KR100322099B1 - 각형 이차 전지 - Google Patents

Abstract

목적: 각형 이차 전지가 횡방향으로 압축력을 받을 경우 변형된 캡 플레이트가 정극핀이나 정극 플레이트와 접속하여 발생하는 쇼트를 방지하는 것을 그 목적으로 한다.

구성: 정극, 부극 및 세퍼레이터를 함께 권취한 전극군을 수납하는 각형 캔의 상측 개구부에 캡 어셈블리의 캡 플레이트를 용접 밀봉하는 각형 이차 전지에 있어서, 캡 플레이트와 각형 캔의 용접부 중 단변 용접부의 용접 강도를 장변 부분의 용접 강도보다 10-20% 가량 높여 용접을 한 구성으로 이루어진다.

효과: 각형 캔과 캡 플레이트를 용접하는 공정에서 단변 용접부의 용접 강도를 장변 용접부보다 10-20% 가량 용접 강도를 높여 용접함으로써, 전지의 횡방향 압축력 발생시 캡 플레이트가 전지의 외향으로 융기하여 정극핀이나 정극 플레이트가 캡 플레이트와의 쇼트를 방지하고 안전성을 향상시킬 수 있다.

Description

각형 이차 전지{Prismatic type Secondary Battery}

본 발명은 각형 이차 전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 각형 이차 전지의 캡 플레이트를 각형 캔에 용접하는 공정시 밀폐성 확보와 아울러 안전성을 향상시킬 수 있는 각형 이차 전지에 관한 것이다.

이차 전지는 재충전이 가능한 전지로서, 소형 및 대용량화가 가능하고 현재 대표적으로는 니켈 수소 전지, 리튬 전지 및 리튬 이온 전지가 사용되고 있다. 이차 전지의 주용도는 휴대폰, 캠코더, 노트북 컴퓨터 등의 전원으로 사용되며 형태는 원통형과 각형으로 구분된다.

리튬 이온 이차 전지는 정극 활물질로 리튬 금속 산화물을 사용하고, 부극 활물질로 탄소 혹은 탄소 복합체를 사용하며, 유기 용매에 리튬염을 녹인 전해질을 함침하여, 정극과 부극 사이에서 리튬 이온이 이동되어 충·방전이 이루어지도록 한다.

종래 공지된 각형 이차 전지를 도 3에 도시한다.

도면에서와 같이 각형 이차전지는 정극과 부극의 사이에 세퍼레이터를 개재하여 함께 권취하므로 전극군(2)을 형성하고, 그 전극군(2)을 캔(4)의 내부에 삽입하며, 그 캔(4)의 상측 개구에 캡 플레이트(6)를 설치하되, 상기 캡 플레이트(6)의 상부에 절연체(8)를 개재하여 정극 플레이트(10)를 배치하고 이들의 중심에 가스켓(12)으로 절연된 정극핀(14)을 리벳으로 체결하여 캡 어셈블리(16)를 구성하고 있다.

상기 캡 어셈블리(16)에서 캡 플레이트(6)는 각형 캔(4)의 상부를 밀폐하고 그 밀폐방식으로는 레이저 용접 방식을 채용한다. 각형 캔(4)과 캡 플레이트(6)의 각 용접부가 레이저 용접에 의해 용접될 때 종래에는 밀폐성만을 고려하므로 각 용접부의 용접 강도는 동일하다.

도 4에는 기존의 각형 이차 전지가 횡방향, 즉 도면의 A-A 방향으로 압축력을 받을 때의 전지 형상을 도시한 것이다.

도면에서 보는 바와 같이 캡 플레이트(6)와 각형 캔(4)을 용접할 때 용접부의 용접 강도가 모두 균일할 경우 캡 플레이트(6)가 전지의 내향으로 휘게 되고, 캡 플레이트(6)가 더욱 압축력을 받으면 정극핀(14) 또는 정극 플레이트(10)와 접속되어 쇼트가 일어날 가능성이 높은 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 각형 이차 전지의 각형 캔과 캡 플레이트를 용접하는 공정 시 단변 용접부의 용접 강도를 장변 용접부의 용접 강도보다 높여 용접을 함으로써, 밀폐성 확보 뿐만 아니라 쇼트를 방지하여 안전성을 향상시킬 수 있는 각형 이차 전지를 제공함을 목적으로 한다.

이를 위하여, 본 발명은 정극, 부극 및 세퍼레이터를 함께 권취한 전극군을 수납하는 각형 캔의 상측 개구부에 캡 어셈블리의 캡 플레이트를 용접 밀봉하는 각형 이차 전지에 있어서, 캡 플레이트와 각형 캔의 용접부 중 단변 용접부의 용접 강도를 장변 부분의 용접 강도보다 10-20% 가량 높여 용접을 한 구성으로 이루어진다.

상기 각형 캔과 캡 플레이트를 용접하는 방식은 레이저 용접 방식을 채용함이 바람직하다.

상술한 바와 같은 구성을 포함하는 각형 이차 전지는 횡방향의 압축을 받을 경우, 높은 용접 강도에 의해 용접된 캡 플레이트와 캔의 단변 용접부가 압축력을 지지하여 정극핀을 포함한 캡 플레이트의 중앙부가 전지의 외향으로 융기하도록 함으로써 정극핀 또는 정극 플레이트와 캡 플레이트의 접속 가능성을 차단하여 쇼트를 방지하고 안전성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 각형 이차 전지를 도시한 사시도

도 2는 본 발명에 의한 각형 이차 전지를 횡방향으로 압축한 형태를 도시한 단면도

도 3은 종래 각형 이차 전지를 도시한 단면도

도 4는 종래 각형 이차 전지를 횡방향으로 압축한 형태를 도시한 단면도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

2: 전극군 4: 각형 캔

6: 부극 플레이트 6a: 단변 용접부

6b: 장변 용접부 8: 정극 플레이트

14: 정극핀 16: 캡 어셈블리

20: 단변 용접부 30: 장변 용접부

본 발명의 구성에 대하여 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다. 참고로 본 발명의 설명에 앞서 종래 도면과 일치하는 부분은 종래 도면 부호를 인용하기로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 각형 이차 전지의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 각형 이차 전지가 횡압력을 받을 때의 형상을 도시한 단면도이다.

본 발명의 구성은, 도 1에서 보는 바와 같이 정극, 부극 및 세퍼레이터를 함께 권취한 전극군이 수납된 각형 캔의 상측 개구부를 캡 플레이트가 포함된 캡 어셈블리로 밀봉하는 각형 이차 전지에 있어서, 상기 캡 플레이트(6)와 각형 캔(4)의 상측 개구부를 밀폐하도록 용접 할 때 상기 캡 플레이트(6)와 각형 캔(4)의 단변 용접부(20) 용접 강도를 장변 용접부(30)의 용접 강도보다 높게 하는 구조로 이루어진다.

상기 캡 플레이트(6)와 각형 캔(4)의 용접 방식은 레이저 용접 방식을 채용함이 바람직하다.

상기 단변 용접부(20)를 레이저 용접할 시 용접 강도는 장변 용접부(30)의 용접 강도보다 10-20% 가량 증가시켜 용접을 한다.

상술한 구성의 각형 이차 전지를 횡방향, 즉 도면의 A-A 방향으로 압축한 형상을 도 2에 도시한다.

도면에서 보면, A-A 방향으로 압축력이 가해질 때 전지 상측부에서는 캡 플레이트(6)와 각형 캔(4)의 용접 부위 중에서 용접 강도가 낮은 장변 용접부(30)에서 분리가 시작된다. 반면 용접강도가 높은 단변 용접부(20)는 일정 압축력까지 용접부가 분리되지 않도록 지지하고, 상기와 같은 용접 강도의 차이에 의하여 상기 캡 플레이트(6)는 변형하면서 전지의 외향으로 융기한다.

전지가 외향으로 융기하면서 전극군의 정극에서 인출되어 정극핀과 연결된 정극탭이 떨어져 나가고, 융기 변형되는 캡 플레이트(6)의 중앙에 형성되어 있는 정극핀(14)과 정극 플레이트(10)는 융기가 진행되어도 압축력을 받지 않고, 캡 플레이트(6)와 더욱 분리되어 접촉할 염려가 없으며, 또한 정극핀(14)의 하단부 역시 캡 플레이트(6)가 변형됨에 따라 가스켓(12)으로 보호되어 쇼트가 일어날 가능성이 배제된다.

상술한 구성에 의하여 본 발명은 종래 문제점을 효과적으로 해결할 수 있다.

각형 캔과 캡 플레이트를 용접하는 공정에서 단변 용접부의 용접 강도를 장변 용접부보다 10-20% 가량 용접 강도를 높여 용접함으로써, 전지의 횡방향 압축력 발생시 캡 플레이트가 전지의 외향으로 융기하여 정극핀이나 정극 플레이트가 캡 플레이트와의 쇼트를 방지하고 안전성을 향상시킬 수 있다.

Claims (2)

1. 정극, 부극 및 세퍼레이터를 함께 권취한 전극군이 수납되는 각형 캔의 상측 개구부를 캡 어셈블리로 밀봉하는 각형 이차 전지에 있어서,

   각형 캔과 캡 플레이트의 장변 용접부보다 높은 용접 강도로 용접된 단변 용접부를 포함하는 것을 특징으로 하는 각형 이차 전지.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 단변 용접부의 용접 강도는 장변 용접부의 용접 강도보다 10∼20% 높은 것을 특징으로 하는 각형 이차 전지.