KR101820444B1 - Battery Cell Having Top Cap With Electrolyte Injection Hole - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전극조립체가 각형 캔에 내장되어 있는 전지셀로서, 상기 각형 캔(can)의 개방 상단에 장착되는 탑 캡(top cap)에는 전해액을 주입하기 위한 전해액 주액구가 형성되어 있고; 상기 전해액 주액구에는 밀봉부재가 압입되어 있으며; 상기 전해액 주액구에는 하부로부터 상부쪽으로 평균 내부 직경이 순차적으로 증가하는 구조로 제 1 직경부, 제 2 직경부 및 제 3 직경부가 순차적으로 형성되어 있고; 상기 밀봉부재는 제 1 직경부와 제 2 직경부에 걸쳐 압입되어 있으며, 상기 압입된 밀봉부재의 상면과 제 3 직경부에 실링재가 도포되어 실링부를 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀에 관한 것이다.The present invention relates to a battery cell in which an electrode assembly is embedded in a square can, wherein a top cap mounted on an open upper end of the square can is formed with an electrolyte main liquid port for injecting an electrolyte; A sealing member is press-fitted into the electrolyte main liquid port; Wherein the electrolyte solution has a first diameter portion, a second diameter portion, and a third diameter portion successively formed in such a structure that the average inner diameter gradually increases from the lower portion to the upper portion; Wherein the sealing member is press-fitted over the first diameter portion and the second diameter portion, and a sealant is applied to the upper surface and the third diameter portion of the press-fitted sealing member to form a sealing portion .
Description
본 발명은 전해액 주액구가 형성된 탑 캡을 포함하고 있는 전지셀에 관한 것이다.The present invention relates to a battery cell including a top cap on which an electrolyte main liquid is formed.
최근, 화석연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경 오염의 관심이 증폭되며, 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있다. 이에 원자력, 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 전력 생산기술들에 대한 연구가 지속되고 있으며, 이렇게 생산된 에너지를 더욱 효율적으로 사용하기 위한 전력저장장치 또한 지대한 관심이 이어지고 있다.In recent years, the demand for environmentally friendly alternative energy sources has become an indispensable factor for the future, as the increase in the price of energy sources due to depletion of fossil fuels and the interest in environmental pollution are amplified. Various researches on power generation technologies such as nuclear power, solar power, wind power, and tidal power have been continuing, and electric power storage devices for more efficient use of such generated energy have also been attracting much attention.
특히, 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.Particularly, as technology development and demand for mobile devices are increasing, the demand for batteries as energy sources is rapidly increasing, and accordingly, a lot of researches on batteries that can meet various demands have been conducted.
한편, 최근 사용량이 증가하고 있는 이차전지는, 전지의 형상 면에서 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.On the other hand, the secondary battery, which has recently been used, has a high demand for a prismatic secondary battery and a pouch-type secondary battery that can be applied to products such as mobile phones with a thin thickness in terms of the shape of the battery, There is a high demand for lithium secondary batteries, such as lithium ion batteries and lithium ion polymer batteries, which have advantages such as discharge voltage and output stability.
또한, 이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지, 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 각형 전지, 및 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다.Further, the secondary battery can be classified into a cylindrical battery in which an electrode assembly is embedded in a cylindrical metal can, a prismatic battery embedded in a rectangular metal can, and an electrode assembly in a pouch case of an aluminum laminate sheet The battery is classified into a pouch type battery.
구체적으로, 도 1에는 종래의 각형 전지팩의 분해 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.Specifically, Fig. 1 schematically shows an exploded perspective view of a conventional rectangular battery pack.
도 1를 참조하면, 각형 전지팩(10)은, 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스 내부에 밀봉되어 있는 전지셀(11), 전해액을 주입하기 위한 전해액 주액구(19)와 돌출형 전극단자(140)가 형성되어 있고 전지케이스의 개방 상단에 결합되어 있는 탑 캡(17), 과충전 등의 비정상인 상태를 효과적으로 제어하는 PCM 어셈블리(12), 상부에 PCM 어셈블리(12)가 탑재되며 전지셀(11)의 탑 캡(top cap)(17)의 상단면(17)에 장착되는 절연성 장착부재(13), PCM 어셈블리(12)가 탑재된 상태에서 절연성 장착부재(13)를 감싸면서 전지셀(11)의 상단부에 결합되는 절연성 상단 캡(14), 전지셀(11)의 하단부에 결합되는 절연성 하단 캡(15), 및 전지셀(11) 케이스의 외면을 감싸며 부착되는 외장 필름(16)을 포함하는 구조로 이루어져 있다. 1, the
한편, 종래기술에서는 전지팩의 제조시 전해액 주액구(19)에 전지셀 내부에 전해액을 주입하고, 전해액 주액구에 밀봉부재를 압입하여 밀봉하였으며, 보다 밀폐성을 높이기 위해 추가적으로 밀봉부재를 압입된 전해액 주액구 상에 실링재를 도포하여 마감처리 하는 공정을 수행하였다.Meanwhile, in the prior art, when the battery pack is manufactured, the electrolyte is injected into the electrolyte main
이와 관련하여, 도 2에는 종래의 각형 전지팩의 탑 캡의 전해액 주액구를 나타낸 일부 단면도가 모식적으로 도시되어 있다.In this connection, FIG. 2 schematically shows a partial cross-sectional view showing an electrolyte main liquid port of a top cap of a conventional rectangular battery pack.
도 1과 도 2를 함께 참조하면, 종래기술에서는 탑 캡(17)의 전해액 주액구(19)에 밀봉부재(30)를 압입된 상태에서 실링재(20)를 도포할 경우, 탑 캡(17)의 상면 위로 실링재(20)가 돌출된 형상으로 경화되었고, 이에 따라, 탑 캡(17) 상에 장착되는 절연성 장착부재(13)와 탑 캡(17) 간의 결합성을 높이기 위해 실링재의 돌출된 형상과 대응되는 형상으로 절연성 장착부재(13)를 성형 제작하였다.1 and 2, when the sealing
그러나, 종래기술에서는 전해액 주액구 상에 도포된 실링재는 일반적으로 액체 형태의 수지를 사용하였고, 액체 형태의 실링재는 도포시 전해액 주액구의 주변부로 퍼짐 현상이 발생하여, 경화된 실링재의 형태가 불규칙해지는 바, 결과적으로, 탑 캡 상면의 형상과 절연성 장착부재의 밑면 형상이 맞물리지 않아 결합성이 떨어져 제품 불량이 발생하거나 공정효율이 저하되는 문제가 발생하였다.However, in the prior art, the sealing material applied on the electrolyte main liquid is generally a liquid type resin, and the liquid sealing material spreads to the periphery of the electrolyte main liquid during coating, and the shape of the cured sealing material is irregular As a result, the shape of the upper surface of the top cap and the bottom surface shape of the insulating mounting member are not engaged with each other, resulting in poor bonding properties, resulting in product defects or inferior process efficiency.
따라서, 앞서 설명한 종래기술의 문제들을 해결하기 위해, 전지팩의 제조공정 중 발생되는 불량을 줄이고, 제조공정의 효율을 증대시킬 수 있는 기술 개발에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, in order to solve the above-described problems of the prior art, there is a high need for technology development that can reduce the defects generated during the manufacturing process of the battery pack and increase the efficiency of the manufacturing process.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems of the prior art and the technical problems required from the past.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 전지셀의 탑 캡에 형성된 전해액 주액구에 하부로부터 상부쪽으로 평균 내부 직경이 순차적으로 증가하는 구조로 제 1 직경부, 제 2 직경부 및 제 3 직경부가 순차적으로 형성되어 있고, 상기 밀봉부재는 제 1 직경부와 제 2 직경부에 걸쳐 압입되어 있으며, 상기 압입된 밀봉부재의 상면과 제 3 직경부에 실링재가 도포되어 실링부를 형성할 경우, 실링재가 전해액 주액구의 주변부로 넘치거나 퍼지는 현상을 방지됨에 따라 경화된 실링재의 형상이 일정해지고, 결과적으로, 탑 캡 상면의 형상과 절연성 장착부재의 밑면 형상이 정확히 맞물릴 수 있어 결합성이 뛰어난 전지팩을 제공하는 것이 가능한 것을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The inventors of the present application have conducted intensive research and various experiments and have found that a structure in which the average inner diameter sequentially increases from the bottom to the top in the electrolyte main liquid port formed in the top cap of the battery cell, Wherein the sealing member is press-fitted over the first diameter portion and the second diameter portion, and the seal member is provided on the upper surface and the third diameter portion of the press- The shape of the cured sealing material becomes uniform as a result of preventing the sealing material from overflowing or spreading to the periphery of the electrolyte main liquid port. As a result, the shape of the top cap top surface and the bottom surface shape of the insulating mounting member So that it is possible to provide a battery pack excellent in the bonding property, and the present invention has been accomplished.
상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 전극조립체가 각형 캔에 내장되어 있는 전지셀은,According to an aspect of the present invention, there is provided a battery cell in which an electrode assembly according to the present invention is embedded in a square can,
상기 각형 캔(can)의 개방 상단에 장착되는 탑 캡(top cap)에는 전해액을 주입하기 위한 전해액 주액구가 형성되어 있고;A top cap mounted on an open upper end of the rectangular can is formed with an electrolyte main liquid port for injecting an electrolyte;
상기 전해액 주액구에는 밀봉부재가 압입되어 있으며;A sealing member is press-fitted into the electrolyte main liquid port;
상기 전해액 주액구에는 하부로부터 상부쪽으로 평균 내부 직경이 순차적으로 증가하는 구조로 제 1 직경부, 제 2 직경부 및 제 3 직경부가 순차적으로 형성되어 있고;Wherein the electrolyte solution has a first diameter portion, a second diameter portion, and a third diameter portion successively formed in such a structure that the average inner diameter gradually increases from the lower portion to the upper portion;
상기 밀봉부재는 제 1 직경부와 제 2 직경부에 걸쳐 압입되어 있으며, 상기 압입된 밀봉부재의 상면과 제 3 직경부에 실링재가 도포되어 실링부를 형성하고 있는 것을 특징으로 한다.The sealing member is press-fitted over the first diameter portion and the second diameter portion, and the sealing member is applied to the upper surface and the third diameter portion of the press-fitted sealing member to form a sealing portion.
여기서, “실링재는 압입된 밀봉부재의 상면과 제 3 직경부에 도포되어 실링부를 형성하고 있는 것”이라 함은, 상기 실링재가 압입된 밀봉부재의 상면과 전해액 주액구 내부에 형성된 제 3 직경부에 주입되고 전해액 주액구의 주변부로 실링재가 넘치거나 퍼지지 않도록 실링부를 형성하는 것을 의미한다.Herein, " the sealing member is applied to the upper surface and the third diameter portion of the press-fitted sealing member to form a sealing portion " means that the sealing member is pressed against the upper surface of the sealing member and the third diameter portion And the sealing portion is formed so that the sealing material does not overflow or spread to the peripheral portion of the electrolyte main liquid port.
따라서, 본 발명에 따른 전지셀은, 상기 전지셀의 탑 캡에 형성된 전해액 주액구에 하부로부터 상부쪽으로 평균 내부 직경이 순차적으로 증가하는 구조로 제 1 직경부, 제 2 직경부 및 제 3 직경부가 순차적으로 형성되어 있고, 상기 밀봉부재는 제 1 직경부와 제 2 직경부에 걸쳐 압입되어 있으며, 상기 실링재가 압입된 밀봉부재의 상면과 제 3 직경부에 도포되어 실링부를 형성하고 있는 바, 상기 실링재가 수용될 수 있는 제 3 직경부를 별도로 형성시킴에 따라 전해액 주액구의 주변부로 넘치거나 퍼지는 현상을 방지할 수 있고, 그에 따라 경화된 실링부의 형상이 일정해지고, 탑 캡의 상면 위로 돌출되어 형성되지 않아, 결과적으로, 탑 캡의 상면의 형상과 절연성 장착부재의 밑면 형상이 정확히 맞물릴 수 있어 결합성이 뛰어난 전지팩을 제공하는 것이 가능한 효과를 발휘한다.Therefore, the battery cell according to the present invention has a structure in which the average inner diameter gradually increases from the lower part to the upper part in the electrolyte main liquid port formed in the top cap of the battery cell, and the first diameter part, the second diameter part, Wherein the sealing member is press-fitted into the first diameter portion and the second diameter portion, and the sealing member is applied to the upper surface and the third diameter portion of the press-fitted sealing member to form a sealing portion, A third diameter portion capable of accommodating the sealing material is separately formed, thereby preventing a phenomenon of overflowing or spreading to the periphery of the electrolyte main liquid port. Accordingly, the shape of the hardened sealing portion becomes constant and protrudes above the top surface of the top cap As a result, the shape of the top surface of the top cap and the bottom surface shape of the insulating mounting member can be precisely engaged with each other, thereby providing a battery pack with excellent bonding properties The effect is possible.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전지셀은 각형의 금속 캔에 전극조립체가 내장되어 있는 각형 전지셀일 수 있고, 또한, 상기 각형 전지셀은 금속 캔의 개방 상단에 돌출형 전극단자가 형성되어 있는 탑 캡이 결합되어 있는 구조를 포함하고 있을 수 있다.In one specific example, the battery cell may be a prismatic battery cell having an electrode assembly embedded in a rectangular metal can, and the prismatic battery cell may be a top cap having a protruding electrode terminal formed at the open upper end of the metal can, May be included.
하나의 구체적인 예에서, 상기 밀봉부재는 압입시 전해액 주액구의 내면과 대응되는 형상으로 소성 변형되는 잘 일어나는 소재일 수 있고, 예를 들면 금속 볼(강구)일 수 있다.In one specific example, the sealing member may be a well-occurring material that is plastically deformed in a shape corresponding to the inner surface of the electrolyte main liquid when press-fitting, and may be, for example, a metal ball.
하나의 구체적인 예에서, 상기 실링재는 고분자 수지일 수 있으며, 구체적으로, 에폭시 수지일 수 있다.In one specific example, the sealing material may be a polymer resin, and specifically, it may be an epoxy resin.
한편, 상기 제 1 직경부는 내부 직경이 일정한 구조로 형성될 수 있고, 상기 제 1 직경부의 깊이는 전해액 주액구의 전체 깊이를 기준으로 20% 내지 60%의 범위로 형성될 수 있다. 상세하게는, 상기 제 1 직경부의 깊이가 전해액 주액구의 전체 깊이를 기준으로 20% 미만인 경우, 상기 밀봉부재가 제 1 직경부에 삽입되는 깊이가 얕아 밀봉부재와 전해액 주액구 간의 결합력 또는 밀봉성이 약할 수 있고, 반대로 상기 제 1 직경부의 깊이가 전해액 주액구의 전체 깊이를 기준으로 60% 초과할 경우, 상기 밀봉부재가 제 1 직경부에 삽입되는 깊이가 늘어남에 따라 밀봉부재의 소성 변형이 늘어나고 더 큰 하중의 압력으로 압입되는 것이 필요해지고, 그에 따라, 전해액 주액구에 크랙이 발생하거나, 밀봉부재의 압입이 어려워지는 문제가 발생할 수 있다.Meanwhile, the first diameter portion may have a constant inner diameter, and the depth of the first diameter portion may be in a range of 20% to 60% based on the total depth of the electrolyte main liquid. Specifically, when the depth of the first diameter portion is less than 20% based on the total depth of the electrolyte main liquid port, the depth at which the sealing member is inserted into the first diameter portion is shallow, and the sealing force between the sealing member and the electrolyte main liquid port, And when the depth of the first diameter portion exceeds 60% based on the total depth of the electrolyte main liquid port, the plastic deformation of the sealing member as the depth of the sealing member inserted into the first diameter portion increases, It is necessary to increase the pressure and to press-in with the pressure of a larger load, thereby causing a crack in the electrolyte main liquid or difficulty in press-fitting of the sealing member.
또한, 상기 제 2 직경부는 제 1 직경부의 경계로부터 제 3 직경부의 경계까지 내부 직경이 증가하는 경사 구조로 이루어질 수 있다. 즉, 상기 경사 구조는 밀봉부재가 전해액 주액구에 압입될 때, 상기 밀봉부재가 소성 변형되는 것을 유도함으로써, 압입된 밀봉부재 상단에 그루브가 발생하거나 밀봉부재와 주액구 내측면의 계면에서 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다.The second diameter portion may have an inclined structure in which the inner diameter increases from the boundary of the first diameter portion to the boundary of the third diameter portion. That is, the inclined structure induces plastic deformation of the sealing member when the sealing member is press-fitted into the electrolyte liquid, so that a groove is formed on the upper end of the press-fitted sealing member or a crack is generated at the interface between the sealing member and the main liquid- Can be prevented.
구체적으로, 상기 제 2 직경부의 경사 구조는 전해액 주액구의 중심축을 기준으로 20도 내지 80도의 내면 경사를 가지고 있을 수 있고, 더욱 구체적으로, 상기 제 2 직경부의 경사 구조가 20도 미만의 경사를 가질 경우, 상기 제 2 직경부의 직경보다 상대적으로 밀봉부재가 커짐으로 인해 탑 캡의 상단면 위로 돌출될 수 있으며, 반대로 상기 제 2 직경부의 경사 구조가 80도 초과의 경사를 가질 경우, 압입된 밀봉부재 상단에 그루브가 발생하거나 밀봉부재와 주액구 내측면의 계면에서 크랙이 발생하는 것을 방지하기 어렵다.Specifically, the inclined structure of the second diameter portion may have an inclination of 20 to 80 degrees with respect to the center axis of the electrolyte main liquid. More specifically, the inclined structure of the second diameter portion may have a slope of less than 20 degrees The sealing member can protrude above the top surface of the top cap due to the relatively larger diameter of the second diameter portion. On the contrary, when the tilt structure of the second diameter portion has a tilt exceeding 80 degrees, It is difficult to prevent the generation of a groove on the upper end of the member or the occurrence of a crack at the interface between the sealing member and the inner liquid port.
또한, 상기 제 2 직경부의 깊이는 전해액 주액구의 전체 깊이를 기준으로 10% 내지 40%의 범위일 수 있다. 구체적으로, 상기 제 2 직경부의 깊이가 전해액 주액구의 전체 깊이를 기준으로 10% 미만인 경우에는, 제 2 직경부의 공간 대비 소성 변형된 밀봉부재의 부피가 상대적으로 커서 밀봉부재의 상당 부분이 탑 캡의 상단면으로 돌출될 수 있으며, 반대로 상기 제 2 직경부의 깊이가 전해액 주액구의 전체 깊이를 기준으로 40% 초과인 경우에는 전해액 주액구의 밀봉성이 떨어질 수 있으므로 바람직하지 않다.The depth of the second diameter portion may be in the range of 10% to 40% based on the total depth of the electrolyte main liquid. Specifically, when the depth of the second diameter portion is less than 10% based on the total depth of the electrolyte main liquid port, the volume of the plastically deformed sealing member relative to the space of the second diameter portion is relatively large, And when the depth of the second diameter portion exceeds 40% based on the total depth of the electrolyte main liquid port, the sealing ability of the electrolyte main liquid port may be deteriorated.
하나의 구체적인 예에서, 상기 제 3 직경부는, 제 2 직경부의 상단보다 내부 직경이 상대적으로 큰 평탄부와, 상기 평탄부로부터 탑 캡 상단의 경계까지 내부 직경이 증가하는 경사부를 포함하고 있을 수 있다.In one specific example, the third diameter portion may include a flat portion having a relatively larger inner diameter than the upper end of the second diameter portion and an inclined portion having an increased inner diameter from the flat portion to the boundary of the top cap top .
즉, 상기 제 3 직경부는 하부가 평탄부로 형성되어 있고 상부는 경사부로 이루어져 있어, 단면상으로 대접 모양을 띄고 있는 바, 용액 형태의 실링재를 제 3 직경부에 도포할 경우, 실링재가 전해액 주액구의 주변부로 넘치거나 퍼지는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.That is, the third diameter portion is formed as a flat portion at the lower portion and the inclined portion at the upper portion, so that the third diameter portion is shaped like a cross section. When the sealing material of the solution type is applied to the third diameter portion, It is possible to effectively prevent overflow or spreading to the peripheral portion.
상세하게는, 상기 평탄부의 외경은 제 2 직경부 상단의 내부 직경을 기준으로 110% 내지 300% 크기로 형성될 수 있고, 또한, 상기 제 3 직경부의 경사부는 전해액 주액구의 중심축을 기준으로 20도 내지 80도의 내면 경사를 가지고 있을 수 있으며, 또한, 상기 제 3 직경부의 깊이는 전해액 주액구의 전체 깊이를 기준으로 10% 내지 30%의 범위일 수 있으나, 이러한 범위로 반드시 한정되는 것은 아니고, 상기 제 3 직경부의 외경, 경사 및 깊이는 실링재의 도포량에 따라 적절히 변경하는 것이 가능하다.In detail, the outer diameter of the flat portion may be 110 to 300% of the inner diameter of the upper end of the second diameter portion, and the inclined portion of the third diameter portion may be 20 And the depth of the third diameter portion may be in a range of 10% to 30% based on the total depth of the electrolyte main liquid. However, the range is not necessarily limited to this range, The outer diameter, the inclination and the depth of the third diameter portion can be appropriately changed according to the application amount of the sealing material.
더욱 상세하게는, 상기 평탄부의 외경이 제 2 직경부 상단의 내부 직경을 기준으로 110% 미만이거나, 상기 제 3 직경부의 깊이가 전해액 주액구의 전체 깊이를 기준으로 10% 미만인 경우, 상대적으로 실링재를 수용할 수 있는 공간이 줄어들어 실링재를 도포할 경우 전해액 주액구의 주변부로 실링재가 넘치거나 퍼질 수 있고, 반대로 상기 평탄부의 외경이 제 2 직경부 상단의 내부 직경을 기준으로 300% 초과하거나, 상기 제 3 직경부의 깊이가 전해액 주액구의 전체 깊이를 기준으로 30%를 초과할 경우, 상대적으로 실링재를 수용할 수 있는 공간이 너무 넓어져 실링재를 도포시에 실링되지 않은 부위가 발생하여 밀봉성이 떨어질 수 있다.More specifically, when the outer diameter of the flat portion is less than 110% based on the inner diameter of the upper end of the second diameter portion or the depth of the third diameter portion is less than 10% based on the total depth of the electrolyte main liquid port, The sealing member may overflow or spread to the periphery of the electrolyte main liquid port. On the contrary, when the outer diameter of the flat portion exceeds 300% based on the inner diameter of the upper end of the second diameter portion, When the depth of the third diameter portion exceeds 30% based on the total depth of the electrolyte main liquid port, a space capable of accommodating the sealing material relatively becomes too wide, so that an unsealed portion is generated at the time of applying the sealing material, It can fall.
한편, 상기 밀봉부재는, 전해액 주액구에 압입되기 전에는 구의 형상일 수 있고, 프레스 장치에 의해 전해액 주액구에 압입된 후에는 상기 프레스의 형상 및 전해액 주액구의 내면 구조에 대응하여 변형될 수 있으며, 평면상으로 원의 형상일 수 있다.On the other hand, the sealing member may be in the shape of a sphere before it is press-fitted into the electrolyte main liquid port, and may be deformed corresponding to the shape of the press and the inner surface structure of the electrolyte main liquid port after being pressed into the electrolyte main liquid port by the press apparatus , And may be in the form of a circle in a plane.
또한, 상기 압입된 밀봉부재의 외주는 제 2 직경부의 상부 내면에 대해 하향 테이퍼 되어 있고, 상기 실링재는 하향 테이퍼 된 밀봉부재의 외주에 코팅되면서 제 2 직경부의 상부 내면에 접촉되어 있는 구조일 수 있다.The outer periphery of the press-fitted sealing member may be tapered downward with respect to the upper inner surface of the second diameter portion, and the sealing member may be in contact with the upper inner surface of the second diameter portion while being coated on the outer periphery of the downwardly tapered sealing member .
또한, 본 발명에 따른 실링부의 코팅 상단 높이는 탑 캡의 상단 높이와 동일할 수 있다. 즉, 종래기술의 코팅된 실링부는 탑 캡의 상면 위로 돌출된 형태인 것에 반해 본 발명에 따른 실링부는 코팅 상단 높이가 탑 캡의 상단 높이와 동일한 구조로 형성될 수 있어, 탑 캡의 상면에 결합되는 절연성 장착부재의 구조를 보다 심플하게 형성시킬 수 있는 바, 제조공정 효율을 높일 수 있다.In addition, the coating top height of the sealing part according to the present invention may be equal to the top height of the top cap. That is, the sealing portion according to the present invention has a structure in which the coating top height is the same as the top height of the top cap, whereas the coated sealing portion of the prior art is protruded on the top surface of the top cap, The structure of the insulating mounting member can be more simply formed, and the manufacturing process efficiency can be increased.
본 발명은 또한, 상기 전지셀을 제조하는 방법을 제공한다.The present invention also provides a method of manufacturing the battery cell.
(a) 상기 각형 캔의 개방 상단에 장착되어 있는 탑 캡에 형성되어 있고 하부로부터 상부쪽으로 평균 내부 직경이 순차적으로 증가하는 구조로 제 1 직경부, 제 2 직경부 및 제 3 직경부가 순차적으로 형성되어 있는 전해액 주액구에 전해액을 주입하는 과정;(a) a first cap, a second cap, and a third cap, which are formed on a top cap mounted on an open top of the square can and sequentially increase the average inner diameter from the bottom to the top, A step of injecting an electrolyte into the electrolyte main liquid;
(b) 상기 밀봉부재를 전해액 주액구 상에 위치시킨 상태에서 밀봉부재의 최상부가 제 2 직경부의 최상단에 이르도록 제 1 직경부와 제 2 직경부에 걸쳐 압입하는 과정;(b) pressing the sealing member over the first diameter portion and the second diameter portion so that the uppermost portion of the sealing member reaches the uppermost end of the second diameter portion while the sealing member is positioned on the electrolyte main liquid;
(c) 상기 전해질 주액구에 압입된 밀봉부재의 상부면 및 제 3 직경부에 실링재를 도포하는 과정; 및(c) applying a sealing material to the upper surface and the third diameter portion of the sealing member pressed into the electrolyte main liquid port; And
(d) 상기 실링재를 가열 건조 또는 경화하여 실링부를 형성시키는 과정;(d) heat-drying or curing the sealing material to form a sealing part;
을 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.And is characterized by comprising:
구체적으로, 상기 (a)과정에서는 전해질 주액구의 제 3 직경부가 전해질 주액구의 주변부로 실링재가 넘치거나 퍼지는 것을 방지할 수 있다.Specifically, in the step (a), the third diameter portion of the electrolyte main liquid can prevent the sealing material from overflowing or spreading to the peripheral portion of the electrolyte main liquid.
본 발명은 또한, 상기 전지셀을 포함하는 전지팩을 제공하고, 상기 전지팩을 전원으로서 포함하고 있는 디바이스를 제공한다.The present invention also provides a battery pack including the battery cell, and the device includes the battery pack as a power source.
상기 디바이스의 구체적인 예로는 전지적 모터에 의해 동력을 받아 움직이는 파워 툴(power tool); 스마트폰, 휴대폰, 노트북, 테블릿 PC, 웨어러블 전자기기 등을 포함하는 포터블 전자기기; 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 등을 포함하는 전기차; 전기 자전거(E-bike), 전기 스쿠터(E-scooter)를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(electric golf cart); 전력저장용 시스템 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Specific examples of the device include a power tool which is powered by an electric motor and moves; Portable electronic devices including smart phones, mobile phones, notebook computers, tablet PCs, wearable electronic devices, and the like; An electric vehicle including an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV), and the like; An electric motorcycle including an electric bike (E-bike) and an electric scooter (E-scooter); An electric golf cart; And a power storage system, but the present invention is not limited thereto.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지셀은, 탑 캡에 형성된 전해액 주액구에 하부로부터 상부쪽으로 평균 내부 직경이 순차적으로 증가하는 구조로 제 1 직경부, 제 2 직경부 및 제 3 직경부가 순차적으로 형성되어 있고, 상기 밀봉부재는 제 1 직경부와 제 2 직경부에 걸쳐 압입되어 있으며, 상기 실링재가 압입된 밀봉부재의 상면과 제 3 직경부에 도포되어 실링부를 형성하고 있는 바, 상기 실링재가 수용될 수 있는 제 3 직경부를 별도로 형성시킴에 따라 전해액 주액구의 주변부로 넘치거나 퍼지는 현상을 방지할 수 있고, 그에 따라 경화된 실링재의 형상이 일정해지며, 탑 캡의 상면 위로 돌출되어 형성되지 않아, 결과적으로, 탑 캡의 상면의 형상과 절연성 장착부재의 밑면 형상이 정확히 맞물릴 수 있어 결합성이 뛰어난 전지팩을 제공하는 것이 가능한 효과를 발휘한다.As described above, the battery cell according to the present invention has a structure in which the average inner diameter gradually increases from the lower portion to the upper portion in the electrolyte main liquid port formed in the top cap, wherein the first diameter portion, the second diameter portion, Wherein the sealing member is press-fitted into the first diameter portion and the second diameter portion, and the sealing member is applied to the upper surface and the third diameter portion of the press-fitted sealing member to form a sealing portion, The third diameter portion capable of accommodating the sealing material is separately formed, thereby preventing the phenomenon of overflowing or spreading to the periphery of the electrolyte main liquid port. Accordingly, the shape of the hardened sealing material becomes constant and protrudes above the top surface of the top cap As a result, the shape of the top surface of the top cap and the bottom surface shape of the insulating mounting member can be exactly matched to each other, The effect is possible.
도 1은 종래의 각형 전지팩의 분해 사시도이다;
도 2는 종래의 각형 전지팩의 탑 캡의 전해액 주액구를 나타낸 일부 단면도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀을 나타낸 사시도이다;
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 탑 캡을 나타낸 단면도이다;
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 탑 캡의 전해액 주액구를 나타낸 일부 단면도이다;
도 6은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 탑 캡의 전해액 주액구를 나타낸 일부 평면도이다.1 is an exploded perspective view of a conventional rectangular battery pack;
2 is a partial cross-sectional view showing an electrolyte main liquid port of a top cap of a conventional rectangular battery pack;
3 is a perspective view illustrating a battery cell according to one embodiment of the present invention;
4 is a cross-sectional view of a top cap of a battery cell according to one embodiment of the present invention;
5 is a partial cross-sectional view showing an electrolyte main liquid port of a top cap of a battery cell according to an embodiment of the present invention;
6 is a partial plan view showing an electrolyte main liquid port of a top cap of a battery cell according to an embodiment of the present invention.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited by the scope of the present invention.
도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀를 나타낸 사시도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 4에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 탑 캡을 나타낸 단면도가 모식적으로 도시되어 있으며, 도 5에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 탑 캡의 전해액 주액구를 나타낸 일부 단면도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 6에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 탑 캡의 전해액 주액구를 나타낸 일부 평면도가 모식적으로 도시되어 있다.3 is a perspective view illustrating a battery cell according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating a top cap of a battery cell according to an embodiment of the present invention FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a partial cross-sectional view of an electrolyte main liquid port of a top cap of a battery cell according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a cross-sectional view of a battery cell according to an embodiment of the present invention. A top plan view showing a part of an electrolyte main liquid of a top cap is schematically shown.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 전지셀(100)은 각형의 금속 캔(111)에 전극조립체가 내장되어 있는 각형 전지셀이고, 이러한 각형 전지셀(100)은 금속 캔(111)의 개방 상단에 돌출형 전극단자(140)가 형성되어 있는 탑 캡(170)이 결합되어 있으며, 이러한 탑 캡(170)에는 전해액을 주입하기 위한 전해액 주액구(175)가 형성되어 있고, 이러한 전해액 주액구(175)에는 하부로부터 상부쪽으로 평균 내부 직경이 순차적으로 증가하는 구조로 제 1 직경부(171), 제 2 직경부(172) 및 제 3 직경부(173)가 순차적으로 형성되어 있다.3 to 6, a
그리고, 이러한 전해액 주액구(175)에는 밀봉부재(120)가 제 1 직경부(171)와 제 2 직경부(172)에 걸쳐 압입되어 있으며, 또한, 실링재(130)가 압입된 밀봉부재(120)의 상면과 제 3 직경부(173)에 도포되어 실링부(140)를 형성하고 있다.The sealing
이때, 밀봉부재(120)는 금속 볼(강구)이고, 압입시 전해액 주액구(175)의 내면과 대응되는 형상으로 소성 변형되어 있다. 또한, 실링재(130)는 에폭시 수지를 사용하였다.At this time, the sealing
한편, 제 1 직경부(171)는 내부 직경이 일정한 구조로 형성되어 있고, 이러한 제 1 직경부(171)의 깊이(H1)는 전해액 주액구(175)의 전체 깊이를 기준으로 20% 내지 60%의 범위로 형성되어 있다.The depth H 1 of the
또한, 제 2 직경부(172)는 제 1 직경부(171)의 경계로부터 제 3 직경부(173)의 경계까지 내부 직경이 증가하는 경사 구조(178)로 이루어져 있고, 제 2 직경부(172)의 경사 구조는 전해액 주액구(175)의 중심축(M)을 기준으로 20도 내지 80도의 내면 경사(a)를 가지고 있다.The
또한, 제 2 직경부(172)의 깊이(H2)는 전해액 주액구(175)의 전체 깊이를 기준으로 10% 내지 40%의 범위로 형성되어 있다.The depth H 2 of the
또한, 제 3 직경부(173)는, 제 2 직경부(172)의 상단보다 내부 직경(D3)이 상대적으로 큰 평탄부(176)와, 이러한 평탄부(176)로부터 탑 캡(170) 상단의 경계까지 내부 직경이 증가하는 경사부(177)가 형성되어 있다.The
즉, 제 3 직경부(173)는 하부가 평탄부(176)로 형성되어 있고 상부는 경사부(177)로 이루어져 있어, 단면상으로 대접 모양을 띄고 있는 바, 용액 형태의 실링재(130)를 제 3 직경부(173)에 도포할 경우, 실링재(130)가 전해액 주액구(175)의 주변부로 넘치거나 퍼지는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.That is, the
또한, 평탄부(176)의 외경(D3)은 제 2 직경부(172) 상단의 내부 직경(D2)을 기준으로 110% 내지 300% 크기로 형성되어 있고, 제 3 직경부(171)의 경사부(177)는 전해액 주액구(175)의 중심축(M)을 기준으로 20도 내지 80도의 내면 경사(b)를 가지고 있으며, 또한, 제 3 직경부(173)의 깊이(H3)는 전해액 주액구(175)의 전체 깊이를 기준으로 10% 내지 30%의 범위로 형성되어 있다.The outer diameter D 3 of the
한편, 압입된 밀봉부재(120)는 전해액 주액구(175)에 압입되기 전에는 구의 형상이었고, 프레스 장치(도시하지 않음)에 의해 전해액 주액구(175)에 압입된 후에는 프레스의 형상 및 전해액 주액구(175)의 내면 구조에 대응하여 변형되어 있으며, 도 6에서와 같이 평면상으로 원의 형상을 띄고 있다.The press-fitted
또한, 압입된 밀봉부재(120)의 외주는 제 2 직경부(172)의 상부 내면에 대해 하향 테이퍼(122) 되어 있고, 실링재(130)는 하향 테이퍼(122) 된 밀봉부재(120)의 외주에 코팅되면서 제 2 직경부(172)의 상부 내면에 접촉되어 있다.The outer periphery of the press-fitted
또한, 본 발명에 따른 실링부(140)의 코팅 상단 높이는 탑 캡(170)의 상단 높이와 동일하게 형성되어 있다. 즉, 종래기술의 코팅된 실링부는 탑 캡의 상면 위로 돌출된 형태인 것에 반해 본 발명에 따른 실링부(140)는 코팅 상단 높이가 탑 캡(170)의 상단 높이와 동일한 구조로 형성될 수 있어, 탑 캡의 상면에 결합되는 절연성 장착부재의 구조를 보다 심플하게 형성시킬 수 있어, 제조공정 효율을 높일 수 있다.
In addition, the coating top height of the sealing
이하에서는 본 발명에 따른 전지셀을 제조하는 방법을 일련의 과정(a) 내지 과정(d)을 도 3 내지 도 6함께 단계적으로 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a battery cell according to the present invention will be described step by step with steps (a) to (d) of FIG. 3 to FIG. 6 together.
먼저, 과정(a)에서는 각형 캔(111)의 개방 상단에 장착되어 있는 탑 캡(170)에 형성되어 있고 하부로부터 상부쪽으로 평균 내부 직경이 순차적으로 증가하는 구조로 제 1 직경부(171), 제 2 직경부(172) 및 제 3 직경부(173)가 순차적으로 형성되어 있는 전해액 주액구(175)에 전해액(도시하지 않음)을 주입한다.First, in the process (a), a
과정(b)에서는 밀봉부재(120)를 전해액 주액구(175) 상에 위치시킨 상태에서 밀봉부재(120)의 최상부가 제 2 직경부(172)의 최상단에 이르도록 제 1 직경부(171)와 제 2 직경부(172)에 걸쳐 압입한다.In the process (b), the sealing
과정(c)에서는 전해질 주액구(175)에 압입된 밀봉부재(120)의 상부면 및 제 3 직경부(173)에 실링재(130)를 도포한다.In step (c), the
과정(d)에서는 실링재(130)를 가열 건조 또는 경화하여 실링부(140)를 형성시킴으로써, 전지셀의 주액 공정을 마무리하게 된다.In the step (d), the sealing
이때, 과정(a)에서는 전해질 주액구(175)의 제 3 직경부(173)가 실링재(130)를 수용할 수 있는 공간이 됨으로써, 전해질 주액구(175)의 주변부로 실링재(130)가 넘치거나 퍼지는 것을 방지할 수 있다.At this time, in the step (a), the
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지셀은, 전해액 주액구에 실링재가 수용될 수 있는 제 3 직경부를 별도로 형성시킴으로써, 전해액 주액구의 주변부로 넘치거나 퍼지는 현상을 방지할 수 있는 바, 경화된 실링재의 형상이 일정해지고, 탑 캡의 상면 위로 돌출되어 형성되지 않아, 결과적으로, 탑 캡의 상면의 형상과 절연성 장착부재의 밑면 형상이 정확히 맞물릴 수 있어 결합성이 뛰어난 전지팩을 제공하는 것이 가능하다.
As described above, the battery cell according to the present invention can prevent the phenomenon of overflowing or spreading to the peripheral portion of the electrolyte main liquid by separately forming the third diameter portion in which the sealing liquid can be received in the electrolyte main liquid liquid. As a result, And the shape of the top surface of the top cap and the shape of the bottom surface of the insulating mounting member can be precisely matched with each other. As a result, It is possible.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims.
Claims (23)
상기 각형 캔(can)의 개방 상단에 장착되는 탑 캡(top cap)에는 전해액을 주입하기 위한 전해액 주액구가 형성되어 있고;
상기 전해액 주액구에는 밀봉부재가 압입되어 있으며;
상기 전해액 주액구에는 하부로부터 상부쪽으로 평균 내부 직경이 순차적으로 증가하는 구조로 제 1 직경부, 제 2 직경부 및 제 3 직경부가 순차적으로 형성되어 있고;
상기 제 3 직경부는, 제 2 직경부의 상단보다 내부 직경이 상대적으로 큰 평탄부와, 상기 평탄부로부터 탑 캡 상단의 경계까지 내부 직경이 증가하는 경사부를 포함하며,
상기 밀봉부재는 제 1 직경부와 제 2 직경부에 걸쳐 압입되어 있으며, 상기 압입된 밀봉부재의 상면과 제 3 직경부에 실링재가 도포되어 실링부를 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.A battery cell in which an electrode assembly is embedded in a square can,
A top cap mounted on an open upper end of the rectangular can is formed with an electrolyte main liquid port for injecting an electrolyte;
A sealing member is press-fitted into the electrolyte main liquid port;
Wherein the electrolyte solution has a first diameter portion, a second diameter portion, and a third diameter portion successively formed in such a structure that the average inner diameter sequentially increases from the lower portion to the upper portion;
The third diameter portion includes a flat portion having an inner diameter relatively larger than an upper end of the second diameter portion and an inclined portion having an inner diameter increasing from the flat portion to a boundary of the top cap top,
Wherein the sealing member is press-fitted over the first diameter portion and the second diameter portion, and the sealing member is applied to the upper surface and the third diameter portion of the press-fitted sealing member to form a sealing portion.
(a) 상기 각형 캔의 개방 상단에 장착되어 있는 탑 캡에 형성되어 있고 하부로부터 상부쪽으로 평균 내부 직경이 순차적으로 증가하는 구조로 제 1 직경부, 제 2 직경부 및 제 3 직경부가 순차적으로 형성되어 있는 전해액 주액구에 전해액을 주입하는 과정;
(b) 상기 밀봉부재를 전해액 주액구 상에 위치시킨 상태에서 밀봉부재의 최상부가 제 2 직경부의 최상단에 이르도록 제 1 직경부와 제 2 직경부에 걸쳐 압입하는 과정;
(c) 상기 전해액 주액구에 압입된 밀봉부재의 상부면 및 제 3 직경부에 실링재를 도포하는 과정; 및
(d) 상기 실링재를 가열 건조 또는 경화하여 실링부를 형성시키는 과정;
을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 방법.A method for manufacturing a battery cell according to any one of claims 1 to 10 and 12 to 18,
(a) a first cap, a second cap, and a third cap, which are formed on a top cap mounted on an open top of the square can and sequentially increase the average inner diameter from the bottom to the top, A step of injecting an electrolyte into the electrolyte main liquid;
(b) pressing the sealing member over the first diameter portion and the second diameter portion so that the uppermost portion of the sealing member reaches the uppermost end of the second diameter portion while the sealing member is positioned on the electrolyte main liquid;
(c) applying a sealing material to the upper surface and the third diameter portion of the sealing member pressed into the electrolyte main liquid port; And
(d) heat-drying or curing the sealing material to form a sealing part;
≪ / RTI >
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