JP5592020B2 - キャップアッセンブリー及びこれを用いた二次電池 - Google Patents

キャップアッセンブリー及びこれを用いた二次電池 Download PDF

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Description

本出願は、２０１０年１２月７日出願の韓国特許出願第１０‐２０１０‐０１２４３６４号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書および図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。
本発明は、二次電池を製造する技術に関するものであって、キャップアッセンブリーと電池缶との結合工程が容易に行われるようにしながらも、その結合力を強く維持することができるように構造が改善したキャップアッセンブリー及びこれを用いた二次電池に関する。
一般に、二次電池とは、充電が不可能な一次電池とは異なり充放電が可能な電池を意味し、携帯電話、ノートＰＣ、カムコーダーなどの電子機器、または電気自動車などに広く用いられている。特に、リチウム二次電池は、作動電圧が３．６Ｖくらいであって、電子装備の電源として多く用いられるニッケル‐カドミウム電池またはニッケル‐水素電池よりも約３倍の容量を有し、単位重量あたりのエネルギー密度が高いことから、その活用度が急速に増加する成り行きである。
このようなリチウム二次電池は、主にリチウム系酸化物と炭素材をそれぞれ正極活物質と負極活物質として用いる。リチウム二次電池は、このような正極活物質と負極活物質がそれぞれ塗布された正極板と負極板とがセパレータを挟んで配置された電極アッセンブリーと、電極アッセンブリーを電解液とともに密封収納する外装材とを備える。
一方、リチウム二次電池は電池ケースの形状に従って、電極アッセンブリーが金属缶に内蔵されている缶型二次電池と、電極アッセンブリーがアルミニウムラミネートシートのポーチに内蔵されているポーチ型二次電池とに分けられる。そして、缶型二次電池はさらに金属缶の形態に従って、円筒形電池と角型電池とに分けられる。このような角型または円筒形二次電池の外装材は、開放端が形成されたケース、すなわち電池缶、及び電池缶の開放端に密封結合されるキャップアッセンブリーを備える。
図１は、従来の円筒形二次電池のキャップアッセンブリー１０部分の断面図である。
図１を参照すれば、一般に円筒形二次電池は、円筒形電池缶２０、電池缶２０の内部に収容されるゼリーロール状の電極アッセンブリー３０、電池缶２０の上部に組み立てられるキャップアッセンブリー１０、キャップアッセンブリー１０を装着するために電池缶２０の先端に設けられたビーディング（ｂｅａｄｉｎｇ）部４０、及び電池を密封するためのクリンピング（ｃｒｉｍｐｉｎｇ）部５０を備える。
電極アッセンブリー３０は、正極と負極との間にセパレータが介された状態でゼリーロール状に巻取られた構造であり、正極には正極リード３１が付着されキャップアッセンブリー１０に接続されており、負極には負極リード（図示せず）が付着され電池缶２０の下端に接続されている。
キャップアッセンブリー１０は、正極端子を形成するトップキャップ１１、電池内部の温度上昇時、抵抗が増加して電流を遮断する安全素子１２、電池内部の圧力上昇時、電流を遮断及び／またはガスを排気する安全ベント１３、特定の部分を除いて安全ベント１３を電流遮断部材１５から電気的に分離させる絶縁部材１４、正極に連結された正極リード３１が接続されている電流遮断部材１５が順次積層された構造を有する。そして、このようなキャップアッセンブリー１０は、ガスケットに装着された状態で電池缶２０のビーディング部４０に装着される。従って、正常な作動条件において、電極アッセンブリー３０の正極は、正極リード３１、電流遮断部材１５、安全ベント１３、及び安全素子１２を経由してトップキャップ１１に連結され通電される。
ところが、このような構造の従来の二次電池は、ビーディング部４０が存在することから、ビーディング部４０が占めるスペース分、電極アッセンブリー３０の収納スペースが減ることになり、これは、結局二次電池の容量を増加させるのに障害物として作用する。
それにも関わらず、このように二次電池にビーディング部４０を備える理由は、ビーディング部が形成されていない場合、電池缶２００の開放端にキャップアッセンブリー１０を組み立てて結合させることが容易ではないためである。それだけでなく、キャップアッセンブリー１０の安定した結合力及び密封力が確報し難いので、キャップアッセンブリー１０の分離や電極リードの切断による電源無感現象、または電解液の流出のような問題を起こすおそれがある。しかも、このようなキャップアッセンブリー１０の分離や電解液の流出は、二次電池の故障及び破損はもちろん、発火や爆発のような事故に繋がって、大きな被害を発生させるおそれがあるため、深刻な問題として認識される。
従って、本発明は、前記のような問題点を解決するために創案されたものであって、ビーディング部が形成されていない電池缶に適用され、電極アッセンブリーの収納スペースを広げながらも、安定した結合力及び密封力が提供できるように構造が改善したキャップアッセンブリー及びこれを用いた二次電池を提供することを目的とする。
本発明の他の目的及び長所は下記の説明によって理解でき、本発明の実施例によってより明らかに分かるであろう。また、本発明の目的及び長所は特許請求の範囲に示された手段及びその組み合わせによって実現できることを容易に分かるであろう。
前記のような目的を達成するための本発明によるキャップアッセンブリーは、ビーディング部を備えない電池缶の開放端に組み立てられる二次電池用キャップアッセンブリーであって、最上部に突出された形態で配置され正極端子を形成するトップキャップと、前記トップキャップの下部で前記トップキャップと接触するように配置された安全素子と、前記安全素子と接触するように配置された安全ベントと、前記トップキャップ、前記安全素子、及び前記安全ベントの縁を包むガスケットと、前記トップキャップ、前記安全素子、及び前記安全ベントを密着可能に前記ガスケットを取り囲むカバーと、前記カバーの上部に配置され、前記電池缶の開放端に組み立て可能に外側端部が前記カバーの外側端部よりも外側方向に突出されるように位置し、前記カバーの外側端部よりも突出された部分の上面に第１ノッチが形成され、前記第１ノッチが形成された部分で前記電池缶の開放端と溶接される溶接部材とを含む。
望ましくは、前記溶接部材は、前記カバーと溶接される。
前記のような目的を達成するための本発明による二次電池は、正極板及び負極板がセパレータを挟んで配置された電極アッセンブリー、ビーディング部を備えずに前記電極アッセンブリー及び電解液を収納する電池缶、及び、最上部に突出された形態で配置され正極端子を形成するトップキャップと、前記トップキャップの下部で前記トップキャップと接触するように配置された安全素子と、前記安全素子と接触するように配置された安全ベントと、前記トップキャップ、前記安全素子、及び前記安全ベントの縁を包むガスケットと、前記トップキャップ、前記安全素子、及び前記安全ベントを密着可能に前記ガスケットを取り囲むカバーと、前記カバーの上部に配置され、前記電池缶の開放端に組み立て可能に外側端部が前記カバーの外側端部よりも外側方向に突出されるように位置し、前記カバーの外側端部よりも突出された部分の上面に第１ノッチが形成され、前記第１ノッチが形成された部分で前記電池缶の開放端と溶接される溶接部材とを含むキャップアッセンブリーを含む。
望ましくは、前記溶接部材は、前記カバーと溶接される。
本発明によれば、ビーディング部を備えない二次電池に適用され、電池缶の内部で電極アッセンブリーの収納スペースを広げることで、二次電池の容量を増大させることができる。
また、電池缶にビーディング部が備えられないにもかかわらず、キャップアッセンブリーを電池缶の開放端に容易に装着でき、キャップアッセンブリーと電池缶とのレーザー溶接時、溶接工程が便利であり、且つ溶接の均一性が確保できる。
従って、キャップアッセンブリーと電池缶との間に安定した結合力及び密封力を確保することで、キャップアッセンブリーの分離や電解液の流出が防止できる。よって、キャップアッセンブリーの分離や電解液の流出による二次電池の故障及び破損、発火や爆発のような問題が有効に遮断できる。
本明細書に添付される下記の図面は本発明の望ましい実施例を例示するものであって、発明の詳細な説明とともに本発明の技術思想をさらに理解させる役割を果たすものであるため、本発明はそのような図面に記載された事項にのみ限定されて解釈されてはいけない。
従来の円筒形二次電池のキャップアッセンブリー部分の断面図である。 本発明の一実施例による二次電池のキャップアッセンブリー部分の構成を概略的に示す断面図である。 図２のＡ部分を拡大した図面である。 本発明の一実施例によるキャップアッセンブリーから溶接部材のみを分離して概略的に示す斜視図である。 本発明の他の実施例による溶接部材の構成を概略的に示す斜視図である。 本発明のまた他の実施例による溶接部材の構成を概略的に示す斜視図である。 図６の溶接部材が含まれたキャップアッセンブリーが電池缶の上端に溶接される構成を概略的に示す部分断面図である。 他の形態の第１ノッチが形成されたキャップアッセンブリーの部分断面図である。 本発明のまた他の実施例による溶接部材の構成を概略的に示す斜視図である。 図９の溶接部材が含まれたキャップアッセンブリーの構成を概略的に示す部分断面図である。 本発明のまた他の実施例によるキャップアッセンブリーの構成を概略的に示す断面図である。 本発明の一実施例によるキャップアッセンブリーが電池缶の開放端に組み立てられた構成を概略的に示す断面図である。
以下、添付した図面を参照しながら本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立って、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはいけず、発明者は自らの発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則に則して、本発明の技術的思想に符合する意味と概念とに解釈されなければならない。
従って、本明細書に記載された実施例と図面に図示された構成とは本発明の最も望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的思想の全てを代弁するものではないため、本出願時点においてこれらに代替できる多様な均等物と変形例があり得ることを理解しなければならない。
図２は、本発明の一実施例による二次電池のキャップアッセンブリー１００部分の構成を概略的に示す断面図である。
図２を参照すれば、本発明による二次電池は、電極アッセンブリー３００、電池缶２００、及びキャップアッセンブリー１００を含む。
前記電極アッセンブリー３００は、正極板及び負極板がセパレータを挟んで配置され電池缶２００に収納される。このとき、電極アッセンブリー３００は、ゼリーロール状に巻取られて配置されるのでゼリーロールとも呼ばれる。電極アッセンブリー３００の電極板は、集電体に活物質スラリーが塗布された構造として形成され、スラリーは、通常粒状の活物質、補助導体、バインダー及び可塑剤などが、溶媒が添加された状態で撹拌されて形成される。電極板が巻かれる方向において集電体の開始端と終了端とにはスラリーが塗布されない非塗布部が存在することが望ましく、このような非塗布部にはそれぞれの電極板に対応する電極リード３１０が付着される。一般的に、電極アッセンブリー３００の上端に付着される正極リードはキャップアッセンブリー１００に電気的に連結され、電極アッセンブリー３００の下端に付着される負極リードは電池缶２００の底面に連結される。
一方、電極アッセンブリー３００の上端には上部絶縁板６００が配置され得る。このような上部絶縁板は、電極アッセンブリー３００とキャップアッセンブリー１００との間を絶縁させる役割をする。
前記電池缶２００は、アルミニウム、ステンレス鋼またはこれらの合金のような軽量の伝導性金属材質から構成され、上端が開放された開放部とそれと対向する密閉された底部とを有する円筒形または角型構造を有し得る。このような電池缶２００内部のスペースには、前記電極アッセンブリー３００とともに電解液が収納される。
本発明による二次電池用キャップアッセンブリー１００は、トップキャップ１１０、安全素子１２０、安全ベント１３０、ガスケット１６０、カバー１７０、及び溶接部材１８０を含む。前記キャップアッセンブリー１００は、電池缶２００の形態に従って円形と角型に形成され得る。
前記トップキャップ１１０は、キャップアッセンブリー１００の最上部に上方に突出された形態で配置されて正極端子を形成する。従って、前記トップキャップ１１０は、外部と電気的に接続されるようになる。また、このようなトップキャップ１１０には、ガス排出ができるガス穴が形成され得る。従って、電極アッセンブリー３００からガスが発生したとき、このようなガス穴を通して電池缶２００の外部にガスが排出できる。前記トップキャップ１１０は、例えばステンレス鋼やアルミニウムのような金属材質から形成できる。
前記安全素子１２０は、トップキャップ１１０と安全ベント１３０との間に介され、トップキャップ１１０と安全ベント１３０とを電気的に連結させる。前記安全素子１２０は、電池の過熱によって電池内部の電流の流れを遮断するためのものであって、言わばＰＴＣ素子（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｅｌｅｍｅｎｔ）で形成できる。
前記安全ベント１３０は、安全素子１２０の下部で安全素子１２０と接触するように配置され、二次電池の内圧が一定のレベル以上に増加した場合破裂するように構成される。例えば、前記安全ベント１３０は、二次電池の内圧が１２〜２５ｋｇｆ／cm2であるとき破裂され得る。前記安全ベント１３０は図面に示すように、中心部が下方に突出するように形成され、その中心部付近に所定のノッチ１３１が形成され得る。従って、二次電池の内部、すなわち電極アッセンブリー３００の方からガスが発生して内圧が増加すれば、安全ベント１３０はその形状が逆転されて上向きに突出されることになり、ノッチ１３１を中心にして破裂される。従って、このような安全ベント１３０の破裂された部分を通して電池缶２００の内部に充填されていたガスが外部に排出できることになる。
前記ガスケット１６０は、トップキャップ１１０、安全素子１２０、及び安全ベント１３０の縁部位を包む。従って、前記ガスケット１６０は図面に示すように、「Ｃ」字状に屈曲され得る。前記ガスケット１６０は、電気絶縁性、耐衝撃性、弾力性及び耐久性を有する素材、例えば、ポリオレフィンまたはポリプロピレンから製造できる。また、前記ガスケットは、絶縁性が弱化されることを防止するために、熱処理によらずに機械的加工によってベンディングすることが望ましい。
前記カバー１７０は、トップキャップ１１０、安全素子１２０、及び安全ベント１３０を密着可能に前記ガスケット１６０を取り囲み、ガスケット１６０の外側を包むように略「Ｃ」字状に屈曲され得る。前記カバー１７０は、ニッケル、アルミニウム、ニッケル合金またはアルミニウム合金などから構成できる。
前記溶接部材１８０は、カバー１７０の上部に配置される構成要素であって、その外側端部が電池缶２００の開放端に組み立てられる。このために、溶接部材１８０の外側端部は、図面に示すように、カバー１７０の外側端部よりも外側方向に突出されるように位置する。すなわち、溶接部材１８０は、カバー１７０の外周面よりも二次電池の外側方向に突出されるように形成される。そして、溶接部材１８０において、このようにカバー１７０の外側端部よりも外側方向に突出された上面に第１ノッチ１８１が形成されている。これについては、図３及び図４を参照しながらさらに詳しく説明する。
図３は、図２のＡ部分を拡大した図面であり、図４は、本発明の一実施例によるキャップアッセンブリー１００から溶接部材１８０のみを分離して概略的に示す斜視図である。
図３及び図４を参照すれば、前記溶接部材１８０は、電池缶２００の上端に組み立てられる部分、すなわち、図３においてＣで表される部分のように、カバー１７０よりも外側に突出された外側端部の上面に第１ノッチ１８１が形成されている。ここで、ノッチとは、溶接部材１８０の上部が凹んでいる形を意味するものであって、溝または凹部のような他の類似した用語でも表現され得る。また、図面に示す第１ノッチ１８１の形態及び位置は一例に過ぎず、本発明がこのような第１ノッチ１８１の特定の形態や位置などによって制限されるのではない。
前記溶接部材１８０は、電池缶２００の上端に組み立てられる部分の上部に第１ノッチ１８１が形成されていることから、このような第１ノッチ１８１が形成された部分で電池缶２００の開放端と溶接できる。すなわち、本発明によれば、図３に示すように、溶接部材１８０の上部から第１ノッチ１８１部分へとレーザーを垂直に照射することで、溶接部材１８０において外側に突出された部分Ｃの下面を電池缶２００の上端と溶接させることができる。このように、溶接部材１８０の上部から溶接部材１８０へとレーザーを垂直に照射する場合、溶接部材１８０と電池缶２００との溶接強度がさらによくなる。それだけでなく、溶接部材１８０の上部に形成された第１ノッチ１８１に沿ってレーザーを照射すれば良いので、溶接部材１８０の第１ノッチ１８１がレーザー溶接時にガイドの役割を果たすことから、溶接工程が容易になり、溶接強度が均一になる。従って、前記溶接部材１８０は、ウェルディングガイド（ｗｅｌｄｉｎｇ ｇｕｉｄｅ）と言える。
望ましくは、前記溶接部材１８０は、図３においてｔで表される、第１ノッチ１８１が形成された部分における上下長さ、すなわち厚さが０．３mm以下であることが望ましい。溶接がなされる部分における溶接部材１８０の厚さが厚すぎれば、溶接部材１８０と電池缶２００との溶接がよくなされないか、溶接強度が弱くなり得る。しかし、本実施例のように、溶接がなされる部分の溶接部材１８０の厚さが０．３mm以下であれば、溶接部材１８０と電池缶２００との間にレーザー溶接がよくなされ、適切な溶接強度が生成され得る。
一方、本実施例で溶接部材１８０は、第１ノッチ１８１が形成された部分における厚さが一定の厚さ以下に薄ければよく、第１ノッチ１８１が形成されない部分における溶接部材１８０の厚さが全体的に薄くなければならないのではない。従って、第１ノッチ１８１が形成された部分を除いては、溶接部材１８０の厚さが全体的に一定の厚さ以上を有することができることから、一定レベル以上の強度を有し、キャップアッセンブリー１００を安定的に支持及び保護することができる。また、前記溶接部材１８０は、第１ノッチ１８１が形成された部分を除いては、他の部分で全体的に厚さが均一でなければならないのではなく、キャップアッセンブリー１００や電池缶２００の形態などによって各々の部分ごとに異なる厚さを有し得る。
前記溶接部材１８０は、ニッケルメッキスチール（Ｎｉ ｐｌａｔｅｄ ｓｔｅｅｌ）、ステンレススチール（ＳＵＳ）またはＳＰＣＥなどの材質から形成され得、前記カバー１７０と同一の材質から形成され得る。特に前記溶接部材１８０は、腐食防止のためにニッケル成分が含有された材質から形成することが望ましい。しかし、本発明がこのような溶接部材１８０の特定の材質によって限定されるのではない。
一方、図２ないし図４に示す溶接部材１８０及びキャップアッセンブリー１００の構成は一実施例に過ぎず、多様な形態で存在できることは本発明の当業者には自明である。
図５は、本発明の他の実施例による溶接部材１８０の構成を概略的に示す斜視図である。
図５を参照すれば、本発明によるキャップアッセンブリー１００の溶接部材１８０は、電池缶２００に組み立てられる部分の上面に第１ノッチ１８１が形成されるが、図４のように外側端部の上面全体に第１ノッチ１８１が形成されずに、部分的に第１ノッチ１８１が形成される。この場合、溶接工程にかかる時間及びコストが節減できるという長所を有する。
また、本実施例において溶接部材１８０の上面に第１ノッチ１８１が単一で形成されているが、このような第１ノッチ１８１は多重で形成できる。
図６は、本発明のまた他の実施例による溶接部材１８０を概略的に示す斜視図であり、図７は、図６の溶接部材１８０が含まれたキャップアッセンブリー１００が電池缶２００の上端に溶接される構成を概略的に示す部分断面図である。
図６及び図７を参照すれば、本発明によるキャップアッセンブリー１００の溶接部材１８０は、外側端部の上面に第１ノッチ１８１が二重で形成される。この場合、溶接部材１８０を電池缶２００に溶接するとき、二重で形成されたすべての第１ノッチ１８１にレーザーが照射されて溶接がなされる。このように、溶接部材１８０の電池缶２００に組み立てられる部分の上面にノッチが二重以上で形成されれば、レーザー溶接による溶接強度がより向上し得る。なお、図６及び図７とは異なり、溶接部材１８０の電池缶２００に組み立てられる部分の上面に、ノッチが三重以上で形成できることは言うまでもない。
図８は、他の形態の第１ノッチ１８１が形成されたキャップアッセンブリー１００の部分断面図である。
このように、溶接部材１８０の第１ノッチ１８１は、凹んだ形態だけでなく、膨らんでいる形態でも形成され得、その他の形態も可能である。
このように、本発明によるキャップアッセンブリー１００は、溶接部材１８０を上部に備え、このような溶接部材１８０は、第１ノッチ１８１が形成された部分で電池缶２００とレーザーで溶接されることで、キャップアッセンブリー１００と電池缶２００とを強く結合させることはもちろん、電解液の漏洩を防止する。
望ましくは、前記キャップアッセンブリー１００の溶接部材１８０は、カバー１７０と溶接されることが望ましい。このように、溶接部材１８０がカバー１７０と溶接されれば、溶接部材１８０とカバー１７０との間の固定力が強化され、結局キャップアッセンブリー１００と電池缶２００との安定した結合力が確保できる。すなわち、本実施例によれば、トップキャップ１１０、安全素子１２０、安全ベント１３０、及びガスケット１６０の外郭でこれらを取り囲んでいるカバー１７０が溶接部材１８０と溶接され、溶接部材１８０は電池缶２００と溶接されるので、電池缶２００とキャップアッセンブリー１００とが安定的に結合できる。従って、キャップアッセンブリー１００の分離や電極リード３１０の切断のような問題が防止できる。また、前述のように溶接部材１８０とカバー１７０とが溶接されれば、溶接部材１８０とカバー１７０との間から電解液が流出することを防止することで、キャップアッセンブリー１００の密封力を向上させることができる。
ここで、前記溶接部材１８０は、カバー１７０と溶接されるために上面に第２ノッチが形成され、前記第２ノッチが形成された部分でカバー１７０と溶接され得る。
図９は、本発明のまた他の実施例による溶接部材１８０を概略的に示す斜視図であり、図１０は、図９の溶接部材１８０が含まれたキャップアッセンブリー１００の構成を概略的に示す部分断面図である。
図９及び図１０を参照すれば、前記溶接部材１８０は、上面に第２ノッチ１８２が形成される。このとき、第２ノッチ１８２は、カバー１７０よりも外側に突出された部分Ｃを除いては、溶接部材１８０上面のいずれの部分に形成されても関係ない。すなわち、下面でカバー１７０と接触している部分であれば、溶接部材１８０のいずれの部分にもこのような第２ノッチ１８２が形成され得る。また、前記図９及び図１０に示した第２ノッチ１８２の大きさ、形態、位置などは一実施例に過ぎず、本発明において第２ノッチ１８２は、第１ノッチ１８１と同じく多様な大きさ、形態、位置などを有し得る。そして、図１０に示すように、溶接部材１８０の上面に形成された第２ノッチ１８２にはレーザーが照射され、溶接部材１８０の下面とカバー１７０の上面とが接触する部分で溶接がなされる。
このように溶接部材１８０の上部から溶接部材１８０の第２ノッチ１８２部分へとレーザーを垂直に照射する場合、溶接部材１８０とカバー１７０との間の溶接強度がより向上し得る。それだけでなく、溶接部材１８０の第２ノッチ１８２がレーザー溶接時にガイドの役割を果たすことから、溶接部材１８０とカバー１７０との間の溶接工程が容易になり得る。
一方、第２ノッチ１８２が形成された部分の上下長くは、第１ノッチ１８１が形成された部分の上下長さと同じく０．３mm以下であることが望ましい。また、第２ノッチ１８２は、第１ノッチ１８１と同じく溶接部材１８０の上部で多重に形成され得る。
また、本発明によるキャップアッセンブリー１００において、前記溶接部材１８０は、カバー１７０と溶接されるために、内側端部がカバー１７０の内側端部よりも外側方向に位置し得る。
図１１は、本発明のまた他の実施例によるキャップアッセンブリー１００の構成を概略的に示す断面図である。
図１１を参照すれば、キャップアッセンブリー１００において溶接部材１８０の内側端部がカバー１７０の内側端部よりも外側に位置するため、溶接部材１８０の内側端部の内側にカバー１７０が露出する。すなわち、本実施例の場合、溶接部材１８０がカバー１７０の上部全体を覆わずにカバー１７０の一部が露出するようにキャップアッセンブリー１００が構成される。そして、図１１に示すように、溶接部材１８０の内側端部とカバー１７０の上面とが接触する境界部分にレーザーが照射され、溶接部材１８０とカバー１７０との溶接がなされる。このような実施例によれば、図９及び図１０の実施例のように溶接部材１８０の上面に第２ノッチ１８２を形成しなくても、溶接部材１８０の上部から溶接部材１８０へとレーザーを照射して溶接部材１８０とカバー１７０とを溶接することができる。
一方、図９から図１１の実施例で溶接部材１８０とカバー１７０とが溶接される構成を説明したが、これは一部の実施例に過ぎず、溶接部材１８０とカバー１７０とが溶接される構成は多様に存在し得る。そして、本発明は、このような溶接部材１８０とキャップアッセンブリー１００とが溶接される具体的な構成によって限定されない。
前述のように溶接部材１８０とカバー１７０とが溶接される構成は、キャップアッセンブリー１００を電池缶２００の開放端に組み立て、電池缶２００と溶接部材１８０とを溶接する前に行われることが望ましい。しかし、本発明が必ずこれに限定されるのではない。
また、前記溶接部材１８０とカバー１７０とは互いに溶接されないこともある。このときには、電池缶２００の開放端にキャップアッセンブリー１００が組み立て可能な構成が備えられることが望ましい。
図１２は、本発明の一実施例によるキャップアッセンブリー１００が電池缶２００の開放端に組み立てられた構成を概略的に示す断面図である。
図１２を参照すれば、本発明による電池缶２００の開放端に載置部２１０が備えられている。そして、載置部２１０にカバー１７０の下端が載置されることで、カバー１７０とカバー１７０が包んでいるキャップアッセンブリー１００の様々な構成要素、すなわちトップキャップ１１０、安全素子１２０、安全ベント１３０、及びガスケット１６０などが電池缶２００の開放端で上部方向に支持されるようになる。そして、本発明によれば、カバー１７０の上部に電池缶２００と溶接された溶接部材１８０が備えられてカバー１７０を含めたキャップアッセンブリー１００の他の構成要素を下部方向に支持することから、キャップアッセンブリー１００は電池缶２００の開放端に安定的に結合固定できる。ここで、電池缶２００の開放端に備えられた載置部２１０は、図１２に示すように突出部の形態で構成され得、または段差の形態で構成され得る。本発明はこのようにカバー１７０が載置される載置部２１０の具体的な形態や大きさなどによって制限されない。
また、図２に示すように、本発明によるキャップアッセンブリー１００は、電流遮断部材１５０及び絶縁部材１４０をさらに含み得る。
前記電流遮断部材１５０は、上部の少なくとも一部分が安全ベント１３０の下端に連結されるキャップアッセンブリー１００の構成要素である。従って、正常状態では安全ベント１３０の下部突出部分が電流遮断部材１５０と接触されて電気的に接続される。しかし、ガス発生によって耐圧が増加して安全ベント１３０の形状が逆転されれば、電流遮断部材１５０と安全ベント１３０との間の電気的接続が遮断される。また、前記電流遮断部材１５０の下部は、電極アッセンブリー３００、より詳しくは電極アッセンブリー３００に付着された電極リード３１０と連結される。従って、正常状態で電流遮断部材１５０は電極アッセンブリー３００と安全ベント１３０との間に通電がなされるようにする。電流遮断部材１５０の所定部位にはノッチが形成され得、電流遮断部材１５０は二次電池の内部圧力によって安全ベント１３０とともに変形される。
前記絶縁部材１４０は、安全ベント１３０と電流遮断部材１５０との間に介され、安全ベント１３０の突出部分と電流遮断部材１５０とが接触する部分を除いては、電流遮断部材１５０と安全ベント１３０とが互いに電気的に絶縁されるようにする。
このとき、前記キャップアッセンブリー１００のガスケット１６０は、下端部が電流遮断部材１５０の下部を包むように伸ばされることが望ましい。すなわち、図２においてＢとして表示した部分のように、ガスケット１６０の下端部が電流遮断部材１５０の下部まで伸ばされ、電流遮断部材１５０の下部を包む構造を有することが望ましい。この場合、ガスケット１６０は、電流遮断部材１５０を支持すると同時に、これを保護できるようになる。さらに、このようなガスケット１６０の構造によれば、電池缶２００の側面に衝撃が印加されて電池缶２００が内側に変形される場合、ガスケット１６０の下端部が電流遮断部材１５０の下部で内側にさらに移動することになるので、ガスケット１６０が電流遮断部材１５０の下部をより確実に包んで支持及び保護することができる。
また、前記ガスケット１６０と電流遮断部材１５０との間には水平方向に空きスペースが形成されることが望ましい。この場合、外部からの衝撃を受けたとき、ガスケット１６０に伝達された衝撃がすぐに電流遮断部材１５０に伝達されないようになることで、電流遮断部材１５０に伝達される衝撃を吸収または緩和することができる。
以上のように、本発明は、たとえ限定された実施例と図面とによって説明されたが、本発明はこれによって限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を持つ者により本発明の技術思想と特許請求範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能なのは言うまでもない。

Claims (18)

  1. ビーディング部を備えない電池缶の開放端に組み立てられる二次電池用キャップアッセンブリーであって、
    最上部に突出された形態で配置され正極端子を形成するトップキャップと、
    前記トップキャップの下部で前記トップキャップと接触するように配置された安全素子と、
    前記安全素子と接触するように配置された安全ベントと、
    前記トップキャップ、前記安全素子、及び前記安全ベントの縁を包むガスケットと、
    前記トップキャップ、前記安全素子、及び前記安全ベントを密着可能に前記ガスケットを取り囲むカバーと、及び
    前記カバーの上部に配置され、前記電池缶の開放端に組み立て可能に外側端部が前記カバーの外側端部よりも外側方向に突出されるように位置し、前記カバーの外側端部よりも突出された部分の上面に第１ノッチが形成され、前記第１ノッチが形成された部分で前記電池缶の開放端と溶接される溶接部材とを備えてなることを特徴とする、二次電池用キャップアッセンブリー。
  2. 前記溶接部材が、前記カバーと溶接されたことを特徴とする、請求項１に記載の二次電池用キャップアッセンブリー。
  3. 前記溶接部材の内側端部が、前記カバーの内側端部よりも外側方向に位置し、前記溶接部材の内側端部部分で前記カバーと溶接されることを特徴とする、請求項２に記載の二次電池用キャップアッセンブリー。
  4. 前記溶接部材が、上面に第２ノッチが形成され、前記第２ノッチが形成された部分で前記カバーと溶接されることを特徴とする、請求項２又は３に記載の二次電池用キャップアッセンブリー。
  5. 前記電池缶の開放端に載置部が備えられてなり、
    前記カバーが、前記電池缶の載置部に載置されることを特徴とする、請求項１〜４の何れか一項に記載の二次電池用キャップアッセンブリー。
  6. 前記溶接部材が、前記第１ノッチが形成された部分における上下長さが０．３mm以下であることを特徴とする、請求項１〜５の何れか一項に記載の二次電池用キャップアッセンブリー。
  7. 上部が前記安全ベントの下端に連結され、下部が電極アッセンブリーと連結可能な電流遮断部材と、及び
    前記安全ベントと前記電流遮断部材との間に介され、前記安全ベントの突出部分と前記電流遮断部材とが接触する部分を除いては、前記電流遮断部材を前記安全ベントと電気的に絶縁させる絶縁部材をさらに含むことを特徴とする、請求項１〜６の何れか一項に記載の二次電池用キャップアッセンブリー。
  8. 前記ガスケットが、下端部が前記電流遮断部材の下部を包むように伸ばされたことを特徴とする、請求項７に記載の二次電池用キャップアッセンブリー。
  9. 前記キャップアッセンブリーが、円形であることを特徴とする、請求項１〜８の何れか一項に記載の二次電池用キャップアッセンブリー。
  10. 二次電池であって、
    正極板及び負極板がセパレータを挟んで配置された電極アッセンブリーと、及び、
    キャップアッセンブリーとを備えてなるものであり、
    前記キャップアッセンブリーが、
    ビーディング部を備えずに前記電極アッセンブリー及び電解液を収納する電池缶と、
    最上部に突出された形態で配置され正極端子を形成するトップキャップと、
    前記トップキャップの下部で前記トップキャップと接触するように配置された安全素子と、
    前記安全素子と接触するように配置された安全ベントと、
    前記トップキャップ、前記安全素子、及び前記安全ベントの縁を包むガスケットと、
    前記トップキャップ、前記安全素子、及び前記安全ベントを密着可能に前記ガスケットを取り囲むカバーと、及び、
    前記カバーの上部に配置され、前記電池缶の開放端に組み立て可能に外側端部が前記カバーの外側端部よりも外側方向に突出されるように位置し、前記カバーの外側端部よりも突出された部分の上面に第１ノッチが形成され、前記第１ノッチが形成された部分で前記電池缶の開放端と溶接される溶接部材とを備えてなることを特徴とする、二次電池。
  11. 前記溶接部材が、前記カバーと溶接されたことを特徴とする、請求項１０に記載の二次電池。
  12. 前記溶接部材の内側端部が、前記カバーの内側端部よりも外側方向に位置し、前記溶接部材の内側端部部分で前記カバーと溶接されたことを特徴とする、請求項１１に記載の二次電池。
  13. 前記溶接部材が、上面に第２ノッチが形成され、前記第２ノッチが形成された部分で前記カバーと溶接されたことを特徴とする、請求項１０又は１１に記載の二次電池。
  14. 前記電池缶が、開放端に載置部を備えてなり、
    前記カバーが、前記電池缶の載置部に載置されることを特徴とする、請求項１０〜１３の何れか一項に記載の二次電池。
  15. 前記溶接部材が、前記第１ノッチが形成された部分における上下長さが０．３mm以下であることを特徴とする、請求項１０〜１４の何れか一項に記載の二次電池。
  16. 前記キャップアッセンブリーは、上部が前記安全ベントの下端に連結され、下部が前記電極アッセンブリーと連結された電流遮断部材と、及び、
    前記安全ベントと前記電流遮断部材との間に介され、前記安全ベントの突出部分と前記電流遮断部材とが接触する部分を除いては、前記電流遮断部材を前記安全ベントと電気的に絶縁させる絶縁部材とをさらに備えてなることを特徴とする、請求項１０〜１５の何れか一項に記載の二次電池。
  17. 前記ガスケットが、下端部が前記電流遮断部材の下部を包むように伸ばされたことを特徴とする、請求項１６に記載の二次電池。
  18. 前記電池缶が、円筒形であることを特徴とする、請求項１０〜１７の何れか一項に記載の二次電池。
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