KR100696784B1 - 원통형 리튬 이차 전지 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 방열 부재를 구비하여 열적 안정성이 향상된 원통형 리튬 이차 전지 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 원통형 리튬 이차 전지는 제 1 전극판, 제 2 전극판, 상기 제 1 전극판 및 제 2 전극판 사이에 개재된 세퍼레이터를 구비하며, 중심에 소정의 공간이 형성된 전극 조립체와; 상기 전극 조립체를 수용하는 공간을 구비하며, 상ㆍ하부가 개구된 원통형 케이스와; 상기 원통형 케이스의 상부와 결합되는 캡 조립체와; 상기 원통형 케이스의 하부와 결합되는 방열 부재를 포함하여 이루어진다.
원통형 리튬 이차 전지, 방열 부재, 돌기부

Description

원통형 리튬 이차 전지 및 이의 제조 방법{Cylindrical Li Secondary Battery and Method of fabricating the same}
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 설명하기 위한 사시도.
도 1b는 도 1a의 A-A 라인에 따른 단면도.
도 1c는 도 1a의 B-B 라인에 따른 단면도.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 방열 부재를 설명하기 위한 사시도.
도 2b는 도 2a의 C-C 라인에 따른 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 리튬 이차 전지의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 리튬 이차 전지의 제조 방법을 설명하기 위한 도면.
(도면의 주요 부위에 대한 부호의 설명)
100; 원통형 리튬 이차 전지 200; 전극 조립체
210; 제 1 전극판 215; 제 1 전극 탭
220; 제 2 전극판 225; 제 2 전극 탭
230; 세퍼레이터 241, 245; 절연 플레이트
300; 원통형 케이스 310; 측면
320; 크리핑부 330; 비딩부
400; 캡 조립체 410; 안전 밴트
420; 인쇄 회로 기판 430; 양성 온도 소자
440; 전극 캡 450; 가스켓
500; 전해액 600; 방열 부재
610; 평면부 620; 돌기부
625; 관통홀
본 발명은 원통형 리튬 이차 전지 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 방열 부재를 구비하여 열적 안정성이 향상된 원통형 리튬 이차 전지 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
최근에는 셀룰라 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 콤팩트하고 경량화된 전기/전자장치들이 활발하게 개발 및 생산되고 있다. 이러한 휴대용 전기/전자장치들은 별도의 전원이 구비되지 않은 장소에서도 작동될 수 있도록 전지 팩을 내장하고 있다. 내장된 전지 팩은 휴대용 전기/전자장치를 일정기간동안 구동시키기 위해 일정 레벨의 전압을 출력시킬 수 있도록 내부에 적어도 하나의 전지를 구비하고 있다.
상기 전지 팩은 경제적인 측면을 고려하여 최근에는 충방전이 가능한 이차전지를 채용하고 있다. 이차전지에는 대표적으로, 니켈-카드뮴(Ni-Cd) 전지와 니켈- 수소(Ni-MH)전지 및 리튬(Li) 전지와 리튬 이온(Li-ion) 전지 등의 리튬 이차 전지 등이 있다.
특히, 리튬 이차 전지는 작동 전압이 3.6V로서, 휴대용 전자 장비 전원으로 많이 사용되고 있는 니켈-카드뮴 전지나, 니켈-수소 전지보다 3배나 높고, 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 측면에서 급속도로 신장되고 있는 추세이다.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 양극 활물질로 리튬계 산화물, 음극 활물질로는 탄소재를 사용하고 있다. 일반적으로는, 전해액의 종류에 따라 액체 전해질 전지와, 고분자 전해질 전지로 분류되며, 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬 이온 전지라 하고, 고분자 전해질을 사용하는 전지를 리튬 폴리머 전지라고 한다. 또한, 상기 리튬 이차 전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형과, 각형과, 파우치형을 들 수 있다.
통상적으로, 상기 원통형 리튬 이차 전지는 양극 활물질이 코팅된 양극 전극판, 음극 활물질이 코팅된 음극 전극판 및 상기 양극 전극판과 음극 전극판 사이에 위치되어 쇼트를 방지하고 리튬 이온(Li-ion)의 이동만을 가능하게 하는 세퍼레이터가 대략 원통형으로 권취된 전극 조립체와, 상기 전극 조립체를 수용하는 원통형 케이스와, 상기 원통형 케이스 내측에 주입되어 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 전해액 등으로 이루어져 있다.
이러한 원통형 리튬 이차 전지는 하기와 같이 제조된다.
우선, 상기 양극 활물질이 코팅되며 양극 탭이 연결된 양극 전극판, 음극 활물질이 코팅되며, 음극 탭이 연결된 음극 전극판 및 세퍼레이터를 적층한 후, 이를 대략 원통형으로 권취하여 전극 조립체를 제조한다.
그런 다음, 상기 대략 원통형의 전극 조립체를 상기 원통형 케이스에 수용하여 상기 전극 조립체가 이탈하지 않도록 한 후, 상기 원통형 케이스에 전해액을 주입한 후, 밀봉하여 원통형 리튬 이차 전지를 완성한다.
그러나, 상기한 바와 같은 원통형 리튬 이차 전지는 충ㆍ방전 시에 전지 화학 반응에 의하여 열이 발생하게 되며, 이러한 열은 전지를 발화시키며, 파열하는 문제점이 있다.
따라서, 상기 내부에서 발생하는 열을 외부로 방출할 수 있는 구조의 개발을 통하여 원통형 리튬 이차 전지의 열적 안전성의 확보가 필요하다.
본 발명의 목적은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 방열 부재를 구비하여 열적 안정성이 향상된 원통형 리튬 이차 전지 및 이의 제조 방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 원통형 리튬 이차 전지는 제 1 전극판, 제 2 전극판, 상기 제 1 전극판 및 제 2 전극판 사이에 개재된 세퍼레이터를 구비하며, 중심에 소정의 공간이 형성된 전극 조립체와; 상기 전극 조립체를 수용하는 공간을 구비하며, 상ㆍ하부가 개구된 원통형 케이스와; 상기 원통형 케이스의 상부와 결합되는 캡 조립체와; 상기 원통형 케이스의 하부와 결합되는 방열 부재를 포함하여 이루어진다.
상기 방열 부재는 평면부 및 상기 평면부의 중심부에서 상기 원통형 케이스의 내부 방향으로 연장된 돌기부로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 방열 부재의 평면부는 그 형상이 상기 원통형 케이스의 횡단면의 형상과 대응하며, 상기 원통형 케이스의 하부와 결합되는 것이 바람직하다.
상기 돌기부는 상기 평면부의 중심부에서 상기 평면부와 수직한 방향으로 연장된 것이 바람직하며, 상기 돌기부는 관형인 것이 바람직하다.
상기 돌기부는 외주면을 관통하는 적어도 하나의 관통 홀을 구비하는 것이 바람직하다.
상기 돌기부의 높이는 상기 전극 조립체 높이의 90% 내지 110%인 것이 바람직하다.
상기 방열 부재는 알루미늄(Al), 철(Fe) 및 이들의 합금 중 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 원통형 리튬 이차 전지의 제조 방법은 제 1 전극판, 세퍼레이터, 제 2 전극판을 적층하고, 일단에 결합되는 권취축을 이용하여 전극 조립체를 형성하는 단계와; 원통형 케이스의 하부에 방열 부재를 결합하는 단계와; 상기 방열 부재가 결합된 원통형 케이스에 상기 전극 조립체를 결합하는 단계와; 상기 원통형 케이스의 상부에 캡 조립체를 결합하여 밀봉하는 단계를 포함하여 이루어진다.
원통형 케이스의 하부에 방열 부재를 결합하는 단계는 원통형 케이스의 하부에 방열 부재를 배치하여 맞닿도록 하는 단계와; 상기 원통형 케이스의 하부와 방 열 부재가 맞닿은 부분을 접합 공정을 통하여 결합시키는 단계를 포함하는 것이 바람직하며, 상기 접합 공정은 레이저 용접인 것이 바람직하다.
상기 방열 부재는 평면부 및 상기 평면부의 중심부에서 연장된 돌기부로 이루어지며, 원통형 케이스의 하부에 방열 부재를 결합하는 단계에서 상기 돌기부가 상기 원통형 케이스의 내부 방향을 향하도록 하는 것이 바람직하다.
상기 방열 부재가 결합된 원통형 케이스에 상기 전극 조립체를 결합하는 단계는 전극 조립체에서 권취 축을 제거하는 단계와; 상기 전극 조립체 중앙의 공간에 상기 방열 부재의 돌기부가 결합되도록 상기 전극 조립체를 삽입하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예를 설명한다.
도면의 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 나타낸다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 설명하기 위한 사시도이며, 도 1b는 도 1a의 A-A 라인에 따른 단면도이며, 도 1c는 도 1a의 B-B 라인에 따른 단면도이다.
도 1a 내지 도 1c에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 원통형 리튬 이차 전지(100)는 충ㆍ방전 시 전압차를 발생시키는 전극 조립체(200)와, 상기 전극 조립체(200)를 수납하며, 하부가 개방된 원통형 케이스(300)와, 상기 원통형 케이스(300) 상부에 조립되어 상기 전극 조립체(200)가 이탈되지 않도록 하는 캡 조립체(400)와, 상기 원통형 케이스(300)에 주입되어 상기 전극 조립체(200) 간에 리튬 이온의 이동이 가능하게 하는 전해액(500)과, 상기 원통형 케이스(300)의 하 부를 막으며, 상기 원통형 리튬 이차 전지(100)의 열을 외부로 방출하는 방열 부재(600)을 구비하는 구조로 이루어진다.
상기 전극 조립체(200)는 양극 활물질 및 음극 활물질 중 어느 하나, 예를 들면, 양극 활물질이 코팅된 제 1 전극판(210), 상기 양극 활물질 및 음극 활물질 중 다른 하나, 예를 들면, 음극 활물질이 코팅된 제 2 전극판(220), 상기 제 1 전극판(210) 및 제 2 전극판(220) 사이에 위치하여 상기 제 1 전극판(210)과 제 2 전극판(220)의 쇼트(short)를 방지하고 리튬 이온의 이동만 가능하게 하는 세퍼레이터(230)로 이루어진다. 또한, 상기 제 1 전극판(210), 제 2 전극판(220) 및 세퍼레이터(230)는 대략 원형으로 권취되어 상기 원통형 케이스(300)에 수납된다. 또한, 상기 제 1 전극판(210)에는 일반적으로 알루미늄(Al) 재질로 이루어지며, 상부로 일정 길이 돌출된 제 1 전극 탭(215)이 접합되어 있다. 상기 제 2 전극판(220)에는 일반적으로 니켈(Ni) 재질로 이루어지며, 하부로 일정 길이 돌출된 제 2 전극 탭(225)이 접합되어 있으나, 본 발명에서 위의 재질을 한정하는 것은 아니다. 더불어 상기 전극 조립체(200)의 상ㆍ하부에는 각각 직접적인 캡 조립체(400) 또는 원통형 케이스(300)와의 접촉을 피하기 위해 상ㆍ하부 절연 플레이트(241, 245)가 더 부착되어 있다.
상기 원통형 케이스(300)는 상기 원통형 전극 조립체(200)가 결합될 수 있도록 소정 공간을 가지며 일정 직경을 갖으며, 상ㆍ하부가 개구(開口)된 원통형 측면(310)이 형성되어 있다. 또한, 상기 원통형 케이스(300)는 일반적으로 알루미늄(Al), 철(Fe) 또는 이들의 합금으로 형성된다. 더불어 상기 원통형 케이스(300)는 상부에서 상기 캡 조립체(400)를 압박하도록 한쪽으로 휘어진 크리핑(criping)부(320)가 형성되고, 하부에서 상부 방향으로 상기 캡 조립체(400)를 압박하도록 안쪽으로 움푹 파인 비딩(beading)부(330)가 더 형성되어 있다.
상기 캡 조립체(400)는 상기 제 1 전극 탭(415)이 용접된 동시에, 과충전 또는 이상 발열시 형태가 반전되는 도전성 안전 벤트(410)와, 상기 도전성 안전 벤트(410) 상부에 전기적 및 기계적으로 연결되어, 상기 안전 벤트(410)의 반전시 회로가 끊어지는 인쇄 회로 기판(PCB, Printed Circuit board, 420)과, 상기 인쇄 회로 기판(420) 상부에 전기적 및 기계적으로 연결되어 소정 온도 이상에서 회로가 끊어지는 양성 온도 소자(430)와, 상기 양성 온도 소자(430)의 상부에 전기적 및 기계적으로 연결되어 실제의 전류를 외부로 인가하는 도전성 전극 캡(440)과, 상기 안전 벤트(410), 인쇄 회로 기판(420), 양성 온도 소자(430) 및 전극 캡(440)의 측부 둘레를 감싸는 형태를 하며 상기 원통형 케이스(300)로부터 상기 나열한 것들을 절연시키는 절연 가스켓(450)으로 이루어진다. 이때, 상기 전극 캡(440)은 상기 전극 조립체(200)의 제 1 전극 탭(215) 및 제 2 전극 탭(225) 중 어느 하나, 예를 들면, 제 1 전극 탭(215)이 접합되어 제 1 전극판(210)과 동일한 전극, 예들 들면 양극 단자의 역할을 수행한다.
상기 전해액(500)은 충ㆍ방전시 전지 내부의 양극 및 음극에서 전기 화학적 반응에 의하여 생성되는 리튬 이온(Li Ion)의 이동 매체 역할을 하며, 이는 리튬염과 고순도 유기 용매류의 혼합물인 비수질계 유기 전해액일 수 있다. 더불어, 상기 전해액(500)은 고분자 전해질을 이용한 폴리머일 수도 있으며, 여기서 상기 전해액 물질의 종류를 한정하는 것은 아니다.
상기 방열 부재(600)는 상기 원통형 리튬 이차 전지(100)의 충ㆍ방전 중에 발생할 수 있는 내부의 열을 외부로 방출하기 위한 것으로, 상기 원통형 케이스(300) 측면(310)의 하부를 막아 밀봉하는 평면부(610) 및 상기 평면부(610)의 중심부에서 연장되어 상기 원통형 케이스(300)의 내부로 돌출된 돌기부(620)를 구비하는 구조로 이루어진다. 또한, 상기 돌기부(620)는 상기 원통형 리튬 이차 전지(100)의 충ㆍ방전 시 내부에서 발생하는 가스의 이동 경로로 작용할 수 있도록 그 외주면을 관통하는 적어도 하나의 관통 홀(625)을 구비한다.
상기 평면부(610)는 그 형상이 상기 원통형 케이스(300)의 횡단면의 형상과 대응한다. 즉, 상기 평면부(610)는 그 형상이 대략 원형이다. 또한, 상기 평면부(610)의 일부분에는 상기 전극 조립체(200)의 제 1 전극 탭(215) 및 제 2 전극 탭(225) 중 어느 하나, 예를 들면, 상기 제 2 전극 탭(225)이 접합됨으로써, 상기 방열 부재(600)와 상기 원통형 케이스(300)는 상기 제 2 전극판(220)과 동일한 전극, 예를 들면, 음극 단자의 역할을 수행하게 된다.
또한, 상기 돌기부(620)는 상기 권취형 전극 조립체(200)의 중앙의 공간에 삽입된 형태로 이루어지므로, 상기 권취형 전극 조립체(200)가 이완되어 풀리는 것을 방지하며, 외압에 의한 상기 권취형 전극 조립체(200)의 변형을 방지하는 역할도 수행할 수 있다. 또한, 상기 돌기부(620)의 높이는 상기 전극 조립체(300) 높이의 90% 내지 110%인 것이 바람직하다.
이는 상기 방열 부재(600) 돌기부(620)의 높이가 상기 전극 조립체(200)의 높이의 90% 이하이면, 상기 전극 조립체(200)를 고정 및 지지하는 힘이 너무 약하고, 또한, 110% 이상이면, 상기 캡 조립체(400)의 구성 요소와 접촉할 수 있으므로 바람직하지 않다.
한편, 도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 방열 부재를 설명하기 위한 사시도이며, 도 2b는 도 2a의 C-C 라인에 따른 단면도이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 방열 부재(600)는 평면부(610) 및 돌기부(620)를 구비하는 구조로 이루어진다. 상기 방열 부재(600)는 알루미늄(Al), 철(Fe) 및 이들의 합금 중 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하나 본 발명에서 그 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기 평면부(610)는 상기 원통형 케이스(300)의 하부를 막을 수 있도록 원형의 평판(plate)으로 이루어지며, 상기 돌기부(620)는 상기 평면부(610)의 중심부에서 연장되어 상기 원통형 케이스(300)의 내부로 돌출된 소정의 관형으로 이루어진다. 이때, 상기 돌기부(620)는 상기 평면부(610)에 수직하게 돌출되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 돌기부(620)는 그 외주면을 관통하는 적어도 하나의 관통 홀(625)을 구비한다. 상기 관통 홀(625)은 상기 원통형 리튬 이차 전지(100)의 충ㆍ방전 시 내부에서 발생할 수 있는 가스가 상기 원통형 리튬 이차 전지(100)의 상부로 이동하기 위한 이동 경로로 작용한다. 즉, 상기 관통 홀(625)은 상기 원통형 리튬 이차 전지(100)의 충ㆍ방전 시 내부에서 발생할 수 있는 가스가 보다 원활하게 이동할 수 있도록 하는 역할을 수행한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 리튬 이차 전지의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 리튬 이차 전지의 제조 방법은 전극 조립체를 형성하는 단계(S1)와, 원통형 케이스 하부에 방열 부재를 결합하는 단계(S2)와, 상기 원통형 케이스에 전극 조립체를 결합하는 단계(S3)와, 전해액을 주입하는 단계(S4)와, 캡 조립체를 결합하는 단계(S5)를 포함하여 진행함으로써, 원통형 리튬 이차 전지를 제조한다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 리튬 이차 전지의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다. 이하에서는 상기 도 3과 함께 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 리튬 이차 전지의 제조 방법을 설명한다.
상기 전극 조립체를 형성하는 단계(S1)에서는 도 4a에 도시된 바와 같이, 제 1 전극판(210), 세퍼레이터(230), 제 2 전극판(220)을 순차적으로 적층하고, 이것의 일단에는 권취축(700)을 결합한 후, 대략 원통형으로 권취하여 전극 조립체(200)를 형성한다. 물론 상기 권취 이전에, 상기 제 1 전극판(210)에는 제 1 전극 탭(215)이, 제 2 전극판(220)에는 제 2 전극 탭(225)이 부착된다.
상기 원통형 케이스 하부에 방열 부재를 결합하는 단계(S2)에서는 도 4b에 도시된 바와 같이 상ㆍ하부가 개구된 원통형 케이스(300)의 하부에 상기 방열 부재(600)를 결합하여 상기 원통형 케이스(300)의 하부를 막는다.
보다 상세히 설명하면, 상기 원통형 케이스(300)의 하부에 방열 부재(600)을 배치하여 맞닿도록 한다.
그런 다음, 상기 원통형 케이스(300)의 하부와 방열 부재(600)이 맞닿은 부분을 레이저 용접 등의 접합 공정을 통하여 상기 원통형 케이스(300)의 하부와 상기 방열 부재(600)을 결합시킨다.
이때, 상기 방열 부재(600)는 상기 돌기부(620)가 내부 방향으로 향하도록 상기 원통형 케이스(300)의 하부와 결합된다.
여기서, 상기 방열 부재(600)는 평면부(610) 및 돌기부(620)를 구비하는 구조로 이루어진다. 상기 방열 부재(600)는 알루미늄(Al), 철(Fe) 및 이들의 합금 중 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하나 본 발명에서 그 재질을 한정하는 것은 아니다. 상기 평면부(610)는 상기 원통형 케이스(300)의 하부를 막을 수 있도록 원형의 평판(plate)으로 이루어지며, 상기 돌기부(620)는 상기 평면부(610)의 중심부에서 연장되어 상기 원통형 케이스(300)의 내부로 돌출된 소정의 관형으로 이루어진다. 이때, 상기 돌기부(620)는 상기 평면부(610)에 수직하게 돌출되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 돌기부(620)는 그 외주면을 관통하는 적어도 하나의 관통 홀(625)을 구비한다. 상기 관통 홀(625)은 상기 원통형 리튬 이차 전지(100)의 충ㆍ방전 시 내부에서 발생할 수 있는 가스가 상기 원통형 리튬 이차 전지(100)의 상부로 이동하기 위한 이동 경로로 작용한다. 즉, 상기 관통 홀(625)은 상기 원통형 리튬 이차 전지(100)의 충ㆍ방전 시 내부에서 발생할 수 있는 가스가 보다 원활하게 이동할 수 있도록 하는 역할을 수행한다.
한편, 상기 전극 조립체를 형성하는 단계(S1) 및 원통형 케이스 하부에 방열 부재를 결합하는 단계(S2)의 순서는 이에 한정되지 않으며, 상기 원통형 케이스 하부에 방열 부재를 결합하는 단계(S2)를 먼저 수행한 후, 전극 조립체를 형성하는 단계(S1)를 수행할 수도 있다.
상기 원통형 케이스에 전극 조립체를 결합하는 단계(S3)에서는 상기 대략 원통형으로 권취된 전극 조립체(200)를 상기 원통형 케이스(300)에 결합한다. 물론 상기 권취축(700)은 상기 전극 조립체(200)의 결합 전에 미리 분리한다.
보다 상세히 설명하면, 상기 대략 원통형으로 권취된 전극 조립체(200)에서 권취축(700)을 분리한다. 이때, 상기 전극 조립체(200)의 중앙에는 소정의 공간이 형성된다.
그런 다음, 상기 전극 조립체(200)의 중앙의 공간에 상기 방열 부재(600)의 돌기부(620)가 결합되는 형태로 상기 전극 조립체(200)를 상기 원통형 케이스(300)에 삽입한다.
또한, 상기 원통형 케이스(300)에는 미리 하부 절연판(245)(도면상에는 도시되지 않음)이 결합되어 있다.
상기 전해액을 주입하는 단계(S4)에서는 상기 전극 조립체(200)의 상단까지 전해액(500)을 주입한다. 또한, 상기 전해액(500)은 상기 전극 조립체(200)에서 상기 제 1 전극판(210)과 제 2 전극판(220) 사이에 충ㆍ방전 시 리튬 이온의 이동이 가능하도록 하는 역할을 수행한다.
상기 캡 조립체를 결합하는 단계(S5)에서는 상기 원통형 케이스(300) 상부에 다수의 구성 요소로 이루어지는 캡 조립체(400)를 결합하여, 상술한 전극 조립체(200), 권심 부재(600) 및 전해액(500)이 외부로 이탈 또는 누액되지 않도록 하여, 원통형 리튬 이차 전지(100)를 형성한다.
보다 상세히 설명하면, 상기 원통형 케이스(300)의 상부에 대략 링 형태인 절연 가스켓(450)을 결합하고, 이어서 그 내측에 순차적으로 전극 조립체(200) 중 제 1 전극 탭(215) 및 제 2 전극 탭(225) 중 어느 하나, 예를 들면 제 1 전극 탭(215)과 전기적으로 연결되는 도전성 안전 벤트(410), 인쇄 회로 기판(420), 양성 온도 소자(430) 및 전극 캡(440)을 순차적으로 결합한다.
그런 다음, 상기 절연 가스켓(450)의 하단에 해당하는 원통형 케이스(300)를 비딩하여 안쪽 방향으로 함몰된 비딩부(330)를 형성하고, 그 상단을 크리핑하여 크리핑부(320)를 형성함으로써, 상기 캡 조립체(400)가 외부로 이탈되지 않도록 하여, 원통형 리튬 이차 전지(100)를 형성하는 것이다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 리튬 이차 전지(100) 는 상기 방열 부재(600)을 구비함으로써, 상기 원통형 리튬 이차 전지(100)의 충ㆍ방전 중 전지 내부에서 발생하는 열을 상기 방열 부재(600)의 돌기부(620)를 통하여 상기 평면부(610)로 전달하여, 보다 효과적으로 상기 원통형 리튬 이차 전지(100) 내부의 열을 외부로 방출할 수 있다. 따라서, 상기 원통형 리튬 이차 전지(100)의 열적 안전성이 향상될 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따르면, 본 발명은 방열 부재를 구비하여 열적 안정성이 향상된 원통형 리튬 이차 전지 및 이의 제조 방법을 제공할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (14)

  1. 제 1 전극판, 제 2 전극판, 상기 제 1 전극판 및 제 2 전극판 사이에 개재된 세퍼레이터를 구비하며, 중심에 소정의 공간이 형성된 전극 조립체와,
    상기 전극 조립체를 수용하는 공간을 구비하며, 상ㆍ하부가 개구된 원통형 케이스와,
    상기 원통형 케이스의 상부와 결합되는 캡 조립체와,
    상기 원통형 케이스의 하부와 결합되는 방열 부재를 포함하고,
    상기 방열 부재는 상기 원통형 케이스의 하부와 결합되는 평면부와, 상기 평면부의 중심부로부터 상부를 향해 관형태로 연장되어 상기 전극 조립체의 중심 공간에 결합되고, 외주면을 관통해서는 적어도 하나의 관통홀이 형성된 돌기부로 이루어진 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차 전지.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌기부는 상기 평면부의 중심부에서 상기 평면부와 수직한 방향으로 연장된 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차 전지.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌기부의 높이는 상기 전극 조립체 높이의 90% 내지 110%인 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차 전지.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 방열 부재는 알루미늄(Al), 철(Fe) 및 이들의 합금 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차 전지.
  9. 제 1 전극판, 세퍼레이터, 제 2 전극판을 적층하고, 일단에 결합되는 권취축을 이용하여 전극 조립체를 형성하는 단계와,
    원통형 케이스의 하부에 상기 원통형 케이스의 하부와 결합되는 평면부와, 상기 평면부의 중심부로부터 상부를 향해 관형태로 연장되고, 외주면을 관통해서는 적어도 하나의 관통홀이 형성된 돌기부로 이루어진 방열 부재를 결합하는 단계와,
    상기 방열 부재가 결합된 원통형 케이스에 상기 전극 조립체를 결합하는 단계와,
    상기 원통형 케이스의 상부에 캡 조립체를 결합하여 밀봉하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차 전지의 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    원통형 케이스의 하부에 방열 부재를 결합하는 단계는
    원통형 케이스의 하부에 방열 부재중 평면부를 배치하여 맞닿도록 하는 단계와;
    상기 원통형 케이스의 하부와 방열 부재의 평면부가 맞닿은 부분을 접합 공정을 통하여 결합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차 전지의 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 접합 공정은 레이저 용접인 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차 전지의 제조 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    원통형 케이스의 하부에 방열 부재를 결합하는 단계에서 상기 돌기부가 상기 원통형 케이스의 내부 방향을 향하도록 하는 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차 전지의 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 돌기부의 높이는 상기 전극 조립체 높이의 90% 내지 110%인 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차 전지의 제조 방법.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 방열 부재가 결합된 원통형 케이스에 상기 전극 조립체를 결합하는 단계는
    전극 조립체에서 권취 축을 제거하는 단계와,
    상기 전극 조립체 중앙의 공간에 상기 방열 부재의 돌기부가 결합되도록 상기 전극 조립체를 삽입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차 전지의 제조 방법.
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