KR20000042900A - Secondary lithium cell - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 리튬 이차전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내압 상승시 파단되어 전류를 차단시키는 전류 차단부재가 보다 일정한 압력 범위에서 용이하게 파단되도록 하여 전지의 안전성과 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 한 리튬 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a lithium secondary battery, and more particularly, a lithium secondary battery which breaks when the internal pressure rises, thereby breaking the current so that the current blocking member is easily broken in a certain pressure range, thereby improving safety and reliability of the battery. It relates to a battery.
일반적으로 리튬 이차전지는 충방전 공정동안 리튬 이온을 삽입(intercalation) 또는 탈삽입(deintercalation)할 수 있는 탄소물질을 음극 활물질로 사용하는 전지이며, 단위 질량당 전기 용량이 크고, 높은 전압을 발생시키며, 충방전 효율이 높은 장점을 갖는다.In general, a lithium secondary battery uses a carbon material capable of intercalating or deintercalating lithium ions as a negative electrode active material during a charge / discharge process, and has a high electric capacity per unit mass and generates a high voltage. It has the advantage of high charging and discharging efficiency.
이러한 리튬 이차전지는 다른 전지와 마찬가지로 양극 활물질이 도포된 양극판과 음극 활물질이 도포된 음극판이 격리판을 사이에 두고 권취 또는 적층된 형태로 이루어지는 극판군과, 상기 극판군을 수납하며 음극단자 역할을 하는 캔과, 상기 캔의 상부에 고정되며 양극단자 역할을 하는 캡 어셈블리로 이루어진다.Like other batteries, the lithium secondary battery has a positive electrode group coated with a positive electrode active material and a negative electrode plate coated with a negative electrode active material having a separator plate wound or laminated therebetween, and accommodates the electrode plate group to serve as a negative electrode terminal. And a cap assembly fixed to an upper portion of the can and serving as an anode terminal.
이 때, 리튬 이차전지는 과충전 상태가 되거나 오사용 등에 의한 단락으로 전지 내부에 대전류가 흐를 경우, 전해액이 분해되어서 가스가 발생할 수 있으며, 이러한 가스가 전지 내부에 충만해지면 전지의 내압이 높아져 폭발을 일으킬 수 있다.At this time, when the lithium secondary battery becomes overcharged or a large current flows inside the battery due to a short circuit due to misuse, the electrolyte may be decomposed and gas may be generated. Can cause.
따라서 전지의 폭발을 방지하기 위하여 상기 캡 어셈블리는 전지의 내압이 상승하는 경우 전류를 차단하고 가스를 배출시켜 폭발을 방지하는 안전장치의 기능을 하게 되며, 전지의 안전성 향상을 위하여 여러 종류의 캡 어셈블리 구조가 고안되었다.Therefore, in order to prevent battery explosion, the cap assembly functions as a safety device to prevent explosion by cutting off current and discharging gas when the internal pressure of the battery is increased. The structure was devised.
기 출원된 캡 어셈블리 구조에 관한 특허에는 일본 특허 공개공보 평 9-199105와 미합중국 특허 4,943,497 및 동 5,464,705 등이 있다. 상기 특허들은 대부분 가스 배출 및 전해액 누출용 홀을 갖는 캡 플레이트와, 일정 전류 또는 일정 온도 이상에서 절연체가 되는 PTC 소자와, 일정 압력 이상에서 파단되어 전류를 차단시키는 전류 차단부재와, 역시 일정 압력 이상에서 파단되어 가스를 배출시키는 안전 밸브 등을 구비하고 있다.Patents relating to the previously claimed cap assembly structure include Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 9-199105, U.S. Patent Nos. 4,943,497 and 5,464,705. The above patents are mostly related to a cap plate having holes for gas discharge and electrolyte leakage, a PTC element which becomes an insulator at a constant current or above a certain temperature, a current blocking member that breaks at a certain pressure or higher to block current, and also a certain pressure or more. And a safety valve for releasing the gas to discharge the gas.
상기 안전 밸브는 내압 상승시 파단될 부분이 대부분 프레싱이나 에칭 등의 방법으로 제작되므로, 제조 특성에 의해 파단 압력의 범위가 넓어져 특정의 압력에서 용이하게 파단되지 않는 불리한 점이 있다.The safety valve has a disadvantage in that the portion to be broken when the internal pressure rises is manufactured by a method such as pressing or etching, so that the range of the breaking pressure is widened by the manufacturing characteristics and is not easily broken at a specific pressure.
여기서, 상기 미합중국 특허 4,943,497은 대략 다음과 같은 구성의 캡 어셈블리를 기재하고 있다. 즉, 캡 플레이트의 하단으로 배치되는 폭발 방지 밸브는 그 중심으로 극판군을 향하여 볼록하게 형성되는 돌기를 가지며, 상기 돌기는 절연 스트리퍼에 형성된 홀을 통하여 양극탭에서 연장된 리이드 플레이트와 용접된다.Here, US Pat. No. 4,943,497 describes a cap assembly of approximately the following configuration. That is, the explosion-proof valve disposed at the lower end of the cap plate has a protrusion formed convexly toward the pole plate group at the center thereof, and the protrusion is welded to the lead plate extending from the positive electrode tab through a hole formed in the insulation stripper.
전지의 내압이 상승하면, 상기 폭발 방지 밸브가 내압에 의해 극판군과 반대 방향으로 상승하면서 돌기에 용접된 리이드 플레이트가 파열되어 1차로 전류 차단이 이루어지며, 이후 폭발 방지 밸브의 얇은 벽 부분이 파열되면서 2차로 가스 배출이 이루어진다.When the internal pressure of the battery rises, the explosion-proof valve rises in the opposite direction to the electrode plate group due to the internal pressure, and the lead plate welded to the projection ruptures to cut off the current first, and then the thin wall portion of the explosion-proof valve ruptures The gas is discharged secondarily.
그러나 상기 특허는 다음과 같은 불리한 점을 갖는다. 즉, 상기 리이드 플레이트는 결합구조 없이 단순히 절연 스트리퍼의 하단에 배치되는 구조이므로, 내압의 영향으로 폭발 방지 밸브가 상승할 때, 리이드 플레이트가 절연 스트리퍼의 홀을 통하여 끌려갈 수 있다. 이 경우, 리이드 플레이트의 절단에 의한 전류 차단이 이루어지지 않으므로 전지의 안전성에 문제를 가져올 수 있다.However, the patent has the following disadvantages. That is, since the lead plate is simply arranged at the bottom of the insulation stripper without a coupling structure, when the explosion-proof valve is raised due to the internal pressure, the lead plate may be drawn through the hole of the insulation stripper. In this case, since the current is not blocked by cutting the lead plate, it may cause a problem in the safety of the battery.
그리고, 상기 리이드 플레이트와 폭발 방지 밸브의 돌기는 용접으로 고정되어 내압 상승시 용접부가 끊어지거나 리이드 플레이트가 절단되는 것으로 전류 차단이 이루어지는데, 시간이 흐름에 따라 상기 용접부가 산화되어 용접부의 강도가 약해지면, 약한 외부 충격에도 용접부나 리이드 플레이트가 절단되므로 전지를 사용하지 못하는 경우가 발생할 수 있다.In addition, the protrusion of the lead plate and the explosion-proof valve is fixed by welding to cut off the current by breaking the welding part or cutting the lead plate when the internal pressure rises. As time passes, the welding part is oxidized to weaken the strength of the welding part. If it is, the welding part or the lead plate is cut even in the case of a weak external impact, so that the battery may not be used.
또한 상기 폭발 방지 밸브의 돌기와 리이드 플레이트와의 용접은 캔에 극판군을 넣고, 전해액을 주입한 후에 이루어기 때문에, 용접시 전해액에 자극을 주어 전해액을 발화시킬 수 있는 불리한 점을 갖는다.In addition, the welding of the protrusion valve and the lead plate of the explosion-proof valve is performed after the electrode group is placed in the can and the electrolyte is injected, which has the disadvantage of stimulating the electrolyte by stimulating the electrolyte during welding.
따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 고안된 것으로서, 본 발명의 목적은 내압 상승시 파단되어 전류를 차단시키는 전류 차단부재가 보다 일정한 압력 범위에서 용이하게 파단되도록 하여 전지의 안전성과 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 한 리튬 이차전지를 제공하는데 있다.Therefore, the present invention is designed to solve the above problems, an object of the present invention is to break the current breakdown when the internal pressure rises to easily break the current blocking member in a more constant pressure range to improve the safety and reliability of the battery The present invention provides a lithium secondary battery.
또한 본 발명의 다른 목적은 캡 어셈블리의 구성 부품들을 용접 작업 없이 배열하여 용접에 의한 전해액의 산화 등과 같은 불리한 점을 방지할 수 있는 리튬 이차전지를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a lithium secondary battery capable of preventing disadvantages such as oxidation of an electrolyte by welding by arranging components of a cap assembly without welding.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 리튬 이차전지의 부분 단면도.1 is a partial cross-sectional view of a lithium secondary battery according to a first embodiment of the present invention.
도 2는 안전 밸브의 저면도.2 is a bottom view of the safety valve.
도 3은 내압 상승 상태를 나타내는 리튬 이차전지의 부분 단면도.3 is a partial cross-sectional view of a lithium secondary battery showing an elevated voltage resistance state.
도 4는 전류 차단부재와 절연체의 사시도.4 is a perspective view of a current interrupting member and an insulator;
도 5∼도 7은 전류 차단부재의 여러 실시예들을 나타내는 전류 차단부재의 사시도.5 to 7 are perspective views of the current interruption member showing various embodiments of the current interruption member.
도 8은 다른 실시예에 의한 전류 차단부재와 절연체의 평면도.8 is a plan view of a current blocking member and an insulator according to another embodiment.
도 9는 도 8의 A-A선을 기준으로 절개한 단면도.9 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG. 8.
도 10∼도 11은 전류 차단부재와 절연막의 여러 실시예들을 나타내는 전류 차단부재와 절연막의 사시도.10 to 11 are perspective views of the current blocking member and the insulating film showing various embodiments of the current blocking member and the insulating film.
도 12는 다른 실시예에 의한 리튬 이차전지의 부분 단면도.12 is a partial cross-sectional view of a lithium secondary battery according to another embodiment.
도 13은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 리튬 이차전지의 부분 단면도.13 is a partial cross-sectional view of a lithium secondary battery according to a second embodiment of the present invention.
도 14는 내압 상승 상태를 나타내는 리튬 이차전지의 부분 단면도.14 is a partial cross-sectional view of a lithium secondary battery showing an elevated voltage resistance state.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,In order to achieve the above object, the present invention,
가스 배출용 홀을 갖는 캡 플레이트와, 내압 상승에 의해 변형을 일으키는 안전 밸브와, 상기 안전 밸브의 변형으로 파단되어 전류를 차단하는 전류 차단부재를 갖는 리튬 이차전지에 있어서,A lithium secondary battery having a cap plate having a hole for discharging gas, a safety valve causing deformation by an increase in internal pressure, and a current interrupting member that breaks due to deformation of the safety valve to block current.
상기 안전 밸브는 중앙부로 캡 플레이트를 향하여 볼록하게 형성된 돌기부와, 특정 부분의 강도를 저하시켜 일정 압력하에서 파단될 수 있도록 하는 파단부를 형성하며, 상기 전류 차단부재는 캡 플레이트와 안전 밸브 사이에 배치되어 안전 밸브의 변형시 돌기부가 가하는 압력에 의해 파단되어 전류를 차단시킴을 특징으로 하는 리튬 이차전지를 제공한다.The safety valve has a protrusion formed convexly toward the cap plate toward the center, and a break that lowers the strength of a specific portion so that the safety valve can be broken under a predetermined pressure, and the current blocking member is disposed between the cap plate and the safety valve. It provides a lithium secondary battery characterized in that the breakage by the pressure applied to the projection when the deformation of the safety valve to cut off the current.
상기 전류 차단부재는 특정의 압력 범위에서 용이하게 파단될 수 있도록 장방형의 띠 형상으로 이루어지며, 안전 밸브의 돌기부와 마주하는 중앙부로 적어도 한 개 이상의 파단홈을 형성하거나 중앙부의 폭을 다른 부분보다 더욱 좁게 형성하여 파단 압력 조절을 더욱 용이하게 할 수 있다.The current blocking member has a rectangular band shape so as to be easily broken in a specific pressure range, and forms at least one break groove as a central portion facing the protrusion of the safety valve, or the width of the central portion is greater than that of other portions. It can be formed narrower to more easily control the breaking pressure.
이로서, 전류 차단부재는 특정 압력 범위에서 용이하게 파단되어 리튬 이차전지의 안전성과 신뢰성을 향상시키며, 캡 어셈블리내 각 부품들은 용접 작업 없이 구성되어 용접 작업에 의한 전해액의 발화를 방지하고 조립 과정을 단순화시킬 수 있는 장점을 갖는다.As a result, the current blocking member is easily broken in a specific pressure range to improve the safety and reliability of the lithium secondary battery, and each part in the cap assembly is configured without welding to prevent ignition of electrolyte by welding and simplify the assembly process. It has the advantage of being able to.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 원통형 리튬 이차전지의 단면도이다. 도시하는 바와 같이 리튬 이차전지는 양극판(12)과 음극판(14)이 격리판(16)을 사이에 두고 권취되는 극판군(10)과, 상기 극판군(10)을 수납하며 음극판(14)과 전기적으로 연결되어 음극단자 역할을 하는 캔(20)과, 상기 캔(20)의 개구부에 가스킷(22)을 사이에 두고 고정되며 양극판(12)과 전기적으로 연결되어 양극단자 역할을 하는 캡 어셈블리(30)로 이루어진다.1 is a cross-sectional view of a cylindrical lithium secondary battery according to a first embodiment of the present invention. As shown in the drawing, a lithium secondary battery includes a cathode plate group 10 in which a cathode plate 12 and an anode plate 14 are wound with an separator plate 16 interposed therebetween, and accommodates the anode plate group 10. A cap assembly electrically connected to the can 20 to serve as a negative electrode terminal, and having a gasket 22 interposed in an opening of the can 20, and electrically connected to the positive electrode plate 12 to serve as a positive electrode terminal ( 30).
여기서, 상기 캡 어셈블리(30)는 전지의 내압 상승시 전류를 차단하고 가스를 배출시켜 전지의 폭발을 방지하는 역할을 하는데, 이를 위하여 본 실시예에 의한 캡 어셈블리는 다음과 같은 구성을 갖는다.Here, the cap assembly 30 serves to prevent the explosion of the battery by cutting off the current and discharge gas when the internal pressure of the battery rises, for this purpose, the cap assembly according to the present embodiment has the following configuration.
먼저, 가스 배출용 홀(32a)을 갖는 캡 플레이트(32)가 최외곽으로 배치되고, 캡 플레이트(32)의 저면으로 PTC 소자(34)와 절연체(36) 및 전류 차단부재(38)와 디스크(40)가 순차적으로 배치되며, 디스크(40)의 저면으로 안전 밸브(42)와 알루미늄판(44)이 배치된다. 상기 PTC 소자(34)와 절연체(36) 및 디스크(40)와 알루미늄판(44)은 가운데 중공을 갖는 원판 형상으로 이루어진다.First, a cap plate 32 having a gas discharge hole 32a is disposed at the outermost side, and the PTC element 34, the insulator 36, the current interrupting member 38, and the disk are disposed on the bottom surface of the cap plate 32. 40 is sequentially arranged, and a safety valve 42 and an aluminum plate 44 are disposed on the bottom of the disk 40. The PTC element 34, the insulator 36, the disk 40, and the aluminum plate 44 have a disk shape having a hollow center.
이로서 극판군(10)에서 발생된 전류는 양극탭(46)에서 알루미늄판(44)과 안전 밸브(42) 및 디스크(40)와 전류 차단부재(38)와 PTC 소자(34)를 거쳐 캡 플레이트(32)에 최종 전달된다.Thus, the current generated in the electrode plate group 10 is cap plate through the aluminum plate 44, the safety valve 42 and the disk 40, the current blocking member 38 and the PTC element 34 in the positive electrode tab 46. Final delivery is to 32.
이 때, 상기 안전 밸브(42)는 중앙부로 캡 플레이트(32)를 향하여 볼록한 돌기부(42a)를 형성하고, 특정 부분의 강도를 저하시켜 일정 압력 범위에서 파단될 수 있도록 하는 파단부(42b)를 형성한다.At this time, the safety valve 42 forms a convex protrusion 42a toward the cap plate 32 toward the center, and breaks the break 42b to lower the strength of a specific portion so that it can be broken in a predetermined pressure range. Form.
도 2는 안전 밸브(42)의 저면도로서, 상기 안전 밸브(42)는 돌기부(42a) 주변의 저면으로 원형의 파단부(42b)를 형성하는데, 상기 파단부(42b)는 에칭이나 레이저 조사 등의 방법으로 그 두께가 얇게 된 부분이다. 이로서, 파단부(42b)는 그 강도가 크게 저하되어 일정 압력 범위에서 파단된다.FIG. 2 is a bottom view of the safety valve 42. The safety valve 42 forms a circular fracture 42b on the bottom of the periphery 42a. The fracture 42b is etched or laser irradiated. It is the part whose thickness became thin by such a method. As a result, the breaking portion 42b is greatly reduced in strength and breaks at a predetermined pressure range.
이와 같은 구성의 안전 밸브(42)는 가스 발생으로 인한 내압 상승시, 도 3에서 도시하는 바와 같이 돌기부(42a)를 형성하는 중앙부가 캡 플레이트(32)를 향하여 볼록하게 변형을 일으키며, 이에 따라 전류 차단부재(38)는 안전 밸브(42)의 돌기부(42a)가 가하는 압력에 의해 파단되어 전류를 차단시킨다.In the safety valve 42 having such a configuration, when the internal pressure increases due to gas generation, as shown in FIG. 3, the central portion forming the protrusion 42a is convexly deformed toward the cap plate 32, and accordingly, the current The blocking member 38 is broken by the pressure applied by the protrusion 42a of the safety valve 42 to cut off the current.
여기서, 전류 차단부재(38)는 안전 밸브(42)의 돌기부(42a)가 가하는 특정의 압력 범위에서 보다 용이하게 파단될 수 있도록 그 형상을 장방형의 띠 모양으로 형성하는데, 도 4는 상기 전류 차단부재(38)와 절연체(36)의 사시도를 나타내고 있다.Here, the current blocking member 38 is formed in a rectangular band shape so that it can be more easily broken in a specific pressure range applied by the protrusion 42a of the safety valve 42, Figure 4 is the current blocking The perspective view of the member 38 and the insulator 36 is shown.
도시하는 바와 같이 전류 차단부재(38)는 소정의 가로 너비와 세로 너비를 갖는 장방형의 띠 모양으로 이루어지며, 절연체(36)의 중공(36a)을 관통하도록 배치되어 양끝단이 절연체(36)의 상면과 하면에 각각 배치되는 구조를 이룬다.As shown in the drawing, the current interrupting member 38 has a rectangular band shape having a predetermined horizontal width and a vertical width, and is disposed to penetrate the hollow 36a of the insulator 36 so that both ends of the insulator 36 are formed. It forms a structure that is disposed on the upper and lower surfaces respectively.
이 때, 전류 차단부재(38)는 특정의 압력 범위에서 보다 용이하게 파단될 수 있도록 다양한 형상으로 제조될 수 있는바, 이를 도 5 내지 도 7에 각각 도시하였다.At this time, the current blocking member 38 may be manufactured in various shapes to be more easily broken in a specific pressure range, which is shown in Figures 5 to 7, respectively.
도 5에 도시된 전류 차단부재(38)는 안전 밸브(42)의 돌기부(42a)와 마주하는 중앙부의 일면으로 쐐기 형상의 제 1 파단홈(38a)을 두 개 정도 형성하여 돌기부(42a)의 가압시 전류 차단부재(38)의 파단을 보다 용이하게 한다.The current interruption member 38 shown in FIG. 5 has two wedge-shaped first rupture grooves 38a formed on one surface of the central portion facing the protrusion 42a of the safety valve 42, so that The breakage of the current interruption member 38 during pressurization is made easier.
그리고 도 6에서 도시하는 바와 같이 전류 차단부재(38)의 다른 실시예는 안전 밸브(42)의 돌기부(42a)와 마주하는 중앙부의 양측면으로 각형의 제 2 파단홈(38b)을 형성하여 중앙부의 세로 너비를 급격하게 감소시키는 것으로 전류 차단부재(38)의 파단을 보다 용이하게 한다.In addition, as shown in FIG. 6, another embodiment of the current interrupting member 38 forms a square second break groove 38b on both sides of the central portion facing the protrusion 42a of the safety valve 42 to form a central portion. By abruptly reducing the vertical width, it is easier to break the current interruption member 38.
또한 도 7에 도시된 전류 차단부재(38)의 또다른 실시예는 중앙부의 양측면으로 반원형의 제 3 파단홈(38c)을 형성하여 중앙부의 세로 너비를 완만하게 감소시키는 것으로 전류 차단부재(38)의 파단을 보다 용이하게 한다.In addition, another embodiment of the current blocking member 38 shown in FIG. 7 forms a semicircular third breaking groove 38c on both sides of the central portion to gently reduce the longitudinal width of the central portion. Makes it easier to break.
이와 같이 전류 차단부재(38)는 중앙부의 면적과 형상 등을 변형시켜 파단 특성을 조절함으로써 파단 압력 범위를 제어할 수 있는 것이다.As described above, the current blocking member 38 may control the breaking pressure range by modifying the breaking characteristics by modifying the area and the shape of the center portion.
이 때, 상기 전류 차단부재(38)는 과전류가 흐를 경우 너비가 감소된 중앙부가 그 열에 의해 녹아서 전류를 차단하는 퓨우즈 기능을 수행할 수 있다.At this time, the current blocking member 38 may perform a fuse function in which the central portion whose width is reduced when the overcurrent flows is melted by the heat to block the current.
이와 같은 구성의 리튬 이차전지는 과충전이나 오사용 등에 의한 내압 상승시, 1차적으로 안전 밸브(42)가 캡 플레이트(32)를 향하여 변형을 일으키면서 안전 밸브(42)의 돌기부(42a)에 의해 전류 차단부재(38)가 파단되어 전류를 차단시키고, 더 이상의 압력이 가해지면 2차적으로 안전 밸브(42)의 파단부(42b)가 파단되어 가스를 배출시킴으로써 전지의 폭발을 방지하게 된다.In the lithium secondary battery having such a configuration, when the internal pressure rises due to overcharging or misuse, the safety valve 42 is primarily deformed toward the cap plate 32 by the protrusion 42a of the safety valve 42. When the current blocking member 38 is broken to cut off the current, and further pressure is applied, the breaking part 42b of the safety valve 42 is secondarily broken to discharge the gas to prevent the battery from being exploded.
이 때, 본 실시예에 의한 리튬 이차전지는 전류 차단부재(38)와 절연체(36)의 구성을 다음과 같이 변경하여 캡 어셈블리(30) 조립시 전류 차단부재(38)의 밀림 현상이나 위치 변경을 방지할 수 있도록 한다.At this time, the lithium secondary battery according to the present embodiment changes the configuration of the current blocking member 38 and the insulator 36 as follows, when the cap assembly 30 is assembled, the push phenomenon or position change of the current blocking member 38. To prevent this.
도 8은 전류 차단부재(38)와 절연체(36)의 평면도이고, 도 9는 도 8의 A-A선을 기준으로 절개한 단면도이다. 도시하는 바와 같이 절연체(36)는 가운데 중공(36a)을 갖는 원판형상으로 이루어지며, 전류 차단부재(38)는 그 양단부가 절연체(36) 내부로 삽입되어 고정되는 구성으로 이루어진다.FIG. 8 is a plan view of the current interrupting member 38 and the insulator 36, and FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG. As shown, the insulator 36 is formed in a disk shape having a hollow 36a in the middle thereof, and the current interruption member 38 has a structure in which both ends thereof are inserted and fixed into the insulator 36.
보다 상세하게, 상기 전류 차단부재(38)는 도면을 기준으로 왼쪽 끝단부(38d)가 절연체(36)의 상부 표면으로 노출 및 돌출되어 PTC 소자(34)와 접촉하며, 오른쪽 끝단부(38e)는 절연체(36)의 하부 표면으로 노출 및 돌출되어 디스크(40)와 접촉한다. 이로서, 양극탭(46)에서 전달된 전류는 디스크(40)와 전류 차단부재(38)를 거쳐 PTC 소자(34)에 전달되며, 상기 전류 차단부재(38)는 양끝단부가 절연체(36)에 공고히 고정되어 캡 어셈블리(30) 조립시 다른 부재에 의해 밀리거나 위치가 변경되는 일을 방지할 수 있는 것이다.More specifically, the current blocking member 38 has a left end portion 38d exposed and protruding from the upper surface of the insulator 36 to contact the PTC element 34 based on the drawing, and the right end portion 38e has contacted with the PTC element 34. Is exposed and protrudes into the lower surface of the insulator 36 to contact the disk 40. As a result, the current transmitted from the positive electrode tab 46 is transmitted to the PTC element 34 via the disk 40 and the current blocking member 38, and both ends of the current blocking member 38 are connected to the insulator 36. It is firmly fixed to prevent the cap assembly 30 from being pushed or changed by another member when the cap assembly 30 is assembled.
다음으로, 본 실시예에 의한 리튬 이차전지는 전류 차단부재(38)의 구성을 도 10과 같이 변경하여 원판 형상의 절연체(36) 부가를 생략할 수 있다.Next, in the lithium secondary battery according to the present exemplary embodiment, the structure of the current blocking member 38 may be changed as shown in FIG. 10 to omit the addition of the disk-shaped insulator 36.
도시하는 바와 같이 전류 차단부재(38)는 왼쪽 단부(38d)의 하부면과 오른쪽 단부(38e)의 상부면으로 절연막(48)을 일체로 형성하는 구성으로 이루어진다. 상기 절연막(48)의 형성은 전류 차단부재(38)의 양단부에 절연물질을 코팅하거나, 일면으로 접착성을 갖는 절연막(48)을 전류 차단부재(38)에 부착하는 것으로 이루어질 수 있다.As shown in the drawing, the current interruption member 38 has a configuration in which the insulating film 48 is integrally formed with the lower surface of the left end 38d and the upper surface of the right end 38e. The insulating film 48 may be formed by coating an insulating material on both ends of the current blocking member 38 or by attaching an insulating film 48 having adhesiveness to one surface of the current blocking member 38.
이와 같이 전류 차단부재(38)의 양단부(38d, 38e)에 절연막(48)을 일체로 형성하면, 도 4에서와 같이 원판 형상의 절연체(36)를 생략할 수 있으므로 캡 어셈블리(30)의 구성을 보다 단순화할 수 있는 장점을 갖는다.As such, when the insulating film 48 is integrally formed at both ends 38d and 38e of the current interrupting member 38, the disk-shaped insulator 36 can be omitted, as shown in FIG. It has the advantage that can be simplified more.
이 때, 상기 전류 차단부재(38)는 다른 실시예로서 도 11에서 도시하는 바와 같이, 왼쪽 단부(38d)의 하부면과 오른쪽 단부(38e)의 상부면으로 오목부(38f)를 형성하고, 상기 오목부(38f)에 절연막(48)을 일체로 형성할 수 있다. 이와 같이 오목부(38f)에 절연막(48)을 형성하는 것으로 전류 차단부재(38)의 전체적인 형상을 매끄러운 띠 형상으로 형성할 수 있으며, 전류 차단부재(38)의 양단부(38d, 38e)가 돌출 및 오목하게 배치되는 것을 방지하여 캡 어셈블리(30) 안의 다른 부재와의 배치 상태를 보다 원활하게 할 수 있는 장점을 갖는다.At this time, as shown in FIG. 11, the current interruption member 38 forms a recess 38f in the lower surface of the left end 38d and the upper surface of the right end 38e. The insulating film 48 may be integrally formed in the recess 38f. By forming the insulating film 48 in the concave portion 38f as described above, the overall shape of the current blocking member 38 can be formed in a smooth band shape, and both ends 38d and 38e of the current blocking member 38 protrude. And it is prevented to be arranged concave, it has the advantage that the arrangement state with other members in the cap assembly 30 more smoothly.
또한 본 실시예에 의한 리튬 이차전지는 도 12에서 도시하는 바와 같이 도 1에서의 디스크(40)와 알루미늄판(44)을 생략하여 캡 어셈블리(30)를 구성할 수 있다. 따라서 양극판(12)에 일단부가 접합된 양극탭(46)은 안전 밸브(42)의 저면에 직접 용접되어 전류를 전달하며, 본 실시예에 의한 리튬 이차전지는 그 구성을 보다 단순화할 수 있는 장점을 갖는다.In addition, in the lithium secondary battery according to the present exemplary embodiment, as shown in FIG. 12, the cap assembly 30 may be configured by omitting the disk 40 and the aluminum plate 44 in FIG. 1. Therefore, the positive electrode tab 46 having one end joined to the positive electrode plate 12 is directly welded to the bottom of the safety valve 42 to transmit current, and the lithium secondary battery according to the present embodiment has an advantage of simplifying the configuration thereof. Has
다음으로, 본 발명의 제 2 실시예에 대하여 설명하고자 한다. 도 13은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 리튬 이차전지의 부분 단면도로서, 본 실시예에 의한 리튬 이차전지는 제 1 실시예와 유사한 구성으로 이루어지나, 다음의 점에서 상이한 구성을 갖는다.Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 13 is a partial cross-sectional view of a lithium secondary battery according to a second embodiment of the present invention. The lithium secondary battery according to the present embodiment has a configuration similar to that of the first embodiment, but has a different configuration in the following points.
즉, 본 실시예에 의한 안전 밸브(50)는 안전 밴브(50) 본체보다 얇은 두께로 이루어지는 이종의 금속막이나 고분자막으로 파단부(50a)를 형성하는데, 상기 파단부(50a)는 전지의 위험 압력인 20±5 ㎏/㎠에서 파단될 수 있도록 안전 밸브(50) 본체보다 얇은 20∼25 ㎛ 두께의 알루미늄 박판이나 폴리에틸렌 필름 또는 폴리프로필렌 필름으로 이루어질 수 있다.That is, the safety valve 50 according to the present embodiment forms a fracture portion 50a by a heterogeneous metal film or a polymer film that is thinner than the safety valve 50 body, and the fracture portion 50a is a battery risk. It may be made of a thin aluminum film or polyethylene film or polypropylene film of 20 to 25 ㎛ thicker than the main body of the safety valve 50 so as to break at a pressure of 20 ± 5 kg / ㎠.
그리고 이러한 안전 밸브(50)의 중앙부로 소정의 높이와 폭을 갖는 도전성의 스페이서(52)가 배치되며, 상기 스페이서(52)의 상부로 전류 차단부재(38)가 배치된다.A conductive spacer 52 having a predetermined height and width is disposed at the center of the safety valve 50, and a current blocking member 38 is disposed above the spacer 52.
상기 전류 차단부재(38)와 절연체(40)의 구성은 앞선 실시예에서 상술한 바와 동일하게 이루어진다.The configuration of the current blocking member 38 and the insulator 40 is the same as described above in the previous embodiment.
이와 같은 구성의 리튬 이차전지는 내압 상승시, 도 14에서 도시하는 바와 같이 안전 밸브(50)가 캡 플레이트(32)를 향하여 변형을 일으키고, 이에 따른 스페이서(52)의 상승으로 전류 차단부재(38)가 파단되면서 1차적으로 전류를 차단하게 된다. 그리고 더 이상의 압력이 가해지면 안전 밸브(50)의 파단부(50a)가 파단되면서 가스를 배출시키고 전해액을 누출시켜 전지의 폭발을 방지한다.In the lithium secondary battery having such a configuration, when the internal pressure is increased, the safety valve 50 is deformed toward the cap plate 32 as shown in FIG. 14, and accordingly the current blocking member 38 is raised due to the rise of the spacer 52. ) Breaks and the current is cut off primarily. When further pressure is applied, the breakage portion 50a of the safety valve 50 is broken to discharge the gas and leak the electrolyte to prevent explosion of the battery.
이 때, 전류 차단부재(38)는 과전류가 흐를 경우 중앙부가 열에 의해 녹아서 전류를 차단하는 퓨우즈 기능을 수행할 수 있으며, 본 실시예에 의한 리튬 이차전지는 디스크(40)를 생략하여 캡 어셈블리(30)를 구성할 수 있다.In this case, the current blocking member 38 may perform a fuse function in which the center portion melts by heat when the overcurrent flows to cut off the current, and the lithium secondary battery according to the present embodiment omits the disk 40 and thus the cap assembly. 30 can be configured.
이와 같이 본 발명에 의한 리튬 이차전지는 내압 상승시, 안전 밸브의 상승으로 전류 차단부재가 용이하게 파단되어 특정의 압력 범위에서 전류 차단이 확실하게 이루어지므로 전지의 안전성과 신뢰성을 향상시키며, 캡 어셈블리내의 각 부품간에 용접 작업을 요하지 않으므로 조립 공정을 단순화시키고 용접에 의한 전해액의 발화 등을 방지할 수 있는 장점을 갖는다.As described above, the lithium secondary battery according to the present invention, when the internal pressure rises, the current blocking member is easily broken due to the rise of the safety valve, so that the current is reliably cut in a specific pressure range, thereby improving the safety and reliability of the battery. Since welding work is not required between the parts within, it is possible to simplify the assembly process and prevent ignition of the electrolyte due to welding.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to the range of.
이와 같이 본 발명에 의한 리튬 이차전지는 안전 밸브의 상승으로 전류 차단부재가 용이하게 파단되어 특정 압력 범위에서 전류 차단이 확실하게 이루어지므로 전지의 안전성과 신뢰성을 향상시킨다. 또한 캡 어셈블리 내 각 부품간에 용접 작업을 요하지 않으므로 조립 공정을 단순화시키고, 용접에 의한 전해액의 발화를 방지하여 전지의 생산 효율과 품질을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.As described above, the lithium secondary battery according to the present invention easily breaks the current blocking member due to the rise of the safety valve, thereby reliably blocking the current in a specific pressure range, thereby improving safety and reliability of the battery. In addition, since welding is not required between the parts in the cap assembly, the assembly process is simplified, and the ignition of the electrolyte is prevented by welding, thereby improving the production efficiency and quality of the battery.
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