KR100696786B1 - cylinder type rechargeable battery - Google Patents
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Abstract
전극 탭이 형성된 두 전극과 이들 두 전극 사이에 개재되어 두 전극 사이의 단락을 방지하는 세퍼레이터를 가지는 전극 조립체, 전극 조립체를 수용하는 용기형 캔, 캔의 개구부에서 캔을 마감하는 캡 어셈블리를 구비하는 이차 전지에 있어서, 캡 어셈블리와 전극 조립체 상단 사이 공간에 그 공간의 적어도 일부를 채울 완충재가 설치되는 것을 특징으로 하는 이차 전지가 개시된다. 완충재는 캡 어셈블리와 전극 조립체 사이 공간의 적어도 절반 이상이 되는 두께로 형성되는 것이 바람직하며, 비드부 하단 위쪽으로 상절연판과 별도로 설치될 수 있다. An electrode assembly having two electrodes with electrode tabs formed therebetween and a separator interposed between the two electrodes to prevent a short circuit between the two electrodes, a canister containing the electrode assembly, and a cap assembly closing the can at the opening of the can; In a secondary battery, a secondary battery is disclosed, which is provided with a buffer material to fill at least a part of the space between a cap assembly and an upper end of an electrode assembly. The cushioning material is preferably formed to have a thickness that is at least half of the space between the cap assembly and the electrode assembly, and may be installed separately from the upper insulating plate above the bottom of the bead portion.
완충재는 이차 전지를 높은 곳에서 바닥에 떨어뜨리는 것과 같은 외부 충격에 의해 전극 조립체가 캡 어셈블리 쪽으로 유동될 때 그 움직임을 저지하는 역할을 한다.The buffer serves to inhibit movement of the electrode assembly when it is flowed toward the cap assembly by an external shock such as dropping the secondary battery from the high place to the floor.
Description
도1 및 도2는 종래의 원통형 이차 전지의 일 예에 대한 구조를 나타내는 정단면도 및 분해 사시도,1 and 2 are a front sectional view and an exploded perspective view showing a structure of an example of a conventional cylindrical secondary battery,
도3은 본 발명에 따라 캡 어셈블리와 전극 조립체 사이 공간에 완충재를 설치한 실시예로서 원통형 이차 전지의 단면을 나타내는 정단면도이다.3 is a front sectional view showing a cross section of a cylindrical secondary battery as an embodiment in which a cushioning material is provided in a space between a cap assembly and an electrode assembly according to the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
10: 캔 10: cans
13a,13b,113a,113b: 절연판 20: 전극 조립체13a, 13b, 113a, and 113b: insulating plate 20: electrode assembly
21,23: 세퍼레이터 25: 전극21, 23 separator 25: electrode
27,29,127,129: 전극 탭 30: 가스켓27,29,127,129: electrode tab 30: gasket
40,140: 벤트 50,150:CID(current interrupt device) 40,140: Vent 50,150: Current interrupt device (CID)
60,160: PTC(positive thermal coefficient)60,160: positive thermal coefficient
70,170: 캡업(Cap up) 80,180: 캡 어셈블리70,170: Cap up 80,180: Cap assembly
250: 완충재250: cushioning material
본 발명은 이차 전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이차 전지에서의 탭과 캔의 결합 구조 및 그 형성 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a secondary battery, and more particularly, to a coupling structure of a tab and a can in a secondary battery and a method of forming the same.
이차 전지는 재충전이 가능하고 소형 및 대용량화가 가능하다는 이점으로 인하여 근래에 그 개발이 급속히 이루어지고, 사용도 급속히 증가하고 있다. 이차 전지는 전극 활물질에 따라 니켈수소(Ni-MH)전지와 리튬이온(Li-ion) 전지 등으로 나뉠 수 있다. Secondary batteries have been rapidly developed and used in recent years due to the advantages of being rechargeable and capable of miniaturization and large capacity. Secondary batteries may be divided into nickel-hydrogen (Ni-MH) batteries, lithium-ion (Li-ion) batteries, and the like according to electrode active materials.
리튬 이차 전지의 경우, 전해질 종류에 따라 액체 전해질을 사용하는 경우와 고체 폴리머 전해질 혹은 겔 상의 전해질을 사용하는 경우로 나뉠 수 있다. 리튬 이차 전지는 또한 전극 조립체가 수용되는 용기의 형태에 따라 캔형과 파우치형으로 나눌 수 있다. Lithium secondary batteries may be divided into a case of using a liquid electrolyte and a case of using a solid polymer electrolyte or a gel electrolyte, depending on the type of electrolyte. Lithium secondary batteries can also be divided into cans and pouches according to the type of container in which the electrode assembly is accommodated.
캔형 리튬 이차 전지에서는 전극 조립체가 알미늄 함유 금속 등 금속으로 K 드로잉(deep drawing) 등 방법을 통해 형성한 캔에 내장된다. 통상적으로 캔형 이차 전지 구조에서는 액체 전해질을 사용하게 된다. In a can-type lithium secondary battery, an electrode assembly is embedded in a can formed of a metal such as an aluminum-containing metal by a K drawing (deep drawing) method. In general, a liquid electrolyte is used in a can type secondary battery structure.
한편, 캔형 이차 전지는 형태에 따라 각형과 원통형 전지로 나뉠 수 있다. 각형은 용기를 직육면체형으로 혹은 직육면체의 측벽 모서리에 곡률을 주어 얇게 성형한 것이다. 원통형은 비교적 대용량의 전자 전기 기기에 많이 사용되며, 복수 개가 결합되어 전지 팩을 형성하는 형태로 많이 사용된다. On the other hand, the can-type secondary battery can be divided into a rectangular and a cylindrical battery according to the shape. A square shape is formed by thinly forming a container in a cuboid shape or by giving a curvature to the sidewall edge of the cube. Cylindrical is used in a relatively large amount of electronic and electrical equipment, a plurality is used in the form of a combination to form a battery pack.
도1 및 도2는 종래의 원통형 리튬 이차 전지의 일 예에 대한 구조를 나타내는 정단면도 및 분해 사시도이다.1 and 2 are a front sectional view and an exploded perspective view showing a structure of an example of a conventional cylindrical lithium secondary battery.
도1 및 도2를 참조하여 원통형 이차 전지의 형성방법을 살펴보면, 먼저, 직 사각의 판형으로 형성된 두 전극(25)과 이들 전극 사이에 개재되어 두 전극 사이의 단락을 방지하는 세퍼레이터가(21,23) 적층되고, 와형으로 권취되어 젤리롤로 통칭되는 전극 조립체(20)를 이룬다. 각 전극판은 금속 포일로 이루어지는 집전체에 활물질 슬러리가 도포되어 이루어진다. Referring to FIGS. 1 and 2, a method of forming a cylindrical secondary battery is described. First, a separator for preventing a short circuit between two
전극판이 감기는 방향으로 집전체의 시작단과 끝단에는 슬러리가 도포되지 않는 무지부가 존재한다. 무지부에는 한 전극판에 통상 하나씩 전극 탭(27,29)이 설치된다. 전극 탭(27,29)은 원통형 캔(10) 및 캔(10)과 절연된 캡 어셈블리(80)와 전기접속되어 충방전시 전극 조립체와 외부 회로를 연결하기 위한 통로의 일부를 형성한다. 전극 조립체(20)에서 전극 탭은 하나가 원통형 캔(10)의 개구부 방향인 위쪽으로, 다른 하나는 아래쪽으로 전극에서 인출되도록 형성된다. In the direction in which the electrode plate is wound, there is a non-coated portion at which the slurry is not applied at the start end and the end of the current collector. In the uncoated portion,
전극 조립체는 상하에 위치하는 상, 하 절연판(13a,13b)과 차례로 캔 개구부를 통해 원통형 캔(10)에 투입된다. 전극 조립체의 캔 내 유동을 막기 위한 비드가 캔에 형성되고, 전해액이 주입된다. 캔의 개구부 내측 벽에 절연 가스켓(30)이 설치되고, 가스켓(30) 내측으로 캔(10)의 개구부를 마감하는 캡 어셈블리(80)가 설치된다. The electrode assembly is introduced into the cylindrical can 10 through the can openings in order with the upper and lower
캡 어셈블리(80)로서 벤트 어셈블리, PTC(Positive Thermal Coefficient:60), 전극 단자를 가진 캡업(70)이 삽입된다. 벤트 어셈블리는 통상적으로 아래쪽의 밴트(40)와 벤트의 작용과 함께 파단되어 전류의 경로를 끊는 전류 차단기(CID:Current Interrupt Device:50)를 구비하여 이루어진다. As the
그리고, 가스켓(30) 내측에 투입된 캡업(70) 등을 마개로 원통형 캔(10)의 개구부 벽체에 내측 및 아래쪽으로 압력을 가해 캔을 봉합하는 클림핑 작업이 이루어진다. 일차로 클림핑 작업이 이루어진 후 전지의 양단에 압력을 가하여 밀폐압을 높이는 작업이 통상적으로 부가된다. 또한, 전지의 외부에 외장재를 입히는 튜빙(tubing) 작업이 이루어진다.Then, a crimping operation is performed to seal the can by applying pressure to the opening wall of the cylindrical can 10 inward and downward with a cap up 70 inserted into the
이런 과정 중에서 전극 탭의 연결을 살펴보면, 전극 조립체의 전극 탭 가운데 아래쪽으로 뻗은 것은 전극조립체와 캔 사이에 하절연판을 개재시킨 상태로 탭이 하절연판을 통과하거나 우회하여 캔의 저면에, 위쪽으로 뻗은 것은 상절연판의 홀을 통해 캡 어셈블리의 벤트에 대개 용접된다. In the process of connecting the electrode tabs, the lower part of the electrode tab of the electrode assembly extends to the bottom of the can and upwards through the lower insulator plate or bypassing the lower insulator plate between the electrode assembly and the can. It is usually welded to the vent of the cap assembly through the hole in the top insulation plate.
위쪽으로 인출되는 상향 전극 탭(27)과 벤트(40)의 오목부(42)를 용접하기 위해서는 용접 작업이 편리하도록 전극 탭(27)은 여분의 길이를 갖게 형성된다. 그리고, 전극 탭이 절곡되면서 벤트 어셈블리는 가스켓(30)이 끼워진 캔 위쪽 개구부에 삽입된다. 이런 공정은 벤트 어셈블리와 전극 조립체(20) 사이에 공정의 편의를 위한 약간의 공간을 요구한다.In order to weld the
상향 전극 탭이 너무 길어지면 용접 후 탭의 처리가 곤란하므로 작업성이 있는 범위 내에서 상향 전극 탭의 길이를 정한다. 용접 후 상향 전극 탭의 잔여 부분이 캡 어셈블리와 전극 조립체 사이 공간에 사행하듯이 위치할 수 있고, 상절연판은 상향 전극 탭과 전극 조립체의 다른 극성과 단락을 방지하는 역할을 할 수 있다. If the upward electrode tab is too long, the treatment of the tab after welding is difficult, so the length of the upward electrode tab is determined within the range of workability. After welding, the remaining portion of the upward electrode tab may be positioned as a meander in the space between the cap assembly and the electrode assembly, and the phase insulator may serve to prevent other polarities and short circuits of the upward electrode tab and the electrode assembly.
전극 조립체(20)의 권취를 위한 중공에는 하향 전극 탭 용접 후에 센터핀(18)이 설치될 수 있다. The
그런데, 전극 조립체의 전극 탭들이 안전벤트나 캔과 용접될 때 사용중에 어느 정도의 외부 충격이 있어도 용접이 유지될 수 있도록 상당한 강도로 이루어져야 한다. 용접부에서 탭이 떨어지면 전지를 전혀 사용할 수 없거나, 전극 탭과 안전벤트 혹은 캔 사이의 전기 접속은 표면 접촉에 의해 이루어지기 쉽다. 표면 접촉에 의한 전기 접속의 경우 전지의 내부 저항이 증가하고, 충방전 효율이 저하되는 문제가 발생한다.However, when the electrode tabs of the electrode assembly are welded with safety vents or cans, they must be of substantial strength so that the welding can be maintained even with some external impact during use. If the tab is dropped from the weld, the battery cannot be used at all, or the electrical connection between the electrode tab and the safety vent or can is likely to be made by surface contact. In the case of electrical connection by surface contact, there arises a problem that the internal resistance of the battery increases and the charge / discharge efficiency decreases.
종래의 이차전지에서는 전극 조립체와 캡 어셈블리 사이에 공간이 있어 외부 충격시 전극 조립체의 유동이 있었다. 비록 캔에 비드를 형성하여 전극 조립체의 위치를 한정하는 경우에도 외부 충격에 의한 전극 조립체의 캔 내 유동을 완전히 방지할 수는 없었다. 캔 내에서 전극 조립체의 유동이 있을 때 일부가 전극 조립체와 연결되는 전극 탭의 용접부에도 전극 조립체 유동에 따른 외력이 전해져 용접부에서 전극 탭이 떨어지는 문제가 있었다. 심한 경우, 전극 조립체의 유동에 의해 밴트나 CID가 손상을 입을 수도 있다. In the conventional secondary battery, there is a space between the electrode assembly and the cap assembly, so that there is a flow of the electrode assembly during an external impact. Even if beads were formed in the can to define the position of the electrode assembly, flow in the can of the electrode assembly due to external impact could not be completely prevented. When the flow of the electrode assembly in the can is part of the welding portion of the electrode tab is connected to the electrode assembly external force according to the flow of the electrode assembly, there was a problem that the electrode tab falls from the weld. In severe cases, the vent or CID may be damaged by the flow of the electrode assembly.
본 발명은 상술한 종래의 이차 전지의 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 외부 충격에 의해 케이스 내의 전극 조립체 등이 유동하는 문제를 완화시킬 수 있는 구조를 가진 이차 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the problems of the conventional secondary battery described above, an object of the present invention is to provide a secondary battery having a structure that can mitigate the problem that the electrode assembly in the case flows due to external impact.
다른 관점에서 본 발명은 외부 충격으로 전극 조립체 등이 유동하면서 전극 조립체의 탭들이 캔이나 캡 어셈블리의 용접부에서 떨어지는 문제를 줄일 수 있는 구성을 가진 이차 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다. In another aspect, an object of the present invention is to provide a secondary battery having a configuration that can reduce the problem that the tabs of the electrode assembly falling from the weld of the can or cap assembly while the electrode assembly or the like flows due to external impact.
궁극적으로 본 발명은 전지 사용중에 캡 어셈블리 같은 구조체가 손상되지 않고, 전극 탭들의 용접 상태를 유지하여 정상 동작되도록 함으로써 제품 신뢰성을 높이고, 충방전 효율 저하 및 충전량 저하를 방지할 수 있는 이차 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다. Ultimately, the present invention provides a secondary battery that does not damage a structure such as a cap assembly while the battery is in use, and maintains the welding state of the electrode tabs to operate normally, thereby improving product reliability, and preventing a decrease in charge and discharge efficiency and a decrease in charge amount. It aims to do it.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명 이차 전지는, The secondary battery of the present invention for achieving the above object,
전극 탭이 형성된 두 전극과 상기 두 전극 사이에 개재되어 상기 두 전극 사이의 단락을 방지하는 세퍼레이터를 가지는 전극 조립체, 전극 조립체를 수용하는 용기형 캔, 상기 캔의 개구부에서 가스켓을 개재하여 상기 캔을 마감하는 캡 어셈블리를 구비하는 이차 전지에 있어서, 캡 어셈블리와 전극 조립체 상단 사이 공간에 그 공간의 적어도 일부를 채울 완충재를 설치하여 이루어질 수 있다.An electrode assembly having an electrode tab formed therebetween and a separator interposed between the two electrodes to prevent a short circuit between the two electrodes, a canned container housing the electrode assembly, and a can through the gasket in the opening of the can. In the secondary battery having a cap assembly to be finished, it can be made by installing a buffer to fill at least a portion of the space in the space between the cap assembly and the top of the electrode assembly.
본 발명에서 완충재는 캡 어셈블리와 전극 조립체 사이 공간의 적어도 절반 이상이 되는 두께로 형성되는 것이 바람직하며, 이차 전지의 전극 조립체 위쪽에 설치되는 상절연판을 대체할 수도 있고, 상절연판과 별도로 설치될 수도 있다. 완충재는 이차 전지를 높은 곳에서 바닥에 떨어뜨리는 것과 같은 외부 충격에 의해 전극 조립체가 캡 어셈블리 쪽으로 유동될 때 그 움직임을 저지하는 역할을 한다. In the present invention, the cushioning material is preferably formed to have a thickness that is at least half of the space between the cap assembly and the electrode assembly, and may replace the phase insulating plate installed on the electrode assembly of the secondary battery, or may be installed separately from the phase insulating plate. have. The buffer serves to inhibit movement of the electrode assembly when it is flowed toward the cap assembly by an external shock such as dropping the secondary battery from the high place to the floor.
따라서, 완충재는 너무 쉽게 수축, 변형되어 전극 조립체의 유동을 저지시키지 못하는 일이 없도록 어느 정도 이상의 탄성 계수를 가지는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 반면, 완충재는 전극 조립체와 캡 어셈블리 사이에 개재되어 외부 충격이 있을 때 경질 재료와 같이 그 충격을 그대로 전하지 않고, 완충시킬 정도의 연질, 탄성 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 가령, 완충재는 전해액에 대해 내화학성을 가지는 고무 계열로 이루어질 수 있다. Therefore, it is preferable that the shock absorbing material is made of a material having a certain modulus of elasticity so as not to contract or deform too easily to prevent the flow of the electrode assembly. On the other hand, the cushioning material is interposed between the electrode assembly and the cap assembly, it is preferable to be made of a soft, elastic material that is enough to cushion the shock, as it does not transmit the shock as it is when the external impact. For example, the buffer may be made of a rubber-based having chemical resistance to the electrolyte.
한편, 형태면에서, 본 발명에서 완충재는 단순한 원기둥 혹은 원판형으로 이루어지거나, 전극 조립체의 캡 어셈블리 쪽으로 뻗는 상향 전극 탭이 통과할 수 있는 통과공을 가지도록 이루어질 수 있다. On the other hand, in terms of form, the cushioning material in the present invention may be made of a simple cylinder or disc, or may have a passage hole through which the upward electrode tab extending toward the cap assembly of the electrode assembly can pass.
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.
도3은 본 발명에 따라 캡 어셈블리와 전극 조립체 사이 공간에 완충재를 설치한 실시예로서 원통형 이차 전지의 단면을 나타내는 정단면도이다.3 is a front sectional view showing a cross section of a cylindrical secondary battery as an embodiment in which a cushioning material is provided in a space between a cap assembly and an electrode assembly according to the present invention.
먼저, 본 발명의 이차 전지의 형성과정을 살펴보면, 종래와 같이 직사각의 판형으로 형성된 두 전극이 적층되고, 와형으로 권취되어 젤리롤형 전극 조립체를 형성한다. 이때, 이들 전극 사이 및 두 전극(25) 아래쪽 혹은 위쪽에는 세퍼레이터(21,23)가 하나씩 위치하므로 겹쳐지고, 권취되는 두 전극(25)이 맞닿는 부분에는 어디나 세퍼레이터(21,23)가 개재되어 단락을 방지한다. First, referring to the process of forming the secondary battery of the present invention, two electrodes formed in a rectangular plate shape are stacked and wound in a spiral shape to form a jellyroll type electrode assembly as in the related art. At this time, since the
각 전극판은 알미늄이나 구리로 된 금속 포일 혹은 금속 메쉬로 이루어지는 집전체에 활물질 슬러리가 도포되어 이루어진다. 슬러리는 통상적으로 입상의 활물질과 보조 도체 및 바인더와 가소제 등이 용매가 첨가된 상태에서 교반되어 이루어진다. 용매는 이후의 전극 형성 공정에서 제거된다. Each electrode plate is made of an active material slurry coated on a current collector made of aluminum or copper metal foil or metal mesh. The slurry is usually formed by stirring a granular active material, auxiliary conductor, binder, plasticizer, and the like in a state where a solvent is added. The solvent is removed in the subsequent electrode formation process.
전극판이 감기는 방향으로 집전체의 시작단과 끝단에는 슬러리가 도포되지 않는 무지부가 존재한다. 무지부에는 한 전극판에 하나씩 전극 탭이 설치되며, 전극 탭은 하나가 원통형 캔의 개구부 방향인 위쪽으로, 다른 하나는 아래쪽으로 전극에서 인출되도록 형성된다. In the direction in which the electrode plate is wound, there is a non-coated portion at which the slurry is not applied at the start end and the end of the current collector. Electrode tabs are provided one by one on the electrode plate, and the electrode tabs are formed to be drawn out from the electrodes, one upward in the direction of the opening of the cylindrical can and the other downward.
캔(10)은 원통형으로 철재, 알미늄 합금 등을 사용하여 딥 드로잉 방법 등으로 형성한다. 이어서, 캔의 개구부를 통해 캔 내부로 전극 조립체(20)를 삽입한다. 이때, 전극 조립체를 삽입하기에 앞서 먼저 전극 조립체 하면에 하절연판(13b)을 덮고, 전극 조립체의 외측 부분에서 하향 인출된 전극 탭(29)이 하절연판의 외측을 우회하면서 캔(10) 저면과 나란하도록 절곡된다. 하절연판(13b)과 전극 조립체(20)를 함께 캔 내로 삽입하게 된다. The
이때, 전극 조립체는 원통형의 젤리롤을 이루며, 권취를 위해 맨드랠 전극 및 세퍼레이터를 파지하던 부분이 전극조립체와 분리되면서 젤리롤의 중심은 비어 중공을 형성한다. 하절연판의 중심은 전극 조립체의 중공에 해당하는 영역에 역시 통공을 가진다. 절곡된 전극 탭(29) 부분은 하절연판(13b)의 중앙부 통공을 아래로 가로지르도록 한다. At this time, the electrode assembly forms a cylindrical jelly roll, and the portion of the mandrel electrode and the separator held for winding is separated from the electrode assembly, and the center of the jelly roll forms a via hollow. The center of the lower insulating plate also has a hole in the area corresponding to the hollow of the electrode assembly. The bent portion of the
이런 상태에서 위쪽에서 전극 조립체의 중공을 통해 용접봉(미도시)이 캔 저면 방향으로 내려온다. 하절연판의 중앙 통공을 지나 하절연판의 아래쪽에서 중앙 통공을 가로지르는 전극 탭(29) 부분과 만나게 된다. 전극 탭 부분은 위쪽으로 용접봉과 접하고, 아래로는 캔 저면과 접한다. In this state, a welding rod (not shown) descends toward the bottom of the can through the hollow of the electrode assembly from above. After passing through the central through hole of the lower insulating plate, the lower portion of the lower insulating plate meets the portion of the
용접봉의 단부는 통상 전극 조립체 내부 공간의 제약으로 인하여 통상 원포 인트(one point) 용접으로 이루어지나 용접 강도를 높여 전지 사용중 외부 충격에 의한 용접부 단선과 같은 불량 요인을 방지하기 위해 용접봉과 용접부의 접촉 부분을 넓게 형성하거나 여러 포인트로 형성하는 방안이 새롭게 모색되고 있다. The end of the electrode is usually made of one point welding due to the limitation of the space inside the electrode assembly, but the welding part and the contact part of the welding part to increase the welding strength to prevent failure factors such as disconnection of the welding part due to external impact during battery use. To form a wide or to form a number of points are newly explored.
또한, 실시예에 따라서는 전극 조립체의 중공에 센터 핀을 설치하게 된다. 센터 핀은 전극 조립체에 삽입된 상태에서 전극 조립체와 함께 캔에 설치될 수도 있고, 앞서와 같이 캔 저면의 용접이 이루어진 후 전극 조립체의 중앙 공동에 삽입될 수도 있다. 전극 조립체와 함께 설치될 경우, 금속 센터 핀이 중공에 삽입된 상태로 캔에 끼워지고, 센터 핀 상부에 용접봉을 연결하여 센터 핀 자체에 전류가 흐르게 하여 전극 탭과 캔 저면의 용접을 실시할 수도 있다. In addition, according to the embodiment, the center pin is installed in the hollow of the electrode assembly. The center pin may be installed in the can together with the electrode assembly in a state of being inserted into the electrode assembly, or may be inserted into the central cavity of the electrode assembly after welding of the bottom of the can as described above. When installed together with the electrode assembly, the metal center pin is inserted into the can while being inserted into the hollow, and a welding rod is connected to the top of the center pin to allow current to flow through the center pin itself, thereby welding the electrode tab and the bottom of the can. have.
하향 전극 탭을 캔 저면에 용접한 후, 상절연판(13a)을 전극 조립체(20) 위에 설치한다. 이때, 상절연판(13a)의 통공을 통해 전극 조립체의 상향 전극 탭(27)이 위쪽으로 인출되도록 한다. 상절연판이 중앙 통공을 가질 경우, 상절연판 설치 후 하향 전극 탭(29)의 용접이 실시될 수도 있다. After welding the downward electrode tab to the bottom of the can, the upper insulating
상절연판 설치 후 통상 캔(10) 측벽에 내측으로 볼록한 비드부(15)를 형성하는 비딩 공정이 이루어지고, 전해액 주입이 이어지게 된다. After the phase insulation plate is installed, a beading process of forming the
이들 작업을 전후하여 상절연판 위로 본 발명의 주요 구성요소가 되는 완충재(250)가 설치된다. 완충재(250)는 캡 어셈블리(180)와 전극 조립체(20) 상단 사이 공간 적어도 일부를 채우게 된다. 형태면에서, 본 발명에서 완충재는 통상, 원기둥 혹은 원판형으로 형성한다. 완충재는 상절연판(13a)과 같이 상향 전극 탭(27) 통과공을 가지고 있다. 상향 전극탭은 완충재에 형성된 통과공을 통해 인출되어 이 후 설치되는 캡 어셈블리(180)의 하단 벤트 부분(140)에 용접될 수 있다. 전극 조립체에서 상향 인출된 전극 탭(17)은 용접의 편의를 위해서 완성된 이차 전지의 전극 조립체 상단과 캡 어셈블리 하단 사이 공간 보다 길게 형성된다. 따라서 용접 후에는 잔여 길이 처리를 위해 완충재(250) 통공 사이 공간에 사행으로 접힌 상태를 유지하게 된다. 이를 고려할 때 완충재(250)는 전극 탭(27) 처리를 위한 충분한 내경 공간을 가지며, 압축되지 않은 상태에서 전극 조립체(20)와 캡 어셈블리(180) 사이의 공간과 같은 두께로 형성되거나, 캡 어셈블리(180)와 전극 조립체(20) 사이 공간의 적어도 절반 이상이 되는 두께로 형성되는 것이 바람직하다. 완충재는 이차 전지의 전극 조립체 위쪽에 설치되는 상절연판을 대체할 수도 있고, 본 실시예와 같이 비드부(15)에 의해 제한되는 상절연판과 별도로 비드부 하단 위쪽으로 설치될 수도 있다.Before and after these operations, the
완충재는 이차 전지를 높은 곳에서 바닥에 떨어뜨리는 것과 같은 외부 충격에 의해 전극 조립체가 캡 어셈블리 쪽으로 유동될 때 그 움직임을 저지하는 역할을 한다. The buffer serves to inhibit movement of the electrode assembly when it is flowed toward the cap assembly by an external shock such as dropping the secondary battery from the high place to the floor.
따라서, 완충재는 외부 충격에 의해서 너무 쉽게 수축, 변형되어 전극 조립체의 유동을 저지시키지 못하는 일이 없도록 어느 정도 이상의 탄성 계수를 가지는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 반면, 완충재는 전극 조립체와 캡 어셈블리 사이에 개재되어 외부 충격이 있을 때 경질 재료와 같이 그 충격을 그대로 전하지 않고, 완충시킬 정도의 연질, 탄성 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 가령, 완충재는 전해액에 대해 내화학성을 가지는 고무 계열로 이루어질 수 있다. Therefore, the shock absorbing material is preferably made of a material having a certain modulus of elasticity so that the shock absorber is not easily contracted or deformed by an external impact to prevent the flow of the electrode assembly. On the other hand, the cushioning material is interposed between the electrode assembly and the cap assembly, it is preferable to be made of a soft, elastic material that is enough to cushion the shock, as it does not transmit the shock as it is when the external impact. For example, the buffer may be made of a rubber-based having chemical resistance to the electrolyte.
또한, 완충재는 전극 조립체와 캡 어셈블리 사이의 빈 공간을 점유함으로써 전지 내의 공기로 채워진 전체 빈 공간을 줄이는 역할도 할 수 있다. 이 빈 공간을 줄이는 것은 벤트(140)의 작용에 있어서 중요성을 가질 수 있다. 즉, 전지 이상으로 내부 가스가 발생하고 벤트가 작동해야 할 때 전지 내 빈 공간이 많으면 내압에 대한 완충작용을 하여 벤트 작동을 지연시키는 경향이 있다. 결국, 완충재(250)는 전지 내 빈공간을 줄여 벤트의 정상 작동을 돕는 역할을 할 수 있다. 이를 위해 완충재는 압력에 의해 쉽게 자체 부피가 줄어드는 물질이 아닌 것이 좋으며, 통상적으로 가스가 아닌 물체는 대부분 이런 성질을 가지고 있다. In addition, the buffer member may also serve to reduce the total empty space filled with air in the battery by occupying the empty space between the electrode assembly and the cap assembly. Reducing this empty space may be of importance in the operation of the
본 실시예에서 완충재를 설치한 후의 공정은 통상의 원통형 이차 전지의 조립 공정과 동일하게 이루어질 수 있다. In the present embodiment, the process after installing the shock absorbing material may be performed in the same manner as in the assembly process of a conventional cylindrical secondary battery.
가령, 캔(10)의 개구부에 가스켓(30)이 삽입된다. 완충재가 충분히 캡 어셈블리와 전극 조립체 사이 공간을 차지할 경우, 가스켓(30)의 하단 주연부와 완충재(250)는 서로 닿거나 설치를 방해할 수 있으므로 가스켓(30)의 내측으로 향하는 하단의 내경보다는 완충재의 외경이 작도록 하는 것이 전지 조립을 위해 도움이 될 수 있다. 가스켓이 설치된 후에는 캡 어셈블리(180)가 가스켓(30) 내경과 접하도록 삽입 설치된다. 캡 어셈블리(180)는 적층되는 각 부품이 차례로 설치될 수 있고, 일단 부품 전체가 조립된 상태로 혹은 일부가 조립된 상태로 설치될 수도 있다. 어느 경우에도 캡 어셈블리의 하단 부품은 상향 전극 탭과 용접 등으로 전기적으로 결합된다. For example, the
캡 어셈블리 설치가 이루어지며, 캔(10) 개구부와 가스켓(30)을 내측 하방으 로 압박하여 절곡시켜 가스켓과 캡 어셈블리 및 캔 접촉부를 밀봉하는 클램핑 작업이 이루어진다. 클램핑에 이어 전지 양단에 압력을 가하여 밀폐와 내압을 높이는 작업이 이루어진다. 전지 외측에 외장재를 설치하는 튜빙 등의 공정이 통상적으로 이루어진다. Cap assembly installation is made, the
본 발명에 따르면, 완충재 삽입이라는 간단한 공정을 통해 전지 내에서 캡 어셈블리와 전극 조립체 사이의 빈 공간을 줄일 수 있고, 외부 충격이 발생하는 경우에 전극 조립체가 움직여 캡 어셈블리의 CID를 파괴하거나, 캔 혹은 캡 어셈블리와 전극 탭 사이의 용접부가 손상되는 문제를 상당 부분 감소시킬 수 있다.According to the present invention, the void space between the cap assembly and the electrode assembly can be reduced in the cell through a simple process called inserting a buffer material, and in case of an external impact, the electrode assembly moves to destroy the CID of the cap assembly, or can or The problem of damaging the weld between the cap assembly and the electrode tab can be significantly reduced.
따라서, 전지의 사용 수명을 확률적으로 높이고, 신뢰성을 제고할 수 있다.Therefore, the service life of the battery can be probabilisticly increased and the reliability can be improved.
또한, 빈 공간을 줄임에 의해 벤트의 동작 지연을 없앰으로써 전지의 안전성, 신뢰성을 높일 수 있게 된다. In addition, it is possible to increase the safety and reliability of the battery by eliminating the operation delay of the vent by reducing the empty space.
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