[0001]本出願は、２０１９年１０月８日付けの韓国特許出願第１０－２０１９－０１２４９１４号に基づく優先権の利益を主張し、該当韓国特許出願の文献に開示されている全ての内容は、本明細書の一部として組み込まれる。
[0002]本発明は、二次電池用ケース、その二次電池用ケースを含む二次電池およびその二次電池用ケースの製造方法に関し、二次電池の内圧上昇時に二次電池内部のガスを排出することができる構造を有する二次電池用ケース、その二次電池用ケースを含む二次電池およびその二次電池用ケースの製造方法に関する。
[0003]繰り返した充電および放電が可能な二次電池（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｂａｔｔｅｒｙ）は、その構造および製造方法に応じて、円筒型、パウチ型、角型などに分けることができる。このうち、円筒型二次電池は、円筒型の電池缶の内部に電極組立体が収容され、電池缶の上部がトップキャップによって密封される構造を有することが一般的である。
[0004]このような二次電池は、使用または充電過程で非正常な理由によって内部にガスが発生する問題が発生することがある。このようなガスは、通常、二次電池の非正常な作動による温度の上昇とともに発生する場合が多いが、ガスが過剰に多く発生する場合、二次電池が爆発することがあり、温度が上昇しすぎる場合には、二次電池が発火することもある。
[0005]特に、円筒型二次電池の場合、従来技術によると、ＣＩＤフィルタ、安全ベントなどの安全装置が備えられているが、それにもかかわらず、二次電池内部のガスの発生や温度上昇時に安全性が完全に保障されない問題があった。
[0006]したがって、本発明が解決しようとする課題は、二次電池の内部にガスが発生して圧力が上昇する場合、二次電池内部のガスを迅速に排出するようにすることで、二次電池の安全性を向上することである。
[0007]上記目的を達成するための本発明の第１側面によると、二次電池用ケースであって、前記ケースの本体を形成し、内部に空き空間が形成される本体部と、前記本体部に形成され、前記本体部内の空き空間の圧力が所定の値を超える場合、前記本体部内の空き空間に存在するガスを外部に排出する経路を形成するガス排出装置とを含み、前記ガス排出装置は、前記本体部内の空き空間に向かって陥入している陥入部を含み、前記陥入部には、切断された切断領域が形成され、前記本体部内の空き空間の圧力が前記所定の値を超える場合、前記陥入部の前記切断領域を介して前記経路が形成される二次電池用ケースが提供される。
[0008]前記陥入部は、第１陥入領域および第２陥入領域を含み、前記陥入部の前記切断領域を境界として、前記第１陥入領域と前記第２陥入領域が互いに対向することができる。
[0009]前記第１陥入領域の少なくとも一部と前記第２陥入領域の少なくとも一部が互いに接着されることで形成される第１接着部をさらに含み、前記本体部内の空き空間の圧力が前記所定の値を超える場合、前記接着部の接着が解除されることで前記経路が形成されることができる。
[0010]前記第１接着部は、前記本体部の内部側面から離隔していることができる。
[0011]前記陥入部は、前記本体部の下面に形成されることができる。
[0012]前記陥入部は、前記本体部の下面の周縁に沿って閉曲線の形状を有するように形成されることができる。
[0013]前記陥入部に形成される前記切断領域は、複数形成されることができる。
[0014]前記陥入部は、第３陥入領域および第４陥入領域をさらに含み、前記陥入部の前記複数の切断領域のいずれか一つを境界として、前記第３陥入領域と前記第４陥入領域が互いに対向し、前記第３陥入領域の少なくとも一部と前記第４陥入領域の少なくとも一部が互いに接着されることで形成される第２接着部をさらに含むことができる。
[0015]上記目的を達成するための本発明の第２側面によると、電極とセパレータが交互に配置された構造を有する電極組立体と、前記電極組立体を収容する、前記二次電池用ケースとを含む二次電池が提供される。
[0016]上記目的を達成するための本発明の第３側面によると、内部に空き空間が形成される本体部を含む二次電池用ケースを準備する準備ステップと、前記本体部の表面のうち少なくとも一部を切断して前記本体部に切断領域を形成する切断領域形成ステップと、前記切断領域形成ステップで形成された切断領域を前記本体部内の空き空間に向かって陥入する陥入ステップと、前記陥入ステップで陥入した領域のうち少なくとも一部を互いに接着する接着ステップとを含む二次電池用ケースの製造方法が提供される。
[0017]前記切断領域形成ステップにおいて、前記本体の表面のうち互いに離隔している二つの領域が切断されることで前記本体部に二つの切断領域が形成されることができる。
[0018]本発明によると、二次電池の内部にガスが発生して圧力が上昇する場合、二次電池内部のガスを迅速に排出するようにすることで、二次電池の安全性が向上することができる。
[0019]本発明の一実施形態による二次電池用ケースの普段の構造を図示した垂直断面図である。 本発明の一実施形態による二次電池用ケースに形成されたガス排出装置の普段の構造を拡大図示した垂直断面図である。 本発明の一実施形態による二次電池用ケースからガス排出装置を介してガスが排出される場合の二次電池用ケースの構造を拡大図示した垂直断面図である。 本発明の一実施形態による二次電池用ケースからガス排出装置を介してガスが排出される場合のガス排出装置の構造を拡大図示した垂直断面図である。 本発明の一実施形態による二次電池用ケースにおいて、ガス排出装置が形成された領域を垂直に見た様子を図示した平面図である。 本発明の他の実施形態による二次電池用ケースに形成されたガス排出装置の普段の構造を拡大図示した垂直断面図である。
[0020]以下、図面を参照して、本発明による二次電池用ケースの構造について説明する。
[0021]＊二次電池用ケース 図１は本発明の一実施形態による二次電池用ケースの普段の構造を図示した垂直断面図であり、図２は本発明の一実施形態による二次電池用ケースに形成されたガス排出装置の普段の構造を拡大図示した垂直断面図である。
[0022]一方、本発明による二次電池用ケースは、円筒型二次電池に使用される二次電池用ケースであることができる。したがって、本発明による二次電池用ケースは、上部が開放された円筒形状を有することができる。しかし、本発明による二次電池用ケースは、円筒形状ではなく、他の形状を有する場合にも適用されることができる。一方、下記では、便宜上、「二次電池用ケース」を「ケース」と称する。
[0023]図１に図示されているように、本発明によるケース１００は、ケースの本体を形成し、内部に空き空間が形成される本体部１００ａを含むことができる。
[0024]また、本発明によるケース１００は、本体部１００ａに形成されるガス排出装置１１０をさらに含むことができる。ガス排出装置１１０は、ケース１００の本体部１００ａ内の空き空間の圧力が所定の値を超える場合、本体部１００ａ内の空き空間に存在するガスを外部に排出する経路を形成する構成であることができる。
[0025]本発明によると、ガス排出装置１１０は、ケース１００の本体部１００ａと一体に形成されることができる。ガス排出装置が本体部と一体に形成されるということは、ガス排出装置の材質と本体部が同じ材質からなると同時に、本体部自体の損傷なしにはガス排出装置を本体部から分離することができないように、本体部とガス排出装置が不可分の結合関係からなることを意味し得る。
[0026]図１に図示されているように、ガス排出装置１１０は、本体部１００ａの下面に形成されることができる。
[0027]一方、図２を参照すると、ガス排出装置１１０には、本体部１００ａ内部の空き空間に向かって陥入している領域が形成されることができる。すなわち、ガス排出装置１１０は、本体部１００ａ内の空き空間に向かって陥入している陥入部１１２を含むことができる。
[0028]次いで、図２を参照すると、陥入部１１２は、第１陥入領域１１２ａと第２陥入領域１１２ｂを含むことができる。また、陥入部１１２には、切断された形状の切断領域が形成されることができるが、陥入部１１２の切断領域を境界として、第１陥入領域１１２ａと第２陥入領域１１２ｂが互いに対向することができる。すなわち、本発明によると、本体部１００ａ内の空き空間に向かって陥入している形状を有する第１陥入領域１１２ａと第２陥入領域１１２ｂが互いに当接している領域に切断領域が形成されることができる。一方、上述のように、ガス排出装置１１０は、本体部１００ａの下面に形成されることができるため、それに対応して、陥入部１１２も本体部１００ａの下面に形成されることができる。
[0029]一方、本発明によると、陥入部１１２に形成された切断領域を境界として、陥入部１１２の少なくとも一部は互いに接着されていることができる。これを図２を参照して説明すると、第１陥入領域１１２ａの少なくとも一部と第２陥入領域１１２ｂの少なくとも一部が互いに接着されることで、接着部１１４が形成されることができる。図２に図示されているように、接着部１１４は、第１陥入領域１１２ａの両端部のうち本体部１００ａ内の空き空間に隣接して形成される一端部と、第２陥入領域１１２ｂの両端部のうち本体部１００ａ内の空き空間に隣接して形成される一端部が互いに接着されることで形成されることができる。
[0030]一方、上述のように、陥入部１１２は、本体部１００ａの下面に形成されることができるが、この際、図２に図示されているように、接着部１１４は本体部１００ａの内部側面Ｓから離隔していることができる。
[0031]図３は本発明の一実施形態による二次電池用ケースからガス排出装置を介してガスが排出される場合の二次電池用ケースの構造を拡大図示した垂直断面図であり、図４は本発明の一実施形態による二次電池用ケースからガス排出装置を介してガスが排出される場合のガス排出装置の構造を拡大図示した垂直断面図である。
[0032]図１～図２を参照すると、ガス排出装置１１０に切断領域が形成されるが、切断領域には接着部１１４が形成されるため、普段はガス排出装置１１０が閉鎖されている。
[0033]しかし、ケース１００の本体部１００ａ内の空き空間の圧力が所定の値を超える場合、ガス排出装置１１０に形成された接着部１１４の接着が解除されることで、陥入部１１２に形成されていた切断領域を介してケース１００の空き空間内に存在するガスが排出される経路が形成されることができる。
[0034]すなわち、図３および図４を参照すると、ケース１００の本体部１００ａ内の空き空間の圧力が所定の値を超える場合、ガス排出装置１１０に形成された接着部１１４の接着が解除されることにより、第１陥入領域１１２ａと第２陥入領域１１２ｂが互いに離隔し、第１陥入領域１１２ａと第２陥入領域１１２ｂの両端部のうち本体部１００ａ内の空き空間に隣接して形成されていた一端部がそれぞれケース１００の外部に移動する。したがって、接着部１１４の接着解除によって形成された経路を介してケース１００内部のガスが外部に排出されることができる。
[0035]また、本発明によると、第１陥入領域１１２ａと第２陥入領域１１２ｂの両端部のうち本体部１００ａ内の空き空間に隣接して形成されていた一端部がケース１００の外部に移動するため、その過程で、ケース１００の内部空間の体積が増加する。したがって、ケース１００内部圧力の急激な上昇時に、その圧力を瞬間的に減少させる作用も行うことで、ケース１００の爆発を防止することができる。
[0036]図５は本発明の一実施形態による二次電池用ケースにおいて、ガス排出装置が形成された領域を垂直に見た様子を図示した平面図である。
[0037]図５に図示されているように、本発明によるケース１００の本体部１００ａに形成されたガス排出装置１１０は、本体部１００ａの下面の周縁に沿って閉曲線の形状を有することができる。特に、ガス排出装置１１０の中でも陥入部１１２は、本体部１００ａの下面の周縁に沿って閉曲線の形状を有するように形成されることができる。この場合、本体部内の空き空間の圧力が所定の値を超える場合、本体部１００ａの下面の周縁に沿って本体部内のガスが速い速度で均一に排出されることができる。より好ましくは、陥入部１１２は、本体部１００ａの下面の周縁に沿って円形状を有するように形成されることができる。
[0038]図６は本発明の他の実施形態による二次電池用ケースに形成されたガス排出装置の普段の構造を拡大図示した垂直断面図である。
[0039]一方、本発明の他の実施形態によると、ガス排出装置１１０の陥入部１１２に形成される切断領域は、複数形成されることができる。例えば、切断領域は、図６に図示されているように、２個が形成されることができる。
[0040]より詳細には、本発明の他の実施形態によると、ガス排出装置１１０の陥入部１１２は、第１陥入領域１１２ａおよび第２陥入領域１１２ｂ以外にも、第３陥入領域１１２ｃおよび第４陥入領域１１２ｄをさらに含むことができる。この場合、陥入部１１２に形成された２個の切断領域のいずれか一つを境界として、第１陥入領域１１２ａと第２陥入領域１１２ｂが互いに対向することにより、２個の切断領域のうち他の一つを境界として、第３陥入領域１１２ｃと第４陥入領域１１２ｄが互いに対向することができる。
[0041]この場合、第１陥入領域１１２ａの少なくとも一部と第２陥入領域１１２ｂの少なくとも一部が互いに接着されることで、第１接着部１１４ａが形成されることができ、第３陥入領域１１２ｃの少なくとも一部と第４陥入領域１１２ｄの少なくとも一部が互いに接着されることで、第２接着部１１４ｂが形成されることができる。本発明の一実施形態の場合と同様、本発明の他の実施形態の場合にも、第１接着部１１４ａは、第１陥入領域１１２ａの両端部のうち本体部１００ａ内の空き空間に隣接して形成される一端部と、第２陥入領域１１２ｂの両端部のうち本体部１００ａ内の空き空間に隣接して形成される一端部が互いに接着されることで形成されることができ、第２接着部１１４ｂは、第３陥入領域１１２ｃの両端部のうち本体部１００ａ内の空き空間に隣接して形成される一端部と、第４陥入領域１１２ｄの両端部のうち本体部１００ａ内の空き空間に隣接して形成される一端部が互いに接着されることで形成されることができる。
[0042]二次電池 本発明による二次電池は、電極とセパレータが交互に配置された構造を有する電極組立体および前記電極組立体を収容する二次電池用ケースを含むことができる。二次電池用ケースに関する説明は、上述のケース１００に関する説明と同様である。
[0043]二次電池用ケースの製造方法 以下、図１～図６および二次電池用ケースについて上述した内容を参照して、本発明による二次電池用ケースの製造方法について説明する。
[0044]本発明による二次電池用ケースの製造方法は、内部に空き空間が形成される本体部１００ａを含むケース１００を準備する準備ステップと、本体部１００ａの表面のうち少なくとも一部を切断して本体部１００ａに切断領域を形成する切断領域形成ステップとを含むことができる。切断領域形成ステップにおいて、切断領域は本体部１００ａの下面に形成されることができ、切断領域は、本体部１００ａの下面の周縁に沿って閉曲線の形状を有することができる。より好ましくは、切断領域は本体部１００ａの下面の周縁に沿って円形状を有することができる。
[0045]また、本発明による二次電池用ケースの製造方法は、前記切断領域形成ステップで形成された切断領域を本体部１００ａ内の空き空間に向かって陥入する陥入ステップと、前記陥入ステップで陥入した領域のうち少なくとも一部を互いに接着する接着ステップとをさらに含むことができる。
[0046]前記陥入ステップにより、上述の陥入部１１２が形成されることができ、前記接着ステップにより、上述の接着部１１４、または、第１接着部１１４ａと第２接着部１１４ｂが形成されることができる。
[0047]一方、本発明によると、切断領域形成ステップにおいて、切断領域は、二つが形成されることができる。すなわち、本発明による二次電池用ケースの製造方法において、切断領域形成ステップは、本体部１００ａの表面のうち互いに離隔している二つの領域が切断されることで、本体部１００ａに二つの切断領域が形成されることができる。切断領域形成ステップにより二つの切断領域が形成される場合、接着ステップの後に、二つの切断領域には、それぞれの接着部１１４ａ、１１４ｂが個別に形成されることができる。
[0048]以上、本発明は、限定された実施形態と図面によって説明されているが、本発明はこれによって限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者により、本発明の技術思想と下記の特許請求の範囲の均等範囲内で様々な実施が可能であることはいうまでもない。
[0049]１００ ケース １００ａ 本体部 １１０ ガス排出装置 １１２ 陥入部 １１２ａ 第１陥入領域 １１２ｂ 第２陥入領域 １１２ｃ 第３陥入領域 １１２ｄ 第４陥入領域 １１４ 接着部 １１４ａ 第１接着部 １１４ｂ 第２接着部
