JP2007234579A - 二次電池及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】プロセスを省略して製造コストを節減し、生産性を向上させることのできる二次電池及びその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の二次電池は、電極組立体３２を収容するカン３１と、カン３１の上端開口部に結合され、電解液注入口４６が形成されたキャッププレート４１と、電極端子４３とキャッププレート４１との間に介在して電極端子４３を絶縁するガスケット４２と、電解液注入口４６に圧入されて電解液注入口４６を密閉する栓４７とを備えており、キャッププレート４１の上面全体にＵＶコーティング層４８を形成して栓４７とキャッププレート４１の上面に同一の絶縁層を形成したことを特徴とする。
【選択図】図２
【解決手段】本発明の二次電池は、電極組立体３２を収容するカン３１と、カン３１の上端開口部に結合され、電解液注入口４６が形成されたキャッププレート４１と、電極端子４３とキャッププレート４１との間に介在して電極端子４３を絶縁するガスケット４２と、電解液注入口４６に圧入されて電解液注入口４６を密閉する栓４７とを備えており、キャッププレート４１の上面全体にＵＶコーティング層４８を形成して栓４７とキャッププレート４１の上面に同一の絶縁層を形成したことを特徴とする。
【選択図】図２
Description
本発明は二次電池に関し、より詳細にはキャッププレートの上面に絶縁層をコートすることにより、キャッププレートの絶縁を目的とした後プロセスであるワッシャー付着プロセスを省略し、製造コストの節減及び生産性の向上を図ることができるようにした二次電池及びその製造方法に関する。
一般的に、二次電池（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｂａｔｔｅｒｙ）は、充電が不可能な一次電池とは異なり、充電及び放電が可能な電池である。現在では携帯電話機やノート型パソコン、カムコーダーなどの先端の電子機器分野で二次電池は広く使用されている。特に、リチウム二次電池は作動電圧が３．６Ｖもあり、電子装備の電源として広く使用されているニッケル−カドミウム電池やニッケル−水素電池より３倍も高く、単位重量当りのエネルギー密度が高いという利点により、その使用分野が急速に拡大している。
このようなリチウム二次電池は、主に正極活物質としてリチウム系酸化物、負極活物質として炭素材を使用している。通常、電解液の種類によって液体電解質電池と高分子電解質電池に分類され、液体電解質を使用する電池をリチウムイオン電池といい、高分子電解質を使用する電池をリチウムポリマー電池という。なお、リチウム二次電池は、様々な形状で製造されているが、その代表的な形状としては円筒型、角型及びパウチ型がある。
図１に従来の角型二次電池１０を示す。図１に示すように、二次電池１０は、カン１１と、上記カン１１の内部に収容された電極組立体１２と、上記カン１１に結合したキャップ組立体２０とを有して構成されている。
上記電極組立体１２は、正極板１３、セパレータ１４及び負極板１５の順に巻回されており、上記正極板１３及び負極板１５からは正極タブ１６及び負極タブ１７がそれぞれ引き出されている。
上記キャップ組立体２０は、上記カン１１の上部に結合されているキャッププレート２１と、上記キャッププレート２１にガスケット２２を介して絶縁された負極端子２３と、上記キャッププレート２１の下部面に設置されている絶縁板２４と、上記絶縁板２４の下部面に設置され、上記負極端子２３と通電する端子プレート２５とを備えている。
上記正極タブ１６は、キャッププレート２１と電気的に接続されており、上記負極タブ１７は、端子プレート２５を介して負極端子２３と電気的に接続されている。
また、上記キャッププレート２１には、カン１１の内部に電解液を注入するための通路となる電解液注入口２６が形成されており、上記電解液注入口２６には、密閉部材２７が結合され、上記密閉部材２７の上面にはＵＶコーティング層２８が形成されている。
そして、従来の二次電池１０は、密閉部材２７の上面に形成されたＵＶコーティング層２８とは別に上記キャッププレート２１の上面にキャッププレート２１を絶縁することを目的として絶縁紙タイプのワッシャー（Ｗａｓｈｅｒ）２９が付着されている。このようなワッシャー２９は、電池の充放電が実施される化成工程時に、負極端子２３と充放電端子とが未接触のときに正極性を有するキャッププレート２１と充放電端子とが接触してショートが発生することを防止する。また、従来の二次電池において、ベアセルの側面に保護回路基板を備える場合には、保護回路基板のリード線が上記キャッププレートと接触しても、上記ワッシャー２９によりショートの発生が防止される。
このように従来技術による二次電池は、キャッププレートが充放電端子または保護回路基板に備えられたリード線と接触することによって発生するショートを防止するために、キャッププレートの上面に絶縁紙タイプのワッシャーを付着している。しかしながら、ワッシャーを付着するプロセスを実施することによって製造コストが増加し、また、プロセス数が増加して生産性が低下するという問題点があった。
そこで、本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、キャッププレートの絶縁を簡素化した二次電池及びその製造方法を提供することにある。
上記目的を達成するためになされた本発明の二次電池は、正極板、セパレータ及び負極板を順次巻回して形成した電極組立体と、前記電極組立体を収容するカンと、前記カンの上端開口部に結合され、端子通孔及び電解液注入口が形成されたキャッププレートと、前記端子通孔を通過して結合される電極端子と、前記電極端子と前記キャッププレートとの間に介在して前記電極端子を絶縁するガスケットと、前記キャッププレートの電解液注入口に圧入されて前記電解液注入口を密閉する栓とを備えており、前記栓と前記キャッププレートの上面に同一の絶縁層を形成したことを特徴とする。このとき、前記絶縁層はＵＶコーティング層から形成されていることが望ましく、前記ＵＶコーティング層の硬化塗料は光硬化性樹脂であることが望ましい。
また、本発明に係る二次電池の製造方法は、電極組立体をカンの内部に収納するステップと、前記カンの上側開口部にキャップ組立体を組立てるステップと、前記キャップ組立体のキャッププレートに形成される電解液注入口を介して電解液を注入するステップと、前記電解液注入口を栓で密閉するステップとを有し、前記電解液注入口を栓で密閉した後、前記栓と前記キャッププレートの上面に同一の絶縁層を形成するステップが実施されることを特徴とする。このとき、前記絶縁層を形成するステップは、ＵＶコーティングによって実施されることが望ましく、前記ＵＶコーティングの際に光硬化性樹脂を硬化塗料として用いることが望ましい。
本発明に係る二次電池及びその製造方法によれば、後プロセスであるワッシャー付着プロセスを省略することにより、製造コストを節減できる効果を有し、さらにワッシャー付着プロセスの省略により、ラインが減少して生産性が向上する効果を有する。
次に、本発明に係る最良の形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
図２は、本発明の一実施形態に係る二次電池の上部側断面図であり、図３は、本発明に係る二次電池の製造方法を説明するための工程図である。
図２に示すように、本発明の一実施形態に係る二次電池３０は、カン３１と、上記カン３１の内部に収容された電極組立体３２と、上記カン３１の開放された上端部を密閉するキャップ組立体４０とを備えて構成されている。
上記カン３１は、上端部が開放された四角筒体で材質は金属であり、それ自体が電極端子の役割を有することが可能である。
上記カン３１の内部に収容されている電極組立体３２は、正極板３３、セパレータ３４及び負極板３５の順に配置され、ゼリーロール状（ｊｅｌｌｙ−ｒｏｌｌ ｔｙｐｅ）に巻回されている。
一般に、リチウム二次電池において、上記正極板３３は、薄板のアルミニウムからなる正極集電体の両面にリチウム系酸化物を主成分とするスラリーがコートされており、上記負極板３５は、薄板の銅からなる負極集電体の両面に炭素材を主成分とするスラリーがコートされている構成を有する。
上記正極板３３及び負極板３５からは電極組立体３２の上部に一部が突出した正極タブ３６及び負極タブ３７がそれぞれ引き出されている。上記正極タブ３６及び負極タブ３７は、溶接により正極集電体及び負極集電体に固定されていてもよい。一方、上記正極タブ３６及び負極タブ３７は逆極性にして配置することも可能である。
上記カン３１の開放された上端部にはキャップ組立体４０が設置されているが、このようなキャップ組立体４０の構成は、キャッププレート４１と、上記キャッププレート４１の下面に接するように設置された絶縁プレート４４と、上記絶縁プレート４４の下面に接するように設置された端子プレート４５とから構成されている。
上記キャッププレート４１は中央に端子通孔４１ａが形成されており、上記端子通孔４１ａには上記カン３１の内部に貫通する負極端子４３が設置されている。上記負極端子４３の外周面には、ガスケット４２が設置され、上記負極端子４３とキャッププレート４１とを絶縁し、上記端子プレート４５には上記負極端子４３が結合されている。
上記正極タブ３６は、溶接などによって上記キャッププレート４１と直接的に固定され、上記負極タブ３７は、上記端子プレート４５を介して負極端子４３と溶接などによって固定されて電気的に接続されている。これと異なって、上記電極の極性を逆にして、二次電池３０を設計してもよい。なお、上記キャップ組立体４０の構成は、上述の構成に限定されない。
上記キャッププレート４１には、上記カン３１の内部に電解液を注入するための電解液注入口４６が形成されており、上記電解液注入口４６は栓４７で密閉されている。
上記栓４７は、ボール（ｂａｌｌ）タイプやピン（ｐｉｎ）タイプを用いてもよく、アルミニウムまたはアルミニウム合金の材質で製造されているが、ステンレス鋼の材質で製造してもよい。
そして、上記電解液注入口４６に栓４７を圧着して封止した状態で、栓４７の上部と上記キャッププレート４１の上面に紫外線硬化層であるＵＶコーティング層４８を形成する。これにより、栓４７とキャッププレート４１の上面に同一の絶縁層を形成することができる。
上記ＵＶコーティング層４８は、ＵＶ硬化用塗料を塗布した後、紫外線硬化によって形成される。このとき、硬化塗料は光硬化性樹脂であることが好ましいが、これに限定されない。
このようなＵＶコーティング層４８の特徴は、低温でも硬化が可能で硬化速度が速く、汚染を防止でき、電気絶縁性を有することである。上記ＵＶコーティング層４８の電気絶縁性から上記キャッププレート４１の上面における電気的ショートの発生を防止することができる。
次に、本発明に係る二次電池の製造方法を図３に基づいて説明する。
まず、電極組立体３２をカン３１の内部に収納し（Ｓ３０１）、上記カン３１の上側開口部にキャップ組立体４０を組立てた後（Ｓ３０２）、上記キャップ組立体４０のキャッププレート４１に形成された電解液注入口４６を介して電解液を注入する（Ｓ３０３）。
次に、上記キャッププレート４１の上記電解液注入口４６を栓４７で密閉するが、この際、上記栓４７を上側から加圧手段によって圧着してから、栓４７の周縁とキャッププレート４１の上面を溶接して、栓４７と電解液注入口４６との間の隙間を封止する（Ｓ３０４）。
そして、栓４７の上部とキャッププレート４１の上面の全面にわたってＵＶコーティング層４８を形成する（Ｓ３０５）。従来は、上記栓の上部である電解液注入口の上側だけにＵＶコーティング層を形成していたが、本発明では、このようなＵＶコーティング層をキャッププレートの全面にわたって形成する。その結果、栓４７とキャッププレート４１の上面に同一の絶縁層を形成することができ、一度のＵＶコーティングプロセスを実施するだけで、別にワッシャー付着プロセスを実施する必要がなくなり、省略することが可能になる。
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の多様な変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属するものである。
３０ 二次電池
３１ カン
３２ 電極組立体
３３ 正極板
３４ セパレータ
３５ 負極板
３６ 正極タブ
３７ 負極タブ
４０ キャップ組立体
４１ キャッププレート
４１ａ 端子通孔
４２ ガスケット
４３ 負極端子
４４ 絶縁プレート
４５ 端子プレート
４６ 電解液注入口
４７ 栓
４８ ＵＶコーティング層
３１ カン
３２ 電極組立体
３３ 正極板
３４ セパレータ
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３７ 負極タブ
４０ キャップ組立体
４１ キャッププレート
４１ａ 端子通孔
４２ ガスケット
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４４ 絶縁プレート
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４６ 電解液注入口
４７ 栓
４８ ＵＶコーティング層
Claims (6)
- 正極板、セパレータ及び負極板を順次巻回して形成した電極組立体と、
前記電極組立体を収容するカンと、
前記カンの上端開口部に結合され、端子通孔及び電解液注入口が形成されたキャッププレートと、
前記端子通孔を通過して結合される電極端子と、
前記電極端子と前記キャッププレートとの間に介在して前記電極端子を絶縁するガスケットと、
前記キャッププレートの電解液注入口に圧入されて前記電解液注入口を密閉する栓とを備えており、
前記栓と前記キャッププレートの上面に同一の絶縁層を形成したことを特徴とする二次電池。 - 前記絶縁層はＵＶコーティング層から形成されていることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
- 前記ＵＶコーティング層の硬化塗料は光硬化性樹脂であることを特徴とする請求項２に記載の二次電池。
- 電極組立体をカンの内部に収納するステップと、
前記カンの上側開口部にキャップ組立体を組立てるステップと、
前記キャップ組立体のキャッププレートに形成される電解液注入口を介して電解液を注入するステップと、
前記電解液注入口を栓で密閉するステップとを有し、
前記電解液注入口を栓で密閉した後、前記栓と前記キャッププレートの上面に同一の絶縁層を形成するステップが実施されることを特徴とする二次電池の製造方法。 - 前記絶縁層を形成するステップは、ＵＶコーティングによって実施されることを特徴とする請求項４に記載の二次電池の製造方法。
- 前記ＵＶコーティングの際に、光硬化性樹脂を硬化塗料として使用することを特徴とする請求項５に記載の二次電池の製造方法。
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