KR101213309B1 - 밀폐형 이차 전지 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

양극판(1) 및 음극판(2)이 분리막(3)를 개재하여 적층되거나 감겨 구성되는 전극군(4)이 전지 케이스(5) 내에 수납되며, 전지 케이스(5)의 개구부가 밀봉판(10)으로 밀봉된다. 전극군(4) 중 어느 한쪽 극판으로부터 도출된 리드(11)는, 리드(11)의 두께보다 작은 스폿 지름을 갖는 레이저광(12)에 의해 밀봉판(10)에 레이저 용접된다.

Description

밀폐형 이차 전지 및 그 제조 방법{SEALED SECONDARY BATTERY, AND METHOD FOR MANUFACTURING THE BATTERY}
본 발명은 밀폐형 이차 전지 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 전극군으로부터 도출된 리드와 밀봉판과의 접합 구조에 관한 것이다.
휴대 기기 등의 구동용 전원으로서, 고용량의 알칼리 축전지로 대표되는 수계 전해액 이차 전지나, 리튬 이온 이차 전지로 대표되는 비수전해질 이차 전지 등의 밀폐형 이차 전지가 널리 사용되고 있다.
이들 밀폐형 이차 전지는, 양극판과 음극판을 분리막을 개재하여 적층시키거나 감아 이루어지는 전극군이 전해액과 함께 전지 케이스에 수납되며, 전지 케이스의 개구부가 가스켓을 개재하여 밀봉판으로 밀봉된 밀폐 구조로 구성된다. 그리고 전극군의 한쪽 극판(예를 들어 양극판)으로부터 도출된 리드는 한쪽 외부 단자를 겸한 밀봉판에 접합되며, 전극군의 다른 쪽 극판(예를 들어 음극판)으로부터 도출된 리드는 다른 쪽 외부 단자를 겸한 전지 케이스에 접합된다. 그리고 리드와 밀봉판 또는 전지 케이스와의 접합은 저항 용접이 널리 이용되고 있다.
그런데 전지 케이스의 개구부를 밀봉하는 공정은, 전극군을 전지 케이스에 수납한 상태에서, 전극군으로부터 도출된 리드를 밀봉판에 저항 용접한 후 리드를 절곡시켜, 전지 케이스의 개구부를 밀봉판으로 밀봉함으로써 행해진다.
이 경우, 리드를 밀봉판에 저항 용접할 때, 스패터(주로 용융 리드로부터 이탈된 금속 입자)가 주위로 비산되는 경우가 있는데, 이 비산된 스패터가 전지 케이스 내 전극군으로 혼입되면, 분리막을 손상시켜 내부 단락을 일으킬 우려가 있다. 또는 비산된 스패터가 밀봉판 둘레부에 설치된 가스켓에 부착되면, 전지 케이스 개구부를 가스켓을 개재하여 밀봉판으로 크림핑 밀봉한 경우, 가스켓의 압착된 부분이 부착물에 의해 전단(shear)되어, 전지 케이스와 밀봉판이 부착물을 개재하여 접촉되어 단락이 발생할 우려가 있다.
이와 같은 스패터 혼입 등으로 인한 단락 발생에 대해, 예를 들어 리드를 밀봉판에 저항 용접할 때, 비산된 스패터가 전지 케이스 내로 혼입되지 않도록, 전지 케이스의 개구부를 얇은 판 등으로 덮어 두는 방법도 있으나, 완전히 덮을 수 없으므로, 스패터의 혼입을 방지하는데 충분하지 않다.
이에 대해, 저항 용접 대신, 초음파 용접을 이용하여 접합하면 저항 용접과 같은 용융은 일어나지 않으므로, 원리적으로 스패터 혼입을 없앨 수 있다. 그러나 초음파 용접에 의한 접합은 저항 용접에 비해 접합 강도가 떨어짐과 더불어, 초음파 진동 때문에, 밀봉판이 방폭(防暴)을 위한 안전 기구를 구비한 경우에, 그 기능에 영향을 끼칠 우려가 있다. 또 극판으로부터 활물질이 박리될 우려가 있어, 신뢰성 면에서도 바람직하지 않다.
그런데 리튬 이차 전지의 양극판에는 통상 알루미늄이 사용되므로, 양극판으로부터 도출되는 리드도 알루미늄이 이용된다. 또 전지의 경량화를 도모하기 위해, 전지 케이스 및 밀봉판도 알루미늄이 사용되기 시작했다. 이 경우, 리드와 밀봉판과의 용접은 알루미늄 상호간의 용접이 되는데, 일반적으로 알루미늄 합금은 스틸에 비해 도전율 및 열전도율이 높으므로, 저항 용접에는 대전류를 단시간 통전시킬 필요가 있고, 그 결과 스틸판의 용접에 비해 용접봉의 손모(損耗)가 심하며, 장기간 안정된 접합을 얻는 것이 어렵다. 그래서 리드와 밀봉판과의 용접에는 레이저 용접이 채용되고 있다(예를 들어 특허문헌 1(일본 특허공개 2000-299099호 공보), 2(일본 특허공개 2007-234276호 공보) 참조).
이 레이저 용접은 레이저광을 매우 작게 할 수 있으므로, 용융 면적을 작게 할 수 있으며, 그만큼, 비산되는 스패터의 양도 대폭으로 저감할 수 있다.
상기와 같이 리드와 밀봉판과의 용접은, 그 공정 상, 필연적으로 스패터의 영향을 받기 쉬우나, 레이저 용접을 이용하는 경우, 그 영향을 대폭으로 저감시킬 수 있을 것으로 기대된다.
그러나 본원 발명자들이 리드와 밀봉판과의 접합을 레이저 용접을 이용하여 제조한 리튬 이온 이차 전지에 대해, 강도를 포함한 신뢰성 평가를 실시한 바, 어느 일정한 비율로 단락이 발생하는 전지가 있었다.
이 단락이 발생한 전지를 더욱 상세하게 조사한 바, 가스켓이 전단됨으로 인한 전지 케이스와 밀봉판과의 단락이나, 분리막이 손상됨으로 인한 내부 단락이 발생했음이 확인되었다. 그리고 그 단락 원인인 이물질을 분석한 결과, 리드 및 밀봉판의 재료인 알루미늄이 포함되어 있음을 알았다.
이와 같은 점에서, 리드와 밀봉판의 용접 공정에서, 어떤 제조 공정 상 외부 요인의 변동에 기인하여, 레이저 용접시에 스패터가 비산되고 이 스패터가 가스켓에 부착, 혹은 전지 케이스 내로 혼입된 것으로 생각된다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로 그 주된 목적은, 리드와 밀봉판과의 레이저 용접시의 스패터 영향을 저감함으로써, 안정된 높은 신뢰성을 갖는 밀폐형 이차 전지를 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 밀폐형 이차 전지는, 양극판 및 음극판이 분리막을 개재하여 적층되거나 감겨 구성되는 전극군이 전지 케이스 내에 수납되며, 이 전지 케이스의 개구부가 밀봉판으로 밀봉된 밀폐형 이차 전지로서, 전극군 중 어느 한쪽 극판으로부터 도출된 리드가, 이 리드의 두께보다 작은 스폿 지름을 갖는 레이저광에 의해 밀봉판에 레이저 용접되는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 구성에 의해, 리드와 밀봉판과의 용접 공정에서, 제조 공정 상 외부 요인의 변동이 발생해도, 리드와 밀봉판과의 접합 강도를 유지하면서 레이저 용접시의 스패터 발생을 저감하며, 이로써 안정된 높은 신뢰성을 갖는 밀폐형 이차 전지를 실현할 수 있다.
여기서 상기 리드와 밀봉판과의 용접부에서 용입 깊이는 용접부의 비드 지름보다 큰 것이 바람직하다. 이로써, 리드와 밀봉판과의 용접부에서 용입 깊이가 깊게 형성됨으로써, 접합 강도가 더욱 높아짐과 더불어, 용접시의 스패터 발생을 더욱 저감할 수 있다.
또 상기 리드와 밀봉판과의 용접부는 선 형상인 것이 바람직하다. 이로써 리드와 밀봉판과의 용접부에 어느 방향으로부터 충격이 가해져도, 안정된 접합 강도를 유지할 수 있다.
본 발명에 따른 밀폐형 이차 전지의 제조 방법은, 상기 구성을 갖는 밀폐형 이차 전지의 제조 방법으로서, 양극판 및 음극판이 분리막을 개재하여 적층되거나 감겨 구성되는 전극군을 준비하는 공정과, 전극군 중 어느 한쪽 극판에 리드 일단을 접속하는 공정과, 전극군을 전지 케이스 내에 수납하는 공정과, 리드 타단을 밀봉판에 접촉시켜, 리드 두께보다 작은 스폿 지름을 갖는 레이저광을 리드 쪽으로부터 조사함으로써, 리드 타단을 밀봉판에 레이저 용접하는 공정과, 밀봉판에 의해 전지 케이스의 개구부를 밀봉하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 방법에 의해, 리드와 밀봉판과의 용접 공정에서, 제조 공정 상 외부 요인의 변동이 발생해도, 리드와 밀봉판과의 접합 강도를 유지하면서 레이저 용접시의 스패터 발생을 저감할 수 있으며, 이로써 신뢰성 높은 밀폐형 이차 전지를 안정되게 제조할 수 있다.
여기서 상기 레이저광은 파이버 레이저를 이용하여 조사되는 것이 바람직하다. 또 레이저광은 파이버 레이저를 연속적으로 주사하면서 조사되는 것이 바람직하다. 이로써, 제어성이 좋으며 신뢰성이 높은 밀페형 이차 전지를 안정되게 제조할 수 있다.
본 발명에 따르면, 리드와 밀봉판과의 용접 공정에서, 제조 공정 상 외부 요인의 변동이 발생해도, 리드와 밀봉판과의 접합 강도를 유지하면서 레이저 용접시의 스패터 발생을 저감할 수 있으며, 이로써 안정된 높은 신뢰성을 갖는 밀폐형 이차 전지를 실현할 수 있다.
도 1(a)~(d)는 리드 표면에 이물질이 부착된 상태에서 리드를 밀봉판에 레이저 용접하는 공정을 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 2(a)~(d)는 리드와 밀봉판과의 계면에 이물질이 부착된 상태에서 리드를 밀봉판에 레이저 용접하는 공정을 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 3(a)~(d)는 리드와 밀봉판 사이에 틈새가 생긴 상태에서 리드를 밀봉판에 레이저 용접하는 공정을 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 4(a)~(d)는 리드 단부에 레이저광이 조사된 상태에서 리드를 밀봉판에 레이저 용접하는 공정을 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 5는 키홀 용접의 원리를 설명하기 위한 개념도이다.
도 6(a)~(d)는 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서 리드를 밀봉판에 레이저 용접하는 공정을 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서 리드와 밀봉판과의 레이저 용접을 리튬이온 전지에 적용한 예를 나타낸 도면이며, (a)는 평면 개념도, (b)는 용접부의 평면 현미경 사진, (c)는 용접부의 단면 현미경 사진이다.
도 8은 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서 파이버 레이저의 주사 방법을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서 용접부의 평면 형상을 고리형으로 한 예를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서 밀폐형 이차 전지의 구성을 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제 2 실시형태에 있어서 리드를 밀봉판에 레이저 용접하는 공정을 나타낸 평면도이다.
도 12(a)~(d)는 본 발명의 제 2 실시형태에 있어서 용접부 형상을 나타낸 평면도이다.
도 13(a), (b)는 본 발명의 제 2 실시형태에 있어서 용접부가 닫힌 직선인 경우의 용접부 형상을 나타낸 평면도이다.
도 14(a)~(d)는 본 발명의 제 2 실시형태에 있어서 전지 케이스의 개구부를 밀봉판으로 밀봉하는 공정을 나타낸 도면이다.
도 15는 키홀 용접에 의한 접합 구조를 설명한 도면이며, (a)는 레이저광의 파워 프로파일을 나타낸 도면이며, (b)는 용접부의 평면도이고, (c)는 용접부의 단면도이며, (d)는 용접부의 평면 현미경 사진이다.
도 16은 본 발명의 제 3 실시형태에 있어서 밀봉판에 레이저 용접하는 방법을 나타낸 도면이며, (a)는 레이저광의 파워 프로파일을 나타낸 도면이며, (b)는 용접부의 평면도이고, (c)는 용접부의 단면도이며, (d)는 용접부의 평면 현미경 사진이다.
본원 발명자들은, 레이저 용접에서의 용융 면적이 매우 작으므로, 리드와 밀봉판과의 용접시에 비산되는 스패터의 영향은 매우 작은 것으로 생각되었음에도 불구하고, 비산된 스패터의 혼입 등에 기인하는 것으로 생각되는 단락 발생 요인이, 제조 공정 상의 어떤 외부 요인의 변동에 의한 것으로 생각하였다.
즉, 리드와 밀봉판과의 용접 공정에서, 제조 공정 중에 발생하는 이물질이 리드 표면, 또는 밀봉판 표면에 부착될 가능성이 있다. 또 리드와 밀봉판과의 용접 부위는 서로 맞닿은 상태에서 용접이 실시되는데, 누름 압력이 약하며 틈새가 생긴 상태에서 용접될 가능성도 있다. 또한 리드와 밀봉판과의 용접 부위에 대해 레이저광의 조사 위치가 어긋날 가능성도 있다.
도 1(a)~(d)는 리드(11) 표면에 이물질(20)이 부착된 상태에서 리드(11)를 밀봉판(10)에 레이저 용접하는 공정을 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 1(a)에 나타내는 바와 같이, 리드(11)를 밀봉판(10)에 접촉시킨 상태에서 리드(11) 쪽에서 레이저광(12)을 조사하면, 리드(11)의 레이저 조사된 영역(11a)이 가열된다. 도 1(b)는 가열된 영역(11a)의 일부가 용융되어 용융부(13)가 형성됨과 동시에, 용융부(13)로부터 증발된 플라즈마(14)가 발생한다. 이때, 레이저광(12)의 조사에 의해 가열된 이물질(20)도 증발되며, 이 증발된 기체가 심하게 체적 팽창을 일으킨다. 그 결과, 도 1(c)에 나타내는 바와 같이, 용융부(13)가 확대됨과 동시에, 증발된 기체의 체적 팽창에 의한 누름 압력에 의해, 용융 금속의 일부가 비산되어 스패터를 발생시킨다. 그 후 레이저광(12)의 조사를 정지시키면, 도 1(d)에 나타내는 바와 같이, 용융부(13)가 식어서 굳어짐으로써, 리드(11)와 밀봉판(10)의 접합이 완료된다. 스패터가 발생됨으로써, 리드(11)의 용접부(용접 흔적)(15)에는 구멍이 생긴다.
이와 같이 리드(11) 표면에 이물질(20)이 부착되면, 이 이물질(20)의 증발로 인한 갑작스러운 체적 팽창이 누름 압력이 되어, 스패터 발생량을 증가시킴을 알 수 있다.
도 2(a)~(d)는 리드(11)와 밀봉판(10)과의 계면에 이물질(21)이 부착된 상태에서 리드(11)를 밀봉판(10)에 레이저 용접하는 공정을 모식적으로 나타낸 단면도이다. 기본적으로 일어나는 현상은, 리드(11) 표면에 이물질(20)이 부착된 경우와 마찬가지이지만, 이물질(21)이 리드(11)와 밀봉판(10)과의 계면에 있으므로, 이물질(21)로부터 증발된 기체의 체적 팽창에 의한 누름 압력에 의해, 용융 금속 일부가 비산되어 스패터가 발생하는 양은 더욱 많아진다. 따라서 도 2(d)에 나타내는 바와 같이 리드(11)의 용접부에는 보다 큰 구멍이 발생한다. 예를 들어 밀봉판(10)을 조립하는 설비의 습동부에는 글리스 등의 윤활제가 사용되므로, 밀봉판(10)을 조립할 때, 밀봉판(10) 표면에 글리스가 부착될 우려가 있다.
도 3(a)~(d)는 리드(11)와 밀봉판(10) 사이에 틈새가 생긴 상태에서 리드(11)를 밀봉판(10)에 레이저 용접하는 공정을 모식적으로 나타낸 단면도이다.
이 경우, 도 3(a)에 나타내는 바와 같이 레이저광(12)을 리드(11)로 조사하면 리드(11)의 레이저 조사된 영역(11a)이 가열되지만, 밀봉판(10)으로의 열 전도가 없으므로 영역(11a)의 온도 상승이 급격하게 진행되며, 도 3(b)에 나타내는 바와 같이 영역(11a)의 용융부(13)도 급격하게 확대된다. 그 결과 도 3(c)에 나타내는 바와 같이 용융 금속 일부가 비산되어 스패터가 발생한다. 이 경우, 도 3(d)에 나타내는 바와 같이 리드(11)의 용접부(15)에는 커다란 구멍이 발생한다.
도 4(a)~(d)는, 레이저광의 조사 위치가 어긋나, 리드(11) 단부에 레이저광(12)이 조사된 상태에서 리드(11)를 밀봉판(10)에 레이저 용접하는 공정을 모식적으로 나타낸 단면도이다.
이 경우, 도 4(a)에 나타내는 바와 같이, 레이저 조사된 영역(11a)이 가열되어도 리드(11) 단부로의 열 전달이 없으므로, 영역(11a)의 온도 상승이 급격하게 진행되며, 도 4(b)에 나타내는 바와 같이 영역(11a)의 용융부(13)도 급격하게 확대된다. 그 결과, 도 4(c)에 나타내는 바와 같이 용융 금속 일부가 비산되어 스패터가 발생한다.
상기와 같은 형태에 의한 리드(11)와 밀봉판(10)과의 레이저 용접은, 제조 공정 상 외부 요인의 변동에 의해 불가피하게 발생하는 것으로 생각된다. 때문에 이와 같은 외부 요인의 변동이 있어도 스패터가 발생하지 않는 레이저 용접이 필요하다.
그런데 리드(11)의 두께는 밀봉판(10)에 비해 매우 얇으므로(전형적으로 0.2㎜ 정도), 종래의 레이저 용접에서는 상기와 같은 리드(11)의 용접부에 구멍이 발생하지 않도록 열전도형 용접이 실시되어 왔으나, 용융 면적이 커지므로, 외부 요인 변동에 기인하는 스패터 발생을 억제하는 것은 어려울 것으로 생각된다.
그래서 본원 발명자들은, 열전도형 용접이 아닌, 심용입형 용접(키홀 용접)이 가능하면, 용융 면적이 미소해지므로, 외부 요인 변동이 발생해도, 스패터 발생을 억제한 레이저 용접이 가능해질 것으로 생각하였다.
도 5는 키홀 용접의 원리를 설명하기 위한 개념도이며, 두께 h의 판상 부재(100)로 레이저광(101)을 조사함으로써, 직경 X의 키홀(102)이 생성된 상태를 나타낸 것이다. 키홀(102)은 용융된 판상 부재(100)의 금속 증기 증발 반발력(Pa)과, 용융된 판상 부재(100)의 표면 장력(Ps)이 균형됨으로써 유지된다.
이때, 키홀(102)의 표면 에너지(E(X))는 일반적으로 이하의 식(1)으로 나타내진다(예를 들어, 미야모토이사무(宮本勇) "싱글모드 파이버 레이저에 의한 금속 포일의 미세 고속 용접"; 제58회 레이저 가공 학회 논문집; 2003년 3월 참조).
Figure 112010028757947-pct00001
여기서 G는 판상 부재(100)의 액체 금속 표면 에너지이며, D는 용융 영역(103)의 직경이다.
식(1)으로부터, 이하의 식(2)이 얻어진다.
Figure 112010028757947-pct00002
식(2)으로부터, X＞h일 경우, dE/dX＜0이 되며, 키홀(102) 직경(X)의 증대(dX)에 의해 표면 에너지(E)는 감소(dE)되므로, 키홀(102)은 구멍이 된다. 한편, X＜h일 경우, dE/dX＞0이 되며, 키홀(102) 직경(X)의 증대(dX)에 의해 표면 에너지(E)는 증가(dE)되므로, 키홀(102)의 직경(X)은 수축되며, 증발 반발력(Pa)과 균형된다.
따라서 판상 부재(100)의 두께(h)보다 작은 스폿 지름을 갖는 레이저광(101)을 이용하면, 안정된 키홀 용접을 실시하는 것이 가능해진다.
전술한 바와 같이, 리드(11)의 전형적인 두께는 0.2㎜ 정도이므로, 종래의 레이저 용접에서 사용되었던 YAG 레이저의 스폿 지름은 최소 0.3㎜ 정도이므로, YAG 레이저를 사용해도, 안정된 키홀 용접을 수행할 수 없다.
여기서, 리드(11)의 용접 부위만 두께를 크게 함으로써 키홀 용접을 하는 것은 가능하지만, 리드(11) 두께를 크게 한만큼 체적 효율이 저하되므로 전지의 고용량화를 저해하게 되어, 실제로 채용하는 것은 어렵다. 또 리드(11)의 두께를 크게 한만큼 레이저광 파워를 증대시킬 필요가 있어, 스패터 발생을 증가시키게 된다.
그래서 본 발명자들은 파이버 레이저에 착안하였다. 즉, 파이버 레이저의 스폿 지름은 0.02㎜ 정도로 매우 작게 할 수 있으므로, 리드(11) 두께에 대해 충분히 작은 스폿 지름(전형적으로 1/5~1/10 정도)을 가지며, 안정된 키홀 용접이 가능해진다. 이로써, 심용입(deep penetration)형 용접이 실현 가능하므로, 리드와 밀봉판과의 용융 면적을 매우 작게 할 수 있고, 그 결과 제조 공정 상 외부 요인의 변동이 발생해도, 스패터 발생을 억제한 레이저 용접이 가능해진다.
그리고 파이버 레이저의 스폿 지름은, YAG 레이저의 스폿 지름보다 1/10 정도 작으므로, 용융 면적 축소에 따른 접합 강도의 저하가 우려되지만, 연속 발진의 파이버 레이저를 연속적으로 주사시켜 선 형상 용융부를 형성함으로써, YAG 레이저를 이용한 경우와 동등 정도, 또는 그 이상의 접합 강도를 유지할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 그리고 본 발명은 이하의 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 또 본 발명의 효과를 발휘할 수 있는 범위 내에서 적절하게 변경 가능하다. 또한 다른 실시형태와 조합시켜도 된다.
[제 1 실시형태]
도 6(a)~(d)는 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서 리드(11)를 밀봉판(10)에 레이저 용접하는 공정을 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 6(a)에 나타내는 바와 같이, 리드(11)를 밀봉판(10)에 접촉시킨 상태에서, 리드(11) 쪽으로부터 파이버 레이저광(이하, 단순히 "레이저광"이라 함)(12)을 조사하며, 레이저 조사된 리드(11)의 영역(11a)을 가열시킨다.
가열된 영역(11a)의 일부는, 도 6(b)에 나타내는 바와 같이 용융되어 용융부(13)를 형성함과 동시에, 용융된 리드(11)의 금속 증기 증발 반발력에 의해 키홀을 형성한다. 또 도 6(c)에 나타내는 바와 같이 키홀이 더욱 성장됨으로써, 용융부(13)도 밀봉판(10)의 표면 밑에까지 깊이 확대되어 간다. 그 후, 레이저광(12)의 조사를 정지시키면, 도 6(d)에 나타내는 바와 같이 용융부(13)가 키홀을 메우듯이 굳어지며, 리드(11)와 밀봉판(10)의 접합이 완료된다.
이때, 리드(11)와 밀봉판(10)과의 용접부(15)는, 심용입형의 용접 구조를 이룬다. 여기서 용접부(15) 형상은 특별히 제한되지 않으나, 리드(11)와 밀봉판(10)의 용접부(15) 용입 깊이는, 용접부(15)의 비드 지름보다 큰 것이 바람직하다. 이와 같은 용접 형상은 레이저광(12)의 스폿 지름 크기나, 조사되는 파워 밀도, 조사시간 등에 의해 제어된다. 또 레이저광(12)의 스폿 지름은 리드(11) 두께보다 작으면 키홀 용접은 가능하나, 바람직하게는 리드(11) 두께의 1/2 이하, 더 바람직하게는 1/5 이하로 하면, 보다 안정된 키홀 용접을 할 수 있다.
도 7(a)~(c)는 본 발명의 리드(11)와 밀봉판(10)과의 레이저 용접을 리튬이온 전지에 적용한 예를 나타낸 도이며, (a)는 평면 개념도, (b)는 용접부(15)의 평면 현미경 사진, (c)는 용접부(15)의 단면 현미경 사진이다.
여기서 리튬 이온 전지 전극군의 양극으로부터 도출된 리드(11)는, 두께 0.15㎜, 폭 4㎜의 알루미늄박으로 이루어지며, 밀봉판(10)은 두께 0.1㎜(리드(11)와의 용접부 두께), 직경 16.8㎜의 알루미늄 판으로 이루어진다. 또 레이저광은 스폿 지름 0.02㎜, 파워 밀도 7×107W/㎝2인 것을 이용하며, 주사 속도 5m/분으로 연속 조사를 행한다.
리드(11)와 밀봉판(10)의 용접부(15) 형상은, 도 7(b), (c)에 나타내는 바와 같이 용융 폭(비드 폭) 0.3㎜, 용접 길이 2.5㎜로, 용입 깊이 0.4㎜의 심용입 용접이 실현되며, 이로써 레이저광의 스폿 지름을 리드(11) 두께보다 작게 함으로써 키홀 용접이 가능함을 알 수 있다.
그리고 레이저 용접시에 스패터 발생은 관찰되지 않으며, 또 접합 강도는 약 30N이다. 이로써, 제조 공정 상 외부 요인의 변동이 발생해도, 스패터 발생을 억제한 레이저 용접이 가능해짐과 더불어, 레이저광을 연속적으로 주사시켜 선 형상 용접부(15)를 형성함으로써, YAG 레이저를 이용한 경우와 동등 정도, 또는 그 이상의 접합 강도를 유지할 수 있다. 또 리드(11)와 밀봉판(10)과의 용접부(15)를 선 형상으로 함으로써, 용접부(15)에 어느 방향으로부터 충격이 가해져도, 안정된 접합 강도를 유지할 수 있다.
여기서, 도 7(c)에 나타내는 바와 같이 리드(11)와 밀봉판(10)과의 용접부(15)의 비드 지름은 레이저광의 스폿 지름에 대해 15배 정도 확산되지만, 이 비드 지름의 확장은 리드(11)의 두께나 용접부(15)의 용입 깊이 등에 따라 변동된다.
도 8은 파이버 레이저의 주사 방법을 나타낸 도면이다. 파이버(31)의 끝면으로부터 조사된 레이저광(12)을, 콜리메이트 렌즈(32)에 의해 빔 지름 12㎜의 콜리메이트 광으로 한 후, 갈바노미터 스캐너(33)와 fθ렌즈(34)에 의해 연속적으로 주사시키면서 리드(11) 표면을 조사한다. 이때, 리드(11)로 조사되는 레이저광(12)의 스폿 지름은 0.01~0.1㎜로 조정된다. 또 갈바노미터 스캐너(33)에 의해 레이저광(12)의 주사 속도나 주사 방향이 제어된다. 여기서 용접부의 산화 등을 방지하기 위해, 가스 공급 노즐(35)로부터 질소 등의 차폐(shield) 가스를 용접부로 분무해도 된다.
도 9는 갈바노미터 스캐너(33)로 레이저광(12)을 주사하여, 용접부(15)의 평면 형상을 고리형으로 한 예를 나타낸 도면이다. 이와 같이 갈바노미터 스캐너(33)를 이용함으로써, 용접부(15) 형상을 쉽게 설정할 수 있으므로, 다품종 전지에 대응하여 용접부(15) 형상을 변경하는 것이 가능해진다.
도 10은 본 실시형태에 있어서 밀폐형 이차 전지의 구성을 모식적으로 나타낸 단면도이다. 도 10에 나타내는 바와 같이, 양극판(1) 및 음극판(2)이 분리막(3)을 개재하여 감겨 이루어지는 전극군(4)은 전지 케이스(5) 내에 수납되며, 전지 케이스(5) 개구부는 가스켓(6)을 개재하여 밀봉판(10)에 의해 크림핑 밀봉된다. 그리고 전극군(4)의 어느 한쪽 극판으로부터 도출된 리드(11)가, 리드(11) 두께보다 작은 스폿 지름을 갖는 레이저광에 의해 밀봉판(10)에 레이저 용접된다.
이와 같은 구성에 의해, 리드(11)와 밀봉판(10)과의 용접 공정에서 제조 공정 상 외부 요인의 변동이 발생해도, 리드(11)와 밀봉판(10)과의 접합 강도를 유지하면서 레이저 용접시의 스패터 발생을 저감하며, 이로써 안정된 높은 신뢰성을 갖는 밀폐형 이차 전지를 실현할 수 있다.
또 본 실시형태의 밀폐형 이차 전지는 다음과 같은 방법으로 형성할 수 있다.
먼저, 양극판(1) 및 음극판(2)이 분리막(3)을 개재하여 적층되어 이루어지는 전극군(4)을 준비하고, 전극군(4)의 어느 한쪽 극판에 리드(11) 일단을 접속시킨다. 다음에 전극군(4)을 전지 케이스(5) 내에 수납시킨 후, 리드(11) 타단을 밀봉판(10)에 접촉시켜 레이저광을 리드(11) 표면에 연속적으로 주사시키면서 조사함으로써, 리드(11) 타단을 밀봉판(10)에 레이저 용접한다. 얼마 후, 가스켓(6)을 개재시켜, 밀봉판(10)에 의해 전지 케이스(5) 개구부를 크림핑 밀봉함으로써, 밀폐형 이차 전지를 완성시킨다.
[제 2 실시형태]
파이버 레이저의 스폿 지름은 YAG 레이저의 스폿 지름보다 1/10 정도 작으므로, 용접 면적 축소에 따른 접합 강도의 저하가 우려된다. 그래서 접합 강도를 확보하기 위해 용접 부위를 늘릴 필요가 있는데, 펄스 발진의 레이저광을 이용하여 복수 부위를 레이저 용접하면, 가열, 용융, 응고의 상태 변화를 반복하게 되므로, 스패터가 발생하기 쉽게 된다. 이에 더불어, 용접 상태도 용접 부위에 따라 불균일해지므로, 안정된 접합 강도를 얻을 수 없을 우려가 있다.
그래서 본 실시형태에서는, 스패터 발생이 없는 안정된 접합 구조를 얻기 위해, 연속 발진 파이버 레이저를 연속적으로 주사하여 선 형상 용융부를 형성하는 방법을 제안한다. 이로써, YAG 레이저를 이용한 경우와 동등 정도, 또는 그 이상의 접합 강도를 갖는 접합 구조를 얻을 수 있다. 이에 더불어, 리드와 밀봉판과의 용접부를 선 형상으로 함으로써, 용접부에 어느 방향으로부터 충격이 가해져도, 안정된 접합 강도를 유지할 수 있다.
도 11은 본 발명의 리드(11)를 밀봉판(10)에 레이저 용접하는 공정을 나타낸 평면도이다. 도 11에 나타내는 바와 같이, 전극군으로부터 도출된 리드(11)의 단부를 밀봉판(10)에 접촉시킨 상태에서, 리드(11) 두께보다 작은 스폿 지름을 갖는 레이저광을 리드(11) 폭방향을 따라 연속적으로 주사시킴으로써, 리드(11)의 단부를 밀봉판(10)에 레이저 용접한다. 이때 리드(11)와 밀봉판(10)의 용접부(15)는 선 형상이 된다. 여기서 용접부(15)의 용접 길이(L)와 용접 폭(W)과의 비율은 4 이상, 더 바람직하게는 8 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또 용접부(15)의 용접 길이(L)는 리드 폭의 1/3 이상인 것이 바람직하다. 이로써 YAG 레이저를 이용한 경우와 동등 정도, 또는 그 이상의 접합 강도를 갖는 접합 구조를 얻을 수 있다.
예를 들어, 두께 0.15㎜, 폭 4㎜의 알루미늄박으로 된 리드(11)를 두께 0.1㎜(리드(11)와의 용접부 두께), 직경 16.8㎜의 알루미늄 판으로 된 밀봉판(10)에, 스폿 지름 0.02㎜, 파워 밀도 7×107W/㎝2인 레이저광을 주사 속도 10m/분으로 18msec 동안 조사시켜 레이저 용접을 실시한 경우, 용접부(15)의 용접 길이(L)가 약 2㎜, 용접 폭(W)이 0.03㎜가 된다. 이때 접합 강도는 약 28N이며, 이는 YAG 레이저를 이용한 경우와 동등 정도, 또는 그 이상의 접합 강도에 상당한다. 여기서, 레이저 용접시에 스패터 발생은 관찰되지 않는다.
또 본 실시형태에서 용접부(15)의 선 형상은 특별히 제한되지 않으나, 리드(11)와 밀봉판(10)의 접합 강도를 높이거나, 또는 리드(11)와 밀봉판(10)의 접촉저항을 줄이기 위해, 도 12(a)~(d)에 나타내는 바와 같은 선 형상 용접부(15)를 형성하는 것이 바람직하다.
도 12(a)는, 용접부(15)를, 적어도 2 이상의 서로 떨어져 위치하는 직선형을 이루도록 형성한 예를 나타낸다. 이와 같이 형성함으로써, 용접부(15)의 전체 길이가 길어지므로, 리드(11)와 밀봉판(10)의 접합 강도를 높일 수 있다. 그리고 도 12(a)에서는 2개의 서로 평행한 직선형 용접부(15)를 리드(11) 길이 방향에 대해 수직인 방향으로 형성하나, 리드(11)의 길이 방향에 대해 평행인 방향으로 형성해도 된다. 또는 2개의 직선형 용접부(15)를 서로 수직인 방향으로 형성해도 된다. 또 직선형으로 형성하는 대신 곡선형으로 형성해도 된다.
도 12의 (b), (c)는 용접부(15)를, 연속되는 닫힌 직선 또는 닫힌 곡선을 이루도록 형성한 예를 나타낸다. 여기서 도 12(a)는 사각형으로, 도 12(b)는 원형으로 형성한 예를 나타낸다. 이와 같이 형성하면 용접부(15)의 전체 길이가 길어짐과 동시에, 닫힌 직선 또는 닫힌 곡선으로 둘러싸인 영역 전체 면에서 리드(11)와 밀봉판(10)을 접촉시킬 수 있으므로, 리드(11)와 밀봉판(10)의 접합 강도를 높임과 더불어, 리드(11)와 밀봉판(10)의 접촉 저항을 낮출 수 있다. 또 닫힌 직선 또는 닫힌 곡선으로 둘러싸인 영역 전체 면의 접촉이 불충분할 경우, 닫힌 직선 또는 닫힌 곡선으로 둘러싸인 영역 내에 또 다른 용접부(15)를 형성해도 된다.
그리고 본 발명에서 사용하는 "선 형상"은, 예를 들어 도 12(d)에 나타내는 바와 같이 지그재그 형상 등도 포함한다.
그런데, 용접부(15)를 도 12의 (b), (c)에 나타내는 바와 같은 닫힌 직선 또는 닫힌 곡선을 이루도록 형성할 경우, 닫힌 직선 또는 닫힌 곡선의 시작점이 끝점과 겹쳐짐으로써 레이저광(12)이 두 번 조사되게 되므로, 겹쳐진 부위에 구멍이 생길 우려가 있다. 그래서, 이와 같이 구멍을 회피하기 위해, 예를 들어 닫힌 직선일 경우, 도 13(a)에 나타내는 바와 같이 닫힌 직선의 끝점을, 시작점과 겹쳐지지 않은 위치에서 정지시키는 것이 바람직하다. 또 이 경우도 용접부(15)는 실질적인 닫힌 직선을 이루므로, 상기 효과가 얻어짐은 물론이다. 또는 도 13(b)에 나타내는 바와 같이, 닫힌 직선의 끝점을 시작점과 겹쳐지는 위치에서 정지시키지 않고, 시작점에서 약간 떨어진 위치까지 연장(도 13(b) 중 15a에 상당하는 부분)시켜 정지시키도록 해도 된다. 레이저광(12) 파워는 연속주사 되는 동안은 일정하나, 레이저광(12) 주사가 정지될 때에 레이저광(12)의 파워가 증가되므로, 끝점을 시작점과 겹쳐지는 위치에서 정지시키면, 시작점과 겹쳐져 두 번 조사된 부분이 있어도, 구멍 발생을 회피할 수 있다. 여기서, 용접부(15)가 닫힌 곡선인 경우에도, 닫힌 직선의 경우와 마찬가지 형태를 채용할 수 있다.
도 14의 (a)~(d)는 전극군(4)의 어느 한쪽 극판에 접속된 리드(11)를 밀봉판(10)에 레이저광으로 용접한 후, 이 밀봉판(10)을 전지 케이스(5) 개구부에 밀봉하기까지의 공정을 나타낸 도이다.
도 14(a)에 나타내는 바와 같이, 밀봉판(10)을 전지 케이스(5)의 개구부 근방에, 개구부 면에 대해 거의 수직인 방향으로 배치함과 동시에, 전지 케이스(5)의 개구부 상방으로 연장시킨 리드(11)의 단부를 밀봉판(10)에 접촉시킨다. 이 상태에서 레이저광을 리드(11) 쪽으로부터 조사함으로써, 리드(11) 단부를 밀봉판(10)에 레이저 용접한다.
다음에, 도 14의 (b)~(d)에 나타내는 바와 같이, 전지 케이스(5)의 개구부 면에 대해 거의 수직으로 배치한 밀봉판(10)을, 전지 케이스(5) 개구부 면에 대해 평행으로 되도록 기울이면서 개구부 방향으로 내리고, 전지 케이스(5) 개구부를 밀봉판(10)으로 밀봉한다. 이때, 전지 케이스(5)의 개구부 상방으로 연장된 리드(11)는 절곡되어 전지 케이스(5) 내에 수납되는데, 리드(11)는 부드럽기 때문에 절곡 위치가 정해지지 않으며, 절곡 위치에 따라서는 리드(11) 일부가 전지 케이스(5)에 접촉될 우려가 있다.
그래서 도 14(a)에 나타내는 바와 같이, 용접부(15)의 일부를, 적어도 리드(11)의 길이방향에 대해 수직인 방향으로 직선형을 이루는 부위(A)에 형성함으로써, 리드(11)를 절곡시키면서 전지 케이스(5) 개구부를 밀봉판(15)으로 밀봉할 때, 도 14(b)에 나타내는 바와 같이 리드(11)의 절곡 위치를 용접부(15)의 부위(A)에 의해 규제할 수 있다. 이로써 리드(11)가 전지 케이스(5)에 접촉되는 것을 방지할 수 있으며, 안정되게 전지 케이스(5) 내에 수납시킬 수 있다.
또 리드(11)를 절곡시키면서 전지 케이스(5) 개구부를 밀봉판(10)으로 밀봉할 때, 리드(11)의 길이방향에서 리드가 박리될 우려가 있다. 그래서 도 14(a)에 나타내는 바와 같이, 리드(11) 길이 방향에 대해 평행인 방향에도 직선형 용접부(15)를 형성함으로써, 리드의 박리도 함께 방지할 수 있다.
즉, 리드(11)를 절곡시키면서 전지 케이스(5) 개구부를 밀봉판(10)으로 밀봉하는 공정에서, 리드(11)의 일부가 전지 케이스(5)에 접촉되는 문제, 및 리드가 박리되는 문제를 회피하기 위해서는, 도 14(a)에 나타내는 바와 같이 용접부(15)를 사각형으로 형성하는 것이 바람직하다.
[제 3 실시형태]
본원 발명자들은, 본 발명의 방법을 이용하여 리드(11)와 밀봉판(10)과의 키홀 용접을 실시하여 그 접합 구조에 대해 검토한 바, 다음과 같은 현상을 발견했다.
도 7(a)에 나타낸 바와 같이, 전극군으로부터 도출된 리드(11)(두께 0.15㎜, 폭 4㎜의 알루미늄박으로 이루어짐)의 단부를, 밀봉판(10)(리드(11)와의 용접부 두께 0.1㎜, 직경 16.8㎜의 알루미늄판으로 이루어짐)에 접촉시킨 상태에서, 스폿 지름 0.02㎜, 파워 밀도 7×107W/㎝2인 레이저광을 리드(11) 폭 방향으로 주사 속도 10m/분으로 주사시키면서 조사하여, 리드(11)와 밀봉판(10)과의 레이저 용접을 하고, 형성된 용접부(15)의 접합 구조를 관찰하였다.
도 15(a)~(d)는 그 결과를 나타내는 도면이며, (a)는 레이저광(12)의 파워 프로파일을 나타낸 도면이고, (b)는 용접부(15)의 평면도이며, (c)는 용접부(15)의 단면도이고, (d)는 용접부(15)의 평면 현미경 사진이다.
도 15(b), (c)에 나타내는 바와 같이, 주사 개시시의 용접부(15a)에서는 용입 깊이가 깊게 형성되며, 주사 정시시의 용접부(15b)에서는 용접부 표면에 구멍(16)이 발생한 것이 있음을 알았다.
이는, 일정한 파워로 레이저광(12)을 조사한 경우, 주사 개시시에는 소정의 주사 속도에 달할 때까지 단위 면적당 열이 크며, 또 리드(11)의 조사부가 급격하게 온도 상승됨으로써 용입 깊이가 깊어지며, 또한 주사 정지시에는 주사 속도가 낮아짐에 따라 단위당 열이 커지므로, 구멍(16)이 발생한 것으로 생각된다.
이와 같은 접합 구조가 얻어지는 레이저 용접은 리드(11)(및 밀봉판(10))의 용융 상태가 불안정하므로, 용융 금속 일부가 비산되어 스패터가 발생할 우려가 있다. 또 레이저광(12) 주사 궤적의 위치 조정 오차가 생겨, 주사 개시점 또는 주사 정지점이 리드(11)가 존재하지 않은 영역에 이르는 경우, 레이저광(12)은 직접 밀봉판(10) 표면에 조사되므로, 밀봉판(10)을 관통해 버릴 우려가 있다.
본 실시형태에서는 이와 같은 불안정한 접합 구조의 발생을 억제하기 위해, 리드와 밀봉판과의 레이저 용접시의 스패터 영향을 저감하며, 안정된 스루홀 용접을 가능하게 하는 방법을 제안한다.
도 16(a)~(d)는 본 실시형태에 있어서 리드(11)를 밀봉판(10)에 레이저 용접하는 공정을 모식적으로 나타낸 도면이며, (a)는 레이저광(12)의 파워 프로파일을 나타낸 도면이고, (b)는 용접부(15)의 평면도이며, (c)는 용접부(15)의 단면도이고, (d)는 용접부(15)의 평면 현미경 사진이다.
도 7(a)에 나타낸 방법과 마찬가지의 방법으로, 전극군으로부터 도출된 리드(11)의 단부를 밀봉판(10)에 접촉시킨 상태에서, 리드(11) 두께보다 작은 스폿 지름을 갖는 레이저광을 리드(11) 폭방향으로 주사시키면서 조사하며, 리드(11)의 단부를 밀봉판(10)에 레이저 용접하여 선 형상 용접부(15)를 형성한다.
이때, 도 16(a)에 나타내는 바와 같이, 레이저광(12)의 파워를, 주사 개시 후 일정 시간(시각 0~t1) 동안 증가시키면서 또 주사 정지 전 일정 시간(시각 t2 ~t3) 동안 감소시키면서 레이저를 조사한다. 이로써, 안정된 스루홀 용접을 실시할 수 있으며, 도 16(b), (c)에 나타내는 바와 같이, 구멍이 발생하는 일 없이, 용접부(15)의 용입 깊이가 거의 일정한 접합 구조를 실현할 수 있다.
도 16(d)는, 두께 0.15㎜, 폭 4㎜의 알루미늄박으로 이루어진 리드(11)의 단부를, 두께 0.1㎜(리드(11)와의 용접부 두께), 직경 16.8㎜의 알루미늄판으로 이루어진 밀봉판(10)에 접촉시킨 상태에서, 스폿 지름 0.02㎜, 파워 밀도 7×107W/㎝2인 레이저광을 리드(11)의 폭방향으로 주사 속도 10m/분으로 주사시키면서 조사하여, 리드(11)와 밀봉판(10)의 레이저 용접을 했을 때의 용접부(15) 평면 현미경 사진이다. 레이저광(12)의 파워 밀도는, 주사 개시 후 3msec 동안 증가시키면서 또 주사 정지 전 3msec 동안 감소시키면서, 18msec 동안 레이저를 조사한다. 여기서, 이때, 스패터 발생은 관찰되지 않았다.
그리고 주사 개시 후의 일정 시간이 경과한 후 주사 정지 전의 일정 시간에 이르는 동안(시각 t1 ~t2), 레이저광(12)의 파워를 일정하게 하여 레이저를 조사하는 것이 바람직하나, 일정한 접합 강도를 확보할 수 있으면, 용융 상태를 급격하게 변화시키지 않는 범위 내에서 변동시켜도 상관없다.
본 실시형태의 레이저 조사는, 도 8에 나타낸 파이버 레이저 주사에 의해 수행할 수 있다. 레이저광(12)의 주사 속도나 주사 방향은 갈바노미터 스캐너(33)에 의해 제어되며, 또 레이저광(12)의 파워 밀도는 레이저광(12)의 주사에 동기시키며, 도 9(a)에 나타낸 바와 같은 파워 프로파일로 제어된다. 여기서 레이저광(12)의 파워 프로파일은, 레이저광(12)의 초점 위치를 리드(11) 표면에 대해 이동시키면서 행함으로써 실질적으로 제어하도록 해도 된다.
이상과 같이 본 발명을 바람직한 실시형태에 의해 설명해왔으나, 이러한 서술은 한정사항이 아니며, 여러 가지 개변이 가능함은 물론이다. 예를 들어 상기 실시형태에서 리드(11)와 밀봉판(10)은 같은 알루미늄 재료를 예로 설명했으나, 이종 금속으로 된 리드(11) 및 밀봉판(10)이라도 됨은 물론이다. 또 리드(11)가 용접된 밀봉판(10)은 전지 케이스(5)에 크림핑 밀봉되는 이외에, 전지 케이스(5) 개구부에 용접에 의해 밀봉된 것이라도 된다.
또한 리드(11)를 밀봉판(10)에 레이저 용접하는 공정을, 리드(11)가 도출된 전극군(4)을 전지 케이스(5) 내로 수납시킨 후에 실시했으나, 리드(11)를 밀봉판(10)에 레이저 용접한 후, 리드(11)가 밀봉판(10)에 용접된 전극군(4)을 전지 케이스(5) 내에 수납시키고, 그 후, 전지 케이스(5)의 개구부를 밀봉판(10)으로 밀봉하도록 해도 된다.
그리고 본 발명이 적용되는 밀폐형 이차 전지는 그 종류가 특별히 제한되는 것은 아니며, 리튬 이온 이차 전지 외에 니켈 수소 축전지 등에도 적용할 수 있다. 또 원통형 이차 전지에 한정되지 않으며, 각형 이차 전지에도 적응될 수 있다. 또한 전극군은 양극판 및 음극판을 분리막을 개재하여 감은 것에 한정되지 않으며, 적층된 것이라도 된다.
산업상 이용 가능성
본 발명에 따르면, 안정된 높은 신뢰성을 갖는 밀폐형 이차 전지를 실현할 수 있으며, 휴대 기기 등 구동용 전원으로서 유용하다.
1 : 양극판 2 : 음극판
3 : 분리막 4 : 전극군
5 : 전지 케이스 6 : 가스켓
10 : 밀봉판 11 : 리드
11a : 영역 12 : 레이저광
13 : 용융부 14 : 플라즈마
15 : 용접부 20, 21 : 이물질
31 : 파이버 32 : 콜리메이트 렌즈
33 : 갈바노미터 스캐너 35 : 가스 공급 노즐
100 : 판상 부재 101 : 레이저광
102 : 키홀 103 : 용융 영역

Claims (21)

  1. 양극판 및 음극판이 분리막을 개재하여 적층되거나 감겨 구성되는 전극군이 전지 케이스 내에 수납되며, 이 전지 케이스의 개구부가 밀봉판으로 밀봉된 밀폐형 이차 전지에 있어서,
    상기 전극군 중 어느 한쪽 극판으로부터 도출된 리드가, 이 리드의 두께보다 작은 스폿 지름을 갖는 레이저광에 의해 상기 밀봉판에 키홀 용접되는 밀폐형 이차 전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 리드와 상기 밀봉판과의 용접부에 있어서 용입(penetration) 깊이는, 상기 용접부의 비드 지름보다 큰 밀폐형 이차 전지.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 리드와 상기 밀봉판과의 용접부는 선 형상으로 구성되는 밀폐형 이차 전지.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 리드 및 상기 밀봉판은 알루미늄을 포함하는 재료로 이루어지는 밀폐형 이차 전지.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저광의 스폿 지름은 상기 리드 두께의 1/2 이하인 밀폐형 이차 전지.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 용접부는, 적어도 2 이상의 서로 떨어져 위치하는 직선 형상 또는 곡선 형상을 이루는 밀폐형 이차 전지.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 용접부는 연속되는 닫힌 직선 또는 닫힌 곡선을 이루는 밀폐형 이차 전지.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 용접부는 연속되는 지그재그 형상을 이루는 밀폐형 이차 전지.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 용접부는, 적어도 상기 리드의 길이 방향과 직교하는 상기 리드의 폭 방향으로 직선 형상을 이루는 부위를 갖는 밀폐형 이차 전지.
  10. 제 3 항에 있어서,
    상기 용접부의 용접 폭에 대한 용접 길이의 비율이 4 이상인 밀폐형 이차 전지.
  11. 제 3 항에 있어서,
    상기 용접부는 상기 리드의 폭방향으로 형성되며,
    상기 용접부의 용접 길이는 상기 리드 폭의 1/3 이상인
    밀폐형 이차 전지.
  12. 청구항 1에 기재된 밀폐형 이차 전지의 제조 방법에 있어서,
    (a)양극판 및 음극판이 분리막을 개재하여 적층되거나 감겨 구성되는 전극군을 준비하는 공정과,
    (b)상기 전극군 중 어느 한쪽 극판에 리드의 일단을 접속하는 공정과,
    (c)상기 전극군을 전지 케이스 내에 수납하는 공정과,
    (d)상기 리드의 타단을 밀봉판에 접촉시켜, 상기 리드의 두께보다 작은 스폿 지름을 갖는 레이저광을 상기 리드 쪽으로부터 조사함으로써, 상기 리드 타단을 상기 밀봉판에 키홀 용접하는 공정과,
    (e)상기 밀봉판에 의해 상기 전지 케이스의 개구부를 밀봉하는 공정
    을 포함하는 밀폐형 이차 전지의 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 공정(d)에서, 상기 레이저광은, 파이버 레이저를 이용하여 조사되는 밀폐형 이차 전지의 제조 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 공정(d)에서, 상기 레이저광은, 파이버 레이저를 연속적으로 주사(走査)하면서 조사되는 밀폐형 이차 전지의 제조 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 레이저광의 파워를, 상기 주사 개시 후 상기 레이저 광의 주사 속도가 사전 설정된 속도에 도달할 때까지 증가시키면서 또한 상기 주사 정지 전의 상기 레이저 광의 주사 속도가 상기 사전 설정된 속도로부터 0이 될 때까지 감소시키면서 레이저를 조사하는 밀폐형 이차 전지의 제조 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 주사 개시 후의 상기 레이저 광의 주사 속도가 사전 설정된 속도에 도달한 후, 상기 사전 설정된 속도가 0으로 감소하기 시작할 때까지 상기 레이저광의 파워를 일정하게 하여 레이저를 조사하는 밀폐형 이차 전지의 제조 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 리드와 상기 밀봉판과의 용접부에서 용입 깊이는, 상기 레이저광의 주사방향에서 일정하게 형성되는 밀폐형 이차 전지의 제조 방법.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 리드와 상기 밀봉판과의 용접부는 선 형상으로 형성되는 밀폐형 이차 전지의 제조 방법.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 레이저광 파워의 증가 및 감소를, 상기 레이저광의 초점 위치를 상기 리드 표면에 대하여 이동시키면서 행하는 밀폐형 이차 전지의 제조 방법.
  20. 제 12 항에 있어서,
    상기 공정(d)에서, 상기 레이저광의 스폿 지름은 상기 리드 두께의 1/2 이하인 밀폐형 이차 전지의 제조 방법.
  21. 제 12 항에 있어서,
    상기 리드 및 상기 밀봉판은 알루미늄을 포함하는 재료로 이루어지는 밀폐형 이차 전지의 제조 방법.
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