KR100568773B1

KR100568773B1 - 전지용 부극관의 제조 방법

Info

Publication number: KR100568773B1
Application number: KR1020040006562A
Authority: KR
Inventors: 이시자키모리오
Original assignee: 이시자키 프레스 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2003-02-04
Filing date: 2004-02-02
Publication date: 2006-04-07
Also published as: TWI229470B; KR20040071608A; CA2456745A1; CN1286196C; JP2004241186A; US20040185337A1; JP3694506B2; CN1519965A; TW200419838A; US7514175B2

Abstract

과제

전지의 부극관과 정극마개와의 고정부에 대해 충분한 강도를 얻는 것이 가능한 부극관 및 그 제조 방법을 제공한다.

해결 수단

측벽을 구비하고, 중심축(17)을 따라 연장하는 통형상의 부극관(1)으로서, 측벽은, 상대적으로 두께가 두꺼운 후육부로서의 상단부(2)와, 상단부(2)의 두께보다 상대적으로 두께가 얇은 측벽 박육부(3)를 갖는다. 상단부(2)는 측벽의 단부에 위치한다. 측벽 박육부(3)는 측벽에서 상단부(2) 이외의 부분이다. 측벽에서, 상단부(2)의 외주면과 중심축(17) 사이의 거리(L3)는, 측벽 박육부(3)의 외주면과 중심축(17) 사이의 거리(L3)와 같다. 한편, 측벽에서, 상단부(2)의 내주면과 중심축(17) 사이의 거리(L1)는, 측벽 박육부(3)의 내주면과 중심축(17) 사이의 거리(L2)보다 작다.

전지

Description

전지용 부극관의 제조 방법{Manufacturing Method of Anode Can for Battery}

도 1은 본 발명에 따른 전지의 외장 관부재(罐部材)인 부극관을 도시한 사시 모식도.

도 2는 도 1의 선분 Ⅱ-Ⅱ에서의 단면 모식도.

도 3은 도 2의 영역(Ⅲ)을 도시한 부분 확대 단면 모식도.

도 4는 도 1 내지 도 3에 도시한 부극관을 이용하여 제조한 전지를 도시한 사시 모식도.

도 5는 도 4의 영역(Ⅴ)를 도시한 부분 확대 단면 모식도.

도 6은 본 발명의 비교예로서의 부극관을 도시한 단면 모식도.

도 7은 도 6에 도시한 부극관을 이용하여 제조한 전지의 코킹부를 도시한 부분 확대 단면 모식도.

도 8은 제 2의 비교예로서의 부극관을 도시한 단면 모식도.

도 9는 도 8에 도시한 부극관을 이용하여 제조한 전지의 코킹부를 도시한 부분 확대 단면 모식도.

도 10 내지 도 14는 도 1 내지 도 3에 도시한 부극관의 제조 방법의 제 1 내지 제 5의 공정을 설명하기 위한 단면 모식도.

♠도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명♠

1 : 부극관 2 : 상단부

3 : 측벽 박육부 4 : 저벽

5 : 전지 6 : 정극마개

7 : 코킹부 8 : PTC

9 : 안전판 10 : 전지 셀

11 : 오목부 12 : 개스킷

13, 14 : 부극관 표면 15 : 단차부

16 : 선분 17 : 중심축

18 : 내주면 20 : 부극관

21 : 측벽 25 : 부극관

26 : 상단부 30, 33 : 재료

31a 내지 31d : 펀치 32a 내지 32d : 다이

34 : 화살표 35 : 오목부

36 : 후육부 37 : 다이 표면

38 : 간극 39 : 표면

발명의 배경

기술분야

본 발명은, 전지의 부극관 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히, 부극관과 정극마개와의 접합부에 대해 충분한 강도를 얻는 것이 가능한 부극관 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

종래기술

종래, 부극관의 내부에 전지 셀을 수납하고, 부극관의 한쪽의 개구부를 정극마개로 밀봉한 전지가 알려져 있다(예를 들면, 일본 특개 2000-315495호 공보 참조).

그러나, 종래의 부극관은, 이하와 같은 문제가 있다. 즉, 외형 치수를 일정하게 하는 한편으로 전지의 용량을 증대시키기 위해, 부극관의 측벽의 두께는 아주 얇은 것이 바람직하다. 한편, 측벽의 두께를 너무 얇게 하면, 정극마개를 고정하기 위해 정극마개의 단부를 끼우도록 음극 사이의 단부를 변형시킨 고정부의 강도가 저하되어 버린다는 문제가 발생하고 있다.

본 발명의 목적은, 전지의 부극관과 정극마개와의 고정부에 대해 충분한 강도를 얻는 것이 가능한 부극관 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 전지용 부극관은, 측벽을 구비하고, 중심축을 따라 연장하는 통형상의 전지용 부극관으로서, 측벽은, 상대적으로 두께가 두꺼운 후육부와, 후육 부의 두께보다 상대적으로 두께가 얇은 박육부를 갖는다. 후육부는 측벽의 단부에 위치한다. 박육부는 측벽에서 후육부 이외의 부분이다. 측벽에서, 후육부의 외주면과 중심축 사이의 거리는, 박육부의 외주면과 중심축 사이의 거리와 동등하다. 한편, 측벽에서, 후육부의 내주면과 중심축 사이의 거리는, 박육부의 내주면과 중심축 사이의 거리보다 작다.

이와 같이 하면, 부극관의 측벽의 단부를, 정극마개의 단부를 끼우도록 변형시켜서 부극관과 정극마개를 접속 고정하는 경우에, 부극관과 정극마개와의 접합부를 구성하는 부극관의 측벽의 단부(후육부)의 두께가 상대적으로 두껍게 되어 있기 때문에, 상기 접합부의 강도를 충분히 높일 수 있다.

또한, 측벽의 외주면에 대해, 후육부의 외주면과 중심축 사이의 거리는, 박육부의 외주면과 중심축 사이의 거리와 동등하게 되어 있기 때문에, 부극관과 정극마개와의 접합부(후육부에 의해 구성되는 부분)가 부극관의 측벽의 박육부(다른 부분)보다 외측으로 돌출하는 것을 억제할 수 있다. 그 때문에, 외형의 사이즈로 규정된 전지의 규격에 따른 전지에서, 전지 셀이 수납되는 부분(측벽의 박육부가 위치하는 부분)에 관해 부극관의 측벽의 외형 치수를 전지의 규격에 의해 결정되는 전지의 외형 치수까지 빠듯하게 크게 할 수 있다. 이 때문에, 전지 셀의 체적을 크게 할 수 있기 때문에, 전지의 용량을 크게 할 수 있다.

상기 전지용 부극관에서는, 측벽에서, 후육부와 박육부와의 경계부의 내주면이, 박육부에서 측벽의 내주면에 대해 경사되어 있어도 좋다.

이 경우, 후육부의 내주면과 박육부의 내주면을 매끈한 표면(경계부의 내주 면)으로 이을 수 있다. 이 때문에, 후육부와 박육부와의 경계부에 예각의 모서리부 등이 형성되지 않기 때문에, 전지의 제조 공정에서 부극관을 가공하는 경우에, 이 모서리부에 응력이 집중하여 부극관이 파손된다는 위험성을 저감할 수 있다.

본 발명에 따른 전지용 부극관의 제조 방법은, 재료를 준비하는 공정과, 통형상체 형성 공정과, 두께 변경 공정과, 가공 공정을 구비한다. 재료를 준비하는 공정에서는, 얻어져야 할 전지용 부극관의 형상에 대응한 재료 부재를 준비한다. 통형상체 형성 공정에서는, 중심축에 따라 늘어남과 함께 측벽을 갖는 통형상체로 되도록 재료 부재를 변형시킨다. 두께 변경 공정에서는, 측벽에 대해 프레스 가공을 행함에 의해, 측벽에서, 측벽의 단부에 위치하며 상대적으로 두께가 두꺼운 후육부와, 후육부 이외의 부분으로서 후육부의 두께보다 상대적으로 두께가 얇은 박육부를 형성한다. 가공 공정에서는, 측벽에 프레스 가공을 행함에 의해, 후육부의 외주면과 중심축 사이의 거리를, 박육부의 외주면과 중심축 사이의 거리와 동등하게 하는 한편, 후육부의 내주면과 중심축 사이의 거리를, 박육부의 내주면과 중심축 사이의 거리보다 작게 한다.

이와 같이 하면, 본 발명에 따른 부극관을 용이하게 제조할 수 있다.

상기 전지용 부극관의 제조 방법은, 두께 변경 공정의 후이며 가공 공정 전에, 측벽에서의 후육부의 두께를 변경하는 공정을 구비하고 있어도 좋다. 이 경우, 측벽의 후육부의 두께를 임의로 변경하는 것이 가능해진다.

상기 전지용 부극관의 제조 방법에서는, 두께 변경 공정에서 형성되는 박육부의 두께는, 얻어져야 할 전지용 부극관의 측벽에서의 박육부의 두께와 동등하여 도 좋다.

이 경우, 두께 변경 공정에서 측벽의 박육부의 최종적인 두께를 결정하기 때문에, 두께 변경 공정의 후처리 공정 등에서 측벽의 박육부로 되어야 할 부분에 대해 두께를 변경하기 위한 프레스 가공을 박육부에 대해 행할 필요가 없고, 측벽의 후육부로 되어야 할 부분만을 프레스 성형하면 좋다. 이 때문에, 프레스 가공에 수반하여 박육부로 되어야 할 부분에 상처 등이 발생할 위험성을 저감할 수 있다.

상기 전지용 부극관의 제조 방법에서, 두께 변경 공정은, 측벽 중 박육부로 되어야 할 부분을 프레스 성형함에 의해, 박육부로 되어야 할 부분의 두께를 얇게 하는 공정을 포함하고 있어도 좋다.

이 경우, 후육부로 되어야 할 부분을 프레스 성형하지 않고 두께 변경 공정을 실시하기 전의 두께대로 유지하여 두면, 용이하게 후육부와 박육부를 형성할 수 있다.

상기 전지용 부극관의 제조 방법에서는, 두께 변경 공정에서, 후육부의 외주면과 중심축 사이의 거리가 박육부의 외주면과 중심축 사이의 거리보다 커지도록, 프레스 가공이 행하여져도 좋다. 또한, 가공 공정은, 측벽의 후육부의 외주면과 중심축 사이의 거리 및 후육부의 내주면과 중심축 사이의 거리를 각각 작게 하도록, 후육부에 대해 프레스 가공을 행하는 것을 포함하고 있어도 좋다.

이 경우, 후육부를 중심축측으로 이동시키도록 프레스 가공을 행함으로써, 후육부가 외주측으로 돌출한 것 같은 통형상체로부터, 본 발명에 따른 전지용 부극관을 용이하게 얻을 수 있다.

본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징, 양상 및 이점은 첨부된 도면과 연계한 하기의 설명으로부터 더욱 명확해질 것이다.

발명의 실시의 형태

이하, 도면에 의거하여 본 발명의 실시의 형태를 설명한다. 또한, 이하의 도면에서 동일 또는 상당하는 부분에는 동일한 참조 번호를 붙이고 그 설명은 반복하지 않는다.

도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명에 의한 부극관 및 그 부극관을 이용한 전지를 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 전지의 외장 관부재인 부극관(1)은 원통형상을 갖고 있다. 도 2로부터도 알 수 있는 바와 같이, 부극관(1)의 상부는 개구부로 되어 있는 한편, 그 개구부와 대향하는(상기 개구부와 반대측에 위치하는) 부분에는 저벽(4)이 형성되어 있다. 도 2 및 도 3로부터도 알 수 있는 바와 같이, 부극관(1)의 측벽에서는, 개구부에 가까운 측의 단부인 상단부(2)의 두께(T1)(도 3 참조)가, 상단부(2) 이외의 부분인 측벽 박육부(3)의 두께(T2)보다도 두껍게 되어 있다.

또한, 상단부(2) 및 측벽 박육부(3)의 최외주면은, 도 2로부터도 알 수 있는 바와 같이 그 단면이 거의 동일 직선상에 위치하도록 형성되어 있다. 즉, 후육부로서의 상단부(2)에서는, 부극관(1)의 측벽이 부극관(1)의 내주측으로 ΔT(도 3 참조)만큼 측벽 박육부(3)보다 돌출한 상태로 되어 있다.

또한, 다른 관점에서 말하면, 부극관(1)의 측벽의 내주 표면에서는, 상단부(2)와 측벽 박육부(3)와의 경계부에 단차부(15)가 형성된 상태로 되어 있다. 상단부(2)(즉 측벽 박육부(3)의 두께(T2)보다도 두꺼운 두께(T1)을 갖는 후육부)의 길이(L)(도 3 참조)는 임의로 결정할 수 있다.

또한, 다른 관점에서 말하면, 도 2에 도시한 바와 같이, 부극관(1)의 상단부(2)의 외주면과 부극관(1)의 중심축(17) 사이의 거리(L3)는, 측벽 박육부(3)의 외주면과 중심축(17) 사이의 거리(L3)와 동등하고, 한편, 부극관(1)의 상단부(2)의 내주면과 부극관의 중심축(17) 사이의 거리(L1)는, 측벽 박육부(3)의 내주면과 중심축(17) 사이의 거리(L2)보다 작게 되어 있다. 또한, 부극관(1)의 내경이나 외경을 이용하여 말하면, 상단부(2)의 외경과 측벽 박육부(3)의 외형은 모두 같은 외경(D3)인 한편, 상단부(2)의 내경(D1)은 측벽 박육부(3)의 내경(D2)보다 작게 되어 있다.

상술한 본 발명에 따른 전지용 부극관의 구성을 요약하면, 전지용 부극관으로서의 부극관(1)은, 측벽을 구비하고, 중심축(17)(도 2 참조)을 따라 연장하는 통형상의 전지용 부극관으로서, 측벽은, 상대적으로 두께가 두꺼운 후육부로서의 상단부(2)와, 상단부(2)의 두께보다 상대적으로 두께가 얇은 박육부로서의 측벽 박육부(3)를 갖는다. 상단부(2)는 측벽의 단부에 위치한다. 측벽 박육부(3)는 측벽에서 상단부(2) 이외의 부분이다. 측벽에서, 상단부(2)의 외주면과 중심축(17) 사이의 거리(외경(D3)의 반분)는, 측벽 박육부(3)의 외주면과 중심축(17) 사이의 거리(외경(D3)의 반분)와 동등하다. 한편, 측벽에서, 상단부(2)의 내주면과 중심축(17) 사이의 거리(L1)는, 측벽 박육부(3)의 내주면과 중심축(17) 사이의 거리(L2)보다 작 다.

이와 같이 하면, 후술하는 바와 같이 전지의 코킹부(7)(도 5 참조)의 강도를 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 부극관(1)에서는, 측벽에서, 후육부로서의 상단부(2)와 측벽 박육부(3)와의 경계부(단차부(15))의 내주면(18)이, 측벽 박육부(3)에서의 측벽의 내주면에 대해 경사되어 있다. 이 때문에, 상단부(2)와 측벽 박육부(3)와의 경계부가 매끈한 표면을 갖기(예각의 모서리부 등이 형성되지 않는다) 때문에, 전지의 제조 공정에서 부극관(1)을 가공하는 경우에, 이 모서리부에 응력이 집중하여 부극관(1)이 파손된다는 위험성을 저감할 수 있다.

다음에, 도 4 및 도 5를 참조하여, 도 1에 도시한 부극관을 적용한 전지의 구조를 설명한다. 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 부극관(1)을 적용한 전지(5)는, 부극관(1)의 내부에 전지 셀(10)(도 5 참조)을 배치한 후, 부극관(1)의 상부의 개구부에 정극마개(6)를 배치하고, 이 정극마개(6)와 부극관(1)을 개스킷(12)(도 5 참조)을 사이에 끼우고 코킹함에 의해 형성된 코킹부(7)에 의해 밀봉 접합함에 의해 얻어진다. 이 코킹부(7)의 구조를, 도 5를 이용하여 보다 상세하게 설명한다.

도 5에 도시한 바와 같이, 전지(5)(도 4 참조)에서는, 부극관(1)의 내부에 전지 셀(10)을 배치하고 있다. 그리고, 부극관(1)의 상단부에서는, 전지 셀(10)의 상부 표면보다도 위에 위치하는 부분을 부극관(1)의 내주측으로 우그러뜨림에 의해 오목부(11)가 형성되어 있다. 이 오목부(11)는, 부극관(1)의 전 둘레에 걸쳐서 형 성되어 있다.

부극관(1)의 개구부에는, 전지 셀(10)의 상부 표면상에 위치하는 영역에 부극관(1)의 개구부를 막도록 안전판(安全弁)(9)이 배치되어 있다. 이 안전판(9) 위에는 PTC(8)(Positive Temperature Coefficient)가 배치되어 있다. PTC(8) 위에는 도전체로 이루어지는 정극마개(6)가 배치되어 있다. 정극마개(6)는 전지 셀(10)의 정극 단자(도시 생략)와 전기적으로 접속되어 있다. 그리고, 이 정극마개(6), PTC(8) 및 안전판(9)은, 수지 등의 절연체로 이루어지는 개스킷(12)에 의해 파지된 상태에서 고정되어 있다. 개스킷(12)은, 부극관(1)의 상단부(2)(도 2 참조)의 단부를 도 5에 도시한 바와 같이 부극관(1)의 내주측으로 절곡함에 의해, 부극관(1)의 상단부에 의해 파지 고정되어 있다. 또한, 이 코킹부(7)에서 부극관(1)의 상단부가 절곡됨에 의해, 개스킷(12)의 위치를 고정함과 함께, 정극마개(6), PTC(8) 및 안전판(9)을 개스킷(12)에 의해 파지된 상태로 하고 있다. 또한, 본 발명에 의한 부극관(1)은, 리튬 이온 전지, 망간 전지, 니카드(Ni-Cd) 전지, 니켈 수소 전지 등 임의의 전지에 대해 적용할 수 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 상단부(2)의 두께(T1)는 측벽 박육부(3)의 두께(T2)보다 두껍게 되어 있다. 이 때문에, 도 5에 도시한 바와 같이 코킹부(7)를 형성하기 위해 상단부(2)가 부극관(1)의 내주측으로 굽히는 가공이 시행된 후라도, 상단부(2)의 두께(T3)는 부극관(1)의 측벽 박육부(3)의 두께(T2)보다도 두껍게 되어 있다.

이와 같이, 코킹부(7)를 구성하는 부극관(1)의 측벽의 상단부(2)의 두께(T3) 가 다른 부분인 측벽 박육부(3)의 두께(T2)보다도 두껍게 되어 있기 때문에, 코킹부(7)에서 상단부(2)를 굽히는 가공을 한 후, 이 코킹부(7)의 강도를 충분히 높게 하여 둘 수 있다.

또한, 도 2에 도시한 바와 같이 부극관(1)의 측벽에서 상단부(2)와 측벽 박육부(3)와의 최외주면은, 중심축(17)의 연장하는 방향을 따라 연장하는 동일면상에 위치하도록 구성되어 있다. 그 때문에, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 전지(5)를 구성하기 위해 코킹부(7)를 형성한 후라도, 코킹부(7)를 구성하는 상단부(2)의 최외주면인 부극관 표면(14)과, 측벽 박육부(3)의 최외주 표면인 부극관 표면(13)은, 중심축을 따라 연장하는 동일면상에 위치하고 있다. 즉, 도 5에 도시한 바와 같이, 전지(5)(도 4 참조)의 단면 형상에서는, 상단부(2)의 부극관 표면(14)과 측벽 박육부(3)의 부극관 표면(13)이 하나의 선분(16)에 겹쳐지게 되어 있다.

이 때문에, 코킹부(7)를 형성한 경우에, 코킹부(7)를 구성하는 부극관(1)의 측벽의 상단부(2)의 부극관 표면(14)으로부터 중심축(17)(도 2 참조)까지의 거리가, 전지 셀(10)를 수납하는 영역의 벽면을 구성하는 측벽 박육부(3)의 최외주면인 부극관 표면(13)으로부터 중심축(17)(도 2 참조)까지의 거리보다도 커지는 것을 피할 수가 있다(코킹부(7)의 외경이, 전지 셀(10)을 수납한 부분의 외경보다 커지는 것을 피할 수 있다). 이 때문에, 코킹부(7)의 외경의 가장 큰 부분(최대 외경부)을 전지의 규격 최대 외경으로 하기 위해, 전지 셀(10)이 수납된 부분인 부극관(1)의 측벽 박육부(3)의 최대 외경을 전지의 규격 최대 외경보다도 작게 하는 대응을 행할 필요는 없다. 그 때문에, 측벽 박육부(3)의 외경을 규격 최대 외경까지 크게 할 수 있기 때문에, 전지 셀(10)을 수납하는 부분의 체적을 규격까지 빠듯하게 크게 할 수 있다. 따라서 전지(5)(도 4 참조)의 용량을 크게 할 수 있다.

상술한 본 발명에 의한 부극관의 효과를, 도 6 및 도 7에 도시한 비교예의 부극관을 이용한 전지와 대비하면서 보다 구체적으로 설명한다. 도 6은, 본 발명의 비교예로서의 부극관을 도시한 단면 모식도이다. 도 6은 도 2에 대응한다. 도 7은, 도 6에 도시한 부극관을 이용하여 제조한 전지의 코킹부를 도시한 부분 확대 단면 모식도이다. 도 7은 도 5에 대응한다.

도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 부극관(20)으로서, 측벽(21)의 두께가 대략 일정하게 된 것을 이용하면, 도 7에 도시한 바와 같이 코킹부(7)를 구성하는 측벽의 두께(T4)와 전지 셀(10)이 수납된 부분의 부극관(20)(도 6 참조)의 측벽(21)의 두께가 거의 동등하게 된다. 여기서, 부극관(20)의 측벽(21)의 두께는, 전지의 규격 사이즈 내에서 전지 셀(10)의 용량을 최대한까지 크게 하기 위해, 그 두께를 극력 얇게 하는 것이 바람직하다. 이 때문에, 측벽(21)의 두께는 전지 셀(10)을 지지하는데 충분한 강도를 갖는 두께로서 아주 얇게 설정된다.

그러나, 코킹부(7)에서는, 개스킷(12)을 지지함과 함께, 개스킷(12)을 사이에 끼우고 정극마개(6), PTC(8) 및 안전판(9)를 지지하는 것이 가능하도록, 코킹부(7)를 구성하는 부극관(20)(도 6 참조)의 측벽(21)의 부분에는 충분한 강도가 요구된다. 그런데, 상술한 바와 같이 측벽(21)의 두께는 아주 얇게 설정되기 때문에, 도 6 및 도 7에 도시한 부극관(20)을 이용한 경우에는, 코킹부(7)의 강도를 충분히 높히기가 어렵다. 한편, 도 5에 도시한 본 발명에 의한 부극관을 이용한 전 지의 코킹부(7)에서는, 상단부(2)의 두께(T3)가 측벽 박육부(3)의 두께(T2)보다도 두껍게 되어 있기 때문에, 코킹부(7)의 강도를 도 7에 도시한 경우보다 충분히 높게할 수 있다.

또한, 도 1 내지 도 5에 도시한 본 발명에 의한 부극관은, 도 8 및 도 9에 도시한 제 2의 비교예로서의 부극관(25)과 비교한 경우에도 이미 기술한 바와 같이 전지의 용량을 크게 할 수 있다는 효과를 갖는다. 이하 설명한다. 도 8은 도 2에 대응한다. 도 9는 도 5에 대응한다.

도 8로부터도 알 수 있는 바와 같이, 제 2의 비교예의 부극관(25)은, 측벽이, 상대적으로 두꺼운 두께를 갖는 상단부(26)와, 상대적으로 얇은 두께를 갖는 측벽 박육부(3)로 구성되어 있다. 그러나, 도 8에 도시한 부극관(25)에서는, 상단부(26)의 외주면이 측벽 박육부(3)의 외주면과 비교하고 부극관(25)의 외주측으로 돌출한 상태로 되어 있다. 또한, 부극관(25)의 측벽의 내주면에서는, 상단부(26) 및 측벽 박육부(3)의 내주면이 거의 동일면상에 위치하도록 구성되어 있다.

도 8에 도시한 바와 같은 부극관을 이용하여 도 4에 도시한 바와 같은 전지를 제조한 경우, 도 9에 도시한 바와 같이, 코킹부(7)에서는 상단부(26)의 두께(T5)가 측벽 박육부(3)의 두께(T2)보다도 두껍기 때문에, 도 6 및 도 7에 도시한 부극관을 이용한 경우보다도 코킹부(7)의 강도를 높게 하는 것이 가능하다. 그러나, 도 8로부터도 알 수 있는 바와 같이, 상단부(26)의 외주면은 부극관(25)의 외주측으로 돌출한 상태로 되어 있다. 그 때문에, 코킹부(7)를 형성한 후라도 상단부(26)의 최외주면인 부극관 표면(14)이 부극관(25)의 측벽 박육부(3)의 최외주면 인 부극관 표면(13)보다도 부극관(25)의 외주측으로 길이(T6)만큼 돌출한 상태로 된다. 즉, 코킹부(7)에서의 전지의 중심축으로부터 부극관 표면(14)까지의 거리가, 측벽 박육부(3)의 최외주면인 부극관 표면(13)으로부터 전지의 중심축까지의 거리보다도 길이(T6)만큼 길어진다.

이미 기술한 바와 같이, 전지의 규격은 그 최대 외경으로 정해진다. 그 때문에, 이 규격에 적합하기 위해 전지의 최대 외경이 코킹부(7)의 부극관 표면(14)의 위치에서 결정되면, 전지 셀(10)을 수납하는 부분의 측벽인 측벽 박육부(3)의 부극관 표면(13)과 전지의 중심축 사이의 거리를 길이(T6)만큼 작게 할 필요가 있다. 이 결과, 도 5에 도시한 본 발명에 의한 부극관을 이용한 전지보다도, 도 9에 도시한 전지로는 전지 셀(10)의 체적이 작아진다.

한편, 도 5에 도시한 본 발명에 의한 부극관을 이용한 전지에서는, 도 9에 도시한 비교예로서의 부극관을 이용한 전지에 비하여, 측벽 박육부(3)의 부극관 표면(13)과 전지의 중심축 사이의 거리를 전지의 규격의 최대 외경까지 크게 할 수 있다. 이 때문에, 전지 셀(10)의 체적을 크게 할 수 있다. 이 결과, 전지의 용량을 크게 할 수 있다.

다음에, 도 10 내지 도 14를 참조하여, 도 1 내지 도 3에 도시한 부극관의 제조 방법을 설명한다.

우선, 도 10에 도시한 바와 같이, 얻어져야 할 전지용 부극관의 형상에 대응한 재료 부재를 준비하는 공정으로서, 부극관의 재료가 되는 판형상의 재료(30)를 준비한다. 판상의 재료(30)는 얻어져야 할 전지용 부극관의 형상에 대응한 재료 부 재이고, 그 평면 형상이 원형이다. 또한, 도 10 내지 도 14에서는, 판형상의 재료(30) 및 형성된 부극관이 중심축(17)을 중심으로 하여 대칭의 형상을 갖고 있기 때문에, 중심축(17)으로부터 좌측의 부분만을 표시하고 있다.

다음에, 도 11에 도시한 바와 같이, 컵형상의 오목부(35)가 형성된 다이(32a)와 펀치(31a)와의 사이에 판형상의 재료(도 10 참조)를 배치한 후, 다이(32a)에 대해 펀치(31a)를 화살표(34)로 나타내는 방향으로 상대적으로 이동시킨다. 이와 같이 하여, 판형상의 재료(30)(도 10 참조)를 다이(32a)의 오목부(35)의 내벽면의 형상에 따르도록 소성(塑性) 변형하는 프레스 공정을 실시한다. 이 결과, 판형상의 재료(30)(도 10 참조)는 소성 변형하여 컵형상의 재료(33)(도 11 참조)로 된다. 이 후, 화살표(34)로 나타내는 방향과는 역방향으로 펀치(31a)를 다이(32a)로부터 상대적으로 떨어지도록 이동시킨다. 그리고, 다이(32a)의 오목부(35)로부터 컵형상의 재료(33)를 꺼낸다. 이와 같이 하여, 중심축(17)을 따라 연장하면서 측벽을 갖는 통형상체(컵형상의 재료(33))로 되도록 재료 부재(판형상의 재료(30)(도 10 참조))를 변형시키는 통형상체 형성 공정을 실시한다.

그 후, 오목부(35)의 깊이가 틀린 다른 다이 및 그 다이에 대응하는 다른 펀치를 이용하여, 컵형상의 재료(33)의 깊이가 깊어지도록, 도 11에 도시한 공정과 마찬가지의 프레스 공정을 복수회 실시한다.

그 후, 도 12에 도시한 바와 같이, 깊이 D1의 오목부(35)가 형성된 다이(32b)와, 이 오목부(35)의 저벽에까지 도달 가능한 길이를 가지며, 오목부(35)의 내부에 삽입할 수 있는 두께의 펀치(31b)와의 사이에 컵형상의 재료(33)를 배치 한다. 그리고 다이(32b)에 대해 펀치(31b)를 화살표(34)로 나타내는 방향으로 상대적으로 이동시킴으로써, 컵형상의 재료(33)를 오목부(35)의 내벽면을 따르는 형상이 되도록 소성 변형하는 프레스 가공 공정을 실시한다.

이 때, 오목부(35)의 깊이(D1)가, 형성되는 부극관(1)(도 1 참조)의 측벽 박육부(3)의 길이(H1)와 거의 같아지도록, 오목부(35)의 형상은 결정되어 있다. 즉, 컵형상의 재료(33)의 측벽 중 측벽 박육부(3)로 되어야 할 부분을 프레스 성형함에 의해, 측벽 박육부(3)로 되어야 할 부분의 두께를 얇게 하는 공정을 실시하고 있다. 또한, 도 12에 도시한 바와 같이, 상기 프레스 가공 공정에서는, 후육부(36)의 외주면과 중심축(17) 사이의 거리가, 측벽 박육부(3)의 외주면과 중심축(17) 사이의 거리보다 커지도록, 프레스 가공이 행하여져 있다. 이 결과, 컵형상의 재료(33)의 상부에는 측벽 박육부(3)보다 두께가 두꺼운, 길이 H2의 후육부(36)가 형성된다. 측벽 박육부(3)의 길이(H1)와 후육부(36)의 길이(H2)를 합계한 길이(H)는, 얻어져야 할 전지용 부극관의 길이(높이)와 동등하다.

이 결과, 컵형상의 재료(33)의 측벽에는, 두께(T2)를 갖는 측벽 박육부(3)와, 이 측벽 박육부(3)의 두께보다도 두꺼운 두께를 갖는 후육부(36)가 형성된다.

형성된 측벽 박육부(3)의 두께(T2)는, 얻어져야 할 전지용 부극관의 측벽에서의 측벽 박육부(3)(도 3 참조)의 두께(T2)와 동등하게 되어 있다. 이와 같이 하면, 후처리 공정에서 측벽 박육부(3)에 대해 다이나 펀치에 의해 프레스 가공을 행할 필요가 없기 때문에, 후처리 공정에서 측벽 박육부(3)에 상처 등이 발생할 위험성을 저감할 수 있다.

이 후, 펀치(31b)를 오목부(35)의 내부에서 화살표(34)로 나타내는 방향과는 역방향으로 상대적으로 이동시킴에 의해 제거한다. 그리고, 컵형상의 재료(33)를 오목부(35)의 내부로부터 꺼낸다. 이와 같이 하여, 컵형상의 재료(33)의 측벽에 대해 프레스 가공을 행함에 의해, 측벽에서, 측벽의 단부에 위치하고 상대적으로 두께가 두꺼운 후육부(36)와, 후육부(36) 이외의 부분으로서 후육부(36)의 두께보다 상대적으로 두께가 얇은 측벽 박육부(3)를 형성하는 두께 변경 공정이 실시된다.

다음에, 도 13에 도시한 바와 같이, 후육부(36)의 두께를 결정하는 공정을 실시한다. 구체적으로는, 개구부가 형성된 다이(32c)와 펀치(31c)와의 사이에 컵형상의 재료(33)를 배치한다. 다이(32c)의 개구부에서는, 도 13에 도시한 바와 같이 프레스 성형한 때에, 컵형상의 재료(33)의 측벽 박육부(3)와 대향하는 내주면과 중심축(17) 사이의 거리가 거리(R1)로 되어 있다. 또한, 다이(32c)의 개구부에서는, 도 13에 도시한 바와 같이 프레스 성형한 때에, 컵형상의 재료(33)의 후육부(36)와 대향하는 내주면(다이 표면(37))과 중심축(17) 사이의 거리가 거리(R2)로 되어 있다. 거리(R2)는 거리(R1)보다 크다. 또한, 다이(32c)의 개구부에서, 측벽 박육부(3)와 대향하는 내주면과, 후육부(36)와 대향하는 내주면은, 각각 중심축(17)을 중심으로 한 원주형상의 면으로 되어 있다. 또한, 다이(32c)의 개구부에서, 측벽 박육부(3)와 대향하는 내주면과, 후육부(36)와 대향하는 내주면과의 접합부의 표면 형상은, 측벽 박육부(3)와 후육부(36)와의 접합부의 외주면으로부터 중심축(17)까지의 거리가 매끈하게 변화하는 것 같은 테이퍼형상으로 되어 있다.

그리고, 화살표(34)로 나타내는 방향으로 다이(32c)에 대해 펀치(31c)를 상대적으로 이동시킨다. 이와 같이 하여, 후육부(36)를 다이(32c)의 개구부의 내주면과 펀치(31c)의 표면(39)과의 사이에서 가압하여 소성 변형시킴에 의해, 후육부(36)의 두께(T8)를 임의로 결정할 수 있다. 구체적으로는, 이 공정에서 후육부(36)의 두께(T8)를 얻어져야 할 전지용 부극관의 후육부로서의 상단부(2)(도 2 참조)의 두께로 되도록 결정하여도 좋다.

이 후, 다이(32c)에 대해 펀치(31c)를 화살표(34)로 나타내는 방향과 역방향으로 상대적으로 이동시킴에 의해 다이(32c)의 개구부로부터 펀치(31c)를 제거한다. 그리고, 다이(32c)의 개구부로부터 컵형상의 재료(33)를 제거한다. 이와 같이 하여, 컵형상의 재료(33)의 측벽에서의 후육부(36)의 두께를 변경하는 공정이 실시된다.

다음에, 후육부를 부극관의 내주측으로 돌출시켜서 상단부(2)를 형성하는 공정을 실시한다. 구체적으로는, 도 14에 도시한 바와 같이, 중심축(17)으로부터의 거리(R1)를 반경으로 하는 원통형상의 개구부가 형성된 다이(32d)와 펀치(31d)와의 사이에 컵형상의 재료(33)를 배치한다. 그리고, 다이(32d)에 대해 화살표(34)로 나타내는 방향으로 펀치(31d)를 상대적으로 이동시킴에 의해, 컵형상의 재료(33)의 상단부(2)의 외주 표면의 위치가 측벽 박육부(3)의 외주 표면의 위치와 거의 동일 면상에 위치함과 함께, 상단부(2)의 내주면이 컵형상의 재료(33)의 내주측으로 돌출하도록, 컵형상의 재료(33)의 상단부(2)를 소성 변형시킨다.

이와 같이 하여, 컵형상의 재료(33)의 측벽에 프레스 가공을 행함에 의해, 상단부(2)의 외주면과 중심축(17) 사이의 거리(R1)를, 측벽 박육부(3)의 외주면과 중심축(17) 사이의 거리와 동등하게 하는 한편, 상단부(2)의 내주면과 중심축(17) 사이의 거리(R3)를, 측벽 박육부(3)의 내주면과 중심축(17) 사이의 거리보다 작게 하는 가공 공정이 실시된다. 도 14에 도시한 가공 공정에서는, 컵형상의 재료(33)의 측벽의 후육부로서의 상단부(2)의 외주면과 중심축(17) 사이의 거리(R1) 및 후육부로서의 상단부(2)의 내주면과 중심축(17) 사이의 거리(R3)를 각각 작게 하도록, 상단부(2)에 대해 프레스 가공을 행하고 있다.

이 때, 펀치(31d)의 외경은, 상단부(2)의 두께(T1)가 도 1에 도시한 부극관의 상단부(2)의 두께(T1)로 되도록 결정되어 있다. 또한, 도 14로부터 알 수 있는 바와 같이, 측벽 박육부(3)의 내주면과 펀치(31d)의 외주면과의 사이에는 간극(38)이 형성되어 있다. 또한, 펀치(31d)의 선단측으로서 측벽 박육부(3)와 대향하는 부분의 외주면을, 상단부(2)에 대향하는 펀치(31d)의 부분의 외주면보다 중심축(17)측으로 벗어나도록(외경(또는 폭)이 작아지도록) 형성하여도 좋다. 이와 같이 하면, 펀치(31d)를 화살표(34)로 나타내는 방향과는 역방향으로 다이(32d)로부터 상대적으로 이동시키는 때에, 용이하게 펀치(31d)를 다이(32d)의 개구부의 내부로부터 빼낼 수 있다.

이와 같이 하여, 전지용 부극관으로 되어야 할 컵형상의 재료(33)에서는, 그 저벽의 외주면에서의 높이가 높이(H1)까지의 부분인 측벽 박육부(3)와, 측벽 박육부(2)위에 위치하고, 상대적으로 두꺼운 두께(T1)를 갖는 길이(H2)의 상단부(2)를 형성할 수 있다.

이 후, 컵형상의 재료(33)의 상단부(2) 위에 위치하는 불필요한 부분을 절단 하여 제거함에 의해(컵형상의 재료(33)의 저벽 외주면으로부터의 높이가, 얻어지는 부극관(1)의 높이(H)가 되는 부분에서 컵형상의 재료(33)의 측벽을 절단함에 의해, 재료(33)의 저벽 외주면으로부터의 높이가 높이(H)보다 높은 부분을 제거함에 의해), 도 1에 도시한 바와 같은 부극관(1)을 얻을 수 있다. 즉, 얻어지는 부극관의 높이는 도 14에 도시한 높이(H)로 된다.

또한, 도 12 내지 도 14로부터 알 수 있는 바와 같이, 도 12에 도시한 다이(32b)에 형성된 개구부(오목부(35))의 내주면으로부터 중심축(17)까지의 거리, 도 13에 도시한 다이(32c)에 형성된 개구부의 벽면 중 재료(33)의 측벽 박육부(3)와 대향하는 부분의 내주면으로부터 중심축(17)까지의 거리, 및 도 14에 도시한 다이(32d)에 형성된 개구부의 내주면으로부터 중심축(17)까지의 거리는, 어느 것이나 거리 R1(얻어져야 할 부극관의 외주면과 중심축(17) 사이의 거리)과 동등한 값으로 되어 있다.

또한, 상술한 실시의 형태에서는 전지의 부극관을 이용하여 설명하고 있지만, 본 발명은 전지의 정극관에 대해서도 적용 가능하다. 즉, 전지의 정극관을 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같은 구조로 하여도 좋다. 즉, 본 발명은 전지의 부극관 및 정극관을 포함하는 전지용 관부재에 적용할 수 있다.

금회에 개시된 실시의 형태는 제한적인 의미가 아니라 모든 점에서 예증적인 것으로서 이해되어져야 한다. 본 발명의 범위는 상기한 실시의 형태가 아니라 특허청구범위에 의해 규정되며, 특허청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변형예를 포함하는 것으로 이해되어져야 한다.

이와 같이, 전지용 부극관에서, 측벽의 단부를 내주측으로 돌출하는 후육부로 함으로써, 전지용 부극관을 이용한 전지에서 정극마개와 전지용 부극관과의 접합부의 강도를 충분히 높게할 수 있다.

Claims

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얻어져야 할 전지용 부극관의 형상에 대응한 재료 부재를 준비하는 공정과,

중심축에 따라 늘어남과 함께 측벽을 갖는 통형상체로 되도록 상기 재료 부재를 변형시키는 통형상체 형성 공정과,

상기 측벽에 대해 프레스 가공을 행함에 의해, 상기 측벽에서, 상기 측벽의 단부에 위치하고 상대적으로 두께가 두꺼운 후육부와, 상기 후육부 이외의 부분으로서 상기 후육부의 두께보다 상대적으로 두께가 얇은 박육부를 형성하는 두께 변경 공정과,

상기 측벽에 프레스 가공을 행함에 의해, 상기 후육부의 외주면과 상기 중심축 사이의 거리를, 상기 박육부의 외주면과 상기 중심축 사이의 거리와 동등하게 하는 한편, 상기 후육부의 내주면과 상기 중심축 사이의 거리를, 상기 박육부의 내주면과 상기 중심축 사이의 거리보다 작게 하는 가공 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 전지용 부극관의 제조 방법.
제 3항에 있어서,

상기 두께 변경 공정의 후이며 상기 가공 공정 전에, 상기 측벽에서의 상기 후육부의 두께를 변경하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 전지용 부극관의 제조 방법.
제 3항에 있어서,

상기 두께 변경 공정에서 형성되는 상기 박육부의 두께는, 얻어져야 할 전지용 부극관의 측벽에서의 박육부의 두께와 동등한 것을 특징으로 하는 전지용 부극관의 제조 방법.
제 3항에 있어서,

상기 가공 공정은, 통형상의 개구부가 형성된 다이와, 상기 개구부에 삽입 가능한 펀치와의 사이에, 상기 두께 변경 공정에 의해 상기 후육부와 상기 박육부가 형성된 통형상체를 배치하는 공정과,

상기 개구부의 내부에 상기 통형상체와 함께 상기 펀치를 삽입하는 공정을 포함하고,

상기 다이의 상기 개구부의 내주면으로부터 상기 중심축까지의 거리는, 얻어져야 할 부극관의 외주면과 중심축 사이의 거리와 동등하고,

상기 펀치의 외주면으로부터 상기 중심축까지의 거리는, 상기 후육부의 내주면과 상기 중심축 사이의 거리와 동등한 것을 특징으로 하는 전지용 부극관의 제조 방법.