JP2023509043A - キャップ組立体、それを含む二次電池および電池パック - Google Patents

キャップ組立体、それを含む二次電池および電池パック Download PDF

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Abstract

本発明は、二次電池であって、電極組立体と、前記電極組立体を収容する缶と、前記缶に注入されることで前記電極組立体に含浸される電解液と、前記缶の開口部に実装されるキャップ組立体と、を含み、前記キャップ組立体は、上下に貫通するようにトップホールが形成されたトップキャップと、前記トップキャップの下部に備えられ、上下に貫通するようにベントホールが形成された安全ベントと、前記安全ベントの下部に備えられ、前記電極組立体に備えられた正極タブが結合され、上下に貫通するようにＣＩＤホールが形成され、この際、前記ＣＩＤホールは、前記正極タブにより閉鎖されるかまたは開放されるＣＩＤフィルタと、を含む。

Description

本出願は、２０２０年０２月０６日付けの韓国特許出願第１０－２０２０－００１４５５４号に基づく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組み込まれる。
本発明は、キャップ組立体、それを含む二次電池および電池パックに関し、特にガスの排出が容易なキャップ組立体、それを含む二次電池および電池パックに関する。
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、充電および放電が可能な電池をいい、かかる二次電池は、フォン（Ｐｈｏｎｅ）、ノートブックコンピュータ、およびカムコーダなどの先端電子機器分野で広く用いられている。
前記二次電池は、缶型二次電池と、パウチ型二次電池に分類され、前記缶型二次電池は、電極組立体、電解液、電極組立体と電解液を収容する缶、および缶の開口部に実装されるキャップ組立体を含む。
しかしながら、缶型二次電池は、缶の内部がシールされた構造であるため、活性化工程で缶の内部に発生したガスを外部に排出させることができず、このため、電池の性能を向上させるのに限界があった。
本発明は、上記のような問題を解決するために発明されたものであって、本発明は、活性化工程後、缶の内部に発生したガスを外部に排出させることができ、これにより、電池の性能を大幅に向上させることができる、キャップ組立体、それを含む二次電池および電池パックを提供することを目的とする。
上記のような目的を達成するための本発明の二次電池は、電極組立体と、前記電極組立体を収容する缶と、前記缶に注入されることで前記電極組立体に含浸される電解液と、前記缶の開口部に実装されるキャップ組立体と、を含み、前記キャップ組立体は、上下に貫通するようにトップホールが形成されたトップキャップと、前記トップキャップの下部に備えられ、上下に貫通するようにベントホールが形成された安全ベントと、前記安全ベントの下部に備えられ、前記電極組立体に備えられた正極タブが結合され、上下に貫通するようにＣＩＤホールが形成され、この際、前記ＣＩＤホールは、前記正極タブにより閉鎖されるかまたは開放されるＣＩＤフィルタと、を含むことができる。
前記トップホール、前記ベントホール、および前記ＣＩＤホールが同一の垂直線上に形成されることで、前記ＣＩＤホールを閉鎖した正極タブが、前記トップホール、前記ベントホール、および前記ＣＩＤホールを通して外部から見えることができる。
前記ベントホールは、前記トップホールおよび前記ＣＩＤホールよりも大きい直径を有することができる。
前記安全ベントと前記ＣＩＤフィルタが互いに結合されることで、前記ベントホールと前記ＣＩＤホールが連結されることができる。
互いに連結された前記ベントホールの外周面と前記ＣＩＤホールの外周面との間は密封されるように結合されることができる。
前記正極タブは、下側タブ部および上側タブ部を含み、前記下側タブ部は、前記電極組立体に連結され、前記上側タブ部は、前記下側タブ部と連結された一端が前記ＣＩＤフィルタに結合され、他端が前記ＣＩＤホールが位置したＣＩＤフィルタの底面に面密着するかまたは離隔することで、前記ＣＩＤホールを閉鎖または開放することができる。
前記正極タブは、弾性復原力を有する素材からなることで、前記上側タブ部の他端が前記ＣＩＤフィルタの底面に弾力的に面密着することができる。
前記ＣＩＤホールの内周面の下端と前記正極タブは密封されるように結合されることができる。
前記正極タブは、前記ＣＩＤホールに挿入されることで前記ＣＩＤホールを密封する密封突起が形成されることができる。
前記密封突起は、半球状の隆起部に形成されることができる。
前記ＣＩＤホールには、密閉ボールが挿入されることができる。
前記トップホールに結合される閉鎖蓋をさらに含み、前記閉鎖蓋は、トップキャップと同一の素材からなることができる。
一方、本発明の電池パックは、二次電池と、前記二次電池を１つ以上収容する電池ケースと、を含むことができる。
一方、本発明のキャップ組立体は、上下に貫通するようにトップホールが形成されたトップキャップと、前記トップキャップの下部に備えられ、上下に貫通するようにベントホールが形成された安全ベントと、前記安全ベントの下部に備えられ、上下に貫通するようにＣＩＤホールが形成されたＣＩＤフィルタと、を含むことができる。
前記トップホール、前記ベントホール、および前記ＣＩＤホールは、同一の垂直線上に形成されることができる。
本発明の二次電池は、トップキャップ、安全ベント、およびＣＩＤフィルタを備えたキャップ組立体を含み、この際、前記トップキャップにはトップホールが、前記安全ベントにはベントホールが、前記ＣＩＤフィルタにはＣＩＤホールが形成され、前記ＣＩＤホールは、ＣＩＤフィルタに結合された正極タブが面密着することで閉鎖されることを特徴とする。このような特徴により、前記トップホール、前記ベントホール、および前記ＣＩＤホールを通してＣＩＤフィルタのＣＩＤホールを閉鎖する正極タブを押すことができ、これにより、ＣＩＤホールが開放されることで、缶の内部に発生したガスを前記ＣＩＤホール、前記ベントホール、および前記トップホールを通して外部に排出させることができ、その結果、缶の内部に発生したガスが排出されることで、電池の性能を大幅に向上させることができる。
また、本発明の二次電池において、トップホール、ベントホール、およびＣＩＤホールは、同一の垂直線上に形成されることを特徴とし、このような特徴により、前記ＣＩＤホールを閉鎖した正極タブが前記トップホール、前記ベントホール、および前記ＣＩＤホールを通して外部から見えることになり、これにより、正極タブを容易に押してＣＩＤホールを開放させることができる。
一方、前記トップホール、前記ベントホール、および前記ＣＩＤホールは、一部だけが同一の垂直線上に重なるように形成されることができる。すなわち、キャップ組立体の上部から見た際にトップホール、ベントホール、およびＣＩＤホールの一部だけが重なるように形成されてもよく、これにより、不要な異物が挿入されるのを防止することができる。
また、本発明の二次電池において、ベントホールは、トップホールおよびＣＩＤホールよりも大きい直径を有することを特徴とする。このような特徴により、トップホールを通過した道具をベントホールにさらに効果的に貫通させることができ、特に前記道具によりベントホールが損なわれるのを防止することができる。
また、本発明の二次電池において、安全ベントとＣＩＤフィルタが互いに結合されることで、ベントホールとＣＩＤホールが連結されることを特徴とし、このような特徴により、トップホールを通過した道具をベントホールとＣＩＤホールに効果的に挿入することができる。
また、本発明の二次電池において、正極タブは、弾性復原力を有する素材からなることを特徴とする。このような特徴により、正極タブを前記ＣＩＤフィルタの底面に弾力的に面密着させることができ、これにより、ＣＩＤホールを安定的に閉鎖することができ、その結果、意図しないＣＩＤホールの開放を防止することができる。
また、本発明の二次電池において、正極タブは、前記ＣＩＤホールに挿入されることで前記ＣＩＤホールを密封する半球状の密封突起が形成されることを特徴とする。このような特徴により、ＣＩＤホールをさらに安定的に閉鎖することができる。
また、本発明の二次電池は、互いに連結されたＣＩＤホールに密閉ボールが挿入されることを特徴とし、このような特徴により、缶の内部に発生したガスが全て排出されると、缶の内部の電解液が外部に排出されないようにベントホールとＣＩＤホールを密閉することができ、その結果、安全性を高めることができる。
また、本発明の二次電池は、トップキャップのトップホールに閉鎖蓋が結合されることを特徴とする。このような特徴により、外部端子とトップキャップの結合性を高めることができる。
本発明の第１実施形態に係る二次電池を示した断面図である。 図１の部分拡大図である。 本発明の第１実施形態に係る二次電池において正極タブが押された状態を示した図である。 本発明の第１実施形態に係る二次電池の正極タブに形成された密封突起を示した断面図である。 本発明の第１実施形態に係る二次電池の密閉ボールを示した断面図である。 本発明の第１実施形態に係る二次電池の閉鎖蓋を示した断面図である。 本発明の第１実施形態に係る二次電池の製造方法を示したフローチャートである。 本発明の第１実施形態に係る二次電池の製造方法におけるキャップ組立体の製造ステップを示した断面図である。 本発明の第１実施形態に係る二次電池の製造方法における電極組立体および電解液の収容ステップを示した断面図である。 本発明の第１実施形態に係る二次電池の製造方法における予備電池の製造ステップを示した断面図である。 本発明の第１実施形態に係る二次電池の製造方法における活性化ステップを示した断面図である。 本発明の第１実施形態に係る二次電池の製造方法におけるガス排出ステップを示した断面図である。 本発明の第１実施形態に係る二次電池の製造方法における溶接ステップを示した断面図である。 本発明の第１実施形態に係る二次電池の製造方法における密閉ボールの挿入ステップを示した断面図である。 本発明の第１実施形態に係る二次電池の製造方法における接合ステップを示した断面図である。 本発明の第１実施形態に係る二次電池の製造方法における閉鎖ステップを示した断面図である。 本発明の第２実施形態に係る電池パックを示した図である。 本発明の第３実施形態に係るキャップ組立体を示した断面図である。
以下、添付図面を参照して、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施することができるように、本発明の実施形態を詳しく説明する。ただし、本発明は、種々の他の形態で実現されてもよく、ここで説明する実施形態に限定されない。そして、図面上、本発明を明確に説明するために説明と関係ない部分は省略し、明細書の全体をわたって類似した部分に対しては類似した図面符号を付した。
［本発明の第１実施形態に係る二次電池］
本発明の第１実施形態に係る二次電池１００は、図１～図６に示されているように、電極組立体１１０、電解液１２０、前記電極組立体１１０と前記電解液１２０を収容する缶１３０、および前記缶１３０の開口部に実装されるキャップ組立体１４０を含む。
前記電極組立体１１０は、正極タブが備えられた構造を有する。すなわち、電極組立体１１０は、複数の電極と複数のセパレータが交互に積層され、ロール状に巻き取られる構造を有する。そして、前記複数の電極は、正極および負極を含む。そして、前記正極は、キャップ組立体１４０に結合される正極タブ１１１が備えられ、前記負極は、缶１３０の底面に結合される負極タブが備えられる。
前記電解液１２０は、電極組立体の性能を向上させるためのものであって、前記缶１３０に注入されることで、前記電極組立体１１０に含浸される。
前記缶１３０は、上部が開放された円筒状を有し、下部に電極組立体１１０および電解液１２０を収容する収容部と、上部にキャップ組立体１４０が実装されるシール部と、を含む。
前記キャップ組立体１４０は、缶の開口部に実装されるものであって、特に二次電池の活性化工程で缶１３０の内部に発生したガスを外部に排出できる構造を有する。
すなわち、前記キャップ組立体１４０は、上下に貫通するようにトップホール１４１ａが形成されたトップキャップ１４１と、前記トップキャップ１４１の下部に備えられ、上下に貫通するようにベントホール１４２ａが形成された安全ベント１４２と、前記安全ベント１４２の下部に備えられ、前記電極組立体１１０に備えられた正極タブ１１１が結合され、上下に貫通するようにＣＩＤホール１４３ａが形成され、この際、前記ＣＩＤホール１４３ａは、前記正極タブ１１１により閉鎖されるかまたは開放されるＣＩＤフィルタ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ Ｄｅｖｉｃｅ）１４３と、を含む。
ここで、ＣＩＤホール１４３ａは、ＣＩＤホール１４３ａを含むＣＩＤフィルタ１４３に正極タブ１１１が面密着すると閉鎖され、ＣＩＤホール１４３ａを含むＣＩＤフィルタ１４３から正極タブ１１１が離隔すると開放される。
このような構造を有するキャップ組立体１４０は、図３を参照すると、長い棒状の道具１をトップキャップ１４１のトップホール１４１ａ、安全ベント１４２のベントホール１４２ａ、およびＣＩＤフィルタ１４３のＣＩＤホール１４３ａを貫通させた後、ＣＩＤホール１４３ａを閉鎖した正極タブ１１１を押すことができ、これにより、ＣＩＤホール１４３ａが開放されることで、缶１３０の内部に発生したガスをＣＩＤホール１４３ａ、ベントホール１４２ａ、およびトップホール１４１ａを通して外部に排出させることができ、その結果、二次電池の性能を大幅に向上させることができる。
すなわち、本発明の第１実施形態に係る二次電池１００は、活性化工程で正極タブ１１１によりＣＩＤホール１４３ａが閉鎖されているため、安定的に充放電を行うことができ、活性化工程後、キャップ組立体１４０を介して活性化工程で缶の内部に発生したガスを外部に排出させることができ、ガスの排出後、正極タブ１１１とＣＩＤホール１４３ａを密封されるように溶接して電解液漏れを防止する。
したがって、本発明の第１実施形態に係る二次電池１００は、ガス排出構造を有するキャップ組立体１４０を含むことを特徴とし、このような特徴により、缶型二次電池も、活性化工程後に缶の内部に発生したガスを外部に排出させることができ、その結果、電池の性能を大幅に向上させることができる。
ここで、トップホール１４１ａ、ベントホール１４２ａ、およびＣＩＤホール１４３ａは、道具１が挿入できる最小限の直径を有する。その例として、トップホール１４１ａ、ベントホール１４２ａ、およびＣＩＤホール１４３ａは、１～３ｍｍの直径を有し、これにより、缶の内部のガスを外部に排出する一方、トップホール１４１ａ、ベントホール１４２ａ、およびＣＩＤホール１４３ａへの異物の流入を顕著に防止することができる。
一方、ここで、トップホール１４１ａ、ベントホール１４２ａ、およびＣＩＤホール１４３ａは、同一の垂直線上に形成されることができる。すなわち、図１を参照すると、トップキャップ１４１のトップホール１４１ａ、安全ベント１４２のベントホール１４２ａ、およびＣＩＤフィルタ１４３のＣＩＤホール１４３ａが上下方向に配置され、同一の垂直線上に位置する。これにより、前記ＣＩＤホール１４３ａを閉鎖した正極タブ１１１が前記トップホール１４１ａ、前記ベントホール１４２ａ、および前記ＣＩＤホール１４３ａを通して外部から見えることができ、その結果、二次電池の外部から前記ＣＩＤホール１４３ａの閉鎖可否を容易に確認することができ、特にトップホール１４１ａ、ベントホール１４２ａ、およびＣＩＤホール１４３ａが一直線上に位置することにより、正極タブ１１１をさらに効果的に押してＣＩＤホール１４３ａを開放することができる。ここで、トップホール１４１ａはトップキャップの中心点に、ベントホール１４２ａは安全ベントの中心点に、ＣＩＤホール１４３ａはＣＩＤフィルタ１４３の中心点に形成され、これにより、強度の弱化を最小化することができる。
一方、トップホール１４１ａ、ベントホール１４２ａ、およびＣＩＤホール１４３ａは、一部だけが同一の垂直線上に位置することができる。その例として、トップホール１４１ａ、ベントホール１４２ａ、およびＣＩＤホール１４３ａは、半分だけが同一の垂直線上に位置し、残りの半分は互いに異なる垂直線上に位置することができる。これにより、トップホール１４１ａ、ベントホール１４２ａ、およびＣＩＤホール１４３ａに不要な物体が流入するのを大きく防止することができ、特に不要な物体により正極タブが押されるのを防止することができる。
一方、前記ベントホール１４２ａの直径（β）は、前記トップホール１４１ａおよび前記ＣＩＤホール１４３ａの直径（α）よりも大きい直径を有する。すなわち、前記トップホール１４１ａと前記ＣＩＤホール１４３ａの中間に位置した前記ベントホール１４２ａは、正極タブ１１１を押すための道具を挿入する場合、道具の遊動現象のため、挿入することが容易ではないことがある。そこで、前記ベントホール１４２ａは、前記トップホール１４１ａおよび前記ＣＩＤホール１４３ａよりも大きい直径を有することにより、トップホール１４１ａを通過した道具を容易に貫通させることができる。特に正極タブ１１１を押すための道具によりベントホール１４２ａが損なわれるのを防止することができる。すなわち、安全ベント１４２は、二次電池の爆発を防止するために切開されるものであって、ベントホール１４２ａの毀損により不良が発生し得る。これを防止するために、前記ベントホール１４２ａは、前記トップホール１４１ａおよび前記ＣＩＤホール１４３ａよりも大きい直径を有し、これにより、ベントホール１４２ａの毀損を防止する。その例として、前記トップホール１４１ａおよび前記ＣＩＤホール１４３ａの直径（α）は２ｍｍに形成し、前記ベントホール１４２ａは３ｍｍに形成する。
一方、前記安全ベント１４２と前記ＣＩＤフィルタ１４３が互いに結合されることで、前記ベントホール１４２ａと前記ＣＩＤホール１４３ａが連結され、これにより、前記ベントホール１４２ａと前記ＣＩＤホール１４３ａを同一の垂直線上に位置させることができる。特に前記ベントホール１４２ａの外周面と前記ＣＩＤホール１４３ａの外周面は密封されるように結合され、これにより、前記安全ベント１４２と前記ＣＩＤフィルタ１４３との間を通して、前記ベントホール１４２ａと前記ＣＩＤホール１４３ａへの異物または電解液漏れを防止することができる。
一方、前記正極タブ１１１は、下側タブ部１１１ａおよび上側タブ部１１１ｂを含み、前記下側タブ部１１１ａは、前記電極組立体１１０の正極に連結され、前記上側タブ部１１１ｂは、前記下側タブ部１１１ａと連結された一端が前記ＣＩＤフィルタ１４３に結合され、他端が前記ＣＩＤホール１４３ａが位置したＣＩＤフィルタ１４３の底面に面密着することでＣＩＤホールを閉鎖する。すなわち、上側タブ部１１１ｂは、前記ＣＩＤフィルタ１４３に面密着した後、一端がＣＩＤフィルタ１４３に溶接により結合され、他端が前記ＣＩＤホール１４３ａを含む前記ＣＩＤフィルタ１４３に面密着することでＣＩＤホールを閉鎖する。この際、前記ＣＩＤホール１４３ａを閉鎖した上側タブ部１１１ｂの他端を押すと、上側タブ部１１１ｂの他端が前記ＣＩＤホール１４３ａから離隔することで、前記ＣＩＤホール１４３ａが開放され、上側タブ部の他端を押した力を除去すると、上側タブ部の復原力により、上側タブ部１１１ｂの他端が前記ＣＩＤホール１４３ａを含む前記ＣＩＤフィルタ１４３に再び面密着することでＣＩＤホールを閉鎖する。
これにより、前記正極タブ１１１は、二次電池の活性化工程までＣＩＤホールを安定的に閉鎖することができ、活性化工程後、ＣＩＤフィルタ１４３から離隔すると、ＣＩＤホールが開放されることで、缶の内部のガスを簡便に外部に排出することができる。
一方、ガスの排出後、前記ＣＩＤホール１４３ａの内周面と前記正極タブ１１１は密封されるように結合される。すなわち、ＣＩＤフィルタ１４３の底面に面密着した上側タブ部１１１ｂの他端は、ガスの排出後にＣＩＤフィルタ１４３に密封されるように結合され、これにより、ＣＩＤホールが再び開放されるのを防止し、その結果、電解液漏れを防止することができる。
一方、前記正極タブ１１１は、弾性復原力を有する素材からなる。これにより、上側タブ部１１１ｂの他端が前記ＣＩＤフィルタ１４３の底面に弾力的に面密着し、その結果、ＣＩＤホール１４３ａを安定的に閉鎖することができる。特に上側タブ部１１１ｂの他端を押した外力を除去すると、弾性復原力により、上側タブ部１１１ｂの他端が元の位置に迅速に戻り、その結果、ＣＩＤホール１４３ａを迅速かつ安定的に閉鎖することができる。ここで、正極タブ１１１は、弾性復原力を有する素材を含有した合金鋼であってもよい。
一方、前記正極タブ１１１は、前記ＣＩＤホール１４３ａに挿入される密封突起１１１ｂ－１を含む。すなわち、前記密封突起１１１ｂ－１は、前記正極タブ１１１と前記ＣＩＤホール１４３ａの密封力を高めるためのものであって、ＣＩＤホール１４３ａの直径と同一の直径を有し、前記ＣＩＤホール１４３ａに挿入されることで、前記正極タブ１１１と前記ＣＩＤホール１４３ａとの間の密封力を高める。特に、前記密封突起１１１ｂ－１は、半球状の隆起部に形成され、これにより、前記密封突起１１１ｂ－１を前記ＣＩＤホール１４３ａに容易に結合することも、容易に分離させることもできる。
一方、缶の内部に発生したガスの排出が完了すると、前記ＣＩＤホール１４３ａには、密閉ボール１５０が挿入される。前記密閉ボール１５０は、前記ＣＩＤホール１４３ａを密封するためのものであって、球状を有し、ここで、トップホール１４１ａ、ベントホール１４２ａを通して前記ＣＩＤホール１４３ａに挿入されることで、前記ＣＩＤホール１４３ａを密封する。特に、密閉ボール１５０は、熱融着装置（図示せず）を介して溶融し、これにより、密閉ボール１５０が前記ＣＩＤホール１４３ａの内周面に接合されることで、前記ＣＩＤホール１４３ａと密閉ボール１５０との間の密封力を高めることができる。
一方、前記キャップ組立体１４０は、前記トップホール１４１ａに結合される閉鎖蓋１６０をさらに含む。すなわち、前記閉鎖蓋１６０は、トップキャップ１４１に連結される連結端子の連結性を高めるためのものであって、トップキャップ１４１と同一の素材からなる。これにより、トップホール１４１ａを通して異物の流入を遮断し、連結端子の連結性を高めることができる。
以下、本発明の二次電池の製造方法を説明する。
［本発明の第１実施形態に係る二次電池の製造方法］
本発明の第１実施形態に係る二次電池の製造方法は、図７～図１６に示されているように、キャップ組立体の製造ステップ（Ｓ１０）、電極組立体および電解液の収容ステップ（Ｓ２０）、予備電池の製造ステップ（Ｓ３０）、活性化ステップ（Ｓ４０）、ガス排出ステップ（Ｓ５０）、溶接ステップ（Ｓ６０）、密閉ボールの挿入ステップ（Ｓ７０）、接合ステップ（Ｓ８０）、閉鎖ステップ（Ｓ９０）を含む。
キャップ組立体の製造ステップ（Ｓ１０）は、図８を参照すると、キャップ組立体の穿孔工程と、キャップ組立体の組立工程と、を含み、前記キャップ組立体の穿孔工程は、穿孔装置（図示せず）を用いて、トップキャップ１４１の上面の中央を上下に貫通するトップホール１４１ａを穿孔し、安全ベント１４２の上面の中央に上下に貫通するベントホール１４２ａを穿孔し、ＣＩＤフィルタ１４３の上面の中央に上下に貫通するＣＩＤホール１４３ａを穿孔する。
この際、前記トップホール１４１ａ、ベントホール１４２ａ、およびＣＩＤホール１４３ａは、キャップ組立体の製造時に同一の垂直線上に位置するように穿孔する。これは、前記トップホール１４１ａ、ベントホール１４２ａ、およびＣＩＤホール１４３ａを通過するように道具を安定的に挿入するためのものである。
ここで、前記ベントホール１４２ａは、前記トップホール１４１ａ、前記ＣＩＤホール１４３ａよりも大きい直径を有するように穿孔され、これにより、前記トップホール１４１ａを通過する道具からベントホール１４２ａの毀損を防止することができる。一例として、ベントホール１４２ａは、前記トップホール１４１ａ、前記ＣＩＤホール１４３ａよりも１ｍｍ～２ｍｍ大きい直径を有する。
前記キャップ組立体の組立工程は、上部にトップホール１４１ａが形成されたトップキャップ１４１を配置し、前記トップキャップ１４１の下部にベントホール１４２ａが形成された安全ベント１４２を配置した後、前記安全ベント１４２の下部にＣＩＤホール１４３ａが形成されたＣＩＤフィルタ１４３を配置する。この際、トップキャップ１４１のトップホール１４１ａ、安全ベント１４２のベントホール１４２ａ、およびＣＩＤフィルタ１４３のＣＩＤホール１４３ａは、同一の垂直線上に位置する。そして、トップキャップと安全ベントの外周面を囲むようにガスケット１４４を結合する。
一方、前記キャップ組立体の製造ステップ（Ｓ１０）は、安全ベントおよびＣＩＤフィルタの結合工程をさらに含み、安全ベントおよびＣＩＤフィルタの結合工程は、前記トップホール１４１ａを通して接合装置を挿入した後、前記安全ベント１４２を前記ＣＩＤフィルタ１４３の上面に密着させて前記ベントホール１４２ａと前記ＣＩＤホール１４３ａを連結させ、この状態で熱を加え、前記安全ベント１４２と前記ＣＩＤフィルタ１４３を結合する。
この際、前記ベントホール１４２ａと前記ＣＩＤホール１４３ａとの間が完全に密封されるように、前記安全ベント１４２と前記ＣＩＤフィルタ１４３を結合する。すなわち、互いに対応する前記ベントホールの外周面と前記ＣＩＤホールの外周面は密封されるように結合される。
前記キャップ組立体の製造ステップ（Ｓ１０）が完了すると、トップホール、ベントホール、およびＣＩＤホールが形成されたキャップ組立体を製造することができる。
したがって、上記のような工程が完了すると、キャップ組立体１４０が完成される。
電極組立体および電解液の収容ステップ（Ｓ２０）は、図９を参照すると、缶１３０の開口部を通して電極組立体１１０を収容した後、缶１３０の内部に電解液１２０を注入する。すると、電解液が電極組立体１１０に含浸される。
ここで、前記電極組立体１１０は、複数の電極と複数のセパレータが交互に積層され、ロール状に巻き取られる構造を有し、前記複数の電極は、正極および負極を含む。そして、前記正極は、キャップ組立体１４０に結合される正極タブ１１１が備えられ、前記負極は、缶１３０の底面に結合される負極タブが備えられる。
予備電池の製造ステップ（Ｓ３０）は、図１０を参照すると、未だ充放電されていない予備電池を製造するためのものであって、配置工程および結合工程を含む。
前記配置工程は、缶１３０の上部に前記キャップ組立体１４０を配置する。この際、キャップ組立体１４０のＣＩＤフィルタ１４３と電極組立体１１０の正極タブ１１１が近接するように前記キャップ組立体１４０を配置する。
前記結合工程は、前記電極組立体１１０に備えられた正極タブ１１１がＣＩＤホール１４３ａを閉鎖した状態で前記キャップ組立体１４０のＣＩＤフィルタ１４３に結合される。一方、前記正極タブ１１１は、前記電極組立体１１０に連結される下側タブ部１１１ａと、前記下側タブ部１１１ａに連結される上側タブ部１１１ｂと、を含む。
すなわち、前記結合工程は、上側タブ部１１１ｂをＣＩＤフィルタ１４３ａの底面に面密着させた後、前記上側タブ部１１１ｂの他端を移動させて前記ＣＩＤホール１４３ａを閉鎖し、次に、上側タブ部１１１ｂの一端をＣＩＤフィルタ１４３の底面に溶接して結合する。換言すると、前記上側タブ部１１１ｂは、他端が前記ＣＩＤホール１４３ａを含むＣＩＤフィルタ１４３の底面に面密着することでＣＩＤホール１４３ａを閉鎖し、一端がＣＩＤフィルタ１４３ａに溶接されることでＣＩＤフィルタと正極タブを結合する。特に、正極タブ１１１は、前記ＣＩＤホール１４３ａの方向に弾性力を有し、これにより、前記ＣＩＤホール１４３ａを安定的に閉鎖することができる。
一方、正極タブ１１１の上側タブ部１１１ｂの他端には、半球状の隆起部に形成された密封突起１１１ｂ－１を含む。すなわち、前記結合工程は、前記密封突起１１１ｂ－１を前記ＣＩＤホール１４３ａに挿入し、正極タブとＣＩＤホールの結合力および密閉力を高めることができる。
上記のように正極タブとキャップ組立体の結合が完了すると、キャップ組立体１４０を缶１３０の開口部に結合する。すると、予備電池１００Ａが完成される。
活性化ステップ（Ｓ４０）は、図１１を参照すると、予備電池１００Ａを充放電して活性化させる。この際、電極組立体と電解液の相互反応により缶の内部にガスが発生し、前記ガスは、缶１３０の内部に蓄積されることで圧力を増大させる。
ガス排出ステップ（Ｓ５０）は、図１２を参照すると、予備電池１００Ａのキャップ組立体１４０を介して、缶１３０の内部に発生したガスを外部に排出させる。すなわち、キャップ組立体１４０のトップホール１４１ａ、ベントホール１４２ａ、およびＣＩＤホール１４３ａを通して道具１を挿入し、ＣＩＤフィルタ１４３に密着した正極タブ１１１を下部に押す。すると、ＣＩＤホール１４３ａが開放されることで、前記缶１３０の内部に発生したガスがＣＩＤホール１４３ａ、ベントホール１４２ａ、およびトップホール１４１ａを通して外部に排出される。
その後、正極タブ１１１を押した道具１を除去すると、正極タブ１１１が元の位置に戻ることで、ＣＩＤホール１４３ａを再び閉鎖することができる。
前記溶接ステップ（Ｓ６０）は、図１３を参照すると、缶の内部の電解液がキャップ組立体のＣＩＤホール、ベントホール、およびトップホールを通して外部に排出されないようにＣＩＤホールを閉鎖する。すなわち、前記溶接ステップ（Ｓ６０）は、キャップ組立体１４０のトップホール１４１ａ、ベントホール１４２ａ、およびＣＩＤホール１４３ａを通して溶接装置を挿入し、ＣＩＤホール１４３ａの内周面の下端を正極タブ１１１に溶接する。特に正極タブ１１１に密着した前記ＣＩＤホール１４３ａの内周面に沿って溶接し、ＣＩＤフィルタ１４３と正極タブ１１１との間を密封する。
前記密閉ボールの挿入ステップ（Ｓ７０）は、図１４を参照すると、トップホール１４１ａとベントホール１４２ａを通して、ＣＩＤホール１４３ａに密閉ボール１５０を締まり嵌めにより挿入する。すると、ＣＩＤホールを効果的に密封することができる。
前記接合ステップ（Ｓ８０）は、図１５を参照すると、トップホール１４１ａとベントホール１４２ａを通して溶融装置２を挿入した後、前記密閉ボール１５０を一部溶融させ、互いに密着する密閉ボール１５０とＣＩＤホール１４３ａを密封されるように接合する。すると、ＣＩＤホールを完璧に密封することができる。
前記閉鎖ステップ（Ｓ９０）は、図１６を参照すると、前記トップホール１４１ａに閉鎖蓋１６０を結合して前記トップホール１４１ａを閉鎖する。この際、閉鎖蓋１６０は、前記トップキャップ１４１と同一の素材から製造される。前記閉鎖ステップが完了すると、二次電池１００の完成品が完成される。
したがって、本発明の第１実施形態に係る二次電池の製造方法は、ガスが排出された二次電池を製造することができる。
以下、本発明の他の実施形態を説明するにおいて、前述した実施形態と同一の機能を有する構成に対しては同一の構成符号を用い、重複する説明は省略する。
［本発明の第２実施形態に係る電池パック］
本発明の第２実施形態に係る電池パック１０は、図１７に示されているように、二次電池１００と、前記二次電池１００を１つ以上収容する電池ケース２００と、を含む。
ここで、二次電池１００は、前述した第１実施形態に係る二次電池と同一の構成および機能を有し、このため、重複する説明は省略する。
したがって、本発明の第２実施形態に係る電池パック１０は、缶の内部にガスが排出された二次電池を含むことで、電池の性能を大幅に向上させることができる。
［本発明の第２実施形態に係る電池パックの製造方法］
本発明の第２実施形態に係る電池パックの製造方法は、二次電池１００を製造するステップと、前記二次電池１００を電池ケース２００に収容するステップと、を含む。
ここで、二次電池１００を製造するステップは、前述した二次電池の製造方法と同一の方法を有し、このため、重複する説明は省略する。
したがって、本発明の第２実施形態に係る電池パックの製造方法は、活性化ステップでガスが排出された二次電池１００を含む電池パック１０を製造することができる。
［本発明の第３実施形態に係るキャップ組立体］
本発明の第３実施形態に係るキャップ組立体１４０は、図１８に示されているように、上下に貫通するようにトップホール１４１ａが形成されたトップキャップ１４１と、前記トップキャップ１４１の下部に備えられ、上下に貫通するようにベントホール１４２ａが形成された安全ベント１４２と、前記安全ベント１４２の下部に備えられ、上下に貫通するようにＣＩＤホール１４３ａが形成されたＣＩＤフィルタ１４３と、を含む。
前記トップホール１４１ａ、前記ベントホール１４２ａ、および前記ＣＩＤホール１４３ａは、同一の垂直線（Ｏ）上に形成される。
ここで、本発明の第３実施形態に係るキャップ組立体は、前述した二次電池に含まれたキャップ組立体と同一の構成および機能を有し、このため、重複する説明は省略する。
したがって、本発明の第３実施形態に係るキャップ組立体は、前記トップホール１４１ａ、前記ベントホール１４２ａ、および前記ＣＩＤホールを通して、缶の内部に発生するガスを外部に排出することができる。
本発明の範囲は、上記の詳細な説明よりは後述の特許請求の範囲により示され、特許請求の範囲の意味および範囲、そしてその均等概念から導き出される多様な実施形態が可能である。
１０：電池パック
１００：二次電池
１１０：電極組立体
１２０：電解液
１３０：缶
１４０：キャップ組立体
１４１：トップキャップ
１４２：安全ベント
１４３：ＣＩＤフィルタ
１５０：密閉ボール
１６０：閉鎖蓋
２００：電池ケース

Claims (15)

  1. 電極組立体と、
    前記電極組立体を収容する缶と、
    前記缶に注入されることで前記電極組立体に含浸される電解液と、
    前記缶の開口部に実装されるキャップ組立体と、
    を含み、
    前記キャップ組立体は、
    上下に貫通するようにトップホールが形成されたトップキャップと、
    前記トップキャップの下部に備えられ、上下に貫通するようにベントホールが形成された安全ベントと、
    前記安全ベントの下部に備えられ、前記電極組立体に備えられた正極タブが結合され、上下に貫通するようにＣＩＤホールが形成され、この際、前記ＣＩＤホールは、前記正極タブにより閉鎖されるかまたは開放されるＣＩＤフィルタと、
    を含む、二次電池。
  2. 前記トップホール、前記ベントホール、および前記ＣＩＤホールが同一の垂直線上に形成されることで、前記ＣＩＤホールを閉鎖した正極タブが、前記トップホール、前記ベントホール、および前記ＣＩＤホールを通して外部から見える、請求項１に記載の二次電池。
  3. 前記ベントホールは、前記トップホールおよび前記ＣＩＤホールよりも大きい直径を有する、請求項１または２に記載の二次電池。
  4. 前記安全ベントと前記ＣＩＤフィルタが互いに結合されることで、前記ベントホールと前記ＣＩＤホールが連結される、請求項１から３のいずれか一項に記載の二次電池。
  5. 互いに連結された前記ベントホールの外周面と前記ＣＩＤホールの外周面との間は密封されるように結合される、請求項４に記載の二次電池。
  6. 前記正極タブは、下側タブ部および上側タブ部を含み、
    前記下側タブ部は、前記電極組立体に連結され、
    前記上側タブ部は、前記下側タブ部と連結された一端が前記ＣＩＤフィルタに結合され、他端が前記ＣＩＤホールが位置したＣＩＤフィルタの底面に面密着するかまたは離隔することで、前記ＣＩＤホールを閉鎖または開放する、請求項１から５のいずれか一項に記載の二次電池。
  7. 前記正極タブは、弾性復原力を有する素材からなることで、前記上側タブ部の他端が前記ＣＩＤフィルタの底面に弾力的に面密着する、請求項６に記載の二次電池。
  8. 前記ＣＩＤホールの内周面の下端と前記正極タブは密封されるように結合される、請求項６に記載の二次電池。
  9. 前記正極タブは、前記ＣＩＤホールに挿入されることで前記ＣＩＤホールを密封する密封突起が形成される、請求項１から８のいずれか一項に記載の二次電池。
  10. 前記密封突起は、半球状の隆起部に形成される、請求項９に記載の二次電池。
  11. 前記ＣＩＤホールには、密閉ボールが挿入される、請求項４に記載の二次電池。
  12. 前記トップホールに結合される閉鎖蓋をさらに含み、
    前記閉鎖蓋は、トップキャップと同一の素材からなる、請求項１から１１のいずれか一項に記載の二次電池。
  13. 請求項１から１２のいずれか一項に記載の二次電池と、
    前記二次電池を１つ以上収容する電池ケースと、
    を含む、電池パック。
  14. 上下に貫通するようにトップホールが形成されたトップキャップと、
    前記トップキャップの下部に備えられ、上下に貫通するようにベントホールが形成された安全ベントと、
    前記安全ベントの下部に備えられ、上下に貫通するようにＣＩＤホールが形成されたＣＩＤフィルタと、
    を含む、キャップ組立体。
  15. 前記トップホール、前記ベントホール、および前記ＣＩＤホールは、同一の垂直線上に形成される、請求項１４に記載のキャップ組立体。
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