KR100659844B1 - 리튬 이차전지용 캔 및 이를 이용한 리튬 이차전지 - Google Patents

리튬 이차전지용 캔 및 이를 이용한 리튬 이차전지 Download PDF

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Abstract

본 발명은 리튬 이차전지용 캔 및 이를 이용한 리튬 이차전지에 관한 것으로서, 특히 대략 박스 형상으로 장측벽과 단측벽 및 하면이 전체적으로 박형이면서 기계적 강도가 다른 재질의 이중벽구조로 형성되어 캔의 강도가 증가되고, 캔의 스웰링도 방지될 수 있는 리튬 이차전지용 캔 및 이를 이용한 리튬 이차전지에 관한 것이다.
리튬 이차전지, 캔, 이중벽, 기계적 강도, 안전성

Description

리튬 이차전지용 캔 및 이를 이용한 리튬 이차전지{Can for Lithium Secondary Battery and Lithium Secondary Battery using the Same}
도 1은 종래의 리튬 이차전지의 분리 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 리튬 이차전지의 분리 사시도.
도 3a는 도 2의 캔의 A-A 단면도.
도 3b는 도 2의 캔의 B-B 단면도.
도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 리튬 이차전지용 캔의 사시도.
도 4b는 도 4a의 C-C 단면도.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 리튬 이차전지용 캔의 사시도.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
200, 300, 400 - 캔 202, 302, 402 - 내벽
202a - 돌출부 204, 304, 404 - 외벽
220 - 캡조립체 230 - 전극단자
240 - 캡플레이트 250 - 절연플레이트
260 - 터미널플레이트
본 발명은 리튬 이차전지용 캔 및 이를 이용한 리튬 이차전지에 관한 것으로서, 특히 대략 박스 형상으로 장측벽과 단측벽 및 하면이 전체적으로 박형이면서 기계적 강도가 다른 재질의 이중벽구조로 형성되어 캔의 강도가 증가되고, 캔의 스웰링도 방지될 수 있는 리튬 이차전지용 캔 및 이를 이용한 리튬 이차전지에 관한 것이다.
일반적으로 비디오 카메라, 휴대형 전화, 휴대형 컴퓨터 등과 같은 휴대형 무선기기의 경량화 및 고기능화가 진행됨에 따라, 그 구동전원으로 사용되는 이차전지에 대해서 많은 연구가 이루어지고 있다. 이러한 이차전지는, 예를 들면, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차전지 등이 있다. 이들 중에서 리튬 이차전지는 재충전이 가능하고 소형 및 대용량화가 가능한 것으로서, 작동 전압이 높고 단위 중량 당 에너지 밀도가 높다는 장점 때문에 첨단 전자기기 분야에서 널리 사용되고 있다.
도 1은 종래의 리튬 이차전지의 분리 사시도를 나타낸다.
상기 리튬 이차전지는 양극판(113), 음극판(115) 및 세퍼레이터(114)로 구성되는 전극조립체(112)를 전해액과 함께 캔(110)에 수납하고, 이 캔(110)의 상단개구부(110a)를 캡조립체(120)로 밀봉함으로써 형성된다.
상기 캔(110)은 일반적으로 알루미늄 또는 그 합금 재질로 형성되며, 딥드로잉 방식에 의하여 제작된다. 상기 캔(110)의 하면(110b)은 일반적으로 거의 평면 형상으로 형성된다.
상기 전극조립체(112)는 양극판(113)과 음극판(115)사이에 세퍼레이터(114)가 게재되면서 권취되어 형성된다. 상기 양극판(113)에는 양극탭(116)이 결합되어 전극조립체(112)의 상단부로 돌출되며, 음극판(115)에는 음극탭(117)이 결합되어 전극조립체의 상단부로 돌출된다. 상기 전극조립체(112)에서 상기 양극탭(116)과 음극탭(117)은 소정거리 떨어져 형성되어 전기적으로 절연되도록 한다. 상기 양극탭(116)과 음극탭(117)은 일반적으로 니켈 금속으로 형성된다.
상기 캡조립체(120)는 캡플레이트(140)와 절연플레이트(150)와 터미널플레이트(160) 및 전극단자(130)를 포함하여 구성된다. 캡조립체(120)는 별도의 절연케이스(170)와 결합되어 캔의 상단개구부(110a)에 결합되어 캔(110)을 밀봉하게 된다.
상기 캡플레이트(140)는 상기 캔(110)의 상단개구부(110a)와 상응하는 크기와 형상을 가지는 금속판으로 형성된다. 상기 캡플레이트(140)의 중앙에는 소정 크기의 단자통공1(141)이 형성되며, 단자통공1(141)에는 전극단자(130)가 삽입된다. 상기 전극단자(130)가 단자통공1(141)에 삽입될 때는 전극단자(130)와 캡플레이트(140)의 절연을 위하여 전극단자(130)의 외면에는 튜브형의 개스킷튜브(146)가 결합되어 함께 삽입된다. 한편 상기 캡플레이트(140)의 일측에는 전해액주입공(142)은 상기 캡플레이트(140)의 타측에 소정크기로 형성된다. 상기 캡조립체(120)가 상기 캔(110)의 상단개구부(110a)에 조립된 후 전해액주입공(142)을 통하여 전해액이 주입되고 전해액주입공(142)은 별도의 밀폐수단에 의하여 밀폐된다
상기 전극단자(130)는 상기 음극판(115)의 음극탭(117) 또는 상기 양극판(113)의 양극탭(116)에 연결되어 음극단자 또는 양극단자로 작용하게 된다.
상기 절연플레이트(150)는 가스켓과 같은 절연물질로 형성되며, 캡플레이트(140)의 하면에 결합된다. 절연플레이트(150)에는 상기 캡플레이트(140)의 단자통공1(141)에 대응되는 위치에 상기 전극단자(130)가 삽입되는 단자통공2(151)가 형성되어 있다. 상기 절연플레이트(150)의 하면에는 상기 터미널플레이트(160)가 안착되도록 터미널플레이트(160)의 크기에 상응하는 안착홈(152)이 형성된다.
상기 터미널플레이트(160)는 일반적으로 Ni 합금으로 형성되며, 상기 절연플레이트(150)의 하면에 장착된다. 상기 터미널플레이트(160)에는 캡플레이트(140)의 단자통공1(141)에 대응되는 위치에 상기 전극단자(130)가 삽입되는 단자통공3(161)이 형성되어 있으며, 상기 전극단자(130)가 상기 개스킷튜브(146)에 의하여 절연되면서 캡플레이트(140)의 단자통공1(141)을 통하여 결합되므로 상기 터미널플레이트(160)는 상기 캡플레이트(140)와 전기적으로 절연되면서 상기 전극단자(130)와 전기적으로 연결된다.
상기 터미널플레이트(160)의 일측에는 상기 음극판(1150에 결합된 음극탭(117)이 용접되며, 캡플레이트(140)의 타측에는 상기 양극판(113)에 결합된 양극탭(116)이 용접된다. 상기 음극탭(117)과 양극탭(116)을 결합시키는 용접방법으로는 저항용접, 레이저 용접 등이 사용되며 일반적으로는 저항용접이 사용된다.
최근에 리튬 이차전지는 고용량화가 요구되고 있으며 이를 위해서 사용되는 부품의 박형화가 진행되고 있다. 특히, 동일 외형 크기에서 리튬 이차전지의 용량을 증가시키기 위해서 캔 내부의 용적을 증가시키는 것이 요구되며, 캔 내부의 용적을 증가시키는 방법의 하나로 캔의 두께를 감소시키는 방법이 사용되고 있다. 그 러나 리튬 이차전지의 캔 두께를 감소되면서 캔의 강도가 약해져 충격, 압축 등에 취약해지는 문제가 있다. 따라서, 리튬 이차전지의 캔이 충격 또는 압축을 받는 경우, 캔 내부에 수용된 전극조립체의 변형과 그에 따른 전극판간 쇼트 등에 의하여 리튬 이차전지의 발화, 폭발 등이 발생되는 문제점이 있다.
또한, 리튬 이차전지의 캔의 두께가 감소되면서 내부의 전기화학적 반응에 따른 전극조립체의 팽창과 수축, 발생 가스의 압력에 의하여 캔 자체가 스웰링 되는 문제가 발생하게 된다.
상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 대략 박스 형상으로 장측벽과 단측벽 및 하면이 전체적으로 박형이면서 기계적 강도가 다른 재질의 이중벽구조로 형성되어 캔의 강도가 증가되고, 캔의 스웰링도 방지될 수 있는 리튬 이차전지용 캔 및 이를 이용한 리튬 이차전지를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 리튬 이차전지용 캔은 제1극판과 제2극판 및 상기 제1극판과 제2극판 사이에 게재되는 세퍼레이터를 구비하는 전극조립체와, 상기 전극조립체가 상단 개구부로 삽입되어 수용되는 캔을 포함하는 리튬 이차전지에 적용되는 리튬 이차전지용 캔에 있어서, 상기 캔은 내벽과 외벽의 이중벽 구조로 형성되며, 외벽은 내벽보다 기계적 강도가 큰 금속으로 형성되는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 캔은 장측벽과 단측벽 및 바닥을 구비하며 상단부가 개구된 대략 박스 형상으로 형성될 수 있으며, 상기 단측벽은 대략 곡 면으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 캔은 0.2mm 내지 0.9mm의 두께로 형성되는 것이 바람직하며, 상기 내벽은 적어도 상기 외벽의 두께로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 내벽은 상단부에 외벽방향으로 소정높이와 소정 폭으로 돌출되는 돌출부를 구비하며, 상기 외벽의 상단부가 상기 돌출부의 하면에 접하도록 형성될 수 있으며, 상기 돌출부는 적어도 2mm의 높이로 형성될 수 있다. 또한, 상기 돌출부는 측면이 상기 외벽의 외면과 대략 동일한 평면을 이루는 폭으로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 내벽은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성될 수 있으며, 상기 외벽은 스틸로 형성될 수 있다. 이때 상기 스틸은 스테인레스 스틸로 이루어지는 것이 바람직하며, 철, 탄소, 크롬, 망간의 합금 또는 철, 탄소, 크롬, 니켈의 합금 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 또한, 상기 스틸은 크롬의 함량이 중량비로 적어도 11 내지 18%로 함유되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 스틸은 연신율이 20 내지 60%인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서 상기 외벽은 니켈금속으로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 내벽과 상기 외벽은 대략 동일한 높이로 형성되어 상기 내벽의 상면과 외벽의 상면이 대략 동일한 평면으로 형성될 수 있다.
또한 본 발명에 따른 리튬 이차전지는 제1극판과 제2극판 및 상기 제1극판과 제2극판 사이에 게재되는 세퍼레이터를 구비하는 전극조립체와, 상기 전극조립체가 상단 개구부로 삽입되어 수용되는 캔을 포함하는 리튬 이차전지에 있어서, 상기 캔은 내벽과 외벽의 이중벽 구조로 형성되며, 상기 외벽은 상기 내벽보다 기계적 강 도가 큰 금속으로 형성되는 것을 특징으로 한다. 또한 상기 캔은 상기에서 기술된 캔의 형상 중의 어느 하나의 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 제1극판은 음극판으로 형성되고, 제2극판은 양극판으로 형성될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 리튬 이차전지의 분리 사시도를 나타낸다. 도 3a는 도 2의 캔의 A-A 단면도를 나타낸다. 도 3b는 도 2의 캔의 B-B 단면도를 나타낸다. 도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 리튬 이차전지용 캔의 사시도를 나타낸다. 도 4b는 도 4a의 C-C 단면도를 나타낸다. 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 리튬 이차전지용 캔의 사시도를 나타낸다.
본 발명에 따른 리튬 이차전지는, 도 2를 참조하면, 캔(200)과, 캔(200)의 내부에 수용되는 전극조립체(212)와, 상기 캔(200)의 상단개구부(200d)를 밀봉하는 캡조립체(220)를 포함하여 형성된다.
상기 캔(200)은, 도 2와 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 장측벽(200a)과 단측벽(200b) 및 바닥(200c)을 포함하며 상단부가 개구된 대략 박스형상으로 형성되며, 상단개구부(200d)를 통해 상기 전극조립체(212)가 수용된다. 보다 상세하게는 상기 캔(200)은 폭 또는 수평방향의 변 길이가 비교적 긴 장측벽(200a)과 수평방향의 변 길이가 비교적 짧은 단측벽(200b)을 구비하여 측벽을 구성하게 된다. 즉, 상기 장측벽(200a)은 한 쌍이 소정 간격을 두고 서로 마주보도록 형성되어 상기 캔(200)의 전면과 후면을 이루게 된다. 또한, 상기 단측벽(200b)은 한 쌍이 소정간격을 두고 서로 마주보도록 형성되어 상기 캔(200)의 양측면을 이루게 된다. 상기 바닥(200c)은 상기 캔(200)의 하면을 이루게 된다. 또한, 상기 캔(200)은 각 벽이 0.2mm 내지 0.9mm의 두께로 형성되며, 바닥(200c)은 상기 장측벽(200a)과 단측벽(200b)보다 큰 두께로 형성된다.
또한, 상기 캔(200)은 장측벽(200a)과 단측벽(200b) 및 바닥(200c)의 각각이 내벽(202)과 외벽(204)의 이중벽구조로 형성되며, 상기 내벽(202)과 외벽(204)은 기계적 강도가 다른 금속으로 형성된다. 상기 캔(200)의 내부에는 전해액이 충진되고 전기화학적 반응에 의하여 부식이 일어날 수 있으므로 상기 내벽(202)은 내부식성이 강한 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성되는 것이 바람직하게 된다. 따라서, 상기 캔(200)의 내벽은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성하고, 상기 외벽(204)은 내벽(202)보다 기계적 강도가 큰 스틸 또는 니켈 금속을 사용하여 형성하게 된다. 상기 캔(200)이 내벽(202)과 외벽(204)의 이중벽구조로 형성되면 상기 캔(200)의 전체 두께는 증가되지 않으면서 기계적 강도가 증가되며 외부의 충격 등에 견딜 수 있게 된다.
상기 외벽(204)은 상기에서 설명한 바와 같이 알루미늄 또는 알루미늄 합금보다 기계적 강도가 큰 스틸 또는 니켈금속(니켈 합금을 포함한다.)을 사용하여 형성하며, 보다 상세하게는, 내부식성이 우수한 스테인레스 스틸(Stainless Steel) 또는 니켈을 사용하여 형성한다. 상기 외벽(204)은 직접적으로는 전해액에 접촉되지 않지만 캔(200)의 내부에서 유출되는 전해액 또는 공정 중에 접촉되는 전해액에 대하여 내부식성을 갖도록 스테인레스 스틸 또는 니켈금속이 사용되는 것이 바람직하다. 상기 스테인레스 스틸은 철(Fe), 탄소(C), 크롬(Cr) 및 망간(Mn)의 합금 또는 철(Fe), 탄소(C), 크롬(Cr) 및 니켈(Ni)의 합금 중 어느 하나의 합금으로 형성된다. 또한, 상기 스테인레스 스틸은 크롬의 함량에 따라 내부식성이 영향을 받게 되므로 바람직하게는 크롬이 중량비로 적어도 10%로 포함되는 합금이 사용된다. 예를 들면, 상기 스테인레스 스틸은 중량비로 철 84-88.2%, 탄소 0.5% 이하, 크롬 11-15% 및 망간 0.3-0.5%로 이루어진 합금이나, 철 63.7-75.9%, 탄소 0.1-0.3%, 크롬 12-18% 및 니켈 7-12%의 합금일 수 있다. 더불어, 상기 스테인레스 스틸은 한국공업규격(KS)중 STS301, STS304, STS305, STS316L, 또는 STS321중 선택된 어느 하나(또는, 일본공업규격(JIS) SUS301, SUS304, SUS305, SUS316L, 또는 SUS321중 선택된 어느 하나)를 이용할 수 있으나, 이러한 공업규격으로 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 이러한 스테인레스 스틸은 기계적 강도가 높은 철(Fe)에 내식성이 강한 크롬(Cr) 및/또는 니켈(Ni) 등이 적당량 함유된 합금으로서, 상기 캔(200)의 기계적 강도를 높여줄 뿐만 아니라 공정 중에 외부로 유출되는 전해액 등에 의한 내식성도 높여준다.
또한, 상기 캔(200)의 외벽(204)은 상기 스테인레스 스틸의 딥드로잉 공정에 의하여 상기 내벽(202)의 외면에 밀착되어 형성되므로, 상기 외벽(204)이 용이하게 성형될 수 있도록 상기 스테인레스 스틸은 연신율이 20 - 60% 정도가 되는 것이 바 람직하다, 상기 스테인레스 스틸은 수 백도의 온도와 비활성 기체 분위기에서의 열처리를 통하여 연신율을 20 - 60%로 유지시킬 수 있다. 또한, 상기 스테인레스 스틸로 형성된 외벽(204)의 기계적 강도가 내벽(202)보다 크게 되므로, 리튬 이차전지 조립 후 고온의 상황에서 발생할 수 있는 스웰링 현상도 적절히 억제할 수 있다.
또한, 상기 캔(200)은 바람직하게는 상기 내벽(202)의 두께가 적어도 상기 외벽(204)의 두께로 형성되도록 한다. 상기 내벽(202)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 같이 상기 외벽(204)의 스틸보다 기계적 강도가 낮은 금속으로 형성되므로, 내벽(202)이 소정의 강도를 갖기 위해서는 상기 캔(200)의 전체 두께를 증가시키지 않는 범위에서 가능한 두께를 증가시키는 것이 필요하게 된다. 즉, 상기 내벽(202)의 두께가 얇아 기계적 강도가 너무 낮게 되면 캔(200)을 성형하는데 어려움이 있게 된다. 따라서, 상기 내벽(202)은 바람직하게는, 상기 외벽(204)과 동일하게 또는 외벽(204)보다 두껍게 형성한다.
또한, 상기 캔(200)은 상단부에 상기 내벽(202)이 외벽 방향으로 연장되어 소정 높이와 소정 폭으로 형성되는 돌출부(202a)를 구비하여 형성된다. 보다 상세하게는 상기 내벽(202)은 그 높이가 상기 외벽(204)보다 크게 형성되며, 상기 외벽(204)과 접하지 않는 부분은 상기 외벽(204) 방향으로 소정 폭으로 돌출되는 돌출부(202a)로 형성된다. 따라서, 상기 캔(200)의 장측벽(200a)과 단측벽(200b)의 상면은 상기 돌출부(202a)로 이루어지며, 상기 외벽(204)의 상면은 상기 돌출부(202a)의 하면과 접하게 된다. 또한, 상기 캔(200)의 상단부는 상단개구부(200d)에 결합되어 용접되며 일반적으로 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성되는 캡조립체(220)의 캡플레이트(240)와 동일한 재질로 형성되므로 캡플레이트(240)의 용접이 용이하게 된다.
또한, 상기 돌출부(202a)의 높이는 적어도 2mm로 형성된다. 상기 돌출부(202a)의 높이가 너무 작으면 상기 캡플레이트(240)가 상기 캔(200)의 상단부 즉, 상기 돌출부(202a)에 용접될 때 용접부위가 너무 작아져 용접이 어렵고 용접이 불완전하게 될 수 있다.
또한, 상기 돌출부(202a)는 측면이 상기 외벽(204)의 외면과 대략 동일 평면을 이루는 폭으로 형성된다. 여기서, 상기 돌출부(202a)의 폭은 상기 내벽(202)의 외면 즉 상기 외벽(204)과 접하는 면에서 외벽(204) 방향으로 돌출되는 거리를 의미한다. 상기 돌출부(202a)의 폭이 너무 크게 되면 상기 돌출부(202a)만 상기 캔의 측면으로 돌출되어 상기 캔(200)의 폭 또는 두께가 불필요하게 증가되는 문제가 발생된다.
상기 전극조립체(212)는 제1극판(215)과 제2극판(213) 및 세퍼레이터(214)를 포함한다. 상기 제2극판(213)과 제1극판(215)은 세퍼레이터(214)를 개재하여 적층된 후 젤리-롤(jelly-roll) 형태로 권취될 수 있다. 상기 제2극판(213)에는 제2극탭(216)이 용접되어 있으며, 이 제2극탭(216)의 단부는 상기 전극조립체(212)의 상방으로 돌출되어 있다. 상기 제1극판(215)에도 제1극탭(217)이 용접되어 있으며, 이 제1극탭(217)의 단부도 상기 전극조립체(212)의 상방으로 돌출되어 있다. 상기 제1극판(215)은 바람직하게는 음극판으로 제2극판(213)은 양극판으로 형성되며, 반 대로 형성될 수 있음은 물론이다.
상기 캡조립체(220)는 캡플레이트(240)와 절연플레이트(250)와 터미널플레이트(260)와 전극단자(230)를 포함하여 구성된다. 상기 캡조립체(220)는 별도의 절연케이스(270)와 결합되어 캔(200)의 상단개구부(200a)에 결합되어 캔(200)을 밀봉하게 된다.
상기 캡플레이트(240)는 상기 캔(200)의 상단개구부(200a)에 상응하는 크기와 형상의 금속판으로 형성되며 바람직하게는 무게가 가벼운 알루미늄 또는 알루미늄합금으로 형성된다. 상기 캡플레이트(240)의 중앙에는 소정 크기의 단자통공4(241)가 형성되며, 일측에는 전해액주입공(242)이 형성된다.
상기 단자통공4(241)는 전극단자(230)보다 큰 내경을 갖도록 형성되어 상기 전극단자(230)가 삽입되며, 상기 단자통공4(241)의 내면에는 상기 전극단자(230)와 캡플레이트(240)의 절연을 위하여 가스켓튜브(246)가 조립된다.
상기 전해액주입공(242)은 상기 캡플레이트(240)의 일측에 소정크기로 형성된다. 상기 캡조립체(220)가 상기 캔(200)의 상단개구부(200a)에 조립된 후 전해액주입공(242)을 통하여 전해액이 주입되고 전해액주입공(242)은 별도의 밀폐수단에 의하여 밀폐된다.
상기 절연플레이트(250)는 가스켓과 같은 절연물질로 형성되며, 바닥판(252)과 바닥판(252)의 각 측면과 측단에서 하부로 돌출되는 측벽을 포함하여 형성된다. 또한, 상기 절연플레이트(250)는 소정위치에 형성되는 단자통공5(251)를 포함하여 형성된다. 상기 절연플레이트(250)는 상기 캡플레이트(240)의 하면에 결합되며, 상 기 바닥판(252)은 터미널플레이트(260)에 상응하는 면적으로 형성된다.
상기 단자통공5(251)는 상기 절연플레이트(250)와 상기 캡플레이트(240)가 결합될 때 상기 캡플레이트(240)의 단자통공4(241)에 대응되는 위치에 형성되며, 상기 전극단자(230)가 삽입된다. 상기 단자통공5(251)는 바람직하게는 상기 절연플레이트(250)의 중심으로부터 한쪽으로 치우쳐 위치된다.
상기 터미널플레이트(260)는 Ni 금속 또는 이의 합금으로 형성되며, 상기 절연플레이트(250)의 바닥판(252) 하면에 결합된다. 상기 터미널플레이트(260)에는 캡플레이트(240)의 단자통공4(241)에 대응되는 위치에 단자통공6(261)이 형성되어 있으며, 상기 전극단자(230)가 삽입된다.
상기 전극단자(230)는 상기 가스켓튜브(246)에 의하여 절연되면서 캡플레이트(240)의 단자통공4(241)와 단자통공5(251) 및 단자통공6(261)을 통하여 삽입되어 터미널플레이트(260)와 결합된다. 따라서 상기 캡조립체(220)에서 상기 터미널플레이트(260)는 상기 캡플레이트(240)와 전기적으로 절연되면서 상기 전극단자(230)와 전기적으로 연결된다.
상기 절연케이스(270)는 제2극탭홀(271)과 제1극탭홀(272)을 포함하여 형성되며, 상기 캡조립체(220)의 하부에 결합되어 상기 캡조립체(220)와 전극조립체(212)를 전기적으로 절연시키게 된다. 이때 상기 제2극탭(216)은 상기 제2극탭홀(271)을 통과하여 상기 캡플레이트(240)에 연결된다. 또한 상기 제1극탭(217)은 상기 제1극탭홀(272)을 통하여 상기 터미널플레이트(260)에 연결된다.
한편, 상기에서 설명된 캡조립체(220)는 하나의 실시예로서 다른 구조와 형 상으로 형성될 수 있으며, 여기서 그 구조 및 형상을 한정하는 것은 아니다.
도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 리튬 이차전지용 캔의 사시도를 나타낸다. 또한, 도 4b는 도 4a의 C-C 단면도를 나타낸다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 리튬 이차전지용 캔(300)은, 도 4a와 도 4b를 참조하면, 장측벽(300a)과 단측벽(300b) 및 바닥(300c)을 포함하여 대략 박스 형상으로 형성된다. 또한 상기 캔(300)의 장측벽(300a)과 단측벽(300b) 및 바닥(300c)은 내벽(302)과 외벽(304)의 이중벽구조로 형성되며, 상기 내벽(302)과 외벽(304)은 기계적 강도가 다른 금속으로 형성된다. 상기 내벽(302)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성되며, 상기 외벽(304)은 바람직하게는 스테인레스 스틸로 형성된다. 상기 내벽(302)과 외벽(304)은 재질과 두께를 포함하는 특성이 도 3a와 도 3b에 따른 실시예와 동일하게 형성되므로 여기서 상세한 설명은 생략한다.
다만, 상기 내벽(302)은 상기 외벽(304)과 대략 동일한 높이로 형성된다. 즉, 상기 내벽(3020의 상면과 외벽(304)의 상면은 대략 동일한 평면을 형성하게 된다. 따라서, 상기 내벽(302)의 상단부에는 도 3a에서와 같은 돌출부가 형성되지 않게 되며, 상기 캔(300) 상면의 외측은 외벽(304)의 상면으로, 내측은 내벽(302)의 상면이 위치하게된다. 따라서, 상기 캔(300)의 상단부에 돌출부를 형성하지 않게 되므로 딥드로링을 통한 캔(300)의 성형공정이 용이하게 된다. 또한, 상기 캔(300)의 상부에 결합되는 캡조립체(220)의 캡플레이트(240)가 니켈 금속 또는 스테인레스 스틸로 형성되는 경우에는 상기 외벽(304)과 동일한 재질이므로 상기 캡조립체 (220)와 캔(300)을 용접하는데 유리하게 된다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 리튬 이차전지용 캔의 사시도를 나타낸다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 리튬 이차전지용 캔(400)은, 도 5를 참조하면, 장측벽(400a)과 단측벽(400b) 및 바닥(400c)을 구비하며, 상기 단측벽(400b)은 곡면으로 형성되어 상기 캔(400)의 수평 단면이 타원인 타원통형상으로 형성된다. 또한, 상기 캔(400)의 장측벽(400a)과 단측벽(400b) 및 바닥(400c)이 이중벽 구조로 형성된다. 즉, 상기 캔(400)은 내벽(402)과 외벽(404)의 이중벽 구조로 형성되며, 내벽(402)과 외벽(404)은 도 2와 도3a 및 도 3b의 사양으로 형성된다. 따라서, 본 실시예에서 상기 캔(400)은 단측벽(400b)의 형상이 곡면으로 형성된 것 외에는 도 2와 도3a 및 도 3b의 실시예와 동일한 형상으로 형성되며, 여기서 상기 캔(300)의 내벽(402)과 외벽(404)에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 본 실시예에서와 같이 단측벽(400b)이 곡면으로 형성되는 캔(400)은 도 4a와 도 4b에 따른 실시예에도 적용될 수 있음은 물론이다.
또한, 상기에서 설명된 본 발명의 실시예에 따른 리튬 이차전지용 캔은 도 2에 도시된 구성을 갖는 리튬 이차전지 외에도 다양한 구성을 갖는 리튬 이차전지에 적용될 수 있음은 물론이다.
다음은 본 발명의 실시예에 따른 리튬 이차전지용 캔 및 상기 캔이 적용된 리튬 이차전지의 작용에 대하여 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 리튬 이차전지는, 도 2 및 도 3a와 도 3b를 참조하면, 상기 캔(200)이 장측벽(200a)과 단측벽(200b) 및 바닥(200c)으로 이루어지며, 각각은 내벽(202)과 외벽(204)의 이중벽 구조로 이루어진다. 또한, 상기 외벽(204)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성되는 내벽(202)보다 기계적 강도가 큰 스테인레스 스틸과 같은 금속으로 이루어진다. 따라서, 상기 캔(200)이 알루미늄 또는 알루미늄 합금만으로 형성될 때보다 기계적 강도가 증가되므로, 상기 캔(200)은 외부의 충격과 압력에 강하게 되며, 캔(200) 내부의 가스발생에 따른 압력 상승 시에도 스웰링을 방지할 수 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 특허청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
본 발명에 따른 리튬 이차전지용 캔은 전체적으로 박형이면서 기계적 강도가 다른 재질의 이중벽구조로 형성되어 캔의 강도가 증가되며 리튬 이차전지가 외부의 충격과 압력에 강하게 되어 리튬 이차전지의 안전성이 향상되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 리튬 이차전지의 고온 방치 또는 이상작동에 따라 캔 내부의 압력이 상승하는 경우에도 캔의 스웰링을 최대한 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (19)

  1. 제1극판과 제2극판 및 상기 제1극판과 제2극판 사이에 게재되는 세퍼레이터를 구비하는 전극조립체와, 상기 전극조립체가 상단 개구부로 삽입되어 수용되는 캔을 포함하는 리튬 이차전지에 적용되는 리튬 이차전지용 캔에 있어서,
    상기 캔은 내벽과 외벽의 이중벽 구조이며, 외벽이 내벽보다 기계적 강도가 큰 금속으로 이루어지며,
    상기 캔은 장측벽과 단측벽 및 바닥을 구비하며 상단부가 개구된 박스 형상으로 형성되고 상기 단측벽은 곡면으로 형성되는 것을 특징으로 리튬 이차전지용 캔.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 캔은 0.2mm 내지 0.9mm의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 캔.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 내벽은 적어도 상기 외벽의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 캔.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 내벽은 상단부에 외벽방향으로 소정높이와 소정 폭으로 돌출되는 돌출부를 구비하며, 상기 외벽의 상단부가 상기 돌출부의 하면에 접하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 캔.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 돌출부는 적어도 2mm의 높이로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 캔.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 돌출부는 측면이 상기 외벽의 외면과 대략 동일한 평면을 이루는 폭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 캔.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 내벽은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 캔.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 외벽은 스틸로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 캔.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 스틸은 스테인레스 스틸인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 캔.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 스틸은 철, 탄소, 크롬, 망간의 합금 또는 철, 탄소, 크롬, 니켈의 합금 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 캔.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 스틸은 크롬의 함량이 중량비로 11% 내지 18%로 함유되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 캔.
  14. 제 10항에 있어서,
    상기 스틸은 연신율이 20 내지 60%인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 캔.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 외벽은 니켈금속으로 형성되는것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 캔.
  16. 제 1항에 있어서,
    상기 내벽과 상기 외벽은 동일한 높이로 형성되어 상기 내벽의 상면과 외벽의 상면이 동일한 평면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 캔.
  17. 제1극판과 제2극판 및 상기 제1극판과 제2극판 사이에 게재되는 세퍼레이터를 구비하는 전극조립체와, 상기 전극조립체가 상단 개구부로 삽입되어 수용되는 캔을 포함하는 리튬 이차전지에 있어서,
    상기 캔은 내벽과 외벽의 이중벽 구조로 형성되며, 상기 외벽은 상기 내벽보다 기계적 강도가 큰 금속으로 이루어지며,
    상기 캔은 장측벽과 단측벽 및 바닥을 구비하며 상단부가 개구된 박스 형상으로 형성되고 상기 단측벽은 곡면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 캔은 제 4항 내지 제 15항 중 어느 하나의 항에 의한 캔으로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  19. 제 17항에 있어서,
    상기 제1극판은 음극판으로 형성되고, 제2극판은 양극판으로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
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