KR101850182B1 - Cap Assembly Of Cylindrical Type Secondary Battery And Manufacturing Method Thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 원통형 이차전지의 캡 어셈블리 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 원통형 이차전지의 개구부를 마감하는 캡 어셈블리에 있어서, 상기 개구부에 위치하는 탑캡부; 상기 탑캡부와 일체로 형성되며, 상기 원통형 이차전지의 내부 압력 상승 시 파단되어 가스를 배출하기 위한 노치를 구비하는 벤트부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 탑캡과 벤트를 하나의 부품으로 일체화함으로써 제조 공정을 단축할 수 있어 공정성을 향상시킬 수 있다.The present invention relates to a cap assembly for a cylindrical rechargeable battery and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a cap assembly for finishing an opening of a cylindrical rechargeable battery, the cap assembly comprising: And a vent portion formed integrally with the top cap portion and having a notch for breaking the gas when the internal pressure of the cylindrical secondary battery rises.
According to the present invention, by integrating the top cap and the vent into one component, the manufacturing process can be shortened and the processability can be improved.

Description

원통형 이차전지의 캡 어셈블리 및 이의 제조 방법{Cap Assembly Of Cylindrical Type Secondary Battery And Manufacturing Method Thereof}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cap assembly for a cylindrical secondary battery,

본 발명은 원통형 이차전지의 캡 어셈블리 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 탑캡과 벤트를 일체화함으로써 제조 공정성을 향상시킬 수 있는 원통형 이차전지의 캡 어셈블리 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a cap assembly for a cylindrical rechargeable battery and a method for manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to a cap assembly for a cylindrical rechargeable battery and a method for manufacturing the same, which can improve manufacturing processability by integrating a top cap and a vent.

일반적으로, 이차전지는 재충전이 가능하고 소형 및 대용량화가 가능하다는 이점으로 인하여 최근 그 개발 및 사용이 증가하고 있다. 이차전지는 양극, 음극 및 분리막으로 이루어지는 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재를 구비한다. 이차전지는 구조적 특징에 따라 원통형 이차전지, 각형 이차전지, 파우치형 이차전지 등으로 분류할 수 있다. Generally, secondary batteries have been recently developed and used due to the fact that they can be recharged and can be made compact and large in capacity. The secondary battery includes an electrode assembly including an anode, a cathode, and a separator, and a casing for sealingly storing the electrode assembly together with the electrolyte solution. The secondary battery can be classified into a cylindrical secondary battery, a prismatic secondary battery, and a pouch-type secondary battery according to a structural feature.

도 1은 이러한 원통형 이차전지의 단면을 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 원통형 이차전지는 양극, 음극 및 분리막으로 이루어지는 전극 조립체와, 전극 조립체를 내부에 수용하며 상단에 개구부가 마련된 캔과, 캔 상단의 개구부를 마감하는 캡 어셈블리를 포함한다. 전극 조립체의 양극에는 양극 탭이 연결되며, 양극 탭은 개구부 상단의 캡 어셈블리와 용접으로 연결된다. 또한, 전극 조립체의 음극에는 음극 탭이 연결되며, 음극 탭은 캔의 바닥면과 용접으로 연결된다. 1 is a cross-sectional view of such a cylindrical secondary battery. 1, the cylindrical secondary battery includes an electrode assembly including an anode, a cathode, and a separator, a can accommodating the electrode assembly therein and having an opening at an upper end thereof, and a cap assembly closing an opening at an upper end of the can . A positive electrode tab is connected to the positive electrode of the electrode assembly, and a positive electrode tab is welded to the cap assembly at the top of the opening. The negative electrode tab is connected to the negative electrode of the electrode assembly, and the negative electrode tab is welded to the bottom surface of the can.

도 1은 이러한 원통형 이차전지의 캡 어셈블리를 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 원통형 이차전지의 캡 어셈블리는 개구부 최상단에 위치하며 상부로 돌출되며 양극 단자 역할을 하는 탑캡(110)과, 탑캡(110)의 하단에 위치하며 복수 개의 노치가 형성되는 벤트(120)를 포함한다. 벤트(120)는 이차전지 내부에 가스 발생 시 복수 개의 노치가 파단되어 내부의 가스를 외부로 배출한다. 1 is a view showing a cap assembly of such a cylindrical rechargeable battery. 1, the cap assembly of the cylindrical rechargeable battery includes a top cap 110 positioned at the uppermost end of the opening and protruding upwardly and serving as a positive terminal, a plurality of notches formed at the lower end of the top cap 110, And a vent (120). When a gas is generated in the secondary battery, the vent 120 breaks a plurality of notches and discharges the internal gas to the outside.

도 2는 원통형 이차전지의 캡 어셈블리의 벤트(120)가 파단되기 전 모습을 도시한 도면이고, 도 3은 원통형 이차전지의 캡 어셈블리의 벤트(120)가 파단되는 모습을 도시한 도면이다. 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 이차전지 캡 어셈블리의 탑캡(110)과 벤트(120)는 캔(130) 상부 개구부에 위치하며 이차전지 내측으로 절곡되어 형성되는 크리핑부(150)에 가스켓(140)을 이용하여 가장자리가 서로 밀착된 상태로 결합되어 있다. 이러한 캡 어셈블리는 이차전지 내부의 가스 발생 시 벤트(120)의 노치가 파단되어 내부의 가스를 외부로 배출한다. FIG. 2 is a view showing a state before the vent 120 of the cap assembly of the cylindrical secondary battery is broken, and FIG. 3 is a view showing a state where the vent 120 of the cap assembly of the cylindrical secondary battery is broken. 2 to 3, the top cap 110 and the vent 120 of the secondary battery cap assembly are located at the upper opening of the can 130, and the creeping portion 150, which is bent to the inside of the secondary battery, (140) so as to be in close contact with each other. Such a cap assembly breaks the notch of the vent 120 when the gas is generated inside the secondary battery, and the gas inside the secondary battery is discharged to the outside.

그러나 이와 같은 종래 원통형 이차전지의 캡 어셈블리는 탑캡(110)과 벤트(120)를 별도로 제조하기 위한 공정 및 이를 원통형 캔(130) 상부의 크리핑부(150)에 가스켓(140)과 함께 조립하여야 하는 공정이 요구됨에 따라 공정성이 저하되는 문제점이 있었다. However, the cap assembly of such a conventional cylindrical rechargeable battery is required to separately manufacture the top cap 110 and the vent 120 and to assemble the same with the gasket 140 in the creeping portion 150 on the cylindrical can 130 There is a problem that the processability is lowered as the process is required.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 탑캡과 벤트를 일체화함으로써 제조 공정성을 향상시킬 수 있는 원통형 이차전지의 캡 어셈블리 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a cap assembly for a cylindrical rechargeable battery and a method for manufacturing the same, which can improve manufacturing processability by integrating a top cap and a vent.

본 발명에 따른 원통형 이차전지의 캡 어셈블리는, 원통형 이차전지의 개구부를 마감하는 캡 어셈블리에 있어서, 상기 개구부에 위치하는 탑캡부; 상기 탑캡부와 일체로 형성되며, 상기 원통형 이차전지의 내부 압력 상승 시 파단되어 가스를 배출하기 위한 노치를 구비하는 벤트부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. A cap assembly of a cylindrical rechargeable battery according to the present invention is a cap assembly for closing an opening of a cylindrical rechargeable battery, the cap assembly comprising: a top cap portion located at the opening; And a vent portion formed integrally with the top cap portion and having a notch for breaking the gas when the internal pressure of the cylindrical secondary battery rises.

본 발명에서, 상기 원통형 이차전지의 단부는 만곡되어 크리핑부를 형성하고, 상기 크리핑부 내에는 가스켓이 삽입되며, 상기 벤트부는 상기 가스켓 내에 삽입되어 고정되는 것이 바람직하다.In the present invention, the end of the cylindrical rechargeable battery is curved to form a creeping portion, a gasket is inserted into the creeping portion, and the bent portion is inserted and fixed in the gasket.

본 발명에서, 상기 벤트부는 상기 탑캡부로부터 돌출되며, 상기 노치는 상기 탑캡부와 상기 가스켓의 사이에 마련되는 것이 바람직하다. In the present invention, the vent portion protrudes from the top cap portion, and the notch is preferably provided between the top cap portion and the gasket.

본 발명에 따른 원통형 이차전지의 캡 어셈블리 및 이의 제조 방법에 따르면, 탑캡과 벤트를 하나의 부품으로 일체화함으로써 제조 공정을 단축할 수 있어 공정성을 향상시킬 수 있다.According to the cap assembly of the cylindrical rechargeable battery and the method of manufacturing the same according to the present invention, the manufacturing process can be shortened by integrating the top cap and the vent into one component, thereby improving the processability.

또한, 본 발명과 같은 형상으로 구비될 경우, 상대적으로 더 높은 벤팅압에서 노치가 파단되므로 제품성을 향상시킬 수 있다. In addition, when the notch is formed in the same shape as the present invention, the notch is broken at a relatively higher venting pressure, so that the productivity can be improved.

도 1은 종래 원통형 이차전지의 캡 어셈블리를 도시한 도면.
도 2는 종래 원통형 이차전지의 캡 어셈블리가 원통형 캔에 결합된 모습을 도시한 도면.
도 3은 종래 원통형 이차전지의 캡 어셈블리의 노치가 파단되는 모습을 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 원통형 이차전지의 캡 어셈블리를 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 원통형 이차전지의 캡 어셈블리가 원통형 캔에 결합된 모습을 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 원통형 이차전지의 캡 어셈블리의 노치가 파단되는 모습을 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 원통형 이차전지의 캡 어셈블리의 제조 방법의 순서를 도시한 도면. 1 is a view showing a cap assembly of a conventional cylindrical secondary battery.
2 is a view showing a state where a cap assembly of a conventional cylindrical rechargeable battery is coupled to a cylindrical can.
3 is a view showing a state where a notch of a cap assembly of a conventional cylindrical secondary battery is broken.
4 is a view showing a cap assembly of a cylindrical rechargeable battery according to the present invention.
5 is a view illustrating a cap assembly of a cylindrical rechargeable battery according to the present invention coupled to a cylindrical can.
6 is a view showing a state where a notch of a cap assembly of a cylindrical rechargeable battery according to the present invention is broken.
7 is a view showing a procedure of a method of manufacturing a cap assembly of a cylindrical rechargeable battery according to the present invention.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 도 4는 본 발명에 따른 원통형 이차전지의 캡 어셈블리를 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 원통형 이차전지의 캡 어셈블리는, 이차전지 상단 개구부에 위치하는 탑캡부(10)와, 탑캡부(10)와 일체로 형성되는 벤트부(20)를 포함한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 4 is a view showing a cap assembly of a cylindrical rechargeable battery according to the present invention. 4, the cap assembly of the cylindrical rechargeable battery according to the present invention includes a top cap portion 10 located at the opening of the upper end of the secondary battery, and a vent portion 20 formed integrally with the top cap portion 10 .

탑캡부(10)는 이차전지의 최상단에 위치하며 가운데 일부가 상부로 돌출되는 형상으로 마련된다. 탑캡부(10)는 원통형 이차전지의 충방전 시 충방전 핀과 접촉하며 양극 단자 역할을 한다. The top cap portion 10 is located at the uppermost end of the secondary battery, and a part of the top cap portion 10 is protruded upward. The top cap portion 10 contacts the charging / discharging pin when charging / discharging the cylindrical secondary battery and functions as a positive terminal.

벤트부(20)는 탑캡부(10)로부터 원통형 이차전지의 외측을 향하여 양측으로 돌출되는 형상으로 마련된다. 벤트부(20)에는 원통형 이차전지의 내부 압력 상승 시 파단되어 가스를 배출하기 위한 노치(21)가 구비된다. 도 4에 도시된 바와 같이 벤트부(20)는 탑캡부(10)의 일측에 형성된다. 노치(21)가 형성되는 위치는 탑캡부(10)와 가스켓(40)의 사이에 마련된다. 즉, 원통형 이차전지의 외장재인 캔(30)과 벤트부(20)가 결합하는 부분의 가장자리를 따라 노치(21)가 형성된다. The bent portion 20 is formed to protrude from the top cap portion 10 toward both sides of the cylindrical secondary battery. The vent portion 20 is provided with a notch 21 for breaking the gas when the internal pressure of the cylindrical secondary battery rises. As shown in FIG. 4, the vent portion 20 is formed on one side of the top cap portion 10. The position where the notch 21 is formed is provided between the top cap portion 10 and the gasket 40. That is, the notch 21 is formed along the edge of the portion where the can 30, which is the casing of the cylindrical secondary battery, and the vent portion 20 are coupled to each other.

이를 도 5를 참조하여 보다 상세히 설명하면, 원통형 이차전지의 외장재로서 내부에 전극 조립체를 수납하기 위한 공간이 형성된 캔(30)이 마련된다. 이러한 캔(30)의 상부에는 최상단부와, 최상단부로부터 아래로 소정 거리 이격된 거리의 일부분이 원통형 이차전지의 중심을 향하여 만곡되는 형상으로 마련되어 크리핑부(50)가 형성된다. 5, a can 30 having a space for accommodating the electrode assembly therein is provided as a casing of the cylindrical rechargeable battery. The upper portion of the can 30 is provided with a top portion and a portion of a distance spaced downward a predetermined distance from the top portion in a curved shape toward the center of the cylindrical rechargeable battery to form a creeping portion 50.

캔(30)의 크리핑부(50) 내에는 가스켓(40)이 삽입되며, 벤트부(20)는 가스켓(40) 내에 삽입되어 캔(30)과 고정된다. 즉, 벤트부(20) 가장자리의 두께는 크리핑부(50)에 삽입되는 가스켓(40)과 대응되는 두께로 마련된다. 이에, 원통형 이차전지의 내부 압력 상승 시, 도 6에 도시된 바와 같이, 벤트부(20) 가장자리와 인접한 위치에 형성된 노치(21)가 파단되며 내부의 가스를 외부로 배출한다. A gasket 40 is inserted into the creeping portion 50 of the can 30 and the bent portion 20 is inserted into the gasket 40 and fixed to the can 30. That is, the thickness of the edge of the vent portion 20 is set to a thickness corresponding to that of the gasket 40 inserted into the creeping portion 50. 6, when the internal pressure of the cylindrical rechargeable battery rises, the notch 21 formed at a position adjacent to the edge of the vent portion 20 is broken and the gas inside is discharged to the outside.

한편, 벤트부(20)는 최하단면이 가스켓(40)에 안착되는 면과 동일한 평면에 위치하도록 마련된다(도 5 참조). 이는 형상을 단순화하여 제조를 용이하게 하기 위함이다. 뿐만 아니라, 벤트부(20)의 하단면이 평평한 형태를 갖는 경우에 종래의 이차전지의 내부를 향하여 벤트가 돌출된 형상(도 1 참조)으로 구비되었을 때보다 노치(21)가 파단되는 벤팅압이 더 높아지는 효과가 있다. 즉, 종래와 같은 형상으로 구비될 경우, 20kgf의 벤팅압에서 노치(21)가 파단되었으나, 본 발명과 같은 형상으로 구비될 경우, 130kgf의 벤팅압에서 노치(21)가 파단된다. 따라서 초소형 원통형 이차전지의 경우, 종래와 같은 형상으로 벤트가 구비되었을 때, 폭발 위험성이 상대적으로 낮은 벤팅압에서도 노치(21)가 파단되어 사용이 불가하였으나, 본 발명과 같은 형상의 벤트부(20)로 구성되는 경우, 상대적으로 더 높은 벤팅압에서 노치(21)가 파단되므로 사용 수명을 향상시킬 수 있다.
On the other hand, the bent portion 20 is provided so as to be positioned in the same plane as the surface where the lowermost end is seated on the gasket 40 (see Fig. 5). This is to simplify the shape and facilitate the manufacture. In addition, when the lower end surface of the bent portion 20 has a flat shape, the venting pressure at which the notch 21 breaks is greater than when the vent is provided in a shape protruding toward the inside of the conventional secondary battery (see FIG. 1) Is more effective. That is, when the notch 21 is formed in a conventional shape, the notch 21 breaks at a venting pressure of 20 kgf. However, when the notch 21 is formed as in the present invention, the notch 21 is broken at a venting pressure of 130 kgf. Therefore, in the case of the miniature cylindrical rechargeable battery, when the vent is provided in the conventional shape, the notch 21 breaks down even at venting pressure with a relatively low risk of explosion, ), The notch 21 is broken at a relatively higher venting pressure, so that the service life can be improved.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 따른 원통형 이차전지의 캡 어셈블리 제조 방법을 설명한다. 도 7은 본 발명에 따른 원통형 이차전지의 캡 어셈블리 제조 방법의 순서를 도시한 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 원통형 이차전지의 캡 어셈블리 제조 방법은 탑캡부 제조 단계(S1)와, 탑캡부(10)에 벤트부(20)를 형성하기 위한 벤트부 형성 단계(S2)를 포함한다. Hereinafter, a method of manufacturing a cap assembly of a cylindrical rechargeable battery according to the present invention will be described with reference to the drawings. 7 is a view showing a procedure of a method of manufacturing a cap assembly of a cylindrical secondary battery according to the present invention. 7, a method of manufacturing a cap assembly for a cylindrical rechargeable battery according to the present invention includes a step of forming a top cap part S1 and a step of forming a vent part 20 for forming a vent part 20 in the top cap part 10 S2.

탑캡부 제조 단계(S1)에서는 금형에 사출 성형재를 공급하여 탑캡부(10)를 사출 성형한다. In the top cap part manufacturing step S1, an injection molding material is supplied to the mold, and the top cap part 10 is injection molded.

벤트부 형성 단계(S2)에서는 탑캡부 제조 단계(S1)를 통하여 성형된 탑캡부(10) 일측에 탑캡부(10)와 일체로 벤트부(20)를 형성한다. 벤트부(20)에는 노치(21)가 형성되어 있다. 노치(21)는 원통형 이차전지의 내부에 가스가 발생되어 압력이 상승할 경우, 파단되어 외부로 가스를 배출하기 위한 것이다. 이에, 노치(21)는 하부를 향하여 파여진 홈으로 형성된다. 이에, 벤트부 형성 단계(S2)에서는 탑캡부 제조 단계(S1)를 통하여 형성된 탑캡부(10) 일측에 홈을 파는 공정을 통하여 노치(21)를 형성하여 벤트부(20)를 형성한다. The vent portion 20 is formed integrally with the top cap portion 10 on one side of the top cap portion 10 formed through the top cap portion forming step S1 in the vent portion forming step S2. A notch 21 is formed in the bent portion 20. The notch 21 is for breaking the gas when the pressure is increased due to the generation of gas in the inside of the cylindrical rechargeable battery and discharging the gas to the outside. Thus, the notch 21 is formed as a groove that is dug downward. Accordingly, in the vent part formation step S2, the notch 21 is formed through a step of digging a groove on one side of the top cap part 10 formed through the top cap part manufacturing step S1 to form the vent part 20. [

한편, 이와 같은 원통형 이차전지의 캡 어셈블리의 제조 시, 탑캡부 제조 단계(S1)와 벤트부 형성 단계(S2)는 동일 공정에서 이루어질 수 있다. 즉, 탑캡부 제조 단계(S1) 시, 탑캡부(10)를 사출 성형하기 위한 금형이 노치(21)로 구비되는 벤트부(20)를 형성할 수 있는 형상으로 구비되고, 금형에 사출 성형재를 공급함에 따라 탑캡부(10)와 벤트부(20)를 동시에 성형할 수 있다.
Meanwhile, in manufacturing the cap assembly of such a cylindrical secondary battery, the top cap forming step S1 and the vent forming step S2 may be performed in the same process. That is, in the top cap forming step S1, a mold for injection molding the top cap portion 10 is provided in a shape capable of forming a vent portion 20 provided with the notch 21, The top cap portion 10 and the vent portion 20 can be formed at the same time.

전술된 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어질 것이다. 그리고 이 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범주에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The foregoing embodiments are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive, the scope of the invention being indicated by the appended claims rather than by the foregoing detailed description. It is intended that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims, as well as all equivalents thereof, be within the scope of the present invention.

10: 탑캡부
20: 벤트부
30: 캔
30: 가스켓
50: 크리핑부10: Top cap
20:
30: Can
30: Gasket
50: Creeping part

Claims (5)

원통형 이차전지의 상단 개구부를 마감하는 캡 어셈블리에 있어서,
상기 상단 개구부에 위치하는 탑캡부;
상기 탑캡부와 일체로 형성되며, 상기 원통형 이차전지의 내부 압력 상승 시 파단되어 가스를 배출하기 위한 노치를 구비하는 벤트부;를 포함하는고,
상기 원통형 이차전지의 단부는 만곡되어 크리핑부를 형성하고, 상기 크리핑부 내에는 가스켓이 삽입되며,
상기 벤트부는 상기 가스켓 내에 삽입되어 고정되고, 상기 탑캡부로부터 돌출되며,
상기 노치는 상기 탑캡부와 상기 가스켓의 사이에 마련되되, 상기 원통형 이차전지의 외장재인 캔과 상기 벤트부가 결합하는 부분의 가장자리를 따라 형성되고,
상기 벤트부는 하단면이 평평한 형태를 갖되, 최하단면이 상기 가스켓에 안착되는 면과 동일한 평면에 위치하도록 마련되며,
상기 노치는 하부를 향하여 파여진 홈으로 형성되는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지의 캡 어셈블리. A cap assembly for closing a top opening of a cylindrical secondary battery,
A top cap portion located at the top opening;
And a vent portion formed integrally with the top cap portion and having a notch for breaking the gas when the inner pressure of the cylindrical secondary battery rises,
The end of the cylindrical secondary battery is curved to form a creeping portion, a gasket is inserted into the creeping portion,
The vent portion being inserted and fixed in the gasket, projecting from the top cap portion,
Wherein the notch is formed between the top cap portion and the gasket and is formed along an edge of a portion of the can which is a casing of the cylindrical secondary battery and the vent portion,
Wherein the bent portion has a flat bottom surface and is positioned so as to be positioned in the same plane as the surface on which the lowermost section is seated in the gasket,
And the notch is formed as a groove that is worn toward the lower side of the cap assembly. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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