KR100788560B1 - 리튬 이차전지용 캔과 이를 이용한 리튬 이차전지 및 그제조방법 - Google Patents

리튬 이차전지용 캔과 이를 이용한 리튬 이차전지 및 그제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 리튬 이차전지용 캔과 이를 이용한 리튬 이차전지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 캔 하면의 절연 확보와 세트에의 삽입 및 취출을 용이하기 위해 부착하는 바텀 커버(bottom cover)를 형성하지 않는 대신 직접 캔 하면에 절연처리를 하고 세트에의 삽입 및 취출을 위한 고정홈을 형성함으로써 전지의 용량을 극대화시킨 리튬 이차전지용 캔과 이를 이용한 리튬 이차전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
리튬 이차전지, 캔, 이너팩, 바닥홈, 측면홈, 절연층

Description

리튬 이차전지용 캔과 이를 이용한 리튬 이차전지 및 그 제조방법{Can for lithium rechargeable battery and Lithium rechargeable battery using the same and Method of making the same}
도 1은 일반적인 이너팩(inner pack) 형태의 리튬 이차전지의 사시도
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지의 상부 사시도
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지의 하부 사시도
도 2c는 도 2a의 저면도
도 2d는 도 2a 중 베어셀의 분리 사시도
도 3a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 리튬 이차전지의 상부 사시도
도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 리튬 이차전지의 하부 사시도
도 3c는 도 3a의 저면도
도 4a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 리튬 이차전지의 상부 사시도
도 4b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 리튬 이차전지의 하부 사시도
도 4c는 도 4a의 정면도
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
200, 300, 400 - 리튬 이차전지 205, 305, 405 - 베어셀
210 - 캔 220 - 전극조립체
230 - 캡조립체 280, 380, 480 - 탑커버
282, 382, 482 - 외부단자 290, 390, 490 - 절연층
292, 392, 492 - 바닥홈 494 - 측면홈
본 발명은 리튬 이차전지용 캔과 이를 이용한 리튬 이차전지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 캔 하면의 절연 확보와 세트에의 삽입 및 취출을 용이하기 위해 부착하는 바텀 커버(bottom cover)를 형성하지 않는 대신 직접 캔 하면에 절연처리를 하고 세트에의 삽입 및 취출을 위한 고정홈을 형성함으로써 전지의 용량을 극대화시킨 리튬 이차전지용 캔과 이를 이용한 리튬 이차전지 및 그 제조방법에 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 중량당 에너지 밀도가 높다는 장점 때문에 첨단 전자기기 분야에서 널리 사용되고 있다.
도 1은 일반적인 이너팩(inner pack) 형태의 리튬 이차전지의 사시도를 나타 낸다.
상기 리튬 이차전지(100)는, 도 1을 참조하면, 베어셀(105)과 탑커버(top cover)(180) 및 바텀커버(bottom cover)(190)를 포함하여 형성된다.
상기 베어셀(105)은 양극판, 음극판 및 세퍼레이터로 구성되는 전극조립체를 전해액과 함께 캔에 수납하고, 이 캔의 상단개구부를 캡조립체로 밀봉함으로써 형성된다.
상기 캔은 일반적으로 알루미늄 또는 그 합금 재질로 형성되며, 딥드로잉 방식에 의하여 제작된다. 상기 캔의 각 면들은 일반적으로 거의 평면 형상으로 형성된다.
상기 전극조립체는 양극판과 음극판 사이에 세퍼레이터가 개재되면서 권취되어 형성된다. 상기 양극판에는 양극탭이 결합되어 전극조립체의 상단부로 돌출되며, 음극판에는 음극탭이 결합되어 전극조립체의 상단부로 돌출된다. 상기 전극조립체에서 상기 양극탭과 음극탭은 소정거리 떨어져 형성되어 전기적으로 절연되도록 한다. 상기 양극탭과 음극탭은 일반적으로 니켈 금속으로 형성된다.
상기 캡조립체는 캡플레이트와 절연플레이트와 터미널플레이트 및 전극단자를 포함하여 구성된다. 캡조립체는 별도의 절연케이스와 결합되어 캔의 상단개구부에 결합되어 캔을 밀봉하게 된다.
상기 탑커버(180)는 상기 베어셀(105)의 상부에 형성된다. 상기 탑커버(180)는 보호회로기판(도시되지 않음)과 외부단자(182)를 포함하며, 보통 핫멜팅용 수지에 의한 사출성형 방식으로 형성된다.
상기 바텀커버(190)는 상기 베어셀(105)의 하부에 형성된다. 상기 바텀커버(190)는 캔 하면의 외부노출을 방지하기 위해 형성되며, 바텀커버(190)의 하면에는 전기/전자기기 세트(이하, 세트라 한다)에의 삽입 및 취출을 용이하게 하기 위해 홈이 형성될 수도 있다.
최근 다양한 기능을 복합적으로 갖추고 있는 핸드폰, DMB 단말기 등이 출시되면서 리튬 이차전지의 고용량화에 대한 연구/개발이 활발히 이루어지고 있다. 이러한 리튬 이차전지의 고용량화는 새로운 전극재료의 개발에 의해 이루어질 수 있으며, 또한 구조를 최적화함으로써 이루어질 수도 있다. 캔형 리튬 이차전지에서 바텀커버는 캔 하면의 외부노출을 방지하여 쇼트를 예방하고, 세트에 삽입, 취출하기 용이하도록 홈을 구비하기 위해 형성된다. 그러나, 이러한 바텀커버는 대략 0.8 내지 1.0mm 정도의 두께를 가지고 있으므로 그 만큼 베어셀의 용량을 감소시키게 된다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 특히 캔 하면의 절연 확보와 세트에의 삽입 및 취출을 용이하기 위해 부착하는 바텀 커버(bottom cover)를 형성하지 않는 대신 직접 캔 하면에 절연처리를 하고 세트에의 삽입 및 취출을 위한 고정홈을 형성함으로써 전지의 용량을 극대화시킨 리튬 이차전지용 캔과 이를 이용한 리튬 이차전지 및 그 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 리튬 이차전지용 캔 은 양극판과 음극판 및 상기 양극판과 음극판 사이에 개재되는 세퍼레이터를 구비하는 전극조립체와, 상기 전극조립체가 상단개구부로 삽입되어 수용되는 캔을 포함하는 리튬 이차전지에 적용되는 리튬 이차전지용 캔에 있어서, 상기 캔의 바닥면에는 전기/전자기기 세트에의 삽입과 취출을 위한 바닥홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 바닥홈은 상기 캔의 장변과 나란한 방향으로 적어도 하나 형성될 수 있다.
또한, 상기 캔은 상기 장측벽과 단측벽과 하면판을 구비하며 대략 박스 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 캔은 상기 단측벽이 곡면으로 형성되어 상기 캔의 수평 단면이 대략 타원인 타원통형상으로 형성될 수도 있다.
또한, 상기 캔의 측면에는 라벨이 부착되기 위한 측면홈이 형성될 수 있다. 또한, 상기 측면홈은 0.05 내지 0.2mm의 깊이로 형성될 수 있다. 또한, 상기 측면홈은 상기 캔의 상단부 및 하단부와 단차를 이루도록 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 리튬 이차전지는 전극조립체와, 상기 전극조립체를 수용하는 캔과, 상기 캔의 상단개구부를 밀봉하는 캡조립체를 구비하는 베어셀; 및 상기 베어셀과 전기적으로 연결되는 보호회로를 구비하는 핫멜팅부를 포함하여 이루어지는 리튬 이차전지에 있어서, 상기 베어셀의 바닥면은 절연물질에 의해 코팅된 절연층이 형성되는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 핫멜팅부는 상기 베어셀의 상부에 형성되어 탑커버(top cover)를 이룰 수 있다.
또한, 상기 절연층은 스프레이(spray) 방식 또는 디핑(dipping) 방식으로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 베어셀의 바닥면에는 전기/전자기기 세트에의 삽입과 취출을 위한 바닥홈이 형성될 수 있다. 또한, 상기 바닥홈은 상기 캔의 장변과 나란한 방향으로 적어도 하나 형성될 수 있다.
또한, 상기 캔의 측면에는 라벨이 부착되기 위한 측면홈이 형성될 수 있다. 또한, 상기 측면홈은 상기에서 기술된 형상에 따라 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 리튬 이차전지 제조방법은 캔의 바닥면에 전기/전자기기 세트에의 삽입과 취출을 위한 바닥홈을 형성하는 바닥홈 형성단계; 상기 캔의 내부에 전극조립체를 삽입하는 전극조립체 삽입단계; 상기 캔의 내부에 전해액을 주입하는 전해액 주입단계; 완성된 베어셀의 바닥면에 절연층을 형성하는 절연층 형성단계; 및 상기 베어셀과 전기적으로 연결되는 보호회로를 포함하는 핫멜팅부를 형성하는 핫멜팅부 형성단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 리튬 이차전지 제조방법은 상기 캔의 측면에 라벨이 부착되기 위한 측면홈을 형성하는 측면홈 형성단계를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 절연층 형성단계는 스프레이(spray) 방식 또는 디핑(dipping) 방식으로 이루어지는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하에서는 보호회로를 구비하는 핫멜팅부가 베어셀의 상부에 탑커버(top cover)의 형태로 형성되는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 상기 핫멜팅부 는 베어셀의 측면에 형성될 수도 있음은 물론이다. 따라서, 여기서 상기 핫멜팅부의 위치를 한정하는 것은 아니다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지에 대하여 설명한다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지의 상부 사시도를 나타내며, 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지의 하부 사시도를 나타내며, 도 2c는 도 2a의 저면도를 나타내며, 도 2d는 도 2a 중 베어셀의 분리 사시도를 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지(200)는, 도 2a를 참조하면, 베어셀(205)과 탑커버(280) 및 절연층(290)을 포함하여 형성된다. 여기서, 상기 절연층(290)은 스프레이 방식 또는 디핑 방식에 의해 매우 얇은 박막의 형태로 형성되므로, 큰 스케일로 도시된 도 2a와 도 2b에서 절연층(290)의 형상은 도시되지 않고 그 위치만 지정되어 있음을 밝혀둔다. 이는 도 3a 및 도 4a의 실시예에서도 마찬가지로 적용된다.
상기 베어셀(205)은, 도 2d를 참조하면, 양극판(223), 음극판(225) 및 세퍼레이터(224)로 구성되는 전극조립체(220)를 전해액과 함께 캔(210)에 수납하고, 이 캔(210)의 상단개구부(210a)를 캡조립체(230)로 밀봉함으로써 형성된다. 상기 베어셀(205)은 대략 사각박스 형상으로 형성된다. 상기 베어셀(205)은 장변을 포함하며 서로 마주보도록 형성되는 정면(112)과 배면, 단변을 포함하며 서로 마주보도록 형성되는 양 측면(113), 상기 캡플레이트(240)가 위치하는 상면과 상기 상면과 마주보는 하면(210b)을 포함하여 이루어진다.
상기 전극조립체(220)는 양극판(223)과 음극판(225)사이에 세퍼레이터(224)가 개재되면서 권취되어 형성된다.
상기 양극판(223)은 도전성이 우수한 금속 박판, 예를 들면, 알루미늄(Al) 호일(foil)로 이루어진 양극 집전체와, 그 양면에 코팅된 양극 활물질층을 포함하고 있다. 상기 양극 활물질로는 LiCoO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiMnO2 등의 리튬산화물이 사용되고 있다. 상기 양극판(223)의 양 말단에는 양극 활물질층이 형성되지 않은 양극 집전체 영역, 즉 양극 무지부가 형성된다. 상기 양극 무지부의 일단에는 일반적으로 알루미늄(Al) 재질로 형성되며, 전극 조립체(220)의 상부로 일정 길이 돌출되는 양극 탭(226)이 접합되어 있다.
상기 음극판(225)은 전도성 금속 박판, 예를 들면, 구리(Cu) 또는 니켈(Ni) 호일로 이루어진 음극 집전체와, 그 양면에 코팅된 음극 활물질층을 포함하고 있다. 상기 음극판(225)의 양 말단은 음극 활물질층이 형성되지 않은 음극 집전체 영역, 즉 음극 무지부가 형성된다. 상기 음극 무지부의 일단에는 일반적으로 니켈(Ni) 재질로 형성되며, 전극 조립체(220)의 하부로 일정 길이 돌출된 음극 탭(227)이 접합되어 있다. 더불어 상기 전극 조립체(220)의 하부에는 캔(210)과의 접촉을 방지하기 위한 절연판이 더 포함되어 형성될 수 있다.
상기 세퍼레이터(224)는 상기 양극판(223)과 음극판(225) 사이에 개재되며 상기 전극조립체(220)의 외주면을 둘러 싸도록 연장되어 형성될 수도 있다. 상기 세퍼레이터(224)는 상기 양극판(223)과 음극판(225)의 단락을 방지하며, 리튬 이온을 통과시킬 수 있도록 다공막 고분자물질로 형성된다.
상기 캔(210)는 대략 직사각형 형상의 한 쌍의 장측벽(212)과, 한 쌍의 단측벽(213) 및 하면판(210b)을 포함하여 대략 사각박스 형상으로 형성되며, 상부는 개구되어 상단 개구부(210a)를 이루고 있다. 상기 상단개구부(210a)로는 상기 전극조립체(220)가 삽입된다. 또한, 상기 전극조립체(220) 사이로 함침하여 리튬 이온의 이동을 가능하게 해 주는 전해액이 주입된다. 캔(210)의 재질은 주로 가벼운 알루미늄(Al)이 사용된다. 상기 캔(210)의 상부는 캡조립체(230)에 의해 밀봉되어, 전해액의 누출이 방지된다. 상기 캔(210)의 장측벽(212)과 단측벽(213)의 두께는 대략 0.2 내지 0.4mm로 형성되며, 상기 하면판(210b)의 두께는 대략 0.2 내지 0.7mm로 형성된다. 다만, 여기서 상기 장측벽(212)과 단측벽(213)의 두께를 한정하는 것은 아니다. 상기 캔(210)는 바람직하게는 딥드로잉(deep drawing) 방식에 의하여 형성되며, 상기 장측벽(212)과 단측벽(213) 및 상기 하면판(210b)은 일체형으로 형성된다. 다만, 여기서 상기 캔(210)의 형성 방법을 한정하는 것은 아니다.
상기 캔(210)의 하면판(210b)의 하면(이하, 바닥면이라 한다)에는 바닥홈(292)이 형성된다. 상기 바닥홈(292)은 휴대폰, 캠코더 등 전기/전자기기 세트에의 삽입과 취출을 용이하게 하기 위해 형성된다. 상기 리튬 이차전지(200)에서는 외부단자(282)가 탑커버(280)에 형성되므로, 바닥면은 전기/전자기기 세트와 전기적으로 연결되지 않는다. 따라서, 상기 바닥면은 쇼트를 방지하기 위해 절연층(290)이 형성된다. 한편, 상기 리튬 이차전지(200)는 전기/전자기기 세트에 고정될 필요가 있으므로, 바닥홈(292)과 같은 고정수단이 형성되는 것이 바람직하다. 상기 바닥홈(292)에 대응하여 전기/전자기기 세트에는 상기 바닥홈(292)과 상응하는 형상의 돌 출부가 형성됨은 물론이다. 상기 바닥홈(292)은 도 2c와 같이 장변과 나란한 방향으로 적어도 하나 형성되며, 두 개가 형성될 수도 있다. 다만, 여기서 상기 바닥홈(292)의 개수를 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 바닥홈(292)은 평면 형상이 직사각형상, 타원형상, 원형상, 다각형상 중 어느 하나의 형상으로 형성될 수 있으며, 이는 전기/전자기기 세트의 돌출부의 형상에 따라 변경될 수 있으므로 여기서 상기 바닥홈(292)의 평면 형상을 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 바닥홈(292)의 폭과 깊이도 경우에 따라 가변적이므로, 여기서 그 규격을 한정하지 않는다. 또한, 상기 바닥홈(292)은 프레스 방식으로 형성되는 것이 바람직하며, 다만 여기서 상기 바닥홈(292)의 형성방법을 한정하는 것도 아니다. 상기 바닥홈(292)은 전기/전자기기 세트의 돌출부와 결합하여 리튬 이차전지(200)를 고정시키게 되며 전기/전자기기 세트에의 삽입과 취출을 용이하게 하는 역할을 수행하게 된다.
상기 캡조립체(230)는 캡플레이트(240)와 절연플레이트(250)와 터미널플레이트(260) 및 전극단자(235)를 포함하여 구성된다. 캡조립체(230)는 별도의 절연케이스(270)와 결합되어 캔(210)의 상단개구부(210a)에 결합되어 캔(210)을 밀봉하게 된다.
상기 캡플레이트(240)는 상기 캔(210)의 상단개구부(210a)에 용접되어 상기 캔(210)을 밀봉한다. 상기 캡플레이트(240)는 일측에 전해액주입구(242)가 형성되어 있으며, 상기 전해액주입구(242)은 볼 등으로 압입, 용접되어 있다. 상기 캡플레이트(240)의 대략 중앙에는 단자통공1(241)이 형성되어 있으며, 상기 단자통공1(241)에는 가스캣 튜브(246)에 의해 절연된 전극단자(235)가 삽입된다.
상기 절연플레이트(250)는 가스켓과 같은 절연물질로 형성되며, 캡플레이트(240)의 하면에 결합된다. 절연플레이트(250)에는 상기 캡플레이트(240)의 단자통공1(241)에 대응되는 위치에 상기 전극단자(235)가 삽입되는 단자통공2(251)가 형성되어 있다. 상기 절연플레이트(250)의 하면에는 상기 터미널플레이트(260)가 안착되도록 터미널플레이트(260)의 크기에 상응하는 안착홈(252)이 형성된다.
상기 터미널플레이트(260)는 일반적으로 Ni합금으로 형성되며, 상기 절연플레이트(250)의 하면에 장착된다. 상기 터미널플레이트(260)에는 캡플레이트(240)의 단자통공1(241)에 대응되는 위치에 상기 전극단자(235)가 삽입되는 단자통공3(261)이 형성되어 있으며, 상기 전극단자(235)가 상기 개스킷 튜브(246)에 의하여 절연되면서 캡플레이트(240)의 단자통공1(241)을 통하여 결합되므로 상기 터미널플레이트(260)는 상기 캡플레이트(240)와 전기적으로 절연되면서 상기 전극단자(235)와 전기적으로 연결된다.
상기 터미널플레이트(260)의 일측에는 상기 음극판(225)에 결합된 음극탭(227)이 용접되며, 캡플레이트(240)의 타측에는 상기 양극판(223)에 결합된 양극탭(226)이 용접된다. 상기 음극탭(227)과 양극탭(226)을 결합시키는 용접방법으로는 저항용접, 레이저 용접 등이 사용되며 일반적으로는 저항용접이 사용된다.
상기 전극단자(235)는 상기 음극판(225)의 음극탭(227) 또는 상기 양극판(223)의 양극탭(226)에 연결되어 음극단자 또는 양극단자로 작용하게 된다.
상기 탑커버(280)는 상기 베어셀(205)의 상부에 형성된다. 상기 탑커버(280)는 상기 베어셀(205)과 전기적으로 연결되는 보호회로(도시되지 않음)를 포함하며, 핫멜팅수지에 의해 사출성형 방식으로 형성되는 것이 바람직하다. 다만, 여기서 상기 탑커버(280)의 제조방법을 한정하는 것은 아니다. 상기 보호회로는 보호회로기판(도시되지 않음) 상에 형성되며, 과충전 또는 과전류의 위험으로부터 베어셀(205)을 보호하는 역할을 하게 된다. 상기 보호회로는 전극단자(235) 및 캡플레이트(240)와 리드를 통해 전기적으로 연결된다. 상기 탑커버(280)의 상면에는 전기/전자기기 세트와 전기적으로 연결되기 위한 외부단자(282)가 노출되도록 형성된다.
상기 절연층(290)은 상기 베어셀(205)의 바닥면에 형성된다. 상기 절연층(290)은 바닥홈(292)이 형성된 부분과, 상기 바닥홈(292)이 형성되지 않은 바닥면 전체에 걸쳐 형성된다. 상기 리튬 이차전지(200)는 상부에 양극과 음극의 외부단자(282)가 형성되어 있으므로, 하부는 전기/전자기기 세트와 전기적으로 연결되는데 이용되지 않는다. 따라서, 상기 리튬 이차전지(200)의 하면은 쇼트 등의 위험으로부터 보호될 필요가 있으며, 상기 절연층(290)은 하면을 덮도록 형성되어 베어셀(205)의 바닥면이 직접 외부로 노출되지 않도록 한다. 상기 절연층(290)은 전기/전자기기 세트에 접촉되며, 매우 얇은 박막 형태로 형성되는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 절연층(290)은 스프레이(spray) 방식 또는 디핑(dipping) 방식에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 상기 스프레이 방식은 페인트, 플라스틱, 고무 등의 절연물질을 베어셀(205)의 바닥면에 분사하는 방식이다. 상기 스프레이 방식에 의하면 절연층(290)이 마이크로미터(㎛) 단위의 박막 형태로 형성될 수 있다. 또한, 상기 디핑 방식은 페인트, 용융 수지 혹은 용융 고무에 베어셀(205)의 바닥면을 살짝 담구었다 꺼내는 방식으로 이루어진다. 상기 디핑 방식으로 절연층(290)이 형성될 경 우 보다 얇게 형성하기 위해 베어셀(205)의 바닥면을 담구었다 꺼낸 후 기울인 상태로 충분한 시간이 경과되는 것이 바람직하다.
다음으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 리튬 이차전지에 대하여 설명한다.
도 3a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 리튬 이차전지의 상부 사시도를 나타내며, 도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 리튬 이차전지의 하부 사시도를 나타내며, 도 3c는 도 3a의 저면도를 나타낸다. 상기 도 3a의 실시예는 리튬 이차전지의 단측벽이 부드러운 곡면으로 형성된다는 점 이외에는 상기 도 2a의 실시예와 유사하므로, 차이점을 중심으로 설명한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 리튬 이차전지(300)는, 도 3a를 참조하면, 베어셀(305)과 탑커버(380) 및 절연층(390)을 포함하여 형성된다. 상기 탑커버(380)와 절연층(390)은 상기 도 2a의 실시예에서 충분히 설명하였으므로, 여기서 상세한 설명은 생략한다.
상기 베어셀(305)은 전극조립체와 캔 및 캡조립체를 포함하여 형성된다. 상기 베어셀(305)은 단측벽이 부드러운 곡면으로 형성되어 대략 타원통 형상으로 형성된다. 상기 전극조립체와 캡조립체는 도 2a의 실시예에서 충분히 설명하였으므로, 여기서 상세한 설명은 생략한다.
상기 캔은 대략 사각평면 형상으로 마주보는 한 쌍의 장측벽과, 곡면 형상으로 마주보는 한 쌍의 단측벽 및 타원 형상의 하면을 포함하여 대략 타원통 형상으로 형성된다. 상기 단측벽은 소정의 곡률을 가지는 곡면으로 형성되어 상기 장측벽 과 연결되므로 장측벽과 단측벽의 경계는 명확하게 드러나지 않도록 형성된다.
상기 캔의 바닥면에는 바닥홈(392)이 형성되며, 쇼트를 방지하기 위해 절연층(390)이 형성된다. 상기 바닥홈(392)은 도 3c와 같이 장변과 나란한 방향으로 적어도 하나 형성되며, 두 개가 형성될 수도 있다. 다만, 여기서 상기 바닥홈(392)의 개수를 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 바닥홈(392)은 평면 형상이 직사각형상, 타원형상, 원형상, 다각형상 중 어느 하나의 형상으로 형성될 수 있으며, 여기서 상기 바닥홈(392)의 평면 형상을 한정하는 것은 아니다.
다음으로, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 리튬 이차전지에 대하여 설명한다.
도 4a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 리튬 이차전지의 상부 사시도를 나타내며, 도 4b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 리튬 이차전지의 하부 사시도를 나타내며, 도 4c는 도 4a의 정면도를 나타낸다. 상기 도 4a의 실시예는 측면홈이 형성된다는 점 이외에는 상기 도 3a의 실시예와 유사하므로, 차이점을 중심으로 설명한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 리튬 이차전지(400)는, 도 4a를 참조하면, 베어셀(405)과 탑커버(480) 및 절연층(490)을 포함하여 형성된다. 상기 탑커버(480)와 절연층(490)은 상기 도 2a의 실시예에서 충분히 설명하였으므로, 여기서 상세한 설명은 생략한다.
상기 베어셀(405)은 전극조립체와 캔 및 캡조립체를 포함하여 형성된다. 상 기 베어셀(405)은 단측벽이 부드러운 곡면으로 형성되어 대략 타원통 형상으로 형성된다. 한편, 베어셀은 도 2a의 실시예와 같이 장측벽과 단측벽이 대략 평면을 이루며 수평 단면 형상이 대략 직사각형상으로 형성될 수도 있다. 즉, 도 4a에 따른 실시예는 도 2a의 실시예 또는 도 3a의 실시예가 선택적으로 적용될 수 있다. 상기 전극조립체와 캡조립체는 도 2a의 실시예에서 충분히 설명하였으므로, 여기서 상세한 설명은 생략한다.
상기 캔은 대략 사각평면 형상으로 마주보는 한 쌍의 장측벽과, 곡면 형상으로 마주보는 한 쌍의 단측벽 및 타원 형상의 하면을 포함하여 대략 타원통 형상으로 형성된다. 한편, 상기 캔은 대략 사각평면 형상으로 마주보는 한 쌍의 장측벽과, 대략 사각평면 형상으로 마주보는 한 쌍의 단측벽 및 직사각형상의 하면을 포함하여 대략 사각박스 형상으로 형성될 수도 있음은 물론이다. 상기 캔의 바닥면에는 바닥홈(492)과 절연층(490)이 형성되며, 상기 캔의 측면에는 측면홈(494)이 형성된다.
상기 측면홈(494)은 베어셀(405)의 외주면에 라벨을 부착하기 위해 형성된다. 상기 측면홈(494)의 형성 없이 바로 라벨이 부착되면 베어셀(405)에 고정되기 힘들 뿐만 아니라, 라벨이 차지하는 두께 때문에 라벨이 외곽으로 돌출된다. 상기 측면홈(494)은 캔의 상단부 및 하단부와 단차를 이루도록 형성된다. 즉, 상기 측면홈(494)은 캔의 상단부와 하단부를 제외한 외주면의 전체에 형성된다. 상기 측면홈(494)은 정면 형상이 평행한 한 쌍의 수평선 형상으로 형성되며, 다만 여기서 상기 측면홈(494)의 정면 형상을 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 측면홈(494)은 0.05 내지 0.2mm의 깊이로 형성될 수 있다. 다만, 여기서 상기 측면홈(494)의 깊이를 한정하는 것은 아니며, 라벨의 두께에 따라 가변적이 될 수 있음은 물론이다. 상기 측면홈(494)은 베어셀(405)의 측면에 형성되어 라벨이 외곽으로 돌출되지 않도록 함으로써 라벨을 고정시키고 외관이 깔끔하도록 한다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 리튬 이차전지의 제조방법에 대해서 설명한다. 이하에서는 도 4a의 실시예에 따른 리튬 이차전지의 제조방법을 예로 들어 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 리튬 이차전지(400)의 제조방법은 캔의 바닥면에 전기/전자기기 세트에의 삽입과 취출을 위한 바닥홈(492)을 형성하는 바닥홈(492) 형성단계, 캔의 측면에 측면홈(494)을 형성하는 측면홈(494) 형성단계, 전극조립체를 형성하는 전극조립체 형성단계, 캔의 상단개구부로 상기 전극조립체를 삽입하는 전극조립체 삽입단계, 캡조립체로 상기 상단개구를 밀봉하는 캔 밀봉단계, 전해액주입구로 전해액을 주입하는 전해액 주입단계, 상기 전해액주입구를 볼 등으로 압입하는 볼 압입/용접단계, 탑커버(480) 형성단계 및 절연층(490) 형성단계를 포함하여 이루어진다. 상기 전극조립체 형성단계, 전극조립체 삽입단계, 캔 밀봉단계, 전해액 주입단계 및 볼 압입/용접단계는 일반적인 리튬 이차전지 제조방법과 유사하므로, 상세한 설명은 생략한다.
상기 바닥홈(492) 형성단계는 캔의 바닥면에 전기/전자기기 세트에의 용이한 삽입과 취출을 위해 바닥홈(492)을 형성하는 과정이다. 상기 바닥홈(492) 형성단계 는 프레스 방식으로 이루어지는 것이 바람직하며, 다만 여기서 상기 바닥홈(492)의 형성방법을 한정하는 것은 아니다.
상기 측면홈(494) 형성단계는 캔의 측면에 라벨이 부착되기 위한 측면홈(494)을 형성하는 과정이다. 상기 측면홈(494) 형성단계도 프레스 방식으로 이루어지는 것이 바람직하며, 다만 여기서 상기 측면홈(494)의 형성방법을 한정하는 것은 아니다. 이 때, 상기 측면홈(494)은 0.05 내지 0.2mm가 되도록 형성될 수 있다.
상기 탑커버(480) 형성단계는 베어셀(405)의 상부에 보호회로를 포함하는 탑커버(480)를 형성하는 과정이다. 상기 탑커버(480) 형성단계는 핫멜팅 수지를 이용한 사출성형 방식으로 이루어지는 것이 바람직하며, 다만 여기서 상기 탑커버(480)의 형성방법을 한정하는 것은 아니다.
상기 절연층(490) 형성단계는 바닥홈(492)이 형성된 베어셀(405)의 바닥면을 절연물질로 코팅하는 과정이다. 상기 절연물질로는 페인트, 플라스틱, 고무 등 절연성을 가진 다양한 재질이 가능하다. 상기 절연층(490) 형성단계는 스프레이 방식 또는 디핑 방식에 의해 이루어지는 것이 바람직하며, 다만 여기서 상기 절연층(490)의 형성방법을 한정하는 것은 아니다. 상기 절연층(490)은 리튬 이차전지(400)의 두께에 영향이 없도록 매우 얇은 박막층으로 형성되는 것이 바람직하다.
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 있 게 된다.
본 발명에 따른 리튬 이차전지용 캔과 이를 이용한 리튬 이차전지 및 그 제조방법에 의하면, 기존의 바텀커버(bottom cover)를 제거하고 얇은 절연층을 형성하여 총고 방향의 길이를 연장함으로써 용량이 확장될 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 캔의 측면에 측면홈을 형성함으로써 라벨을 부착했을 때 용이하게 고정되며 외관이 깔끔해진다는 효과가 있다.

Claims (17)

  1. 양극판과 음극판 및 상기 양극판과 음극판 사이에 개재되는 세퍼레이터를 구비하는 전극조립체와, 상기 전극조립체가 상단개구부로 삽입되어 수용되는 캔을 포함하는 리튬 이차전지에 적용되는 리튬 이차전지용 캔에 있어서,
    상기 캔은 장측벽과 단측벽과 하면판을 구비하며, 상기 하면판에는 전기/전자기기 세트에의 삽입과 취출을 위한 바닥홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 캔.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 바닥홈은 상기 캔의 장변과 나란한 방향으로 적어도 하나 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 캔.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 캔은 박스 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 캔.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 캔은 상기 단측벽이 곡면으로 형성되어 상기 캔의 수평 단면이 타원인 타원통형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 캔.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 캔의 측면에는 라벨이 부착되기 위한 측면홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 캔.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 측면홈은 0.05 내지 0.2mm의 깊이로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 캔.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 측면홈은 상기 캔의 상단부 및 하단부와 단차를 이루도록 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 캔.
  8. 전극조립체와, 상기 전극조립체를 수용하는 캔과, 상기 캔의 상단개구부를 밀봉하는 캡조립체를 구비하는 베어셀; 및
    상기 베어셀과 전기적으로 연결되는 보호회로를 구비하고 상기 베어셀의 상부에 형성되어 탑커버(top cover)를 이루는 핫멜팅부를 포함하여 이루어지는 리튬 이차전지에 있어서,
    상기 베어셀의 바닥면은 절연물질에 의해 코팅된 절연층이 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  9. 삭제
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 절연층은 스프레이(spray) 방식 또는 디핑(dipping) 방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 베어셀의 바닥면에는 전기/전자기기 세트에의 삽입과 취출을 위한 바닥홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 바닥홈은 상기 캔의 장변과 나란한 방향으로 적어도 하나 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  13. 제 8항에 있어서,
    상기 캔의 측면에는 라벨이 부착되기 위한 측면홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 측면홈은 제 6항 또는 제 7항에 따른 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  15. 장측벽과 단측벽과 하면판을 구비하는 캔의 상기 하면판에 전기/전자기기 세트에의 삽입과 취출을 위한 바닥홈을 형성하는 바닥홈 형성단계;
    상기 캔의 내부에 전극조립체를 삽입하는 전극조립체 삽입단계;
    상기 캔의 내부에 전해액을 주입하는 전해액 주입단계;
    완성된 베어셀의 바닥면에 절연층을 형성하는 절연층 형성단계; 및
    상기 베어셀과 전기적으로 연결되는 보호회로를 포함하는 핫멜팅부를 형성하는 핫멜팅부 형성단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지의 제조방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 캔의 측면에 라벨이 부착되기 위한 측면홈을 형성하는 측면홈 형성단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지의 제조방법.
  17. 제 15항에 있어서,
    상기 절연층 형성단계는 스프레이(spray) 방식 또는 디핑(dipping) 방식으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지의 제조방법.
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