JP7293563B2 - 二次電池の製造方法およびそれを含む電池パックの製造方法 - Google Patents

二次電池の製造方法およびそれを含む電池パックの製造方法 Download PDF

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Description

本出願は、２０２０年０２月０６日付の韓国特許出願第１０－２０２０－００１４５５３号に基づく優先権の利益を主張し、該当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、二次電池の製造方法およびそれを含む電池パックの製造方法に関し、特に、ガス排出が容易な二次電池の製造方法およびそれを含む電池パックの製造方法に関する。
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、携帯電話、ノートパソコン、およびカムコーダなどの先端電子機器の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とを収容する缶、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、缶の内部がシーリングされた構造であるため、活性化工程において缶の内部に発生したガスを外部に放出させることができず、このため、電池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り、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放出させることができ、これにより、電池性能を大きく向上させることができる、二次電池の製造方法およびそれを含む電池パックの製造方法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の製造方法は、上部にトップホールが形成されたトップキャップを配置し、前記トップキャップの下部にベントホールが形成された安全ベントを配置した後、前記安全ベントの下部にＣＩＤホールが形成されたＣＩＤフィルタを配置してキャップ組立体を製造するキャップ組立体製造ステップ（Ｓ１０）と、缶の内部に電極組立体を収容した後、電解液を注入して電極組立体に含浸させる電極組立体および電解液収容ステップ（Ｓ２０）と、缶の上部に前記キャップ組立体を配置する配置工程、および前記電極組立体に備えられた正極タップを前記キャップ組立体のＣＩＤフィルタの底面に結合し、この際、前記正極タップの先端がＣＩＤホールを塞ぐようにする結合工程を含む予備電池製造ステップ（Ｓ３０）と、予備電池を充放電する活性化ステップ（Ｓ４０）と、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ＣＩＤフィルタに密着された正極タップを下部に押すと、ＣＩＤホールが開放されるようになって、前記缶の内部に発生したガスが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るガス排出ステップ（Ｓ５０）と、を含むことができる。
前記キャップ組立体製造ステップ（Ｓ１０）において、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、同じ垂直線上に位置するように形成されることができる。
前記キャップ組立体製造ステップ（Ｓ１０）において、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。
前記キャップ組立体製造ステップ（Ｓ１０）は、前記トップホールを通して前記ベントホールおよび前記ＣＩＤホールを連結するように前記安全ベントを前記ＣＩＤフィルタの上面に結合する工程をさらに含むことができる。
互いに対応する前記ベントホールの外周面および前記ＣＩＤホールの外周面は、密封されるように結合されることができる。
前記正極タップは、前記電極組立体に連結される下側タップ部、および前記下側タップ部に連結される上側タップ部を含み、前記結合工程は、上側タップ部をＣＩＤフィルタの底面に面密着させた後、前記上側タップ部の他端を移動させて前記ＣＩＤホールを塞ぎ、次に、上側タップ部の一端をＣＩＤフィルタの底面に結合することができる。
前記上側タップ部には密封突起が形成され、前記結合工程は、前記上側タップ部の他端を移動させて前記ＣＩＤホールを塞ぐ際、前記密封突起を前記ＣＩＤホールに挿入して密閉力を高めることができる。
前記ガス排出ステップ（Ｓ５０）において、前記正極タップを押す力を除去すると、正極タップが元の位置に復帰するようになって、ＣＩＤホールを再び塞ぐことができる。
前記ガス排出ステップ（Ｓ５０）の後、キャップ組立体のベントホール、およびトップホールを通してＣＩＤホールの内周面の下端を正極タップに溶接する溶接ステップ（Ｓ６０）をさらに含むことができる。
前記溶接ステップ（Ｓ６０）は、正極タップに密着された前記ＣＩＤホールの内周面に沿って溶接してＣＩＤフィルタと正極タップとの間を密封することができる。
前記溶接ステップ（Ｓ６０）の後、トップホールおよびベントホールを通してＣＩＤホールに密閉ボールを挿入する密閉ボール挿入ステップ（Ｓ７０）をさらに含むことができる。
前記密閉ボール挿入ステップ（Ｓ７０）の後、トップホールおよびベントホールを通して前記密閉ボールを一部溶融させ、密閉ボールおよびＣＩＤホールを密封されるように接合する接合ステップ（Ｓ８０）をさらに含むことができる。
前記接合ステップ（Ｓ８０）の後、前記トップホールに塞ぎ蓋を結合して前記トップホールを塞ぐ塞ぎステップ（Ｓ９０）をさらに含むことができる。
前記塞ぎ蓋は、前記トップキャップと同じ素材から製造されることができる。
一方、本発明の電池パックの製造方法は、二次電池を製造するステップと、前記二次電池を電池ケースに収容するステップと、を含むことができる。
本発明の二次電池の製造方法は、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製造ステップを含み、この際、前記トップキャップはトップホールが、前記安全ベントはベントホールが、前記ＣＩＤフィルタは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ップが面密着されるようになって塞がれることに特徴を有する。かかる特徴により、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ホールを塞ぐ正極タップを押すことができる。これにより、ＣＩＤホールが開放されるようになって、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ようになって、電池性能を大きく向上させることができる。
また、本発明の二次電池の製造方法において、トップホール、ベントホール、およびＣＩＤホールは、同じ垂直線上に形成されることに特徴を有し、かかる特徴により、前記ＣＩＤホールを塞いだ正極タップ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ようになる。これにより、正極タップを容易に押して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、同じ垂直線上に一部だけ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、トップホール、ベントホール、およびＣＩＤホールの一部だけ重なるように形成されてもよい。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、本発明の二次電池の製造方法において、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に特徴を有する。かかる特徴により、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毀損されるのを防止することができる。
また、本発明の二次電池の製造方法において、安全ベントおよびＣＩＤフィルタが互いに結合されるようになって、ベントホールおよびＣＩＤホールが連結されることに特徴を有し、かかる特徴により、トップホールを通過した道具をベントホールおよびＣＩＤホールに効果的に挿入することができる。
また、本発明の二次電池の製造方法において、正極タップは、弾性復原力を有した素材からなることに特徴を有する。かかる特徴により、正極タップを前記ＣＩＤフィルタの底面に弾力的に面密着させることができる。これにより、ＣＩＤホールを安定的に塞ぐことができ、その結果、意図せずにＣＩＤホールが開放されるのを防止することができる。
また、本発明の二次電池の製造方法において、正極タップは、前記ＣＩＤホールに挿入されるようになって、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に特徴を有する。かかる特徴により、ＣＩＤホールをさらに安定的に塞ぐことができる。
また、本発明の二次電池の製造方法は、互いに連結されたＣＩＤホールに密閉ボールが挿入されるステップを含むことに特徴を有し、かかる特徴により、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および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、本発明の二次電池の製造方法は、トップキャップのトップホールに塞ぎ蓋が結合されるステップを含むことに特徴を有する。かかる特徴により、外部端子および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ップ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ップ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塞ぎ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のキャップ組立体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の電極組立体および電解液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の予備電池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の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の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の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の密閉ボール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の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の塞ぎ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。但し、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とを収容する缶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、正極タップが備えられた構造を有する。すなわち、電極組立体１１０は、複数の電極および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ップ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ップが備えられる。
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り、前記缶１３０に注入されるようになって、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形状を有し、下部に電極組立体１１０と電解液１２０とを収容する収容部、および上部にキャップ組立体１４０が実装されるシーリング部を含む。
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り、特に、二次電池活性化工程において缶１３０の内部に発生したガスを外部に排出可能な構造を有する。
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ップ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は前記正極タップ１１１により塞が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に正極タップ１１１が面密着されると塞がれ、ＣＩＤホール１４３ａを含むＣＩＤフィルタ１４３から正極タップ１１１が離れると開放される。
かかる構造を有したキャップ組立体１４０は、図３を参照すると、長棒状の道具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を塞いだ正極タップ１１１を押すことができる。これにより、ＣＩＤホール１４３ａが開放されるようになって、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きく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、活性化工程において正極タップ１１１によりＣＩＤホール１４３ａが塞がれているため、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を通して活性化工程において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、ガス排出後、正極タップ１１１および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、ガス排出構造を有したキャップ組立体１４０を含むことに特徴を有し、かかる特徴により、 缶型二次電池も、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、その結果、電池性能を大きく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が挿入され得る最小限の直径を有する。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の直径を有する。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、同じ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、同じ垂直線上に位置する。これにより、前記ＣＩＤホール１４３ａを塞いだ正極タップ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の塞ぎ可否を容易に確認することができる。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で、正極タップ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る。これにより、強度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、同じ垂直線上に一部だけ位置することができる。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、同じ垂直線上に半分だけ位置し、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ップ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および前記ＣＩＤホール１４３ａの中間に位置した前記ベントホール１４２ａは、正極タップ１１１を押すための道具を挿入する場合、道具の遊動現象により、容易に挿入することが難しいことがある。これにより、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で、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、正極タップ１１１を押すための道具によりベントホール１４２ａが毀損さ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、二次電池の爆発防止のために切開されるものであり、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する。これにより、ベントホール１４２ａの毀損を防止する。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および前記ＣＩＤフィルタ１４３が互いに結合されるようになって、前記ベントホール１４２ａおよび前記ＣＩＤホール１４３ａが連結される。これにより、前記ベントホール１４２ａおよび前記ＣＩＤホール１４３ａを同じ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の外周面および前記ＣＩＤホール１４３ａの外周面は密封されるように結合される。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および前記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、前記正極タップ１１１は、下側タップ部１１１ａおよび上側タップ部１１１ｂを含み、前記下側タップ部１１１ａは、前記電極組立体１１０の正極に連結され、前記上側タップ部１１１ｂは、前記下側タップ部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の底面に面密着されるようになって、ＣＩＤホールを塞ぐ。すなわち、上側タップ部１１１ｂは、前記ＣＩＤフィルタ１４３に面密着された後、一端がＣＩＤフィルタ１４３に溶接によって結合され、他端が前記ＣＩＤホール１４３ａを含む前記ＣＩＤフィルタ１４３に面密着されるようになって、ＣＩＤホールを塞ぐ。この際、前記ＣＩＤホール１４３ａを塞いだ上側タップ部１１１ｂの他端を押すと、上側タップ部１１１ｂの他端が前記ＣＩＤホール１４３ａから離れるようになって、前記ＣＩＤホール１４３ａが開放され、上側タップ部の他端を押した力を除去すると、上側タップ部の復原力により、上側タップ部１１１ｂの他端が前記ＣＩＤホール１４３ａを含む前記ＣＩＤフィルタ１４３に再び面密着されるようになって、ＣＩＤホールを塞ぐ。
これにより、前記正極タップ１１１は、二次電池の活性化工程までＣＩＤホールを安定的に塞ぐことができ、活性化工程後、ＣＩＤフィルタ１４３から離れると、ＣＩＤホールが開放されるようになって、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、ガス排出後、前記ＣＩＤホール１４３ａの内周面および前記正極タップ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の底面に面密着された上側タップ部１１１ｂの他端は、ガス排出後、ＣＩＤフィルタ１４３に密封されるように結合される。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、前記正極タップ１１１は、弾性復原力を有した素材からなる。これにより、上側タップ部１１１ｂの他端が前記ＣＩＤフィルタ１４３の底面に弾力的に面密着され、その結果、ＣＩＤホール１４３ａを安定的に塞ぐことができる。特に、上側タップ部１１１ｂの他端を押した外力を除去すると、弾性復原力により、上側タップ部１１１ｂの他端が元の位置に速かに復帰し、その結果、ＣＩＤホール１４３ａを迅速で且つ安定的に塞ぐことができる。ここで、正極タップ１１１は、弾性復原力を有した素材を含有した合金鋼であってもよい。
一方、前記正極タップ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、前記正極タップ１１１と前記ＣＩＤホール１４３ａとの密封力を高めるためのものであり、ＣＩＤホール１４３ａの直径と同じ直径を有し、前記ＣＩＤホール１４３ａに挿入されるようになって、前記正極タップ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る。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でき、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り、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に挿入されるようになって、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）を介して溶融される。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ようになって、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に結合される塞ぎ蓋１６０をさらに含む。すなわち、前記塞ぎ蓋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り、トップキャップ１４１と同じ素材からなる。これにより、トップホール１４１ａを通した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、キャップ組立体製造ステップ（Ｓ１０）、電極組立体および電解液収容ステップ（Ｓ２０）、予備電池製造ステップ（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）、密閉ボール挿入ステップ（Ｓ７０）、接合ステップ（Ｓ８０）、および塞ぎステップ（Ｓ９０）を含む。
キャップ組立体製造ステップ（Ｓ１０）は、図８を参照すると、キャップ組立体の穿孔工程、およびキャップ組立体の組み立て工程を含み、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、同じ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よりも大きい直径に穿孔される。これにより、前記トップホール１４１ａを通過する道具からのベントホール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み立て工程は、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、同じ垂直線上に位置する。そして、トップキャップおよび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製造ステップ（Ｓ１０）は、安全ベントおよびＣＩＤフィルタ結合工程をさらに含み、安全ベントおよびＣＩＤフィルタ結合工程は、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および前記ＣＩＤホール１４３ａを連結させ、この状態で、熱を加えて前記安全ベント１４２および前記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および前記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および前記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、複数の電極および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ップ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ップが備えられる。
予備電池製造ステップ（Ｓ３０）は、図１０を参照すると、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り、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および電極組立体１１０の正極タップ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ップ１１１がＣＩＤホール１４３ａを塞いだ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、前記正極タップ１１１は、前記電極組立体１１０に連結される下側タップ部１１１ａ、および前記下側タップ部１１１ａに連結される上側タップ部１１１ｂを含む。
すなわち、前記結合工程は、上側タップ部１１１ｂをＣＩＤフィルタ１４３ａの底面に面密着させた後、前記上側タップ部１１１ｂの他端を移動させて前記ＣＩＤホール１４３ａを塞ぎ、次に、上側タップ部１１１ｂの一端をＣＩＤフィルタ１４３の底面に溶接して結合する。言い換えれば、前記上側タップ部１１１ｂは、他端が前記ＣＩＤホール１４３ａを含むＣＩＤフィルタ１４３の底面に面密着されるようになって、ＣＩＤホール１４３ａを塞ぎ、一端がＣＩＤフィルタ１４３ａに溶接されるようになって、ＣＩＤフィルタおよび正極タップを結合する。特に、正極タップ１１１は、前記ＣＩＤホール１４３ａの方向に弾性力を有する。これにより、前記ＣＩＤホール１４３ａを安定的に塞ぐことができる。
一方、正極タップ１１１の上側タップ部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、正極タップおよびＣＩＤホールの結合力と密閉力を高めることができる。
上記のように正極タップおよび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、電極組立体および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ようになって圧力を増大させる。
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を通して、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に密着された正極タップ１１１を下部に押す。すると、ＣＩＤホール１４３ａが開放されるようになって、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、正極タップ１１１を押した道具１を除去すると、正極タップ１１１が元の位置に復帰するようになって、ＣＩＤホール１４３ａを再び塞ぐことができる。
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ホールを塞ぐ。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ップ１１１に溶接する。特に、正極タップ１１１に密着された前記ＣＩＤホール１４３ａの内周面に沿って溶接し、ＣＩＤフィルタ１４３と正極タップ１１１との間を密封する。
前記密閉ボール挿入ステップ（Ｓ７０）は、図１４を参照すると、トップホール１４１ａおよびベントホール１４２ａを通してＣＩＤホール１４３ａに密閉ボール１５０を締まり嵌めで挿入する。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およびベントホール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および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。
前記塞ぎステップ（Ｓ９０）は、図１６を参照すると、前記トップホール１４１ａに塞ぎ蓋１６０を結合し、前記トップホール１４１ａを塞ぐ。この際、塞ぎ蓋１６０は、前記トップキャップ１４１と同じ素材から製造される。前記塞ぎステップが完了すると、最終製品の二次電池１００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様の機能を有する構成に対しては同じ構成符号を用い、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、および前記二次電池１００を１つ以上収容する電池ケース２００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様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、缶の内部に発生したガスが排出された二次電池を含むことで、電池性能を大きく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、および前記二次電池１００を電池ケース２００に収容するステップを含む。
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様の方法を有し、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、活性化ステップにおいて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、同じ垂直線（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様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って示され、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：塞ぎ蓋
２００：電池ケース

Claims (15)

  1. 上部にトップホールが形成されたトップキャップを配置し、前記トップキャップの下部にベントホールが形成された安全ベントを配置した後、前記安全ベントの下部にＣＩＤホールが形成されたＣＩＤフィルタを配置してキャップ組立体を製造するキャップ組立体製造ステップ（Ｓ１０）と、
    缶の内部に電極組立体を収容した後、電解液を注入して前記電極組立体に含浸させる電極組立体および電解液収容ステップ（Ｓ２０）と、
    前記缶の上部に前記キャップ組立体を配置する配置工程、および前記電極組立体に備えられた正極タップを前記キャップ組立体の前記ＣＩＤフィルタの底面に結合し、この際、前記正極タップの先端がＣＩＤホールを塞ぐようにする結合工程を含む予備電池製造ステップ（Ｓ３０）と、
    予備電池を充放電する活性化ステップ（Ｓ４０）と、
    前記キャップ組立体のＣＩＤホール、ベントホール、およびトップホールを通して前記ＣＩＤフィルタに密着された前記正極タップを下部に押すと、ＣＩＤホールが開放されるようになって、前記缶の内部に発生したガスが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るガス排出ステップ（Ｓ５０）と、
    を含む、
    二次電池の製造方法。
  2. 前記キャップ組立体製造ステップ（Ｓ１０）において、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、同じ垂直線上に位置するように形成される、
    請求項１に記載の二次電池の製造方法。
  3. 前記キャップ組立体製造ステップ（Ｓ１０）において、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に記載の二次電池の製造方法。
  4. 前記キャップ組立体製造ステップ（Ｓ１０）は、前記トップホールを通して前記ベントホールおよび前記ＣＩＤホールを連結するように前記安全ベントを前記ＣＩＤフィルタの上面に結合する工程をさらに含む、
    請求項１から３のいずれか１項に記載の二次電池の製造方法。
  5. 前記キャップ組立体製造ステップ（Ｓ１０）において、互いに対応する前記ベントホールの外周面および前記ＣＩＤホールの外周面は、密封されるように結合される、
    請求項４に記載の二次電池の製造方法。
  6. 前記正極タップは、前記電極組立体に連結される下側タップ部、および前記下側タップ部に連結される上側タップ部を含み、
    前記結合工程は、上側タップ部を前記ＣＩＤフィルタの底面に面密着させた後、前記上側タップ部の他端を移動させて前記ＣＩＤホールを塞ぎ、次に、上側タップ部の一端を前記ＣＩＤフィルタの底面に結合する、
    請求項１から５のいずれか１項に記載の二次電池の製造方法。
  7. 前記上側タップ部には密封突起が形成され、
    前記結合工程は、前記上側タップ部の他端を移動させて前記ＣＩＤホールを塞ぐ際、前記密封突起を前記ＣＩＤホールに挿入して密閉力を高める、
    請求項６に記載の二次電池の製造方法。
  8. 前記ガス排出ステップ（Ｓ５０）において、前記正極タップを押す力を除去すると、前記正極タップが元の位置に復帰するようになって、ＣＩＤホールを再び塞ぐ、
    請求項１から７のいずれか１項に記載の二次電池の製造方法。
  9. 前記ガス排出ステップ（Ｓ５０）の後、前記キャップ組立体のベントホール、およびトップホールを通してＣＩＤホールの内周面の下端を前記正極タップに溶接する溶接ステップ（Ｓ６０）をさらに含む、
    請求項１から８のいずれか１項に記載の二次電池の製造方法。
  10. 前記溶接ステップ（Ｓ６０）は、前記正極タップに密着された前記ＣＩＤホールの内周面に沿って溶接して前記ＣＩＤフィルタと前記正極タップとの間を密封する、
    請求項９に記載の二次電池の製造方法。
  11. 前記溶接ステップ（Ｓ６０）の後、トップホールおよびベントホールを通してＣＩＤホールに密閉ボールを挿入する密閉ボール挿入ステップ（Ｓ７０）をさらに含む、
    請求項９または１０に記載の二次電池の製造方法。
  12. 前記密閉ボール挿入ステップ（Ｓ７０）の後、トップホールおよびベントホールを通して前記密閉ボールを一部溶融させ、前記密閉ボールおよびＣＩＤホールを密封されるように接合する接合ステップ（Ｓ８０）をさらに含む、
    請求項１１に記載の二次電池の製造方法。
  13. 前記接合ステップ（Ｓ８０）の後、前記トップホールに塞ぎ蓋を結合して前記トップホールを塞ぐ塞ぎステップ（Ｓ９０）をさらに含む、
    請求項１２に記載の二次電池の製造方法。
  14. 前記塞ぎ蓋は、前記トップキャップと同じ素材から製造される、
    請求項１３に記載の二次電池の製造方法。
  15. 請求項１から１４のいずれか１項に記載の二次電池の製造方法で二次電池を製造するステップと、
    前記二次電池を電池ケースに収容するステップと、
    を含む、
    電池パックの製造方法。
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