(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極組立体と電解液を収容するケース；
前記電極組立体と電気的に連結され、前記ケースの外部に延長されるリード部；及び
前記電極組立体と前記リード部の間に形成され、所定の温度及び所定の圧力で前記電極組立体と前記リード部の間を電気的に遮断する電流遮断部；を含み、
前記電流遮断部は、
前記リード部と電気的に連結されるリード側伝導部と前記電極組立体と電気的に連結される電極側伝導部と前記リード側伝導部と前記電極側伝導部の間に絶縁するように形成される絶縁層を含む本体及び
前記本体の内部に移動可能に形成される伝導体素材のスイッチ部材を含み、
前記スイッチ部材は６０℃の温度未満又は１ｂａｒの圧力未満であるとき、前記リード側伝導部と前記電極側伝導部を電気的に連結する連結位置にあり、前記所定の温度及び所定の圧力で前記リード側伝導部と前記電極側伝導部を電気的に遮断する遮断位置に移動する二次電池。
【請求項２】
電極組立体と電解液を収容するケース；
前記電極組立体と電気的に連結され、前記ケースの外部に延長されるリード部；及び
前記電極組立体と前記リード部の間に形成され、所定の温度及び所定の圧力で前記電極組立体と前記リード部の間を電気的に遮断する電流遮断部；を含み、
前記電流遮断部は、
前記電極組立体と電気的に連結される電極側伝導部及び前記リード部と前記電極側伝導部の間に絶縁するように形成される絶縁層を含む本体及び
前記本体の内部から前記リード部の内部まで移動可能に形成される伝導体素材のスイッチ部材を含み、
前記スイッチ部材は６０℃の温度未満又は１ｂａｒの圧力未満であるとき、前記リード部と前記電極側伝導部を電気的に連結する連結位置にあり、前記所定の温度及び所定の圧力で前記リード部と前記電極側伝導部を電気的に遮断する遮断位置に移動する二次電池。
【請求項３】
前記本体は、内部に前記リード側伝導部と前記絶縁層と前記電極側伝導部を連結する移動トンネルが形成される請求項１に記載の二次電池。
【請求項４】
前記本体は、内部に前記リード部と前記絶縁層と前記電極側伝導部を連結する移動トンネルが形成される請求項２に記載の二次電池。
【請求項５】
前記スイッチ部材は、前記移動トンネルの内部で移動可能に形成される請求項３または請求項４に記載の二次電池。
【請求項６】
前記リード側伝導部の内部に形成された前記移動トンネルの一部には、前記スイッチ部材が前記連結位置にありつつ、前記リード側伝導部と前記電極側伝導部を電気的に連結するように前記スイッチ部材の移動を妨害する支持部材が形成される請求項３に記載の二次電池。
【請求項７】
前記リード部の内部に形成された前記移動トンネルの一部には、前記スイッチ部材が前記連結位置にありつつ、前記リード部と前記電極側伝導部を電気的に連結するように前記スイッチ部材の移動を妨害する支持部材が形成される請求項４に記載の二次電池。
【請求項８】
前記支持部材は６０℃の温度未満では固体の形態を維持し、
前記所定の温度ではメルティング（ｍｅｌｔｉｎｇ）され、流動性を有するようになる請求項６または請求項７に記載の二次電池。
【請求項９】
前記ケースの内部の空間と前記移動トンネルが互いに連通するように前記電極側伝導部の端部には貫通流路が形成され、
前記連結位置で前記スイッチ部材は前記貫通流路を塞いでいる請求項８に記載の二次電池。
【請求項１０】
前記貫通流路を介して前記ケースの内部の圧力が前記スイッチ部材に伝達する請求項９に記載の二次電池。
【請求項１１】
前記所定の温度で前記支持部材がメルティングされた状態において、前記貫通流路を介して前記スイッチ部材に前記所定の圧力である前記ケースの内部の圧力が伝達すると、前記スイッチ部材が前記遮断位置に移動しつつ、前記リード部と前記電極側伝導部は互いに絶縁される請求項１０に記載の二次電池。
【請求項１２】
前記所定の温度は６０℃〜１２０℃であり、前記所定の圧力は１ｂａｒ〜４ｂａｒである請求項１から請求項１１の何れか一項に記載の二次電池。
【請求項１３】
前記スイッチ部材は、前記連結位置で一端部が前記リード側伝導部と電気的に連結され、他端部が前記電極側伝導部に電気的に連結される請求項１に記載の二次電池。
【請求項１４】
前記スイッチ部材は、前記連結位置で一端部が前記リード部と電気的に連結され、他端部が前記電極側伝導部に電気的に連結される請求項２に記載の二次電池。
【請求項１５】
前記スイッチ部材は、銅（Ｃｕ）素材である請求項１または請求項２に記載の二次電池。
【請求項１６】
前記ケースは、前記絶縁層にシーリング結合される請求項１または請求項２に記載の二次電池。
【請求項１７】
前記支持部材は、微晶質（ｍｉｃｒｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）のワックス（ｗａｘ）又はポリマー（ｐｏｌｙｍｅｒ）素材からなる請求項６または請求項７に記載の二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１７年７月７日付韓国特許出願第１０−２０１７−００８６６８８号に基づいた優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は、本明細書の一部として含まれる。
【０００２】
本発明は二次電池に関し、より詳細には、安全性を向上させることができる二次電池に関する。
【背景技術】
【０００３】
リチウム二次電池は、持続的にエネルギー密度が向上されており、ウェアラブル（ｗｅａｒａｂｌｅ）用のように多様なアプリケーション（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ）に活用されている。
【０００４】
このような状況において、電池の性能以外に安全性に対する重要度が際立っており、安全性を向上させようと多くの研究がなされている。
【０００５】
また、最近の使用者は短時間に急速充電がなされることを要求しており、これにより市中には多様な急速充電器及び非認可充電器が販売されている。
【０００６】
このような状況において、非認可された充電器による電池の定格電圧以上の電圧の印加がされることがあり、これによる電池の過充電現象及び発火のような安全性に影響を及ぼし得る状況に置かれる可能性が高くなっているのが現実である。
【０００７】
韓国公開特許第１０−２００５−００１３２２６号公報には、従来のスタック型の電極組立体を含んでいる安全性が向上された二次電池が開示されている。
【０００８】
従来の二次電池は、電池内部で内圧が上昇するようになると、外部から強制的にショート（ｓｈｏｒｔ）を発生させ、電池内部にあるリードを溶かして電流が流れる通路の遮断を介して電池の安全性を確保した。
【０００９】
しかし、このような電流遮断装置は、リードの断線時、電極の先端が接触抵抗により過熱され、電極が蒸発して金属の蒸気が発生して放電するアーク（ａｒｃ）放電が発生する問題点があった。
【００１０】
また、電池が電池退化区間で内圧が上昇する場合にも、電流遮断装置が作動してリードを断線させる問題点があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、本発明は、前記のような問題点を解決するために案出されたものであって、本発明の課題は、温度及び圧力が全て特定条件に到達すると電流を遮断することができる二次電池を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一実施例による二次電池は、電極組立体と電解液を収容するケース、前記電極組立体と電気的に連結され、前記ケースの外部に延長されるリード部及び前記電極組立体と前記リード部の間に形成され、所定の温度及び所定の圧力で前記電極組立体と前記リード部の間を電気的に遮断する電流遮断部を含むことを特徴とする。
【００１３】
前記電流遮断部は、前記リード部と電気的に連結されるリード側伝導部と前記電極組立体と電気的に連結される電極側伝導部と前記リード側伝導部と前記電極側伝導部の間に絶縁するように形成される絶縁層を含む本体及び前記本体の内部に移動可能に形成される伝導体素材のスイッチ部材を含み、前記スイッチ部材は、６０℃の温度未満又は１ｂａｒの圧力未満であるとき、前記リード側伝導部と前記電極側伝導部を電気的に連結する連結位置にあり、前記所定の温度及び所定の圧力で前記リード側伝導部と前記電極側伝導部を電気的に遮断する遮断位置に移動してよい。
【００１４】
前記電流遮断部は、前記電極組立体と電気的に連結される電極側伝導部及び前記リード部と前記電極側伝導部の間に絶縁するように形成される絶縁層を含む本体及び前記本体の内部から前記リード部の内部まで移動可能に形成される伝導体素材のスイッチ部材を含み、前記スイッチ部材は６０℃の温度未満又は１ｂａｒの圧力未満であるとき、前記リード部と前記電極側伝導部を電気的に連結する連結位置にあり、前記所定の温度及び所定の圧力で前記リード部と前記電極側伝導部を電気的に遮断する遮断位置に移動されてよい。
【００１５】
前記本体は、内部に前記リード側伝導部と前記絶縁層と前記電極側伝導部を連結する移動トンネルが形成されてよい。
【００１６】
前記本体は、内部に前記リード部と前記絶縁層と前記電極側伝導部を連結する移動トンネルが形成されてよい。
【００１７】
前記スイッチ部材は、前記移動トンネルの内部で移動可能に形成されてよい。
【００１８】
前記リード側伝導部の内部に形成された前記移動トンネルの一部には、前記スイッチ部材が前記連結位置にありつつ、前記リード側伝導部と前記電極側伝導部を電気的に連結するように前記スイッチ部材の移動を妨害する支持部材が形成されてよい。
【００１９】
前記リード部の内部に形成された前記移動トンネルの一部には、前記スイッチ部材が前記連結位置にありつつ、前記リード部と前記電極側伝導部を電気的に連結するように前記スイッチ部材の移動を妨害する支持部材が形成されてよい。
【００２０】
前記支持部材は６０℃の温度未満では固体の形態を維持し、前記所定の温度ではメルティング（ｍｅｌｔｉｎｇ）され、流動性を有するようになってよい。
【００２１】
前記ケースの内部の空間と前記移動トンネルが互いに連通するように、前記電極側伝導部の端部には貫通流路が形成され、前記連結位置で前記スイッチ部材は前記貫通流路を塞ぐことができる。
【００２２】
前記貫通流路を介して、前記ケースの内部の圧力が前記スイッチ部材に伝達されてよい。
【００２３】
前記所定の温度で前記支持部材がメルティングされた状態において、前記貫通流路を介して前記スイッチ部材に前記所定の圧力である前記ケースの内部の圧力が伝達すると、前記スイッチ部材が前記遮断位置に移動しつつ、前記リード部と前記電極側伝導部は互いに絶縁されてよい。
【００２４】
前記所定の温度は６０℃〜１２０℃であり、前記所定の圧力は１ｂａｒ〜４ｂａｒであってよい。
【００２５】
前記スイッチ部材は、前記連結位置で一端部が前記リード側伝導部と電気的に連結され、他端部が前記電極側伝導部に電気的に連結されてよい。
【００２６】
前記スイッチ部材は、前記連結位置で一端部が前記リード部と電気的に連結され、他端部が前記電極側伝導部に電気的に連結されてよい。
【００２７】
前記スイッチ部材は、銅（Ｃｕ）素材であってよい。
【００２８】
前記ケースは、前記絶縁層にシーリング結合されてよい。
【００２９】
前記支持部材は、微晶質（ｍｉｃｒｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）のワックス（ｗａｘ）又はポリマー（ｐｏｌｙｍｅｒ）素材からなってよい。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、温度及び圧力条件をいずれも満たすとき、電流を遮断することができるので、二次電池の安全性を高める効果がある。
【００３１】
本発明によれば、正常の作動温度内の電池退化区間で電池内部の圧力が上昇してもリード部が断線されない効果がある。
【００３２】
本発明によれば、リード部とケースとのシーリング結合を容易かつ堅固にする効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施例による二次電池を示した正面図である。
【図２】図１の内部主要部を示した内部透視図である。
【図３】本発明の一実施例による二次電池において、電流遮断部のみを連結位置で内部主要部が見えるように示した斜視図である。
【図４】本発明の一実施例による二次電池において、電流遮断部のみを遮断位置で内部主要部が見えるように示した斜視図である。
【図５】本発明の他の実施例による二次電池において、内部を透視して主要部を示した正面図である。
【図６】本発明のまた他の実施例による二次電池において、内部を透視して主要部を示した正面図である。
【図７】図６をＡ−Ａ切断線に沿って切断して主要部を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
電流遮断部材１００は、二次電池の内部が所定の温度と所定の圧力条件をいずれも満たすとき作動し、電極組立体１とリード部３の間の電流を遮断する理由は、二次電池が電池退化（ＥＯＬ）区間でガスが発生して内圧が上昇しても温度が正常の作動温度（−３０℃〜５０℃）を維持する場合、電流を遮断しないようにするためである。
【００３５】
図３は、本発明の一実施例による二次電池において、電流遮断部のみを連結位置で内部主要部が見えるように示した斜視図である。
【００３６】
図３に示す通り、電流遮断部材１００は、本体１１０と本体１１０の内部に移動可能に形成される銅（Ｃｕ）などのような伝導体素材のスイッチ部材１２０を含んでよい。
【００３７】
本体１１０は、リード部３と電気的に連結されるリード側伝導部１１１と電極組立体１と電気的に連結される電極側伝導部１１２とリード側伝導部１１１と電極側伝導部１１２の間を絶縁するように形成される絶縁層１１３を含んでよい。
【００３８】
本体１１０は、内部にリード側伝導部１１１と絶縁層１１３と電極側伝導部１１２を連結するように形成された移動トンネル１３０を含んでよい。
【００３９】
移動トンネル１３０は、スイッチ部材１２０が本体１１０の内部から電極側伝導部１１２の側又はリード側伝導部１１１の側に移動できる通路を提供してよい。
【００４０】
スイッチ部材１２０は、６０℃の温度未満又は１ｂａｒの圧力未満であるとき、本体１１０の内部でリード側伝導部１１１と電極側伝導部１１２を電気的に連結する連結位置にあり、所定の温度及び所定の圧力であるとき、本体１１０の内部でリード側伝導部１１１と電極側伝導部１１２を電気的に遮断する遮断位置に移動することができる。
【００４１】
スイッチ部材１２０が電極側伝導部１１２の側に移動した状態を連結位置であると言え、スイッチ部材１２０がリード側伝導部１１１の側に移動した状態が遮断位置であると言える。
【００４２】
スイッチ部材１２０は、周囲が移動トンネル１３０の周囲と対応するように形成され、長さは移動トンネル１３０の長さに比べて短く形成され、移動トンネル１３０の内部で移動することができる大きさに形成されてよい。
【００４３】
スイッチ部材１２０が電極側伝導部１１２の側に移動した状態では、一端部が電極側伝導部１１２と接触し、他端部がリード側伝導部１１１に接触して電極組立体１からリード部３に電流が流れるようにしてよい。一実施例として、図３の矢印方向のように電流が流れてよい。
【００４４】
移動トンネル１３０の一部のうち、リード側伝導部１１１の内部に位置する部分には、支持部材１４０が形成されてよい。
【００４５】
支持部材１４０は、スイッチ部材１２０がリード側伝導部１１１の側に移動することを妨害するために、リード側伝導部１１１の内部に位置する移動トンネル１３０の端部に形成され、スイッチ部材１２０を支持してよい。
【００４６】
支持部材１４０は６０℃未満では固体の形態を維持し、所定の温度ではメルティング（ｍｅｌｔｉｎｇ）され、流動性を有するようになる微晶質（ｍｉｃｒｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）のワックス（ｗａｘ）又はポリマー（ｐｏｌｙｍｅｒ）などの素材からなってよい。
【００４７】
一方、電極側伝導部１１２の端部には、貫通流路１１４が穿孔されてよい。
【００４８】
貫通流路１１４は、ケース１０の内部の空間と移動トンネル１３０が互いに連通することができるように通路を形成する。
【００４９】
また、連結位置でスイッチ部材１２０は貫通流路１１４を塞いでいるので、ケース１０の内部の空間と移動トンネル１３０の連通を遮断する。
【００５０】
図４は、本発明の一実施例による二次電池において、電流遮断部のみを遮断位置で内部主要部が見えるように示した斜視図である。
【００５１】
図４に示す通り、ケース１０の内部で内圧が所定の圧力で上昇すると、ケース１０の内部の圧力が貫通流路１１４を介してスイッチ部材１２０に伝達し、スイッチ部材１２０をリード側伝導部１１１の側に押し出す。
【００５２】
このとき、温度が６０℃未満であれば、支持部材１４０が固体の形態を維持してスイッチ部材１２０の移動を妨害し、温度が所定の温度であれば、支持部材１４０がメルティングされて流動性を有するようになることにより、スイッチ部材１２０を支持する支持力が弱くなるので、スイッチ部材１２０が遮断位置に移動してよい。
【００５３】
スイッチ部材１２０がリード側伝導部１１１の側に移動した状態である遮断位置では、スイッチ部材１２０の一端部が電極側伝導部１１２と接触せずに他端部のみリード側伝導部１１１に接触し、電極組立体１とリード部３が電気的に連結されないように短絡し得る。
【００５４】
図５は、本発明の他の実施例による二次電池において、内部を透視して主要部を示した正面図であり、図６は、本発明のまた他の実施例による二次電池において、内部を透視して主要部を示した正面図である。
【００５５】
図５又は図６に示す通り、本発明の多様な実施例による二次電池は、リード部３ａを含む電流遮断部１００ａを形成してよい。
【００５６】
電流遮断部１００ａの本体１１０ａは、電極組立体１と電気的に連結される電極側伝導部１１２ａ及びリード部３ａと電極側伝導部１１２ａの間に絶縁するように形成される絶縁層１１３ａを含んでよい。
【００５７】
本体１１０ａは、内部にリード部３ａと絶縁層１１３ａと電極側伝導部１１２ａを連結するように形成された移動トンネル１３０ａを含んでよい。
【００５８】
移動トンネル１３０ａは、スイッチ部材１２０ａが本体１１０ａの内部から電極側伝導部１１２ａの側又はリード部３ａの側に移動することができる通路を提供してよい。
【００５９】
スイッチ部材１２０ａは、電極側伝導部１１２ａの側からリード部３ａの側まで移動可能に移動トンネル１３０ａに形成される伝導体素材であってよい。
【００６０】
スイッチ部材１２０ａは、６０℃の温度未満又は１ｂａｒの圧力未満であるとき、リード部３ａと電極側伝導部１１２ａを電気的に連結する連結位置にあり、所定の温度及び所定の圧力でリード部３ａと電極側伝導部１１２ａを電気的に遮断する遮断位置に移動してよい。
【００６１】
移動トンネル１３０ａの一部のうち、リード部３ａの内部に位置する部分には支持部材１４０ａが形成されてよい。
【００６２】
支持部材１４０ａは、スイッチ部材１２０ａがリード部１１１ａの側に移動することを妨害するためにリード部１１１ａ内部に位置する移動トンネル１３０ａの端部に形成され、スイッチ部材１２０ａを支持してよい。
【００６３】
多様な実施例によるスイッチ部材１２０ａの作動原理は、前述の一実施例のスイッチ部材１２０と同一である。
【００６４】
図７は、図６をＡ−Ａ切断線に沿って切断して主要部を示した断面図である。
【００６５】
図７に示す通り、本発明のまた他の実施例による二次電池は、電流遮断部１００ａの絶縁層１１３ａとケース１０をシーリング結合してよい。
【００６６】
すなわち、絶縁層１１３ａは、絶縁素材である樹脂、ゴム、プラスチックなどのような素材に形成されてよく、ケース１０と絶縁層１１３ａの当接する部分を熱溶接するとシーリング結合を容易かつ堅固にできる。
【００６７】
前述の通り、本発明によれば、温度及び圧力条件をいずれも満たすとき電流を短絡することができるので、二次電池の安全性を高める効果がある。
【００６８】
本発明によれば、正常の作動温度内の電池退化区間で電池内部の圧力が上昇してもリード部が断線されない効果がある。
【００６９】
本発明によれば、リード部とケースとのシーリング結合を容易かつ堅固にさせる効果がある。
【００７０】
以上のように、本発明による二次電池を例示された図面を参考にして説明したが、本発明は以上で説明された実施例と図面により限定されず、特許請求の範囲内で本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者により多様な実施が可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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