KR102065132B1 - 이차전지 및 그 이차전지의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 캔부재의 부식을 방지할 수 있는 이차전지 및 그 이차전지의 제조방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 이차전지의 외관을 형성하는 캔부재, 상기 캔부재의 개구부를 밀봉하는 탑캡 조립체, 상기 캔부재와 상기 탑캡 조립체를 서로 절연시키는 가스켓 및 상기 개구부의 내측 둘레에 형성되는 파단부를 포함하며, 상기 파단부는 상기 가스켓에 의해 외부로부터 차단되는 것을 특징으로 한다.

Description

이차전지 및 그 이차전지의 제조방법{SECONDRY BATTERY AND MANUFACTURING METHOD FOR THE SAME}
본 발명은 이차전지 및 그 이차전지의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 캔부재의 부식을 방지할 수 있는 이차전지 및 그 이차전지의 제조방법에 관한 것이다.
물질의 물리적 반응이나 화학적 반응을 통해 전기에너지를 생성시켜 외부로 전원을 공급하게 되는 전지(cell, battery)는 각종 전기전자 기기로 둘러싸여 있는 생활환경에 따라, 건물로 공급되는 교류 전원을 획득하지 못할 경우나 직류전원이 필요할 경우 사용하게 된다.
이와 같은 전지 중에서 화학적 반응을 이용하는 화학전지인 일차전지와 이차전지가 일반적으로 많이 사용되고 있는데, 일차전지는 건전지로 통칭되는 것으로 소모성 전지이다. 또한, 이차전지는 전류와 물질 사이의 산화환원과정이 다수 반복 가능한 소재를 사용하여 제조되는 재충전식 전지로서, 전류에 의해 소재에 대한 환원반응이 수행되면 전원이 충전되고, 소재에 대한 산화반응이 수행되면 전원이 방전되는데, 이와 같은 충전-방전이 반복적으로 수행되면서 전기가 생성되게 된다.
한편, 이차 전지 중 리튬 이온 전지는 양극 도전 포일과 음극 도전 포일에 각각 활물질을 일정한 두께로 코팅하고, 상기 양 도전 포일 사이에는 분리막이 개재되도록 하여 대략 젤리 롤(jelly roll) 내지는 원통 형태로 다수 회 권취하여 제작한 전극 조립체를 원통형 또는 각형 캔, 파우치 등에 수납하고 이를 밀봉 처리하여 제작된다.
대한민국 공개특허공보 제10-2010-0036316호에는 종래의 비수성 전기화학 전지용 내투습성 밀봉 부재가 개시되어 있다.
종래의 이차 전지는 캔부재의 제조시 개구부의 트림부 파단면에 니켈(Ni) 도금이 파괴되어 철(Fe)이 노출되는데, 이러한 파단면이 외부로 노출되어 부식이 발생하는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 캔부재의 트림부가 외부로 노출되는 것을 방지할 수 있는 이차전지 및 그 이차전지의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는 이차전지의 외관을 형성하는 캔부재, 상기 캔부재의 개구부를 밀봉하는 탑캡 조립체, 상기 캔부재와 상기 탑캡 조립체를 서로 절연시키는 가스켓 및 상기 개구부의 내측 둘레에 형성되는 파단부를 포함하며, 상기 파단부는 상기 가스켓에 의해 외부로부터 차단되는 것을 특징으로 한다.
상기 파단부는 상기 캔부재의 단부에 형성되고, 상기 캔부재의 단부는 상기 가스켓을 향해 절곡될 수 있다.
상기 파단부는 상기 가스켓에 밀착될 수 있다.
상기 가스켓은 상기 파단부를 감쌀 수 있다.
상기 파단부는 상기 캔부재의 개구부의 단부에 형성되고, 상기 가스켓에는 함몰부가 형성되며, 상기 파단부는 상기 함몰부 내에 들어 있을 수 있다.
이차전지의 캔부재를 준비하는 준비단계, 상기 캔부재의 개구부에서 절단부를 내측으로 절곡하는 절곡단계 및 트리밍 금형을 상기 개구부로 통과하여 상기 개구부의 파단부가 내측 둘레에 형성되도록 상기 절단부를 절단하는 절단단계를 포함할 수 있다.
상기 트리밍 금형의 외측 둘레는 상기 캔부재의 내측 둘레에 비해 같거나 작을 수 있다.
상기 절단단계 이후에 상기 캔부재의 내부에 전해액과 전극조립체를 수용할 수 있다.
전해액과 전극조립체가 수용된 상기 캔부재의 개구부에 탑캡 조립체를 설치할 수 있다.
상기 캔부재와 상기 탑캡 조립체의 사이에 가스켓을 설치하여 상기 캔부재와 상기 탑캡 조립체의 사이를 절연할 수 있다.
상기 가스켓은 상기 파단부를 감싸서 상기 파단부가 외부로 노출되지 않도록 할 수 있다.
본 발명에 따르면, 캔부재의 파단부가 외부로 노출되는 것을 차단하여 부식을 방지하는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 캔부재의 트리밍(trimming) 과정에서 파단부를 개구부 내측 둘레에 형성하여 별도의 추가 공정 없이 캔부재의 크림핑(crimping) 공정에서 가스켓(gasket)이 파단부를 완전히 감싸 외부로 노출되는 것을 방지하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1을 A-A 선을 따라 절개하여 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2에서 가스켓이 캔부재의 파단부를 감싸는 중요부를 일부 확대하여 도시한 일부 확대도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 제조방법을 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 트리밍 금형이 캔부재의 개구부를 파단하기 전의 상태를 도시한 사용상태도이다.
도 6은 도 5에서 트리밍 금형이 캔부재의 개구부를 파단한 것을 도시한 사용상태도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이차전지 및 그 이차전지의 제조방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과하고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도면에서 각 구성요소 또는 그 구성요소를 이루는 특정 부분의 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 따라서, 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그러한 설명은 생략하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1을 A-A 선을 따라 절개하여 도시한 단면도이고, 도 3은 도 2에서 가스켓이 캔부재의 파단부를 감싸는 중요부를 일부 확대하여 도시한 일부 확대도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는 이차전지의 외관을 형성하는 캔부재(10), 상기 캔부재(10)의 개구부(11)를 밀봉하는 탑캡 조립체(20), 상기 캔부재(10)와 상기 탑캡 조립체(20)를 서로 절연시키는 가스켓(30) 및 상기 개구부(11)의 내측 둘레에 형성되는 파단부(13)를 포함한다.
캔부재(10)는 원형 또는 각형 리튬이온 2차 전지에서 대략 위쪽이 개방된 형상을 가진 금속재질의 용기일 수 있다.
그리고 캔부재(10)는 전극 조립체(1)와 전해액의 용기가 되고, 전극 조립체(1)가 캔부재(10)의 개방된 상단, 즉 상단의 개구부를 통해 캔부재(10)에 삽입된 뒤 캔부재(10) 상단의 개구부(11)는 탑캡 조립체(20)에 의해 봉해진다.
가스켓(30)은 절연성 소재로 형성되고, 캔부재(10)와 탑캡 조립체(20)의 사이를 절연하기 위해 내측 둘레가 탑캡 조립체(20)와 밀착되고 외측 둘레는 캔부재(10)의 개구부(11)와 밀착될 수 있다.
그리고 캔부재(10)는 캔부재(10)의 개구부(11)를 봉하는 탑캡 조립체(20)를 고정하기 위해 캔부재(10)의 상단인 개구부(11) 측 단부를 가스켓(30)을 향해 절곡되게 벤딩(bending)하는 크림핑부(11a)를 더 포함할 수 있다.
이때, 가스켓(30)은 캔부재(10)의 개구부(11)와 탑캡 조립체(20)의 사이에 설치되어 크림핑부(11a)에 의해 탑캡 조립체(20)와 함께 캔부재(10)에 압축 고정될 수 있다.
파단부(13)는 캔부재(10)의 제조 과정에서 캔부재(10)의 개구부(11)를 파단하면서 개구부(11)의 단부 내측 둘레에 형성될 수 있다.
상기 크림핑부(11a)에 의해 파단부(13)는 가스켓(30)에 밀착되고, 가스켓(30)은 개구부(11)의 단부 내측 둘레에 형성된 파단부(13)를 감쌀 수 있다.
또한, 가스켓(30)에는 내측으로 함몰된 함물부(30a)가 형성될 수 있고, 파단부(13)는 함몰부(30a) 내에 들어가 가스켓(30)에 의해 외부로부터 차단되도록 감싸질 수 있다.
이와 같이 외부로 노출되면 부식되기 쉬운 파단부(13)를 캔부재(10)의 내측 둘레에 형성하면, 캔부재(10)의 개구부(11)를 가스켓(30)을 향해 절곡하는 크림핑부(11a) 형성과정에서 파단부(13)가 가스켓(30)에 의해 감싸지게 할 수 있다. 따라서 별다른 추가 공정 없이도 파단부(13)의 외부 노출을 차단하여 부식을 방지하는 효과가 있다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 제조방법을 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 제조방법을 도시한 흐름도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 제조방법은 준비단계(S1), 절곡단계(S2) 및 절단단계(S3)를 포함한다.
상기 준비단계(S1)는 이차전지의 캔부재(10)를 준비하는 단계이다.
상기 절곡단계(S2)는 캔부재(10)의 개구부(11)에서 절단해야 할 절단부(11b)를 내측으로 절곡하는 단계이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 트리밍 금형이 캔부재의 개구부를 파단하기 전의 상태를 도시한 사용상태도이고, 도 6은 도 5에서 트리밍 금형이 캔부재의 개구부를 파단한 것을 도시한 사용상태도이다.
도 5 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 절단단계(S3)는 상기 절곡단계(S2) 이후에 절단부(11b)가 내측으로 절곡된 상태에서 트리밍 금형(T)이 개구부(11)를 통과하여 캔부재(10)의 내부 측으로 이동하게 하여 이동하는 트리밍 금형(T)에 의해 절단부(11b)를 캔부재(10)로부터 절단하는 단계이다.
따라서, 절단부(11b)가 캔부재(10)로부터 절단되어 형성되는 파단부(13)는 캔부재(10)에서 개구부(11)의 단부 내측 둘레에 형성되게 할 수 있다.
이때 트리밍 금형(T)의 외측 둘레는 캔부재(10)의 내측 둘레에 비해 같거나 작을 수 있다.
또한, 트리밍 금형(T)의 외측 둘레 형상은 캔부재(10)의 내측 둘레 형상과 동일하게 형성되어 트리밍 금형(T)이 캔부재(10)의 내부로 삽입될 수 있다.
트리밍 금형(T)이 캔부재(10)의 내부로 삽입되면 캔부재(10)의 개구부(11)에 형성된 절단부(11b)는 트리밍 금형(T)에 의해 절단될 수 있다.
상기 절단단계(S3) 이후에 캔부재(10)의 내부에 전해액과 전극조립체(1)를 수용하고 캔부재(10)의 개구부(11)에 탑캡 조립체(20)를 설치하여 캔부재(10)의 개구부(11)를 밀봉할 수 있다.
그리고 탑캡 조립체(20)와 캔부재(10) 사이에는 가스켓(30)이 설치되어 캔부재(10)와 탑캡 조립체(20)의 사이를 절연할 수 있다.
가스켓(30)은 파단부(13)를 감싸서 파단부(13)가 외부로 노출되지 않도록 차단함에 따라 파단부(13)의 부식을 방지할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 캔부재의 파단부가 외부로 노출되는 것을 차단하여 부식을 방지하는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 캔부재의 트리밍(trimming) 과정에서 파단부를 개구부 내측 둘레에 형성하여 별도의 추가 공정 없이 캔부재의 크림핑(crimping) 공정에서 가스켓(gasket)이 파단부를 완전히 감싸 외부로 노출되는 것을 방지하는 효과가 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 이차전지 및 그 이차전지의 제조방법을 예시된 도면을 참고하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 실시가 가능하다.
1: 전극조립체
10: 캔부재
11: 개구부
11a: 크림핑부
11b: 절단부
13: 파단부
20: 탑캡 조립체
30: 가스켓
31: 함몰부

Claims (11)

  1. 삭제
  2. 삭제
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  5. 삭제
  6. 이차전지의 캔부재(10)를 준비하는 준비단계(S1);
    상기 캔부재(10)의 개구부(11)에서 절단부(11b)를 내측으로 절곡하는 절곡단계(S2); 및
    트리밍 금형(T)을 상기 개구부(11)로 통과하여 상기 개구부(11)의 파단부(13)가 내측 둘레에 형성되도록 상기 절단부(11b)를 절단하는 절단단계(S3); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 트리밍 금형(T)의 외측 둘레는 상기 캔부재(10)의 내측 둘레에 비해 같거나 작은 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 절단단계(S3) 이후에 상기 캔부재(10)의 내부에 전해액과 전극조립체를 수용하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    전해액과 전극조립체가 수용된 상기 캔부재(10)의 개구부에 탑캡 조립체(20)를 설치하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 캔부재(10)와 상기 탑캡 조립체(20)의 사이에 가스켓(30)을 설치하여 상기 캔부재(10)와 상기 탑캡 조립체(20)의 사이를 절연하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 가스켓(30)은 상기 파단부(13)를 감싸서 상기 파단부(13)가 외부로 노출되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
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