KR20220055978A - 캡 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지 - Google Patents

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KR20220055978A
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손영수
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Abstract

본 발명은, 가스 방출 등의 상황에서 가열된 활물질의 배출을 차단하거나 감소시킬 수 있도록 구조가 개선된 이차 전지용 캡 조립체 등을 개시한다. 본 발명의 일 측면에 따른 캡 조립체는, 전지 캔의 개방단에 결합되는 이차 전지용 캡 조립체에 있어서, 최상부에 돌출된 형태로 배치되어 양극 단자를 형성하는 탑 캡; 상기 탑 캡의 하부에서 상기 전지 캔의 내압 증가 시 형태가 변형되도록 구성된 안전 벤트; 상기 탑 캡과 상기 안전 벤트의 테두리를 둘러싸는 가스켓; 및 상기 탑 캡과 상기 안전 벤트 사이에 개재되고, 테두리가 상기 가스켓에 의해 둘러 싸여지며, 적어도 일부분이 메쉬 형태로 구성된 스크린 부재를 포함한다.

Description

캡 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지{Cap assembly and secondary battery including the same}
본 발명은 이차 전지 및 그에 사용되는 캡 조립체(cap assembly)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발화나 폭발 시 안전성이 증대된 이차 전지와 이에 사용되는 캡 조립체 등에 관한 것이다.
최근, 스마트폰이나 랩탑 컴퓨터와 같은 휴대형 기기, 전기 자동차나 전동 킥보드, 전기 이륜차와 같은 운송 수단, 그리고 에너지 저장 시스템(ESS; Energy Storage System) 등의 장치가 널리 이용되면서, 전원을 공급하는 핵심 부품인 이차 전지에 대한 관심이 더욱 증대되고 있다.
특히, 이차 전지는, 충방전이 가능하여 오랜 기간 동안 반복해서 사용이 가능하기 때문에, 근래에는 이차 전지가 여러 분야에 널리 사용되고 있다. 이러한 이차 전지에는 여러 종류의 전지가 포함될 수 있으나, 그 중 리튬 이차 전지는 니켈-카드뮴 전지 또는 니켈-수소 전지보다 큰 용량을 가지며, 단위 중량당 에너지 밀도가 높기 때문에 더욱 각광받고 있으며 그 활용 정도가 급속도로 증가되는 추세에 있다.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재를 구비한다.
한편, 리튬 이차 전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 재질의 전지 캔에 내장되어 있는 캔형 이차 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차 전지로 분류될 수 있다. 그리고, 캔형 이차 전지는 다시 금속 캔의 형태에 따라 원통형 전지와 각형 전지로 분류될 수 있다. 이러한 각형 또는 원통형 이차 전지의 외장재는 개방단이 형성된 케이스, 즉 전지 캔 및 전지 캔의 개방단에 밀봉 결합되는 캡 조립체를 구비한다.
도 1은 종래의 원통형 이차 전지의 캡 조립체(10) 부분의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 일반적으로 원통형 이차 전지는 원통형 전지 캔(20), 전지 캔(20)의 내부에 수용되는 젤리-롤 형태의 전극 조립체(30), 전지 캔(20)의 상부에 결합되는 캡 조립체(10), 캡 조립체(10)를 장착하기 위해 전지 캔(20)의 선단에 마련된 비딩부(40) 및 전지를 밀봉하기 위한 클림핑 부위(50)를 구비한다.
전극 조립체(30)는 양극과 음극 사이에 세퍼레이터가 개재된 상태로 젤리-롤 형태로 권취된 구조이며, 양극에는 양극 리드(31)가 부착되어 캡 조립체(10)에 접속되어 있고, 음극에는 음극 리드(미도시)가 부착되어 전지 캔(20)의 하단에 접속되어 있다.
캡 조립체(10)는 양극 단자를 형성하는 탑 캡(11), 전지 내부의 압력 상승시 전류를 차단하고 및/또는 가스를 배기하는 안전 벤트(12), 특정 부분을 제외하고 안전 벤트(12)를 전류차단부재(14)로부터 전기적으로 분리시키는 절연부재(13), 양극에 연결된 양극 리드(31)가 접속되어 있는 전류차단부재(14)가 순차적으로 적층된 구조를 갖는다. 그리고, 이러한 캡 조립체(10)는 가스켓(15)에 장착된 상태로 전지 캔(20)의 비딩부(40)에 장착된다. 따라서, 정상적인 작동 조건에서 전극 조립체(30)의 양극은 양극 리드(31), 전류차단부재(14) 및 안전 벤트(12)를 경유하여 탑 캡(11)에 연결되어 통전을 이룬다.
이러한 캡 조립체 구성에서, 전극 조립체(30) 측에서 발화 등이 발생하는 경우, 전지 캔(20) 내부의 압력이 증가하게 된다. 그리고, 이러한 압력 증가는 안전 벤트(12)를 변형시켜, 전지 캔(20) 내부의 가스가 외부 측으로 방출되도록 한다. 그런데, 이러한 가스 방출 과정에서, 전극 조립체(30) 측의 활물질이 가열된 상태로 전지 캔(20) 외부로 배출될 수 있다. 이와 같이 배출된 고온의 활물질은, 낙진과 같은 형태로 이차 전지 주변의 다른 구성, 이를테면 다른 이차 전지에 부착되어, 해당 이차 전지를 가열시킬 수 있다.
특히, 최근에는 하나의 이차 전지가 단독으로 사용되기 보다는, 다수의 이차 전지가 하나의 배터리 모듈이나 배터리 팩에 포함된 형태로 사용되는 경우가 많다. 예를 들어, 전기 자동차의 경우, 수십 개 또는 수백 개의 이차 전지가 배터리 모듈 내지 배터리 팩에 포함될 수 있다. 이때, 어느 하나의 이차 전지에서 발화가 발생하여 가열된 활물질이 외부로 배출되는 경우, 이는 주변의 다른 이차 전지를 가열시켜 연쇄적인 연소를 일으킬 수 있다. 그리고, 이러한 연쇄적인 연소는 배터리 모듈 또는 배터리 팩을 손상시키는 것은 물론이고, 배터리가 장착된 장치 내지 구조물의 화재 및 인명 피해 등 큰 문제를 일으킬 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 가스 방출, 발화, 또는 폭발 등의 상황에서 가열된 활물질의 배출을 차단하거나 감소시킬 수 있도록 구조가 개선된 캡 조립체 및 이를 이용하는 이차 전지 등을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 캡 조립체는, 전지 캔의 개방단에 결합되는 이차 전지용 캡 조립체에 있어서, 최상부에 돌출된 형태로 배치되어 양극 단자를 형성하는 탑 캡; 상기 탑 캡의 하부에서 상기 전지 캔의 내압 증가 시 형태가 변형되도록 구성된 안전 벤트; 상기 탑 캡과 상기 안전 벤트의 테두리를 둘러싸는 가스켓; 및 상기 탑 캡과 상기 안전 벤트 사이에 개재되고, 테두리가 상기 가스켓에 의해 둘러 싸여지며, 적어도 일부분이 메쉬 형태로 구성된 스크린 부재를 포함한다.
여기서, 본 발명에 따른 캡 조립체는, 상부가 상기 안전 벤트의 하단에 연결되고, 하부가 전극 조립체와 연결되며, 상기 안전 벤트의 변형 시 상기 전극 조립체와 상기 탑 캡 사이의 전기적 연결을 차단시키도록 구성된 전류차단부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 스크린 부재는, 적어도 중앙 부분이 상부 방향으로 돌출된 돔 형태로 형성될 수 있다.
또한, 상기 스크린 부재는, 상부 또는 하부 방향으로 돌출되게 형성된 돌기를 구비할 수 있다.
또한, 상기 스크린 부재는, 상하 방향으로 상호 적층된 복수의 단위 스크린을 구비할 수 있다.
또한, 상기 복수의 단위 스크린은, 서로 다른 형태의 메쉬 형태로 구성될 수 있다.
또한, 상기 복수의 단위 스크린 중 상부 스크린은 적어도 중앙 부분이 상부 방향으로 볼록하게 돔 형태로 형성되고, 상기 복수의 단위 스크린 중 하부 스크린은 적어도 중앙 부분이 하부 방향으로 볼록하게 돔 형태로 형성될 수 있다.
또한, 상기 하부 스크린은, 상기 안전 벤트의 변형에 의해 볼록한 형태가 하부에서 상부 방향으로 반전되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 하부 스크린은, 볼록한 형태의 반전 시, 적어도 일부 홀이 상기 상부 스크린의 홀과 수평 방향으로 서로 다른 위치에 위치하도록 구성될 수 있다.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 이차 전지는, 본 발명에 따른 이차 전지용 캡 조립체를 포함한다.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따른 배터리 팩은, 본 발명에 따른 이차 전지를 하나 이상 포함한다.
본 발명에 의하면, 이차 전지의 안전성이 향상될 수 있다.
특히, 본 발명의 일 측면에 의하면, 이차 전지의 내압 증가로 인한 내부 가스 방출, 열 폭주로 인한 발화, 또는 폭발 등의 상황이 발생하는 경우, 내부의 활물질이 전지 외부로 배출되는 것을 차단하거나 감소시킬 수 있다.
특히, 발화나 폭발 등의 상황에서는 내부의 활물질이 온도가 매우 높은 상태일 수 있으므로, 외부로 배출 시 다른 이차 전지 등을 가열시켜, 배터리 모듈이나 배터리 팩 내부에서 연쇄 발화나 폭발을 일으킬 수 있다. 하지만, 본 발명의 상기 측면에 의하면, 하나 또는 일부 이차 전지에서 발화나 폭발이 발생하더라도, 내부의 고온 활물질이 외부로 배출되는 것을 저지하여, 연쇄 발화나 폭발로 나아가는 것을 방지할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 종래의 원통형 이차 전지의 캡 조립체 부분의 단면도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 캡 조립체가 이차 전지에 포함된 구성을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 캡 조립체 부분의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 캡 조립체에 포함된 스크린 부재의 구성을 개략적으로 나타낸 상면도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 캡 조립체에 포함된 스크린 부재의 구성을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 6은, 도 5의 B-B'선에 대한 단면도이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 캡 조립체에 대하여 안전 벤트가 변형된 상태의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 8은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스크린 부재의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 9는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지용 캡 조립체의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 10은, 도 9의 C2 부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 11 및 도 12는, 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 스크린 부재의 구성을 개략적으로 나타내는 상면도이다.
도 13은, 본 발명의 또 다른 실시예에 다른 캡 조립체의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 캡 조립체(100)가 이차 전지에 포함된 구성을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다. 또한, 도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 캡 조립체(100) 부분의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 이차 전지는, 전극 조립체(300), 전지 캔(200) 및 캡 조립체(100)를 포함한다.
상기 전극 조립체(300)는, 양극판 및 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치되어 전지 캔(200)에 수납된다. 이때, 전극 조립체(300)는 젤리 롤 형태로 권취되어 배치될 수 있으며, 이 경우 젤리 롤이라고도 불린다. 전극 조립체(300)의 전극판들은 집전체에 활물질 슬러리가 도포된 구조로서 형성될 수 있는데, 슬러리는 통상적으로 입상의 활물질, 보조도체, 바인더 및 가소제 등이 용매가 첨가된 상태에서 교반되어 형성된다. 전극판들이 감기는 방향으로 집전체의 시작단과 끝단에는 슬러리가 도포되지 않는 무지부가 존재할 수 있는데, 이러한 무지부에는 각각의 전극판에 대응되는 전극 리드가 부착될 수 있다. 일반적으로 양극 리드(310)는 전극 조립체(300)의 상단에 부착되어 캡 조립체(100)에 전기적으로 연결되고, 음극 리드(미도시)는 전극 조립체(300)의 하단에 부착되어 전지 캔(200)의 바닥에 연결될 수 있다.
한편, 도면에는 도시되지 않았으나, 전극 조립체(300)의 상단에는 상부 절연판이 배치될 수 있다. 이러한 상부 절연판은 전극 조립체(300)와 캡 조립체(100) 사이를 절연시키는 역할을 할 수 있다.
상기 전지 캔(200)은, 알루미늄, 스테인리스 스틸 또는 이들의 합금과 같은 경량의 전도성 금속 재질로 구성되며, 상단이 개방된 개방부와 그와 대향되는 밀폐된 바닥부를 가진 원통형 또는 각형 구조를 가질 수 있다. 전지 캔(200)의 내부 공간에는 상기 전극 조립체(300)와 함께 전해액이 수납될 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 이차 전지는, 전지 캔(200)이 원통형으로 형성된 원통형 전지일 수 있다. 다만, 이러한 전지 캔(200)은, 각형과 같이 원통형 이외에 다른 다양한 형태로 형성될 수도 있다.
본 발명에 따른 전지 캔(200)에는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 비딩부가 형성될 수 있다. 다만, 본 발명이 반드시 이러한 전지 캔(200) 형태에 한정되는 것은 아니며, 비딩부가 형성되지 않은 전지 캔(200)에도 본 발명이 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 이차 전지용 캡 조립체(100)는, 전지 캔(200)의 상단, 즉 개방단에 결합되는 이차 전지의 구성요소로서, 전지 캔(200)의 개방단에 결합 시 전지 캔(200)의 내부 공간을 밀폐시킬 수 있다. 이러한 캡 조립체(100)는, 전지 캔(200)의 형태에 따라 원형 또는 각형 등 다양한 형태로 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 이차 전지용 캡 조립체(100)는, 탑 캡(110), 안전 벤트(120), 가스켓(130) 및 스크린 부재(140)를 포함한다.
상기 탑 캡(110)은, 캡 조립체(100)의 최상부에 상부 방향으로 돌출된 형태로 배치되어 양극 단자를 형성할 수 있다. 따라서, 상기 탑 캡(110)은 외부 장치, 이를테면 부하 또는 충전 장치와 전기적으로 접속되도록 구성될 수 있다. 또는, 상기 탑 캡(110)은 다른 이차 전지와 전기적으로 접속되도록 구성될 수 있다. 특히, 배터리 모듈 또는 배터리 팩을 형성하기 위해, 다수의 이차 전지가 서로 전기적으로 직렬 및/또는 병렬로 연결될 수 있다. 이때, 탑 캡(110)은 다른 이차 전지의 탑 캡(110)이나 전지 캔(200), 또는 버스 바와 같은 연결용 부재 등에 접촉될 수 있다.
이러한 탑 캡(110)에는, 도 2에서 V로 표시된 바와 같이, 가스가 배출될 수 있는 가스 구멍이 형성될 수 있다. 따라서, 전극 조립체(300)로부터 가스 발생시 이러한 가스 구멍(V)을 통해 전지 캔(200) 외부로 가스가 배출되도록 할 수 있다.
상기 탑 캡(110)은, 전기 전도성 재질, 이를테면 스테인리스 스틸이나 알루미늄과 같은 금속 재질로 형성될 수 있다.
상기 안전 벤트(120)는, 상기 탑 캡(110)보다 전극 조립체(300)에 가깝도록, 상기 탑 캡(110)의 하부에 위치하도록 배치될 수 있다. 그리고, 이러한 안전 벤트(120)는, 이차 전지의 내압, 즉 전지 캔(200)의 내압이 일정 수준 이상으로 증가하는 경우, 형태가 변형되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 안전 벤트(120)는 이차 전지의 내압이 15 kgf/cm2 이상일 때 형태가 변형되어 파열되도록 구성될 수 있다.
이를 위해, 상기 안전 벤트(120)는, 도면에 도시된 바와 같이, 중심부가 하부 방향으로 돌출되도록 형성될 수 있다. 그리고, 이차 전지의 내부, 즉 전극 조립체(300) 측으로부터 가스가 발생하여 전지 캔(200)의 내압이 증가하게 되면, 안전 벤트(120)는 그것의 형상이 역전되면서 상향 돌출되게 변형될 수 있다. 특히, 안전 벤트(120)의 중심부 부근에는 소정의 노치가 형성되어, 변형 시 노치들을 중심으로 안전 벤트(120)가 파열될 수 있다. 따라서, 이러한 안전 벤트(120)의 파열된 부분을 통해 전지 캔(200)의 내부에 차 있던 가스가 외부로 배출될 수 있다.
상기 가스켓(130)은, 탑 캡(110)과 안전 벤트(120)의 테두리, 즉 외주부를 감싸도록 구성될 수 있다. 상기 가스켓(130)은, 탑 캡(110) 및 안전 벤트(120)의 테두리 부분이 전지 캔(200)과 절연될 수 있도록 전기 절연성을 갖는 재질로 이루어질 수 있다. 또한 상기 가스켓(130)은, 캡 조립체(100)를 지지하고 보호하기 위해 내충격성, 탄력성 및 내구성을 가진 재질로 이루어질 수 있다. 따라서, 상기 가스켓(130)은, 예를 들어 폴리올레핀(polyolefine) 또는 폴리프로필렌(polypropylene)으로 제조될 수 있다. 그리고, 상기 가스켓(130)은 전기 절연성이 약화되는 것을 방지하기 위해 열처리에 의하지 않고 기계적 가공에 의해 벤딩되는 것이 좋다.
상기 스크린 부재(140)는, 탑 캡(110)과 안전 벤트(120) 사이에 개재될 수 있다. 그리고, 상기 스크린 부재(140)는, 테두리가 가스켓(130)에 의해 둘러 싸여질 수 있다. 즉, 탑 캡(110)의 외주부, 스크린 부재(140)의 외주부 및 안전 벤트(120)의 외주부는 서로 밀착된 형태로 적층되어 가스켓(130)에 의해 감싸질 수 있다.
상기 스크린 부재(140)는, 적어도 일부분이 메쉬 형태로 구성될 수 있다. 이러한 스크린 부재(140)의 보다 구체적인 형태에 대해서는, 도 4를 추가로 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 캡 조립체(100)에 포함된 스크린 부재(140)의 구성을 개략적으로 나타낸 상면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 스크린 부재(140)는, A1으로 표시된 부분과 같은 중앙 부분이 메쉬 형태로 구성될 수 있다. 여기서, 메쉬 형태는, 판상의 부재에 다수의 홀(H)이 형성된 형태로 구성될 수 있다. 특히, 스크린 부재(140)는, 원통형 이차 전지에 적용된 캡 조립체(100)의 경우, 탑 캡(110) 및 안전 벤트(120)와 마찬가지로, 원형 플레이트 형태로 구성될 수 있으며, 이러한 원형 플레이트의 중앙 부분에 다수의 홀(H)이 형성된 형태로 구성될 수 있다. 대표적으로, 상기 스크린 부재(140)는, 도 4의 A1에 도시된 부분과 같은 중앙 부분에 있어서, 서로 다른 와이어가 직교하는, 그물망과 같은 형태로 구성될 수 있다. 이 경우, 스크린 부재(140)의 제조가 용이할 수 있으며, 홀(H)의 크기를 작게 하면서도 많은 개수가 형성되도록 할 수 있다.
한편, 스크린 부재(140)는, 도 4의 A2로 표시된 부분과 같은 테두리 부분의 경우, 메쉬 형태로 구성되지 않을 수 있다. 더욱이, 스크린 부재(140)는, 이러한 테두리 부분에서 가스켓(130)에 의해 감싸질 수 있다. 즉, 스크린 부재(140)에서 가스가 통과하지 않는 부분은, 메쉬 형태로 구성되지 않을 수 있다.
상기 스크린 부재(140)는, 적어도 일부분이 금속과 같은 전기 전도성 재질로 구성될 수 있다. 여기서, 금속 재질에는 스틸 또는 니켈과 같은 재질이 포함될 수 있다. 이러한 스틸이나 니켈 재질의 경우, 구리나 알루미늄보다 녹는점이 높으므로, 전지의 발화나 폭발 시에도 그 형태가 보다 안정적으로 유지될 수 있다.
특히, 상기 스크린 부재(140)는, 적어도 A2로 표시된 바와 같은 테두리 부분이 전기 전도성 재질로 구성될 수 있다. 이러한 스크린 부재(140)의 테두리 부분은, 탑 캡(110)의 테두리와 안전 벤트(120)의 테두리 사이에 개재되어 전기적 연결 통로 역할을 수행할 수 있다. 즉, 탑 캡(110)과 안전 벤트(120)는 서로 직접 접촉되지 않고, 스크린 부재(140)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 스크린 부재(140)는, 적어도 테두리 부분이 전기 전도성 재질로 구성될 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 구성에 의하면, 스크린 부재(140)로 인해, 안전성이 향상된 캡 조립체(100)가 제공될 수 있다. 특히, 상기 스크린 부재(140)는, 적어도 일부분, 이를테면 중앙 부분이 메쉬 형태로 구성되어 있기 때문에, 전지 캔(200)의 내압이 높아져 안전 벤트(120)가 파손 변형되는 경우, 전지 캔(200) 내부의 가스가 외부로 배출되는 데에는 큰 방해를 받지 않는다. 다만, 이러한 가스 배출 과정에서도 전지 캔(200) 내부의 활물질은 스크린 부재(140)의 메쉬 구성으로 인해, 외부로 배출되지 않을 수 있다. 즉, 이차 전지의 발화 내지 폭발 시에도, 전지 캔(200) 내부의 활물질은 스크린 부재(140)에 저지될 수 있다. 특히, 이차 전지의 발화나 폭발 시 등에는, 이차 전지의 온도가 높은 경우가 많다. 따라서, 이 경우, 전지 캔(200) 내부의 활물질은 가열되어 매우 고온으로 형성될 수 있는데, 본 발명의 상기 측면에 의하면, 스크린 부재(140)에 의해 고온의 활물질이 전지 캔(200) 외부로 배출되지 않을 수 있다. 그러므로, 이러한 활물질 배출에 의해 주변 이차 전지 등이 손상되거나 연쇄 발화되는 문제를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 캡 조립체(100)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 전류차단부재(150)를 더 포함할 수 있다.
상기 전류차단부재(150)는, 상부의 적어도 일부분이 안전 벤트(120)의 하단에 연결되고, 하부가 전극 조립체(300)의 전극 리드, 이를테면 양극 리드(310)와 연결되도록 구성될 수 있다. 그리고, 상기 전류차단부재(150)는, 안전 벤트(120)의 변형 시 전극 조립체(300)와 탑 캡(110) 사이의 전기적 연결을 차단시키도록 구성될 수 있다. 즉, 전류차단부재(150)는, 안전 벤트(120)와 전극 조립체(300) 사이에 위치하여, 전극 조립체(300)와 안전 벤트(120)가 전기적으로 접속되도록 한다. 이러한 전류차단부재(150)는, CID(Current Interrupt Device)로 불릴 수 있다.
따라서, 정상적인 상태에서는 전극 조립체(300)로부터 생성된 전류는 양극 리드(310)를 거쳐 전류차단부재(150), 안전 벤트(120), 스크린 부재(140) 및 탑 캡(110)으로 흐름으로써 이차 전지의 방전이 이루어질 수 있다. 그러나, 가스 발생으로 전지의 내압이 증가하여 안전 벤트(120)의 형상이 역전되면, 안전 벤트(120)와 전류차단부재(150) 사이의 접촉이 끊어지거나, 전류차단부재(150)가 파손되어, 안전 벤트(120)와 전극 조립체(300) 사이의 전기적 접속은 차단될 수 있다.
캡 조립체(100)가 전류차단부재(150)를 포함하는 경우, 절연부재를 더 포함할 수 있다. 절연부재는, 안전 벤트(120)와 전류차단부재(150) 사이에 개재되어, 안전 벤트(120)의 중앙 돌출 부분과 전류차단부재(150)가 접촉되는 부분을 제외하고는 전류차단부재(150)와 안전 벤트(120)가 서로 전기적으로 절연되도록 할 수 있다.
상기 스크린 부재(140)는, 적어도 일부분이 돔 형태로 형성될 수 있다. 이에 대해서는, 도 5 및 도 6을 추가로 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 캡 조립체(100)에 포함된 스크린 부재(140)의 구성을 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 6은 도 5의 B-B'선에 대한 단면도이다.
도 3과 함께, 도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 스크린 부재(140)는, 중앙 부분이 상부 방향으로 돌출된 돔 형태로 형성될 수 있다. 특히, 스크린 부재(140)는, 대체로 원형 플레이트 형태로 형성되되, 도 6의 A3로 표시된 부분과 같이, 중앙 부분이 상부 방향으로 돌출되게 구성될 수 있다.
그리고, 스크린 부재(140)에서 상부 방향으로 돌출된 부분은 하부에 빈 공간이 형성될 수 있다. 즉, 안전 벤트(120) 측에서 스크린 부재(140)를 바라볼 때, 다시 말해, 스크린 부재(140)를 하부에서 상부 방향으로 바라볼 때, 스크린 부재(140)에는, 상부 방향으로 오목하게 형성된 부분이 존재한다고 할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 전지의 폭발 등 가스가 전지 캔(200) 외부로 방출되는 상황에서, 폭발 압력이 돔 형태의 스크린 부재(140)로 고르게 분포될 수 있다. 즉, 배출 가스가 스크린 부재(140)의 특정 부분에 집중되지 않고 전체 부분에서 고르게 분출되도록 할 수 있다. 따라서, 이러한 가스 배출 시 압력으로 인해 스크린 부재(140)가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
뿐만 아니라, 상기 실시 구성에 의하면, 전지 캔(200) 내부의 압력 증가로 인해 안전 벤트(120)가 상부 방향으로 돌출되게 변형되는 경우, 안전 벤트(120)의 상방 돌출 부분이 스크린 부재(140)의 돔 부분으로 인입될 수 있다. 따라서, 안전 벤트(120)의 변형으로 인해, 스크린 부재(140)가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
특히, 스크린 부재(140)는, 내압 증가로 인한 안전 벤트(120)의 변형 시, 변형된 안전 벤트(120)와 소정 거리 이격된 형태로 돔 부분이 형성되도록 구성될 수 있다. 이에 대해서는, 도 7을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 캡 조립체(100)에 대하여 안전 벤트(120)가 변형된 상태의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 본 실시예에 대해서는, 앞선 설명이 동일 또는 유사하게 적용될 수 있는 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략하고 차이점이 있는 부분을 위주로 설명한다.
도 7을 참조하면, 전지 캔(200) 내부의 내압 증가 시, 안전 벤트(120)는 화살표로 표시된 바와 같이, 상부 방향으로 돌출되게 변형될 수 있다. 그리고, 이러한 안전 벤트(120)의 변형으로 인해 전류차단부재(150)와 안전 벤트(120) 사이의 전기적 연결은 끊어질 수 있다. 이때, 안전 벤트(120)가 상부 방향으로 돌출되게 변형된 상태에서도, 안전 벤트(120)의 돌출 부분과 스크린 부재(140)의 돔 부분이 서로 접촉하지 않고 소정 거리 이격되게 구성될 수 있다. 즉, 전지 캔(200) 내부의 내압 증가로 인해, 안전 벤트(120)가 상부 방향으로 돌출된다 하더라도, 이러한 돌출 부분과 스크린 부재(140)의 돔 사이에는, 도 7에서 D로 표시된 바와 같이, 일정 거리 이상 유지되도록 할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 전지 폭발 등의 상황에서, 안전 벤트(120)로 인해 스크린 부재(140)가 파손되는 것을 방지함으로써, 스크린 부재(140)의 기능, 즉 활물질 배출 저지 기능이 안정적으로 유지될 수 있다.
상기 스크린 부재(140)는, 돌기를 구비할 수 있다. 이에 대해서는, 도 8을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 8은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스크린 부재(140)의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 예를 들어, 도 8은, 도 6의 C1 부분에 대한 변형예라 할 수 있다. 본 실시예에 대해서도, 앞선 실시예와 차이점이 있는 부분을 위주로 설명한다.
도 8을 참조하면, 상기 스크린 부재(140)는, P로 표시된 바와 같이, 상면 및/또는 하면에 돌기를 구비할 수 있다. 예를 들어, 상기 스크린 부재(140)는, P1으로 표시된 바와 같이, 상면에 상부 방향으로 돌출되게 형성된 상부 돌기를 다수 구비할 수 있다. 또한, 상기 스크린 부재(140)는, P2로 표시된 바와 같이, 하면에 하부 방향으로 돌출되게 형성된 하부 돌기를 다수 구비할 수 있다.
특히, 이러한 스크린 부재(140)의 돌기(P)는, 단부가 날카롭게 형성된 핀 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 스크린 부재(140)의 상부 돌기(P1)는 적어도 상단이 상부 방향으로 갈수록 점점 두께가 얇아지는 형태로 구성될 수 있다. 또한, 스크린 부재(140)의 하부 돌기(P2)는 적어도 하단이 하부 방향으로 갈수록 점점 두께가 얇아지는 형태로 구성될 수 있다. 더욱이, 스크린 부재(140)의 돌기(P)는, 스크린 부재(140)의 홀(H) 주변에 위치하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 전지 폭발 등의 상황에서 가스가 스크린 부재(140)의 홀(H)을 통과할 때, 활물질까지 스크린 부재(140)의 홀(H)을 통과하는 것을 저지할 수 있다. 특히, 스크린 부재(140)의 홀(H)보다 작은 크기를 가진 미세한 활물질이 존재하거나, 가스 배출 압력에 의해 일부 활물질이 스크린 부재(140)의 홀(H)로 빨려들어갈 수 있는데, 상기 구성의 경우 활물질이 돌기(P)에 걸릴 수 있다. 따라서, 활물질이 스크린 부재(140)를 통과하여 탑 캡(110) 측으로 이동함으로써, 전지 외부로 배출되는 것을 방지할 수 있다.
더욱이, 스크린 부재(140)의 하부 돌기(P2)는, 스크린 부재(140)의 내측에 위치한 활물질이 걸리도록 함으로써, 활물질이 스크린 부재(140)의 홀(H)을 통과하는 것을 사전에 차단할 수 있다. 뿐만 아니라, 스크린 부재(140)의 하부 돌기(P2)는, 활물질이 스크린 부재(140)의 홀(H)을 막거나 홀(H)에 끼이는 것을 방지하여, 스크린 부재(140)의 홀(H)을 통해 가스가 원활하게 외부 측으로 배출되도록 할 수 있다. 또한, 스크린 부재(140)의 상부 돌기(P1)는, 설령 스크린 부재(140)의 하부 측에 위치한 활물질이 스크린 부재(140)의 홀(H)을 통과하더라도, 활물질이 탑 캡(110)으로 향하기 전에 활물질을 상부 측에서 다시 잡을 수 있다.
그러므로, 상기 실시 구성에 의하면, 스크린 부재(140)에 의한 활물질 배출 저지 효과가 더욱 향상될 수 있다.
또한, 상기 스크린 부재(140)는, 복수의 단위 스크린을 구비할 수 있다. 이에 대해서는, 도 9를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 9는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지용 캡 조립체(100)의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 본 실시예에 대해서도, 앞선 실시예들과 차이점이 있는 부분을 위주로 설명한다.
도 9를 참조하면, 상기 스크린 부재(140)는, 상부 스크린(141)과 하부 스크린(142)의 2개의 단위 스크린을 구비할 수 있다. 그리고, 이러한 상부 스크린(141)과 하부 스크린(142)은, 상하 방향으로 상호 적층될 수 있다. 또한, 상부 스크린(141)과 하부 스크린(142)은, 서로 상하 방향으로 소정 거리 이격되게 구성될 수 있다. 특히, 전지 캔(200) 내부의 압력이 증가하여 안전 벤트(120)의 형상이 변형된 상태에서도, 상부 스크린(141)과 하부 스크린(142)은, 서로 소정 거리 이격되게 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 2중으로 마련된 스크린 부재(140)에 의해, 활물질 배출 방지 효과가 더욱 향상될 수 있다. 즉, 이차 전지의 가스 방출 시, 가열된 활물질 중 일부가 하부 스크린(142)을 통과한다 하더라도, 상부 스크린(141)에 의해 최종적으로 걸러질 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 상부 스크린(141)과 하부 스크린(142)은, 모두 상부 방향으로 볼록하게 형성된 돔 형태로 구성될 수 있다. 특히, 이 경우, 상부 스크린(141)과 하부 스크린(142)은, 탑 캡(110)이 상부 방향으로 볼록하게 돌출됨으로 인해 형성된 탑 캡(110)의 내부 공간(하부 공간)에, 돔 형태로 형성된 부분이 삽입된 형태로 구성될 수 있다. 이 경우, 상부 스크린(141)과 하부 스크린(142) 모두 압력이 고르게 분포되도록 구성되는 한편, 캡 조립체(100) 내부에서 상부 스크린(141)과 하부 스크린(142)의 보유 공간이 원활하게 확보되어, 캡 조립체(100)의 불필요한 부피 증가가 방지될 수 있다.
더욱이, 복수의 단위 스크린은, 서로 다른 메쉬 형태로 구성될 수 있다. 여기서, 서로 다른 메쉬 형태란, 메쉬를 형성하는 홀의 위치나 형상, 개수 등에 있어, 차이를 갖는 것을 의미할 수 있다. 이에 대해서는, 도 10을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 10은, 도 9의 C2 부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 상부 스크린(141)과 하부 스크린(142)은, 홀이 수평 방향으로 서로 다른 위치에 위치하도록 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상부 스크린(141)에 형성된 홀(H1)과 하부 스크린(142)에 형성된 홀(H2)은, 좌우 방향(x축 방향)으로 서로 다른 위치에 위치하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 하부 스크린(142)의 홀(H2)을 통과한 가스가 상부 스크린(141)의 홀(H1)을 통과하기 위해서는, 도면에서 화살표로 표시된 바와 같이, 방향 전환이 필요하다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 상부 스크린(141)과 하부 스크린(142) 사이에서, 가스의 유출 경로가 굴곡되게 구성될 수 있다. 그러므로, 복수의 단위 스크린에 의한 활물질 필터링 효과가 더욱 향상될 수 있다.
더욱이, 상부 스크린(141)은, 적어도 하면에, 도 10에서 P2로 표시된 바와 같이 하부 돌기(P2)를 구비할 수 있다. 또는, 하부 스크린(142)은, 적어도 상면에, 도 10에서 P1으로 표시된 바와 같은 상부 돌기(P1)를 구비할 수 있다. 즉, 상부 스크린(141) 및 하부 스크린(142) 중 적어도 하나는, 서로 대향하는 표면에 돌기(P)를 구비할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상부 스크린(141)과 하부 스크린(142) 사이의 공간에 활물질이 유입되더라도, 돌기(P)에 의해 활물질이 해당 공간에서 쉽게 빠져나가지 못하도록 할 수 있다. 특히, 이러한 구성에 의하면, 상부 스크린(141)과 하부 스크린(142) 사이의 활물질이 상부 스크린(141)의 홀(H1)로 쉽게 배출되지 못하도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 돌기(P)에 의해, 상부 스크린(141)과 하부 스크린(142) 사이의 이격 공간이 안정적으로 확보될 수 있다. 그러므로, 상부 스크린(141)과 하부 스크린(142)을 통해 전지 캔(200) 내부의 가스가 외부로 용이하게 배출되도록 할 수 있다.
한편, 상기 실시예에서는, 서로 다른 메쉬 형태로서, 복수의 단위 스크린 간 메쉬의 수평 방향 위치가 다른 구성으로 설명되었으나, 서로 다른 메쉬 형태는 다른 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 단위 스크린 간 서로 다른 메쉬 형태는, 홀의 형상이나 크기 등이 서로 다른 형태로 구현 가능할 수 있다. 이에 대해서는, 도 11 및 도 12를 더 참조하여 설명하도록 한다.
도 11 및 도 12는, 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 스크린 부재(140)의 구성을 개략적으로 나타내는 상면도이다.
먼저, 도 11을 참조하면, 스크린 부재(140)는 중앙 부분이 돔 형태로 형성된 원판 형태로 구성될 수 있는데, 이때, 돔 부분에는 복수의 홀(H)이 형성되며, 각 홀(H)은 사각 형태로 형성될 수 있다. 그리고, 도 12를 참조하면, 도 11의 실시예와 유사하되, 스크린 부재(140)에 마련된 복수의 홀(H)이, 사각 형태가 아닌 원 형태로 형성된 점에 차이가 있다.
이처럼, 스크린 부재(140) 내지 단위 스크린은 다양한 메쉬 형태를 갖도록 구성될 수 있다. 특히, 캡 조립체(100)에 복수의 단위 스크린이 포함되는 경우, 각 단위 스크린은 서로 다른 홀 형태를 갖도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 스크린 부재(140)에 상부 스크린(141)과 하부 스크린(142)이 포함될 때, 상부 스크린(141)은 도 4에 도시된 바와 같은 형태로 형성되고, 하부 스크린(142)은 도 11에 도시된 바와 같은 형태로 형성될 수 있다. 다른 예로, 상부 스크린(141)은 도 12에 도시된 바와 같은 형태로 형성되고, 하부 스크린(142)은 도 4에 도시된 바와 같은 형태로 형성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 서로 적층된 복수의 단위 스크린에 대하여, 서로 다른 메쉬 형태로 구성하는 것이 용이하게 구현될 수 있다.
한편, 캡 조립체(100)에 하나의 스크린 부재(140)가 포함되는 경우에도, 도 4는 물론이고, 도 11 또는 도 12에 도시된 바와 같은 스크린 부재(140)가 이용될 수 있다.
도 13은, 본 발명의 또 다른 실시예에 다른 캡 조립체(100)의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 본 실시예에 대해서도, 앞선 실시예들과 차이점이 있는 부분을 위주로 설명한다.
도 13을 참조하면, 캡 조립체(100)는 복수의 단위 스크린으로서 상부 스크린(141)과 하부 스크린(142)을 포함하되, 상부 스크린(141)과 하부 스크린(142) 모두 돔 형태로 형성될 수 있다. 이때, 상부 스크린(141)은, 적어도 중앙 부분이 상부 방향으로 볼록하게 형성된 돔 형태를 갖도록 구성될 수 있다. 그리고, 하부 스크린(142)은, 적어도 중앙 부분이 하부 방향으로 볼록하게 형성된 돔 형태를 갖도록 구성될 수 있다.
이 경우, 상부 스크린(141)은, 돔 형태 구조의 적어도 일부분이 탑 캡(110)의 오목한 부분에 삽입되도록 구성될 수 있다. 즉, 탑 캡(110)은 상부 방향으로 볼록하게 형성되며, 이러한 탑 캡(110)을 하부 측에서 바라볼 때에는 탑 캡(110)에 오목한 부분이 형성된다고 할 수 있다. 이때, 상부 스크린(141)은, 탑 캡(110)의 하부에 위치하여, 이러한 탑 캡(110)의 오목한 부분에 적어도 일부분이 삽입될 수 있다.
또한, 하부 스크린(142)은, 돔 형태 구조의 적어도 일부분이 안전 벤트(120)의 오목한 부분에 삽입되도록 구성될 수 있다. 즉, 안전 벤트(120)는, 정상 상태에서는 하부 방향으로 볼록하게 형성되며, 이러한 안전 벤트(120)를 상부 측에서 바라볼 때에는 안전 벤트(120)에 오목한 부분이 형성된다고 할 수 있다. 그리고, 하부 스크린(142)은 안전 벤트(120)의 상부에 위치하여, 이러한 안전 벤트(120)의 오목한 부분에 적어도 일부분이 삽입될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 스크린 부재(140)로서 복수의 단위 스크린이 캡 조립체(100)에 포함되더라도, 이러한 단위 스크린들로 인해 캡 조립체(100)의 부피가 증가하는 것을 최소화할 수 있다. 또한, 상기 실시 구성에 의하면, 정상 상태에서 단위 스크린 간 이격 거리가 안전하게 확보될 수 있다.
상기와 같은 실시 구성에서, 하부 스크린(142)은, 안전 벤트(120)의 변형에 의해 볼록한 형태가 하부에서 상부 방향으로 반전되도록 구성될 수 있다. 즉, 전지 캔(200)의 내압 증가로 인해, 전지 캔(200) 내부에서 외부로 가스가 방출되는 경우, 안전 벤트(120)는 도 7에 도시된 바와 같이 상부 방향으로 볼록하게 형태가 반전될 수 있다. 이때, 하부 스크린(142)은, 이러한 안전 벤트(120)의 반전 시, 안전 벤트(120)와 마찬가지로 하부 방향으로 볼록한 형태에서 상부 방향으로 볼록한 형태로 형태가 반전되도록 구성될 수 있다. 특히, 하부 스크린(142)은, 안전 벤트(120)가 반전될 때 밀어내는 힘에 의해, 돌출 형태가 하부 방향에서 상부 방향으로 변형될 수 있다. 예를 들어, 안전 벤트(120)가 도 7에 도시된 바와 같이 상부 방향으로 볼록하게 변형되는 경우, 하부 스크린(142) 부재(140)는 도 9에 도시된 바와 같이 형태가 상부 방향으로 볼록하게 변형되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 가스 등이 배출되는 비상 상황에서, 하부 스크린(142)으로 인해 안전 벤트(120)의 변형 동작이 방해받는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 실시 구성에 의하면, 비상 상황에서도, 하부 스크린(142)이 돔 형태를 형성함으로써, 가스 분출 압력이 하부 스크린(142) 전체에 고르게 분포되도록 할 수 있다.
또한, 상기와 같은 구성에서, 하부 스크린(142)은, 볼록한 형태의 반전 시, 적어도 일부 구멍이 상부 스크린(141)의 구멍과 수평 방향으로 서로 다른 위치에 위치하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 가스 분출로 인해 안전 벤트(120)와 하부 스크린(142)이 상부 방향으로 볼록하게 형태가 반전되는 경우, 하부 스크린(142)에 형성된 다수의 홀(H2)의 일부 또는 전체는, 도 10에 도시된 바와 같이, 상부 스크린(141)의 홀(H1)과 수평 방향(도면의 좌우 방향)으로 서로 다른 위치에 위치하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 앞선 도 10에서 설명한 바와 마찬가지로, 가스가 배출되는 상황에서, 가스의 배출 경로에 절곡된 부분을 형성하여, 스크린 부재(140)에 의한 활물질 필터링 효과가 더욱 향상될 수 있다.
또한, 상기와 같은 구성에서, 하부 스크린(142)은, 볼록한 형태의 반전 시, 적어도 일부분이 상부 스크린(141)과 소정 거리 이격되게 구성될 수 있다.
예를 들어, 하부 스크린(142)이 상부 방향으로 볼록하게 형태가 반전된 상태에서, 하부 스크린(142)과 상부 스크린(141)은, 서로 소정 거리 이격되게 구성될 수 있다. 즉, 하부 스크린(142)과 상부 스크린(141)은, 가스가 배출되는 이상 상태에서도, 가스켓(130)에 의해 감싸진 부분을 제외한 중앙 부분이 서로 직접 접촉하지 않도록 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 가스가 배출될 때, 상부 스크린(141)과 하부 스크린(142) 사이의 공간에서 가스가 원활하게 배출되도록 할 수 있다. 즉, 가스 배출 시, 하부 스크린(142)의 형태 반전으로 인해, 하부 스크린(142)과 상부 스크린(141) 사이의 거리가 가까워지더라도, 일정 공간이 확보됨으로써, 가스 배출은 방해받지 않을 수 있다. 그러므로, 본 발명에 따른 전지 안전성 향상 효과가 안정적으로 확보될 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 팩은, 상술한 본 발명에 따른 이차 전지를 하나 이상 포함할 수 있다. 특히, 배터리 팩에 다수의 이차 전지가 포함되는 경우, 각 이차 전지에는 본 발명에 따른 캡 조립체(100)가 포함되어, 어느 하나의 이차 전지에서 폭발이나 발화가 발생하더라도, 다른 이차 전지까지 연쇄적으로 발화되는 것이 방지될 수 있다.
한편, 본 명세서에서는. 상, 하, 좌, 우 등과 같이 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어는 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 관측자의 보는 위치나 대상의 놓여져 있는 위치 등에 따라 다르게 표현될 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100: 캡 조립체
110: 탑 캡
120: 안전 벤트
130: 가스켓
140: 스크린 부재
141: 상부 스크린, 142: 하부 스크린
150: 전류차단부재
200: 전지 캔
300: 전극 조립체
310: 양극 리드

Claims (11)

  1. 전지 캔의 개방단에 결합되는 이차 전지용 캡 조립체에 있어서,
    최상부에 돌출된 형태로 배치되어 양극 단자를 형성하는 탑 캡;
    상기 탑 캡의 하부에서 상기 전지 캔의 내압 증가 시 형태가 변형되도록 구성된 안전 벤트;
    상기 탑 캡과 상기 안전 벤트의 테두리를 둘러싸는 가스켓; 및
    상기 탑 캡과 상기 안전 벤트 사이에 개재되고, 테두리가 상기 가스켓에 의해 둘러 싸여지며, 적어도 일부분이 메쉬 형태로 구성된 스크린 부재
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 캡 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상부가 상기 안전 벤트의 하단에 연결되고, 하부가 전극 조립체와 연결되며, 상기 안전 벤트의 변형 시 상기 전극 조립체와 상기 탑 캡 사이의 전기적 연결을 차단시키도록 구성된 전류차단부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 캡 조립체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스크린 부재는, 적어도 중앙 부분이 상부 방향으로 돌출된 돔 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지용 캡 조립체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스크린 부재는, 상부 또는 하부 방향으로 돌출되게 형성된 돌기를 구비하는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 캡 조립체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 스크린 부재는, 상하 방향으로 상호 적층된 복수의 단위 스크린을 구비하는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 캡 조립체.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 단위 스크린은, 서로 다른 형태의 메쉬 형태로 구성된 것을 특징으로 하는 이차 전지용 캡 조립체.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 단위 스크린 중 상부 스크린은 적어도 중앙 부분이 상부 방향으로 볼록하게 돔 형태로 형성되고, 상기 복수의 단위 스크린 중 하부 스크린은 적어도 중앙 부분이 하부 방향으로 볼록하게 돔 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지용 캡 조립체.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 하부 스크린은, 상기 안전 벤트의 변형에 의해 볼록한 형태가 하부에서 상부 방향으로 반전되도록 구성된 것을 특징으로 하는 이차 전지용 캡 조립체.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 하부 스크린은, 볼록한 형태의 반전 시, 적어도 일부 홀이 상기 상부 스크린의 홀과 수평 방향으로 서로 다른 위치에 위치하도록 구성된 것을 특징으로 하는 이차 전지용 캡 조립체.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 이차 전지용 캡 조립체를 포함하는 이차 전지.
  11. 제10항에 따른 이차 전지를 하나 이상 포함하는 배터리 팩.
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