JP2015507327A - 新規な構造の電池セルの製造方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、正極／分離膜／負極構造の電極組立体が電解液とともに、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる電池ケースの内部に封止されている電池セルの製造方法であって、（ａ）電池セル活性化工程のための充電ピンの接続のために接続用開口区間を電池ケースの下端面に形成した状態で電池ケースの全体表面をアノダイジングコートする段階と、（ｂ）電池ケースの内部に電極組立体を装着し、電池ケースの開放上端にキャッププレートをレーザー溶接する段階と、（ｃ）キャッププレートの電解液注入口から電解液を注入し、電池セル活性化工程を行う段階と、（ｄ）電解液を補充した後、電解液注入口を封じる段階と、を含むことを特徴とする方法を提供する。
Description
本発明は、新規な構造の電池セルの製造方法に関し、特に、電極組立体が電解液とともに、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる電池ケースの内部に封止されている電池セルの製造方法であって、（ａ）電池セル活性化工程のための充電ピンの接続のために接続用開口区間を電池ケースの下端面に形成した電池ケースの全体表面をアノダイジング（ａｎｏｄｉｚｉｎｇ）コートする段階、（ｂ）電池ケースの内部に電極組立体を装着し、電池ケースの開放上端にキャッププレートをレーザー溶接する段階、（ｃ）キャッププレートの電解液注入口から電解液を注入し、電池セル活性化工程を行う段階、及び（ｄ）電解液を補充した後、電解液注入口を封じる段階を含む方法に関する。
モバイル機器の技術開発と需要が増加するに伴ってエネルギー源としての二次電池の需要も急増しており、それによる様々なニーズに応えられる電池に関する研究が多く行われている。
一般に、電池の材料面では、高いエネルギー密度、放電電圧、出力安全性を有するリチウムイオンポリマー電池などのようなリチウム二次電池の需要が高く、形状面では、薄い厚さを有するため、携帯電話などの製品に適用可能である他、高い集積度に積層して製造される電池モジュールの電池としても使用可能な角形電池及びパウチ形電池の需要が高い。
二次電池において電池反応が起きる電極組立体は、一般に、正極活物質の塗布された正極板、負極活物質の塗布された負極板、及び分離膜に電解液が含浸されている構造となっている。このような二次電池の電極組立体は、その構造によって、ジェリーロール型（巻取り型）電極組立体とスタック型（積層型）電極組立体とに分類される。したがって、角形電池は、ジェリーロール型電極組立体やスタック型電極組立体を角形の金属ケースに収納することによって製造される。
一般に、角形電池は、角形の金属缶の内部に電極組立体を装着し、その開放上端に上部絶縁体を搭載し、その上にキャッププレートを溶接した後、電解液を注入して封じる組立過程を経る。
この時、電池セルを内蔵している電池ケースのシール部の一部を折り曲げて絶縁性テープを貼り付け、又はバーコードをプリントするなどの非常に複雑な過程を経ることになる。
その上、外部から衝撃が加えられると、電池パックは、機械的剛性の低い絶縁性テープの使用から、保護回路モジュール（Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｍｏｄｕｌｅ：ＰＣＭ）が破損し、又は寸法安全性が顕著に低下するなどの問題につながることもある。
このような問題点を解決するために、電池ケースに別途の表面処理を行い、又は所定の強度を有するカバーを電池ケースにさらに装着する技術が提示されたことがあるが、この場合、表面処理などにより、電池ケースの開放上端にキャッププレートをレーザー溶接しにくくなるなどの問題点があった。
一方、二次電池は量産工程において、パックケースに内蔵する前の電池セル段階において別の充放電装置にそれぞれの電池セルを臨時に装着して活性化のための充電を行った後、電池パックとして出荷される。このような充放電装置において電池の充放電のために電極端子に接触するようになる接続端子は、一般的にピンの形態になっており、量産工程の自動化によって短時間で電極端子に接触して充電を行った後に分離される。
このとき、前述のように電池ケースに表面処理をする場合、電極ピンが設けられている一側面は電極端子への接続及び充放電が難しくなるという問題点がある。
また、リチウム二次電池には各種の可燃性物質が内蔵されており、過充電、過電流、その他の物理的な外部衝撃などによって発熱、爆発などが発生する危険性があり、安全性が欠けている。そのため、リチウム二次電池には、過充電、過電流などの異常状態を效果的に制御できる安全素子としてＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）素子、ＰＣＭなどが電池セルに接続した状態で搭載されている。
一般に、ＰＣＭなどは、導電性ニッケルプレートを介して溶接又はソルダリング方式で電池セルに電気的に連結される。すなわち、ＰＣＭの電極タブにニッケルプレートをそれぞれ溶接又はソルダリングして接続した後、それらのニッケルプレートを電池セルの電極端子にそれぞれ溶接又はソルダリングする方法でＰＣＭを電池セルに連結して電池パックを製造する。
このようなＰＣＭを含めた安全素子は、電極端子と電気的接続を維持する一方で、電池セルの他の部分とは電気的絶縁状態を維持しなければならない。このような接続形態にするには、多数の絶縁性装着部材又は多数の部品を使用しなければならず、電池パックの組立工程が複雑になる。特に、このようなＰＣＭ及び絶縁性キャップを結合した部分の全体高さは３ｍｍにも至るため、相対的に電池セルを収納する空間が減るという問題点があった。
したがって、このような従来技術の問題点を解消しながら、電池ケースの耐久性を向上させ、且つ活性化工程においての充電ピンの接続及び充放電を容易にさせる技術が強く望まれている。
本発明は、上記のような従来技術の問題点及び過去から要請されてきた技術的課題を解決することを目的とする。
具体的に、本発明の目的は、接続用開口区間を電池ケースの下端面に形成した状態で電池ケースの全体表面をアノダイジングコートすることによって、充電ピンへの接続を容易にさせることができる方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、上記のような方法を用いることによって、電池パックに必要な部品数を減らし、組立工程を単純化させ、その結果、同一規格において電池の容量を増加させることができる二次電池パックを提供することにある。
このような目的を達成するための本発明に係る電池セルの製造方法は、正極／分離膜／負極構造の電極組立体が電解液とともに、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる電池ケースの内部に封止されている電池セルの製造方法であって、
（ａ）電池セル活性化工程のための充電ピンの接続のために接続用開口区間を前記電池ケースの下端面に形成した状態で前記電池ケースの全体表面をアノダイジング（ａｎｏｄｉｚｉｎｇ）コートする段階と、
（ｂ）前記電池ケースの内部に電極組立体を装着し、前記電池ケースの開放上端にキャッププレートをレーザー溶接する段階と、
（ｃ）前記キャッププレートの電解液注入口から電解液を注入し、電池セル活性化工程を行う段階と、
（ｄ）前記電解液を補充した後、前記電解液注入口を封じる段階と、
を含んでなる。
（ａ）電池セル活性化工程のための充電ピンの接続のために接続用開口区間を前記電池ケースの下端面に形成した状態で前記電池ケースの全体表面をアノダイジング（ａｎｏｄｉｚｉｎｇ）コートする段階と、
（ｂ）前記電池ケースの内部に電極組立体を装着し、前記電池ケースの開放上端にキャッププレートをレーザー溶接する段階と、
（ｃ）前記キャッププレートの電解液注入口から電解液を注入し、電池セル活性化工程を行う段階と、
（ｄ）前記電解液を補充した後、前記電解液注入口を封じる段階と、
を含んでなる。
したがって、本発明に係る電池セルの製造方法は、電池ケースの全体表面をアノダイジングコートするに先立って、電池ケースの下端面に接続用開口区間をおくことによって、電極端子と充電ピンとの接続を容易にさせることができる。
一具体例において、前記段階（ａ）は、
（ａ１）前記電池ケースを脱脂溶液に浸漬した後、取り出して水洗する脱脂過程と、
（ａ２）前記電池ケースを酸洗浄液に浸漬した後、取り出して水洗する酸洗浄過程と、
（ａ３）前記電池ケースの表面に酸化被膜を形成するアノダイジングコーティング過程と、
を含むことができる。
（ａ１）前記電池ケースを脱脂溶液に浸漬した後、取り出して水洗する脱脂過程と、
（ａ２）前記電池ケースを酸洗浄液に浸漬した後、取り出して水洗する酸洗浄過程と、
（ａ３）前記電池ケースの表面に酸化被膜を形成するアノダイジングコーティング過程と、
を含むことができる。
すなわち、前記アノダイジングコーティングで形成された堅固な酸化被膜によって電池ケースの耐久性及び耐食性が向上し、且つ小さい有孔性、繊維性によって染色が可能なため耐摩耗性及び実用性も高いため、極めて好ましい。
前記接続用開口区間は、充電ピンに対応する形態であれば特に制限されるものではなく、例えば、平面視で、円形、楕円形又は多角形など、様々な形態にすることができる。
前記接続用開口区間を形成する方法も特に制限されず、例えば、前記接続用開口区間は、電池ケースの下端面の一部に絶縁物質を塗布し、又は絶縁体又は絶縁テープを装着又は貼付した状態でアノダイジングコートした後、前記絶縁物質、前記絶縁体又は前記絶縁テープを除去することによって形成することができる。
場合によっては、段階（ｄ）の後に、前記接続用開口区間を絶縁部材で封止する過程をさらに含むことによって、電池セルを保護し、電気的絶縁状態を維持することができる。
前記絶縁部材は、接続用開口区間を外部から保護するとともに、電気的絶縁状態を維持する素材であれば特に制限されるものではなく、好ましくは、絶縁テープ、接着糊及びコーティング物からなる群から選ばれる１種以上とすることができる。
好適な一例において、前記電池セル活性化工程は、第１充電ピンを前記キャッププレートの上端電極端子に接続し、第２充電ピンを前記電池ケースの接続用開口区間に接続した状態で行うことができる。
これによって、前記第２充電ピン、すなわち、正極の極性を帯びる正極ピンの安定した接触状態によって効果的な充電を行うことができる。
好適な他の例において、前記段階（ａ）において、前記アノダイジングコートは、前記電池ケースの上端外周から下方に所定大きさの不コーティングマージン区間をおいた状態で行うことができる。これによって、電池ケースの開放上端へのキャッププレートのレーザー溶接を容易に行うことができる。
前記不コーティングマージン区間は、前記電池ケースの上端外周から下方に、好ましくは０．５ｍｍから５ｍｍの長さにすることができる。この長さが長すぎると、表面処理による電池ケースの所望の耐久性が得難く、逆に、短すぎるとレーザー溶接が容易でないため、好ましくない。
前記不コーティングマージン区間を形成する方法は特に制限されず、例えば、電池ケース上に絶縁物質を塗布し、又は絶縁体又は絶縁テープを装着又は貼付した状態でアノダイジングコートした後、前記絶縁物質、前記絶縁体又は前記絶縁テープを除去することによって形成することができる。
前記段階（ｂ）のレーザー溶接は工程状況に応じて行えばよく、好ましくは、キャッププレートの上方で電池セルの外周面に沿って行うことができる。
本発明はまた、上記の方法で製造された電池セルを提供する。このような電池セルは、前記電池セルの上端面に第１及び第２電極端子が設けられている。
また、本発明は、前記電池セルを含んでいる二次電池パックを提供する。具体的に、本発明の二次電池パックは、
前記電池セルと、
前記電池セルの第２電極端子が露出されるように開口が設けられており、前記電池セルの上端面に装着される電気絶縁性の装着部材と、
保護回路が設けられており、前記装着部材上に搭載される印刷回路基板（ＰＣＢ）、前記第１電極端子に接続される接続部材（Ａ）、及び安全素子を介して前記第２電極端子に接続される接続部材（Ｂ）を有しており、前記接続部材（Ｂ）が露出されるような貫通口が前記印刷回路基板上に穿設されている保護回路モジュール（ＰＣＭ）と、
前記接続部材と保護回路基板とが搭載された状態で絶縁性装着部材を覆いながら電池セルの上端部に結合される絶縁性キャップと、
を備えており、
前記保護回路モジュール及び絶縁性キャップの全体の高さが０．６ｍｍ以下である構造になっている。
前記電池セルと、
前記電池セルの第２電極端子が露出されるように開口が設けられており、前記電池セルの上端面に装着される電気絶縁性の装着部材と、
保護回路が設けられており、前記装着部材上に搭載される印刷回路基板（ＰＣＢ）、前記第１電極端子に接続される接続部材（Ａ）、及び安全素子を介して前記第２電極端子に接続される接続部材（Ｂ）を有しており、前記接続部材（Ｂ）が露出されるような貫通口が前記印刷回路基板上に穿設されている保護回路モジュール（ＰＣＭ）と、
前記接続部材と保護回路基板とが搭載された状態で絶縁性装着部材を覆いながら電池セルの上端部に結合される絶縁性キャップと、
を備えており、
前記保護回路モジュール及び絶縁性キャップの全体の高さが０．６ｍｍ以下である構造になっている。
すなわち、本発明に係る二次電池パックは、電気絶縁性の装着部材上に保護回路モジュールを搭載した状態で、ＰＣＢ上の貫通口によって露出されている接続部材（Ｂ）が上方から電池セルの第２電極端子に電気的に連結され、接続部材（Ａ）は第１電極端子に電気的連結が達成されるので、全体的に簡単な連結方式で電気的連結過程を行うことができ、作業の容易性が向上し、製造工程性を大きく向上させることができる。
また、ＰＣＭの一側端部から延びた接続部材（Ａ）は折れ曲がっていない状態であり、且つ接続部材（Ｂ）は別の搭載空間を必要としないため、従来技術において安全素子の電気的連結のために接続部材が折れ曲がることから生じるデッドスペース（ｄｅａｄ ｓｐａｃｅ）を最小化することができ、ＰＣＭの高さ及び絶縁性キャップの全体高さを最小化し、同一規格において高いエネルギー密度の二次電池パックを製造することができる。
好適な一例において、前記第２電極端子は負極端子であり、第１電極端子は正極端子であってもよい。例えば、角形電池セルは、前記電池セルの上端面から突出した電極端子と電池ケースがそれぞれ負極端子と正極端子を形成する構造になっており、これらの間にはガスケットのような絶縁部材が挟持されて相互絶縁をなしている。したがって、このような角形電池セル構造において、第２電極端子は前記電池ケースの上端面から突出した負極端子であり、第１電極端子は、負極端子を除いて電池ケースの上端面に設けられている正極端子であってもよい。
これらの接続部材とＰＣＭとの結合（電気的接続）は様々な方法で達成することができ、好ましくは、表面実装技術（ＳＭＴ）方式によってＰＣＢの下面に結合することができる。このようなＳＭＴ方式は、ソルダリング時にペーストがＰＣＢの下面に残り、又は溶接時にＰＣＢの下面が熱によって破損することを防止し、従来の溶接又はソルダリング方式に比べて正確で確実に相互結合できるため好ましい。参考として、ＳＭＴは、印刷回路基板（ＰＣＢ）のような電子基板上に表面実装型部品を装着するために多く用いられている。
好適な一例において、前記接続部材（Ｂ）は、前記印刷回路基板の貫通口の下面に結合されている構造にすることができる。すなわち、前記貫通口を用いて接続部材（Ｂ）と第２電極端子に連結された安全素子とを溶接によって相互結合させることができるため、組立工程をより簡素化し、ＰＣＭの厚さを最小化することができる。
前記安全素子は過電流の導通時に破断し、又は温度上昇によって抵抗が増加する素子であり、好ましくは、ＰＴＣ素子であってよい。このようなＰＴＣ素子は、電池パックが内部短絡などの原因から温度が急上昇する場合、ＰＴＣ素子と結合された接続部材（Ｂ）が電池パックの上端において電流を遮断する役割を果たす。しかし、安全素子はＰＴＣ素子に限定されるものではなく、例えば、バイメタル、ヒューズなどを使用してもよい。
前記構造において、ＰＴＣ素子は、好ましくは、ＰＴＣ本体、前記ＰＴＣ本体の上面に結合されているＰＣＭ結合部、及び前記ＰＴＣ本体の下面に結合されている電池セル結合部を有しており、特に、ＰＣＭ結合部がＰＣＢの貫通口を通って接続部材（Ｂ）に結合されている構造であってもよい。
一方、前記接続部材（Ａ）の一側端部は、上方に露出されるようにＰＣＢの外側縁よりも長く延びた状態で印刷回路基板の下面に結合されている構造であってもよい。このような接続部材（Ａ）は、好ましくは、前記電気絶縁性の装着部材に比べてより小さい厚さに形成されており、ＰＣＭの一側端部と電池セルの上端面の一側端部との間に接続部材（Ａ）を位置させる空間を容易に確保することができる。
好適な他の例において、前記電池セルへのＰＣＢの装着安全性を提供するために、一側端部が印刷回路基板の下面に結合されており、他側端部が前記電池セルの上端面に結合される装着補助部材をさらに備えることができる。
具体的に、装着補助部材は接続部材（Ａ）と対向する位置に結合されており、一側端部が上方に露出されるように前記印刷回路基板の外側縁よりも長く延びた状態で前記印刷回路基板の下面に結合されることによって、前記印刷回路基板に安定して固定されるとともにデッドスペースを最小化することができる。
また、前記装着補助部材の種類は特に制限されるものではなく、好ましくは、ニッケルプレートなどの金属プレートであってもよい。
前記電池ケースの上端面への絶縁性装着部材の結合は、電池パック組立工程の容易性及びより安定した結合状態を確保できるように、例えば、接着（Ｂｏｎｄｉｎｇ）方式によって別途に結合することができる。
前記絶縁性キャップは、電池セル上に装着された状態でその少なくとも一部が電池セルの上端部の外側面を覆うように所定の高さにするが、絶縁性キャップの高さは好ましくは０．４ｍｍ以下であればよい。したがって、従来の絶縁性キャップの高さに比較して高さを極力減らし、同一規格において高いエネルギー密度の二次電池パックを製造することができる。
本発明に係る二次電池パックは、電池セルの種類及び外形にかかわらずに様々に適用することができ、好ましくは、角形のリチウム二次電池を電池セルとして含む電池パックに適用することができる。
以下では、本発明の実施例に係る図面を参照して説明するが、これは、本発明のより容易な理解を助けるためのもので、本発明の範囲を限定するためのものではない。
図１は、電池セルの活性化のための充電過程で用いられる接続ピンが結合されている電池セルを示す正面図であり、図２は、電池セル、アノダイジングコーティング部及び絶縁テープを示す分解斜視図であり、図３は、電池セルの下端面を示す部分斜視図であり、図４は、電池セルの上端部を示す部分斜視図である。
図１から図４を参照すると、正極／分離膜／負極構造の電極組立体が電解液と共にアルミニウム製の電池ケース１５０の内部に封止されている電池セル１１０を製造するために、まず、電池セル１１０の活性化工程のための充電ピン１６０，１６１の接続のために接続用開口区間１６２を電池ケース１５０の下端面１５９に形成した状態で、電池ケースの全体表面にアノダイジングコーティング１５５を行う。次いで、電池ケース１５０の内部に電極組立体を装着し、電池ケース１５０の開放上端にキャッププレート１５２をレーザー溶接した後、キャッププレート１５２の電解液注入口１５３から電解液を注入し、電池セル活性化工程を行う。以降、電解液を補充した後、電解液注入口１５３を封じる。
接続用開口区間１６２は平面視で四角形状になっているが、これに限定されず、様々な形状にしてもよい。
また、接続用開口区間１６２は、電池ケース１５０の下端面の一部に絶縁物質（図示せず）を付着した状態でアノダイジングコーティング１５５を形成した後、絶縁物質を除去することによって形成される。
最後には、接続用開口区間１６２を、絶縁テープである絶縁部材１６５で封止する。
電池セル活性化工程は、第１充電ピン１６０をキャッププレート１５２の上端電極端子１１１に接続し、第２充電ピン１６１を電池ケース１５０の接続用開口区間１６２に接続した状態で行う。
したがって、接続用開口区間１６２によって第２充電ピン１６１の接続を容易に行うことができる。
図５は、図４の部分拡大側面図である。
図５を図１から図４と共に参照すると、電池ケース１５０は、電池ケース１５０の上端外周から下方に約３ｍｍ長さｈの不コーティングマージン区間１５１をおいた状態で、電池ケースの全体表面にアノダイジングコーティング（図２の１５５参照）の形成を行う。このような不コーティングマージン区間１５１は、電池ケース１５０上に絶縁物質（不図示）を臨時に塗布した状態でアノダイジングコートした後、絶縁物質を除去することによって形成する。
レーザー溶接をキャッププレート１５２の上方で電池セル１１０の外周縁に沿って行うこと（図４の矢印参照）によって、不コーティングマージン区間１５１の存在によりキャップアセンブリーのレーザー溶接を容易に行うことが可能である。
図６は、本発明の一実施例に係る二次電池パックにおいて、電池セルの上端部及び絶縁性装着部材が搭載された絶縁性キャップを示す分解斜視図であり、図７は、図６の部分拡大図であり、図８は、電池セルの上端に絶縁性装着部材を装着した部分斜視図であり、図９は、ＰＣＭを装着した部分斜視図であり、図１０は、電気絶縁性キャップを装着した部分斜視図である。
図６から図１０を参照すると、二次電池パック１００は、電池セル１１０、電池セル１１０の上端面に装着される電気絶縁性の装着部材１２０、保護回路モジュール（ＰＣＭ）１３０、及び絶縁性装着部材１２０を覆いながら電池セル１１０の上端に装着される絶縁性キャップ１４０を備えている。
電池セル１１０は、正極／分離膜／負極構造の電極組立体が電解液とともに、アルミニウム素材からなる電池ケースの内部に封止されており、上端面の中央から突出している負極端子１１１と、負極端子１１１を除いた電池セル１１０の上端面に形成された正極端子１１２とが設けられている構造になっている。
絶縁性装着部材１２０には電池セル１１０の負極端子１１１が露出されるように開口１２１が穿設されている。
ＰＣＭ１３０は、保護回路が設けられており、装着部材１２０上に搭載される印刷回路基板（ＰＣＢ）１３３、正極端子１１２に接続される接続部材１３２、及びＰＴＣ素子１３４を介して負極端子１１１に接続される接続部材１３６を有しており、また、接続部材１３６が露出されるように貫通口１３７がＰＣＢ１３３上に穿設されている。
接続部材１３６は、ＰＣＢ１３３の貫通口１３７の下面に結合されている。
図７を参照すると、ＰＴＣ素子１３４は、ＰＴＣ本体１３４１、ＰＴＣ本体１３４１の上面に結合されているＰＣＭ結合部１３４２、及びＰＴＣ本体１３４１の下面に結合されている電池セル結合部１３４３を有しており、特に、ＰＣＭ結合部１３４２がＰＣＢ１３３の貫通口１３７を通って接続部材１３６に結合される。
一方、接続部材１３２の一側端部は上方に露出されるようにＰＣＢ１３３の外側縁よりも長く延びた状態でＳＭＴ方式によってＰＣＢ１３３の下面に結合されている。
電池セル１１０へのＰＣＢ１３３の装着安全性を提供するために、一側端部がＰＣＢ１３３の下面に結合されており、他側端部が電池セル１１０の上端面に結合される、ニッケルプレートの装着補助部材１３５が設けられており、これは接続部材１３２と対向する位置に結合されている。
絶縁性キャップ１４０は、電気絶縁性素材からなっており、接続部材１３２，１３６と保護回路基板１３３が搭載された状態で絶縁性装着部材１２０を覆いながら取り付けられている。
また、絶縁性キャップ１４０の電池ケースの上端面への結合は接着方式で達成し、このとき、絶縁性キャップ１４０の高さは約０．４ｍｍ以下とする。
したがって、本発明に係る二次電池パック１００は、絶縁性の装着部材１２０上にＰＣＭ１３０を搭載した状態で、ＰＣＢ１３３上の貫通口１３７によって露出されている接続部材１３６が上方からＰＴＣ素子１３４を介して電池セル１１０の負極端子１１１に電気的に連結され、接続部材１３２は正極端子１１２に電気的連結が達成される。したがって、簡単な連結方式で電気的連結過程を行うことができ、ＰＣＭ１３０及び絶縁性キャップ１４０の全体高さを約０．６ｍｍ以下とし、同一規格においてより高いエネルギー密度の二次電池パックを製造することが可能になる。
以上、本発明の実施例に係る図面を参照して説明してきたが、本発明の属する分野における通常の知識を有する者にとっては、上記の内容に基づいて本発明の範囲内で様々な応用及び変形を行うことが可能であろう。
以上で説明した通り、本発明に係る電池セルは、電池ケースの下端面に接続用開口区間及び上端部に不コーティング区間をおいた状態で電池ケースの全体表面にアノダイジングコーティングを形成することによって、耐久性を向上させ、充電ピンへの接続及びキャッププレートのレーザー溶接を容易にさせることができる。
また、このような電池セルを用いた二次電池パックは、ＰＣＭ及び絶縁性キャップの全体高さを最小化し、同一規格において電池の容量を増加させることができる。
１１０ 電池セル
１１１ 負極端子
１１２ 正極端子
１２０ 装着部材
１２１ 開口
１３０ 保護回路モジュール
１３２ 接続部材
１３３ 印刷回路基板
１３４ ＰＴＣ素子
１３５ 装着補助部材
１３６ 接続部材
１３７ 貫通口
１４０ 絶縁性キャップ
１５０ 電池ケース
１５１ 不コーティングマージン区間
１５２ キャッププレート
１５３ 電解液注入口
１５５ アノダイジングコーティング
１５９ 下端面
１６０ 充電ピン
１６１ 充電ピン
１６２ 接続用開口区間
１６５ 絶縁部材
１３４１ ＰＴＣ本体
１３４２ ＰＣＭ結合部
１３４３ 電池セル結合部
１１１ 負極端子
１１２ 正極端子
１２０ 装着部材
１２１ 開口
１３０ 保護回路モジュール
１３２ 接続部材
１３３ 印刷回路基板
１３４ ＰＴＣ素子
１３５ 装着補助部材
１３６ 接続部材
１３７ 貫通口
１４０ 絶縁性キャップ
１５０ 電池ケース
１５１ 不コーティングマージン区間
１５２ キャッププレート
１５３ 電解液注入口
１５５ アノダイジングコーティング
１５９ 下端面
１６０ 充電ピン
１６１ 充電ピン
１６２ 接続用開口区間
１６５ 絶縁部材
１３４１ ＰＴＣ本体
１３４２ ＰＣＭ結合部
１３４３ 電池セル結合部
Claims (22)
- 正極／分離膜／負極構造の電極組立体が電解液とともに、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる電池ケースの内部に封止されている電池セルの製造方法であって、
（ａ）電池セル活性化工程のための充電ピンの接続のために接続用開口区間を前記電池ケースの下端面に形成した状態で前記電池ケースの全体表面をアノダイジングコートする段階と、
（ｂ）前記電池ケースの内部に電極組立体を装着し、前記電池ケースの開放上端にキャッププレートをレーザー溶接する段階と、
（ｃ）前記キャッププレートの電解液注入口から電解液を注入し、電池セル活性化工程を行う段階と、
（ｄ）前記電解液を補充した後、前記電解液注入口を封じる段階と、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記段階（ａ）は、
（ａ１）前記電池ケースを脱脂溶液に浸漬した後、取り出して水洗する脱脂過程と、
（ａ２）前記電池ケースを酸洗浄液に浸漬した後、取り出して水洗する酸洗浄過程と、
（ａ３）前記電池ケースの表面に酸化被膜を形成するアノダイジングコーティング過程と、
を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。 - 前記接続用開口区間が、平面視で円形又は多角形の形状であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
- 前記接続用開口区間が、前記電池ケースの下端面の一部に絶縁物質を塗布し、又は絶縁体又は絶縁テープを装着又は貼付した状態でアノダイジングコートした後、前記絶縁物質、前記絶縁体又は前記絶縁テープを除去することによって形成することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
- 段階（ｄ）の後に、前記接続用開口区間を絶縁部材で封止する過程をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
- 前記絶縁部材は、絶縁テープ、接着糊及びコーティング物からなる群から選ばれる１種以上であることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
- 前記電池セル活性化工程は、第１充電ピンを前記キャッププレートの上端電極端子に接続し、第２充電ピンを前記電池ケースの接続用開口区間に接続した状態で行うことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
- 前記段階（ａ）において、前記アノダイジングコートが、前記電池ケースの上端外周から下方に所定大きさの不コーティングマージン区間をおいた状態で行うことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
- 前記不コーティングマージン区間が、前記電池ケースの上端外周から下方に０．５から５ｍｍの部分であることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
- 前記不コーティングマージン区間が、前記電池ケース上に絶縁物質を塗布し、又は絶縁体又は絶縁テープを装着又は貼付した状態でアノダイジングコートした後、前記絶縁物質、前記絶縁体又は前記絶縁テープを除去することによって形成することを特徴とする、請求項８に記載の方法。
- 前記段階（ｂ）のレーザー溶接が、前記キャッププレートの上方で前記電池セルの外周面に沿って行うことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
- 請求項１から１１のいずれか１項による方法で製造されたことを特徴とする電池セル。
- 前記電池セルの上端面に第１及び第２電極端子が設けられたことを特徴とする、請求項１２に記載の電池セル。
- 請求項１２に記載の電池セルと、
前記電池セルの第２電極端子が露出されるように開口が設けられており、前記電池セルの上端面に装着される電気絶縁性の装着部材と、
保護回路が設けられており、前記装着部材上に搭載される印刷回路基板、前記第１電極端子に接続される接続部材（Ａ）、及び安全素子を介して前記第２電極端子に接続される接続部材（Ｂ）を有しており、前記接続部材（Ｂ）が露出されるような貫通口が前記印刷回路基板上に穿設されている保護回路モジュールと、
前記接続部材と保護回路基板とが搭載された状態で絶縁性装着部材を覆いながら電池セルの上端部に結合される絶縁性キャップと、
を備えており、
前記保護回路モジュール及び前記絶縁性キャップの全体の高さが０．６ｍｍ以下であることを特徴とする、二次電池パック。 - 前記第２電極端子が、前記電池セルの上端面の中央から突出している負極端子であり、前記第１電極端子は、前記負極端子を除いて前記電池セルの上端面に設けられている正極端子であることを特徴とする、請求項１４に記載の二次電池パック。
- 前記接続部材が、表面実装技術方式によって前記印刷回路基板の下面に結合されていることを特徴とする、請求項１４に記載の二次電池パック。
- 前記接続部材（Ｂ）が、前記印刷回路基板の貫通口の下面に結合されていることを特徴とする、請求項１４に記載の二次電池パック。
- 前記安全素子がＰＴＣ素子であり、前記ＰＴＣ素子が、ＰＴＣ本体、前記ＰＴＣ本体の上面に結合されているＰＣＭ結合部、及び前記ＰＴＣ本体の下面に結合されている電池セル結合部を有しており、前記ＰＣＭ結合部が前記印刷回路基板の貫通口を通って接続部材（Ｂ）に結合されることを特徴とする、請求項１４に記載の二次電池パック。
- 前記接続部材（Ａ）の一側端部が、上方に露出されるように前記印刷回路基板の外側縁よりも長く延びた状態で前記印刷回路基板の下面に結合されていることを特徴とする、請求項１４に記載の二次電池パック。
- 前記電池セルへの前記印刷回路基板の装着安全性を提供するために、一側端部が前記印刷回路基板の下面に結合されており、他側端部が前記電池セルの上端面に結合される装着補助部材をさらに備えることを特徴とする、請求項１４に記載の二次電池パック。
- 前記装着補助部材が、前記接続部材（Ａ）と対向する位置に結合されていることを特徴とする、請求項２０に記載の二次電池パック。
- 前記装着補助部材が、一側端部が上方に露出されるように前記印刷回路基板の外周面よりも長く延びた状態で前記印刷回路基板の下面に結合されていることを特徴とする、請求項２０に記載の二次電池パック。
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