KR100882912B1 - 캡 조립체, 이를 구비하는 이차 전지, 상기 캡 조립체의제조방법 및 상기 이차전지의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 캡 조립체, 이를 구비한 이차전지 및 상기 캡 조립체와 이차전지의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 두 전극 및 이들 두 전극 사이에 개재된 세퍼레이터가 적층되어 권취된 전극조립체; 상기 전극조립체가 수용되는 캔; 및 상기 캔의 상부에 조립되는 캡업을 구비하는 캡 조립체를 포함하고, 상기 캡업은 하면에 돌기부가 형성되고, 상기 돌기부가 형성된 위치에 대응한 상기 캡업의 상면에 홈이 형성된 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명은 상기 홈 및 상기 돌기부를 통하여 캡 조립체 부품을 용접함으로써, 상기 캡 조립체 부품 사이의 용접특성이 우수하여 접촉 저항이 감소할 수 있다.
원통형, 이차전지, 캡업, 캡다운, 돌기부
Description
본 발명은 캡 조립체, 이를 구비한 이차 전지 및 상기 캡 조립체와 이차전지의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 캡조립체를 구성하는 캡업의 하면에 돌기부를 형성하고, 상기 돌기부가 형성된 위치에 대응한 상기 캡업의 상면에 홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 캡 조립체, 이를 구비한 이차 전지 및 상기 캡 조립체와 이차전지의 제조방법에 관한 것이다.
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.
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.
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.
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.
도 1은 종래의 원통형 이차 전지의 구조를 나타내는 단면도이고, 도 2는 종래의 원통형 이차 전지의 구조를 나타내는 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 먼저, 직사각의 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.
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 조립체(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.
전극 조립체는 젤리롤의 상하에 위치하는 상, 하 절연판(13a,13b)과 같이 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 조립체(80)가 설치된다.
캡 조립체(80)로서 벤트 어셈블리, PTC(Positive temperature Coefficient:60), 전극 단자를 가진 캡업(70)이 삽입된다. 벤트 어셈블리는 통상적으로 아래쪽의 벤트(40)와 상기 벤트의 작용으로 파단되어 전류의 경로를 끊는 전류 차단기(CID:Current Interrupt Device:50)를 구비하여 이루어진다.
그리고, 가스켓(30) 내측에 투입된 캡업(70) 등을 마개로 원통형 캔(10)의 개구부 벽체에 내측 및 아래쪽으로 압력을 가해 캔을 봉합하는 클램핑 작업이 이루어진다. 또한, 전지의 외부에 외장재를 입히는 튜빙(tubing) 작업이 이루어진다.
그런데, 기존의 원통형 전지 캡 조립체에서 캡업, PTC, CID, 벤트 어셈블리는 적층될 때 단순히 포개져 접촉된 상태를 이루게 된다. 이런 이차 전지에서 전류는 전극 조립체의 상향 전극 탭을 통해, 벤트, CID, PTC, 캡업의 순서로 흐르게 된다. 이 전류 경로에서 캡 조립체의 각 부품들 사이에서는 접촉저항이 존재하게 된다. 용접 방식이 아닌 접촉부에서 접촉저항은 용접된 부분의 저항에 비해 매우 크다.
또한, 전지 형성 과정에서 캡 조립체를 이루는 부품 사이의 접촉면에 이물질이 끼이거나 전지 사용 중에 이물질막이 형성될 수도 있다. 클램핑 과정에서 압력에 의해 혹은 완성된 전지 사용중에 외력에 의해 캡 조립체 부품들의 변형이 발생할 경우에도 부품 사이에 닿는 면적이 적어질 수 있다. 이런 요소들은 모두 접촉부의 저항을 높이게 된다.
클램핑 압력을 높이면 접촉면에서 압력에 의해 보다 접촉면 밀착이 이루어질 수도 있으나, 압력에 의해 부품 자체가 변형될 경우 오히려 접촉저항이 높아질 수 있다.
결국, 캡 조립체에서의 접촉 저항은 전지 내부 저항을 상당한 수준으로 높여 방전이나, 충전 효율을 떨어뜨리고, 내부 소모로 인하여 사용가능한 전력량을 줄이는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 종래의 원통형 이차 전지의 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 캡 조립체 내에서 부품 사이의 접촉 저항을 낮출 수 있는 캡 조립체 및 이를 구비하는 이차 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 캡업을 구비한 캡 조립체에 있어서, 상기 캡업은 하면에 돌기부가 형성되고, 상기 돌기부가 형성된 위치에 대응한 상기 캡업의 상면에 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 캡 조립체를 제공한다.
또한, 본 발명은 두 전극 및 이들 두 전극 사이에 개재된 세퍼레이터가 적층되어 권취된 전극조립체; 상기 전극조립체가 수용되는 캔; 및 상기 캔의 상부에 조립되는 캡업을 구비하는 캡 조립체를 포함하고, 상기 캡업은 하면에 돌기부가 형성되고, 상기 돌기부가 형성된 위치에 대응한 상기 캡업의 상면에 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지를 제공한다.
또한, 본 발명은 캡업을 구비한 캡 조립체의 제조방법에 있어서, 상기 캡업의 하면에 돌기부를 형성하고, 상기 돌기부가 형성된 위치에 대응한 상기 캡업의 상면에 홈을 형성하는 것을 포함하는 캡 조립체의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 전극 조립체를 캔의 내부에 수납하고, 상기 캔의 내부에 전 해액을 주입하고, 상기 캔의 상부에 개스킷을 설치하고, 상기 개스킷의 내부에 캡업을 구비하는 캡 조립체를 위치하는 것을 포함하며, 상기 캡업은 그 하면에 돌기부를 형성하고, 상기 돌기부가 형성된 위치에 대응한 상기 캡업의 상면에 홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 캡 조립체는 상기 캡업의 하부에 순차적으로 위치하는 PTC, CID 및 벤트를 더 포함하고, 상기 캡업 하면의 돌기부와 상기 PTC 상면이 용접되어 있는 것을 특징으로 하는 캡 조립체 및 이차전지를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 캡 조립체는 상기 캡업의 하부에 순차적으로 위치하는 CID 및 벤트를 더 포함하고, 상기 캡업 하면의 돌기부와 상기 CID 상면이 용접되어 있는 것을 특징으로 하는 캡 조립체 및 이차전지를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 캡 조립체는 상기 캡업의 하부에 순차적으로 위치하는 PTC, 벤트, 캡다운 및 서브 플레이트를 더 포함하고, 상기 캡업 하면의 돌기부와 상기 PTC 상면이 용접되어 있는 것을 특징으로 하는 캡 조립체 및 이차전지를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 돌기부 및 상기 홈은 1 개 또는 다수개 형성된 것을 특징으로 하는 캡 조립체 및 이차전지를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 용접의 수단은 저항용접인 것을 특징으로 하는 캡조립체 및 이차전지의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 캡업은 하면에 돌기부를 형성하고, 상기 돌기부가 형성된 위치에 대응한 상기 캡업의 상면에 홈을 형성하여, 상기 돌기부 및 상기 홈을 통하여 캡 조립체를 용점함에 의하여 가압점에서의 발열량을 크게 하여 종래보다 효과적인 용접을 실시할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같은 구조에 의하여, 캡 조립체를 구성하는 부품간의 결합이 더욱 견고하게 밀착되어, 캡 조립체의 부품간의 접촉저항을 줄일 수 있다.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시 예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다. 또한 도면들에 있어서, 층 및 영역의 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 원통형 이차 전지의 구조를 나타내는 단면도이고, 도 4는 도 3의 A영역을 확대한 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 직사각의 판형으로 형성된 두 전극이 적층되고, 와형으로 권취되어 젤리롤형 전극 조립체(20)를 형성한다. 이때, 이들 전극 사이 및 두 전극 아래쪽 혹은 위쪽에는 세퍼레이터가 하나씩 위치하므로, 겹쳐지고, 권 취되는 두 전극이 맞닿는 부분에는 어디나 세퍼레이터가 개재되어 단락을 방지한다.
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.
전극판이 감기는 방향으로 집전체의 시작단과 끝단에는 슬러리가 도포되지 않는 무지부가 존재한다. 무지부에는 한 전극판에 하나씩 전극 탭이 설치되며, 전극 탭(27,29)은 하나가 원통형 캔의 개구부 방향인 위쪽으로, 다른 하나는 아래쪽으로 전극에서 인출되도록 형성된다.
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 하절연판(13b)의 외측을 우회하면서 캔 저면과 나란하도록 절곡된다. 하절연판과 전극 조립체를 함께 캔 내로 삽입하게 된다.
이때, 전극 조립체(20)는 원통형의 젤리롤을 이루며, 상기 젤리롤의 중심은 비어 중공을 형성한다. 하절연판의 중심은 전극 조립체의 중공에 해당하는 영역에 역시 통공을 가진다. 절곡된 전극 탭(29) 부분은 하절연판의 통공을 가로지르도록 한다.
이런 상태에서 위쪽에서 전극 조립체의 중공을 통해 용접봉(미도시)이 캔 저면 방향으로 내려온다. 상기 용접봉은 하절연판의 중앙 통공을 통과하여 하절연판의 아래쪽에서 중앙 통공을 가로지르는 전극 탭 부분과 접촉하게 되며, 전극 탭 부분은 위쪽으로 용접봉과 접하고, 아래로는 캔 저면과 접한 상태로 용접이 이루어진다.
실시예에 따라서는 전극 조립체(20)의 중공에 센터 핀(18)을 설치하게 되는데, 금속 센터 핀(18)이 중공에 삽입된 상태로 캔(10)에 끼워지고, 센터 핀 상부에 용접봉을 연결하여 센터 핀 자체에 전류가 흐르는 경우도 생각할 수 있다.
하향 전극 탭(29) 용접 후, 상절연판(13a)을 전극 조립체(20) 위에 설치한다. 이때, 상절연판의 통공을 통해 전극 조립체의 상향 전극 탭(27)이 위쪽으로 인출되도록 한다. 상절연판이 중앙 통공을 가질 경우, 상절연판(13a) 설치 후 하향 전극 탭(29)의 용접이 실시될 수도 있다. 그리고, 캔 상부에 전극 조립체가 설치된 상단 레벨에 맞추어 캔 측벽을 캔 내측으로 구부려 비드(15)를 만드는 비딩 작업이 이루어진다. 비딩에 의해 전극 조립체는 완성된 원통형 이차 전지의 캔 내에서 외부 충격이 있어도 상하로 쉽게 유동할 수 없어 전기적 접속의 신뢰성을 높여준다.
이어서, 전극 조립체 위로 전해액 주입이 이루어진다. 전해액 주입은 비딩 전에도 이루어질 수 있다. 비딩이 이루어진 캔 상부에 가스켓(30)이 삽입되고, 전극 조립체에서 상향 인출된 전극 탭이 캡 조립체의 하단 벤트(140) 부분과 용접된다. 캡 조립체(180)는 먼저 결합된 형태로 한꺼번에 가스켓 내에 설치되거나, 부품들이 차례로 가스켓 내에 적층될 수 있다.
본 발명의 제 1 실시예에서 상기 캡 조립체는 PTC(Positive temperature Coefficient:60)(160) 위에 캡업(170)이 놓이며, 상기 PTC(160)의 하부에 CID(current interrupt device)(150)와 벤트(140)가 위치한다. 이때, 캡업(170)의 하면, 즉, PTC(160)의 상면과 접하는 부분에 돌기부(170a)가 형성되고, 상기 돌기부가 형성된 위치에 대응한 캡업(170)의 상면에 홈(170b)이 형성된다. 이러한 처리는 캡업(170)을 형성하는 과정에서 프레스 등으로 형성할 수 있다. 이때, 상기 돌기부(170a) 및 상기 홈(170b)의 형상은 삼각형, 사각형 또는 원형 등으로 형성될 수 있으며, 여기서 상기 형상으로 한정되어지는 것은 아니다.
본 실시예에서는 상기 캡업(170)과 PTC(160) 사이를 용접한다. 또한, 도면상에서는 상기 캡업 구조에 대한 설명의 편의를 위하여, 캡업의 하면과 PTC의 상면이 이격되어 있는 것처럼 표현되었으나, 실제 상기 용접에 의하여 캡업의 하면과 PTC의 상면이 접촉된다. 상기 용접수단은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 사용가능한 방법이 모두 가능하며, 레이저 용접 또는 저항 용접을 실시한다.
상기 용접수단이 저항 용접인 경우, 캡업의 상부에서 용접봉을 이용하여 캡업과 PTC 사이를 용접한다. 상기 용접은 상기 용접봉을 캡업 상부에 위치시키고, 이를 일정한 힘으로 가압하여 캡업과 PTC 사이를 밀착한 후, 전류를 흘려 주어 캡업과 PTC 사이를 용접하게 된다. 이때, 상기 용접봉은 상기 캡업(170)의 상면에 형성된 홈(170b)에 위치하여 캡업과 PTC 사이를 용접하게 되는데, 상기 캡업의 상면에 형성된 홈(170b)에서 용접봉을 가압하는 경우, 홈이 형성되지 않는 경우보다 돌기부(170a)에 가해지는 힘의 전달이 효과적이며, 또한, 상기 홈(170b)에 대응하여 위치하는 상기 캡업 하부의 돌기부(170a)에 의하여 상기 PTC 상부 표면에 가압이 이루어져 가압점에서의 캡업과 PTC 사이에 발열량을 크게 할 수 있어, 보다 효과적인 용접이 이루어질 수 있다. 또한, 캡 조립체를 구성하는 부품간의 결합이 더욱 견고하게 밀착되어, 캡 조립체의 부품간의 접촉저항을 줄일 수 있다.
이때, 상기 돌기부(170a) 및 상기 홈(170b)은 적어도 하나 이상이 형성될 수 있다.
상기 돌기부 및 상기 홈이 많을 수록 캡업과 PTC 사이를 더욱 밀착시켜 접촉저항을 더욱 낮출 수 있다.
또한, 도면에 도시되지는 않았으나, 캡업의 하부에 PTC가 없는 경우에는, 캡업의 상부에서 용접봉을 이용하여 상기 캡업과 CID 사이를 용접한다. 상기 용접수단은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 사용가능한 방법이 모두 가능하며, 레이저 용접 또는 저항 용접을 실시한다.
상기 용접수단이 저항 용접인 경우, 캡업의 상부에서 용접봉을 이용하여 캡업과 CID 사이를 용접한다. 상기 용접은 상기 용접봉을 캡업 상부에 위치시키고, 이를 일정한 힘으로 가압하여 캡업과 CID 사이를 밀착한 후, 전류를 흘려 주어 캡업과 CID 사이를 용접하게 된다. 이때, 상기 용접봉은 상기 캡업의 상면에 형성된 홈에 위치하여 캡업과 CID 사이를 용접하게 되는데, 상기 캡업의 상면에 형성된 홈에서 용접봉을 가압하는 경우, 홈이 형성되지 않는 경우보다 돌기부에 가해지는 힘의 전달이 효과적이며, 또한, 상기 홈에 대응하여 위치하는 상기 캡업 하부의 돌기부에 의하여 상기 CID 상부 표면에 가압이 이루어져 가압점에서의 캡업과 CID 사이 에 발열량을 크게 할 수 있어, 보다 효과적인 용접이 이루어질 수 있다. 또한, 캡 조립체를 구성하는 부품간의 결합이 더욱 견고하게 밀착되어, 캡 조립체의 부품간의 접촉저항을 줄일 수 있다.
이때, 상기 돌기부 및 상기 홈은 적어도 하나 이상이 형성될 수 있다.
상기 돌기부 및 상기 홈이 많을수록 캡업과 CID 사이를 더욱 밀착시켜 접촉저항을 더욱 낮출 수 있다.
이어서, 가스켓(30) 내측에 투입된 캡업을 포함하는 캡 조립체(180)를 마개로 원통형 캔(10)의 개구부 벽체에 내측 및 아래쪽으로 압력을 가해 캔을 봉합하는 클램핑 작업이 이루어진다. 또한, 전지의 외부에 외장재를 입히는 튜빙(tubing) 작업이 이루어진다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 원통형 이차 전지의 구조를 나타내는 단면도이고, 도 6은 도 5의 B영역을 확대한 단면도이다.
본 실시예에 따른 원통형 이차 전지는 후술하는 것을 제외하고는 상기 제 1 실시예와 동일할 수 있다.
본 발명의 제 2 실시예에서는 상기 캡조립체는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 종래의 CID, PTC, 벤트 등의 적층 구성을, CID를 없앤 상태로 절연재(255)를 개재하여 PTC(Positive temperature Coefficient:60)(242)와 벤트(240)를 끼워 결합시키고, 벤트(240)의 아래는 중공을 가진 캡 다운(265)이 위치하고, 캡 다운(265)의 하부에 서브 플레이트(275)가 위치하여, 상기 벤트(240)와 캡다운(265) 은 상기 절연재(255)에 의하여 절연되고, 벤트(240)의 돌출부는 서브 플레이트(275)와 접촉하고, 상기 서브 플레이트(275)는 캡 다운(265)과 연결된다.
이를 더욱 상술하면, 본 발명의 제 2 실시예의 캡조립체는 위로부터 캡업(270), PTC(242), 벤트(240), 캡 다운(265), 서브 플레이트(275)를 구비하여 이루어질 수 있다. 여기서, 캡업(270)과 PTC(242) 및 PTC(242)와 벤트(240)는 전기적으로 접속되고, 벤트와 캡 다운은 주변부에 절연재(255)를 개재시켜 서로 이격되어 절연됨과 동시에, 캡 다운(265)의 중앙 통공을 통해 벤트(240)의 아래로 볼록한 돌출부가 노출되도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 돌출부는 서브 플레이트(275)와 접촉하고, 상기 서브 플레이트(275)는 캡 다운(265)과 연결된다. 또한, 전극 조립체의 상향 전극탭(27)은 상기 캡 다운(265)의 일면에 연결될 수 있다. 이때, 상기 벤트(240)의 돌출부 저면은 전지 내압이 상승할 때 돌출부의 돌출 방향이 상승하거나 역전되어 서브 플레이트(275)와의 전기 접속이 끊어지도록 이루어질 수 있다.
이때, 서브 플레이트(275)와 캡 다운(265)은 레이저 용접 등에 의해 전기 접속되고, 돌출부와 서브 플레이트(275)도 초음파 용접 등에 의해 전기 접속될 수 있고, 서브 플레이트(275)는 캡 다운(265)의 중앙 통공 주변에서 캡 다운(265) 저면과 용접되되 중앙 통공과의 사이에 틈을 가져 벤트의 돌출부에 내압이 작용하도록 이루어질 수 있다.
즉, 본 발명의 제 2 실시예에서의 캡 조립체는 PTC(242) 위에 캡업(270)이 놓이며, 상기 PTC(242)의 하부에 벤트(240), 캡 다운(265), 서브 플레이트(275)를 구비하여 이루어질 수 있다. 이때, 캡업(270)의 하면, 즉, PTC(242)의 상면과 접하 는 부분에 돌기부(270a)가 형성되고, 상기 돌기부(270a)가 형성된 위치에 대응한 캡업(170)의 상면에 홈(270b)이 형성된다. 이러한 처리는 캡업(270)을 형성하는 과정에서 프레스 등으로 형성할 수 있다. 이때, 상기 돌기부(270a) 및 상기 홈(270b)의 형상은 삼각형, 사각형 또는 원형 등으로 형성될 수 있으며, 여기서 상기 형상이 한정되어지는 것은 아니다.
본 실시예에서는 상기 캡업(270)과 PTC(242) 사이를 용접한다. 또한, 도면상에서는 상기 캡업 구조에 대한 설명의 편의를 위하여, 캡업의 하면과 PTC의 상면이 이격되어 있는 것처럼 표현되었으나, 실제 상기 용접에 의하여 캡업의 하면과 PTC의 상면이 접촉된다. 상기 용접수단은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 사용가능한 방법이 모두 가능하며, 레이저 용접 또는 저항 용접을 실시한다.
상기 용접수단이 저항 용접인 경우, 캡업(270)의 상부에서 용접봉을 이용하여 캡업(270)과 PTC(242) 사이를 용접한다. 상기 용접은 상기 용접봉을 캡업 상부에 위치시키고, 이를 일정한 힘으로 가압하여 캡업과 PTC 사이를 밀착한 후, 전류를 흘려 주어 캡업과 PTC 사이를 용접하게 된다. 이때, 상기 용접봉은 상기 캡업의 상면에 형성된 홈(270b)에 위치하여 캡업과 PTC 사이를 용접하게 되는데, 상기 캡업의 상면에 형성된 홈(270b)에서 용접봉을 가압하는 경우, 홈이 형성되지 않는 경우보다 돌기부(270a)에 가해지는 힘의 전달이 효과적이며, 또한, 상기 홈(270b)에 대응하여 위치하는 상기 캡업 하부의 돌기부(270a)에 의하여 상기 PTC 상부 표면에 가압이 이루어져 가압점에서의 캡업과 PTC 사이에 발열량을 크게 할 수 있어, 보다 효과적인 용접이 이루어질 수 있다. 또한, 캡 조립체를 구성하는 부품간의 결합이 더욱 견고하게 밀착되어, 캡 조립체의 부품간의 접촉저항을 줄일 수 있다.
이때, 상기 돌기부(270a) 및 상기 홈(270b)은 적어도 하나 이상이 형성될 수 있다.
상기 돌기부 및 상기 홈이 많을 수록 캡업과 PTC 사이를 더욱 밀착시켜 접촉저항을 더욱 낮출 수 있다.
이어서, 가스켓(30) 내측에 투입된 캡업을 포함하는 캡 조립체(280)를 마개로 원통형 캔(10)의 개구부 벽체에 내측 및 아래쪽으로 압력을 가해 캔을 봉합하는 클램핑 작업이 이루어진다. 또한, 전지의 외부에 외장재를 입히는 튜빙(tubing) 작업이 이루어진다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
도 1은 종래의 원통형 이차 전지의 구조를 나타내는 단면도,
도 2는 종래의 원통형 이차 전지의 구조를 나타내는 분해 사시도,
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 원통형 이차 전지의 구조를 나타내는 단면도,
도 4는 도 3의 A영역을 확대한 단면도,
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 원통형 이차 전지의 구조를 나타내는 단면도,
도 6은 도 5의 B영역을 확대한 단면도이다.
<도면 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 캔
13a, 13b : 절연판 20 : 전극 조립체
21, 23 : 세퍼레이터 25 : 전극
27, 29 : 전극 탭 30: 가스켓
40, 140, 240 : 벤트 50, 150 : CID(current interrupt device)
60, 160, 242 : PTC(positive temperature coefficient)
70, 170, 270 : 캡업(Cap up) 80, 180, 280 : 캡 조립체
255 : 절연재 265 : 캡 다운
275 : 서브 플레이트
Claims (22)
- 캡업을 구비한 캡 조립체에 있어서,상기 캡업은 하면에 돌기부가 형성되고, 상기 돌기부가 형성된 위치에 대응한 상기 캡업의 상면에 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 캡 조립체.
- 제 1 항에 있어서,상기 돌기부 및 상기 홈은 1 또는 다수개 형성된 것을 특징으로 하는 캡 조립체.
- 제 1 항에 있어서,상기 캡 조립체는 상기 캡업의 하부에 순차적으로 위치하는 PTC, CID 및 벤트를 더 포함하고,상기 캡업 하면의 돌기부와 상기 PTC 상면이 용접되어 있는 것을 특징으로 하는 캡 조립체.
- 제 1 항에 있어서,상기 캡 조립체는 상기 캡업의 하부에 순차적으로 위치하는 CID 및 벤트를 더 포함하고,상기 캡업 하면의 돌기부와 상기 CID 상면이 용접되어 있는 것을 특징으로 하는 캡 조립체.
- 제 1 항에 있어서,상기 캡 조립체는 상기 캡업의 하부에 순차적으로 위치하는 PTC, 벤트, 캡 다운 및 서브 플레이트를 더 포함하고,상기 캡업 하면의 돌기부와 상기 PTC 상면이 용접되어 있는 것을 특징으로 하는 캡 조립체.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 돌기부 및 상기 홈은 삼각형, 사각형 또는 원형의 형태인 것을 특징으로 하는 캡 조립체.
- 두 전극 및 이들 두 전극 사이에 개재된 세퍼레이터가 적층되어 권취된 전극조립체;상기 전극조립체가 수용되는 캔; 및상기 캔의 상부에 조립되는 캡업을 구비하는 캡 조립체를 포함하고,상기 캡업은 하면에 돌기부가 형성되고, 상기 돌기부가 형성된 위치에 대응한 상기 캡업의 상면에 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지.
- 제 7 항에 있어서,상기 돌기부 및 상기 홈은 1 또는 다수개 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지.
- 제 7 항에 있어서,상기 캡 조립체는 상기 캡업의 하부에 순차적으로 위치하는 PTC, CID 및 벤트를 포함하고,상기 캡업 하면의 돌기부와 상기 PTC 상면이 용접되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
- 제 7 항에 있어서,상기 캡 조립체는 상기 캡업의 하부에 순차적으로 위치하는 CID 및 벤트를 포함하고,상기 캡업 하면의 돌기부와 상기 CID 상면이 용접되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
- 제 7 항에 있어서,상기 캡 조립체는 상기 캡업의 하부에 순차적으로 위치하는 PTC, 벤트, 캡 다운 및 서브 플레이트를 포함하고,상기 캡업 하면의 돌기부와 상기 PTC 상면이 용접되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
- 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,상기 돌기부 및 상기 홈은 삼각형, 사각형 또는 원형의 형태인 것을 특징으로 하는 이차전지.
- 캡업을 구비한 캡 조립체의 제조방법에 있어서,상기 캡업의 하면에 돌기부를 형성하고, 상기 돌기부가 형성된 위치에 대응한 상기 캡업의 상면에 홈을 형성하는 것을 포함하는 캡 조립체의 제조방법.
- 제 13 항에 있어서,상기 캡 조립체는 상기 캡업의 하부에 순차적으로 위치하는 PTC, CID 및 벤트를 더 구비하고,상기 캡업 돌기부의 하면과 상기 PTC 상면을 용접하는 것을 특징으로 하는 캡 조립체의 제조방법.
- 제 13 항에 있어서,상기 캡 조립체는 상기 캡업의 하부에 순차적으로 위치하는 CID 및 벤트를 더 구비하고,상기 캡업 돌기부의 하면과 상기 CID 상면을 용접하는 것을 특징으로 하는 캡 조립체의 제조방법.
- 제 13 항에 있어서,상기 캡 조립체는 상기 캡업의 하부에 순차적으로 위치하는 PTC, 벤트, 캡 다운 및 서브 플레이트를 더 구비하고,상기 캡업 돌기부의 하면과 상기 PTC 상면을 용접하는 것을 특징으로 하는 캡 조립체의 제조방법.
- 제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 하나에 있어서,상기 용접의 수단은 저항용접인 것을 특징으로 하는 캡 조립체의 제조방법.
- 전극 조립체를 캔의 내부에 수납하고,상기 캔의 내부에 전해액을 주입하고,상기 캔의 상부에 개스킷을 설치하고,상기 개스킷의 내부에 캡업을 구비하는 캡 조립체를 위치하는 것을 포함하며,상기 캡업은 그 하면에 돌기부를 형성하고, 상기 돌기부가 형성된 위치에 대응한 상기 캡업의 상면에 홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
- 제 18 항에 있어서,상기 캡 조립체는 상기 캡업의 하부에 순차적으로 위치하는 PTC, CID 및 벤트를 더 구비하고,상기 캡업 돌기부의 하면과 상기 PTC 상면을 용접하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
- 제 18 항에 있어서,상기 캡 조립체는 상기 캡업의 하부에 순차적으로 위치하는 CID 및 벤트를 더 구비하고,상기 캡업 돌기부의 하면과 상기 CID 상면을 용접하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
- 제 18 항에 있어서,상기 캡 조립체는 상기 캡업의 하부에 순차적으로 위치하는 PTC, 벤트, 캡 다운 및 서브 플레이트를 더 구비하고,상기 캡업 돌기부의 하면과 상기 PTC 상면을 용접하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
- 제 19 항 내지 제 21 항 중 어느 하나에 있어서,상기 용접의 수단은 저항용접인 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
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