JP2010003686A - 二次電池及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ケースとリードタップを連結する過程でケースの内部にスパッタが発生しないようにする二次電池及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】前記二次電池は、電極組立体、電極組立体を収容するケース、ケースの内側に収容されて電極組立体とケースを電気的に連結させる少なくとも一つのリードタップ及びケースとリードタップを結合させる溶接部を含む。前記二次電池で、前記ケースはケース内部にスパッタを発生させないでリードタップに電気的に連結される。前記溶接部は、前記ケースの外部底表面から前記リードタップに延長されることを特徴とする。
【選択図】図１Ｄ

Description

本発明は、二次電池及びその製造方法に関する。

典型的なリチウムイオン二次電池で、電極組立体と電解質はケースに収容されて密封される。このようなリチウムイオン二次電池は、ケースの材質によって缶型リチウムイオン二次電池とパウチ型リチウムイオン二次電池に分けられる。

例えば、缶型リチウムイオン二次電池は、電極組立体と電極組立体の正極と陰極に電気的に連結される金属材質のケースを含んで形成される。前記電極組立体は、リードタップによってケースと電気的に連結される。ケースとリードタップの連結はある適正な方法によって行われて、主に抵抗溶接によって行われる。

しかし、前記抵抗溶接は溶接過程で電極組立体とケースのショートを誘発させる溶接スパッタ（ｓｐａｔｔｅｒ）が発生するという問題があった。

前記電極組立体とケースとの間の電気伝導性を増加させようとする場合に、たびたび二つ以上の部分的に重なるリードタップが使われる。このような場合に、抵抗溶接がそれぞれのリードタップをケースに連結させるためにたびたび遂行されるが、これは製造工程時間を増加させて製造工程を複雑にさせる。

さらに、前記ケースとリードタップとの間の抵抗溶接は、抵抗溶接過程で欠陷がある溶接結合を誘発するようになる。たびたび、前記リードを形成する材料は低い抵抗を有し、これは発生する熱を減少させて不十分な溶接を誘発するようになる。

そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、ケースと少なくとも一つのリードタップが連結される過程でケースの内部に残存物またはスパッタが発生されないようにする二次電池及びその製造方法を提供することにある。

また、本発明はケースと複数個のリードタップを連結する過程で工程段階の数が増加されないようにする二次電池及びその製造方法を提供することに他の目的がある。

また、本発明はケースと少なくとも一つのリードタップとの間の接触抵抗を考慮しなくても良い溶接性を有する溶接部が形成されることができる二次電池及びその製造方法を提供することにまた他の目的がある。

本発明にかかる二次電池は、導電性材料で形成されて、外部面を具備して内部空間を限定して、第１表面を具備する缶を含むケースを含む。また、前記二次電池は第１電極板と第２電極板及び前記第１電極板と第２電極板との間に配置されるセパレーターを具備して、前記ケースの内部空間に位置する電極組立体を含む。また、前記二次電池は第２電極板に結合される少なくとも一つの導電部材を含んで、前記少なくとも一つの導電部材は第１位置で前記第１表面に溶接されて、溶接部は前記ケースの外部から形成されることができる。また、前記溶接部は断面積が前記少なくとも一つの導電部材でより前記ケースの外部表面でさらに大きくて、ケースの内部に延長されて形成されることができる。

本発明にかかる二次電池の製造方法は、正極板と負極板及び前記正極板と負極板との間に位置するセパレーターを具備する電極組立体を提供する段階と少なくとも一つの導電部材を前記電極組立体に連結する段階を含むことができる。また、前記二次電池の製造方法は、前記正極板と負極板及びセパレーターを具備する前記電極組立体をケースの内部に位置させる段階と前記少なくとも一つの導電部材を前記ケースの第１表面に接触させる段階を含むことができる。また、前記二次電池の製造方法は、前記ケースを前記少なくとも一つの導電部材の第１段に溶接する段階を含んで、前記溶接部は前記ケースの外部面から形成されて、前記電極組立体にスパッタが流入されることを防止するようになされることができる。

以上説明したように本発明によれば、ケースとリードタップを連結する過程でケースの内部にスパッタが発生されないので、二次電池の安全性を向上することができる。

また、本発明によれば、ケースと複数個のリードタップを連結する過程で工程段階の数が増加されなくて、製造時間を短縮させることができる。

さらに、また、本発明によれば、ケースとリードタップとの間の接触抵抗を考慮しなくても良い溶接性を有する溶接部を形成して溶接不良を減少させることができる。

本発明の第１の実施形態にかかる二次電池の分解斜視図を示す。 本発明の第１の実施形態にかかる二次電池において、図１Ａに示された二次電池が組み立てられた状態の斜視図を示す。 本発明の第１の実施形態にかかる二次電池において、図１Ｂに示された二次電池のＩ−Ｉ線を切開して断面図を示す。 本発明の第１の実施形態にかかる二次電池において、図１Ｃに示された１ｄ領域を拡大して見た部分断面図を示す。 図１Ｄに示す本発明の第１の実施形態にかかる二次電池と比較した関連技術にかかる二次電池の部分断面図を示す。 本発明の第２の実施形態にかかる二次電池の部分断面図を示す。 本発明の第３の実施形態にかかる二次電池の部分断面図を示す。 本発明の第３の実施形態にかかる二次電池において、図３Ａに示された二次電池の底面図を示す。 本発明の各実施形態にかかる二次電池製造方法の流れ図を示す。 本発明の各実施形態にかかる二次電池製造方法において、図４Ａの二次電池製造方法の流れ図による工程図を示す。 本発明の各実施形態にかかる二次電池製造方法において、図４Ａの二次電池製造方法の流れ図による工程図を示す。 本発明の各実施形態にかかる二次電池製造方法において、図４Ａの二次電池製造方法の流れ図による工程図を示す。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また、それぞれの実施例では同一又は類似な効果及び作用に対して重複して説明しないことにする。

図１Ａは、本発明の第１の実施形態にかかる二次電池の分解斜視図である。図１Ｂは図１Ａに示された二次電池が結合された状態の斜視図である。図１Ｃは図１Ｂに示された二次電池のＩ−Ｉ線による断面図である。図１Ｄは、図１Ｃに示された１ｄ領域に対する部分拡大断面図である。図１Ｅは、図１Ｄに対応する比較例による二次電池の部分断面図である。

図１Ａ〜図１Ｄに示されたところのように、本発明の一実施例による二次電池１００は、電極組立体１１０、ケース１２０、リードタップ１３０及び溶接部１４０を含んで形成される。また、前記二次電池１００は絶縁部材（ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｍｅｍｂｅｒ）として上部絶縁板１５０と下部絶縁板１６０をさらに含んで形成される。

前記電極組立体１１０は、正極板１１１と負極板１１２及びセパレーター１１３を含んで形成される。前記セパレーター１１３は正極板１１１と負極板１１２との間に正極板１１１と負極板１１２を分離するために配置される。また、前記正極板１１１、セパレーター１１３及び負極板１１２はゼリー−ロール形態で巻取されて電極組立体１１０を形成する。前記電極組立体１１０の巻取中心部には通路１１０ａが形成される。以下で前記正極板１１１は、第１電極板に、前記負極板１１２は、第２電極板に形成される。

前記正極板１１１は、正極集電体と正極活物質層から構成されている。前記正極活物質層はリチウムを含む層状化合物と、正極活物質粒子らの間の結合力を向上させるバインダー、正極活物質層の伝導性を向上させる導電材を含むことができる。前記正極集電体は、一般的にアルミニウムが使われて正極活物質層を支持する役割をするようになる。

前記負極板１１２は、陰極集電体と陰極活物質層とから構成される。前記陰極活物質層は、ハードカーボンまたは黒煙のようなカーボンと、陰極活物質粒子との間の結合力を向上させるバインダーを含むことができる。前記陰極集電体は一般的に銅が使われて、陰極活物質層を支持する役割をするようになる。

前記セパレーター１１３は、正極板１１１と負極板１１２との間に介されて正極板１１１と負極板１１２を絶縁させて、イオンらを通過させる。前記セパレーター１１３は一般的にポリエチレン（ＰＥ）またはポリプロピレン（ＰＰ）で形成されて、但し、ここでその材質を限定するものではない。

前記電極組立体１１０は、正極板１１１に付着した正極タップ１１４をさらに含んで形成されることができる。また、前記正極タップ１１４はサブ組立体１２２ｅと電気的に連結される。前記正極タップ１１４はニッケルまたはニッケルを含む合金のような電気伝導性金属で形成されることができる。

前記ケース１２０は、缶１２１と、キャップ組立体１２２を含んで形成される。本実施形態で、前記ケース１２０は電極組立体１１０を収容して密閉させる役割をする。また、前記ケース１２０は電解液（図示せず）を収容することができる。一方、前記ケース１２０は図面上で円筒状に示したが、前記ケース１２０は、本発明の技術的思想から脱することがなければ断面が多角形状または多数の他の形状で形成されることがあるというものとして理解されてもよい。

前記缶１２１は、外部面を具備して内部空間を限定して、底表面を具備するようになる。また、前記缶１２１は少なくとも一つの側壁と少なくとも一つの垂直表面を具備することができるし、少なくとも一つの垂直表面は少なくとも一つの側壁と垂直方向に形成されることができる。また、前記缶１２１の少なくとも一つの垂直表面は缶の底表面に形成されることができる。また、前記缶１２１は一端部に開口部１２１ａが形成されて、開口部１２１ａを通じて内部空間に電極組立体１１０を収容する。

前記缶１２１は、缶１２１の外周部に沿ってビーディング部１２１ｂが形成される。前記ビーディング部１２１ｂは絶縁ガスケット１２２ｄの下端と電極組立体１１０の上面の間で凹な構造を有するように内部方向に凹に入って行くように形成される。また、前記開口部１２１ａは折曲部１２１ｃが形成されるように折曲される。前記折曲部１２１ｃは絶縁ガスケット１２２ｄの上部周囲表面と密着される。

前記缶１２１は、アルミニウムまたはステンレススチールのような伝導性金属材質で形成されて、リードタップ１３０のような導電部材１３０と電気的に連結される。また、前記下部絶縁板１６０は缶１２１の内部底表面に設置されて、電極組立体１１０の下部表面と缶１２１の内部底表面を電気的に絶縁させるようになる。

前記キャップ組立体１２２はキャップアップ１２２ａ、安全素子１２２ｂ、安全ベント１２２ｃ、絶縁ガスケット１２２ｄを含む。また、前記キャップ組立体１２２はサブ組立体１２２ｅをさらに含んで形成されることができる。前記キャップ組立体１２２は絶縁ガスケット１２２ｄによって缶１２１から電気的に絶縁される。

前記キャップアップ１２２ａは、キャップアップ１２２ａの中央で突き出される円形突出部１２２ａ１を含む。また、前記キャップアップ１２２ａは円形突出部１２２ａ１の円形フレーム部にガスを排出するために形成される多数のガス排出ホール１２２ａ２を含む。前記キャップアップ１２２ａはステンレススチールと同じ金属材質で形成されて、安全素子１２２ｂに電気的に連結されることができる。

前記安全素子１２２ｂは、キャップアップ１２２ａと安全ベント１２２ｃとの間に配置される。前記安全素子１２２ｂは円形のリング形状で形成されてキャップアップ１２２ａと安全ベント１２２ｃを電気的に連結させる。本実施形態にかかる二次電池の場合、前記安全素子１２２ｂはＰＴＣ素子で形成されることができる。前記安全素子１２２ｂは二次電池１００の温度が臨界値以上に上昇される場合にキャップアップ１２２ａと安全ベント１２２ｃとの間の電流を遮断して、二次電池１００の過熱及び爆発を防止する。

前記安全ベント１２２ｃは、安全素子１２２ｂの下部に配置される。また、前記安全ベント１２２ｃは破断溝１２２ｃ１が形成される。前記破断溝１２２ｃ１は、二次電池１００の内部圧力が特定臨界値で上昇する場合に破断される。このような破断で二次電池の内部ガスはガス排出ホール１２２ａ２を通じて排出されて、二次電池１００の内部圧力の過度な増加による損傷または爆発から二次電池１００を保護するようになる。

前記絶縁ガスケット１２２ｄは、外郭円周部の一部が折曲されてキャップアップ１２２ａと安全素子１２２ｂ及び安全ベント１２２ｃの外郭円周部を囲む。ここで、前記絶縁ガスケット１２２ｄは缶１２１に形成されるビーディング部１２１ｂと折曲部１２１ｃによって缶１２１と一体型で結合する。本実施形態にかかる二次電池の場合、前記絶縁ガスケット１２２ｄは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ；Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）やポリエチレン（ＰＥ；Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）のような樹脂材質で形成されて、缶１２１とキャップ組立体１２２との構成要素を絶縁させるようになる。

前記サブ組立体１２２ｅは安全ベント１２２ｃの下部面に配置される。

本実施形態にかかる二次電池の場合、前記サブ組立体１２２ｅは絶縁プレート１２１ｅ１と絶縁プレート１２１ｅ１に密着されたメインプレート１２１ｅ２及びメインプレート１２１ｅ２に接続されたサブプレート１２１ｅ３を含むことができる。

前記絶縁プレート１２２ｅ１は、安全ベント１２２ｃとメインプレート１２２ｅ２との間に配置されて、安全ベント１２２ｃとメインプレート１２２ｅ２を絶縁させる。前記安全ベント１２２ｃは何の障害なしにサブプレート１２２ｅ３と電気的に連結されることが必要である。このために、前記絶縁プレート１２２ｅ１は、安全ベント１２２ｃとメインプレート１２２ｅ２を絶縁させるためにメインプレート１２２ｅ２の上面一部に形成される。

前記メインプレート１２１ｅ２は、下部面にメインプレート１２１ｅ２の直径より小さな直径を有する突出部が形成される。また、中央ホール１２２ｅ４が突出部の間に形成される。前記メインプレート１２１ｅ２に形成された中央ホール１２２ｅ４の周辺には缶１２１の内部ガス排出を円滑にさせるためのガス通過ホール１２２ｅ５らが形成される。

前記サブプレート１２２ｅ３は、メインプレート１２１ｅ２の中央ホール１２２ｅ４を覆うようにメインプレート１２１ｅ２の下部に結合されて、メインプレート１２１ｅ２と電気的に連結される。また、前記サブプレート１２２ｅ３は、安全ベント１２２ｃと電気的に連結されて、正極タップ１１４と電気的に連結される。

前記リードタップ１３０は、導電部材としてケース１２０に収容されて、電極組立体１１０の負極板１１２をケース１２０に電気的に連結させる。また、前記リードタップ１３０は電極組立体１１０の下部表面と缶１２１の内部底表面との間に挿入されるように折曲される。よって、前記リードタップ１３０は電極組立体１１０から缶１２１の側壁に平行に延長される第１部と、第１部から缶１２１の底表面に平行に延長される第２部を具備することができる。よって、前記リードタップ１３０の第１部は絶縁部材と側壁との間に位置するようになって、第２部は絶縁部材と缶１２１の底表面との間に位置することができる。ここで、前記絶縁部材は以下で説明する下部絶縁板であることができる。

前記リードタップ１３０は、伝導性金属材質で形成される。特に、前記リードタップ１３０はニッケル、銅、アルミニウム、ステンレススチール及びこれらの合金のうちで選択されるいずれか一つの材質でなされることができる。

前記缶１２１は、溶接部１４０によってリードタップ１３０に連結される。前記溶接部１４０は、缶１２１の第１表面から缶１２１とリードタップ１３０の第１位置まで形成される。ここで、前記第１表面は外部底表面であることができるし、前記第１位置は缶１２１とリードタップ１３０の接触位置であることができる。したがって、前記溶接部１４０は缶１２１の第１表面である外部底表面でレーザー溶接によって形成される。図示したように、前記溶接部１４０はリードタップ１３０が位置する缶１２０の外部表面断面積が内部表面の断面積より大きくなるように形成されることができる。

また、本実施形態にかかる二次電池で前記溶接部１４０が缶１２１の第１表面である底表面に形成されたが、前記溶接部１４０はキャップ組立体１２２のキャップアップ１２２ａのような外部表面にも形成されることができる。すなわち、前記溶接部１４０はリードタップ１３０の結合位置によってケース１２０のどこに形成されてもよい。

前記溶接部１４０は、缶１２１の開口部１２１ａと対向する面である底表面に形成される。前記缶１２１はリードタップ１３０によって負極板１１２と電気的に連結される。このような場合に、前記二次電池は他の二次電池と直列で連結されて高電圧のバッテリーパックを形成するようになる。例えば、前記缶１２１の底表面は他の二次電池らの正極と電気的に連結される。よって、前記溶接部１４０が底表面に形成された二次電池は他の二次電池と直列で連結される時、二次電池間の電気的な連結経路が最小化される。その結果、前記二次電池らの内部抵抗が減少されて、二次電池の発熱を防止するようになる。

前記上部絶縁板１５０は、電極組立体１１０の上部表面に位置する。前記上部絶縁板１５０は、電極組立体１１０の上部表面に位置して、サブ組立体１２２ｅと電極組立体１１０を絶縁させる役割をする。また、前記上部絶縁板１５０には中央に正極タップ通過ホール１５１が形成されて正極タップ１１４を通過させる。

前記下部絶縁板１６０は、電極組立体１１０の下部表面に配置される。前記下部絶縁板１６０は円形の板形状で形成されて、電極組立体１１０の底表面とリードタップ１３０との間を絶縁させる役割をする。

前記したところのような二次電池は、缶１２１の外部底表面でレーザー溶接が施行されて、リードタップ１３０が缶１２１に連結されるので安全性が向上する。図１Ｅを参照すると、図１Ｄの比較例による関連技術にかかる二次電池の部分断面図が示されている。図１Ｅを参照すると、関連技術にかかる二次電池で、抵抗溶接部１４０ｆは缶１２１とリードタップ１３０ｅが接触される領域に形成される。前記抵抗溶接部１４０ｆは次のような過程によって形成される。先ず、前記リードタップ１３０ｅと缶１２１を正極棒１１ａと陰極棒１１ｂで利用して接触させる。前記正極棒１１ａと陰極棒１１ｂを通じて電流が流れる時、リードタップ１３０ｅと缶１２１の接触領域のうちで接触抵抗が一番高い接触領域で熱が発生して、接触領域を溶融させるようになる。その結果、前記リードタップ１３０ｅは缶１２１の底面と結合するようになる。リードタップ１３０ｅは缶１２１との間で接触抵抗を高めるために複数個の突起１３０ｅ１が形成される。前記突起１３０ｅ１らは抵抗溶接でたびたび必要な追加的なスポット溶接を含んで、製造費用を増加させることができる。

前記抵抗溶接は、溶接方式の特性上抵抗溶接部１４０ｆでスパッタ（ｓｐａｔｔｅｒ）の発生を伴うようになる。前記スパッタは、リードタップ１３０ｅと缶１２１の接触領域（または、第１位置）が溶融される時に発生する熱い粒子で形成された火花である。前記スパッタは、電極組立体１１０の通路１１０ａや電極組立体１１０の下部面に流入される。特に、前記スパッタが電極組立体１１０の通路１１０ａに飛散されて流入される場合、電極組立体１１０のショートを誘発させて電極組立体１１０の安全性を低下させるようになる。また、前記スパッタ粒子はパーティクル（ｐａｒｔｉｃｌｅ）形態で堅く固まって缶１２１の内部に残存するようになるので、電極組立体１１０の安全性に悪い影響を与えるようになる。

しかし、本発明の第１の実施形態にかかる二次電池は、レーザー溶接方式を利用するようになるので、抵抗溶接部の溶接方式とは違いスパッタの発生を抑えて安全性が向上する。さらに、本発明の第１の実施形態にかかる二次電池では前記溶接が缶１２１の外部底表面で施行されるので、溶接不良をより容易に肉眼で識別することができる。

図２は、本発明の第２の実施形態にかかる二次電池の部分断面図である。

図２を参照すると、本発明の第２の実施形態にかかる二次電池は、電極組立体１１０、ケース（一部図示）１２１、第１リードタップ２３１と第２リードタップ２３２及び、溶接部２４０を含んで形成される。前記電極組立体１１０及びケース（一部図示）１２１は以前の実施例で説明したところと同一であるので、ここで反復される説明は省略する。本実施形態にかかる二次電池では、リードタップら２３１、２３２と溶接部２４０について以下でより具体的に説明する。

前記第１リードタップ２３１及び第２リードタップ２３２は電極組立体１１０の負極板と電気的に連結される。この時、前記第１リードタップ２３１と第２リードタップ２３２は電極組立体１１０の両側に位置する第１面と第２面にそれぞれ結合されることができる。ここで、前記第１面と第２面は電極組立体１１０の外側でお互いに対向する任意の二つの面を意味することができる。一方、前記第１リードタップ２３１と第２リードタップ２３２は溶接部が形成される位置で部分的に互いに重なるように形成される。この場合、溶接部２４０は缶１２１の外部底表面（または、第１表面）で複数個のリードタップ２３１、２３２が互いに重なった位置（または、第１位置）まで延長される。前記溶接部２４０は、レーザー溶接によって形成される。よって、レーザーのエネルギーと照射時間を調節すると、缶１２１の外部底表面から複数個のリードタップが重なった部位まで溶接の深さを制御することができる。

レーザー溶接の結果によって、前記第１リードタップ２３１と第２リードタップ２３２が電極組立体１１０の負極板と電気的に連結されるので、電極組立体１１０と缶１２１が電気的に連結される。

前記第１リードタップ２３１は、ニッケル、銅、アルミニウム及びステンレススチールのうちで選択されたいずれか一つの材質でなされるか、またはこれらの合金でなされる。また、前記第２リードタップ２３２はニッケル、銅、アルミニウム及び、ステンレススチールのうちで選択されたいずれか一つの材質でなされるか、またはこれらの合金でなされる。前記溶接部２４０は、第１リードタップ２３１と第２リードタップ２３２の材質にかかわらずレーザー溶接によって形成されることができる。

前記リードタップ２３１、２３２は材質にかかわらず溶接前にお互いに部分的に重なることができる。例えば、前記第１リードタップ２３１と第２リードタップ２３２がそれぞれニッケルと銅で形成される時、これらは何の欠陷がなしにレーザー溶接によって溶接されることができる。結論として、前記溶接部２４０はリードタップ２３１、２３２の材質にかかわらず形成されることができる。

一方、図１Ｅを参照すると、前記抵抗溶接部１４０ｆは工程の特定上、一つのリードタップ１３０ｅと缶１２１の内側面を比較的簡単な方法によって形成することができる。抵抗溶接によって重なったリードタップ２３１、２３２を溶接しようとする場合には、その工程が非常に複雑になる。しかし、本実施例で前記溶接部２４０は、リードタップ２３１、２３２と缶１２１を互いに接触させた後、レーザー溶接によってリードタップ２３１、２３２らと缶１２１を非常に簡単な方法で結合させて形成することができる。

図３Ａは、本発明のまた他の実施例による二次電池の部分断面図である。図３Ｂは図３Ａに示された二次電池の底面図である。

図３Ａ及び図３Ｂに示すように、本発明のまた他の実施例による二次電池は、電極組立体１１０、ケース（一部図示）１２１、第１リードタップ３３１、第２リードタップ３３２、第３リードタップ３３３、第４リードタップ３３４及び、溶接部３４０を含んで形成される。前記電極組立体１１０及びケース（一部図示）１２１は前の実施例で説明したところのように同一であるので、反復的な説明は省略する。本実施形態では、リードタップら３３１、３３２、３３３、３３４と溶接部３４０に対してより具体的に説明する。

図３Ｂに示すように、前記リードタップ３３１、３３２、３３３、３３４らは缶１２１の中央でお互いに部分的に重なって十字形状で形成される。前記リードタップ３３１、３３２、３３３、３３４らは電極組立体１１０の負極板１１２に一定な間隔で付着する。この時、前記電極組立体１１０はリードタップをそれぞれ付着する部分である第１側、第２側、第３側及び第４側を具備することができる。前記第１側、第２側、第３側及び第４側は、電極組立体１１０の外側で、一定角度でお互いに離隔される領域で限定されることができる。

前記溶接部３４０は、缶１２１の外部底表面にレーザーが照射されて形成される。その結果、前記リードタップ３３１、３３２、３３３、３３４は缶１２１の外部底表面から第１リードタップ３３１まで溶融されて缶１２１に固着する。

前記二次電池で前記缶１２１は、リードタップ３３１、３３２、３３３、３３４らによって電極組立体１１０と電気的になる。このような構造によって、前記電極組立体１１０は、缶１２１の下部面まで高出力のエネルギーを瞬間的に、またはほとんど瞬間的に放出することができる。瞬間的なエネルギー放出が可能なことは缶１２１の外部面でレーザー溶接によって複数個のリードタップ３３１、３３２、３３３、３３４らが缶１２１と電気的に連結されるからである。

本実施例で、前記レーザー溶接は複数個のリードタップ３３１、３３２、３３３、３３４を缶１２１と連結させるために、缶１２１の外部面で実施される。よって、前記レーザー溶接は、抵抗溶接に比べて非常に簡単な方法で溶接部を形成するために使われることができる。

図４Ａは、本発明の一実施例による二次電池製造方法の流れ図である。図４Ｂ〜図４Ｄは、図４Ａの二次電池製造方法の流れ図による工程図である。本実施例では前で図１Ａ〜図１Ｄを参照して説明した二次電池を参照して説明する。

図４Ａに示すように、本発明の一実施例で二次電池の製造方法は、リードタップ接触段階（Ｓ１０）及びレーザー照射段階（Ｓ２０）を含んで形成される。また、前記二次電池の製造方法は、正極板１１１と負極板１１２及び前記正極板１１１と負極板１１２との間に位置するセパレーター１１３を具備する電極組立体１１０を提供する段階と少なくとも一つの導電部材であるリードタップ１３０を電極組立体１１０に連結する段階をさらに含むことができる。但し、前記二つの段階は二次電池の製造において一般的な過程であるので、ここで詳細な説明は省略する。

前記リードタップ接触段階（Ｓ１０）で、図４Ｂに示すように、前記リードタップ１３０は、一端部に開口部が形成された缶１２１の内部底表面に密着させる。この時、前記リードタップの接触段階（Ｓ１０）前に前記電極組立体１１０を缶１２１の内部に位置させる段階があらかじめ遂行されることができる。また、このような場合にケース内部で電極組立体１１０の下部に絶縁部材である下部絶縁板１６０をあらかじめ位置させて、電極組立体１１０とリードタップ１３０との間を絶縁させるようになる。

前記リードタップ１３０は、缶１２１に収容された電極組立体１１０に連結される。図２〜図３Ｂに示すように、缶１２１の内部底表面に重なった複数個のリードタップ１３０が一つのリードタップ１３０の代わりに使われることができる。このような場合には前記複数個のリードタップ１３０がそれぞれ電極組立体１１０に連結される。また、前記複数個のリードタップは缶の内部底表面の溶接部が形成される位置でお互いに重なるように接触される。

図４Ｃに示すように、前記リードタップ密着段階（Ｓ１０）では、プッシャー１３が缶１２１の内部に挿入されて、前記リードタップ１３０を缶１２１の内部底表面に密着させるようになる。また、前記リードタップ密着段階（Ｓ１０）ではプッシャー１３０を使ってリードタップ１３０が缶１２１の内部底表面により強く密着されるようにする。すなわち、前記リードタップ密着段階（Ｓ１０）は、リードタップ１３０に力を加える過程をさらに含むことができる。前記リードタップ１３０に力を加える過程は、リードタップ１３０の溶接過程でリードタップ１３０に力を加えてリードタップ１３０が缶１２１により強く密着されるようにする。前記プッシャー１３は、電極組立体１１０の通路１１０ａを通じて流入されて、リードタップ１３０と密着される。

前記レーザー照射段階（Ｓ２０）は、図４Ｄに示すように、リードタップ１３０が密着された缶１２１の内部底表面の反対面である缶１２１の外部底表面にレーザーを照査する。
また、前記レーザー照射段階（Ｓ２０）で、前記溶接はパルスレーザー溶接によって遂行されることができる。前記パルスレーザー溶接はシーム（ｓｅａｍ）レーザー溶接またはロングパルス（ｌｏｎｇｐｕｌｓｅ）レーザー溶接であることができる。

前記シーム（ｓｅａｍ）レーザー溶接の一周期で、オン（ｏｎ）になる時間が０．１ｍｓｅｃないし１０ｍｓｅｃであることがある。特に、前記オン（ｏｎ）になる時間は、少なくとも０．１ｍｓｅｃで調整して缶１２１とリードタップが充分に溶融されるようにして、１０ｍｓｅｃ以下で調整して缶１２１が過度に溶融されて穴が形成されないようにする。前記シームレーザー溶接は良い成形性を有するレーザー溶接部を形成するために何回も施行されることができる。

また、前記ロングパルスレーザー溶接の一周期で、オン（ｏｎ）になる時間が１０ｍｓｅｃないし５０ｍｓｅｃであることがある。特に、前記オン（ｏｎ）になる時間は少なくとも１０ｍｓｅｃで調整して缶１２１とリードタップ１３０が充分に溶融されるようにして、５０ｍｓｅｃ以下で調整して缶１２１が過度に溶融されて穴が形成されることを防止するようになる。前記ロングパルスレーザー溶接は、レーザー照射時間をシームレーザー溶接と違い長くして一回のレーザー照射だけで溶接部を形成することができる。

前記レーザーエネルギーは、１Ｊｏｕｌｅないし１００Ｊｏｕｌｅの範囲内であることができる。すなわち、前記レーザーエネルギーは少なくとも１Ｊｏｕｌｅで調整してリードタップ１３０まで溶接部が形成されることができるようにして、１００Ｊｏｕｌｅ以下で調整して缶１２１が過度に溶融されて穴が形成されることを防止するようになる。

この時、前記レーザーエネルギーの瞬間最大出力（ｐｅａｋ ｏｕｔｐｕｔ）は、１ｋｗないし１０ｋｗの範囲内で形成されることができる。すなわち、前記レーザーエネルギーの瞬間最高出力は、少なくとも１ｋｗで調整してリードタップ１３０まで溶接部が形成されることができるようにして、１０ｋｗ以下で調整して缶１２１が過度に溶融されて穴が形成されることを防止するようになる。

本発明は、二次電池及びその製造方法に関するものであり、より詳細には、ケースとリードタップを連結する過程でケースの内部にスパッタが発生されないようにする二次電池及びその製造方法に関するものである。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１１０ 電極組立体
１２０ ケース
１３０、２３１、２３２、３３１、３３２、３３３、３４２ リードタップ
１４０、２４０、３４０ 溶接部

Claims (20)

1. 導電性材料で形成されて、外部面を具備しており、当該外部面に接して内部空間を形成する第１表面を具備する缶を含むケースと、
   第１電極板、第２電極板、及び前記第１電極板と第２電極板との間に配置されるセパレーターを具備して、前記ケースの内部空間に位置する電極組立体と、
   前記第２電極板に結合される少なくとも一つの導電部材と、
   前記少なくとも一つの導電部材は第１位置で前記第１表面に溶接されて、前記ケースと前記導電部材との間に形成される溶接部と、
   を含んで、
   前記溶接部は、前記ケースの外部から形成されることを特徴とする、二次電池。
2. 前記缶の上部に位置して、前記第１電極板に結合されるキャップ組立体をさらに含んで、前記キャップ組立体は前記缶から電気的に絶縁されることを特徴とする、請求項１に記載の二次電池。
3. 前記溶接部の断面は、前記導電部材で形成されており、前記ケースの外部表面に向かうに従い大きくなり、前記電極組立体にスパッタが流入されることを防止することを特徴とする、請求項１または２に記載の二次電池。
4. 前記第１表面の第１位置をカバーする絶縁部材をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の二次電池。
5. 前記ケースと前記導電部材との間に形成される前記溶接部は、レーザー溶接によって形成されることを特徴とする、請求項１に記載の二次電池。
6. 前記ケースは円筒形状であり、前記第１表面は底面であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の二次電池。
7. 前記第１電極板は正極板であり、前記第２電極板は負極板であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の二次電池。
8. 前記ケースは、少なくとも一つの側壁と少なくとも一つの垂直表面が形成されており、
   前記垂直表面は前記側壁と垂直であり、
   前記第１表面は、前記垂直表面であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の二次電池。
9. 前記導電部材は前記側壁に平行に延長される第１部と前記垂直表面に平行に延長される第２部を具備するリードタップを含んで、
   前記リードタップの前記第１部は、前記絶縁部材と前記側壁の間に位置して、前記第２部は前記絶縁部材と前記垂直表面の間に位置することを特徴とする、請求項８に記載の二次電池。
10. 前記リードタップは、ニッケル、銅、アルミニウム、ステンレススチール及び前記ニッケル、前記銅、前記アルミニウム、及び前記ステンレススチールの合金で形成されるグループから選択される材質で形成されることを特徴とする、請求項９に記載の二次電池。
11. 前記電極組立体は第１面と第２面を具備して、
    前記導電部材は二つのリードタップを含んで、
    前記リードタップは、それぞれ前記電極組立体の前記第１面と前記第２面に結合されて、
    前記リードタップは、前記第１表面の第１位置で互いに重なって前記第１位置で前記ケースと共に溶接されることを特徴とする、請求項９または１０に記載の二次電池。
12. 前記電極組立体は、第１側、第２側、第３側、及び第４側を含んで、
    前記少なくとも一つの導電部材は前記第１側、前記第２側、前記第３側、及び前記第４側にそれぞれ結合される４個のリードタップを含んで、前記第１表面の第１位置でお互いに重なって前記ケースと共に前記第１位置で溶接されることを特徴とする、請求項９または１０に記載の二次電池。
13. 前記電極組立体は、円筒形状であることを特徴とする、請求項１１または１２に記載の二次電池。
14. 正極板、負極板、及び前記正極板と前記負極板との間に位置するセパレーターを具備する電極組立体を提供する段階と、
    少なくとも一つの導電部材を前記電極組立体に連結する段階と、
    前記正極板と負極板及びセパレーターを具備する前記電極組立体をケースの内部に位置させる段階と、
    前記少なくとも一つの導電部材を前記ケースの第１表面に接触させる段階と、
    前記ケースを前記少なくとも一つの導電部材の第１段に溶接して、前記ケースと前記導電部材との間に溶接部を形成する段階と、
    を含んで、
    前記溶接部は、前記ケースの外部面から形成されて前記電極組立体にスパッタが流入されることを防止するようになされることを特徴とする、二次電池の製造方法。
15. 前記少なくとも一つの導電部材を前記電極組立体に連結する段階は、複数個のリードタップを前記電極組立体に連結する過程を含んで、
    前記少なくとも一つの導電部材を接触させる段階は、複数個のリードタップを前記第１表面の第１位置でお互いに重なるようにする過程を含むことを特徴とする、請求項１４に記載の二次電池の製造方法。
16. 前記ケース内部に絶縁部材を位置させて前記電極組立体を絶縁させる段階をさらに含んで、
    前記絶縁部材は、前記少なくとも一つの導電部材が前記ケースに溶接される位置で前記少なくとも一つの導電部材と電極組立体との間に位置することを特徴とする、請求項１４または１５に記載の二次電池の製造方法。
17. 前記ケースを前記少なくとも一つの導電部材に溶接する段階は、前記ケースを前記導電部材にレーザー溶接する過程を含むことを特徴とする、請求項１４〜１６のいずれかに記載の二次電池の製造方法。
18. 前記ケースを前記少なくとも一つの導電部材にレーザー溶接する過程は、前記ケースの外部でレーザーエネルギーを照射する過程を含んで、
    前記レーザーエネルギーは、１〜１００Ｊｏｕｌｅの間のエネルギーを有して、瞬間最大出力エネルギーが１〜１０ｋｗであることを特徴とする、請求項１７に記載の二次電池の製造方法。
19. 前記導電部材に力を加える段階をさらに含んで、前記導電部材に力を加える段階は、前記ケースの溶接過程で前記導電部材が前記ケースに密着されながら行われるようにすることを特徴とする、請求項１４に記載の二次電池の製造方法。
20. 前記導電部材に力を加える段階は、プッシャーを使って前記導電部材を前記ケースに強く接触させながら行われることを特徴とする、請求項１９に記載の二次電池の製造方法。
    

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