KR101732605B1 - 전해액 주입구의 밀봉 구조 및 그 밀봉 방법 - Google Patents

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Abstract

수지 볼을 금속 볼로 대체하여 정전기에 의한 상호 간섭을 제거하고, 이중 금속 실링 구조의 적용으로 기밀성을 향상시켜 누액에 의한 불량을 감소시킬 수 있는 전해액 주입구의 밀봉 구조 및 그 밀봉 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 전해액 주입구의 밀봉 구조는 전지 케이스에 결합되는 헤더부의 전해액 삽입구의 내측에 억지 끼움 방식으로 압입되어, 상기 전해액 삽입구를 1차적으로 밀봉하기 위한 제1 금속 볼; 및 상기 전해액 주입구의 상측을 덮도록 배치되어, 상기 전해액 주입구를 2차적으로 밀봉하도록 용접되는 제2 금속 볼;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전해액 주입구의 밀봉 구조 및 그 밀봉 방법{SEALING STRUCTURE OF ELECTROLYTE INJECTION HOLE AND METHOD OF SEALING THE SAME}
본 발명은 전해액 주입구의 밀봉 구조 및 그 밀봉 방법에 관한 것으로, 특히 수지 볼을 금속 볼로 대체하여 정전기에 의한 상호 간섭을 제거하고, 이중 금속 실링 구조의 적용으로 기밀성을 향상시켜 누액에 의한 불량을 감소시킬 수 있는 전해액 주입구의 밀봉 구조 및 그 밀봉 방법에 관한 것이다.
전지는 음극(anode)으로서 리튬 또는 리튬 합금을 사용하여 전지 케이스의 내부에 물리적인 힘으로 완전히 붙이고, 양극(cathode)으로서 바인더(binder)가 포함된 무결정 카본을 성형하여 양극과 음극을 격리하는 세퍼레이터(seperator)를 사이에 두고 삽입하여 조립한다. 조립된 전지에는 리튬염(LiAlCl4)이 해리된 SOCl2 전해액이 주입되어 전지를 구성한다. 이와 같이 구성된 전지에 부하가 연결되면 전해액과 전극의 산화 환원 반응에 의해 화학에너지가 전기에너지로 변환되어 전류를 발생한다.
리튬은 주입된 전해액과 반응하여 에너지를 생성하고, 반응의 부산물로 고상의 LiCl과 황이 석출된다. 이 반응 부산물들이 카본 양극의 기공 내에 쌓이면서 지속적인 반응이 이어지도록 만들어 준다.
이때, 전해액은 전지 케이스의 상측을 덮는 헤더부의 전해액 주입구를 통하여 전지 케이스의 내부 수용 공간에 주입되고, 전해액의 주입이 완료되면 전지 케이스의 내부로부터 전해액이 누설되는 것을 방지하기 위해 전해액 주입구를 밀봉 처리하게 된다.
도 1은 종래에 따른 전해액 주입구의 밀봉 구조를 나타낸 단면도로, 보다 구체적으로는 전지의 헤더부를 절단하여 나타낸 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래에 따른 전해액 주입구의 밀봉 구조(1)는 헤더부(20)의 전해액 삽입구(T)의 내측에 삽입되는 수지 볼(30)과, 전해액 주입구(T)의 외측에 배치되어 전해액 주입구(T)를 밀봉하도록 용접되는 금속 볼(40)을 포함한다.
이때, 헤더부(20)는 상측이 개방되며, 내부의 수용 공간에 전해액이 저장되는 전지 케이스(미도시)와 결합된다. 이러한 전해액으로는, 일 예로, 리튬염(LiAlCl4)이 해리된 SOCl2 전해액이 이용될 수 있다.
일반적으로, 수지 볼(30)로는 테프론(PTFE) 재질이 사용되고 있다. 이러한 수지 볼(30)은 전해액 주입구(T)를 통하여 전해액을 전지 케이스의 내부로 주입한 후, 전해액 주입구(T) 내부에 1차적으로 삽입되어 전해액 퓸(fume)의 배출을 억제하는 역할을 한다. 또한, 수지 볼(30)은 전해액 주입구(T)의 내벽 및 전해액 주입구(T) 주변의 헤더부(20) 상면(20a)에 붙어 잔류하는 전해액을 세척하기 위한 목적으로 전해액 주입구(T) 내부에 삽입되어 전해액 주입구(T)를 1차적으로 밀봉한다.
한편, 금속 볼(40)은 일반적으로 SUS(stainless steel) 재질이 사용되고 있다. 이러한 금속 볼(40)은 전해액 주입구(T)의 외측 상부에 공급된 후, 전해액 주입구(T) 및 헤더부(20)에 저항 용접 방식으로 용접 결합되어 전해액 주입구(T)를 2차적으로 밀봉하게 된다.
그러나, 종래에 따른 전해액 주입구의 밀봉 구조(1)의 경우, 전해액 주입구(T) 내부에 삽입되어 전해액 주입구(T)를 1차적으로 밀봉하는 테프론 재질의 수지 볼(30)이 상당히 가벼운 관계로 볼 투입시 정전기에 의해 수지 볼(30)간 부착되거나, 수지 볼(30)이 이동 관로 내에 부착되어 전해액 주입구(T)로의 투입이 안되거나, 또는 벗어난 위치로 투입되는 문제를 유발할 수 있다.
이에 대해서는, 이하 종래에 따른 전해액 주입구의 밀봉 방법을 참조하여 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 종래에 따른 전해액 주입구의 밀봉 방법을 나타낸 공정 순서도로, 도 1과 연계하여 설명하도록 한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 종래에 따른 전해액 주입구의 밀봉 방법은 전해액 주입 단계(S10), 수지 볼 삽입 단계(S20), 1차 세척 단계(S30), 금속 볼 공급 단계(S40), 금속 볼 용접 단계(S50), 2차 세척 단계(S60) 및 에이징 처리 단계(S70)를 포함한다.
전해액 주입 단계(S10)에서는 헤더부(20)에 구비되는 전해액 주입구(T)를 통하여 전지 케이스(미도시)의 내부로 전해액을 주입한다. 이때, 헤더부(20)는 상측이 개방되며, 내부의 수용 공간에 전해액이 저장되는 전지 케이스와 결합된다. 이러한 전해액으로는, 일 예로, 리튬염(LiAlCl4)이 해리된 SOCl2 전해액이 이용될 수 있다.
수지 볼 삽입 단계(S20)에서는 전해액 주입구(T)의 내벽에 수지 볼(30)을 삽입한다. 이때, 수지 볼로는 테프론(PTFE) 재질이 이용될 수 있다. 이러한 수지 볼(30)은 전해액 주입구(T) 내부에 1차적으로 삽입되어 전해액 퓸(fume)의 배출을 억제하는 역할을 한다. 또한, 수지 볼(30)은 전해액 주입구(T)의 내벽 및 전해액 주입구(T) 주변의 헤더부(20) 상면(20a)에 붙어 잔류하는 전해액을 1차적으로 세척하기 위한 목적으로 전해액 주입구(T) 내부에 삽입되어 전해액 주입구(T)를 1차적으로 밀봉한다.
1차 세척 단계(S30)에서는 전해액 주입구(T) 및 전해액 주입구(T) 주변의 헤더부(20)를 부직포를 이용하여 1차적으로 세척한다. 이와 같이, 종래에 따른 전해액 주입구의 밀봉 방법의 경우, 부직포를 이용한 기계적 세척 방법으로 1차 세척을 실시하였다. 그러나, 부직포를 이용한 기계적 세척 방법으로는 전해액 주입구(T) 및 전해액 주입구(T) 주변의 헤더부(20)에 묻은 전해액을 완벽하게 제거하기 어려워 세척 효과가 미흡할 뿐만 아니라, 설비 유지 관리가 어려워 잦은 부동이 발생하는 문제가 있었다.
금속 볼 공급 단계(S40)에서는 전해액 주입구(T)의 상부를 덮도록 금속 볼(40)을 공급한다. 이때, 금속 볼(40)은 SUS(stainless steel) 재질이 이용될 수 있다.
금속 볼 용접 단계(S50)에서는 금속 볼(40)을 헤더부(20)에 용접 결합시켜 전해액 주입구(T)를 2차 밀봉한다. 이와 같이, 금속 볼(40)은 전해액 주입구(T)의 외측 상부에 공급된 후, 전해액 주입구(T) 및 헤더부(20)에 저항 용접 방식으로 용접 결합되어 전해액 주입구(T)를 2차적으로 밀봉하게 된다.
2차 세척 단계(S60)에서는 용접 결합된 금속 볼(40) 및 전해액 주입구(T) 주변의 헤더부(20)를 물을 이용하여 2차 세척한다.
에이징 처리 단계(S70)에서는 전지 케이스 내에 주입된 전해액을 에이징 처리한다. 이러한 에이징 처리는 전해액의 초기 특성 안정화를 위해 온도 및 전압을 인가하는 방식으로 실시하게 된다.
상기의 과정(S10 ~ S70)을 통하여 전해액 주입구의 밀봉 방법이 종료될 수 있다.
그러나, 종래에 따른 전해액 주입구의 밀봉 방법은 부직포를 이용한 1차 세척 및 물을 이용한 2차 세척을 실시해야 하므로 공정이 복잡하고 비용이 많이 소요될 뿐만 아니라, 테프론(PTFE) 재질의 수지 볼이 상당히 가벼운 플라스틱 소재라 정전기에 매우 취약하여 수지 볼의 관로 이송 및 안착 중에 미 삽입되거나, 또는 정 위치를 이탈하는 등의 문제를 야기한다.
또한, 종래에 따른 전해액 주입구의 밀봉 방법은 부직포를 이용하여 전해액 주입구 및 전해액 주입구 주변의 헤더부를 1차적으로 세척하고 있는데, 이러한 부직포를 이용한 기계적 세척 방법으로는 전해액 주입구 및 전해액 주입구 주변의 헤더부에 묻은 전해액을 완벽하게 제거하기 어려워 세척 효과가 미흡할 뿐만 아니라, 설비 유지 관리가 어려워 잦은 부동이 발생하는 문제가 있다.
또한, 종래에 따른 전해액 주입구의 밀봉 방법은 전해액 주입구 및 전해액 주입구 주변의 헤더부에 전해액이 묻어 있을 경우, 금속 볼을 저항 용접 방식으로 용접하는 과정에서 스파크가 발생하는 등 용접성을 저하시켜 용접 너겟(welding nugget)이 불완전하게 형성되어 용접 불량에 의한 누액 발생의 원인이 된다.
관련 선행문헌으로는 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0036388호(2012.04.18 공개)가 있으며, 상기 문헌에는 전해액 주입구의 밀봉성이 우수한 각형 전지가 기재되어 있다.
본 발명은 수지 볼을 금속 볼로 대체하여 정전기에 의한 상호 간섭을 제거하고, 이중 금속 실링 구조의 적용으로 기밀성을 향상시켜 누액에 의한 불량을 감소시킬 수 있는 전해액 주입구의 밀봉 구조 및 그 밀봉 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 전해액 주입구의 밀봉 구조는 전지 케이스에 결합되는 헤더부의 전해액 삽입구의 내측에 억지 끼움 방식으로 압입되어, 상기 전해액 삽입구를 1차적으로 밀봉하기 위한 제1 금속 볼; 및 상기 전해액 주입구의 상측을 덮도록 배치되어, 상기 전해액 주입구를 2차적으로 밀봉하도록 용접되는 제2 금속 볼;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 전해액 주입구의 밀봉 방법은 (a) 헤더부에 구비되는 전해액 주입구를 통하여 전지 케이스의 내부로 전해액을 주입하는 단계; (b) 상기 전해액 주입구의 내벽에 억지 끼움 방식으로 제1 금속 볼을 압입시켜 1차 밀봉하는 단계; (c) 상기 전해액 주입구의 내벽 및 전해액 주입구 주변의 헤더부 상면을 세척하는 단계; (d) 상기 전해액 주입구의 상부를 덮도록 제2 금속 볼을 공급하는 단계; (e) 상기 제2 금속 볼을 헤더부에 용접 결합시켜 상기 전해액 주입구를 2차 밀봉하는 단계; 및 (f) 상기 전지 케이스 내에 주입된 전해액을 에이징 처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전해액 주입구의 밀봉 구조 및 그 밀봉 방법은 전해액 주입구 내부에 제1 금속 볼을 강제 압입한 후, 물 세척만을 실시하기 때문에 부직포를 이용한 기계적 세척 방식이 생략될 수 있으므로 공정 간소화를 도모할 수 있을 뿐만 아니라, 테프론 재질의 수지 볼에 비하여 상당히 무거운 SUS 재질의 제1 금속 볼을 사용함으로써, 정전기에 의한 상호 간섭을 제거할 수 있으므로, 정전기에 의한 볼 투입 불량 및 정 위치를 이탈하여 전해액 주입구 내부에 삽입되지 못하는 등의 불량을 미연에 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 전해액 주입구의 밀봉 구조 및 그 밀봉 방법은 테프론 재질의 수지 볼에 비하여 상당히 무거운 SUS 재질의 제1 금속 볼을 사용하여 억지 끼움 맞춤 방식으로 강제 압입시킴으로써, 우수한 기밀성의 확보로 부직포를 이용한 기계적 세척 방식 대신 세척력이 우수한 물 세척을 실시하는 것이 가능하여 전해액 주입구 및 전해액 주입구 주변의 헤더부 상면에 묻어 잔존하는 전해액을 완벽하게 제거할 수 있으므로 전해액 주입구의 외측 상부에 공급되는 제2 금속 볼에 대한 용접성을 개선할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 전해액 주입구의 밀봉 구조 및 그 밀봉 방법은 SUS 재질의 제1 금속 볼을 전해액 주입구 내부에 강제 압입하여 기밀성을 향상시킬 수 있음과 더불어, SUS 재질의 제2 금속 볼을 저항 용접 방식으로 전해액 주입구 및 전해액 주입구 주변의 헤더부에 용접함으로써 이중 금속 구조의 실링 효과로 전해액 주입구의 밀봉 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래에 따른 전해액 주입구의 밀봉 구조를 나타낸 단면도이다.
도 2는 종래에 따른 전해액 주입구의 밀봉 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전해액 주입구의 밀봉 구조를 나타낸 단면도이다.
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ' 선을 따라 절단하여 나타낸 단면도이다.
도 5는 전해액 주입구에 제1 및 제2 금속 볼이 삽입된 상태를 나타낸 사진이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전해액 주입구의 밀봉 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전해액 주입구의 밀봉 구조 및 그 밀봉 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전해액 주입구의 밀봉 구조를 나타낸 단면도이고, 도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ' 선을 따라 절단하여 나타낸 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전해액 주입구의 밀봉 구조(100)는 전지 케이스(110)에 결합되는 헤더부(120)의 전해액 삽입구(T)의 내측에 억지 끼움 방식으로 압입되어, 전해액 삽입구(T)를 1차적으로 밀봉하기 위한 제1 금속 볼(130)과, 전해액 주입구(T)의 상측을 덮도록 배치되어, 전해액 주입구(T)를 2차적으로 밀봉하도록 용접되는 제2 금속 볼(140)을 포함한다.
이때, 제1 금속 볼(130)은 SUS(stainless steel) 재질로 이루어진다. 즉, 본 발명에서는 테프론(PTFE) 재질의 수지 볼 대신 SUS 재질의 제1 금속 볼(130)을 사용함으로써 정전기에 의한 상호 간섭을 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 수지 볼에 비하여 상당히 무거운 SUS 재질의 제1 금속 볼(130)을 사용하여 전해액 주입구(T) 내부에 억지 끼움 맞춤 방식으로 압입시키는 것에 의해 기밀성을 향상시킬 수 있게 된다.
이를 위해, 전해액 주입구(T)는 제1 직경(d1)을 갖고, 제1 금속 볼(130)은 제1 직경(d1) 보다 큰 제2 직경(d2)을 갖는 것이 바람직하다. 이와 같이, 전해액 주입구(T)의 직경보다 제1 금속 볼(130)의 직경을 크게 설계해야 제1 금속 볼(130)을 전해액 주입구(T)에 억지 끼움 맞춤으로 압입할 시, 전해액 주입구(T)를 완벽하게 1차적으로 밀봉하는 것이 가능해질 수 있다.
특히, 제2 직경(d2)은 제1 직경(d1)보다 0.1 ~ 0.8mm 큰 것이 바람직하다. 제2 직경(d2)이 제1 직경(d1)보다 0.1mm 미만으로 큰 길이를 가질 경우에는 상기의 효과를 제대로 발휘하지 못할 우려가 크다. 반대로, 제2 직경(d2)이 제1 직경(d1)보다 0.8mm를 초과하는 길이를 가질 경우에는 전해액 주입구(T) 내부로 제1 금속 볼(130)을 억지 끼움 맞춤으로 압입하는데 어려움이 따를 수 있으며, 심할 경우에는 헤더부(120)에 손상을 유발시킬 수 있으므로 바람직하지 못하다.
이와 같이, 테프론 재질의 수지 볼에 비하여 상당히 무거운 SUS 재질의 제1 금속 볼(130)을 사용하여 억지 끼움 맞춤 방식으로 압입시킬 경우, 기밀성이 향상될 수 있으므로 부직포를 이용한 기계적 세척 방식 대신 세척력이 우수한 물 세척을 실시하는 것이 가능하여 전해액 주입구(T) 및 전해액 주입구(T) 주변의 헤더부(120) 상면(120a)에 묻어 잔존하는 전해액을 완벽하게 제거할 수 있으므로 전해액 주입구(T)의 외측 상부에 공급되는 제2 금속 볼(140)에 대한 용접성을 개선할 수 있게 된다.
제2 금속 볼(140)은 SUS(stainless steel) 재질로 이루어진다. 이러한 제2 금속 볼(140)은 전해액 주입구(T)의 외측 상부에 공급된 후, 전해액 주입구(T) 및 헤더부(120)에 저항 용접 방식으로 용접 결합되어 전해액 주입구(T)를 2차적으로 밀봉하게 된다.
이때, 제2 금속 볼(140)을 저항 용접 방식으로 용접할 시, 부직포를 이용한 기계적 세척 방식 대신 세척력이 우수한 물 세척을 실시하는 것에 의해 전해액 주입구(T) 및 헤더부(120)에 대한 전해액 오염부의 세척력의 향상으로 제2 금속 볼(140)의 용접성을 향상시킬 수 있으므로 용접 불량에 의한 누액 발생을 원천적으로 방지할 수 있게 된다.
한편, 도 5는 전해액 주입구에 제1 및 제2 금속 볼이 삽입된 상태를 나타낸 사진이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 헤더부(120)에 구비되는 전해액 주입구 내부에 제1 금속 볼(130)이 강제 압입으로 내삽되어 전해액 주입구(T)가 1차적으로 밀봉되고, 전해액 주입구의 외측 상부에 제2 금속 볼(140)이 저항 용접 방식으로 용접되어 전해액 주입구가 2차적으로 밀봉된 것을 확인할 수 있다.
이 경우, SUS 재질의 제1 금속 볼(130)을 전해액 주입구 내부에 강제 압입하여 기밀성을 향상시킬 수 있음과 더불어, SUS 재질의 제2 금속 볼(140)을 저항 용접 방식으로 전해액 주입구 및 전해액 주입구 주변의 헤더부(120)에 용접하게 되면, 이중 금속 구조의 실링 효과로 전해액 주입구의 밀봉 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.
전술한 본 발명의 실시예에 따른 전해액 주입구의 밀봉 구조는 전해액 주입구 내부에 제1 금속 볼을 강제 압입한 후, 물 세척만을 실시하기 때문에 부직포를 이용한 기계적 세척 방식이 생략될 수 있으므로 공정 간소화를 도모할 수 있을 뿐만 아니라, 테프론 재질의 수지 볼에 비하여 상당히 무거운 SUS 재질의 제1 금속 볼을 사용함으로써, 정전기에 의한 상호 간섭을 제거할 수 있으므로, 정전기에 의한 볼 투입 불량 및 정 위치를 이탈하여 전해액 주입구 내부에 삽입되지 못하는 등의 불량을 미연에 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 전해액 주입구의 밀봉 구조는 테프론 재질의 수지 볼에 비하여 상당히 무거운 SUS 재질의 제1 금속 볼을 사용하여 억지 끼움 맞춤 방식으로 강제 압입시킴으로써, 우수한 기밀성의 확보로 부직포를 이용한 기계적 세척 방식 대신 세척력이 우수한 물 세척을 실시하는 것이 가능하여 전해액 주입구 및 전해액 주입구 주변의 헤더부 상면에 묻어 잔존하는 전해액을 완벽하게 제거할 수 있으므로 전해액 주입구의 외측 상부에 공급되는 제2 금속 볼에 대한 용접성을 개선할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 전해액 주입구의 밀봉 구조는 SUS 재질의 제1 금속 볼을 전해액 주입구 내부에 강제 압입하여 기밀성을 향상시킬 수 있음과 더불어, SUS 재질의 제2 금속 볼을 저항 용접 방식으로 전해액 주입구 및 전해액 주입구 주변의 헤더부에 용접함으로써 이중 금속 구조의 실링 효과로 전해액 주입구의 밀봉 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 종래에는 드라이 룸(dry room) 내에서 1차적으로 테프론 재질의 수지 볼을 압입한 후, 2차적으로 금속 볼에 대한 용접 공정이 이루어지고 있으나, 이 경우 드라이 룸 내에서는 리튬과 수분과의 반응, 전해액과 수분과의 반응 문제로 인하여 엄격한 습도 관리가 되고 있어, 물 세척 대신 부직포로 세척할 수 밖에 없다는 제약이 있었으나, 본 발명의 경우에는 1차적으로 SUS 재질의 제1 금속 볼을 압입 방법을 통해 기밀에 대한 신뢰성을 높여 드라이 룸(dry room) 외부에서의 전지 취급이 가능해져 물 세척이 가능한 구조를 갖는다.
이에 대해서는 이하 본 발명의 실시예에 따른 전해액 주입구의 밀봉 방법을 통하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전해액 주입구의 밀봉 방법을 나타낸 공정 순서도로, 도 4와 연계하여 설명하도록 한다.
도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전해액 주입구의 밀봉 방법은 전해액 주입 단계(S110), 제1 금속 볼 압입 단계(S120), 세척 단계(S130), 제2 금속 볼 공급 단계(S140), 제2 금속 볼 용접 단계(S150) 및 에이징 처리 단계(S160)를 포함한다.
전해액 주입 단계(S110)에서는 헤더부(120)에 구비되는 전해액 주입구(T)를 통하여 전지 케이스(110)의 내부로 전해액을 주입한다. 이때, 헤더부(120)는 상측이 개방되며, 내부의 수용 공간에 전해액이 저장되는 전지 케이스(110)와 결합된다. 이러한 전해액으로는 리튬염(LiAlCl4)이 해리된 SOCl2 전해액이 이용될 수 있으나, 이는 예시적인 것으로 전지 분야에서 통상적으로 사용되는 것이라면 어떠한 것이든 사용 가능하다.
제1 금속 볼 압입 단계(S120)에서는 전해액 주입구(T)의 내벽에 억지 끼움 방식으로 제1 금속 볼(130)을 압입시켜 1차 밀봉한다. 이때, 제1 금속 볼(130)은 SUS(stainless steel) 재질로 이루어진다. 즉, 본 발명에서는 테프론 재질의 수지 볼 대신 SUS 재질의 제1 금속 볼(130)을 사용함으로써 정전기에 의한 상호 간섭을 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 수지 볼에 비하여 상당히 무거운 SUS 재질의 제1 금속 볼(130)을 사용하여 억지 끼움 맞춤 방식으로 압입시키는 것에 의해 기밀성을 향상시킬 수 있게 된다.
이를 위해, 전해액 주입구(T)는 제1 직경(d1)을 갖고, 제1 금속 볼(130)은 제1 직경(d1) 보다 큰 제2 직경(d2)을 갖는 것이 바람직하다. 이와 같이, 전해액 주입구(T)의 직경보다 제1 금속 볼(130)의 직경을 크게 설계해야 제1 금속 볼(130)을 전해액 주입구(T)에 억지 끼움 맞춤으로 압입할 시, 전해액 주입구(T)를 완벽하게 1차적으로 밀봉하는 것이 가능해질 수 있다.
세척 단계(S130)에서는 전해액 주입구(T)의 내벽 및 전해액 주입구(T) 주변의 헤더부(120) 상면(120a)을 세척한다. 이때, 세척은 물 세척으로 실시하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 테프론 재질의 수지 볼에 비하여 상당히 무거운 SUS 재질의 제1 금속 볼(130)을 사용하여 억지 끼움 맞춤 방식으로 압입시킬 경우, 기밀성이 향상될 수 있으므로 부직포를 이용한 기계적 세척 방식 대신 세척력이 우수한 물 세척을 실시하는 것이 가능하여 전해액 주입구(T) 및 전해액 주입구(T) 주변의 헤더부(120) 상면(120a)에 묻어 잔존하는 전해액을 완벽하게 제거할 수 있으므로 전해액 주입구(T)의 외측 상부에 공급되는 제2 금속 볼(140)에 대한 용접성을 개선할 수 있게 된다.
제2 금속 볼 공급 단계(S140)에서는 전해액 주입구(T)의 상부를 덮도록 제2 금속 볼(140)을 공급한다. 이때, 제2 금속 볼(140)은 SUS(stainless steel) 재질로 이루어진다.
제2 금속 볼 용접 단계(S150)에서는 제2 금속 볼(140)을 헤더부(120)에 용접 결합시켜 전해액 주입구(T)를 2차 밀봉한다. 이와 같이, 제2 금속 볼(140)을 전해액 주입구(T)의 외측 상부에 공급한 후, 제2 금속 볼(140)을 전해액 주입구(T) 및 헤더부(120)에 저항 용접 방식으로 용접 결합시켜 전해액 주입구(T)를 2차적으로 밀봉하게 된다.
이때, 제2 금속 볼(140)을 저항 용접 방식으로 용접할 시, 부직포를 이용한 기계적 세척 방식 대신 세척력이 우수한 물 세척을 실시하는 것에 의해 전해액 주입구(T) 및 헤더부(120)에 대한 전해액 오염부의 세척력의 향상으로 제2 금속 볼(140)의 용접성을 향상시킬 수 있으므로 용접 불량에 의한 누액 발생을 원천적으로 방지할 수 있게 된다.
에이징 처리 단계(S160)에서는 전지 케이스(110) 내에 주입된 전해액을 에이징 처리한다. 이러한 에이징 처리는 전해액의 초기 특성 안정화를 위해 온도 및 전압을 인가하는 방식으로 실시하게 된다. 이러한 에이칭 처리는 기공 내까지 전해액 이온을 침투시키고, 전극 활물질의 관능기와 반응에 기인하는 초기 비가역 반응에 의한 초기 용량 감소 및 저항 증가 현상을 가속화하기 위해 전압 및 온도를 인가하여 대략 1시간 이상 및 12시간 이하로 실시하는 것이 적절하다.
지금까지 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전해액 주입구의 밀봉 방법은 전해액 주입구 내부에 제1 금속 볼을 강제 압입한 후, 물 세척만을 실시하기 때문에 부직포를 이용한 기계적 세척 방식이 생략될 수 있으므로 공정 간소화를 도모할 수 있을 뿐만 아니라, 테프론 재질의 수지 볼에 비하여 상당히 무거운 SUS 재질의 제1 금속 볼을 사용함으로써, 정전기에 의한 상호 간섭을 제거할 수 있으므로, 정전기에 의한 볼 투입 불량 및 정 위치를 이탈하여 전해액 주입구 내부에 삽입되지 못하는 등의 불량을 미연에 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 전해액 주입구의 밀봉 방법은 테프론 재질의 수지 볼에 비하여 상당히 무거운 SUS 재질의 제1 금속 볼을 사용하여 억지 끼움 맞춤 방식으로 강제 압입시킴으로써, 우수한 기밀성의 확보로 부직포를 이용한 기계적 세척 방식 대신 세척력이 우수한 물 세척을 실시하는 것이 가능하여 전해액 주입구 및 전해액 주입구 주변의 헤더부 상면에 묻어 잔존하는 전해액을 완벽하게 제거할 수 있으므로 전해액 주입구의 외측 상부에 공급되는 제2 금속 볼에 대한 용접성을 개선할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 전해액 주입구의 밀봉 방법은 SUS 재질의 제1 금속 볼을 전해액 주입구 내부에 강제 압입하여 기밀성을 향상시킬 수 있음과 더불어, SUS 재질의 제2 금속 볼을 저항 용접 방식으로 전해액 주입구 및 전해액 주입구 주변의 헤더부에 용접함으로써 이중 금속 구조의 실링 효과로 전해액 주입구의 밀봉 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
100 : 전해액 주입구의 밀봉 구조 120 : 헤더부
120a : 헤더부 상면 120b : 헤더부 하면
130 : 제1 금속 볼 140 : 제2 금속 볼
T : 전해액 주입구 d1, d2 : 제1 및 제2 직경
S110 : 전해액 주입 단계
S120 : 제1 금속 볼 압입 단계
S130 : 세척 단계
S140 : 제2 금속 볼 공급 단계
S150 : 제2 금속 볼 용접 단계
S160 : 에이징 처리 단계

Claims (8)

  1. 전지 케이스에 결합되는 헤더부의 전해액 주입구의 내측에 억지 끼움 방식으로 압입되어, 상기 전해액 주입구를 1차적으로 밀봉하기 위한 제1 금속 볼; 및
    상기 전해액 주입구의 상측을 덮도록 배치되어, 상기 전해액 주입구를 2차적으로 밀봉하도록 용접되는 제2 금속 볼;을 포함하며,
    상기 제1 및 제2 금속 볼 각각은 SUS 재질로 이루어지는 이중 금속 실링 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 전해액 주입구의 밀봉 구조.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전해액 주입구는
    제1 직경을 갖고, 상기 제1 금속 볼은 상기 제1 직경 보다 큰 제2 직경을 갖는 것을 특징으로 전해액 주입구의 밀봉 구조.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 직경은
    상기 제1 직경보다 0.1 ~ 0.8mm 큰 것을 특징으로 하는 전해액 주입구의 밀봉 구조.
  5. (a) 헤더부에 구비되는 전해액 주입구를 통하여 전지 케이스의 내부로 전해액을 주입하는 단계;
    (b) 상기 전해액 주입구의 내벽에 억지 끼움 방식으로 제1 금속 볼을 압입시켜 1차 밀봉하는 단계;
    (c) 상기 전해액 주입구의 내벽 및 전해액 주입구 주변의 헤더부 상면을 세척하는 단계;
    (d) 상기 전해액 주입구의 상부를 덮도록 제2 금속 볼을 공급하는 단계;
    (e) 상기 제2 금속 볼을 헤더부에 용접 결합시켜 상기 전해액 주입구를 2차 밀봉하는 단계; 및
    (f) 상기 전지 케이스 내에 주입된 전해액을 에이징 처리하는 단계;를 포함하며,
    상기 제1 및 제2 금속 볼 각각은 SUS 재질로 이루어지는 이중 금속 실링 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 전해액 주입구의 밀봉 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서,
    상기 세척은
    물 세척으로 실시하는 것을 특징으로 하는 전해액 주입구의 밀봉 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서,
    상기 전해액 주입구는
    제1 직경을 갖고, 상기 제1 금속 볼은 상기 제1 직경 보다 큰 제2 직경을 갖는 것을 특징으로 전해액 주입구의 밀봉 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 직경은
    상기 제1 직경보다 0.1 ~ 0.8mm 큰 것을 특징으로 하는 전해액 주입구의 밀봉 방법.
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