WO2023149610A1 - 원통형 이차 전지 - Google Patents
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Definitions
- the present disclosure relates to a cylindrical secondary battery.
- a cylindrical lithium ion secondary battery is positioned between a positive electrode plate coated with a positive electrode active material, a negative electrode plate coated with a negative electrode active material, and a positive electrode plate and a negative electrode plate to prevent a short circuit and prevent lithium ion (Li-ion)
- the separator which only allows movement, includes an electrode assembly wound in a cylindrical shape, a cylindrical can accommodating the electrode assembly, a cap assembly sealing an upper portion of the cylindrical can, and an electrolyte solution injected into the cylindrical can.
- the cylindrical lithium ion secondary battery includes a gasket inserted between the cap assembly and the cylindrical can to seal the space between the cap assembly and the cylindrical can.
- a gasket may deteriorate in adhesion to the cap assembly or the cylindrical can as the usage time of the secondary battery increases or when the internal pressure of the battery increases.
- the sealing force of the gasket is lowered, there is a possibility that the electrolyte solution leaks through between the cap assembly and the gasket or between the gasket and the cylindrical can.
- cap plate and the gasket constituting the cap assembly are integrally formed by insert injection, a separate process of plating the surface of the cap plate can be omitted, thereby simplifying the manufacturing process and improving the structural rigidity of the cap assembly.
- a cylindrical secondary battery is provided.
- the present disclosure provides a cylindrical secondary battery in which the thickness of the peripheral coupling portion of the cap assembly is thicker than that of the bent portion and the central flat portion to improve sealing force when the cap assembly is coupled to the cylindrical can.
- the present disclosure provides a cylindrical secondary battery capable of supporting the internal pressure of a cylindrical can by having irregularities in the cap assembly.
- both the negative electrode and the positive electrode are provided on the upper surface, when electrically connecting a plurality of cylindrical secondary batteries through the bus bar, only the upper surface needs to be connected, thereby simplifying the bus bar connection structure.
- a cylindrical secondary battery includes an electrode assembly having a positive electrode plate, a separator, and a negative electrode plate; a cylindrical can in which the electrode assembly is accommodated, a lower end of which is open, and electrically connected to a negative electrode plate; a rivet terminal electrically connected to the positive electrode plate through an upper surface of the cylindrical can; and a cap assembly sealing the lower end of the cylindrical can, wherein the cap assembly includes: a cap plate; and a gasket covering an entire surface of the cap plate.
- the gasket may include a top cover portion covering a top surface of the cap plate; a lower cover portion covering the lower surface of the cap plate; and an outer cover part connected to the upper cover part and the lower cover part and covering the outer surface of the cap plate.
- a convex layer may be formed in an edge region of the upper cover part connected to the outer surface cover part, and an edge region of the upper cover part may be thicker than the rest of the region.
- the cap plate may include a protrusion protruding upward; and a concave portion concave toward an outer side of the cylindrical can compared to the protruding portion.
- the cap plate may include a vent notch on a lower surface, and the lower surface cover may cover the vent notch.
- a recessed groove may be formed at a position corresponding to the vent notch.
- the concave portion may include a liquid injection port sealed with a stopper
- the gasket may further include an inner cover portion connected to the upper and lower cover portions and covering an inner surface of the cap plate. there is.
- the cylindrical can may include a beading portion recessed into the cylindrical can at an upper portion around the cap assembly; and a crimping portion for fixing the cap assembly by bending a lower end of the cylindrical can in an inward direction.
- the beading part may include an upper flat part and a lower flat part with outer surfaces facing each other; and a connection portion connecting the upper flat portion and the lower flat portion.
- the cap assembly may include a peripheral coupling portion coupled between the beading portion and the crimping portion; a bent portion bent in an inward and upward direction from the peripheral coupling portion; and a central flat portion extending inwardly from the bent portion.
- a cap plate constituting the cap assembly and a gasket are integrally formed by insert injection, so that a separate process of plating the surface of the cap plate can be omitted, thereby simplifying the manufacturing process and improving the structural integrity of the cap assembly. stiffness can be improved.
- the peripheral coupling portion of the cap assembly is formed thicker than the bent portion and the center flat portion to improve sealing force when the cap assembly is coupled to the cylindrical can.
- the cap assembly is provided with irregularities to support the internal pressure of the cylindrical can.
- both the cathode and the anode are provided on the upper surface, when electrically connecting a plurality of cylindrical secondary batteries through the bus bar, only the upper surface is connected, thereby simplifying the bus bar connection structure.
- FIG. 1 is a cross-sectional view of an exemplary cylindrical secondary battery according to the present disclosure.
- FIG. 2 is an enlarged view of part A of FIG. 1 .
- FIG 3 is an embodiment of an exemplary cap assembly according to the present disclosure.
- FIG. 4 is an embodiment of an exemplary cap assembly according to the present disclosure.
- FIG. 5 is an embodiment of an exemplary cap assembly according to the present disclosure.
- FIG. 6 is an embodiment of an exemplary cap assembly according to the present disclosure.
- FIG. 7 is an embodiment of an exemplary cap assembly according to the present disclosure.
- FIG. 8 is an embodiment of an exemplary cap assembly according to the present disclosure.
- first and second are used to describe various members, components, regions, layers and/or portions, but these members, components, regions, layers and/or portions are limited by these terms. It is self-evident that These terms are only used to distinguish one element, component, region, layer or section from another region, layer or section. Thus, a first member, component, region, layer or section described in detail below may refer to a second member, component, region, layer or section without departing from the teachings of the present invention.
- FIG. 1 is a cross-sectional view of an exemplary cylindrical secondary battery according to the present disclosure.
- the cylindrical secondary battery 100 is coupled to a cylindrical can 110, an electrode assembly 120 accommodated inside the cylindrical can, and a terminal hole provided at an upper end of the cylindrical can.
- the rivet terminal 150 and the cap assembly 160 sealing the opening of the lower end of the cylindrical can 110 are included.
- the cylindrical can 110 is formed of steel, steel alloy, aluminum, aluminum alloy, or an equivalent thereof, and includes a circular upper surface portion 111 and a side portion 112 extending a predetermined length downward from the edge of the upper surface portion,
- the top portion 111 and the side portion 112 of the cylindrical can may be integrally formed.
- the circular upper surface portion 111 may have a flat disk shape and may have a terminal hole 111a penetrating the center, and the upper surface portion 111 has a rivet terminal 150 inserted into the terminal hole 111a.
- a first gasket 111b for sealing and electrical insulation may be further interposed between the terminal hole 111a and the rivet terminal 150. 110), the corresponding rivet terminal and the cylindrical can can be electrically separated, and the terminal hole 111a of the upper surface portion 111 of the cylindrical can 110 can be sealed.
- the first gasket 111b may be formed of a resin material such as polyethylene (PE), polypropylene (PP), or polyethylene terephthalate (PET).
- the bottom of the cylindrical can 110 is opened during the manufacturing process. Accordingly, during the manufacturing process of the cylindrical secondary battery 100 , the electrode assembly 120 may be inserted through the open bottom of the cylindrical can 110 together with the electrolyte solution. In this case, the electrolyte solution and the electrode assembly 120 may be inserted into the cylindrical can 110 with the open lower part facing the upper part.
- the cap assembly 160 is coupled to the opened lower end to seal the inside of the cylindrical can 110.
- the electrolyte serves to enable movement of lithium ions between the positive plate 121 and the negative plate 122 constituting the electrode assembly 120 .
- the electrolyte solution may be a non-aqueous organic electrolyte solution that is a mixture of lithium salt and high-purity organic solvents.
- the electrolyte may be a polymer using a polymer electrolyte or a solid electrolyte.
- FIG. 2 is an enlarged view of part A of FIG. 1 .
- the cylindrical can 110 has a beading part 113 recessed into the inside on the top of the cap assembly 160 so that the electrode assembly 120 does not escape to the outside. ) Is formed, and a crimping part 114 bent into the lower part may be formed.
- the beading portion 113 is formed to prevent the electrode assembly 120 from being separated from the cylindrical can 110.
- the beading portion 113 includes an upper flat portion 113a and a lower flat portion 113b substantially parallel to the upper surface portion 111 of the cylindrical can, and a connection portion 113c connecting the upper flat portion and the lower flat portion.
- the outer surfaces of the upper flat portion 113a and the lower flat portion 113b may face each other, where the outer surface may be an outer surface of the cylindrical can 110.
- An edge of the lower surface of the electrode assembly 120 may be seated on the upper flat part 113a of the beading part 113 and come into contact with the upper surface of the upper flat part.
- the electrode assembly 120 includes a positive electrode plate 121 coated with a positive electrode active material, a negative electrode plate 122 coated with a negative electrode active material, and interposed between the positive electrode plate 121 and the negative electrode plate 122 to form a positive electrode 121 and a negative electrode plate 122. and a separator 123 that prevents a short circuit between them and allows only the movement of lithium ions.
- the electrode assembly 120 is wound in a substantially cylindrical shape after the positive electrode plate 121, the negative electrode plate 122, and the separator 123 are stacked, and then wound from the winding end.
- the positive electrode uncoated portion not coated with the positive electrode active material may protrude from the positive electrode plate 121 in an upward direction
- the negative electrode uncoated portion uncoated with the negative electrode active material may protrude downward from the negative electrode plate 122.
- the positive electrode plate 121 is coated with a positive electrode active material made of a transition metal oxide on at least one surface of a positive electrode collector plate, which is a plate-shaped metal foil made of aluminum (Al).
- the positive electrode plate 121 may have a positive electrode uncoated portion not coated with a positive electrode active material at an upper portion. Such an anode uncoated portion may protrude upward from the electrode assembly 120 . That is, the positive electrode uncoated portion of the positive electrode plate 121 may protrude more upward than the negative electrode plate 122 and the separator 123 .
- the negative electrode plate 122 is a plate-shaped metal foil made of copper (Cu) or nickel (Ni), and at least one surface of the negative electrode collector plate is coated with a negative electrode active material such as graphite or carbon.
- the negative electrode plate 122 may have a negative electrode uncoated portion not coated with the negative electrode active material at a lower portion. Such a cathode uncoated portion may protrude downward from the electrode assembly 120 . That is, the negative electrode uncoated portion of the negative electrode plate 122 may protrude more downward than the positive electrode plate 121 and the separator 123 .
- the separator 123 may be polyethylene (PE) or polypropylene (PP), but the present invention is not limited thereto.
- the separator may prevent an electrical short between the positive electrode plate 121 and the negative electrode plate 122 and allow only the movement of lithium ions.
- the positive current collector plate 130 may be a circular metal plate having a shape corresponding to the upper surface of the electrode assembly 120 .
- a planar size of the positive current collector plate 130 may be equal to or smaller than the size of the upper surface of the electrode assembly 120 .
- the positive current collector 130 may be made of aluminum (Al).
- the positive current collector plate 130 may be fixed and electrically connected to the positive electrode plate 121 exposed on the upper side of the electrode assembly 120 by welding in a state where the lower surface is in contact with the upper surface of the electrode assembly 120 .
- the positive current collector plate 130 may be fixed and electrically connected to the rivet terminal 150 by welding in a state in which the upper surface is in contact with the lower surface of the rivet terminal 150 .
- the positive current collector plate 130 serves as a passage for current flow between the positive plate 121 of the electrode assembly 120 and the rivet terminal 150 .
- the negative current collector 140 may include a circular flat portion 141 corresponding to the lower surface of the electrode assembly 120 and an extension portion 142 extending downward from an edge of the flat portion.
- the upper surface of the flat part 141 may be in contact with the lower surface of the electrode assembly 120, and the upper surface of the flat part 141 is in contact with the lower surface of the electrode assembly 120 by welding by welding. It may be fixed and electrically connected to the negative electrode plate 122 exposed to the lower portion of the 120 .
- extension portion 142 may be provided in plurality so as to be spaced apart from each other along the edge while being bent and extended downward from the edge of the flat portion 141 .
- extension part 142 may contact the connection part 113c of the beading part 113 and the inner surface of the lower flat part 113b.
- the inner surface may be the inner surface of the cylindrical can 110 .
- the end of the extension part 142 may be located below the lower flat part 113b of the beading part 113 .
- the extension part 142 may be welded while being in contact with the inner surface of the lower flat part 113b of the beading part 113 to be fixed and electrically connected to the cylindrical can 110 .
- the negative electrode current collector 140 serves as a current flow path between the negative electrode plate 122 of the electrode assembly 120 and the cylindrical can 110 .
- welding of the extension part 142 and the beading part 113 is carried out in a state where the negative current collector plate 140 is seated under the beading part 113 before the crimping part 114 of the cylindrical can 110 is formed. , may be welded in the direction of the extension part 142.
- the welding of the extension part 142 and the beading part 113 may be welded with the extension part 142 through the beading part 113 from the outside of the cylindrical can 110 after the cylindrical can 110 is sealed. there is.
- the cap assembly may further include a groove in an area corresponding to the welding portion.
- the rivet terminal 150 may be inserted into the terminal hole 111a provided in the upper surface portion 111 of the cylindrical can 110 and electrically connected to the positive current collector plate 130 .
- the rivet terminal 150 may be made of the same or similar material as the positive electrode collector plate 130 and the positive electrode plate 121 .
- a diameter of a portion exposed to the upper portion of the cylindrical can 110 and a diameter located inside the cylindrical can 110 may be larger than a diameter located in the terminal hole 111a.
- the rivet terminal 150 is coupled to the terminal hole 111a of the upper surface portion 111 of the cylindrical can 110 from the bottom to the top, and then the upper end exposed to the top of the cylindrical can 110 is pressed or spinning. It can be compressed and deformed by the processing method and adhered to the upper surface portion 111 . At this time, a first gasket 111b is inserted between the rivet terminal 150 and the terminal hole 111a to electrically insulate and seal the rivet terminal 150 and the cylindrical can 110 .
- the rivet terminal 150 may be electrically connected to the positive electrode plate 121 of the electrode assembly 120 through the positive current collector plate 130 .
- the cap assembly 160 includes a peripheral coupling portion 161 coupled between the beading portion 113 and the crimping portion 114 according to the formation area, a bent portion 162 bent inward and upward from the peripheral coupling portion, and a central flat portion 163 extending inwardly from the bent portion.
- the cap assembly 160 includes a cap plate 170 coupled to the lower end of the cylindrical can 110 and a second gasket 180 covering the entire surface of the cap plate.
- the second gasket 180 may be integrally formed by insert injection molding.
- the cap plate 170 and the second gasket 180 are the peripheral coupling part 161, the bent part 162, and the central flat part 163 of the cap assembly 160, respectively, depending on the formation position on the cap assembly 160. ) can be configured respectively.
- the cap assembly 160 has a crimping portion ( 114) can be fixed by being formed. At this time, the cap assembly 160 of the cylindrical can 110 may be seated on the beading part 113 in a state in which the opened lower part faces the upper part.
- the cap plate ( 170) is seated, the crimping portion 114 of the cylindrical can 110 is bent inwardly of the cap assembly 160 to press the second gasket 180, thereby fixing the cap assembly 160 to the cylindrical can 110.
- the cap plate 170 and the cylindrical can 110 are connected with the second gasket 180 positioned thereon. Sealing may be easier.
- the cap plate 170 is a circular metal plate and is coupled to the lower end of the cylindrical can 110 in a state where the second gasket 180 covers the entire surface, thereby preventing electrical connection with the cylindrical can 110. Since the cap plate 170 is not electrically connected to the anode or cathode of the electrode assembly 120, there may be no separate electrical polarity. Meanwhile, the cap plate 170 may be formed of only polymer without metal.
- FIG 3 is an embodiment of an exemplary cap assembly according to the present disclosure.
- the cap plate 170 may include at least one protrusion 171 protruding upward.
- the protrusion 171 of the cap plate 170 may be spaced apart from the center and protrude upward to have a ring shape in plan view.
- a bent portion 162 of (160) may be formed.
- the cap plate 170 further includes a concave portion 173 that is concave toward the outside of the cylindrical can compared to the protruding portion.
- the internal pressure of the cylindrical can 110 may be supported by forming the flat portion 163 .
- the lower surface of the central flat portion 163 of the cap assembly 160 may be positioned higher than the lower surface of the crimping portion 114 of the cylindrical can 110 . That is, the crimping portion 114 of the cylindrical can 110 may protrude more downward than the central flat portion 163 of the cap assembly 160 .
- the crimping portion 114 of the cylindrical can 110 may contact the surface, and the central flat portion 163 of the cap assembly 160 may be spaced apart from the surface. .
- the cap assembly 160 expands due to the internal pressure of the cylindrical can 110. It is also possible to prevent the cap assembly from touching one surface. Therefore, the cylindrical secondary battery 100 can maintain the entire floor height even when the internal pressure of the cylindrical can 110 increases.
- FIG. 4 is an embodiment of an exemplary cap assembly according to the present disclosure.
- the cap plate 170 is formed with a vent notch 172 so that it can be opened at a set pressure.
- the vent notch 172 is broken to prevent the cylindrical secondary battery 100 from exploding. That is, when excessive internal pressure is generated inside the cylindrical can 110, the vent notch 172 is broken, so that the excessive internal pressure can be discharged.
- the bent notch 172 of the cap plate 170 may be spaced apart from the central portion and may have a ring shape on a plane.
- the bent notch 172 may be formed to have a plurality of patterns, and the shape of the bent notch 172 is not limited in the present invention.
- vent notch 172 may be formed to be spaced apart from the protrusion 171 .
- the vent notch 172 may be provided at a concave portion of the cap plate 170 toward the cylindrical can 110 where the protrusion 171 is not formed. Since the cap plate 170 is provided with irregularities by the concave portion 173 and the protruding portion 171 , even if the internal pressure of the cylindrical can 110 increases, it can withstand the corresponding internal pressure.
- FIG. 5 is an embodiment of an exemplary cap assembly according to the present disclosure
- FIG. 6 is an embodiment of an exemplary cap assembly according to the present disclosure.
- the cap plate 170 may have a liquid injection port 174 through which electrolyte is injected into the concave portion 173 .
- the electrode assembly 120 is inserted with the opened bottom of the cylindrical can 110 facing upward, and the cap assembly 160 seals the open portion of the cylindrical can, and then the electrolyte solution is passed through the liquid injection port 174. may be injected into the cylindrical can, and the liquid injection port may be sealed through a separate stopper (not shown) after the electrolyte is inserted into the cylindrical can.
- the second gasket 180 is ABS (Acrylonitrile butadiene styrene) resin, polyamide (PA), polybutylene terephthalate (PBT), polycarbonate (PC), polyoxymethylene (POM) ) or polypropylene (PP).
- ABS Acrylonitrile butadiene styrene
- PA polyamide
- PBT polybutylene terephthalate
- PC polycarbonate
- POM polyoxymethylene
- PP polypropylene
- the second gasket 180 is integrally formed with the cap plate 170 by insert injection molding to cover the entire surface of the cap plate, and presses between the cap plate 170 in the cylindrical can 110 to It can be sealed, and the separation of the cap plate 170 from the cylindrical can 110 can be prevented.
- the second gasket 180 includes an upper cover part 181 covering the upper surface of the cap plate 170, a lower cover part 182 covering the lower surface of the cap plate, and the upper and lower surfaces of the cap plate 170.
- An outer surface cover part 183 connected to the cover part and covering the outer surface of the cap plate may be included.
- the upper cover part 181 has a convex layer 185 formed on the edge area connected to the outer cover part.
- the thickness of the cap assembly is thicker than the rest of the area, so that the cap assembly's peripheral coupling portion 161 is thicker than the bent portion 162 and the central flat portion 163 of the cap assembly, thereby increasing the sealing force and making the cap assembly cylindrical by external force. It can be prevented from being easily separated from the can 110 .
- the second gasket 180 covers the vent notch 172 to prevent rust from occurring in the corresponding vent notch.
- the inner surface cover covering the inner surface of the corresponding liquid injection hole 174.
- a portion 184 may be further included.
- the inner cover part 184 is connected to the upper cover part 181 and the lower cover part 182, respectively, and may cover the inner surface of the cap plate formed through the liquid injection hole 174.
- FIG. 7 is an embodiment of an exemplary cap assembly according to the present disclosure
- FIG. 8 is an embodiment of an exemplary cap assembly according to the present disclosure.
- the second gasket 180 has a recessed groove 186 formed at a position corresponding to the vent notch 172, and this recessed groove 186 is the same as the vent notch.
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Abstract
본 개시에 따른 원통형 이차 전지는 양극판, 세퍼레이터 및 음극판을 갖는 전극 조립체; 상기 전극 조립체가 수용되고, 하단부가 개방되며 음극판과 전기적으로 접속된 원통형 캔; 상기 원통형 캔의 상면을 관통하여 상기 양극판과 전기적으로 접속된 리벳 단자; 및 상기 원통형 캔의 하단부를 밀봉하는 캡 조립체를 포함하고, 상기 캡조립체는, 캡 플레이트; 및 상기 캡 플레이트의 표면 전체를 덮는 가스켓을 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 개시는 원통형 이차 전지에 관한 것이다.
일반적으로, 원통형 리튬 이온 이차 전지는 양극 활물질이 코팅된 양극 전극판, 음극 활물질이 코팅된 음극 전극판 및 양극 전극판과 음극 전극판 사이에 위치되어 쇼트를 방지하고 리튬 이온(Li-ion)의 이동만을 가능하게 하는 세퍼레이터가 원기둥 형태로 권취된 전극 조립체와, 전극 조립체가 수용되는 원통형 캔과, 원통형 캔의 상부를 밀폐하는 캡 조립체 및 원통형 캔에 주입되는 전해액을 포함한다.
또한, 원통형 리튬 이온 이차 전지는 캡 조립체와 원통형 캔 사이에 삽입되어 캡 조립체와 원통형 캔 사이를 밀폐하는 가스켓을 포함한다. 이러한 가스켓은 이차 전지의 사용 시간이 증가됨에 따라 또는 전지 내부의 압력이 상승하는 경우에 캡 조립체 또는 원통형 캔과의 밀착성이 저하될 가능성이 있다. 원통형 리튬 이온 이차 전지는 가스켓의 밀폐력이 저하되는 경우에 전해액이 캡 조립체와 가스켓 사이 또는 가스켓과 원통형 캔 사이를 통하여 누출될 가능성이 있다.
이러한 발명의 배경이 되는 기술에 개시된 상술한 정보는 본 발명의 배경에 대한 이해도를 향상시키기 위한 것뿐이며, 따라서 종래 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수도 있다.
본 개시는 캡 조립체를 구성하는 캡 플레이트와 가스켓이 인서트 사출에 의해 일체형으로 형성되어 캡 플레이트의 표면에 도금처리하는 별도의 공정이 생략가능함으로써 제조공정을 간소화하면서 캡 조립체의 구조적 강성도를 향상시킬 수 있는 원통형 이차 전지를 제공한다.
또한, 본 개시는 캡 조립체의 주변 결합부가 절곡부 및 중심 평탄부보다 그 두께가 두껍게 형성되어 캡 조립체가 원통형 캔에 결합시 밀폐력을 향상시킬 수 있는 원통형 이차 전지를 제공한다.
또한, 본 개시는 캡 조립체에 요철이 구비되어 원통형 캔의 내부 압력을 지지할 수 있는 원통형 이차 전지를 제공한다.
아울러, 본 개시는 상면에 음극과 양극이 모두 구비되므로, 다수의 원통형 이차 전지를 버스바를 통해 전기적으로 연결할 때, 상면에서만 연결하면 되므로 버스바 연결 구조가 단순하게 할 수 있는 원통형 이차 전지를 제공한다.
본 개시에 따른 원통형 이차 전지는 양극판, 세퍼레이터 및 음극판을 갖는 전극 조립체; 상기 전극 조립체가 수용되고, 하단부가 개방되며 음극판과 전기적으로 접속된 원통형 캔; 상기 원통형 캔의 상면을 관통하여 상기 양극판과 전기적으로 접속된 리벳 단자; 및 상기 원통형 캔의 하단부를 밀봉하는 캡 조립체를 포함하고, 상기 캡조립체는, 캡 플레이트; 및 상기 캡 플레이트의 표면 전체를 덮는 가스켓을 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 상기 가스켓은, 상기 캡 플레이트의 상면을 덮는 상면 덮개부; 상기 캡 플레이트의 하면을 덮는 하면 덮개부; 및 상기 상면 덮개부 및 하면 덮개부와 각각 연결되며 상기 캡 플레이트의 외측면을 덮는 외측면 덮개부를 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 상기 상면 덮개부는, 상기 외측면 덮개부와 연결되는 가장자리 영역에 볼록층이 형성되고, 상기 상면 덮개부의 가장자리 영역은 나머지 영역보다 두께가 두꺼울 수 있다.
일부 예들에서, 상기 캡 플레이트는, 상부 방향으로 돌출된 돌출부; 및 상기 돌출부에 비해서 상기 원통형 캔의 외측 방향으로 오목한 오목부를 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 상기 캡 플레이트는, 하면에 벤트 노치를 구비하고, 상기 하면 덮개부는, 상기 벤트 노치를 덮을 수 있다.
일부 예들에서, 상기 하면 덮개부는, 상기 벤트 노치와 대응하는 위치에 함몰홈이 형성될 수 있다.
일부 예들에서, 상기 오목부는, 마개로 밀폐되는 주액구가 형성되고, 상기 가스켓은, 상기 상면 덮개부 및 하면 덮개부와 각각 연결되며 상기 캡 플레이트의 내측면을 덮는 내측면 덮개부를 더 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 상기 원통형 캔은, 상기 캡 조립체를 중심으로, 상부에 상기 원통형 캔의 내부로 함몰된 비딩부; 및 하부에 상기 원통형 캔의 하단부가 내부 방향으로 절곡되어 상기 캡 조립체를 고정하는 크림핑부를 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 상기 비딩부는, 외면이 서로 대향한 상부 평탄부 및 하부 평탄부; 및 상기 상부 평탄부와 상기 하부 평탄부 사이를 연결하는 연결부를 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 상기 캡 조립체는, 상기 비딩부와 상기 크림핑부 사이에 결합되는 주변 결합부; 상기 주변 결합부로부터 내측 및 상부 방향으로 절곡된 절곡부; 및 상기 절곡부로부터 내측 방향으로 연장된 중심 평탄부를 포함할 수 있다.
본 개시에 따른 원통형 이차 전지는 캡 조립체를 구성하는 캡 플레이트와 가스켓이 인서트 사출에 의해 일체형으로 형성되어 캡 플레이트의 표면에 도금처리하는 별도의 공정이 생략가능함으로써 제조공정을 간소화하면서 캡 조립체의 구조적 강성도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 개시는 캡 조립체의 주변 결합부가 절곡부 및 중심 평탄부보다 그 두께가 두껍게 형성되어 캡 조립체가 원통형 캔에 결합시 밀폐력을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 개시는 캡 조립체에 요철이 구비되어 원통형 캔의 내부 압력을 지지할 수 있다.
아울러, 본 개시는 상면에 음극과 양극이 모두 구비되므로, 다수의 원통형 이차 전지를 버스바를 통해 전기적으로 연결할 때, 상면에서만 연결하면 되므로 버스바 연결 구조가 단순하게 할 수 있다.
도 1은 본 개시에 따른 예시적 원통형 이차 전지의 단면도이다.
도 2는 도 1의 A 부분 확대도이다.
도 3은 본 개시에 따른 예시적 캡 조립체의 실시도이다.
도 4는 본 개시에 따른 예시적 캡 조립체의 실시도이다.
도 5는 본 개시에 따른 예시적 캡 조립체의 실시도이다.
도 6은 본 개시에 따른 예시적 캡 조립체의 실시도이다.
도 7은 본 개시에 따른 예시적 캡 조립체의 실시도이다.
도 8은 본 개시에 따른 예시적 캡 조립체의 실시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 예시적 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 개시들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise, include)" 및/또는 "포함하는(comprising, including)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
"하부(beneath)", "아래(below)", "낮은(lower)", "상부(above)", "위(upper)"와 같은 공간에 관련된 용어가 도면에 도시된 한 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징의 용이한 이해를 위해 이용될 수 있다. 이러한 공간에 관련된 용어는 본 발명의 다양한 공정 상태 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 요소 또는 특징이 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소 또는 특징은 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "하부"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.
도 1은 본 개시에 따른 예시적 원통형 이차 전지의 단면도이다.
본 개시에 따른 원통형 이차 전지(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 원통형 캔(110), 원통형 캔의 내부에 수용된 전극 조립체(120), 원통형 캔의 상부 단에 구비된 단자홀에 결합된 리벳 단자(150) 및 원통형 캔(110)의 하부 단의 개구부를 밀봉하는 캡 조립체(160)을 포함한다.
원통형 캔(110)은 스틸, 스틸 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 이의 등가물로 형성되고, 원형의 상면부(111)와, 상면부의 가장자리로부터 하부 방향으로 일정 길이 연장된 측면부(112)를 포함하는데, 이러한 원통형 캔의 상면부(111)와 측면부(112)는 일체형으로 이루어질 수 있다.
여기서, 원형의 상면부(111)는 평평한 원판 형상으로, 중심부를 관통하는 단자 홀(111a)을 구비할 수 있는데, 상면부(111)는 단자 홀(111a)에 리벳 단자(150)가 삽입되어 결합될 수 있다.
또한, 단자 홀(111a)과 리벳 단자(150) 사이에는 밀봉 및 전기적 절연을 위한 제1가스켓(111b)이 더 개재될 수 있는데, 제1가스켓(111b)은 리벳 단자(150)와 원통형 캔(110) 사이의 접촉을 차단함으로써 해당 리벳 단자와 원통형 캔을 전기적으로 분리할 수 있고, 원통형 캔(110)의 상면부(111)의 단자 홀(111a)을 밀봉할 수 있다. 여기서, 제1가스켓(111b)은 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등과 같은 수지재질로 형성될 수 있다.
원통형 이차 전지(100)는 제조 공정 중 원통형 캔(110)의 하부가 개방되어 있다. 따라서 원통형 이차 전지(100)는 제조 공정 중 전극 조립체(120)가 전해액과 함께 원통형 캔(110)의 개방된 하부를 통해 삽입될 수 있다. 이때, 원통형 캔(110)은 개방된 하부가, 상부를 향한 상태로 전해액과 전극 조립체(120)가 삽입될 수 있다.
이와 같은 원통형 캔(110)은 전해액 및 전극 조립체(120)가 삽입된 후, 개방된 하단부에 캡 조립체(160)가 결합되어 원통형 캔(110)의 내부를 밀봉할 수 있다. 여기서, 전해액은 전극 조립체(120)를 구성하는 양극판(121)과 음극판(122) 사이에서 리튬 이온을 이동 가능하게 하는 역할을 한다. 이러한 전해액은 리튬염과 고순도 유기 용매류의 혼합물인 비수질계 유기 전해액일 수 있다. 더불어, 전해액은 고분자 전해질을 이용한 폴리머이거나 또는 고체(solid) 전해질일 수도 있다.
도 2는 도 1의 A 부분 확대도이다.
한편, 원통형 캔(110)에는 도 2에 도시된 바와 같이, 전극 조립체(120)가 외부로 이탈되지 않도록 캡 조립체(160)를 중심으로 그 상부에 내부로 함몰된 비딩부(beading part)(113)가 형성되고, 그 하부에 내부로 절곡된 크림핑부(crimping part)(114)가 형성될 수 있다.
원통형 캔(110)은 개방된 하단부를 통해 전극 조립체(120)가 삽입된 후, 비딩부(113)가 형성되어, 전극 조립체(120)가 원통형 캔(110)으로부터 분리되는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 비딩부(113)는 원통형 캔의 상면부(111)와 대략 평행한 상부 평탄부(113a) 및 하부 평탄부(113b)와, 상부 평탄부와 하부 평탄부 사이를 연결하는 연결부(113c)를 포함하는데, 상부 평탄부(113a)와 하부 평탄부(113b)는 외면이 서로 대향할 수 있고, 여기서 외면은 원통형 캔(110)의 외부 표면일 수 있다.
전극 조립체(120)의 하면의 가장자리는 비딩부(113)의 상부 평탄부(113a)에 안착되어 해당 상부 평탄부의 상면에 접촉될 수 있다.
전극 조립체(120)는 양극 활물질이 코팅된 양극판(121)과, 음극 활물질이 코팅된 음극판(122), 및 양극판(121)과 음극판(122) 사이에 개재되어 양극판(121)과 음극판(122) 사이의 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동만 가능하게 하는 세퍼레이터(123)를 포함한다.
여기서, 전극 조립체(120)는 양극판(121), 음극판(122) 및 세퍼레이터(123)가 적층된 후, 권취 선단부터 권취되어 대략 원기둥 형태로 권취된다. 또한, 전극 조립체(120)는 상부 방향으로 양극판(121)에서 양극 활물질이 코팅되지 않은 양극 무지부가 돌출되고, 하부 방향으로 음극판(122)에서 음극 활물질이 코팅되지 않은 음극 무지부가 돌출될 수 있다.
양극판(121)은 알루미늄(Al)으로 이루어진 판형의 금속 포일인 양극 집전판의 적어도 일면에 전이금속 산화물로 이루어진 양극 활물질이 코팅되어 있다. 또한 양극판(121)은 상단부에 양극 활물질이 코팅되지 않은 양극 무지부가 구비될 수 있다. 이와 같은 양극 무지부는 전극 조립체(120)의 상부 방향으로 돌출될 수 있다. 즉, 양극판(121)은 양극 무지부가 음극판(122) 및 세퍼레이터(123)에 비해서 상부 방향으로 더 돌출될 수 있다.
음극판(122)은 구리(Cu) 또는 니켈(Ni)로 이루어진 판형의 금속 포일인 음극 집전판의 적어도 일면에 흑연 또는 탄소 등의 음극 활물질이 코팅되어 있다. 또한 음극판(122)은 하단부에 음극 활물질이 코팅되지 않은 음극 무지부가 구비될 수 있다. 이와 같은 음극 무지부는 전극 조립체(120)의 하부 방향으로 돌출될 수 있다. 즉, 음극판(122)은 음극 무지부가 양극판(121) 및 세퍼레이터(123)에 비해서 하부 방향으로 더 돌출될 수 있다.
세퍼레이터(123)는 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP)일 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다. 세퍼레이터는 양극판(121)과 음극판(122) 사이의 전기적 쇼트를 방지하고, 리튬 이온의 이동만 가능하게 할 수 있다.
양극 집전판(130)은 전극 조립체(120)의 상면과 대응되는 형상인, 원형 금속 판일 수 있다. 양극 집전판(130)의 평면크기는 전극 조립체(120)의 상면의 크기와 같거나 더 작을 수 있다. 양극 집전판(130)은 알루미늄(Al)으로 이루어질 수 있다. 양극 집전판(130)은 하면이 전극 조립체(120)의 상면에 접촉된 상태에서 용접에 의해, 전극 조립체(120)의 상부로 노출된 양극판(121)에 고정 및 전기적으로 접속될 수 있다. 양극 집전판(130)은 상면이 리벳 단자(150)의 하면에 접촉된 상태에서 용접에 의해, 리벳 단자(150)에 고정 및 전기적으로 접속될 수 있다. 양극 집전판(130)은 전극 조립체(120)의 양극판(121)과 리벳 단자(150) 사이의 전류 흐름의 통로가 된다.
음극 집전판(140)은 전극 조립체(120)의 하면과 대응되는 원형의 평면부(141)와, 평면부의 가장자리로부터 하부 방향으로 연장된 연장부(142)를 포함할 수 있다. 여기서, 평면부(141)의 상면은 전극 조립체(120)의 하면과 접촉될 수 있는데, 이러한 평면부(141)의 상면은 전극 조립체(120)의 하면에 접촉된 상태에서 용접에 의해, 전극 조립체(120)의 하부로 노출된 음극판(122)에 고정 및 전기적으로 접속될 수 있다.
또한, 연장부(142)는 평면부(141)의 가장자리로부터 하부 방향으로 절곡되어 연장되되, 가장자리를 따라 서로 이격되도록 다수개 구비될 수 있다. 또한 연장부(142)는 비딩부(113)의 연결부(113c) 및 하부 평탄부(113b)의 내표면에 접촉될 수 있다. 여기서 내표면은 원통형 캔(110)의 내측 표면일 수 있다.
연장부(142)는 끝단부가 비딩부(113)의 하부 평탄부(113b)의 하부에 위치할 수 있다. 연장부(142)는 비딩부(113)의 하부 평탄부(113b)의 내표면에 접촉된 상태로 용접되어, 원통형 캔(110)에 고정 및 전기적으로 접속될 수 있다. 따라서 음극 집전판(140)은 전극 조립체(120)의 음극판(122)과 원통형 캔(110) 사이의 전류의 흐름 통로가 된다.
연장부(142)와 비딩부(113)의 용접은 원통형 캔(110)의 크림핑부(114)가 형성되기 이전에, 음극 집전판(140)이 비딩부(113)의 하부에 안착된 상태에서, 연장부(142) 방향에서 용접될 수 있다. 물론, 연장부(142)와 비딩부(113)의 용접은 원통형 캔(110)이 밀봉된 후, 원통형 캔(110)의 외측에서 비딩부(113)를 통해 연장부(142)와 용접될 수도 있다. 이때, 용접에 의한 캡 조립체(160)의 손상을 방지하기 위해, 캡 조립체는 용접부와 대응되는 영역에 홈이 더 구비될 수 있다.
리벳 단자(150)는 원통형 캔(110)의 상면부(111)에 구비된 단자 홀(111a)에 삽입되어, 양극 집전판(130)과 전기적으로 접속될 수 있다. 리벳 단자(150)는 양극 집전판(130) 및 양극판(121)과 동일하거나, 유사한 소재로 이루어질 수 있다.
리벳 단자(150)는 원통형 캔(110)의 상부로 노출된 부분의 직경과, 원통형 캔(110)의 내부에 위치하는 직경이 단자 홀(111a)에 위치하는 직경에 비해 더 클 수 있다.
리벳 단자(150)는 원통형 캔(110)의 상면부(111)의 단자 홀(111a)에 하부로부터 상부 방향으로 결합된 후, 원통형 캔(110)의 상부로 노출된 상단이 프레스 또는 스피닝 등의 가공 방법에 의해 압축 변형되어 상면부(111)에 밀착될 수 있다. 이때, 리벳 단자(150)와 단자 홀(111a) 사이에는 제1가스켓(111b)이 삽입되어, 리벳 단자(150)와 원통형 캔(110) 사이를 전기적 절연시킬 수 있으며, 밀봉할 수 있다. 따라서, 리벳 단자(150)는 양극 집전판(130)을 통해 전극 조립체(120)의 양극판(121)과 전기적으로 접속될 수 있다.
캡 조립체(160)는 형성 영역에 따라, 비딩부(113)와 크림핑부(114) 사이에 결합되는 주변 결합부(161), 주변 결합부로부터 내측 및 상부 방향으로 절곡된 절곡부(162), 및 절곡부로부터 내측 방향으로 연장된 중심 평탄부(163)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 캡 조립체(160)는 원통형 캔(110)의 하단부에 결합되는 캡 플레이트(170), 및 캡 플레이트의 표면 전체를 덮는 제2가스켓(180)을 포함하는데, 이러한 캡 플레이트(170)와 제2가스켓(180)은 인서트(insert) 사출에 의해 일체형으로 형성될 수 있다.
여기서, 캡 플레이트(170)와 제2가스켓(180)은 각각 캡 조립체(160) 상에서의 형성 위치에 따라 해당 캡 조립체의 주변 결합부(161), 절곡부(162), 및 중심 평탄부(163)를 각각 구성할 수 있다.
캡 조립체(160)는 주변 결합부(161)가 원통형 캔(110)의 비딩부(113)의 하부 평탄부(113b)의 하부에 안착된 상태에서, 원통형 캔(110)의 하단에 크림핑부(114)가 형성됨으로써 고정될 수 있다. 이때, 원통형 캔(110)은 개방된 하부가, 상부를 향한 상태로 캡 조립체(160)가 비딩부(113)에 안착될 수 있다.
구체적으로, 캡 조립체(160)는 주변 결합부(161)의 제2가스켓(180)이 원통형 캔(110)의 하부 평탄부(113b)의 하부에 위치된 상태로, 해당 주변 결합부의 캡 플레이트(170)가 안착된 후, 원통형 캔(110)의 크림핑부(114)가 캡 조립체(160)의 내측방향으로 절곡되어 제2가스켓(180)을 가압함으로써 캡 조립체(160)를 원통형 캔(110)의 하단부에 결합시킬 수 있다.
여기서, 음극 집전판(140)의 끝단이 비딩부(113)의 하부 평탄부(113b)에 위치하므로, 제2가스켓(180)이 위치된 상태로 캡 플레이트(170)와 원통형 캔(110)의 밀봉이 보다 용이할 수 있다.
캡 플레이트(170)는 원형 금속판으로, 제2가스켓(180)이 표면 전체를 덮는 상태로 원통형 캔(110)의 하단부에 결합되어, 원통형 캔(110)과 전기적으로 접속되는 것을 방지할 수 있다. 캡 플레이트(170)는 전극 조립체(120)의 양극 또는 음극과 전기적으로 접속되지 않으므로, 별도의 전기 극성이 없을 수 있다. 한편, 캡 플레이트(170)는 금속이 없이 폴리머만으로 구성될 수도 있다.
도 3은 본 개시에 따른 예시적 캡 조립체의 실시도이다.
또한, 캡 플레이트(170)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상부 방향으로 돌출된 돌출부(171)를 적어도 하나 구비할 수 있다. 예를 들어, 캡 플레이트(170)의 돌출부(171)는 중심부로부터 이격되고, 평면상 링 형상을 갖도록 상부 방향으로 돌출될 수 있는데, 이러한 돌출부(171)는 제2가스켓(180)과 함께 캡 조립체(160)의 절곡부(162)를 형성할 수 있다.
또한, 캡 플레이트(170)는 돌출부에 비해서 원통형 캔의 외측 방향으로 오목한 오목부(173)를 더 포함하는데, 이러한 오목부(173)는 제2가스켓(180)과 함께 캡 조립체(160)의 중심 평탄부(163)를 형성하여 원통형 캔(110)의 내부 압력을 지지할 수 있다. 또한, 캡 조립체(160)의 중심 평탄부(163)는 하면이 원통형 캔(110)의 크림핑부(114)의 하면에 비해서 상부에 위치할 수 있다. 즉, 원통형 캔(110)의 크림핑부(114)가 캡 조립체(160)의 중심 평탄부(163)에 비해서 하부로 더 돌출될 수 있다.
따라서 원통형 이차 전지(100)를 평평한 일면에 놓았을 경우, 원통형 캔(110)의 크림핑부(114)가 일면에 닿고, 캡 조립체(160)의 중심 평탄부(163)가 일면으로부터 이격될 수 있다. 또한 원통형 캔(110)의 크림핑부(114)가 캡 조립체(160)의 중심 평탄부(163)에 비해 하부로 더 돌출되므로, 원통형 캔(110)의 내압에 의해 캡 조립체(160)가 팽창하여도 해당 캡 조립체가 일면에 닿는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 원통형 이차 전지(100)는 원통형 캔(110)의 내부 압력이 상승 하여도, 전체 층고를 유지할 수 있다.
도 4는 본 개시에 따른 예시적 캡 조립체의 실시도이다.
또한, 캡 플레이트(170)는 도 4에 도시된 바와 같이, 설정된 압력에 개방될 수 있도록 벤트 노치(172)가 형성된다. 원통형 캔(110)의 내부 압력이 파단 압력 이상이 되면, 벤트 노치(172)가 파단되어 원통형 이차 전지(100)가 폭발하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 원통형 캔(110)의 내부에 과도한 내압 발생시 벤트 노치(172)가 파단되어, 내부의 과도한 내압을 배출시킬 수 있다. 캡 플레이트(170)의 벤트 노치(172)는 중심부로부터 이격되고, 평면상 링 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 다른 예로 벤트 노치(172)는 다수의 패턴을 갖도록 형성될 수도 있으며, 본 발명에서 벤트 노치(172)의 형상을 한정하는 것은 아니다.
또한, 벤트 노치(172)는 돌출부(171)로부터 이격되도록 형성될 수 있다. 바람직하게, 벤트 노치(172)는 캡 플레이트(170)에서 돌출부(171)가 형성되지 않은 원통형 캔(110) 방향으로 오목한 부위에 구비될 수 있다. 캡 플레이트(170)는 오목부(173)와 돌출부(171)에 의해 요철이 구비되므로, 원통형 캔(110)의 내압이 상승하여도 해당 내압을 견딜 수 있다.
도 5는 본 개시에 따른 예시적 캡 조립체의 실시도이고, 도 6은 본 개시에 따른 예시적 캡 조립체의 실시도이다.
아울러, 캡 플레이트(170)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 오목부(173)에 전해액 등이 주입되는 주액구(174)가 형성될 수 있다.
본원발명에서는 원통형 캔(110)의 개방된 하부가 상부를 향한 상태로 전극 조립체(120)가 삽입되고, 캡 조립체(160)가 원통형 캔의 개방부를 밀폐시킨 후, 주액구(174)를 통해 전해액을 원통형 캔 내부로 주입시킬 수 있고, 또한 전해액이 원통형 캔 내부에 삽입된 후 별도의 마개(미도시)를 통해 주액구를 밀폐시킬 수 있다.
제2가스켓(180)은 ABS(Acrylonitrile butadiene styrene) 수지, 폴리아미드(Polyamide,PA), 폴리부틸렌 테레프탈레이드(Polybutylene terephthalate,PBT), 폴리카보네이트(Polycarbonate,PC), 폴리옥시메틸렌(Polyoxymethylene,POM) 또는 폴리프로필렌(Polypropylene,PP)으로 형성될 수 있다.
이러한 제2가스켓(180)은 인서트(insert) 사출에 의해 캡 플레이트(170)와 일체형으로 형성되어 캡 플레이트의 표면 전체를 덮을 수 있고, 원통형 캔(110)에서 캡 플레이트(170) 사이를 가압하여 밀봉할 수 있으며, 캡 플레이트(170)가 원통형 캔(110)으로부터 분리되는 것을 방지할 수 있다.
제2가스켓(180)은 도 3에 도시된 바와 같이, 캡 플레이트(170)의 상면을 덮는 상면 덮개부(181), 캡 플레이트의 하면을 덮는 하면 덮개부(182), 및 상면 덮개부와 하면 덮개부에 각각 연결되며 캡 플레이트의 외측면을 덮는 외측면 덮개부(183)를 포함할 수 있다.
여기서, 상면 덮개부(181)는 외측면 덮개부와 연결되는 가장자리 영역에 볼록층(185)이 형성되는데, 이러한 상면 덮개부(181)의 가장자리 영역은 해당 볼록층에 의해 상면 덮개부의 가장자리 영역을 제외한 나머지 영역보다 그 두께가 두껍게 형성되어 캡 조립체의 주변 결합부(161)를 해당 캡 조립체의 절곡부(162)와 중심 평탄부(163)보다 두껍게 형성함으로써 밀폐력을 높여 캡 조립체가 외력에 의해 원통형 캔(110)으로부터 쉽게 분리되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 제2가스켓(180)은 도 4에 도시된 바와 같이, 캡 플레이트(170)에 벤트 노치(172)가 형성되는 경우, 벤트 노치(172)를 덮어 해당 벤트 노치에서 녹이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 또한 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 캡 플레이트(170)의 오목부(173)에 주액구(174)가 형성되는 경우, 해당 주액구(174)의 내면을 덮는 내측면 덮개부(184)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 내측면 덮개부(184)는 상면 덮개부(181)와 하면 덮개부(182)에 각각 연결되며 주액구(174)를 통해 형성된 캡 플레이트의 내측면을 덮을 수 있다.
도 7은 본 개시에 따른 예시적 캡 조립체의 실시도이고, 도 8은 본 개시에 따른 예시적 캡 조립체의 실시도이다.
아울러, 제2가스켓(180)은 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 벤트 노치(172)와 대응하는 위치에 함몰홈(186)이 형성되는데, 이러한 함몰홈(186)은 벤트 노치와 동일한 형상으로 형성되어 원통형 캔(110)의 내부 압력이 파단 압력 이상이 될 경우 발생하는 벤트 노치(172)의 파단과 함께 동시에 파단되어 내부의 과도한 내압을 외부로 배출시킴으로써 원통형 이차 전지(100)가 폭발하는 것을 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 원통형 이차 전지를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 개시는 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
Claims (10)
- 양극판, 세퍼레이터 및 음극판을 갖는 전극 조립체;상기 전극 조립체가 수용되고, 하단부가 개방되며 음극판과 전기적으로 접속된 원통형 캔;상기 원통형 캔의 상면을 관통하여 상기 양극판과 전기적으로 접속된 리벳 단자; 및상기 원통형 캔의 하단부를 밀봉하는 캡 조립체를 포함하고,상기 캡조립체는,캡 플레이트; 및상기 캡 플레이트의 표면 전체를 덮는 가스켓을 포함하는 원통형 이차 전지.
- 제1항에 있어서,상기 가스켓은,상기 캡 플레이트의 상면을 덮는 상면 덮개부;상기 캡 플레이트의 하면을 덮는 하면 덮개부; 및상기 상면 덮개부 및 하면 덮개부와 각각 연결되며 상기 캡 플레이트의 외측면을 덮는 외측면 덮개부를 포함하는 원통형 이차 전지.
- 제2항에 있어서,상기 상면 덮개부는,상기 외측면 덮개부와 연결되는 가장자리 영역에 볼록층이 형성되고,상기 상면 덮개부의 가장자리 영역은 나머지 영역보다 두께가 두꺼운 것을 특징으로 하는 원통형 이차 전지.
- 제2항에 있어서,상기 캡 플레이트는,상부 방향으로 돌출된 돌출부; 및상기 돌출부에 비해서 상기 원통형 캔의 외측 방향으로 오목한 오목부를 포함하는 원통형 이차 전지.
- 제4항에 있어서,상기 캡 플레이트는,하면에 벤트 노치를 구비하고,상기 하면 덮개부는,상기 벤트 노치를 덮는 것을 특징으로 하는 원통형 이차 전지.
- 제5항에 있어서,상기 하면 덮개부는,상기 벤트 노치와 대응하는 위치에 함몰홈이 형성된 것을 특징으로 하는 원통형 이차 전지.
- 제4항에 있어서,상기 오목부는,마개로 밀폐되는 주액구가 형성되고,상기 가스켓은,상기 상면 덮개부 및 하면 덮개부와 각각 연결되며 상기 캡 플레이트의 내측면을 덮는 내측면 덮개부를 더 포함하는 원통형 이차 전지.
- 제1항에 있어서,상기 원통형 캔은,상기 캡 조립체를 중심으로,상부에 상기 원통형 캔의 내부로 함몰된 비딩부; 및하부에 상기 원통형 캔의 하단부가 내부 방향으로 절곡되어 상기 캡 조립체를 고정하는 크림핑부를 포함하는 원통형 이차 전지.
- 제8항에 있어서,상기 비딩부는,외면이 서로 대향한 상부 평탄부 및 하부 평탄부; 및상기 상부 평탄부와 상기 하부 평탄부 사이를 연결하는 연결부를 포함하는 원통형 이차 전지.
- 제8항에 있어서,상기 캡 조립체는,상기 비딩부와 상기 크림핑부 사이에 결합되는 주변 결합부;상기 주변 결합부로부터 내측 및 상부 방향으로 절곡된 절곡부; 및상기 절곡부로부터 내측 방향으로 연장된 중심 평탄부를 포함하는 원통형 이차 전지.
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