KR101280051B1 - 밀봉성이 향상된 이차전지의 제조장치 - Google Patents

밀봉성이 향상된 이차전지의 제조장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101280051B1
KR101280051B1 KR1020100098037A KR20100098037A KR101280051B1 KR 101280051 B1 KR101280051 B1 KR 101280051B1 KR 1020100098037 A KR1020100098037 A KR 1020100098037A KR 20100098037 A KR20100098037 A KR 20100098037A KR 101280051 B1 KR101280051 B1 KR 101280051B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sealing member
secondary battery
press
manufacturing apparatus
injection hole
Prior art date
Application number
KR1020100098037A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120036392A (ko
Inventor
김홍규
이승태
이은정
김학균
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020100098037A priority Critical patent/KR101280051B1/ko
Publication of KR20120036392A publication Critical patent/KR20120036392A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101280051B1 publication Critical patent/KR101280051B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183—Sealing members
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0404—Machines for assembling batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/30—Batteries in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Filling, Topping-Up Batteries (AREA)

Abstract

본 발명은 각형 전지의 전해액 주입구를 밀봉하기 위한 장치로서, 전극조립체가 내장되어 있고 개방 상단에 베이스 플레이트가 장착되어 있는 각형 캔을 고정하기 위한 다이; 상기 다이의 상부에서 상하 왕복 운동을 하며, 하향 이동시 밀봉부재를 가압하여 상기 베이스 플레이트의 전해액 주입구에 밀봉부재를 압입하는 프레스; 및 상기 프레스의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하고 있고, 상기 프레스는 하향 이동시 밀봉부재를 기준으로 시계방향 또는 반시계 방향으로 회전하면서 밀봉부재를 가압하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조장치를 제공한다.

Description

밀봉성이 향상된 이차전지의 제조장치 {Device for Manufacturing Secondary Battery of Improved Sealability}
본 발명은 밀봉성이 향상된 이차전지의 제조장치로서, 더욱 상세하게는, 각형 전지의 전해액 주입구를 밀봉하기 위한 장치로서, 전극조립체가 내장되어 있고 개방 상단에 베이스 플레이트가 장착되어 있는 각형 캔을 고정하기 위한 다이; 상기 다이의 상부에서 상하 왕복 운동을 하며, 하향 이동시 밀봉부재를 가압하여 상기 베이스 플레이트의 전해액 주입구에 밀봉부재를 압입하는 프레스; 및 상기 프레스의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하고 있고, 상기 프레스는 하향 이동시 밀봉부재를 기준으로 시계방향 또는 반시계 방향으로 회전하면서 밀봉부재를 가압하는 이차전지 제조장치에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 이차전지는 외부 및 내부의 구조적 특징에 따라 대략 원통형 전지, 각형 전지 및 파우치형 전지로 분류된다. 최근에는, 모바일 기기의 소형화에 따라 길이 대비 작은 폭을 가진 각형 전지와 파우치형 전지가 특히 주목받고 있다.
각형 이차전지는 각형의 전지케이스 내부에 양극, 음극 및 분리막으로 구성된 전극조립체를 내장하고 상단에 베이스 플레이트를 용접 등의 방법으로 장착한 뒤, 베이스 플레이트에 형성되어 있는 전해액 주입구를 통해 전지케이스 내부에 전해액을 주입하고 밀봉부재를 이용하여 밀봉하며, 그 위에 안전소자와 보호회로 등을 실장한 뒤, 하우징(외부 케이스)으로 밀봉하여 제조된다.
이러한 각형 이차전지에서 전지케이스의 상단에 장착되는 베이스 플레이트의 평면도와 직선 A-A에 따른 수직 단면도가 도 1에 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 베이스 플레이트(100)는 그것의 중앙에 전극조립체의 전극(예를 들어 음극) 탭에 연결되어 있는 전극단자(101)가 돌출되어 있고, 측면에 전해액을 주입하기 위한 전해액 주입구(102)가 형성되어 있다. 또한, 돌출된 전극단자(101)와 베이스 플레이트(100) 사이에는, 전극조립체의 다른 전극(예를 들어 양극)과 연결되어 그 자체로서 전극단자의 역할을 하는 베이스 플레이트(100)와의 전기적 절연을 위한 절연부재(103)가 개재되어 있다.
여기서, 전해액의 주입이 이루어진 전해액 주입구(102)는 일반적으로 도 2에서와 같이, 수직 단면상으로 사각형의 형태이며, 그것보다 다소 큰 구경을 가진 알루미늄 등의 밀봉부재(104)에 의하여 밀봉된다. 구체적으로, 밀봉부재(104)을 전해액 주입구(102)에 위치시킨 상태에서 그것의 상단으로부터 가압하여 소성 변형시켜 주입구(120)를 밀봉한 뒤, 소성 변형된 밀봉부재(104)의 주변을 레이저 용접하거나 또는 그 위에 금속 박판을 덧댄 상태에서 레이저 용접함으로써 전해액 주입구를 밀봉한다.
그러나, 상기 밀봉부재를 이용하여 전해액 주입구를 밀봉할 경우, 수직 단면상으로 사각형의 형태인 전해액 주입구에 밀봉부재가 소성 변형되어 삽입될 때, 볼의 양측이 전해액의 주입구의 내측 상단부에 밀리면서 그루브가 형성되고, 이렇게 형성된 그루브는 레이저 용접에 의한 밀봉에 악영향을 미친다. 또한, 그로 인해 생성된 내부 크랙이 볼과 주입구 내측면의 계면에 연속되어 밀봉성을 떨어뜨리는 것으로 확인되었다.
따라서, 본 출원의 발명자들은 한국 특허출원 제2005-0122852호에서 도 3에서와 같은 진일보한 구조의 베이스 플레이트를 제시한 바 있다. 이러한 전해액 주입구의 전반적인 밀봉과정은 종래의 베이스 플레이트에서와 동일하다. 반면에, 구체적인 구조에서 있어서는 종래의 베이스 플레이트와 다르다. 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 3을 참조하면, 베이스 플레이트(200)는 그것의 중앙에 전극조립체(도시하지 않음)의 음극 탭에 연결되어 있는 전극단자(201)가 돌출되어 있고, 일측에 전해액 주입구(202)가 형성되어 있다. 전해액 주입구(202) 인근의 상단 만입홈은 보호회로모듈 등을 베이스 플레이트(200) 상에 안정적으로 탑재하기 위해 형성되어 있다. 전극단자(201)와 베이스 플레이트(200) 사이에는 절연부재(203)가 개재되어 있어서, 전극조립체의 양극 탭에 연결되는 베이스 플레이트(200)를 전극단자(201)로부터 절연시킨다.
전해액 주입구(202)는 수직 단면상으로 그것의 내측 상단부가 하향 챔퍼(경사면) 구조(220)로 이루어져 있다. 이러한 구조의 전해액 주입구(202)는 밀봉부재에 대한 밀봉성과 크랙 문제를 전반적으로 해결하고 있다.
한편, 상기 전해액 주입구에 대해 밀봉부재를 압입하여 밀봉하는 과정은 도 4에 도시되어 있고, 이러한 이차전지 제조장치(10)는 도 5에 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 이차전지 제조장치(10)는 베이스 플레이트(200)가 장착되어 있는 각형 캔(도시하지 않음)을 고정하기 위한 다이(20), 다이(20)의 상부에서 하향 이동시 밀봉부재(도시하지 않음)을 가압하여 베이스 플레이트(200)의 전해액 주입구(도시하지 않음)에 밀봉부재를 압입하는 프레스(30) 및 프레스(30)의 작동을 제어하는 제어부(40)로 이루어져 있다.
프레스(30)는 1 개의 전해액 주입구(202)에 대해 대략 5 kgf의 압력으로 1회 직하향 이동(i)하여 밀봉부재(도시하지 않음)을 가압하도록 작동된다.
그러나, 도 4의 이차전지 제조장치(10)를 이용하여, 밀봉부재를 전해액 주입구에 압입하는 과정에서 프레스(30)의 높은 압력과 충격으로 인해, 전해액 주입구가 변형되거나 무너질 수 있으며, 이에 따른 전해액 주입구의 밀봉력이 저하될 수 있다.
또한, 높은 밀봉력을 제공하기 위해 추가적으로 용접을 수행하여야 하므로, 전지의 불량률 및 전지의 제조비용을 증가시키는 문제점이 있다.
따라서, 이러한 문제점을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은 특정한 방법으로 밀봉부재를 가압하는 이차전지 제조장치를 제공함으로써, 불량률의 발생을 감소시키고 용접공정을 수행하지 않고도 밀봉성을 향상시킬 수 있는 이차전지의 제조장치와 이러한 장치를 사용하여 이차전지를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차전지의 제조장치는 각형 전지의 전해액 주입구를 밀봉하기 위한 장치로서,
전극조립체가 내장되어 있고 개방 상단에 베이스 플레이트가 장착되어 있는 각형 캔을 고정하기 위한 다이;
상기 다이의 상부에서 상하 왕복 운동을 하며, 하향 이동시 밀봉부재를 가압하여 상기 베이스 플레이트의 전해액 주입구에 밀봉부재를 압입하는 프레스; 및
상기 프레스의 작동을 제어하는 제어부;
를 포함하고 있고,
상기 프레스는 하향 이동시 밀봉부재를 기준으로 시계방향 또는 반시계 방향으로 회전하면서 밀봉부재를 가압하는 것으로 구성되어 있다.
즉, 상기 프레스에 의해 밀봉부재를 회전하면서 압입하여 전해액 주입구를 밀봉함으로써, 앞서 언급한 바와 같이 종래기술에서 상대적으로 높은압력의 1회 직하강 압입 작업으로 인한 전해액 주입구의 무너짐과 변형을 최소화할 수 있으며, 별도의 용접 공정을 생략하고도 전해액 주입구의 밀봉성을 향상시킬 수 있다.
하나의 바람직한 예에서, 상기 전해액 주입구는 내면이 하부 방향으로 직경이 작아지는 챔퍼(chamfer) 구조를 포함하고 있을 수 있다. 즉, 전해액 주입구 중 내측 상단이 상기와 같은 챔퍼 구조로 되어 있음으로 인해, 밀봉부재를 압입할 때, 밀봉부재의 원활한 소성 변형을 유도함으로써, 압입된 밀봉부재의 상단에서의 그루브 발생 및 금속 볼과 주입구 내측면 계면에서의 크랙 발생을 방지할 수 있다.
특히, 전해액 주입구의 상부가 챔퍼 구조로 형성되어 있고 하부가 비챔퍼 구조로 형성되어 있는 경우, 소성 변형된 밀봉부재가 하부로 유입되는 것을 방지하고 보다 높은 밀봉력을 발휘할 수 있으므로 매우 바람직하다.
상기 챔퍼 구조의 깊이가 너무 얕은 경우에는 챔퍼 구조의 공간 대비 소성 변형된 밀봉부재의 부피가 상대적으로 커서 밀봉부재의 상당 부분이 베이스 플레이트의 상단면 또는 하단면으로 돌출될 수 있으며, 반대로 너무 깊은 경우에는 전해액 주입구를 밀봉하기 어려울 수 있으므로 바람직하지 않다.
따라서, 상기 챔퍼 구조는 전해액 주입구의 깊이(D)를 기준으로 바람직하게는 전해액 주입구의 상단으로부터 0.3×D 내지 0.7×D의 범위에 형성될 수 있다.
또한, 용접공정 없이 밀봉부재를 전해액 주입구에 용이하게 압입하고 효과적으로 밀봉할 수 있도록, 챔퍼 구조의 상단 폭은 밀봉부재보다 넓은 것이 바람직하며, 구체적으로, 상기 챔퍼 구조의 상단 폭(Wtop)은 밀봉부재의 직경(R)을 기준으로 1.0×R < Wtop ≤ 1.7×R의 조건을 만족하고, 상기 챔퍼 구조의 하단 폭(Wbottom)은 밀봉부재의 직경(R)을 기준으로 0.5×R ≤ Wbottom ≤ 0.9×R의 조건을 만족하는 것이 더욱 바람직하다.
상기 비챔퍼 구조의 폭(W)은 소성 변형된 밀봉부재가 하부로 유입되는 것을 방지할 수 있도록 챔퍼 구조의 하단 폭(Wbottom)과 일치하는 구조일 수 있다.
바람직하게는, 상기 챔퍼 구조의 경사각이 베이스 플레이트의 상단면을 기준으로 바람직하게는 30 내지 70도의 범위 내에 있는 구조일 수 있다.
앞서의 설명과 마찬가지로, 상기 챔퍼 구조의 경사각이 너무 가파른 경우에는 상대적으로 큰 밀봉부재로 인해 베이스 플레이트의 상단면 및 하단면으로 돌출될 수 있고, 이와 반대로 너무 완만한 경우에는 전해액 주입구에 대해 밀봉성이 떨어지거나 크랙이 발생할 수 있으므로 바람직하지 않다.
따라서, 챔퍼 구조의 깊이와 폭 및 경사각은 전해액 주입구 및 베이스 플레이트의 크기 등에 의해 적절히 결정될 수 있으며, 밀봉부재가 소성 변형되어 전해액 주입구를 용이하게 밀봉할 수 있는 구조라면, 필요에 따라 일부 변형된 구조도 가능함은 물론이다.
하나의 바람직한 예에서, 상기 밀봉부재는 구의 형상이고 상기 전해액 주입구는 수평 단면상으로 원의 형상일 수 있다.
즉, 상기 밀봉부재는 압입시 소성 변형되어 전해액 주입구를 밀봉하게 되며, 바람직하게는 금속 볼일 수 있다.
따라서, 밀봉부재는 전해액 주입구 상에 위치시킨 상태에서 압입되고, 상기 챔퍼 구조에 의해 밀봉부재 빠짐이 방지될 수 있다.
본 발명의 제조장치는, 예를 들어, 상기 프레스의 상하 왕복 운동을 위한 실린더와, 프레스의 회전을 위한 회전모터를 포함하는 것으로 구성되어 있다.
즉, 상기 회전모터에 의해 프레스를 시계방향 또는 반시계 방향으로 회전시키면서 밀봉부재에 대해 상하 왕복 운동을 함으로써, 전해액 주입구의 무너짐과 변형의 문제점을 미연에 방지할 수 있으며, 전해액 주입구의 밀봉성의 향상으로 결과적으로 전지의 기밀성을 확보할 수 있다.
상기 제어부는 바람직하게는 프레스가 1회 하향 운동에 의해 밀봉부재를 가압하도록 작동할 수 있다. 프레스가 회전하면서 하향 운동을 하게 되므로, 종래의 1회 직하향 운동과 비교하여 밀봉부재 및 전해액 주입구에 가해지는 충격량이 저감되어, 물리적 밀봉방식의 기밀성 향상에 매우 효과적이다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 물리적 밀봉방식에 의한 전해액 주입구의 압입을 보다 효과적으로 발휘하기 위해서, 상기 제어부는 프레스가 1회 하향 운동에 의해 밀봉부재를 가압한 후 소정 폭으로 상향 이동한 상태에서 반복적으로 상하 왕복 운동에 의해 밀봉부재를 가압하도록 제어할 수 있다. 이 경우, 용접 과정을 생략하고 밀봉부재의 삽입 및 압입 공정만으로도 전해액 주입구를 용이하게 밀봉할 수 있으므로, 공정과정이 크게 단축되며 더욱 향상된 밀봉성을 발휘할 수 있다.
구체적으로, 상기 상향 이동 폭은 전해액 주입구로부터 1 내지 5 cm의 거리일 수 있으며, 상기 반복적인 상하 왕복 운동은 5 내지 20회 수행할 수 있다. 또한, 상기 밀봉부재에 대한 프레스의 압력이 종래의 5 kgf에서 3 kgf로 낮아짐으로써 소성 변형된 밀봉부재와 전해액 주입구간의 기밀성 및 균일성을 확보할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 장치를 사용하여 이차전지를 제조하는 방법을 제공한다. 구체적으로,
(a) 각형 캔의 내부에 전극조립체를 장착한 후 상기 베이스 플레이트를 장착하여 결합하는 과정;
(b) 전해액 주입구를 통해 전해액을 주입하는 과정;
(c) 각형 캔을 다이에 고정한 상태에서 밀봉부재를 전해액 주입구 상에 위치시키는 과정;
(d) 프레스가 회전하면서 하향 이동하여 전해액 주입구에 밀봉부재를 압입하는 과정; 및
(e) 밀봉부재가 소성 변형되면서 밀봉이 이루어지는 과정;
을 포함한다.
또한, 상기 과정(d)와 과정(e) 사이에, 프레스가 소정 폭으로 상향 이동한 상태에서 반복적으로 상하 왕복 운동에 의해 밀봉부재를 가압하는 과정을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 제조 방법에 따르면, 프레스가 회전하면서 밀봉부재를 압입함으로써, 전해액 주입구의 무너짐 또는 변형에 대한 문제점을 미연에 방지할 수 있고, 상기 압입 과정만으로도 전해액 주입구가 효과적으로 밀봉되므로, 제조 공정을 단축시킬 수 있는 등의 잇점을 갖는다.
본 발명은 또한, 상기 장치를 사용하여 제조되는 이차전지를 제공한다.
이러한 이차전지는 전해액 주입구의 내면이 하부 방향으로 직경이 작아지는 챔퍼 구조로 형성되어 있으므로, 앞서 설명한 바와 같은 장치를 사용하여 밀봉부재를 압입함으로써, 전해액 주입구의 변형이 발생되지 않아 기밀성이 향상된 이차전지를 제공할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지 제조장치는, 시계방향 또는 반시계 방향으로 회전하면서 전해액 주입구 상의 밀봉부재를 압입함으로써, 전해액 주입구의 변형을 방지하고, 제조공정을 효과적으로 단축하면서도 전지의 기밀성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 각형 이차전지에서 전해액 주입구가 형성되어 있는 베이스 플레이트의 평면도 및 직선 A-A에 따른 수직 단면도이다;
도 2는 도 1의 점선원 a 부위의 확대도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 각형 이차전지에서 전해액 주입구가 형성되어 있는 베이스 플레이트의 평면도 및 직선 B-B에 따른 수직 단면도이다;
도 4는 종래기술에 따른 전해액 주입구 및 밀봉부재가 가압되는 과정에 대한 모식도이다;
도 5는 도 4의 이차전지 제조장치에 대한 모식도이다;
도 6은 도 3의 점선원 b 부위의 확대도이다;
도 7은 본 발명에 따른 이차전지 제조장치에 대한 모식도이다;
도 8은 본 발명에 따른 전해액 주입구 및 밀봉부재를 가압하는 과정에 대한 모식도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 6에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 각형 이차전지에서 전해액 주입구가 형성되어 있는 베이스 플레이트의 평면도 및 도 3의 직선 B-B에 따른 수직 단면도가 도시되어 있다.
도 6을 도 3과 함께 참조하면, 베이스 플레이트(200)의 전해액 주입구(202)의 상부는 내면이 하부 방향으로 직경이 작아지는 챔퍼(chamfer) 구조(220)로 형성되어 있고, 하부가 비챔퍼 구조(230)로 형성되어 있다.
챔퍼 구조(220)의 깊이(d)는 전해액 주입구의 깊이(D)를 기준으로 전해액 주입구의 상단으로부터 대략 0.4×D - 0.6×D의 깊이(d)로 형성되어 있고, 챔퍼 구조(220)의 경사각(r)은 베이스 플레이트의 상단면을 기준으로 약 45도의 각도(r)를 이룬다.
또한, 챔퍼 구조(220)의 상단 폭(Wtop)은 밀봉부재(204)의 직경(R)을 기준으로 대략 1.2×R의 크기를 이루고, 챔퍼 구조(220)의 하단 폭(Wbottom)은 밀봉부재(204)의 직경(R)을 기준으로 대략 0.7×R의 크기를 이루며, 비챔퍼 구조의 폭(W)은 챔퍼 구조의 하단 폭(Wbottom)과 일치한다.
이러한 전해액 주입구(202)는 상단 폭(Wtop)보다 큰 구형의 밀봉부재(204)가 회전하는 프레스(도 7 참조)에 의해 압입되어 밀봉되며, 밀봉부재(204)는 금속 볼로 이루어져 있다.
도 7에는 본 발명에 따른 이차전지 제조장치에 대한 모식도가 도시되어 있고, 도 8에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전해액 주입구 및 밀봉부재를 가압하는 프레스의 작동 과정에 대한 모식도가 도시되어 있다.
이들 도면을 도 6과 함께 참조하면, 이차전지 제조장치(400)는 전극조립체(도시하지 않음)가 내장되어 있고 개방 상단에 베이스 플레이트(200)가 장착되어 있는 각형 캔(도시하지 않음)을 고정하기 위한 다이(420), 다이(420)의 상부에서 상하 왕복 운동(iii)을 하며, 하향 이동(i)시 밀봉부재(204)를 가압하여 베이스 플레이트(200)의 전해액 주입구(202)에 밀봉부재(204)를 압입하는 프레스(430) 및 프레스(430)의 작동을 제어하는 제어부(440)으로 이루어져 있다.
프레스(430)는 상하 왕복 운동(iii)을 위한 실린더(435)와, 프레스(430)의 회전을 위한 회전모터(437)를 포함하고 있어서, 프레스(430)가 하향 이동(i)시 밀봉부재(204)를 기준으로 시계방향으로 회전(ii)하면서 밀봉부재(204)를 가압한다.
또한, 제어부(440)는 프레스(430)가 1회 하향 운동(i)에 의해 밀봉부재(204)를 가압한 후, 약 3 cm의 폭(L)으로 상향 이동한 상태에서 약 10회의 상하 왕복 운동(iii)에 의해 밀봉부재(204)를 가압하도록 제어한다.
또한, 밀봉부재(204)에 대한 프레스(430)의 압력(G)은 약 3kgh 로 상대적으로 낮은 압력으로 가압함으로써, 소성 변형된 밀봉부재와 전해액 주입구간의 기밀성 및 균일성을 확보할 수 있다.
즉, 회전모터(437)에 의해 프레스(430)를 시계방향으로 회전(ii)시키면서 밀봉부재(204)에 대해 상하 왕복 운동(iii)을 시킴으로써, 전해액 주입구의 무너짐과 변형의 문제점을 미연에 방지할 수 있으며, 전해액 주입구의 밀봉성의 향상으로 결과적으로 전지의 기밀성을 확보할 수 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (18)

  1. 각형 전지의 전해액 주입구를 밀봉하기 위한 장치로서,
    전극조립체가 내장되어 있고 개방 상단에 베이스 플레이트가 장착되어 있는 각형 캔을 고정하기 위한 다이;
    상기 다이의 상부에서 상하 왕복 운동을 하며, 하향 이동시 밀봉부재를 가압하여 상기 베이스 플레이트의 전해액 주입구에 밀봉부재를 압입하는 프레스; 및
    상기 프레스의 작동을 제어하는 제어부;
    를 포함하고 있고,
    상기 프레스는 하향 이동시 밀봉부재를 기준으로 시계방향 또는 반시계 방향으로 회전하면서 밀봉부재를 가압하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전해액 주입구는 내면이 하부 방향으로 직경이 작아지는 챔퍼(chamfer) 구조를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 전해액 주입구는 상부가 챔퍼 구조로 형성되어 있고, 하부가 비챔퍼 구조로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 챔퍼 구조는 전해액 주입구의 깊이(D)를 기준으로 전해액 주입구의 상단으로부터 0.3×D 내지 0.7×D의 범위에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조장치.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 챔퍼 구조의 상단 폭(Wtop)은 밀봉부재의 직경(R)을 기준으로 1.0×R < Wtop ≤ 1.7×R의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조장치.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 챔퍼 구조의 하단 폭(Wbottom)은 밀봉부재의 직경(R)을 기준으로 0.5×R ≤ Wbottom ≤ 0.9×R의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조장치.
  7. 제 3 항에 있어서, 상기 비챔퍼 구조의 폭(W)은 챔퍼 구조의 하단 폭(Wbottom)과 일치하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조장치.
  8. 제 2 항에 있어서, 상기 챔퍼 구조의 경사각은 베이스 플레이트의 상단면을 기준으로 30 내지 70도인 것을 특징으로 하는 이차전지 제조장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 밀봉부재는 구의 형상이고 상기 전해액 주입구는 수평 단면상으로 원의 형상인 것을 특징으로 하는 이차전지 제조장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 밀봉부재는 금속 볼인 것을 특징으로 하는 이차전지 제조장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 프레스는 프레스의 상하 왕복 운동을 위한 실린더와, 프레스의 회전을 위한 회전모터를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는 프레스가 1회 하향 운동에 의해 밀봉부재를 가압하도록 작동 제어하는 것을 특징으로 이차전지 제조장치.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는 프레스가 1회 하향 운동에 의해 밀봉부재를 가압한 후 소정 폭으로 상향 이동한 상태에서 반복적으로 상하 왕복 운동에 의해 밀봉부재를 가압하도록 제어하는 것을 특징으로 이차전지 제조장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 상향 이동 폭은 전해액 주입구로부터 1 내지 5 cm의 거리인 것을 특징으로 하는 이차전지 제조장치.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 반복적인 상하 왕복 운동은 5 내지 20회 수행하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조장치.
  16. 제 1 항에 따른 장치를 사용하여 이차전지를 제조하는 방법으로서,
    (a) 각형 캔의 내부에 전극조립체를 장착한 후 상기 베이스 플레이트를 장착하여 결합하는 과정;
    (b) 전해액 주입구를 통해 전해액을 주입하는 과정;
    (c) 각형 캔을 다이에 고정한 상태에서 밀봉부재를 전해액 주입구 상에 위치시키는 과정;
    (d) 프레스가 회전하면서 하향 이동하여 전해액 주입구에 밀봉부재를 압입하는 과정; 및
    (e) 밀봉부재가 소성 변형되면서 밀봉이 이루어지는 과정;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 과정(d)와 과정(e) 사이에, 프레스가 소정 폭으로 상향 이동한 상태에서 반복적으로 상하 왕복 운동에 의해 밀봉부재를 가압하는 과정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법.
  18. 제 1 항에 따른 장치를 사용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
KR1020100098037A 2010-10-08 2010-10-08 밀봉성이 향상된 이차전지의 제조장치 KR101280051B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100098037A KR101280051B1 (ko) 2010-10-08 2010-10-08 밀봉성이 향상된 이차전지의 제조장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100098037A KR101280051B1 (ko) 2010-10-08 2010-10-08 밀봉성이 향상된 이차전지의 제조장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120036392A KR20120036392A (ko) 2012-04-18
KR101280051B1 true KR101280051B1 (ko) 2013-07-03

Family

ID=46137984

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100098037A KR101280051B1 (ko) 2010-10-08 2010-10-08 밀봉성이 향상된 이차전지의 제조장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101280051B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101864923B1 (ko) * 2015-03-30 2018-06-05 주식회사 엘지화학 이차전지용 밀봉장치 및 밀봉방법
KR102110808B1 (ko) * 2016-05-31 2020-05-14 주식회사 엘지화학 이차전지용 전해액 함침 시스템 및 이를 이용하는 전해액 함침 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11135082A (ja) * 1997-10-31 1999-05-21 Sony Corp 角形密閉式電池
JPH11154506A (ja) * 1997-11-21 1999-06-08 Mitsubishi Cable Ind Ltd 密閉型電池
JP2000090891A (ja) 1998-09-14 2000-03-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd 密閉電池の製造法
KR20070114242A (ko) * 2006-05-27 2007-11-30 히다치 막셀 가부시키가이샤 밀폐형 전지

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11135082A (ja) * 1997-10-31 1999-05-21 Sony Corp 角形密閉式電池
JPH11154506A (ja) * 1997-11-21 1999-06-08 Mitsubishi Cable Ind Ltd 密閉型電池
JP2000090891A (ja) 1998-09-14 2000-03-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd 密閉電池の製造法
KR20070114242A (ko) * 2006-05-27 2007-11-30 히다치 막셀 가부시키가이샤 밀폐형 전지

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120036392A (ko) 2012-04-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101216419B1 (ko) 밀봉성이 향상된 이차전지
KR100922442B1 (ko) 전해액 주입구의 밀봉성이 우수한 각형 전지
CN100495768C (zh) 壳式二次电池
KR101271254B1 (ko) 전해액 주입구의 밀봉성이 우수한 각형 전지
KR101280051B1 (ko) 밀봉성이 향상된 이차전지의 제조장치
CN101388440B (zh) 二次电池
KR101132146B1 (ko) 밀착성이 우수한 각형 전지
US20100129707A1 (en) Electrochemical cell
KR100719740B1 (ko) 이차전지 및 그 제조방법
KR101117993B1 (ko) 신규한 밀봉 구조의 이차전지
KR101141049B1 (ko) 각형 이차전지의 제조방법
KR101820444B1 (ko) 전해액 주액구가 형성된 탑 캡을 포함하고 있는 전지셀
KR100822193B1 (ko) 캡조립체와, 이를 채용한 이차전지
KR101511489B1 (ko) 생산성의 향상을 위한 전지셀 제조 장치
KR101104146B1 (ko) 전해액 주입구의 밀봉성이 우수한 이차전지
JP2012033274A (ja) 二次電池
KR102091583B1 (ko) 가열 밀봉에 기반한 전지셀 제조 방법
JP2006114233A (ja) コイン型電気化学素子およびその製造方法
JP2005158475A (ja) 角形電池およびその製造方法
JP2007141539A (ja) 扁平形電池およびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160616

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170328

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180418

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190401

Year of fee payment: 7