접부(138a) 근처의 작은 구멍(138c)은 노치부(138b)를 형성하기 위해 만들어진 것이다. In addition, when the safety vent 138 and the current cut filter 133 are deformed due to the abnormal breakdown voltage, the welds 138a of the safety vent 138 are not separated and the notches 133a formed in the current cut filter 133. Alternatively, only the notch 138b formed in the safety vent 138 is torn. Therefore, it is preferable that the operating pressure of the secondary battery 100 is determined by the thickness, width, angle, etc. of the notches 133a and the notches 138b. As a result, the notches 133a and the notches 138b serve to block the current of the secondary battery 100 when the internal pressure of the battery 100 is greater than the designed value. More specifically, when the internal pressure is continuously generated after the current blocking filter 133 is short-circuited due to the abnormal internal pressure, the vent is primarily vented by the notch 138b of the safety vent 138. For smooth discharge, the hole 133b of the current blocking filter 133 and the hole formed after the venting of the safety vent 138 and the gas hole 134a formed in the top cap 134 are all designed to communicate with each other. The small hole 138c near the weld 138a of 138 is made to form the notch 138b.

전류 차단 필터(133)와 필터 가스켓(135)은 억지끼움에 의해 결합된다. 그렇지 않으면, 전류 차단 필터(133)의 단락 후 내부에서 자유롭게 움직이게 되고 이때 케이스(120)에 접촉되어 쇼트가 발생될 가능성이 있다. The current cut filter 133 and the filter gasket 135 are coupled by interference fit. Otherwise, there is a possibility that the short circuit of the current cut filter 133 is free to move inside the short circuit of the current blocking filter 133 and the contact with the case 120 at this time.

가스켓(131)은 'ㄷ'자 형태로 굴곡되어 탑 캡(134), 안전 소자(136) 및 안전 벤트(138)의 테두리 부위를 감싼다. 가스켓(131)은 전기 절연성과, 내충격성, 탄력성 및 내구성을 가진 소재 예를 들어, 폴리올레핀(polyolefine) 또는 폴리프로필렌(PP)으로 제조된다. 가스켓(131)은 열처리에 의하지 않고 기계적 가공에 의해 벤딩되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 가스켓(131)을 열처리할 경우, 절연성이 약화되기 때문이다.The gasket 131 is bent in a 'c' shape to surround the top portion of the top cap 134, the safety element 136, and the safety vent 138. The gasket 131 is made of a material having electrical insulation, impact resistance, elasticity and durability, for example, polyolefin or polypropylene (PP). The gasket 131 is preferably bent by mechanical processing rather than by heat treatment. This is because the insulation is weakened when the gasket 131 is heat treated.

커버(132)는 가스켓(131)의 외측을 감싸도록 대략 'ㄷ'자 형상으로 굴곡될 수 있으며, 케이스(120)의 개방단의 끝단부의 내벽 속으로 삽입되어 지지부(122)에 얹혀질 수 있는 구조이며, 커버(132)의 상면 모서리와 케이스(120)의 끝단은 레이저 용접된다. 이를 위해, 커버(132)는 니켈, 알루미늄, 니켈 합금, 및 알루미늄 합금으로 구성된 그룹 중 선택된 어느 하나의 재질을 포함한다.The cover 132 may be bent in an approximately 'C' shape to surround the outside of the gasket 131, and may be inserted into the inner wall of the end of the open end of the case 120 and placed on the support 122. It is a structure, the upper edge of the cover 132 and the end of the case 120 is laser welded. To this end, the cover 132 includes a material selected from the group consisting of nickel, aluminum, nickel alloys, and aluminum alloys.

본 실시예에 따른 캡 조립체(130)의 조립 공정에 있어서, 탑 캡(134), 안전 소자(136) 및 안전 벤트(138)의 테두리에 대한 가스켓(131)과 커버(132)의 조립은 가스켓(131)을 먼저 테두리에 주변에 굴곡시킨 후, 가스켓(131)의 외주면에 커버(132)를 굴곡시킬 수도 있고, 가스켓(131)과 함께 커버를 대략 'ㄷ'자 형태로 굴곡시킨 후 그들 조립체에 테두리를 삽입한 후 밀착시키는 것도 가능하다.In the assembly process of the cap assembly 130 according to the present embodiment, the assembly of the gasket 131 and the cover 132 to the edge of the top cap 134, the safety element 136 and the safety vent 138 is a gasket First, the 131 may be bent around the rim, and then the cover 132 may be bent on the outer circumferential surface of the gasket 131, or the cover may be bent together with the gasket 131 in a 'c' shape, and then the assembly thereof may be performed. It is also possible to close the edge after inserting the edge.

도 4는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 분해 단면도이고, 도 5는 도 4의 결합 단면도이다. 도 2 및 도 3에서 설명된 참조부호와 동일한 구성요소는 동일한 기능을 가진 동일부재이다. 4 is an exploded cross-sectional view illustrating a rechargeable battery according to a second exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a combined cross-sectional view of FIG. 4. The same components as those described in FIGS. 2 and 3 are the same members with the same functions.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 변형된 실시예에 따른 이차 전지(200)는 커버(132)를 가진 캡 조립체(230)가 케이스(220)의 개방단의 끝단(222)에 안착된 상태에서 커버(132)의 하면 모서리 부분이 케이스(220)의 끝단(222)에 레이저 용접되어 용접부(140)를 형성한다. 그리고, 캡 조립체(230)의 구성은 전술한 제1 실시예의 그것과 대부분 동일하지만안전 벤트(138)에 접속되는 전류 차단 장치(240)의 구성이 다르다. 따라서, 캡 조립체(230)의 다른 구성요소들의 재질 및 구조 이들의 조립 공정은 전술한 실시예와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다. 4 and 5, the secondary battery 200 according to the modified embodiment of the present invention has a cap assembly 230 having a cover 132 seated at the end 222 of the open end of the case 220. In the closed state, the bottom edge of the cover 132 is laser welded to the end 222 of the case 220 to form a weld 140. The configuration of the cap assembly 230 is substantially the same as that of the first embodiment described above, but the configuration of the current interrupt device 240 connected to the safety vent 138 is different. Therefore, the material and structure of the other components of the cap assembly 230 are the same as the above-described embodiment and the detailed description thereof will be omitted.

보다 구체적으로, 본 실시예에 따른 이차 전지(200)는 캡 조립체(230)의 커버(132)가 케이스(220)의 끝단(222)의 내측벽에 삽입되는 것이 아니라, 케이스(220) 끝단(222) 위에 얹혀진 상태에서 용접되기 때문에 전술한 제1 실시예의 이차 전지(100) 보다 작업성이 뛰어난 효과가 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 케이스(220)에는 전술한 지지부(122)가 형성될 필요가 없다.More specifically, in the rechargeable battery 200 according to the present exemplary embodiment, the cover 132 of the cap assembly 230 is not inserted into the inner wall of the end 222 of the case 220, but the end of the case 220 is formed. Since it is welded in the state mounted on the 222, there is an effect excellent workability than the secondary battery 100 of the first embodiment described above. Therefore, the support part 122 does not need to be formed in the case 220 according to the present embodiment.

본 실시예에 따른 캡 조립체(230)에 있어서, 전류 차단 장치(240)는 차단 가스켓(142)에 의해 감싸져 있으므로, 안전 벤트(138)와 절연된다. 전류 차단 장치(240)의 중앙에는 안전 벤트(138)의 중앙 용접부(138a)에 용접되도록 돌출된 돌출부(244)가 형성되고, 돌출부(244)를 제외한 부위에는 전극 조립체(110)의 양극 리드(118)가 전기적으로 연결된다. 돌출부(244) 주위에는 동심원상으로 3개의 관통홀들(246)이 마련된다. 관통홀들(246)의 주변에는 노치(248)가 형성된다. 전류 차단 장치(240)의 외주면에는 가스의 배출을 위한 3개의 관통구들(240a)이 중심축을 중심으로 방사상 대칭 위치에 원호 형상으로 형성되어 있다. In the cap assembly 230 according to the present embodiment, the current blocking device 240 is surrounded by the blocking gasket 142, and thus is insulated from the safety vent 138. A protrusion 244 protruding to be welded to the central welding portion 138a of the safety vent 138 is formed at the center of the current interruption device 240, and the anode lead of the electrode assembly 110 is formed at a portion other than the protrusion 244. 118 is electrically connected. Three through holes 246 are provided concentrically around the protrusion 244. A notch 248 is formed around the through holes 246. On the outer circumferential surface of the current interruption device 240, three through holes 240a for discharging gas are formed in an arc shape at radially symmetrical positions about a central axis.

한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 캡 조립체(130)와 본 발명의 제2 실시예에 따른 캡 조립체(230)는 서로 호환될 수 있다. 즉, 제1 실시예에 따른 캡 조립체(130)는 제2 실시예의 케이스(220)의 개방단의 끝단(222)에 얹혀져서 단순히 용접(레이저)될 수도 있고, 제2 실시예에 따른 캡 조립체(230)가 제1 실시예에 따른 케이스(120)의 개방단의 내측으로 삽입되어 용접(레이저)될 수 있다. Meanwhile, the cap assembly 130 according to the first embodiment of the present invention and the cap assembly 230 according to the second embodiment of the present invention may be compatible with each other. That is, the cap assembly 130 according to the first embodiment may be mounted on the end 222 of the open end of the case 220 of the second embodiment and simply welded (laser), or the cap assembly according to the second embodiment. 230 may be inserted into the open end of the case 120 according to the first embodiment to be welded (laser).

이상에서, 본 발명은 비록 한정된 실시예들과 도면들에 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.In the above, although the present invention has been described by means of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited by this and the technical spirit of the present invention and the following by those skilled in the art to which the present invention pertains. Various modifications and variations are possible, of course, within the scope of equivalents of the claims to be described.

100,200...이차 전지 110...전극 조립체
111...제2 절연판 112,114...전극판
116...세퍼레이터 118...리드
120,220...케이스 122...지지부
130,230...캡 조립체 131...가스켓
132...커버 134...탑 캡
136...안전 소자 138...안전 벤트
222...끝단 240...전류 차단 장치
244...돌출부100,200 secondary battery 110 electrode assembly
111 Second insulating plate 112, 114 Electrode plate
116 ... separator 118 ... lead
120,220 ... case 122 ... support
130, 230 Cap assembly 131 Gasket
132 ... cover 134 ... top cap
136 Safety element 138 Safety vent
222 ... terminal 240 ... current breaker
244 ... projection

Claims (12)

양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체;
상기 전극 조립체가 수납될 수 있는 케이스; 및
상기 케이스의 개방단에 용접될 수 있는 금속성 커버를 포함하는 캡 조립체를 구비하고;
상기 캡 조립체는:
상기 케이스의 개방단에 위치될 수 있는 탑 캡(top cap);
상기 탑 캡에 접촉되도록 배치된 안전 소자;
상기 안전 소자에 접촉되도록 배치된 안전 벤트;
상기 탑 캡, 상기 안전 소자 및 상기 안전 벤트의 테두리들을 감쌀 수 있는 가스켓; 및
상기 탑 캡, 상기 안전 소자 및 상기 안전 벤트를 밀착시킬 수 있도록 상기 가스켓을 둘러싸며, 상기 케이스의 개방단에 용접될 수 있는 커버를 구비하고;
상기 안전 벤트에 용접되고 상기 전극 조립체와 연결될 수 있는 전류 차단 필터; 및
상기 안전 벤트와 상기 전류 차단 필터 사이에 개재된 필터 가스켓을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.An electrode assembly in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are disposed with the separator interposed therebetween;
A case in which the electrode assembly is accommodated; And
A cap assembly comprising a metallic cover that can be welded to the open end of the case;
The cap assembly is:
A top cap that may be located at an open end of the case;
A safety element disposed to contact the top cap;
A safety vent disposed to contact the safety element;
A gasket for wrapping edges of the top cap, the safety element, and the safety vent; And
A cover that surrounds the gasket to closely contact the top cap, the safety element, and the safety vent and is welded to an open end of the case;
A current cut filter welded to the safety vent and connectable with the electrode assembly; And
And a filter gasket interposed between the safety vent and the current cut filter. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 케이스의 끝단 부위에는 비딩부가 형성되지 않는 것을 특징으로 하는 이차 전지.The method of claim 1,
The secondary battery, characterized in that the bead portion is not formed in the end portion of the case. 제3항에 있어서,
상기 커버는 상기 케이스의 끝단면에 얹혀져서 상기 커버의 하면과 상기 케이스의 끝단이 레이저 용접된 것을 특징으로 하는 이차 전지.The method of claim 3,
The cover is mounted on the end surface of the case, the bottom surface of the cover and the secondary battery, characterized in that the end of the case is laser welded. 제3항에 있어서,
상기 케이스는 내면에 돌출된 지지부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.The method of claim 3,
The case further includes a secondary battery protruding from the inner surface. 제5항에 있어서,
상기 커버는 상기 지지부에 지지될 수 있도록 상기 케이스에 삽입되어 그 상면이 상기 케이스의 끝단과 용접된 것을 특징으로 하는 이차 전지.The method of claim 5,
The cover is inserted into the case so that the support can be supported on the secondary battery, characterized in that the upper surface is welded to the end of the case. 제5항에 있어서,
상기 지지부는 상기 케이스의 측벽으로부터 50 내지 100마이크로 미터의 길이로 돌출된 것을 특징으로 하는 이차 전지.The method of claim 5,
The support part is a secondary battery, characterized in that protruding from the side wall of the case with a length of 50 to 100 micrometers. 제5항에 있어서,
상기 지지부의 두께는 0.4밀리미터인 것을 특징으로 하는 이차 전지.The method of claim 5,
The thickness of the support portion is a secondary battery, characterized in that 0.4mm. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 가스켓은 열처리에 의하지 않고 벤딩될 수 있는 것을 특징으로 하는 이차 전지.The method of claim 1,
The gasket may be bent without heat treatment, characterized in that the secondary battery. 제1항에 있어서,
상기 케이스는 원통형이고, 상기 캡 조립체는 원통체인 것을 특징으로 하는 이차 전지.The method of claim 1,
The case is a cylindrical, the secondary battery, characterized in that the cap assembly is a cylindrical body. 제1항에 있어서,
상기 커버는 니켈, 알루미늄, 니켈 합금, 및 알루미늄 합금으로 구성된 그룹 중 선택된 어느 하나의 재질을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.The method of claim 1,
The cover is a secondary battery comprising any one material selected from the group consisting of nickel, aluminum, nickel alloys, and aluminum alloys.
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