JP6838652B2 - 二次電池及び二次電池の製造方法 - Google Patents

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Description

［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１７年７月１３日付韓国特許出願第１０−２０１７−００８９０３９号に基づいた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ている全ての内容は、本明細書の一部として含まれる。
本発明は、二次電池及び二次電池の製造方法に関し、より詳細には、電池ケース内部のガスを容易に排出することができるガス排出装置が形成され、プレフォーメーションを組み立て工程の以後にも行うことができることにより、組み立て時間を短縮し、初期充電率を向上させてガス排出量を増加させることができる二次電池及び二次電池の製造方法に関する。
物質の物理的反応や化学的反応を介し電気エネルギーを生成させて外部に電源を供給することになる電池（Ｃｅｌｌ、Ｂａｔｔｅｒｙ）は、各種の電子機器で取り囲まれている生活環境によって、建物に供給される交流電源を獲得できない場合や直流電源が必要な場合に用いることになる。
このような電池のうち、化学的反応を利用する化学電池である一次電池と二次電池が一般的に多く用いられているが、一次電池は乾電池と通常称されるものであって消耗性電池である。一方で、二次電池は、電流と物質の間の酸化及び還元過程が多数繰り返し可能な素材を用いて製造される再充電式電池である。すなわち、電流により素材に対する還元反応が行われると電源が充電され、素材に対する酸化反応が行われると電源が放電されるが、このような充電−放電が繰り返し行われつつ電気が生成される。
特にリチウム（Ｌｉ）を用いるリチウム電池は、電解質の形態によりリチウム金属電池、リチウムイオン電池、リチウム二次電池に分類することができる。ここで、リチウム二次電池は、電解質が固体またはゲル状であるため、不意の事故で電池が破損されても電解質が外に漏出されないので、発火したり爆発する虞がほとんどなく、安定性が確保されてエネルギー効率が高いとの長所がある。
このような二次電池は、電極組立体を収容する容器の材質によって、パウチ型（Ｐｏｕｃｈ Ｔｙｐｅ）及び缶型（Ｃａｎ Ｔｙｐｅ）などに分類される。パウチ型（Ｐｏｕｃｈ Ｔｙｐｅ）は、形態が一定しない軟性のポリマー材質で製造されたパウチに電極組立体を収容する。そして、缶型（Ｃａｎ Ｔｙｐｅ）は、形態が一定な金属またはプラスチックなどの材質で製造されたケースに電極組立体を収容する。
このような缶型（Ｃａｎ Ｔｙｐｅ）二次電池は、ケースの形状によって、ケースが多角面体の形状を有する角型（Ｐｒｉｓｍａｔｉｃ Ｔｙｐｅ）、ケースが円柱の形状を有する円筒状（Ｃｙｌｉｎｄｅｒ Ｔｙｐｅ）などに分類される。
パウチ型（Ｐｏｕｃｈ Ｔｙｐｅ）の二次電池は、電解液を注入した後、注入口をシーリング（Ｓｅａｌｉｎｇ）し、フォーメーション（Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ）工程を行う。そして、パウチの一面に孔を開けて内部から発生するガスを排出するデガッシング（Ｄｅｇａｓｓｉｎｇ）工程を行う。このとき、パウチ型は、注入口を完全に閉鎖した後フォーメーション工程を行うので、充電率が高く、早くガスを排出して定まった工程時間内に二次電池の製造を完了することができる。
しかし、缶型（Ｃａｎ Ｔｙｐｅ）の二次電池は、ケースの一面に孔を開けることができず、注入口を完全に閉鎖した後にはケースが完全に密閉されるため、デガッシング工程を行うことができなかった。したがって、水気の浸透を防止するため、注入口を閉鎖する前にドライルーム（Ｄｒｙ Ｒｏｏｍ）でプレフォーメーション（Ｐｒｅ−Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ）工程を行った。しかし、定まった工程時間内に二次電池の製造を完了するため、ガスを完全に排出させることができず注入口を閉鎖した。よって、少量のガスのみを排出させ、ケースの内部にガスが一部残存することになった。このような残存するガスによって、製造が完了した二次電池の厚さが増加する問題があった。また、注入口を閉鎖した後、フォーメーション（Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ）工程を行う際には、ケースの内部に生成されたガスを排出させる方法がなかった。
本発明が解決しようとする課題は、電池ケース内部のガスを容易に排出することができるガス排出装置が形成される二次電池及び二次電池の製造方法を提供することである。
本発明の課題は、以上で言及した課題に制限されず、言及されなかったまた他の課題は、下記の記載から当業者に明確に理解され得るだろう。
前記課題を解決するための本発明の実施例による二次電池の製造方法は、電極及び分離膜が交互に積層されている電極組立体が製造される段階；一定の外形を維持する電池ケースの内部に、前記電極組立体が開放部を介して挿入される段階；前記電池ケースの前記開放部をカバーする段階；電解液が、前記電池ケースに形成された注入口を介し、前記電池ケースの内部に注入される段階；前記注入口が閉鎖される段階；プレフォーメーション工程が行われる段階；前記電池ケースの一側に形成されたガス排出装置のスイッチに外力が印加される段階；前記ガス排出装置のガスケットが直線移動してガス排出ホールが開放される段階；及び前記プレフォーメーション工程が行われる段階で前記電池ケースの内部に発生した前記第１ガスが外部に排出される段階を含む。
また、前記第１ガスが外部に排出される段階以後に、前記ガス排出装置がシーリングされる段階をさらに含むことができる。
また、前記ガス排出装置がシーリングされる段階において、前記ガス排出装置がキャップでカバーされる段階；及び前記キャップにレーザー溶接が行われる段階をさらに含むことができる。
また、前記第１ガスが外部に排出される段階以後に、フォーメーション工程が行われる段階をさらに含むことができる。
また、前記フォーメーション工程が行われる段階以後に、前記ガス排出装置の前記スイッチに外力が印加される段階；及び前記ガス排出装置の前記ガスケットが直線移動して前記ガス排出ホールが開放される段階；前記フォーメーションが行われる段階で前記電池ケースの内部に発生した前記第２ガスが、外部に排出される段階をさらに含むことができる。
また、前記第２ガスが外部に排出される段階以後に、前記ガス排出装置がシーリングされる段階をさらに含むことができる。
また、前記ガス排出装置がシーリングされる段階において、前記ガス排出装置がキャップでカバーされる段階；及び前記キャップにレーザー溶接が行われる段階をさらに含むことができる。
また、前記ガス排出装置は、前記外力が除去されると前記ガスケットの位置を復元させて前記ガス排出ホールを閉鎖する復元部を含むことができる。
また、前記復元部は、弾性力を生成して前記ガスケットの位置を復元することができる。
また、前記復元部は、前記ガス排出ホールに対向する前記電池ケースの内壁と前記ガスケットに両端が接触し、長手方向に弾性力を生成することができる。
また、前記スイッチに前記外力が印加されると、前記ガスケットは、前記電池ケースの内側に直線移動して前記復元部を圧縮させることができる。
また、前記ガスケットは、前記復元部と一体に形成されてよい。
また、前記ガスケットは、前記復元部と分離されてよい。
また、前記ガスケットは、前記スイッチと一体に形成されてよい。
前記課題を解決するための本発明の実施例による二次電池は、電極及び分離膜が交互に積層されている電極組立体を内部に収容し、一定の外形を維持する電池ケース；前記電池ケースの内部に形成され、前記電池ケースの内外部を連通するガス排出ホールを開閉するガスケット；外力が印加されると前記外力を前記ガスケットに伝達し、前記ガスケットを直線移動させて前記ガス排出ホールを開放するスイッチ；及び前記外力が除去されると前記ガスケット位置を復元させて前記ガス排出ホールを閉鎖する復元部を含む。
また、前記復元部は、弾性力を生成して前記ガスケットの位置を復元することができる。
また、前記復元部は、前記ガス排出ホールに対向する前記電池ケースの内壁と前記ガスケットに両端が接触し、長手方向に弾性力を生成することができる。
また、前記スイッチに前記外力が印加されると、前記ガスケットは、前記電池ケースの内側に直線移動して前記復元部を圧縮させることができる。
また、前記ガスケットは、前記復元部と一体に形成されてよい。
また、前記ガスケットは、前記復元部と分離されてよい。
また、前記ガスケットは、前記スイッチと一体に形成されてよい。
本発明のその他の具体的な事項は、詳細な説明及び図面に含まれる。
本発明の実施例によれば、少なくとも次のような効果がある。
電池ケースにガス排出装置が形成され、プレフォーメーションを組み立て工程の以後にも行えることにより、組み立て時間を短縮して初期充電率を向上し、ガス俳出量を増加させることができる。
また、二次電池の製造過程において電池ケース内部に残存するガスを、ガス排出装置のスイッチを押す単純な行為だけで容易に排出することができる。
また、電解液を注入した後、電池ケース内部の圧力を大気圧より低下させ、電池ケース内部に残存するガスを完全に排出することができる。
本発明による効果は、以上で例示された内容によって制限されず、さらに多様な効果が本明細書内に含まれている。
従来の缶型（Ｃａｎ Ｔｙｐｅ）二次電池を製造する方法を示したフローチャートである。 本発明の一実施例による二次電池を製造する方法を示したフローチャートである。 本発明の一実施例による二次電池の分解斜視図である。 本発明の一実施例による二次電池を図３のＡ−Ａ'により切断して拡大した側断面図である。 本発明の他の実施例による二次電池を図３のＡ−Ａ'により切断して拡大した側断面図である。 本発明の一実施例によるガス排出装置がシーリングされる様子を示した斜視図である。
本発明の利点及び特徴、そしてそれらを達成する方法は、添付の図面と共に詳細に後述されている実施例を参照すれば明確となるであろう。しかし、本発明は、以下で開示される実施例に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態に具現されてよく、ただ本実施例は、本発明の開示が完全となるようにし、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は特許請求の範囲の範疇によって定義されるだけである。明細書全体にわたって同一の参照符号は、同一の構成要素を指称する。
他の定義がなければ、本明細書で用いられる全ての用語（技術及び科学的用語を含む）は、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に共通して理解され得る意味として用いることができるであろう。また、一般的に用いられる事前に定義されている用語は、明らかに特別に定義されていない限り理想的または過度に解釈されない。
本明細書で用いられる用語は、実施例を説明するためのものであって、本発明を制限しようとするものではない。本明細書で、単数型は語句で特に言及しない限り複数型も含む。明細書で用いられる「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」及び／または「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、言及された構成要素以外に一つ以上の他の構成要素の存在または追加を排除しない。
以下、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。
図１は、従来の缶型（Ｃａｎ Ｔｙｐｅ）二次電池を製造する方法を示したフローチャートである。
前記で記述したところのように、パウチ型（Ｐｏｕｃｈ Ｔｙｐｅ）の二次電池は、パウチの一面に孔を開けることができるので、組み立て工程以後にプレフォーメーションまたはフォーメーション工程を行ってガスを外部に排出することができる。しかし、缶型（Ｃａｎ Ｔｙｐｅ）の二次電池は、ケースの一面に孔を開けることができないので、電解液の注入口を閉鎖した後、フォーメーション（Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ）工程を行う際には、ケースの内部に生成されたガスを排出させる方法がなかった。
具体的に説明すれば、二次電池を製造する過程は、極板工程、組み立て工程及びフォーメーション（Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ）工程（化成工程）など大きく３種類の工程に分類される。極板工程は、正極板、負極板を製造する工程である。このとき、基材に活物質を塗布することにより正極板及び負極板を製造することができる。
組み立て工程（Ｓ１０１からＳ１０８）は、二次電池を組み立てる工程である。以下、図１に示されたフローチャートを参照して説明する。まず、前記製造した正極板及び負極板、そして分離膜を交互に積層して電極組立体を製造する（Ｓ１０１）。そして、このような電極組立体を、電池ケースの開放部を介して電池ケースに挿入し（Ｓ１０２）、電池ケースの開放部をカバーする（Ｓ１０３）。このとき、缶型（Ｃａｎ Ｔｙｐｅ）の二次電池では、電池ケースが一定の外形を維持する。よって、電池ケースの開放部をカバーする際には、トップキャップアセンブリなどを用いる。そして、電池ケースの外壁とトップキャップアセンブリなどを溶接することにより電池ケースの開放部をカバーする。
電池ケースがカバーされた後、電池ケースに形成された注入口を介して電解液を１次注入する（Ｓ１０４）。追って、電解液を２次注入するため、電解液を１次注入する際には少量のみを注入する。そして、プレフォーメーション（Ｐｒｅ−ｆｏｒｍａｔｉｏｎ）工程を行う（Ｓ１０５）。プレフォーメーション工程とは、電極組立体の極板の表面にＳＥＩ層（ＳＥＩ Ｌａｙｅｒ）を形成し、電荷を帯びるようにする工程である。このため、電極組立体に初期充電を行い、このとき、電池ケースの内部からガスが発生する。従来の方法によれば、このようなプレフォーメーション工程は組み立て工程に含まれていた。したがって、二次電池が依然として組み立てライン内に存在するとき、ドライルーム（Ｄｒｙ Ｒｏｏｍ）で注入口を閉鎖せずプレフォーメーション工程を行った。しかし、注入口を開放した状態ではプレフォーメーション工程を長く行うことができないので、一部少量のガスだけが排出され（Ｓ１０６）、電池ケースの内部に残りガスが残存した。このように残存するガスが多いと、二次電池の厚さが増加する問題が発生する。そして、注入口を介してガスが排出される過程で、オーバーフロー（Ｏｖｅｒ ｆｌｏｗ）により電解液が外部に排出されることもあり得る。しかしながら、組み立て工程では組み立て時間が定まっているため、ガスを排出するために多くの時間を費やすことができない。したがって、組み立て時間を過度に費やすことなく残存するガスの量を減少させるためには、初期充電時の充電率を増加させることができず、わずか１０％から１３％程度の充電率で充電しなければならなかった。そして、少量のガスだけが排出された状態で次の工程を行った。
その後、電解液を２次注入した（Ｓ１０７）。もちろん、電解液を２次注入するとき、周辺を真空状態に近づくように圧力を低下させたり、二次電池を加圧したりもした。このような過程で、電池ケースの内部に残存したガスがさらに排出されたりもした。しかし、このような過程でも電池ケース内部のガスを完璧に排出させることができず、内部に残存するガスの量を正確に測定することができなかった。組み立て工程の最後の段階で、注入口を閉鎖する（Ｓ１０８）。このようにして二次電池の組み立てが完了される。しかし、ガスが電池ケースの内部に残存し得る状態で注入口が閉鎖されるため、依然として二次電池の厚さが増加する可能性があった。
最後に、フォーメーション（Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ）工程を行う（Ｓ１０９）。フォーメーション工程（化成工程）とは、二次電池が電力を供給することができるように最終的に充電を完了する工程である。このとき、二次電池の電極に外部電源を連結して充電を行い、エージング（Ａｇｉｎｇ）工程をさらに行ってもよい。フォーメーション工程で充電を行う際、前記初期充電と異なり充電率を最高値まで上昇させて充電することができる。一方、エージング（Ａｇｉｎｇ）工程とは、特定温度及び湿度で一定時間の間、前記組み立てが完了した二次電池を保管する工程である。このとき、二次電池の内部に電解液が充分に分散してイオンの移動が最適化される。
このようなフォーメーション工程は、組み立て工程と異なる工程なので、組み立てラインから外れた後に行われてよい。但し、フォーメーション工程を行う途中に電池ケースの内部からガスが再び発生することがある。しかし、既に二次電池の注入口が閉鎖されているので、このとき発生したガスを外部に排出させることができず、二次電池の厚さが増加する可能性があった。
図２は、本発明の一実施例による二次電池１（図３に示される）を製造する方法を示したフローチャートである。
本発明の一実施例による二次電池１には、ガス排出装置１２（図３に示される）が形成される。よって、プレフォーメーション工程が組み立て工程内で行われるのではなく、組み立てラインを外れた後に行われてもよい。また、フォーメーション工程を行った後にも電池ケース１１（図３に示される）の内部のガスを外部に排出することもできる。以下、本発明の一実施例による二次電池１を製造する方法を、図２に示されたフローチャートを参照して説明する。
先ず、極板工程を介して基材に活物質を塗布することにより正極板及び負極板を製造する。そして、組み立て工程（Ｓ２０１からＳ２０５）で先ず、前記製造した正極板及び負極板、そして分離膜を交互に積層して電極組立体１３（図３に示される）を製造する（Ｓ２０１）。このような電極組立体１３を、電池ケース１１の開放部を介して電池ケース１１に挿入する（Ｓ２０２）。その後、電池ケース１１の開放部側の外壁をリアケース１１１（図３に示される）と溶接することで電池ケース１１の開放部をカバーする（Ｓ２０３）。
電池ケース１１がカバーされた後、電池ケース１１に形成された注入口を介して電解液を注入する（Ｓ２０４）。このとき、従来の方法と異なり電解液を１次及び２次に分けて注入せず一回だけ注入する。よって、電解液を少量だけ注入するのではなく、定量で注入する。そして、組み立て工程の最後の段階で、注入口を閉鎖する（Ｓ２０５）。このようにして二次電池１の組み立てが完了する。
二次電池１の組み立てが完了すれば、組み立てラインから外れる。そして、プレフォーメーション（Ｐｒｅ−ｆｏｒｍａｔｉｏｎ）工程を行う（Ｓ２０６）。このとき、本発明の一実施例による二次電池１には、ガス排出装置１２が電池ケース１１に形成されている。よって、プレフォーメーション工程を行って初期充電率を略６０％から７０％と非常に高く向上させることができる。そして、プレフォーメーション工程を行うことにより発生する第１ガスの量が多くても、組み立て工程が既に完了しているので、組み立て時間に制限されず第１ガスを充分に排出することができる（Ｓ２０７）。これにより、電池ケース１１の内部に残存するガスを最大限減少させ、二次電池１の厚さが増加することを防止することができる。
さらに、ガス排出装置１２の操作方法が非常に簡単なので、ガス排出装置１２のスイッチ１２１（図３に示される）を押す単純な行為だけで電池ケース１１の内部に残存する第１ガスを容易に排出することができる。
プレフォーメーション工程が行われた後には、フォーメーション工程を行う（Ｓ２０８）。フォーメーション工程を行った場合、電池ケース１１の内部で第２ガスが発生する。しかし、第２ガスも第１ガスのようにガス排出装置１２のスイッチ１２１を押す単純な行為だけで容易に排出することができる（Ｓ２０９）。
このとき、プレフォーメーション工程が行われて、発生する第１ガスを排出せず、直ちにフォーメーション工程を行うこともできる。すなわち、前記Ｓ２０７段階を略し、直ちにＳ２０８段階を行うこともできる。但し、プレフォーメーション工程で発生する第１ガスの量があまりにも多いため、Ｓ２０７段階を行った後Ｓ２０８段階を行うのが好ましい。
また、別途の圧力ポンプをガス排出装置１２に連結することもできる。このような場合には、電池ケース１１の内部の圧力を大気圧より低下させ、電池ケース１１の内部にガスが非常に少量で残存しても、ガスを完全に外部に排出することができる。
図３は、本発明の一実施例による二次電池１の分解斜視図である。
今まで、本発明の一実施例による二次電池１を製造する方法に対して説明した。前記で記述したところのように、本発明の一実施例による二次電池１にはガス排出装置１２が形成されるので、このような方法を行うことができる。以下、本発明の一実施例による二次電池１に形成されたガス排出装置１２に対して説明する。
図３に示されたところのように、本発明の一実施例による二次電池１は缶型（Ｃａｎ Ｔｙｐｅ）なので、一定の形状を有する金属またはプラスチックなどの電池ケース１１に電極組立体１３を収容する。図３には、電池ケース１１が多角面体または多角柱の形状を有する角型（Ｐｒｉｓｍａｔｉｃ Ｔｙｐｅ）の電池が示されているが、これに制限されず、電池ケース１１が円柱の形状を有する円筒状（Ｃｙｌｉｎｄｅｒ Ｔｙｐｅ）であってよい。すなわち、電池ケース１１が一定の形状を有する缶型（Ｃａｎ Ｔｙｐｅ）であれば、制限なく多様な種類の二次電池１であってよい。
図３に示されたところのように、二次電池１の一側にはガス排出装置１２が形成される。一般的なガス排出装置１２は、二次電池１を使用する際に電解液からガスが発生すると、内部の圧力が上昇して一定の圧力以上になるとき、自動で開放されガスを外部に排出する。すなわち、電池ケース１１の内部が一定の圧力以上にならない場合には開放されない。それに反し、本発明の一実施例によるガス排出装置１２は、電池ケース１１の内部の圧力が一定の圧力以上にならなくても、ガスを外部に排出することができる。そのうえ、別途の真空ポンプを利用するならば、電池ケース１１の内部の圧力が大気圧より高くなくてもガスを容易に外部に排出することができる。
電池ケース１１の内部には電解液とガスが全て収容され、電解液よりガスの密度が非常に低いため、電解液が電池ケース１１の下部に、ガスは電池ケース１１の上部に位置する。よって、ガスのみを選別して容易に排出するように、ガス排出装置１２は電池ケース１１の上側に配置されることが好ましい。
図４は、本発明の一実施例による二次電池１を図３のＡ−Ａ'により切断して拡大した側断面図である。
電池ケース１１の一側には、電池ケース１１の内部と外部を連通させるガス排出ホールが形成され、ガス排出装置１２は、前記ガス排出ホールを開放及び閉鎖する。本発明の一実施例によるガス排出装置１２は、図４に示されているところのように、スイッチ１２１、ガスケット１２２、復元部１２３を含む。
スイッチ１２１は、電池ケース１１の外部に露出され形成される。スイッチ１２１は、ガス排出ホールに突出され形成されることが好ましい。そして、使用者が二次電池１の外部から、指などを用いて容易に外力を印加することができる。使用者がスイッチ１２１に外力を印加すると、スイッチ１２１はガスケット１２２に前記外力を伝達してガスケット１２２を直線移動させる。
ガスケット１２２は、電池ケース１１の内部に形成されてガス排出ホールを開閉する。電池ケース１１の内部から発生するガスは、ガス排出ホールを介して外部に排出されてよい。このとき、ガスケット１２２は、電池ケース１１の内部に形成され、電池ケース１１の内側から外側に向かって復元部１２３から復元力を受ける。これにより、ガスケット１２２が前記ガス排出ホールを密閉することができる。ところが、スイッチ１２１に外力が印加されると、ガスケット１２２はスイッチ１２１から外力の伝達を受けて直線移動する。このとき、ガスケット１２２は電池ケース１１の内側から外側に向かって前記外力を受ける。したがって、ガスケット１２２は外力を受ける方向により、電池ケース１１の内側から外側に向かって直線移動する。そのようにすることで、ガスケット１２２はガス排出ホールを開放し、電池ケース１１の内部のガスが外部に排出され得る。
復元部１２３は、ガスケット１２２がガス排出ホールを密閉するようにガスケット１２２に復元力を提供する。復元部１２３は、弾性の性質を有する材質で製造されることが好ましい。特に、本発明の一実施例によれば、スプリングのように、弾性を有する金属などの材質で、一定の大きさの丸を描いて軸方向に長く延長して形成される、いわゆる、螺旋型の形状を有してよい。但し、これに制限されず、復元力を生成してガスケット１２２に提供することができるのであれば、復元部１２３の大きさ及び模様は多様に形成されてよい。
前記復元力の実体は、復元部１２３から生成される弾性力である。すなわち、スイッチ１２１を介して外力が印加されると、ガスケット１２２が直線移動しながら復元部１２３が長手方向に変形され、変形された程度と弾性係数に比例して弾性力が発生する。このとき、前記外力により復元部１２３が長手方向に変形されなければならない。したがって、図４に示されているところのように、復元部１２３は前記ガス排出ホールに対向する電池ケース１１の内壁とガスケット１２２の一面に両端がそれぞれ接触するのが好ましい。これにより、外力が印加される方向と復元部１２３の変形される方向とが一致し、弾性力が最も大きく発生し得る。
但し、これに制限されず、前記ガスケット１２２を本来の位置に復元させるために、他の方式で復元力を提供することができる。例えば、電池ケース１１の内壁とガスケット１２２の一面に磁石を付着して磁気力を生成することができ、または、電気を発生させて電気力を生成することもできる。すなわち、前記外力が除去されるとき、ガスケット１２２を本来の位置に復元させることができるのであれば、制限されることなく多様な方法を用いることができる。
図５は、本発明の他の実施例による二次電池１を図３のＡ−Ａ'により切断して拡大した側断面図である。
本発明の他の実施例によるガス排出装置１２ａも、図５に示されているところのように、スイッチ１２１ａ、ガスケット１２２ａ、復元部１２３ａを含む。以下、前記本発明の一実施例によるガス排出装置１２に対して説明した内容と重複される内容は、説明を省略する。
本発明の他の実施例によれば、復元部１２３ａは弾性の性質を有するが、単にスプリングではなく、図５に示されているところのように、単純な柱状を有してよい。このとき、復元部１２３ａは、ゴム、ポリウレタンなどの非金属物質で、かつ、弾性の性質を有する材質で製造されることが好ましい。
本発明の多様な実施例によれば、ガス排出装置１２のスイッチ１２１、ガスケット１２２、復元部１２３はそれぞれ分離して形成されてもよいが、少なくとも２つの構成が一体に形成されて製造されてもよい。具体的に、スイッチ１２１とガスケット１２２がそれぞれ分離した構成であってよいが、一体に形成されて製造されてもよい。また、ガスケット１２２と復元部１２３もそれぞれ分離した構成であってよいが、一体に形成されて製造されてもよい。さらに、スイッチ１２１、ガスケット１２２、復元部１２３が全て一体に形成されて製造されてもよい。このとき、復元部１２３がゴムなどの材質で製造されれば、スイッチ１２１及びガスケット１２２も同一の材質で製造されてよい。
スイッチ１２１に印加する外力は、圧力であることが好ましい。このときには、使用者がスイッチ１２１を指などで押すと、スイッチ１２１がガスケット１２２に外力を伝達してガスケット１２２が直線移動する。そして、復元部１２３の一端が、ガス排出ホールに対向する電池ケース１１の内壁に接触すると、ガスケット１２２の直線移動により復元部１２３が圧縮されて弾性力が生成される。しかし、復元部１２３の一端が、ガス排出ホールが形成された電池ケース１１の内壁に接触するのであれば、ガスケット１２２の直線移動により復元部１２３は引張されて弾性力が生成されることもある。
前記外力は、圧力に制限されず、引力であってもよい。このときには、ガスケット１２２が電池ケース１１の内部に形成されず、外部に形成されて外側から内側に向かって復元部１２３から復元力を受ける。これにより、ガスケット１２２が前記ガス排出ホールを密閉することができる。ところが、スイッチ１２１に外力が印加されると、すなわち、使用者がスイッチ１２１を引っ張ると、ガスケット１２２はスイッチ１２１から外力の伝達を受けて直線移動する。このとき、ガスケット１２２は電池ケース１１の内側から外側に向かって前記外力を受ける。したがって、ガスケット１２２は外力を受ける方向により、電池ケース１１の内側から外側に向かって直線移動する。そのようにして、ガスケット１２２は、ガス排出ホールを開放し、電池ケース１１の内部のガスが外部に排出されてよい。
すなわち、スイッチ１２１に外力が印加されると、ガスケット１２２が移動してガス排出ホールが開放され、前記外力が除去されると、復元部１２３の復元力によりガスケット１２２が復元されてガス排出ホールが閉鎖できるならば、本発明の多様な実施例による二次電池１は多様な構造を有してよい。
図６は、本発明の一実施例によるガス排出装置１２がシーリングされる様子を示した斜視図である。
本発明の一実施例によるガス排出装置１２は、電池ケース１１の内部に発生したガスを外部に排出する。よって、二次電池１を製造する多様な工程、プレフォーメーション工程及びフォーメーション工程で用いられてよい。しかし、二次電池１の製造が完了し、一般需要者に販売されると、専門家ではない一般需要者が二次電池１を使用しながら誤ってガス排出装置１２を操作することがあり得る。このとき、ガス排出ホールを介して電解液が漏れることもあり、電池ケース１１の内部の圧力が大気圧より低いと外部の空気が電池ケース１１の内部に流入されることもあり得る。よって、図６に示されているところのように、ガス排出装置１２をキャップ１４でカバーすることで、ガス排出装置１２をシーリングすることができる。
もし、二次電池１を使用する途中に電池ケース１１の内部にガスが発生すると、二次電池１の厚さが厚くなり得る。このようなときには、前記シーリングしたキャップ１４を除去し、ガス排出装置１２のスイッチ１２１に外力を印加すれば、電池ケース１１の内部のガスが外部に排出され得る。
キャップ１４の大きさが小さすぎると、ガス排出装置１２のスイッチ１２１を全てカバーできないため、スイッチ１２１が外部に露出され得る。その反面、キャップ１４の大きさが大きすぎると、ガス排出装置１２をシーリングすることが容易でなく、二次電池１の全体的な外形を変形させ得る。よって、キャップ１４の大きさは、ガス排出装置１２のスイッチ１２１を全てカバーしつつ、シーリングすることが容易である程度の大きさであることが好ましい。さらに好ましくは、キャップ１４とガス排出装置１２のスイッチ１２１が全て円形の形状を有するのであれば、キャップ１４の直径はガス排出装置１２の直径の１.２から１.５倍の大きさを有してよい。
キャップ１４でガス排出装置１２をシーリングすることは、フォーメーション工程が完了し、第２ガスが外部に排出された後に行われることが好ましい。但し、これに制限されず、プレフォーメーション工程までのみ完了され、第１ガスだけが外部に排出された後に行われてもよい。すなわち、フォーメーション工程の前にガス排出装置１２をシーリングすることもできる。一般にフォーメーション工程を介して発生する第２ガスの量より、プレフォーメーション工程を介して発生する第１ガスの量がさらに多いからである。もし発生する第２ガスの量が非常に少量と予想されるならば、二次電池１の製造時間を短縮させるためにフォーメーション工程の前にガス排出装置１２をシーリングしてもよい。
キャップ１４でガス排出装置１２をカバーした後には、レーザー溶接などでキャップ１４を電池ケース１１に固定させることができる。但し、これに制限されず、電気溶接、ガス溶接など、キャップ１４を電池ケース１１に固定させることができるのであれば多様な方法を用いることができる。
本発明の属する技術分野の通常の知識を有する者は、本発明が、その技術的思想や必須の特徴を変更しなくとも、他の具体的な形態に実施され得るとのことを理解することができるであろう。そのため、以上で記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と理解しなければならない。本発明の範囲は、前記詳細な説明よりは後述する特許請求の範囲により示され、特許請求の範囲の意味及び範囲、そしてその均等の概念から導出される多様な実施形態が本発明の範囲に含まれるものとして解釈されるべきである。

Claims (19)

  1. 電極及び分離膜が交互に積層されている電極組立体が製造される段階；
    一定の外形を維持する電池ケースの内部に、前記電極組立体が開放部を介して挿入される段階；
    前記電池ケースの前記開放部をカバーする段階；
    電解液が、前記電池ケースに形成された注入口を介し、前記電池ケースの内部に注入される段階；
    前記注入口が閉鎖される段階；
    初期充電を行い前記電極組立体の極板の表面にＳＥＩ層を形成するプレフォーメーション工程が行われる段階；
    前記電池ケースの一側に形成されたガス排出装置のスイッチに外力が印加される段階；
    前記ガス排出装置のガスケットが前記スイッチに印加される外力の方向と同じ方向に進むように直線移動してガス排出ホールが開放される段階；及び
    前記プレフォーメーション工程が行われる段階で前記電池ケースの内部に発生した第１ガスが外部に排出される段階を含む二次電池の製造方法。
  2. 前記第１ガスが外部に排出される段階以後に、
    前記ガス排出装置がシーリングされる段階をさらに含む請求項１に記載の二次電池の製造方法。
  3. 前記ガス排出装置がシーリングされる段階において、
    前記ガス排出装置がキャップでカバーされる段階；及び
    前記キャップにレーザー溶接が行われる段階をさらに含む、請求項２に記載の二次電池の製造方法。
  4. 前記第１ガスが外部に排出される段階以後に、
    前記二次電池の充電を完了させるフォーメーション工程が行われる段階をさらに含む請求項１から３のいずれか一項に記載の二次電池の製造方法。
  5. 前記フォーメーション工程が行われる段階以後に、
    前記ガス排出装置の前記スイッチに外力が印加される段階；
    前記ガス排出装置の前記ガスケットが直線移動して前記ガス排出ホールが開放される段階；及び
    前記フォーメーション工程が行われる段階で前記電池ケースの内部に発生した第２ガスが外部に排出される段階をさらに含む請求項４に記載の二次電池の製造方法。
  6. 前記第２ガスが外部に排出される段階以後に、
    前記ガス排出装置がシーリングされる段階をさらに含む請求項５に記載の二次電池の製造方法。
  7. 前記ガス排出装置がシーリングされる段階において、
    前記ガス排出装置がキャップでカバーされる段階；及び
    前記キャップにレーザー溶接が行われる段階をさらに含む、請求項６に記載の二次電池の製造方法。
  8. 前記ガス排出装置は、
    前記外力が除去されると、前記ガスケットの位置を復元させて前記ガス排出ホールを閉鎖する復元部を含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の二次電池の製造方法。
  9. 前記復元部は、
    弾性力を生成して前記ガスケットの位置を復元する、請求項８に記載の二次電池の製造方法。
  10. 前記復元部は、
    前記ガス排出ホールに対向する前記電池ケースの内壁と前記ガスケットに両端が接触し、長手方向に弾性力を生成する、請求項９に記載の二次電池の製造方法。
  11. 前記スイッチに前記外力が印加されると、
    前記ガスケットは、
    前記電池ケースの内側に直線移動して前記復元部を圧縮させる、請求項９または１０に記載の二次電池の製造方法。
  12. 前記外力は前記スイッチを引っ張る力である、請求項１から９のいずれか一項に記載の二次電池の製造方法。
  13. 前記復元部は、ガス排出ホールに対向する前記電池ケースと前記ガスケットとの間に備えられ、
    前記復元部の両端は前記電池ケースの内壁と前記ガスケットの一面とにそれぞれ接触している、請求項８または９に記載の二次電池の製造方法。
  14. 電極及び分離膜が交互に積層されている電極組立体を内部に収容し、一定の外形を維持する電池ケース；
    前記電池ケースの内部に形成され、前記電池ケースの内外部を連通するガス排出ホールを開閉するガスケット；
    外力が印加されると前記外力を前記ガスケットに伝達し、前記ガスケットを直線移動させて前記ガス排出ホールを開放するスイッチ；及び
    前記外力が除去されると、前記ガスケットの位置を復元させて前記ガス排出ホールを閉鎖する復元部を含み、
    前記ガスケットは前記スイッチに印加される外力の方向と同じ方向に進むように直線移動する、二次電池。
  15. 前記復元部は、
    弾性力を生成して前記ガスケットの位置を復元する、請求項１４に記載の二次電池。
  16. 前記復元部は、
    前記ガス排出ホールに対向する前記電池ケースの内壁と前記ガスケットに両端が接触し、長手方向に弾性力を生成する、請求項１５に記載の二次電池。
  17. 前記スイッチに前記外力が印加されると、
    前記ガスケットは、
    前記電池ケースの内側に直線移動して前記復元部を圧縮させる、請求項１５または１６に記載の二次電池。
  18. 前記外力は前記スイッチを引っ張る力である、請求項１４または１５に記載の二次電池。
  19. 前記復元部は、ガス排出ホールに対向する前記電池ケースと前記ガスケットとの間に備えられ、
    前記復元部の両端は前記電池ケースの内壁と前記ガスケットの一面とにそれぞれ接触している、請求項１４または１５に記載の二次電池。
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