KR101272178B1 - Secondary battery and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 이차 전지는, 전극 조립체와 전해액이 함께 수납되는 수납부 및 개방부를 포함하는 금속성 캔; 상기 캔을 밀봉할 수 있도록 상기 캔의 상기 개방부에 위치되는 금속성 캡; 및 상기 캔과 상기 캡의 용융점보다 낮은 융점을 가지며, 상기 캔과 상기 캡의 접합부 사이에 개재된 상태에서 상기 캔과 상기 캡을 접합하는 용융 접합부재;를 포함하며, 상기 용융 접합부재는 국부 가열에 의해 용융된 상태에서 상기 캔과 상기 캡을 접합한다.A secondary battery according to the present invention includes a metallic can including an accommodating part and an open part accommodating an electrode assembly and an electrolyte solution; A metallic cap positioned in the opening of the can to seal the can; And a fusion bonding member having a melting point lower than a melting point of the can and the cap and joining the can and the cap in a state interposed between the can and the cap. The can and the cap are joined in the molten state.

Description

이차 전지 및 그 제조 방법{SECONDARY BATTERY AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}Secondary battery and its manufacturing method {SECONDARY BATTERY AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 이차 전지 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이차 전지의 케이스를 형성하는 캔 및 캡의 용융점보다 낮은 융점을 가지는 용융 접합부재를 이용하여 캔과 캡을 접합하는 이차 전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a secondary battery and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a secondary battery for joining a can and a cap by using a melt bonding member having a melting point lower than the melting point of the can and cap forming a case of the secondary battery. It relates to a manufacturing method.

일반적으로, 디지털 카메라, 캠코더, 휴대용 전화기, 휴대용 PC 등과 같은 휴대용 전자 제품의 구조가 경량화 또는 고기능화됨으로써 전자 제품의 전원으로 사용되는 전지에 대해서 많은 연구가 진행되고 있다. 이러한 전지는 충/방전에 의해 연속적으로 사용할 수 있다. In general, many studies have been conducted on batteries used as a power source for electronic products by making the structure of portable electronic products such as digital cameras, camcorders, portable telephones, and portable PCs lighter or more functional. Such a battery can be used continuously by charging / discharging.

통상적으로, 반복 충/방전이 가능한 전지 즉, 이차 전지는 니켈 카드늄 전지, 니켈 수소전지, 니켈 아연전지, 리튬 2차 전지 등으로 분류되며, 이들 중에서 수명과 용량을 고려하면 리튬 2차 전지가 범용화 되고 있다. Typically, batteries that can be repeatedly charged / discharged, that is, secondary batteries are classified into nickel cadmium batteries, nickel hydrogen batteries, nickel zinc batteries, lithium secondary batteries, and the like. Among them, lithium secondary batteries are generally used in consideration of their lifetime and capacity. It is becoming.

상기 리튬 2차 전지는 전해질의 종류에 따라 액체 전해질을 사용하는 리튬 금속전지, 리튬 이온전지, 및 고분자 고체 전해질을 사용하는 리튬 폴리머 전지로 구분된다. 리튬 폴리머 전지는 고분자 고체 전해질의 종류에 따라 유기 전해액이 전혀 함유되어 있지 않은 완전 고체형 리튬 폴리머 전지, 유기 전해액을 함유하는 겔형 고분자 전해질을 사용하는 리튬 이온 폴리머 전지로 구분된다. The lithium secondary battery is classified into a lithium metal battery using a liquid electrolyte, a lithium ion battery, and a lithium polymer battery using a polymer solid electrolyte according to the type of electrolyte. Lithium polymer batteries are classified into fully solid lithium polymer batteries containing no organic electrolyte at all and lithium ion polymer batteries using a gel polymer electrolyte containing organic electrolyte according to the type of polymer solid electrolyte.

리튬 이온 이차 전지는 기존 이차 전지 제품보다 향상된 에너지 밀도와 반복 사용 수명 특성을 가지며, 이러한 장점들 때문에 수요와 사용 범위가 꾸준히 증가하고 있다. 그러나, 리튬 이온 이차 전지는 높은 에너지 밀도로 인해 외부 환경의 변화 및 위험 요인에 대해 보다 안정적으로 성능을 유지하고, 이상 상황에서 전극의 내용물이 케이스(팩)의 외부로 유출되어 안전성을 침해하는 일이 발생하지 않도록 제품 설계에 근본적인 안전장치의 도입이 필요하다. Lithium ion secondary batteries have improved energy density and repeated service life characteristics compared to conventional secondary battery products, and these advantages have steadily increased demand and usage range. However, the lithium ion secondary battery maintains a more stable performance against the change and risk factors of the external environment due to the high energy density, and in the abnormal situation, the contents of the electrode leak out of the case (pack) to violate the safety. To prevent this from happening, it is necessary to introduce fundamental safety measures in the product design.

전극 조립체를 감싸는 금속 재질의 외장재(예, 케이스 또는 팩)는 이러한 요구를 충족시킬 수 있는 하나의 방편으로써 오랜 기간 사용되어 왔으며, 그 형태와 크기도 다양하게 존재한다. 그러나, 그 형태에 관계없이 기존의 금속 외장재는 크게 전지의 내용물을 수용하는 캔(용기)과 이를 덮는 캡(덮개)으로 구성되는 것이 일반적이며, 그 재질로는 철, 스테인리스, 알루미늄 및 기타 금속 또는 이들의 합금이 사용된다. Metallic sheaths (eg, cases or packs) surrounding the electrode assembly have been used for a long time as one way to meet this need, and their shapes and sizes vary. Regardless of its form, however, the existing metal exterior material is generally composed of a can (container) for accommodating the contents of the battery and a cap (cover) for covering the material. These alloys are used.

통상적으로, 전지의 외장재로서 캔과 캡을 접합하거나 그들의 접촉부를 밀봉하기 위해서는 예를 들어, 압착 또는 크림핑 등과 같은 물리적인 고정, 용접 등과 같은 열 가공에 의한 고정 등의 방법이 사용되어 왔다. 특히, 용접 방식은 모재(캔과 캡)가 접합부에서 용융되어 혼합된 후 응고됨으로써 접합부의 영구적인 결합을 형성하기 때문에 전지의 안정적인 밀봉성을 보장해 준다. 이러한 금속 외장재의 용접은 예를 들어, 레이저 용접, 아크 용접, 플라즈마 용접 등이 사용되어 왔으며, 이와 관련된 선행기술들은 본 출원인에 의해 출원된 여러 특허들을 참고할 수 있다(특허출원번호 제2000-0021513호; 특허출원번호 제2000-0014318호; 특허출원번호 제2000-0044179호; 특허출원번호 제2003-0065237호)In general, in order to bond cans and caps or seal their contacts as battery cells, for example, physical fixing such as pressing or crimping, fixing by thermal processing such as welding, or the like has been used. In particular, the welding method ensures stable sealing of the battery since the base material (can and cap) is melted and mixed at the joint and then solidified to form a permanent bond at the joint. For example, laser welding, arc welding, plasma welding, etc. have been used for welding the metal sheath, and related arts may refer to various patents filed by the present applicant (Patent Application No. 2000-0021513). ; Patent Application No. 2000-0014318; Patent Application No. 2000-0044179; Patent Application No. 2003-0065237)

용접 방식에 의해 영구적으로 접합 및/또는 밀봉된 금속 외장재는 전지의 장기 사용의 신뢰성을 제공할 뿐만 아니라 압력 및 기계적 충격, 온도 및 습도 변화 등의 외부 환경 요인으로부터 전지의 내용물을 보호하고, 동시에 전지 내부의 유해한 화학 물질이 외부로 유출되는 것을 효과적으로 막아 준다.The metal sheath, which is permanently bonded and / or sealed by welding, not only provides the reliability of long-term use of the battery, but also protects the contents of the battery from external environmental factors such as pressure and mechanical shock, temperature and humidity changes, and at the same time It effectively prevents harmful chemicals from leaking out.

그런데, 금속 재질의 외장재를 적용하여 용접 등과 같은 방식에 의해 전지의 캔과 캡을 용접하는 종래의 밀봉 방식은 다음과 같은 문제점들이 있다.However, the conventional sealing method of welding a can and a cap of a battery by a method such as welding by applying a metal exterior material has the following problems.

첫째, 모재(외장재)가 직접 용융되어야 하므로 높은 열 발생이 필요하다(철 및 스테인리스의 용융 온도는 1500℃이고, 알루미늄의 용융 온도는 660℃ 이상 임).First, high heat generation is required because the base material (exterior material) must be melted directly (melting temperature of iron and stainless steel is 1500 ℃, aluminum melting temperature is 660 ℃ or more).

둘째, 밀봉 과정에서 외장재에 직접 고열이 가해지므로, 열에 약한 전지의 구성요소들(예, 세퍼레이터, 전해액 등)에 치명적 손상을 초래할 수 있다.Second, since high heat is applied directly to the packaging during the sealing process, it may cause fatal damage to the components of the battery (eg, separator, electrolyte, etc.) that are weak to heat.

셋째, 용접 조건의 최적화가 까다로우며 용접을 위한 시간과 비용의 소모가 크다.Third, the welding conditions are difficult to optimize, and the time and cost for welding are high.

넷째, 용접 공정 중 발생하는 모재의 변형 및/또는 변성에 의해 용접 부위에 예를 들어, 핀 홀(pin hole) 등과 같은 미세 결함이 발생할 우려가 있다.Fourth, there is a fear that fine defects such as, for example, pin holes may occur in the welded portion due to deformation and / or modification of the base material generated during the welding process.

다섯째, 접합(또는 용접) 면적의 제어가 어려워 용접 강도 조절에 한계가 있다. 특히, 고용량/고출력 특성을 가진 박형 광면적 전지의 경우, 접합 거리와 접합 면적이 커짐에 따라 용접에 많은 시간과 비용이 크게 증가된다.Fifth, it is difficult to control the joint (or welding) area, which limits the welding strength. In particular, in the case of a thin optical area battery having high capacity / high power characteristics, a large time and a cost for welding are greatly increased as the bonding distance and the bonding area become large.

한편, 이러한 전지의 안정적인 밀봉에 대한 요구와는 반대로, 전지의 오/남용 혹은 기타 원인에 의해 전지 내부의 압력과 온도가 상승할 경우, 전지의 밀봉 상태를 가급적 빨리 붕괴시켜서 전지 내부의 높은 온도와 압력을 상온 및 상압으로 안정화시킬 필요가 있다. 이 때문에 대부분의 이차 전지는 (특히, 금속 외장재를 사용하는 이차 전지의 경우) 예를 들어, 벤트(vent) 등과 같은 별도의 압력 해소 메커니즘을 갖추고 있으며, 이러한 압력 해소 메커니즘은 전지의 이상 상황에서 전지 내부와 외부를 물리적으로 연결시킴으로써 전지를 안정화시킬 수 있다.On the other hand, contrary to the demand for a stable sealing of the battery, if the pressure and temperature inside the battery increase due to battery misuse or abuse, or other causes, the sealing state of the battery collapses as soon as possible, so that It is necessary to stabilize the pressure at room temperature and normal pressure. Because of this, most secondary batteries (especially in the case of secondary batteries using metal cladding) have a separate pressure relief mechanism such as vent, for example, and this pressure relief mechanism is used in battery abnormalities. By physically connecting the inside and the outside, the battery can be stabilized.

그런데, 금속 재질의 외장재를 사용하는 종래의 전지들은 각각의 전지의 모델, 사이즈, 용량, 사용 형태 등에 따라 각각 다른 설계를 가진 압력 해소 메커니즘을 구비해야 하므로 전지 제조 비용 및 공정이 증가되고 제품의 단가가 높아지는 문제점이 있었다.However, conventional batteries using a metal exterior material have to have a pressure releasing mechanism having a different design according to each battery model, size, capacity, type of use, etc., thereby increasing battery manufacturing cost and process cost and cost of the product. There was a problem that increases.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래기술의 문제점들을 개선하기 위해 착상된 것으로서, 모재의 융점보다 낮은 온도(예를 들어, 140℃ 부근부터 자유롭게 선택 가능)에서 이종 금속 용융재를 이용하여 접합시킴으로써, 전지 내부로 전달되는 열을 최소화할 수 있고, 접합 부위의 형상 등에 제약 없이 간편하고 빠르게 밀봉이 가능하며, 모재의 변형이 없으며, 이종 금속 용융재의 도포량을 조절함으로써 따른 접합 면적을 제어할 수 있도록 전지의 금속 외장재의 밀봉 구조가 개선된 이차 전지 및 그 제조 방법을 제공한다. The present invention has been conceived to improve the problems of the prior art as described above, by bonding using a dissimilar metal melt at a temperature lower than the melting point of the base material (eg, freely selectable from around 140 ° C), It is possible to minimize the heat transferred to the inside, can be easily and quickly sealed without constraints of the shape of the bonding site, there is no deformation of the base material, control the bonding area by controlling the coating amount of dissimilar metal melt material of the battery Provided is a secondary battery having improved sealing structure of a metal packaging material and a method of manufacturing the same.

전술한 바와 같은 종래기술의 또 다른 문제점이었던 별도의 벤트 메커니즘의 설계에 대한 요구조건들을 개선하여, 적절한 이종 금속 용융재의 재질 선택에 의해 특정 온도에서 전지의 밀봉성이 해제할 수 있는 벤트 메커니즘이 전지의 밀봉 및/또는 접합부와 일체화된 이차 전지 및 그 제조 방법을 제공한다. 이러한 목적은, 용융재의 도포량 및 접합 면적 제어가 용이한 점에 착안하여, 압력 내구성 제어가 가능한 벤트 일체형 밀봉 설계를 갖춘 이차 전지의 구현이 가능하다.By improving the requirements for the design of a separate vent mechanism, which has been another problem of the prior art as described above, the vent mechanism can release the sealability of the cell at a specific temperature by selecting the material of the appropriate dissimilar metal melt. Provided are a secondary battery integrated with a sealing and / or a joint of a battery and a method of manufacturing the same. This object is focused on the ease of controlling the coating amount and the bonding area of the molten material, it is possible to implement a secondary battery having a vent integrated sealing design capable of pressure durability control.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차 전지는, 전극 조립체와 전해액이 함께 수납되는 수납부 및 개방부를 포함하는 금속성 캔; 상기 캔을 밀봉할 수 있도록 상기 캔의 상기 개방부에 위치되는 금속성 캡; 및 상기 캔과 상기 캡의 용융점보다 낮은 융점을 가지며, 상기 캔과 상기 캡의 접합부 사이에 개재된 상태에서 상기 캔과 상기 캡을 접합하는 용융 접합부재;를 포함하며, 상기 용융 접합부재는 국부 가열에 의해 용융된 상태에서 상기 캔과 상기 캡을 접합할 수 있다.A secondary battery according to the present invention for achieving the above object is a metallic can including an accommodating portion and an opening for accommodating the electrode assembly and the electrolyte; A metallic cap positioned in the opening of the can to seal the can; And a fusion bonding member having a melting point lower than a melting point of the can and the cap and joining the can and the cap in a state interposed between the can and the cap. The can and the cap can be joined in a molten state.

상기 용융 접합부재는 접촉 저항(contact resistance), 고주파 가열, 레이저(laser), 광빔, 펄스 가열(pulse heat) 또는 핫램(hot-ram) 중 어느 하나의 방식에 의해 용융될 수 있다.The fusion bonding member may be melted by any one of contact resistance, high frequency heating, laser, light beam, pulse heat, or hot-ram.

상기 레이저는 YAG 레이저를 사용하며 상기 용융 접합부재에 흡수될 수 있고, 상기 광빔은 휘도가 큰 크세논 램프 또는 할로겐 램프를 사용하여 얻어질 수 있다.The laser uses a YAG laser and can be absorbed by the fusion bonding member, and the light beam can be obtained by using a xenon lamp or a halogen lamp with high brightness.

또한, 본 발명에 따른 이차 전지는 전극 조립체와 전해액이 함께 수납되는 수납부 및 개방부를 포함하는 금속성 캔; 상기 캔을 밀봉할 수 있도록 상기 캔의 상기 개방부에 위치되는 금속성 캡; 및 상기 캔과 상기 캡의 용융점보다 낮은 융점을 가지며, 상기 캔과 상기 캡의 접합부 사이에 개재된 상태에서 상기 캔과 상기 캡을 접합하는 용융 접합부재;를 포함하며, 상기 용융 접합부재는 10℃ 내지 120℃에서 용융될 수 있다.In addition, the secondary battery according to the present invention includes a metallic can including an accommodating part and an open part accommodating the electrode assembly and the electrolyte solution; A metallic cap positioned in the opening of the can to seal the can; And a fusion bonding member having a melting point lower than a melting point of the can and the cap and joining the can and the cap in a state interposed between the can and the cap. 10. May be melted at 120 ° C.

상기 용융 접합부재는 갈륨(Ga), 인듐(In), 카드뮴(Cd) 또는 비스무트(Bi) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The fusion bonding member may include at least one of gallium (Ga), indium (In), cadmium (Cd), or bismuth (Bi).

상기 용융 접합부재는 가열로 및 상기 가열로 내에서 이송되는 컨베이어를 포함하는 리플로우(Reflow) 장치에 의해 용융되되, 상기 용융 접합부재는 상기 캔과 상기 캡의 접합부에 도포된 상태로 상기 컨베이어에 의해 상기 가열로 내부로 공급되어 용융될 수 있다.The molten bonding member is melted by a reflow apparatus including a heating furnace and a conveyor transported in the heating furnace, wherein the molten bonding member is applied by the conveyor in a state where it is applied to the junction of the can and the cap. It can be fed into the furnace and melted.

상기 용융 접합부재는 상기 가열로 내부를 가열하는 열풍 또는 적외선에 의해서 용융될 수 있다.The melt bonding member may be melted by hot air or infrared rays heating the inside of the heating furnace.

상기 용융 접합부재는 상기 캔과 상기 캡에 의해 둘러싸이는 상기 수납부의 온도가 상승하면 용융되어 상기 캔과 상기 캡의 밀봉 상태를 해제시킬 수 있다.The melt bonding member may be melted when the temperature of the accommodating part surrounded by the can and the cap rises to release the sealed state of the can and the cap.

한편, 발명의 다른 분야에 의하면, 본 발명은 전극 조립체와 전해액이 함께 수납되는 수납부 및 개방부를 포함하는 금속성 캔을 마련하는 단계; 상기 캔을 밀봉할 수 있도록 상기 캔의 상기 개방부에 위치되는 금속성 캡을 마련하는 단계; 상기 캔과 상기 캡의 용융점보다 낮은 융점을 가지며, 상기 캔과 상기 캡의 접합부 사이에 용융 접합부재를 마련하는 단계; 및 상기 용융 접합부재를 가열하여 용융시키고, 상기 캔과 상기 캡을 접합시키는 단계;를 포함하며, 상기 캔과 상기 캡을 접합시키는 단계는 상기 용융 접합부재를 국부적으로 가열하거나 리플로우 방식에 의해서 상기 용융 접합부재를 가열하는 것을 특징으로 하는 이차 전지의 제조 방법을 제공한다.On the other hand, according to another field of the invention, the present invention comprises the steps of providing a metallic can including a receiving portion and an opening that is accommodated together with the electrode assembly and the electrolyte; Providing a metallic cap positioned at the opening of the can to seal the can; Providing a fusion bonding member having a melting point lower than a melting point of the can and the cap and between a junction of the can and the cap; And heating and melting the melt bonding member, and bonding the can and the cap to each other, wherein the bonding of the can and the cap comprises locally heating the reflow bonding member or reflowing the cap. Provided is a method for manufacturing a secondary battery, wherein the melt bonding member is heated.

상기 용융 접합부재의 국부적 가열은 접촉 저항(contact resistance), 고주파 가열, 레이저(laser), 광빔, 펄스 가열(pulse heat) 또는 핫램(hot-ram) 중 어느 하나의 방식을 사용하여 상기 용융 접합부재를 국부적으로 가열할 수 있다.Local heating of the molten bonding member may be performed using any one of contact resistance, high frequency heating, laser, light beam, pulse heat, or hot-ram. Can be heated locally.

상기 레이저는 상기 용융 접합부재에 흡수되는 YAG 레이저를 사용하고, 상기 광빔은 휘도가 큰 크세논 램프 또는 할로겐 램프를 사용하여 얻어질 수 있다.The laser uses a YAG laser absorbed by the fusion bonding member, and the light beam can be obtained by using a xenon lamp or a halogen lamp with high brightness.

상기 리플로우 방식은 상기 용융 접합부재가 10℃ 내지 120℃에서 용융되는 경우에 적용될 수 있다.The reflow method may be applied when the melt bonding member is melted at 10 ° C. to 120 ° C.

상기 용융 접합부재는 갈륨(Ga), 인듐(In), 카드뮴(Cd) 또는 비스무트(Bi) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The fusion bonding member may include at least one of gallium (Ga), indium (In), cadmium (Cd), or bismuth (Bi).

상기 용융 접합부재는 대류 열풍, 적외선 또는 응축열에 의해서 용융될 수 있다.The molten bonding member may be melted by convection hot air, infrared rays, or heat of condensation.

상기 용융 접합부재를 용융시키는 열풍, 적외선 또는 응축열에 의해 발생한 열이 상기 수납부에 수용된 전지요소에 전달되는 것을 방지하기 위해 냉각 지그를 사용할 수 있다.A cooling jig may be used to prevent heat generated by hot air, infrared rays, or condensation heat that melts the fusion bonding member from being transferred to the battery element accommodated in the accommodating part.

본 발명에 따른 이차 전지는, 금속 재질의 외장재를 밀봉 할 때, 접합 대상이 되는 모재(스테인리스, 알루미늄, 철 등)에 소정 범위의 용융 온도 범위를 가진 이종의 금속 또는 금속 화합물을 녹여 붙이는 과정에서, 모재보다 낮은 융점을 가진 금속/금속 화합물을 외장재의 접합면 또는 접합부 주변에 도포하고, 이렇게 도포된 이종 금속/금속 화합물에 의해 전지의 밀봉을 유지하는 방법을 사용함으로써 다음과 같은 효과를 가진다. In the secondary battery according to the present invention, in the process of melting and attaching different kinds of metals or metal compounds having a melting temperature range of a predetermined range to a base material (stainless steel, aluminum, iron, etc.) to be joined when sealing a metal exterior material. By using a method of applying a metal / metal compound having a lower melting point than that of the base material to the bonding surface or around the junction of the exterior material and maintaining the sealing of the battery by the dissimilar metal / metal compound thus applied, the following effects are obtained.

첫째, 접합 부위와 제품의 형상에 제약을 받지 않고 다양한 제품을 밀봉할 수 있다.First, various products can be sealed without being limited by the shape of the joint and the product.

둘째, 종래에 일반적으로 이용되던 접합 방법인 용접 방식에 비해 좀 더 낮은 온도에서 접합이 이루어짐으로써, 모재 또는 전지의 구성요소들에 가해지는 열 손상의 우려를 방지할 수 있다.Second, since the bonding is performed at a lower temperature than the welding method, which is commonly used in the related art, it is possible to prevent the risk of thermal damage to the base metal or the components of the battery.

셋째, 용융재로 쓰이는 이종 금속/금속 화합물의 종류와 융점이 다양하게 존재하여 상업화되어 있으므로 재료의 선택의 폭이 넓다.Third, since there are various types and melting points of dissimilar metals / metal compounds used as molten materials and commercialized, there is a wide choice of materials.

넷째, 접합 부위의 융점 조절이 자유롭기 때문에 특정 온도 범위에서 비교적 정확히 제어되는 온도 감응형 벤트 메커니즘을 접합 부위에 일체로 구현할 수 있다. Fourth, since the melting point of the junction is freely controlled, a temperature-sensitive vent mechanism that is relatively precisely controlled in a specific temperature range may be integrally implemented at the junction.

다섯째, 용융재의 도포 면적(접합 면적)을 조절하면 접합부 자체를 특정 압력 범위에서 제어되는 압력 감응형 벤트 메커니즘으로도 활용할 수 있다. Fifth, by adjusting the application area (bonding area) of the molten material, the joint itself can also be utilized as a pressure-sensitive vent mechanism that is controlled in a specific pressure range.

본 발명의 이차 전지가 특히 효과적으로 적용될 수 있는 분야는 박형 광면적 이차 전지 제품으로써, 종래 기술의 취약점을 보완, 개선할 수 있는 효과를 가진다. The field to which the secondary battery of the present invention can be particularly effectively applied is a thin light area secondary battery product, which has the effect of supplementing and improving the weak points of the prior art.

뿐만 아니라, 본 발명은 용융 접합부재를 가열하기 위해 국부 가열 방식을 사용하기 때문에 전지 구성요소들에 열에 의한 영향을 받을 가능성을 줄일 수 있다.In addition, since the present invention uses a local heating method to heat the molten bonding member, it is possible to reduce the possibility of being affected by heat in the battery components.

또한, 본 발명은 낮은 융점을 가지는 용융 접합부재를 사용하는 경우에는 컨베이어 시스템을 이용하는 리플로우 방식에 의해 용융 접합부재를 용융시킬 수 있기 때문에 이차 전지의 생산성을 높일 수 있고, 보다 낮은 온도에서 용융 접합부재가 용융될 수 있기 때문에 벤트 기능의 개시 온도를 낮출 수 있고 이로 인해 이차 전지의 안전성을 더 높일 수 있다.In addition, the present invention can increase the productivity of the secondary battery, because the melt bonding member can be melted by a reflow method using a conveyor system in the case of using a melt bonding member having a low melting point, the melt bonding portion at a lower temperature Since the ash can be melted, the onset temperature of the vent function can be lowered, thereby further increasing the safety of the secondary battery.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이차 전지의 구성을 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 캡을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 용융 접합부재의 온도/압력 범위 선택시 고려되는 사항을 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 용융 접합부재(30)의 일 예를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이차 전지를 밀봉하는 공정을 각각 개략적으로 도시한 구성도들이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지를 개략적으로 각각 도시한 단면도들이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 캔과 캡의 표면에 형성된 수용홈의 변형예를 설명하는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지의 밀봉 조립 공정을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지의 접합 공정을 개략적으로 도시한 사시도이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description of the invention given below, serve to further augment the technical spirit of the invention. And should not be construed as limiting.
1 is an exploded perspective view schematically illustrating a configuration of a rechargeable battery according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view schematically illustrating the cap of FIG. 1. FIG.
3 is a view illustrating matters to be considered when selecting a temperature / pressure range of a melt bonding member according to preferred embodiments of the present invention.
4 is a perspective view schematically showing an example of a melt bonding member 30 according to a preferred embodiment of the present invention.
5A and 5B are schematic diagrams each illustrating a process of sealing a rechargeable battery according to an exemplary embodiment of the present invention.
6A and 6B are cross-sectional views schematically illustrating a rechargeable battery according to another exemplary embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view illustrating a modification of the receiving groove formed on the surface of the can and the cap according to a preferred embodiment of the present invention.
8 is a perspective view schematically illustrating a sealing assembly process of a rechargeable battery according to another exemplary embodiment of the present invention.
9 is a perspective view schematically illustrating a bonding process of a secondary battery according to still another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이차 전지를 설명한다. 도면에서, 동일한 구성요소들은 동일한 참조부호가 부여되었다. Hereinafter, a secondary battery according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the figures, like elements have been given the same reference numerals.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이차 전지의 구성을 개략적으로 도시한 분해 사시도이다. 1 is an exploded perspective view schematically illustrating a configuration of a rechargeable battery according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 이차 전지(100)는 금속성의 캔(10)과, 금속성 캡(20), 및 캔(10)과 캡(20)의 접합부에 개재되는 용융 접합부재(30)를 구비한다.Referring to FIG. 1, the rechargeable battery 100 includes a metallic can 10, a metallic cap 20, and a fusion bonding member 30 interposed between the can 10 and the cap 20. .

상기 캔(10)은 전극 조립체(40)와 전해액(미도시)을 포함하는 전지의 구성요소들을 수납하는 수납부(12)를 가지며 일단이 개방된 개방부(14)를 가진다. 캔(10)은 그 자체가 전극 단자의 기능을 할 수도 있다. 본 실시예에서 캔(10)은 4면체 형태의 각형 전지로 도시되었지만 원통형 전지 또는 그 어떤 다른 형태의 전지 등과 같이 업계에서 요구되는 치수들로 얼마든지 변형될 수 있음은 당업자가 용이하게 이해할 것이다. 캔(10)의 수납부(12)는 전극 조립체(40)와 전해액을 수납/수용하여 그것을 밀폐시키는 공간으로서 개략적으로 직사각 형태로 도시되었지만, 실제적으로 조립되는 전극 조립체(40)의 형상 또는 모양에 상응하는 형태로 변경될 수 있다. 캔(10)의 개방부(14)는 캡(20)에 의해 덮여 지는 것으로서 특별히 그 형상 및 사이즈에 제한이 있는 것은 아니다.The can 10 has an accommodating portion 12 for accommodating components of a battery including an electrode assembly 40 and an electrolyte (not shown), and has an open portion 14 open at one end thereof. The can 10 may itself function as an electrode terminal. Although the can 10 in this embodiment is shown as a tetrahedral shaped battery, it will be readily understood by those skilled in the art that the can 10 can be modified to any number of dimensions required by the industry, such as a cylindrical battery or any other type of battery. The receiving portion 12 of the can 10 is schematically illustrated in a rectangular shape as a space for accommodating / receiving the electrode assembly 40 and the electrolyte solution, but the shape or shape of the electrode assembly 40 actually assembled. It may be changed in a corresponding form. The opening 14 of the can 10 is covered by the cap 20 and is not particularly limited in shape and size.

캔(10)은 측벽(16)으로부터 실질적으로 직교되는 외측 방향으로 미리결정된 길이만큼 돌출된 플랜지 형태의 실질적으로 편평한 접합 평면(18)을 구비한다. 이러한 플랜지 형태의 접합 평면(18)은 캔(10)의 두께에 대하여 안정된 접합 면적을 확보하기 위한 것이다. The can 10 has a substantially flat joining plane 18 in the form of a flange projecting by a predetermined length in an outward direction substantially perpendicular to the side wall 16. This flange-shaped joining plane 18 is to ensure a stable joining area with respect to the thickness of the can 10.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 캔(10) 및/또는 캡(20)은 수납부(12)에 수납된 전극 조립체(40)와 전해액과 같은 내용물이 외부로 유출되거나 외기가 유입되지 않도록 하고, 내부와 외부 사이의 기압차, 물리, 화학, 기후 환경적 충격에 대해 내용물이 정상적으로 작동할 수 있는 범위 내에서 기밀성을 보장하는 재료를 포함한다. 예를 들어, 캔(10) 및/또는 캡(20)은 약 10 kcal/mh℃(20℃) 이상의 열전도율, 약 5kgf/mm2 이상의 인장강도를 가지며, 약 30㎛이상의 두께를 가진다. According to an exemplary embodiment of the present invention, the can 10 and / or the cap 20 may be configured such that the contents such as the electrode assembly 40 and the electrolyte, which are accommodated in the accommodating part 12, do not leak outside or inflow of outside air. And a material that ensures airtightness to the extent that the contents can operate normally against the pressure difference, physical, chemical, and climatic environmental impact between the inside and the outside. For example, can 10 and / or cap 20 has a thermal conductivity of at least about 10 kcal / mh ° C. (20 ° C.), a tensile strength of at least about 5 kgf / mm 2 , and a thickness of at least about 30 μm.

상기 전극 조립체(40)는 양극판/세퍼레이터/음극판이 순차적으로 배치(예, 복수의 단위 전극들이 적층되는 라미네이션 타입 또는 단위 전극들이 권취된 젤리-롤 타입)된 구조이며, 전체적인 외형이 직육면체 또는 코인형 등과 같이 다양하게 변형될 수 있다. The electrode assembly 40 has a structure in which a cathode plate / separator / cathode plate is sequentially disposed (for example, a lamination type in which a plurality of unit electrodes are stacked or a jelly-roll type in which unit electrodes are wound), and the overall shape is a cuboid or coin type. It may be modified in various ways.

통상적으로, 이차 전지에 있어서, 양극판은 알루미늄 박판의 양극 집전체의 적어도 하나의 면에 리튬계 산화물을 주성분으로 하는 양극 활물질이 도포된 구조이고, 음극판은 구리 박판의 음극 집전체의 적어도 하나의 면에 탄소재를 주성분으로 하는 음극 활물질이 도포된 구조이다. 양극판과 음극판은 각각 양극탭과 음극탭을 구비한다. 이러한 양극탭과 음극탭은 극성에 따라 서로 다른 위치에 배치될 수도 있고, 양극판과 음극판으로부터 돌출되는 양극탭과 음극탭 부분은 극판들 사이의 단락을 방지하기 위해 절연 테이프가 부착될 수 있다. 또한, 세퍼레이터는 양극판과 음극판을 분리시키기 위한 다공성 고분자 필름을 사용한다. 양극판/세퍼레이터/음극판으로 구성되는 전극 조립체(40)의 구조는 당업자에 의해 얼마든지 변형될 수 있다. Typically, in the secondary battery, the positive electrode plate has a structure in which a positive electrode active material containing lithium-based oxide as a main component is applied to at least one side of the positive electrode current collector of an aluminum thin plate, and the negative electrode plate has at least one side of the negative electrode current collector of a copper thin plate. It is a structure to which the negative electrode active material which has a carbon material as a main component was apply | coated to the. The positive electrode plate and the negative electrode plate each have a positive electrode tab and a negative electrode tab. The positive electrode tab and the negative electrode tab may be disposed at different positions according to polarity, and the positive electrode tab and the negative electrode tab portion protruding from the positive electrode plate and the negative electrode plate may be attached with an insulating tape to prevent a short circuit between the electrode plates. In addition, the separator uses a porous polymer film for separating the positive electrode plate and the negative electrode plate. The structure of the electrode assembly 40 composed of the positive plate / separator / cathode plate can be modified by any person skilled in the art.

도 2는 도 1의 캡을 개략적으로 도시한 평면도이다.FIG. 2 is a plan view schematically illustrating the cap of FIG. 1. FIG.

도 1 및 도 2를 참조하면, 캡(20)은 캔(10)의 개방부(14)를 덮어서 밀봉할 수 있는 것으로서, 캔(10)의 접합 평면(18)에 포개지는 제2 접합 평면(22)을 구비한다. 캡(20)은 전체적으로 플레이트 형태를 가지며, 전극 조립체(40)의 전극 단자(미도시)가 관통할 수 있는 관통공(미도시)이 형성될 수 있으며, 필요에 따라 캔(10)의 하면에는 절연재, 단자 플레이트(미도시) 등이 포함될 수 있다. 또한 캡(20)에는 밀봉된 상태에서 캔(10) 내부로 전해액을 주입할 수 있는 전해액 주입구(미도시)가 마련될 수도 있다. 1 and 2, the cap 20 covers and seals the opening 14 of the can 10, and the cap 20 overlaps the joining plane 18 of the can 10. 22). The cap 20 has a plate shape as a whole, and may have a through hole (not shown) through which an electrode terminal (not shown) of the electrode assembly 40 may penetrate. An insulation material, a terminal plate (not shown) may be included. In addition, the cap 20 may be provided with an electrolyte injection hole (not shown) for injecting electrolyte into the can 10 in a sealed state.

또한, 캔(10) 및/또는 캡(20)은 용융 접합부재(30)와의 접합성을 향상시키기 위해 접합부의 표면이 니켈 또는 구리에 의해 도금되는 것이 바람직하다. In addition, the can 10 and / or the cap 20 is preferably plated with nickel or copper in order to improve the bonding property with the fusion bonding member 30.

상기 용융 접합부재(30)는 금속성의 캔(10)과 캡(20)의 용융점보다 낮은 융점을 갖으며, 캔(10)의 접합 평면(18)과 캡(20)의 제2 접합 평면(22)를 포함하는 접합부 사이에 위치된다. The melt bonding member 30 has a melting point lower than the melting point of the metallic can 10 and the cap 20, and the second bonding plane 22 of the bonding plane 18 and the cap 20 of the can 10. Is located between the junctions,

용융 접합부재(30)는 모재의 융점보다 낮으며, 내부 열전달 우려가 없는 용융점을 갖으면서, 모재와의 접합성이 우수하여 충분한 접합 강도를 기대할 수 있으며, 전지의 성능 외적인 요인(예, 비용, 환경 친화성)까지 고려하고, 특정 온도에 도달하면 용융되어 밀봉성이 해제되는 성질을 고려하여 다양한 종류의 금속 및 금속 화합물중에서 선택될 수 있다. 한편, 용융 접합부재(30)로서 합금을 사용하는 이유는, 단일 금속보다 융점을 낮출 수 있고, 기계적 강도를 개선할 수 있으며, 가격을 낮출 수 있고, 모재 금속과의 접합 친화성을 기대할 수 있으며, 다양한 액상선-고상선 온도 범위를 가질 수 있다는 것이다. 용융 접합부재(30)의 가용한 종류 및 특징은 아래 [표 1](용융 접합부재의 종류1)과 같다.The melt bonding member 30 has a melting point that is lower than the melting point of the base material, and has a melting point without fear of internal heat transfer, and thus can be expected to have sufficient bonding strength due to its excellent bonding property with the base material. Affinity) and may be selected from various kinds of metals and metal compounds in consideration of the property of melting and releasing the sealing property when reaching a specific temperature. On the other hand, the reason for using the alloy as the fusion bonding member 30, can lower the melting point than the single metal, improve the mechanical strength, lower the price, can be expected to bond affinity with the base metal That is, it can have various liquidus-solidus temperature ranges. Available types and features of the fusion bonding member 30 are as shown in Table 1 below (type 1 of the fusion bonding member).

계열line 종류Kinds 융점Melting point

Sn-Pb 계



Sn-Pb system

Sn-37PbSn-37Pb 183℃183 ℃
Sn-40PbSn-40Pb 190℃190 ℃ Sn-45PbSn-45Pb 203℃203 ℃ Sn-50PbSn-50Pb 215℃215 ° C Sn-55PbSn-55Pb 227℃227 ℃

Sn-Cu 계



Sn-Cu system

Sn-9.5CuSn-9.5Cu 227~422℃227 ~ 422 ℃
Sn-3CuSn-3Cu 227~312℃227 ~ 312 ℃ Sn-0.7CuSn-0.7Cu 227℃227 ℃ Sn-0.7Cu-0.3AgSn-0.7Cu-0.3Ag 221~227℃221 ~ 227 ℃ Sn-0.5Cu-0.06NiSn-0.5Cu-0.06Ni 220~233℃220 ~ 233 ℃ Sn-Zn 계
Sn-Zn system
Sn-9ZnSn-9Zn 197~198℃197 ~ 198 ℃
Sn-8Zn-3BiSn-8Zn-3Bi 190~197℃190 ~ 197 ℃
Sn-Ag 계


Sn-Ag system

Sn-3.5AgSn-3.5Ag 221℃221 ℃
Sn-3.0Ag-0.2CuSn-3.0Ag-0.2Cu 217~220℃217 ~ 220 ℃ Sn-1Ag-4CuSn-1Ag-4Cu 217~225℃217 ~ 225 ℃ Sn-4Ag-0.1NiSn-4Ag-0.1Ni 221~231℃221 ~ 231 ℃
기타


Etc

Sn-49InSn-49In 117℃117 ℃
Sn-8In-3.5Ag-0.5BiSn-8In-3.5Ag-0.5Bi 170~206℃170 ~ 206 ℃ Sn-57Bi-1AgSn-57Bi-1Ag 138~140℃138 ~ 140 ℃ Zn-5AlZn-5Al 382℃382 ℃

한편, 본 발명의 바람직한 실시예들에 있어서, 용융 접합부재(30)는 납을 포함하는 것으로 서술되었지만, 친환경적 요인들을 감안하여 납 또는 그 합금을 선택하지 않을 수도 있음은 당업자에게 자명하다.Meanwhile, in the preferred embodiments of the present invention, the fusion bonding member 30 is described as including lead, but it is apparent to those skilled in the art that lead or alloy thereof may not be selected in consideration of environmentally friendly factors.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 용융 접합부재(30)는 약 100℃ 내지 약 450℃ 사이, 더 바람직하게는 약 138℃ 내지 약 250℃ 사이의 융점을 가진다. According to one preferred embodiment of the present invention, the melt bonding member 30 has a melting point between about 100 ° C and about 450 ° C, more preferably between about 138 ° C and about 250 ° C.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 용융 접합부재(30)는 예를 들어, 190℃의 융점을 가지는 Sn-8Zn-3Bi를 선택한다. 왜냐하면, 종래의 플라즈마 용접에 의한 접합 방법의 경우, 외장재에 직접 1000℃ 이상의 고열이 가해지며, 공정 조건 달성에 많은 에너지/시간이 필요하고, 100℃에서 전해액이 분리되고, 120~140℃에서 세퍼레이터의 다공이 막히고, 150~180℃에서 세퍼레이터가 파괴되는 등 이차 전지(100)의 주요 구성요소들이 용접 과정에서 열 손상을 받을 우려가 있기 때문이다. According to a preferred embodiment of the present invention, the melt bonding member 30 selects, for example, Sn-8Zn-3Bi having a melting point of 190 ° C. This is because in the conventional method of welding by plasma welding, a high heat of 1000 ° C. or more is applied directly to the exterior material, a lot of energy / time is required to achieve the process conditions, the electrolyte is separated at 100 ° C., and the separator is formed at 120 to 140 ° C. This is because major components of the secondary battery 100 may be thermally damaged during the welding process, such as blocking pores and breaking the separator at 150 to 180 ° C.

따라서, 이차 전지(100)의 구성요소들의 손상 우려를 고려하면, 용융 접합부재(30)는 용융 가능한 낮은 온도를 갖으며, 가급적이면 높은 열원이 공정 중에 배치되는 것을 회피하고, 범용 장비(예를 들면, 히터, 지그)를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 용융 접합부재(30)는 이차 전지(100)의 일반적인 작동 범위(예, 80℃미만)에서는 그 밀봉성이 해제되거나 약해지지 않으며, 일반화된 내열 가혹 테스트 규격(리튬 이온 전지에 대한 UL 규격: 130℃)에서는 내부 압력이 급격히 증가하지 않는 한(분리막의 절연성이 파괴되지 않아서 내부 단락이 발생하지 않는 범위) 누액을 일으키지 않도록 밀봉성을 유지하지만, 전지의 안전성에 치명적인 위험을 가져오는 것으로 알려진 양극물질의 내부 열폭주 개시 온도(예, 약 200℃)에 도달하기 전에는 밀봉성이 충분히 해제될 수 있는 것이 바람직하다. 이러한 이유에 대해 부연 설명하면, 종래의 이차 전지의 일반적인 벤트 메커니즘(외장재의 일부 좁은 면적에 벤트 수단이 구비됨)에서는, 벤트 메커니즘이 작동하여도 내부 물질의 분출 양상에 비해 충분한 면적을 통한 배출이 어렵고, 더욱이 분출물질에 의해 벤트 구멍이 막히는 일도 발생한다. 그러나, 본 실시예의 벤트 메커니즘 겸용 용융 접합부재(30)에 따르면, 의도하는 넓은 면적을 벤트 메커니즘으로 활용 가능하고, 그러한 범위 내에서 온도와 내구 압력이 용이하게 조절될 수 있다는 점이다.Therefore, in consideration of the damage of the components of the secondary battery 100, the fusion bonding member 30 has a low temperature capable of melting, preferably avoiding the high heat source is disposed in the process, and the general purpose equipment (e.g. For example, it is preferable to use a heater, a jig). In addition, the melt bonding member 30 is not released or weakened in the general operating range (eg, less than 80 ℃) of the secondary battery 100, the generalized heat-resistant harsh test standard (UL standard for lithium ion battery) 130 ℃), which maintains hermetic seal so as not to cause leakage unless the internal pressure is rapidly increased (in the range where the insulation of the separator is not broken so that an internal short circuit does not occur), but it is known to pose a fatal danger to the safety of the battery. It is desirable that the sealability be sufficiently released before reaching the internal thermal runaway onset temperature (eg, about 200 ° C.) of the positive electrode material. For this reason, in the general vent mechanism of the conventional secondary battery (bent means are provided in some narrow area of the exterior material), even if the vent mechanism is operated, the discharge through a sufficient area compared to the ejection pattern of the internal material is prevented. It is difficult, and moreover, the vent hole is clogged by the ejecting material. However, according to the vent mechanism combined melt bonding member 30 of the present embodiment, the intended wide area can be utilized as the vent mechanism, and the temperature and the endurance pressure can be easily adjusted within such a range.

본 발명의 실시예들에 따른 용융 접합부재(30)의 온도/압력 범위 선택은 도 3을 참조할 수 있다. 도 3의 온도와 압력은 예시적인 것에 불과하며, 제품 설계에 따라 그 최적값들은 얼마든지 다양하게 조절될 수 있음을 당업자는 이해할 것이다.The temperature / pressure range selection of the fusion bonding member 30 according to embodiments of the present invention may refer to FIG. 3. Those skilled in the art will understand that the temperature and pressure of FIG. 3 are merely exemplary, and that the optimum values can be varied in various ways depending on the product design.

한편, 본 발명의 실시예들에 따른 용융 접합부재(30)는 국부 가열에 의해 용융될 수 있다. 이와 같이 용융 접합부재(30)를 국부적으로 가열함으로써, 용융 접합부재(30)를 가열하는 열에 의해 이차 전지(100)의 주요 구성요소들이 열 손상을 받을 가능성을 줄일 수 있다.On the other hand, the melt bonding member 30 according to the embodiments of the present invention may be melted by local heating. By locally heating the melt bonding member 30 as described above, it is possible to reduce the possibility of major components of the secondary battery 100 being damaged by heat for heating the melt bonding member 30.

여기서, 용융 접합부재(30)를 국부적으로 가열하는 방법으로는 접촉 저항(contact resistance), 고주파 실링(sealing), 레이저(laser), 광빔, 펄스 가열(pulse heat) 또는 핫램(hot-ram) 중 어느 하나의 방식을 사용할 수 있다.Here, a method of locally heating the molten bonding member 30 may include contact resistance, high frequency sealing, laser, light beam, pulse heat, or hot-ram. Either way can be used.

우선 접촉 저항(contact resistance)에 의한 방식은 저항 용접과 동일한 원리를 이용하는 것으로서, 캔(10) 또는 캡(20) 중 적어도 어느 하나와 용융 접합부재(30) 사이의 접촉 저항에 의해 발생한 열에 의해 용융 접합부재(30)를 용융시키는 방식이다. 이 때, 용융 접합부재(30)는 용융된 상태에서 캔(10) 및 캡(20)은 용융 접합부재(30)를 향하도록 양측에서 가압되는 것이 바람직하다.First, the contact resistance method uses the same principle as that of resistance welding, and is melted by heat generated by contact resistance between at least one of the can 10 or the cap 20 and the fusion bonding member 30. The bonding member 30 is melted. At this time, it is preferable that the can 10 and the cap 20 are pressurized from both sides in the molten state toward the melt bonding member 30 in the molten state.

접촉 저항에 의한 발열을 위해, 용융 접합부재(30)는 캔(10) 및 캡(20)의 표면에 접촉하는 용접 전극을 구비한 저항 심 용접기(미도시)에 의해 용융될 수 있다. 저항 심 용접기는 일반적인 저항 심 용접(resistance seam welding)에 사용되는 것과 동일 또는 유사하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다. For heat generation by the contact resistance, the fusion bonding member 30 may be melted by a resistance seam welder (not shown) having a welding electrode in contact with the surface of the can 10 and the cap 20. Since the resistance seam welder is the same as or similar to that used for general resistance seam welding, a detailed description thereof will be omitted.

접촉 저항에 의해 용융 접합부재(30)를 용융시키는 경우에 용융 접합부재(30)는 캔(10) 및 캡(20)의 저항, 캔(10) 및 캡(20)에 접촉하는 용접 전극(미도시)과 캔(10) 및 캡(20) 사이의 접촉 저항, 그리고 캔(10) 또는 캡(20) 중 적어도 어느 하나와 용융 접합부재(30) 사이의 저항에 의해 발생한 열에 의해 용융될 수 있다. 이 때, 캔(10) 또는 캡(20) 중 적어도 어느 하나와 용융 접합부재(30) 사이의 저항은 나머지 저항 보다 큰 것이 바람직하다. When the melt bonding member 30 is melted by the contact resistance, the melt bonding member 30 may have a resistance of the can 10 and the cap 20, a welding electrode contacting the can 10 and the cap 20 (not shown). C) and the contact resistance between the can 10 and the cap 20 and the heat generated by the resistance between the melt bonding member 30 and at least one of the can 10 or the cap 20. . At this time, the resistance between at least one of the can 10 or the cap 20 and the melt bonding member 30 is preferably larger than the remaining resistance.

또한, 캔(10) 및 캡(20)에 접촉하는 용접 전극과 캔(10) 및 캡(20) 사이의 접촉 저항은 용접 전극의 재료, 형태 또는 크기에 따라 제어할 수 있다. 용접 전극에 공급되는 용접 전류의 크기 또는 통전 시간, 용접 전극이 캔(10) 및 캡(20)에 가하는 압력을 제어하여 용융 접합부재(30)의 용융 상태를 조절할 수도 있다. 여기서, 용접 전극은 디스크 형상을 가지며, 캔(10) 및 캡(20)과 접촉한 상태에서 회전하면서 연속적으로 캔(10)과 캡(20)을 가압할 수도 있다.In addition, the contact resistance between the welding electrode contacting the can 10 and the cap 20 and the can 10 and the cap 20 can be controlled according to the material, shape or size of the welding electrode. The molten state of the fusion bonding member 30 may be controlled by controlling the magnitude or duration of the welding current supplied to the welding electrode or the pressure applied by the welding electrode to the can 10 and the cap 20. Here, the welding electrode may have a disk shape, and may press the can 10 and the cap 20 continuously while rotating while being in contact with the can 10 and the cap 20.

고주파 실링(sealing)에 의해 용융 접합부재(30)를 국부적으로 가열하는 방식은 고주파 실링기 또는 고주파 실러(sealer)를 사용하는 것으로, 고주파 유도 가열을 이용하는 것이다. 코일 형상의 도체 중심의 영구자석을 넣고 빼면 자계가 변하고 도체에 전류가 흐르는 전자 유도 현상이 발생하는데, 고주파 유도 가열은 이러한 전자 유도 현상을 이용하여 영구자석 대신 코일에 교류 전류를 흘려서 교번 자속이 발생하게 함으로써 피 가열물에 유도전류(와전류)가 흐르게 하고, 이 유도전류는 와 전류손에 의해 주울(joule)열을 발생시키며 이렇게 발생된 열로 피 가열물을 가열하는 방식이다. 고주파 가열 또는 고주파 실러를 이용하는 방식은 가열 시간이 매우 짧고 가열온도, 가열시간, 가열출력을 균일하게 관리할 수 있으며, 과열을 효과적으로 방지할 수 있다.The method of locally heating the fusion bonding member 30 by high frequency sealing uses a high frequency sealer or a high frequency sealer, and uses high frequency induction heating. When the permanent magnet in the center of the coil shape is inserted and removed, the magnetic field is changed and an electromagnetic induction phenomenon occurs in which the current flows in the conductor.In the high frequency induction heating, an alternating magnetic flux is generated by flowing an alternating current through the coil instead of the permanent magnet. Induced current (eddy current) flows to the object to be heated, and this induced current generates joule heat by the eddy current loss and heats the object to be heated by the generated heat. The method using high frequency heating or high frequency sealer has a very short heating time, uniformly manages heating temperature, heating time and heating output, and can effectively prevent overheating.

레이저를 이용하는 방식은 비접촉식으로 용융 접합부재(30)를 가열하는 방법이며, YAG 레이저를 사용하는 것이 바람직하다. YAG 레이저는 파장이 1.06㎛ 정도로 짧고 용융 접합부재(30)에 잘 흡수될 수 있고, 석영 화이버(fiber)에서 전송할 수 있기 때문에 장비의 자동화에 유리한 장점이 있다. 광빔을 이용하는 방식 역시 비접촉식으로서, 광원으로는 휘도(brightness)가 강한 크세논 램프 또는 할로겐 램프를 사용할 수 있다. The method using a laser is a method of heating the fusion bonding member 30 in a non-contact manner, and it is preferable to use a YAG laser. YAG laser is advantageous in the automation of equipment because the wavelength is as short as 1.06㎛ and can be absorbed well in the molten bonding member 30, and can be transmitted in the quartz fiber (fiber). The method using the light beam is also non-contact, and a light source may use a xenon lamp or a halogen lamp with high brightness.

펄스 가열(pulse heat)은 접촉식 가열 방식으로서, 저항 용접을 응용한 형태라고 할 수 있다. 펄스 가열은 각종 형상의 팁(히터 재료)을 캔(10)과 캡(20)의 접합부에 가압 접촉시키고, 팁(tip)에 전류를 단시간 흘리고 그 때 발생하는 팁의 주울 열을 이용하여 접합부를 가열할 수 있다. 펄스 가열에 의해 가압 접촉시킨 팁은 전류를 흘린 시간 동안만 발열을 하기 때문에 용융 접합부재(30)의 용융과 냉각이 거의 동시에 이루어질 수 있고, 이로 인해 전지의 주요 구성요소들이 받게 되는 열에 의한 영향이 적다고 할 수 있다. 여기서, 팁의 재질은 저항이 크고 가공성이 우수하며 용융 접합부재(30)에 녹지 않는 몰리브덴(Mo) 또는 텅스텐(W) 등이 이용될 수 있다.Pulse heat (pulse heat) is a contact heating method, it can be said that the application of resistance welding. Pulse heating is to press the contact of the tip (heater material) of various shapes to the junction of the can 10 and the cap 20, and to flow the current through the tip for a short time and to utilize the joule heat of the tip generated at that time Can be heated. Since the tip contacted by the pulse heating generates heat only during the current flow time, the melting and cooling of the molten bonding member 30 can be performed at almost the same time, and thus the influence of the heat of the main components of the battery is reduced. It can be said little. Here, the material of the tip is high resistance, excellent workability, molybdenum (Mo) or tungsten (W) that does not melt in the molten bonding member 30 may be used.

핫램(hot-ram) 방식도 접촉식 가열 방식으로서, 시즈히터(sheath heater)로 항상 가열하여 고온을 유지하고 있는 램으로부터 접합부를 접촉 가압하여 솔더링하는 방법이다. 이 방법은 예비 솔더링된 부품을 접합할 때 사용될 수 있으며, 넓은 범위에서 온도를 균일하게 가열할 수 있기 때문에 플렉시블(flexible)한 기판과 같이 폭이 넓은 다수의 도체를 동시에 균등 가열하는 경우에 적합하다. 따라서, 얇은 두께를 가지고 넓은 면적으로 가지며 도체로 형성된 캔(10) 및 캡(20)을 균등하게 동시에 가열하는 경우에도 핫램 방식을 적용할 수 있다. The hot-ram method is also a contact heating method, which is a method of contact press soldering from a ram that is always heated by a sheath heater to maintain a high temperature. This method can be used when joining pre-soldered parts and is suitable for simultaneous heating of multiple conductors of wide width, such as flexible substrates, because they can heat temperatures uniformly over a wide range. . Accordingly, the hot ram method may be applied even when the can 10 and the cap 20 formed of a conductor having a thin thickness and a large area are heated at the same time.

한편, 상기 [표 1]에 예시된 용융 접합부재(30)는 용융점이 대략 약 100℃ 내지 약 450℃ 사이에 있으나, 이차 전지(100)의 일반적인 작동 온도 범위(80℃ 미만)와 차이가 크며 양극 물질의 열폭주 개시 온도(200℃)와도 어느 정도 차이가 있다. 따라서, 본 발명은 상기 [표 1]에 기재된 조성의 용융 접합부재(30) 외에 다른 조성을 가지며 더 낮은 융점을 가지는 용융 접합부재(30)를 사용할 수도 있다.Meanwhile, the melting bonding member 30 illustrated in Table 1 has a melting point of about 100 ° C. to about 450 ° C., but is largely different from a general operating temperature range (less than 80 ° C.) of the secondary battery 100. There is also some difference from the thermal runaway onset temperature (200 ° C) of the positive electrode material. Therefore, the present invention may use a melt bonding member 30 having a lower melting point and having a different composition in addition to the melt bonding member 30 having the composition shown in Table 1 above.

예를 들면, 본 발명의 용융 접합부재(30)는 10℃ 내지 120℃에서 용융될 수 있다. 용융 접합부재(30)가 10℃ 내지 120℃에서 용융된다면, 양극 물질의 열폭주 개시온도에 도달하기 훨씬 전 또는 이차 전지(100)의 일반적인 작동 온도 범위 보다 조금만 온도가 높아지는 경우에도 용융 접합부재(30)가 용융될 수 있다. 다만, 이러한 용융점을 가지는 경우에도 이차 전지(100)의 일반적인 작동 온도 범위 보다 낮은 용융점을 가지는 용융 접합부재(30)는 배제하는 것이 바람직하다.For example, the melt bonding member 30 of the present invention may be melted at 10 ° C to 120 ° C. If the melt bonding member 30 is melted at 10 ° C. to 120 ° C., the melt bonding member 30 may be formed even before the thermal runaway temperature of the positive electrode material is reached or even if the temperature is slightly higher than the general operating temperature range of the secondary battery 100. 30) may be melted. However, even in the case of having such a melting point, it is preferable to exclude the melt bonding member 30 having a melting point lower than the general operating temperature range of the secondary battery 100.

낮은 용융점을 가지는 용융 접합부재(30)는 아래 [표 2](용융 접합부재의 종류2)에 예시된 바와 같이, 갈륨(Ga), 인듐(In), 카드뮴(Cd) 또는 비스무트(Bi) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The molten bonding member 30 having a low melting point is formed of gallium (Ga), indium (In), cadmium (Cd), or bismuth (Bi), as illustrated in Table 2 below (Type 2 of the melting bonding member). It may include at least one.

종류Kinds 융점Melting point 61Ga-25In-13Sn-Zn61Ga-25In-13Sn-Zn 7℃7 ℃ 66.5Ga-20.5In-13Sn66.5Ga-20.5In-13Sn 11℃11 ℃ 42.9Bi-21.7Pb-18.3In-8Sn-5.1Cd42.9Bi-21.7Pb-18.3In-8Sn-5.1Cd 38℃38 ℃ 44.7Bi-22.6Pb-16.1In-11.3Sn-5.3Cd44.7Bi-22.6Pb-16.1In-11.3Sn-5.3Cd 47℃47 C 49Bi-21In-18Pb-12Sn49Bi-21In-18Pb-12Sn 58℃58 ℃ 61.7In-30.8Bi-7.5Cd61.7In-30.8Bi-7.5Cd 62℃62 ℃ 50Bi-26.7Pb-13.3Sn-10Cd50Bi-26.7Pb-13.3Sn-10Cd 70℃70 ℃ 48.5Bi-41.5In-10Cd48.5Bi-41.5In-10Cd 78℃78 ℃ 54Bi-29.7In-16.3Sn54Bi-29.7In-16.3Sn 81℃81 ℃ 51.1Bi-39.8Pb-8.1Cd-1In51.1Bi-39.8Pb-8.1Cd-1In 87℃87 ℃ 51.6Bi-40.2Pb-8.2Cd51.6Bi-40.2Pb-8.2Cd 92℃92 ° C 50Bi-28Pb-22Sn50Bi-28Pb-22Sn 100℃100 ℃ 53.7Bi-43.1Pb-3.2Sn53.7Bi-43.1Pb-3.2Sn 108℃108 ° C 55Bi-44Pb-1In55Bi-44Pb-1In 120℃120 DEG C

이와 같이, 상대적으로 낮은 온도의 용융점을 가지는 용융 접합부재(30)를 사용하는 경우에는 표면실장기술(SMT: Surface Mounting Technology)에 사용되는 리플로우(Reflow) 방식을 사용하여 용융 접합부재(30)를 녹일 수 있다. As such, in the case of using the melt bonding member 30 having a melting point of a relatively low temperature, the melt bonding member 30 is used by using a reflow method used for surface mounting technology (SMT). Can dissolve.

리플로우 방식은 가열로 및 상기 가열로 내에서 이송되는 컨베이어를 포함하는 리플로우 장치(미도시)를 이용하여 캔(10)과 캡(20)을 접합할 수 있다. 용융 접합부재(30)는 캔(10)과 캡(20)의 접합부에 도포된 상태로 상기 컨베이어에 의해 상기 가열로 내부로 공급되어 용융될 수 있다.In the reflow method, the can 10 and the cap 20 may be bonded using a reflow apparatus (not shown) including a heating furnace and a conveyor transferred in the heating furnace. The fusion bonding member 30 may be supplied into the heating furnace by the conveyor and melted while being applied to the bonding portion of the can 10 and the cap 20.

캔(10)과 캡(20)에 도포된 용융 접합부재(30)는 가열로를 통과하면서 예비가열, 본가열(리플로우 가열) 및 냉각 과정을 거치면서 용융되고 응고될 수 있다. 리플로우 방식에 의해서 용융 접합부재(30)를 용융시키기 위해서는 가열로 내부의 온도 분포와 컨베이어의 속도 관리가 중요하며, 캔(10), 캡(20) 및 용융 접합부재(30)의 열용량에 일치하는 적절한 온도 곡선(profile)을 만들고 유지하는 것이 필요하다.The melt bonding member 30 applied to the can 10 and the cap 20 may be melted and solidified while undergoing preheating, main heating (reflow heating), and cooling while passing through a heating furnace. In order to melt the molten bonding member 30 by the reflow method, it is important to control the temperature distribution inside the furnace and the speed of the conveyor, and match the heat capacity of the can 10, the cap 20, and the molten bonding member 30. It is necessary to create and maintain an appropriate temperature profile.

한편, 리플로우 방식에 의해 낮은 융점을 가지는 용융 접합부재(30)를 가열로 내부에서 가열하기 위해서 가열로 내부에 열풍 또는 적외선을 공급할 수 있다. On the other hand, in order to heat the molten bonding member 30 having a low melting point in the furnace by the reflow method, hot air or infrared rays may be supplied into the furnace.

우선 열풍 방식은 열풍을 공급하여 가열로 내부에서 열풍이 대류(convection)하도록 하여 용융 접합부재(30)를 가열할 수 있다. 충분한 대류가 없으면 히팅률이 낮아지고 가열 시간은 비교적 길어질 수 있다. 히팅률을 증가시키기 위해서는 강제 대류(forced convection)와 최적화된 가스 플로우(gas flow)를 함께 사용하는 것이 바람직하다. 열풍을 공급하는 경우에는 뜨거운 공기의 흐름에 의해 캔(10) 및 캡(20) 표면의 온도 균일성이 달라질 수 있다. 따라서, 캔(10) 및 캡(20)의 표면이 균일하게 가열되도록 공기를 가열하는 히터의 위치, 열풍의 순환 방식을 적절하게 제어할 필요가 있다.First, the hot air method may supply the hot air to heat the molten bonding member 30 by convection the hot air inside the heating furnace. Without sufficient convection, the heating rate can be lowered and the heating time can be relatively long. In order to increase the heating rate, it is desirable to use forced convection and optimized gas flow together. When the hot air is supplied, temperature uniformity of the surface of the can 10 and the cap 20 may be changed by the flow of hot air. Therefore, it is necessary to appropriately control the position of the heater that heats the air and the circulation method of the hot air so that the surfaces of the can 10 and the cap 20 are uniformly heated.

적외선을 공급하는 경우에는 1㎛ 이하에서부터 6㎛까지의 파장으로 작동하는 적외선을 가열로 내부에 방사하여 이루어질 수 있다. 열풍 방식과 비교할 때 적외선에 의한 가열은 과열 발생의 가능성이 있다. In the case of supplying infrared rays, infrared rays operating at wavelengths of 1 μm or less to 6 μm may be radiated into a heating furnace. Compared with a hot air system, heating by infrared rays may cause overheating.

또한, 응축열을 이용하여 낮은 융점의 용융 접합부재(30)를 용융시킬 수도 있다. 열 전달 계수가 큰 액체를 히터로 가열하여 기화시킨 증기에 온도가 낮은 캔(10) 및 캡(20)을 접촉시키면 응축열이 발생할 수 있는데, 이러한 응축열을 이용하여 캔(10)과 캡(20)의 접합부에 도포된 용융 접합부재(30)를 가열할 수도 있다. 응축열에 의해서 용융 접합부재(30)를 가열하는 경우에는 이차 전치(100)의 주요 전지 구성요소들의 열 손상을 방지할 수 있다는 장점이 있다.In addition, it is also possible to melt the melting bonding member 30 having a low melting point using the heat of condensation. When the can 10 and the cap 20 having low temperature are brought into contact with the vapor vaporized by heating a liquid having a large heat transfer coefficient with the heater, the heat of condensation may be generated. It is also possible to heat the fusion bonding member 30 applied to the bonding portion of the. When the molten bonding member 30 is heated by the heat of condensation, there is an advantage in that thermal damage of the main battery components of the secondary electrode 100 may be prevented.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 이차 전지(100)는 전극 조립체와 전해액이 함께 수납되는 수납부 및 개방부를 포함하는 금속성 캔(10)을 마련하는 단계, 캔(10)을 밀봉할 수 있도록 캔(10)의 상기 개방부에 위치되는 금속성 캡(20)을 마련하는 단계, 캔(10)과 캡(20)의 용융점보다 낮은 융점을 가지며 캔(10)과 캡(20)의 접합부 사이에 용융 접합부재(30)를 마련하는 단계 및 용융 접합부재(30)를 가열하여 용융시키고 캔(10)과 캡(20)을 접합시키는 단계를 포함하는 이차 전지(100)의 제조 방법에 의해서 제조될 수 있다.As described above, the secondary battery 100 according to the present invention comprises the steps of providing a metallic can 10 including an accommodating part and an opening part in which an electrode assembly and an electrolyte are accommodated together, and the can 10 can be sealed. Providing a metallic cap 20 located in the opening of the 10, having a melting point lower than the melting point of the can 10 and the cap 20 and melting between the can 10 and the junction of the cap 20 It can be prepared by the method of manufacturing a secondary battery 100 comprising the step of providing a bonding member 30 and the melting and melting of the bonding member 30 and bonding the can 10 and the cap 20. have.

여기서, 캔(10)과 캡(20)을 접합시키는 단계는 용융 접합부재(30)를 국부적으로 가열하거나 리플로우 방식에 의해서 용융 접합부재(30)를 가열함으로써 실행될 수 있다.Here, the step of bonding the can 10 and the cap 20 may be performed by locally heating the melt bonding member 30 or by heating the melt bonding member 30 by a reflow method.

용융 접합부재(30)의 국부적 가열은 접촉 저항(contact resistance), 고주파 실링(sealing), 레이저(laser), 광빔, 펄스 가열(pulse heat) 또는 핫램(hot-ram) 중 어느 하나의 방식을 사용하여 용융 접합부재(30)를 국부적으로 가열할 수 있다. 이러한 방식을 사용하여 용융 접합부재(30)를 국부적으로 가열함으로써, 전지의 주요 구성요소들이 열에 의한 악영향을 받을 가능성을 줄일 수 있다.Local heating of the molten bonding member 30 may use any one of contact resistance, high frequency sealing, laser, light beam, pulse heat or hot-ram. The molten bonding member 30 can be locally heated. By locally heating the molten bonding member 30 in this manner, it is possible to reduce the possibility of major components of the battery being adversely affected by heat.

여기서, 레이저를 이용하여 가열하는 경우에는 용융 접합부재(30)에 흡수되는 YAG 레이저를 사용하고, 광빔을 이용하여 가열하는 경우에는 휘도(brightness)가 큰 크세논 램프 또는 할로겐 램프를 사용하여 얻어질 수 있다.Here, a YAG laser absorbed by the fusion bonding member 30 may be used for heating using a laser, and a xenon lamp or halogen lamp having a high brightness may be obtained when heating with a light beam. have.

또한, 용융 접합부재(30)가 10℃ 내지 120℃에서 용융되는 경우에는 리플로우 방식을 적용하여 용융 접합부재(30)를 녹일 수 있다. 이 때, 용융 접합부재(30)는 갈륨(Ga), 인듐(In), 카드뮴(Cd) 또는 비스무트(Bi) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.In addition, when the melt bonding member 30 is melted at 10 ° C to 120 ° C, the melt bonding member 30 may be melted by applying a reflow method. In this case, the fusion bonding member 30 may include at least one of gallium (Ga), indium (In), cadmium (Cd) or bismuth (Bi).

리플로우 방식을 이용하여 낮은 융점의 용융 접합부재(30)를 가열하는 경우에는 대류 열풍, 적외선 또는 응축열을 이용하여 용융 접합부재(30)를 용융시킬 수 있다. 이 때, 용융 접합부재(30)를 용융시키는 열풍, 적외선 또는 응축열에 의해 발생한 열이 전지의 주요 전지요소에 전달되는 것을 방지하기 위해 냉각 지그를 사용할 수도 있다.When the molten bonding member 30 having a low melting point is heated by using a reflow method, the molten bonding member 30 may be melted using convection hot air, infrared rays, or condensation heat. At this time, a cooling jig may be used to prevent heat generated by hot air, infrared rays or condensation heat that melts the fusion bonding member 30 from being transmitted to the main battery elements of the battery.

한편, 상기 용융 접합부재(30)의 융점에 따라 캔(10)과 캡(20) 사이의 접합 또는 밀봉 상태가 제어된다. 또한, 캔(10)과 캡(20) 사이의 접합 또는 밀봉 상태는 상기 용융 접합부재의 융점에 의해 제어할 수 있다. 또한, 캔(10)과 캡(20) 사이에 개재되는 용융 접합부재(30)의 면적에 의해 캔(10)과 캡(20) 사이의 밀봉 또는 접합 강도가 조절될 수 있다. Meanwhile, the bonding or sealing state between the can 10 and the cap 20 is controlled according to the melting point of the fusion bonding member 30. In addition, the bonding or sealing state between the can 10 and the cap 20 can be controlled by the melting point of the fusion bonding member. In addition, the sealing or bonding strength between the can 10 and the cap 20 may be adjusted by the area of the fusion bonding member 30 interposed between the can 10 and the cap 20.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 용융 접합부재(30)의 일 예를 개략적으로 도시한 사시도이다.4 is a perspective view schematically showing an example of a melt bonding member 30 according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1 및 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 용융 접합부재(30)는 캔(10)의 접합 평면(18) 및 캡(20)의 제2 접합 평면(22)에 각각 접촉되어 용융된 후 응고될 수 있도록 단면이 사각 형태로 되어 있고 실질적으로 직사각 형태의 폐루프를 형성하는 고리 모양으로 사전-성형(pre-formed)된다. 이러한 성형 방법은 업계에 이미 알려진 여러 가지 다양한 방식으로 구현될 수 있음을 당업자는 이해할 것이다. 용융 접합부재(30)는 고상으로 성형되며, 상기한 바와 같은 방법을 포함하여 열선 히터(미도시)에 의한 직접 가열, 고주파에 의한 초음파 가열, 저항열로 가열됨과 함께 지그(미도시) 등에 의해 가해지는 압력에 의해 압착 용융되면서 캔(10)과 캡(20)의 접합부를 밀봉한다. 1 and 4, the fusion bonding member 30 according to the present embodiment is in contact with the bonding plane 18 of the can 10 and the second bonding plane 22 of the cap 20 to be melted. The cross section is pre-formed into an annular shape that is rectangular in shape and forms a substantially rectangular closed loop for post solidification. Those skilled in the art will appreciate that such molding methods can be implemented in a variety of ways already known in the art. The molten bonding member 30 is formed into a solid phase, including a method as described above, by direct heating by a hot wire heater (not shown), ultrasonic heating by high frequency, heating by resistance heat, and by a jig (not shown). The joint between the can 10 and the cap 20 is sealed while being pressed and melted by the applied pressure.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이차 전지를 밀봉하는 공정을 개략적으로 각각 도시한 구성도들이다.5A and 5B are schematic diagrams each schematically illustrating a process of sealing a rechargeable battery according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 5a에 도시된 바와 같이, 하부 지그(52)의 개구에 전극 조립체(40)가 수납된 캔(10)을 삽입하여 하부 지그(52)의 끝단이 캔(10)의 플랜지를 지지한 상태에서 용융 접합부재(30)를 캔(10)의 접합 평면(18) 위에 위치시키고 그 위에 캡(20)을 포갠 후 캡(20)의 상부에서 상부 지그(54)를 눌러 소정 압력 및 온도으로 가압하게 되면, 도 5b에 도시된 바와 같이, 용융 접합부재(30)가 용융 후 응고되면서 캡(20)이 캔(10)에 견고하게 고정된다. As shown in FIG. 5A, the can 10 containing the electrode assembly 40 is inserted into the opening of the lower jig 52 so that the end of the lower jig 52 supports the flange of the can 10. The melt bonding member 30 is positioned on the bonding plane 18 of the can 10 and the cap 20 is folded thereon to press the upper jig 54 at the top of the cap 20 to pressurize to a predetermined pressure and temperature. 5B, the cap 20 is firmly fixed to the can 10 while the melt bonding member 30 is solidified after melting.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지를 개략적으로 각각 도시한 단면도들이다. 6A and 6B are cross-sectional views schematically illustrating a rechargeable battery according to another exemplary embodiment of the present invention.

도 6a 및 도 6b를 참조하면, 본 실시예에 따른 이차 전지(200)는 캔(110)의 접합 평면(118)과 캡(120)의 제2 접합평면(122) 중 적어도 어느 한 곳에 미리 성형된 용융 접합부재(30)가 수납될 수 있도록 수납홈(119)(123)이 마련된다. 즉, 본 실시예에 따르면, 수납홈(119)(123)에 용융 접합부재(30)가 삽입될 수 있도록 캔(110)과 캡(120)을 위치시켜 전술한 바와 같은 지그 또는 당업자에 의해 고려될 수도 있는 다른 장치들을 사용하여 캔(110)과 캡(120)을 소정 압력 및 온도로 압착하게 되면 용융 접합부재(30)가 용융되어 접합 평면(118) 및 제2 접합 평면(122)에서 용융 접합부재(30)가 용융되어 응고되면, 캔(110)과 캡(120)은 견고하게 밀봉 또는 접합된다. 6A and 6B, the secondary battery 200 according to the present embodiment is preformed in at least one of the bonding plane 118 of the can 110 and the second bonding plane 122 of the cap 120. The receiving grooves 119 and 123 are provided to accommodate the molten bonding member 30. That is, according to the present embodiment, by placing the can 110 and the cap 120 so that the fusion splicing member 30 can be inserted into the receiving grooves 119 and 123 to be considered by the jig as described above or by those skilled in the art. Pressing the can 110 and the cap 120 to a predetermined pressure and temperature using other devices may be used to melt the fusion bonding member 30 to melt in the bonding plane 118 and the second bonding plane 122. When the bonding member 30 is melted and solidified, the can 110 and the cap 120 are tightly sealed or bonded.

또한, 본 실시예에 따른 이차 전지(200)는 캔(110)의 접합 평면(118)과 캡(120)의 제2 접합평면(122) 중 적어도 어느 한 곳에 미리 성형된 용융 접합부재(30)가 용융된 상태에서 캔(10)과 캡(20)의 접합부 사이에서 골고루 유동될 수 있도록 하는 유동 촉진부(미도시)가 형성될 수 있다. 유동 촉진부는 캔(10) 또는 캡(20)의 접합부 중 적어도 어느 일측에 형성된 요철(凹凸) 또는 엠보싱(embossing) 형태를 가질 수 있다. 여기서, 유동 촉진부는 그 주위에 비하여 큰 표면 거칠기를 가지도록 형성될 수도 있다.In addition, the secondary battery 200 according to the present exemplary embodiment may be a molten bonding member 30 previously formed in at least one of the bonding plane 118 of the can 110 and the second bonding plane 122 of the cap 120. Flow facilitation (not shown) may be formed to allow even flow between the junction of the can 10 and the cap 20 in the molten state. The flow promoting part may have a concave-convex or embossing form formed on at least one side of the junction of the can 10 or the cap 20. Here, the flow promoting portion may be formed to have a large surface roughness compared to its surroundings.

도 6a 및 도 6b의 수용홈(119)(123)은 직각 형태로 캔(110)과 캡(120)의 접합 표면들(118)(122)에 인입 형성된 것으로 도시되었지만, 도 7에 도시된 바와 같이, 캔(210)과 캡(220)의 접합 표면들의 적어도 어느 하나의 표면에 오목하게 형성된 리세스 형태의 수용홈(223) 등과 같이 당업자에 의해 얼마든지 변형가능하다. 본 실시예에 따르면, 용융 접합부재(230)는 그 단면이 원형으로 미리 성형될 수 있다. The receiving grooves 119 and 123 of FIGS. 6A and 6B are shown drawn in the joining surfaces 118 and 122 of the can 110 and the cap 120 at right angles, as shown in FIG. Likewise, the groove 210 and the recess 220 may be deformed to one of ordinary skill in the art such as a recessed groove 223 formed in a recess on at least one surface of the joining surfaces of the can 210 and the cap 220. According to the present embodiment, the melt bonding member 230 may be pre-molded in a circular cross section.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지의 밀봉 조립 공정을 개략적으로 도시한 사시도이다.8 is a perspective view schematically illustrating a sealing assembly process of a rechargeable battery according to another exemplary embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 이차 전지(300)에 있어서, 캔(310)은 접합 평면(318)로부터 실질적으로 수직으로 연장되는 연장부(311)를 구비하고, 캡(320)은 캡 플레이트(321)의 모서리로부터 단차지게 형성되고 캔(310)의 접합 평면(318)에 접촉되며 그 단부가 연장부(319)의 측벽에 접촉되면서 소정의 공간을 형성하여 그 공간에 액상의 용융 접합부재(330)를 수용가능한 단차부(323)를 구비한다. Referring to FIG. 8, in the rechargeable battery 300 according to the present exemplary embodiment, the can 310 includes an extension part 311 extending substantially vertically from the bonding plane 318, and the cap 320 may be formed. It is formed stepped from the edge of the cap plate 321 and is in contact with the bonding plane 318 of the can 310 and its end is in contact with the side wall of the extension 319 to form a predetermined space to melt the liquid in the space. It is provided with a step 323 that can accommodate the bonding member 330.

본 실시예에 따르면, 캔(310)의 내부에 전극 조립체(40)가 수납된 상태에서 캡(320)을 위치시킨 후 연장부(319)와 단차부(323)가 형성하는 공간에 용융 상태(액상)의 용융 접합부재(330)를 쏟아 부은 후 그 용융 접합부재(330)를 응고시키게 되면 캔(310)과 캡(320)이 밀봉 접합될 수 있다. 본 실시예에 따르면, 캔(310)과 캡(320)이 접촉되는 부분에 가스캣(미도시)이 개재될 수도 있다.According to the present exemplary embodiment, the cap 320 is positioned in the state in which the electrode assembly 40 is accommodated inside the can 310, and then in the space formed by the extension 319 and the step 323, the molten state ( When the melt bonding member 330 of the liquid phase is poured and the melt bonding member 330 is solidified, the can 310 and the cap 320 may be sealed and bonded. According to the present embodiment, a gas cat (not shown) may be interposed at a portion where the can 310 and the cap 320 contact each other.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지의 접합 공정을 개략적으로 도시한 사시도이다.9 is a perspective view schematically illustrating a bonding process of a secondary battery according to still another embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 이차 전지는 도 1 및 도 2에 도시된 캔(10)과 캡(20)을 사용하며, 업계에서 이미 알려진 솔더 페이스트 인쇄기(401)를 이용하여 캔(10)의 접합 표면(18)에 용융 접합부재(430)를 페이스트 상태로 인쇄한 후 그 위에 캡(20)을 포갠 상태에서 소정 온도 및 소정 압력으로 가열 및 가압함으로써 캔(10)과 캡(20)을 용융 접합시킬 수 있다. Referring to FIG. 9, the secondary battery according to the present embodiment uses the can 10 and the cap 20 illustrated in FIGS. 1 and 2, and uses the can 10 using a solder paste printer 401 known in the art. The can 10 and the cap 20 by printing the molten bonding member 430 in a paste state on the bonding surface 18 of the paste 10 and then heating and pressurizing it to a predetermined temperature and a predetermined pressure with the cap 20 placed thereon. ) Can be melt bonded.

전술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 이차 전지는 박형의 광면적 각형 전지(접합 부위의 시작-종료 거리가 길거나 면적이 큰 경우)에 적용할 경우 특히 유용하지만, 다른 한 편으로는 예를 들어, 원통형 전지, 코인형 전지 등과 같은 이차 전지, 니켈-카드뮴 전지, 니켄 수소 전지 등의 다양한 전지 및 이를 전지들의 다양한 형태의 외장재나 접합 구조 또는 형상에 적용될 수 있음을 당업자는 이해할 것이다. As mentioned above, the secondary battery according to the preferred embodiments of the present invention is particularly useful when applied to a thin wide-area square battery (when the start-end distance of the junction is long or the area is large), but on the other hand For example, those skilled in the art will understand that a variety of batteries, such as secondary batteries such as cylindrical batteries, coin-type batteries, nickel-cadmium batteries, and nickel hydrogen batteries, and the like may be applied to various types of packaging materials or bonding structures or shapes thereof. .

본 발명의 다양한 실시예들이 위에서 설명되었다. 그러나, 당업자들은 바람직한 실시예들의 전술한 설명들은 예시적인 것에 불과하며, 본 발명은 전술한 장치들 및 방법들에 대한 수정 및 변경이 가능함을 이해할 것이다. 당업자들은 본 명세서에 개시된 본발명의 특정의 실시예들에 대한 많은 균등물을 일상적인 실험을 통해 알거나 확인할 수 있을 것이다. 그러한 수정, 변형 및 균등물들은 아래의 청구범위에 열거된 본 발명의 정신 및 범위에 포함되는 것을 의도한다.Various embodiments of the invention have been described above. However, those skilled in the art will appreciate that the foregoing descriptions of the preferred embodiments are merely exemplary, and that the present invention is capable of modifications and variations to the above described devices and methods. Those skilled in the art will recognize or ascertain many equivalents to the specific embodiments disclosed herein by routine experimentation. Such modifications, variations and equivalents are intended to be included within the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below.

100: 이차 전지 10: 캔
20: 캡 30: 용융 접합부재
40: 전극 조립체
100: secondary battery 10: can
20: cap 30: melt bonding member
40: electrode assembly

Claims (16)

전극 조립체와 전해액이 함께 수납되는 수납부 및 개방부를 포함하는 금속성 캔;
상기 캔을 밀봉할 수 있도록 상기 캔의 상기 개방부에 위치되는 금속성 캡; 및
상기 캔과 상기 캡의 용융점보다 낮은 융점을 가지며, 상기 캔과 상기 캡의 접합부 사이에 개재된 상태에서 상기 캔과 상기 캡을 접합하는 용융 접합부재;를 포함하며,
상기 캔의 접합평면과 상기 캡의 접합평면 중 적어도 어느 한 곳에는 상기 용융 접합부재가 용융된 상태에서 상기 캔과 상기 캡의 접합부 사이에서 골고루 유동될 수 있도록 요철 또는 엠보싱 형태를 가지거나 주위 보다 큰 표면 거칠기를 가지는 유동 촉진부가 형성되고,
상기 용융 접합부재는 국부 가열에 의해 용융된 상태에서 상기 캔과 상기 캡을 접합하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
A metallic can including an accommodating part and an open part accommodating the electrode assembly and the electrolyte;
A metallic cap positioned in the opening of the can to seal the can; And
And a melting joint member having a melting point lower than the melting point of the can and the cap and joining the can and the cap in a state interposed between the can and the cap.
At least one of the joining plane of the can and the joining plane of the cap has a concave-convex or embossed shape or a larger surface to allow the molten joining member to flow evenly between the joining portion of the can and the cap in a molten state. A flow promoting part having a roughness is formed,
The melt bonding member is a secondary battery, characterized in that for bonding the can and the cap in a molten state by local heating.
제1항에 있어서,
상기 용융 접합부재는 접촉 저항(contact resistance), 고주파 가열, 레이저(laser), 광빔, 펄스 가열(pulse heat) 또는 핫램(hot-ram) 중 어느 하나의 방식에 의해 용융되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
The method of claim 1,
The molten junction member is melted by any one of contact resistance, high frequency heating, laser, light beam, pulse heat or hot-ram.
제2항에 있어서,
상기 레이저는 YAG 레이저를 사용하며, 상기 용융 접합부재에 흡수되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
The method of claim 2,
The laser uses a YAG laser, characterized in that the secondary battery is absorbed by the molten bonding member.
제2항에 있어서,
상기 광빔은 휘도가 큰 크세논 램프 또는 할로겐 램프를 사용하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
The method of claim 2,
The light beam is obtained by using a xenon lamp or a halogen lamp with high luminance.
전극 조립체와 전해액이 함께 수납되는 수납부 및 개방부를 포함하는 금속성 캔;
상기 캔을 밀봉할 수 있도록 상기 캔의 상기 개방부에 위치되는 금속성 캡; 및
상기 캔과 상기 캡의 용융점보다 낮은 융점을 가지며, 상기 캔과 상기 캡의 접합부 사이에 개재된 상태에서 상기 캔과 상기 캡을 접합하는 용융 접합부재;를 포함하며,
상기 캔의 접합평면과 상기 캡의 접합평면 중 적어도 어느 한 곳에는 상기 용융 접합부재가 용융된 상태에서 상기 캔과 상기 캡의 접합부 사이에서 골고루 유동될 수 있도록 요철 또는 엠보싱 형태를 가지거나 주위 보다 큰 표면 거칠기를 가지는 유동 촉진부가 형성되고,
상기 용융 접합부재는 이차전지의 작동온도는 포함하되 양극물질의 열폭주 개시온도는 배제하도록 10℃ 내지 120℃에서 용융되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
A metallic can including an accommodating part and an open part accommodating the electrode assembly and the electrolyte;
A metallic cap positioned in the opening of the can to seal the can; And
And a melting joint member having a melting point lower than the melting point of the can and the cap and joining the can and the cap in a state interposed between the can and the cap.
At least one of the joining plane of the can and the joining plane of the cap has a concave-convex or embossed shape or a larger surface to allow the molten joining member to flow evenly between the joining portion of the can and the cap in a molten state. A flow promoting part having a roughness is formed,
The secondary battery, characterized in that the melt bonding member is melted at 10 ° C to 120 ° C to include the operating temperature of the secondary battery but exclude the thermal runaway start temperature of the positive electrode material.
제5항에 있어서,
상기 용융 접합부재는 갈륨(Ga), 인듐(In), 카드뮴(Cd) 또는 비스무트(Bi) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
The method of claim 5,
The melt bonding member includes at least one of gallium (Ga), indium (In), cadmium (Cd) or bismuth (Bi).
제5항에 있어서,
상기 용융 접합부재는 가열로 및 상기 가열로 내에서 이송되는 컨베이어를 포함하는 리플로우(Reflow) 장치에 의해 용융되되,
상기 용융 접합부재는 상기 캔과 상기 캡의 접합부에 도포된 상태로 상기 컨베이어에 의해 상기 가열로 내부로 공급되어 용융되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
The method of claim 5,
The molten bonding member is melted by a reflow apparatus including a heating furnace and a conveyor transported in the heating furnace,
And the molten bonding member is supplied to the inside of the heating furnace by the conveyor in a state of being coated on the junction between the can and the cap and melted.
제7항에 있어서,
상기 용융 접합부재는 상기 가열로 내부를 가열하는 열풍 또는 적외선에 의해서 용융되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
The method of claim 7, wherein
The molten bonding member is a secondary battery, characterized in that the melting by hot air or infrared rays heating the inside of the heating furnace.
제1항 또는 제5항에 있어서,
상기 용융 접합부재는 상기 캔과 상기 캡에 의해 둘러싸이는 상기 수납부의 온도가 상승하면 용융되어 상기 캔과 상기 캡의 밀봉 상태를 해제시키는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
6. The method according to claim 1 or 5,
And the molten bonding member is melted when the temperature of the accommodating portion surrounded by the can and the cap rises to release the sealed state of the can and the cap.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 이차전지의 제조 방법에 있어서,
전극 조립체와 전해액이 함께 수납되는 수납부 및 개방부를 포함하는 금속성 캔을 마련하는 단계;
상기 캔을 밀봉할 수 있도록 상기 캔의 상기 개방부에 위치되는 금속성 캡을 마련하는 단계;
상기 캔과 상기 캡의 용융점보다 낮은 융점을 가지며, 상기 캔과 상기 캡의 접합부 사이에 용융 접합부재를 마련하는 단계; 및
상기 용융 접합부재를 가열하여 용융시키고, 상기 캔과 상기 캡을 접합시키는 단계;를 포함하며,
상기 캔과 상기 캡을 접합시키는 단계는 상기 용융 접합부재를 국부적으로 가열하거나 리플로우 방식에 의해서 상기 용융 접합부재를 가열하는 것을 특징으로 하는 이차 전지의 제조 방법.
In the method of manufacturing a secondary battery according to any one of claims 1 to 8,
Providing a metallic can including an accommodating part and an opening part accommodating the electrode assembly and the electrolyte together;
Providing a metallic cap positioned at the opening of the can to seal the can;
Providing a fusion bonding member having a melting point lower than a melting point of the can and the cap and between a junction of the can and the cap; And
And heating and melting the molten bonding member to bond the can and the cap.
The step of bonding the can and the cap is a method of manufacturing a secondary battery, characterized in that for heating the molten bonding member by locally heating or the reflow method.
제10항에 있어서,
상기 용융 접합부재의 국부적 가열은 접촉 저항(contact resistance), 고주파 가열, 레이저(laser), 광빔, 펄스 가열(pulse heat) 또는 핫램(hot-ram) 중 어느 하나의 방식을 사용하여 상기 용융 접합부재를 국부적으로 가열하는 것을 특징으로 하는 이차 전지의 제조 방법.
The method of claim 10,
Local heating of the molten bonding member may be performed using any one of contact resistance, high frequency heating, laser, light beam, pulse heat, or hot-ram. Method for producing a secondary battery, characterized in that the heating locally.
제11항에 있어서,
상기 레이저는 상기 용융 접합부재에 흡수되는 YAG 레이저를 사용하고, 상기 광빔은 휘도가 큰 크세논 램프 또는 할로겐 램프를 사용하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 이차 전지의 제조 방법.
12. The method of claim 11,
The laser uses a YAG laser absorbed by the fusion bonding member, and the light beam is obtained by using a xenon lamp or a halogen lamp with high brightness.
제10항에 있어서,
상기 리플로우 방식은 이차전지의 작동온도는 포함하되 양극물질의 열폭주 개시온도는 배제하도록 상기 용융 접합부재가 10℃ 내지 120℃에서 용융되는 경우에 적용되는 것을 특징으로 하는 이차 전지의 제조 방법.
The method of claim 10,
The reflow method includes the operating temperature of the secondary battery, but the method of manufacturing a secondary battery, characterized in that when the molten bonding member is melted at 10 ℃ to 120 ℃ to exclude the thermal runaway start temperature of the positive electrode material.
제13항에 있어서,
상기 용융 접합부재는 갈륨(Ga), 인듐(In), 카드뮴(Cd) 또는 비스무트(Bi) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지의 제조 방법.
The method of claim 13,
The molten bonding member includes at least one of gallium (Ga), indium (In), cadmium (Cd) or bismuth (Bi).
제14항에 있어서,
상기 용융 접합부재는 대류 열풍, 적외선 또는 응축열에 의해서 용융되는 것을 특징으로 하는 이차 전지의 제조 방법.
15. The method of claim 14,
The melt bonding member is a secondary battery manufacturing method characterized in that the melt by convection hot air, infrared or heat of condensation.
제15항에 있어서,
상기 용융 접합부재를 용융시키는 열풍, 적외선 또는 응축열에 의해 발생한 열이 상기 수납부에 수용된 전지요소에 전달되는 것을 방지하기 위해 냉각 지그를 사용하는 것을 특징으로 하는 이차 전지의 제조 방법.
16. The method of claim 15,
And a cooling jig to prevent heat generated by hot air, infrared rays, or condensation heat from melting the fusion bonding member being transferred to the battery element accommodated in the accommodating part.
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