KR100571272B1 - 캔형 이차 전지 및 그 형성 방법 - Google Patents

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Abstract

캔형 베어 셀에 보호회로를 연결하기 위한 접속 리드 및 접속 리드와 캔의 접속을 위한 리드 플레이트가 구비된 캔형 이차 전지 및 그 형성 방법이 개시된다.
본 발명의 이차전지에서는, 두 전극과 세퍼레이터를 구비하는 전극 조립체, 알미늄 함유 금속으로 이루어지며 전극 조립체와 전해액을 수용하는 용기가 되는 캔, 캔의 개방된 상부를 마감하는 캡 조립체를 함께 구비하여 이루어지는 베어 셀의 캔의 적어도 한 부분에 돌기가 형성되며, 돌기에 의해 관통되는 홀을 가진 리드 플레이트가 부착된다.
본 발명을 이용하면, 베어 셀의 캔에 보호회로를 연결하면서 캔의 파손이나 안전변 파손을 줄이고 보호회로에 대한 전기적 충격을 방지할 수 있다.

Description

캔형 이차 전지 및 그 형성 방법{Can type secondary battery and method of forming the same}
도1은 종래의 기술의 일 예에 따라 외장 케이스에 장착되는 전지 캔과 보호회로의 연결 형태를 나타내는 리튬 이차 전지의 분리 사시도,
도2는 종래의 기술의 일 예에 따라 보호회로를 연결하기 전에 전지 캔의 바닥에 보조 리드 플레이트를 용접한 상태를 나타내는 저면도,
도 3은 캔형 이차 전지의 베어 셀의 통상적 구조를 나타내는 분리 사시도,
도4a 및 도4b도는 본 발명의 일 실시예에 따른 캔 저면도 및 리드 플레이트와 캔 저부의 단면을 나타내는 부분 정단면도,
도5a 및 도5b도는 본 발명의 일 실시예에 따른 도4a 및 도4b도의 다음 단계에서의 캔 저면도 및 리드 플레이트와 캔 저부 단면을 나타내는 부분 정단면도,
도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 도5b도의 다음 단계에서의 리드 플레이트와 캔 저부 단면을 나타내는 부분 정단면도,
도7a 및 도7b는 본 발명의 다른 실시예에 따라 리드 플레이트와 캔 저부가 결합되기 전과 결합된 후의 단면을 나타내는 공정 단면도,
도8a 및 도8b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 리드 플레이트와 캔 저부가 결합되기 전과 결합된 후의 단면을 나타내는 공정 단면도,
도9 및 도10은 본 발명의 또 다른 실시예로써 캔 저부를 나타내는 저면도들이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100: 캔 12: 전극 조립체
13: 양극판 14: 세퍼레이터
15: 음극판 16: 양극 탭
17: 음극 탭 18: 절연 테이프
20: 캔 저면 25: 리드 플레이트
27: 용접부 29: 안전변
31,31a,31b,31c,31d: 돌기 33,33a,33b,33c,33d: 홈
35: 단차부
40(41,42): 보호 회로 44. 46: 접속 리드
110: 캡 플레이트 111: 통공
112: 전해액 주입공 120: 가스켓
130: 전극 단자 140: 절연 플레이트
150: 단자 플레이트 190:절연 케이스
191: 리드 통공 192: 전해액 통과공
160: 마개 25: 리드 플레이트
200: 하드 케이스 251: 홀
311: 리벳 머리
본 발명은 이차 전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 알미늄 함유 금속 캔에 보호회로와의 접속을 위한 구조를 가지는 이차 전지 및 그 형성 방법에 관한 것이다.
이차 전지는 재충전이 가능하고 소형 및 대용량화 가능성을 가지므로 최근에 많이 개발되고 사용되고 있다. 근래에 개발, 사용되는 대표적 이차 전지로는 니켈-메탈 하이드라이드(Ni-MH)전지와 리튬(Li) 폴리머 전지 및 리튬 이온(Li-ion)전지 등을 들 수 있다.
이들 이차 전지의 베어 셀(bare cell) 대부분은 양극, 음극 및 세퍼레이터로 이루어진 전극 조립체를 알미늄 또는 알미늄 합금으로 이루어진 캔에 수납하고, 캔을 캡 조립체로 마감한 뒤, 캔 내부에 전해액을 주입하여 캡 조립체를 밀봉함으로써 형성된다. 캔을 알미늄 또는 알미늄 합금으로 형성하게 되면 알미늄의 가벼운 속성으로 전지의 경량화가 이루어질 수 있고, 고전압하에서 장시간 사용할 때에도 부식되지 않는 등 유리한 점이 있다.
이들 이차 전지의 베어 셀에서는 통상적으로 상부에 캡 플레이트와 가스켓으로 절연된 전극 단자가 구비되며, 이 전극 단자가 전극 조립체의 한 전극과 연결되어 베어 셀 전지의 양극 단자 또는 음극 단자를 이루게 된다. 그리고, 캔 자체는 전극 단자와 반대의 극성을 가진다.
밀봉된 이차 전지 베어 셀의 전극 단자는 PTC 소자(positive temperature coefficient), 서멀 퓨즈(thermal fuse) 및 보호회로 기판(PCM: Protective Circuit Module) 등의 안전장치의 단자와 전기적으로 연결된다. 안전장치들은 베어 셀의 양극과 음극에 연결되어 전지의 과열이나, 과도한 충,방전 등으로 전지의 전압이 급상승하는 등의 문제가 발생할 때 전류를 차단해 전지의 파열 등 위험을 방지하게 한다.
통상, 접속 리드라 불리는 도체구조가 베어 셀 전지의 양극 혹은 음극과 안전장치의 전기 단자를 연결하는 역할을 한다. 접속 리드의 재질로는 니켈 또는 니켈 합금이나, 니켈이 도금된 스테인레스강이 사용된다.
통상, 안전장치와 베어 셀은 전기적으로 연결된 상태로 별도의 하드 케이스에 수납되어 하드 팩 전지를 이룬다.
그런데, 니켈 등으로 이루어진 접속 리드는 알미늄 함유 금속으로 이루어진 캔의 바닥면에 용접을 통해 연결될 때 문제를 발생시킬 수 있다. 즉, 니켈과 알미늄은 니켈의 불용성(낮은 온도에서 녹지 않음)과, 알미늄의 뛰어난 전도성으로 인하여 초음파 용접이나 저항 용접 방법으로 용접되기 매우 곤란하다. 따라서, 캔과 접속 리드는 두 재료를 접촉시킨 상태에서 접촉부에 레이저 빔을 조사하여 부분 용융시키는 레이저 용접 방법으로 용접하게 된다. 그러나, 이러한 레이저 용접은 레이저 빔 조사시 대전 현상으로 전기 충격을 발생시켜 접속 리드를 통해 접속 리드의 다른 한 쪽과 연결된 보호회로에 영향을 줄 수 있다. 이런 경우, 안전장치들의 파괴나 기능 저하가 발생하여 그 신뢰성을 저하시키는 문제를 발생시킬 수 있다.
레이저 용접의 문제를 해결하기 위하여, 미국특허 제5,976,729호에는 알미늄재질의 캔 외부 바닥면에 니켈로 이루어진 리드 플레이트를 미리 레이저 용접에 의해 접합시키는 방법이 제시되어 있다. 이 방법에 따르면, 보호회로와 직결되는 접속 리드는 캔의 외부 바닥면에 접합된 리드 플레이트와 저항 용접을 통하여 하여 결합된다.
도1은 종래 기술의 일 예에 따라 외장 하드 케이스(200)에 장착될 베어 셀과 보호회로(40:41,42)가 연결되는 상태를 보이기 위한 캔형 이차 전지의 분리 사시도이며, 도2는 종래의 기술의 일 예에 따라 보호회로를 연결하기 전에 전지 캔(100)의 저면(20)에 있는 접속부에 리드 플레이트(25)를 용접한 상태를 나타내는 저면도이다.
그런데, 이차 전지의 소형 경량화 및 고용량화에 따라 캔 내부의 용적을 늘리면서도 그 크기는 상대적으로 적게 늘리는 방안이 요구되어, 캔의 두께가 지속적으로 줄어드는 경향이 있다. 이와 같은 경향 속에서 캔(100)의 외부 저면(20)에 대해 리드 플레이트(25)를 레이저 용접하는 것도 어렵게 된다. 즉, 캔(100)의 두께가 매우 얇기 때문에 그 용접 강도를 정확히 조절하지 않으면 가령, 레이저 용접부(27)에서 전해액이 누출되는 문제를 일으킬 수 있다.
또한, 리드 플레이트(25)가 캔 저면(20)에 용접된 상태에서 캔의 저면(20)과 리드 플레이트(25) 사이에 틈이 있으면 접속 리드(46)와 용접할 때 리드 플레이트(25) 자체에 구멍이 생길 수 있다. 그리고, 리드 플레이트(25)의 위치가 예정된 위치에서 벗어나게 캔에 용접될 경우, 접속 리드(46)가 캔 저면(20)에 직접 용접되면 서 종래의 문제점이 재발될 수 있다.
뿐만 아니라, 캔(20)의 저면에 안전변(29)이 구비되어 있을 경우에는 레이저 용접 중에 이 안전변(29)에 열충격을 줄 수 있어 베어 셀의 밀봉이 파괴되는 문제도 생길 수 있다. 이런 모든 문제는 공정에서 전지 불량으로 인한 공정 수율의 저하를 가져오게 된다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 캔형 이차전지에서 접속 리드와 캔을 전기 접속 시킬 때 캔의 파손을 방지하고, 전기 접속부 주변에 안전변이 형성된 경우에 안전변의 파손을 줄일 수 있는 캔형 이차 전지 및 그 형성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상술한 목적과 동시에 보호회로에 대한 전기적 충격 없이 보호회로와 베어 셀의 캔을 전기적으로 접속시킬 수 있는 캔형 이차 전지 및 그 형성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 캔형 이차 전지는, 두 전극과 세퍼레이터를 구비하는 전극 조립체, 알미늄 함유 금속으로 이루어지며 전극 조립체와 전해액을 수용하는 용기가 되는 캔, 캔의 개방된 상부를 마감하는 캡 조립체를 함께 구비하여 이루어지는 베어 셀의 캔의 적어도 한 부분을 가령 접속부라 하면 이 부분에 돌기가 형성되며, 돌기에 의해 관통되는 홀을 가진 리드 플레이트가 부착되는 것을 특징으로 한다.
보다 바람직하게는, 리드 플레이트가 부착되는 캔의 부분에는 리드 플레이트의 면적에서 일부나 전부를 수용할 수 있는 홈이 형성된다. 이런 경우, 본 발명에서는 접속 리드와 접속되는 캔 부분에 적어도 하나의 홈이 형성되고, 홈에는 적어도 하나의 돌기가 형성된다. 돌기는 홈의 중앙부에 형성됨이 바람직하다. 홈에는 돌기에 의해 관통되는 홀을 가진 리드 플레이트가 끼워지는 방식으로 부착된다. 리드 플레이트를 관통하는 돌기의 단부는 홀보다 약간 큰 너비 혹은 직경을 가지게 형성하면 리드 플레이트 홀과 돌기의 결합시 마찰을 크게 할 수 있으므로 바람직하다.
본 발명은 대개 베어 셀에 접속 리드를 통해 보호회로를 연결시켜 형성되는 캔형 이차 전지에 사용될 수 있다.
본 발명에서 접속 리드 또는 리드 플레이트는 니켈 함유 금속 재질로 이루어지는 것이 바람직하며, 접속 리드의 두께는 0.05 내지 0.45 mm로, 리드 플레이트는 0.05 내지 2mm 정도로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명에서 리드 플레이트는 캔의 외측 저면에 형성되는 것이 바람직하며, 대개 리드 플레이트는 캔에 홈을 형성하는 경우 홈에 압연(rolling) 가공을 통해 부착될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명인 캔형 이차 전지 형성 방법은, 전극 조립체와 캔을 각각 형성하는 단계, 전극 조립체를 캔의 개구부를 통해 캔에 내장하는 단계, 캔의 개구부를 캡 조립체에 의해 마감하는 단계를 구비하여 이루어지는 캔형 이차전지의 형성 방법에 있어서, 캔의 적어도 한 부분에 돌기가 형성하는 단 계 및 홀을 가진 리드 플레이트가 돌기로 관통되도록 캔에 부착하는 단계가 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 방법에서 리드 플레이트를 부착하는 단계에서 동시에 돌기의 단부에 압력이 가해져 돌기의 단부가 홀보다 큰 크기가 될 수도 있고, 리드 플레이트가 캔에 부착된 뒤에, 돌기의 단부에 압력을 가해 돌기의 단부가 홀보다 큰 크기가 되도록 성형하는 단계를 가지는 더 가지는 것도 가능하다.
본 발명 방법에서 돌기를 형성하는 단계 전에 혹은 돌기를 형성하는 단계와 함께 돌기 주위에 홈을 형성하는 단계가 더 구비되고, 리드 플레이트를 캔에 부착하는 단계에서는 리드 플레이트가 부착되는 면적 내에서 적어도 리드 플레이트의 일부가 이 홈에 끼워지질 수 있다.
본 발명에서 돌기는 적어도 하나 형성되나, 리드 플레이트의 회전을 방지하기 위해 캔 저면에 두 개 이상으로 형성하는 것이 바람직하다. 가령, 캔 저면에서 장변 방향으로 양 측에 하나씩 형성될 수 있다.
리드 플레이트를 캔에 부착하는 단계에서는 리드 플레이트를 압연(rolling)을 통해 부착할 수 있다. 이때, 돌기의 크기보다 적은 크기의 홀이 형성된 것도 사용할 수 있다. 돌기가 리드 플레이트의 홀보다 큰 크기로 형성되어 있는 경우, 돌기의 탄성 변형 혹은 소성 변형과 압연 가공을 이용하여 홀에 돌기를 강제 압입하면서 리드 플레이트를 캔에 부착할 수 있다. 한편, 캔에 홀이 형성되는 경우, 리드 플레이트는 압연 가공, 혹은 압착 가공을 통해 홀 부분에서 홀에 키워질 수 있다.
본 발명에서 베어 셀이 형성된 뒤에는 통상 베어 셀의 리드 플레이트에 접속 리드를 저항 용접 혹은 초음파 용접을 실시하여 베어 셀에 보호회로를 연결시키는 단계가 더 이루어지게 된다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 일 실시예를 통해 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 베어 셀 전지 구성을 나타내는 분해 사시도이다.
도 3을 참조하여 베어 셀 전지의 형성 방법을 설명하면, 베어 셀 상태의 각형 리튬 이온 전지는 대략 직육면체로 형성되는 각형 캔(100)과, 이 캔(100)의 내부에 수용되는 전극 조립체(12)와, 캔(100)의 개방된 상단과 결합하여 캔 상단을 밀봉하는 캡 조립체를 구비하여 이루어진다.
전극 조립체(12)는 얇은 판형 혹은 막형으로 형성된 양극판(13), 세퍼레이터(14), 음극판(15)의 적층체를 와형으로 권취하여 형성한다. 권취시의 양극판 및 음극판 사이의 단락을 방지하기 위해 음극판의 외측에는 세퍼레이터가 한층 더 추가된다.
양극판(13)은 도전성이 우수한 금속 박판, 예컨대 알미늄 호일로 된 양극 집전체와, 그 양면에 코팅된 리튬계 산화물을 주성분으로 하는 양극 활물질층을 포함하고 있다. 양극판(13)에는 양극 활물질층이 형성되지 않은 양극 집전체의 영역에 양극 탭(16)이 전기적으로 연결되어 있다.
음극판(15)은 전도성의 금속 박판, 이를테면 구리 호일로 된 음극 집전체와, 그 양면에 코팅된 탄소재를 주성분으로 하는 음극 활물질층을 포함하고 있다. 음극 판(15)에도 음극 활물질층이 형성되지 않은 음극 집전체의 영역에 음극 탭(17)이 접속되어 있다.
양극판(13) 및 음극판(15)과, 탭들(16,17)은 극성을 달리하여 배치될 수도 있으며, 탭들(16,17)이 전극 조립체(12)로부터 인출되는 경계부에는 탭과 두 전극판(13,15) 사이의 단락을 방지하기 위하여 절연 테이프(18)가 각각 감겨져 있다.
세퍼레이터(14)는 폴리 에틸렌이나, 폴리 프로필렌이나, 폴리 에틸렌과 폴리 프로필렌의 공중합체(co-polymer)로 이루어져 있다. 세퍼레이터(14)는 양극판 및 음극판(13)(15)보다 폭을 넓게 하여 형성하는 것이 극판간의 단락을 방지하는데 유리하다.
캔(100)은 대략 직육면체의 형상을 가진 알미늄 혹은 알미늄 합금으로 형성된다. 캔(100)의 개방된 상단을 통해 전극 조립체(12)가 수용되어 캔(100)은 전극 조립체 및 전해액의 용기 역할을 하게된다. 캔(100)은 그 자체가 단자역할을 수행할 수 있다.
캡 조립체에는 캔(100)의 개방된 상단에 대응되는 크기와 형상을 가지는 평판형의 캡 플레이트(110)가 마련되어 있다. 캡 플레이트(110)의 중앙부에는 전극 단자(130)가 통과할 수 있도록 단자용 통공(111)이 형성된다. 캡 플레이트(110)의 중앙부를 관통하는 전극 단자(130)와 캡 플레이트(110) 사이에는 전기적 절연을 위해 튜브 형상의 가스켓(120)이 설치된다.
캡 플레이트(110) 하면에 절연 플레이트(140)가 배치되어 있다. 절연 플레이트(140)의 아랫면에는 단자 플레이트(150)가 설치되어 있다. 전극 단자(130)의 저 면부는 단자 플레이트(150)와 전기적으로 연결되어 있다.
캡 플레이트(110) 하면에는 양극판(13)으로부터 인출된 양극 탭(16)이 용접되어 있으며, 전극 단자(130)의 하단부에는 음극판(15)으로부터 인출된 음극 탭(17)이 사행으로 접혀진 상태에서 용접된다.
한편, 전극 조립체(12)의 상면에는 전극 조립체(12)와 캡 조립체와의 전기적 절연을 위하고, 이와 동시에 상기 전극 조립체(12)의 상단부를 커버할 수 있도록 절연 케이스(190)가 설치된다. 절연 케이스(190)는 절연성을 가지는 고분자 수지, 가령 폴리프로필렌으로 된 것이 바람직하다. 절연 케이스(190)의 중앙부에는 음극 탭(17)이 통과할 수 있도록 리드 통공(191)이 형성되고, 다른 측방에는 전해액 통과공(192)이 형성되어 있다. 전해액 통과공은 별도로 형성되지 않을 수 있다.
캡 플레이트(110)의 일측에는 전해액 주입공(112)이 형성되어 있다. 상기 전해액 주입공(112)에는 전해액이 주입된 다음에 전해액 주입공을 밀폐시키기 위하여 마개(160)가 설치된다. 마개(160)는 알미늄이나 알미늄 함유 금속으로 만든 볼형 모재를 전해액 주입공(112) 위에 놓고 기계적으로 전해액 주입공(112)으로 압입하여 형성한다. 밀봉을 위해 마개(160)는 전해액 주입공(112) 주변에서 캡 플레이트(110)에 용접된다. 캡 조립체는 캡 플레이트(110) 주변부를 캔(100) 개구부 측벽에 용접하여 캔에 결합된다.
도 4a 및 도 4b는 캔의 저면도 및 캔 저면에 대한 단면도이다.
도시된 바에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따라 베어 셀을 이룰 알미늄 캔에 저면(20)에 양측으로 하나씩 두 개의 사각형 홀(33)이 형성된다. 홀(33) 중앙부 에 하나씩 돌기(31)가 형성된다. 홀(33)과 홀 사이에는 홀(33)의 저면 보다는 조금 높고 캔 저면의 주변부 보다는 조금 낮게 단차부(35)가 형성된다. 단차부(35)도 넓게는 전체를 포함하는 홀의 일 부분으로 생각할 수 있다.
도면의 상태에서 돌기(31)는 캔을 형성하는 딥 드로잉 과정에서 함께 형성될 수도 있고, 일단 캔을 형성한 뒤 별도 가공을 통해 형성될 수도 있다. 별도 가공으로는 캔 내부에 하나의 틀면을 캔 외부에 대응되는 틀면을 접촉시키고 압력을 가하는 프레스(press) 방법 등을 고려할 수 있다.
본 실시예에서 돌기(31)는 홈(33)이 형성되지 않은 주변부 캔 저면(20)보다 높게 형성되어 있다. 캔의 저면(20)은 캔의 측벽 두께인 0.2mm 보다 두꺼운 0.4 내지 0.8mm 정도이며, 홈(33)은 주변보다 0.1 내지 0.2mm 정도 낮고, 돌기(31)는 홈(33) 주변보다 0.1mm 내지 0.2mm 높게 형성된다. 이때, 홈(33)은 돌기(31)의 상대적 높이를 더 높게 해주어 리드 플레이트(25)와 결합을 더 용이하게 한다. 또한 홈을 내면 리드 플레이트가 홈에 끼워지도록 하면서 측면 마찰력에 의해 리드 플레이트와 캔 저면의 결합력을 보강할 수 있다. 그리고, 캔 저면의 홈으로 들어가는 두께만큼 리드 플레이트가 베어 셀 밖으로 돌출되는 두께를 줄여 전체 전지의 크기를 줄일 수 있도록 한다.
또한, 리드 플레이트(25) 위로 돌출되는 부분을 크게 하면 이 부분에 압력이 가해질 때 리벳과 같이 변형되어 체결력을 높이는 데 기여하는 부분이 더 늘어난다는 효과를 가질 수 있다. 사각형 홀(33)의 한 변의 길이는 대략 2.5mm, 돌기(31)의 직경 혹은 폭은 1mm 정도로 한다. 리드 플레이트에는 돌기와 대응되는 홀(251)이 형성된다.
도 5a 및 도 5b는 돌기에 대응되는 홀을 가진 리드 플레이트가 캔의 저면에 부착된 상태에서의 캔 저면도 및 캔 저면에 대한 단면도를 나타낸다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 캔 저면(20)의 돌기(31)와 리드 플레이트(25)의 홀(251)이 결합되도록 리드 플레이트(25)가 캔 저면(20)에 부착된다. 리드 플레이트는 전체적으로 홀(33) 및 단차부(35)에 끼워지고, 돌기(31)에 결합되어 고정된 상태를 이루게 된다. 이런 상태는 캔 저면(20)을 위로 향하도록 하고 캔 저면(20)의 해당 위치에 리드 플레이트(25)를 놓고 롤러(미도시)와 닿도록 진행시키는 방법으로 이루어질 수 있다. 본 도면에서는 돌기(31)의 단부가 크게 변형되지 않은 상태로 나타난다. 리드 플레이트(25)를 캔 저면(20)에 결합시키는 과정은 캔 내에 아무것도 적재하지 않은 상태에서 즉, 캔을 형성하는 단계에서 이루어지는 것이 가공의 편의 상 바람직하다.
롤러의 레벨을 조절하여 캔 저면(20)과 리드 플레이트(25)에 작용하는 압력을 조절할 수 있다. 이 단계에서 압력을 강하게 하면 리드 플레이트(25)가 캔 저면의 홈(33) 및 단차부(35)에 끼워지고, 리드 플레이트의 홀(251)에 돌기가 끼워지면서 동시에 홀(251) 위로 돌출되는 돌기(31)의 단부가 소성변형되어 리벳 결합이 이루어질 수도 있다.
혹은 도5b와 같이 일단 리드 플레이트(25)를 캔 저면(20)에 일차로 고정시키고, 도6과 같이 별도로 리드 플레이트의 홀(251) 위로 돌출된 돌기(31) 단부에 압력을 가해 리벳 머리(311)를 형성시키면 보다 균형된 리벳 결합을 이룰 수 있다.
도7a 및 도7b는 본 발명의 다른 실시예를 형성하기 위한 공정을 나타내는 단면도들이다.
도7a 및 도7b에 따르면, 캔 저면(20)에 돌기(31a)가 형성되어 있다. 홈(33a)은 도5a, 도5b에서 보이는 것보다 많이 줄어 있으며, 경우에 따라 형성되지 않을 수도 있다. 이런 실시예에서는 돌기(31a)를 높이 형성하기 어렵고, 리드 플레이트(25)가 결합된 경우에 저면(20)의 두께가 리드 플레이트(25)의 두께만큼 늘어나는 점이 있다. 따라서, 캔의 저면 두께가 충분히 두껍지 않으면서, 0.05 내지 0.1mm 정도의 비교적 얇은 리드 플레이트를 사용하는 경우에 적합할 것이다.
도8a 및 도8b는 본 발명의 또 다른 실시예의 형성하기 위한 공정을 나타내는 단면도들이다.
도 8a 및 도 8b에 따르면, 리드 플레이트(25)의 두께에 해당하는 만큼의 깊이를 가지는 홈(33b)이 형성된다. 이런 실시예도 캔 저면(20)이 충분한 두께를 가지거나 리드 플레이트가 충분히 얇은 경우에 채택 가능성이 높아질 것이다.
한편, 리드 플레이트의 홀(33b)의 직경은 돌기(31b)의 직경보다 크게 형성되어 있다. 돌기(31b)의 직경에 따라 다를 수 있으나 탄성 변형이 가능한 비율 내에서 가령 0.01 내지 0.1mm 정도 돌기(31b)의 직경이 더 크게 형성된다. 도시되지는 않으나 캔 저면의 두께가 얇은 경우에는 비교적 넓은 영역에 걸쳐 프레스 등의 가공을 통해 볼록한 단차 영역 혹은 돌기(31b)가 형성되고, 이들이 리드 플레이트의 대응하는 크기의 홀(251)에 강제 압입될 수 있다.
이런 경우, 리드 플레이트(25) 위로 노출되는 돌기(31b)나 단차부는 리드 플 레이트의 홀(251)보다 약간이나마 큰 직경을 가져 노출된 돌기(31b)에 압력을 가하여 리벳 머리와 같은 변형된 부분을 형성하지 않는 경우에도 리드 플레이트(25)를 강하게 캔 저면(20)에 결합시킬 수 있다.
도9 및 도10은 본 발명의 다른 실시예들을 나타내는 캔 저면부분의 정단면도들이다.
도9에 따르면, 종래의 리드 플레이트를 용접하는 경우의 용접 포인트와 비슷한 위치에 다수 개의 돌기(31c)가 형성되어 리드 플레이트가 캔 저면에 결합되는 힘을 높이고 있다. 홈(33c)과 단차부(35) 구성은 도4a의 구성과 유사하다.
도10에 따르면, 돌기(31d)는 원형이 아닌 사각형으로 형성되며, 갯수도 양측과 가운데 모두 3개로 형성된다. 홈(33d)이 도4a의 단차부(35)에 해당하는 영역까지 단일한 레벨로 형성되어 있다.
이런 실시예에 구속되지 않고, 돌기는 리드 플레이트의 크기에 따라 적절한 수로 형성될 수 있으며, 그 형태로 임의로 형성할 수 있다. 통상적으로, 리드 플레이트와 돌기가 접하는 면이 많아지면 리드 플레이트의 캔 저면에 대한 결합력은 높아질 것이다.
한편, 리드 플레이트와 캔 저면 사이의 결합력을 높이기 위해 보조적으로 리드 플레이트와 캔 저면 사이의 용접이 이루어질 수도 있다.
본 발명에 따르면, 캔의 파손이나 캔 저면에 형성된 안전변 파손을 줄이면서 동시에 보호회로에 대한 전기적 충격 없이 보호회로와 캔을 전기적으로 접속시킬 수 있게 된다.
직접적으로, 리드 플레이트를 캔에 부착시킴에 있어서, 용접을 사용하지 않음으로 용접에 의한 캔 바닥면의 손상, 리드 플레이트의 천공 등의 문제점을 방지할 수 있다.
본 발명은 캔의 두께를 두껍게 할 수 있는 대용량 대형 전지에서 캔에 돌기나 홈을 형성하기 쉽게 되므로 보다 유용할 수 있다.

Claims (23)

  1. 두 전극과 세퍼레이터를 구비하는 전극 조립체,
    알미늄 함유 금속으로 이루어지며 상기 전극 조립체와 전해질을 수용하는 용기가 되는 캔,
    상기 캔의 개방된 상부를 마감하는 캡 조립체를 함께 구비하여 이루어지는 베어 셀에서,
    상기 캔의 외측 일 부분인 접속부에 적어도 하나의 돌기가 형성되며,
    상기 돌기에 의해 관통되는 홀을 가진 리드 플레이트가 상기 부분에 부착되는 것을 특징으로 하는 캔형 이차 전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 접속부에는 상기 리드 플레이트의 적어도 일부를 끼움식으로 수용할 수 있는 홈이 하나 이상 형성됨을 특징으로 하는 캔형 이차 전지.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 리드 플레이트는 상기 홈에 압연(rolling) 가공을 통해 부착됨을 특징으로 하는 캔형 이차전지.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 홈은 부분적으로 단차지게 형성된 것을 특징으로 하는 캔형 이차 전지.
  5. 제 2 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 리드 플레이트는 상기 홈에 일부 두께만 끼워지는 것을 특징으로 하는 캔형 이차 전지.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 돌기는 상기 홈의 중앙부에 형성됨을 특징으로 하는 캔형 이차 전지.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 접속부는 상기 캔의 외측 바닥면에 형성됨을 특징으로 하는 캔형 이차 전지.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 리드 플레이트는 상기 베어 셀 외측에 설치되는 보호회로와 접속 리드를 통해 연결되며, 상기 리드 플레이트와 상기 접속 리드는 저항 용접됨을 특징으로 하는 캔형 이차 전지.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 접속 리드 및 리드 플레이트는 니켈 함유 금속 재질로 이루어지며,
    상기 리드 플레이트는 0.05 내지 0.2mm로 이루어지는 것을 특징으로 하는 캔형 이차 전지.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌기의 단부는 상기 홀의 크기보다 큰 직경으로 사출 성형된 것임을 특징으로 하는 캔형 이차 전지.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌기의 단부는 리벳 머리로 이루어지는 것을 특징으로 하는 캔형 이차 전지.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌기의 단부는 상기 리드 플레이트의 홀 크기보다 크게 이루어지는 것을 특징으로 하는 캔형 이차 전지.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 리드 플레이트와 상기 캔 사이에는 보조 용접이 이루어진 것을 특징으로 하는 캔형 이차 전지.
  14. 두 전극과 두 전극 사이의 단락을 방지하는 세퍼레이터를 구비하는 전극 조 립체 및 상기 전극 조립체를 수용하는 캔을 각각 형성하는 단계,
    상기 전극 조립체를 상기 캔의 개구부를 통해 캔에 내장하는 단계,
    상기 캔의 개구부를 캡 조립체에 의해 마감하는 단계를 구비하여 이루어지는 캔형 이차 전지의 형성 방법에 있어서,
    상기 캔의 외측의 적어도 한 부분인 접속부에 돌기를 형성하는 단계,
    홀을 가진 리드 플레이트를 상기 홀이 상기 돌기로 관통되도록 상기 캔에 부착하는 단계가 구비됨을 특징으로 하는 캔형 이차 전지 형성 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 돌기를 형성하는 단계 및 상기 리드 플레이트를 부착하는 단계는 상기 캔을 형성하는 단계 내에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 캔형 이차 전지 형성 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 돌기를 형성하는 단계에서 상기 돌기 주변에는 홈을 함께 형성하는 것을 특징으로 하는 캔형 이차 전지 형성 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 리드 플레이트를 부착하는 단계는 상기 홈 위에 적어도 상기 리드 플레이트의 일부가 끼워지도록 상기 리드 플레이트를 놓고,
    상기 리드 플레이트 위로 압연 롤러가 지나가도록 하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 캔형 이차 전지 형성 방법.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 돌기는 상기 홀보다 큰 직경이나 너비를 가져 상기 리드 플레이트를 부착하는 단계에서 상기 홀에 강제 압입되는 것을 특징으로 하는 캔형 이차 전지 형성 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 강제 압입에서는 상기 돌기의 탄성 변형을 이용하여 압입이 이루어지는 것을 특징으로 하는 캔형 이차 전지 형성 방법.
  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 홀을 통과하여 위로 노출되는 상기 돌기의 단부에 압력을 가하여 변형시키는 단계가 구비되는 것을 특징으로 하는 캔형 이차 전지 형성 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 돌기의 단부에 압력을 가하는 단계는 상기 리드 플레이트를 부착하는 단계에서 압연 롤러를 통해 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 캔형 이차 전지 형성 방법.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 돌기의 단부에 압력을 가하는 단계는
    상기 리드 플레이트를 부착하는 단계 후에 별도로 이루어져 상기 돌기의 단부에 리벳 머리를 형성하는 것을 특징으로 하는 캔형 이차 전지 형성 방법.
  23. 제 14 항에 있어서,
    상기 베어 셀이 형성된 뒤에는 상기 리드 플레이트에 보호회로가 연결된 접속 리드를 저항 용접시키는 단계가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 캔형 이차 전지 형성 방법.
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