KR100277655B1 - 이차전지의 캡 어셈블리 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

목적 : 이차전지의 캡 어셈블리 및 그 제조방법에 관한 것으로, 안전밸브의 변형에 의해 안전성과 신뢰성이 저하되고, 압축 및 조립 불량에 의해 밀폐성이 떨어지며 액체 전해질이 누출되는 문제점을 해결하고자 한다.

구성 : 캡 커버, 안전밸브, 절연체 및 전류차단기의 순서로 적층되어서 캔의 상측 개구에 가스켓을 개재하여 꼭 맞게 설치되는 캡 어셈블리에 있어서, 절연체(64)와 전류차단기(66)가 안전밸브(62)의 외부에 형성된 플랜지부(62a)로 삽입 지지되게 하고, 다시 전류차단기가 절연체의 플랜지부(64a) 내측으로 삽입 지지되게 하되, 그 절연체의 플랜지부 선단이 가스켓(8)과 직접 접촉 및 밀착되게 한다. 안전밸브와 절연체의 플랜지부는 그 선단이 소정의 각도로 내향 형성되므로, 절연체와 전류차단기는 강제 삽입하는 방법에 의해 용이하게 조립되어 진다.

효과 : 상기한 절연체 및 전류차단기가 안전밸브의 플랜지부 내측으로 삽입 지지되는 구성에 의해 안전밸브의 변형이 방지되는 것이며, 제품의 안전성 및 신뢰성을 확보할 수 있다. 안전밸브의 플랜지부로 인해 가스켓과의 접촉 면적의 넓어지고, 절연체의 플랜지부가 같은 재질의 가스켓과 직접 접촉되므로, 밀폐성이 향상되고 액체 전해질의 누출을 방지할 수 있다.

Description

이차전지의 캡 어셈블리 및 그 제조방법{Cap assembly of secondary battery and method for making the same}

본 발명은 안전밸브의 변형을 방지하여 전지의 안전성과 신뢰성을 확보하고, 전지의 밀폐성을 향상시켜 액체 전해질의 누출을 방지하는데 적합하게 이용될 수 있는 이차전지의 캡 어셈블리 및 그 제조방법에 관한 것이다.

이차전지는 재충전이 가능하고 소형 및 대용량화가 가능한 것이며, 대표적인 것으로 니켈수소(Ni-MH)전지와 리튬(Li)전지 및 리튬이온(Li-ion)전지가 사용되고 있다.

이러한 이차전지로서 잘 알려진 리튬이온전지는 정극 활물질로 리튬-천이금속산화물이 사용되고, 부극 활물질로 탄소 혹은 탄소복합체가 사용되며, 그 사이에 유기 용매에 리튬염을 녹인 액체 전해질이 주입되어서, 정극과 부극간에 리튬 이온이 이동되게 하고 기전력이 발생되게 함으로써 충·방전이 이루어지도록 한다.

도 4은 종래 공지된 리튬이온전지의 구조를 보여주고 있다. 정극과 세퍼레이터 및 부극이 함께 권취된 전극부(2)은 액체 전해질과 함께 상기 부극과 접속된 캔(4)의 내부에 수납되고, 그 캔(4)의 상부에는 상기 정극과 접속된 캡 어셈블리(6)가 설치된다.

캡 어셈블리(6)는 가스켓(8)을 개재하여 캔(4)과 절연되고, 위로부터 캡 커버(10)와 전류제한기(12) 및 안전밸브(14)의 순서로 적층된 상태에서 캔(4)의 상부를 크림핑(Crimping)함에 의해 어셈블리 및 밀봉되며, 상기 안전밸브(14)의 하부에는 절연체(16)를 개재하여 전류차단기(18)를 부착한 구성으로 되어 있다. 전류차단기(18)는 정극과의 접속을 위해 조립 전에 정극 탭(20)과 용접된다.

그러나 상기한 구성을 갖는 종래 리튬이온전지는 안전밸브(14)와 전류차단기(18)의 사이에 절연체(16)를 개재하여 상호 용접하는 복잡한 구조로 이루어질 뿐 아니라, 안전밸브(14)에 의해 전류차단기(18)와 절연체(16)가 지지되므로 안전밸브(14)가 변형될 수 있고, 이 경우에는 안전밸브(14)와 전류차단기(18)의 작동이 불량하게 되므로 제품의 안전성과 신뢰성에 치명적인 영향을 주게 된다.

또한 종래의 리튬이온전지는 내부의 밀폐성을 확보하고 액체 전해질의 누출을 방지하기 위해 가스켓(8)을 소정의 압력으로 가압하고 있으나, 압축성 및 조립 불량에 의해 밀폐성이 떨어지고 액체 전해질의 누출이 발생하는 문제점이 있다.

본 발명은 종래 기술에서 설명된 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 안전밸브와 절연체 및 전류차단기의 조립 방식 및 구조로 개선하여, 전지의 안전성과 신뢰성은 물론 밀폐성을 향상시킬 수 있도록 한 이차전지의 캡 어셈블리 및 그 제조방법을 제공함에 목적을 두고 있다.

이를 위하여 본 발명의 캡 어셈블리는 위로부터 캡 커버, 안전밸브, 절연체 및 전류차단기의 순서로 적층되어서 캔의 상측 개구에 가스켓을 개재하여 꼭 맞게 설치되는 것이며, 절연체와 전류차단기가 안전밸브의 외부에 형성된 플랜지부로 삽입 지지되게 하고, 상기 절연체는 전류차단기가 삽입 지지되는 플랜지부를 갖추어 그 플랜지부의 선단이 가스켓과 직접 접촉 및 밀착되게 한 구성으로 이루어진다.

안전밸브와 절연체의 플랜지부는 그 선단이 소정의 각도로 내향 형성되어 내경이 축소된 구조로 이루어지므로, 전류차단기를 절연체의 플랜지부에 강제 삽입하고 다시 그 절연체를 안전밸브의 플랜지부에 강제 삽입하는 방법에 의해 용이하게 조립될 수 있다.

이에 따라 본 발명의 목적물인 캡 어셈블리는 절연체 및 전류차단기가 안전밸브의 플랜지부 내측으로 삽입 지지되는 구성에 의해 안전밸브의 변형이 방지되는 것이며, 제품의 안전성 및 신뢰성을 확보할 수 있다.

또 본 발명의 목적물인 캡 어셈블리는 안전밸브의 플랜지부로 인해 가스켓과의 접촉 면적의 넓어지고, 절연체의 플랜지부가 같은 재질의 가스켓과 직접 접촉되므로, 밀폐성이 향상되고 액체 전해질의 누출이 방지되는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 이차전지의 캡 어셈블리의 구성을 보인 단면 구성도.

도 2는 본 발명의 요부를 확대 도시한 단면도.

도 3은 본 발명의 조립 구조를 보인 분리 사시도.

도 4는 종래 공지된 이차전지의 캡 어셈블리 구성을 보인 단면 구성도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

4-캔 8-가스켓

10-캡 커버 12-전류제한기

60-캡 어셈블리 62-안전밸브

62a-플랜지부 64-절연체

64a-플랜지부 66-전류차단기

이하, 본 발명을 실현하기 위한 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 설명한다.

참고로 본 발명을 설명함에 있어, 종래 기술에서 인용된 도면과 동일한 구성에 대해서는 설명의 명료성을 위해 동일한 부호를 사용하기로 한다.

도 1에서와 같이 본 발명에 관련된 이차전지는 정극, 부극 및 세퍼레이터가 함께 권취된 전극부(2)가 수납되는 캔(4)과, 그 캔(4)의 개구에 삽입되는 가스켓(8)을 개재하여 절연된 상태로 결합되는 캡 어셈블리(60)로 구성되고 있다.

여기서 본 발명의 목적물인 캡 어셈블리(60)는 캡 커버(10)와 전류제한기(12), 안전밸브(62), 절연체(64) 및 전류차단기(66)의 순서로 적층된 구성으로 어셈블리 된다.

안전밸브(62)는 최 외곽에서 하부로 연장된 플랜지부(62a)를 구비하는 것이며, 그 플랜지부(62a)의 내측에 절연체(64)와 전류차단기(66)가 강제 압입 방식에 의해 삽입되어서 견고하게 지지되도록 하고 있다. 또 마찬가지 방식으로 절연체(64)의 최 외곽에는 플랜지부(64a)가 형성되며, 그 플랜지부(64)의 내측으로는 전류차단기(66)가 강제 압입 방식에 의해 삽입되어 견고하게 지지된다.

이를 위하여 안전밸브(62)와 절연체(64)의 플랜지부(62a)(64a)는 상호 조립되기 전에, 도 2에 확대 도시한 바와 같이 그 선단부가 소정의 각도(θ) 예를 들어 3∼7도로 내향 형성되어서 내경이 축소된 구조로 이루어지는 것이며, 여기에 절연체(64) 및 전류차단기(66)가 강제 압입 방식으로 삽입되므로 견고하게 지지되도록 하는 것이다.

이에 따라 본 발명의 안전밸브(62)는 절연체(64)을 개재하여 전류차단기(66)와 용접되고 동시에 플랜지부(62a)에 의해 절연체(64)와 전류차단기(66)를 지지하게 되므로, 종래와 달리 밸브의 변형을 방지할 수 있으며 결국 제품의 안전성 및 신뢰성을 확보할 수 있다.

한편, 절연체(64)의 플랜지부(64a)는 하향 절곡된 선단이 가스켓(8)과 직접 접촉하도록 구성되는데, 이것은 가스켓(8)과 같은 재질 예를 들어 수지로 형성되어서 전지의 밀폐성을 향상시킨다. 또 본 발명의 안전밸브(62)는 플랜지부(62a)로 인해 가스켓(8)과의 접촉 면적의 넓어지게 한다. 이러한 작용에 의해 본 발명에 의한 전지는 밀폐성이 향상되고, 액체 전해질의 누출이 방지되는 것이다.

도 3은 본 발명을 실현하기 위한 조립 방법을 나타내고 있다.

도면에서와 같이 본 발명의 캡 어셈블리(60)는 먼저 판상의 절연체(64)와 안전밸브(62)를 프레스하여 플랜지부(64a)(62a)를 형성하고, 이것의 선단을 프레스하여 내향 절곡되게 한다.

이렇게 형성된 절연체(64)의 플랜지부(64a) 내측에 강제 압입 방식으로 전류차단기(66)를 삽입하고, 같은 방식으로 안전밸브(62)의 플랜지부(62a) 내측에 절연체(64)를 삽입한다. 이어서 상기와 같이 조립한 안전밸브(62)를 정극 탭(20)과 용접한 다음, 전극부(2)와 액체 전해질이 수납된 캔(4)의 상측 개구에 가스켓(8)을 개재하여 설치하고, 그 상부에 캡 커버(10) 및 전류제한기(12)를 적층한다. 마지막 단계로 캔(4)의 상측 개구를 크림핑함에 의해 본 발명의 캡 어셈블리(60)는 전지의 일부로서 어셈블리되어 진다.

이상에서 설명된 구성 및 작용을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 이차전지의 캡 어셈블리 및 그 제조방법은 종래 기술의 문제점을 실질적으로 해소하고 있다.

즉, 본 발명의 안전밸브는 절연체을 개재하여 전류차단기와 용접되고 동시에 플랜지부를 이용하여 절연체와 전류차단기를 견고하게 지지함으로써, 종래와 달리 밸브의 변형을 방지할 수 있으며, 전지의 안전성 및 신뢰성을 확보할 수 있다.

또 본 발명에 의하면 안전밸브의 플랜지부에 의해 전지의 밀폐성을 결정하는 캡 어셈블리와 가스켓의 실제 접촉 면적이 확대되고 동시에 가스켓과 동일 재질로 된 절연체가 상호 직접 접촉됨으로써, 전지의 밀폐성을 향상시키고 결과적으로 액체 전해질의 누출을 방지할 수 있다.

Claims (7)

1. 정극, 부극 및 세퍼레이터와 함께 액체 전해질이 수납된 캔의 상측 개구에 가스켓을 개재하여 결합되는 이차전지의 캡 어셈블리에 있어서, 위로부터 캡 커버, 안전밸브, 절연체 및 전류차단기의 순서로 적층되어서 가스켓의 내경에 꼭 맞게 설치되고, 상기 안전밸브는 플랜지부를 구비하여 절연체와 전류차단기가 삽입 지지되게 하며 아울러 상기 전류차단기와 용접 결합되고, 상기 절연체는 전류차단기가 삽입 지지되는 플랜지부를 구비하되 그 플랜지부의 선단이 가스켓과 직접 접촉되게 한 구성을 특징으로 하는 이차전지의 캡 어셈블리.
2. 제 1 항에 있어서, 캡 커버와 안전 밸브의 사이에는 전류제한기가 설치된 것임을 특징으로 하는 이차전지의 캡 어셈블리.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 가스켓과 절연체는 같은 재질로 형성된 것임을 특징으로 하는 이차전지의 캡 어셈블리.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 안전밸브와 절연체의 플랜지부는 소정의 각도로 내향 절곡된 것임을 특징으로 하는 이차전지의 캡 어셈블리.
5. 절연체의 플랜지부 내측에 강제 압입 방식으로 전류차단기를 삽입하여 지지되게 하는 단계, 그 절연체를 안전밸브의 플랜지부 내측에 강제로 삽입하여 지지되게 하는 단계, 이렇게 조립된 안전밸브를 전극부와 액체 전해질이 수납된 캔의 상측 개구에 가스켓을 개재하여 설치하고 그 상부에 캡 커버를 적층하는 단계, 상기 캔의 상측 개구를 크림핑하여 어셈블리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 캡 어셈블리 제조방법.
6. 제 5 항에 있어서, 캡 커버와 안전 밸브의 사이에 전류제한기를 더 설치한 것을 특징으로 하는 이차전지의 캡 어셈블리 제조방법.
7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 안전밸브와 절연체의 플랜지부는 소정의 각도로 내향 절곡된 것을 특징으로 하는 이차전지의 캡 어셈블리 제조방법.