KR102031554B1 - 중공이 형성된 커버부를 포함하는 전기화학적 에너지 저장장치 및 그 제조방법 - Google Patents

중공이 형성된 커버부를 포함하는 전기화학적 에너지 저장장치 및 그 제조방법

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Abstract

본 발명은 전기화학적 에너지 저장장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 전해액 주입 장치에 커버부 소재가 침투하여 전해액 주입을 방해하는 문제를 해소하기 위한 것이다. 본 발명에 따른 전기화학적 에너지 저장장치는 권취된 전극 소자, 전극 소자가 내장되는 케이스, 탄성 소재의 커버부, 전해액 및 경질의 실링부재를 포함한다. 커버부에는 상하 방향으로 관통하는 중공이 형성되고, 이를 통해 케이스 내부로 전해액이 주입된다.

Description

중공이 형성된 커버부를 포함하는 전기화학적 에너지 저장장치 및 그 제조방법{Electrochemical energy storage device including cover part with hollow core and method of manufacturing the same}
본 발명은 전기화학적 에너지 저장장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 커버부를 상하 방향으로 관통하는 중공을 통해 전해액을 주입한 전기화학적 에너지 저장장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
정보화 시대에는 각종 정보통신기기를 통해 다양하고 유용한 정보를 실시간으로 수집 및 활용하는 고부가가치 산업이 주도하고 있다. 이러한 산업에서 신뢰성을 확보하기 위해서는 안정적인 에너지 공급이 중요하다.
안정적인 에너지 확보의 일환으로서, 전기에너지를 화학에너지로 변환하여 저장하였다가 필요시 다시 전기에너지로 변환하여 쓸 수 있는 전기화학적 에너지 저장장치(electrochemical energy storage device)가 사용되고 있다.
전기화학적 에너지 저장장치로 전지(battery), 슈퍼 커패시터(super capacitor), 전해 콘덴서(electrolytic condenser), 리튬 이온 커패시터(lithium ion capacitor) 등이 있다. 이들은 통전이 가능한 전극을 이용하여 전기적인 충전과 방전을 하며, 휴대폰, GPS 수신기, MP3 플레이어 또는 메모리 백업의 용도로 사용되거나 풍력, 쏠라(Solar), 전기 자동차 혹은 하이브리드(hybrid) 자동차의 모터 구동 등의 목적으로 사용되고 있다.
한편, 전기화학적 에너지 저장장치 중 전기 이중층 커패시터(electric double-layer capacitor, EDLC)는, 화학반응을 이용하는 전지와는 달리 전극과 전해액 사이에 형성되는 전기 이중층을 이용한 에너지 저장장치이다.
전기 이중층 커패시터는 한 쌍의 전극 및 분리막을 포함하는 전극 소자, 전극 소자가 내장되는 케이스, 케이스 내측에 결합되는 커버부, 케이스 내부로 주입되는 전해액, 커버부를 밀봉하는 실링부재로 구성될 수 있다. 이와 같은 전기 이중층 커패시터 제조 시에 통상적으로 전해액 주입 장치로 커버부를 관통하여 케이스 내부로 전해액을 주입한다.
그런데 이 과정에서 커버부의 소재가 전해액 주입 장치에 침투하여 전해액 주입을 방해하는 문제점이 있다.
한국등록특허 제10-1833766호 (2018.02.23)
본 발명의 목적은 커버부를 통해서 케이스 내부로 전해액을 주입하는 과정에서 전해액 주입 장치 내부에 커버부 소재가 침투하는 것을 억제할 수 있는 중공이 형성된 커버부를 포함하는 전기화학적 에너지 저장장치 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 양극 및 음극 사이에 분리막을 적층시켜 권취된 전극 소자; 상부에 개방부가 형성되고 상기 개방부를 통해서 상기 전극 소자가 내장되는 케이스; 상기 개방부의 상부 내측에 결합하여 컬링 및 비딩 가공을 통해 상기 케이스를 밀봉할 수 있으며 상하 방향으로 관통하는 중공이 형성된 탄성 소재의 커버부; 상기 커버부에 형성된 상기 중공을 통해 상기 케이스 내부로 주입되는 전해액; 및 상기 커버부에 형성된 상기 중공을 밀봉하는 경질의 실링부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학적 에너지 저장장치를 제공한다.
상기 커버부는 고무로 이루어질 수 있다.
상기 커버부는 단면이 일자 형상인 중공이 형성될 수 있다.
상기 커버부는 단면이 T자 형상인 중공이 형성될 수 있다.
상기 실링부재는 금속으로 이루어질 수 있다.
단면이 일자 형상 또는 T자 형상인 상기 중공이 형성된 상기 커버부를 포함하는 전기화학적 에너지 저장장치에 있어서, 상기 실링부재는 단면이 일자 형상인 기둥 형태일 수 있다.
단면이 일자 형상 또는 T자 형상인 상기 중공이 형성된 상기 커버부를 포함하는 전기화학적 에너지 저장장치에 있어서, 상기 실링부재는 단면이 T자 형상인 기둥 형태일 수 있다.
본 발명은 또한, 전극 소자를 권취하는 단계; 상기 전극 소자를 상부에 개방부가 형성된 케이스에 내장하고, 상하 방향으로 관통하는 중공이 형성된 탄성 소재의 커버부를 상기 개방부에 삽입하는 단계; 상기 커버부가 삽입된 상기 케이스의 컬링 및 비딩 가공을 통하여 상기 케이스를 밀봉하는 단계; 상기 커버부에 형성된 상기 중공을 통해 상기 케이스 내부로 전해액을 주입하는 단계; 및 상기 커버부에 형성된 상기 중공을 경질의 실링부재로 밀봉하는 단계;를 포함하는 전기화학적 에너지 저장장치 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 전기화학적 에너지 저장장치는 커버부를 상하 방향으로 관통하는 중공이 형성되어 있다. 커버부의 중공에 전해액 주입 장치의 전해액 주입부를 삽입하여 전해액을 주입하므로, 전해액 주입 장치 내부에 커버부 소재가 침투하는 것을 억제할 수 있다. 따라서 중공이 형성된 커버부를 사용하는 전기화학적 에너지 저장장치의 경우, 별도의 중공이 형성되지 않은 커버부를 사용하는 경우와 비교하여 전해액 주입이 쉽다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 중공이 형성된 커버부를 포함하는 전기화학적 에너지 저장장치를 나타낸 분해사시도이다.
도 2는 도 1의 2-2 선의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기화학적 에너지 저장장치의 전극 소자를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 중공이 형성된 커버부를 포함하는 전기화학적 에너지 저장장치의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 도 4의 전기화학적 에너지 저장장치 제조방법을 나타낸 흐름도 상에서 전해액 주입단계를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 중공이 형성된 커버부를 포함하는 전기화학적 에너지 저장장치를 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 중공이 형성된 커버부를 포함하는 전기화학적 에너지 저장장치를 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 중공이 형성된 커버부를 포함하는 전기화학적 에너지 저장장치를 나타낸 단면도이다.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 점을 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되어서는 아니 된다. 발명자는 그 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위한 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 따라, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명에 따른 전기화학적 에너지 저장장치 및 그 제조방법을 이하 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.
제1 실시예
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 중공이 형성된 커버부를 포함하는 전기화학적 에너지 저장장치를 나타낸 분해사시도이며, 도 2는 도 1의 2-2 선의 단면도이다. 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기화학적 에너지 저장장치의 전극 소자를 나타낸 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기화학적 에너지 저장장치(100)는 전극 소자(10), 케이스(30), 중공(43)이 형성된 커버부(40), 전해액 및 실링부재(32)를 포함한다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기화학적 에너지 저장장치(100)는 필요에 따라 한 쌍의 전극 단자(20)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 전기화학적 에너지 저장장치(100)는 전기화학 에너지를 저장할 수 있는 장치라면 제한 없이 적용될 수 있다. 예컨대, 전극과 전해액 사이에 형성되는 전기 이중층을 이용한 전기 이중충 커패시터(electric double-layer capacitor, EDLC), 전해 콘덴서, 슈퍼 커패시터, 리튬 이온 커패시터 등이 사용될 수 있다.
전극 소자(10)는 전기화학 에너지를 저장하며, 전기에너지를 화학에너지로, 또는 화학에너지를 전기에너지로 변환한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극 소자(10)는 원통형이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않는다. 즉, 전극 소자(10)는 원통 형상뿐만 아니라, 4각 기둥, 5각 기둥, 6각 기둥 등의 각주 형상으로 이루어질 수 있다.
전극 소자(10)는 양극(11)과 음극(13)으로 구성된 한 쌍의 전극, 분리막(17)을 포함한다.
양극(11)은 양극 집전체와 양극 집전체 양면 또는 일면에 구비된 슬러리(slurry)로 만들어진 양극재료를 포함할 수 있다. 음극(13)은 음극 집전체와 음극 집전체 양면 또는 일면에 구비된 슬러리(slurry)로 만들어진 음극재료를 포함할 수 있다.
양극 집전체 및 음극 집전체는 전극 소자(10)에서 활물질의 전기화학 반응으로 생성된 전자를 축적하여 외부 회로에 전달하는 역할을 한다. 양극 집전체 및 음극 집전체는 알루미늄, 니켈, 티타늄, 동, 금, 은, 백금, 코발트 등의 단체, 합금 혹은 화합물이 사용될 수 있고, 도전성 카본, 폴리아닐린, 폴리티오펜 등의 도전성 폴리머가 사용될 수 있다.
슬러리(slurry)로 만들어진 음극재료 및 양극재료는 전극 활물질, 도전재 및 바인더가 사용될 수 있다.
전극 활물질로는 전해액 내 염(salt)의 양이온 또는 음이온이 양극 집전체 및 음극 집전체에 흡착되거나 탈착이 가능한 물질이 사용될 수 있다. 즉, 전극 활물질로 활성탄이 사용될 수 있는데, 활성탄은 높은 전기전도성, 열 전도성, 낮은 밀도, 적합한 내부식성, 낮은 열 팽창률 그리고 높은 순도를 지닌 다공성 탄소계 물질이 이용될 수 있다. 예를 들어, 활성 탄소분말(activated carbon powder, ACP), 탄소 나노튜브 (carbon nano tube, CNT), 흑연, 기상 성장 탄소섬유(vapor grown carbon Fiber, VGCF), 탄소 에어로겔(carbon aerogel), 폴리 아크릴로나이트릴(poly acrylonitrile, PAN) 및 폴리비닐리덴플로라이드(polyvinylidenefluoride,PVDF)와 같은 고분자를 탄화하여 제조하는 탄소 나노섬유(carbon nano fiber, CNF)및 활성화탄소 나노 섬유(activated carbon nano fiber, ACNF) 등이 사용될 수 있다.
도전재는 전극에 도전성을 부여하기 위한 물질로서, 카본 블랙(carbon black, CB), 아세틸렌 블랙(acetylene black), 캐첸 블랙(ketjen black), 흑연 또는 슈퍼-피(super-p) 등이 사용될 수 있다.
바인더는 전극 활물질과 도전재의 결합 및 전극 활물질과 양극 집전체 및 음극 집전체 결착을 위한 가교역할을 한다. 바인더로 CMC(carboxy methyl cellulose), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone, PVP), 불소계의 폴리테트라플루오로에틸렌(poly tetra fluoroethylene, PTFE) 분말이나 에멀젼 및 고무계의 스티렌 부타디엔 러버(styrene butadiene rubber, SBR) 등이 사용될 수 있고, 이와 같은 물질이 적어도 하나 이상이 혼합된 형태로 사용될 수 있다. CMC(carboxy methyl cellulose)는 전극 슬러리의 점도를 풀과 비슷한 상태로 유지하면서, 전극 슬러리와 양극 집전체 및 음극 집전체의 결착력을 높이는 역할을 한다. CMC는 결착력을 높이지만 전극 슬러리가 캐스팅(casting)된 후에는 전극 물질 층의 취성(embrittlement)을 증가시킨다. 폴리비닐피롤리돈은 분산제로 작용하며 전극 슬러리를 이루고 있는 입자들의 분산을 도와주는 역할을 한다. 이러한 폴리비닐피롤리돈은 첨가량이 적고 분산에 도움을 줄 수 있는 다른 물질이 있다면 대체될 수 있다. 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)은 전극 슬러리 내부에서 에멀젼 상태로 포진하고 있다가 용융점 이상에서 용융되면 거미줄과 같이 폴리머가 입자들을 감싸 안게 된다. 이러한 폴리테트라플루오로에틸렌은 입자 간의 결합력을 안정적으로 높여줄 수 있다. 고무계의 스티렌 부타디엔 러버는 입자들의 표면을 코팅하여 표면을 보호하는 역할을 한다. 추가로 바인더는 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidene fluoride, PVDF), 카르복시메틸셀룰로오스(carboxymethyl cellulose), 하이드록시프로필메틸셀룰로오즈(hydroxypropyl methyl cellulose) 및 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol) 등을 더 포함할 수 있다.
전해액은 양극(11) 및 음극(13)에서 발생하는 전하가 원활하게 이동하게 하며, 액체 상태의 용매와 양이온 및 음이온으로 이루어진 염으로 구성할 수 있다.
예를 들어, 전해액으로 염산, 황산, 질산, 초산을 단독으로 또는 2종 이상을 선택하여 증류수와 혼합하여 사용할 수 있다. 또한, Li2SO4, Na2SO4, K2SO4,(NH4)2SO4, LiOH, NaOH, KOH, NH4OH을 단독으로 또는 2종 이상을 선택하여 증류수와 혼합하여 사용할 수 있다.
또한, 전해액의 용매로 환형 카보네이트, 선형 카보네이트, 락톤, 에테르, 에스테르, 케톤, 및/또는 물을 사용할 수 있다.
환형 카보네이트의 예로는 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트(PC), 부틸렌 카보네이트(BC) 등이 있다. 선형 카보네이트의 예로는 디에틸카보네이트(DEC), 디메틸카보네이트(DMC), 디프로필카보네이트(DPC), 에틸메틸카보네이트(EMC), 및 메틸프로필카보네이트(MPC) 등이 있다. 락톤의 예로는 감마부티로락톤(GBL)이 있으며, 에테르의 예로는 디부틸에테르, 테트라히드로푸란(THF), 2-메틸테트라히드로푸란, 1,4-디옥산, 1,2-디메톡시에탄 등이 있다. 또한, 에스테르의 예로는 메틸아세테이트(MA), 에틸아세테이트(EA), 메틸프로피오네이트, 메틸피발레이트 등이 있다. 케톤으로는 폴리메틸비닐 케톤이 있으나, 이에 한정하지 않는다. 이와 같은 용매는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
이뿐만 아니라, Li+, Na+, K+와 같은 알칼리 금속 양이온이나 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하고, PF6 -, BF4 -, Cl-, Br-, I-, ClO4 -, ASF6 -, CH3CO2 -, CF3SO3 -, N(CF3SO2)2 -, C(CF2SO2)3 -와 같은 음이온이나 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하는 염과 프로필렌카보네이트(PC), 에틸렌 카보네이트(EC), 디에틸카보네이트(DEC), 디메틸카보네이트(DMC), 디프로필카보네이트(DPC), 디메틸설폭사이드(DMSO), 아세토니트릴(AN), 디메톡시에탄(DME), 디에톡시에탄(DEE), 테트라하이드로퓨란(THF), N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 에틸메틸카보네이트(EMC), 감마부티로락톤(GBL) 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 유기 용매를 혼합한 전해액을 사용할 수 있다. 나아가, 이와 같은 유기 용매에 TEABF4(tetraethylammonium tetrafluorborate), TEMABF4(triethylmethylammonium tetrafluorborate), LiCl04(lithium perchlorate), LiPF6(lithium hexafluorophosphate), LiAsF6(lithium hexafluoroarsenate), LiBF4(lithium tetraflouroborate)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 단독 또는 2종 이상의 염을 혼합하여 사용할 수 있다.
이와 같은 전해액은 일반적으로, 분리막(17)에 함침 또는 코팅되어 사용될 수 있다. 그러나 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 커버부(40)를 상하 방향으로 관통하는 중공(43)을 통해, 케이스(30) 내부로 전해액이 주입된다.
분리막(17)은 양극(11)과 음극(13) 사이에 위치하여 이들을 전기적으로 절연시켜주는 역할을 한다. 이때, 분리막(17)은 특정 형태로 한정되는 것은 아니지만 다공성 분리막을 사용하는 것이 바람직하다. 예컨대 펄프계, 폴리프로필렌계, 폴리에틸렌계, 또는 폴리올레핀계 다공성 분리막 등이 사용될 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극 소자(10) 상부에는 돌출된 한 쌍의 전극 단자(20)가 형성될 수 있다.
한 쌍의 전극 단자(20)는 양극 단자(21) 및 음극 단자(23)로 구성되며, 각각 양극(11) 및 음극(13)과 연결되어, 전극 소자(10)를 외부 전력과 연결해주는 역할을 한다.
한 쌍의 전극 단자(20)로 알루미늄 스틸 또는 스테인레스 스틸(SUS) 중의 하나가 사용될 수 있으며, 표면은 니켈 또는 주석에 의해 코팅 형성될 수 있다.
케이스(30)는 한쪽에 개방부가 형성되고, 개방부를 통하여 전극 소자(10)가 내장된다. 이때 케이스(30) 상부의 말단부가 전극 단자(20)와 이격되도록 하여 전기적인 연결을 차단할 수 있다. 케이스(30) 내부에는 전극 소자(10)뿐만 아니라 전극 소자(10)에서 발생하는 가스 등도 함께 존재하게 되므로, 케이스(30)의 소재로는 가벼우면서도 가스 등에 의한 부식의 영향이 적은 알루미늄 또는 알루미늄 합금이 사용될 수 있다.
케이스(30)는 전극 소자(10)의 형상에 대응하는 형상으로 이루어질 수 있다. 즉, 전극 소자(10)가 원통형일 경우 케이스(30)도 원통형이 되며, 전극 소자(10)가 다각형 형상일 경우 케이스(30)도 다각형 형상일 수 있다. 하지만 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니며, 전극 소자(10)가 원통형일 때 케이스(30)가 다각형 형상일 수 있고, 전극 소자(10)가 다각형 형상일 때 케이스(30)가 원통형일 수 있다.
커버부(40)는 탄성 소재이며 고무로 이루어질 수 있다. 커버부(40)의 소재로 에틸렌프로필렌 공중합체(EPT), 에틸렌프로필렌디엔 공중합체(EPDM) 등의 올레핀계 합성 고무, 실리콘계 고무, 불소계 고무, 부틸계 고무 등이 사용될 수 있다.
커버부(40)는 케이스(30)의 개방부 상부 내측에 결합하여 케이스(30)를 밀봉할 수 있다. 즉, 커버부(40)는 케이스(30)의 내부가 밀봉된 상태로 만들어, 전극 소자(10)를 외부로부터 차단할 수 있다.
커버부(40)를 이용하여 케이스(30)를 밀봉하기 위해, 커버부(40)가 개방부의 상부 내측에 결합된 상태에서 개방부에 가까운 케이스(30)의 상부를 안쪽으로 눌러 변형하여 컬링부(50)를 형성할 수 있다. 또한, 커버부(40)의 하부에 가까운 케이스(30) 부분을 안쪽으로 눌러 변형하여 비딩부(60)를 형성할 수 있다. 이를 통해 케이스(30)와 커버부(40)를 밀착시켜 케이스(30)를 밀봉할 수 있다.
커버부(40)에는 한 쌍의 관통홀이 형성되어 한 쌍의 전극 단자(20)가 끼움 결합할 수 있다. 이때, 커버부(40)는 전극 소자(10) 상부에 이격되어 설치될 수 있다.
커버부(40)에는 커버부(40)를 상하 방향으로 관통하는 중공(43)이 형성되며, 수직으로 형성될 수 있다. 이때, 중공(43)을 통해 전해액이 케이스(30) 내부로 주입된다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 중공(43)은 커버부(40)의 중앙에 형성되어 있지만, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않는다. 즉, 중공(43)은 전극 단자(20)가 끼움 결합하는 관통홀과 이격된 위치라면, 커버부(40)의 중앙이 아닌 위치에 형성될 수 있다.
실링부재(32)는 경질이며 금속으로 이루어질 수 있다. 실링부재(32)의 소재로 알루미늄(Al) 또는 스테인레스 스틸(SUS) 등이 사용될 수 있다. 나아가, 실링부재(32)는 전극 단자(20) 및 전극 소자(10)와는 이격되어 있다. 실링부재(32)는 커버부(40)에 형성된 중공(43)을 통해 전해액이 주입된 후, 중공(43)을 외부에서 실링 처리하여 커버부(40)를 밀봉할 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 중공(43)은 그 단면이 일자 형상이며, 실링부재(32)도 그 단면이 일자 형상인 기둥 형태이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않는다. 즉, 커버부(40)를 밀봉할 수 있다면, 중공(43)과 실링부재(32)의 단면은 각기 다른 형상을 가질 수 있다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기화학적 에너지 저장장치의 제조방법을 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 중공(43)이 형성된 커버부(40)를 포함하는 전기화학적 에너지 저장장치의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
먼저, S10 단계에서 전극 소자(10)를 권취한다. 이때 전극 소자(10)는 양극(11) 및 음극(13) 사이에 절연체 역할을 하는 분리막(17)을 적층시켜 권취한다.
다음으로, S20 단계에서 전극 소자(10)를 상부에 개방부가 형성된 케이스(30)에 내장하고, 개방부에 상하 방향으로 관통하는 중공(43)이 형성된 커버부(40)를 삽입한다. 나아가, 커버부(40)를 개방부에 삽입하기 전에, 커버부(40)에 형성된 한 쌍의 관통홀에 한 쌍의 전극 단자(20)를 끼움 결합할 수 있다.
다음으로, S30 단계에서 케이스(30)의 컬링(curling) 및 비딩(beading) 가공을 통하여 케이스(30)를 밀봉한다. 커버부(40)가 케이스(30)의 개방부 상부 내측에 결합된 상태에서 개방부에 가까운 케이스(30)의 상부를 안쪽으로 눌러 변형하여, 케이스(30)의 상부에 마감을 위한 컬링부(50)가 형성된다. 또한 커버부(40)의 하부에 가까운 케이스(30) 부분을 안쪽으로 눌러 변형하여, 컬링부(50)의 아래에 비딩부(60)가 형성되어 케이스(30)를 밀봉한다.
다음으로, S40 단계에서 커버부(40)에 형성된 중공(43)을 통해 케이스(30) 내부에 권취된 전극 소자(10)에 전해액(15)을 주입한다. 전해액 주입 단계를 더욱 상세히 설명하면 아래와 같다.
도 5를 참조하면, 커버부(40)에 형성된 중공(43)에 전해액 주입 장치의 전해액 주입부(70)가 삽입되어 전극 소자(10)에 전해액(15)이 주입될 수 있다. 한편, 도 5의 전해액 주입부(70)는 주사바늘 형상을 하고 있으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않는다. 즉, 전해액 주입 장치의 구성요소로서 전해액을 주입할 수 있으면 족하다.
마지막으로, S50 단계에서 전해액 주입 장치를 제거하고 커버부(40)의 중공(43)을 실링부재(32)로 밀봉한다. 이처럼 중공(43)이 형성된 커버부(40)를 포함하는 전기화학적 에너지 저장장치 제조방법으로 전기화학적 에너지 저장장치(100)를 제조할 수 있다.
제2 실시예
제1 실시예에 따른 전기화학적 에너지 저장장치(100)에서, 실링부재(32)는 그 단면이 일자 형상이었으나, 본 발명의 기술적 사상은 그에 한정되지 않는다. 예컨대, 도 6을 참조하면, 제2 실시예에 따른 전기화학적 에너지 저장장치(200)에서 단면이 일자 형상인 중공(43)에 대해, 실링부재(32)는 그 단면이 T자 형상인 기둥 형태일 수 있다. 즉, 실링부재(32)의 형상은 특정 형태로 한정되지 않는다. 그 외에 제1 실시예와 중복되는 설명은 생략한다.
제3 실시예
또한, 제1 실시예에 따른 전기화학적 에너지 저장장치(100)에서, 중공(43)은 그 단면이 일자 형상이었으나, 본 발명의 기술적 사상은 그에 한정되지 않는다. 예컨대, 도 7을 참조하면, 제3 실시예에 따른 전기화학적 에너지 저장장치(300)에서 단면이 일자 형상인 실링부재(32)에 대해, 중공(43)은 그 단면이 T자 형상일 수 있다. 즉, 중공(43)의 형상은 특정 형태로 한정되지 않는다. 그 외에 제1 실시예와 중복되는 설명은 생략한다.
제4 실시예
제1 실시예에 따른 전기화학적 에너지 저장장치(100)에서, 중공(43)과 실링부재(32)의 단면은 모두 일자 형상이나, 본 발명의 기술적 사상은 그에 한정되지 않는다. 예컨대, 도 8을 참조하면, 제4 실시예에 따른 전기화학적 에너지 저장장치(400)에서 중공(43)과 실링부재(32)의 단면은 모두 T자 형상일 수 있다. 즉, 실링부재(32)로 중공(43)을 외부에서 실링 처리하여 커버부(40)를 밀봉할 수 있으면 족하므로, 실링부재(32) 및 중공(43)의 형상은 특정 형태로 한정되지 않는다. 그 외에 제1 실시예와 중복되는 설명은 생략한다.
실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것이 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 유추할 수 있는 변형예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 전극 소자
11: 전극(양극)
13: 전극(음극)
15: 전해액
17: 분리막
20: 전극 단자
30: 케이스
32: 실링부재
40: 커버부
50: 컬링부
60: 비딩부
70: 전해액 주입부
100, 200, 300, 400: 전기화학적 에너지 저장장치

Claims (8)

  1. 양극 및 음극 사이에 분리막을 적층시켜 권취된 전극 소자;
    상부에 개방부가 형성되고, 상기 개방부를 통해서 상기 전극 소자가 내장되는 케이스;
    상기 개방부의 상부 내측에 결합하여 컬링 및 비딩 가공을 통해 상기 케이스를 밀봉할 수 있으며, 상하 방향으로 관통하는 중공이 형성된 탄성 소재의 커버부;
    상기 커버부에 형성된 상기 중공을 통해 상기 케이스 내부로 주입되는 전해액; 및
    상기 커버부에 형성된 상기 중공을 밀봉하는 경질의 실링부재;를 포함하 고,
    상기 케이스 내측에 삽입된 상기 실링부재의 하부면은 상기 중공의 하부 끝단과 나란하게 배치되 는 것을 특징으로 하는 전기화학적 에너지 저장장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 커버부는 고무로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기화학적 에너지 저장장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 커버부는 단면이 일자 형상인 중공이 형성된 것을 특징으로 하는 전기화학적 에너지 저장장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 커버부는 단면이 T자 형상인 중공이 형성된 것을 특징으로 하는 전기화학적 에너지 저장장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 실링부재는 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기화학적 에너지 저장장치.
  6. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 실링부재는 단면이 일자 형상인 기둥 형태인 것을 특징으로 하는 전기화학적 에너지 저장장치.
  7. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 실링부재는 단면이 T자 형상인 기둥 형태인 것을 특징으로 하는 전기화학적 에너지 저장장치.
  8. 전극 소자를 권취하는 단계;
    상기 전극 소자를 상부에 개방부가 형성된 케이스에 내장하고, 상하 방향으로 관통하는 중공이 형성된 탄성 소재의 커버부를 상기 개방부에 삽입하는 단계;
    상기 커버부가 삽입된 상기 케이스의 컬링 및 비딩 가공을 통하여 상기 케이스를 밀봉하는 단계;
    상기 커버부에 형성된 상기 중공을 통해 상기 케이스 내부로 전해액을 주입하는 단계; 및
    상기 커버부에 형성된 상기 중공을 경질의 실링부재로 밀봉하는 단계;를 포함하 고,
    상기 케이스 내측에 삽입된 상기 실링부재의 하부면은 상기 중공의 하부 끝단과 나란하게 배치되 는 전기화학적 에너지 저장장치 제조방법.
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