KR100846986B1 - Lithium rechargeable battery and Method of making the same and Gas emitting device for the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리튬 이차전지 및 그 제조방법과 리튬 이차전지용 가스방출기구에 관한 것으로, 보다 상세하게는 캡플레이트에 안전밴트용 홀을 형성하고, 열융착에 의해 경화되는 플라스틱 재질 또는 성고무 재질의 밀폐부재로 안전밴트용 홀을 밀폐한 후, 화성충방전시 발생한 가스를 미세한 관을 통하여 외부로 배출시키고 열융착에 의해 밀폐부재를 경화시킴으로써, 전지의 두께를 감소시키고 성능을 향상시키며 밀폐부재가 안전밴트 역할을 할 수 있도록 한 리튬 이차전지 및 그 제조방법과 리튬 이차전지용 가스방출기구에 관한 것이다.The present invention relates to a lithium secondary battery, a method for manufacturing the same, and a gas discharge mechanism for a lithium secondary battery, and more particularly, to form a hole for a safety vent in a cap plate, and to seal the plastic material or the rubber material cured by heat fusion. After sealing the hole for the safety vent with the member, the gas generated during chemical charging and discharging is discharged to the outside through a fine tube and the sealing member is cured by heat fusion, thereby reducing the thickness of the battery and improving the performance and the sealing member is safe. The present invention relates to a lithium secondary battery, a method of manufacturing the same, and a gas discharge mechanism for a lithium secondary battery, which may serve as a vent.

리튬 이차전지, 안전밴트용 홀, 밀폐부재, 가스방출기구, 화성충방전 Lithium secondary battery, hole for safety vent, sealing member, gas discharge mechanism, Mars charging and discharging

Description

리튬 이차전지 및 그 제조방법과 리튬 이차전지용 가스방출기구{Lithium rechargeable battery and Method of making the same and Gas emitting device for the same}Lithium rechargeable battery and method of making the same and Gas emitting device for the same

도 1은 일반적인 리튬 이차전지의 분리 사시도1 is an exploded perspective view of a typical lithium secondary battery

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지의 분리 사시도2 is an exploded perspective view of a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.

도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 캡플레이트의 평면도3A is a plan view of a cap plate according to an embodiment of the present invention.

도 3b는 도 3a의 A-A 단면도3B is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG. 3A

도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스방출기구의 사시도Figure 4a is a perspective view of a gas discharge mechanism according to an embodiment of the present invention

도 4b는 도 4a의 정면도4B is a front view of FIG. 4A

도 4c는 도 4b의 B-B 단면도4C is a cross-sectional view taken along the line B-B in FIG. 4B

도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지의 제조과정 중 가스방출단계를 도시한 수직 단면도Figure 5a is a vertical cross-sectional view showing a gas discharge step in the manufacturing process of the lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention

도 5b는 열융착단계를 도시한 수직 단면도Figure 5b is a vertical cross-sectional view showing the heat fusion step

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>

200 - 리튬 이차전지 210 - 캔200-Lithium Secondary Battery 210-Can

220 - 전극조립체 230 - 캡조립체220-electrode assembly 230-cap assembly

240 - 캡플레이트 242 - 전해액주입구240-Cap plate 242-Electrolyte inlet

243 - 안전밴트용 홀 244 - 밀폐부재243-hole for safety band 244-sealing member

250 - 가스방출기구 252 - 주사바늘부250-gas releasing mechanism 252-needle part

254 - 지지부254-support

본 발명은 리튬 이차전지 및 그 제조방법과 가스방출기구에 관한 것으로, 보다 상세하게는 캡플레이트에 안전밴트용 홀을 형성하고, 열융착에 의해 경화되는 플라스틱 재질 또는 합성고무 재질의 밀폐부재로 안전밴트용 홀을 밀폐한 후, 화성충방전시 발생한 가스를 미세한 관을 통하여 외부로 배출시키고 열융착에 의해 밀폐부재를 경화시킴으로써, 전지의 두께를 감소시키고 성능을 향상시키며 밀폐부재가 안전밴트 역할을 할 수 있도록 한 리튬 이차전지 및 그 제조방법과 가스방출기구에 관한 것이다.The present invention relates to a lithium secondary battery, a method for manufacturing the same, and a gas discharge mechanism, and more particularly, to form a safety vane hole in a cap plate, and to secure it with a sealing member made of plastic or synthetic rubber, which is cured by thermal welding. After sealing the vent hole, the gas generated during chemical charging and discharging is discharged to the outside through a fine tube, and the sealing member is cured by heat fusion, thereby reducing the thickness of the battery and improving the performance, and the sealing member serves as a safety band. The present invention relates to a lithium secondary battery, a method of manufacturing the same, and a gas discharge mechanism.

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.In general, as the light weight and high functionality of portable wireless devices such as a video camera, a portable telephone, a portable computer, and the like progress, a lot of researches have been conducted on secondary batteries used as driving power. Such secondary batteries include, for example, nickel-cadmium batteries, nickel-hydrogen batteries, nickel-zinc batteries, and lithium secondary batteries. Among them, lithium secondary batteries are rechargeable, compact, and large-capacity, and are widely used in advanced electronic devices because of their high operating voltage and high energy density per unit weight.

도 1은 일반적인 리튬 이차전지의 분리 사시도를 나타낸다.1 is an exploded perspective view of a typical lithium secondary battery.

상기 리튬 이차전지(100)는, 도 1을 참조하면, 양극판(123), 음극판(125) 및 세퍼레이터(124)로 구성되는 전극조립체(120)를 전해액과 함께 캔(110)에 수납하고, 이 캔(110)의 상단개구부(110a)를 캡조립체(130)로 밀봉함으로써 형성된다.Referring to FIG. 1, the lithium secondary battery 100 receives an electrode assembly 120 including an anode plate 123, a cathode plate 125, and a separator 124 together with an electrolyte in a can 110. The upper end opening 110a of the can 110 is formed by sealing the cap assembly 130.

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.The can 110 is generally formed of aluminum or an alloy thereof, and manufactured by a deep drawing method. The lower surface 110b of the can 110 is generally formed in a substantially planar shape.

상기 전극조립체(120)는 양극판(123)과 음극판(125) 사이에 세퍼레이터(124)가 개재되면서 권취되어 형성된다. 상기 양극판(123)에는 양극탭(126)이 결합되어 전극조립체(120)의 상단부로 돌출되며, 음극판(125)에는 음극탭(127)이 결합되어 전극조립체(120)의 상단부로 돌출된다. 상기 전극조립체(120)에서 상기 양극탭(126)과 음극탭(127)은 소정거리 떨어져 형성되어 전기적으로 절연되도록 한다. 상기 양극탭(126)과 음극탭(127)은 일반적으로 니켈 금속으로 형성된다.The electrode assembly 120 is formed by winding a separator 124 between the positive electrode plate 123 and the negative electrode plate 125. The positive electrode tab 126 is coupled to the positive electrode plate 123 to protrude to the upper end of the electrode assembly 120, and the negative electrode tab 127 is coupled to the negative electrode plate 125 to protrude to the upper end of the electrode assembly 120. In the electrode assembly 120, the positive electrode tab 126 and the negative electrode tab 127 are formed to be electrically separated from each other by a predetermined distance. The positive electrode tab 126 and the negative electrode tab 127 are generally formed of nickel metal.

상기 캡조립체(130)는 캡플레이트(140)와 절연플레이트(160)와 터미널플레이트(170) 및 전극단자(135)를 포함하여 구성된다. 캡조립체(130)는 별도의 절연케이스(180)와 결합되어 캔(110)의 상단개구부(110a)에 결합되어 캔(110)을 밀봉하게 된다.The cap assembly 130 includes a cap plate 140, an insulating plate 160, a terminal plate 170, and an electrode terminal 135. Cap assembly 130 is coupled to a separate insulating case 180 is coupled to the top opening portion 110a of the can 110 to seal the can 110.

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)에 삽입될 때는 전극단자(135)와 캡플레이트(140)의 절연을 위하여 전극단자(135)의 외면에는 튜브형의 개스킷튜브(146)가 결합되어 함께 삽입된다. 한편, 상기 캡플레이트(140)의 일측에는 전해액주입구(142)가 소정크기로 형성된다. 상기 캡조립체(130)가 상기 캔(110)의 상단개구부(110a)에 조립된 후 전해액주입구(142)를 통하여 전해액이 주입되고, 전해액주입구(142)는 별도의 밀폐수단인 볼에 의하여 밀폐된다. 또한, 상기 캡플레이트(140)의 타측에는 안전밴트(143)가 소정 크기로 형성된다. 상기 안전밴트(143)는 캡플레이트(140)의 다른 부분에 비해 얇게 형성되어 전지 내부의 압력이 임계치 이상으로 상승하면 파손된다. The cap plate 140 is formed of a metal plate having a size and shape corresponding to that of the upper opening 110a of the can 110. The terminal plate hole 1 141 of a predetermined size is formed in the center of the cap plate 140, and when inserted into the terminal hole hole 1 (141), the electrode terminal (135) for insulation of the electrode terminal 135 and the cap plate 140 The tubular gasket tube 146 is coupled to the outer surface of the 135 and inserted together. On the other hand, one side of the cap plate 140 is the electrolyte injection hole 142 is formed to a predetermined size. After the cap assembly 130 is assembled to the upper opening 110a of the can 110, electrolyte is injected through the electrolyte inlet 142, and the electrolyte inlet 142 is sealed by a separate sealing means. . In addition, the other side of the cap plate 140, the safety vent 143 is formed in a predetermined size. The safety vent 143 is thinner than other portions of the cap plate 140 and is broken when the pressure inside the battery rises above the threshold.

상기 전극단자(135)는 상기 음극판(125)의 음극탭(127) 또는 상기 양극판(123)의 양극탭(126)에 연결되어 음극단자 또는 양극단자로 작용하게 된다.The electrode terminal 135 is connected to the negative electrode tab 127 of the negative electrode plate 125 or the positive electrode tab 126 of the positive electrode plate 123 to act as a negative electrode terminal or a positive electrode terminal.

상기 절연플레이트(160)는 가스켓과 같은 절연물질로 형성되며, 캡플레이트(140)의 하면에 결합된다. 절연플레이트(160)에는 상기 캡플레이트(140)의 단자통공1(141)에 대응되는 위치에 상기 전극단자(135)가 삽입되는 단자통공2(161)가 형성되어 있다. 상기 절연플레이트(160)의 하면에는 상기 터미널플레이트(170)가 안착되도록 터미널플레이트(170)의 크기에 상응하는 안착홈(162)이 형성된다.The insulating plate 160 is formed of an insulating material such as a gasket, and is coupled to the bottom surface of the cap plate 140. Insulating plate 160 is formed with a terminal through-hole 2 161 into which the electrode terminal 135 is inserted at a position corresponding to the terminal through-hole 1 141 of the cap plate 140. A mounting groove 162 corresponding to the size of the terminal plate 170 is formed on the bottom surface of the insulating plate 160 so that the terminal plate 170 is seated.

상기 터미널플레이트(170)는 일반적으로 니켈 합금으로 형성되며, 상기 절연플레이트(160)의 하면에 장착된다. 상기 터미널플레이트(170)에는 캡플레이트(140)의 단자통공1(141)에 대응되는 위치에 상기 전극단자(135)가 삽입되는 단자통공3(171)이 형성되어 있으며, 상기 전극단자(135)가 상기 개스킷튜브(146)에 의하여 절연되면서 캡플레이트(140)의 단자통공1(141)을 통하여 결합되므로 상기 터미널플 레이트(170)는 상기 캡플레이트(140)와 전기적으로 절연되면서 상기 전극단자(135)와 전기적으로 연결된다.The terminal plate 170 is generally formed of a nickel alloy, and is mounted on the bottom surface of the insulating plate 160. The terminal plate 170 is provided with a terminal through hole 3 171 into which the electrode terminal 135 is inserted at a position corresponding to the terminal through hole 1 141 of the cap plate 140, and the electrode terminal 135. Is insulated by the gasket tube 146 and coupled through the terminal through hole 1 (141) of the cap plate 140, the terminal plate 170 is electrically insulated from the cap plate 140 and the electrode terminal ( 135) is electrically connected.

상기 터미널플레이트(170)의 일측에는 상기 음극판(125)에 결합된 음극탭(127)이 용접되며, 캡플레이트(140)의 타측에는 상기 양극판(123)에 결합된 양극탭(126)이 용접된다. 상기 음극탭(127)과 양극탭(126)을 결합시키는 용접방법으로는 저항용접, 레이저 용접 등이 사용되며, 일반적으로는 저항용접이 사용된다.The negative electrode tab 127 coupled to the negative electrode plate 125 is welded to one side of the terminal plate 170, and the positive electrode tab 126 coupled to the positive electrode plate 123 is welded to the other side of the cap plate 140. . Resistance welding, laser welding, or the like is used as a welding method for coupling the negative electrode tab 127 and the positive electrode tab 126, and resistance welding is generally used.

상기 절연케이스(180)는 캡조립체(130)와 전극조립체(120) 사이의 절연을 담당하게 되며, 양극탭용 홀(182)과 음극탭용 홀(184)이 형성되어 있다.The insulating case 180 is responsible for insulation between the cap assembly 130 and the electrode assembly 120, and the positive electrode tab hole 182 and the negative electrode tab hole 184 are formed.

통상적으로 리튬 이차전지는 베어셀에 보호회로를 장착한 후 화성공정을 거치게 된다. 화성공정에서는 전해액이 충분히 함침될 수 있도록 여러 번의 에이징(aging) 단계를 거치고 초기 충방전 과정을 거치게 된다. 이 때, 리튬 이차전지는 초기 충방전 과정에서 극판의 스웰링 현상이 발생하고 전지 내부에 다량의 가스가 발생하게 된다. 이러한 가스 발생 현상은 전지의 두께를 증가시킬 뿐만 아니라 전지의 성능을 저하시키게 된다는 문제점이 있다.In general, a lithium secondary battery is subjected to a chemical conversion process after mounting a protection circuit on a bare cell. In the chemical conversion process, a plurality of aging steps and an initial charge and discharge process are performed to sufficiently impregnate the electrolyte. At this time, the lithium secondary battery generates a swelling phenomenon of the electrode plate in the initial charge and discharge process, and a large amount of gas is generated inside the battery. This gas generation phenomenon has a problem that not only increases the thickness of the battery but also degrades the performance of the battery.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 특히 캡플레이트에 안전밴트용 홀을 형성하고, 열융착에 의해 경화되는 플라스틱 재질 또는 합성고무 재질의 밀폐부재로 안전밴트용 홀을 밀폐한 후, 화성충방전시 발생한 가스를 미세한 관을 통하여 외부로 배출시키고 열융착에 의해 밀폐부재를 경화시킴으로써, 전지의 두께를 감소시키고 성능을 향상시키며 밀폐부재가 안전밴트 역할을 할 수 있도록 한 리튬 이차전지 및 그 제조방법과 리튬 이차전지용 가스방출기구를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, in particular, after forming the safety vane hole in the cap plate, and sealing the safety vane hole with a sealing member of plastic or synthetic rubber material that is cured by heat fusion , Lithium secondary battery which reduces the thickness of battery, improves performance and enables the sealing member to act as a safety vent by discharging the gas generated during chemical charging and discharging to the outside through a fine tube and curing the sealing member by thermal fusion. And a method of manufacturing the same and a gas discharge mechanism for a lithium secondary battery.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 리튬 이차전지는 전극조립체와, 상기 전극조립체를 수용하는 캔과, 캡플레이트를 포함하며 상기 캔의 상단개구부를 밀봉하는 캡조립체를 구비하는 리튬 이차전지에 있어서, 상기 캡플레이트에는 안전밴트용 홀이 형성되며, 상기 안전밴트용 홀은 열융착에 의해 경화되는 플라스틱 재질 또는 합성고무 재질의 밀폐부재로 밀폐되는 것을 특징으로 한다.The lithium secondary battery of the present invention devised to solve the above problems is a lithium secondary battery comprising an electrode assembly, a can containing the electrode assembly, a cap plate and a cap assembly sealing the top opening of the can. In the battery, the cap plate is formed with a safety vent hole, the safety vent hole is characterized by being sealed with a sealing member of a plastic material or synthetic rubber material that is cured by heat fusion.

이 때, 상기 안전밴트용 홀은 상기 캡플레이트의 일측에 형성되며, 평면 형상이 사각형상, 원형상, 타원형상, 다각형상 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.In this case, the safety vent hole is formed on one side of the cap plate, the planar shape may be made of any one of a rectangular, circular, elliptical, polygonal shape.

또한, 상기 밀폐부재는 소정의 두께를 갖는 판상으로 형성되며, 평면 형상이 사각형상, 원형상, 타원형상, 다각형상 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 밀폐부재는 상기 안전밴트용 홀을 덮을 수 있는 크기로 상기 안전밴트용 홀의 상부에 형성될 수 있다. 또한, 상기 밀폐부재는 제 1차수지(primary resin), 열가소성 수지, 합성고무 중 어느 하나의 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제 1차수지는 페놀수지, 요소수지, 멜라민수지, 에폭시수지를 포함할 수 있다. 또한, 상기 합성고무는 에틸렌프로필렌 고무(Ethylene Propylene Monomer:EPM), 에틸렌프로필렌디엔 고무(Ethylene Propylene Diene Monomer:EPDM)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 리튬 이차전지용 가스방출기구는 전극조립체와, 상기 전극조립체를 수용하는 캔과, 안전밴트용 홀이 형성된 캡플레이트를 포함하며 상기 캔의 상단개구부를 밀봉하는 캡조립체를 구비하고, 상기 안전밴트용 홀은 열융착에 의해 경화되는 플라스틱 재질 또는 합성고무 재질의 밀폐부재로 밀폐되는 리튬 이차전지의 내부에 발생되는 가스를 방출하는 리튬 이차전지용 가스방출기구에 있어서, 상기 밀폐부재를 관통하는 주사바늘부 및 상기 주사바늘부의 외주면 일부 영역을 감싸도록 형성되며, 상기 밀폐부재를 덮는 지지부를 포함하여 이루어질 수 있다.
이 때, 상기 지지부는 하단이 개구된 캔 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 지지부는 원통형상, 타원통형상, 사각박스 형상 중 어느 하나로 형성될 수 있다.In addition, the sealing member is formed in a plate shape having a predetermined thickness, the planar shape may be made of any one of a rectangular shape, a circular shape, an elliptical shape, a polygonal shape. In addition, the sealing member may be formed on the upper portion of the safety vent hole in a size that can cover the safety vent hole. In addition, the sealing member may be made of any one material of the primary resin (primary resin), thermoplastic resin, synthetic rubber. In addition, the first resin may include a phenol resin, urea resin, melamine resin, epoxy resin. In addition, the synthetic rubber may include ethylene propylene rubber (Ethylene Propylene Monomer: EPM), ethylene propylene diene rubber (Ethylene Propylene Diene Monomer: EPDM).
In addition, the gas discharge mechanism for a lithium secondary battery of the present invention includes an electrode assembly, a can containing the electrode assembly, a cap plate formed with a hole for the safety vent and has a cap assembly for sealing the top opening of the can, The safety vent hole is a lithium secondary battery gas discharge mechanism for releasing the gas generated in the lithium secondary battery is sealed by a sealing member of a plastic material or synthetic rubber material that is cured by thermal fusion, penetrating the sealing member Is formed to surround the needle portion and a portion of the outer peripheral surface of the needle portion, it may be made including a support portion covering the sealing member.
At this time, the support portion is preferably formed in the shape of a can opening the lower end. In addition, the support portion may be formed of any one of a cylindrical shape, an elliptic cylinder shape, and a rectangular box shape.

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또한, 본 발명의 리튬 이차전지 제조방법은 캡플레이트의 일측에 안전밴트용 홀을 형성하는 안전밴트용 홀 형성단계; 상기 안전밴트용 홀을 열융착에 의해 경화되는 밀폐부재로 밀폐하는 밀폐단계; 에이징과 초기 충방전을 시행하는 화성충방전단계; 주사바늘부를 구비하는 가스방출기구로 상기 밀폐부재를 찔러 전지 내부에 발생한 가스를 방출하는 가스방출단계; 및 상기 밀폐부재를 열융착에 의해 경화시키는 열융착단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the method for manufacturing a lithium secondary battery of the present invention comprises: forming a safety vent hole on one side of the cap plate; A sealing step of sealing the safety vent hole with a sealing member that is cured by heat fusion; Mars charging and discharging step of performing aging and initial charge and discharge; A gas discharge step of releasing the gas generated inside the battery by stabbing the sealing member with a gas discharge mechanism having a needle; And a heat fusion step of curing the sealing member by heat fusion.

이 때, 상기 밀폐단계는 접착제를 이용하여 이루어질 수 있다.At this time, the sealing step may be made using an adhesive.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지에 대하여 설명한다.First, a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention will be described.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지의 분리 사시도를 나타낸다. 도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 캡플레이트의 평면도를 나타내며, 도 3b는 도 3a의 A-A 단면도를 나타낸다. 2 is an exploded perspective view of a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention. Figure 3a shows a plan view of a cap plate according to an embodiment of the present invention, Figure 3b shows a cross-sectional view A-A of Figure 3a.

본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지(200)는, 도 2를 참조하면, 양극판(223), 음극판(225) 및 세퍼레이터(224)로 구성되는 전극조립체(220)를 전해액과 함께 캔(210)에 수납하고, 이 캔(210)의 상단개구부를 캡조립체(230)로 밀봉함으로써 형성된다. 상기 리튬 이차전지(200)는 장변을 포함하며 서로 마주보도록 형성되는 정면과 배면, 단변을 포함하며 서로 마주보도록 형성되는 양 측면, 상기 캡플레이트(240)가 위치하는 상면과 상기 상면과 마주보는 하면(210b)을 포함하여 이루어진다.In the lithium secondary battery 200 according to an embodiment of the present invention, referring to FIG. 2, the electrode assembly 220 including the positive electrode plate 223, the negative electrode plate 225, and the separator 224 may be filled with an electrolyte ( And the upper end opening of the can 210 is sealed by the cap assembly 230. The lithium secondary battery 200 includes a long side and a front surface and a rear surface formed to face each other, a short side, and both sides formed to face each other, a top surface on which the cap plate 240 is located and a bottom surface facing the top surface. And 210b.

상기 전극조립체(220)는 양극판(223)과 음극판(225) 사이에 세퍼레이터(224)가 개재되면서 권취되어 형성된다. The electrode assembly 220 is formed by winding a separator 224 between the positive electrode plate 223 and the negative electrode plate 225.

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.The positive electrode plate 223 includes a positive electrode current collector made of a thin metal plate having excellent conductivity, for example, aluminum (Al) foil, and a positive electrode active material layer coated on both surfaces thereof. As the positive electrode active material is used a lithium oxide, such as LiCoO 2, LiMn 2 O 4, LiNiO 2, LiMnO 2. At both ends of the positive electrode plate 223, a positive electrode current collector region in which a positive electrode active material layer is not formed, that is, a positive electrode non-coating portion is formed. One end of the positive electrode non-coating portion is generally formed of aluminum (Al), and the positive electrode tab 226 protruding a predetermined length to the upper portion of the electrode assembly 220 is bonded.

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.The negative electrode plate 225 includes a negative electrode current collector made of a conductive metal plate, for example, copper (Cu) or nickel (Ni) foil, and a negative electrode active material layer coated on both surfaces thereof. Both ends of the negative electrode plate 225 have a negative electrode current collector region, that is, a negative electrode non-coating portion, in which a negative electrode active material layer is not formed. One end of the negative electrode non-coating portion is generally formed of nickel (Ni) material, and a negative electrode tab 227 protruding to a lower portion of the electrode assembly 220 is joined. In addition, a lower portion of the electrode assembly 220 may further include an insulating plate for preventing contact with the can 210.

상기 세퍼레이터(224)는 상기 양극판(223)과 음극판(225) 사이에 개재되며 상기 전극조립체(220)의 외주면을 둘러싸도록 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.The separator 224 may be interposed between the positive electrode plate 223 and the negative electrode plate 225 and extend to surround the outer circumferential surface of the electrode assembly 220. The separator 224 is formed of a porous membrane polymer material to prevent short circuit between the positive electrode plate 223 and the negative electrode plate 225 and to allow lithium ions to pass therethrough.

상기 캔(210)은 대략 직사각형 형상의 한 쌍의 장측벽(212)과, 한 쌍의 단측벽(213) 및 하면판(210b)을 포함하여 대략 박스 형상으로 형성되며, 상부는 개구되어 상단개구부를 이루고 있다. 또한, 상기 캔(210)은 대략 박스형상으로 형성될 때 수평방향으로의 단면의 형상이 사각형상 또는 타원형상 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 상기 상단개구부로는 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)은 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.The can 210 is formed in a substantially box shape including a pair of long side walls 212 having a substantially rectangular shape, a pair of short side walls 213 and a bottom plate 210b, and an upper portion thereof is opened to open the upper opening. To achieve. In addition, when the can 210 is formed in a substantially box shape, the cross section in the horizontal direction may be formed in various shapes such as a rectangular shape or an elliptical shape. The electrode assembly 220 is inserted into the upper opening. In addition, an electrolyte solution is impregnated between the electrode assemblies 220 to enable the movement of lithium ions. The material of the can 210 is mainly light aluminum (Al). The upper portion of the can 210 is sealed by the cap assembly 230, the leakage of the electrolyte is prevented. The long side wall 212 and the short side wall 213 of the can 210 have a thickness of about 0.2 to 0.4 mm, and the thickness of the bottom plate 210b is about 0.2 to 0.7 mm. However, the thickness of the long side wall 212 and the short side wall 213 is not limited thereto. The can 210 is preferably formed by a deep drawing method, and the long side wall 212, the short side wall 213, and the bottom plate 210b are integrally formed. However, the method of forming the can 210 is not limited thereto.

상기 캡조립체(230)는 캡플레이트(240)와 절연플레이트(260)와 터미널플레이트(270) 및 전극단자(235)를 포함하여 구성된다. 상기 캡조립체(230)는 별도의 절연케이스(280)와 결합되어 캔(210)의 상단개구부에 결합되어 캔(210)을 밀봉하게 된다.The cap assembly 230 includes a cap plate 240, an insulating plate 260, a terminal plate 270, and an electrode terminal 235. The cap assembly 230 is coupled to a separate insulating case 280 is coupled to the upper opening of the can 210 to seal the can 210.

상기 캡플레이트(240)는, 도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 캔(210)의 상단개구부에 용접되어 상기 캔(210)을 밀봉한다. 상기 캡플레이트(240)는 단자통공1(241)과 전해액주입구(242)와 안전밴트용 홀(243)을 포함하여 형성된다. 또한, 상기 안전밴트용 홀(243)는 밀폐부재(244)에 의해 밀폐된다.2 and 3, the cap plate 240 is welded to an upper end opening of the can 210 to seal the can 210. The cap plate 240 includes a terminal through-hole 1 241, an electrolyte injection hole 242, and a safety vent hole 243. In addition, the safety vent hole 243 is sealed by a sealing member 244.

상기 단자통공1(241)은 상기 캡플레이트(240)의 대략 중앙에 형성되며, 개스킷튜브(246)에 의해 절연된 전극단자(235)가 삽입된다.The terminal through hole 1 241 is formed at an approximately center of the cap plate 240, and the electrode terminal 235 insulated by the gasket tube 246 is inserted therein.

상기 전해액주입구(242)는 상기 캡플레이트(240)의 일측에 형성되며, 금속재질의 볼(245)로 압입, 용접된다. 상기 전해액주입구(242)의 상단은 리튬 이차전지(200)의 상부 방향을 향하도록 형성되며, 상기 전해액주입구(242)의 하단은 리튬 이차전지(200)의 캔(210) 내부, 즉 전극조립체(220)를 향하도록 형성된다. 또한, 상기 전해액주입구(242)는 볼(245)에 의해 밀폐된 후, 밀폐도를 보다 향상시키기 위해 광경화성 수지가 도포될 수도 있다.The electrolyte injection hole 242 is formed on one side of the cap plate 240, it is press-fit, welded to the metal ball 245. The upper end of the electrolyte injection hole 242 is formed to face the upper direction of the lithium secondary battery 200, the lower end of the electrolyte injection hole 242 is inside the can 210 of the lithium secondary battery 200, that is, the electrode assembly ( It is formed to face 220. In addition, after the electrolyte injection hole 242 is sealed by the ball 245, a photocurable resin may be applied to further improve the sealing degree.

상기 안전밴트용 홀(243)은, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 상기 캡플레이트(240)의 타측에 형성된다. 상기 안전밴트용 홀(243)의 상부는 리튬 이차전지(200)의 상부 방향을 향하도록 형성되며, 상기 밀폐부재(244)에 의해 밀폐된다. 한편, 상기 리튬 이차전지(200)가 상부에 보호회로기판을 포함한 핫멜팅부가 형성되는 이 너팩(inner pack) 방식으로 제조되는 경우 상기 밀폐부재(244)의 상부에는 핫멜팅부(도면 미도시)가 위치하게 된다. 또한, 상기 안전밴트용 홀(243)의 하부는 리튬 이차전지(200)의 내부, 즉 전극조립체(220) 방향을 향하도록 형성된다. 상기 안전밴트용 홀(243)은 평면 형상이 사각형상, 원형상, 타원형상, 다각형상 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 다만, 여기서 상기 안전밴트용 홀(243)의 평면 형상을 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 안전밴트용 홀(243)은 수직 단면 형상이 Y자 형상 또는 11자 형상으로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 11자 형상으로 형성된다. 이 때, 상기 안전밴트용 홀(243)의 내주면은 상기 캡플레이트(240)의 상면 및 하면과 대략 수직을 이루도록 형성된다. 상기 안전밴트용 홀(243)은 전지 내부에 발생한 가스를 외부로 배출하는 통로 역할을 하게 된다.3A and 3B, the safety vent hole 243 is formed at the other side of the cap plate 240. The upper portion of the safety vent hole 243 is formed to face the upper direction of the lithium secondary battery 200 and is sealed by the sealing member 244. On the other hand, when the lithium secondary battery 200 is manufactured in an inner pack method in which a hot melting part including a protection circuit board is formed thereon, a hot melting part (not shown) is formed on the sealing member 244. Will be located. In addition, a lower portion of the safety vent hole 243 is formed to face the inside of the lithium secondary battery 200, that is, the electrode assembly 220. The safety vent hole 243 may be formed in any one of a quadrangular shape, a circular shape, an elliptical shape, and a polygonal shape. However, the planar shape of the safety vent hole 243 is not limited thereto. In addition, the safety vent hole 243 may have a vertical cross-sectional shape having a Y-shape or 11-shape, preferably 11-shape. At this time, the inner circumferential surface of the safety vent hole 243 is formed to be substantially perpendicular to the upper and lower surfaces of the cap plate 240. The safety vent hole 243 serves as a passage for discharging the gas generated inside the battery to the outside.

상기 밀폐부재(244)는 상기 안전밴트용 홀(243)의 상부를 덮도록 형성되어, 상기 안전밴트용 홀(243)을 밀폐시키게 된다. 상기 밀폐부재(244)는 접착제 등의 접착수단을 사용하여 안전밴트용 홀(243)의 상부에 부착된다. 상기 밀폐부재(244)는 소정의 두께를 갖는 판상으로 형성되며, 평면 형상이 사각 형상, 원형상, 타원형상, 다각형상 중 어느 하나로 이루어진다. 상기 밀폐부재(244)는 상기 안전밴트용 홀(243)의 평면 형상에 대응되는 형상으로 형성되는 것이 바람직하나, 상기 안전밴트용 홀(243)의 평면 형상과 무관하게 형성될 수도 있음은 물론이다. 즉, 상기 안전밴트용 홀(243)의 평면 형상이 원형상으로 형성되고, 상기 밀폐부재(244)의 평면 형상은 사각 형상으로 형성될 수도 있다. 다만, 여기서 상기 밀폐부재(244)의 평면 형상을 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 밀폐부재(244)는 전지 내부로 수분 이 유입되지 않도록 어느 정도의 밀폐도를 확보할 수 있으며, 한편 화성충방전 공정 이후에 가스방출기구(250)의 주사바늘부(252)로 관통될 수 있을 정도의 두께로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 밀폐부재(244)는 열융착에 의해 경화되는 플라스틱 재질 또는 합성고무 재질로 형성된다. 한편, 상기 밀폐부재(244)는 상온에서는 주사바늘부(252)에 의해 관통될 수 있을 정도의 연성을 가져야 한다. 상기 플라스틱에는 제 1차수지(primary resin), 열가소성 수지 등이 포함될 수 있으며, 상기 합성고무에는 에틸렌프로필렌 고무(Ethylene Propylene Monomer:EPM), 에틸렌프로필렌디엔 고무(Ethylene Propylene Diene Monomer:EPDM) 등이 포함될 수 있다. 또한, 상기 제 1차수지에는 페놀수지, 요소수지, 멜라민수지, 에폭시수지 등이 포함될 수 있다. 다만, 여기서 상기 밀폐부재(244)의 재질을 한정하는 것은 아니며, 열융착에 의해 경화되는 재질이면 예시된 재질 이외에도 사용될 수 있음은 물론이다. 또한, 상기 밀폐부재(244)의 재질이 선택되는 기준은 주사바늘부(252)의 강도와 직경 및 밀폐부재(244)의 두께에 따라 정해질 수 있다. The sealing member 244 is formed to cover the upper portion of the safety vent hole 243, thereby sealing the safety vent hole 243. The sealing member 244 is attached to the upper portion of the safety vent hole 243 using an adhesive means such as an adhesive. The sealing member 244 is formed in a plate shape having a predetermined thickness, the planar shape is made of any one of a rectangular shape, a circular shape, an elliptical shape, a polygonal shape. The sealing member 244 may be formed in a shape corresponding to the planar shape of the safety vent hole 243, but may be formed regardless of the planar shape of the safety vent hole 243. . That is, the planar shape of the safety vent hole 243 may be formed in a circular shape, and the planar shape of the sealing member 244 may be formed in a square shape. However, the planar shape of the sealing member 244 is not limited thereto. In addition, the sealing member 244 may ensure a degree of sealing so that moisture does not flow into the battery, and penetrates into the needle part 252 of the gas discharge mechanism 250 after the chemical charge and discharge process. It is desirable to be formed to such a thickness as possible. The sealing member 244 is formed of a plastic material or a synthetic rubber material that is cured by heat fusion. On the other hand, the sealing member 244 should have a ductility enough to penetrate by the needle 252 at room temperature. The plastic may include a primary resin, a thermoplastic resin, and the like, and the synthetic rubber may include ethylene propylene rubber (EPM), ethylene propylene diene (EPDM), or the like. Can be. In addition, the primary resin may include a phenol resin, urea resin, melamine resin, epoxy resin and the like. However, the material of the sealing member 244 is not limited thereto, but may be used in addition to the illustrated materials as long as the material is cured by thermal fusion. In addition, the criterion for selecting the material of the sealing member 244 may be determined according to the strength and diameter of the needle 252 and the thickness of the sealing member 244.

또한, 상기 밀폐부재(244)는 상기 안전밴트용 홀(243)의 상부를 덮을 수 있는 크기로 형성된다. 상기 밀폐부재(244)는 안전밴트용 홀(243)을 밀폐하여 전해액의 누출을 방지하고, 또한 외부로부터 수분 등의 이물질이 유입되는 것을 방지하는 역할을 한다. 또한, 상기 밀폐부재(244)는 화성충방전 공정 이후에 전지 내부에 발생한 가스를 배출하여 전지의 두께를 줄이는 역할도 하게 된다. 가스방출 이후에는 상기 밀폐부재(244)는 열융착수단에 의해 경화되어 안전밴트의 역할을 하게 된다.In addition, the sealing member 244 is formed to a size that can cover the upper portion of the safety vent hole 243. The sealing member 244 seals the safety vent hole 243 to prevent leakage of the electrolyte and also prevents foreign substances such as moisture from flowing in from the outside. In addition, the sealing member 244 also serves to reduce the thickness of the battery by discharging the gas generated inside the battery after the chemical charge and discharge process. After gas discharge, the sealing member 244 is hardened by heat fusion means to serve as a safety vant.

상기 절연플레이트(260)는 가스켓과 같은 절연물질로 형성되며, 캡플레이트 (240)의 하면에 결합된다. 상기 절연플레이트(260)에는 상기 캡플레이트(240)의 단자통공1(241)에 대응되는 위치에 상기 전극단자(235)가 삽입되는 단자통공2가 형성되어 있다. 상기 절연플레이트(260)의 하면에는 상기 터미널플레이트(270)가 안착되도록 터미널플레이트(270)의 크기에 상응하는 안착홈이 형성된다.The insulating plate 260 is formed of an insulating material such as a gasket and is coupled to the bottom surface of the cap plate 240. The insulating plate 260 has a terminal through-hole 2 through which the electrode terminal 235 is inserted at a position corresponding to the terminal through-hole 1 241 of the cap plate 240. A mounting groove corresponding to the size of the terminal plate 270 is formed on the bottom surface of the insulating plate 260 so that the terminal plate 270 is seated.

상기 터미널플레이트(270)는 일반적으로 Ni합금으로 형성되며, 상기 절연플레이트(260)의 하면에 장착된다. 상기 터미널플레이트(270)에는 캡플레이트(240)의 단자통공1(241)에 대응되는 위치에 상기 전극단자(235)가 삽입되는 단자통공3이 형성되어 있으며, 상기 전극단자(235)가 상기 개스킷튜브(246)에 의하여 절연되면서 캡플레이트(240)의 단자통공1(241)을 통하여 결합되므로 상기 터미널플레이트(270)는 상기 캡플레이트(240)와 전기적으로 절연되면서 상기 전극단자(235)와 전기적으로 연결된다.The terminal plate 270 is generally formed of Ni alloy, and is mounted on the bottom surface of the insulating plate 260. The terminal plate 270 is formed with a terminal through-hole 3 through which the electrode terminal 235 is inserted at a position corresponding to the terminal through-hole 1 241 of the cap plate 240, and the electrode terminal 235 is formed in the gasket. The terminal plate 270 is electrically insulated from the cap plate 240 while being electrically insulated from the cap plate 240 while being insulated by the tube 246 and coupled to the terminal through hole 1 241 of the cap plate 240. Is connected.

상기 터미널플레이트(270)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.The negative electrode tab 227 coupled to the negative electrode plate 225 is welded to one side of the terminal plate 270, and the positive electrode tab 226 coupled to the positive electrode plate 223 is welded to the other side of the cap plate 240. . Resistance welding, laser welding, or the like is used as a welding method for bonding the negative electrode tab 227 and the positive electrode tab 226, and resistance welding is generally used.

상기 전극단자(235)는 상기 음극판(225)의 음극탭(227) 또는 상기 양극판(223)의 양극탭(226)에 연결되어 음극단자 또는 양극단자로 작용하게 된다. The electrode terminal 235 is connected to the negative electrode tab 227 of the negative electrode plate 225 or the positive electrode tab 226 of the positive electrode plate 223 to act as a negative electrode terminal or a positive electrode terminal.

다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지용 가스방출기구에 대하여 설명한다.Next, a description will be given of a gas discharge mechanism for a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.

도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스방출기구의 사시도를 나타내며, 도 4b는 도 4a의 정면도를 나타내며, 도 4c는 도 4b의 B-B 단면도를 나타낸다.Figure 4a shows a perspective view of a gas discharge mechanism according to an embodiment of the present invention, Figure 4b shows a front view of Figure 4a, Figure 4c shows a cross-sectional view B-B of FIG.

본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지용 가스방출기구(250)는, 도 4a를 참조하면, 주사바늘부(252)와 지지부(254)를 포함하여 형성된다. 상기 가스방출기구(250)는 에이징 및 화성충방전시 전지 내부에 발생한 다량의 가스를 배출시켜 전지의 두께를 줄이고, 성능을 향상시킬 수 있도록 한다.Gas discharge mechanism 250 for a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention, referring to Figure 4a, is formed including a needle 252 and a support 254. The gas discharge mechanism 250 discharges a large amount of gas generated inside the battery during aging and chemical charge / discharge, thereby reducing the thickness of the battery and improving performance.

상기 주사바늘부(252)는 내부에 가스방출로가 형성된 얇은 관 형상으로 형성된다. 상기 주사바늘부(252)의 일측 단부는 소정의 경사를 갖도록 날카롭게 커팅되어 있으며, 타측 단부는 외주면과 대략 수직을 이루도록 커팅된다. 상기 주사바늘부(252)의 일측 단부는 상기 밀폐부재(244)를 관통하기 위해 날카롭게 형성되어 있다. 상기 주사바늘부(252)는 내부가 비어 있으며 일측 단부가 경사를 갖도록 커팅된 대략 길고 가는 원기둥 형상으로 형성된다. 상기 주사바늘부(252)의 일측 단부는 상기 지지부(254)의 일측 단부(하면)보다 소정 길이만큼 연장되어 돌출되며, 상기 주사바늘부(252)의 타측 단부도 마찬가지로 상기 지지부(254)의 타측 단부(상면)보다 소정 길이만큼 돌출되어 형성되는 것이 바람직하다. 다만, 상기 주사바늘부(252)의 타측 단부는 상기 지지부(254)의 타측 단부, 즉 상면과 동일 평면을 이루도록 형성되더라도 무관하다. 상기 주사바늘부(252)의 일측 단부가 지지부(254)의 일측 단부보다 돌출된 부분의 길이는 상기 캡플레이트(240)의 두께보다 길도록 형성되며, 한편 상기 주사바늘부(252)의 일측 단부가 전극조립체(220)에 닿지 않도록 형성되는 것이 바람직하다. 상기 주사바늘부(252)의 일측 단부가 전극조립체 (220)에 닿게 되면 쇼트가 발생할 수 있다는 문제가 있다. 또한, 상기 주사바늘부(252)는 밀폐수단(244)을 뚫을 수 있을 정도의 강도를 가지는 금속 재질로 형성된다. 이 때, 상기 주사바늘부(252)의 일측 단부는 강도를 향상시키기 위해 담금질(quenching)과 같은 열처리가 행해질 수도 있다. 상기 주사바늘부(252)는 전지 내부에 발생한 가스를 외부로 방출시키는 통로 역할을 하게 된다.The needle 252 is formed in a thin tube shape in which a gas discharge path is formed. One end of the needle 252 is sharply cut to have a predetermined inclination, and the other end is cut to be substantially perpendicular to the outer circumferential surface. One end of the injection needle 252 is sharply formed to penetrate the sealing member 244. The needle part 252 is formed to have an approximately long and thin cylindrical shape that is hollow so that one end thereof is inclined. One end portion of the needle portion 252 extends by a predetermined length from one end portion (lower surface) of the support portion 254, and the other end portion of the needle portion 252 is similar to the other side of the support portion 254. It is preferable to protrude by a predetermined length from the end portion (upper surface). However, the other end of the injection needle 252 may be formed to be coplanar with the other end of the support 254, that is, the upper surface. The length of a portion where one end of the needle part 252 protrudes from one end of the support part 254 is formed to be longer than the thickness of the cap plate 240, while one end of the needle part 252 is formed. Is preferably formed so as not to contact the electrode assembly 220. When one end of the injection needle 252 is in contact with the electrode assembly 220 there is a problem that a short may occur. In addition, the injection needle 252 is formed of a metal material having a strength enough to penetrate the sealing means 244. At this time, one end of the needle portion 252 may be heat treatment such as quenching to improve the strength. The needle 252 serves as a path for discharging the gas generated inside the battery to the outside.

상기 지지부(254)는 상기 주사바늘부(252)의 외주면 일부 영역을 감싸도록 형성된다. 상기 지지부(254)는 하단이 개구된 캔 형상으로 형성된다. 또한, 상기 지지부(254)는 원통 형상, 타원통 형상, 사각박스 형상 중 어느 하나로 형성될 수 있으며, 다만 여기서 상기 지지부(254)의 형상을 한정하는 것은 아니다. 상기 지지부(254)는, 도 5a를 참조하면, 상기 밀폐부재(244)을 덮을 수 있도록 상면과 하면의 면적이 밀폐부재(244)보다 크도록 형성된다. 따라서, 상기 지지부(254)의 하면은 밀폐부재(244)의 외각에 위치하는 캡플레이트(240)의 상면에 닿게 된다. 상기 지지부(254)는 플라스틱 또는 금속재질로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 금속 재질로 형성된다. 상기 지지부(254)가 금속재질로 형성되는 경우 주사바늘부(252)와 용접 등의 방식으로 부착될 수 있다. 상기 지지부(254)는 주사바늘부(252)를 고정시켜 밀폐부재(244)의 관통이 보다 용이하게 이루어질 수 있도록 함으로써 가스방출이 원활하게 이루어질 수 있도록 한다. 이와 더불어, 상기 지지부(254)는 주사바늘부(252)와 밀폐부재(244)가 접촉하는 영역을 둘러싸도록 형성됨으로써, 가스방출공정 동안 수분 등 이물질이 전지 내부로 침투할 수 없도록 한다.The support part 254 is formed to surround a portion of the outer circumferential surface of the injection needle part 252. The support part 254 is formed in a can shape having an open lower end. In addition, the support part 254 may be formed of any one of a cylindrical shape, an elliptic cylinder shape, and a rectangular box shape, but the shape of the support part 254 is not limited thereto. Referring to FIG. 5A, the support part 254 is formed such that an area of an upper surface and a lower surface thereof is larger than that of the sealing member 244 so as to cover the sealing member 244. Therefore, the lower surface of the support portion 254 is in contact with the upper surface of the cap plate 240 located at the outer shell of the sealing member 244. The support part 254 may be formed of a plastic or metal material, and preferably, a metal material. When the support part 254 is formed of a metal material, the support part 254 may be attached to the needle part 252 by welding or the like. The support part 254 fixes the injection needle part 252 to facilitate the penetration of the sealing member 244 so that the gas discharge can be made smoothly. In addition, the support part 254 is formed to surround the area where the needle 252 and the sealing member 244 contact, thereby preventing foreign matter such as moisture from penetrating into the battery during the gas discharge process.

다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지의 제조방법에 대해서 설명한다. Next, a method of manufacturing a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention will be described.

도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지의 제조과정 중 가스방출단계를 도시한 수직 단면도를 나타내며, 도 5b는 열융착단계를 도시한 수직 단면도를 나타낸다.5A is a vertical cross-sectional view illustrating a gas discharge step during a manufacturing process of a lithium secondary battery according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 5B is a vertical cross-sectional view illustrating a heat fusion step.

본 발명의 실시예에 따른 리튬 이차전지(200)의 제조방법은 전극조립체(220) 를 형성하는 전극조립체(220) 형성단계, 캡플레이트(240)에 안전밴트용 홀(243)을 형성하는 안전밴트용 홀(243) 형성단계, 상기 안전밴트용 홀(243)을 열융착에 의해 경화되는 밀폐부재(244)로 밀폐하는 밀폐단계, 캔(210)의 상단개구부로 상기 전극조립체(220)를 삽입하는 전극조립체(220) 삽입단계, 캡조립체(230)로 상기 상단개구를 밀봉하는 캔(210) 밀봉단계, 상기 전해액주입구(242)에 전해액을 주입하는 전해액 주입단계, 상기 전해액주입구(242)를 볼 등으로 압입하는 볼 압입 및 용접단계, 에이징과 초기 충방전을 시행하는 화성충방전 단계, 전지 내부에 발생한 가스를 방출하는 가스방출단계 및 밀폐부재(244)를 열융착시키는 열융착단계를 포함하여 이루어진다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 리튬 이차전지(200)의 제조방법에서 상기 밀폐단계는 접착제를 이용하여 이루어질 수 있다. 상기 전극조립체(220) 형성단계, 전극조립체(220) 삽입단계, 캔(210) 밀봉단계, 전해액 주입단계 및 볼 압입 및 용접단계는 일반적인 리튬 이차전지 제조방법과 유사하므로, 상세한 설명은 생략한다.Method of manufacturing a lithium secondary battery 200 according to an embodiment of the present invention is the safety assembly for forming the electrode assembly 220 to form the electrode assembly 220, a safety vent hole 243 in the cap plate 240 Forming a vent hole 243, a sealing step of sealing the safety vent hole 243 with a sealing member 244 which is cured by heat fusion, and opening the electrode assembly 220 to an upper opening of the can 210. Inserting the electrode assembly 220 is inserted, the can 210 sealing the top opening with the cap assembly 230, the electrolyte injection step of injecting the electrolyte into the electrolyte injection hole 242, the electrolyte injection hole 242 Ball indentation and welding step to press the ball into a ball, etc., Mars charging and discharging step to perform the aging and initial charge and discharge, gas discharge step to release the gas generated inside the battery and heat fusion step to heat seal the sealing member 244 It is made to include. In addition, the sealing step in the manufacturing method of the lithium secondary battery 200 according to an embodiment of the present invention may be made using an adhesive. The electrode assembly 220 forming step, the electrode assembly 220 insertion step, the can 210 sealing step, the electrolyte injection step and the ball injection and welding step is similar to the general lithium secondary battery manufacturing method, a detailed description thereof will be omitted.

상기 안전밴트용 홀(243) 형성단계는 캡플레이트(240)의 일측에 안전밴트용 홀(243)을 형성하는 단계이다. 상기 안전밴트용 홀(243) 형성단계는 캡플레이트(240)를 제조한 후 이루어지며, 프레스에 의한 펀칭 방식으로 이루어질 수 있다. 다만, 여기서 상기 안전밴트용 홀(243) 형성단계가 이루어지는 방식을 한정하는 것은 아니다. The forming of the safety vent hole 243 is a step of forming the safety vent hole 243 on one side of the cap plate 240. The safety vent hole 243 may be formed after the cap plate 240 is manufactured, and may be formed by a punching method by a press. However, the present disclosure is not limited to the method of forming the safety vent hole 243.

상기 밀폐단계는 상기 안전밴트용 홀(243)을 열융착에 의해 경화되는 밀착부재(244)로 밀폐하는 단계이다. 상기 밀폐단계는 상기 밀착부재(244)를 안전밴트용 홀(243)의 상부에 부착하는 방식으로 이루어질 수 있으며, 다만 여기서 상기 밀폐단계가 이루어지는 방식을 한정하는 것은 아니다. 상기 밀폐단계에 의해 밀착부재(244)가 부착되면 이후에 전해액이 주입된 후 전해액이 외부로 누출되지 않으며, 수분 등 이물질이 전지 내부로 유입되지 않게 된다.The sealing step is a step of sealing the safety vent hole 243 with an adhesion member 244 that is cured by heat fusion. The sealing step may be performed by attaching the contact member 244 to the upper portion of the safety vent hole 243, but the method is not limited thereto. When the adhesion member 244 is attached by the sealing step, after the electrolyte is injected, the electrolyte does not leak to the outside, and foreign substances such as moisture do not flow into the battery.

상기 화성충방전 단계는 에이징과 초기 충방전을 시행하는 단계이다. 화성 공정은 일반적으로 조립이 완료된 전지에 대해 충전, 에이징, 방전 등 일련의 공정을 통해 전지 구조를 안정화시켜 활성화시키기 위해 이루어진다. 또한, 화성 공정은 에이징 중에 OCV와 방전용량을 측정하여 불량전지를 선별하기 위해 이루어진다. The Mars charge and discharge step is a step of performing aging and initial charge and discharge. The chemical conversion process is generally performed to stabilize and activate a battery structure through a series of processes such as charging, aging, and discharging of the assembled battery. In addition, the chemical conversion process is performed to select defective cells by measuring OCV and discharge capacity during aging.

상기 가스방출단계는, 도 5a를 참조하면, 주사바늘부(252)를 구비하는 가스방출기구(250)로 밀폐부재(244)를 찔러 전지 내부에 발생한 가스를 외부로 방출하는 단계이다. 상기 화성충방전 단계에서는 극판의 스웰링 현상과 다량의 가스 발생 현상이 나타나게 된다. 이 때, 전지 내부에 발생한 가스가 외부로 배출되지 않으면 전지의 두께가 두꺼워질 뿐만 아니라, 전지의 성능도 저하되는 결과를 초래하게 된다. 따라서, 상기 가스방출단계에서는 가스방출기구(250)의 주사바늘부(252)를 밀 폐부재(244)의 상부에 위치시킨 후, 하부 방향으로 압력을 가해 밀폐부재(244)를 관통시키게 된다. 이 때, 지지부(254)는 밀폐부재(244)의 상부에 위치하게 되고, 주사바늘부(252)가 전지 내부로 삽입되는 깊이를 조절해 준다. 상기 가스방출단계는 전지 내부에 발생한 가스가 외부로 충분히 배출될 수 있도록 일정 기간동안 이루어지게 된다.In the gas discharge step, referring to FIG. 5A, a gas discharge mechanism 250 having a needle 252 is used to stab the sealing member 244 to discharge the gas generated inside the battery to the outside. In the chemical charge and discharge step, a swelling phenomenon and a large amount of gas generation of the electrode plate appear. At this time, if the gas generated inside the battery is not discharged to the outside, the thickness of the battery becomes thick and the performance of the battery also decreases. Therefore, in the gas discharge step, the needle 252 of the gas discharge mechanism 250 is positioned above the sealing member 244 and then pressurized downward to penetrate the sealing member 244. At this time, the support portion 254 is located on the upper portion of the sealing member 244, and adjusts the depth that the needle portion 252 is inserted into the battery. The gas discharge step is performed for a certain period so that the gas generated inside the battery can be sufficiently discharged to the outside.

상기 열융착단계는, 도 5b를 참조하면, 상기 밀폐부재(244)를 열융착에 의해 경화시키는 단계이다. 상기 밀폐부재(244)는 가스방출단계를 거치고 나면 주사바늘자국이 형성되어 밀폐가 되지 않을 뿐만 아니라, 수분 등 이물질이 전지 내부로 침투하게 될 위험이 있다. 따라서, 상기 밀폐부재(244)는 열융착단계에 의해 주사바늘자국이 메꾸어지게 된다. 상기 열융착단계는 가열기구(H)를 이용하여 이루어지며, 밀폐부재(244)의 상면에 가열기구(H)로 소정의 압력을 가하게 된다. 상기 밀폐부재(244)는 열융착에 의해 경화되는 성질을 갖는 플라스틱 재질 또는 합성고무 재질로 이루어져 있으므로, 상기 열융착단계를 통해 안전밴트 역할을 할 수 있도록 충분히 경화가 이루어지게 된다. The thermal fusion step, referring to Figure 5b, is a step of curing the sealing member 244 by thermal fusion. The sealing member 244 is not only sealed after the needle discharge is formed by the gas discharge step, there is a risk that foreign matter such as moisture penetrates into the battery. Therefore, the sealing member 244 is filled with the needle needle by the heat fusion step. The heat fusion step is performed using a heating mechanism (H), and a predetermined pressure is applied to the upper surface of the sealing member (244) by the heating mechanism (H). Since the sealing member 244 is made of a plastic material or a synthetic rubber material having a property of curing by heat fusion, the curing member 244 is sufficiently cured to serve as a safety band through the heat fusion step.

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.As described above, the present invention is not limited to the specific preferred embodiments described above, and any person having ordinary skill in the art to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Various modifications are possible, of course, and such changes are within the scope of the claims.

본 발명에 따른 리튬 이차전지 및 그 제조방법과 가스방출기구에 의하면, 가스방출기구로 전지 내부에 발생한 가스를 배출할 수 있어 전지의 두께가 두꺼워지는 것을 방지하고, 전지의 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.According to the lithium secondary battery according to the present invention, a manufacturing method thereof, and a gas discharge mechanism, the gas discharge mechanism can discharge gas generated inside the battery, thereby preventing the battery from becoming thick and preventing battery performance from deteriorating. It can work.

또한, 본 발명에 따른 리튬 이차전지 및 제조방법에 의하면 플라스틱 재질 또는 합성고무 재질의 밀폐수단을 경화시켜 안전밴트 역할을 하게 함으로써, 캡플레이트를 적절한 두께로 프레스하여 안전밴트를 형성하는 별도의 노력을 할 필요가 없다는 효과가 있다.In addition, according to the lithium secondary battery and the manufacturing method according to the present invention by hardening the sealing means of the plastic material or synthetic rubber material to act as a safety van, the extra effort to form a safety van by pressing the cap plate to the appropriate thickness There is no need to do.

Claims (12)

전극조립체와, 상기 전극조립체를 수용하는 캔과, 캡플레이트를 포함하며 상기 캔의 상단개구부를 밀봉하는 캡조립체를 구비하는 리튬 이차전지에 있어서,In a lithium secondary battery comprising an electrode assembly, a can containing the electrode assembly, and a cap assembly including a cap plate and sealing the top opening of the can, 상기 캡플레이트에는 안전밴트용 홀이 형성되며, 상기 안전밴트용 홀은 열융착에 의해 경화되는 플라스틱 재질 또는 합성고무 재질의 밀폐부재로 밀폐되고,The cap plate is formed with a safety vane hole, the safety vane hole is sealed with a sealing member of a plastic material or synthetic rubber material that is cured by heat fusion, 상기 밀폐부재는 소정의 두께를 갖는 판상으로 형성되며, 상기 밀폐부재는 평면 형상이 사각형상, 원형상, 타원형상, 다각형상 중 어느 하나로 이루어지고, 상기 밀폐부재는 상기 안전밴트용 홀을 덮을 수 있는 크기로 상기 안전밴트용 홀의 상부에 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.The sealing member is formed in a plate shape having a predetermined thickness, the sealing member is formed of any one of a flat, rectangular, circular, elliptical, polygonal shape, the sealing member can cover the hole for the safety vent. Lithium secondary battery, characterized in that formed in the upper portion of the safety vent hole in size. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 안전밴트용 홀은 상기 캡플레이트의 일측에 형성되며, 평면 형상이 사각형상, 원형상, 타원형상, 다각형상 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.The safety vent hole is formed on one side of the cap plate, the lithium secondary battery, characterized in that the planar shape is made of any one of a rectangular, circular, oval, polygonal shape. 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 밀폐부재는 제 1차수지(primary resin), 열가소성 수지, 합성고무 중 어느 하나의 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.The sealing member is a lithium secondary battery, characterized in that made of any one material of the primary resin (primary resin), thermoplastic resin, synthetic rubber. 제 5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 제 1차수지는 페놀수지, 요소수지, 멜라민수지, 에폭시수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.The first secondary resin is a lithium secondary battery comprising a phenol resin, urea resin, melamine resin, epoxy resin. 제 5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 합성고무는 에틸렌프로필렌 고무(Ethylene Propylene Monomer:EPM), 에틸렌프로필렌디엔 고무(Ethylene Propylene Diene Monomer:EPDM)를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.The synthetic rubber is a lithium secondary battery comprising ethylene propylene rubber (Ethylene Propylene Monomer: EPM), ethylene propylene diene rubber (Ethylene Propylene Diene Monomer: EPDM). 삭제delete 삭제delete 삭제delete 캡플레이트의 일측에 안전밴트용 홀을 형성하는 안전밴트용 홀 형성단계;Forming a safety vane hole on one side of the cap plate; 상기 안전밴트용 홀을 열융착에 의해 경화되는 밀폐부재로 밀폐하는 밀폐단계;A sealing step of sealing the safety vent hole with a sealing member that is cured by heat fusion; 에이징과 초기 충방전을 시행하는 화성충방전단계;Mars charging and discharging step of performing aging and initial charge and discharge; 주사바늘부를 구비하는 가스방출기구로 상기 밀폐부재를 찔러 전지 내부에 발생한 가스를 방출하는 가스방출단계; 및A gas discharge step of releasing the gas generated inside the battery by stabbing the sealing member with a gas discharge mechanism having a needle; And 상기 밀폐부재를 열융착에 의해 경화시키는 열융착단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지의 제조방법.A method of manufacturing a lithium secondary battery, characterized in that it comprises a heat fusion step of curing the sealing member by heat fusion. 제 11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 밀폐단계는 접착제를 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지의 제조방법.The sealing step is a method of manufacturing a lithium secondary battery, characterized in that made using an adhesive.
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