KR100291915B1 - 각형 이차전지의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

목적 : 각형 이차전지의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 각형에 적합하도록 캡과 캔의 연결 구조를 개선하여, 조립 공정의 단축과 유효 공간 증대에 따른 고용량화를 실현할 수 있도록 한다.
구성: 세퍼레이터(30c)를 개재하여 절연된 정극(30a) 및 부극(30b)이 수납된 캔(32)을 포함하는 것이며, 그 캔의 개구에 가스켓(38)을 개재하여 절연된 캡(34)을 안착하여 접착제(40)에 의해 결합되게 한다. 상기 캡은 캔과 접속되지 않은 나머지 정극 또는 부극에서 인출된 리이드 단자(42)와 전기적으로 연결되는 것이고, 캡의 구멍(34a)을 관통한 리이드 단자와 도전성 밀봉제(44)에 의해 결합됨에 의해 전기적으로 연결된다.
효과 : 판상으로 단순화 된 캡에 의해 부품의 수가 줄어들고 조립이 용이하게 실현될 수 있다. 또한, 캡의 설치에 필요한 공간을 최대로 축소하게 되므로 실제 전극이 설치되는 유효 체적을 보다 많이 확보할 수 있고, 그에 따라 전지의 고용량화가 실현된다.

Description

각형 이차전지의 제조방법
본 발명은 고용량화에 적합하도록 캔의 개구에 결합되는 캡을 개선하여, 부품의 수가 줄어들고 조립 공정이 단순화되며 내부 유효 공간이 증대되도록 한 각형 이차전지의 제조방법에 관한 것이다.
이차전지는 재충전이 가능하고 소형 및 대용량화가 가능한 것으로, 대표적으로 니켈수소(Ni-MH)전지, 리튬(Li)전지 및 리튬이온(Li-ion)전지가 사용되고 있다.
지금까지 알려진 이차전지에서 리튬이온전지는 정극 활물질로 리튬-천이금속산화물이 사용되고, 부극 활물질로 리튬금속, 리튬합금, 탄소 혹은 탄소복합체가 사용되며, 산소기, 질소기, 황산기 등을 포함한 한 개 이상의 유기 용매에 리튬염을 녹인 전해액이 사용된 것으로, 정극과 부극간에 리튬 이온이 이동되어 기전력을 발생시키므로서 충·방전이 이루어지도록 한다.
도 5는 종래 공지된 리튬이온전지의 각형 구조를 나타내고 있다. 리튬이온전지는 정극과 세퍼레이터 및 부극이 함께 권취된 전극군(2)이 상기 부극과 접속된 캔(4)의 내부에 수납되고, 그 캔(4)의 상부에 상기 정극과 접속된 캡(6)가 설치되며, 캡(6)에 형성된 주입구(8)를 통해 전해액이 주입된 후 밀봉된 구조로 이루어진다. 전극군(2)의 상면과 하면에는 캡(6) 및 캔(4)과의 접촉을 방지하기 위한 절연체(10a, 10b)가 설치되어 있다.
캡(2)는 캔(4)의 상측 개구에 레이저 용접되는 부극 플레이트(12)를 갖추고, 그 부극 플레이트의 중심에 절연판(16)을 개재하여 설치된 정극 플레이트(14)를 포함하는 것이며, 부극 플레이트(12)와 정극 플레이트(14)의 중심을 관통하는 리벳(18)에 의해 한 몸체로 조립된다. 리벳(10)은 전극군(2)의 정극 탭(20)과 연결되고, 가스켓(22)을 개재하여 부극 플레이트(12)와 절연된다. 또, 부극 플레이트(12)에는 전지의 내압 상승에 대한 방폭수단으로 안전변(24)이 설치되어 있다.
그러나 상술한 종래의 각형 리튬이온전지는 캔의 상측 개구가 크림핑(crimping)됨에 의해 용이하게 조립되는 원통형 전지와 달리, 캡 어셉블리(6)의 구조가 복잡하고 작업 공정이 많이 소요되는 문제점이 있다.
또한, 종래의 각형 리튬이온전지는 전극군(2)을 고정시키기 위해 설치되는 상부 절연체(10a)와 복잡한 구조의 캡 어셉블리(6)로 인해, 실제적으로 충·방전이 이루어지는 전극군(2)의 높이 즉, 유효(有效) 공간이 감소되므로, 전지의 용량이 감소되는 문제점이 있다.
상술한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위한 목적에서 안출된 것으로, 본 발명은 캡을 단순화하고 캔과의 연결을 개선하여, 부품수가 줄어들고 조립 고정이 단순화되며, 아울러 전지 내부의 유효 공간이 증대되어 고용량이 실현될 수 있도록 한 각형 이차전지의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 실현하기 위한 수단으로, 본 발명은 세퍼레이터를 개재하여 절연된 정극 및 부극이 수납된 캔을 포함하는 것이며, 그 캔의 개구에 가스켓을 개재하여 절연된 캡을 안착하여 접착제에 의해 결합되게 함을 특징으로 한다.
상기한 캡은 캔과 접속되지 않은 나머지 정극 또는 부극에서 인출된 리이드 단자와 전기적으로 연결되는 것이며, 이것은 캡의 구멍을 관통한 리이드 단자가 도전성 밀봉제의 결합에 의해 실현된다.
따라서 본 발명은 판상으로 된 캡에 의해 부품의 수가 줄어들고 조립이 용이하게 실현되는 것이다. 또, 캡의 설치에 필요한 공간을 최대로 축소하게 되므로 실제 전극이 설치되는 유효 체적을 보다 많이 확보할 수 있고, 그에 따라 전지의 고용량화가 실현되는 것이다.
도 1은 본 발명에 관련된 이차전지의 전체 구성을 보인 단면도.
도 2는 본 발명에 관련된 이차전지의 조립 구조를 보인 분해 사시도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 이차전지의 조립 구조를 보인 일부 확대 단면도.
도 5는 종래 공지된 이차전지의 전체 구성을 보인 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
30-전극군 30a-정극
30b-부극 32-캔
34-캡 34a-구멍
36-절연판 38-가스켓
40-접착제 42-리이드 단자
44-도전성 밀봉제
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1를 통해 도시된 바와 같이, 본 발명의 이차전지는 정극(30a)과 부극(30c)의 사이에 세퍼레이터(30b)가 개재되어 함께 권취된 전극군(30)을 포함하고, 그 전극군(30)이 수납되는 캔(32)과, 그 캔(32)의 상측 개구에 결합되는 판상의 캡(34)를 포함하는 구성으로 되어 있다.
전극군(30)은 캔(32) 및 캡(34)의 접촉을 방지하고 극성을 구분하기 위해, 그 상·하부에 각각 절연판(36)을 갖추어 설치된다.
대략 판상으로 된 캡(34)은 도 2에 자세하게 도시된 바와 같이 캔(32)의 상측 개구에 가스켓(38)을 개재하여 절연되고, 절연성 접착제(40)에 의해 결합되는 것이다. 여기서 상기한 접착제(40)는 전지의 내부 압력에 대하여 15 kgf /cm2 이상의 충분한 강도를 갖는 것이어야 하며, 이것은 에폭시 수지를 이용하여 실현될 수 있다. 지금까지 알려진 에폭시 수지는 50 kgf /cm2 의 압력까지도 충분히 견딜 수 있는 제품들이 상품화되어 있다.
예를 들어, 씨바-게이지 애럴다이트(Ciba-Geigy(C) Araldite)에서는 제품 2012가 193.351 kgf /cm2 , 2014가 182.8.5 kgf /cm2 의 전단 응력을 갖는 제품들이 상품화되어 있으며, 하이솔 엔지니어링(Hysol Engineering(C))에서는 제품 EA9430이 316.394 kgf /cm2 , EA9460이 246.084 kgf /cm2 의 전단 응력을 갖는 제품들이 상품화되어 있다.
이렇게 구성된 캡(34)은 전극군(30)의 정극(30a)에서 인출된 리이드 단자(42)에 연결되어 전지의 정극 단자로 사용되는 것이며, 그 연결 방법으로는 캡(34)을 관통하여 형성된 구멍(34a)을 통해 인출된 리이드 단자(42)가 도전성 밀봉제(44)에 의해 접착되거나, 또한 직접 용접되는 방법으로 실현될 수 있다.
캡(34)은 부극(30b)에서 인출된 리이드 단자와 연결될 수도 있으며, 이때 그에 반대되는 정극(또는 부극)에서 인출된 리이드 단자(도시생략)는 캔(32)의 바닥면 또는 측면에 용접되는 것이다.
전해액의 주입 후 결합되는 본 발명의 캡(34)은 캔(32)과의 결착력을 높이기 위해, 도 3과 같이 접착제(40)가 충진되는 공간부(46)를 넓게 형성할 수 있으며, 도 4와 같이 캡(34)의 돌기(34b)와 캔(32)의 돌기(32a)를 서로 겹쳐지게 하여 접착제(40)에 의해 결합되게 할 수도 있다.
이렇게 구성된 캡(34)는 도면을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 종래의 캡 어셈블리와 달리 부품의 수가 줄고 구조가 단순화됨을 알 수 있다.
이렇게 구성된 캡(34)에는 전지의 폭발을 방지하기 위한 안전장치로, 기계적인 방법이나 에칭 및 전기주형법으로 일정한 깊이로 홈을 형성한 안전변(48)이 설치된다. 안전변(48)은 전지의 내압이 상승되면 용이하게 파단 및 개방되도록 하기 위한 것으로, 전지 내압이 10∼20 kgf /cm2 의 범위에서 파단되는 깊이로 형성된다.
상술한 구성에서 본 발명의 캡(34)과 캔(32)은 용이하게 결합되어 외장 케이스를 구성하게 됨을 알 수 있다. 또한, 이렇게 결합된 캡(34)과 캔(32)의 외부에는 열수축 튜브(50)가 씌워져 하나의 제품으로 완성되는 것이다.
이상에서 설명된 구성 및 작용을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 각형 이차전지는 구조가 복잡한 캡 어셈블리와 그 결합 구조에 따른 종래 기술의 문제점을 실질적으로 해소하고 있다.
즉, 본 발명은 판상으로 단순화 된 캡이 캔의 상측 개구에 가스켓을 개재하여 절연되고 접착제에 의해 결합되게 함으로써, 부품의 수가 줄어들고 조립이 용이하게 실현되는 것이며, 이로 인해 제품의 생산비용이 저렴하게 되는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 판상으로 된 캡에 의해 실제 전극이 설치되는 유효 체적을 보다 많이 확보할 수 있고, 그에 따라 전지의 고용량화가 실현되는 효과를 얻을 수 있다.
한편, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 발명에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (6)

  1. 세퍼레이터에 의해 절연된 정극 및 부극 중에서 어느 하나를 캔과 연결하고; 상기 캔과 접속되지 않은 나머지 부극 또는 정극에서 인출된 리이드 단자를 캡과 연결하며; 상기 캔과 캡의 사이에 가스켓을 개재하고 접착제를 이용하여 상호 결합하여 얻어짐을 특징으로 하는 각형 이차전지의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 리이드 단자는 정극과 연결되고, 캔은 부극과 연결된 것임을 특징으로 하는 각형 이차전지의 제조방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 리이드 단자는 캡에 형성된 구멍을 관통하여 도전성 밀봉제에 의해 상기 캡과 결합되는 것임을 특징으로 하는 각형 이차전지의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 캡에는 안전변이 형성된 것임을 특징으로 하는 각형 이차전지의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 세퍼레이터, 정극 및 부극으로 구성된 전극군의 상·하부에는 절연판이 설치된 것임을 특징으로 하는 각형 이차전지의 제조방법.
  6. 세퍼레이터에 의해 절연된 정극 및 부극 중에서 어느 하나에 접속된 캔과, 그 캔의 개구에 절연된 상태로 밀봉되고 상기 캔과 접속되지 않은 나머지 부극 또는 정극에 접속된 캡을 포함하는 각형 이차전지에 있어서, 상기 캡은 부극 또는 정극에서 인출된 리이드 단자를 캡에 형성된 구멍으로 관통되게 하고, 여기에 도전성 밀봉제를 도포하여 결합 및 전기적으로 연결되게 한 것임을 특징으로 하는 각형 이차전지의 제조방법.
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