KR101678727B1 - Cap assembly and cylinderical type battery comprising the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 안전밴트; 및 상기 안전밴트의 하면과 결합되어 있으며 상향 돌출된 돌출부 및 상기 돌출부의 외주면에 형성되는 외주부를 포함하는 전류차단 부재(CID)를 포함하고, 상기 돌출부는 형상기억합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 캡 어셈블리 및 이를 포함하는 원형전지에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 캡 어셈블리는 전지 내부에서100 ℃ 이상의 급격한 온도 증가시, 전류차단 부재(CID)의 중앙에 돌출되어 형성된 돌출부의 형상 변화를 유도함으로써, 기존 압력보다 낮은 압력으로도 쉽고 원활하게 CID 단락이 이루어질 수 있다. 이에 따라, 전지 내부의 온도 증가에 의해 발화 또는 폭발을 미연에 방지하여 원형전지의 안전성을 향상시킬 수 있다.The present invention relates to a safety vest; And a current blocking member (CID) coupled to a lower surface of the safety vent and including a protruding portion protruding upwardly and an outer circumferential portion formed on an outer circumferential surface of the protruding portion, wherein the protruding portion includes a shape memory alloy. Assembly and a circular battery comprising the same.
The cap assembly according to an embodiment of the present invention induces a change in shape of a protrusion formed at the center of a current blocking member (CID) at a sudden temperature increase of 100 deg. C or more in a battery, CID shorting can be done easily and smoothly. Accordingly, it is possible to prevent ignition or explosion by increasing the temperature inside the battery, thereby improving the safety of the circular battery.
Description
본 발명은 캡 어셈블리 및 이를 포함하는 원형전지에 관한 것으로, 보다 구체적으로 형상기억합금을 포함하는 전류차단 부재(CID)가 구비된 캡 어셈블리, 및 이를 포함하는 원형전지에 관한 것이다.
The present invention relates to a cap assembly and a circular battery including the same, and more particularly, to a cap assembly having a current blocking member (CID) including a shape memory alloy, and a circular battery including the cap assembly.
이차전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 전극 조립체가 원형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원형전지 및 각형 전지와, 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다. 그 중 원형전지는 상대적으로 용량이 크고 구조적으로 안정하다는 장점을 가진다.The secondary battery is classified into a pouch-shaped battery in which the electrode assembly is housed in a pouch-shaped case of an aluminum laminate sheet, and a circular battery and prismatic battery in which the electrode assembly is embedded in a circular or square metal can according to the shape of the battery case . Among them, the circular cell has a relatively large capacity and is structurally stable.
전지 케이스에 내장되는 상기 전극 조립체는 양극/분리막/음극의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자로서, 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 젤리-롤형과, 소정 크기의 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형으로 분류된다. 그 중 젤리-롤형 전극 조립체는 제조가 용이하고 중량당 에너지 밀도가 높은 장점을 가지고 있다.The electrode assembly is embedded in a battery case. The electrode assembly includes a positive electrode / separator / negative electrode laminate structure. The positive electrode / separator / negative electrode has a jelly-roll type structure in which a separator is interposed between a positive electrode and a negative electrode coated with an active material. A plurality of positive electrodes and a plurality of negative electrodes of a predetermined size are stacked in a stacked state in a state in which a separator is interposed therebetween. Among them, the jelly-roll type electrode assembly has an advantage of being easy to manufacture and having a high energy density per weight.
이와 관련하여, 도 1에는 일반적인 원형전지의 수직 단면 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.In this regard, FIG. 1 schematically shows a vertical cross-sectional perspective view of a typical circular battery.
도 1을 참조하면, 원형전지(100)는 젤리-롤형(권취형) 전극 조립체(120)를 원형 케이스(130)에 수납하고, 원형 케이스(130) 내에 전해액을 주입한 후에, 케이스(130)의 개방 상면에 전극 단자(예를 들어, 양극 단자; 도시하지 않음)가 형성되어 있는 캡 어셈블리(140)을 결합하여 제작한다.Referring to FIG. 1, a
전극 조립체(120)는 양극(121)과 음극(123), 및 이들 사이에 분리막(122)을 개재한 후 둥근 형태로 감은 구조로서, 그것의 권심(젤리-롤의 중심부)에는 원형의 센터 핀(150)이 삽입되어 있다. 센터 핀(150)은 일반적으로 소정의 강도를 부여하기 위해 금속 소재로 이루어져 있으며, 판재를 둥글게 절곡한 중공형의 원형 구조로 이루어져 있다. 이러한 센터 핀(150)은 전극 조립체를 고정 및 지지하는 작용과 충방전 및 작동시 내부 반응에 의해 발생되는 가스를 방출하는 통로로서 작용한다.The
한편, 리튬 이차전지는 안전성이 낮다는 단점을 가지고 있다. 예를 들어, 전지가 대략 4.5V 이상으로 과충전되는 경우에는 양극 활물질의 분해반응이 일어날 수 있고, 음극에서 리튬 금속의 수지상(dendrite) 성장과, 전해액의 분해반응 등이 일어날 수 있다. 이러한 과정에서 열이 수반되어 상기와 같은 분해반응과 다수의 부반응들이 급속히 진행되며, 급기야는 전지의 발화 및 폭발이 유발될 수 있다.On the other hand, the lithium secondary battery has a disadvantage of low safety. For example, when the battery is overcharged to about 4.5 V or more, decomposition reaction of the cathode active material may occur, dendrite growth of lithium metal at the cathode, decomposition reaction of electrolyte may occur. In this process, the decomposition reaction and a plurality of side reactions proceed rapidly as the reaction is accompanied by heat, so that the ignition and explosion of the battery may be caused.
따라서, 이러한 문제점을 해소하기 위하여, 일반적인 원형전지에는 전지의 비정상적인 작동시 전류를 차단하고 내압을 해소하기 위한 전류차단 부재(Current Interruptive Device; CID)와 안전밴트(vent)가 전극 조립체와 캡 어셈블리 사이의 공간에 장착되어 있다.Therefore, in order to solve such a problem, a general circular battery includes a current interrupting device (CID) and a safety vent for interrupting the current during abnormal operation of the battery and relieving the breakdown voltage between the electrode assembly and the cap assembly As shown in FIG.
이를 도 2를 참조하여 이하에서 설명한다.This will be described below with reference to FIG.
도 2를 참조하면, 탑 캡(210)은 돌출된 형태로 양극 단자를 형성하고 배기구가 천공되어 있으며, 그것의 하부에 전지 내부의 온도 상승시 전지 저항이 크게 증가하여 전류를 차단하는 PTC 소자(positive temperature coefficient element: 220), 정상적인 상태에서는 하향 돌출된 형상으로 되어 있고 전지 내부의 압력 상승시 돌출되면서 파열되어 가스를 배기하는 안전밴트(230), 및 상면 일측 부위가 안전밴트(230)에 결합되어 있고 하면 일측이 전극 조립체(240)의 양극에 연결되어 있는 전류차단 부재(CID)(250)가 순차적으로 위치되어 있다.Referring to FIG. 2, the
따라서, 정상적인 작동조건에서 전극 조립체(240)의 양극은 리드(242), 전류차단 부재(250), 안전밴트(230) 및 PTC 소자(220)를 경유하여 탑 캡(210)에 연결되어 통전을 이룬다.Thus, under normal operating conditions, the anode of the
그러나, 과충전 등과 같은 원인에 의해 전극 조립체 쪽으로부터 가스가 발생하여 내압이 증가하면, 안전밴트는 그것의 형상이 역전되면서 상향 돌출되게 되고, 이때, 안전밴트가 전류차단 부재로부터 분리되어 전류가 차단되게 된다. 따라서, 과충전이 더 이상 진행되지 않도록 하여 안전성을 확보할 수 있다. However, when gas is generated from the electrode assembly side due to overcharging or the like and the internal pressure increases, the safety vent is protruded upward as its shape is reversed. At this time, the safety vent is separated from the current blocking member do. Therefore, the overcharge can be prevented from proceeding further, and safety can be ensured.
그럼에도 불구하고, 계속적으로 내압이 증가하면, 안전밴트가 파열되고 가압 가스는 그러한 파열 부위를 경유하여 탑 캡(210)의 배기구를 통해 배기됨으로써, 전지의 폭발을 방지할 수 있다.Nevertheless, when the internal pressure continuously increases, the safety vent is ruptured and the pressurized gas is exhausted through the exhaust port of the
그러나, 상기 전류차단 부재 및 안전밴트가 원활히 작동하기 전에 전지 내부 온도가 100℃ 이상으로 급상승하게 되는 경우, 상기 온도에 의해 이차전지의 내부 단락이 발생할 수 있다. 이는 발화 또는 폭발로 이어질 수 있으므로 안전성에 심각한 문제가 있다.
However, if the internal temperature of the battery suddenly rises to 100 ° C or more before the current blocking member and the safety vent smoothly operate, the internal short circuit of the secondary battery may occur due to the temperature. This may lead to ignition or explosion, which is a serious safety problem.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems of the prior art and the technical problems required from the past.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전지 내부에서 100 ℃ 이상의 급격한 온도 증가시, 전류차단 부재(CID)의 중앙에 돌출되어 형성된 돌출부의 형상 변화를 유도함으로써, 기존 압력보다 낮은 압력으로도 쉽고 원활하게 전류차단 부재의 단락이 이루어질 수 있는 안전성이 향상된 캡 어셈블리, 및 이를 포함하는 원형전지를 제공하는 것이다.
That is, according to an embodiment of the present invention, when the temperature is suddenly increased by 100 ° C or more in the battery, the change in the shape of the protruding portion protruding from the center of the current blocking member (CID) And a short circuit of the current blocking member can be smoothly performed, and a circular battery including the cap assembly.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, In order to solve the above problems, according to one embodiment of the present invention,
안전밴트; 및 Safety vans; And
상기 안전밴트의 하면과 결합되어 있으며 상향 돌출된 돌출부 및 상기 돌출부의 외주면에 형성되는 외주부를 포함하는 전류차단 부재(CID)를 포함하고,And a current blocking member (CID) coupled to a lower surface of the safety vane and including an upwardly protruding protrusion and an outer circumferential portion formed on an outer circumferential surface of the protrusion,
상기 돌출부는 형상기억합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 캡 어셈블리를 제공한다.Wherein the protrusions comprise a shape memory alloy.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 양극/분리막/음극을 권취하여 제조된 전극 조립체; 상기 전극 조립체 및 전해액이 내장되는 케이스; 및 상기 케이스의 개방 상면부에 탑재되는 상기 캡 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 원형전지를 제공한다.
Also, according to an embodiment of the present invention, there is provided an electrode assembly manufactured by winding a positive electrode / separator / negative electrode; A case in which the electrode assembly and the electrolyte solution are embedded; And the cap assembly mounted on the open upper surface portion of the case.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 캡 어셈블리는 전지 내부에서 100 ℃ 이상의 급격한 온도 증가시, 전류차단 부재(CID)의 중앙에 돌출되어 형성된 돌출부의 형상 변화를 유도함으로써, 기존 압력보다 낮은 압력으로도 쉽고 원활하게 CID 단락이 이루어질 수 있다. 이에 따라, 전지 내부의 온도 증가에 의해 발화 또는 폭발을 미연에 방지하여 원형전지의 안전성을 향상시킬 수 있다.
The cap assembly according to an embodiment of the present invention induces a change in shape of a protrusion formed at the center of a current blocking member (CID) at a sudden temperature increase of 100 deg. C or more in a battery, CID shorting can be done easily and smoothly. Accordingly, it is possible to prevent ignition or explosion by increasing the temperature inside the battery, thereby improving the safety of the circular battery.
도 1은 일반적인 원형전지의 수직 단면 사시도이다;
도 2는 종래의 캡 어셈블리의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 형상기억합금을 포함하는 캡 어셈블리의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 전지의 내부 온도 증가시 형상기억합금의 부피수축이 일어나 CID 단락이 이루어진 캡 어셈블리의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 형상기억합금을 포함하는 캡 어셈블리의 단면도이다.
도 6 및 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 전류차단 부재의 작동에 의해 전류가 차단되고 고압 가스가 배출되는 일련의 과정에 대한 단면도이다.
도 8 및 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 캡 어셈블리의 안전밴트 및 전류차단 부재의 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 원형전지의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.1 is a vertical cross-sectional perspective view of a typical circular cell;
2 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a conventional cap assembly.
3 is a cross-sectional view of a cap assembly including a shape memory alloy according to one embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a cap assembly in which a volume contraction of a shape memory alloy occurs during an increase in the internal temperature of a battery to thereby short a CID according to an embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view of a cap assembly including a shape memory alloy according to one embodiment of the present invention.
6 and 7 are cross-sectional views of a series of processes in which current is cut off and high-pressure gas is discharged by operation of the current blocking member according to an embodiment of the present invention.
8 and 9 are perspective views of a safety vest and a current blocking member of a cap assembly according to an embodiment of the present invention.
10 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a circular battery according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail in order to facilitate understanding of the present invention.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 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 한다The 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 And should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention
본 발명의 일 실시예에 따른 캡 어셈블리는, 안전밴트; 및 상기 안전밴트의 하면과 결합되어 있으며 상향 돌출된 돌출부 및 상기 돌출부의 외주면에 형성되는 외주부를 포함하는 전류차단 부재(CID)를 포함하고, 상기 돌출부는 형상기억합금을 포함한다.A cap assembly according to an embodiment of the present invention includes a safety vest; And a current blocking member (CID) coupled to a lower surface of the safety vane and including a protruding portion protruding upwardly and an outer circumferential portion formed on an outer circumferential surface of the protruding portion, wherein the protruding portion includes a shape memory alloy.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 캡 어셈블리는, 안전밴트의 하면과 결합되어 있는 전류차단 부재의 중앙에 형성되어 상향 돌출된 돌출부에 형상기억합금을 포함함으로써, 전지 내부에서 100 ℃ 이상의 급격한 온도 증가시, 상기 돌출부의 형상 변화를 유도함으로써, 기존 압력보다 낮은 압력으로도 쉽고 원활하게 전류차단 부재의 단락이 이루어질 수 있다. 이에 따라, 전지 내부의 온도 증가에 의한 발화 또는 폭발을 미연에 방지하여 원형전지의 안전성을 향상시킬 수 있다.
The cap assembly according to an embodiment of the present invention includes a shape memory alloy in a protruding portion formed at the center of a current blocking member coupled with a lower surface of a safety vane and protruding upwardly so that an abrupt temperature increase The current blocking member can be easily and smoothly short-circuited even under a pressure lower than the conventional pressure by inducing the shape change of the protrusion. Accordingly, it is possible to prevent ignition or explosion due to an increase in temperature inside the battery, thereby improving safety of the circular battery.
본 발명에 있어서, 용어 「형상기억합금(SHAPE MEMORY ALLOY)」은 '형상을 기억하는 합금'으로, 특정 온도 이상에서 가공된 물체가 변형 되었다가, 특정 온도 아래로 온도를 낮춰주면 원래의 형태로 복귀하는 합금을 의미한다. In the present invention, the term " SHAPE MEMORY ALLOY " is a " shape memory alloy ", which means that when an object processed at a specific temperature or higher is deformed, Means an alloy that returns.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 형상기억합금은 온도에 따라 형상이 변화될 수 있으며, 전지 내부의 온도가 100℃ 이상인 경우 부피 수축이 일어나 형상변화가 일어날 수 있다. The shape memory alloy according to an embodiment of the present invention may change its shape according to temperature, and when the temperature inside the battery is 100 ° C or higher, volume contraction may occur and a shape change may occur.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 형상기억합금은 예를 들어 NiTi 합금, CuZnAl 합금, 또는 이들의 혼합 합금을 포함할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the shape memory alloy may include, for example, a NiTi alloy, a CuZnAl alloy, or a mixed alloy thereof.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 형상기억합금은 돌출부 상의 일부 또는 전부에 코팅되어 형성되거나, 상기 돌출부가 형상기억합금으로 이루어질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the shape memory alloy may be coated on part or all of the protrusions, or the protrusions may be formed of a shape memory alloy.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 형상기억합금이 코팅되어 형성될 경우 돌출부 전체 면적의 20% 내지 100%의 범위로 포함될 수 있다. 상기 형상기억합금이 돌출부의 일부에 포함되는 경우, 바람직하게는 상기 형상기억합금은 돌출부의 외주면과 외주부의 내측면이 접하는 접촉면의 일부 또는 전부에 코팅되어 형성될 수 있다. 상기 형상기억합금의 코팅 두께는 0 초과 내지 0.15 mm일 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, when the shape memory alloy is formed by coating, the shape memory alloy may be included in a range of 20% to 100% of the total area of the projections. When the shape memory alloy is included in a part of the projecting portion, preferably, the shape memory alloy may be formed by coating a part or all of the contact surface where the outer circumferential surface of the projecting portion and the inner surface of the outer circumferential portion are in contact with each other. The coating thickness of the shape memory alloy may be greater than 0 to 0.15 mm.
본 발명에 있어서, 용어 「전류차단 부재(Current Interruptive Device; CID)」는 안전밴트의 만입부 하면에 용접 부착되어 있는 상향 돌출된 돌출부가 중앙에 형성되어 있고, 상기 돌출부의 외주면에 외주부를 포함하며, 전극 조립체(젤리-롤)의 양극에 연결되어 있는 양극 리드가 상기 돌출부를 제외한 부위의 하면을 통해 전기적으로 연결되어 있는 구조일 수 있다. In the present invention, the term " Current Interruptive Device " (CID) refers to a structure in which an upward protruding protrusion welded to a bottom surface of a recess of a safety vent is formed at the center, , And the positive electrode lead connected to the positive electrode of the electrode assembly (jelly-roll) is electrically connected through a lower surface of the portion excluding the protruding portion.
본 발명의 일 실시예에 따른 전류차단 부재는, 상기 돌출부와 외주부가 용접에 의해 서로 결합되어 있으며, 상기 돌출부는 형상기억 합금으로 이루어지거나, 또는 예를 들어, 안전밴트와 동일한 재질인 도전성 판재 상에 형상기억합금을 코팅하여 형성될 수 있다. In the current blocking member according to an embodiment of the present invention, the protruding portion and the outer circumferential portion are joined to each other by welding, and the protruding portion is made of a shape memory alloy, or a conductive plate material May be formed by coating a shape memory alloy on the substrate.
본 발명에 사용된 용어 "용접"은 레이저 용접, 초음파 용접, 저항 용접 등의 문언적 의미에서의 용접뿐만 아니라, 납땜 등의 체결방법 등을 또한 포함하는 개념으로 사용되고 있다. 용접은 캡 조립체 자체의 조립과정에서 행해질 수도 있고, 캡 조립체를 캔에 설장한 상태에서도 행해질 수 있다.The term "welding" used in the present invention is used not only in terms of welding such as laser welding, ultrasonic welding and resistance welding, but also as a concept including a fastening method such as soldering. Welding can be done during assembly of the cap assembly itself, or even with the cap assembly on the can.
본 발명의 일 실시예에 따른 전류차단 부재는 형상기억합금을 포함하는 경우 전지 내부의 온도 상승시, 형상기억 합금의 부피 수축으로 인해 전류차단 부재의 돌출부와 외주부가 이격되며, 전류차단 부재와 양극 사이의 연결 부위가 파열되면서 전류가 차단될 수 있다. In the case where the current blocking member according to an embodiment of the present invention includes a shape memory alloy, the protrusion and the outer circumference of the current blocking member are separated from each other due to the volume contraction of the shape memory alloy when the temperature inside the battery rises, The current can be cut off as the connection portion between the electrodes is broken.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 형상기억합금의 약 100℃ 이상에서의 부피의 수축은 상온에서의 형상기억합금의 전체 면적대비 약 1 % 내지 50 %로 이루어질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the volume shrinkage of the shape memory alloy at about 100 ° C or higher can be about 1% to 50% of the total area of the shape memory alloy at room temperature.
더 나아가, 상기 전류차단 부재는 전지 내부의 압력 상승시, 안전밴트의 만입부 하면에 결합되어 있어서 안전밴트의 형상 역전에 따라 전류차단 부재와 양극 사이의 연결 부위가 파열되면서 전류가 차단될 수 있다.Further, when the pressure inside the battery increases, the current blocking member is coupled to the lower surface of the recess of the safety vent so that the connecting portion between the current blocking member and the anode is ruptured according to the shape reversal of the safety vent, .
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 돌출부에는 형상기억합금을 포함함으로써, 상기 돌출부와 외주부 사이에 통상적으로 형성되는 노치를 포함하지 않을 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the protrusion may include a shape memory alloy, so that it does not include a notch that is typically formed between the protrusion and the outer periphery.
이와 같이 노치를 포함하지 않아도 형상기억합금의 부피 수축으로 상기 형상기억합금 또는 돌출부의 부피 수축에 따라 전류차단 부재의 단락이 이루어질 수 있다. Thus, even if the notch is not included, the volume shrinkage of the shape memory alloy can short-circuit the current blocking member in accordance with the volume contraction of the shape memory alloy or the protrusion.
그러나, 상기 돌출부와 외주부의 사이에 노치를 더 포함함으로써, 전지 내부에 온도 증가 또는 압력 증가시 더욱 용이하게 전류차단 부재의 단락이 이루어질 수 있다.However, by further including a notch between the protruding portion and the outer peripheral portion, shorting of the current blocking member can be more easily performed when the temperature increases or the pressure inside the battery increases.
상기 노치는 전지 내부에 온도 증가, 또는 전지 내부에 제 1 임계치 이상으로 가압된 가스가 안전밴트에 가해질 때, 안전밴트의 만입부가 들어 올려지면서 만입부의 하면에 용접되어 있는 돌출부는 노치가 절취되면서 더욱 용이하게 전류차단 부재의 외주부로부터 분리될 수 있다.When the temperature of the battery is increased or the gas pressurized to a level higher than the first threshold value in the battery is applied to the safety vent, the protrusion welded to the lower surface of the recess is lifted as the recess of the safety vent is lifted, It can be easily separated from the outer peripheral portion of the current blocking member.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전류차단 부재에는 가스의 상향 이동을 위한 둘 또는 그 이상의 관통구가 형성되어 있고, 이를 통해 전지의 내부가스가 상승하여 안전밴트의 형상 역전을 유도할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the current blocking member is provided with two or more through-holes for upward movement of the gas, through which the internal gas of the battery rises to induce the shape reversal of the safety vent .
본 발명의 일 실시예에 따른 캡 어셈블리에 따르면, 상기 전류차단 부재는 외주부의 적어도 일측면에 또는 측면을 따라 가스의 배출을 위한 둘 또는 그 이상의 관통구들을 포함하고 있고, 그것의 전체 면적이 전류차단 부재의 면적대비 20 ~ 50%의 크기로 형성되어 있어서, 가스의 상향 이동량(배출량)을 높이고 가스의 신속한 상향 이동(배출)을 유도할 수 있다.According to the cap assembly according to an embodiment of the present invention, the current blocking member includes two or more through-holes for discharging the gas on at least one side or along the side surface of the outer peripheral portion, Is 20 to 50% of the area of the blocking member, so that the upward movement amount (discharge amount) of the gas can be increased and the upward movement (discharge) of the gas can be induced promptly.
상기 관통구들은 전류차단 부재의 중심을 기준으로 방사상 대칭 위치에서 원호 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같이 방사상 대칭 위치로 형성되는 경우에는 가스 배출이 일 방향으로 지나치게 편중되는 것을 방지할 수 있고 전류차단 부재 자체의 강도를 확보할 수 있다는 장점이 있다.
Preferably, the through-holes are formed in an arc shape at a radial symmetrical position with respect to the center of the current blocking member. In the case of the radially symmetric position, the gas discharge can be prevented from being excessively concentrated in one direction, and the strength of the current blocking member itself can be secured.
본 발명에 있어서, 용어 「안전밴트」는 전지 내부 압력의 상승시 가스를 외부로 배출시켜 전지의 안전성을 담보하는 소자이다. 예를 들어, 전지의 내부에서 가스가 발생하여 임계치 이상으로 내압이 증가하였을 때, 안전밴트가 파열되고, 그러한 파열 부위로 배출되는 가스는 탑 캡에 형성되어 있는 하나 또는 둘 이상의 가스 배출구를 통해 외부로 배출될 수 있다.In the present invention, the term " safety vans " is an element for securing the safety of a battery by discharging the gas to the outside when the internal pressure of the battery rises. For example, when gas is generated inside the battery and the internal pressure increases beyond the threshold value, the safety vent is ruptured, and the gas discharged to the ruptured portion is discharged through one or two gas outlets formed in the top cap .
상기 안전밴트는 바람직하게는 중앙이 하향 만입된 형상의 구조일 수 있다. 이러한 구조에서, 전지의 내압 상승시 안전밴트의 중앙에서 하향 만입된 형상이 상향 돌출된 형상으로 역전되면서, 전류차단 부재로부터 분리되어 전기적 연결을 차단하게 된다.The safety vault may preferably have a structure in which the center is downwardly recessed. In this structure, when the internal pressure of the battery rises, the downwardly bent shape of the safety band is reversed to protrude upward, and the electric connection is cut off from the current blocking member.
이러한 구조의 안전밴트의 작동 과정을 살펴보면, 전지 내부에서 발생한 가스는 전류차단 부재의 관통구들을 통과하여 안전밴트에 상향 압력을 가하게 되고, 일정한 압력(이하, '제 1 임계 압력'으로 약칭함) 이상에서 안전밴트의 하향 만입부의 형상이 역전되면서 상기 만입부에 부착되어 있는 돌출부가 전류차단 부재로부터 분리되어 전류차단 부재로부터 안전밴트로의 통전을 차단하게 된다.The operation of the safety vent having such a structure will now be described. The gas generated in the battery passes through the through-holes of the current blocking member to apply an upward pressure to the safety vent, and a constant pressure (hereinafter referred to as a "first critical pressure" As the shape of the downward depressed portion of the safety vent is reversed, the projecting portion attached to the indentation portion is separated from the current blocking member to block the energization from the current blocking member to the safety vent.
상기 만입부는, 예를 들어, 상절곡부 및 하절곡부로 이루어지고, 상기 상절곡부에는 바람직하게는 제 1 노치가 형성되어 있을 수 있다. 종래기술 중에는 하절곡부만이 절취되는 구조가 제안되기도 하였으나, 하절곡부는 좁은 면적을 가지므로 효과적인 가스 방출에 적합하지 않았다. 그러나, 본 발명에서는 상절곡부에 파열을 위한 노치가 형성되어 있어서, 절취되는 면적이 상대적으로 크므로, 다량의 가스를 신속하게 배출할 수 있다.The indentation portion may be formed of, for example, an upper bending portion and a lower bending portion, and the upper bending portion may preferably be provided with a first notch. In the prior art, a structure in which only the lower curve portion is cut out has been proposed, but the lower bent portion has a narrow area and is not suitable for effective gas discharge. However, in the present invention, since the notched portion for rupture is formed in the upper bent portion, the area to be cut is relatively large, so that a large amount of gas can be quickly discharged.
상기 제 1 노치는, 안전밴트의 전류 차단에도 불구하고 계속적으로 압력이 상승하여 일정한 수준(이하, '제 2 임계 압력'으로 약칭함) 이상이 되면, 절취될 수 있으므로, 내부의 가압 가스가 탑 캡에 형성된 가스 배출구를 통해 원활하게 외부로 배출된다.Since the first notch can be cut off when the pressure continuously increases despite the current cutoff of the safety vent and becomes equal to or higher than a certain level (hereinafter, referred to as 'second critical pressure'), And is smoothly discharged to the outside through the gas outlet formed in the cap.
한편, 상기 상절곡부 전체가 안전밴트로부터 분리되는 것을 방지하기 위해 상기 제 1 노치는 바람직하게는 일측이 개방된 개곡선의 구조로 되어 있을 수 있다. 즉, 상기 일측의 개방 부위는 안전밴트에서 만입부와 이를 제외한 나머지 부위의 브릿지 역할을 한다.Meanwhile, in order to prevent the entire upper bending part from being separated from the safety vest, the first notch may preferably have an open curved structure with one side open. In other words, the one open side serves as a bridge between the indent and the rest of the safety vest.
상기 제 1 노치의 크기는 특별히 제한되지 않으나, 전류차단 부재로부터 상향 이동한 가스가 제 1 노치에 직접 압력을 가할 수 있도록, 바람직하게는 전류차단 부재에 형성된 관통구들의 중심선을 연결한 가상원의 크기에 대응하는 크기를 가질 수 있다.The size of the first notch is not particularly limited. However, it is preferable that the size of the first notch is set so that gas upwardly moved from the current blocking member can directly apply pressure to the first notch, And may have a size corresponding to the size.
또한, 상기 제 1 노치의 개방 부위는 앞서 설명한 바와 같이 제 1 노치부의 절취시 만입부가 완전히 절취되는 것을 방지할 수 있는 크기로서, 바람직하게는 안전밴트의 중심에 대해 20 ~ 50도의 각도, 더욱 바람직하게는 25 ~ 40도의 각도에 대응하는 원호 길이로 형성할 수 있다.The open portion of the first notch is a size that can prevent the indentation portion from being completely cut off when the first notch portion is cut off as described above. Preferably, the angle is 20 to 50 degrees with respect to the center of the safety can, The arc length corresponding to an angle of 25 to 40 degrees can be formed.
하나의 바람직한 예에서, 상기 안전밴트의 하절곡부에는 제 2 노치가 형성되어 있지만, 내압 상승시 상절곡부에서만 절취 현상이 발생할 수 있도록, 바람직하게는 서로 대향하는 양단이 개방된 개곡선의 구조로 이루어질 수 있다. 이와 같이 양단이 개방되어 있는 구조는 전지 내압이 상승하여도 하절곡부의 절취를 억제하고 상절곡부의 절취에 의한 개방을 더욱 효과적으로 유도한다.In one preferred example, the second notch is formed in the lower bent portion of the safety vault, but it is preferable that the second notch is formed in the upper bent portion of the safety vault, Lt; / RTI > The structure in which the both ends are opened as described above suppresses the cutting of the lower curve portion even if the cell internal pressure rises, and more effectively induces the opening of the upper bent portion by cutting.
상기 제 2 노치에서 개방된 양단은 상기 제 1 노치의 개방 부위와 일치하지 않는 위치에 형성되는 것이 바람직하고, 더욱 바람직한 예에서, 약 ±90도의 위치에 각각 형성되는 것이 바람직하다.It is preferable that both ends opened in the second notch are formed at positions not coinciding with the open portion of the first notch, and in a more preferred example, they are formed at positions about +/- 90 degrees, respectively.
바람직한 예에서, 상기 제 1 노치는 제 2 노치에 비해 우선적으로 파열(절취)될 수 있도록, 제 2 노치 보다 깊은 깊이로 형성될 수 있다.In a preferred example, the first notch may be formed at a depth deeper than the second notch so that it may be preferentially ruptured (cut out) relative to the second notch.
상기 안전밴트는 특별히 제한되지 않으나, 임계치 이상의 내압 증가에 의해 파열(절취)될 수 있을 정도의 강성을 가지기 위하여, 바람직하게는 0.15 내지 0.4 mm의 두께를 가진 알루미늄 판재로 이루어진 것일 수 있다.
The safety vault is not particularly limited, but may be made of an aluminum plate having a thickness of preferably 0.15 to 0.4 mm, in order to have a rigidity enough to be torn (cut out) by an increase in internal pressure of a critical value or more.
본 발명의 일 실시예에 따른 캡 어셈블리는 경우에 따라, 전지 내부의 온도 상승시 전지저항이 크게 증가하여 전류를 차단하는 PTC 소자(positive temperature coefficient element) 등의 부재를 더 포함할 수 있다.The cap assembly according to an exemplary embodiment of the present invention may further include a member such as a positive temperature coefficient (PTC) element that significantly increases the battery resistance when the temperature inside the battery rises and blocks the current.
상기 캡 어셈블리는 전류차단 부재, 전류차단 부재용 가스켓, 안전밴트, PTC 소자, 및 하나 이상의 가스 배출구가 형성되어 있는 탑 캡의 적층 구조로 이루어져 있고, 상기 적층 구조의 외주면에 가스켓이 추가로 장착된 구조일 수 있다. 상기 PTC 소자는 탑 캡과 안전밴트 사이에 밀착된 상태로 개재될 수 있다.
Wherein the cap assembly comprises a laminated structure of a current blocking member, a gasket for a current blocking member, a safety vent, a PTC device, and a top cap having at least one gas outlet formed therein, wherein a gasket is further mounted on an outer circumferential surface of the laminated structure Structure. The PTC element may be interposed between the top cap and the safety vane.
또한, 상기 전류차단 부재용 가스켓은 전류차단 부재의 외주면를 감싸는 구조로서, 바람직한 예에서, 중앙에 개구가 형성되어 있는 구조일 수 있다. 이 때, 내부 가스의 상승 이동이 효율적으로 이루어지기 위해서는, 가압 가스의 이동 경로가 일직선이 되는 것이 바람직하므로, 상기 중앙 개구는 전류차단 부재의 상기 관통구를 가리지 않는 형상으로 이루어질 수 있다.
Further, the gasket for a current blocking member may have a structure that surrounds the outer circumferential surface of the current blocking member, and in the preferred example, an opening may be formed at the center. At this time, in order for the upward movement of the internal gas to be efficiently performed, it is preferable that the moving path of the pressurized gas is straight, and therefore, the central opening may be shaped so as not to block the through-hole of the current blocking member.
이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited or limited by the following examples.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 캡 어셈블리의 단면 모식도이다. 3 is a cross-sectional schematic diagram of a cap assembly according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조로 본 발명을 구체적으로 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 캡 어셈블리(300)는, 소정의 노치(324, 326)가 형성되어 있는 안전밴트(320); 상기 안전밴트(320)의 하면에 결합되어 있는 상향 돌출된 돌출부(361) 및 상기 돌출부(361)의 외주면에 용접에 의해 돌출부와 결합된 외주부(365)를 포함하는 전류차단 부재(CID)(360); 및 상기 전류차단 부재의 외주면을 감싸는 전류차단 부재용 가스켓(Gasket)(370)을 포함하고, 상기 돌출부는 형상기억합금(362)을 포함한다. 3, the
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 캡 어셈블리는 상기 돌출부의 적어도 일측면에 코팅된 형상기억합금(362)과 외주부(365) 사이에 노치(375)를 더 포함할 수 있다.The cap assembly according to an embodiment of the present invention may further include a
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 캡 어셈블리는 안전밴트 상면에 PTC 소자를 더 포함할 수 있다. 또한, 전류차단 부재의 외주면을 감싸는 전류차단 부재용 가스켓을 더 포함할 수 있다.Further, the cap assembly according to an embodiment of the present invention may further include a PTC device on a top surface of the safety vault. Further, the gasket may further include a gasket for a current blocking member surrounding the outer circumferential surface of the current blocking member.
더욱 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 캡 어셈블리(300)는 원형 케이스(302)의 상부 비딩부(380)에 장착되는 기밀유지용 가스켓(390) 내부에 탑 캡(310), PTC 소자(350) 및 내부 압력 강하용 안전밴트(320)가 밀착되어 있는 구조로 이루어질 수 있다.More specifically, according to one embodiment of the present invention, the
상기 안전밴트(320)의 하면에는 전지 내부의 압력 상승시 파열되어 전류를 차단하는 전류차단 부재(360)가 용접에 의해 결합되어 있으며, 전류차단 부재(360)는 전류차단 부재용 가스켓(370)에 의하여 감싸여 있다.The
또한, PTC 소자(350)는 탑 캡(310)과 안전밴트(320) 사이의 전류회로 상에 밀착된 상태로 개재되며, 전지 내부의 온도 상승시 전지저항이 크게 증가하여 전류를 차단할 수 있다. 탑 캡(310)은 중앙이 상향 돌출되어 있어서 외부 회로와의 접속에 의한 양극 단자로서의 역할을 수행하고, 돌출부 주변을 따라 원형 케이스(302) 내부의 압축 가스가 배출될 수 있는 가스 배출구(312)가 다수 개 형성되어 있다.In addition, the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 형상기억합금(362)은 도 3에 나타낸 바와 같이 상기 안전밴트(320)의 하면에 용접 부착되어 결합되어 있는 전류차단 부재(360)의 중앙에 형성된 돌출부(361) 상의 일부 또는 전부에 코팅되어 형성될 수 있다. 이때, 상기 형상기억합금은 0 초과 내지 0.15mm의 두께로 포함될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
상기 형상기억합금(362)은 상기 돌출부(361)의 전체 면적의 약 20% 내지 100%의 범위로 돌출부(361) 상의 일부 또는 전부에 형성될 수 있다. 또한, 상기 코팅은 상기 형상기억합금(362)이 돌출부(361) 상에 배치되게 하는 공정으로, 당업계에 통상적으로 사용되는 코팅에 의해 형성될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.The
특히, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 형상기억합금(362)은 도 3에 나타낸 바와 같이 전류차단 부재(360)의 돌출부(361)의 외주면과 외주부(365)의 내측면이 접하는 접촉면의 일부 또는 전부에 코팅되어 형성될 수 있다. 3, the
상기 형상기억합금(362)은 전지 내부의 온도 변화에 따라, 예를 들어 약 100 ℃ 이상의 급격한 온도 증가시, 상기 형상기억합금(362)의 부피 수축이 일어날 수 있다. 따라서, 기존의 압력, 예를 들어 9 kgf 내지 10 kgf 보다 낮은 힘으로도 쉽게 전류차단 부재(360)의 단락이 가능할 수 있다. The volume-shrinkage of the
본 발명의 일 실시예에 따른, 상기 형상기억합금의 온도에 따른 형상 변화가 일어난 캡 어셈블리의 단면도를 도 4에 나타내었다.FIG. 4 is a cross-sectional view of a cap assembly in which the shape-dependent change in shape of the shape memory alloy occurs according to an embodiment of the present invention.
도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 안전밴트(420)의 하면에 용접 부착되어 결합되어 있는 전류차단 부재(460)의 중앙에 형성된 돌출부(461)의 외주면에 형성된 형상기억합금(462)은 온도 증가시 부피 수축이 일어나, 전류차단 부재의 돌출부(461)는 외주부(465)와 이격되어 전류차단 부재(460)의 단락이 이루어질 수 있다.4, the
즉, 상기 형상기억합금(462)의 부피 수축으로 인해, 상기 형상기억합금(462)을 포함하는 돌출부(461)가 외주부(465)와 이격되되면서 전류차단 부재(460)로부터 단락되어 전류를 미리 차단시킬 수 있다.That is, due to the volume contraction of the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 형상기억합금의 부피의 수축은 상온에서의 형상기억합금의 전체 면적대비 약 1% 내지 50%로 이루어질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the volume shrinkage of the shape memory alloy may be about 1% to 50% of the total area of the shape memory alloy at room temperature.
따라서, 전지 내부의 급격한 온도 증가시, 기존 압력보다 낮은 압력으로도 쉽고 원활하게 전류차단 부재(360)의 단락이 이루어질 수 있으므로, 전지 내부의 온도 증가로 인한 발화 또는 폭발을 미연에 방지하여 안전성을 향상시킬 수 있다.
Therefore, when the internal temperature of the battery is suddenly increased, the current blocking
또한, 도 6 및 7에는 본 발명의 일 실시예에 따른 급격한 온도 증가 외에, 전지 내부의 압력이 비정상적으로 상승하는 경우에 대한 전류차단 부재 및 안전밴트 작동에 대한 단면도를 도 6 및 도 7에 도시하였다.6 and 7 are cross-sectional views of the current blocking member and the operation of the safety vents in the case where the internal pressure of the battery rises abnormally in addition to the abrupt temperature increase according to the embodiment of the present invention. Respectively.
우선, 도 6을 참조로 구체적으로 살펴보면, 전지 내부의 압력이 비정상적으로 상승할 때 가압된 가스는 전류차단 부재(660)의 관통구(610) 및 관통홀(도 9참조, 930)을 통과하여 안전밴트(620)에 상향 압력을 가하게 된다.6, when the pressure inside the battery rises abnormally, the pressurized gas passes through the through
그러한 압력에 의해 도 6에서와 같이, 제 1 노치(624) 및 제 2 노치(626)를 포함하는 안전밴트(620)의 하향 만입부가 들려올려지면서 상기 만입부에 용접 부착되어 있는 형상기억합금(662)을 포함하는 돌출부(661)가 외주부(665)와 이격되면서 제1 임계 압력 이상에서 전류차단 부재(660)로부터 안전밴트(620)로의 통전을 차단하게 된다.By such pressure, the downward indentations of the safety vents 620, including the
이러한 전류의 차단에도 불구하고 계속적으로 압력이 상승하여 제 2 임계 압력 이상이 되면, 도 7에서와 같이 안전밴트(720)의 제 1 노치(724)가 절취되면서 내부의 가압 가스가 탑 캡의 가스 배출구를 통해 외부로 배출되게 된다. 직경이 큰 제 1 노치(724)가 절취되는 경우, 직경이 작은 제 2 노치(726)가 절취되는 경우에 비해 가스 배출량이 커지므로, 고압 가스의 신속한 배출을 유도할 수 있다.7, when the
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 캡 어셈블리(500)는, 도 5(a)에 나타낸 바와 같이, 안전밴트(520)의 하면에 용접 부착되어 결합되어 있는 전류차단 부재(560)의 중앙에 형성된 돌출부는 형상기억합금(561)으로 이루어질 수 있다.5 (a), the
이 경우도 상기 도 5(b)에 나타낸 바와 같이, 전지 내부의 온도 증가시, 예를 들어 100 ℃ 이상으로 급격한 온도 증가시, 전류차단 부재(560)의 중앙에 형성된 돌출부를 형성하는 형상기억합금(561)은 부피가 수축되어 외주부(565)와 이격되어 전류차단 부재의 단락이 이루어질 수 있다. In this case as well, as shown in Fig. 5 (b), when the internal temperature of the battery increases, for example, when the temperature suddenly increases to 100 deg. C or higher, the shape memory alloy The
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 캡 어셈블리에서, 안전밴트 및 전류차단 부재의 구조를 도 8 및 9를 참조하여 더욱 구체적으로 살펴볼 수 있다.In the meantime, in the cap assembly according to an embodiment of the present invention, the structure of the safety band and the current blocking member can be more specifically described with reference to FIGS.
본 발명의 일 실시예 따른 안전밴트(820)의 평면도를 도시한 도 8을 살펴보면, 안전밴트(820)는 전류가 통하는 박막 구조물로서, 그것의 중앙에 하향 만입된 형상인 만입부(822)가 형성되어 있고, 상절곡부에는 제 1 노치(824)가 형성되어 있으며, 하절곡부에는 제 2 노치(826)가 형성될 수 있다. 8 illustrating a top view of a
상기 상절곡부에 형성된 제 1 노치(824)는 일측이 개방된 개곡선의 구조로 되어 있다. 이러한 개방 부위는 미노치부(830)로서, 고압 가스에 의해 노치가 형성된 부위가 절취되어도 미노치부(830)에 의해 제 1 노치부 전체가 분리되는 것이 방지될 수 있다.The
또한, 하절곡부에는 제 2 노치(826)가 형성되어 있으며, 서로 대향하는 양단이 개방된 개곡선의 구조로 이루어져 있다. 제 2 노치(826)의 개방된 양단 부에는 2개의 미노치부들(840)이 위치한다. 이러한 미노치부들(840)에 의해 제 2 노치(826)가 절취에 의해 분리되는 것이 방지될 수 있다. 제 2 노치(826)의 분리를 보다 확실히 방지하기 위해, 미노치부들(840)은 제 1 노치(824)에 형성된 미노치부(830)과 일치하지 않는 위치에 형성되는 것이 바람직하다. In addition, the
또한, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전류차단 부재(900)의 사시도가 도시되어 있다.9 is a perspective view of a
도 9를 참조로 구체적으로 살펴보면, 전류차단 부재(900)의 중앙에는 안전밴트의 만입부 하면에 용접 부착되는 상향 돌출된 돌출부(920)가 형성되어 있다.Referring to FIG. 9, upwardly protruding
상기 돌출부(920)에는 이를 중심으로 동심원상으로 3개 내지 5개의 관통홀(930)과, 필요에 따라 관통홀(930)을 연결하는 노치(950)가 형성될 수 있는 브릿지(940)가 형성될 수 있다.The
또한, 전류차단 부재(900)의 외주면에는 가스의 배출을 위한 3개의 관통구들(910)이 중심축을 중심으로 방사상 대칭 위치에서 원호 형상으로 형성될 수 있다. 관통구들(910)은 그것의 전체 면적이 전류차단 부재(900)의 면적대비 30%의 크기로 형성되어 있는 바, 전지 내부의 고압 가스의 배출량을 높일 수 있어서 신뢰성 있는 전류차단 효과를 발휘할 수 있다.In addition, three through-
관통구들(910) 상호간에 대략 120도의 각도로 이격되어 있으며, 각각의 관통구의 형상 및 크기가 동일하게 형성되어 있고, 관통구들(910) 사이의 간격 역시 대략 동일하게 이루어져 있다. 이러한 구조에 의해, 전류차단 부재(900)는 가스 배출량을 최대화하면서도 높은 기계적 강도를 유지할 수 있다.The through
본 발명의 일 실시예에 따르면, 양극/분리막/음극을 권취하여 제조된 전극 조립체; 상기 전극 조립체 및 전해액이 내장되는 케이스; 및 상기 케이스의 개방 상면부에 탑재되는 상기 캡 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 원형전지를 제공한다.According to an embodiment of the present invention, an electrode assembly manufactured by winding a positive electrode / separator / negative electrode; A case in which the electrode assembly and the electrolyte solution are embedded; And the cap assembly mounted on the open upper surface portion of the case.
즉, 도 10에 나타낸 본 발명의 일 실시예에 따른 원형전지(1000)의 단면도와 같이, 원형전지(1000)는 젤리-롤형(권취형) 전극 조립체(1400)를 원형 케이스(1600)에 수납하고, 원형 케이스(1600) 내에 전해액을 주입한 후에, 케이스(1600)의 개방 상면에 전극 단자(예를 들어, 양극 단자)가 형성되어 있는 상기 캡 어셈블리(1500)을 결합하여 제작할 수 있다.That is, as shown in the cross-sectional view of the
전극 조립체(1400)는 양극(1100)과 음극(1300), 및 이들 사이에 분리막(1200)을 개재한 후 둥근 형태로 감은 구조로서, 그것의 권심(젤리-롤의 중심부)에는 원형의 센터 핀(1700)이 삽입되어 있다. 센터 핀(1700)은 일반적으로 소정의 강도를 부여하기 위해 금속 소재로 이루어져 있으며, 판재를 둥글게 절곡한 중공형의 원형 구조로 이루어져 있다. 이러한 센터 핀(1700)은 전극 조립체를 고정 및 지지하는 작용과 충방전 및 작동시 내부 반응에 의해 발생되는 가스를 방출하는 통로로서 작용한다.The
젤리-롤 타입의 전극 조립체(1400)의 양극 호일에 용접된 양극 리드(1800)는 캡 어셈블리(1500)와 전기적으로 연결되어 캡 어셈블리 상면의 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 어셈블리를 장착하여 밀봉시키면 원형전지의 조립이 완성된다.
The
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims.
100, 1000; 원형전지
120, 1400; 전극 조립체
121, 1100; 양극
122, 1300; 분리막
123, 1200; 음극
130, 302, 1600; 케이스
140, 300, 500, 1500; 캡 어셈블리
150, 1700; 센터 핀
210, 310; 탑 캡
220, 350; PTC 소자
230, 320, 420, 520, 620, 720, 820; 안전밴트
250, 360, 460, 560, 660, 900; 전류차단 부재(CID)
242; 리드
324, 326, 950; 노치
370; 전류차단 부재용 가스켓
361, 461, 661, 920; 돌출부
365, 465, 565, 665:외주부
380; 비딩부
390; 기밀유지용 가스켓
312; 가스 배출구
362, 462, 561, 662; 형상기억합금
610, 910; 관통구
624, 724, 824; 제1 노치
626, 726, 826; 제2 노치
822; 만입부
930; 관통홀
830, 840; 미노치부 940; 브릿지100, 1000; Circular cell
120, 1400; Electrode assembly
121, 1100; anode
122, 1300; Membrane
123, 1200; cathode
130, 302, 1600; case
140, 300, 500, 1500; Cap assembly
150, 1700; Center pin
210, 310; Top Cap
220, 350; PTC device
230, 320, 420, 520, 620, 720, 820; Safety vans
250, 360, 460, 560, 660, 900; The current blocking member (CID)
242; lead
324, 326, 950; Notch
370; Gasket for current blocking member
361, 461, 661, 920; projection part
365, 465, 565, 665:
380; Beading portion
390; Gasket for airtightness
312; Gas outlet
362, 462, 561, 662; Shape memory alloy
610, 910; Through hole
624, 724, 824; The first notch
626, 726, 826; The second notch
822; Indentation
930; Through hole
830, 840;
Claims (13)
상기 안전밴트의 하면과 결합되어 있으며 상향 돌출된 돌출부 및 상기 돌출부의 외주면에 형성되는 외주부를 포함하는 전류차단 부재(CID)를 포함하고,
상기 돌출부는 형상기억합금을 포함하고,
상기 안전밴트 및 전류차단 부재를 포함하는 전지 내부의 온도가 상승시, 상기 형상기억합금의 부피 수축으로 인해 상기 돌출부가 상기 외주부로부터 이격되는 것을 특징으로 하는 캡 어셈블리.
Safety vans; And
And a current blocking member (CID) coupled to a lower surface of the safety vane and including an upwardly protruding protrusion and an outer circumferential portion formed on an outer circumferential surface of the protrusion,
Wherein the protrusions comprise a shape memory alloy,
Wherein the protrusion is spaced from the outer peripheral portion due to the volume contraction of the shape memory alloy when the temperature inside the battery including the safety vent and the current blocking member rises.
상기 형상기억합금은 돌출부 상의 일부 또는 전부에 코팅되어 형성된 것을 특징으로 하는 캡 어셈블리.
The method according to claim 1,
Wherein the shape memory alloy is coated on part or all of the protrusion.
상기 형상기억합금은 돌출부 전체 면적의 20% 내지 100%의 범위로 포함되는 것을 특징으로 하는 캡 어셈블리.
3. The method of claim 2,
Wherein the shape memory alloy is contained in a range of 20% to 100% of the total area of the projecting portion.
상기 형상기억합금은 돌출부의 외주면과 외주부의 내측면이 접하는 접촉면의 일부 또는 전부에 코팅되어 형성된 것을 특징으로 하는 캡 어셈블리.
3. The method of claim 2,
Wherein the shape memory alloy is formed by coating a part or all of a contact surface where an outer circumferential surface of the protruding portion and an inner surface of the outer circumferential portion are in contact with each other.
상기 형상기억합금은 0 초과 내지 0.15mm의 두께로 코팅되는 것을 특징으로 하는 캡 어셈블리.
5. The method of claim 4,
Wherein the shape memory alloy is coated to a thickness of greater than 0 to 0.15 mm.
상기 돌출부는 형상기억합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 캡 어셈블리.
The method according to claim 1,
Wherein the protrusions are made of a shape memory alloy.
상기 형상기억합금은 NiTi 합금, CuZnAl 합금 또는 이들의 혼합 합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 캡 어셈블리.
The method according to claim 1,
Wherein the shape memory alloy comprises a NiTi alloy, a CuZnAl alloy, or a mixed alloy thereof.
상기 돌출부와 외주부의 사이에 노치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 캡 어셈블리.
The method according to claim 1,
Further comprising a notch between the protruding portion and the outer peripheral portion.
상기 전류차단 부재는 가스의 배출을 위한 둘 또는 그 이상의 관통구들을 외주부의 적어도 일측면에 또는 측면을 따라 포함하는 것을 특징으로 하는 캡 어셈블리.
The method according to claim 1,
Wherein the current blocking member comprises two or more through-holes for discharging gas along at least one side or side of the outer periphery.
상기 돌출부를 중심으로 동심원상으로 3개 내지 5개의 관통홀들과 상기 관통홀들을 연결하며 노치가 형성되어 있는 브릿지가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 캡 어셈블리.
The method according to claim 1,
And a bridge having three to five through holes and a notch formed by connecting the through holes in a concentric fashion about the protruding portion.
상기 캡 어셈블리는 안전밴트 상면에 PTC 소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 캡 어셈블리.
The method according to claim 1,
Wherein the cap assembly further comprises a PTC device on an upper surface of the safety vault.
상기 캡 어셈블리는 전류차단 부재의 외주면을 감싸는 전류차단 부재용 가스켓을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 캡 어셈블리.
The method according to claim 1,
Wherein the cap assembly further comprises a gasket for a current blocking member surrounding an outer circumferential surface of the current blocking member.
상기 전극 조립체 및 전해액이 내장되는 케이스; 및
상기 케이스의 개방 상면부에 탑재되는 제 1 항의 캡 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 원형전지.An electrode assembly manufactured by winding a positive electrode / separator / negative electrode;
A case in which the electrode assembly and the electrolyte solution are embedded; And
The circular battery according to claim 1, wherein the cap assembly is mounted on an open upper surface portion of the case.
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