KR20180028768A - 이차전지용 캡 조립체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이차전지용 캡 조립체에 관한 것으로서, 상부로 돌출된 단자부, 상기 단자부의 외주면에 형성되고 캔의 개구부에 결합되는 결합부, 상기 결합부와 상기 단자부를 연결하기 위해 상기 단자부로부터 연장되는 연결부를 구비하는 탑 캡을 포함하며, 상기 연결부와 상기 결합부 사이에는 상기 결합부로부터 하부로 돌출되고 상부로 개방된 보강홈이 형성된 보강부를 포함하고, 상호 연결되는 상기 연결부와 상기 보강부의 내측 벽에는 가스 배출홀이 형성될 수 있다.

Description

이차전지용 캡 조립체{CAP ASSEMBLY FOR SECONDARY BATTERY}
본 발명은 이차전지용 캡 조립체에 관한 것으로서, 특히 가스 방출이 용이한 탑 캡을 포함하는 이차전지용 캡 조립체에 관한 것이다.
일반적으로 이차전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하며, 이러한 이차전지는 폰, 노트북 컴퓨터 및 캠코더 등의 첨단 전자 기기 분야에서 널리 사용되고 있다.
한편, 이차전지는 전지케이스의 형상에 따라 원통형 이차전지, 각형 이차전지, 및 파우치형 이차전지로 분류된다.
특허등록번호 제10-0958649호
원통형 이차전지는 전극조립체와, 상기 전극조립체가 수용되는 캔, 및 상기 캔의 개구부에 실장되는 캡 조립체를 포함하며, 상기 캡 조립체는 최상단에 탑 캡이 구비되고, 상기 탑 캡에는 상기 캔의 내부에서 발생하는 가스를 외부로 방출하는 가스 배출홀이 형성되어 있다.
그러나 상기한 원통형 이차전지는 캡 조립체의 탑 캡에 충격이 가해질 경우 상기 탑 캡이 납작하게 눌리면서 상기 가스 배출홀이 막히게 되며, 이에 캔 내부에서 발생하는 가스가 외부로 방출되지 못하면서 폭발 또는 발화가 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 본 발명의 목적은 탑 캡이 납작하게 눌리더라도 상기 탑 캡에 형성된 가스 배출홀이 막히는 것을 방지하며, 더불어 폭발 또는 발화를 방지한 이차전지용 캡 조립체를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 캡 조립체는 상부로 돌출된 단자부, 상기 단자부의 외주면에 형성되고 캔의 개구부에 결합되는 결합부, 상기 결합부와 상기 단자부를 연결하기 위해 상기 단자부로부터 연장되는 연결부를 구비하는 탑 캡을 포함하며, 상기 연결부와 상기 결합부 사이에는 상기 결합부로부터 하부로 돌출되고 상부로 개방된 보강홈이 형성된 보강부를 포함하고, 상호 연결되는 상기 연결부와 상기 보강부의 내측 벽에는 가스 배출홀이 형성될 수 있다.
상기 가스 배출홀은 상기 연결부의 최상단으로부터 상기 보강부의 내측 벽 최하단까지 형성될 수 있다.
상기 상호 연결되는 연결부와 보강부의 내측 벽은 수직면으로 연결될 수 있다.
상기 가스 배출홀은 상기 단자부의 외측면을 관통하면서 상방향 개방공간을 확보할 수 있다.
상기 가스 배출홀은 상기 보강홈의 바닥면을 관통하면서 하방향 개방공간을 확보할 수 있다.
상기 가스 배출홀은 상기 상호 연결되는 연결부와 보강부의 내측 벽에 적어도 2개 이상 형성될 수 있다.
상기 보강부는 수직방향으로 절단하였을 때 'U'자 단면형태를 가질 수 있다.
상기 보강홈에는 보강리브가 형성될 수 있다.
상기 탑 캡의 두께는 0.4mm~0.8mm일 수 있다.
상기 탑 캡의 하부에 구비되는 안전벤트, 상기 안전벤트의 하부에 구비되는 CID, 상기 안전벤트와 상기 CID 사이에 구비되는 CID 가스켓, 및 탑 캡, 안전밴트, CID 가스켓 및 CID의 주면을 감싸고 상기 캔의 개구부를 밀봉하는 가스켓을 더 포함하며, 상기 보강부와 대응하는 상기 안전벤트의 외주면에는 상기 보강부에 밀착되도록 'U'자 단면 형태의 절곡부가 형성될 수 있다.
본 발명은 하기와 같은 효과가 있다.
첫째: 본 발명의 캡 조립체는 탑 캡에 보강부를 형성하고, 보강부 내부까지 가스 배출홀을 연장함으로써 외부 충격에 의해 탑 캡이 납작하게 눌리더라도 보강부에 형성된 가스 배출홀을 통해 캔 내부에서 발생하는 가스를 효과적으로 배출할 수 있으며, 이에 폭발 또는 발화를 방지할 수 있다.
둘째: 본 발명의 캡 조립체에서 가스 배출홀은 보강부의 바닥면까지 연장함으로써 가스 배출홀의 면적을 최대한 확보할 수 있다.
셋째: 본 발명의 캡 조립체에서 가스 배출홀은 탑 캡의 단자부를 관통하면서 상방향 개방공간을 확보함으로써 캔 내부에서 발생한 가스를 탑캡의 상방향으로도 배출할 수 있으며, 이에 가스 배출력을 높일 수 있다.
넷째: 본 발명의 캡 조립체에서 가스 배출홀은 탑 캡의 보강부 바닥면을 관통하면서 하방향 개방공간을 확보함으로써 캔 내부에서 발생한 가스를 탑캡의 하방향으로도 배출할 수 있으며, 이에 가스 배출력을 높일 수 있다.
다섯째: 본 발명의 캡 조립체에서 가스 배출홀은 탑 캡의 연결부와 보강부 사이에 적어도 2개 이상 형성함으로써 탑 캡의 어느 한 부위가 납작하게 눌리더라도 다른 부위의 가스 배출홀을 통해 가스를 배출할 수 있다.
여섯째: 본 발명의 캡 조립체에서 탑 캡은 보강부의 내부에 보강리브를 형성함으로써 외부 충격에 의해 보강부가 눌려지는 것을 방지할 수 있으며, 이에 보강부에 형성된 가스 배출홀이 막히는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 캡 조립체를 도시한 분리사시도.
도 2는 도 1의 캡 조립체에 관한 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 캡 조립체의 탑 캡을 도시한 부분절단 사시도.
도 4는 도 3의 단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 캡 조립체를 도시한 평면도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는 도 1에 도시되어 있는 것과 같이, 전극조립체(미도시), 전해액(미도시), 상기 전극조립체와 전해액이 수용되고 상부로 개방된 개구부가 형성된 캔(10), 캔(10)의 개구부에 실장되는 캡 조립체(100)를 포함한다.
전극조립체는 복수의 전극과 복수의 분리막이 교대로 적층되는 구조를 가진다. 여기서 복수의 전극은 양극과 음극이며, 상기 양극에는 양극탭이 구비되고, 상기 양극탭은 캡 조립체(100)와 전기적으로 연결된다. 그리고 상기 음극에는 음극탭이 구비되고, 상기 음극탭은 캔(10)의 바닥면과 전기적으로 연결된다.
캔(10)은 원통 형태를 가지며, 상면에 전극조립체를 수용하는 개구부를 형성한다.
캡 조립체(100)는 도 1 및 도 2에 도시되어 있는 것과 같이, 캔(20)의 개구부 최상단에 구비되는 탑 캡(110), 탑 캡(110)의 하부에 구비되는 안전밴트(120), 안전밴트(120)의 하부에 구비되는 CID(140), CID(140)와 안전밴트(120) 사이에 구비되는 CID 가스켓(130), 및 탑 캡(110), 안전밴트(120), CID 가스켓(130) 및 CID(140)의 주면을 감싸고 캔(10)의 개구부를 밀봉하는 가스켓(150)을 포함한다.
그리고 탑 캡(110)은 상부로 돌출된 단자부(111), 단자부(111)의 하측 외주면을 따라 형성되고 캔(10)의 개구부에 결합되는 결합부(112), 및 결합부(112)와 단자부(111)를 연결하기 위해 단자부(111)로부터 연장되는 연결부(113)를 형성한다.
여기서 탑 캡(110)의 연결부(113)에는 캔(10)의 내부에서 발생한 가스를 밖으로 배출하는 가스 배출홀(115)이 형성된다.
이와 같은 구성을 가진 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는 캔(10)에 전극조립체를 수용한 다음, 캔(10)의 개구부에 캡 조립체(100)를 실장하여 제조된다. 한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는 충방전 과정 또는 에너지원으로 사용할 경우 전극조립체와 전해액의 상호 반응에 의해 캔(10) 내부에 가스가 발생하는데, 이 캔(10) 내부에 발생한 가스는 탑 캡(110)의 가스 배출홀(115)을 통해 외부로 배출되면서 폭발 또는 발화를 방지할 수 있다.
여기서, 상기 이차전지용 캡 조립체(100)에 강한 충격을 가할 경우 캡 조립체(100)의 탑 캡(110)이 하부방향으로 납작하게 눌리면서 탑 캡(110)에 형성된 가스 배출홀(115)이 막히는 문제가 있었으며, 이에 캔(10)의 내부에서 발생한 가스가 밖으로 배출되지 못하면서 폭발 또는 발화가 발생하는 문제가 있었다.
이를 방지하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는 캡 조립체(100)의 탑 캡(110)이 눌리더라도 탑 캡(110)에 형성된 가스 배출홀이 완전히 막히는 것을 방지하여 폭발 또는 발화를 방지한다.
즉, 탑 캡(110)은 도 3 및 도 4에 도시되어 있는 것과 같이, 연결부(113)와 결합부(112) 사이에 구비되고 결합부(112)로부터 하부로 돌출되며 상부로 개방된 보강홈(114a)이 형성된 보강부(114)를 포함한다. 여기서 연결부(113)의 최하단과 보강부(114)의 내측 벽면이 상호 연결되는데, 그 상호 연결된 연결부(113)와 보강부(114)의 내측 벽면에는 가스 배출홀(115)이 형성된다.
보다 상세히 설명하면, 탑 캡(110)은 하부로 돌출되고 상부로 개방된 보강홈(114a)이 형성된 보강부(114)를 더 형성하고, 연결부(113)에 형성된 가스 배출홀(115)은 상기 보강부(114)의 보강홈(114a) 내측 벽면까지 연장한다. 이에 탑 캡(110)이 납작하게 눌릴 경우 연결부(113)에 형성된 가스 배출홀(115)이 막히더라도 보강부(114)에 형성된 가스 배출홀(115)이 개방된 상태를 유지하면서 캔(10) 내부의 가스를 밖으로 배출할 수 있다.
즉, 보강부(114)에 형성된 가스 배출홀(115)에 의해 탑 캡(110)에 형성된 가스 배출홀이 완전히 막히는 것을 방지할 수 있으며, 이에 폭발 또는 발화를 방지한다.
한편, 가스 배출홀(115)은 연결부(113)의 최상단으로부터 보강부(114)의 의 내측벽 최하단까지 연장될 수 있는데, 구체적으로 보강홈(114a) 내측 벽면 최하단까지 연장될 수 있으며, 이에 가스 배출홀(115)의 면적을 최대한 확보할 수 있고, 특히 보강부(114)에 형성되는 가스 배출홀(115)의 면적을 최대한 확보하여 캔(10) 내부의 가스를 보다 안정적으로 배출할 수 있다.
한편, 상호 연결되는 연결부(113)와 보강부(114)의 내측 벽면은 동일한 수직면으로 연결될 수 있으며, 이에 가스 배출홀(115)을 보다 용이하게 형성할 수 있다.
한편, 가스 배출홀(115)은 도 4에 도시 되어 있는 것과 같이, 단자부(111)의 외측면을 관통하면서 상방향 개방공간(A)을 확보할 수 있으며, 이에 캔(10) 내부의 가스를 가스 배출홀(115)을 통해 측방향과 함께 상방향으로도 배출할 수 있다.
한편, 가스 배출홀(115)은 보강부(114)의 바닥면(도 4에서 보았을 때 저면)을 관통하면서 하방향 개방공간(B)을 확보할 수 있으며, 이에 캔(10) 내부의 가스를 가스 배출홀(115)을 통해 측방향과 함께 하방향으로도 배출할 수 있다.
한편, 가스 배출홀(115)은 단자부(111)의 외측면과 보강홈(114a)의 바닥면을 동시에 관통하면서 상방향과 하방향 개방공간을 모두 확보할 수 있으며, 이에 캔(10) 내부의 가스를 가스 배출홀(115)을 통해 측방향과 함께 상방향 및 하방향으로 동시에 배출할 수 있다.
한편, 보강부(114)는 수직으로 절곡된 'ㄷ'자 단면형태를 가질 수 있다. 즉, 보강부(114)는 수직으로 절곡된 'ㄷ'자 단면형태를 가지며, 이에 지지력 및 강도를 높일 수 있고, 특히 외부 물체에 의해 탑 캡(110)의 단자부(111)가 납작하게 눌리면서 전달되는 하중을 안정적으로 지지하여 보강부(114)에 형성된 가스 배출홀(115)이 막히는 것을 방지할 수 있다.
한편, 가스 배출홀(115)은 상호 연결되는 연결부(113)와 보강부(114)의 내측 벽면에 적어도 2개 이상, 바람직하게는 3개가 등간격으로 형성될 수 있으며, 이에 어느 하나의 가스 배출홀(115)이 막히더라도 나머지 가스 배출홀(115)을 통해 캔 내부의 가스를 밖으로 배출할 수 있다.
한편, 탑 캡(110)은 두께가 0.4mm~0.8mm일 수 있다. 이 경우 외부 충격에 의해 탑 캡(110)이 납작하게 눌려지는 현상이 현저히 방지될 수 있다. 또한, 두께가 0.7mm인 경우는 해당 효과가 극대 값을 가질 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는 도 5에 도시되어 있는 것과 같이, 보강부(114)의 변형을 방지하기 위해 보강리브(116)를 더 포함할 수 있다. 즉, 보강리브(116)는 보강홈(114a) 내에 구비되되 양측 단부가 보강부(114)의 내측 벽면과 외측 벽면에 각각 연결된다. 이에 보강리브(116)는 보강부(114)가 변형되지 않게 강도를 보강하여 보강부(114)에 형성된 가스 배출홀(115)이 막히는 것을 현저히 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는 탑 캡(110)에 보강부(114)가 돌출되면서 탑 캡(110)과 안전벤트(120)의 결합성에 문제가 발생할 수 있다.
이를 방지하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는 탑 캡(110)에 보강부(114)가 삽입되도록 안전벤트(120)의 외주면에 'ㄷ'자 단면 형태로 절곡된 절곡부(121)를 형성하며, 이에 탑 캡(110)과 안전벤트(120)의 결합성을 높일 수 있다.
따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는 탑 캡(110)에 보강부(114)를 형성하고, 보강부(114) 내부까지 가스 배출홀(115)을 연장함으로써 탑 캡(110)에 외부 물체가 충돌하더라도 가스 배출홀(115)이 막히는 문제를 방지할 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 다양한 실시 형태는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 캔
100: 캡 조립체
110: 탑 캡
111: 단자부
112: 결합부
113: 연결부
114: 보강부
114a: 보강홈
115: 가스 배출홀
120: 안전벤트
130: CID
140: 서브 플레이트
150: 가스켓

Claims (10)

  1. 상부로 돌출된 단자부, 상기 단자부의 외주면에 형성되고 캔의 개구부에 결합되는 결합부, 상기 결합부와 상기 단자부를 연결하기 위해 상기 단자부로부터 연장되는 연결부를 구비하는 탑 캡을 포함하는 이차전지용 캡 조립체로서,
    상기 연결부와 상기 결합부 사이에는 상기 결합부로부터 하부로 돌출되고 상부로 개방된 보강홈이 형성된 보강부를 포함하고,
    상호 연결되는 상기 연결부와 상기 보강부의 내측 벽에는 가스 배출홀이 형성되는 이차전지용 캡 조립체.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스 배출홀은 상기 연결부의 최상단으로부터 상기 보강부의 내측 벽 최하단까지 형성되는 이차전지용 캡 조립체.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 상호 연결되는 연결부와 보강부의 내측 벽은 수직면으로 연결되는 이차전지용 캡 조립체.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스 배출홀은 상기 단자부의 외측면을 관통하면서 상방향 개방공간을 확보하는 이차전지용 캡 조립체.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스 배출홀은 상기 보강홈의 바닥면을 관통하면서 하방향 개방공간을 확보하는 이차전지용 캡 조립체.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스 배출홀은 상기 상호 연결되는 연결부와 보강부의 내측 벽에 적어도 2개 이상 형성되는 이차전지용 캡 조립체.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 보강부는 수직방향으로 절단하였을 때 'U'자 단면형태를 가지는 이차전지용 캡 조립체.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 보강홈에는 보강리브가 형성되는 이차전지용 캡 조립체.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 탑 캡의 두께는 0.4mm~0.8mm인 것을 특징으로 하는 이차전지용 캡 조립체.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 탑 캡의 하부에 구비되는 안전벤트, 상기 안전벤트의 하부에 구비되는 CID, 상기 CID의 하부에 구비되는 서브 플레이트, 및 탑 캡, 안전밴트, CID 및 서브 플레이트의 주면을 감싸고 상기 캔의 개구부를 밀봉하는 가스켓을 더 포함하며,
    상기 보강부와 대응하는 상기 안전벤트의 외주면에는 상기 보강부에 밀착되도록 'U'자 단면 형태의 절곡부가 형성되는 이차전지용 캡 조립체.
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