KR100764827B1 - 전지 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
전지 및 그 제조방법이 개시된다. 본 발명의 전지는, 제 1 극, 제 2 극, 제 1 극과 전기적으로 접촉하는 제 1 캔, 제 2 극과 전기적으로 접촉하는 제 2 캔 및 바디를 포함하며, 제 1 캔 및 제 2 캔이 바디와 융착되어 전지가 밀봉된다. 또한, 본 발명의 전지의 제조방법은 제 1 캔과 바디의 일단을 융착하는 단계 및 제 2 캔과 바디의 타단을 융착하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따르면, 캔의 굽힘에 의한 변형이 없고, 원형 이외에 다각형의 버튼 셀 전지에도 적용이 가능한 효율적인 전지의 제조방법이 제공된다.
캔, 바디, 융착, 공기 아연 전지
Description
도 1 은 종래의 버튼 셀 전지를 도시하는 단면도,
도 2 는 종래의 버튼 셀 전지의 제조방법을 도시하는 도면,
도 3 은 종래의 버튼 셀 공기 아연 전지를 도시하는 단면도,
도 4 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 버튼 셀 전지를 도시하는 단면도,
도 5 는 도 4 의 전지의 캔과 바디의 융착부를 도시하는 확대도,
도 6 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 버튼 셀 전지의 제조방법을 나타내는 흐름도,
도 7a 내지 7c 는 캔과 바디의 융착방법을 나타내는 흐름도,
도 8 은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 버튼 셀 전지의 제조방법을 나타내는 흐름도,
도 9 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 버튼 셀 공기 아연 전지를 도시하는 단면도,
도 10 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 버튼 셀 공기 아연 전지의 제조방법을 나타내는 흐름도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
42 : 제 1 극 44 : 제 2 극
46 : 세퍼레이터 48 : 전해질
52 : 제 1 캔 54 : 제 2 캔
56 : 바디 64 : MEA
66 : 아연겔 68 : 관통공
72 : 양극캔 74 : 음극캔
76 : 바디
본 발명은 버튼 셀 전지의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 원형 이외에 다양한 형태를 갖는 버튼 셀 전지의 제조 방법에 관한 것이다.
버튼 셀 전지는 원형의 얇은 버튼 형상을 갖는 전지로서, 시계, 계산기, 보청기 등 소형의 전기 제품에 널리 사용되고 있다. 버튼 셀 전지는 일반적으로, 양극 (cathode), 음극 (anode), 이들을 격리하는 세퍼레이터 (separator) 및 전해질을 포함하며, 도전성 재질의 양극캔 및 음극캔이 이들을 밀봉한다. 양극캔 및 음극캔은 각각 양극 및 음극과 접촉하여 전지의 양극 단자 및 음극 단자로 기능한다. 특히 전지 내 전해질의 누액을 방지하기 위하여 양극캔과 음극캔이 밀봉될 필요가 있으며, 종래에는 양극캔과 음극캔 사이에 개스킷 (gasket) 을 삽입하고 캔의 구부림 (crimp) 에 의해 밀봉을 수행하였다.
이와 같은 종래의 버튼 셀 전지에 대하여서는 터틀 (Tuttle) 등의 미국 특허 제 5,423,027 호, 제 5,486,431 호 및 한국 특허 제 3060321 호 등에 개시되어 있다. 첨부한 도면을 참조하여 종래 기술을 구체적으로 설명한다.
도 1 은 상기 미국 특허 5,432,027 호에 개시된 종래의 버튼 셀 전지의 단면도이다. 도 1 의 버튼 셀 전지는 양극 (14), 음극 (12), 이들 사이에 개재된 세퍼레이터 (16) 및 전해질 (18) 을 포함하며, 양극캔 (20) 과 음극캔 (22) 이 이들을 밀봉한다. 밀봉부 (24) 에서는 캐스킷 (26) 이 양극캔 (20) 과 음극캔 (22) 사이에 개재되어 이들을 절연하며, 양극캔 (20) 이 음극캔 (22) 쪽으로 절곡되어 음극캔 (22) 을 덮음으로써 밀봉이 이루어진다.
도 2 는 상기 한국 특허 제 3060321 호에 개시된 버튼 셀 전지의 제조방법을 도시한 도면이다. 도 2 의 (a) 에 도시된 바와 같이, 음극캔 (22) 상에 음극 (12), 세퍼레이터 (16), 전해질 (18), 양극 (14) 및 개스킷 (26) 을 순차적으로 배치하고, 이들을 양극캔 (20) 으로 덮는다. 다음, 도 2 의 (b) 에 도시된 바와 같이, 양극캔 (20) 의 외주부를 음극캔 (22) 방향으로 절곡시켜 전지의 내부를 밀봉한다.
한편, 종래에 공기 아연 전지는 대부분 버튼 셀 형태로만 사용되었으며, 버튼 셀 형태의 공기 아연 전지 역시 캔의 구부림을 이용하여 전지의 밀봉을 수행하였다. 종래의 공기 아연 전지의 제조 방법은 일본 특허 공개 공보 제 2002-373711 호에 개시된다.
도 3 을 참조하여, 종래의 공기 아연 전지의 제조 방법을 설명한다. 공기 아연 전지는 음극으로서의 아연 겔 (12), 양극으로서의 공기 양극 (14), 및 이들을 절연하는 세퍼레이터 (16) 를 포함하며, 각각 아연겔 (12) 및 공기 양극 (14) 과 접속된 음극 캔 (22) 및 양극 캔 (20) 이 이들을 포획한다. 한편, 양극 캔 (20) 에는 공기 양극 (14) 에 공기가 접촉하도록 관통공 (28) 이 형성된다.
캔의 말단부에서, 음극 캔 (22) 과 양극 캔 (20) 사이에 개스킷 (26) 이 개재되며, 양극 캔 (20) 과 캐스킷 (26) 이 음극 캔 (22) 쪽으로 절곡됨으로써 전지의 밀봉이 이루어진다.
이와 같이 종래의 전지 제조방법은 캔을 굽힘으로써 전지를 밀봉하므로 공정이 간단하다는 장점이 있었으나, 양극 캔 (20) 을 구부리는 경우 그에 의해 양극 (14) 과 접촉하는 양극 캔 (20) 의 중심부에도 압력이 가해져 변형이 일어난다는 문제가 있었다. 밀봉 정도를 높이기 위해서 굽힘 압력을 증가시키는 경우, 이러한 문제는 더욱 심각해진다. 또한, 양극 캔 (20) 과 음극 캔 (22) 사이에 개스킷 (26) 이 개재되므로 그 제조가 번거롭다는 문제도 있다.
또한, 원형의 버튼 셀 전지를 제조하는 경우에는 종래의 굽힘에 의한 방법이 적합하나, 사각형, 오각형 등의 다각형으로 전지를 제조하고자 하는 경우에는 다각형의 모서리 부분에서 절곡부가 중첩되는 문제가 있어, 다각형의 전지 제조에는 적용할 수 없었다.
본 발명은 상기의 목적을 인식하여 이루어진 것으로, 음극캔과 양극캔 사이에 별도의 개스킷을 개재할 필요가 없으며, 굽힘에 의한 캔의 변형을 방지하는 버튼 셀 전지의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 원형의 버튼 셀 전지뿐만 아니라 다각형의 버튼 셀 전지에도 적용이 가능한 버튼 셀 전지의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 캔의 변형을 방지하고, 다각형의 버튼 셀 전지를 제조할 수 있는 공기 아연 전지의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 음극, 양극, 상기 음극에 대해 전자가 이동 가능하도록 배치된 음극캔, 상기 양극에 대해 전자가 이동 가능하도록 배치된 양극캔, 및 전지의 몸체를 이루는 바디를 포함하며, 상기 바디의 하부는 상기 음극캔의 상부와 융착되고, 상기 바디의 상부는 상기 양극캔의 하부와 융착되어 전지의 내부가 밀봉된, 전지가 제공된다.
바람직하게는, 상기 음극캔의 단부 또는 상기 양극캔의 단부에는 관통공이 형성된다.
또는, 상기 음극캔의 단부 또는 상기 양극캔의 단부에는 돌출부가 형성되는 것이 바람직하다.
다른 방법으로는, 상기 음극캔의 단부 또는 상기 양극캔의 단부에는 오목부가 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 바람직하게는, 상기 음극캔, 상기 양극캔 및 상기 바디는 다각형의 횡단면을 갖는다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 양극으로 기능하는 공기 양극, 음극으로 기능하는 아연겔, 상기 공기 양극에 대해 전자가 이동 가능하도록 배치된 양극캔, 상기 아연겔에 대해 전자가 이동 가능하도록 배치된 음극캔, 및 전지의 몸체를 이루는 바디를 포함하며, 상기 바디의 하부는 상기 음극캔의 상부와 융착되고, 상기 바디의 상부는 상기 양극캔의 하부와 융착되어 전지의 내부가 밀봉된, 공기 아연 전지가 제공된다.
상기 공기 양극은 MEA (Membrane Electrode Assembly) 인 것이 바람직하다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 제 1 극, 제 2 극, 상기 제 1 극에 대해 전자가 이동 가능하도록 배치된 제 1 캔, 상기 제 2 극에 대해 전자가 이동 가능하도록 배치된 제 2 캔, 및 전지의 몸체를 이루는 바디를 포함하는 전지의 제조방법에 있어서, 상기 제 1 캔의 단부와 상기 바디의 일단을 융착하는 제 1 융착 단계, 및 상기 제 2 캔의 단부와 상기 바디의 타단을 융착하는 제 2 융착 단계를 포함하는, 전지의 제조방법이 제공된다.
바람직하게는, 상기 제 1 융착 단계는, 상기 바디의 일단을 용융하는 단계, 상기 제 1 캔의 단부를 용융된 상기 바디 내로 삽입하는 단계, 및 상기 바디의 일단을 냉각 경화하는 단계를 포함한다.
또한, 바람직하게는, 상기 제 2 융착 단계는, 상기 바디의 타단을 용융하는 단계, 상기 제 2 캔의 단부를 용융된 상기 바디 내로 삽입하는 단계, 및 상기 바디 의 타단을 냉각 경화하는 단계를 포함한다.
상기 용융하는 단계는 초음파 조사, 가열, 또는 가압에 의해 상기 바디를 용융하는 것이 바람직하다.
다른 방법으로는, 상기 제 1 융착 단계는, 상기 제 1 캔의 단부를 가열하는 단계, 및 상기 제 1 캔의 단부를 상기 바디의 일단에 압입하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 2 융착 단계는, 상기 제 2 캔의 단부를 가열하는 단계, 및 상기 제 2 캔의 단부를 상기 바디의 타단에 압입하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 제 1 융착 단계는, 상기 제 1 캔의 단부를 금형에 배치하는 단계, 및 상기 금형에 수지를 주입하여 상기 바디를 성형하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 2 융착 단계는, 상기 제 2 캔의 단부를 금형에 배치하는 단계, 및 상기 금형에 수지를 주입하여 상기 바디를 성형하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 제 1 융착 단계 및 상기 제 2 융착 단계는 동시에 수행되는 것이 바람직하다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 양극으로 기능하는 공기 양극, 음극으로 기능하는 아연겔, 상기 공기 양극에 대해 전자가 이동 가능하도록 배치된 양극캔, 상기 아연겔에 대해 전자가 이동 가능하도록 배치된 음극캔, 및 전지의 몸체를 이루는 바디를 포함하는 공기 아연 전지의 제조방법에 있어서, 상기 음극캔의 단부와 상기 바디의 일단을 융착하는 제 1 융착 단계, 및 상기 양극캔의 단부와 상기 바디의 타단을 융착하는 제 2 융착 단계를 포함하는, 공기 아연 전지의 제조방법이 제공된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적 실시형태를 설명한다.
도 4 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 버튼 셀 전지의 단면도이다. 본 실시형태의 버튼 셀 전지는 U 자 형 단면을 갖는 제 1 캔 (52) 과 제 2 캔 (54), 및 바디 (56) 를 포함하며, 이들 내부에 제 1 극 (42), 제 2 극 (44), 이들을 절연하기 위한 세퍼레이터 (46) 및 전해질 (48) 이 삽입되어 있다.
극 (42, 44) 은 U 자 형 캔 (52, 54) 의 수용부에 수용되며, 캔 (52, 54) 의 단부 (60) 는 극 (42, 44) 보다 높게 돌출된다. 제 1 캔 및 제 2 캔 (52, 54) 은 도전성 재질로서, 프레스 공정에 의하여 제조될 수 있다. 제 1 극 (42) 은 제 1 캔 (52) 과 전자의 이동이 가능하도록 접촉하므로, 제 1 캔 (52) 은 제 1 극 (42) 의 외부 단자로 기능하며, 제 2 캔 (54) 역시 제 2 극 (44) 과 접촉하여 제 2 극 (44) 의 외부 단자로 기능할 수 있다.
세퍼레이터 (46) 는 다공성 재질로 이루어져, 제 1 극 (42) 과 제 2 극 (44) 이 직접 접촉하는 것을 방지하는 한편, 전해질 (48) 을 통한 전자의 이동이 가능하도록 할 수 있다.
본 실시형태에 있어서, 전지의 밀봉은 캔 (52, 54) 과 바디 (56) 의 융착에 의하여 이루어질 수 있다. 바디 (56) 는 절연성의 수지 재질로서, 제 1 캔 (52) 과 제 2 캔 (54) 을 절연하는 한편, 캔 (52, 54) 과 단부 (60) 에서 융착되어 전지 내부를 밀봉할 수 있다. 바디 (56) 와 캔 (52, 54) 의 융착은, 초음파, 가압, 가열 등에 의하여 이루어질 수 있으며, 이에 대하여서는 후술한다.
한편, 융착에 의한 결합의 신뢰성을 높이기 위하여 캔 (52, 54) 단부 (60) 의 형상을 변형할 수 있다. 도 5 는 제 1 캔 (52) 과 바디 (56) 의 융착부를 도시한 확대도이다.
도 5 의 (a) 에 도시된 바와 같이 바디 (56) 와 융착되는 캔 (52) 의 단부 (60) 에는 관통공 (62a) 이 형성될 수 있다. 이 경우, 용융된 바디 (56) 가 관통공 (62a) 내부를 충진하므로, 바디 (56) 의 경화 후 캔 (52) 과 바디 (56) 의 결합의 신뢰성이 향상될 수 있다. 또한, 도 5 의 (b) 및 (c) 에 각각 도시된 바와 같이 캔 (52) 의 단부에 돌출부 (62b) 또는 오목부 (62c) 를 형성하여, 캔 (52) 과 바디 (56) 결합의 신뢰성을 향상시키는 것도 가능하다.
다음, 도 4 및 도 6 을 참조하여 본 발명의 일 실시형태에 따른 버튼 셀 전지의 제조 방법을 설명한다. 본 실시형태의 방법은 단계 (100) 에서 시작한다. 단계 (100) 에서, 제 1 캔 (52) 상에 제 1 극 (42) 을 배치하고, 제 2 캔 (54) 상에 제 2 극 (44) 을 배치하여, 캔과 극의 결합체를 형성한다. 극 (42, 44) 은 캔 (52, 54）의 단부 (60) 가 돌출되도록, 캔 (52, 54) 의 수용부에 수용된다.
다음, 단계 (110) 에서 제 2 캔 (54) 을 바디 (56) 의 일단에 융착시킨다. 도 7a 내지 7c 를 참조하여, 제 2 캔 (54) 과 바디 (56) 의 융착 방법을 상세히 설명한다.
도 7a 에 도시된 바와 같이, 제 2 캔 (54) 과 바디 (56) 의 융착은 바디 (56) 를 먼저 용융시킨 후에 수행될 수 있다. 구체적으로, 먼저 바디 (56) 의 일단을 용융시킨 후 (단계 (110a)), 바디 (56) 일단에 제 2 캔 (54) 을 배치한다 (단계 (110b)). 바디 (56) 의 용융은 일반적으로 가열에 의할 수 있으나, 가열뿐만 아니라 가압 또는 초음파 조사에 의해서도 가능하며, 구체적 용융 방식은 바디 (56) 의 재질에 따라 선택될 수 있다.
다음, 제 2 캔 (54) 을 가압하여 캔의 단부를 바디 (56) 내부로 삽입하고 (단계 (110c)), 바디 (56) 를 냉각 경화시킴으로써 제 2 캔 (54) 과 바디 (56) 를 융착시킬 수 있다 (단계 (110d)).
한편, 먼저 제 2 캔 (54) 을 바디 (56) 일단에 배치하고 바디 (56) 를 열 용융시켜, 캔 (54) 의 무게에 의해 캔 (54) 의 단부가 바디 (56) 상으로 삽입되어 융착되도록 하는 것도 가능하다.
다른 방법으로는, 도 7b 에 도시된 바와 같이 제 2 캔 (54) 을 가열하여 융착을 수행할 수 있다. 이 경우, 제 2 캔 (54) 을 소정 온도로 가열한다 (단계 (110e)). 다음, 제 2 캔 (54) 을 바디 (56) 일단에 배치하고, 제 2 캔 (54) 의 단부를 바디 (56) 내로 압입 (壓入) 한다 (단계 (110f)). 이 단계에서, 캔 (54) 단부가 바디 (56) 를 용융함과 동시에 바디 (56) 내로 삽입된다. 최종적으로, 바디 (56) 를 냉각 경화하여 융착이 이뤄진다 (단계 (110g)). 캔 (54) 의 가열 온도는 바디 (56) 의 용융점, 압입시의 압력 등에 따라 결정될 수 있다.
도 7c 에 도시된 바와 같이, 제 2 캔 (54) 과 바디 (56) 의 융착은 인몰드 성형에 의할 수도 있다. 구체적으로, 제 2 캔 (54) 을 금형에 삽입한다 (단계 (110h)). 금형에는 바디 (56) 형태의 사출 공간이 형성된다. 다음, 단계 (110i) 에서 수지를 주입하여 바디 (56) 를 사출 성형함으로써 바디 (56) 와 제 2 캔 (54) 이 융착된 결합체가 형성된다.
다시 도 6 으로 돌아가면, 단계 (120) 에서 바디 (56) 와 제 2 캔 (54) 의 융착으로 형성된 공간에 세퍼레이터 (46) 를 배치하고 전해질 (48) 을 충전한다. 마지막으로, 제 1 극 (42) 과 결합된 제 1 캔 (52) 을 바디 (56) 의 타단에 융착시킴으로써 전지의 밀봉을 완료한다 (단계 (130)). 제 1 캔 (52) 과 바디 (56) 의 융착은, 상기 제 2 캔 (54) 과 바디 (56) 의 융착에 사용한 방법과 동일하게, 도 7a 내지 7c를 참조하여 설명한 방법에 의할 수 있다.
이와 같이 본 실시형태에서는 캔 (52, 54) 을 구부리지 않고 바디 (56) 와 융착하여 전지를 밀봉함으로써, 종래에 캔 (52, 54) 을 절곡하는 때에 캔 (52, 54) 중심부에서 일어나는 변형을 방지할 수 있다. 따라서, 캔 (52, 54) 과 극 (42, 44) 의 접촉의 신뢰성을 높일 수 있으며, 전지의 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 캔 (52, 54) 은 U 자형 단면을 가진다면 원형뿐 아니라 다각형의 형태로 제조되어도 무방하므로, 다각형의 버튼 셀 전지를 제조하는 것도 가능하며, 전지의 사용 범위를 다양하게 확장할 수 있다.
상기 실시형태에서는 제 2 캔 (54) 과 제 1 캔 (52) 을 차례로 융착하였으나, 제 1 캔 (52) 의 융착을 먼저 수행하는 것도 가능하며, 캔 (52, 54) 을 동시에 융착할 수도 있다.
구체적으로, 도 8 을 참조하면, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 버튼 셀 전지의 제조 방법이 도시된다. 본 실시형태는, 도 6 의 실시형태와 동일하게 캔과 극의 결합체를 형성함으로써 시작한다 (단계 (200)). 다음, 바디 (56) 의 일단에 제 2 캔 (54) 을 배치하고 (단계 (210)), 바디 (56) 와 제 2 캔 (54) 에 의한 공간 내부에 세퍼레이터 (46) 및 전해질 (48) 을 삽입한다 (단계 (220)). 다음, 단계 (230) 에서 바디 (56) 의 타단에 제 1 캔을 배치한다.
마지막으로, 단계 (240) 에서, 바디 (56) 의 양단을 용융 시키고 캔 (52, 54) 의 단부를 바디 (56) 의 내부로 삽입한 후, 바디 (56) 를 냉각 경화하여 바디 (56) 와 캔 (52, 54) 을 융착한다. 단계 (240) 에서의 융착은 도 7 을 참조하여 상술한 다양한 방식을 이용하여 수행될 수 있다.
본 실시형태에서는 두개의 캔을 동시에 융착하므로, 공정을 단순화하여 전지 제조의 효율성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 공기 아연 전지에도 적용될 수 있다. 도 9 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 버튼 셀 공기 아연 전지를 도시하는 단면도이다.
본 실시형태의 공기 아연 전지는 U 자형 단면을 갖는 양극캔 (72) 과 음극 캔 (74), 및 바디 (76) 를 포함하며, 양극캔 (72) 의 수용부에는 MEA (Membrane Electrode Assembly; 64) 가 수용되어 양극캔 (72) 과 접촉되어 있다. 또한, 전지의 내부에는 음극으로서 기능하는 아연겔 (66) 이 충전되어 있다. 양극캔 (72) 및 음극캔 (74) 은 도전성 재질로 이루어지며, 각각 양극 외부 단자 및 음극 외부 단자로 기능할 수 있다. 한편, 양극캔 (72) 에는 관통홀 (68) 이 형성되어 MEA (64) 와 공기의 접촉을 가능케 한다.
MEA 는 종래의 공기 양극과 세퍼레이터의 기능을 하는 복합체로서, 이에 대하여서는 본 기술 분야에서 공지되어 있다. 한편, MEA 를 채용하지 않고 공기 양극과 세퍼레이터를 별개 구성요소로 포함하는 것도 가능하며, 이 역시 본 발명의 범위 내에 있음은 자명할 것이다.
본 실시형태의 공기 아연 전지는 양극캔 (72) 및 음극캔 (74) 이 바디 (76) 에 융착되어 전지 내부를 밀봉한다. 양극캔 (72) 및 음극캔 (74) 과 바디 (76) 의 융착은 상기 도 4 및 도 5 의 실시형태에서의 캔과 바디의 융착과 동일하므로, 구체적인 설명을 생략한다.
다음, 도 9 및 도 10 을 참조하여, 본 발명의 일 실시형태에 따른 버튼 셀 공기 아연 전지의 제조방법을 설명한다.
본 실시형태의 방법에 따르면, 단계 (300) 에서 음극캔 (74) 을 바디 (76) 의 일단에 융착한다. 음극캔 (74) 과 바디 (76) 의 융착은 도 7 을 참조하여 설명한 다양한 방법에 의할 수 있다.
다음, 음극캔 (74) 과 바디 (76) 의 결합체에 의하여 형성된 내부 공간에 아연겔 (66) 을 충전한다 (단계 (310)). 바디 (76) 와 음극캔 (74) 의 융착에 의하여 양자의 결합부가 밀봉되었으므로, 아연겔 (66) 이 누액되지 않는다.
단계 (320) 에서 양극캔 (72) 을 바디 (76) 의 타단에 융착한다. 양극캔 (72) 은 MEA (64), 또는 공기 양극 및 세퍼레이터와 미리 결합되며, 양극캔 (72) 의 단부 (70) 는 MEA (64) 보다 높게 돌출된다. 본 단계에서 돌출된 양극캔 (72) 의 단부 (70) 가 바디 (76) 의 타단에 융착된다. 양극캔 (72) 과 바디 (76) 의 융착은 도 7 을 참조하여 상술한 다양한 방법에 의할 수 있다. 이와 같은 양극캔 (72) 과 바디 (76) 의 융착으로 전지의 밀봉이 완료된다.
본 실시형태에서는 음극캔 (74) 과 양극캔 (72) 을 순서대로 바디 (76) 와 융착하였으나, 양극캔 (72) 을 먼저 융착할 수도 있다. 또한, 음극캔 (74) 과 양극캔 (72) 을 동시에 융착하는 것도 가능하다. 이 경우, 도 8 을 참조하여 상술한 실시형태에서와 유사하게, 캔 (72, 74) 의 배치와 아연겔 (66) 의 충진을 완료한 후, 캔 (72, 74) 과 바디를 융착하여 전지를 밀봉할 수 있다.
본 실시형태에서는 캔 (72, 74) 을 절곡하지 않고 바디 (76) 와 융착하여 전지의 밀봉을 수행하므로, 캔 (72, 74) 의 절곡에 의한 변형을 방지할 수 있어 전지의 성능을 개선할 수 있다. 또한, 다각형의 캔을 사용할 수 있으므로, 원형의 버튼 셀 외에 다각형의 버튼 셀 전지를 제조하는 것이 가능하며, 원형 버튼 셀로만 사용되는 기존 공기 아연 전지의 적용 분야를 확대할 수 있다. 특별히, 본 발명을 버튼 셀 전지 외에 원통형, 사각기둥 형 등의 표준 규격의 전지로 확대 적용하는 경우, 공기 아연 전지를 범용적으로 사용하는 것도 가능하다.
이상, 본 발명의 구체적인 전지의 구성과 관련하여 본 발명의 실시형태를 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 본 발명의 범위 내에서 다양한 변경 및 변형이 가능함은 당업자가 용이하게 인식할 수 있을 것이다.
구체적으로, 본 실시형태와 관련하여 설명한 각 단계의 순서는 절대적인 것이 아니며, 본 발명의 핵심적 사상을 변경하지 않는 범위에서 변경이 가능하다. 예 를 들어, 상기 실시형태들에 있어서, 캔을 바디 일단에 융착 또는 배치하기 전에 바디 내에 세퍼레이터 및 전해질, 또는 아연겔을 배치한 후, 캔의 배치 및 융착을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시형태에서 전지의 주요 기능과 관련한 필수적인 구성요소만을 설명하였으나, 전지의 기능을 향상시키기 위하여 공지된 다양한 구성요소의 추가가 가능하다. 예를 들어, 공기 아연 전지의 MEA 와 양극캔 사이에 발수막, 확산막 등 다양한 기능성 막이 개재될 수 있다.
한편, 본 발명을 버튼 셀 전지와 관련하여서만 설명하였으나, 본 발명이 핵심적인 사상은 버튼 셀 전지 외에 일반적인 전지에 대해서도 적용할 수 있음은 명백할 것이며, 이 역시 본 발명의 범위에 속한다.
본 발명에 의하면 캔의 절곡에 의한 변형을 방지하여, 캔과 극 (또는 MEA) 사이의 접촉의 신뢰성을 높이고 전지의 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 양극캔과 음극캔이 중첩되지 않아 별도의 개스킷을 개재할 필요가 없으므로 제조 공정이 단순해진다.
또한, 본 발명에 의하면 캔을 굽혀 전지를 밀봉하지 않으므로, 원형뿐 아니라 다각형의 횡단면을 갖는 다양한 형태의 전지를 제조할 수 있다.
특히, 본 발명을 공기 아연 전지에 적용하는 경우, 종래에 원형의 버튼 셀 형태로만 사용되었던 공기 아연 전지의 형태를 다양화하여, 공기 아연 전지의 적용 범위를 넓힐 수 있다.
Claims (17)
- 음극;양극;상기 음극에 대해 전자가 이동 가능하도록 배치된 음극캔;상기 양극에 대해 전자가 이동 가능하도록 배치된 양극캔; 및전지의 몸체를 이루는 바디를 포함하며,상기 바디의 하부는 상기 음극캔의 상부와 융착되고, 상기 바디의 상부는 상기 양극캔의 하부와 융착되어 전지의 내부가 밀봉된, 전지.
- 제 1 항에 있어서,상기 음극캔의 단부 또는 상기 양극캔의 단부에는 관통공이 형성된, 전지.
- 제 1 항에 있어서,상기 음극캔의 단부 또는 상기 양극캔의 단부에는 돌출부가 형성된, 전지.
- 제 1 항에 있어서,상기 음극캔의 단부 또는 상기 양극캔의 단부에는 오목부가 형성된, 전지.
- 제 1 항에 있어서,상기 음극캔, 상기 양극캔 및 상기 바디는 다각형의 횡단면을 갖는, 전지.
- 양극으로 기능하는 공기 양극;음극으로 기능하는 아연겔;상기 공기 양극에 대해 전자가 이동 가능하도록 배치된 양극캔;상기 아연겔에 대해 전자가 이동 가능하도록 배치된 음극캔; 및전지의 몸체를 이루는 바디를 포함하며,상기 바디의 하부는 상기 음극캔의 상부와 융착되고, 상기 바디의 상부는 상기 양극캔의 하부와 융착되어 전지의 내부가 밀봉된, 공기 아연 전지.
- 제 6 항에 있어서,상기 공기 양극은 MEA (Membrane Electrode Assembly) 인, 공기 아연 전지.
- 제 1 극, 제 2 극, 상기 제 1 극에 대해 전자가 이동 가능하도록 배치된 제 1 캔, 상기 제 2 극에 대해 전자가 이동 가능하도록 배치된 제 2 캔, 및 전지의 몸체를 이루는 바디를 포함하는 전지의 제조방법에 있어서,상기 제 1 캔의 단부와 상기 바디의 일단을 융착하는 제 1 융착 단계; 및상기 제 2 캔의 단부와 상기 바디의 타단을 융착하는 제 2 융착 단계를 포함하는, 전지의 제조방법.
- 제 8 항에 있어서,상기 제 1 융착 단계는,상기 바디의 일단을 용융하는 단계;상기 제 1 캔의 단부를 용융된 상기 바디 내로 삽입하는 단계; 및상기 바디의 일단을 냉각 경화하는 단계를 포함하는, 전지의 제조방법.
- 제 8 항에 있어서,상기 제 2 융착 단계는,상기 바디의 타단을 용융하는 단계;상기 제 2 캔의 단부를 용융된 상기 바디 내로 삽입하는 단계; 및상기 바디의 타단을 냉각 경화하는 단계를 포함하는, 전지의 제조방법.
- 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,상기 용융하는 단계는 초음파 조사, 가열, 또는 가압에 의해 상기 바디를 용융하는, 전지의 제조방법.
- 제 8 항에 있어서,상기 제 1 융착 단계는,상기 제 1 캔의 단부를 가열하는 단계; 및상기 제 1 캔의 단부를 상기 바디의 일단에 압입하는 단계를 포함하는, 전지의 제조방법.
- 제 8 항에 있어서,상기 제 2 융착 단계는,상기 제 2 캔의 단부를 가열하는 단계; 및상기 제 2 캔의 단부를 상기 바디의 타단에 압입하는 단계를 포함하는, 전지의 제조방법.
- 제 8 항에 있어서,상기 제 1 융착 단계는,상기 제 1 캔의 단부를 금형에 배치하는 단계; 및상기 금형에 수지를 주입하여 상기 바디를 성형하는 단계를 포함하는, 전지의 제조 방법.
- 제 8 항에 있어서,상기 제 2 융착 단계는,상기 제 2 캔의 단부를 금형에 배치하는 단계; 및상기 금형에 수지를 주입하여 상기 바디를 성형하는 단계를 포함하는, 전지의 제조 방법.
- 제 8 항에 있어서,상기 제 1 융착 단계 및 상기 제 2 융착 단계는 동시에 수행되는, 전지의 제조방법.
- 양극으로 기능하는 공기 양극, 음극으로 기능하는 아연겔, 상기 공기 양극에 대해 전자가 이동 가능하도록 배치된 양극캔, 상기 아연겔에 대해 전자가 이동 가능하도록 배치된 음극캔, 및 전지의 몸체를 이루는 바디를 포함하는 공기 아연 전지의 제조방법에 있어서,상기 음극캔의 단부와 상기 바디의 일단을 융착하는 제 1 융착 단계; 및상기 양극캔의 단부와 상기 바디의 타단을 융착하는 제 2 융착 단계를 포함하는, 공기 아연 전지의 제조방법.
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