JP2023537917A - 二次電池およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
本発明の一実施形態による二次電池は、電極組立体；前記電極組立体が収納され、上部が開放された電池ケース；および前記電池ケースの開放された上部に結合されるキャップ組立体を含む。前記キャップ組立体は、ノッチ部が形成された安全ベントを含み、前記ノッチ部が形成する隙間が閉鎖されている。
Description
［関連出願との相互引用］
本出願は２０２０年１２月２４日付韓国特許出願第１０－２０２０－０１８３５１６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すべての内容は本明細書の一部として含まれる。
本出願は２０２０年１２月２４日付韓国特許出願第１０－２０２０－０１８３５１６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すべての内容は本明細書の一部として含まれる。
本発明は二次電池およびその製造方法に関し、より具体的には耐振動性が向上した二次電池およびその製造方法に関する。
最近、化石燃料の枯渇によるエネルギー源の価格上昇、環境汚染への関心が高まるにつれ、環境に優しい代替エネルギー源に対する要求が未来生活のための必要不可欠な要因になっている。そのため、原子力、太陽光、風力、潮力など多様な電力生産技術に対する研究が続いており、このように生産されたエネルギーをより効率的に使用するための電力貯蔵装置にも多大な関心が寄せられている。
特に、モバイル機器に対する技術開発と需要の増加によりエネルギー源としての電池の需要が急激に増加しており、それに伴い多様な要求に応えることができる電池に対する多くの研究が行われている。
代表的に高いエネルギー密度、放電電圧、出力安定性などの長所を有するリチウムイオン電池、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に対する需要が高い。
また、二次電池は正極、負極、および正極と負極の間に介在する分離膜が積層された構造の電極組立体がいかなる構造で形成されているのかによって分類することもある。代表的には、長いシート状の正極と負極を分離膜が介在した状態で巻き取った構造のジェリーロール型電極組立体、所定の大きさの単位で切り取りした多数の正極と負極を分離膜を介在した状態で順次積層したスタック型電極組立体などが挙げられる。最近では前記ジェリーロール型電極組立体およびスタック型電極組立体が有する問題を解決するために、前記ジェリーロール型とスタック型の混合形態として、所定単位の正極と負極を分離膜を介在した状態で積層した単位セルを分離フィルム上に位置させた状態で順次巻き取った構造のスタック／折り畳み型電極組立体が開発された。
また、二次電池はケースの形状によって、電極組立体が円筒型のケースに内蔵された円筒型電池、電極組立体が角型のケースに内蔵された角型電池および電極組立体がアルミニウムラミネートシートのパウチ型ケースに内蔵されているパウチ型電池に分類することができる。
一方、二次電池は市場で好適に活用するためには使用用途に適した性能を満たすと同時に安全性を備えなければならない。二次電池を設計する際にはこのような性能と安全性の側面を同時に考慮して設計因子を決める。設計および製作が完了した電池は寿命、高いレート特性、高温／低温特性などの性能評価とともに過充電、過放電、衝撃（ｉｍｐａｃｔ）、ネイル試験（Ｎａｉｌ Ｔｅｓｔ）、ホットボックス（ｈｏｔ ｂｏｘ）等の安全性評価を行う。
多様な形態の二次電池のうち円筒型二次電池は、過充電などの異常な状態で二次電池の内部にガスが急激に発生して内圧が一定水準以上になると、電極端子と電極タブの間の電流を遮断して追加的な反応が起きないように防止する電流遮断部材（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ Ｄｅｖｉｃｅ，ＣＩＤ）を含むことができる。
図１は従来の円筒型二次電池の上部の断面を示す部分断面図である。
図１を参照すると、電極組立体２０が円筒型ケース３０に収納され、円筒型ケース３０の開放された上部にキャップ組立体４０が取り付けられて円筒型二次電池１０が製造されることができる。
電極組立体２０は第１電極２１、第２電極２２および分離膜２３が巻き取られたジェリーロール型電極組立体であり得る。
キャップ組立体４０は上端キャップ４１、内部圧力を低減させるための安全ベント４２および電流遮断部材（４３，Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ Ｄｅｖｉｃｅ，ＣＩＤ）を含むことができる。上端キャップ４１と安全ベント４２は相互密着した構造を形成することができ、安全ベント４２は電流遮断部材４３の中心部と連結されることができる。電流遮断部材４３の下端部に第１電極２１から突出した第１電極タブ２１ｔが連結されることができる。ここで第１電極２１は正極であり得、第１電極タブ２１ｔは正極タブであり得る。
上記のように、上端キャップ４１は、安全ベント４２、電流遮断部材４３および第１電極タブ２１ｔと直接的・間接的に連結されて電極組立体２０と電気的に連結されることができ、電極端子として機能することができる。
一方、キャップ組立体４０と円筒型ケース３０の間の密封のためのガスケット７０および電流遮断部材４３の縁を囲むＣＩＤガスケット８０が配置されることができる。
図２は図１の円筒型二次電池の内圧が上昇したときの様子を示す部分断面図である。
図２を参照すると、円筒型二次電池１０が高温に露出するか異常な作動状態に置かれて内部圧力が上昇すると、安全ベント４２の形状が逆転し、電流遮断部材４３が分離されて電流を遮断する。具体的には、電流遮断部材４３が安全ベント４２と連結された部分４３ａおよび第１電極タブ２１ｔと連結された部分４３ｂに分かれて、電極端子として機能する上端キャップ４１と第１電極タブ２１ｔの間の電流の流れが遮断される。また、内部圧力が大きく上昇した場合、安全ベント４２のノッチ部分が切れて安全ベント４２が開き、内部ガスが排出される。
従来の円筒型二次電池１０のように上端キャップ４１を備えた場合、構造的剛性は優れるが、安全ベント４２が開いて内部ガスが排出される際に上端キャップ４１により空間的な部分が劣位であるため安全ベント４２が完全に開放されずガス排出が制限される短所がある。
本発明が解決しようとする課題は、内部ガスの排出経路を効果的に設けながらも、耐振動性と構造的剛性を備えた二次電池およびそれを含む電池モジュールを提供することにある。
しかし、本発明の実施形態が解決しようとする課題は、上述した課題に限定されず、本発明に含まれた技術的思想の範囲で多様に拡張することができる。
本発明の一実施形態による二次電池は、電極組立体；前記電極組立体が収納され、上部が開放された電池ケース；および前記電池ケースの開放された上部に結合されるキャップ組立体を含む。前記キャップ組立体は、ノッチ部が形成された安全ベントを含み、前記ノッチ部が形成する隙間が閉鎖されている。
前記安全ベントが上端で外部に露出され得る。
前記安全ベントは円板状プレートであり得、前記ノッチ部は湾入した溝が円形に沿って続く形状であり得る。
前記電池ケースの上部一端が曲がって前記キャップ組立体を囲んでクリンピング部を形成し得る。
前記電池ケースの前記クリンピング部が前記安全ベントを囲み得る。
前記安全ベントは、前記安全ベントの外周部分で曲がったカーリング部を含み得、前記クリンピング部が前記カーリング部を囲んでクリンピング結合が形成し得る。
前記安全ベントに、上向き方向に撓んだ屈曲部が形成され得る。
本発明の一実施形態による二次電池の製造方法は、安全ベントを製造する段階；前記安全ベントを含むキャップ組立体を製造する段階；電極組立体を上部が開放された電池ケースに収納する段階；および前記電池ケースの開放された上部に前記キャップ組立体を結合する段階を含む。前記安全ベントを製造する段階は、前記金属板材の一面にノッチ部を形成する段階；および前記ノッチ部が形成する隙間を閉鎖する段階を含む。
前記安全ベントが上端で外部に露出され得る。
前記安全ベントは円板状プレートであり得、前記ノッチ部は湾入した溝が円形に沿って続く形状であり得る。
前記キャップ組立体を結合する段階は、前記電池ケースの上部一端を曲げて前記キャップ組立体を囲むクリンピング部を形成する段階を含み得、前記安全ベントを製造する段階は前記金属板材に形成されたフランジ部を曲げてカーリング部を形成する段階を含み得る。前記クリンピング部を形成する段階で、前記クリンピング部が前記カーリング部を囲み得る。
前記ノッチ部が形成する隙間を閉鎖する段階で、前記隙間を間に置いた両部分に鍛造工程を実施し得る。
本発明の実施形態によれば、上端キャップを除去して安全ベントを外部に露出させて安全ベントに対する空間的制約をなくすことによって、内部圧力の上昇時に安全ベントが完全に開放されることができ、ガス排出に効果的であり得る。
また、安全ベントのノッチ部を閉鎖された構造で設けることによって、前記安全ベントにリードを付着するときノッチ部の耐振動性および構造的剛性を高めることができる。
本発明の効果は以上で言及した効果に制限されず、言及されていないまた他の効果は特許請求の範囲の記載から当業者に明確に理解されるものである。
以下、添付する図面を参照して本発明の様々な実施形態につい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できるように詳細に説明する。本発明は様々な異なる形態で実現することができ、ここで説明する実施形態に限定されない。
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、明細書全体にわたって同一または類似の構成要素に対しては同じ参照符号を付ける。
また、図面に示す各構成の大きさおよび厚さは説明の便宜上任意に示したので、本発明は必ずしも示されたところに限定されない。図面で複数の層および領域を明確に表現するために厚さを誇張して示した。そして、図面で、説明の便宜上一部の層および領域の厚さを誇張して示した。
また、層、膜、領域、板などの部分が他の部分「上に」または「の上に」あるという時、これは他の部分の「すぐ上に」ある場合だけでなくその中間にまた他の部分がある場合も含む。逆にある部分が他の部分の「すぐ上に」あるという時には中間に他の部分が存在しないことを意味する。また、基準になる部分「上に」または「の上に」あるというのは基準になる部分の上または下に位置することであり、必ずしも重力の逆方向に向かって「上に」または「の上に」位置することを意味するものではない。
また、明細書全体で、ある部分がある構成要素を「含む」という時、これは特に反対の意味を示す記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。
また、明細書全体で、「平面上」という時、これは対象部分を上から見た時を意味し、「断面上」という時、これは対象部分を垂直に切断した断面を横から見た時を意味する。
図３は本発明の一実施形態による二次電池に係る分解斜視図である。図４は図３の二次電池に含まれた安全ベントに係る断面斜視図である。図５は本発明の一実施形態による二次電池の上部の断面図である。特に、図５は図３の二次電池の各部品を組み立てた後ｘｚ平面を沿って切断した断面の上部を示す断面図である。
図３から図５を参照すると、本発明の一実施形態による二次電池１００は、電極組立体２００；電極組立体２００が収納されて上部が開放された電池ケース３００；および電池ケース３００の開放された上部に結合されるキャップ組立体４００を含む。
まず、本実施形態による電極組立体２００は、第１電極２１０、第２電極２２０および分離膜２３０を含むことができる。第１電極２１０、第２電極２２０および分離膜２３０が共に巻き取られてジェリーロール型電極組立体２００が形成される。分離膜２３０は第１電極２１０と第２電極２２０の間に介在し得る。
具体的に図示していないが、第１電極２１０は、第１電極集電体上に電極活物質を塗布して形成される。一方、前記第１電極集電体のうち電極活物質が塗布されず、前記第１電極集電体が露出する部分に第１電極タブ２１３が溶接などの方法で付着することができる。
第２電極２２０は第２電極集電体上に電極活物質を塗布して形成される。一方、前記第２電極集電体のうち電極活物質が塗布されず、前記第２電極集電体が露出する部分に第２電極タブ２２３が溶接などの方法で付着することができる。
この際、第１電極２１０は正極であり得、第２電極２２０は負極であり得る。そのため、第１電極タブ２１３は正極タブであり得、第２電極タブ２２３は負極タブであり得る。一方、巻き取られた電極組立体２００に対して、第１電極タブ２１３と第２電極タブ２２３は互いに逆方向に突出し得る。図３に示すように、第１電極タブ２１３はキャップ組立体４００が位置する方向（ｚ軸方向）に突出し得、第２電極タブ２２３は電池ケース３００の底部が位置する方向（－ｚ軸方向）に突出し得る。
一方、電池ケース３００は電解液が含浸された電極組立体２００を収納する構造物であって、金属素材を含み得、円筒型ケースであり得る。
本実施形態によるキャップ組立体４００は、ノッチ部（４１０Ｎ、Ｎｏｔｃｈ ｐａｒｔ）が形成された安全ベント（４１０，Ｓａｆｅｔｙ ｖｅｎｔ）を含む。より具体的には、キャップ組立体４００は安全ベント４１０および安全ベント４１０の下に位置する電流遮断部材（４２０，Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ Ｄｅｖｉｃｅ，ＣＩＤ）を含むことができる。
本実施形態によるキャップ組立体４００は、従来の円筒型二次電池（１０，図１を参照）とは異なり、上端キャップが除去された構造であって、安全ベント４１０が上端で外部に露出されることができる。
このような安全ベント４１０は電流遮断部材４２０上に位置し、電流遮断部材４２０に電気的に連結されることができる。具体的には、安全ベント４１０の中心部と後述する電流遮断部材４２０の第１部分４２１が物理的、電気的に連結されることができる。電流遮断部材４２０の下端部には第１電極２１０から突出した第１電極タブ２１３が連結されることができる。
安全ベント４１０は電流が通じる薄膜構造物であって、円板状プレートであり得、安全ベント４１０に形成されたノッチ部４１０Ｎは湾入した溝（ｇｒｏｏｖｅ）が円形に沿って続く形状であり得る。安全ベント４１０、電流遮断部材４２０および第１電極タブ２１３が順に連結され、安全ベント４１０が電極組立体２００の電気的な連結を案内する電極端子として機能することができる。
本実施形態による電流遮断部材４２０は電流が通じる板材部材であって、ガスの排出のための貫通口４２０Ｈが形成されることができる。また、電流遮断部材４２０は、安全ベント４１０と連結された第１部分４２１および第１電極タブ２１３と連結された第２部分４２２を含み得、第１部分４２１は電流遮断部材４２０の中心部分に位置し、第２部分４２２は電流遮断部材４２０の外周部分に位置し得る。
二次電池１００の内圧が上昇する場合、安全ベント４１０の形状が逆転し得る。安全ベント４１０の形状が逆転することにより、電流遮断部材４２０の第１部分４２１が共に上昇し、電流遮断部材４２０の第１部分４２１と第２部分４２２が互いに分離される。内圧上昇によるこのような分離を誘導するために第１部分４２１と第２部分４２２の間は多少弱い強度を有するように設計することができる。第１部分４２１と第２部分４２２の分離によって、電極端子として機能する安全ベント４１０と第１電極タブ２１３の間の電流が遮断される。
また、内圧が上昇すると、安全ベント４１０のノッチ部４１０Ｎが切れたり裂けて安全ベント４１０が開放され、内部ガスが排出される。従来の円筒型二次電池（１０，図１を参照）の場合、上端キャップ４１が安全ベント４２上に位置しているので空間的な部分が劣位であるため安全ベント４２が完全に開放されない。そのため、効果的にガスが排出できない。また、上端キャップ４１自体がガス排出に妨げとなり得る。これとは異なり、本実施形態による二次電池１００は上端キャップを有さず安全ベント４１０が上端で外部に露出されているので、内圧上昇時の安全ベント４１０の形状逆転や分離が自由に行われる。したがって、従来の円筒型二次電池１０と比較してガス排出により効果的である。
以下では、図５および図６を参照して、本実施形態による安全ベント４１０が本発明の比較例による安全ベント４１'に比べて有する長所について説明する。
図６は本発明の比較例による二次電池の上部の断面図である。図６を参照すると、本比較例による二次電池１０'はキャップ組立体４０'を含み、キャップ組立体４０'は安全ベント４１'および電流遮断部材４２'を含む。この時、安全ベント４１'にガス排出のためのノッチ部４１Ｎが形成されることができ、ノッチ部４１Ｎはその隙間が広がった状態で開放された構造を形成することができる。
上端キャップが除去されて安全ベント４１'が上端で外部に露出されて電極端子として機能する場合、安全ベント４１'に電極リードなどが接合されることができる。この時、振動を用いて安全ベント４１'に電極リードを付着できるが、振動を用いる方式の場合、開放されているノッチ部４１Ｎによって耐振動性が低下して電極リード付着工程に制限があり得る。すなわち、ノッチ部４１Ｎが印加される振動を耐えることができず切れたり裂ける問題が発生し得る。これを改善するためにノッチ部４１Ｎの深さを浅く設定すると、かえって内圧上昇時にノッチ部４１Ｎが切れないので、安全ベント４１０がきちんと作動できない問題が発生し得る。
開放されている前記比較例でのノッチ部４１Ｎとは異なり、図４および図５を参照すると、本実施形態によるノッチ部４１０Ｎが形成する隙間は閉鎖されている。図４および図５では溝構造であることを説明するためにノッチ部４１０Ｎの隙間が多少広がっているように表現したが、これは説明の便宜のためのものであり、本実施形態によるノッチ部４１０Ｎは隙間を間に置いた両部分が互いに当接するように閉鎖された構造を形成することができる。このようにノッチ部４１０Ｎが閉鎖された構造を形成するので耐振動性および構造的剛性が向上する。したがって、電極リードを付着するために安全ベント４１０に振動が印加されても、安全ベント４１０の損傷することなく電極リードが付着することができる。同時にノッチ部４１０Ｎでの湾入した溝構造の深さはそのまま維持するので、内圧上昇時にノッチ部４１０Ｎが切れて安全ベント４１０の分離が正常に行われることができる。すなわち、内圧上昇時のガス排出が円滑に行われることができる。
一方、図５を再び参照すると、本実施形態による電池ケース３００はクリンピング部３００Ｃおよびビーディング部３００Ｂを含むことができる。ビーディング部３００Ｂは円筒型の電池ケース３００の一部が電極組立体２００の中心方向に湾入した部分を指すものであり、キャップ組立体４００の安定した結合および電極組立体２００の動きを防止するためのものである。クリンピング部３００Ｃはビーディング部３００Ｂの上部に位置し、キャップ組立体４００を囲む部分を指すものであり、キャップ組立体４００の安定した結合のためのものである。電池ケース３００の上部一端が曲がってキャップ組立体４００を囲んでクリンピング部３００Ｃを形成することができる。
密封用ガスケット７００はクリンピング部３００Ｃとビーディング部３００Ｂの内面に取り付けられてキャップ組立体４００と電池ケース３００の間の密封力を増大させることができる。すなわち、電池ケース３００とキャップ組立体４００の間にガスケット７００を位置させて、電池ケース３００の上部一端を曲げてクリンピング（Ｃｒｉｍｐｉｎｇ）結合を形成してクリンピング部３００Ｃを形成することができる。これによりキャップ組立体４００の取り付けおよび二次電池１００の密封がなされる。このようなガスケット７００はクリンピング部３００Ｃと安全ベント４１０の間に位置することができる。
一方、本実施形態による安全ベント４１０には屈曲部４１０Ｂが形成されることができる。具体的には、図５に示すように、安全ベント４１０の一部分が上向き方向に撓んだ屈曲部４１０Ｂが形成される。このような屈曲部４１０Ｂが形成され、クリンピング結合時に安全ベント４１０に伝達される変形を減らすことができる。また、上述したように、異常な作動状態で安全ベント４１０の形状が逆転することにより、電流遮断部材４２０の第１部分４２１が共に上昇して、電流遮断部材４２０の第１部分４２１と第２部分４２２が互いに分離される。これにより電流の流れが遮断されるが、効果的な電流遮断のために安全ベント４１０と電流遮断部材４２０の間にある程度の間隔が形成されることが好ましい。そのため、キャップ組立体４００自体の高さは最小化し、かつ安全ベント４１０と電流遮断部材４２０の間の間隔を増やすために上向き方向に撓んだ屈曲部４１０Ｂを形成することができる。
一方、クリンピング結合の場合、強い物理的圧着がキャップ組立体４００に印加され得、そのためキャップ組立体４００が損傷する問題があり得る。特に、本実施形態のように、上端キャップを有さずに安全ベント４１０が露出する構造では安全ベント４１０が損傷する恐れがある。とはいえ、安全ベント４１０の剛性補完のために安全ベント４１０の厚さを既存より厚く形成すると、内圧上昇時の安全ベント４１０の形状の逆転や分離などがきちんと具現されない可能性が高い。
本実施形態によるキャップ組立体では、単に安全ベント４１０の厚さを厚くするのではなく、安全ベント４１０のうちクリンピング部３００Ｃと対応する部分にカーリング部（４１０Ｃ、Ｃｕｒｌｉｎｇ ｐａｒｔ）を設けることができる。具体的には、安全ベント４１０は安全ベント４１０の外周部分で曲がったカーリング部４１０Ｃを含むことができる。説明の便宜上図３および図４にはカーリング部４１０Ｃが形成される前のフランジ部（４１０Ｆ、Ｆｌａｎｇｅ ｐａｒｔ）の様子を示し、図５ではフランジ部４１０Ｆが曲がってカーリング部４１０Ｃを形成した様子を示す。
電池ケース３００のクリンピング部３００Ｃがガスケット７００を間に置いて安全ベント４１０を囲むことができるが、その中でも安全ベント４１０のカーリング部４１０Ｃを囲んでクリンピング結合が形成されることができる。そのため、ノッチ部４１０Ｎが設けられた安全ベント４１０の中心部分は一重からなるが、クリンピング部３００Ｃが囲む安全ベント４１０の外周部分は二重からなる。すなわち、カーリング部４１０Ｃを設けることによって、クリンピング結合時に発生し得る安全ベント４１０の損傷を防止すると同時に内圧上昇時の安全ベント４１０の形状の逆転や分離などに妨げにならないようにした。
以下では、図７ａから７ｃおよび図８ａから８ｃなどを参照して本発明の一実施形態による二次電池の製造方法について詳しく説明する。ただし、先立って説明した内容と重複する部分は説明の繰り返しを避けるために省略する。
図７ａから７ｃは本発明の一実施形態による二次電池の製造方法を説明するための概略図である。
図３、図５および図７ａから７ｃを参照すると、本発明の一実施形態による二次電池の製造方法は、安全ベント４１０を製造する段階；安全ベント４１０を含むキャップ組立体４００を製造する段階；電極組立体２００を上部が開放された電池ケース３００に収納する段階；および電池ケース３００の開放された上部にキャップ組立体４００を結合する段階を含む。前記安全ベント４１０を製造する段階は、金属板材にノッチ部４１０Ｎを形成する段階；およびノッチ部４１０Ｎが形成する隙間を閉鎖する段階を含む。
具体的には、前記金属板材は安全ベント４１０を形成するための部材であって、円板状プレートであり得る。図７ａに示すように、前記金属板材の外周部分が上向くように曲げてフランジ部４１０Ｆを形成することができる。次に図７ｂに示すように、金属板材の一面にノッチ部４１０Ｎを形成することができる。安全ベント４１０に形成されたノッチ部４１０Ｎは湾入した溝（ｇｒｏｏｖｅ）が円形に沿って続く形状であり得る。一方、図７ｂには金属板材の下面にノッチ部４１０Ｎを形成する場合を示しているが、フランジ部４１０Ｆが上向き方向、すなわち金属板材の上面にノッチ部４１０Ｎが形成されることもできる。
次に図７ｃに示すように、前記金属板材を上向き方向に曲げて屈曲部４１０Ｂを形成し、ノッチ部４１０Ｎが形成する隙間を閉鎖する段階が続く。すなわち、屈曲部４１０Ｂの形成と共にノッチ部４１０Ｎが形成する隙間が互いに当接するように閉鎖された構造を形成することができる。
ノッチ部４１０Ｎの隙間を閉鎖する段階についてより詳しく説明すると、鍛造工程が行われる。すなわち、前記ノッチ部４１０Ｎの隙間を閉鎖する段階で、前記隙間を間に置いた両部分Ｐ１，Ｐ２に鍛造工程を実施することができる。鍛造工程はノッチ部４１０Ｎの近隣領域の厚さを薄くすることであり、隙間を間に置いた両部分Ｐ１，Ｐ２の厚さを薄くすると、自然に該当部分が両側に押し出されて、ノッチ部４１０Ｎが形成する隙間を閉鎖することができる。
一方、図８ａから８ｃは本発明の比較例による二次電池の製造方法を説明するための概略図である。
先に図８ａを参照すると、金属板材の外周部分が上向くように曲げてフランジ部４１Ｆを形成することができる。次に図８ｂに示すように、前記金属板材を曲げて屈曲部４１Ｂを作る工程が続く。次に図８ｃに示すように、金属板材の一面にノッチ部４１Ｎを形成することができる。本比較例では金属板材に屈曲部４１Ｂおよびノッチ部４１Ｎを形成するがノッチ部４１Ｎの隙間を閉鎖する鍛造工程は行われない。反面、本実施形態では、ノッチ部４１０Ｎを形成した後に金属板材に屈曲部４１０Ｂを形成する時に鍛造工程を追加で実施することができる。屈曲部４１０Ｂを形成する工程に鍛造工程を追加させることによって、屈曲部４１０Ｂを形成し、ノッチ部４１０Ｎが形成する隙間を閉鎖することができる。すなわち、図６のように開放された構造のノッチ部４１Ｎは本比較例による二次電池の製造方法によって製造されることができ、図５のように閉鎖された構造のノッチ部４１０Ｎは本実施形態による二次電池の製造方法によって製造されることができる。
その後、前記安全ベント４１０を製造する段階で、フランジ部（４１０Ｆ、図４、図７ａを参照）を曲げてカーリング部（４１０Ｃ、図５を参照）を形成することができる。
一方、図９は本発明の一実施形態によりクリンピング部を形成する様子を示す断面図である。
図３および図９を参照すると、前記工程により製造された安全ベント４１０と電流遮断部材４２０を互いに接合させてキャップ組立体４００を製造することができる。電池ケース３００に電極組立体２００と電解液を収納した後電池ケース３００の開放された上部にキャップ組立体４００を結合することができる。上述したように、本実施形態によるキャップ組立体４００は、上端キャップが除去された構造であって、安全ベント４１０が上端で外部に露出されることができる。
具体的には、電池ケース３００の上部一端３００Ｕを曲げてクリンピング（Ｃｒｉｍｐｉｎｇ）結合を形成してキャップ組立体４００を囲むクリンピング部（３００Ｃ、図５参照）を形成することができる。キャップ組立体４００と電池ケース３００の間に密封のためのガスケット７００を位置させることができる。
このような製造方法により、閉鎖された構造のノッチ部４１０Ｎおよび外周部分に位置するカーリング部４１０Ｃを含む安全ベント４１０を備えた二次電池１００を製造することができる。
本実施形態で前、後、左、右、上、下のような方向を示す用語が使用されたが、このような用語は説明の便宜のためのものであり、対象になる事物の位置や観測者の位置などによって変わり得る。
前述した本実施形態による二次電池が複数集まって電池モジュールを形成することができる。前記電池モジュールは、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）、冷却システムなどの各種制御および保護システムと共に取り付けられて電池パックを形成することができる。
前記二次電池、前記電池モジュールまたは前記電池パックは多様なデバイスに適用することができる。具体的には、電気自転車、電気自動車、ハイブリッドなどの運送手段に適用できるが、これに制限されず、二次電池を使用できる多様なデバイスに適用することが可能である。
以上、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、次の特許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様々な変形および改良形態も本発明の範囲に属する。
１００ 二次電池
４００ キャップ組立体
４１０ 安全ベント
４１０Ｎ ノッチ部
４１０Ｃ カーリング部
４００ キャップ組立体
４１０ 安全ベント
４１０Ｎ ノッチ部
４１０Ｃ カーリング部
Claims (12)
- 電極組立体；
前記電極組立体が収納され、上部が開放された電池ケース；および
前記電池ケースの開放された上部に結合されるキャップ組立体を含み、
前記キャップ組立体は、ノッチ部が形成された安全ベントを含み、
前記ノッチ部が形成する隙間が閉鎖されている、二次電池。 - 前記安全ベントが上端で外部に露出される、請求項１に記載の二次電池。
- 前記安全ベントは円板状プレートであり、
前記ノッチ部は湾入した溝が円形に沿って続く形状である、請求項１または２に記載の二次電池。 - 前記電池ケースの上部一端が曲がって前記キャップ組立体を囲んでクリンピング部を形成する、請求項１から３のいずれか一項に記載の二次電池。
- 前記電池ケースの前記クリンピング部が前記安全ベントを囲む、請求項４に記載の二次電池。
- 前記安全ベントは、前記安全ベントの外周部分で曲がったカーリング部を含み、
前記クリンピング部が前記カーリング部を囲んでクリンピング結合が形成される、請求項５に記載の二次電池。 - 前記安全ベントに、上向き方向に撓んだ屈曲部が形成された、請求項１から６のいずれか一項に記載の二次電池。
- 安全ベントを製造する段階；
前記安全ベントを含むキャップ組立体を製造する段階；
電極組立体を上部が開放された電池ケースに収納する段階；および
前記電池ケースの開放された上部に前記キャップ組立体を結合する段階を含み、
前記安全ベントを製造する段階は、
金属板材の一面にノッチ部を形成する段階；および
前記ノッチ部が形成する隙間を閉鎖する段階を含む、二次電池の製造方法。 - 前記安全ベントが上端で外部に露出される、請求項８に記載の二次電池の製造方法。
- 前記安全ベントは円板状プレートであり、
前記ノッチ部は湾入した溝が円形に沿って続く形状である、請求項８または９に記載の二次電池の製造方法。 - 前記キャップ組立体を結合する段階は、前記電池ケースの上部一端を曲げて前記キャップ組立体を囲むクリンピング部を形成する段階を含み、
前記安全ベントを製造する段階は前記金属板材に形成されたフランジ部を曲げてカーリング部を形成する段階を含み、
前記クリンピング部を形成する段階で、前記クリンピング部が前記カーリング部を囲む、請求項８から１０のいずれか一項に記載の二次電池の製造方法。 - 前記ノッチ部が形成する隙間を閉鎖する段階で、前記隙間を間に置いた両部分に鍛造工程を実施する、請求項８から１１のいずれか一項に記載の二次電池の製造方法。
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