KR20130019706A

KR20130019706A - Cap assembly and secondary battery using the same

Info

Publication number: KR20130019706A
Application number: KR1020110081824A
Authority: KR
Inventors: 김성종; 구자훈; 이제준
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2011-08-17
Filing date: 2011-08-17
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2031-08-17
Also published as: KR101446161B1

Abstract

본 발명은, 탑 캡과 안전 벤트 사이의 밀착력이 강화된 개선된 구조의 캡 조립체 및 이를 이용하는 이차 전지를 개시한다. 본 발명에 따른 캡 조립체는, 전지 캔의 개방단에 결합되는 이차 전지용 캡 조립체로서, 최상부에 돌출된 형태로 배치되어 양극 단자를 형성하는 탑 캡; 상기 탑 캡의 하부에서 상기 탑 캡과 외주면이 접촉되도록 배치된 안전 벤트; 상기 탑 캡 및 상기 안전 벤트의 테두리가 삽입될 수 있도록 개구부를 구비하고, 상기 삽입된 탑 캡 및 안전 벤트의 테두리가 서로 밀착되도록 압력을 가하는 클립; 및 상기 탑 캡과 상기 안전 벤트의 테두리 및 상기 클립을 둘러싸는 가스켓을 포함한다.The present invention discloses an improved structure cap assembly with improved adhesion between the top cap and the safety vent and a secondary battery using the same. A cap assembly according to the present invention includes a cap assembly for a secondary battery coupled to an open end of a battery can, the top cap being disposed in a shape protruding at the top thereof to form a positive electrode terminal; A safety vent disposed below the top cap such that the top cap is in contact with an outer circumferential surface thereof; A clip having an opening to allow the top cap and the edge of the safety vent to be inserted, and pressurizing the edge of the top cap and the safety vent to be in close contact with each other; And a gasket surrounding the edge of the top cap and the safety vent and the clip.

Description

Cap assembly and secondary battery using the same

본 발명은 이차 전지를 제조하는 기술에 관한 것으로, 용접에 의하지 않고도 탑 캡과 안전 벤트 사이의 밀착력이 강화된 개선된 구조의 캡 조립체 및 이를 이용하는 이차 전지에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for manufacturing a secondary battery, and more particularly, to a cap assembly of an improved structure having improved adhesion between a top cap and a safety vent without welding, and a secondary battery using the same.

일반적으로, 이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와 달리, 충방전이 가능한 전지를 의미하며, 휴대폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 전자기기 또는 전기 자동차 등에 널리 사용되고 있다. 특히, 리튬 이차 전지는 작동 전압이 3.6V 가량으로서, 전자 장비의 전원으로 많이 사용되는 니켈-카드뮴 전지 또는 니켈-수소 전지보다 약 3배의 용량을 가지며, 단위 중량당 에너지 밀도가 높기 때문에 그 활용 정도가 급속도로 증가되는 추세에 있다.In general, a secondary battery, unlike a primary battery that cannot be charged, means a battery that can be charged and discharged, and is widely used in electronic devices such as mobile phones, notebook computers, camcorders, and electric vehicles. In particular, the lithium secondary battery has an operating voltage of about 3.6V, and has about three times the capacity of a nickel-cadmium battery or a nickel-hydrogen battery, which is widely used as a power source for electronic equipment, and has a high energy density per unit weight. The degree is increasing rapidly.

이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재를 구비한다.Such lithium secondary batteries mainly use lithium-based oxides and carbon materials as positive electrode active materials and negative electrode active materials, respectively. The lithium secondary battery includes an electrode assembly in which a positive electrode plate and a negative electrode plate coated with such a positive electrode active material and a negative electrode active material are disposed with a separator interposed therebetween, and a packaging material for sealingly storing the electrode assembly together with the electrolyte solution.

한편, 리튬 이차 전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차 전지로 분류될 수 있다. 그리고, 캔형 이차 전지는 다시 금속 캔의 형태에 따라 원통형 전지와 각형 전지로 분류될 수 있다. 이러한 각형 또는 원통형 이차 전지의 외장재는 개방단이 형성된 케이스, 즉 전지 캔 및 전지 캔의 개방단에 밀봉 결합되는 캡 조립체를 구비한다.Meanwhile, according to the shape of a battery case, a lithium secondary battery may be classified into a can type secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a metal can and a pouch type secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a pouch of an aluminum laminate sheet. The can-type secondary battery may be further classified into a cylindrical battery and a square battery according to the shape of the metal can. Such a rectangular or cylindrical secondary battery packaging material has a case having an open end, that is, a battery can and a cap assembly sealingly coupled to the open end of the battery can.

도 1은, 종래의 원통형 이차 전지의 캡 조립체(10) 부분의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a portion of a cap assembly 10 of a conventional cylindrical secondary battery.

도 1을 참조하면, 일반적으로 원통형 이차 전지는 원통형 전지 캔(20), 전지 캔(20)의 내부에 수용되는 젤리-롤 형태의 전극 조립체(30), 전지 캔(20)의 상부에 결합되는 캡 조립체(10), 캡 조립체(10)를 장착하기 위해 전지 캔(20)의 선단에 마련된 비딩부(40) 및 전지를 밀봉하기 위한 클림핑 부위(50)를 구비한다.Referring to FIG. 1, generally, a cylindrical secondary battery is coupled to a cylindrical battery can 20, an electrode assembly 30 in a jelly-roll shape accommodated inside the battery can 20, and an upper portion of the battery can 20. A cap assembly 10, a beading portion 40 provided at the tip of the battery can 20 for mounting the cap assembly 10, and a crimping portion 50 for sealing the battery is provided.

전극 조립체(30)는 양극과 음극 사이에 세퍼레이터가 개재된 상태로 젤리-롤 형태로 권취된 구조이며, 양극에는 양극 리드(31)가 부착되어 캡 조립체(10)에 접속되어 있고, 음극에는 음극 리드(미도시)가 부착되어 전지 캔(20)의 하단에 접속되어 있다.The electrode assembly 30 has a structure in which a separator is sandwiched between a positive electrode and a negative electrode in a jelly-roll shape, and a positive electrode lead 31 is attached to the positive electrode and connected to the cap assembly 10, and the negative electrode is connected to the negative electrode. A lead (not shown) is attached and connected to the lower end of the battery can 20.

캡 조립체(10)는 양극 단자를 형성하는 탑 캡(11), 전지 내부의 압력 상승시 전류를 차단하고 및/또는 가스를 배기하는 안전 벤트(12), 특정 부분을 제외하고 안전 벤트(12)를 전류차단부재(15)로부터 전기적으로 분리시키는 절연부재(13), 양극에 연결된 양극 리드(31)가 접속되어 있는 전류차단부재(14)가 순차적으로 적층된 구조를 갖는다. 그리고, 이러한 캡 조립체(10)는 가스켓(15)에 장착된 상태로 전지 캔(20)의 비딩부(40)에 장착된다. 따라서, 정상적인 작동 조건에서 전극 조립체(30)의 양극은 양극 리드(31), 전류차단부재(14) 및 안전 벤트(12)를 경유하여 탑 캡(11)에 연결되어 통전을 이룬다. The cap assembly 10 includes a top cap 11 that forms a positive terminal, a safety vent 12 that blocks current when the pressure rises inside the cell and / or exhausts gas, and a safety vent 12 except for a specific portion. The insulating member 13 for electrically separating the current blocking member 15 from the current blocking member 15, and the current blocking member 14 to which the positive electrode lead 31 connected to the positive electrode is sequentially stacked. In addition, the cap assembly 10 is mounted to the bead portion 40 of the battery can 20 in a state in which the cap assembly 10 is mounted on the gasket 15. Therefore, under normal operating conditions, the anode of the electrode assembly 30 is connected to the top cap 11 via the anode lead 31, the current blocking member 14, and the safety vent 12 to conduct electricity.

한편, 탑 캡(11)과 안전 벤트(12) 사이에 안전 소자를 구비할 수도 있으나, 전동 공구와 같은 파워 툴이나 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차와 같은 장치의 경우 고출력을 필요로 하여, 탑 캡(11)과 안전 벤트(12) 사이에 이러한 안전 소자를 구비하지 않는 경우가 많다.On the other hand, a safety element may be provided between the top cap 11 and the safety vent 12, but in the case of a power tool such as a power tool or a device such as an electric vehicle or a hybrid vehicle, a high power is required, and thus the top cap 11 ) And the safety vent 12 are often not provided with such a safety element.

이와 같이 탑 캡(11)과 안전 벤트(12)가 직접 접촉되는 종래의 캡 조립체(10)에서는, 탑 캡(11)과 안전 벤트(12)를 접속 고정시키기 위해 이들을 용접시키는 공정이 수행될 수 있다. 특히, 파워 툴이나 전기 자동차 등에 사용되는 이차 전지의 경우, 많은 진동과 충격에 노출될 수 있기 때문에, 이러한 진동과 충격에도 탑 캡(11)과 안전 벤트(12)의 접속이 유지되도록 레이저 등으로 용접되는 공정이 수행될 수 있다.In the conventional cap assembly 10 in which the top cap 11 and the safety vent 12 are in direct contact with each other, a process of welding the top cap 11 and the safety vent 12 to weld them may be performed. have. In particular, in the case of secondary batteries used in power tools, electric vehicles, and the like, they may be exposed to a lot of vibrations and shocks. The process to be welded can be performed.

그러나, 이와 같이 탑 캡(11)과 안전 벤트(12)를 접촉 고정시키기 위해 용접이 이루어지는 경우, 용접 공정에서 발생하는 높은 열로 인해 캡 조립체(10)의 구성요소가 변형될 수 있다. 따라서, 이로 인해 캡 조립체(10)의 전체 또는 일부 구성요소가 그 기능을 수행하지 못할 수 있다. 뿐만 아니라, 이와 같은 용접 공정에도 불구하고, 이차 전지의 사용 중 이차 전지에 가해지는 충격이나 진동에 의해 탑 캡(11)과 안전 벤트(12) 사이에 간격이 발생하여 저항이 증가될 수 있고, 이로 인해 캡 조립체(10)가 손상되거나 파손될 수 있다.However, when welding is performed to secure the top cap 11 and the safety vent 12 in this manner, the high heat generated in the welding process may deform the components of the cap assembly 10. Thus, this may prevent all or some of the components of the cap assembly 10 from performing their function. In addition, despite such a welding process, a gap may occur between the top cap 11 and the safety vent 12 due to an impact or vibration applied to the secondary battery during use of the secondary battery, thereby increasing resistance. This may damage or break the cap assembly 10.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 용접 공정을 수행하지 않더라도 캡 조립체의 탑 캡과 안전 벤트를 강하게 고정시킬 수 있도록 구조가 개선된 캡 조립체 및 이를 이용하는 이차 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and provides a cap assembly and a secondary battery using the improved structure so that the top cap and the safety vent of the cap assembly can be strongly fixed even without performing a welding process. It aims to do it.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.Other objects and advantages of the present invention can be understood by the following description, and will be more clearly understood by the embodiments of the present invention. It will also be readily apparent that the objects and advantages of the invention may be realized and attained by means of the instrumentalities and combinations particularly pointed out in the appended claims.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 캡 조립체는, 전지 캔의 개방단에 결합되는 이차 전지용 캡 조립체로서, 최상부에 돌출된 형태로 배치되어 양극 단자를 형성하는 탑 캡; 상기 탑 캡의 하부에서 상기 탑 캡과 외주면이 접촉되도록 배치된 안전 벤트; 상기 탑 캡 및 상기 안전 벤트의 테두리가 삽입될 수 있도록 개구부를 구비하고, 상기 삽입된 탑 캡 및 안전 벤트의 테두리가 서로 밀착되도록 압력을 가하는 클립; 및 상기 탑 캡과 상기 안전 벤트의 테두리 및 상기 클립을 둘러싸는 가스켓을 포함한다.Cap assembly according to the present invention for achieving the above object is a cap assembly for a secondary battery coupled to the open end of the battery can, the top cap is disposed in the form protruding on the top to form a positive electrode terminal; A safety vent disposed below the top cap such that the top cap is in contact with an outer circumferential surface thereof; A clip having an opening to allow the top cap and the edge of the safety vent to be inserted, and pressurizing the edge of the top cap and the safety vent to be in close contact with each other; And a gasket surrounding the edge of the top cap and the safety vent and the clip.

바람직하게는, 상기 클립은 스테인리스강 재질로 이루어질 수 있다.Preferably, the clip may be made of stainless steel.

또한 바람직하게는, 상기 클립은 상부에서 바라본 개구부의 형태가 직선이 되도록 구성될 수 있다.Also preferably, the clip may be configured such that the shape of the opening viewed from the top is a straight line.

또한 바람직하게는, 상기 클립은 상부에서 바라본 개구부의 형태가 곡선이 되도록 구성될 수 있다.Also preferably, the clip may be configured such that the shape of the opening viewed from the top is curved.

또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차 전지는, 양극판 및 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체; 상기 전극 조립체 및 전해액을 수납하는 전지 캔; 및 최상부에 돌출된 형태로 배치되어 양극 단자를 형성하는 탑 캡, 상기 탑 캡의 하부에서 상기 탑 캡과 외주면이 접촉되도록 배치된 안전 벤트, 상기 탑 캡 및 상기 안전 벤트의 테두리가 삽입될 수 있도록 개구부를 구비하고, 상기 삽입된 탑 캡 및 안전 벤트의 테두리가 서로 밀착되도록 압력을 가하는 클립, 및 상기 탑 캡과 상기 안전 벤트의 테두리 및 상기 클립을 둘러싸는 가스켓을 포함하는 캡 조립체를 포함한다.In addition, a secondary battery according to the present invention for achieving the above object, the positive electrode plate and the negative electrode plate disposed between the separator disposed electrode; A battery can containing the electrode assembly and the electrolyte; And a top cap disposed protruding from the top to form an anode terminal, a safety vent disposed to contact the top cap and an outer circumferential surface at a lower portion of the top cap, such that the top cap and the edge of the safety vent can be inserted therein. And a cap assembly including an opening, a clip for pressurizing the edges of the inserted top cap and the safety vent to be in close contact with each other, and a gasket surrounding the clip and the edge of the top cap and the safety vent.

본 발명에 의하면, 캡 조립체에 포함된 탑 캡과 안전 벤트를 강하게 접속 고정시킬 수 있다. 따라서, 이차 전지의 사용 중 이차 전지에 진동이나 충격이 가해지더라도 탑 캡과 안전 벤트의 접속 부위가 이격되어 저항이 증가되거나 캡 조립체가 손상 또는 파손되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 특히, 전동 공구와 같은 파워 툴이나 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차 등에 사용되는 배터리의 경우 많은 충격과 진동에 노출될 수 있는데, 본 발명에 의할 경우 이러한 충격이나 진동에도 탑 캡과 안전 벤트가 강하게 밀착되도록 할 수 있다.According to the present invention, the top cap and the safety vent included in the cap assembly can be strongly connected and fixed. Therefore, even when vibration or shock is applied to the secondary battery during use of the secondary battery, the connection portion between the top cap and the safety vent may be spaced apart to effectively increase resistance or damage or break the cap assembly. In particular, in the case of a power tool such as a power tool or a battery used in an electric vehicle or a hybrid vehicle, the battery may be exposed to a lot of shocks and vibrations. can do.

뿐만 아니라, 본 발명에 의하면, 탑 캡과 안전 벤트의 고정을 위해 종래 수행되던 레이저 용접 등의 용접 공정이 수행될 필요가 없다. 따라서, 탑 캡과 안전 벤트의 용접으로 인해 캡 조립체가 열 변형을 일으키는 것을 방지할 수 있다.In addition, according to the present invention, a welding process, such as laser welding, which is conventionally performed for fixing the top cap and the safety vent, does not need to be performed. Thus, it is possible to prevent the cap assembly from causing thermal deformation due to welding of the top cap and the safety vent.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 종래의 원통형 이차 전지의 캡 조립체 부분의 단면도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 캡 조립체 부분의 구성을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 클립의 형태를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 4 및 도 5는, 도 3의 상면도 및 단면도이다.
도 6은, 도 3의 클립의 개구부에 탑 캡과 안전 벤트의 테두리 부분이 삽입된 형태의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 7은, 도 3의 클립이 탑 캡과 안전 벤트를 감싸고 있는 구성의 일 실시예를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 8은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 클립의 형태를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 9는, 도 8의 상면도이다.
도 10은, 도 8의 클립이 탑 캡과 안전 벤트를 감싸고 있는 구성의 일 실시예를 개략적으로 나타내는 사시도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description of the invention given below, serve to further the understanding of the technical idea of the invention, And should not be construed as limiting.
1 is a cross-sectional view of a cap assembly portion of a conventional cylindrical secondary battery.
2 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a cap assembly portion of a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view schematically showing the shape of a clip according to an embodiment of the present invention.
4 and 5 are top and cross-sectional views of FIG. 3.
6 is a cross-sectional view schematically showing the configuration in which the top cap and the edge portion of the safety vent are inserted into the opening of the clip of FIG. 3.
FIG. 7 is a perspective view schematically showing one embodiment of a configuration in which the clip of FIG. 3 surrounds the top cap and the safety vent. FIG.
8 is a perspective view schematically showing the shape of a clip according to another embodiment of the present invention.
9 is a top view of FIG. 8.
FIG. 10 is a perspective view schematically showing one embodiment of a configuration in which the clip of FIG. 8 surrounds the top cap and the safety vent. FIG.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as having a conventional or dictionary meaning, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 캡 조립체(100) 부분의 구성을 개략적으로 도시하는 단면도이다.2 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a portion of the cap assembly 100 of the secondary battery according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 이차 전지는, 전극 조립체(300), 전지 캔(200) 및 캡 조립체(100)를 포함한다.2, the secondary battery according to the present invention includes an electrode assembly 300, a battery can 200, and a cap assembly 100.

상기 전극 조립체(300)는, 양극판 및 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치되어 전지 캔(200)에 수납된다. 이때, 전극 조립체(300)는 젤리 롤 형태로 권취되어 배치될 수 있으며, 이 경우 젤리 롤이라고도 불린다. 전극 조립체(300)의 전극판들은 집전체에 활물질 슬러리가 도포된 구조로서 형성되는데, 슬러리는 통상적으로 입상의 활물질, 보조도체, 바인더 및 가소제 등이 용매가 첨가된 상태에서 교반되어 형성될 수 있다. 전극판들이 감기는 방향으로 집전체의 시작단과 끝단에는 슬러리가 도포되지 않는 무지부가 존재하는 것이 바람직한데, 이러한 무지부에는 각각의 전극판에 대응되는 전극 리드(310)가 부착될 수 있다. 일반적으로 양극 리드는 전극 조립체(300)의 상단에 부착되어 캡 조립체(100)에 전기적으로 연결되고, 음극 리드는 전극 조립체(300)의 하단에 부착되어 전지 캔(200)의 바닥에 연결된다.In the electrode assembly 300, a positive electrode plate and a negative electrode plate are disposed with the separator interposed therebetween and accommodated in the battery can 200. In this case, the electrode assembly 300 may be wound and disposed in the form of a jelly roll, in which case it is also called a jelly roll. The electrode plates of the electrode assembly 300 are formed as a structure in which an active material slurry is applied to a current collector, and the slurry may be formed by stirring a granular active material, an auxiliary conductor, a binder, a plasticizer, and the like in a state where a solvent is added. . In the direction in which the electrode plates are wound, it is preferable that there is a non-coating portion at which the slurry is not coated at the start end and the end of the current collector. An electrode lead 310 corresponding to each electrode plate may be attached to the non-coating portion. In general, the anode lead is attached to the top of the electrode assembly 300 to be electrically connected to the cap assembly 100, and the cathode lead is attached to the bottom of the electrode assembly 300 to be connected to the bottom of the battery can 200.

한편, 전극 조립체(300)의 상단에는 상부 절연판(600)이 배치될 수 있다. 이러한 상부 절연판(600)은 전극 조립체(300)와 캡 조립체(100) 사이를 절연시키는 역할을 한다.Meanwhile, an upper insulating plate 600 may be disposed on the upper end of the electrode assembly 300. The upper insulating plate 600 serves to insulate between the electrode assembly 300 and the cap assembly 100.

상기 전지 캔(200)은, 알루미늄, 스테인리스 스틸 또는 이들의 합금과 같은 경량의 전도성 금속 재질로 구성되며, 상단이 개방된 개방부와 그와 대향되는 밀폐된 바닥부를 가진 원통형 또는 각형 구조를 가질 수 있다. 이러한 전지 캔(200)의 내부 공간에는 상기 전극 조립체(300)와 함께 전해액이 수납된다.The battery can 200 may be made of a lightweight conductive metal material, such as aluminum, stainless steel, or an alloy thereof, and may have a cylindrical or angular structure having an open top and a closed bottom opposite thereto. have. An electrolyte is accommodated together with the electrode assembly 300 in the internal space of the battery can 200.

본 발명에 따른 이차 전지용 캡 조립체(100)는, 탑 캡(110), 안전 벤트(120), 클립(160) 및 가스켓(150)을 포함한다. 상기 캡 조립체(100)는 전지 캔(200)의 형태에 따라 원형 또는 각형으로 형성될 수 있다.The cap assembly 100 for a secondary battery according to the present invention includes a top cap 110, a safety vent 120, a clip 160, and a gasket 150. The cap assembly 100 may be formed in a circular or square shape according to the shape of the battery can 200.

상기 탑 캡(110)은, 캡 조립체(100)의 최상부에 상부 방향으로 돌출된 형태로 배치되어 양극 단자를 형성한다. 따라서, 상기 탑 캡(110)은 외부와 전기적으로 접속되도록 한다. 또한, 이러한 탑 캡(110)에는 가스가 배출될 수 있는 가스 구멍이 형성될 수 있다. 따라서, 전극 조립체(300)로부터 가스 발생시 이러한 가스 구멍을 통해 전지 캔(200) 외부로 가스가 배출되도록 할 수 있다. 상기 탑 캡(110)은, 예를 들어 스테인리스 스틸이나 알루미늄과 같은 금속 재질로 형성될 수 있다.The top cap 110 is disposed in a shape protruding upward in the uppermost portion of the cap assembly 100 to form a positive electrode terminal. Thus, the top cap 110 is to be electrically connected to the outside. In addition, a gas hole through which gas may be discharged may be formed in the top cap 110. Therefore, when the gas is generated from the electrode assembly 300, the gas may be discharged to the outside of the battery can 200 through the gas hole. The top cap 110 may be formed of a metal material such as stainless steel or aluminum, for example.

상기 안전 벤트(120)는, 상기 탑 캡(110)의 하부에서 탑 캡(110)과 외주면, 즉 테두리 부분이 접촉되도록 배치된다. 그리고, 이러한 안전 벤트(120)는 이차 전지의 내압이 일정 수준 이상으로 증가하는 경우 파열되도록 구성된다. 예를 들어, 상기 안전 벤트(120)는 이차 전지의 내압이 12~25 kgf/cm²일 때 파열될 수 있다. 상기 안전 벤트(120)는, 도면에 도시된 바와 같이, 중심부가 하부 방향으로 돌출되도록 형성되고, 그러한 중심부 부근에 소정의 노치(121)가 형성될 수 있다. 따라서, 이차 전지의 내부, 즉 전극 조립체(300) 측으로부터 가스가 발생하여 내압이 증가하게 되면, 안전 벤트(120)는 그것의 형상이 역전되면서 상향 돌출되게 되고, 노치들(121)을 중심으로 파열될 수 있다. 따라서, 이러한 안전 벤트(120)의 파열된 부분을 통해 전지 캔(200)의 내부에 차 있던 가스가 외부로 배출될 수 있게 된다.The safety vent 120 is disposed so that the top cap 110 and the outer circumferential surface, that is, the edge portion of the top cap 110 are in contact with each other. In addition, the safety vent 120 is configured to rupture when the internal pressure of the secondary battery increases above a certain level. For example, the safety vent 120 may rupture when the internal pressure of the secondary battery is 12-25 kgf / cm ² . The safety vent 120, as shown in the figure, is formed so that the center portion protrudes in the downward direction, a predetermined notch 121 may be formed near the center portion. Therefore, when gas is generated from the inside of the secondary battery, ie, the electrode assembly 300, and the internal pressure increases, the safety vent 120 protrudes upward while its shape is reversed, and is centered on the notches 121. May rupture. Therefore, the gas filled in the inside of the battery can 200 may be discharged to the outside through the ruptured portion of the safety vent 120.

상기 클립(160)은, 탑 캡(110) 및 안전 벤트(120)의 테두리가 삽입될 수 있도록 개구부를 구비한다. 또한 상기 클립(160)은, 이와 같이 개구부에 삽입된 탑 캡(110) 및 안전 벤트(120)의 테두리가 서로 밀착되도록, 탑 캡(110) 및 안전 벤트(120)의 테두리에 압력을 가한다. 그리고, 이와 같은 가압은 상기 클립(160)의 복원력에 기인할 수 있다.The clip 160 has an opening so that the edge of the top cap 110 and the safety vent 120 can be inserted. In addition, the clip 160 applies pressure to the edges of the top cap 110 and the safety vent 120 so that the edges of the top cap 110 and the safety vent 120 inserted into the opening are in close contact with each other. . In addition, such pressurization may be attributable to the restoring force of the clip 160.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 클립(160)의 형태를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 4 및 도 5는 도 3의 상면도 및 단면도이다. 또한, 도 6은, 도 3의 클립(160)의 개구부(161)에 탑 캡(110)과 안전 벤트(120)의 테두리 부분이 삽입된 형태의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.3 is a perspective view schematically showing the shape of the clip 160 according to an embodiment of the present invention, Figures 4 and 5 are a top view and a cross-sectional view of FIG. 6 is a sectional view schematically showing a configuration in which the top cap 110 and the edge portion of the safety vent 120 are inserted into the opening 161 of the clip 160 of FIG. 3.

도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 클립(160)은 상부 및 하부 방향으로 벌어질 수 있는 개구부(161)를 구비한다. 그리고, 이러한 클립(160)의 개구부(161)는 보통의 상태에서는 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이 닫혀져 있다. 하지만, 도 5에서 화살표 a로 표시된 바와 같이 힘을 인가하는 경우, 클립(160)의 개구부(161)는 벌려질 수 있다. 그리고, 이와 같이 벌어진 개구부(161)에, 도 6에 도시된 바와 같이, 탑 캡(110)과 안전 벤트(120)의 테두리가 삽입될 수 있다. 이때, 클립(160)은 화살표 b로 표시된 바와 같은 방향으로 복원력이 작용하기 때문에, 탑 캡(110)과 안전 벤트(120)의 테두리 부분은 서로 강하게 밀착될 수 있게 된다.3 to 6, the clip 160 according to the present invention has an opening 161 that can be opened in the upper and lower directions. In addition, the opening 161 of the clip 160 is closed as shown in FIGS. 3 and 5 in a normal state. However, when a force is applied as indicated by arrow a in FIG. 5, the opening 161 of the clip 160 may be opened. In addition, as illustrated in FIG. 6, the edges of the top cap 110 and the safety vent 120 may be inserted into the opening 161 that is thus opened. At this time, since the restoring force acts in the direction indicated by the arrow b, the top cap 110 and the edge of the safety vent 120 may be in close contact with each other.

상기와 같이, 클립(160)은 강한 복원력으로 탑 캡(110)과 안전 벤트(120)의 테두리 부분을 압착시키기 때문에, 상기 클립(160)은 강한 복원력을 갖는 스테인리스강 재질로 이루어질 수 있다. 다만, 본 발명이 이와 같은 클립(160)의 구체적인 재질에 의해 한정되는 것은 아니며, 탄성 복원력을 가질 수 있는 것이라면 클립(160)은 다양한 재질로 이루어질 수 있다.As described above, since the clip 160 compresses the edge of the top cap 110 and the safety vent 120 with a strong restoring force, the clip 160 may be made of a stainless steel material having a strong restoring force. However, the present invention is not limited by the specific material of the clip 160 as described above, and the clip 160 may be made of various materials as long as it can have elastic restoring force.

또한, 상기 클립(160)은, 탄성 복원력으로 탑 캡(110)과 안전 벤트(120)의 테두리 부분을 누르는 것이면 되며, 그 명칭에 구애받는 것은 아니다. 예를 들어, 클립(160)은, 집게나 슈파 클립과 같은 다른 명칭으로 지칭될 수 있다.In addition, the clip 160 may be pressed against the edge of the top cap 110 and the safety vent 120 by the elastic restoring force, and is not limited to the name. For example, the clip 160 may be referred to by other names, such as tongs or shroud clips.

한편, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 클립(160)은, 상부에서 바라보았을 때 그 개구부(161)의 형태가 직선이 되도록 구성될 수 있다. 특히, 이러한 형태는, 원형 캡 조립체(100)에 적용될 경우, 짧은 길이의 클립(160)을 구성할 때 바람직하며, 탑 캡(110) 및 안전 벤트(120)의 테두리를 부분적으로 감쌀 때 이용될 수 있다.Meanwhile, as shown in FIGS. 3 and 4, the clip 160 may be configured such that the shape of the opening 161 is straight when viewed from the top. In particular, this form, when applied to the circular cap assembly 100, is desirable when constructing a short length clip 160, and may be used to partially wrap the rim of the top cap 110 and safety vent 120. Can be.

도 7은, 도 3의 클립(160)이 탑 캡(110)과 안전 벤트(120)를 감싸고 있는 구성의 일 실시예를 개략적으로 나타내는 사시도이다.FIG. 7 is a perspective view schematically showing an embodiment of a configuration in which the clip 160 of FIG. 3 surrounds the top cap 110 and the safety vent 120.

도 7에 도시된 바와 같이, 캡 조립체(100)에는 복수의 클립(160)이 구비될 수 있으며, 이러한 복수의 클립(160)이 탑 캡(110)과 안전 벤트(120)의 테두리를 부분적으로 감싸 압착시킬 수 있다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이 개구부(161)가 직선 형태인 클립(160)은, 탑 캡(110)과 안전 벤트(120)의 원주 부분을 360도 전체가 아닌 일부만 감싸도록 구성될 수 있다. 이와 같이, 클립(160)이 탑 캡(110)과 안전 벤트(120)의 테두리 일부분만 감싸도록 하는 경우, 클립(160)의 크기가 비교적 작으므로 공정이 용이해지고, 사용되는 클립(160)을 줄여 비용을 절감할 수 있다. As shown in FIG. 7, the cap assembly 100 may be provided with a plurality of clips 160, and the plurality of clips 160 partially border the top cap 110 and the safety vent 120. I can wrap it and compress it. That is, as shown in FIG. 3, the clip 160 having a straight opening 161 may be configured to surround only the circumferential portions of the top cap 110 and the safety vent 120 instead of the entire 360 degrees. . As such, when the clip 160 covers only a portion of the edge of the top cap 110 and the safety vent 120, the size of the clip 160 is relatively small, thereby facilitating the process, and the clip 160 to be used. The cost can be reduced.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 클립(160)의 형태를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 9는 도 8의 상면도이다.8 is a perspective view schematically showing the shape of a clip 160 according to another embodiment of the present invention, Figure 9 is a top view of FIG.

도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 상부 및 하부 방향으로 벌어질 수 있는 개구부(161)를 구비하는 클립(160)은 그 상부에서 바라본 개구부(161)의 형태가 곡선일 수 있다. 이러한 실시예의 경우, 원형 캡 조립체(100)에서 클립(160)의 길이를 길게 할 때 보다 유용하게 적용될 수 있다. 즉, 캡 조립체(100)가 원형일 때 이와 같은 곡선 형태의 클립(160)을 이용하면, 하나의 클립(160)으로 탑 캡(110)과 안전 벤트(120)의 보다 넓은 면적을 감싸도록 할 수 있다.As illustrated in FIGS. 8 and 9, the clip 160 having the openings 161 that may open in the upper and lower directions may have a curved shape of the openings 161 viewed from the top. In such an embodiment, it may be more usefully applied when lengthening the length of the clip 160 in the circular cap assembly 100. That is, when the cap assembly 100 has a circular shape, the curved clip 160 may cover a larger area of the top cap 110 and the safety vent 120 with one clip 160. Can be.

특히, 이러한 곡선 형태의 클립(160)은 반원 형태를 가져, 탑 캡(110) 및 안전 벤트(120)의 테두리 중 약 절반 정도, 즉 약 180도에 이르는 테두리 부위를 커버하도록 할 수 있다. 따라서, 이 경우, 2개의 클립(160)만으로 탑 캡(110) 및 안전 벤트(120)의 테두리 대부분을 커버하도록 할 수 있다.In particular, the curved clip 160 may have a semicircular shape to cover about half of the edges of the top cap 110 and the safety vent 120, that is, about 180 degrees. Therefore, in this case, only two clips 160 may cover most of the edges of the top cap 110 and the safety vent 120.

도 10은, 도 8의 클립(160)이 탑 캡(110)과 안전 벤트(120)를 감싸고 있는 구성의 일 실시예를 개략적으로 나타내는 사시도이다.FIG. 10 is a perspective view schematically showing an embodiment of a configuration in which the clip 160 of FIG. 8 surrounds the top cap 110 and the safety vent 120.

도 10에 도시된 바와 같이, 캡 조립체(100)에는 곡선 형태의 클립(160)이 구비될 수 있다. 그리고, 이와 같은 곡선 형태의 클립(160)은 반원 형태로 구성되어, 2개의 클립(160)만으로 탑 캡(110) 및 안전 벤트(120)의 테두리 대부분을 감싸도록 할 수 있다. 이와 같이, 클립(160)이 탑 캡(110)과 안전 벤트(120)의 테두리 중 360도 전체를 감싸도록 구성하는 경우, 클립(160)에 의한 탑 캡(110)과 안전 벤트(120)의 밀착력이 더욱 향상될 수 있다.As shown in FIG. 10, the cap assembly 100 may be provided with a curved clip 160. In addition, such a curved clip 160 may be configured in a semicircle shape, so that only two clips 160 may surround most of the edges of the top cap 110 and the safety vent 120. As such, when the clip 160 is configured to cover the entire 360 degrees of the edge of the top cap 110 and the safety vent 120, the top cap 110 and the safety vent 120 of the clip 160 Adhesion can be further improved.

한편, 도 3 및 도 8에 도시된 클립(160)의 형태는 일례에 불과할 뿐, 이러한 클립(160)의 형태는 이 밖에도 다양하게 구현될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 클립(160)은, 탄성 복원력을 통해 탑 캡(110)과 안전 벤트(120)를 서로 밀착시킬 수 있는 형태이면 되고, 도 3 및 도 8에 도시된 형태에 한정되는 것은 아니다. 또한, 클립(160)의 개수나 배치 형태 등도 도 7 및 도 10에 도시된 것으로 한정되지 않음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.Meanwhile, the shape of the clip 160 illustrated in FIGS. 3 and 8 is merely an example, and the shape of the clip 160 may be variously implemented. That is, the clip 160 according to the present invention may have a shape capable of bringing the top cap 110 and the safety vent 120 into close contact with each other through an elastic restoring force, and is limited to the form shown in FIGS. 3 and 8. no. In addition, it is apparent to those skilled in the art that the number, arrangement, and the like of the clips 160 are not limited to those shown in FIGS. 7 and 10.

상기 가스켓(150)은, 탑 캡(110) 및 안전 벤트(120)의 테두리와 클립(160)의 외부에서 이들을 감싼다. 따라서, 상기 가스켓(150)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 'C'자 형태로 굴곡된 부분이 존재할 수 있다. 이러한 가스켓(150)은, 클립(160)과 함께 탑 캡(110) 및 안전 벤트(120)의 테두리 부분이 전지 캔(200)과 절연될 수 있도록 하므로, 전기 절연성을 갖는 재질로 이루어진다. 또한, 상기 가스켓(150)은 캡 조립체(100)를 지지하고 보호하기 위해 내충격성, 탄력성 및 내구성을 가진 재질로 이루어질 수 있다. 따라서, 상기 가스켓(150)은, 예를 들어 폴리올레핀(polyolefine) 또는 폴리프로필렌(PP)으로 제조될 수 있다. 그리고, 상기 가스켓(150)은 전기 절연성이 약화되는 것을 방지하기 위해 열처리에 의하지 않고 기계적 가공에 의해 벤딩되는 것이 좋다.The gasket 150 surrounds the edges of the top cap 110 and the safety vent 120 and the outside of the clip 160. Thus, the gasket 150, as shown in Figure 2, there may be a portion bent in the 'C' shape. The gasket 150 may be made of a material having electrical insulation since the edge of the top cap 110 and the safety vent 120 may be insulated from the battery can 200 together with the clip 160. In addition, the gasket 150 may be made of a material having impact resistance, elasticity, and durability to support and protect the cap assembly 100. Thus, the gasket 150 may be made of, for example, polyolefine or polypropylene (PP). In addition, the gasket 150 may be bent by mechanical processing rather than by heat treatment in order to prevent electrical insulation from being weakened.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 캡 조립체(100)는 전류차단부재(140) 및 절연부재(130)를 더 포함할 수 있다.In addition, as shown in Figure 2, the cap assembly 100 according to the present invention may further include a current blocking member 140 and the insulating member 130.

상기 전류차단부재(140)는, 상부의 적어도 일부분이 안전 벤트(120)의 하단에 연결되는 캡 조립체(100)의 구성 요소이다. 따라서, 정상적인 상태에서는 안전 벤트(120)의 하부 돌출 부분이 전류차단부재(140)와 접촉되어 전기적 접속을 이룰 수 있다. 그러나, 가스 발생으로 전지의 내압이 증가하여 안전 벤트(120)의 형상이 역전되면, 이러한 전류차단부재(140)와 안전 벤트(120) 사이의 전기적 접속이 차단될 수 있다. 또한, 상기 전류차단부재(140)의 하부는 전극 조립체(300), 보다 상세하게는 전극 조립체(300)에 부착된 전극 리드와 연결될 수 있다. 따라서, 정상적인 상태에서 전류차단부재(140)는 전극 조립체(300)와 안전 벤트(120) 사이에 통전이 이루어지도록 한다. 전류차단부재(140)의 소정 부위에는 노치가 형성될 수 있으며, 전류차단부재(140)는 이차 전지의 내부 압력에 의해 안전 벤트(120)와 함께 변형될 수 있다.The current blocking member 140 is a component of the cap assembly 100, at least a portion of which is connected to the bottom of the safety vent 120. Therefore, in the normal state, the lower protruding portion of the safety vent 120 may contact the current blocking member 140 to make an electrical connection. However, when the internal pressure of the battery increases due to gas generation and the shape of the safety vent 120 is reversed, electrical connection between the current blocking member 140 and the safety vent 120 may be blocked. In addition, a lower portion of the current blocking member 140 may be connected to an electrode assembly 300, and more particularly, an electrode lead attached to the electrode assembly 300. Therefore, in the normal state, the current blocking member 140 allows electric current to be made between the electrode assembly 300 and the safety vent 120. A notch may be formed at a predetermined portion of the current blocking member 140, and the current blocking member 140 may be deformed together with the safety vent 120 by the internal pressure of the secondary battery.

상기 절연부재(130)는, 안전 벤트(120)와 전류차단부재(140) 사이에 개재되어, 안전 벤트(120)의 돌출 부분과 전류차단부재(140)가 접촉되는 부분을 제외하고는 전류차단부재(140)와 안전 벤트(120)가 서로 전기적으로 절연되도록 한다.
The insulating member 130 is interposed between the safety vent 120 and the current blocking member 140 to block the current except for a portion where the protruding portion of the safety vent 120 contacts the current blocking member 140. The member 140 and the safety vent 120 are electrically insulated from each other.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will be understood that various modifications and changes may be made without departing from the scope of the appended claims.

100: 캡 조립체
110: 탑 캡
120: 안전 벤트
121: 노치
130: 절연부재
140: 전류차단부재
150: 가스켓
160: 클립
200: 전지 캔
300: 전극 조립체100: cap assembly
110: top cap
120: safety vent
121: notch
130: insulation member
140: current blocking member
150: gasket
160: clips
200: battery can
300: electrode assembly

Claims

In the cap assembly for a secondary battery coupled to the open end of the battery can,
A top cap disposed protruding from the top to form a positive terminal;
A safety vent disposed below the top cap such that the top cap is in contact with an outer circumferential surface thereof;
A clip having an opening to allow the top cap and the edge of the safety vent to be inserted, and pressurizing the edge of the top cap and the safety vent to be in close contact with each other; And
A gasket surrounding the top cap and the edge of the safety vent and the clip
Cap assembly for a secondary battery comprising a.

The method of claim 1,
The clip is a secondary battery cap assembly, characterized in that made of stainless steel.

The method of claim 1,
The clip is a cap assembly for a secondary battery, characterized in that the shape of the opening viewed from the top is straight.

The method of claim 1,
The clip is a cap assembly for a secondary battery, characterized in that the shape of the opening viewed from the top.

The method of claim 1,
Cap assembly for secondary batteries comprising a plurality of clips.

The method of claim 1,
A current blocking member having an upper portion connected to a lower end of the safety vent and a lower portion connected to an electrode assembly; And an insulating member interposed between the safety vent and the current blocking member to electrically insulate the current blocking member from the safety vent except for a portion of the cap assembly.

The method of claim 1,
The cap assembly is a secondary battery cap assembly, characterized in that the circular.

An electrode assembly in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are disposed with a separator interposed therebetween;
A battery can containing the electrode assembly and the electrolyte; And
A top cap disposed protruding at an uppermost portion to form a positive electrode terminal, a safety vent disposed so that an outer circumferential surface of the top cap contacts a lower portion of the top cap, and an opening for inserting an edge of the top cap and the safety vent A cap assembly including a clip for pressurizing the edge of the inserted top cap and the safety vent to closely contact each other, and a gasket surrounding the edge of the top cap and the safety vent and the clip;
Secondary battery comprising a.

9. The method of claim 8,
The clip is a secondary battery, characterized in that made of stainless steel.

9. The method of claim 8,
The clip is a secondary battery, characterized in that the shape of the opening viewed from the top is straight.

9. The method of claim 8,
The clip is a secondary battery, characterized in that the shape of the opening viewed from the top.

9. The method of claim 8,
A secondary battery comprising a plurality of clips.

9. The method of claim 8,
The cap assembly includes a current blocking member having an upper portion connected to a lower end of the safety vent, and a lower portion thereof being connected to the electrode assembly, and interposed between the safety vent and the current blocking member except for a portion of the current blocking member. And a insulating member electrically insulating the member from the safety vent.

9. The method of claim 8,
The battery can is a secondary battery, characterized in that the cylindrical.