KR100544106B1 - 이차전지의 캔 - Google Patents

Abstract

목적 : 전지의 밀폐성을 향상시키고 전해액의 누수를 방지할 수 있도록 한 이차전지의 캔을 제공함에 목적을 두고 있다.

구성 : 가스켓(6)과 캡 어셈블리(8)가 적층되는 캔(40)에 비딩부(42)를 형성함에 있어, 비딩부의 상부 밴딩 반경(R1)(R2)을 하부 밴딩 반경(R3)(R4) 보다 작게 형성하므로, 상기 비딩부에 가스켓과 캡 어셈블리를 적층하고 크림핑할 때 상부에서 아래쪽으로 작용하는 프레스 압력에 대하여 큰 저항력을 갖도록 구성한다.

효과 : 이렇게 구성된 비딩부는 프레스 압력에 의한 처짐 및 변형을 방지할 수 있으며, 그로 인하여 캔과 가스켓의 접촉 면적을 증대하여 전지의 밀폐성을 향상시키고 전해액의 누수를 방지할 수 있다.

Description

이차전지의 캔{Can used in secondary battery}

본 발명은 상측 개구에 가스켓을 개재하여 캡 어셈블리를 설치하고 그 상측 개구를 크림핑(Crimping)함에 의해 실링되는 것으로, 전지의 밀폐성과 전해액의 누수를 방지하는데 효과적으로 이용할 수 있는 이차전지의 캔에 관한 것이다.

이차전지는 재충전이 가능하고 소형 및 대용량화가 가능한 것으로, 대표적으로는 니켈수소(Ni-MH)전지와 리튬(Li)전지 및 리튬이온(Li-ion)전지가 사용되고 있으며, 외관상으로는 원통형과 각형 전지로 구분되고 있다.

도 3은 나선형(spirally-wound) 전극부를 갖는 원통형 이차전지의 일반적은 구성을 나타내고 있다. 도면에서와 같이 원통형 이차전지는 정극과 부극의 사이에 세퍼레이터를 개재하여 함께 권취한 전극부(2)를 액체 전해질과 함께 캔(4)의 내부에 수납하고, 그 캔의 상부에 가스켓(6)을 개재하여 캡 어셈블리(8)를 설치한 구성으로 이루어진다.

캡 어셈블리(8)는 정극 단자로 사용되는 것으로 전극부(2)의 정극에서 인출된 탭(10)과 전기적으로 연결된다. 반면 캔(4)은 전극부(2)의 부극에서 인출된 탭(도시생략) 혹은 최외곽부의 부극과 직접 접촉하는 것으로 부극 단자로 사용되어진다.

이와 같이 구성된 이차전지에서, 캔(4)은 상부에 비딩부(4a)를 형성하고 여기에 가스켓(6)과 캡 어셈블리(8)를 올려놓은 상태에서, 그 상측 단부를 크림핑하여 밀봉하게 되는 바, 이러한 크림핑 공정에서는 충·방전시 전지 내부에서 발생하는 가스 압력을 고려하여 가스켓(6)을 적어도 30%까지 프레스한다.

그러나 종래의 캔(4)은 프레스 압력에 의해 그 비딩부(4a)가 아래쪽으로 처지면서 변형하게 되는 바, 이것은 도 4에 도시한 바와 같이 가스켓(6)과 비딩부(4a)의 접촉 부위에서 이격 공간(A)을 발생시켜, 가스켓(6)과 캔(4)의 접촉 면적을 감소시키고, 결국 전지의 밀폐성을 저하시키며 전해액의 누수 위험성을 높이는 문제점을 수반하게 된다.

앞서 설명한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명은 비딩부의 변형을 최소화할 수 있도록 강도를 보완하여, 캔과 가스켓의 접촉 면적을 증대하므로 밀폐성을 향상시키고 전해액의 누수를 방지할 수 있도록 한 이차전지의 캔을 제공함에 그 목적을 두고 있다.

이를 위하여 본 발명에서는 가스켓과 캡 어셈블리가 적층되는 캔의 비딩부를 형성함에 있어, 비딩부의 상부 밴딩 반경을 하부 밴딩 반경 보다 작게 형성하므로, 상기 비딩부에 가스켓과 캡 어셈블리를 적층하고 크림핑할 때 상부에서 아래쪽으로 작용하는 프레스 압력에 대하여 큰 저항력을 갖도록 구성한다.

이에 따라 본 발명의 비딩부는 프레스 압력에 의한 처짐 및 변형을 방지할 수 있으며, 그로 인하여 캔과 가스켓의 접촉 면적을 증대하게 되므로, 전지의 밀폐성을 향상시키고 전해액의 누수를 차단하여 방지할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다. 참고로 본 발명을 설명함에 있어, 종래 기술에서 인용한 도면과 동일한 부분에 대하여는 설명의 명료성을 위해 동일 부호를 부여하기로 한다.

본 발명에서는 원통형 구조를 갖는 이차전지의 하나로 리튬이온전지를 일 예로 설명하기로 한다. 리튬이온전지는 정극 활물질로 , 및 중에서 적어도 1종이 함유된 리튬-천이금속산화물을 사용하고, 부극 활물질로 탄소 및 탄소복합체를 사용한다.

도 1은 본 발명에 의한 이차전지를 나타내고 있으며, 도 2는 본 발명의 캔을 확대한 상태를 나타내고 있다.

도면에서와 같이 본 발명의 이차전지는 전극부(2)가 수납되는 캔(40)의 상측을 비딩 휠로 가공하여 비딩부(42)를 형성하고, 그 비딩부(42)의 상측에 가스켓(6)을 개재하여 절연된 캡 어셈블리(8)를 설치하는 것이며, 그 후 캔(40)의 상측 단부를 크림핑하여 압착하므로 제조되어진다.

여기서 본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 특징적인 구성으로, 크림핑 공정에 의해 변형되는 비딩부(42)의 기계적인 강도를 향상시켜 그 변형을 방지하고자 한다.

보다 구체적으로 본 발명에서는 비딩부(42)를 형성함에 있어, 상측의 밴딩 반경(R1)(R2)을 하측의 밴딩 반경(R3)(R4) 보다 작게 형성하므로, 크림핑할 때 상부에서 아래쪽으로 작용하는 프레스 압력에 대한 저항력이 크게 한다.

비딩부(42)의 하측 밴딩 반경(R3)(R4)은 마주하는 상측 밴딩 반경(R1)(R2)에 대하여 1.4∼2.1배의 크기로 형성한다. 특히 하측 밴딩 반경(R3)은 상측 밴딩 반경(R1)에 대하여 2배 이상으로 하고, 하측 밴딩 반경(R2)은 상측 밴딩 반경(R2)에 대하여 1.5배 이하로 하는 것이 좋다.

이러한 상·하측의 밴딩 반경 비율은 비딩부(42)가 상측의 가스켓(6)을 떠받치는 형태로 이루어지도록 하기 위한 것이며, 이에 따라 본 발명의 비딩부(42)는 도 2와 같이 상측으로 편중된 구조로 이루어진다.

이렇게 형성된 본 발명의 비딩부(42)는 가스켓(6)을 개재하여 캡 어셈블리(8)를 설치하고, 캔(40)의 상측 단부를 크림핑할 때 프레스 압력에 대하여 충분한 강도를 보유하므로, 처짐이나 변형이 발생하지 않는다.

한편 본 발명을 구성하는 캡 어셈블리(8)는 안전변을 갖춘 플레이트(12)와 캡 커버(14)의 순서로 적층되고, 안전변을 갖춘 플레이트(12) 하부에 절연체(16)를 개재하여 전류차단기(18)를 용접한 구성으로 이루어진다. 전류차단기(18)는 탭(10)을 이용하여 전극부(2)의 정극과 연결된다. 또 본 발명의 캔(40)은 전극부(2)의 부극에서 인출된 탭(도시생략) 혹은 최외곽부의 부극과 직접 접촉하는 방식으로 부극 단자로 사용되어진다.

이상에서 설명한 구성 및 작용을 통하여 알 수 있듯이, 본 발명의 이차전지의 캔은 비딩부의 구조적 강도를 보완하므로 종래 기술의 문제점을 실질적으로 해소하고 있다.

즉 본 발명은 캔을 크림핑할 때 발생하는 프레스 압력에 대하여 충분한 강도를 유지하므로, 처짐이나 변형을 방지할 수 있다.

따라서 본 발명에 의하면 내부 가스와 전해액의 누수가 효과적으로 방지되는 것이며, 밀폐성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

아울러 본 발명에 의하면 전지의 충·방전 사이클이 증대되고, 구조적인 열화가 방지되며, 수명이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 이차전지를 보인 단면도.

도 2는 본 발명의 캔을 확대 도시한 일부 단면도.

도 3은 종래 공지된 이차전지를 보인 단면도.

도 4는 종래 이차전지의 캔과 가스켓의 접촉 구조를 확대 도시한 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

2-전극부 6-가스켓

8-캡 어셈블리 10-탭

40-캔 42-비딩부

Claims (1)

1. 전극부가 수납되는 내부 공간의 상측에 비딩부를 형성하고, 그 비딩부에 가스켓과 캡 어셈블리를 적층하여 크림핑함에 의해 밀봉되는 이차전지의 캔에 있어서,

   상기 비딩부의 상측의 밴딩 반경을 하측의 밴딩 반경보다 작게 형성하고, 상기 비딩부의 하측 밴딩 반경은 마주하는 상측 밴딩 반경에 대하여 1.4 ∼ 2.1 배의 범위로 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지의 캔.