[go: up one dir, main page]

KR19980044210A - Safety exhaust device of lithium polymer secondary battery - Google Patents

Safety exhaust device of lithium polymer secondary battery Download PDF

Info

Publication number
KR19980044210A
KR19980044210A KR1019960062256A KR19960062256A KR19980044210A KR 19980044210 A KR19980044210 A KR 19980044210A KR 1019960062256 A KR1019960062256 A KR 1019960062256A KR 19960062256 A KR19960062256 A KR 19960062256A KR 19980044210 A KR19980044210 A KR 19980044210A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
gas
lithium
piston
valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
KR1019960062256A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
임형택
신영준
Original Assignee
홍건희
한국타이어제조 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 홍건희, 한국타이어제조 주식회사 filed Critical 홍건희
Priority to KR1019960062256A priority Critical patent/KR19980044210A/en
Publication of KR19980044210A publication Critical patent/KR19980044210A/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명은 고분자 전해질을 사용한 리튬 이차전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 리튬 이차전지 내에서 발생하는 가스를 밸브를 통해서 안전하게 이차전지 외부로 배출하여 우수한 안전성을 갖는 가스 배기 장치가 장착된 리튬 이차전지이다.The present invention relates to a lithium secondary battery using a polymer electrolyte, and more particularly, a lithium secondary battery equipped with a gas exhaust device having excellent safety by discharging the gas generated in the lithium secondary battery to the outside of the secondary battery safely through a valve. to be.

본 발명의 제1구현예는 리튬 폴리머 이차전지에 있어서, 과방전 또는 과충전에 의해 전지 내부에 가스가 발생하여 양압이 걸릴 경우 가스를 외부로 방출할 수 있도록 하기 위하여 전지(1)의 전면 상단부에 내파열성이 약한 재질을 갖는 가스 방출구(2)가 설치된 것을 특징으로 하는 가스 배기 장치가 장착된 리튬 이차전지이다.According to a first embodiment of the present invention, in the lithium polymer secondary battery, when gas is generated inside the battery due to over discharge or over charge, a positive pressure is applied to the gas to discharge the gas to the outside. It is a lithium secondary battery equipped with a gas exhaust device, characterized in that the gas discharge port (2) having a weak fracture resistance material is provided.

Description

리튬 폴리머 이차전지의 안전 배기 장치Safety exhaust device of lithium polymer secondary battery

본 발명은 고분자 전해질을 사용한 리튬 이차 전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 리튬 폴리머 이차 전지 내에서 발생하는 가스를 밸브를 통해서 안전하게 전지 외부로 배출하여 우수한 안전성을 갖는 가스 배기 장치가 장착된 리튬폴리머 이차 전지이다.The present invention relates to a lithium secondary battery using a polymer electrolyte, and more particularly, to a lithium polymer secondary battery equipped with a gas exhaust device having an excellent safety by safely discharging the gas generated in the lithium polymer secondary battery through a valve to the outside of the battery. It is a battery.

최근 정보산업이 비약적으로 발전함으로 인해 모든 전자기기의 소형화, 경량화, 박막화가 가능하게 되었으며 휴대가 가능하고, 에너지 밀도가 높은 이차전지의 필요성이 크게 대두되고 있다.Recently, due to the rapid development of the information industry, miniaturization, light weight, and thinning of all electronic devices are possible, and the necessity of a secondary battery having high portable density and high energy density is emerging.

상기와 같은 용도의 이차전지로 리튬이차전지는 에너지 밀도가 높고, 가벼워서 소형의 휴대용 전원으로 큰 관심의 대상이 되었으며, 최근 일본에서는 액체 전해질을 이용한 이차전지가 개발되어 실용화에 성공하였고, 휴대전화, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등에 사용하고 있다.Lithium secondary batteries have high energy density, light weight, and have become a target of great interest as small portable power sources. Secondary batteries using liquid electrolytes have been developed in Japan, and have been successfully commercialized. It is used in notebook computers and camcorders.

일반적으로 리튬 이차전지는 액체 전해질을 사용하는 리튬 이온 전지와 이온 전도성 고분자를 전해질로 사용하는 리튬 폴리머전지 2종류로 구분된다.In general, lithium secondary batteries are classified into two types, a lithium ion battery using a liquid electrolyte and a lithium polymer battery using an ion conductive polymer as an electrolyte.

리튬 이온 전지에서 사용하는 양극 활물질로는 LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4, LiNiXCo1-XO2등의 리튬산화물이 사용되고, 음극 활물질로는 천연흑연, 인조흑연, 탄소, 탄소섬유, 코우크스(cokes) 등이 사용된다.Lithium oxide such as LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNi X Co 1-X O 2 is used as a positive electrode active material used in a lithium ion battery, and natural graphite, artificial graphite, carbon, carbon fiber , Cokes and the like are used.

또한 리튬 이차 전지에서 사용하는 양극 전극은 활물질과 도전재(아세틸렌 블랙, 케천블랙, 흑연 등), 결합재를 혼합하여 슬러지(slurry)를 만들고, 두께 20㎛의 알루미늄 박에 80∼120㎛ 두께로 코팅하여 만든다. 또한, 음극전극은 흑연을 사용할 경우는 도전재가 필요 없으나, 탄소계통은 도전재를 반드시 첨가해야 하며, 결합재를 넣고 슬러리를 만든 후 10∼12㎛ 두께의 동 박에 코팅하여 양극과 비슷한 두께로 만든다.In addition, the positive electrode used in the lithium secondary battery is made of sludge by mixing an active material, a conductive material (acetylene black, ketcheon black, graphite, etc.) and a binder, and coated with a thickness of 80 to 120 μm on a 20 μm aluminum foil. Make it. In addition, the cathode electrode does not need a conductive material when graphite is used, but the carbon system must be added to the conductive material, the binder is added to make a slurry, and then coated on a copper foil of 10 ~ 12㎛ thickness to a thickness similar to the anode .

리튬 이온 전지는 폴리올레핀 계열의 격리막을 사용하며, 리튬 폴리머 전지는 이온전도성 고분자에 리튬염과 유기용매를 첨가하여 제조한 전해질을 사용함으로써 격리막 역할과 전해질 역할을 동시에 수행한다.The lithium ion battery uses a polyolefin-based separator, and the lithium polymer battery simultaneously serves as a separator and an electrolyte by using an electrolyte prepared by adding a lithium salt and an organic solvent to an ion conductive polymer.

리튬 이온 전지의 조립은 양극, 격리막, 음극을 차례로 쌓은 후 감아서 두루마기 형태로 만든 다음 전지 캔(can)내부에 삽입하고, 액체 전해질을 넣어 완제품을 만든다.Assembly of lithium ion battery is made by stacking positive electrode, separator, and negative electrode in turn, and then rolling it into a rolled form, inserting into a battery can, and adding a liquid electrolyte to make a finished product.

또한, 폴리머 전지는 양극, 고분자 전해질, 음극 세 층을 이온전지와 같은 방법으로 감거나, 여러 장의 전극을 포개서 제조하며 액제전해질을 넣지 않는다.In addition, a polymer battery may be manufactured by winding three layers of a positive electrode, a polymer electrolyte, and a negative electrode in the same manner as an ion battery, or by stacking a plurality of electrodes and not adding a liquid electrolyte.

리튬 이온 전지에 사용하는 액제 전해질은 프로필렌카보네이트, 에칠렌카보네이트, 디에틸카보네이트, 디메칠카보네이트 등의 유기용매를 2종류 이상 혼합하여 사용하며 여기에 알칼리염 LiClO4, LiPF6, LiBF4, LiASF6, LiCF3SO3등을 용해시켜 전해질로 사용한다.The liquid electrolyte used in the lithium ion battery is a mixture of two or more kinds of organic solvents such as propylene carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate and dimethyl carbonate, and the alkali salts LiClO 4 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiA S F 6 , LiCF 3 SO 3 and the like is dissolved and used as an electrolyte.

격리막으로는 폴리올레핀계열의 다공막을 사용하며 단일막, 이중막, 삼중막 등이 있다.As the separator, a polyolefin-based porous membrane is used, and there are a single membrane, a double membrane, and a triple membrane.

그러나, 리튬 이온 전지는 과충전으로 전압이 4.5V 정도로 상승하면 카보네이트 계통의 전해질이 분해되면서 이산화탄소나 일산화탄소 등의 가스가 방출되어 전지내부의 압력을 상승시키고 폭발의 가능성의 문제점이 있다.However, when the lithium ion battery is overcharged and the voltage rises to about 4.5V, the electrolyte of the carbonate-based electrolyte is decomposed, gas such as carbon dioxide or carbon monoxide is released to increase the pressure in the battery, and there is a problem of the possibility of explosion.

또한, 리튬 이온 전지는 과방전이나 단락 등으로 인해서 과전류가 흐르면 전지내부의 온도가 상승하고, 디에틸카보네이트나 디메칠카보네이트 등의 비점이 낮은 유기용매가 기체로 변화하여 전지 내부압력의 상승과 리튬염이 분해되어 HF 가스가 발생할 수 있다. 실제로 전지의 압력상승과 전지에서의 발화가 있어 안전성 문제가 크게 대두된 적도 있다.In addition, when an overcurrent flows due to over-discharge or short-circuit, a lithium ion battery increases in temperature inside the battery, and an organic solvent having a low boiling point such as diethyl carbonate or dimethyl carbonate is changed into a gas, resulting in an increase in the internal pressure of the battery and lithium. The salt may decompose and generate HF gas. In fact, due to battery pressure increase and battery ignition, safety problems have been raised.

또한, 리튬 이온 전지의 전극 제조에는 활물질과 금속집전체 사이의 결합을 위해서 폴리비닐리덴 플로라이드(Poly(vinylidene fluoride), 이하 PVDF라고 함)나 합성체를 결합제로 사용하고 있으나, 리튬 이온 전지의 경우 액체 전해질을 많이 사용하고 있기 때문에, 극성을 띄고 있는 PVDF가 상기 극성 유기 전해질에 쉽게 용해되어 용출되는 현상도 존재하고, 이는 전지의 사이클 수명이나 용량 감소 등의 원인이 될 수 있으며 극부 단락을 발생시킬 수 있는 문제점이 있다.In addition, polyvinylidene fluoride (polyvinyllidene fluoride, PVDF) or a composite is used as a binder to form an electrode of a lithium ion battery. In the case of using a lot of liquid electrolyte, there is also a phenomenon that PVDF having polarity is easily dissolved and eluted in the polar organic electrolyte, which may cause the cycle life of the battery or decrease the capacity, and generate an extreme short circuit. There is a problem that can be done.

이에 반하여 리튬 폴리머 전지는 이온전지에 비해 안전성이 크게 향상된 전지이다. 유기 용매의 사용량이 리튬 이온 전지에 비해 훨씬 적고, 유기 용매 자체도 폴리머 전해질 내부에 함침되어 액체 형태로는 존재하지 않는다. 따라서 리튬 이온 전지에 비해 과충전, 과방전으로 인한 가스발생 확률이 대폭 감소되고 안전성이 크게 향상된다.In contrast, a lithium polymer battery is a battery having greatly improved safety compared to an ion battery. The amount of organic solvent used is much smaller than that of lithium ion batteries, and the organic solvent itself is also impregnated inside the polymer electrolyte and does not exist in liquid form. Therefore, compared with lithium ion batteries, the probability of gas generation due to overcharge and overdischarge is greatly reduced and safety is greatly improved.

또한 리튬 폴리머 전지는 결합제 용출이 없으므로 집전체와 활물질 사이의 강한 결착으로 전도도 유지 및 사이클 수명이 리튬 이온 전지에 비해 뛰어나다. 그러나, 리튬 폴리머 전지에서도 내부단락과 과충전, 과방전시 전해질의 분해로 인해서 미량이지만 가스가 발생하여 전지팩이 팽창하는 현상이 발생하기도 한다.In addition, since the lithium polymer battery does not have a binder dissolution, the strong binding between the current collector and the active material maintains conductivity and cycle life is superior to that of the lithium ion battery. However, even in a lithium polymer battery, a small amount is generated due to decomposition of the electrolyte during internal short circuit, overcharge, and overdischarge, but gas may be generated due to gas generation.

따라서, 본 발명은 리튬 폴리머전지에서 발생하는 가스를 안전하게 외부로 배출함으로써 전지의 안전성을 보다 향상시키는 것을 과제로 한다.Therefore, an object of the present invention is to further improve the safety of the battery by safely discharging the gas generated in the lithium polymer battery to the outside.

도1은 본 발명의 제1구현예를 나타내는 가스 방출구가 있는 리튬 폴리머이차 전지의 사시도이고,1 is a perspective view of a lithium polymer secondary battery having a gas discharge port showing a first embodiment of the present invention;

도2a는 본 발명의 제2구현예인 첵밸브(3)가 이차 전지의 상단부에 설치된 가스 배기장치가 장착된 리튬 이차 전지(1)의 개략 사시도이고,FIG. 2A is a schematic perspective view of a lithium secondary battery 1 equipped with a gas exhaust device in which a check valve 3 as a second embodiment of the present invention is provided at an upper end of a secondary battery,

도2b는 도 2a에 있어서 첵밸브(3)의 개략 단면도이고,FIG. 2B is a schematic sectional view of the check valve 3 in FIG. 2A,

도3a는 본 발명의 제3구현예인 피스톤형 밸브(10)가 설치된 가스 배기 장치 및 과충전 단락장치가 장착된 리튬 폴리머 이차 전지(1)의 개략 단면도이고,3A is a schematic cross-sectional view of a lithium polymer secondary battery 1 equipped with a gas exhaust device and an overcharge short circuit device, in which a piston valve 10 as a third embodiment of the present invention is installed,

도3b는 도 3a에 있어서의 피스톤형 밸브(10)의 개략 단면도이고,FIG. 3B is a schematic cross-sectional view of the piston valve 10 in FIG. 3A,

도3c는 본 발명에 의한 피스톤형 밸브(10)에 의해 전지의 외부 단자를 배기 가스의 압력으로 올라간 피스톤형 밸브가 단락시키는 부분을 확대하여 나타내는 부분 단면도이다.Fig. 3C is an enlarged partial sectional view showing a portion of the piston-type valve in which the piston-type valve 10 according to the present invention raises the external terminal of the battery to the pressure of the exhaust gas.

이하, 본 발명의 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명의 제1구현예는 리튬 폴리머 전지에 있어서, 과방전 또는 과충전에 의해 전지 내부에 가스가 발생하여 양압이 걸릴 경우 가스를 외부로 방출할 수 있도록 하기 위하여 전지(1)의 전면 상단부에 내파열성이 약한 재질을 갖는 가스방출구(2)가 설치된 것을 특징으로 하는 가스 배기 장치가 장착된 리튬 폴리머 이차 전지이다.According to a first embodiment of the present invention, in a lithium polymer battery, when gas is generated inside the battery due to overdischarge or overcharging, a positive pressure is applied to impinge the gas to the outside of the front surface of the battery 1 to discharge the gas to the outside. It is a lithium polymer secondary battery equipped with a gas exhaust device, characterized in that the gas discharge port (2) having a weak thermal material is provided.

본 발명의 제2구현예는 리튬 폴리머 전지에 있어서, 과방전 또는 과충전 등으로 인해 전지 내부에 가스가 발생하여 양압이 걸릴 경우 전지(1) 내부의 가스를 외부로 방출하고 외부의 공기의 유입을 차단시킬 수 있는 첵밸브(3)가 전지(1)의 상단부에 설치된 것을 특징으로 하는 가스 배기 장치가 장착된 리튬폴리머 이차 전지이다.According to a second embodiment of the present invention, in a lithium polymer battery, when gas is generated inside the battery due to overdischarge or overcharge, and a positive pressure is applied, the gas inside the battery 1 is discharged to the outside and the inflow of outside air is prevented. A check valve 3 capable of shutting off is a lithium polymer secondary battery equipped with a gas exhaust device, which is provided at the upper end of the battery 1.

본 발명의 제3구현예는 리튬 폴리머 전지에 있어서, 과방전 또는 과충전에 의해 전지 내부에 가스가 발생하여 양압이 걸릴 경우 가스를 외부로 방출하고, 과충전을 자동으로 방지할 수 있도록 전지(1)에 피스톤형 밸브(10)가 전지의 상단부에 설치된 것을 특징으로 하는 가스 배기 장치가 장착된 리튬 전지이다.According to a third embodiment of the present invention, in a lithium polymer battery, when a gas is generated inside the battery due to over discharge or over charge, positive pressure is applied to the gas, the gas is discharged to the outside, and the overcharge is automatically prevented. Is a lithium battery equipped with a gas exhaust device, characterized in that the piston valve 10 is provided at the upper end of the battery.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도1은 본 발명의 제1구현예를 나타내는 가스 방출구가 있는 리튬전지의 사시도이다. 도1에서 리튬 폴리머 전지(1)에 있어서, 과방전 또는 과충전에 의해 전지 내부에 가스가 발생하여 양압이 걸릴 경우 가스를 외부로 방출할 수 있도록 하기 위하여 전지의 전면 상단부에 내파열성이 약한 재질을 갖는 가스배출구(2)가 설치된다. 상기의 가스 방출구(2)의 재질로는 폴리머 전지의 용기 팩으로 사용하는 PE제의 비닐팩, 플라스틱의 재질보다 내파열성이 취약한 재질로 이루어지되 예를 들면 얇은 비닐막 또는 알루미늄 박막이 바람직하다.1 is a perspective view of a lithium battery with a gas discharge port showing a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, in the lithium polymer battery 1, a material having a weak fracture resistance is formed at the upper end of the front surface of the battery so that gas may be discharged to the outside when gas is generated inside the battery due to over discharge or over charge. The gas outlet 2 which has is provided. As the material of the gas outlet 2, the plastic pack made of PE, which is used as a container pack of a polymer battery, is made of a material having a lower rupture resistance than that of a plastic, for example, a thin vinyl film or an aluminum thin film is preferable.

본 발명의 또 다른 구현예를 도2에 나타냈다.Another embodiment of the invention is shown in FIG.

도2a는 본 발명의 제2구현예인 첵밸브(3)가 전지의 상단부에 가스 배기장치가 장착된 리튬폴리머 이차전지(1)의 개략 사시도이고, 도2b는 도 2a에 있어서 첵밸브(3)의 개략 단면도이다. 도2b에서 과방전 또는 과충전에 의해 전지 내부에 가스가 발생하여 양압이 걸릴 경우, 내부의 가스를 외부로 방출하고, 외부의 공기의 유입을 차단시킬 수 있는 첵밸브(3)가 전지의 상단부에 설치된다. 이 장치에서 첵밸브(3)는 크기가 작을수록 바람직하고, 첵밸브의 두께는 리튬 폴리머 전지의 두께(4)보다 작아야 한다. 또한 상기 첵밸브(3)의 외부 몸체(5)의 재질로는 플라스틱, 스테인레스, 알루미늄 등을 사용할 수 있고, 절연성을 필요로 하는 경우 플라스틱 재질이 가장 바람직하다. 상기 첵밸브(3)의 내부에 밸브(6)의 재질은 탄성이 우수한 얇은 강철재가 가장 적합하다. 상기 밸브(3)의 형상은 얇은 각형으로 양극과 음극의 단자 사이에 설치한다. 상기 밸브(3)에서 화살표(7)의 방향으로 전자 내부에서 발생된 가스가 밸브(6)를 통하여 전지 외부 방향(8)으로 방출되고, 이때 역방향(9)으로는 공기가 유입되지 않게 된다.FIG. 2A is a schematic perspective view of a lithium polymer secondary battery 1 in which a check valve 3 of a second embodiment of the present invention is equipped with a gas exhaust device at an upper end of a battery, and FIG. 2B shows a check valve 3 in FIG. 2A. It is a schematic cross section of. In FIG. 2B, when a gas is generated inside the battery due to over-discharge or overcharging, and a positive pressure is applied, a check valve 3 capable of releasing the gas inside and blocking the inflow of outside air is provided at the upper end of the battery. Is installed. The smaller the size of the valve 3 in this apparatus, the better, and the thickness of the valve should be less than the thickness 4 of the lithium polymer battery. In addition, as the material of the outer body 5 of the check valve 3, plastic, stainless steel, aluminum, etc. may be used, and plastic material is most preferable when insulation is required. The material of the valve 6 inside the shock valve 3 is most suitable for thin steel having excellent elasticity. The shape of the valve 3 is a thin square and is provided between the positive and negative terminals. The gas generated inside the electrons in the direction of the arrow 7 in the valve 3 is discharged through the valve 6 to the cell outward direction 8, at which time no air flows into the reverse direction 9.

본 발명의 또 다른 구현예를 도3에 나타냈다.Another embodiment of the present invention is shown in FIG.

도3a는 본 발명의 제3구현예인 피스톤형 밸브(10)가 설치된 가스 배기 장치 및 과충전 단락장치가 장착된 리튬 전지(1)의 개략 단면도이고, 도3b는 도 3a에 있어서 피스톤형 밸브(10)의 개략 단면도이고, 도3c는 본 발명에 의한 피스톤형밸브(10)에 의해 전지의 충전 외부 단자를 배기 가스의 압력으로 밀려 올라 간 피스톤형 밸브가 외부단자와의 연결을 단절시키는 부분을 확대하여 나타낸 부분 단면도이다.FIG. 3A is a schematic cross-sectional view of a lithium battery 1 equipped with a gas exhaust device and an overcharge short circuit device in which a piston valve 10 as a third embodiment of the present invention is installed, and FIG. 3B is a piston valve 10 in FIG. 3A. 3C is an enlarged portion of the piston-type valve which pushes up the charging external terminal of the battery to the pressure of the exhaust gas by the piston-type valve 10 according to the present invention, and disconnects the connection with the external terminal. It is a partial cross section shown.

도3a에서 전지의 상단부에는 전지 몸체(1)에 삽입된 피스톤형 밸브(10)와 전지에 충전시 단자 역할을 하는 외부단자(11)와 전지의 외부팩(12)으로 구성된다.In FIG. 3A, the upper end of the battery includes a piston valve 10 inserted into the battery body 1, an external terminal 11 serving as a terminal when charging the battery, and an outer pack 12 of the battery.

도3b는 도a에서 피스톤형 밸브(10)를 확대한 단면도로 이 피스톤형 밸브(10)는 배기가스가 유입되는 배기가스 유입구(13), 이 가스가 배기 되는 힘에 의해 위로 상승하는 피스톤 몸체(14), 상기 피스톤 몸체가 위로 상승함으로써 몸체 가스 통로(15)를 통해 배기가스를 전지의 외부로 방출하게 되는 방출구(16), 배기가스가 방출된 후 피스톤을 원위치 시키는 역할을 하는 스프링(17), 피스톤 힘에 의해 상하로 움직이며 외부단자를 적절히 단절시키는 역할을 하는 피스톤헤드(18)로 이루어진다.Figure 3b is an enlarged cross-sectional view of the piston valve 10 in Figure a, the piston valve 10 is an exhaust gas inlet 13 through which the exhaust gas is introduced, the piston body rising upward by the force from which the gas is exhausted (14), the discharge port 16 for discharging the exhaust gas to the outside of the battery through the body gas passage 15 by the piston body ascending upward, a spring that serves to return the piston after the exhaust gas is discharged ( 17), the piston head 18 is moved up and down by the piston force and serves to properly disconnect the external terminal.

상기에서 배기가스가 배기되는 상태를 더욱 상세히 나타내며, 도3c와 같다. 즉, 전지의 내부와 외부의 압력이 같거나 비슷한 경우는 스프링(17)의 힘에 의해 피스톤 몸체(14)가 아래로 위치되어 밸브가 잠기는 작용을 하지만, 전지 내부에 가스가 발생하여 전지의 내부 압력이 상승하는 경우 피스톤 밸브 몸체를 밀어 올려 피스톤 몸체가 도3c에 나타난 바와 같이 위로 상승하게 되며, 이 경우 밸브의 외부로 배기 가스를 방출하게되는 방출구(16)와 피스톤 몸체(14) 내부에 형성된 가스통로(15)와 방출구(16)가 연결되어 전지 내부의 압력을 상승시키는 요인이 되는 가스를 외부로 배출하게 된다. 이 경우 피스톤 몸체(14)가 배기 가스의 압력으로 상승하게 되면, 피스톤 몸체에 연결된 피스톤 헤드(18)도 동시에 위로 상승하게 되고 이 상승력에 의해 전지의 충전 외부단자(11)를 위로 밀어내어 전지(1)의 전극 단자(19)와 단절하게 된다. 따라서 이러한 작용으로 전지에 과충전 현상을 방지하고, 전지의 내부에 발생한 가스도 안전하게 배출시킬 수 있다.In the above, the exhaust gas is exhausted in more detail, as shown in FIG. 3C. That is, when the pressure inside or outside the battery is the same or similar, the piston body 14 is positioned downward by the force of the spring 17 to close the valve. However, gas is generated inside the battery and the inside of the battery is generated. When the pressure rises, the piston valve body is pushed up to raise the piston body as shown in Fig. 3c, in which case the discharge port 16 and the inside of the piston body 14 are discharged to the outside of the valve. The formed gas passage 15 and the discharge port 16 are connected to discharge the gas, which is a factor that increases the pressure inside the battery, to the outside. In this case, when the piston body 14 rises to the pressure of the exhaust gas, the piston head 18 connected to the piston body also rises up at the same time, and by this lifting force, the charging external terminal 11 of the battery is pushed up to the battery ( It is disconnected from the electrode terminal 19 of 1). Therefore, this action prevents the battery from overcharging and safely discharges the gas generated inside the battery.

상기에서 스프링(17)의 탄성은 전지 내부에 양압이 걸려 내부압력이 팽창하면 상승된 전지의 압력을 외부로 방출할 수 있도록 하는 정도의 탄성이면 적당하다. 전지의 충전 외부단자(11)와 전지의 전극 단자(19)는 연결되거나 사이를 띄어 놓아도 별 문제가 없으나 가스 발생과 동시에 단자의 연결을 끊기 위해 충전 외부단자(11)와 전지의 전극단자(19)를 접속된 상태로 하는 것이 바람직하다. 밸브의 재질은 절연성을 위해 플라스틱을 사용하는 것이 좋고 밸브의 모양은 지름이 작은 원통형인 것이 바람직하다.The elasticity of the spring 17 is suitable if the elasticity of the degree that the positive pressure is applied to the inside of the battery and the internal pressure is expanded so that the pressure of the elevated battery can be released to the outside. Although the charging external terminal 11 of the battery and the electrode terminal 19 of the battery are connected or spaced apart from each other, there is no problem, but the charging external terminal 11 and the electrode terminal 19 of the battery are disconnected in order to generate gas at the same time. ) Is preferably connected. It is preferable that the material of the valve is plastic for insulation and the shape of the valve is cylindrical having a small diameter.

이하 실시예로 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples.

[실시예]EXAMPLE

실시예 1 내지 3Examples 1 to 3

양극 전극은 활물질로는 LiMn2O4, 도전재로는 아세틸렌 블랙, KS6 등을 넣고 결합제로 PVDF를 사용하여 슬러리를 만들어 40㎛ 두께의 알루미늄 박에 코팅하여 준비하였다. 음극은 탄소재료와 PVDF를 사용하여 40㎛두께의 동박에 코팅하여 준비하였다. 전해질은 폴리아크릴로나이트릴(PAN)과, LiClO4를 에틸렌 카보네이트와 프로필렌카보네이트에 용해시켜 제조하였다.A positive electrode was prepared by coating LiMn 2 O 4 as an active material, acetylene black, KS6 as a conductive material, and using PVDF as a binder to coat a 40 μm thick aluminum foil. The negative electrode was prepared by coating a 40 μm thick copper foil using a carbon material and PVDF. The electrolyte was prepared by dissolving polyacrylonitrile (PAN) and LiClO 4 in ethylene carbonate and propylene carbonate.

상기의 양극전극, 음극전극 및 전해질을 다음 표 1에 나타난 바와 같은 용량으로 하여 전지를 제조하고 이 각각의 전지에 첵밸브를 장착하여 리튬폴리머 전지를 제조하였다. 각 실시예로 제조된 전지를 과충전하여 가스 발생에 의한 전지팩의 팽창율을 측정하여 다음 표 1에 나타내었다.The positive electrode, the negative electrode, and the electrolyte were prepared in a battery having the capacity as shown in Table 1 below, and each of the cells was equipped with a check valve to manufacture a lithium polymer battery. By overcharging the battery prepared in each example to measure the expansion rate of the battery pack due to gas generation is shown in Table 1 below.

비교예 1 내지 3Comparative Examples 1 to 3

상기 실시예에서 배기 가스 첵밸브를 장착하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예와 동일하게 전지를 제조하였다. 상기 각 비교예로 제조된 전지를 과충전하여 가스 발생에 의한 전지팩의 팽창율을 측정하여 다음 표 1에 나타냈다.A battery was manufactured in the same manner as in the above example, except that the exhaust gas check valve was not mounted. By overcharging the batteries prepared in each of the comparative examples, the expansion ratio of the battery pack due to gas generation was measured and shown in Table 1 below.

[표1]Table 1

상기 표 1에서 실시예 1 내지 3으로 제조된 전지는 과충전으로 인한 전지팩의 팽창이 없었으나 비교예 1 내지 3으로 제조된 배기장치가 없는 전지는 과충전시 약 150 내지 200부피%의 팽창이 일어났다.In Table 1, the battery prepared in Examples 1 to 3 did not have expansion of the battery pack due to overcharging, but the battery without the exhaust device manufactured in Comparative Examples 1 to 3 caused expansion of about 150 to 200% by volume upon overcharging. .

본 발명에 의한 밸브가 설치된 전지는 외부로 가스의 배출이 원활하게 이루어지으로써 전지 내부의 압력의 상승을 방지하고, 전지의 팽윤 현상이 없었다. 따라서 종래의 리튬 폴리머 전지의 경우, 내부에서 여러 가지 미세한 반응으로 전해질의 분해, 집전체와 염의 반응 등으로 인한 전지 내부의 가스 발생에 의한 전지 내부의 가스 압력상승, 이로인한 전지의 폭발, 발화 등의 위험이 있었지만 본 발명에 의한 배기 장치가 장착된 리튬 폴리머 전지는 배기가스에 의한 부피 팽창 및 압력상승이 없어 매우 안전하고, 또한 과충전에 의한 전지의 성능 감소나 수명감소가 없는 전지를 제조할 수 있다.In the battery provided with the valve according to the present invention, gas is smoothly discharged to the outside to prevent an increase in the pressure inside the battery, and there is no swelling phenomenon of the battery. Therefore, in the case of a conventional lithium polymer battery, gas pressure rises inside the battery due to gas decomposition in the battery due to decomposition of the electrolyte, reaction of the current collector and salt, and the like due to various minute reactions in the interior, resulting in battery explosion, ignition, etc. Although the lithium polymer battery equipped with the exhaust device according to the present invention has a risk of being unsafe, there is no volume expansion and pressure increase due to the exhaust gas, and it is possible to manufacture a battery which does not have a decrease in battery performance or a lifespan due to overcharging. have.

Claims (7)

리튬 폴리머 전지에 있어서, 과방전 또는 과충전에 의해 전지 내부에 가스가 발생하여 양압이 걸릴 경우 가스를 외부로 방출할 수 있도록 하기 위하여 전지(1)의 전면 상단부에 내파열성이 약한 재질을 갖는 가스방출구(2)가 설치된 것을 특징으로 하는 가스 배기장치가 장착된 리튬 전지.In a lithium polymer battery, a gas chamber having a material having a weak tear resistance at the upper end of the front surface of the battery 1 in order to allow gas to be discharged to the outside when a gas is generated inside the battery due to over discharge or over charge and a positive pressure is applied thereto. Lithium battery equipped with a gas exhaust device, characterized in that the outlet (2) is provided. 제1항에 있어서, 상기의 가스 방출구(2)의 재질로는 비닐막 또는 알루미늄 박막인 것을 특징으로 하는 가스 배기장치가 장착된 리튬 전지.The lithium battery according to claim 1, wherein the gas discharge port (2) is made of a vinyl film or an aluminum thin film. 리튬 폴리머 전지에 있어서, 과방전 또는 과충전에 의해 전지 내부에 가스가 발생하여 양압이 걸릴 경우 전지(1) 내부의 가스를 외부로 방출하고 외부의 공기의 유입을 차단시킬 수 있는 첵밸브(3)가 전지(1)의 상단부에 설치된 것을 특징으로 하는 가스 배기장치가 장착된 리튬 전지.In a lithium polymer battery, a check valve (3) capable of releasing gas inside the battery (1) and blocking the inflow of external air when gas is generated inside the battery due to overdischarge or overcharge and a positive pressure is applied thereto. Lithium battery equipped with a gas exhaust device, characterized in that installed in the upper end of the temporary battery (1). 제3항에 있어서, 상기 첵밸브(3)의 외부 몸체(5)의 재질로는 플라스틱, 스테인레스, 알루미늄인 것을 특징으로 하는 가스 배기장치가 장착된 리튬 전지.The lithium battery according to claim 3, wherein the material of the outer body (5) of the check valve (3) is plastic, stainless, or aluminum. 제3항에 있어서, 상기 첵밸브(3)의 내부에 밸브(6)의 재질은 탄성이 우수한 얇은 강철재인 것을 특징으로 하는 가스 배기장치가 장착된 리튬 전지.4. The lithium battery according to claim 3, wherein the valve (6) is formed of a thin steel material having excellent elasticity. 리튬 폴리머 전지에 있어서, 과방전 또는 과충전에 의해 전지 내부에 가스가 발생하여 양압이 걸릴 경우 가스를 외부로 방출하고, 과충전을 자동으로 방지할 수 있도록 전지(1)에 피스톤형 밸브(10)가 전지의 상단부에 설치된 것을 특징으로 하는 가스 배기 장치가 장착된 리튬 전지.In a lithium polymer battery, when a gas is generated inside the battery due to over-discharge or overcharging, the piston-type valve 10 is provided in the battery 1 so that the gas is discharged to the outside when the positive pressure is applied and the overcharge is automatically prevented. Lithium battery equipped with a gas exhaust device, characterized in that installed in the upper end of the battery. 제6항에 있어서, 피스톤형 밸브(10)는 배기가스가 유입되는 배기가스 유입구(13), 이 가스가 배기되는 힘에 의해 위로 상승하는 피스톤몸체(14), 상기 피스톤몸체가 위로 상승함으로써 몸체 가스 통로(15)를 통해 배기가스를 전지의 외부로 방출하게 되는 방출구(16), 배기가스가 방출된 후 피스톤을 원위치시키는 역할을 하는 스프링(17), 피스톤힘에 의해 상하로 움직이며 외부단자를 적절히 단락시키는 역할을 하는 피스톤헤드(18)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가스 배기 장치가 장착된 리튬 전지.7. The piston valve (10) according to claim 6, wherein the piston valve (10) has an exhaust gas inlet (13) through which exhaust gas flows, a piston body (14) which rises upward by a force through which the gas is exhausted, and the piston body is raised upward. A discharge port 16 which discharges the exhaust gas to the outside of the battery through the gas passage 15, a spring 17 which serves to return the piston after the exhaust gas is discharged, moves up and down by the piston force A lithium battery equipped with a gas exhaust device, characterized by comprising a piston head (18) which serves to short-circuit the terminal properly.
KR1019960062256A 1996-12-06 1996-12-06 Safety exhaust device of lithium polymer secondary battery Ceased KR19980044210A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019960062256A KR19980044210A (en) 1996-12-06 1996-12-06 Safety exhaust device of lithium polymer secondary battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019960062256A KR19980044210A (en) 1996-12-06 1996-12-06 Safety exhaust device of lithium polymer secondary battery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR19980044210A true KR19980044210A (en) 1998-09-05

Family

ID=66475831

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019960062256A Ceased KR19980044210A (en) 1996-12-06 1996-12-06 Safety exhaust device of lithium polymer secondary battery

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR19980044210A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100472511B1 (en) * 2002-10-29 2005-03-10 삼성에스디아이 주식회사 Lithium secondary battery without protection circuit module

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100472511B1 (en) * 2002-10-29 2005-03-10 삼성에스디아이 주식회사 Lithium secondary battery without protection circuit module

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101455663B1 (en) Lithium-ion secondary battery
KR101295037B1 (en) Integrated current―interrupt device for lithium―ion cells
US5597659A (en) Manufacturing method of a separator for a lithium secondary battery and an organic electrolyte lithium secondary battery using the same separator
CA2163187C (en) Aromatic monomer gassing agents for protecting non-aqueous lithium batteries against overcharge
US8795871B2 (en) Electrode assembly and secondary battery having the same
US20090297937A1 (en) Lithium-ion secondary battery
EP0759641A1 (en) Polymerizable aromatic additives for overcharge protection in non-aqueous rechargeable lithium batteries
US20110052966A1 (en) Lithium-ion secondary battery
US20090291330A1 (en) Battery with enhanced safety
CN101490877A (en) Lithium-ion secondary battery
US20110033734A1 (en) Prismatic Storage Battery Or Cell With Flexible Recessed Portion
JP2000077061A (en) Lithium ion battery
KR20040108217A (en) Organic electrolytic solution and lithium battery employing the same
US8003241B2 (en) Lithium battery with external positive thermal coefficient layer
US8546025B2 (en) Lithium ion secondary battery
KR100973315B1 (en) Electrode assembly and secondary battery having same
CN101604767A (en) Electrode assembly and secondary battery including the electrode assembly
KR20130134929A (en) An electrochemical device including capsule containing electrolyte
EP2036143B1 (en) Lithium battery with external positive thermal coefficient layer
JPH10116632A (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
JP2008041504A (en) Non-aqueous electrolyte battery
JP4439870B2 (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2004253159A (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
KR19980044210A (en) Safety exhaust device of lithium polymer secondary battery
KR100432669B1 (en) Negative active material for rechargeable lithium batteries and preparing for same

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 19961206

PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 19961206

Comment text: Request for Examination of Application

PG1501 Laying open of application
E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 19990413

Patent event code: PE09021S01D

E601 Decision to refuse application
PE0601 Decision on rejection of patent

Patent event date: 19990621

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PE06012S01D

Patent event date: 19990413

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event code: PE06011S01I