KR101902483B1 - Cap plate for secondary battery using polymer film and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a cap plate for a secondary battery using a polymer film and a method of manufacturing the same. The cap plate blocking a cap opening of a cell housing for a secondary battery includes: a vent hole; a plate-shaped cap plate body having an attachment region around the vent hole; and a vent film member thermally fused to the attachment region to block the vent hole, thereby lowering manufacturing costs and improving productivity in comparison to a member of metallic materials for existing vents. Further, the attachment region may be provided on a rear surface of the cap plate body directed toward the inside of the cell housing, and further includes a protective film attached in parallel to the vent film member with a space therebetween, thereby effectively protecting the vent and member from external shocks or foreign matters. The cap plate for the secondary battery using the polymer film is manufactured by the steps of: preparing the cap plate body having the vent hole and the attachment region around the vent hole; treating a surface by etching at least the attachment region to increase surface roughness; and thermally fusing the bent film member to the attachment region so as to block the vent hole.

Description

고분자 필름을 활용한 2차 전지용 캡 플레이트 및 그 제조방법{CAP PLATE FOR SECONDARY BATTERY USING POLYMER FILM AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}[0001] CAP PLATE FOR SECONDARY BATTERY USING POLYMER FILM AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME [0001] CAP PLATE FOR SECONDARY BATTERY USING POLYMER FILM AND MANUFACTURING METHOD [0002]

본 발명은 고분자 필름을 활용한 2차 전지용 캡 플레이트 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a cap plate for a secondary battery utilizing a polymer film and a method for manufacturing the same.

2차 전지는 내부에 수용된 전해질이 기화하여 비정상적인 압력이 발생할 수 있어, 그에 따른 기능상의 문제를 예방하기 위해 설정압력 이상에서 벤트되며 압력을 해소하기 위한 벤트장치를 가지고 있다. The secondary battery is vented at a set pressure or higher and has a vent device for relieving the pressure, in order to prevent an abnormal pressure due to vaporization of the electrolyte contained therein.

이러한 벤트장치에 관한 종래의 기술은 2차 전지 본체 또는 캡 플레이트에 벤트홀을 형성하고, 일정압력 이상에서 파단되는 금속재질의 부재를 벤트홀에 용접시켜 제작하고 있어 제조비용이 높고 작업성이 좋지 않았다.Conventional technology related to such a venting device has a vent hole formed in a secondary battery body or a cap plate, and a metallic material which is broken at a certain pressure or higher is welded to a vent hole, so that the manufacturing cost is high and the workability is poor I did.

본 발명의 목적은 상술한 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로, 제조비용이 저렴하고 작업성이 뛰어난 고분자 필름을 활용한 2차 전지용 캡 플레이트 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a cap plate for a secondary battery utilizing a polymer film having a low manufacturing cost and excellent workability and a method for manufacturing the cap plate.

상기 목적은, 본 발명에 따라 2차 전지용 셀하우징의 캡개구를 차단하는 캡 플레이트에 있어서, 벤트홀과, 상기 벤트홀의 둘레에 부착영역을 가지는 판상의 캡플레이트본체와, 상기 부착영역에 열융착되어 상기 벤트홀을 차단하는 벤트필름부재에 의해 달성된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a cap plate for blocking a cap opening of a cell housing for a secondary battery, the cap plate comprising: a vent hole; a cap plate body having an attachment region around the vent hole; And a vent film member for blocking the vent hole.

여기서, 상기 부착영역은 상기 셀하우징의 내부를 향한 상기 캡플레이트본체의 이면에 마련되는 것이 바람직하다.Preferably, the attachment region is provided on the back surface of the cap plate body toward the inside of the cell housing.

또한, 상기 벤트필름부재와 간격을 두고 평행하게 부착되는 보호필름을 더 포함할 수 있다.The vent film member may further include a protective film that is attached in parallel with the vent film member at a distance.

그리고, 상기 부착영역은 상기 캡플레이트본체의 판면으로부터 계단상으로 함몰되게 형성할 수 있다.The attachment region may be recessed from the plate surface of the cap plate body in a stepwise manner.

한편, 상기 캡플레이트본체는 알루미늄 기반의 소재로 만들어지며, 적어도 상기 부착영역은 에칭으로 표면처리 되어 높은 표면 거칠기로 인해 벤트필름부재의 밀착강도가 향상되게 하는 것이 바람직하다.Meanwhile, it is preferable that the cap plate body is made of an aluminum-based material, and at least the attachment region is surface-treated by etching to improve the adhesion strength of the vent film member due to high surface roughness.

이러한, 고분자 필름을 활용한 2차 전지용 캡 플레이트는 벤트홀과, 상기 벤트홀의 둘레에 부착영역을 가지는 캡플레이트본체를 준비하는 단계와, 적어도 상기 부착영역을 에칭하여 표면의 조도를 높이는 표면처리단계와, 벤트필름부재가 상기 벤트홀을 차단하도록 하여 상기 부착영역에 벤트필름부재를 열융착하는 단계로 제작되는 것이 바람직하다.The cap plate for a secondary battery using the polymer film includes a vent hole and a cap plate body having an attaching region around the vent hole. The cap plate body includes at least a surface treatment step of etching the attaching region to increase the surface roughness And a step of thermally welding the vent film member to the attachment region by causing the vent film member to block the vent hole.

또한, 상기 벤트필름부재를 열융착하는 단계 이전에, 상기 표면처리된 상기 부착영역을 예열하는 단계를 더 포함 하면 벤트필름부재의 밀착강도를 향상시킬 수 있다.Further, if the step of pre-heating the surface-treated attachment region is performed prior to the step of thermally fusing the vent film member, the adhesion strength of the vent film member can be improved.

그리고, 상기 벤트필름부재를 열융착하는 단계 이후에, 상기 벤트필름부재를 보호하기 위한 보호필름을 부착하는 단계를 가지는 것이 바람직하다.Preferably, the method further comprises a step of attaching a protective film for protecting the vent film member after the step of thermally fusing the vent film member.

본 발명에 따른 고분자 필름을 활용한 2차 전지용 캡 플레이트 및 그 제조방법은 캡 플레이트의 제조단가를 낮출 수 있으며, 작업성이 뛰어난 효과가 있다. The cap plate for secondary battery utilizing the polymer film according to the present invention and the manufacturing method thereof can lower the production cost of the cap plate and have an excellent workability.

도 1은 본 발명에 따른 캡 플레이트의 사시도 및 단면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 2차 전지용 캡 플레이트의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 따른 고분자 필름을 활용한 2차 전지용 캡 플레이트 제조방법의 순서도이다.1 is a perspective view and a cross-sectional view of a cap plate according to the present invention.
2 is a sectional view taken along the line II-II in Fig.
3 is a cross-sectional view of a cap plate for a secondary battery according to various embodiments of the present invention.
4 is a flowchart of a method of manufacturing a cap plate for a secondary battery using the polymer film according to the present invention.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 고분자 필름을 활용한 2차 전지용 캡 플레이트와 그 제조방법에 관하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a cap plate for a secondary battery utilizing the polymer film according to the present invention and a method of manufacturing the same will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명에 따른 캡 플레이트의 사시도이고 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도이다.FIG. 1 is a perspective view of a cap plate according to the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along a line II-II in FIG.

도 1과 도 2를 참조하여 설명하면, 2차 전지는 셀하우징(200)과 셀하우징(200)의 캡개구를 차단하는 캡 플레이트를 가진다. 캡 플레이트는 벤트홀(110), 벤트필름부재(111), 주입구(140), 양극단자(150) 및 음극단자(160) 등을 가지는 캡플레이트본체(100)를 포함한다.Referring to FIGS. 1 and 2, the secondary battery has a cell housing 200 and a cap plate for blocking a cap opening of the cell housing 200. The cap plate includes a cap plate body 100 having a vent hole 110, a vent film member 111, an injection port 140, a positive electrode terminal 150 and a negative electrode terminal 160.

셀하우징(200)은 2차 전지가 리튬이온 2차 전지로서 직사각통 형상인 것을 예를 들어 도시화하였으나 이는 리튬폴리머 전지 또는 원통형 전지 등 다양한 전지에 맞게 적용될 수 있다.The cell housing 200 is a lithium ion secondary battery having a rectangular cylindrical shape, for example. However, the cell housing 200 can be applied to various batteries such as a lithium polymer battery or a cylindrical battery.

캡플레이트본체(100)는 알루미늄 기반의 소재로 판상으로 만들어지나, 알루미늄 합금 또는 니켈이 도금된 스틸과 같은 도전성 금속 등 다양한 재질 중에서 선택될 수 있고, 셀하우징(200)의 개구형상에 따라 이를 막기 위한 형태로 제작된다.The cap plate body 100 is made of an aluminum-based material in a plate shape, and may be selected from a variety of materials such as an aluminum alloy or a conductive metal such as nickel plated steel. In accordance with the opening shape of the cell housing 200, .

캡플레이트본체(100)에는 전해액을 주입하기 위한 주입구(140)가 형성되어 있고, 양극과 전기적으로 연결된 양극단자(150)와 음극과 전기적으로 연결된 음극단자(160)가 형성되어 있다. The cap plate body 100 is provided with an injection port 140 for injecting an electrolyte solution and a cathode terminal 150 electrically connected to the anode and a cathode terminal 160 electrically connected to the cathode are formed.

캡플레이트본체(100)에 마련된 벤트홀(110)은 셀하우징(200) 내부의 가스가 배출가능하도록 캡플레이트본체(100)를 관통하여 형성되고, 제조의 편리성과 타 부품과의 상관관계를 고려하여 중앙영역에 배치되는 것이 바람직하다.The vent hole 110 provided in the cap plate body 100 is formed to penetrate through the cap plate body 100 so that the gas inside the cell housing 200 can be discharged and the convenience of manufacturing and the correlation with other components are considered And is preferably disposed in the central region.

벤트홀(110)의 둘레영역에는 벤트홀(110)을 차단하며 설정압력 이상에서 파단되어 내부 가스의 비정상적인 압력을 해소하기 위한 벤트필름부재(111)가 접착되는 부착영역(120)이 마련되어 있다.The vent hole 110 is provided with an attachment region 120 in which a vent film member 111 is bonded to the vent hole 110 to cut off the vent hole 110 and break at a set pressure or higher to relieve an abnormal pressure of the internal gas.

벤트필름부재(111)는 벤트홀(110)과 부착영역(120)의 형상, 셀하우징(200) 내부의 압력조건, 전해질에 따른 내화학성 등을 만족하기 위해 고분자로 제작되며, 단일층 또는 복수층으로 형성가능하다.The vent film member 111 is made of a polymer in order to satisfy the shape of the vent hole 110 and the attachment region 120, the pressure condition inside the cell housing 200, the chemical resistance according to the electrolyte, Layer.

또한, 벤트필름부재(111)는 설정압력 이상에서 파단되기 위해, 벤트필름부재(111)의 두께가 정해질 경우 벤트홀(110)의 크기를 조정하고, 벤트홀(110)의 크기가 정해질 경우 두께를 조정할 수 있다.When the thickness of the vent film member 111 is determined, the size of the vent hole 110 is adjusted and the size of the vent hole 110 is determined to break the vent film member 111 at a set pressure or higher If the thickness can be adjusted.

이러한 벤트홀(110)의 폭방향 직경은 캡플레이트본체(100)의 폭 길이의 40%를 넘지 않는 선에서 결정되고, 길이방향 직경은 주입구(140), 양극단자(150), 음극단자(160) 등과 간섭이 발생되지 않는 선에서 결정된다. 폭 방향 직경이 40%를 넘어가면 벤트필름부재(111)를 부착하는 부착영역(120)을 충분히 얻지 못한다.The width of the vent hole 110 is determined by a line not exceeding 40% of the width of the cap plate body 100 and the longitudinal diameter of the vent hole 110 is determined by the inlet 140, the positive terminal 150, ) And so on. If the width directional diameter exceeds 40%, the attachment region 120 for attaching the vent film member 111 is not sufficiently obtained.

벤트홀(110)의 둘레영역에 형성되는 부착영역(120)은 캡플레이트본체(100)의 상면과 이면 중에 마련될 수 있으나, 도 2에 도시된 바와 같이, 부착영역(120)은 셀하우징(200)의 내부를 향한 캡플레이트본체(100)의 이면에 마련되는 것이 접합영역이 노출되지 않고 외부로부터의 손상을 방지할 수 있어 바람직하다. The attachment region 120 formed in the peripheral region of the vent hole 110 may be provided in the top and back surfaces of the cap plate body 100. However, 200 is preferably provided on the back surface of the cap plate body 100 facing the inside of the cap plate body 100 because the bonding region is not exposed and damage from the outside can be prevented.

이러한 부착영역(120)은 캡플레이트본체(100)의 폭이 23 내지 30mm 일 경우에, 벤트홀(110)의 둘레로부터 3 내지 7mm 더 넓게 형성되는 것이 바람직하며, 5mm 더 넓게 형성되는 것이 더욱 바람직하다. 부착영역(120)이 3mm 미만인 경우 벤트필름부재(111)의 접착강도가 떨어져 셀하우징(200) 내부의 압력에 의해 벤트필름부재(111)가 부착영역(120)으로부터 이탈될 우려가 있다. 또한, 부착영역(120)이 7mm를 초과하는 경우 불필요한 재료의 낭비가 발생 되고 부착영역(120)이 커짐에 따라 부착영역(120)과 벤트필름부재(111)와의 접합영역이 손상되거나 오염될 우려가 생긴다. 이러한 부착영역(120)은 캡플레이트본체(100)와 벤트홀(110)의 폭이 증가됨에 따라 동일한 비율로 증가될 수 있다.It is preferable that the attachment region 120 is formed to be 3 to 7 mm wider from the perimeter of the vent hole 110 when the width of the cap plate body 100 is 23 to 30 mm, Do. When the attachment region 120 is less than 3 mm, the vent film member 111 may be detached from the attachment region 120 due to the adhesive force of the vent film member 111 due to the pressure inside the cell housing 200. If the attachment region 120 is larger than 7 mm, unnecessary material is wasted and the adhesion region between the attachment region 120 and the vent film member 111 may be damaged or contaminated as the attachment region 120 becomes larger . This attachment region 120 can be increased at the same rate as the width of the cap plate body 100 and the vent hole 110 increases.

본 발명에서는 벤트필름부재(111)를 부착영역(120)에 견고하게 열융착시키기 위해 캡플레이트본체(100)를 에칭 처리하여 높은 표면 거칠기를 가지게 한다. 이러한 표면 거칠기로 인해 벤트필름부재(111)가 캡플레이트본체(100)에 열융착될 때 벤트필름부재(111) 중 캡플레이트본체(100)와 마주하는 면의 일부가 녹으면서 캡플레이트본체(100)의 높은 표면거칠기로 인해 굴곡진 영역을 채우며 접합된다. 이처럼 에칭으로 인해 생성되는 높은 표면 거칠기는 벤트필름부재(111)의 접합력을 향상시킬 수 있으며, 이로 인해 부착영역(120)을 최소화할 수 있는 효과도 발생한다. 이러한 에칭으로 표면 거칠기를 높게 하는 것은 적어도 부착영역(120)이 포함되게 하는 것이 바람직하다.In the present invention, the cap plate body 100 is etched to have a high surface roughness in order to firmly fuse the vent film member 111 to the attachment region 120. When the vent film member 111 is thermally fused to the cap plate body 100 due to such surface roughness, a part of the vent film member 111, which faces the cap plate body 100, melts and the cap plate body 100 ) Due to its high surface roughness. The high surface roughness generated by the etching can improve the bonding force of the vent film member 111, thereby minimizing the attachment region 120. [ It is preferable that at least the attachment region 120 is included in order to raise the surface roughness with such etching.

부착영역(120)의 표면 거칠기는, 너무 높을 경우 표면 중 함몰된 영역에 벤트필름부재(111)가 충분히 녹아 들어가지 못해 틈새가 발생하게 되어 이 틈새를 통해 셀하우징(200) 내부의 물질이 누출될 우려가 있고, 너무 낮을 경우 벤트필름부재(111)와 부착영역(120)간에 열융착시 밀착강도가 떨어져 셀하우징(200) 내부의 압력에 의해 벤트필름부재(111)가 부착영역(120)을 이탈할 우려가 있다. 따라서, 벤트필름부재(111)를 견고하게 접합시키기 위한 적절한 표면 거칠기를 가지게 하는 것이 바람직하고 이는 후술할 제조방법에 의해 제시된다.If the surface roughness of the attachment region 120 is too high, the vent film member 111 can not sufficiently melt into the depressed region of the surface, so that a gap is created, and the material inside the cell housing 200 leaks The vent film member 111 may adhere to the attachment region 120 due to the pressure inside the cell housing 200 when the vent film member 111 and the attachment region 120 are adhered to each other, There is a risk of leaving. Therefore, it is desirable to have an appropriate surface roughness for firmly bonding the vent film member 111, and this is demonstrated by the manufacturing method described below.

도 1과 2에 도시되진 않았지만, 벤트필름부재(111)와 간격을 두고 평행하게 부착되어 벤트필름부재(111)의 파단에 간섭이 없으며 벤트필름부재(111)를 물리적 충격 또는 이물질로부터 보호하는 보호필름(112)이 있다. 이러한 보호필름(112)은 투명한 재질인 것이 벤트필름부재(111)의 건전성을 확인하기 용이하며, PP, PE 등 다양한 고분자소재를 이용하여 접착제 또는 열융착에 의해 접합시킬 수 있다.Although not shown in FIGS. 1 and 2, the vent film member 111 is attached in parallel to the vent film member 111 at a distance so as to prevent interference with the breakage of the vent film member 111 and to protect the vent film member 111 from physical impact or foreign matter There is a film 112. The protective film 112 is made of a transparent material, and it is easy to confirm the integrity of the vent film member 111. The protective film 112 can be bonded by an adhesive or heat fusion using various polymer materials such as PP and PE.

또한, 보호필름(112)은 벤트필름부재(111)가 파단되었을 때 배출되는 셀하우징(200) 내부의 가스에 의해서는 쉽게 파단되지만, 외부의 충격이나 이물질에 대해서는 강한 내성을 가지는 재질을 이용하여 만들 수 있다. The protective film 112 is easily broken by the gas inside the cell housing 200 discharged when the vent film member 111 is broken. However, the protective film 112 is made of a material having strong resistance to external impacts or foreign substances Can be made.

도 3는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 캡 플레이트의 단면도이며, 도 1에 표시된 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 다양한 실시예의 단면형상을 나타낸다.3 is a cross-sectional view of a cap plate according to various embodiments of the present invention, showing cross-sectional shapes of various embodiments according to line II-II shown in FIG.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 캡플레이트본체(100)는 다양한 형상의 벤트홀(110)과 부착영역(120)을 가지며, 벤트필름부재(111)와 보호필름(112)은 다양한 방법으로 적용될 수 있다.3, the cap plate main body 100 according to the present invention has vent holes 110 and attachment regions 120 of various shapes, and the vent film members 111 and the protective films 112 have various . ≪ / RTI >

부착영역(120)은 캡플레이트본체(100)의 판면으로부터 계단상으로 함몰되게 형성되어 벤트필름부재(111)의 접합면이 캡플레이트본체(100)의 외부로 노출되는 것을 방지할 수 있다. 이러한 부착영역(120)의 형상은 도 3의 (a), (b)에 도시된 바와 같이 캡플레이트본체(100)의 상면이나 하면에서 계단상으로 함몰되어 형성될 수 있다. 이때, 부착영역(120a, 120b)은 벤트홀(110)과 유사한 형상을 가지거나 부착작업을 편리하게 하기 위해 사각형, 타원 등 다양한 형상으로 제작될 수 있다.The attachment region 120 may be recessed from the plate surface of the cap plate body 100 in a stepwise manner to prevent the joint surface of the vent film member 111 from being exposed to the outside of the cap plate body 100. 3 (a) and 3 (b), the shape of the attachment region 120 may be formed by being recessed from the upper surface or the lower surface of the cap plate body 100 in a stepwise manner. The attachment regions 120a and 120b may have a shape similar to the vent hole 110 or may be formed in various shapes such as a rectangle and an ellipse in order to facilitate the attachment operation.

도 3의 (a)에서 도시된 바와 같이, 부착영역(120a)이 캡플레이트본체(100)의 하면에서 함몰되어 형성되면 벤트필름부재(111)의 접합면이 외부로 노출되지 않도록 할 수 있고, 부착영역(120a)과 부착영역측벽(121a)에 벤트필름부재(111)를 접합시킬 수 있어 접합면적이 증가된다.As shown in FIG. 3A, when the attachment region 120a is recessed from the lower surface of the cap plate body 100, the joint surface of the vent film member 111 can be prevented from being exposed to the outside, The vent film member 111 can be bonded to the attachment region 120a and the attachment region side wall 121a to increase the bonding area.

또한, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 부착영역(120b)이 캡플레이트본체(100)의 상면에서 함몰되어 형성된 경우에는 캡플레이트본체(100)의 외부에서 벤트필름부재(111)의 접합상태를 육안으로 용이하게 파악할 수 있는 효과를 더 가질 수 있다.3 (b), when the attachment region 120b is recessed from the upper surface of the cap plate body 100, the vent film member 111 is exposed from the outside of the cap plate body 100 The bonding state can be easily grasped visually.

이러한 계단상으로 함몰되어 형성된 부착영역(120a, 120b)의 부착영역깊이(Z2)와 벤트홀깊이(Z1)는 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 동일한 길이로 설계할 수 있으나, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 부착영역깊이(Z2)가 벤트홀깊이(Z1)보다 크게 하여 벤트필름부재(111)의 두께의 변경을 용이하게 할 수 있다. 또한, 부착영역(120a, 120b)의 성형성을 고려하여 부착영역깊이(Z2)를 최소화 할 수 있으며, 보통 캡플레이트본체(100)의 재질, 벤트홀(110)의 조건, 벤트필름부재(111)를 고려하여 캡플레이트본체(100) 두께의 1/3이 넘어가지 않는 선에서 생성하는 것이 바람직하다.The attachment zone depth Z2 and the vent hole depth Z1 of the attachment regions 120a and 120b that are recessed in a stepwise manner can be designed to have the same length as shown in FIG. 3 (b) The attachment region depth Z2 is greater than the vent hole depth Z1 as shown in (a) of FIG. 10A, so that the thickness of the vent film member 111 can be easily changed. In addition, the depth Z2 of the attachment region can be minimized in consideration of the formability of the attachment regions 120a and 120b, and the material of the cap plate body 100, the condition of the vent hole 110, It is preferable to form a line that does not exceed 1/3 of the thickness of the cap plate body 100. [

도 3의 (c)는 상면에 보호필름(112)이 부착된 상태를 나타내는 단면도이다. 도시된 바와 같이, 보호필름(112)은 캡플레이트본체(100)의 상면에 형성된 보호필름부착영역(130)에 부착되어 벤트필름부재(111)를 물리적 충격이나 이물질로부터 보호한다. 이러한 보호필름(112)은 필요에 따라 도 3의 (b)에 도시된 부착영역(120b)에 부착될 수도 있다. 이 경우 벤트필름부재(111)는 캡플레이트본체(100)의 하면에 접합되는 것은 물론이다.3 (c) is a cross-sectional view showing a state in which the protective film 112 is attached to the upper surface. The protective film 112 is attached to the protective film attaching region 130 formed on the upper surface of the cap plate body 100 to protect the vent film member 111 from physical impact or foreign matter. This protective film 112 may be attached to the attachment region 120b shown in Fig. 3 (b), if necessary. In this case, it goes without saying that the vent film member 111 is bonded to the lower surface of the cap plate body 100.

도 3의 (d)는 벤트홀(110)이 타원이나 다각형 등 다양한 형상을 가져 단면 사이의 간격이 원형인 경우보다 긴 상태에서의 계단상으로 함몰되어 형성된 부착영역(120b) 및 부착영역측벽(121b)과 보호필름(112) 및 보호필름부착영역(130)을 나타내는 단면도이다. 도시된 바와 같이, 벤트홀(110)의 형상에 따라 벤트홀(110)의 단면 길이는 다양하게 변경될 수 있으며, 그 둘레를 따르는 부착영역(120b)을 형성할 수 있다. 이처럼 벤트홀(110)의 형상을 변경하는 것으로 벤트필름부재(111)의 두께 및 크기를 변경할 수 있으며, 이와 관련된 작업성을 개선할 수 있다.3 (d) is a side view of the attachment region 120b and the attachment region side wall 120b, which are formed by depressing the vent hole 110 in a stepwise manner in a state where the vent hole 110 has various shapes such as ellipses and polygons, 121b, the protective film 112, and the protective film-attaching region 130, respectively. As shown in the figure, depending on the shape of the vent hole 110, the cross-sectional length of the vent hole 110 can be variously changed, and the attachment region 120b along the periphery thereof can be formed. By changing the shape of the vent hole 110, the thickness and size of the vent film member 111 can be changed, and the workability related thereto can be improved.

한편, 도시되진 않았지만, 캡플레이트본체(100)의 판면으로부터 계단상으로 순차적으로, 또는 상면과 하면에서 각각 계단상으로 함몰되어 부착영역(120)과 보호필름부착영역(130)이 형성될 수 있다. 이 경우 벤트필름부재(111)와 보호필름(112)의 접합면이 함몰된 영역의 측면에 추가로 발생되기 때문에 접합강도가 증가되고, 외부로 접합면이 노출되지 않아 육안상 깔끔하며, 접합면의 건전성을 보다 효과적으로 확보할 수 있다. 이때 캡플레이트본체(100)는 충분히 두꺼워야 하며 판면으로부터 계단상으로 보호필름부착영역(130)과 부착영역(120)이 순차적으로 형성될 경우 부착영역깊이(Z2)를 충분히 길게 해야 하고, 상면과 하면으로부터 각각 함몰하여 형성될 경우에는 벤트홀깊이(Z1)를 충분히 길게 하여 보호필름(112)과 벤트필름부재(111)간의 거리를 소정거리 이상 확보하는 것이 벤트필름부재(111)가 파단될 때 보호필름(112)이 간섭되지 않아 바람직하다.Although not shown, the attachment region 120 and the protective film attachment region 130 may be formed in a stepwise manner from the plate surface of the cap plate body 100 in order, or sequentially on the upper surface and the lower surface, respectively . In this case, since the joint surface of the vent film member 111 and the protective film 112 is additionally formed on the side surface of the depressed region, the joint strength is increased and the joint surface is not exposed to the outside, Can be more effectively ensured. At this time, the cap plate body 100 must be sufficiently thick and the attachment region depth Z2 must be sufficiently long when the protective film attachment region 130 and the attachment region 120 are sequentially formed from the plate surface to the stepwise surface, When the vent film member 111 is formed by being recessed from the bottom surface, the vent hole depth Z1 is sufficiently long to secure a distance between the protective film 112 and the vent film member 111 by a predetermined distance or more, It is preferable that the protective film 112 is not interfered.

이처럼 부착영역(120)을 계단상으로 가질 경우 부착영역(120a, 120b)의 넓이는 부착영역(120)이 캡플레이트본체(100)의 표면에 형성될 경우보다 작게 설계할 수 있다. 이는 벤트필름부재(111)가 부착영역(120a, 120b)과 부착영역측벽(121a, 121b)에 모두 접합되어 접합강도가 증가되기 때문이다.The width of the attachment regions 120a and 120b can be designed to be smaller than that of the attachment region 120 when the attachment region 120 is formed on the surface of the cap plate body 100. [ This is because the vent film member 111 is bonded to both the attachment regions 120a and 120b and the attachment region side walls 121a and 121b to increase the bonding strength.

도 4은 본 발명에 따른 고분자 필름을 활용한 2차 전지용 캡 플레이트의 제조방법을 나타내는 순서도이다.4 is a flowchart showing a method of manufacturing a cap plate for a secondary battery using the polymer film according to the present invention.

도 4을 참조하여 본 발명에 따른 고분자 필름을 활용한 2차 전지용 캡 플레이트의 제조방법을 설명하면, 먼저 벤트홀(110)과, 상기 벤트홀(110)의 둘레에 부착영역(120)을 가지는 캡플레이트본체(100)를 준비한다(S10).Referring to FIG. 4, a method of manufacturing a cap plate for a secondary battery using a polymer film according to the present invention will be described. First, a vent hole 110 and an attachment region 120 around the vent hole 110 The cap plate body 100 is prepared (S10).

이때, 캡플레이트본체(100)는 알루미늄을 기반으로한 소재를 프레스금형을 통해 성형하며 2차전지의 용량, 설정 압력, 생산성 등을 고려하여 벤트홀(110)의 모양과 크기를 결정하게 된다.At this time, the cap plate body 100 shapes the material based on aluminum through a press die, and determines the shape and size of the vent hole 110 in consideration of the capacity, set pressure, productivity, and the like of the secondary battery.

다음은, 성형된 캡플레이트본체(100)를 에칭저리하여 표면의 거칠기를 높이기 위한 표면처리를 실시한다(S20).Next, the molded cap plate body 100 is subjected to a surface treatment for increasing the roughness of the surface by etching away (S20).

이 단계에서는 벤트필름부재(111)가 열융착 되는 부착영역(120)만 에칭처리하여 비용을 절약할 수 있지만, 캡플레이트본체(100) 전체를 에칭하여 작업을 간편하게 하는 것이 바람직하다. 또한, 캡플레이트본체(100) 전체를 에칭처리하는 것으로 프레스금형 성형으로 인해 캡플레이트본체(100) 표면에 발생된 버(Burr)를 동시에 제거할 수 있다.At this stage, it is preferable to etch only the attachment region 120 where the vent film member 111 is thermally fused to save the cost, but it is preferable to simplify the operation by etching the entire cap plate body 100. In addition, by etching the entire cap plate body 100, it is possible to simultaneously remove burrs generated on the surface of the cap plate body 100 due to press-molding.

이러한 에칭은, 우선 캡플레이트본체(100)를 탈지하여 알루미늄 표면에 유분이나 이물질을 제거하고 물로 세척하는 수세공정을 거쳐 본 공정을 위한 사전준비를 하게 된다. 수세공정이 끝난 캡플레이트본체(100)는 표면의 버(Burr)를 제거하고 표면 거칠기를 높이기 위해 에칭하는 본 처리공정을 거치게 되고 그 후 다시 수세공정과 초음파 세척 및 디스멋 처리공정을 통해 표면의 불순물이 완벽하게 제거되며 그 후 건조공정을 거치게 된다.In this etching, the cap plate body 100 is first degreased to remove oil and foreign substances from the aluminum surface, and then washed with water to prepare for the present process. After the washing process, the cap plate body 100 is subjected to the main treatment step of removing the burrs of the surface and etching to increase the surface roughness. Thereafter, the cap plate main body 100 is subjected to the washing process, the ultrasonic washing process, The impurities are completely removed and then dried.

이때, 에칭을 위한 처리액은 HCl 15 내지 18wt%, FeCl3 15 내지 18wt%, 이온수 64 내지 70wt%의 혼합비율을 가지는 것이 바람직하며, HCl 16.5%, FeCl3 16.5%, 이온수 67%를 가지는 것이 더욱 바람직하다. 이러한 처리액으로 30 내지 40℃의 온도에서 1 내지 5분가량 침지하는 것이 벤트필름부재(111)의 접합 인장강도를 25Mpa 이상 가지기 위한 마이크로수준의 거칠기를 확보할 수 있어 바람직하다.At this time, it is preferable that the treatment liquid for etching has a mixing ratio of 15 to 18 wt% of HCl, 15 to 18 wt% of FeCl 3 and 64 to 70 wt% of ionized water, and has 16.5% of HCl, 16.5% of FeCl 3 and 67% of ionized water More preferable. It is preferable to immerse this treatment liquid at a temperature of 30 to 40 占 폚 for about 1 to 5 minutes since it is possible to ensure micro-level roughness to have a joint tensile strength of the vent film member 111 of 25 MPa or more.

HCl과 FeCl3의 경우 각각 15 wt% 미만으로 혼합 되면 적절한 표면 거칠기를 얻는 데 상당한 시간이 소모되고, 18wt%가 넘어가게 되면 처리액을 위한 비용의 증가와 함께, 에칭이 급격하게 일어날 수 있어 적절한 거칠기를 확보하기 위한 표면처리를 콘트롤하기 어렵다.In the case of HCl and FeCl 3 , when mixed at less than 15 wt% each, a considerable amount of time is taken to obtain an appropriate surface roughness. When 18 wt% is exceeded, the etching cost may increase and the etching may occur rapidly It is difficult to control the surface treatment for securing the roughness.

에칭의 온도조건이 40℃를 초과하게 되면 표면이 너무 거칠게 되어 벤트필름부재(111)가 녹을 때 표면의 굴곡진 부분을 충분히 채워주지 못해 공극이 발생되며, 반대로 30℃ 미만에서는 적절한 표면 거칠기가 발생되지 않아 벤트필름부재(111)의 접착력이 떨어지고 캡플레이트본체(100)의 버(Burr)를 충분히 제거할 수 없다.When the temperature condition of the etching is more than 40 ° C, the surface becomes too rough, so that when the vent film member 111 is melted, the curved portion of the surface can not be sufficiently filled and pores are generated. Conversely, The adhesive force of the vent film member 111 is lowered and the burr of the cap plate body 100 can not be sufficiently removed.

또한, 침지시간이 5분을 초과하면 표면 거칠기가 너무 높게 생성되고, 1분 미만에서는 적절한 표면 거칠기를 얻을 수 없다. If the immersion time exceeds 5 minutes, the surface roughness is too high, and if it is less than 1 minute, an appropriate surface roughness can not be obtained.

이러한 표면 거칠기를 얻기 위한 표면처리는 샌드 블라스트, 무전해 도금, 플라즈마 에칭방법 등 다양한 표면처리 방법 중에서 선택가능 하지만, 제조비용과 생산성을 고려했을 때 에칭처리하는 것이 바람직하다. The surface treatment for obtaining such surface roughness can be selected from among various surface treatment methods such as sand blast, electroless plating and plasma etching, but it is preferable to perform the etching treatment in consideration of the production cost and the productivity.

경우에 따라서는 캡플레이트본체(100)를 다른 방법으로 표면처리하고 부착영역(120)은 에칭하는 방법을 고려할 수도 있다.In some cases, the cap plate body 100 may be surface treated in other ways and the attachment region 120 may be etched.

에칭으로 표면처리가 완료되면 벤트필름부재(111)를 부착시키기 위해 표면처리 영역을 예열하게 된다(S30). 예열과정은 벤트필름부재(111)가 캡플레이트본체(100)의 표면거칠기로 인해 발생된 굴곡진 부분에 효과적으로 녹아 들어갈 수 있도록 하기 위한 것으로 150℃ 내지 180℃로 예열되는 것이 바람직하며, 160℃ 내지 170℃로 예열되는 것이 더욱 바람직하다. 이때, 180℃의 온도를 초과하게 되면 벤트필름부재(111)의 기능을 저해하거나 에너지의 낭비가 발생되고, 150℃의 온도보다 낮은 경우 굴곡진 부분에 틈새가 발생할 수 있다.When the surface treatment is completed by etching, the surface treatment area is preheated to attach the vent film member 111 (S30). The preheating process is performed in order to allow the vent film member 111 to effectively melt into the curved portion generated by the surface roughness of the cap plate body 100, and is preferably preheated to 150 to 180 DEG C, It is more preferable to preheat to 170 占 폚. If the temperature exceeds 180 ° C., the function of the vent film member 111 may be impaired or energy may be wasted. If the temperature is lower than 150 ° C., a gap may be formed in the bent portion.

이러한 예열과정은, 부착영역(120)에만 실시하여 에너지와 시간을 절약할 수 있다.This preheating process can be done only in the attachment region 120, saving energy and time.

캡플레이트본체(100) 또는 부착영역(120)이 예열되면, 벤트필름부재(111)가 벤트홀(110)을 차단하도록 부착영역(120)에 벤트필름부재(111)를 열융착하게 된다(S40).When the cap plate body 100 or the attachment region 120 is preheated, the vent film member 111 is thermally fused to the attachment region 120 so as to block the vent hole 110 (S40 ).

벤트필름부재(111)가 고정되는 열융착기의 융착부는 부착영역(120)의 크기와 일치하거나 크게 형성되며, 융착부의 온도는 예열된 부착영역(120)의 온도와 동일하거나 1 내지 10도 정도 낮은 온도를 가진다.The fused portion of the hot melt welder where the vent film member 111 is fixed is formed to coincide with or larger than the size of the attachment region 120 and the temperature of the fused portion is equal to or lower than the temperature of the preheated attachment region 120 by about 1 to 10 degrees Temperature.

이때 융착부의 온도가 부착영역(120)의 온도보다 10도를 초과하여 낮게 되면 부착영역(120)의 예열온도에 영향을 주어 효과적인 열융착이 발생되지 않는다.At this time, if the temperature of the fused portion is lower than the temperature of the attachment region 120 by more than 10 degrees, the preheating temperature of the attachment region 120 is influenced and effective heat fusion is not generated.

이러한 열융착기는 캡플레이트본체(100)를 고정하기 위한 고정수단을 구비하고 있으며, 고정수단은 부착영역(120a, 120b)이 계단상으로 형성되었을 때 벤트홀(110)의 형상과 일치하는 돌기를 가지도록 설계할 수 있다. 이 경우 돌기의 상면은 부착영역(120a, 120b)에 벤트필름부재(111)가 접합되는 높이와 일치하는 높이를 가지게 된다. 이와 같은 구성으로 인해 벤트필름부재(111)가 열융착에 의해 변형되는 것을 최소화할 수 있다.Such a heat fusion machine has fixing means for fixing the cap plate body 100. The fixing means includes a projection matching the shape of the vent hole 110 when the attachment regions 120a and 120b are formed stepwise, . In this case, the upper surface of the projection has a height corresponding to a height at which the vent film member 111 is joined to the attachment regions 120a and 120b. With this configuration, it is possible to minimize the deformation of the vent film member 111 due to heat fusion.

또한, 융착부를 부착영역(120a, 120b)보다 벤트필름부재(111)의 두께 이하로 작게 하고, 벤트필름부재(111)의 사이즈를 부착영역(120a, 120b) 보다 약간 크게하면 벤트필름부재(111)가 부착영역(120a, 120b)에 열융착될 때 부착영역(120a, 120b)과 융착부 사이의 간극으로 인해 벤트필름부재(111)가 부착영역측벽(121a, 121b)에 열융착될 수 있다. 이로 인해, 벤트필름부재(111)의 접착력이 더욱 증가되고, 증가된 접착력으로 인해 결과적으로 부착영역(120a, 120b)의 크기를 줄일 수 있게 된다.When the size of the vent film member 111 is made slightly larger than the thickness of the vent film member 111 and the size of the vent film member 111 is slightly larger than the attachment regions 120a and 120b, The vent film member 111 can be thermally fused to the attachment region sidewalls 121a and 121b due to the gap between the attachment regions 120a and 120b and the fused portion when heat is applied to the attachment regions 120a and 120b . As a result, the adhesive force of the vent film member 111 is further increased, and as a result, the size of the attachment regions 120a and 120b can be reduced.

벤트필름부재(111)가 열융착되면, 벤트필름부재(111)를 보호하기 위한 보호필름(112)을 부착하게 된다(S50).When the vent film member 111 is thermally fused, a protective film 112 for protecting the vent film member 111 is attached (S50).

보호필름(112)은 앞서 설명한 바와 같이, 벤트필름부재(111)가 외부로부터 손상되거나 오염되는 것을 방지하기 위한 것으로 다양한 재질의 필름 중에서 자유롭게 적용가능하고 접착제, 열융착 등 다양한 방법으로 접합가능하다.As described above, the protective film 112 is used to prevent the vent film member 111 from being damaged or contaminated from the outside. The protective film 112 can be freely applied to various kinds of films and can be bonded by various methods such as adhesives, heat welding, and the like.

본 발명에 따른 고분자 필름을 활용한 2차 전지용 캡 플레이트는 2차전지의 셀하우징(200) 내에 비정상적인 압력이 발생할 경우 압력을 해소하기 위한 벤트홀(110)과, 벤트홀(110)을 차단하며 설정압력에서 파단되는 벤트필름부재(111)와, 벤트홀(110) 둘레에 다양한 형상으로 생성되어 벤트필름부재(111)가 열융착되는 부착영역(120)과, 벤트필름부재(111)를 보호하기 위한 보호필름(112)을 가진 캡플레이트본체(100)를 가진다. 이때, 적어도 부착영역(120)은 에칭으로 표면처리되어 벤트필름부재(111)와의 접합성이 향상된다. 이러한 구성으로 인해 본 발명에 따른 2차 전지용 캡 플레이트는 기존에 비해 제조비용이 절감되고 생산성이 향상되는 효과를 가지며, 벤트를 위한 부재를 외부에서의 충격이나 이물질에 의한 오염으로부터 보호할 수 있다.The cap plate for a secondary battery utilizing the polymer film according to the present invention is configured such that a vent hole 110 for relieving pressure when an abnormal pressure occurs in the cell housing 200 of the secondary battery and a vent hole 110 A vent film member 111 that breaks at a set pressure and an attachment region 120 that is formed in various shapes around the vent hole 110 and in which the vent film member 111 is thermally fused, And a cap plate body 100 having a protective film 112 for protecting the cap plate. At this time, at least the attachment region 120 is surface-treated by etching, and bonding property with the vent film member 111 is improved. With this configuration, the cap plate for a secondary battery according to the present invention has an effect of reducing manufacturing cost and productivity, and protecting a member for venting from external impact or foreign matter.

100 : 캡플레이트본체 110 : 벤트홀
111 : 벤트필름부재 112 : 보호필름
120, 120a, 120b : 부착영역 121a, 121b : 부착영역측벽
130 : 보호필름부착영역 140 : 주입구
150 : 양극단자 160 : 음극단자
200 : 셀하우징
Z1 : 벤트홀깊이 Z2 : 부착영역깊이
S10 : 캡플레이트본체를 준비하는 단계
S20 : 에칭으로 표면처리하는 단계
S30 : 표면처리영역을 예열하는 단계
S40 : 벤트필름부재를 열융착하는 단계
S50 : 보호필름을 부착하는 단계100: cap plate body 110: vent hole
111: vent film member 112: protective film
120, 120a, 120b: attachment regions 121a, 121b: attachment region side walls
130: protective film attaching area 140: inlet
150: positive electrode terminal 160: negative electrode terminal
200: cell housing
Z1: Vent hole depth Z2: Depth of attachment area
S10: Step of preparing the cap plate body
S20: Surface treatment by etching
S30: Preheating the surface treatment zone
S40: Step of heat-sealing the vent film member
S50: Step of attaching protective film

Claims (8)

2차 전지용 셀하우징의 캡개구를 차단하는 캡 플레이트에 있어서,
벤트홀과,
상기 벤트홀의 둘레에 부착영역을 가지는 판상의 캡플레이트본체와,
상기 부착영역에 열융착되어 상기 벤트홀을 차단하며 설정압력 이상에서 파단되어 상기 셀하우징의 내부에서 발생되는 가스의 비정상적인 압력을 해소하는 벤트필름부재와,
상기 벤트필름부재와 간격을 두고 평행하게 부착되어 상기 벤트필름부재의 파단에 간섭이 없는 투명한 재질로 준비되며 상기 셀하우징 내부의 가스에 의해서는 쉽게 파단 되지만, 외부의 충격이나 이물질에 대해서는 강한 내성을 가지는 보호필름을 더 포함하며,
상기 보호필름이 부착되는 보호필름부착영역과 상기 부착영역은 상기 캡플레이트본체의 상측 판면으로부터 계단상으로 순차적으로 함몰되어 형성되며,
상기 캡플레이트본체는 알루미늄 기반의 소재로 만들어지며,
상기 부착영역은 에칭에 의해 표면의 조도가 높아지도록 표면처리되는 것을 특징으로 하는 고분자필름을 활용한 2차 전지용 캡 플레이트.A cap plate for blocking a cap opening of a cell housing for a secondary battery,
Vent hole,
A plate-shaped cap plate body having an attachment region around the vent hole,
A vent film member which is thermally fused to the attachment region to cut off the vent hole and breaks at a set pressure or higher to eliminate an abnormal pressure of gas generated in the cell housing;
The vent film member is prepared in a transparent material which is attached in parallel to the vent film member with a gap therebetween so as not to interfere with the fracture of the vent film member and is easily broken by the gas inside the cell housing but is resistant to external impacts or foreign matter Further comprising a protective film,
Wherein the protective film attachment region and the attachment region to which the protective film is attached are sequentially recessed from an upper plate surface of the cap plate body to a step,
The cap plate body is made of an aluminum-based material,
Wherein the attachment region is surface-treated to have a high surface roughness by etching. 제 1항에 있어서,
상기 부착영역은 상기 셀하우징의 내부를 향한 상기 캡플레이트본체의 이면에 마련되는 것을 특징으로 하는 고분자 필름을 활용한 2차 전지용 캡 플레이트The method according to claim 1,
Wherein the attachment region is provided on a back surface of the cap plate body facing the inside of the cell housing. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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