KR20070034222A - Cylindrical Lithium Ion Secondary Battery with Functional Centerpin - Google Patents

Cylindrical Lithium Ion Secondary Battery with Functional Centerpin Download PDF

Info

Publication number
KR20070034222A
KR20070034222A KR1020050088657A KR20050088657A KR20070034222A KR 20070034222 A KR20070034222 A KR 20070034222A KR 1020050088657 A KR1020050088657 A KR 1020050088657A KR 20050088657 A KR20050088657 A KR 20050088657A KR 20070034222 A KR20070034222 A KR 20070034222A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
center pin
secondary battery
ion secondary
lithium ion
cylindrical lithium
Prior art date
Application number
KR1020050088657A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR100731413B1 (en
Inventor
장석균
형유업
우순기
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성에스디아이 주식회사 filed Critical 삼성에스디아이 주식회사
Priority to KR1020050088657A priority Critical patent/KR100731413B1/en
Publication of KR20070034222A publication Critical patent/KR20070034222A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100731413B1 publication Critical patent/KR100731413B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4235—Safety or regulating additives or arrangements in electrodes, separators or electrolyte
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/06—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B27/08—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0422—Cells or battery with cylindrical casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0431—Cells with wound or folded electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/52—Removing gases inside the secondary cell, e.g. by absorption
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/10—Temperature sensitive devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

본 발명은 기능성 센터핀을 갖는 원통형 리튬 이온 이차 전지에 관한 것으로서, 해결하고자 하는 기술적 과제는 과충전시 안전 벤트가 신속하게 동작되도록 하여 전류 차단 시간을 앞당기고, 열적 안정성을 향상시켜 발연 및 발화 현상 등을 방지하는 데 있다.The present invention relates to a cylindrical lithium-ion secondary battery having a functional center pin, the technical problem to be solved is to make the safety vent to operate quickly during overcharging to accelerate the current cut-off time, improve the thermal stability to improve the smoke and ignition phenomenon To prevent it.

이를 위해 본 발명에 의한 해결 방법의 요지는 전극 조립체와, 전극 조립체에 결합되는 동시에, 고분자 수지가 압축 성형되어 소정 온도에서 용융되는 센터핀과, 전극 조립체 및 센터핀이 수납된 캔과, 캔의 상부에 결합된 캡 조립체로 이루어진 원통형 리튬 이온 이차 전지가 개시된다. 여기서, 위의 고분자 수지로 형성된 센터핀에는 과충전 전압에서 가스 상태가 되는 가스화 부재 및/또는 발연 발화를 억제하는 난연 부재가 더 포함된다.The gist of the solution according to the present invention for this purpose is a center pin which is coupled to the electrode assembly, the electrode assembly, the polymer resin is compression-molded and melted at a predetermined temperature, a can containing the electrode assembly and the center pin, and Disclosed is a cylindrical lithium ion secondary battery consisting of a cap assembly coupled to an upper portion. Here, the center pin formed of the above polymer resin further includes a gasification member and / or a flame retardant member for suppressing fuming ignition which become a gas state at an overcharge voltage.

센터핀, 원통형 이차 전지, 기능성 물질, 안전 벤트, 회로기판 Center pin, cylindrical secondary battery, functional material, safety vent, circuit board

Description

기능성 센터핀을 갖는 원통형 리튬 이온 이차 전지{Cylindrical lithium ion secondary battery having functional center pin}Cylindrical lithium ion secondary battery having functional center pin

도 1a, 도 1b 및 도 1c는 본 발명에 따른 기능성 센터핀을 갖는 원통형 리튬 이온 이차 전지를 도시한 사시도, 단면도 및 분해 사시도이고, 도 1d 및 도 1e는 기능성 센터핀을 확대 도시한 사시도 및 단면도이다.1A, 1B and 1C are perspective, cross-sectional and exploded perspective views of a cylindrical lithium ion secondary battery having a functional center pin according to the present invention, and FIGS. 1D and 1E are enlarged perspective views and cross-sectional views of the functional center pin. to be.

도 2a 및 도 2b는 본 발명에 의한 원통형 리튬 이온 이차 전지중 다른 기능성 센터핀을 확대 도시한 사시도 및 단면도이다.2A and 2B are an enlarged perspective view and a cross-sectional view of another functional center pin in the cylindrical lithium ion secondary battery according to the present invention.

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 의한 원통형 리튬 이온 이차 전지중 다른 기능성 센터핀을 확대 도시한 사시도 및 단면도이다.3A and 3B are an enlarged perspective view and a cross-sectional view of another functional center pin in the cylindrical lithium ion secondary battery according to the present invention.

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 의한 원통형 리튬 이온 이차 전지중 다른 기능성 센터핀을 확대 도시한 사시도 및 단면도이다.4A and 4B are an enlarged perspective view and a cross-sectional view of another functional center pin in the cylindrical lithium ion secondary battery according to the present invention.

도 5a 및 도 5b는 본 발명에 의한 원통형 리튬 이온 이차 전지중 다른 기능성 센터핀을 확대 도시한 사시도 및 단면도이다.5A and 5B are an enlarged perspective view and a cross-sectional view of another functional center pin in the cylindrical lithium ion secondary battery according to the present invention.

도 6a 및 도 6b는 본 발명에 의한 원통형 리튬 이온 이차 전지중 다른 기능성 센터핀을 확대 도시한 사시도 및 단면도이다.6A and 6B are an enlarged perspective view and a cross-sectional view of another functional center pin in the cylindrical lithium ion secondary battery according to the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

100; 본 발명에 의한 기능성 센터핀을 갖는 원통형 리튬 이온 이차 전지100; Cylindrical Lithium Ion Secondary Battery Having Functional Center Pins According to the Present Invention

110; 전극 조립체 111; 음극판110; Electrode assembly 111; Negative plate

112; 양극판 113; 세퍼레이터112; Anode plate 113; Separator

114; 음극탭 115; 양극탭114; Negative electrode tab 115; Anode Tab

116; 하부 절연판 117; 상부 절연판116; Lower insulating plate 117; Upper insulation plate

120; 센터핀 121; 몸체120; Center pin 121; Body

122; 테퍼 123; 폐색 부재122; Taper 123; Occlusion member

124; 가스화 부재 125; 난연 부재124; Gasification member 125; Flame retardant member

130; 캔 131; 원통면130; Can 131; Cylindrical surface

132; 바닥면 133; 비딩부132; Bottom 133; Beading part

134; 크림핑부 140; 캡 조립체134; Crimping unit 140; Cap assembly

141; 가스켓 142; 안전 벤트141; Gasket 142; Safety vent

143; 회로기판 143a; 배선 패턴143; Circuit board 143a; Wiring pattern

144; 양성 온도 소자 145; 양극 캡144; Positive temperature element 145; Anode cap

145a; 통공145a; Through

본 발명은 기능성 센터핀을 갖는 원통형 리튬 이온 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세히는 과충전시 안전 벤트가 신속하게 동작되도록 하여 전류 차단 시간을 앞당기고, 열적 안정성을 향상시켜 폭발 및 발화 현상 등을 방지할 수 있는 기능성 센터핀을 갖는 원통형 리튬 이온 이차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a cylindrical lithium ion secondary battery having a functional center pin, and more particularly, to allow the safety vent to be operated quickly during overcharging so as to shorten the current cut-off time and improve thermal stability to prevent explosion and ignition. And a cylindrical lithium ion secondary battery having a functional center pin.

일반적으로 원통형 리튬 이온 이차 전지는 센터핀이 결합된 원통 형태의 전극 조립체와, 상기 전극 조립체가 결합되는 원통 형태의 캔과, 상기 캔 내측에 주입되어 리튬 이온의 이동이 가능하도록 하는 전해액과, 상기 캔의 일측에 결합되어 상기 전해액의 누액을 방지하고, 전극 조립체의 이탈을 방지하는 캡 조립체 등으로 이루어져 있다.In general, a cylindrical lithium ion secondary battery includes a cylindrical electrode assembly in which a center pin is coupled, a cylindrical can in which the electrode assembly is coupled, an electrolyte injected into the can to allow lithium ions to move, and the It is coupled to one side of the can prevents the leakage of the electrolyte solution, and consists of a cap assembly and the like to prevent the separation of the electrode assembly.

이러한 원통형 리튬 이온 이차 전지는 통상 그 용량이 2000~2400mA 정도이기 때문에, 주로 대용량의 전력이 필요한 노트 피씨(note PC), 디지털 카메라, 캠코더 등에 장착되고 있다. 일례로 이러한 원통형 리튬 이온 이차 전지는 다수개가 필요한 개수만큼 직병렬로 연결되고, 또한 보호회로가 장착된 채 소정 형태의 하드팩(hard pack)으로 조립되어 상기 전자기기에 전원용으로 결합되어 이용된다.Since such cylindrical lithium ion secondary batteries usually have a capacity of about 2000 to 2400 mA, they are mainly mounted on note PCs, digital cameras, camcorders, and the like, which require large amounts of electric power. For example, a plurality of cylindrical lithium ion secondary batteries are connected in series and serially as many as necessary, and are assembled into a hard pack of a predetermined type with a protection circuit installed therein and used to be coupled to the electronic device for power supply.

또한, 이러한 원통형 리튬 이온 이차 전지의 제조 방법은 음극 활물질이 코팅된 음극판, 세퍼레이터 및 양극 활물질이 코팅된 양극판을 함께 적층한 후, 봉형태의 권취축에 일단을 결합한 후, 대략 원통 형태로 권취하여 전극 조립체를 형성한다. 이어서, 상기 전극 조립체를 원통형 캔에 삽입한 후, 상기 전극 조립체에 센터핀을 삽입한다. 이어서, 상기 원통형 캔에 전해액을 주입하고, 캡 조립체를 상기 원통형 캔의 상부에 결합함으로써, 대략 원통 형태의 리튬 이온 전지를 완성한다.In addition, the method for manufacturing a cylindrical lithium ion secondary battery is laminated with a negative electrode plate coated with a negative electrode active material, a separator and a positive electrode plate coated with a positive electrode active material together, one end of which is bonded to a rod-shaped winding shaft, and then wound into a substantially cylindrical shape. Form an electrode assembly. Subsequently, the electrode assembly is inserted into the cylindrical can, and then a center pin is inserted into the electrode assembly. Subsequently, an electrolyte is injected into the cylindrical can, and the cap assembly is coupled to the upper portion of the cylindrical can, thereby completing a substantially cylindrical lithium ion battery.

한편, 이러한 원통형 리튬 이온 이차 전지는 과충전시 폭발 현상을 방지하기 위해, 과충전에 의한 내부 압력 증가시 형태가 변형되는 안전 벤트, 상기 안전 벤트의 형태 변경에 의해 전류가 차단되는 회로 기판이 설치되고 있다. 통상 상기 안 전 벤트 및 회로 기판은 총칭하여 CID(Current Interrupt Device)라고도 하며, 이는 캡 조립체의 한 구성 요소이다.On the other hand, in order to prevent the explosion phenomenon during overcharging, the cylindrical lithium ion secondary battery is provided with a safety vent whose shape is deformed when the internal pressure increases due to overcharging, and a circuit board which cuts off the current by changing the shape of the safety vent. . The safety vent and circuit board are commonly referred to collectively as the current interrupt device (CID), which is a component of the cap assembly.

이러한 원통형 리튬 이온 이차 전지의 안전 벤트 및 회로기판의 작용을 좀더 자세히 설명하면 다음과 같다.The operation of the safety vent and the circuit board of the cylindrical lithium ion secondary battery will be described in more detail as follows.

예를 들어, 원통형 리튬 이온 이차 전지가 과충전 상태가 되면, 전극 조립체의 대략 상부 영역부터 전해액이 증발하여 저항이 증가하기 시작한다. 더욱이, 이때 리튬이 석출되면서 전극 조립체의 대략 중심 영역부터 변형이 일어나기 시작한다. 물론, 상기 전극 조립체의 상부 영역의 저항 증가에 따라 국부적으로 발열이 시작되어 전지 온도도 급상승한다.For example, when the cylindrical lithium ion secondary battery is in an overcharged state, the electrolyte solution evaporates from approximately the upper region of the electrode assembly and the resistance starts to increase. Moreover, at this time, lithium begins to deform from approximately the center region of the electrode assembly. Of course, as the resistance of the upper region of the electrode assembly increases, heat generation starts locally, and the battery temperature also rapidly increases.

이와 같은 상태가 되면, 통상 과충전시 분해되어 가스를 발생하는 사이클로 헥실 벤젠(Cyclo Hexyl Benzene: CHB) 및 바이 페닐(Biphenyl: BP)(전해액 첨가제)등의 작용에 의해 내부 압력이 급격히 증가하게 된다. 이러한 내부 압력은 캡 조립체의 한 구성 요소인 상기 안전 벤트를 바깥 방향으로 밀어내고(즉, 바깥 방향으로 변형시키고), 이에 따라 그 위에 설치되어 있던 회로 기판이 파손됨으로써 전류를 차단하게 된다. 즉, 회로기판에 형성된 배선 패턴이 끊어짐으로써, 더 이상 전류가 흐르지 않게 된다. 물론, 전류가 차단되면 과충전 상태가 방지됨으로써, 전지의 발열, 누액, 발연, 폭발 및 발화 현상 등도 방지된다.In such a state, the internal pressure is rapidly increased by the action of cyclohexyl benzene (CHB) and biphenyl (BP) (electrolyte additive), which decomposes during overcharging and generates gas. This internal pressure pushes the safety vent, which is one component of the cap assembly outward (ie, outward), thereby breaking the current by breaking the circuit board installed thereon. That is, the wiring pattern formed on the circuit board is broken, so that no current flows any more. Of course, when the current is cut off, the overcharge state is prevented, thereby preventing heat generation, leakage, smoke, explosion, and ignition of the battery.

한편, 상기와 같은 과충전 현상에 의해 전지 내부 압력이 임계치 이상이 되면, 상기 안전 벤트 자체가 찢어지면서 내부 가스가 모두 외부로 방출되기도 한다.On the other hand, when the internal pressure of the battery is higher than the threshold due to the overcharge phenomenon as described above, the safety vent itself may be torn and all the internal gas may be released to the outside.

그런데, 일반적으로 전해액의 첨가제인 사이클로 헥실 벤젠 및 바이 페닐 등 은 전지의 용량을 감소시키기 때문에 전해액에 충분하게 첨가하지 못하는 한계가 있다. 즉, 전해액에 첨가된 사이클로 헥실 벤젠, 바이 페닐과 전지의 용량, 수명, 품질 사이에는 트레이드 오프(trade off) 관계가 있다.However, in general, cyclohexyl benzene, biphenyl, and the like, which are additives of the electrolyte, reduce the capacity of the battery, and thus, there is a limit in that it cannot be sufficiently added to the electrolyte. That is, there is a trade off relationship between cyclohexyl benzene and biphenyl added to the electrolyte and the capacity, life and quality of the battery.

이에 따라, 전지의 종류에 따라 약간씩 차이가 있는 하지만, 전지 내부의 안전 벤트를 변형시키는 압력(또는 회로 기판을 파괴시키는 압력)이 대략 5~11Kgf/cm2이면, 상기 안전 벤트의 변형을 위해 대략 10~22ml의 가스가 필요한 것으로 알려져 있다. 그러나, 계산상 전해액 중에 포함된 0.7%의 사이클로 헥실 벤젠이 모두 분해된다고 해도 대략 4.116ml의 가스가 발생하고, 또한 0.3%의 바이 페닐가 모두 분해된다고 해도 대략 1.833ml의 가스가 발생한다. 더불어, 화성 공정에서 대략 1.5ml의 가스가 더 발생한다. 그러나, 이러한 3가지 가스를 모두 합쳐도 대략 7.449ml밖에 안되고, 이때 대략 3.75kgf/cm2의 힘을 상기 안전 벤트에 가하게 될 뿐이다. 즉, 과충전시 안전 벤트를 변형시키거나 또는 이로 인해 회로기판을 파괴시키는 압력은 대략 5~11Kgf/cm2이 필요하지만, 실제로 전해액에 첨가될 수 있는 첨가제의 양에 한계가 있고, 또한 보이드 볼륨으로 인해 가스가 대략 3.75kgf/cm2만 제공됨으로써, 안전 벤트가 동작하지 않거나 또는 안전 벤트의 동작 시간이 지연된다. 다른 말로 하면, 과충전시 전류 차단 시간이 지연된다. 따라서, 그 지연된 시간만큼 과충전이 더 진행되고, 또한 전지 온도도 더 증가함으로써, 전지의 폭발이나 발화가 일어날 확률이 매우 높아지는 문제가 있다.Accordingly, although there is a slight difference depending on the type of battery, if the pressure (or pressure to break the circuit board) to deform the safety vent inside the battery is approximately 5 ~ 11 Kgf / cm 2 , for the deformation of the safety vent It is known that approximately 10 to 22 ml of gas is required. However, in calculation, approximately 4.116 ml of gas is generated even if all of the 0.7% cyclohexyl benzene contained in the electrolyte is decomposed, and approximately 1.833 ml of gas is generated even if all 0.3% of biphenyls are decomposed. In addition, approximately 1.5 ml of gas is generated in the chemical conversion process. However, the sum of all three of these gases is only about 7.449 ml, where only a force of about 3.75 kgf / cm 2 is applied to the safety vent. In other words, the pressure to deform the safety vent during overcharging or to destroy the circuit board is required about 5 to 11 Kgf / cm 2 , but there is a limit to the amount of additive that can be actually added to the electrolyte, and also to the void volume. Due to the fact that only about 3.75 kgf / cm 2 of gas is provided, the safety vent does not operate or the operating time of the safety vent is delayed. In other words, the current blocking time is delayed during overcharging. Therefore, there is a problem that the overcharging proceeds further by the delayed time and the battery temperature further increases, so that the probability of explosion or ignition of the battery becomes very high.

더욱이, 종래의 전지는 과충전에 의해 고온 상태가 지속되는데, 주지된 바와 같이 전해액은 주로 불에 타기 쉬운 유기 용매로 이루어져 있기 때문에, 상기와 같은 고온의 상태에서 전기적 스파크 등에 의해 쉽게 발연 및 발화되는 문제가 있다.Moreover, the conventional battery is maintained at a high temperature state by overcharging. As is well known, since the electrolyte mainly consists of an organic solvent which is easy to burn, it is easily smoked and ignited by an electrical spark or the like at such a high temperature state. There is.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 전지의 과충전과 동시에 온도가 임계치 이상이 되면 기능성 센터핀으로부터 가스화 부재가 전지 내부로 도입되어 내부 가스 압력을 더욱 증가시킴으로써, 안전 벤트의 변형 시간 및 전류 차단 시간을 더욱 앞당길 수 있는 기능성 센터핀을 갖는 원통형 리튬 이온 이차 전지를 제공하는데 있다.The present invention is to overcome the above-mentioned conventional problems, an object of the present invention is to increase the internal gas pressure by introducing a gasification member into the battery from the functional center pin when the temperature is above the threshold and at the same time the battery is overcharged, It is to provide a cylindrical lithium ion secondary battery having a functional center pin that can further accelerate the deformation time and the current interruption time of the safety vent.

본 발명의 또다른 목적은 전지의 온도가 임계치 이상이 되면 기능성 센터핀으로부터 난연 부재가 전지 내부로 도입되어 발연 및 발화 현상을 방지할 수 있는 기능성 센터핀을 갖는 원통형 리튬 이온 이차 전지를 제공하는데 있다.It is still another object of the present invention to provide a cylindrical lithium ion secondary battery having a functional center pin capable of preventing smoke and ignition by introducing a flame retardant member from the functional center pin into the battery when the temperature of the battery is greater than or equal to a threshold. .

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 기능성 센터핀을 갖는 원통형 리튬 이온 이차 전지는 전극 조립체와, 상기 전극 조립체에 결합되는 동시에, 고분자 수지가 압축 성형되어 소정 온도에서 용융되는 센터핀과, 상기 전극 조립체 및 센터핀이 수납된 캔과, 상기 캔의 상부에 결합된 캡 조립체를 포함한다.In order to achieve the above object, a cylindrical lithium ion secondary battery having a functional center pin according to the present invention includes an electrode assembly, a center pin coupled to the electrode assembly, and at the same time a polymer resin is compression molded and melted at a predetermined temperature; And a cap assembly containing an electrode assembly and a center pin, and a cap assembly coupled to an upper portion of the can.

여기서, 상기 센터핀에는 상기 센터핀이 소정 온도에서 용융되면 전지 내부로 도입되는 가스화 부재 또는/및 난연 부재가 더 포함될 수 있다.The center pin may further include a gasification member and / or a flame retardant member introduced into the battery when the center pin is melted at a predetermined temperature.

이와 같이 하여 본 발명에 의한 원통형 리튬 이온 이차 전지는 과충전에 의 해 온도가 소정 온도 이상이 되면 센터핀 자체가 용융되면서 내부의 가스화 부재가 외부로 배출되고, 이러한 가스화 부재는 소정 전압 이상에서 신속히 가스화됨으로써, 안전 벤트의 동작 시간이 더욱 빨라진다. 물론, 전지의 온도도 더 이상 증가하지 않게 됨으로써, 전지의 열적 안정성도 향상된다.In this manner, when the temperature of the cylindrical lithium ion secondary battery according to the present invention is higher than a predetermined temperature due to overcharging, the internal gasification member is discharged to the outside while the center pin itself is melted, and the gasification member rapidly gasifies above a predetermined voltage. As a result, the operating time of the safety vent becomes faster. Of course, the temperature of the battery no longer increases, thereby improving the thermal stability of the battery.

또한, 본 발명은 전지의 온도가 소정 온도 이상이 되면 센터핀 자체가 용융되면서 내부의 난연 부재도 외부로 배출됨으로써, 전지의 발연 및 발화 현상을 방지할 수 있게 된다.In addition, when the temperature of the battery is above a predetermined temperature, the center pin itself is melted and the internal flame retardant member is also discharged to the outside, thereby preventing smoke and ignition of the battery.

결론적으로, 본 발명에 의한 원통형 리튬 이온 이차 전지는 센터핀 자체에 가스화 부재 및/또는 난연 부재가 더 포함됨으로써, 전지의 과충전, 발열, 누액, 발연, 폭발 및 발화 현상 등을 미연에 방지할 수 있게 된다.In conclusion, the cylindrical lithium ion secondary battery according to the present invention further includes a gasification member and / or a flame retardant member in the center pin itself, thereby preventing overcharging, heat generation, leakage, smoke, explosion, and ignition of the battery in advance. Will be.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings such that those skilled in the art may easily implement the present invention.

도 1a, 도 1b 및 도 1c를 참조하면, 본 발명에 따른 기능성 센터핀을 갖는 원통형 리튬 이온 이차 전지의 도시한 사시도, 단면도 및 분해 사시도가 도시되어 있고, 도 1d 및 도 1e를 참조하면, 기능성 센터핀의 확대 사시도 및 단면도가 도시되어 있다.1A, 1B and 1C, there are shown perspective, cross-sectional and exploded perspective views of a cylindrical lithium ion secondary battery having a functional center pin according to the present invention, and with reference to FIGS. 1D and 1E, An enlarged perspective view and cross-sectional view of the center pin is shown.

먼저 도 1a, 도 1b 및 도 1c에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 원통형 리튬 이온 이차 전지(100)는 전극 조립체(110)와, 상기 전극 조립체(110)에 결합된 동시에, 고분자 수지가 압축 성형되어 소정 온도에서 용융되는 센터핀(120)과, 상 기 전극 조립체(110) 및 센터핀(120)이 수납된 캔(130)과, 상기 캔(130)의 상부를 막는 캡 조립체(140)를 포함한다.First, as shown in FIGS. 1A, 1B, and 1C, the cylindrical lithium ion secondary battery 100 according to the present invention is coupled to the electrode assembly 110 and the electrode assembly 110, and a polymer resin is compression molded. And a center pin 120 to be melted at a predetermined temperature, the can 130 in which the electrode assembly 110 and the center pin 120 are accommodated, and a cap assembly 140 blocking an upper portion of the can 130. Include.

상기 전극 조립체(110)는 음극 활물질(예를 들면, 흑연, 탄소 등등)이 코팅된 음극판(111), 양극 활물질(예를 들면, 전이금속산화물(LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4 등등))이 코팅된 양극판(112) 및, 음극판(111)과 양극판(112)과 사이에 위치되어 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동만 가능하게 하는 세퍼레이터(113)로 이루어져 있으며, 위의 음극판(111), 양극판(112) 및 세퍼레이터(113)는 대략 원기둥 형태로 권취되어 원통형 캔(130)에 수납된다. 여기서, 상기 음극판(111)은 구리(Cu) 포일, 상기 양극판(112)은 알루미늄(Al) 포일, 상기 세퍼레이터(113)는 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP)일 수 있으나, 본 발명에서 위의 재질을 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 음극판(111)에는 하부로 일정 길이 돌출되어 연장된 음극탭(114)이, 상기 양극판(112)에는 상부로 일정 길이 돌출된 양극탭(115)이 용접될 수 있으나, 그 반대도 가능하다. 더불어, 상기 음극탭(114)은 니켈(Ni) 재질, 상기 양극탭(115)은 알루미늄(Al) 재질일 수 있으나, 본 발명에서 위의 재질을 한정하는 것은 아니다.The electrode assembly 110 may be a negative electrode plate 111 coated with a negative electrode active material (eg, graphite, carbon, etc.), a positive electrode active material (eg, a transition metal oxide (LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4, etc.). ) Is coated with a positive electrode plate 112 and a separator 113 positioned between the negative electrode plate 111 and the positive electrode plate 112 to prevent a short and allow only movement of lithium ions, and the negative electrode plate 111 above. The positive electrode plate 112 and the separator 113 are wound in a cylindrical shape and accommodated in the cylindrical can 130. Here, the negative electrode plate 111 may be a copper (Cu) foil, the positive electrode plate 112 may be an aluminum (Al) foil, and the separator 113 may be polyethylene (PE) or polypropylene (PP). It does not limit the material of. In addition, the negative electrode tab 114 protruding a predetermined length downwardly may be welded to the negative electrode plate 111, and the positive electrode tab 115 protruding a predetermined length upwardly may be welded to the positive electrode plate 112, and vice versa. Do. In addition, the negative electrode tab 114 may be made of nickel (Ni), and the positive electrode tab 115 may be made of aluminum (Al), but the present invention is not limited thereto.

상기 센터핀(120)은 상기 전극 조립체(110)의 대략 중앙에 결합되어 있으며, 이는 전지의 충방전중 상기 전극 조립체(110)의 변형을 억제하는 역할을 한다. 또한, 상기 센터핀(120)은 고분자 수지가 압축 성형되어 형성된 것으로서, 소정 온도(예를 들면 전지 내부 온도가 80~120℃ 정도)에서 용융되는 특징이 있다. 여기서, 상기 고분자 수지는 예를 들면, 폴리에틸렌, 에폭시, 아세탈, 인듐 또는 그 등가물중 적어도 어느 하나가 포함된 것일 수 있으나, 이러한 재질로 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 물론, 상기 센터핀(120)을 상기 고분자 수지로 한정하는 것은 아니며, 소정 온도에서 용융되는 것이면 어떤 재질도 사용할 수 있다. 더욱이, 상기 센터핀(120)에는 소정 온도(예를 들면, 전지의 내부 온도가 80~120℃)에서 전해액중으로 방출되는 가스화 부재가 더 포함될 수 있다. 물론, 이러한 가스화 부재는 과충전 전압인 4~4.5V 이상의 전압에서 분해되어 가스화되는 사이클로 헥실 벤젠, 바이 페닐 또는 그 등가물중 적어도 어느 하나가 포함된 것일 수 있으나, 여기서 그 재질을 한정하는 것은 아니다. 더불어, 상기 센터핀(120)에는 소정 온도(예를 들면, 전지의 내부 온도가 80~120℃)에서 전해액중으로 방출되는 난연 부재가 더 포함될 수 있다. 이러한 난연 부재는 고온 상태에서 전지가 발연 또는 발화되지 않도록 함으로써, 전지의 안정성을 향상시키는 역할을 한다. 이러한 난연 부재는 수산화마그네슘 계, 수산화알루미늄 계, 할로겐 계, 삼산화 안티몬 계, 멜라민 계, 인산염 계 또는 그 등가물중 적어도 하나가 포함된 것일 수 있으나, 여기서 그 재질을 한정하는 것은 아니다.The center pin 120 is coupled to approximately the center of the electrode assembly 110, which serves to suppress deformation of the electrode assembly 110 during charging and discharging of the battery. In addition, the center pin 120 is formed by compression molding of a polymer resin, and has a characteristic of melting at a predetermined temperature (for example, a battery internal temperature of about 80 to 120 ° C.). Here, the polymer resin may include, for example, at least one of polyethylene, epoxy, acetal, indium, or an equivalent thereof, but the present invention is not limited thereto. Of course, the center pin 120 is not limited to the polymer resin, and any material may be used as long as it melts at a predetermined temperature. Furthermore, the center pin 120 may further include a gasification member that is discharged into the electrolyte at a predetermined temperature (eg, an internal temperature of the battery is 80 to 120 ° C.). Of course, the gasification member may include at least one of cyclohexyl benzene, biphenyl, or an equivalent thereof, which is decomposed and gasified at a voltage of 4 to 4.5 V or more, which is an overcharge voltage, but the material is not limited thereto. In addition, the center pin 120 may further include a flame retardant member that is discharged into the electrolyte at a predetermined temperature (for example, the internal temperature of the battery is 80 ~ 120 ℃). The flame retardant member serves to improve the stability of the battery by preventing the battery from being smoked or ignited at a high temperature. The flame retardant member may include at least one of magnesium hydroxide based, aluminum hydroxide based, halogen based, antimony trioxide based, melamine based, phosphate based or equivalents thereof, but is not limited thereto.

상기 캔(130)은 대략 원통 형태로서 일정 직경을 갖는 원통면(131)이 형성되고, 상기 원통면(131)의 하부에는 대략 원판 형태의 바닥면(132)이 형성되어 있으며, 상부는 개방되어 있다. 따라서, 상기 전극 조립체(110) 및 센터핀(120)은 상기 원통형 캔(130)의 상부를 통해 하부로 바로 삽입될 수 있다. 여기서, 상기 전극 조립체(110)의 음극탭(114)은 상기 원통형 캔(130)의 바닥면(132)에 용접될 수 있다. 따라서 상기 원통형 캔(130)은 음극으로 동작할 수 있다. 물론, 반대로 상기 양극탭(115)이 상기 원통형 캔(130)의 바닥면(132)에 용접될 수 있으며, 이러한 경우 상기 원통형 캔(130)은 양극으로 동작할 수 있다. 또한, 상기 전극 조립체(110)의 하면에는 하부 절연판(116) 및 상부에는 상부 절연판(117)이 각각 위치되어 전극 조립체(110)와 원통형 캔(130)의 불필요한 전기적 쇼트가 방지되도록 되어 있다. 한편, 상기 원통형 캔(130)은 스틸, 스테인레스 스틸, 알루미늄 또는 이의 등가물로 형성 가능하나, 여기서 그 재질을 한정하는 것은 아니다. The can 130 has a cylindrical shape 131 having a predetermined diameter as a substantially cylindrical shape, a bottom surface 132 having a substantially disc shape is formed at a lower portion of the cylindrical surface 131, and an upper portion thereof is opened. have. Thus, the electrode assembly 110 and the center pin 120 may be inserted directly through the top of the cylindrical can 130 to the bottom. Here, the negative electrode tab 114 of the electrode assembly 110 may be welded to the bottom surface 132 of the cylindrical can 130. Therefore, the cylindrical can 130 may operate as a cathode. Of course, the positive electrode tab 115 may be welded to the bottom surface 132 of the cylindrical can 130, in which case the cylindrical can 130 may operate as an anode. In addition, the lower insulating plate 116 and the upper insulating plate 117 are positioned on the lower surface of the electrode assembly 110, respectively, to prevent unnecessary electrical short between the electrode assembly 110 and the cylindrical can 130. Meanwhile, the cylindrical can 130 may be formed of steel, stainless steel, aluminum, or an equivalent thereof, but the material is not limited thereto.

상기 캡 조립체(140)는 상기 원통형 캔(130)의 상부 영역(즉, 전극 조립체(110) 및 센터핀(120)의 상부 영역)에 대략 링 형태로 절연성 가스켓(141)이 결합되고, 상기 절연성 가스켓(141)에는 도전성 안전 벤트(142)가 결합되어 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 안전 벤트(142)에는 양극탭(115)이 접속될 수 있다. 물론, 반대로 상기 안전 벤트(142)에는 음극탭(114)이 접속될 수도 있다. 상기 안전 벤트(142)는 주지된 바와 같이 캔(130) 내부의 압력 상승시 변형되거나 파열되어 하기할 회로기판(143)을 파손시키거나 또는 가스를 외부로 방출시키는 역할을 한다. 또한, 상기 안전 벤트(142)의 상부에는 상기 안전 벤트(142)의 변형시 파손 또는 파괴되어 전류가 차단되는 회로기판(143)이 더 위치되어 있고, 상기 회로기판(143)의 상부에는 과전류시 전류가 차단되는 양성 온도 소자(144)가 위치되어 있다. 더불어, 상기 양성 온도 소자(144)의 상부에는 외부에 양극 전압(또는 음극 전압)을 제공하며, 가스 배출이 용이하도록 다수의 통공(145a)이 형성된 도전성 양극 캡(145)(또는 음극 캡)이 더 위치되어 있다. 물론, 상술한 안전 벤트(142), 회로기판 (143), 양성 온도 소자(144) 및 양극 캡(145)은 모두 절연성 가스켓(141) 내측에 장착되어 있음으로써, 상기 원통형 캔(130)과의 직접적인 쇼트가 방지되도록 되어 있다. 더불어, 상기 회로기판(143)의 표면에는 배선 패턴(143a)이 형성되어 있는데, 이러한 배선 패턴(143a)은 상기 회로기판(143)이 파손되거나 파괴되면 자연스럽게 끊어지도록 되어 있다.The cap assembly 140 has an insulating gasket 141 coupled to an upper region of the cylindrical can 130 (that is, an upper region of the electrode assembly 110 and the center pin 120) in an approximately ring shape, and the insulating A conductive safety vent 142 may be coupled to the gasket 141. Here, the positive electrode tab 115 may be connected to the safety vent 142. Of course, the negative electrode tab 114 may be connected to the safety vent 142. As is well known, the safety vent 142 may be deformed or ruptured when the pressure inside the can 130 rises to damage the circuit board 143 to be described below or to release gas to the outside. In addition, the upper portion of the safety vent 142 is further located a circuit board 143 that is broken or destroyed when the deformation of the safety vent 142, the current is cut off, the upper portion of the circuit board 143 A positive temperature element 144 is located where the current is cut off. In addition, an upper portion of the positive temperature element 144 provides a positive voltage (or negative voltage) to the outside, and a conductive positive electrode cap 145 (or negative electrode cap) in which a plurality of through holes 145a are formed to facilitate gas discharge is provided. It is located further. Of course, the above-described safety vent 142, the circuit board 143, the positive temperature element 144 and the positive electrode cap 145 are all mounted inside the insulating gasket 141, so as to be compared with the cylindrical can 130. Direct short is prevented. In addition, a wiring pattern 143a is formed on the surface of the circuit board 143. The wiring pattern 143a is naturally broken when the circuit board 143 is broken or broken.

한편, 상기 원통형 캔(130)에는 상기 캡 조립체(140)가 외부로 이탈되지 않도록 캡 조립체(140)를 중심으로 그 하부에는 내부로 움푹 파인 비딩부(beading part)(133)가 형성되고, 그 상부에는 내부로 절곡된 크림핑부(crimping part)(134)가 형성되어 있다. 이러한 비딩부(133) 및 크림핑부(134)는 상기 캡 조립체(140)를 원통형 캔(130)에 단단히 고정 및 지지하는 역할을 하며, 또한 하기할 전해액이 외부로 누액되지 않도록 하는 역할을 한다.On the other hand, the cylindrical can 130 has a beading part 133 recessed therein is formed at the lower portion of the cylindrical assembly 130 so that the cap assembly 140 is not separated outward. The upper portion is formed with a crimping part (134) bent inwardly. The beading part 133 and the crimping part 134 serve to firmly fix and support the cap assembly 140 to the cylindrical can 130, and also to prevent the electrolyte to be leaked to the outside.

더불어, 상기 원통형 캔(130)의 내측에는 전해액(도면에 도시되지 않음)이 주입되어 있으며, 이는 충방전시 전지 내부의 음극판(111) 및 양극판(112)에서 전기화학적 반응에 의해 생성되는 리튬 이온이 이동 가능하게 하는 역할을 한다. 이러한 전해액은 리튬염과 고순도 유기 용매류의 혼합물인 비수질계 유기 전해액일 수 있다. 더불어, 상기 전해액은 고분자 전해질을 이용한 폴리머일 수도 있으며, 여기서 상기 전해액의 종류를 한정하는 것은 아니다.In addition, an electrolyte (not shown) is injected into the cylindrical can 130, and lithium ions generated by electrochemical reactions in the negative electrode plate 111 and the positive electrode plate 112 inside the battery during charge and discharge. It serves to make this moveable. The electrolyte may be a non-aqueous organic electrolyte that is a mixture of lithium salts and high purity organic solvents. In addition, the electrolyte may be a polymer using a polymer electrolyte, and the type of the electrolyte is not limited thereto.

이어서, 도 1d 및 도 1e에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 기능성 센터핀(120)은 상,하 방향으로 관통된 동시에, 소정 길이를 갖는 대략 원형 파이프 형태의 몸체(121)를 포함한다. 물론, 상기 몸체(121)는 원형 파이프 형태 대신 삼각 파 이프, 사각 파이프, 다각 파이프 또는 타원형 파이프 등 다양한 형태가 가능하며, 여기서 상기 몸체(121)의 형태를 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 몸체(121)는 상술한 전극 조립체(110)의 높이와 같거나, 약간 크거나 또는 약간 작을 수 있으며, 여기서 그 길이를 한정하는 것도 아니다. 더불어, 상기 몸체(121)는 상단과 하단이 가장 쉽게 변형될 수도 있으므로, 그 변형이 최소화되도록 상단과 하단에 각각 직경이 작아지는 챔퍼(chamfer) 또는 테퍼(taper)(122)가 형성될 수 있으나, 이러한 형태로 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 물론, 이러한 몸체(121) 및 테퍼(122)를 포함하는 기능성 센터핀(120)은 상술한 바와 같이 소정 온도(80~120℃)에서 용융되는 동시에, 가스화 부재 및/또는 난연 부재를 포함하고 있음으로써, 상기와 같은 용융 과정에서 상기 가스화 부재 및/또는 난연 부재를 전지 내부로 도입하게 된다.Subsequently, as illustrated in FIGS. 1D and 1E, the functional center pin 120 according to the present invention includes a body 121 in the form of a substantially circular pipe having a predetermined length while being penetrated in the up and down directions. Of course, the body 121 may be a variety of forms, such as triangular pipe, square pipe, polygonal pipe or elliptical pipe instead of a circular pipe shape, it is not limited to the shape of the body 121. In addition, the body 121 may be equal to, slightly larger, or slightly smaller than the height of the electrode assembly 110 described above, and the length of the body 121 is not limited thereto. In addition, since the top and bottom of the body 121 may be easily deformed, a chamfer or a taper 122 may be formed at the top and the bottom of the body 121 so as to minimize the deformation thereof. However, the present invention is not limited to this form. Of course, the functional center pin 120 including the body 121 and the taper 122 is melted at a predetermined temperature (80 to 120 ° C) as described above, and includes a gasification member and / or a flame retardant member. As a result, the gasification member and / or the flame retardant member are introduced into the battery in the melting process as described above.

위와 같이 하여 본 고안은 전지의 과충전에 의해 전지 내부 온도가 일례로 대략 80~120℃가 되면, 기능성 센터핀(120)이 용융됨으로써, 그 내부에 갖혀 있던 가스화 부재가 전지 내부로 도입되고 즉, 상기 가스화 부재가 센터핀(120)의 외측인 전해액 또는 전극 조립체쪽으로 전달되고, 또한 이때의 전압은 과충전 전압인 대략 4~4.5V 이상이므로 상기 가스화 부재가 신속히 분해되어 다량의 가스를 발생시킨다. 따라서, 상기 다량의 가스는 상기 안전 벤트(142)를 더욱 빠르게 변형시키거나 또는 파열시킴으로써, 회로기판(143)을 파괴하는 동시에, 그 가스는 양극 캡(145)을 통하여 외부로 배출되기도 한다. 결국, 상기 가스화 부재로 인하여 과충전이 방지되는 동시에, 열적 안정성도 현저히 향상된다고 볼 수 있다.In the present invention as described above, when the internal temperature of the battery becomes approximately 80 to 120 ° C. due to overcharging of the battery, the functional center pin 120 is melted, and the gasification member included therein is introduced into the battery. The gasification member is delivered to the electrolyte or electrode assembly outside the center pin 120, and the voltage at this time is about 4 to 4.5V or more, which is an overcharge voltage, so that the gasification member is rapidly decomposed to generate a large amount of gas. Therefore, the large amount of gas deforms or ruptures the safety vent 142 more quickly, thereby destroying the circuit board 143 and at the same time, the gas is discharged to the outside through the anode cap 145. As a result, it can be seen that overcharging is prevented and thermal stability is remarkably improved due to the gasification member.

더불어, 본 고안은 전지의 내부 온도가 상술한 바와 같이 80~120℃ 범위에 다다르면, 기능성 센터핀(120)이 용융됨으로써, 상기 난연 부재가 센터핀(120)의 외측으로 전달되고, 이러한 난연 부재의 전달에 의해 전지의 발연 및 발화 가능성이 현저히 낮아지게 된다. 예를 들면 최종적으로 전지는 외관상 아무런 변화도 없는 형상을 띤다.In addition, the present invention, when the internal temperature of the battery reaches the range of 80 ~ 120 ℃ as described above, the functional center pin 120 is melted, the flame retardant member is transmitted to the outside of the center pin 120, such a flame retardant member Delivery of the battery significantly lowers the possibility of smoke and fire of the battery. For example, the battery finally has a shape with no change in appearance.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명에 의한 원통형 리튬 이온 이차 전지중 다른 기능성 센터핀의 확대 사시도 및 단면도가 도시되어 있다.2A and 2B, an enlarged perspective view and a cross-sectional view of another functional center pin of the cylindrical lithium ion secondary battery according to the present invention are shown.

이하에서 설명할 모든 기능성 센터핀은 상술한 센터핀(120)과 같이 소정 온도에서 용융되는 고분자 수지가 압축 성형되어 형성된 것이며, 또한 내부에 가스화 부재 및/또는 난연 부재가 포함되어 있으므로, 이에 대한 설명은 생략하고 형상 위주로 설명하기로 한다.All of the functional center pins to be described below are formed by compression molding of a polymer resin melted at a predetermined temperature, such as the center pin 120 described above, and also include a gasification member and / or a flame retardant member therein. Will be omitted and the description will be mainly focused on the shape.

도시된 바와 같이 본 발명의 다른 기능성 센터핀(220)은 몸체(221)의 상단과 하단에 별도의 챔퍼 또는 테퍼가 형성되어 있지 않다. 이와 같은 기능성 센터핀(220)은 상단과 하단에 챔퍼 또는 테퍼가 형성되지 않음으로써, 비교적 저렴한 비용으로 제조할 수 있는 잇점이 있다.As shown, the other functional center pin 220 of the present invention is not formed with a separate chamfer or taper at the top and bottom of the body 221. Such a functional center pin 220 does not have a chamfer or a taper formed at the top and the bottom, there is an advantage that can be manufactured at a relatively low cost.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 발명에 의한 원통형 리튬 이온 이차 전지중 다른 기능성 센터핀의 확대 사시도 및 단면도가 도시되어 있다.3A and 3B, an enlarged perspective view and a cross-sectional view of another functional center pin of the cylindrical lithium ion secondary battery according to the present invention are shown.

도시된 바와 같이 본 발명의 다른 기능성 센터핀(320)은 몸체(321)의 길이 방향을 따라서 관통 슬릿(326)이 형성되어 있다. 더불어, 이러한 관통 슬릿(326)은, 센터핀(320)의 변형시 전극 조립체를 파손시키지 않도록, 내측으로 소정 길이 함몰된 형태를 할 수 있다. 또한, 상기 몸체(321)의 상단과 하단에는 챔퍼(322)가 형성될 수 있다. 물론, 상기와 같은 챔퍼(322)는 형성되지 않을 수도 있다. As shown, the other functional center pin 320 of the present invention has a through slit 326 formed along the longitudinal direction of the body 321. In addition, the through slit 326 may have a shape recessed inward so as not to damage the electrode assembly when the center pin 320 is deformed. In addition, a chamfer 322 may be formed at an upper end and a lower end of the body 321. Of course, such a chamfer 322 may not be formed.

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 의한 원통형 리튬 이온 이차 전지중 다른 기능성 센터핀의 확대 사시도 및 단면도가 도시되어 있다.4A and 4B are enlarged perspective views and cross-sectional views of other functional center pins of the cylindrical lithium ion secondary battery according to the present invention.

도시된 바와 같이 본 발명의 다른 기능성 센터핀(420)은 몸체(421)에 다수의 관통홀(426)이 형성되어 있다. 또한, 몸체(421)의 상단과 하단에는 챔퍼(422)가 형성될 수 있다. 물론, 상기와 같은 챔퍼(422)는 형성되지 않을 수도 있다. As shown, another functional center pin 420 of the present invention has a plurality of through holes 426 formed in the body 421. In addition, a chamfer 422 may be formed at the top and bottom of the body 421. Of course, the chamfer 422 as described above may not be formed.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 본 발명에 의한 원통형 리튬 이온 이차 전지중 다른 기능성 센터핀의 확대 사시도 및 단면도가 도시되어 있다.5A and 5B, an enlarged perspective view and a cross-sectional view of another functional center pin of the cylindrical lithium ion secondary battery according to the present invention are shown.

상기 기능성 센터핀(520) 역시 상술한 센터핀(120)과 거의 같으므로 그 차이점만을 설명하기로 한다.Since the functional center pin 520 is also substantially the same as the center pin 120 described above, only the difference will be described.

도시된 바와 같이 폐색 부재(523)가 센터핀(520)을 이루는 몸체(521)의 상단 및 하단을 막고 있다. 즉, 뚜껑 형태로 폐색 부재(523)를 형성한 후, 이를 몸체(521)의 상단과 하단에 각각 결합시킨 것이다. 물론, 이러한 폐색 부재(523) 역시 소정 온도(전지 내부 온도가 80~120℃)에서 용융되거나 파열되는 고분자 수지, 예를 들면, 폴리에틸렌, 에폭시, 아세탈, 인듐 또는 그 등가물중 선택된 어느 하나가 이용될 수 있으나, 이러한 재질로 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 여기서, 상기 몸체(521)의 상단과 하단에는 직경이 작아지는 챔퍼(522)가 각각 형성되어 있다.As shown, the blocking member 523 blocks the upper and lower ends of the body 521 constituting the center pin 520. That is, after forming the closure member 523 in the form of a lid, it is coupled to the upper and lower ends of the body 521, respectively. Of course, such a blocking member 523 may also be a polymer resin, such as polyethylene, epoxy, acetal, indium, or equivalents thereof, which is melted or ruptured at a predetermined temperature (temperature inside the battery is 80 to 120 ° C.). However, the present invention is not limited to these materials. Here, the upper and lower ends of the body 521 are formed with a chamfer 522, the diameter of which is small.

한편, 이러한 폐색 부재(523)를 갖는 센터핀(520)은 전지가 위험할 정도의 과충전 상태에 도달하기 전까지는 전지의 내부 보이드 볼륨 또는 데드 볼륨(void volume or dead volume)을 감소시키는 역할을 함으로써, 기능성 센터핀(520)이 본격적으로 작동하기 전에 내부 압력을 충분히 상승시켜 안전 벤트를 동작시키도록 한다.Meanwhile, the center pin 520 having the occlusion member 523 serves to reduce the internal void volume or dead volume of the battery until the battery reaches a dangerously overcharged state. , Before the functional center pin 520 operates in earnest, the internal pressure is sufficiently increased to operate the safety vent.

물론, 이러한 센터핀(520)을 채택한 전지에 있어서도 내부 온도가 80~120℃에 도달하면, 상기 폐색 부재(523)가 용융되거나 파열되면서 센터핀(520) 자체가 가스 통로 역할을 하게 되고, 또한 센터핀(520) 자체를 이루는 가스화 부재 또는/및 난연 부재가 전지 내부로 도입된다. 더욱이, 상기 폐색 부재(523) 역시 상기 가스화 부재 또는/ 및 난연 부재가 더 포함될 수 있다.Of course, even in the battery employing the center pin 520, when the internal temperature reaches 80 ~ 120 ℃, the center pin 520 itself serves as a gas passage while the blocking member 523 is melted or ruptured, The gasification member and / or flame retardant member constituting the center pin 520 itself is introduced into the battery. In addition, the blocking member 523 may further include the gasification member and / or the flame retardant member.

도 6a 및 도 6b를 참조하면, 본 발명에 의한 원통형 리튬 이온 이차 전지중 다른 기능성 센터핀의 확대 사시도 및 단면도가 도시되어 있다.6A and 6B, an enlarged perspective view and a cross-sectional view of another functional center pin of the cylindrical lithium ion secondary battery according to the present invention are shown.

도시된 바와 같이 본 발명의 다른 기능성 센터핀(620)은 몸체(621)가 대략 원통형 파이프 형태를 한다. 즉, 몸체(621)의 상단과 하단에 챔퍼가 형성되어 있지 않다. 또한, 상기 몸체(621)의 상단과 하단에는 각각 폐색 부재(623)가 뚜껑 형태로 결합되어 있다. 물론, 이러한 폐색 부재(623) 역시 소정 온도에서 용융 또는 파열되는 재질이다.As shown, another functional center pin 620 of the present invention has a body 621 in the form of a generally cylindrical pipe. That is, the chamfer is not formed at the top and bottom of the body 621. In addition, the closing member 623 is coupled to the top and bottom of the body 621 in the form of a lid, respectively. Of course, the blocking member 623 is also a material that is melted or ruptured at a predetermined temperature.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 기능성 센터핀을 갖는 원통형 리튬 이온 이차 전지는 과충전에 의해 온도가 소정 온도 이상이 되면 센터핀 자체가 용융되면서 내부의 가스화 부재가 외부로 배출되고, 이러한 가스화 부재는 소정 전압 이상에서 신속히 가스화됨으로써, 안전 벤트의 동작 시간이 더욱 빨라진다. 물론, 전지 의 온도도 더 이상 증가하지 않게 됨으로써, 전지의 열적 안정성도 향상된다.As described above, in the cylindrical lithium ion secondary battery having a functional center pin according to the present invention, when the temperature becomes higher than a predetermined temperature due to overcharging, the gasifier member inside is discharged to the outside while the center pin itself is melted. By quickly gasifying above a predetermined voltage, the operating time of the safety vent is further accelerated. Of course, the temperature of the battery no longer increases, thereby improving the thermal stability of the battery.

또한, 본 발명은 전지의 온도가 소정 온도 이상이 되면 센터핀 자체가 용융되면서 내부의 난연 부재도 외부로 배출됨으로써, 전지의 발연 및 발화 현상을 방지할 수 있게 된다.In addition, when the temperature of the battery is above a predetermined temperature, the center pin itself is melted and the internal flame retardant member is also discharged to the outside, thereby preventing smoke and ignition of the battery.

결론적으로, 본 발명에 의한 원통형 리튬 이온 이차 전지는 센터핀 자체에 가스화 부재 및/또는 난연 부재가 더 포함됨으로써, 전지의 과충전, 발열, 누액, 발연, 폭발 및 발화 현상 등을 미연에 방지할 수 있게 된다.In conclusion, the cylindrical lithium ion secondary battery according to the present invention further includes a gasification member and / or a flame retardant member in the center pin itself, thereby preventing overcharging, heat generation, leakage, smoke, explosion, and ignition of the battery in advance. Will be.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 기능성 센터핀을 갖는 원통형 리튬 이온 이차 전지를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is just one embodiment for carrying out the cylindrical lithium ion secondary battery having a functional center pin according to the present invention, the present invention is not limited to the above-described embodiment, it is claimed in the claims As will be apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention, the technical spirit of the present invention may be changed to the extent that various modifications can be made.

Claims (8)

전극 조립체;An electrode assembly; 상기 전극 조립체에 결합되는 동시에, 고분자 수지가 압축 성형되어 소정 온도에서 용융되는 센터핀;A center pin coupled to the electrode assembly and melted at a predetermined temperature by compression molding of a polymer resin; 상기 전극 조립체 및 센터핀이 수납된 캔; 및,A can containing the electrode assembly and the center pin; And, 상기 캔의 상부에 결합된 캡 조립체를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이온 이차 전지.Cylindrical lithium ion secondary battery comprising a cap assembly coupled to the top of the can. 제 1 항에 있어서, 상기 센터핀에는 상기 센터핀이 소정 온도에서 용융되면 상기 센터핀의 외측으로 방출되는 가스화 부재가 더 포함된 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이온 이차 전지.The cylindrical lithium ion secondary battery of claim 1, wherein the center pin further includes a gasification member that is discharged to the outside of the center pin when the center pin is melted at a predetermined temperature. 제 2 항에 있어서, 상기 가스화 부재는 4~4.5V 이상의 전압에서 분해되어 가스화됨을 특징으로 하는 원통형 리튬 이온 이차 전지.The cylindrical lithium ion secondary battery of claim 2, wherein the gasification member is decomposed and gasified at a voltage of 4 to 4.5 V or higher. 제 2 항에 있어서, 상기 가스화 부재는 사이클로 헥실 벤젠 또는 바이 페닐 중 적어도 하나가 포함된 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이온 이차 전지.The cylindrical lithium ion secondary battery of claim 2, wherein the gasification member comprises at least one of cyclohexyl benzene or biphenyl. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 센터핀에는 상기 센터핀이 소정 온도 에서 용융되면 상기 센터핀의 외부로 방출되는 난연 부재가 더 포함된 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이온 이차 전지.The cylindrical lithium ion secondary battery of claim 1 or 2, wherein the center pin further includes a flame retardant member which is discharged to the outside of the center pin when the center pin is melted at a predetermined temperature. 제 5 항에 있어서, 상기 난연 부재는 수산화마그네슘 계, 수산화알루미늄 계, 할로겐 계, 삼산화 안티몬 계, 멜라민 계 또는 인산염 계 중 적어도 하나가 포함된 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이온 이차 전지.6. The cylindrical lithium ion secondary battery according to claim 5, wherein the flame retardant member includes at least one of magnesium hydroxide series, aluminum hydroxide series, halogen series, antimony trioxide series, melamine series or phosphate series. 제 1 항에 있어서, 상기 센터핀은 80~120℃ 이상의 온도에서 용융되는 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이온 이차 전지.The cylindrical lithium ion secondary battery of claim 1, wherein the center pin is melted at a temperature of about 80 ° C. to about 120 ° C. or more. 제 1 항에 있어서, 상기 센터핀을 이루는 고분자 수지는 폴리에틸렌, 에폭시, 아세탈 또는 인듐중 적어도 하나가 포함된 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이온 이차 전지.The cylindrical lithium ion secondary battery of claim 1, wherein the polymer resin forming the center pin includes at least one of polyethylene, epoxy, acetal, or indium.
KR1020050088657A 2005-09-23 2005-09-23 Cylindrical lithium ion secondary battery having functional center pin KR100731413B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050088657A KR100731413B1 (en) 2005-09-23 2005-09-23 Cylindrical lithium ion secondary battery having functional center pin

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050088657A KR100731413B1 (en) 2005-09-23 2005-09-23 Cylindrical lithium ion secondary battery having functional center pin

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20070034222A true KR20070034222A (en) 2007-03-28
KR100731413B1 KR100731413B1 (en) 2007-06-21

Family

ID=41633917

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050088657A KR100731413B1 (en) 2005-09-23 2005-09-23 Cylindrical lithium ion secondary battery having functional center pin

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100731413B1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100310920A1 (en) * 2009-06-09 2010-12-09 Samsung Sdi Co., Ltd. Center pin for secondary battery and secondary battery including the same
KR101106397B1 (en) * 2009-09-02 2012-01-17 삼성에스디아이 주식회사 Cylindrical lithium ion secondary battery
KR101225851B1 (en) * 2007-05-15 2013-01-23 주식회사 엘지화학 Gas-generating strucrure and electrochemical device comprising the same
US8563156B2 (en) 2008-03-25 2013-10-22 Samsung Sdi Co., Ltd. Center pin for secondary battery and secondary battery having the same

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000067847A (en) 1998-08-25 2000-03-03 Hitachi Ltd Secondary battery and assembled battery
KR100358224B1 (en) 1999-07-31 2002-10-25 주식회사 엘지화학 Lithium secondary battery
JP2001143717A (en) 1999-11-10 2001-05-25 Sony Corp Non-aqueous electrolyte battery
JP4159301B2 (en) * 2001-11-28 2008-10-01 三洋電機株式会社 Sealed battery

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101225851B1 (en) * 2007-05-15 2013-01-23 주식회사 엘지화학 Gas-generating strucrure and electrochemical device comprising the same
US8563156B2 (en) 2008-03-25 2013-10-22 Samsung Sdi Co., Ltd. Center pin for secondary battery and secondary battery having the same
US9219263B2 (en) 2008-03-25 2015-12-22 Samsung Sdi Co., Ltd. Center pin for secondary battery and secondary battery having the same
US20100310920A1 (en) * 2009-06-09 2010-12-09 Samsung Sdi Co., Ltd. Center pin for secondary battery and secondary battery including the same
KR101106397B1 (en) * 2009-09-02 2012-01-17 삼성에스디아이 주식회사 Cylindrical lithium ion secondary battery
US8241781B2 (en) 2009-09-02 2012-08-14 Samsung Sdi Co., Ltd. Cylinder type lithium ion secondary battery

Also Published As

Publication number Publication date
KR100731413B1 (en) 2007-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100659836B1 (en) Cylindrical lithium ion secondary battery having functional center pin
JP5190048B2 (en) Cylindrical lithium ion secondary battery
KR101127612B1 (en) Lithium secondary battery
KR100696792B1 (en) Cylindrical lithium ion secondary battery
JPH07105933A (en) Anti-explosive enclosed battery
CN105576184A (en) Rechargeable battery
KR100659835B1 (en) Cylindrical lithium ion secondary battery having center pin builted-in overcharge protection circuit
KR101968345B1 (en) A secondary battery
KR100770116B1 (en) Cylindrical Li Secondary battery
KR100731413B1 (en) Cylindrical lithium ion secondary battery having functional center pin
KR100686801B1 (en) Cylindrical lithium ion secondary battery having functional center pin
KR20110057987A (en) Second battery
KR101106397B1 (en) Cylindrical lithium ion secondary battery
KR100770110B1 (en) Cylinderical lithium rechargeable battery
KR100646512B1 (en) Cylinder type secondary battery
KR100686850B1 (en) Cylindrical type lithium secondary battery
KR100824896B1 (en) Cylinderical Lithium Rechargeable Battery
KR101137369B1 (en) Cylindrical lithium secondary battery
JP2005251548A (en) Square shape secondary battery
KR101854216B1 (en) Secondary battery
KR100731428B1 (en) Cylindrical secondary battery
KR102642157B1 (en) Cylindrical lithium ion secondary battery
JP2013152871A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
KR20120025573A (en) Second battery

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130522

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140526

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150519

Year of fee payment: 9

LAPS Lapse due to unpaid annual fee