KR100571237B1 - Can type secondary battery - Google Patents

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Abstract

양극, 음극, 세퍼레이터로 이루어진 전극 조립체, 전극 조립체 및 전해액을 수용하는 용기형 캔, 캔의 상단에 위치하여 전극 조립체가 투입되는 입구가 되는 캔 개구부를 마감하는 캡 어셈블리를 구비하여 이루어지는 캔형 이차 전지에 있어서, 단면이 직사각형인 캔 개구부 둘레로 직사각형 단변두 혹은 모서리부에만 캔 측벽의 두께가 얇게 형성되어 캔 개구부 내측에 단차에 의한 저단부가 형성되고, 상기 캡 어셈블리 측면이 상기 저단부와 면하도록 상기 캔 내측에 끼워지고, 상기 캡 어셈블리 주연부와 상기 캔 개구부와의 용접부가 상기 캡 어셈블리의 상면쪽에 형성되는 것을 특징으로 하는 캔형 이차 전지가 개시된다. A can-type secondary battery comprising an electrode assembly including a positive electrode, a negative electrode, and a separator, a container-type can containing an electrode assembly and an electrolyte solution, and a cap assembly positioned at an upper end of the can and closing a can opening that becomes an inlet through which the electrode assembly is introduced. The thickness of the side wall of the can is formed only around the rectangular short edges or corners around the can opening having a rectangular cross section so that a low end is formed by a step inside the can opening, and the side of the cap assembly faces the low end. Disclosed is a can-shaped secondary battery, wherein a welding portion between the cap assembly peripheral portion and the can opening portion is formed on an upper surface of the cap assembly.

Description

캔형 이차 전지{Can type secondary battery}Can type secondary battery

도1은 캡 플레이트의 전해액 주입공 및 마개 부분을 포함하여 캔형 이차 전지의 상부를 나타내는 정면에서 본 부분 단면도이다.1 is a partial sectional view seen from the front showing an upper portion of a can type secondary battery including an electrolyte injection hole and a stopper portion of a cap plate.

도2 내지 도4는 캔 개구부와 캡 조립체 사이의 결합 형태를 나타내는 기술예들에 대한 정면에서 본 부분 단면도들이다. 2-4 are front cross-sectional partial views of techniques illustrating the form of engagement between the can opening and the cap assembly.

도5 및 도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 캔형 이차 전지의 정면에서 본 부분 단면도 및 평면도이다. 5 and 6 are a partial cross-sectional view and a plan view as seen from the front of the can-type secondary battery according to an embodiment of the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

11,211,311,411,511: 캔 12: 전극 조립체11,211,311,411,511: can 12: electrode assembly

13: 양극 14: 세퍼레이터13: anode 14: separator

15: 음극 16: 양극 리드15: cathode 16: anode lead

17: 음극 리드 18: 절연 테이프17: cathode lead 18: insulating tape

110,210,310,410,510: 캡 플레이트 118: 안전변 110,210,310,410,510: Cap plate 118: Safety side

112: 전해액 주입구 120: 가스켓112: electrolyte injection hole 120: gasket

130: 전극 단자 140: 절연 플레이트 130: electrode terminal 140: insulation plate

150: 단자 플레이트 190:절연 케이스150: terminal plate 190: insulated case

191: 리드 통공 192: 전해액 통과공191: lead through hole 192: electrolyte through hole

160: 마개 212,312,412: 용접부160: stopper 212,312,412: weld

본 발명은 캔형 이차 전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전극 조립체의 용기가 되는 캔과 캡 어셈블리의 용접을 용이하게 하도록 하는 캔형 이차 전지에 관한 것이다. The present invention relates to a can type secondary battery, and more particularly, to a can type secondary battery that facilitates welding of a can and a cap assembly serving as a container of an electrode assembly.

캔형 이차 전지는 재충전이 가능하고 소형 및 대용량화가 가능하다는 이점으로 인하여 근래에 그 개발이 급속히 이루어지고, 사용도 급속히 증가하고 있다. 캔형 이차 전지는 형태에 따라 각형과 통형 전지로 나뉠 수 있고, 전극 활물질에 따라 니켈수소(Ni-MH)전지와 리튬이온(Li-ion) 전지 등으로 나뉠 수 있다. 한편, 이차 전지는 전해질 종류에 따라 액체 전해질을 사용하는 경우와 고체 폴리머 전해질 혹은 겔 상의 전해질을 사용하는 경우로 나뉠 수 있는 데 액체 전해질을 사용할 경우 통상 캔형 이차 전지를 사용하게 된다. The can-type secondary battery has been rapidly developed and used in recent years due to the advantages of being rechargeable and capable of miniaturization and large capacity. The can-type secondary battery may be divided into a rectangular and a cylindrical battery according to its shape, and may be divided into a nickel-hydrogen (Ni-MH) battery and a lithium-ion (Li-ion) battery according to the electrode active material. On the other hand, the secondary battery may be divided into a case of using a liquid electrolyte and a case of using a solid polymer electrolyte or a gel-based electrolyte according to the type of electrolyte. When the liquid electrolyte is used, a can type secondary battery is usually used.

고체 전해질을 사용하는 리튬 이차 전지에서는 전해액의 누액 문제가 없을 것이나 액상의 전해질을 사용하는 캔형 리튬 이온 전지의 경우 누액을 방지하는 것은 화학전지 일반의 경우와 같이 중요한 문제가 되고 있다. 특히, 리튬 이온 전지가 전원으로 사용되는 휴대용 전화기, 컴퓨터, 개인 정보 단말기, 캠코더 등이 고가 정밀기기임을 감안할 때 누액 방지의 문제는 더욱 중요해 진다. In a lithium secondary battery using a solid electrolyte, there is no problem of leakage of electrolyte, but in a can-type lithium ion battery using a liquid electrolyte, preventing leakage is an important problem as in the case of a chemical battery. In particular, the problem of leakage prevention becomes more important, considering that portable phones, computers, personal digital assistants, camcorders, etc., in which lithium ion batteries are used as power sources, are expensive precision devices.

한편, 활물질에 포함되는 리튬 성분의 강한 활성으로 인하여 전해액을 사용할 경우 비수성 전해액을 사용하여야 한다. 전해액의 문제가 없는 고체 전해질 리튬 이차 전지에 있어서도 전극 조립체의 리튬 성분이 습기나 공기와 반응하여 여러 가지 불량 및 문제점을 발생시키는 것을 방지하기 위해 전극 조립체가 외부 습기 및 공기로부터 차단되도록 하는 것은 중요한 문제가 된다. On the other hand, when using the electrolyte due to the strong activity of the lithium component contained in the active material should use a non-aqueous electrolyte. Even in a solid electrolyte lithium secondary battery having no electrolyte problem, it is important to ensure that the electrode assembly is isolated from external moisture and air to prevent the lithium component of the electrode assembly from reacting with moisture or air to cause various defects and problems. Becomes

도1은 캡 플레이트의 전해액 주입구 및 마개 부분을 포함하여 캔형 이차 전지의 상부를 나타내는 부분 단면도이다.1 is a partial cross-sectional view showing an upper portion of a can type secondary battery including an electrolyte injection hole and a plug portion of a cap plate.

도1을 참조하여 설명하면, 캔(11)은 각형 리튬 이온 전지에서 대략 직육면체에서 위쪽이 개방된 형상을 가진 금속재질의 용기이며, 딥 드로잉(deep drawing) 등의 가공방법으로 형성한다. 따라서 캔 자체가 단자역할을 수행하는 것도 가능하다. 캔을 이루는 재질로는 스테인레스강 등의 철재도 사용되나 경량의 전도성 금속이면서 부식에 대처가 용이한 알미늄 또는 알미늄 합금이 바람직하다. 캔(11)은 양극(13), 세퍼레이터(14), 음극(15)으로 이루어진 전극 조립체(12)와 전해액의 용기가 되고, 전극 조립체가 캔의 개방된 상단, 즉, 개구부를 통해 캔에 삽입된 뒤 캔의 개구부는 캡 조립체에 의해 봉해진다. 통형 리튬 이온 전지에서는 캔은 원통형으로 형성된다. Referring to FIG. 1, the can 11 is a metal container having an open shape on an approximately rectangular parallelepiped in a rectangular lithium ion battery, and is formed by a processing method such as deep drawing. It is therefore possible for the can itself to act as a terminal. Iron can be used as a material for the can, but aluminum or aluminum alloy is preferred because it is a lightweight conductive metal and easily copes with corrosion. The can 11 becomes a container of an electrode assembly 12 and an electrolyte composed of an anode 13, a separator 14, and a cathode 15, and the electrode assembly is inserted into the can through an open top of the can, that is, an opening. The opening of the can is then sealed by the cap assembly. In a cylindrical lithium ion battery, the can is formed in a cylindrical shape.

캡 조립체에는 캔(11)의 개구부에 대응되는 크기와 형상을 가지는 평판형의 캡 플레이트(110)가 구비된다. 캡 플레이트(110)는 캔(11)과의 결합을 위한 용접성 향상을 위해 캔(11)과 동일한 알미늄이나 알미늄 합금으로 형성되는 것이 바람직하다. 캡 플레이트(110)의 중앙부에는 전극 단자가 통과할 수 있도록 단자용 통공이 형성된다. 캡 플레이트(110)의 중앙부를 관통하는 전극 단자(130) 외측에는 전극 단자(130)와 캡 플레이트(110)와의 전기적 절연을 위해 튜브 형상의 가스켓(120)이 설치되어 있다. 캡 플레이트(110) 중앙부, 단자용 통공 근방에는 캡 플레이트 하면에 절연 플레이트(140)가 배치되어 있다. 절연 플레이트(140)의 아랫면에는 단자 플레이트(150)가 설치되어 있다. The cap assembly is provided with a flat cap plate 110 having a size and shape corresponding to the opening of the can 11. The cap plate 110 is preferably formed of the same aluminum or aluminum alloy as the can 11 to improve weldability for bonding with the can 11. The through hole for the terminal is formed in the center portion of the cap plate 110 so that the electrode terminal can pass through. A tubular gasket 120 is installed outside the electrode terminal 130 penetrating the central portion of the cap plate 110 to electrically insulate the electrode terminal 130 from the cap plate 110. The insulating plate 140 is disposed on the lower surface of the cap plate near the center of the cap plate 110 and the through hole for the terminal. The terminal plate 150 is provided on the bottom surface of the insulating plate 140.

캡 조립체가 캔 상단과 용접된 뒤에는 캡 플레이트(110)의 전해액 주입구(112)를 통해 전해액이 투입된다. 전해액 주입구(112)는 볼이 압입되어 이루어진 마개(160)로 밀봉된다. 밀봉 신뢰성을 높이기 위해 마개와 전해액 주입구를 이루는 주변의 캡 플레이트 몸체는 용접으로 결합된다. 보올은 대개 알미늄을 사용하여 형성하는데, 전기 및 열 전도성이 우수한 소재 특성상 이들을 용접하는 방법으로 레이저를 이용하는 방법이 주로 사용된다. After the cap assembly is welded to the top of the can, the electrolyte is introduced through the electrolyte inlet 112 of the cap plate 110. The electrolyte injection hole 112 is sealed with a stopper 160 formed by inserting a ball. In order to increase the sealing reliability, the cap and the body around the periphery of the electrolyte inlet are joined by welding. The bowl is usually formed using aluminum, and a method using a laser is mainly used to weld them due to the excellent electrical and thermal conductivity of the material.

통상, 캔형 이차 전지에서 누액이 흐르기 쉬운 곳, 혹은 외부와의 밀폐가 깨어지기 쉬운 곳으로는 앞서 본 캔(11)과 캡 조립체의 캡 플레이트(110) 사이의 용접부 및 마개(160)와 캡 플레이트(110)의 용접이 이루어지는 전해액 주입구(112) 부분을 들 수 있다. 따라서, 이들 부분에서의 용접은 캔형 이차 전지의 제조에 있어 중요한 관건을 이루게 된다. In general, in a can type secondary battery, a place where leakage fluid easily flows or a place where the sealing to the outside is easily broken may include a weld and a stopper 160 and a cap plate between the can 11 and the cap plate 110 of the cap assembly. A part of the electrolyte injection hole 112 where welding of the 110 is performed can be mentioned. Therefore, welding at these parts becomes an important key in the production of can type secondary batteries.

그리고, 용접에서는 용접이 일정 이상의 기계적 강도를 가져야 하고, 용접부위를 통해 누액이 없어야 한다는 신뢰성과, 용접에 소요되는 비용과 시간을 최소화해야 한다는 경제성 혹은 능률성이 동시에 문제가 된다. 용접의 능률성에 영향을 미치는 요소로는 용접 방식, 용접 장비와 용접 대상물 재질, 용접에 요구되는 정확 성, 신뢰성 등이 있다. 이들과 함께 용접 대상물의 형태와 용접 위치도 용접의 능률성에 관련된 중요한 요소가 된다. In welding, the welding must have a certain mechanical strength or more, the reliability of leak-free through the welding site, and the economical efficiency or efficiency of minimizing the cost and time required for welding are problematic. Factors affecting the efficiency of welding include welding method, welding equipment and material to be welded, accuracy and reliability required for welding. Together with these, the shape of the welding object and the welding position are also important factors related to the efficiency of welding.

도2 내지 도4는 캔 개구부와 캡 조립체 사이의 결합 형태를 나타내는 기술예들에 대한 단면도들이다. 단, 용접부나 틈의 크기는 이해를 돕기 위해 과장되게 도시된 것이다. 2 through 4 are cross-sectional views of examples illustrating the form of engagement between the can opening and the cap assembly. However, the size of the weld or the gap is exaggerated for clarity.

도2를 참조하면, 캔(211) 개구부 내면에 캡 어셈블리의 캡 플레이트(210)가 삽입된 상태로 그 경계면에서 용접부(212)가 형성된다. 이런 형태는 캔(211)의 개구부에 캡 플레이트(210)가 일단 끼워진 상태로 위쪽에서 가령 레이저 용접기가 레이저 빔이 조사되는 부위를 이동시켜 가면서 용접할 수 있으므로 용접 편리성은 양호하고 따라서 용접 능률성을 높일 수 있다. 그러나, 캡 플레이트(210)가 캔(211)에 삽입되는 정도를 조절하기 어려워 정확한 위치에서 캔(211)과 캡 플레이트(210) 사이의 용접이 이루어지기 어렵다는 문제가 있다.Referring to FIG. 2, a weld 212 is formed at an interface thereof with a cap plate 210 of a cap assembly inserted into an inner surface of an opening of the can 211. This type of welding is good because the cap plate 210 is inserted into the opening of the can 211 and the laser welder can move the portion irradiated by the laser beam from the top, so that the welding convenience is good and thus the welding efficiency is improved. It can increase. However, it is difficult to control the degree of insertion of the cap plate 210 into the can 211, and thus there is a problem in that welding between the can 211 and the cap plate 210 is difficult to be performed at the correct position.

도3을 참조하면, 캔(311)의 개구부에 접하는 캡 플레이트(310)의 주연부 하방에 단차가 형성되어 캡 플레이트(310)가 캔(311)의 개구부를 덮는 형태로 캔(311)과 캡 플레이트(310)가 결합된다. 단차에 의해 캔(311) 상단과 캡 플레이트(310) 주연부는 정확한 위치에서 결합될 수 있다. Referring to FIG. 3, a step is formed below the periphery of the cap plate 310 in contact with the opening of the can 311 so that the cap 311 and the cap plate cover the opening of the can 311. 310 is combined. By the step, the top of the can 311 and the periphery of the cap plate 310 may be coupled at the correct position.

그러나, 이 경우, 캔(311)과 캡 플레이트(310)의 경계부는 측방으로 드러나게 된다. 따라서, 용접부(312)는 측방에 형성되고, 레이저 용접기가 용접을 할 때에도 캔(311)을 옆으로 눕힌 채 중심축 둘레로 회전시키면서 레이저 용접기가 아래쪽으로 경계부에 빔을 조사하면서 용접을 하거나, 혹은, 레이저 용접기가 캔 옆쪽 에서 캔(311)의 중심축 둘레로 캔을 회전시키거나, 레이저 용접기가 돌아가면서 경계부에 빔을 조사하여 용접을 하게 되는 불편이 있다. 이는 용접의 능률을 떨어뜨리는 요인이 된다. In this case, however, the boundary between the can 311 and the cap plate 310 is exposed laterally. Therefore, the welding part 312 is formed on the side, and the laser welder welds while irradiating a beam downwardly to the boundary while rotating the can 311 lying sideways even when the laser welder is welding, or , There is a inconvenience that the laser welder rotates the can around the center axis of the can 311 on the side of the can, or the laser welder rotates and irradiates a beam to the boundary to perform welding. This is a factor that reduces the efficiency of welding.

도4는 도2나 도3의 문제점을 상당부분 해소시킬 수 있는 구성을 가진다. 즉, 캔(411)의 개구부를 이루는 캔(411) 측벽의 상단 내측에 테이퍼가 형성되고, 캡 플레이트(410)의 주연부가 용접을 위해 테이퍼 형성부에 아래쪽으로 끼워져 고정된다. 이 경우, 캔(411)과 캡 플레이트(410)의 경계가 위쪽으로 드러나 레이저 용접이 도2의 경우처럼 위쪽에서 이루어질 수 있어 편리하다. 테이퍼 부분에 의해 캔(411)의 개구부는 아래쪽으로 갈수록 점차 좁혀지므로 캡 어셈블리가 과도하게 캔(411) 내부로 삽입될 위험도 줄일 수 있다. 4 has a configuration that can substantially solve the problem of FIG. 2 or FIG. That is, a taper is formed inside the upper end of the side wall of the can 411 forming the opening of the can 411, and the peripheral portion of the cap plate 410 is fixed to the taper forming portion downward for welding. In this case, since the boundary between the can 411 and the cap plate 410 is exposed upward, laser welding can be made from the upper side as in the case of FIG. Since the opening of the can 411 is narrowed toward the bottom by the tapered portion, the risk of the cap assembly being excessively inserted into the can 411 may be reduced.

그러나, 이 경우에도 캡 플레이트(410)가 약간 비뚤어진 채로 캔(411) 개구부로 삽입될 경우 캡 플레이트(410)가 비뚤어진 채로 고정될 수 있어 용접의 정확성이 떨어질 수 있다. However, even in this case, when the cap plate 410 is inserted into the opening of the can 411 with a slight skew, the cap plate 410 may be fixed with the skew, thereby reducing the accuracy of welding.

본 발명은 상술한 기술예들의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 캔의 개구부를 이루는 상단과 캡 어셈블리의 캡 플레이트 주연부 사이의 용접 용이성과 용접 신뢰성을 높일 수 있는 캔형 이차 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a can-type secondary battery capable of improving welding ease and welding reliability between an upper end of the can opening and a cap plate periphery of the cap assembly.

본 발명은 캔의 개구부를 이루는 상단과 캡 어셈블리의 캡 플레이트 주연부 사이의 상대적 위치를 정확히 하여 용접부위의 정확성을 높이고, 전해액의 누출이나, 외부 습기, 공기의 유입을 막을 수 있는 캔형 이차 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention provides a can-type secondary battery which can improve the accuracy of the welded part by accurately positioning the relative position between the upper end of the can opening and the cap plate periphery of the cap assembly, and prevent leakage of electrolyte, leakage of external moisture and inflow of air. It aims to do it.

본 발명은 용접을 함에 있어서, 용접 작업과 공간 및 장비 효율을 높일 수 있고, 다른 기종의 전지 용접에 이용될 때 전환의 효율을 높일 수 있는 캔형 이차 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to provide a can-type secondary battery that can improve welding operation, space and equipment efficiency, and can increase conversion efficiency when used for welding other types of batteries.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명 캔형 이차 전지는, The can-type secondary battery of the present invention for achieving the above object,

양극, 음극, 세퍼레이터로 이루어진 전극 조립체, 전극 조립체 및 전해액을 수용하는 용기형 캔, 캔의 상단에 위치하여 전극 조립체가 투입되는 입구가 되는 캔 개구부를 마감하는 캡 어셈블리를 구비하여 이루어지는 캔형 이차 전지에 있어서, A can-type secondary battery comprising an electrode assembly including a positive electrode, a negative electrode, and a separator, a container-type can containing an electrode assembly and an electrolyte solution, and a cap assembly positioned at an upper end of the can and closing a can opening that becomes an inlet through which the electrode assembly is introduced. In

캔 개구부 둘레로 각형 캔의 단면이 이루는 직사각형의 단변쪽에만 또는 모서리에만 캔 측벽의 두께가 얇게 형성되어 캔 개구부 내측에 단차에 의한 저단부가 형성되고, 상기 캡 어셈블리 측면이 상기 저단부와 면하도록 상기 캔 내측에 끼워지고, 상기 캡 어셈블리 주연부와 상기 캔 개구부와의 용접부가 상기 캡 어셈블리의 상면쪽에 형성되는 것을 특징으로 한다. The thickness of the sidewall of the can is thinly formed only on the short side or the corner of the rectangle formed by the cross section of the rectangular can around the can opening, so that a low end is formed by a step inside the can opening, and the side of the cap assembly faces the low end. It is fitted inside the can, characterized in that the welding portion between the cap assembly peripheral portion and the can opening is formed on the upper surface side of the cap assembly.

본 발명에서 캔은 각형 캔의 경우, 모서리만 라운드를 가진 경우와 단변 전체가 라운드로 처리된 경우와 완전히 각진 경우를 나눌 수 있고, 각진 경우에도 내측면에는 라운드를 가지는 경우를 생각할 수 있다. 이들 가운데 내부 라운드를 가진 각진 전지의 경우에는 모서리에서 외측 표면과 내측 라운드면과의 거리에서 여유를 확보할 수 있으므로 단차를 형성하는 데 유리하다. In the present invention, the can can be divided into a case of a rectangular can, a case having only rounded corners and a case in which the entire short side is treated as a round, and a case in which the can is completely angled. Among these, an angled battery having an inner round is advantageous in forming a step since a margin can be secured at a distance between the outer surface and the inner round surface at the corners.

삭제delete

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명 이차 전지를 형성하는 방법은,Method for forming a secondary battery of the present invention for achieving the above object,

양극, 음극, 세퍼레이터로 이루어진 전극 조립체, 전극 조립체 및 전해액을 수용하는 용기형 캔, 캔의 상단에 위치하여 전극 조립체가 투입되는 입구가 되는 캔 개구부를 마감하는 캡 어셈블리를 구비하여 이루어지는 캔형 이차 전지에서 캔 및 캡 어셈블리를 용접하는 방법에 있어서, In a can-type secondary battery comprising an electrode assembly consisting of a positive electrode, a negative electrode, and a separator, a container-type can containing an electrode assembly and an electrolyte solution, and a cap assembly positioned at an upper end of the can and closing a can opening that becomes an inlet through which the electrode assembly is introduced. A method of welding cans and cap assemblies,

캔 개구부의 내측 적어도 일부에 단차가 형성되도록 두께를 달리하는 캔을 준비하는 단계, Preparing a can of varying thickness so that a step is formed in at least a portion inside the can opening;

캡 어셈블리를 단차에 의해 정지될 때까지 개구부 내측에 끼워넣는 단계,Inserting the cap assembly inside the opening until it stops by a step,

캡 어셈블리의 주연부와 캔 상단의 경계부를 캡 어셈블리 상면쪽에서 레이저 빔을 조사하는 용접으로 밀봉시키는 단계를 구비하여 이루어진다. And sealing the boundary of the periphery of the cap assembly and the top of the can with welding that irradiates a laser beam from the top of the cap assembly.

본 발명에서 캡 어셈블리를 개구부에 끼워넣는 방법은, 먼저 캡 어셈블리의 단차가 형성된 캔의 부분에 대응하는 한 부분(변)을 캔 내벽을 따라 끼워넣은 후 그 부분이 단차진 부분에 닿아 정지되면 캡 어셈블리의 다른 부분을 압박하여 캡 어셈블리 전체를 캔 개구부에 끼워넣는 방법을 사용할 수 있다. 혹은, 캡 어셈블리를 전반적으로 고르게 압박하면서 개구부에 끼워넣는 방법을 사용할 수 있다. In the present invention, a method of inserting a cap assembly into an opening may include inserting a portion (side) corresponding to a portion of the can in which the step of the cap assembly is formed along the inner wall of the can, and then stopping the cap assembly when the portion touches the stepped portion. One can press a different part of the assembly to fit the entire cap assembly into the can opening. Alternatively, a method of inserting the cap assembly into the opening while pressing the overall cap may be used.

본 발명에서 캡 어셈블리의 크기는 그것이 끼워질 캔 개구부의 크기보다 평면상의 각 방향(가로 혹은 세로)에서 0.02mm 이내로 미소하게 클 수 있다. 이런 미 소한 크기의 차이에서는 강제 압입 방식으로 캡 어셈블리를 캔의 개구부에 끼워넣을 수 있다.The size of the cap assembly in the present invention may be slightly greater than 0.02 mm in each direction (horizontal or vertical) on the plane than the size of the can opening into which it is fitted. With this minor size difference, the cap assembly can be inserted into the can's opening by forced press.

이하 도면을 참조하면서 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도5 및 도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 단계 가운데 캔 개구부에 캡 어셈블리를 끼워넣은 단계에서의 캔형 이차 전지의 부분 정단면도 및 평면도이다. 5 and 6 are a partial front cross-sectional view and a plan view of a can-type secondary battery at the step of inserting the cap assembly in the can opening in the middle according to an embodiment of the present invention.

캔(511)을 준비하는 단계에서, 사각형 캔(511) 개구부의 단변부 내측에 끝단의 일정 거리만큼 두께가 얇게 형성되어 있고, 그 아래쪽은 두께가 두껍게 형성되어 단차가 발생한다. 이러한 단차를 형성하기 위해서 캔(511)을 딥 드로잉(deep drawing) 하는 단계에서 얇은 끝단을 형성하는 방법을 사용할 수도 있고, 일단 동일한 두께로 캔(511)을 형성한 뒤 끝단 부분을 부분적으로 열간 혹은 냉간 압연하는 방법도 생각될 수 있다. In the step of preparing the can 511, the thickness is thinly formed by a predetermined distance of the end inside the short side portion of the opening of the rectangular can 511, the thickness is formed thick in the lower portion of the lower side to generate a step. In order to form such a step, a method of forming a thin end in the step of deep drawing the can 511 may be used, and once the can 511 is formed to the same thickness, the end portion may be partially hot or Cold rolling may also be considered.

평면 상에서 캔(511)의 개구부와 0.02mm 이내의 각 방향 크기 차이를 가지는 캡 어셈블리(캡 플레이트:510)가 개구부에 끼워진다. 전반적인 압력을 가해 캡 어셈블리는 개구부 내로 삽입된다. 캔(511) 개구부보다 캡 어셈블리가 미세하게 큰 경우에도 캡 어셈블리를 캔(511) 개구부에 압입하는 것이 가능하다. 물론, 캡 어셈블리를 캔(511)의 개구부에 끼워넣기 전에 전극 조립체를 개구부를 통해 캔(511)에 넣는 작업이 선행된다. 전극 조립체는 통상 막형 혹은 판형의 양극, 세퍼레이터, 음극를 겹친 후 권치하여 이심율이 큰 타원상의 젤리 롤 형태로 만든 것을 사용한다. A cap assembly (cap plate) 510 having a size difference in each direction within 0.02 mm from the opening of the can 511 is fitted in the opening. Under overall pressure the cap assembly is inserted into the opening. Even when the cap assembly is slightly larger than the can 511 opening, it is possible to press the cap assembly into the can 511 opening. Of course, the operation of inserting the electrode assembly into the can 511 through the opening is preceded by inserting the cap assembly into the opening of the can 511. The electrode assembly is usually made of an ellipse-shaped jelly roll having a large eccentricity by winding after stacking a membrane-shaped or plate-shaped anode, separator, and cathode.

캔(511)의 단변부 두께는 개구부 끝단의 얇은 부분이 0.25mm, 그 아래쪽 두꺼운 부분이 전체적으로 0.4mm로 단차가 0.15mm(도면에 화살표 사이의 간격으로 도시됨) 발생한다. 캔(511)의 장변부에 이정도의 두께차를 가지고 단을 형성하는 것은 전지의 경량 박형화 경향에 반한 것일 수 있으므로 단변에만 단차를 형성하는 것이 바람직한 것이다. 이 정도의 단차에서는 캡 어셈블리는 캡 어셈블리를 캔(511)의 개구부에 삽입하는 통상 압력에서는 더이상 삽입될 수 없다. 캔(511) 상단의 두께가 얇은 부분의 거리를 1mm 정도로 하고 캡 어셈블리의 캡 플레이트(510) 두께를 1mm라고 하면 캡 플레이트(510) 상면과 캔(511)의 상단은 같은 수준에 있게 된다. 캔(511) 상단과 캡 플레이트(510)의 경계선은 캡 어셈블리가 캔에 삽입된 상태에서 캡 어셈블리 위쪽에서 본 도6에서 캔(511)의 외측 윤곽선 내의 작은 사각형으로 잘 나타나 있다. The thickness of the short side portion of the can 511 is 0.25 mm in the thin portion at the end of the opening and 0.4 mm in the thick portion thereof at the bottom, and the step is 0.15 mm (shown at intervals between the arrows in the figure). Forming a stage having such a thickness difference in the long side portion of the can 511 may be contrary to the light weight thinning tendency of the battery, so it is preferable to form a step only on the short side. At this level, the cap assembly can no longer be inserted at the normal pressure of inserting the cap assembly into the opening of the can 511. When the thickness of the upper portion of the can 511 is about 1 mm and the thickness of the cap plate 510 of the cap assembly is about 1 mm, the upper surface of the cap plate 510 and the upper end of the can 511 are at the same level. The boundary between the top of the can 511 and the cap plate 510 is shown as a small square in the outer contour of the can 511 in FIG. 6 seen from above the cap assembly with the cap assembly inserted in the can.

이런 상태에서 경계부를 지향하면서 캡 어셈블리 위쪽에서 레이저 빔 조사를 통해 레이저 용접을 실시한다. 레이저 용접시 경계부는 부분 용접되면서 심도 0.2 내지 0.3mm 정도의 용접부를 형성한다. 레이저 빔 용접은 라인 용접 형태로 레이저 빔의 출력에 따라 초당 10 내지 20 mm 정도의 라인 용접 속도를 가질 수 있다. In this state, laser welding is performed by laser beam irradiation above the cap assembly, while facing the boundary. The boundary part is partially welded during laser welding to form a weld part having a depth of about 0.2 to 0.3 mm. Laser beam welding may have a line welding speed of about 10 to 20 mm per second depending on the output of the laser beam in the form of line welding.

이후, 전지를 형성하기 위해 전해액 주입구(160)를 통해 전해액을 주입하고, 전해액 주입구(160)를 알미늄을 압입, 용접하여 봉하여 베어 셀을 형성한다. 베어 셀에는 리드 플레이트, 보호회로 등의 연결되고, 그 결과물은 케이스에 담겨 하드 팩 상태의 이차 전지가 형성된다. 하드 팩 상태의 이차 전지는 화성공정을 거치면서 충방전을 일정 횟수 거듭하여 적정 특성을 가지는 이차 전지로 완성된다. Thereafter, the electrolyte is injected through the electrolyte injection hole 160 to form a battery, and the electrolyte injection hole 160 is press-fitted and welded to form a bare cell. The bare cell is connected to a lead plate, a protection circuit, and the like, and the resultant is placed in a case to form a secondary battery in a hard pack state. The secondary battery in a hard pack state is repeatedly charged and discharged a predetermined number of times during the chemical conversion process, thereby completing a secondary battery having proper characteristics.

레이저 빔 발생기의 크기와 레이저 빔이 조사되는 경로를 감안하면 레이저 빔을 도2와 같은 경계를 가지는 전지의 둘레로 일주시키면서 용접을 실시하는 것은 지나치게 용접 공간을 필요로 한다. 또한, 하나의 전지를 복수 개의 레이저 용접기로 용접하는 것은 장비 부담이 높다는 문제가 있다. 따라서 위쪽에서 경계를 따라가며 전지와 레이저 빔을 상대적으로 이동시키는 본 발명의 용접 방법은 캔의 상단 단차를 통해 캔과 캡 어셈블리의 조립이 정확한 형태로 될 수 있도록 하면서 동시에 캔과 캡 어셈블리와의 용접이 용이하게 이루어질 수 있도록 한다는 점에서 상대적으로 우월하다고 할 수 있다. Considering the size of the laser beam generator and the path to which the laser beam is irradiated, welding while circulating the laser beam around a battery having a boundary as shown in FIG. 2 requires excessive welding space. In addition, welding a single battery with a plurality of laser welders has a problem of high equipment burden. Therefore, the welding method of the present invention, which moves the cell and the laser beam relatively along the boundary from the upper side, allows the assembly of the can and cap assembly to be accurately formed through the top step of the can while simultaneously welding the can and cap assembly. This can be said to be relatively superior in that it can be easily made.

또한, 도3이나 도4와 같은 형태의 전지 용접 작업을 하다가 본 발명과 같은 용접 작업을 하는 경우는 장비의 리셋팅에 큰 시간이 소요되지 않으나 도2와 같은 캔(211)-캡 플레이트(210) 경계를 가지는 전지의 용접에 사용되는 레이저 용접기를 본 발명과 같은 용접 작업을 하는 경우는 리세팅에 많은 시간을 필요로 한다. 즉, 레이저 용접기 리세팅을 위해 설비 가동율이 떨어지는 문제가 있다. 따라서 본 발명에 따르면 전지 기종에 따른 용접의 융통성, 전환성이 향상된다. In addition, in the case of the welding operation of the present invention as shown in FIG. 3 or FIG. 4, the welding operation of the present invention does not take much time for resetting the equipment, but the can 211-cap plate 210 as shown in FIG. The laser welding machine used for welding a battery having a boundary requires a lot of time for resetting when performing a welding operation like the present invention. In other words, there is a problem that the facility operation rate is lowered for the laser welding machine reset. Therefore, according to the present invention, the flexibility and the switchability of welding according to the battery model are improved.

본 발명에 따르면, 캔의 개구부를 이루는 상단과 캡 어셈블리의 캡 플레이트 주연부 사이의 용접 용이성과 용접 신뢰성이 높아지는 동시에 용접의 능률을 높일 수 있다. According to the present invention, the ease of welding and the welding reliability between the upper end constituting the opening of the can and the cap plate periphery of the cap assembly can be increased, and the welding efficiency can be improved.

또한, 캔의 개구부를 이루는 상단과 캡 어셈블리의 캡 플레이트 주연부 사이의 상대적 위치를 정확히 하여 용접부위의 정확성을 높이고, 전해액의 누출이나, 외부 습기, 공기의 유입을 막을 수 있다.In addition, the relative position between the upper end of the can opening and the cap plate periphery of the cap assembly can be corrected to increase the accuracy of the welded portion and prevent leakage of electrolyte, external moisture, and inflow of air.

본 발명의 다른 효과로, 본 발명은 용접 작업과 공간 및 장비 효율을 높일 수 있고, 다른 기종의 전지 용접에 이용될 때 전환의 효율을 높일 수 있다.As another effect of the present invention, the present invention can increase the welding operation, space and equipment efficiency, and can be used to increase the efficiency of the conversion when used for welding different types of batteries.

Claims (6)

양극, 음극, 세퍼레이터로 이루어진 전극 조립체, 상기 전극 조립체 및 전해액을 수용하는 용기형 캔, 상기 캔의 상단에 위치하여 전극 조립체가 투입되는 입구가 되는 캔 개구부를 마감하는 캡 어셈블리를 구비하여 이루어지는 캔형 이차 전지에 있어서, A can-type secondary comprising an electrode assembly consisting of a positive electrode, a negative electrode, and a separator, a container-type can containing the electrode assembly and an electrolyte, and a cap assembly positioned at an upper end of the can to close a can opening that is an inlet through which the electrode assembly is introduced. In the battery, 상기 캔은 단면이 직사각형인 각형 캔이고 상기 직사각형의 단변부에만 또는 모서리부에만 상기 캔의 측벽의 두께가 얇게 형성되어 상기 캔 개구부 내측에 단차에 의한 저단부가 형성되고, 상기 캡 어셈블리 측면이 상기 저단부와 면하도록 상기 캔 내측에 끼워지고, 상기 캡 어셈블리 주연부와 상기 캔 개구부와의 용접부가 상기 캡 어셈블리의 상면쪽에 형성되는 것을 특징으로 하는 캔형 이차 전지.The can is a rectangular can having a rectangular cross section, and the thickness of the sidewall of the can is thinly formed only at a short side portion or a corner portion of the rectangle to form a low end portion due to a step inside the can opening portion, and the side of the cap assembly is formed at the bottom end. The can-shaped secondary battery is inserted into the can so as to face the portion, the welding portion between the cap assembly peripheral portion and the can opening is formed on the upper surface side of the cap assembly. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 캔 측벽에서 상기 저단부가 형성되는 너비가 상기 캡 어셈블리의 캡 플레이트의 두께와 동일하게 이루어지는 것을 특징으로 하는 캔형 이차 전지.The can-shaped secondary battery, characterized in that the width of the bottom end is formed in the can side wall is the same as the thickness of the cap plate of the cap assembly. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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