JP5992108B2

JP5992108B2 - 二次電池ケース及び二次電池の製造方法

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Publication number: JP5992108B2
Application number: JP2015539517A
Authority: JP
Inventors: シンヨンパク; ジョンスキム; ドンソブイ; サンボンナム; ハンソブユン; ヒャンモクイ; ドンヒソ; ヒョンギョンコ; サンジンウ
Original assignee: エルジーケム．エルティーディ．
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2014-03-19
Publication date: 2016-09-14
Anticipated expiration: 2034-03-19
Also published as: KR101643035B1; WO2015046689A1; KR20150037311A; JP2015536033A

Description

本発明は、二次電池ケース及び二次電池の製造方法に関し、より詳細には、注液口を密封させるための部材がトッププレートと一体に備えられることにより、製造コストを節減し、製造工程を単純化させることができる二次電池ケース及び二次電池の製造方法に関する。

一般に、二次電池は、充電が不可能な一次電池とは異なり、充電及び放電が可能な電池であって、最近になって、高エネルギー密度の非水電解液を用いた高出力二次電池が開発されており、一つの電池セルがパック形態で包装された低容量電池の場合、携帯電話やノートパソコン及びカムコーダーのような携帯が可能な小型電子機器に用いられ、電気自動車などのモータ駆動用電源などのような大容量の電力を必要とする場合には、電池セルを多数個直列又は並列に接続して、大容量の二次電池のパッケージを構成する。

図1は、このような二次電池の分解斜視図である。図1に示したように、二次電池は、電極組立体2と、電極組立体2を内部に収容する缶1と、缶1の上部を密封するためのトップキャップとを含む。電極組立体2は、シート状の正極とシート状の負極との間にシート状の分離膜を介在させた状態で巻取り、負極端子と正極端子が突出されて設けられる。このような電極組立体2を収納する缶1は、アルミニウム合金などの板材で備えられる。

缶1の上部にはトップキャップが組み立てられ、電極組立体2を収納するために開口された缶1の上部を密封する。トップキャップは、トッププレート110と、缶1とトッププレート110との間に備えられるプラスチック製の絶縁体7とを含む。

図2は、トッププレート110を概略的に示した図である。図2に示されたように、トッププレート110の一側には電解液の注液のために注液口120が貫通形成され、注液口120を介して缶1の内部に電解液を注入する。

注液口120を介して電解液を注入した後、注液口120を密封する。図3及び図4は、従来の注液口密封方式を概略的に示した図である。図3から図4に示すように、別途の金属ボール130が設けられる。従来は、注液口120を密封するために別途の金属ボール130を用いた。つまり、金属ボール130に物理的な力を加えて注液口120の内部に金属ボール130を圧入させる。このように、物理的な力を介した金属ボール130の圧入のみで注液口120を1次密封するか、金属ボール130が圧入された後、追加のレーザー溶接を介して注液口120を2次密封する。その後、エポキシを金属ボール130が圧入された部分の上部にさらに塗布して、最終的に注液口120を密封する。

しかし、このような従来の注液口密封方式は、別途の金属ボール130が必要なので製造コストが高くなり、製造工程が複雑な問題があった。

本発明は、前記の問題点を解決するためのものであり、製造コストを節減し、製造工程を単純化することができる二次電池ケース及び二次電池の製造方法を提供するものである。

本発明に係る二次電池ケース及び二次電池の製造方法は、電極組立体を収容する缶と、前記缶の上部開口を密封するトップキャップとを含み、前記トップキャップは、前記缶の上部開口を密封するトッププレート、前記缶の内部に電解液を注液するために、前記トッププレートを貫通して形成される注液口、及び前記注液口の上部で前記トッププレートから突出して形成される突出部を備え、前記突出部は、前記注液口に圧入されて前記注液口を密封することを特徴とする。

本発明において、前記突出部は、前記注液口の上部から前記注液口の内側に前記トッププレートから突出され、前記トッププレートから破断可能なことが好ましい。

本発明において、前記突出部は、前記トッププレートから上側に延長され、但し、前記注液口の反対側に傾斜する傾斜面を備え、前記突出部の破断時に前記傾斜面により前記注液口へ摺動されることが好ましい。

本発明において、前記突出部は、第1突出部と、前記第1突出部と向かい合わせるように前記第1突出部から所定の距離だけ離隔され、前記第1突出部とともに前記注液口へ通じる通路を形成する第2突出部とを含むことが好ましい。

本発明において、前記第1突出部の上部断面面積と前記第2突出部の上部断面面積の合計は、前記注液口の断面面積よりも広いことが好ましい。

以上で説明したように、本発明に係る二次電池ケース及び二次電池の製造方法によれば、注液口を密封させるための部材がトッププレートと一体に備えられることにより、製造コストを節減し、製造工程を単純化させることができる。

従来の二次電池を分解して示した図である。従来のトッププレートを簡略に示した図である。従来の注液口密封方式を簡略に示した図である。従来の注液口密封方式を簡略に示した図である。本発明に係るトッププレートを簡略に示した図である。本発明に係る注液口密封方式を簡略に示した図である。本発明に係る注液口密封方式を簡略に示した図である。

以下では、図を参照し、本発明に対して詳細に説明する。本発明に係る二次電池ケースは、電極組立体を収容する缶と、缶の上部開口を密封するトップキャップとを含む。

トップキャップは、缶の上部開口を密封するトッププレート10と、缶の内部に電解液を注液するために、トッププレート10を貫通して形成される注液口20と、注液口20の上部でトッププレート10から突出して形成される突出部30とを含む。

図5は、本発明に係るトッププレート10を簡略に示した図であり、図6及び図7は、本発明に係る注液口密封方式を簡略に示した図である。図5から図7に示すように、トッププレート10の一側には注液口20が貫通形成され、注液口20の上部には突出部30がトッププレート10から突出されて形成される。

突出部30は、トッププレート10と一体に形成されるか、別途の部材がトッププレート10に取り付けられることにより備えられる。突出部30は、第1突出部31と第2突出部32で設けられ、第1突出部31と第2突出部32は、注液口20の内側に向かってトッププレート10からそれぞれ突出される。よって、物理的な力が加わった場合、第1突出部31と第2突出部32が注液口20の内側に向かってトッププレート10から破断可能となる。

第1突出部31と第2突出部32は、注液口20を基準として、互いに向かい合って対称をなす形状に設けられる。このとき、第2突出部32は、注液口20に通じる通路として形成されるように、第1突出部31から所定の距離だけ離隔される。すなわち、第1突出部31と第2突出部32は、トッププレート10から破断される前に注液口20を完全に閉じるように備えられず、注液口20と連通される通路が形成されて電解液が注液口20に注入され得るように所定の距離だけ離隔される。

このような第1突出部31と第2突出部32は、トッププレート10から上側に延長され、但し、傾斜面35を有するように形成される。このとき、傾斜面35は、注液口20の反対側に傾斜する。すなわち、傾斜面35は、突出部30の上部から注液口20に向かって下方傾斜するように備えられる。これに伴い、突出部30は、破断時に傾斜面35によって注液口20内に摺動可能である。このとき、突出部30の傾斜面35の開始位置は、突出部30の最上部から開始されず、最上部から所定の長さだけ離れた位置から開始されることが好ましい。これは、突出部30が破断されて注液口20を密封するとき、傾斜面35が形成されることによって、注液口20の上部が所定の長さだけ注液口20の内面と密着する際の密封力が弱まることを防ぐためである。

また、第1突出部31と第2突出部32は、第1突出部31の上部断面面積と第2突出部32の上部断面面積の合計が、注液口20の断面面積よりも広く設けられる。これは、破断時に第1突出部31と第2突出部32が注液口20の断面面積より広いため、内部応力を増加させ、内部密封力を向上させようとするためである。

前記のような構成で設けられる二次電池の製造方法を説明する。本発明に係る二次電池の製造方法は、電極組立体を缶の内部に取り付ける電極組立体取付段階と、缶の上部開口を密封する缶密封段階と、注液口20を介して缶の内部に電解液を注液する電解液注液段階と、突出部30を注液口20に圧入して、注液口20を密封する注液口密封段階とを含む。説明に先立って、本発明に係る二次電池の製造方法は、従来の二次電池の製造方法と比べて従来と同一の段階は、詳細な説明を省略することを事前に明らかにしておく。

電解液注液段階は、電解液注入ノズル(図示せず)を用いて、缶の内部に電解液を注入する段階である。このとき、電解液注入ノズル(図示せず)が突出部30を全てカバーして締結させ、注液口20と電解液注入ノズル(図示せず)の中心を合わせて突出部30により注液性が低下することを防ぐ。

電解液注液段階を介して缶の内部に電解液を注入した後、注液口密封段階を介して注液口20を密封する。このとき、注液口20の内側にトッププレート10から突出した突出部30にプレスのような装置を介して物理的な力を加え、トッププレート10から破断させる。このような突出部30は上述したように、突出部30の上部から注液口20に向かって下方傾斜するように備えられるため、破断時に注液口20の内部に傾斜面35に沿って摺動される。注液口20の内部に摺動された第1突出部31と第2突出部32は、互いに向かい合う面は互いに密着され、その反対面は、注液口20の内面と密着されて注液口20を密封することになる。

このような注液口密封段階の後、突出部30の上面にエポキシを塗布するエポキシ塗布段階をさらに含み、注液口20の密封力をさらに向上させることができる。また、注液口密封段階の後、突出部30の上面枠をトッププレート10に溶接することにより、突出部30の密封力をさらに向上させることができる。または、この2段階を全て含むことができる。

前述した実施例は、全ての面で例示的なものであり、限定的なものではないものとして理解されるべきであり、本発明の範囲は、前述の詳細な説明よりは後述される特許請求の範囲によって示されるものである。さらに、本特許請求の範囲の意味及び範囲はもちろん、その等価概念から導出される全ての変更及び変形可能な形態が本発明の範疇に含まれるものとして解釈されるべきである。

Claims

電極組立体を収容する缶と、
前記缶の上部開口を密封するトップキャップとを含み、
前記トップキャップは、前記缶の上部開口を密封するトッププレート、前記缶の内部に電解液を注液するために、前記トッププレートを貫通して形成される注液口、及び前記注液口の上部で前記トッププレートから突出して形成される突出部を備え、
前記突出部は、前記注液口に圧入されて前記注液口を密封し、
前記突出部は、前記注液口の上部から前記注液口の内側に前記トッププレートから突出され、前記トッププレートから破断可能であり、
前記突出部は、前記トッププレートから上側に延長され、但し、前記注液口の反対側に傾斜する傾斜面を備え、前記突出部の破断時に前記傾斜面により前記注液口へ摺動されることを特徴とする二次電池ケース。
前記突出部は、第1突出部と、前記第1突出部と向かい合わせるように前記第1突出部から所定の距離だけ離隔され、前記第1突出部とともに前記注液口へ通じる通路を形成する第2突出部とを含むことを特徴とする請求項1に記載の二次電池ケース。
前記第1突出部の上部断面面積と前記第2突出部の上部断面面積の合計は、前記注液口の断面面積よりも広いことを特徴とする請求項２に記載の二次電池ケース。
電極組立体を缶の内部に取り付ける電極組立体取付段階と、
前記缶の上部開口を密封するトッププレート、前記缶の内部に電解液を注液するために、前記トッププレートを貫通して形成される注液口、及び前記注液口の上部で前記トッププレートから突出して形成される突出部を備えるトップキャップで前記缶の上部開口を密封する缶密封段階と、
前記注液口を介して前記缶の内部に電解液を注液する電解液注液段階と、
前記突出部を前記注液口に圧入して前記注液口を密封する注液口密封段階とを含み、
前記突出部は、前記注液口の上部から前記注液口の内側に前記トッププレートから突出され、前記トッププレートから破断可能であり、
前記突出部は、前記トッププレートから上側に延長され、但し、前記注液口と反対側に傾斜する傾斜面を備え、前記突出部の破断時に前記傾斜面により前記注液口に摺動されることを特徴とする二次電池の製造方法。
前記注液口密封段階の後、前記突出部の上面にエポキシを塗布するエポキシ塗布段階をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の二次電池の製造方法。
前記注液口密封段階の後、前記突出部の上面枠を前記トッププレートに溶接する突出部溶接段階をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の二次電池の製造方法。