KR20240051726A - Secondary battery - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이차전지를 개시한다. 본 발명의 이차전지는: 전지캔; 상기 전지캔에 수용되는 전극 조립체; 상기 전지캔에 전해액을 주입하도록 상기 전지캔에 형성되는 전해액 주입부; 및 상기 전해액 주입부를 폐쇄시키도록 상기 전해액 주입부에 설치되고, 상기 전지캔의 내부 온도가 기 설정된 온도 이상이 되면 용융되고, 상기 전지캔의 내부 압력이 기 설정된 압력 이상이 되면 상기 전해액 주입부에서 빠지는 고분자 마개;를 포함한다.The present invention discloses a secondary battery. The secondary battery of the present invention includes: a battery can; an electrode assembly accommodated in the battery can; An electrolyte injection part formed on the battery can to inject electrolyte into the battery can; and is installed in the electrolyte injection unit to close the electrolyte injection unit, melts when the internal temperature of the battery can exceeds a preset temperature, and when the internal pressure of the battery can exceeds a preset pressure, the electrolyte injection unit Includes a polymer stopper that falls out.
Description
본 발명은 셀 내부 이상시 내부 압력이나 과열을 억제하고, 폭발 가능성이나 화재 가능성을 감소시킬 수 있는 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery that can suppress internal pressure or overheating when an abnormality occurs inside the cell and reduce the possibility of explosion or fire.
일반적으로 이차전지는 양극, 음극 및 전해질을 포함하고, 화학 반응을 이용하여 전기 에너지를 발생시킨다. 이차전지는 충방전이 가능한 장점에 의해 사용이 점차적으로 늘고 있는 추세이다. 이와 같은 이차전지 중에서도 리튬 이차 전지는 단위 중량당 에너지 밀도가 높기 때문에, 전자 통신 기기의 전원으로 사용되거나 고출력의 하이브리드 자동차, 전기 자동차 등의 구동원 등으로 널리 사용되고 있다.Generally, secondary batteries include an anode, a cathode, and an electrolyte, and generate electrical energy using a chemical reaction. The use of secondary batteries is gradually increasing due to the advantage of being able to charge and discharge. Among such secondary batteries, lithium secondary batteries have a high energy density per unit weight, so they are widely used as a power source for electronic communication devices or as a driving source for high-output hybrid vehicles and electric vehicles.
이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점이 있다. 이차 전지는 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 장점 있다. 이 때문에 이차 전지는 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목받고 있다. These secondary batteries have the primary advantage of being able to dramatically reduce the use of fossil fuels. Secondary batteries have the advantage that no by-products are generated due to the use of energy. For this reason, secondary batteries are attracting attention as a new energy source to improve eco-friendliness and energy efficiency.
현재 널리 사용되는 이차 전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차 전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.5V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 배터리 셀을 병렬 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수 및 전기적 연결 형태는 요구되는 출력 전압 및/또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.Types of secondary batteries currently widely used include lithium ion batteries, lithium polymer batteries, nickel cadmium batteries, nickel hydrogen batteries, and nickel zinc batteries. The operating voltage of these unit secondary battery cells, that is, unit battery cells, is approximately 2.5V to 4.5V. Therefore, when a higher output voltage is required, a battery pack is formed by connecting a plurality of battery cells in series. Additionally, a battery pack may be constructed by connecting multiple battery cells in parallel depending on the charge/discharge capacity required for the battery pack. Accordingly, the number of battery cells included in the battery pack and the type of electrical connection can be set in various ways depending on the required output voltage and/or charge/discharge capacity.
한편, 단위 이차 전지 셀의 종류로서, 원통형, 각형 및 파우치형 배터리 셀이 알려져 있다. 원통형 배터리 셀의 경우, 양극시트와 음극시트 사이에 절연체인 분리막을 개재하고 이를 권취하여 젤리롤 형태의 전극 조립체를 형성하고, 이를 전지캔 내부에 삽입하여 이차전지를 구성한다.Meanwhile, cylindrical, prismatic, and pouch-type battery cells are known as types of unit secondary battery cells. In the case of a cylindrical battery cell, an insulating separator is interposed between the positive electrode sheet and the negative electrode sheet, and this is wound to form a jelly roll-shaped electrode assembly, which is then inserted into a battery can to form a secondary battery.
상기 이차전지에서 양극시트 및 음극시트 각각의 무지부에는 스트립 형태의 전극탭이 연결될 수 있다. 전극탭은 전극 조립체와 외부로 노출되는 전극 단자 사이를 전기적으로 연결한다. 참고로, 양극 전극 단자는 전지캔의 개방구를 밀봉하는 밀봉체의 캡 플레이트이고, 음극 전극 단자는 전지캔이다.In the secondary battery, a strip-shaped electrode tab may be connected to the uncoated portion of each of the positive electrode sheet and the negative electrode sheet. The electrode tab electrically connects the electrode assembly and the electrode terminal exposed to the outside. For reference, the positive electrode terminal is a cap plate of a seal that seals the opening of the battery can, and the negative electrode terminal is the battery can.
이와 같은 구조를 갖는 종래의 원통형 배터리 셀에 의하면, 양극 무지부 및/또는 음극 무지부와 결합되는 스트립 형태의 전극 탭에 전류가 집중되기 때문에 저항이 크고 열이 많이 발생하며 집전 효율이 저하될 수 있다. 즉, 전극 탭의 단면적이 급격하게 감소되어 전류 흐름의 병목 현상을 일으킬 수 있다.According to a conventional cylindrical battery cell with this structure, current is concentrated on the strip-shaped electrode tabs connected to the positive electrode uncoated area and/or the negative electrode uncoated area, so resistance is high, a lot of heat is generated, and current collection efficiency can be reduced. there is. In other words, the cross-sectional area of the electrode tab is drastically reduced, which may cause a bottleneck in current flow.
상기 원통형 배터리 셀에서 전극 탭의 개수를 증가시킬수록 저항은 감소되지만, 그 만큼 배터리 셀의 용량 손실이 증가될 수 있다. 또한, 전극 탭의 개수가 증가할수록 제조 공정이 복잡해지고 어려워질 수 있다.As the number of electrode tabs in the cylindrical battery cell increases, resistance decreases, but capacity loss of the battery cell may increase accordingly. Additionally, as the number of electrode tabs increases, the manufacturing process may become more complex and difficult.
이러한 이차전지는 통상 충전조건 이상으로 과충전되거나 전극조립체의 음극판과 양극판이 쇼트되는 경우 양극판 측에서 리튬염과 유기용매가 혼합된 전해액의 분해가 일어난다. 전해액이 분해됨에 따라 음극판 측에서는 리튬 금속이 석출되어 전지특성이 열화되고 내부단락이 발생될 수 있다. 특히 상기와 같은 과충전시에 발생된 가스에 의해 내부압력이 높아져 폭발 및 발화가능성의 위험이 내재되어 있다.When these secondary batteries are overcharged beyond normal charging conditions or the negative and positive plates of the electrode assembly are short-circuited, the electrolyte solution containing lithium salt and organic solvent is decomposed on the positive plate side. As the electrolyte decomposes, lithium metal precipitates on the negative electrode plate, which may deteriorate battery characteristics and cause internal short circuits. In particular, there is an inherent risk of explosion and ignition as the internal pressure increases due to the gas generated during overcharging as described above.
상술한 바와 같은 이차전지의 과충전과 쇼트에 따른 문제점을 해결하기 위해 통상적인 캔형의 리튬 이온전지의 경우에는 내부에 안전장치가 마련되어 있다. 이러한 안전장치는 셧-다운 세퍼레이터(shut-down separator)를 사용하거나, 온도 상승시 전류를 차단하는 PTC 소자 또는 내부의 압력의 상승시 압력을 배출할 수 있는 안전변(safety vent)를 사용하고 있다. 안전변에는 내부 압력이 높아질 때에 파단되거나 찢어지는 노치부가 형성된다.In order to solve the problems caused by overcharging and short circuiting of secondary batteries as described above, a safety device is provided inside a typical can-type lithium ion battery. These safety devices use a shut-down separator, a PTC device that blocks current when the temperature rises, or a safety vent that can discharge pressure when the internal pressure rises. A notch is formed in the safety valve that breaks or tears when the internal pressure increases.
그러나, 상기 안전장치는 이차전지의 내압이 높아졌을 때만 내압을 낮추거나 해소할 수 있지만, 이차전지가 과열되거나 폭발 위험성이 있을 때에는 과열이나 폭발 위험성을 완화시키거나 해소하기 어려울 수 있다. 이에 따라, 이차전지의 과열 방지 및 폭발 방지를 위한 전류 차단 소자가 추가로 설치될 수 있다.However, the safety device can lower or relieve the internal pressure of the secondary battery only when the internal pressure increases, but when the secondary battery overheats or has a risk of explosion, it may be difficult to alleviate or eliminate the risk of overheating or explosion. Accordingly, a current blocking element may be additionally installed to prevent overheating and explosion of the secondary battery.
대한민국 공개특허공보 제2020-0039962호(2020.04.17. 공개)에는 이차전지가 개시된다. 이러한 이차전지는 탑 캡의 하부에 안전 벤트가 구비되고, 탑 캡과 안전 벤트 사이에는 PTC 소자가 구비된다. 안전 벤트는 이차전지 내부의 압력이 비정상적으로 상승하는 경우 이차전지 내부의 가스를 외부로 배출한다. PTC 소자는 이차전지의 온도가 비정상적으로 상승하는 경우 전류를 차단한다. 즉, 이차전지 내부의 온도가 비정상적으로 상승하면, PTC 소자의 저항이 급격히 상승함에 따라 이차전지의 전류를 차단한다.A secondary battery is disclosed in Republic of Korea Patent Publication No. 2020-0039962 (published on April 17, 2020). This secondary battery has a safety vent below the top cap, and a PTC element is provided between the top cap and the safety vent. The safety vent discharges gas inside the secondary battery to the outside when the pressure inside the secondary battery rises abnormally. The PTC device blocks current when the temperature of the secondary battery rises abnormally. In other words, when the temperature inside the secondary battery rises abnormally, the resistance of the PTC element rapidly increases and the current in the secondary battery is blocked.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 셀 내부 이상시 내부 압력 급증 및 과열을 억제하는 이차전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention was developed to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to provide a secondary battery that suppresses internal pressure surge and overheating when an abnormality occurs inside the cell.
본 발명은 폭발 위험성나 화재 위험성을 현저히 낮출 수 있는 이차전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.The purpose of the present invention is to provide a secondary battery that can significantly reduce the risk of explosion or fire.
본 발명은 이차전지의 높이에서 캡 조립체가 차지하는 높이를 상대적으로 증가시킬 수 있는 이차전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.The purpose of the present invention is to provide a secondary battery that can relatively increase the height occupied by the cap assembly compared to the height of the secondary battery.
본 발명은 동일한 크기의 이차전지에서 전극 조립체의 크기를 극대화할 수 있는 이차전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.The purpose of the present invention is to provide a secondary battery that can maximize the size of the electrode assembly in a secondary battery of the same size.
본 발명은 이차전지의 구조를 단순화하고, 조립 공정 및 조립 시간을 감소시킬 수 있는 이차전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.The purpose of the present invention is to provide a secondary battery that can simplify the structure of the secondary battery and reduce the assembly process and assembly time.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the purposes mentioned above, and other purposes and advantages of the present invention that are not mentioned can be understood through the following description and will be more clearly understood by the examples of the present invention. . Additionally, it will be readily apparent that the objects and advantages of the present invention can be realized by the means and combinations thereof indicated in the patent claims.
상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명의 이차전지는: 전지캔; 상기 전지캔에 수용되는 전극 조립체; 상기 전지캔에 전해액을 주입하도록 상기 전지캔에 형성되는 전해액 주입부; 및 상기 전해액 주입부를 폐쇄시키도록 상기 전해액 주입부에 설치되고, 상기 전지캔의 내부 온도가 기 설정된 온도 이상이 되면 용융되고, 상기 전지캔의 내부 압력이 기 설정된 압력 이상이 되면 상기 전해액 주입부에서 빠지는 고분자 마개;를 포함한다.In order to solve the above-described problems, the secondary battery of the present invention includes: a battery can; an electrode assembly accommodated in the battery can; An electrolyte injection part formed on the battery can to inject electrolyte into the battery can; and is installed in the electrolyte injection unit to close the electrolyte injection unit, melts when the internal temperature of the battery can exceeds a preset temperature, and when the internal pressure of the battery can exceeds a preset pressure, the electrolyte injection unit Includes a polymer stopper that falls out.
상기 전지캔은, 상기 전극 조립체가 수용되고, 일측에 개구부가 형성되는 캔 바디부; 및 상기 캔 바디부의 개구부를 밀봉하도록 상기 캔 바디부의 개구부에 용접되고, 상기 전해액 주입부가 형성되는 캔 커버;를 포함할 수 있다.The battery can includes a can body portion that accommodates the electrode assembly and has an opening formed on one side; and a can cover welded to the opening of the can body to seal the opening of the can body, and on which the electrolyte injection part is formed.
상기 전해액 주입부는 상기 전극 조립체의 코어부에 대응되게 형성될 수 있다.The electrolyte injection part may be formed to correspond to the core part of the electrode assembly.
상기 전해액 주입부는 상기 전지캔의 내측으로 돌출되어 상기 코어부에 삽입될 수 있다.The electrolyte injection part may protrude inside the battery can and be inserted into the core part.
상기 전해액 주입부는 상기 코어부를 지지할 수 있다.The electrolyte injection unit may support the core unit.
상기 전지캔의 상기 전해액 주입부의 반대측에는 관통홀부가 형성되고, 상기 관통홀부에는 양극 단자부가 설치되고, 상기 양극 단자부와 상기 관통홀부 사이에는 절연링부가 개재될 수 있다.A through-hole part is formed on the opposite side of the electrolyte injection part of the battery can, a positive electrode terminal part is installed in the through-hole part, and an insulating ring part may be interposed between the positive terminal part and the through-hole part.
상기 양극 단자부는 상기 절연링부를 압착하도록 설치되는 양극 리벳일 수 있다.The positive terminal portion may be a positive rivet installed to compress the insulating ring portion.
상기 전지캔의 축방향 타단부에는 양극 탭부가 배치되고, 상기 양극 탭부와 상기 양극 단자부는 양극 집전판에 의해 연결되고, 상기 양극 집전판과 상기 전지캔 사이에는 인슐레이터가 설치될 수 있다.A positive electrode tab portion is disposed on the other axial end of the battery can, the positive electrode tab portion and the positive terminal portion are connected by a positive electrode current collector plate, and an insulator may be installed between the positive electrode current collector plate and the battery can.
상기 전지캔의 축방향 일단부에는 음극 탭부가 배치되고, 상기 음극 탭부와 상기 전지캔을 전기적으로 연결하도록 음극 집전판이 설치될 수 있다.A negative electrode tab may be disposed on one end of the battery can in the axial direction, and a negative electrode current collector may be installed to electrically connect the negative tab and the battery can.
상기 음극 집전판은, 상기 음극 탭부를 커버하는 음극 디스크부; 및 상기 전지캔의 내측면에 밀착되도록 상기 음극 디스크부의 둘레부에 환형으로 형성되는 음극 링부;를 포함할 수 있다.The negative electrode current collector plate includes a negative electrode disk portion covering the negative electrode tab portion; and a negative electrode ring portion formed in an annular shape around the negative electrode disk portion to be in close contact with the inner surface of the battery can.
상기 고분자 마개는 폴리우레탄, 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌 중 어느 하나를 포함할 수 있다.The polymer stopper may include any one of polyurethane, polypropylene, and polyethylene.
상기 고분자 마개는 구 형태로 형성될 수 있다.The polymer stopper may be formed in a spherical shape.
상기 고분자 마개는, 금속구; 및 상기 금속구를 둘러싸고, 상기 전해액 주입부에 압입되는 고분자층;을 포함할 수 있다.The polymer stopper includes a metal sphere; and a polymer layer surrounding the metal sphere and press-fitted into the electrolyte injection portion.
상기 고분자 마개는 원기둥 형태로 형성될 수 있다.The polymer stopper may be formed in a cylindrical shape.
상기 고분자 마개는, 원기둥 형태로 형성되는 금속봉; 및 상기 금속봉의 외주면을 둘러싸고, 상기 전해액 주입부에 압입되는 고분자 외층;을 포함할 수 있다.The polymer stopper includes a metal rod formed in a cylindrical shape; and a polymer outer layer surrounding the outer peripheral surface of the metal rod and press-fitted into the electrolyte injection portion.
본 발명에 의하면, 고분자 마개가 내부 압력과 과열에 의해 전해액 주입부를 개방시키므로, 셀 내부 이상시 내부 압력 급증 및 과열을 억제할 수 있다.According to the present invention, since the polymer stopper opens the electrolyte injection part due to internal pressure and overheating, it is possible to suppress a surge in internal pressure and overheating when an abnormality occurs inside the cell.
본 발명에 의하면, 전해액 주입부가 개방되면 전지캔 내부의 가스가 전해액 주입부를 통해 외부로 배출되므로, 전지캔 내부의 압력이 낮아지고 폭발 위험성나 화재 위험성을 현저히 낮출 수 있다.According to the present invention, when the electrolyte injection part is opened, the gas inside the battery can is discharged to the outside through the electrolyte injection part, so the pressure inside the battery can is lowered and the risk of explosion or fire can be significantly reduced.
본 발명에 의하면, 전지캔에 음극 측에 설치되는 벤트 플레이트, 탑 캡과 같은 캡 조립체를 설치하지 않아도 되므로, 이차전지의 높이에서 캡 조립체가 차지하는 높이를 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 동일한 크기의 이차전지에서 전극 조립체의 크기를 극대화할 수 있다.According to the present invention, since there is no need to install a cap assembly such as a vent plate or top cap installed on the negative electrode side of the battery can, the height occupied by the cap assembly can be increased from the height of the secondary battery. Accordingly, the size of the electrode assembly can be maximized in a secondary battery of the same size.
본 발명에 의하면, 전해액 주입부가 전지캔의 내측으로 돌출되어 코어부에 삽입되므로, 전해액 주입부의 길이에 거의 상관없이 이차전지의 높이가 증가되지 않는다. 이에 따라, 이차전지에서 전기를 발생하는 전극 조립체의 크기를 극대화할 수 있다.According to the present invention, the electrolyte injection portion protrudes inside the battery can and is inserted into the core portion, so the height of the secondary battery does not increase almost regardless of the length of the electrolyte injection portion. Accordingly, the size of the electrode assembly that generates electricity in the secondary battery can be maximized.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.In addition to the above-described effects, specific effects of the present invention are described below while explaining specific details for carrying out the invention.
도 1은 본 발명에 따른 이차전지를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 이차전지의 전해액 주입부와 고분자 마개를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1의 이차전지의 양극 단자부를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 이차전지에서 내부 압력이 과도하게 상승시 고분자 마개가 전해액 주입구에서 빠지는 상태를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 이차전지가 과열될 때에 고분자 마개가 전해액 주입구에서 용융되는 상태를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 고분자 마개의 제1실시예를 개략적으로 도시한 정면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 고분자 마개의 제2실시예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 고분자 마개의 제3실시예를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명에 따른 고분자 마개의 제4실시예를 개략적으로 도시한 사시도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a secondary battery according to the present invention.
Figure 2 is a cross-sectional view schematically showing the electrolyte injection portion and polymer stopper of the secondary battery of Figure 1.
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the positive terminal portion of the secondary battery of FIG. 1.
Figure 4 is a cross-sectional view schematically showing a state in which the polymer plug is removed from the electrolyte injection port when the internal pressure increases excessively in the secondary battery according to the present invention.
Figure 5 is a cross-sectional view schematically showing a state in which the polymer stopper melts at the electrolyte injection port when the secondary battery according to the present invention is overheated.
Figure 6 is a front view schematically showing a first embodiment of the polymer stopper according to the present invention.
Figure 7 is a cross-sectional view schematically showing a second embodiment of the polymer stopper according to the present invention.
Figure 8 is a perspective view schematically showing a third embodiment of the polymer stopper according to the present invention.
Figure 9 is a perspective view schematically showing a fourth embodiment of the polymer stopper according to the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 다양한 변경을 가할 수 있고 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 어느 하나의 실시예의 구성과 다른 실시예의 구성을 서로 치환하거나 부가하는 것은 물론 본 발명의 기술적 사상과 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. The present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be subject to various changes and may be implemented in various different forms. This example is provided solely to ensure that the disclosure of the present invention is complete and to fully inform those skilled in the art of the scope of the invention. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but substitutes or adds to the configuration of one embodiment and the configuration of another embodiment, as well as all changes and equivalents included in the technical spirit and scope of the present invention. It should be understood to include substitutes.
첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께가 과장되게 크거나 작게 표현될 수 있으나, 이로 인해 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 아니 될 것이다.The attached drawings are only for easy understanding of the embodiments disclosed in the present specification, and the technical idea disclosed in the present specification is not limited by the attached drawings, and all changes and equivalents included in the spirit and technical scope of the present invention are not limited to the attached drawings. It should be understood to include water or substitutes. In the drawings, components may be expressed exaggeratedly large or small in size or thickness for convenience of understanding, etc., but the scope of protection of the present invention should not be construed as limited due to this.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예나 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 그리고 단수의 표현은, 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 명세서에서 ~포함하다, ~이루어진다 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이다. 즉 명세서에서 ~포함하다, ~이루어진다 등의 용어는. 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들이 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in this specification are only used to describe specific implementations or examples, and are not intended to limit the invention. And singular expressions include plural expressions, unless the context clearly dictates otherwise. In the specification, terms such as ~include, ~consist of, etc. are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or a combination thereof described in the specification. In other words, terms such as ~include, ~consist, etc. in the specification. It should be understood that this does not exclude in advance the presence or addition of one or more other features, numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms containing ordinal numbers, such as first, second, etc., may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is said to be "connected" or "connected" to another component, it is understood that it may be directly connected to or connected to the other component, but that other components may exist in between. It should be. On the other hand, when it is mentioned that a component is “directly connected” or “directly connected” to another component, it should be understood that there are no other components in between.
어떤 구성요소가 다른 구성요소의 "상부에 있다"거나 "하부에 있다"고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소의 바로 위에 배치되어 있는 것뿐만 아니라 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.When a component is referred to as being "on top" or "below" another component, it should be understood that not only is it placed directly on top of the other component, but there may also be other components in between. .
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal sense unless explicitly defined in the present application. No.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 이차전지에 관해 설명하기로 한다.Hereinafter, a secondary battery according to an embodiment of the present invention will be described.
도 1은 본 발명에 따른 이차전지를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 이차전지의 전해액 주입부와 고분자 마개를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 3은 도 1의 이차전지의 양극 단자부를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 이차전지에서 내부 압력이 과도하게 상승시 고분자 마개가 전해액 주입구에서 빠지는 상태를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 이차전지가 과열될 때에 고분자 마개가 전해액 주입구에서 용융되는 상태를 개략적으로 도시한 단면도이다.Figure 1 is a cross-sectional view schematically showing a secondary battery according to the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view schematically showing the electrolyte injection part and the polymer stopper of the secondary battery of Figure 1, and Figure 3 is a positive electrode of the secondary battery of Figure 1. It is a cross-sectional view schematically showing the terminal portion, Figure 4 is a cross-sectional view schematically showing the state in which the polymer plug is removed from the electrolyte inlet when the internal pressure in the secondary battery according to the present invention is excessively increased, and Figure 5 is a secondary battery according to the present invention. This is a cross-sectional view schematically showing the state in which the polymer plug melts at the electrolyte injection port when the battery overheats.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이차전지(100)는, 전지캔(110), 전극 조립체(120), 전해액 주입부(130) 및 고분자 마개(140)를 포함한다.1 to 5, the secondary battery 100 according to an embodiment of the present invention includes a battery can 110, an electrode assembly 120, an electrolyte injection part 130, and a polymer stopper 140. .
전지캔(110)은 원통형으로 형성된다. 전지캔(110)의 축방향 일측에 개구부(미도시)가 형성된다. 전지캔(110)의 축방향 타측은 폐쇄된다. 전지캔(110)은 알루미늄, 철 또는 이들의 합금으로 제조될 수 있다. 또한, 전지캔(110)의 내측면에는 니켈-철 합금층이 형성될 수도 있다. 이러한 전지캔(110)은 전극 조립체(120)의 소재와 전해액의 화학적 특성을 고려하여 다양한 형태로 변경될 수 있다.The battery can 110 is formed in a cylindrical shape. An opening (not shown) is formed on one axial side of the battery can 110. The other axial side of the battery can 110 is closed. The battery can 110 may be made of aluminum, iron, or an alloy thereof. Additionally, a nickel-iron alloy layer may be formed on the inner surface of the battery can 110. This battery can 110 can be changed into various forms considering the material of the electrode assembly 120 and the chemical properties of the electrolyte.
전극 조립체(120)는 전지캔(110)의 내부에 수용된다. 전극 조립체(120)는 전지캔(110)의 내측면에 밀착되도록 원형 기둥 형태로 형성된다.The electrode assembly 120 is accommodated inside the battery can 110. The electrode assembly 120 is formed in the shape of a circular pillar to be in close contact with the inner surface of the battery can 110.
전극 조립체(120)는 양극시트, 음극시트 및 분리막이 젤리롤 타입으로 권취되어 이루어진다. 전극 조립체(120)는 양극시트와 음극시트 사이에 분리막이 적층되어 이루어진다. 예들 들면, 전극 조립체(120)는 하나의 양극시트, 하나의 음극시트 및 2개의 분리막이 적층되어 이루어질 수 있다. 또한, 전극 조립체(120)는 2개 이상의 양극시트, 2개 이상의 음극시트 및 3개 이상의 분리막이 적층되어 이루어질 수도 있다. 이러한 전극 조립체(120)에서 양극시트, 음극시트 및 분리막이 적층되는 개수가 증가할수록 원하는 직경의 전극 조립체(120)의 권취 시간 및 제조 시간이 단축될 수 있다. 아래에서는 전극 조립체(120)가 하나의 양극시트, 하나의 음극시트 및 2개의 분리막이 적층되는 구조를 기준으로 설명하기로 한다.The electrode assembly 120 is made up of a positive electrode sheet, a negative electrode sheet, and a separator wound in a jelly roll type. The electrode assembly 120 is made by stacking a separator between an anode sheet and a cathode sheet. For example, the electrode assembly 120 may be formed by stacking one positive electrode sheet, one negative electrode sheet, and two separators. Additionally, the electrode assembly 120 may be formed by stacking two or more positive electrode sheets, two or more negative electrode sheets, and three or more separators. As the number of positive electrode sheets, negative electrode sheets, and separators stacked in the electrode assembly 120 increases, the winding time and manufacturing time of the electrode assembly 120 of the desired diameter can be shortened. Below, the electrode assembly 120 will be described based on a structure in which one positive electrode sheet, one negative electrode sheet, and two separators are stacked.
양극시트는 양극 집전체의 내측면과 외측면에 양극 활물질이 코팅되어 이루어진다. 또한, 음극시트는 음극 집전체의 그 내측면과 외측면에 음극 활물질이 코팅되어 이루어진다. 양극시트와 음극시트 사이에는 하나의 분리막이 적층되고, 음극시트의 외측면에는 하나의 분리막이 적층된다. 분리막은 양극시트와 음극시트가 전기적으로 접속되는 것을 방지한다.The positive electrode sheet is made by coating the inner and outer surfaces of the positive electrode current collector with a positive electrode active material. Additionally, the negative electrode sheet is formed by coating the inner and outer surfaces of the negative electrode current collector with a negative electrode active material. A separator is laminated between the anode sheet and the cathode sheet, and a separator is laminated on the outer surface of the cathode sheet. The separator prevents the anode sheet and cathode sheet from being electrically connected.
본 발명에 있어서, 양극시트에 코팅되는 양극 활물질과 음전극시트에 코팅되는 음극 활물질은 당업계에 공지된 활물질이라면 제한없이 사용될 수 있다.In the present invention, the positive electrode active material coated on the positive electrode sheet and the negative electrode active material coated on the negative electrode sheet can be used without limitation as long as they are active materials known in the art.
상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물 또는 1종 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4(여기서, x는 0 내지 0.33임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물(LiMnO2); 리튬 구리 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2(여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga이고, x = 0.01 내지 0.3임)으로 표현되는 니켈사이트형 리튬 니켈 산화물(lithiated nickel oxide); 화학식 LiMn2-xMxO2(여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta이고, x = 0.01 내지 0.1임) 또는 Li2Mn3MO8(여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn임)로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 리튬 일부가 알칼리 토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 또는 이들의 조합에 의해 형성되는 복합 산화물 등과 같이 리튬 흡착 물질(lithium intercalation material)을 주성분으로 할 수 있다. 양극 활물질로는 상기와 같은 종류들이 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The positive electrode active material may be a layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), or a compound substituted with one or more transition metals; Lithium manganese oxide (LiMnO 2 ) with the formula Li 1+x Mn 2-x O 4 (where x is 0 to 0.33), LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 , LiMnO 2 , etc.; lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); Vanadium oxides such as LiV 3 O 8 , LiFe 3 O 4 , V 2 O 5 , and Cu 2 V 2 O 7 ; Nickelsite type lithium nickel oxide (lithiated nickel) represented by the formula LiNi 1-x M oxide); Formula LiMn 2 - x M lithium manganese complex oxide expressed as Ni, Cu or Zn); LiMn 2 O 4 in which part of the lithium in the chemical formula is replaced with alkaline earth metal ions; disulfide compounds; The main component may be a lithium intercalation material, such as Fe 2 (MoO 4 ) 3 or a complex oxide formed by a combination thereof. There are types of positive electrode active materials as described above, but they are not limited to these.
상기 양극 집전체는 예컨대 3 내지 500 ㎛의 두께를 갖는다. 이러한 양극 집전체는, 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 양극 집전체는 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것 등이 사용될 수 있다. 전극 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있다. 이러한 양극 집전체는 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다. The positive electrode current collector has a thickness of, for example, 3 to 500 ㎛. This positive electrode current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical changes in the battery. For example, the positive electrode current collector may be stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, or aluminum or stainless steel surface treated with carbon, nickel, titanium, silver, etc. The electrode current collector may form fine irregularities on its surface to increase the adhesion of the positive electrode active material. These positive electrode current collectors can take various forms such as films, sheets, foils, nets, porous materials, foams, and non-woven fabrics.
상기 양극 활물질 입자에는 도전재가 추가로 혼합될 수 있다. 이러한 도전재는 예컨대 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 도전재는 천연 흑연, 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유, 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다. A conductive material may be additionally mixed with the positive electrode active material particles. This conductive material is added, for example, in an amount of 1 to 50% by weight based on the total weight of the mixture including the positive electrode active material. These conductive materials are not particularly limited as long as they have high conductivity without causing chemical changes in the battery. For example, the conductive material includes graphite such as natural graphite and artificial graphite; Carbon black, such as carbon black, acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; Metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; Conductive whiskeys such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives may be used.
또한, 음극시트는 음극 집전체 상에 음극 활물질 입자를 도포 및 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 도전재, 바인더, 용매 등과 같은 성분들이 더 포함될 수 있다. In addition, the negative electrode sheet is manufactured by applying and drying negative electrode active material particles on the negative electrode current collector, and if necessary, components such as the conductive material, binder, solvent, etc. described above may be further included.
상기 음극 집전체는 예컨대 3 내지 500 ㎛의 두께를 갖는다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 음극 집전체는 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 음극 집전체는 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양 한 형태로 사용될 수 있다. The negative electrode current collector has a thickness of, for example, 3 to 500 ㎛. This negative electrode current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical changes in the battery. For example, the negative electrode current collector may be made of copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, copper or stainless steel surface treated with carbon, nickel, titanium, silver, etc., or aluminum-cadmium alloy. You can. In addition, the negative electrode current collector can form fine irregularities on the surface to strengthen the bonding force of the negative electrode active material, and can be used in various forms such as films, sheets, foils, nets, porous materials, foams, and non-woven materials.
상기 음극 활물질은 예컨대 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe'yOz(Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8)의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, Bi2O5 등의 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni계 재료 등을 사용할 수 있다.The negative electrode active material includes, for example, carbon such as non-graphitized carbon and graphitic carbon; Li x Fe 2 O 3 ( 0≤x≤1), Li x WO 2 (0≤x≤1), Sn Al, B, P, Si, group 1, 2, and 3 elements of the periodic table, halogen; 1≤y≤3; 1≤z≤8); lithium metal; lithium alloy; silicon-based alloy; tin-based alloy; SnO, SnO 2 , PbO, PbO 2 , Pb 2 O 3 , Pb 3 O 4 , Sb 2 O 3 , Sb 2 O 4 , Sb 2 O 5 , GeO, GeO 2 , Bi 2 O 3 , Bi 2 O 4 , oxides such as Bi 2 O 5 ; Conductive polymers such as polyacetylene; Li-Co-Ni based materials, etc. can be used.
상기 전극시트에 사용가능한 바인더 고분자는 전극 활물질 입자와 도전재 등의 결합과 전극 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분이다. 예를 들어 전극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 분리막은 다공성 고분자 기재와, 상기 다공성 고분자 기재의 양면 상에 위치하고, 무기물 입자 및 바인더 고분자를 포함하는 다공성 코팅층을 가진다.The binder polymer that can be used in the electrode sheet is a component that assists in the bonding of the electrode active material particles and the conductive material and the bonding to the electrode current collector. For example, it is added in an amount of 1 to 50% by weight based on the total weight of the mixture containing the electrode active material. The separator has a porous polymer substrate and a porous coating layer located on both sides of the porous polymer substrate and containing inorganic particles and a binder polymer.
양극시트는 양극 활물질이 도포된 양극 유지부와, 양극시트의 폭방향 일측에는 양극 활물질이 도포되지 않은 양극 무지부를 포함한다. 또한, 음극시트는 음극 활물질이 도포된 음극 유지부와, 음극시트의 폭방향 일측에는 음극 활물질이 도포되지 않은 음극 무지부를 포함한다.The positive electrode sheet includes a positive electrode holding portion to which a positive electrode active material is applied, and a positive electrode uncoated portion to which no positive electrode active material is applied on one side of the positive electrode sheet in the width direction. In addition, the negative electrode sheet includes a negative electrode holding portion to which a negative electrode active material is applied, and a negative electrode uncoated portion to which no negative electrode active material is applied on one side in the width direction of the negative electrode sheet.
권심체가 양극시트, 분리막 및 음극시트를 권취함에 따라 원통형의 전극 조립체(120)가 제조된다. 권심체가 전극 조립체(120)의 권취를 완료된 후 권심체를 전극 조립체(120)에서 빼내면, 전극 조립체(120)의 중심부에 공간이 형성된다. 이러한 중심 공간을 코어부(121)라고 한다. 코어부(121)는 전해액의 주입 통로로 이용된다.As the core body winds the positive electrode sheet, separator, and negative electrode sheet, the cylindrical electrode assembly 120 is manufactured. After the core body is completely wound around the electrode assembly 120, when the core body is removed from the electrode assembly 120, a space is formed in the center of the electrode assembly 120. This central space is called the core portion 121. The core portion 121 is used as an injection passage for electrolyte.
전극 조립체(120)의 축방향 일측에는 권취된 음극 무지부로 이루어진 음극 탭부(122)가 형성되고, 전극 조립체(120)의 축방향 타측에는 권취된 양극 무지부로 이루어진 양극 탭부(125)가 형성된다. 음극 탭부(122)와 양극 탭부(125)는 원형 디스크 형태로 형성된다.A negative electrode tab portion 122 made of a rolled negative electrode uncoated portion is formed on one axial side of the electrode assembly 120, and a positive electrode tab portion 125 made of a wound positive electrode uncoated portion is formed on the other axial side of the electrode assembly 120. The negative tab portion 122 and the positive tab portion 125 are formed in a circular disk shape.
전해액 주입부(130)는 전지캔(110)에 전해액을 주입하도록 전지캔(110)에 형성된다. 전해액 주입기(미도시)가 전해액 주입부(130)에 삽입된 상태에서 전지캔(110)의 내부로 전해액을 주입한다. 전해액은 전극 조립체(120) 전체에 함침된다.The electrolyte injection part 130 is formed in the battery can 110 to inject electrolyte into the battery can 110. With an electrolyte injector (not shown) inserted into the electrolyte injection unit 130, the electrolyte is injected into the battery can 110. The electrolyte solution is impregnated throughout the electrode assembly 120.
전해액은 전해질 염, 용매, 첨가제를 포함한다. 이차전지(100)의 열정, 전기적, 물리적 안정성을 향상시키기 위해서는 염과 용매를 어떤 물질로 하느냐가 매우 중요하다.The electrolyte solution includes electrolyte salts, solvents, and additives. In order to improve the heat, electrical, and physical stability of the secondary battery 100, it is very important what materials the salt and solvent are made of.
전해질 염은 이동 통로 역할을 하므로, 높인 이온 전도도와 전기 화학적 안정성이 중요 하다. 리튬 염은 다른 염에 비해 이동도, 용해도, 화학적 안전성이 우수하다.Because electrolyte salts act as a transport pathway, increased ionic conductivity and electrochemical stability are important. Lithium salts have superior mobility, solubility, and chemical stability compared to other salts.
용매 또는 유기용매(Organic Solvent)는 리튬 염을 용해시키는 액체이다. 용매는 염의 용해와 이온의 이동을 위해 낮은 점도가 중요하다. 리튬은 수분과 급격한 반응을 일으키므로, 전해액의 용매는 물과 반응하지 않는 용매를 사용한다.Solvent or organic solvent is a liquid that dissolves lithium salt. Low viscosity is important for solvents to dissolve salts and move ions. Since lithium reacts rapidly with moisture, the solvent for the electrolyte solution is one that does not react with water.
첨가제(Additive)는 이차전지(100)의 수명과 안전성을 위해 소량 첨가되는 물질이다. 첨가제는 양극이나 음극 표면에 보호막을 형성하고, 이온이 원활하게 이동되도록 도와주며, 배터리 성능 악화를 방지한다. 양극 보호 첨가제는 양극의 구조 안정화, 표면 보호, 열화 억제, 발열 개선, 과충전 방지하는 역할을 한다. 음극용 첨가제는 용매보다 먼저 분해되어 음극에 튼튼한 막을 형성하며, 수명을 향상, 발열을 줄이거나 배터리 용량을 유지한다.Additives are substances added in small amounts to ensure the lifespan and safety of the secondary battery 100. Additives form a protective film on the surface of the anode or cathode, help ions move smoothly, and prevent battery performance from deteriorating. Anode protection additives play the role of stabilizing the structure of the anode, protecting the surface, suppressing deterioration, improving heat generation, and preventing overcharge. The additive for the cathode decomposes before the solvent to form a strong film on the cathode, improving lifespan, reducing heat generation, and maintaining battery capacity.
고분자 마개(140)는 전해액 주입부(130)를 폐쇄시키도록 전해액 주입부(130)에 설치된다. 이러한 고분자 마개(140)는 전지캔(110)의 내부 온도가 기 설정된 온도 이상이 되면 용융되고, 전지캔(110)의 내부 압력이 기 설정된 압력 이상이 되면 전해액 주입부(130)에서 빠지도록 설치된다. 이러한 고분자 마개(140)는 폴리우레탄, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 중 적어도 하나를 포함한다.The polymer stopper 140 is installed in the electrolyte injection portion 130 to close the electrolyte injection portion 130. This polymer stopper 140 melts when the internal temperature of the battery can 110 exceeds a preset temperature, and is installed to fall out of the electrolyte injection unit 130 when the internal pressure of the battery can 110 exceeds the preset pressure. do. This polymer stopper 140 includes at least one of polyurethane, polypropylene, and polyethylene.
상기한 이차전지(100)는 충전조건 이상으로 과충전되거나 전극 조립체(120)의 음극시트와 양극시트의 쇼트되는 경우, 양극시트 측에서 리튬 염과 유기용매가 혼합된 전해액의 분해가 일어난다. 전해액이 분해됨에 따라 음극시트 측에서는 리튬 금속이 석출되어 전지 특성이 열화되고 내부단락이 발생될 수 있다.When the above-mentioned secondary battery 100 is overcharged beyond the charging conditions or the negative electrode sheet and the positive electrode sheet of the electrode assembly 120 are short-circuited, the electrolyte solution containing a mixture of lithium salt and organic solvent is decomposed on the positive electrode sheet side. As the electrolyte solution decomposes, lithium metal may precipitate on the negative electrode sheet, which may deteriorate battery characteristics and cause an internal short circuit.
상기와 같은 과충전시에 발생된 가스에 의해, 전지캔(110)의 내부 압력이 높아지고, 이차전지(100)가 과도하게 발열된다. 본 발명의 이차전지(100)는 전해액 주입부(130)에 고분자 마개(140)가 설치되므로, 전지캔(110)의 내부 압력이 기 설정된 압력 이상 높아지면 고분자 마개(140)가 전해액 주입부(130)로부터 빠지게 된다. 또한, 전지캔(110)의 내부 온도가 기 설정된 온도 이상 높아지면 고분자 마개(140)가 용융되거나 현저히 연화됨에 따라 전해액 주입부(130)를 개방시킨다. 전해액 주입부(130)가 개방되면 전지캔(110) 내부의 가스가 전해액 주입부(130)를 통해 외부로 배출되므로, 전지캔(110) 내부의 압력이 낮아지고 폭발 위험성나 화재 위험성을 현저히 낮출 수 있다. 상기 기 설정된 압력은 고분자 마개(140)가 전해액 주입부(130)에 끼워진 압력에 의해 조절되고, 상기 기 설정된 온도는 고분자 마개(140)의 소재에 의해 조절될 수 있다.Due to the gas generated during overcharging as described above, the internal pressure of the battery can 110 increases and the secondary battery 100 generates excessive heat. Since the secondary battery 100 of the present invention has a polymer stopper 140 installed in the electrolyte injection part 130, when the internal pressure of the battery can 110 increases above the preset pressure, the polymer stopper 140 is installed in the electrolyte injection part ( 130). Additionally, when the internal temperature of the battery can 110 rises above a preset temperature, the polymer cap 140 melts or significantly softens, thereby opening the electrolyte injection unit 130. When the electrolyte injection part 130 is opened, the gas inside the battery can 110 is discharged to the outside through the electrolyte injection part 130, so the pressure inside the battery can 110 is lowered and the risk of explosion or fire is significantly reduced. You can. The preset pressure may be adjusted by the pressure at which the polymer stopper 140 is inserted into the electrolyte injection unit 130, and the preset temperature may be controlled by the material of the polymer stopper 140.
이에 더하여, 고분자 마개(140)가 전지캔(110)의 압력 폭증, 폭발 및 화재 위험성을 제거하기 위해 이용되므로, 기존의 이차전지(100)와 같이 전지캔(110)에 벤트 플레이트(vent plate)를 설치하지 않아도 된다. 또한, 전지캔(110)의 개구부에 벤트 플레이트, 톱 커버 등을 고정시키기 위해 비딩부(beading portion)와 클리핑부(crimping portion)를 형성하지 않아도 된다. 이에 따라, 이자전지(100)의 제조 공정을 단순화시키고, 이차전지(100)의 제조 시간 및 제조 비용을 감소시킬 수 있다.In addition, since the polymer stopper 140 is used to eliminate the risk of pressure explosion, explosion, and fire of the battery can 110, a vent plate is installed on the battery can 110 like the existing secondary battery 100. You do not need to install . Additionally, there is no need to form a beading portion and a clipping portion to secure the vent plate, top cover, etc. to the opening of the battery can 110. Accordingly, the manufacturing process of the secondary battery 100 can be simplified, and the manufacturing time and manufacturing cost of the secondary battery 100 can be reduced.
또한, 전지캔(110)에 음극 측에 설치되는 벤트 플레이트, 탑 캡과 같은 캡 조립체를 설치하지 않아도 된다. 이에 따라, 동일한 크기의 이차전지(100)에서 전극 조립체(120)의 크기를 극대화할 수 있다. Additionally, there is no need to install a cap assembly such as a vent plate or top cap installed on the negative electrode side of the battery can 110. Accordingly, the size of the electrode assembly 120 can be maximized in the secondary battery 100 of the same size.
전지캔(110)은 캔 바디부(111)와 캔 커버(112)를 포함한다. 캔 바디부(111)와 캔 커버(112)는 이차전지(100)의 외형을 이룬다.The battery can 110 includes a can body 111 and a can cover 112. The can body portion 111 and the can cover 112 form the external appearance of the secondary battery 100.
캔 바디부(111)는 전극 조립체(120)가 수용되고, 일측에 개구부가 형성된다. 캔 바디부(111)는 전체적으로 원통형으로 형성된다. 캔 커버(112)는 캔 바디부(111)의 개구부를 밀봉하도록 캔 바디부(111)의 개구부에 용접되고, 전해액 주입부(130)가 형성된다. 캔 커버(112)는 원판 형태로 형성된다. The can body portion 111 accommodates the electrode assembly 120, and an opening is formed on one side. The can body portion 111 is formed as an overall cylindrical shape. The can cover 112 is welded to the opening of the can body 111 to seal the opening of the can body 111, and the electrolyte injection part 130 is formed. The can cover 112 is formed in a disk shape.
캔 바디부(111)의 내부에 전극 조립체(120)가 삽입된 다음 캔 커버(112)의 둘레부가 캔 바디부(111)의 개구부 측 단부에 환형으로 용접된다. 그리고, 전해액 주입부(130)에 전해액을 주입한 다음에 고분자 마개(140)를 전해액 주입부(130)에 압입시킨다. 만약, 캔 바디부(111)에 전해액을 주입한 다음 캔 커버(112)를 캔 바디부(111)에 용접한다면, 전해액이 용접열에 의해 화학 변화를 일으키거나 전해 기능을 상실할 수 있다. 캔 커버(112)와 캔 바디부(111)의 둘레부가 용접되는 부위를 밀봉 용접부(113)라 한다.The electrode assembly 120 is inserted into the can body portion 111, and then the peripheral portion of the can cover 112 is welded to the end of the can body portion 111 at the opening side in an annular shape. Then, after injecting the electrolyte into the electrolyte injection part 130, the polymer stopper 140 is press-fitted into the electrolyte injection part 130. If an electrolyte is injected into the can body 111 and then the can cover 112 is welded to the can body 111, the electrolyte may undergo a chemical change or lose its electrolytic function due to welding heat. The area where the can cover 112 and the can body portion 111 are welded is referred to as the sealing weld portion 113.
전해액 주입부(130)는 전극 조립체(120)의 코어부(121)에 대응되게 형성된다. 이때, 전해액 주입부(130)는 캔 바디부(111)의 중심부에 배치된다. 이에 따라, 전해액 주입부(130)에 주입된 전해액이 코어부(121)에 원활하게 주입될 수 있다. 또한, 전해액이 전극 조립체(120)의 코어부(121) 외측에 주입되는 경우에 비해 전해액의 주입 속도 역시 빨라질 수 있다. 나아가, 코어부(121)가 전극 조립체(120)의 중심부에 위치되므로, 코어부(121)에 주입된 전해액이 전극 조립체(120)에 방사상으로 고르게 함침될 수 있다.The electrolyte injection part 130 is formed to correspond to the core part 121 of the electrode assembly 120. At this time, the electrolyte injection part 130 is disposed at the center of the can body part 111. Accordingly, the electrolyte solution injected into the electrolyte injection part 130 can be smoothly injected into the core part 121. Additionally, the injection speed of the electrolyte may also be faster compared to the case where the electrolyte is injected outside the core portion 121 of the electrode assembly 120. Furthermore, since the core portion 121 is located at the center of the electrode assembly 120, the electrolyte solution injected into the core portion 121 can be radially and evenly impregnated into the electrode assembly 120.
상기 이차전지(100)는 전지캔(110)의 내부에 전해액을 주입할 때에는 전해액 주입부(130)가 상측을 향하도록 한다. 또한, 상기 이차전지(100)는 배터리 패키지에서 조립될 때에는 전해액 주입부(130)가 패키지 케이스의 바닥면을 향하도록 설치된다.When injecting electrolyte into the secondary battery 100 into the battery can 110, the electrolyte injection part 130 is directed upward. Additionally, when the secondary battery 100 is assembled into a battery package, the electrolyte injection part 130 is installed so that the electrolyte injection part 130 faces the bottom of the package case.
전해액 주입부(130)는 전지캔(110)의 내측으로 돌출되어 코어부(121)에 삽입된다. 이에 따라, 전해액 주입부(130)에 주입되는 전해액이 다른 경로를 거치지 않고 코어부(121)에 직접 주입될 수 있다. 또한, 전해액 주입부(130)의 길이에 상관없이 이차전지(100)의 높이가 증가되지 않으므로, 이차전지(100)에서 전기를 발생하는 전극 조립체(120)의 크기를 극대화할 수 있다.The electrolyte injection part 130 protrudes inside the battery can 110 and is inserted into the core part 121. Accordingly, the electrolyte solution injected into the electrolyte injection part 130 can be directly injected into the core part 121 without going through another route. Additionally, since the height of the secondary battery 100 does not increase regardless of the length of the electrolyte injection part 130, the size of the electrode assembly 120 that generates electricity in the secondary battery 100 can be maximized.
전해액 주입부(130)는 코어부(121)를 지지도록 설치된다. 이때, 전해액 주입부(130)의 외경은 코어부(121)의 직경과 동일하거나 약간 작게 형성될 수 있다. 이에 따라, 이차전지(100)에 외부 충격이 가해지더라도 전극 조립체(120)가 유격되는 것을 억제할 수 있다.The electrolyte injection part 130 is installed to support the core part 121. At this time, the outer diameter of the electrolyte injection part 130 may be the same as or slightly smaller than the diameter of the core part 121. Accordingly, even if an external impact is applied to the secondary battery 100, the electrode assembly 120 can be prevented from being separated.
전지캔(110)의 축방향 일단부에는 음극 탭부(122)가 배치되고, 음극 탭부(122)와 전지캔(110)을 전기적으로 연결하도록 음극 집전판(123)이 설치된다. 음극 집전판(123)이 음극 탭부(122)와 전지캔(110)을 전기적으로 연결하므로, 전지캔(110)이 음극으로 기능한다.A negative electrode tab portion 122 is disposed on one end of the battery can 110 in the axial direction, and a negative electrode current collector plate 123 is installed to electrically connect the negative tab portion 122 and the battery can 110. Since the negative electrode current collector plate 123 electrically connects the negative electrode tab portion 122 and the battery can 110, the battery can 110 functions as a negative electrode.
음극 집전판(123)은 음극 탭부(122)를 커버하는 음극 디스크부(123a)와, 전지캔(110)의 내측면에 밀착되도록 음극 디스크부(123a)의 둘레부에 환형으로 형성되는 음극 링부(123b)를 포함한다. 음극 링부(123b)는 음극 디스크부(123a)의 둘레부에서 캔 커버(112) 측으로 돌출된다. 음극 디스크부(123a)는 레이저 용접에 의해 음극 탭부(122)에 고정된다. 음극 링부(123b)는 레이저 용접 등에 의해 전지캔(110)의 내측면에 고정된다. 도 1에서 음극 디스크부(123a)와 음극 탭부(122)의 용접 부위, 음극 링부(123b)와 전지캔(110)의 용접 부위를 음극 용접부(124)라 한다.The negative electrode current collector plate 123 includes a negative electrode disk portion 123a that covers the negative electrode tab portion 122, and a negative ring portion formed in an annular shape around the negative electrode disk portion 123a to be in close contact with the inner surface of the battery can 110. Includes (123b). The cathode ring portion 123b protrudes toward the can cover 112 from the peripheral portion of the cathode disk portion 123a. The cathode disk portion 123a is fixed to the cathode tab portion 122 by laser welding. The cathode ring portion 123b is fixed to the inner surface of the battery can 110 by laser welding or the like. In Figure 1, the welded portion between the negative disk portion 123a and the negative tab portion 122 and the welded portion between the negative electrode ring portion 123b and the battery can 110 are referred to as the negative electrode welded portion 124.
전지캔(110)의 전해액 주입부(130)의 반대측에는 관통홀부(114)가 형성되고, 관통홀부(114)에는 양극 단자부(150)가 설치되고, 양극 단자부(150)와 관통홀부(114) 사이에는 절연링부(152)가 개재된다. 관통홀부(114)는 코어부(121)에 대향되게 배치되어 코어부(121)와 마주하게 된다. 절연링부(152)는 관통홀부(114)의 둘레를 일정한 폭으로 감싸도록 환형으로 형성된다. 절연링부(152)는 양극 단자부(150)와 음극으로 기능하는 전지캔(110)이 쇼트되는 것을 방지한다.A through-hole portion 114 is formed on the opposite side of the electrolyte injection portion 130 of the battery can 110, and a positive terminal portion 150 is installed in the through-hole portion 114, and the positive terminal portion 150 and the through-hole portion 114 An insulating ring portion 152 is interposed between them. The through hole portion 114 is disposed opposite to the core portion 121 and faces the core portion 121. The insulating ring portion 152 is formed in an annular shape to surround the circumference of the through-hole portion 114 with a constant width. The insulating ring portion 152 prevents the positive terminal portion 150 and the battery can 110, which functions as the negative electrode, from being short-circuited.
양극 단자부(150)는 관통홀부(114)에 양극 리벳(151)을 삽입한 후 양극 리벳(151)을 압착함에 따라 관통홀부(114)에 설치된다. 이때, 양극 리벳(151)이 절연링부(152)를 압착하므로, 절연링부(152)가 관통홀부(114)와 양극 단자부(150) 사이의 틈새를 씰링한다.The positive terminal portion 150 is installed in the through-hole portion 114 by inserting the positive rivet 151 into the through-hole portion 114 and then pressing the positive rivet 151. At this time, since the positive rivet 151 compresses the insulating ring portion 152, the insulating ring portion 152 seals the gap between the through hole portion 114 and the positive terminal portion 150.
또한, 기존의 양극 캡 조립체는 밴드 형태의 양극 탭이 전극 조립체(120)의 양극 무지부를 커버하는 절연판과, 벤트 플레이트를 통과한 후 양극 캡에 용접되는 구조를 갖는다. 또한, 캡 조립체를 전지캔(110)의 개구부에 고정시키기 위해 비딩부와 크림핑부를 형성한다. 이에 따라, 동일한 크기의 이차전지(100)에서 양극 캡 조립체의 설치 높이만큼 전극 조립체(120)의 높이를 줄일 수 밖에 없었다.Additionally, the existing anode cap assembly has a structure in which a band-shaped anode tab is welded to the anode cap after passing through an insulating plate covering the anode uncoated portion of the electrode assembly 120 and a vent plate. Additionally, a beading portion and a crimping portion are formed to secure the cap assembly to the opening of the battery can 110. Accordingly, the height of the electrode assembly 120 had to be reduced by the installation height of the positive electrode cap assembly in the secondary battery 100 of the same size.
그러나, 본 발명에서는 양극 리벳(151)이 관통홀부(114)에서 압착됨에 따라 높이가 낮은 양극 단자부(150)를 설치하므로, 동일한 크기의 이차전지(100)에서 양극 단자부(150)의 설치 높이가 낮아지는 만큼 전극 조립체(120)의 높이를 증가시킬 수 있다.However, in the present invention, the positive terminal portion 150 is installed with a low height as the positive rivet 151 is pressed in the through-hole portion 114, so that the installation height of the positive terminal portion 150 in the secondary battery 100 of the same size is reduced. The height of the electrode assembly 120 can be increased as it is lowered.
전지캔(110)의 축방향 타단부에는 양극 탭부(125)가 배치되고, 양극 탭부(125)와 양극 단자부(150)는 양극 집전판(126)에 의해 연결되며, 양극 집전판(126)과 전지캔(110) 사이에는 인슐레이터(128)가 설치된다. 양극 집전판(126)은 원판 형태로 형성된다. 양극 집전판(126)의 둘레부는 전지캔(110)의 내주면과 절연 거리 이상으로 이격된다. 양극 집전판(126)은 양극 탭부(125)와 양극 단자부(150)에 용접된다. 이러한 용접 부위를 양극 용접부(127)라 한다.A positive electrode tab portion 125 is disposed on the other axial end of the battery can 110, and the positive electrode tab portion 125 and the positive terminal portion 150 are connected by a positive current collector plate 126. An insulator 128 is installed between the battery cans 110. The positive electrode current collector 126 is formed in a disk shape. The peripheral portion of the positive electrode current collector 126 is spaced apart from the inner peripheral surface of the battery can 110 by more than an insulating distance. The positive electrode current collector 126 is welded to the positive electrode tab portion 125 and the positive terminal portion 150. This welded portion is called an anode welded portion 127.
도 6은 본 발명에 따른 고분자 마개의 제1실시예를 개략적으로 도시한 정면도이다.Figure 6 is a front view schematically showing a first embodiment of the polymer stopper according to the present invention.
도 6을 참조하면, 고분자 마개(140)는 전극 조립체(120)의 분리막보다 융점이 낮은 재질로 형성된다. 또한, 고분자 마개(140)는 전해액에 대하여 내화학성을 갖는 재질로 형성된다. 이러한 고분자 마개(140)는 폴리우레탄, 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 이에 따라, 이차전지(100)가 기 설정된 온도로 발열되면, 고분자 마개(140)가 용융되면서 전해액 주입부(130)를 개방시킬 수 있다.Referring to FIG. 6, the polymer stopper 140 is made of a material with a lower melting point than the separator of the electrode assembly 120. Additionally, the polymer stopper 140 is made of a material that has chemical resistance to the electrolyte solution. This polymer stopper 140 may include any one of polyurethane, polypropylene, and polyethylene. Accordingly, when the secondary battery 100 generates heat at a preset temperature, the polymer stopper 140 melts and the electrolyte injection portion 130 can be opened.
고분자 마개(140)는 구 형태로 형성된다. 이러한 고분자 마개(140)는 전해액 주입부(130)에 압입되면 타원형에 가깝게 압착된다.The polymer stopper 140 is formed in a spherical shape. When this polymer stopper 140 is press-fitted into the electrolyte injection part 130, it is compressed into an oval shape.
도 7은 본 발명에 따른 고분자 마개의 제2실시예를 개략적으로 도시한 단면도이다.Figure 7 is a cross-sectional view schematically showing a second embodiment of the polymer stopper according to the present invention.
도 7을 참조하면, 고분자 마개(141)는 금속구(141a)와, 금속구(141a)를 둘러싸고, 전해액 주입부(130)에 압입되는 고분자층(141b)을 포함한다. 금속구(141a)는 알루미늄, 철, 구리 등의 소재를 포함할 수 있다. 고분자층(141b)은 폴리우레탄, 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 이러한 고분자 마개(141)가 전해액 주입부(130)에 압입되면, 고분자층(141b)의 외측면과 내측면이 전해액 주입부(130)와 금속구(141a)에 의해 압착될 수 있다.Referring to FIG. 7, the polymer stopper 141 includes a metal sphere 141a and a polymer layer 141b surrounding the metal sphere 141a and press-fitting into the electrolyte injection portion 130. The metal sphere 141a may include materials such as aluminum, iron, and copper. The polymer layer 141b may include one or more of polyurethane, polypropylene, and polyethylene. When this polymer stopper 141 is press-fitted into the electrolyte injection portion 130, the outer and inner surfaces of the polymer layer 141b may be compressed by the electrolyte injection portion 130 and the metal sphere 141a.
도 8은 본 발명에 따른 고분자 마개의 제3실시예를 개략적으로 도시한 사시도이다.Figure 8 is a perspective view schematically showing a third embodiment of the polymer stopper according to the present invention.
도 8을 참조하면, 고분자 마개(142)는 원기둥 형태로 형성될 수 있다. 이러한 고분자 마개(142)가 전해액 주입부(130)에 압입되면, 고분자 마개(142)의 외주면이 전해액 주입부(130)의 내주면에 전체적으로 압착된다. Referring to FIG. 8, the polymer stopper 142 may be formed in a cylindrical shape. When this polymer stopper 142 is press-fitted into the electrolyte injection unit 130, the outer peripheral surface of the polymer stopper 142 is entirely pressed against the inner peripheral surface of the electrolyte injection unit 130.
도 9는 본 발명에 따른 고분자 마개의 제4실시예를 개략적으로 도시한 사시도이다.Figure 9 is a perspective view schematically showing a fourth embodiment of the polymer stopper according to the present invention.
도 9를 참조하면, 고분자 마개(143)는 원기둥 형태로 형성되는 금속봉(143a)과, 금속봉(143a)의 외주면을 둘러싸고, 전해액 주입부(130)에 압입되는 고분자 외층(143b)을 포함한다. 금속봉(143a)은 알루미늄, 철, 구리 등의 소재를 포함할 수 있다. 고분자 외층(143b)은 폴리우레탄, 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 이러한 고분자 마개(143)가 전해액 주입부(130)에 압입되면, 고분자층(141b)의 외측면과 내측면이 전해액 주입부(130)와 금속봉(143a)에 의해 압착될 수 있다.Referring to FIG. 9, the polymer stopper 143 includes a metal rod 143a formed in a cylindrical shape, and a polymer outer layer 143b surrounding the outer peripheral surface of the metal rod 143a and press-fitting into the electrolyte injection portion 130. The metal rod 143a may include materials such as aluminum, iron, and copper. The polymer outer layer 143b may include one or more of polyurethane, polypropylene, and polyethylene. When this polymer stopper 143 is press-fitted into the electrolyte injection portion 130, the outer and inner surfaces of the polymer layer 141b may be compressed by the electrolyte injection portion 130 and the metal rod 143a.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.As described above, the present invention has been described with reference to the illustrative drawings, but the present invention is not limited to the embodiments and drawings disclosed herein, and various modifications may be made by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention. It is obvious that transformation can occur. In addition, although the operational effects according to the configuration of the present invention were not explicitly described and explained in the above description of the embodiments of the present invention, it is natural that the predictable effects due to the configuration should also be recognized.
100: 이차전지
110: 전지캔
111: 캔 바디부
112: 캔 커버
113: 밀봉 용접부
114: 관통홀부
120: 전극 조립체
121: 코어부
122: 음극 탭부
123: 음극 집전판
123a: 음극 디스크부
123b: 음극 링부
124: 음극 용접부
125: 양극 탭부
126: 양극 집전판
127: 양극 용접부
128: 인슐레이터
130: 전해액 주입부
140: 고분자 마개
141: 고분자 마개
141a: 금속구
141b: 고분자층
142: 고분자 마개
143: 고분자 마개
143a: 금속봉
143b: 고분자 외층
150: 양극 단자부
151: 양극 리벳
152: 절연링부100: Secondary battery
110: Battery can
111: Can body part
112: Can cover
113: Sealed weld portion
114: Through hole part
120: electrode assembly
121: Core part
122: cathode tab part
123: Negative current collector
123a: cathode disk part
123b: cathode ring part
124: cathode welding area
125: positive tab part
126: positive collector plate
127: Anode welding part
128: insulator
130: Electrolyte injection part
140: polymer stopper
141: polymer stopper
141a: metal sphere
141b: polymer layer
142: polymer stopper
143: polymer stopper
143a: metal rod
143b: polymer outer layer
150: positive terminal part
151: positive rivet
152: Insulating ring part
Claims (15)
상기 전지캔에 수용되는 전극 조립체;
상기 전지캔에 전해액을 주입하도록 상기 전지캔에 형성되는 전해액 주입부; 및
상기 전해액 주입부를 폐쇄시키도록 상기 전해액 주입부에 설치되고, 상기 전지캔의 내부 온도가 기 설정된 온도 이상이 되면 용융되고, 상기 전지캔의 내부 압력이 기 설정된 압력 이상이 되면 상기 전해액 주입부에서 빠지는 고분자 마개;를 포함하는, 이차전지.battery can;
an electrode assembly accommodated in the battery can;
An electrolyte injection part formed on the battery can to inject electrolyte into the battery can; and
It is installed in the electrolyte injection unit to close the electrolyte injection unit, melts when the internal temperature of the battery can exceeds a preset temperature, and falls out of the electrolyte injection unit when the internal pressure of the battery can exceeds a preset pressure. A secondary battery comprising a polymer stopper.
상기 전지캔은,
상기 전극 조립체가 수용되고, 일측에 개구부가 형성되는 캔 바디부; 및
상기 캔 바디부의 개구부를 밀봉하도록 상기 캔 바디부의 개구부에 용접되고, 상기 전해액 주입부가 형성되는 캔 커버;를 포함하는, 이차전지.According to paragraph 1,
The battery can is,
a can body portion that accommodates the electrode assembly and has an opening formed on one side; and
A secondary battery comprising: a can cover welded to the opening of the can body to seal the opening of the can body, and on which the electrolyte injection part is formed.
상기 전해액 주입부는 상기 전극 조립체의 코어부에 대응되게 형성되는, 이차전지.According to paragraph 1,
A secondary battery, wherein the electrolyte injection portion is formed to correspond to the core portion of the electrode assembly.
상기 전해액 주입부는 상기 전지캔의 내측으로 돌출되어 상기 코어부에 삽입되는, 이차전지.According to paragraph 3,
A secondary battery in which the electrolyte injection portion protrudes inside the battery can and is inserted into the core portion.
상기 전해액 주입부는 상기 코어부를 지지하는, 이차전지.According to paragraph 4,
A secondary battery wherein the electrolyte injection portion supports the core portion.
상기 전지캔의 상기 전해액 주입부의 반대측에는 관통홀부가 형성되고,
상기 관통홀부에는 양극 단자부가 설치되고,
상기 양극 단자부와 상기 관통홀부 사이에는 절연링부가 개재되는, 이차전지.According to paragraph 1,
A through hole is formed on the opposite side of the electrolyte injection part of the battery can,
A positive terminal portion is installed in the through-hole portion,
A secondary battery in which an insulating ring part is interposed between the positive terminal part and the through-hole part.
상기 양극 단자부는 상기 절연링부를 압착하도록 설치되는 양극 리벳인, 이차전지.According to clause 6,
A secondary battery wherein the positive terminal portion is a positive rivet installed to compress the insulating ring portion.
상기 전지캔의 축방향 타단부에는 양극 탭부가 배치되고,
상기 양극 탭부와 상기 양극 단자부는 양극 집전판에 의해 연결되고,
상기 양극 집전판과 상기 전지캔 사이에는 인슐레이터가 설치되는, 이차전지.According to clause 6,
An anode tab portion is disposed on the other axial end of the battery can,
The positive electrode tab portion and the positive terminal portion are connected by a positive electrode current collector plate,
A secondary battery in which an insulator is installed between the positive electrode current collector and the battery can.
상기 전지캔의 축방향 일단부에는 음극 탭부가 배치되고,
상기 음극 탭부와 상기 전지캔을 전기적으로 연결하도록 음극 집전판이 설치되는, 이차전지.According to clause 6,
A negative tab portion is disposed on one end of the battery can in the axial direction,
A secondary battery in which a negative electrode current collector plate is installed to electrically connect the negative tab portion and the battery can.
상기 음극 집전판은,
상기 음극 탭부를 커버하는 음극 디스크부; 및
상기 전지캔의 내측면에 밀착되도록 상기 음극 디스크부의 둘레부에 환형으로 형성되는 음극 링부;를 포함하는, 이차전지.According to clause 9,
The negative current collector plate is,
a cathode disk portion covering the cathode tab portion; and
A secondary battery comprising: a negative electrode ring portion formed in an annular shape around the negative electrode disk portion to be in close contact with the inner surface of the battery can.
상기 고분자 마개는 폴리우레탄, 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌 중 어느 하나를 포함하는, 이차전지.According to paragraph 1,
A secondary battery wherein the polymer stopper includes any one of polyurethane, polypropylene, and polyethylene.
상기 고분자 마개는 구 형태로 형성되는, 이차전지.According to paragraph 1,
A secondary battery in which the polymer stopper is formed in a spherical shape.
상기 고분자 마개는,
금속구; 및
상기 금속구를 둘러싸고, 상기 전해액 주입부에 압입되는 고분자층;을 포함하는, 이차전지.According to paragraph 1,
The polymer stopper is,
metal sphere; and
A secondary battery comprising; a polymer layer surrounding the metal sphere and press-fitted into the electrolyte injection portion.
상기 고분자 마개는 원기둥 형태로 형성되는, 이차전지.According to paragraph 1,
A secondary battery in which the polymer stopper is formed in a cylindrical shape.
상기 고분자 마개는,
원기둥 형태로 형성되는 금속봉; 및
상기 금속봉의 외주면을 둘러싸고, 상기 전해액 주입부에 압입되는 고분자 외층;을 포함하는, 이차전지.According to paragraph 1,
The polymer stopper is,
A metal rod formed in the shape of a cylinder; and
A secondary battery comprising; a polymer outer layer surrounding the outer peripheral surface of the metal rod and press-fitted into the electrolyte injection portion.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220131769A KR20240051726A (en) | 2022-10-13 | 2022-10-13 | Secondary battery |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220131769A KR20240051726A (en) | 2022-10-13 | 2022-10-13 | Secondary battery |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240051726A true KR20240051726A (en) | 2024-04-22 |
Family
ID=90881687
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220131769A KR20240051726A (en) | 2022-10-13 | 2022-10-13 | Secondary battery |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20240051726A (en) |
-
2022
- 2022-10-13 KR KR1020220131769A patent/KR20240051726A/en unknown
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