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KR101054748B1 - Secondary battery cap assembly with excellent electrolyte sealing - Google Patents

Secondary battery cap assembly with excellent electrolyte sealing Download PDF

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KR101054748B1
KR101054748B1 KR1020070058076A KR20070058076A KR101054748B1 KR 101054748 B1 KR101054748 B1 KR 101054748B1 KR 1020070058076 A KR1020070058076 A KR 1020070058076A KR 20070058076 A KR20070058076 A KR 20070058076A KR 101054748 B1 KR101054748 B1 KR 101054748B1
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safety vent
outer circumferential
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ptc element
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서근호
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이지현
정재한
변호경
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 발명은 전지내의 고압 발생시 전류를 차단하는 소자(전류차단 안전소자)가 하부에 연결되어 있고, 그 이상의 고압 발생시 파열되면서 가스를 배출하는 안전벤트; 상기 안전벤트 상에 탑재되며, 고온 발생시 전류를 차단하는 환형 구조의 PTC 소자; 상기 PTC 소자 상에 탑재되고, 가스 배출을 위한 관통구가 형성되어 있으며, 돌출 단자를 형성하는 탑 캡; 및 상기 소자들의 외주면을 감싸면서 밀봉하는 가스켓(A); 을 포함하고 있으며, 상기 안전벤트의 외주면 단부는 PTC 소자 및 탑 캡의 외주 측면에 대응하여 수직 절곡되어 있고, 상기 안전벤트의 수직 절곡 부위와 PTC 소자 및 탑 캡의 외주 측면 사이에는 환형의 가스켓(B)이 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 캡 어셈블리를 제공한다.The present invention is connected to the device (current blocking safety device) that blocks the current when the high pressure in the battery is generated, the safety vent for discharging the gas when the high pressure generated more; A PTC device mounted on the safety vent and having an annular structure to block current when a high temperature is generated; A top cap mounted on the PTC element, having a through hole for discharging gas, and forming a protruding terminal; And a gasket sealing the outer circumferential surfaces of the devices. The outer circumferential end of the safety vent is vertically bent to correspond to the outer circumferential side of the PTC element and the top cap, and an annular gasket is formed between the vertical bent portion of the safety vent and the outer circumferential side of the PTC element and the top cap. Provided is a cap assembly, characterized in that the B).

Description

전해액 밀봉성이 우수한 이차전지용 캡 어셈블리 {Cap Assembly of Second Battery Having Excellent Electrolyte Sealing Property}Cap Assembly of Second Battery Having Excellent Electrolyte Sealing Property}

도 1은 종래의 원통형 이차전지의 상부 구조를 나타낸 단면 모식도이다;1 is a schematic cross-sectional view showing the upper structure of a conventional cylindrical secondary battery;

도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 원통형 이차전지의 상부 구조를 나타낸 단면 모식도이다;2 is a schematic cross-sectional view showing an upper structure of a cylindrical secondary battery according to one embodiment of the present invention;

도 3은 도 1의 원통형 이차전지에서 캡 어셈블리의 상부 구조에 대한 부분 단면 모식도이다;3 is a partial cross-sectional schematic diagram of the upper structure of the cap assembly in the cylindrical secondary battery of Figure 1;

도 4는 도 2의 원통형 이차전지에서 캡 어셈블리의 상부 구조에 대한 부분 단면 모식도이다.4 is a partial cross-sectional schematic view of the upper structure of the cap assembly in the cylindrical secondary battery of FIG.

본 발명은 전해액 밀봉성이 우수한 이차전지용 캡 어셈블리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 전지내의 고압 발생시 전류를 차단하는 소자(전류차단 안전소자)가 하부에 연결되어 있고, 그 이상의 고압 발생시 파열되면서 가스를 배출하는 안 전벤트, PTC 소자, 탑 캡, 및 가스켓(A)을 포함하고, 상기 안전벤트의 외주면 단부는 PTC 소자 및 탑 캡의 외주 측면에 대응하여 수직 절곡되어 있고, 상기 안전벤트의 수직 절곡 부위와 PTC 소자 및 탑 캡의 외주 측면 사이에는 환형의 가스켓(B)이 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 캡 어셈블리에 관한 것이다.The present invention relates to a cap assembly for a secondary battery having excellent electrolyte sealing property, and more particularly, a device (current blocking safety device) that cuts off a current when a high pressure is generated in the battery is connected to a lower portion, and when a high pressure is generated, And a safety vent, a PTC element, a top cap, and a gasket (A) for discharging the safety vent, and an end portion of the outer circumferential surface of the safety vent is vertically bent in correspondence with the outer circumferential side of the PTC element and the top cap, An annular gasket (B) is interposed between the bent portion and the outer peripheral side surfaces of the PTC element and the top cap.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 방전 전압의 리튬 이차전지에 대해 많은 연구가 행해졌고 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다.As technology development and demand for mobile devices have increased, the demand for secondary batteries as energy sources has been rapidly increasing. Many researches have been conducted on lithium secondary batteries with high energy density and discharge voltage among such secondary batteries. .

이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다.According to the shape of the battery case, secondary batteries are classified into cylindrical batteries and rectangular batteries in which the electrode assembly is embedded in a cylindrical or rectangular metal can, and pouch-type batteries in which the electrode assembly is embedded in a pouch type case of an aluminum laminate sheet. .

또한, 전지케이스에 내장되는 상기 전극조립체는 양극/분리막/음극의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자로서, 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 젤리-롤형 구조와, 소정 크기의 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형 구조로 분류된다. 그 중 젤리-롤형 전극조립체는 제조가 용이하고 중량당 에너지 밀도가 높은 장점을 가지고 있다. In addition, the electrode assembly embedded in the battery case is a power generator capable of charging and discharging composed of a laminated structure of the anode / separator / cathode, a jelly-roll type wound through a separator between the long sheet-type anode and cathode coated with the active material The structure is classified into a stacked structure in which a plurality of positive and negative electrodes of a predetermined size are sequentially stacked in a state where a separator is interposed therebetween. Among them, the jelly-roll type electrode assembly has advantages of easy manufacturing and high energy density per weight.

그러나, 전지의 충방전시 젤리-롤형 전극조립체는 반복적인 팽창과 수축을 겪으면서 변형되는 경향이 있고, 이러한 과정에서 응력이 중심부로 집중되어 전극이 분리막을 뚫고 금속 센터 핀에 접촉됨으로써 내부단락이 유발하는 경향이 있다. 상기 내부 단락으로 인한 발열에 의해 유기 용매가 분해되어 가스가 발생하고, 전지 내의 가스압 상승에 의해 전지가 파열될 수 있다. 이러한 전지 내부의 가스압 상승은 외부 충격에 의해 내부 단락이 발생하였을 때에도 일어날 수 있다.However, during charging and discharging of a battery, a jelly-roll type electrode assembly tends to deform while undergoing repeated expansion and contraction, and in this process, stress is concentrated to the center, and an electrode shorts through a separator and contacts a metal center pin. Tends to cause. The organic solvent may be decomposed by the heat generated by the internal short circuit to generate gas, and the battery may be ruptured due to the increase in gas pressure in the battery. This increase in gas pressure inside the battery may occur even when an internal short circuit occurs due to an external impact.

상기와 같은 전지의 안전성 문제를 해결하기 위하여, 원통형 전지의 캡 어셈블리에는 고압가스를 배출하는 안전벤트, 고온에서 전류를 차단하는 PTC 소자, 전지 내압의 상승시 전류를 차단하는 전류차단소자(Current Interrupt Device: CID) 등의 안전 소자들과 상기 소자들을 보호하는 돌출형 단자를 형성하는 탑 캡 등이 가스켓에 의해 고정된 구조로 이루어져 있다.In order to solve the safety problem of the battery as described above, the cap assembly of the cylindrical battery has a safety vent for discharging high-pressure gas, a PTC device to cut off the current at a high temperature, a current interrupting device to cut off the current when the internal voltage rises (Current Interrupt) Safety elements such as a device (CID) and a top cap forming a protruding terminal for protecting the elements have a structure fixed by a gasket.

상기 캡 어셈블리의 구조는, 가스켓이 안전벤트, PTC 소자, CID, 탑 캡 등의 외주면을 감쌈으로써, 본질적으로 전지 내부의 전해액이 외부로 누출되는 것을 방지한다. 따라서, 전지의 최내측에 위치하는 안전벤트와 그것의 외주면을 감싸는 가스켓의 계면을 통해 전해액이 누출되지 않는다면, 안전벤트와 PTC 소자의 계면, PTC 소자와 탑 캡의 계면 등 금속 소재들 간의 계면에서도 전해액 누출이 발생하지 않는다. The structure of the cap assembly, by the gasket wraps the outer peripheral surface of the safety vent, PTC element, CID, top cap, etc., essentially prevents the electrolyte inside the battery to leak out. Therefore, if electrolyte is not leaked through the interface between the safety vent located at the innermost side of the battery and the gasket surrounding its outer circumference, the interface between the metal materials such as the interface between the safety vent and the PTC element and the interface between the PTC element and the top cap is No electrolyte leakage occurs.

그러나, 전지의 충방전 작동 과정, 낙하, 외부 충격 등에 의해, 실질적으로 가스켓과 안전벤트의 계면을 통해 일부 전해액이 누출되며, 이렇게 누출된 전해액이 금속 소재들 간의 계면을 통해 외부로 쉽게 누출될 수 있는 문제점이 있다. 즉, 금속 소재들 간의 상호 계면 부위는 상대적으로 밀착성이 떨어지므로, 일단 금속 소재들의 계면으로 유입된 전해액은 가스켓과 관련 소자들의 계면 부위에 비해 외부로 쉽게 누출될 수 있다. 따라서, 캡 어셈블리에서 전해액이 누출되는 현상을 감소시킬 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.However, due to the charging and discharging operation of the battery, dropping, external shock, and the like, substantially some electrolyte leaks through the interface between the gasket and the safety vent, and the leaked electrolyte may easily leak out through the interface between the metal materials. There is a problem. That is, since the interfacial portions between the metal materials are relatively inferior in adhesion, the electrolyte, once introduced into the interfacial surfaces of the metal materials, may be easily leaked to the outside compared to the interface portions of the gasket and related devices. Therefore, there is a high need for a technology capable of reducing the leakage of electrolyte in the cap assembly.

이와 관련하여, 일본 특허출원공개 제2006-286561호, 일본 특허출원 공개 제2005-100927호, 일본 특허출원공개 제2002-373711호 등에는 탑 캡 하방에 가스켓이 구비된 캡 어셈블리가 개시되어 있다. 그러나, 이들 출원들에 개시되어 있는 캡 어셈블리는 안전소자들의 외주면을 감싸면서 밀봉하는 가스켓의 형상이 복잡하므로 제조하기가 용이하지 않고, 금속소재들(안전벤트, PTC 소자 및 탑 캡)의 상호 계면 부위에서 전해액 누액이 발생하므로, 상기의 문제점을 근원적으로 해결하고 있지는 못하다.In this regard, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-286561, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-100927, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-373711 and the like disclose a cap assembly provided with a gasket under the top cap. However, the cap assembly disclosed in these applications is not easy to manufacture because the shape of the gasket sealing the outer circumferential surface of the safety elements is complicated, and the interface between the metal materials (safety vent, PTC element and top cap) Since electrolyte leakage occurs at the site, the above problems cannot be solved fundamentally.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art and the technical problems required from the past.

본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이차전지의 제조시, 캡 어셈블리의 안전벤트 외주면 단부를 PTC 소자 및 탑 캡의 외주 측면에 대응하여 수직 절곡하고, 상기 안전벤트의 수직 절곡 부위와 PTC 소자 및 탑 캡의 외주 측면 사이에 환형의 가스켓을 개재하는 경우, 금속 소재들(안전벤트, PTC 소자, 탑 캡) 간의 계면에서 전해액이 누출되는 현상을 최소화할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The inventors of the present application, after in-depth study and various experiments, during the manufacture of the secondary battery, the end of the safety vent outer peripheral surface of the cap assembly is bent vertically corresponding to the outer peripheral side of the PTC element and the top cap, the vertical of the safety vent When the annular gasket is interposed between the bent portion and the outer circumferential side of the PTC element and the top cap, it is confirmed that the leakage of electrolyte at the interface between the metal materials (safety vent, PTC element and the top cap) can be minimized. The present invention has been completed.

따라서, 본 발명에 따른 이차전지용 캡 어셈블리는, Therefore, the secondary battery cap assembly according to the present invention,

(a) 전지내의 고압 발생시 전류를 차단하는 소자(전류차단 안전소자)가 하부에 연결되어 있고, 그 이상의 고압 발생시 파열되면서 가스를 배출하는 안전벤트;(A) a safety vent that is connected to the lower element (current blocking safety device) that cuts off the current when a high pressure occurs in the battery, and discharges the gas when it bursts at a higher pressure;

(b) 상기 안전벤트 상에 탑재되며, 고온 발생시 전류를 차단하는 환형 구조의 PTC 소자;(b) a PTC device having an annular structure mounted on the safety vent and blocking current when a high temperature occurs;

(c) 상기 PTC 소자 상에 탑재되고, 가스 배출을 위한 관통구가 형성되어 있으며, 돌출 단자를 형성하는 탑 캡; 및 (c) a top cap mounted on the PTC element, having a through hole for gas discharge, and forming a protruding terminal; And

(d) 상기 소자들의 외주면을 감싸면서 밀봉하는 가스켓(A);(d) a gasket sealing the outer circumferential surface of the elements;

을 포함하고 있으며, It contains,

상기 안전벤트의 외주면 단부는 PTC 소자 및 탑 캡의 외주 측면에 대응하여 수직 절곡되어 있고, 상기 안전벤트의 수직 절곡 부위와 PTC 소자 및 탑 캡의 외주 측면 사이에는 환형의 가스켓(B)이 개재되어 있는 구조로 구성되어 있다.The outer circumferential end of the safety vent is vertically bent in correspondence with the outer circumferential side of the PTC element and the top cap, and an annular gasket B is interposed between the vertical bent portion of the safety vent and the outer circumferential side of the PTC element and the top cap. It is composed of a structure.

일반적으로, 금속 소재인 안전벤트 및 탑 캡과 준금속 소재인 PTC 소자(이하 '금속 소재들'로 약칭함) 간의 상호 계면 부위는, 앞서 설명한 바와 같이, 가스켓과 이들 소자들의 계면 부위에 비해 전해액이 누출될 가능성이 높은 바, 본 발명의 캡 어셈블리에서는 안전벤트의 외주면 단부를 수직 절곡하고, 그러한 절곡 부위와 탑 캡, PTC 소자 사이에 환형의 가스켓을 탑재함으로써, 상기 안전벤트가 단락될 때까지 금속 소재들간의 계면에서 전해액이 누출되는 것을 방지하여 전지의 안전성을 크게 향상시킬 수 있다. In general, the interfacial portion between the safety vent and the top cap, which is a metallic material, and the PTC element (hereinafter, referred to as 'metal materials'), which is a metal material, has an electrolyte as compared with the interface portion of the gasket and these elements, as described above. In the cap assembly of the present invention, the end of the outer circumferential surface of the safety vent is vertically bent, and an annular gasket is mounted between the bent portion, the top cap, and the PTC element, until the safety vent is shorted. The electrolyte may be prevented from leaking at the interface between the metal materials, thereby greatly improving the safety of the battery.

즉, 전지 최내측에 위치하는 안전벤트와 그것의 외주면을 감싸는 가스켓(A) 의 계면을 전해액이 통과하였다 하더라도, 상기 전해액은 안전벤트와 PTC 소자의 계면 및 PTC 소자와 탑 캡의 계면으로 직접 유입되지 못하고 또 다른 가스켓(B)의 계면을 통과하여야 하므로, 실질적으로 전해액의 누출이 방지될 수 있다. That is, even if the electrolyte passes through the interface between the safety vent positioned at the innermost side of the battery and the gasket A surrounding the outer circumferential surface thereof, the electrolyte flows directly into the interface between the safety vent and the PTC element and the interface between the PTC element and the top cap. Since it must not pass through the interface of another gasket (B), leakage of the electrolyte can be substantially prevented.

상기 안전벤트의 두께는 소재 및 구조 등에 따라 달라질 수 있으며, 소정의 고압 발생시 파열되면서 가스를 배출할 수 있다면 특별히 제한되는 것은 아니며, 바람직하게는 0.2 내지 0.6 mm일 수 있다.The thickness of the safety vent may vary depending on the material and structure, and the like, and may be particularly limited as long as it can expel gas at a predetermined high pressure, and may be 0.2 to 0.6 mm.

상기 PTC 소자의 두께 역시 소재 및 구조 등에 따라 달라질 수 있으며, 바람직하게는 0.2 내지 0.4 mm일 수 있다. 다만, PTC 소자의 두께가 너무 두꺼우면, 내부 저항이 상승하고, 전지의 크기를 증가시켜 동일 규격 대비 전지의 용량을 감소시킬 수 있다. 반대로, PTC 소자의 두께가 너무 얇으며, 고온에서 소망하는 전류 차단 효과를 발휘하기 어렵고 약한 외부 충격에 의해서도 파괴될 수 있으므로 바람직하지 않다. 따라서, PTC 소자의 두께는 이러한 점들을 복합적으로 고려하여 상기 범위내에서 적절히 결정할 수 있다.The thickness of the PTC device may also vary depending on materials, structures, and the like, and preferably, 0.2 to 0.4 mm. However, if the thickness of the PTC element is too thick, the internal resistance is increased, the size of the battery can be increased to reduce the capacity of the battery compared to the same standard. On the contrary, it is not preferable because the thickness of the PTC element is too thin, it is difficult to exert a desired current interruption effect at high temperature, and can be destroyed by a weak external impact. Therefore, the thickness of a PTC element can be suitably determined within the said range in consideration of these points.

상기 PTC 소자의 상단면과 접하고 있는 탑 캡 부위의 두께는 외부로부터 인가되는 압력으로부터 상기 캡 어셈블리의 소자들을 보호할 수 있는 범위라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 바람직하게는 0.3 내지 0.5 mm일 수 있다. 탑 캡 부위의 두께가 너무 얇으면 소정의 기계적 강성을 발휘하기 어렵고, 반대로 너무 두꺼우면 크기 및 중량 증가에 의해 동일 규격 대비 전지 용량을 감소시킬 수 있으므로 바람직하지 않다.The thickness of the top cap portion in contact with the top surface of the PTC device is not particularly limited as long as it can protect the devices of the cap assembly from the pressure applied from the outside, preferably may be 0.3 to 0.5 mm. If the thickness of the top cap portion is too thin, it is difficult to exert predetermined mechanical rigidity. On the contrary, if the thickness of the top cap portion is too thick, it is not preferable because the battery capacity can be reduced compared to the same standard by increasing the size and weight.

본 발명의 중요한 특징들 중의 하나는 안전벤트가 PTC 소자 및 탑 캡의 외주 측면에 대응하여 수직 절곡되어 있다는 점이고, 또 다른 특징은 상기 안전벤트의 수직 절곡 부위와 PTC 소자 및 탑 캡의 외주 측면 사이에는 환형의 가스켓(B)이 개재되어 있다는 점이다.One of the important features of the present invention is that the safety vent is vertically bent in correspondence with the outer circumferential side of the PTC element and the top cap, and another feature is between the vertical bent portion of the safety vent and the outer circumferential side of the PTC element and the top cap. The point is that the annular gasket B is interposed.

우선, 상기 안전벤트 외주면 단부의 수직 절곡 높이는 바람직하게는 PTC 소자와 탑 캡의 두께의 합과 일치하도록 이루어져 있어서, 상기 가스켓(A)가 안전벤트의 외주면을 감싸면서 밀봉을 달성할 때, 가스켓(A)의 내측면과 안전벤트 사이에 발생하는 이격공간을 최소화하여 상호간의 밀봉력을 극대화할 수 있다.First, the vertical bending height of the end portion of the safety vent outer peripheral surface is preferably made to match the sum of the thicknesses of the PTC element and the top cap, so that when the gasket A achieves sealing while surrounding the outer peripheral surface of the safety vent, the gasket ( By minimizing the separation space generated between the inner surface of the A) and the safety vent can maximize the sealing force between each other.

또한, 상기 환형 가스켓(B)의 높이는 바람직하게는 PTC 소자의 두께와 탑 캡의 두께의 합과 일치하도록 형성되어 있어서, 앞서 설명한 바와 같이, 가스켓(A)이 안전벤트의 외주면을 감싸면서 밀봉을 달성할 때, 가스켓(A)의 내측면과 환형 가스켓(B)의 상단 사이에 발생하는 이격공간을 최소화하여 상호간의 밀봉력을 극대화시킬 수 있다.In addition, the height of the annular gasket (B) is preferably formed to match the sum of the thickness of the PTC element and the thickness of the top cap, so as described above, the gasket (A) surrounds the outer circumferential surface of the safety vent to seal When achieving, it is possible to maximize the sealing force between each other by minimizing the separation space generated between the inner surface of the gasket (A) and the top of the annular gasket (B).

결과적으로, 상기와 같은 바람직한 구조에 의해, 안전벤트의 외주면 절곡 단부와 가스켓(B)의 상단이 가스켓(A)와 접하는 탑 캡의 높이에 일치하게 되고, 가스켓(A)가 당해 부위에 밀착될 수 있다. As a result, with the above preferred structure, the outer peripheral surface bent end of the safety vent and the upper end of the gasket B coincide with the height of the top cap in contact with the gasket A, and the gasket A is in close contact with the site. Can be.

상기 가스켓(A)와 환형 가스켓(B)는 바람직하게는 전기절연성의 탄력적인 소재로 이루어져 있으며, 이러한 소재는 전기절연성과 소정의 탄력성 및 내구성을 나타내는 소재라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리프로필렌(PP)이 사용될 수 있다.The gasket (A) and the annular gasket (B) is preferably made of an electrically insulating elastic material, and the material is not particularly limited as long as the material exhibits electrical insulating properties and predetermined elasticity and durability. Polypropylene (PP) can be used.

안전벤트의 수직 절곡 부위와 PTC 소자 및 탑 캡의 외주 측면 사이에 개재되 는 환형 가스켓(B)의 폭은, 상기 부재들이 접하는 상호 계면에서 전해액이 누출되는 것을 최대한 방지할 수 있도록, 바람직하게는 0.2 내지 0.4 mm일 수 있다. 따라서, 환형 가스켓(B)의 폭이 너무 얇으면 소정의 전기절연성과 탄력성을 제공하기 어려울 수 없고, 반대로 너무 두꺼우면 전지의 크기 증가를 초래하여 동일 규격 대비 전지 용량의 감소를 초래할 수 있으므로 바람직하지 않다. The width of the annular gasket B interposed between the vertical bent portion of the safety vent and the outer circumferential side of the PTC element and the top cap is preferably so as to prevent leakage of the electrolyte at the mutual interface where the members come into contact with each other. 0.2 to 0.4 mm. Therefore, if the width of the annular gasket B is too thin, it may not be difficult to provide a predetermined electrical insulation and elasticity, and on the contrary, if the annular gasket B is too thick, the size of the battery may be increased, resulting in a decrease in battery capacity compared to the same standard. not.

본 발명은 또한 전해액이 함침된 상태로 권취형 전극조립체('젤리-롤')이 원통형 캔에 내장되어 있고, 상기 원통형 캔의 상단에는 상기 구조의 캡 어셈블리가 장착되어 있는 이차전지를 제공한다. The present invention also provides a secondary battery in which a wound electrode assembly ('jelly-roll') is embedded in a cylindrical can with an electrolyte impregnated thereon, and a cap assembly of the structure is mounted on an upper end of the cylindrical can.

일반적으로 원통형 이차전지의 구조에서, 젤리-롤형 전극조립체의 양극 호일에 용접되어 있는 양극 탭은 캡 어셈블리에 용접되어 전지 상단의 돌출 단자에 연결되며, 음극 호일에 용접되어 있는 음극 탭은 전지케이스(원통 캔)의 하단에 용접되어 캔 자체가 음극 단자를 구성한다. 이와 같은 탑재가 이루어진 상태에서 전해액이 주입되고, 캔의 개방 상단에 캡 어셈블리를 장착하여 밀봉시키면 원통형 전지가 완성된다. 상기 원통형 캔의 소재는, 특별히 제한되지 않으며, 바람직하게는, 스테인리스 스틸, 스틸, 알루미늄 또는 그 등가물 중 어느 하나로 형성될 수 있다. In general, in the structure of a cylindrical secondary battery, the positive electrode tab welded to the positive electrode foil of the jelly-roll type electrode assembly is welded to the cap assembly and connected to the protruding terminal at the top of the battery, and the negative electrode tab welded to the negative electrode foil is a battery case ( Welded to the bottom of the cylindrical can) and the can itself constitutes the negative terminal. Electrolyte is injected in such a state that the mounting is made, and the cylindrical assembly is completed by sealing the cap assembly on the open top of the can. The material of the cylindrical can is not particularly limited, and preferably, may be formed of any one of stainless steel, steel, aluminum, or an equivalent thereof.

본 발명에 따른 상기 전지는 바람직하게는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 및 출력 안정성의 리튬 이차전지일 수 있다. 그러한 리튬 이차전지는 양극, 음극, 분리막, 리튬염 함유 비수 전해액 등으로 구성되어 있다. The battery according to the present invention may preferably be a lithium secondary battery of high energy density, discharge voltage, and output stability. Such lithium secondary batteries are composed of a positive electrode, a negative electrode, a separator, a lithium salt-containing nonaqueous electrolyte, and the like.

상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 충진제를 더 첨가하 기도 한다. 상기 음극은 또한 음극 집전체 상에 음극 재료를 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 더 포함될 수도 있다. The positive electrode is prepared by, for example, applying a mixture of a positive electrode active material, a conductive material, and a binder onto a positive electrode current collector, followed by drying, and further, a filler may be further added as necessary. The negative electrode is also manufactured by coating and drying a negative electrode material on a negative electrode current collector, and if necessary, the components as described above may be further included.

상기 분리막은 음극과 양극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. The separator is interposed between the cathode and the anode, and an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength is used.

리튬염 함유 비수계 전해액은, 비수 전해액과 리튬염으로 이루어져 있으며, 비수 전해액으로는 액상 비수 전해액, 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다. The lithium salt-containing non-aqueous electrolyte solution consists of a nonaqueous electrolyte solution and a lithium salt, and a liquid nonaqueous electrolyte solution, a solid electrolyte, an inorganic solid electrolyte, and the like are used as the nonaqueous electrolyte solution.

상기 집전체, 전극 활물질, 도전재, 바인더, 충진제, 분리막, 전해액, 리튬염 등은 당업계에 공지되어 있으므로, 그에 대한 자세한 설명은 본 명세서에서 생략한다.Since the current collector, the electrode active material, the conductive material, the binder, the filler, the separator, the electrolyte, the lithium salt, and the like are known in the art, a detailed description thereof will be omitted herein.

본 발명에 따른 리튬 이차전지는 당업계에 공지되어 있는 통상적인 방법에 의해 제조될 수 있다. 즉, 양극과 음극 사이에 다공성 분리막을 삽입하고 거기에 전해액을 주입하여 제조할 수 있다.The lithium secondary battery according to the present invention can be produced by conventional methods known in the art. That is, it may be prepared by inserting a porous separator between the anode and the cathode and injecting the electrolyte therein.

양극은, 예를 들어, 앞서 설명한 바와 같이, 양극 활물질로서의 리튬 전이 금속 산화물 활물질과 도전재 및 바인더를 함유한 슬러리를 집전체 위에 도포한 후 건조 및 압연하여 제조할 수 있다. 마찬가지로 음극은, 예를 들어, 앞서 설명한 바와 같이, 음극 활물질로서 탄소 활물질과 도전재 및 바인더를 함유한 슬러리를 얇은 집전체 위에 도포한 후 건조하여 제조할 수 있다.As described above, for example, the positive electrode may be manufactured by applying a slurry containing a lithium transition metal oxide active material, a conductive material, and a binder as a positive electrode active material onto a current collector, followed by drying and rolling. Similarly, the negative electrode can be produced by, for example, applying a slurry containing a carbon active material, a conductive material, and a binder as a negative electrode active material on a thin current collector, as described above, and then drying.

이하, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 도면을 참조하여 본 발명의 내용을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the content of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings according to an embodiment of the present invention, but the scope of the present invention is not limited thereto.

도 1에는 종래의 원통형 이차전지의 상부 구조를 보여주는 부분 단면도가 모식적으로 도시되어 있다.1 is a partial cross-sectional view schematically showing an upper structure of a conventional cylindrical secondary battery.

도 1을 참조하면, 전지(100)는 캔(200)의 내부에 발전소자로서의 전극조립체(300)를 삽입하고 여기에 전해액을 주입하며, 캔(200)의 상단 개구부에 캡 어셈블리(400)를 장착함으로써 제조된다.Referring to FIG. 1, the battery 100 inserts an electrode assembly 300 as a power generator into an inside of the can 200, injects electrolyte therein, and attaches a cap assembly 400 to an upper opening of the can 200. It is manufactured by mounting.

캡 어셈블리(400)는 캔(200)의 상부 비딩부(210)에 실장되는 기밀유지용 가스켓(500) 내부에 탑 캡(410)과 과전류를 차단하기 위한 PTC 소자(420) 및 내부 압력 저하를 위한 안전벤트(430)가 밀착되어 설치된다. 탑 캡(410)은 중앙이 상향 돌출되어 있어서 외부 회로와의 접속에 의한 양극 단자로서의 역할을 수행하며, 가스 배출을 위한 다수의 관통구(도시하지 않음)가 천공되어 있다. 안전벤트(430)는 그것의 하단이 전류차단 안전소자(440) 및 양극리드(310)를 통해 전극조립체(300)의 양극에 연결되어 있다.The cap assembly 400 is a PTC element 420 to block the top cap 410 and the over-current inside the hermetic gasket 500 mounted on the upper beading portion 210 of the can 200 and the internal pressure drop Safety vent for 430 is installed in close contact. The top cap 410 protrudes upward in the center to serve as a positive electrode terminal by connection with an external circuit, and a plurality of through holes (not shown) for gas discharge are perforated. The safety vent 430 has a lower end thereof connected to the anode of the electrode assembly 300 through the current blocking safety device 440 and the anode lead 310.

안전벤트(430)는 도전성의 얇은 판재로서, 그것의 중앙부는 하향 만입부(432)를 형성하고, 만입부(432)의 상절곡 및 하절곡 부위에는 각각 깊이를 달리하는 2 개의 노치들이 형성되어 있다. The safety vent 430 is a conductive thin plate, the center of which forms a downward indentation 432, and two notches having different depths are formed in the upper and lower bending portions of the indentation 432, respectively. have.

전지 내부에서 임계치 이상으로 압력이 상승하였을 때 전류를 차단하는 전류차단 안전소자(440)는 도전성 판재로서 안전벤트(430)의 하방에 설치되어 있다. 전류차단 안전소자(440)의 재질은 바람직하게는 안전벤트(430)와 동일한 재질로 이루어져 있고, 보조가스켓(510)은 전류차단 안전소자(440)와 안전벤트(430)가 통전 되는 것을 막을 수 있도록 폴리프로필렌(PP) 계열의 재질로 이루어져 있다.The current blocking safety device 440 that cuts off the current when the pressure rises above the threshold inside the battery is provided under the safety vent 430 as a conductive plate. The material of the current blocking safety device 440 is preferably made of the same material as the safety vent 430, and the auxiliary gasket 510 may prevent the current blocking safety device 440 and the safety vent 430 from being energized. It is made of polypropylene (PP) material.

예를 들어, 다양한 원인에 의한 내부 단락, 과충전 등으로 인해 전지(100)의 온도가 상승하면, PTC 소자(420)의 저항 증가에 의해 통전 전류량이 크게 감소하게 된다. 온도의 계속적인 상승으로 전해액이 분해되면서 가스가 발생하고 그에 따라 내압이 증가하면, 안전벤트(430)의 만입부(432)가 들어 올려지면서 전류차단 안전소자(440)가 부분 파열되어 전류가 차단하여 안전성을 확보하게 된다. 그러나, 계속적인 압력 상승시에는 안전벤트(430)의 노치(436)이 파열되면서 고압 가스를 전지(100)로 외부로 배출하여 안전성을 담보하게 된다.For example, when the temperature of the battery 100 rises due to internal short circuit, overcharge, or the like caused by various causes, the amount of energizing current is greatly reduced by increasing the resistance of the PTC element 420. When the gas is generated as the electrolyte is decomposed due to the continuous rise of the temperature, and accordingly, the internal pressure increases, the inlet 432 of the safety vent 430 is lifted and the current blocking safety device 440 partially ruptures to block the current. To ensure safety. However, when the pressure rises continuously, the notch 436 of the safety vent 430 is ruptured, thereby discharging the high pressure gas to the outside of the battery 100 to ensure safety.

도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 원통형 이차전지의 상부 구조를 나타낸 단면 모식도가 도시되어 있다.Figure 2 is a schematic cross-sectional view showing the upper structure of the cylindrical secondary battery according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 이차전지(100a)의 캡 어셈블리(400a)에서, 전지내의 고압 발생시 전류를 차단하는 전류차단 안전소자(440)는 안전벤트(430)의 하부에 연결되고, 고온발생시 전류를 차단하는 PTC 소자(420)는 안전벤트(430)의 상부에 환형의 형태로 탑재되어 있으며, 가스 배출을 위한 관통구가 형성되고 돌출단자를 형성하는 탑 캡(410)은 PTC 소자(420) 상에 탑재되고, 가스켓(A)(500)는 상기 소자들의 외주면(610)을 감싸면서 밀봉하도록 형성되어 있다는 점에서는 도 1의 전지(100)와 동일하다.Referring to FIG. 2, in the cap assembly 400a of the secondary battery 100a according to the present invention, a current blocking safety device 440 that blocks current when a high voltage is generated in the battery is connected to a lower portion of the safety vent 430. The PTC element 420 that cuts off the current at a high temperature is mounted in an annular shape on the top of the safety vent 430, and the top cap 410 for forming the protruding terminal is formed with a through hole for gas discharge. It is mounted on the 420, the gasket (A) 500 is the same as the battery 100 of Figure 1 in that it is formed to seal surrounding the outer peripheral surface 610 of the elements.

반면에, 안전벤트(430a)의 외주면 단부는 PTC 소자(420)와 탑 캡(410)의 외주 측면에 대응하는 높이를 가지며 'L'자형으로 수직 상향 절곡되어 있고, 전기절연성의 탄력적인 소재인 폴리프로필렌(PP)으로 만들어진 환형 가스켓(600)이 안전 벤트(430a)의 수직 절곡 부위(438)와 PTC 소자(420) 및 탑 캡(410)의 외주 측면 사이에 개재되어 있다.On the other hand, the outer circumferential end of the safety vent 430a has a height corresponding to the outer circumferential side of the PTC element 420 and the top cap 410 and is bent vertically upward in an 'L' shape, and is an electrically insulating elastic material. An annular gasket 600 made of polypropylene (PP) is interposed between the vertical bending portion 438 of the safety vent 430a and the outer circumferential sides of the PTC element 420 and the top cap 410.

즉, 안전벤트(430a)의 수직 절곡 부위(438)와 환형 가스켓(600)는 전지내에서 고압이 발생하여 안전벤트(430a)가 파열될 때까지 전해액이 캡 어셈블리(400)의 상부로 누출되는 것을 방지한다.That is, the vertical bending portion 438 of the safety vent 430a and the annular gasket 600 are leaked to the upper portion of the cap assembly 400 until high pressure is generated in the battery and the safety vent 430a is ruptured. To prevent them.

도 3에는 도 1의 원통형 이차전지에서 캡 어셈블리의 상부 구조에 대한 부분 단면 모식도가 도시되어 있고, 도 4에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 도 2의 원통형 이차전지에서 캡 어셈블리의 상부 구조에 대한 부분 단면 모식도가 도시되어 있다.3 is a partial cross-sectional schematic diagram of the upper structure of the cap assembly in the cylindrical secondary battery of Figure 1, Figure 4 is a top structure of the cap assembly in the cylindrical secondary battery of Figure 2 according to an embodiment of the present invention A partial cross-sectional schematic diagram is shown.

이들 도면을 참조하면, 캡 어셈블리(400, 400a)의 상부는 탑 캡(410), PTC 소자(420) 및 안전벤트(430, 430a) 등을 포함하고, 그 중, PTC 소자(420)는 전지의 온도가 상승할 때 저항을 크게 증가시켜 전류를 차단하고, 안전벤트(430, 430a)는 전지의 내부 압력이 증가할 때 캡 어셈블리(400, 400a)의 상부로 형상이 역전되면서 고압가스를 배출하게 된다. Referring to these figures, the top of the cap assembly (400, 400a) includes a top cap 410, PTC element 420 and safety vents (430, 430a), etc., among which PTC element 420 is a battery When the temperature increases, the resistance is greatly increased to block the current, and the safety vents 430 and 430a discharge the high pressure gas as the shape is reversed to the top of the cap assembly 400 and 400a when the internal pressure of the battery increases. Done.

캡 어셈블리(400)는, 도 3에서 보는 바와 같이, 원판 형태의 PTC 소자(420)에 안전벤트(430)가 밀착되어 있는 구조로 이루어져 있어서, 캡 어셈블리(400) 중, 탑 캡(410), PTC 소자(420) 및 안전벤트(430)로부터 초래되는 높이는 각 소자의 두께들의 합에 대응하여 나타난다. As shown in FIG. 3, the cap assembly 400 has a structure in which the safety vent 430 is in close contact with the PTC element 420 having a disc shape, and the top cap 410 of the cap assembly 400 is provided. The height resulting from the PTC device 420 and safety vent 430 appears to correspond to the sum of the thicknesses of each device.

도 3의 캡 어셈블리(400)에서, 가스켓(500)은 캡 어셈블리(400) 중 전지의 최내측에 위치하는 안전벤트(430)의 하단면을 감싼 상태에서, 안전벤트(430), PTC 소자(420) 및 탑 캡(410)의 외주 측면에 밀착되어 있고, 탑 캡(410)의 상단면을 감싸고 있다. 따라서, 전지 내부의 전해액이 안전벤트(430)의 하단면과 가스켓(500)의 계면(S1)으로 일단 유입되면, 상대적으로 밀착력이 떨어지는 안전벤트(430)와 PTC 소자(420)의 계면(S2) 또는 PTC 소자(420)와 탑 캡(410)의 계면(S3)을 쉽게 통과하게 되어 누출된다. In the cap assembly 400 of FIG. 3, the gasket 500 covers the bottom surface of the safety vent 430 positioned at the innermost side of the battery in the cap assembly 400. It is in close contact with the outer peripheral side of the 420 and the top cap 410, and surrounds the upper end surface of the top cap 410. Therefore, once the electrolyte inside the battery flows into the bottom surface of the safety vent 430 and the interface S1 of the gasket 500, the interface S2 between the safety vent 430 and the PTC element 420 which is relatively inferior in adhesion strength. Or easily pass through the interface S3 between the PTC element 420 and the top cap 410 and leak.

반면에, 본 발명에 따르면, 도 4에서 보는 바와 같이, 안전벤트(430a)는 탑 캡(410)과 PTC 소자(420)의 외주 측면에 대해 'L'자형으로 수직 절곡되어 있고, 환형 가스켓(600)의 높이(H)는 PTC 소자(420)와 탑 캡(410) 두께의 합과 동일하게 형성되어 있어서, 도 3의 캡 어셈블리(400)와 외형 크기가 동일하고, 가스켓(500)의 하단부와 환형 가스켓(600) 사이에 발생하는 이격공간을 최소화하고 상호간의 밀봉력을 극대화시킨다.On the other hand, according to the present invention, as shown in Figure 4, the safety vent 430a is bent vertically in the 'L' shape with respect to the outer peripheral side of the top cap 410 and the PTC element 420, the annular gasket ( The height H of the 600 is equal to the sum of the thicknesses of the PTC element 420 and the top cap 410, and thus has the same outer size as the cap assembly 400 of FIG. 3, and has a lower end portion of the gasket 500. And spaced apart space generated between the annular gasket 600 and maximize the sealing force between each other.

더욱이, 상기와 같은 구조에 의해, 안전벤트(430a)와 PTC 소자(420)의 계면(S2)과 PTC 소자(420)와 탑 캡(410)의 계면(S3)은 환형 가스켓(600)에 접해 있으므로, 전지 내부의 전해액이 안전벤트(430a)의 하단면과 가스켓(500)의 계면(S1)으로 유입되더라도, 안전벤트(430a)의 수직 절곡 부위(438)를 통과한 후 환형 가스켓(600)을 거쳐야만 비로소 계면(S2)와 계면(S3)에 도달할 수 있으므로, 실질적으로 전해액의 외부 유출이 불가능하다. Furthermore, with the above structure, the interface S2 of the safety vent 430a and the PTC element 420 and the interface S3 of the PTC element 420 and the top cap 410 are in contact with the annular gasket 600. Therefore, even if the electrolyte inside the battery flows into the lower surface of the safety vent 430a and the interface S1 of the gasket 500, the annular gasket 600 passes through the vertical bending portion 438 of the safety vent 430a. Only after passing through can reach the interface (S2) and the interface (S3), the outflow of the electrolyte is substantially impossible.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상술하지만, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범주가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the following Examples are provided to illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

[실시예 1]Example 1

도 2에서와 같이, 외경 16 mm 및 두께 0.3 mm의 알루미늄 판재에 9.6 mm 직경과 0.10 mm 두께의 제 1 노치를 형성하고, 4 mm 직경과 0.06 mm 두께의 제 2 노치를 형성한 후, 중앙을 하향으로 0.65 mm 깊이만큼 돌출된 만입부를 가지도록 안전벤트를 제조하고, 안전벤트의 외주면 단부를 PTC 소자 및 탑 캡의 외주 측면에 대응하여 수직 절곡함으로써, PTC 소자와 탑 캡의 두께의 합과 일치하도록 제조하였다.As shown in FIG. 2, a first notch having a diameter of 9.6 mm and a thickness of 0.10 mm is formed on an aluminum plate having an outer diameter of 16 mm and a thickness of 0.3 mm, and a second notch having a diameter of 4 mm and a thickness of 0.06 mm is formed. The safety vent is manufactured to have an indentation projecting downward by a depth of 0.65 mm, and the outer end of the safety vent is vertically bent corresponding to the outer peripheral side of the PTC element and the top cap, thereby matching the sum of the thicknesses of the PTC element and the top cap. To be prepared.

또한, 외경 11 mm 및 두께 0.5 mm의 알루미늄 판재에, 직경 1.5 mm의 관통구를 방사상으로 6 개 천공하고, 중앙에 직경 1.53 mm 및 돌출높이 0.20 mm의 돌출부를 형성하여 탑 캡을 제조하였다. 그런 다음, 폭 0.6 mm 및 원주길이 2.61 mm의 관통홀을 중앙 돌출부의 중심으로부터 1.5 mm의 거리에 3 개 천공하고, 관통홀을 연결하는 각각의 브릿지에 두께 약 70 ㎛의 노치를 형성하여 CID를 제조하였다.Further, a top cap was manufactured by drilling six radial holes of 1.5 mm in diameter radially into an aluminum plate having an outer diameter of 11 mm and a thickness of 0.5 mm, and forming protrusions having a diameter of 1.53 mm and a projecting height of 0.20 mm at the center. Then, three through-holes of width 0.6 mm and circumference length 2.61 mm were drilled at a distance of 1.5 mm from the center of the central protrusion, and a notch having a thickness of about 70 μm was formed on each bridge connecting the through holes, thereby forming CID. Prepared.

상기 CID를 그것의 외주면을 따라 폴리프로필렌 소재의 보조 가스켓에 삽입하고, 상기 안전벤트의 만입부 밑면을 상기 돌출부 윗면에 레이저 용접하여 부착시켰다.The CID was inserted along its outer circumference into a polypropylene auxiliary gasket and the bottom of the indent of the safety vent was attached by laser welding to the top of the protrusion.

그리고, 폴리프로필렌 소재의 가스켓(A, B) 중, 두께가 0.3 mm로서 상기 안전벤트의 두께와 비슷한 가스켓(B)을 안전벤트의 수직 절곡 부위와 PTC 소자 및 탑 캡의 외주 측면 사이에 개재하고, 나머지 가스켓(A)으로 안전벤트, PTC 소자 및 탑 캡을 감싸 캡 어셈블리를 제조하였다.Among the polypropylene gaskets (A and B), a gasket (B) having a thickness of 0.3 mm, similar to the thickness of the safety vent, is interposed between the vertical bending portion of the safety vent and the outer peripheral side surfaces of the PTC element and the top cap. The cap assembly was manufactured by wrapping the safety vent, the PTC device, and the top cap with the remaining gasket (A).

또한, 리튬 코발트 산화물로 구성된 양극과 흑연으로 구성된 음극 사이에 폴리에틸렌의 다공성 분리막을 개재한 형태의 젤리-롤형 전극조립체를 원통형 캔에 삽입한 후 캔의 윗면을 비딩하여 고정시키고, 그러한 비딩부에 상기 캡 어셈블리를 끼워넣고 캔의 상단을 안쪽으로 프레싱하여 가스켓(A)를 클림핑함으로써 원통형 이차전지를 제조하였다.In addition, a jelly-roll electrode assembly in the form of a porous separator of polyethylene is inserted between a cathode composed of lithium cobalt oxide and a cathode composed of graphite in a cylindrical can, and then, the upper surface of the can is beaded and fixed. Cylindrical secondary batteries were prepared by inserting the cap assembly and pressing the top of the can inwards to crimp the gasket (A).

[비교예 1]Comparative Example 1

안전벤트의 외주면 단부를 수직으로 절곡하지 않고, 가스켓(B)를 안전벤트의 수직 절곡 부위와 PTC 소자 및 탑 캡의 외주 측면 사이에 개재하지 않았다는 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 원통형 이차전지를 제조하였다. In the same manner as in Example 1, except that the end of the outer peripheral surface of the safety vent was not bent vertically, and the gasket B was not interposed between the vertical bending portion of the safety vent and the outer peripheral side of the PTC element and the top cap. A cylindrical secondary battery was prepared.

[실험예 1]Experimental Example 1

실시예 1에서 제조된 5 개의 전지들과 비교예 1에서 제조된 5 개의 전지들을 도립시킨 상태에서, 20 kgf 까지 셀 내부에 압력을 가하면서, CID의 단락 압력, 전해액 누출 압력 및 벤팅 압력을 각각 측정하였다. 그 결과가 하기 표 1에 개시되어 있다.In the state of inverting the five batteries prepared in Example 1 and the five batteries prepared in Comparative Example 1, the short-circuit pressure, electrolyte leakage pressure and venting pressure of the CID were respectively applied while applying pressure to the inside of the cell up to 20 kgf. Measured. The results are shown in Table 1 below.

<표 1>TABLE 1

Figure 112007042926329-pat00001
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상기 표 1에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1의 전지들 전부는 단락에 의한 안전벤트의 벤팅 전까지는 전해액의 누출(leakage)이 발생하지 않았다. 반면에, 비교예 1의 전지들은 안전벤트가 단락에 의한 벤팅 이전에 전해액의 누출이 발생하였다. 따라서, 본 발명에 따른 전지들은 안전벤트가 단락될 때까지 전해액의 누출을 억제함으로써 전지의 안전성을 향상시킴을 알 수 있다. As shown in Table 1, all of the batteries of Example 1 according to the present invention did not leak the electrolyte until the vent of the safety vent by a short circuit. On the other hand, in the batteries of Comparative Example 1, the leakage of the electrolyte occurred before the safety vent vented by a short circuit. Therefore, it can be seen that the batteries according to the present invention improve the safety of the battery by suppressing leakage of the electrolyte until the safety vent is shorted.

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Those skilled in the art to which the present invention pertains will be able to make various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above contents.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지는 캡 어셈블리의 제조시 안전벤트의 외주면 단부를 PTC 소자 및 탑 캡의 외주 측면에 대응하여 수직 절 곡하고, 상기 절곡 부위와 탑 캡, PTC 소자 사이에 환형 가스켓(B)를 장착함으로써, 종래의 가스켓(A)와 안전벤트 사이의 계면에서 전해액이 누출되는 현상을 안전벤트가 단락될 때까지 방지함으로써, 전지의 안전성을 크게 향상시킬 수 있다.As described above, the secondary battery according to the present invention vertically bends the outer circumferential end of the safety vent corresponding to the outer circumferential side of the PTC element and the top cap in the manufacture of the cap assembly, and between the bent portion and the top cap and the PTC element. By attaching the annular gasket B to the gasket B, the safety of the battery can be greatly improved by preventing the leakage of the electrolyte at the interface between the conventional gasket A and the safety vent until the safety vent is shorted.

Claims (13)

(a) 전지내의 고압 발생시 전류를 차단하는 소자(전류차단 안전소자)가 하부에 연결되어 있고, 그 이상의 고압 발생시 파열되면서 가스를 배출하는 안전벤트;(A) a safety vent that is connected to the lower element (current blocking safety device) that cuts off the current when a high pressure occurs in the battery, and discharges the gas when it bursts at a higher pressure; (b) 상기 안전벤트 상에 탑재되며, 고온 발생시 전류를 차단하는 환형 구조의 PTC 소자;(b) a PTC device having an annular structure mounted on the safety vent and blocking current when a high temperature occurs; (c) 상기 PTC 소자 상에 탑재되고, 가스 배출을 위한 관통구가 형성되어 있으며, 돌출 단자를 형성하는 탑 캡; 및 (c) a top cap mounted on the PTC element, having a through hole for gas discharge, and forming a protruding terminal; And (d) 상기 소자들의 외주면을 감싸면서 밀봉하는 가스켓(A);(d) a gasket sealing the outer circumferential surface of the elements; 을 포함하고 있으며,It contains, 상기 안전벤트의 외주면 단부는 PTC 소자 및 탑 캡의 외주 측면에 대응하여 수직 절곡되어 있고, 상기 안전벤트 외주면 단부의 수직 절곡 높이는 PTC 소자의 두께와 탑 캡의 두께의 합과 일치하며, 상기 안전벤트의 수직 절곡 부위와 PTC 소자 및 탑 캡의 외주 측면 사이에는 환형의 가스켓(B)이 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 캡 어셈블리. The outer circumferential end of the safety vent is vertically bent in correspondence with the outer circumferential side of the PTC element and the top cap, and the vertical bending height of the end of the safety vent outer circumferential surface coincides with the sum of the thickness of the PTC element and the top cap. Cap assembly, characterized in that the annular gasket (B) is interposed between the vertical bending portion of the PTC element and the outer peripheral side of the top cap. 제 1 항에 있어서, 상기 안전벤트는 0.2 내지 0.6 mm의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 캡 어셈블리.The cap assembly of claim 1, wherein the safety vent has a thickness of 0.2 to 0.6 mm. 제 1 항에 있어서, 상기 PTC 소자는 0.2 내지 0.4 mm의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 캡 어셈블리.The cap assembly of claim 1, wherein the PTC device has a thickness of 0.2 to 0.4 mm. 제 1 항에 있어서, 상기 탑 캡은 0.3 내지 0.5 mm의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 캡 어셈블리.The cap assembly of claim 1, wherein the top cap has a thickness of 0.3 to 0.5 mm. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 환형 가스켓(B)의 높이는 PTC 소자의 두께와 탑 캡의 두께의 합과 일치하는 것을 특징으로 하는 캡 어셈블리.2. The cap assembly as claimed in claim 1, wherein the height of the annular gasket (B) coincides with the sum of the thickness of the PTC element and the thickness of the top cap. 제 1 항에 있어서, 상기 가스켓(A)와 환형 가스켓(B)는 전기절연성의 탄력적인 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 캡 어셈블리The cap assembly of claim 1, wherein the gasket (A) and the annular gasket (B) are made of an electrically insulating elastic material. 제 7 항에 있어서, 상기 가스켓(A)와 환형 가스켓(B)는 폴리프로필렌(PP)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 캡 어셈블리. 8. Cap assembly according to claim 7, wherein the gasket (A) and the annular gasket (B) are made of polypropylene (PP). 제 1 항에 있어서, 상기 환형 가스켓(B)의 폭은 0.2 내지 0.4 mm인 것을 특징으로 하는 캡 어셈블리. 2. Cap assembly according to claim 1, wherein the annular gasket (B) has a width of 0.2 to 0.4 mm. 전해액이 함침된 상태로 권취형 전극조립체('젤리-롤')이 원통형 캔에 내장되어 있고, 상기 원통형 캔의 개방 상단에는 캡 어셈블리가 장착되어 있는 이차전지로서, 상기 캡 어셈블리는,A secondary battery in which a wound electrode assembly ('jelly-roll') is embedded in a cylindrical can with an electrolyte solution impregnated, and a cap assembly is mounted on an open upper end of the cylindrical can. (a) 전지내의 고압 발생시 전류를 차단하는 소자(전류차단 안전소자)가 하부에 연결되어 있고, 그 이상의 고압 발생시 파열되면서 가스를 배출하는 안전벤트;(A) a safety vent that is connected to the bottom (current blocking safety device) that blocks the current when a high pressure occurs in the battery, and discharges gas while bursting at a higher pressure generated; (b) 상기 안전벤트 상에 탑재되며, 고온 발생시 전류를 차단하는 환형 구조의 PTC 소자;(b) a PTC device having an annular structure mounted on the safety vent and blocking current when a high temperature occurs; (c) 상기 PTC 소자 상에 탑재되고, 가스 배출을 위한 관통구가 형성되어 있으며, 돌출 단자를 형성하는 탑 캡; 및 (c) a top cap mounted on the PTC element, having a through hole for gas discharge, and forming a protruding terminal; And (d) 상기 소자들의 외주면을 감싸면서 밀봉하는 가스켓(A);(d) a gasket sealing the outer circumferential surface of the elements; 을 포함하고 있으며, It contains, 상기 안전벤트의 외주면 단부는 PTC 소자 및 탑 캡의 외주 측면에 대응하여 수직 절곡되어 있고, 상기 안전벤트의 수직 절곡 부위와 PTC 소자 및 탑 캡의 외주 측면 사이에는 환형의 가스켓(B)이 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.The outer circumferential end of the safety vent is vertically bent in correspondence with the outer circumferential side of the PTC element and the top cap, and an annular gasket B is interposed between the vertical bent portion of the safety vent and the outer circumferential side of the PTC element and the top cap. Secondary battery characterized in that. 제 10 항에 있어서, 상기 전지는 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery of claim 10, wherein the battery is a lithium secondary battery. (a) 전지내의 고압 발생시 전류를 차단하는 소자(전류차단 안전소자)가 하부에 연결되어 있고, 그 이상의 고압 발생시 파열되면서 가스를 배출하는 안전벤트;(A) a safety vent that is connected to the lower element (current blocking safety device) that cuts off the current when a high pressure occurs in the battery, and discharges the gas when it bursts at a higher pressure; (b) 상기 안전벤트 상에 탑재되며, 고온 발생시 전류를 차단하는 환형 구조의 PTC 소자;(b) a PTC device having an annular structure mounted on the safety vent and blocking current when a high temperature occurs; (c) 상기 PTC 소자 상에 탑재되고, 가스 배출을 위한 관통구가 형성되어 있으며, 돌출 단자를 형성하는 탑 캡; 및 (c) a top cap mounted on the PTC element, having a through hole for gas discharge, and forming a protruding terminal; And (d) 상기 소자들의 외주면을 감싸면서 밀봉하는 가스켓(A);(d) a gasket sealing the outer circumferential surface of the elements; 을 포함하고 있으며, It contains, 상기 안전벤트의 외주면 단부는 PTC 소자 및 탑 캡의 외주 측면에 대응하여 수직 절곡되어 있고, 상기 안전벤트의 수직 절곡 부위와 PTC 소자 및 탑 캡의 외주 측면 사이에는 환형의 가스켓(B)이 개재되어 있으며, 상기 환형 가스켓(B)의 높이는 PTC 소자의 두께와 탑 캡의 두께의 합과 일치하는 것을 특징으로 하는 캡 어셈블리.The outer circumferential end of the safety vent is vertically bent in correspondence with the outer circumferential side of the PTC element and the top cap, and an annular gasket B is interposed between the vertical bent portion of the safety vent and the outer circumferential side of the PTC element and the top cap. And the height of the annular gasket (B) coincides with the sum of the thickness of the PTC element and the thickness of the top cap. (a) 전지내의 고압 발생시 전류를 차단하는 소자(전류차단 안전소자)가 하부에 연결되어 있고, 그 이상의 고압 발생시 파열되면서 가스를 배출하는 안전벤트;(A) a safety vent that is connected to the lower element (current blocking safety device) that cuts off the current when a high pressure occurs in the battery, and discharges the gas when it bursts at a higher pressure; (b) 상기 안전벤트 상에 탑재되며, 고온 발생시 전류를 차단하는 환형 구조의 PTC 소자;(b) a PTC device having an annular structure mounted on the safety vent and blocking current when a high temperature occurs; (c) 상기 PTC 소자 상에 탑재되고, 가스 배출을 위한 관통구가 형성되어 있으며, 돌출 단자를 형성하는 탑 캡; 및 (c) a top cap mounted on the PTC element, having a through hole for gas discharge, and forming a protruding terminal; And (d) 상기 소자들의 외주면을 감싸면서 밀봉하는 가스켓(A);(d) a gasket sealing the outer circumferential surface of the elements; 을 포함하고 있으며, It contains, 상기 안전벤트의 외주면 단부는 PTC 소자 및 탑 캡의 외주 측면에 대응하여 수직 절곡되어 있고, 상기 안전벤트의 수직 절곡 부위와 PTC 소자 및 탑 캡의 외주 측면 사이에는 환형의 가스켓(B)이 개재되어 있으며, 상기 환형 가스켓(B)의 폭은 0.2 내지 0.4 mm인 것을 특징으로 하는 캡 어셈블리.The outer circumferential end of the safety vent is vertically bent in correspondence with the outer circumferential side of the PTC element and the top cap, and an annular gasket B is interposed between the vertical bent portion of the safety vent and the outer circumferential side of the PTC element and the top cap. The cap assembly, characterized in that the width of the annular gasket (B) is 0.2 to 0.4 mm.
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