KR102134647B1 - Secondary battery and manufacturing method for secondary battery - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제조 공정에서 비딩공정을 제거할 수 있는 2차 전지 및 2차 전지 제조방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 전극 집합체 상기 전극 집합체를 내부에 수용하는 캔부재 및 상기 캔부재의 개구부를 막는 탑캡 조립체를 포함하는 2차 전지에 있어서, 상기 캔부재는 바닥부와 상기 바닥부의 테두리부분에서 상측으로 연장되는 벽면부를 포함하고, 상기 탑캡 조립체는 열에 의해 상기 벽면부의 내측면에 접착되는 가스켓부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a secondary battery and a secondary battery manufacturing method capable of removing the beading process in the manufacturing process.
In addition, the present invention is an electrode assembly in the secondary battery including a can member for receiving the electrode assembly therein and a top cap assembly for blocking the opening of the can member, the can member is an upper side from the bottom portion and the edge portion of the bottom portion It is characterized in that it comprises a wall portion extending, and the top cap assembly includes a gasket portion adhered to the inner surface of the wall portion by heat.
Description
본 발명은 2차 전지 및 2차 전지 제조방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 제조 공정에서 비딩공정을 제거할 수 있는 2차 전지 및 2차 전지 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery and a secondary battery manufacturing method, and more particularly, to a secondary battery and a secondary battery manufacturing method capable of removing the beading process in the manufacturing process.
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.Cells (cells) that generate electric energy through physical or chemical reactions of materials and supply power to the outside are unable to acquire AC power supplied to buildings depending on the living environment surrounded by various electric and electronic devices. It is used when the case or DC power is needed.
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.Among these batteries, primary and secondary batteries, which are chemical batteries using chemical reactions, are generally used, and primary batteries are commonly referred to as batteries, and are consumable batteries. In addition, the secondary battery is a rechargeable battery that is manufactured using a material in which many redox processes between a current and a material are repeated. When a reduction reaction is performed on a material by electric current, the power is charged and the oxidation reaction on the material is performed. When performed, the power is discharged, and electricity is generated while the charge-discharge is repeatedly performed.
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 집합체를 원통형 또는 각형 캔, 파우치 등에 수납하고 이를 밀봉 처리하여 제작된다. On the other hand, the lithium ion battery of the secondary battery is coated with an active material on a positive electrode conductive foil and a negative electrode conductive foil, respectively, with a constant thickness, and a separation membrane is interposed between the two conductive foils to form a plurality of jelly rolls or a cylindrical shape several times. It is manufactured by storing the electrode assembly produced by winding and storing it in a cylindrical or square can, pouch, etc. and sealing it.
대한민국 공개특허공보 제10-2011-0095118호에는 종래의 2차 전지가 개시되어 있다.Korean Patent Publication No. 10-2011-0095118 discloses a conventional secondary battery.
이러한 종래의 2차 전지는 캔의 개구부를 마감하는 탑캡 조립체를 캔에 결합하기 위해 캔의 상단부에 비딩을 하는 구성이다.Such a conventional secondary battery is configured to bead the upper portion of the can to couple the top cap assembly closing the opening of the can to the can.
그런데 캔에 비딩을 형성하는 과정에서 이물질이 발생하여 저전압과 같은 다양한 전지 성능 저하 현상이 발생하는 문제점이 있다.However, in the process of forming a bead on the can, there is a problem in that various deterioration of battery performance such as low voltage occurs due to foreign matter.
또한, 2차 전지의 가스켓 성능에 따라 2차 전지의 실링(sealing)이 완벽히 이루어지지 않아 누수가 발생할 수 있는 문제점이 있다.In addition, according to the gasket performance of the secondary battery, the sealing of the secondary battery is not completely performed, which may cause a leak.
또한, 2차 전지를 비딩하는 공정에서 가해지는 압력에 의해 탑캡 조립체 부분이 손상되어 성능이 변하는 문제점이 있다.In addition, there is a problem in that the performance of the top cap assembly is damaged due to pressure applied in the process of beading the secondary battery and the performance is changed.
따라서 본 발명은 위와 같은 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 2차 전지 제조과정에서 비딩공정을 제거할 수 있는 2차 전지 및 2차 전지 제조방법을 제공하는 것이다.Therefore, the present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a secondary battery and a secondary battery manufacturing method capable of removing a beading process in a secondary battery manufacturing process.
본 발명에 따른 2차 전지는 전극 집합체 상기 전극 집합체를 내부에 수용하는 캔부재 및 상기 캔부재의 개구부를 막는 탑캡 조립체를 포함하는 2차 전지에 있어서, 상기 캔부재는 바닥부와 상기 바닥부의 테두리부분에서 상측으로 연장되는 벽면부를 포함하고, 상기 탑캡 조립체는 열에 의해 상기 벽면부의 내측면에 접착되는 가스켓부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The secondary battery according to the present invention is a secondary battery including a can member for receiving the electrode assembly inside the electrode assembly and a top cap assembly for blocking the opening of the can member, wherein the can member is a bottom portion and a border of the bottom portion It includes a wall surface portion extending upward from the portion, the top cap assembly is characterized in that it comprises a gasket portion bonded to the inner surface of the wall portion by heat.
상기 벽면부는 상기 바닥부의 테두리부분에서 상측 방향으로 곧게 연장될 수 있다.The wall surface portion may extend straight in an upward direction from the edge portion of the bottom portion.
상기 가스켓부는 한 번만 절곡된 형태를 가질 수 있다.The gasket portion may have a bent shape only once.
상기 가스켓부는 단면이 L자 형상일 수 있다.The gasket portion may have an L-shaped cross section.
상기 탑캡 조립체는, 배기홀이 관통 형성되는 캡 플레이트와 상기 캡 플레이트의 테두리와 결합되며, 상기 캔부재 내부의 압력 증가 시 절개되어 가스를 배출하는 노치부가 마련되는 벤트부재 및 상기 벤트부재에 밀착되며 상기 전극 집합체와 전기적으로 연결되고 상기 캔부재 내부의 압력 증가 시 단락되어 전류를 차단하는 전류차단필터를 더 포함하고, 상기 가스켓부는 상기 벤트부재와 상기 전류차단필터의 테두리 외측면을 감쌀 수 있다.The top cap assembly is coupled to a cap plate through which an exhaust hole is formed and a rim of the cap plate, and is in close contact with the vent member and the vent member provided with a notch for cutting gas when the pressure inside the can member increases. Further comprising a current blocking filter that is electrically connected to the electrode assembly and shorted when the pressure inside the can member increases, the gasket portion may cover the vent member and the outer rim of the current blocking filter.
상기 벤트부재는 알루미늄(Al) 소재이고 상기 캔부재는 니켈(Ni)이 도금된 철(Fe) 소재일 수 있다.The vent member may be made of aluminum (Al), and the can member may be made of nickel (Ni) plated iron (Fe).
상기 가스켓부는 상기 벤트부재와 상기 전류차단필터의 저면을 지지하도록 지지단부를 형성할 수 있다.The gasket portion may form a support end portion to support the vent member and the bottom surface of the current blocking filter.
상기 캔부재는 금속 소재로 이루어지며, 상기 가스켓부는 극성을 갖도록 개질된 고분자 소재로 이루어질 수 있다.The can member is made of a metal material, and the gasket part may be made of a polymer material modified to have polarity.
상기 고분자 소재는 폴리프로필렌 무수말레인산 일 수 있다.The polymer material may be polypropylene maleic anhydride.
또한, 본 발명에 따른 2차 전지 제조방법은 전극 집합체를 조립하는 전극 조립단계, 상기 전극 집합체와 전해액을 캔부재에 수용하는 수용단계, 상기 캔부재의 개구부를 탑캡 조립체로 막는 마감단계 및 상기 캔부재에 상기 탑캡 조립체를 진동, 적외선, 핫 프레스(hot press), 레이저 중 어느 하나 이상의 방법을 사용하여 열로 접착하는 접착단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the secondary battery manufacturing method according to the present invention includes an electrode assembly step of assembling the electrode assembly, a receiving step of receiving the electrode assembly and the electrolyte in a can member, a closing step of closing the opening of the can member with a top cap assembly, and the can It characterized in that it comprises an adhesive step of bonding the top cap assembly to the member by heat using any one or more of vibration, infrared, hot press (hot press), laser.
본 발명에 따르면, 제조 과정에서 비딩공정을 제거하여 제조 과정 중 이물발생을 극소화하는 효과가 있다.According to the present invention, there is an effect to minimize the occurrence of foreign matter during the manufacturing process by removing the beading process in the manufacturing process.
본 발명에 따르면, 제조 과정에서 비딩공정을 제거하여 탑캡 조립체가 변형되는 것을 극소화하는 효과가 있다.According to the present invention, there is an effect of minimizing the deformation of the top cap assembly by removing the beading process in the manufacturing process.
본 발명에 따르면, 탑캡 조립체를 캔부재에 열에 의해 접착하여 밀봉성을 향상시키는 효과가 있다.According to the present invention, the top cap assembly is adhered to the can member by heat, thereby improving the sealing property.
본 발명에 따르면, 탑캡 조립체를 캔부재에 열에 의해 접착하여 생산 공정이 간소화되고 생산 비용과 시간이 감축되는 효과가 있다.According to the present invention, the top cap assembly is adhered to the can member by heat, thereby simplifying the production process and reducing production cost and time.
본 발명에 따르면, 가스켓이 극성을 갖도록 개질된 고분자 소재로 이루어져 금속 소재의 캔부재와 열에 의한 접착성을 극대화하는 효과가 있다.According to the present invention, the gasket is made of a polymer material modified to have polarity, thereby maximizing the adhesion between the metal member and the can member.
본 발명에 따르면, 진동, 적외선, 핫 프레스, 레이저 중 어느 하나 이상의 방법으로 열을 가하여 캔부재에 탑캡 조립체를 접착함에 따라 최적의 방법으로 열 접착하는 효과가 있다.According to the present invention, there is an effect of heat bonding in an optimal manner as the top cap assembly is adhered to the can member by applying heat to any one or more of vibration, infrared, hot press, and laser methods.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 전지에 탑캡 조립체가 설치된 상태에서 주요부를 나타내기 위해 일부를 절단하여 단면에서 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에서 가스켓부가 벤트부재 및 캔부재와 열에 의해 접착된 부분을 일부 확대하여 도시한 일부 확대도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 2차 전지에 탑캡 조립체가 설치된 상태에서 주요부를 나타내기 위해 일부를 절단하여 단면에서 도시한 도면이다.
도 4는 도 3에서 가스켓부가 벤트부재 및 캔부재와 열에 의해 접착된 부분을 일부 확대하여 도시한 일부 확대도이다.
도 5는 본 발명에 따른 2차 전지 제조방법을 순차적으로 도시한 흐름도이다. 1 is a view showing a cross-sectional view of a portion of a secondary battery according to an embodiment of the present invention, with a top cap assembly installed in order to show main parts.
FIG. 2 is a partially enlarged view of a portion in which the gasket part is bonded to the vent member and the can member by heat in FIG.
3 is a view showing a cross-sectional view of a portion of a secondary battery according to another embodiment of the present invention, with a top cap assembly installed in order to show main parts.
FIG. 4 is a partially enlarged view of the gasket portion of FIG. 3, partially enlarged by a portion bonded to the vent member and the can member by heat.
5 is a flowchart sequentially showing a method for manufacturing a secondary battery according to the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 2차 전지 및 2차 전지 제조방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a secondary battery and a secondary battery manufacturing method according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 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 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.The terms or words used in the present specification and claims should not be interpreted as being limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventor can appropriately define the concept of terms in order to explain his or her invention in the best way. Based on the principle of being present, it should be interpreted as meanings and concepts consistent with the technical spirit of the present invention. Therefore, the embodiments shown in the embodiments and the drawings described in this specification are only the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all of the technical spirit of the present invention, and thus can replace them at the time of application. It should be understood that there may be equivalents and variations.
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.In the drawings, the size of each component or a specific part constituting the component is exaggerated, omitted, or schematically illustrated for convenience and clarity of explanation. Therefore, the size of each component does not entirely reflect the actual size. When it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the description will be omitted.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 전지에 탑캡 조립체가 설치된 상태에서 주요부를 나타내기 위해 일부를 절단하여 단면에서 도시한 도면이다.1 is a view showing a cross-sectional view of a portion of a secondary battery according to an embodiment of the present invention, with a top cap assembly installed in order to show main parts.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 전지는 전극 집합체(1), 상기 전극 집합체(1)를 내부에 수용하는 캔부재(3) 및 상기 캔부재(3)의 개구부를 막는 탑캡 조립체(100)를 포함하는 2차 전지에 있어서, 상기 캔부재(3)는 바닥부(3a)와 상기 바닥부(3a)의 테두리부분에서 상측으로 연장되는 벽면부(3b)를 포함하고, 상기 탑캡 조립체(100)는 열에 의해 상기 벽면부(3b)의 내측면에 접착되는 가스켓부(140)를 포함한다.As shown in Figure 1, the secondary battery according to an embodiment of the present invention is an electrode assembly (1), the can member (3) for receiving the electrode assembly (1) therein and the can member (3) In the secondary battery including the
전극 집합체(1)는, 예를 들어, 양극 활물질이 도포된 양극과 음극 활물질이 도포된 음극 및 양극과 음극 사이에 개재된 분리막을 복수 회 적층하여 제작할 수 있다. The
다만, 본 발명은 이에 한하지 않으며, 전극 집합체(1)는 양극과 분리막 및 음극을 적층한 적층체를 젤리 롤 형태로 권취하여 제작할 수도 있다.However, the present invention is not limited to this, and the
양극은 알루미늄 판일 수 있으며, 양극 활물질이 도포된 양극 활물질부와, 양극 활물질이 도포되지 않은 양극 무지부를 포함할 수 있다.The positive electrode may be an aluminum plate, and may include a positive electrode active material portion coated with a positive electrode active material, and a positive electrode non-coated portion not coated with a positive electrode active material.
양극 활물질은 LiCoO2, LiNiO2, LiMnO2, LiMnO4와 같은 리튬 함유 전이금속 산화물 또는 리튬 칼코게나이드 화합물일 수 있다.The positive electrode active material may be a lithium-containing transition metal oxide such as LiCoO2, LiNiO2, LiMnO2, or LiMnO4 or a lithium chalcogenide compound.
양극 활물질부는 예를 들어, 알루미늄판의 적어도 어느 한 면의 일부에 양극 활물질을 도포하여 형성하며, 양극 활물질이 미 도포된 알루미늄판의 나머지 부분이 양극 무지부가 될 수 있다.The positive electrode active material portion is formed, for example, by applying a positive electrode active material to a portion of at least one surface of the aluminum plate, and the remaining portion of the aluminum plate without the positive electrode active material may be a positive electrode non-coated portion.
음극은 구리 판일 수 있으며, 음극 활물질이 도포된 음극 활물질부와 음극 활물질이 도포되지 않은 음극 무지부를 포함할 수 있다. The negative electrode may be a copper plate, and may include a negative electrode active material portion coated with a negative electrode active material and a negative electrode non-coated portion not coated with a negative electrode active material.
음극 활물질은, 결정질 탄소, 비정질 탄소, 탄소 복합체, 탄소 섬유와 같은 탄소 재료, 리튬 금속 또는 리튬 합금 등일 수 있다.The negative electrode active material may be crystalline carbon, amorphous carbon, carbon composite, carbon material such as carbon fiber, lithium metal or lithium alloy, and the like.
음극 활물질부는 예를 들어, 구리판의 적어도 어느 한 면의 일부에 음극 활물질을 도포하여 형성하며, 음극 활물질이 미 도포된 구리판의 나머지 부분이 음극 무지부가 될 수 있다.The negative electrode active material portion is formed, for example, by applying a negative electrode active material to a portion of at least one surface of the copper plate, and the remaining portion of the copper plate without the negative electrode active material may be a negative electrode non-coated portion.
분리막은 예를 들어, 폴리에틸렌(PE), 폴리스틸렌(PS), 폴리프로필렌(PP) 및 폴리에틸렌(PE)과 폴리프로필렌(PP)의 공중합체(co-polymer)로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기재에 폴리비닐리덴 플로우라이드-헥사플로로프로필렌 공중합체(PVDF-HFP co-polymer)를 코팅함으로써 제조될 수 있다.The separator may be any one selected from the group consisting of, for example, polyethylene (PE), polystyrene (PS), polypropylene (PP), and copolymers of polyethylene (PE) and polypropylene (PP). It can be prepared by coating a polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-HFP co-polymer).
캔부재(3)는 원형 또는 각형 리튬이온 2차 전지에서 대략 위쪽이 개방된 형상을 가진 금속재질의 용기이며, 가볍고 부식에 대처가 용이한 알루미늄(Al) 또는 니켈(Ni) 등이 도금된 철(Fe)이 사용될 수 있다. The can
캔부재(3)가 대략 위쪽이 개방된 형상을 가진 통체를 형성하도록 캔부재(3)의 벽면부(3b)는 바닥부(3a)의 테두리부분에서 상측으로 곧게 연장 형성된다.The
즉, 본 발명의 캔부재(3)는 종래의 이차 전지와는 다르게 벽면부(3b)에 비딩부가 형성되지 않는다.That is, unlike the conventional secondary battery, the can member 3 of the present invention does not have a beading portion formed on the
그리고 캔부재(3)는 전극 집합체(1)와 전해액(미도시)의 용기가 되고, 전극 집합체(1)가 캔부재(3)의 개방된 상단, 즉, 상단개구부를 통해 캔부재(3)에 삽입된 뒤 캔부재(3)의 상단개구부는 탑캡 조립체(100)에 의해 봉해진다.In addition, the can
탑캡 조립체(100)는 중앙에 외측으로 돌출되는 돌출부(111)와 돌출부(111)의 주변에 배기홀(115)이 관통 형성되는 캡 플레이트(110)를 더 포함한다.The
그리고 도 1에서 보아 캡 플레이트(110)의 저면에서 캡 플레이트(110)의 테두리와 결합되며, 캔부재(3) 내부의 압력 증가 시 그 압력에 의해 절개되어 캔부재(3) 내부의 가스를 외부로 배출하는 노치부(123)가 마련되는 벤트부재(120)를 더 포함한다.And as shown in Figure 1 is coupled to the rim of the
여기서 벤트부재(120)는 알루미늄(Al) 소재로 이루어질 수 있으며, 테두리가 캡 플레이트(110)의 테두리를 감싸게 절곡되어 캡 플레이트(110)에 결합될 수 있다.Here, the
그리고 도 1에서 보아 벤트부재(120)의 저면에 밀착되고 전극 집합체(1)와 전기적으로 연결되는 전류차단필터(130)를 더 포함한다.And as shown in Figure 1 further includes a
전류차단필터(130)는 캔부재(3) 내부의 압력 증가 시 일정 압력을 초과하면 단락되어 전류가 흐르지 않게 하며 단락 후 캔부재(3) 내부의 압력이 지속적으로 증가할 경우 상기 노치부(123)가 절개되어 캔부재(3) 내부의 가스를 외부로 배출한다. The
그리고 탑캡 조립체(100)의 가스켓부(140)는 벤트부재(120)와 전류차단필터(130)의 테두리 외측면을 감싸게 형성될 수 있는데, 특히 가스켓부(140)의 내면에서 벤트부재(120)와 전류차단필터(130)가 각각 안착되는 부분에는 단차가 형성되는 지지단부(141)가 구비되어 벤트부재(120)와 전류차단필터(130)의 저면을 각각 지지하도록 할 수 있다.In addition, the
그리고 가스켓부(140)는 극성을 갖도록 개질된 고분자 소재로 이루어져 니켈이 도금된 철 소재인 캔부재(3)와 접착 가능한데, 이 뿐만 아니라, 극성 고분자는 금속과 열접착이 가능하므로 가스켓부의 내측에서도 알루미늄 소재인 벤트부재(120)와 열접착 할 수 있다.In addition, the
극성을 가지도록 개질된 고분자 소재는 일 실시예로 폴리프로필렌 무수말레인산(polypropylene maleic anhydride)인 경우를 들 수 있다.A polymer material modified to have polarity may be, for example, a polypropylene maleic anhydride.
폴리프로필렌 무수말레인산의 경우 열에 의해 금속과의 매우 우수한 접착 효과를 가짐과 함께 내열성이 우수하여 2차 전지가 사용되는 환경에서 발생할 수 있는 열보다 녹는 점이 높으며 내화학성이 뛰어나서 화학적 변형이 쉽게 발생하지 않아 본 발명의 가스켓부(140)를 위한 최적의 소재이다.In the case of polypropylene maleic anhydride, it has a very good adhesion effect with metal by heat, and has excellent heat resistance, so it has a higher melting point than the heat that can be generated in the environment in which the secondary battery is used. It is an optimal material for the
그러나 가스켓부(140)의 소재가 꼭 이에 한정되는 것만은 아니며 극성을 갖도록 개질된 고분자 소재라면 일반적으로 알려진 다른 소재를 사용할 수도 있다.However, the material of the
도 2는 도 1에서 가스켓부가 벤트부재 및 캔부재와 열에 의해 접착된 부분을 일부 확대하여 도시한 일부 확대도이다.FIG. 2 is a partially enlarged view of a portion in which the gasket part is bonded to the vent member and the can member by heat in FIG.
도 2에 도시된 바와 같이, 가스켓부(140)는 벤트부재(120)와 밀착된 내면이 열에 의해 벤트부재(120)와 접착되고 캔부재(3)와 밀착된 외면이 열에 의해 캔부재(3)와 접착된다.As shown in FIG. 2, the
극성을 갖도록 개질된 고분자 소재는 열을 가하면 니켈, 알루미늄 등과 같은 금속 소재와의 접착력이 우수하다.The polymer material modified to have polarity is excellent in adhesion to metal materials such as nickel and aluminum when heated.
극성을 갖도록 개질된 고분자 소재와 니켈 금속이 열에 의해 접착되는 접착력을 일반적인 폴리프로필렌(PP) 소재와 니켈 금속이 열에 의해 접착되는 접착력과 비교할 수 있는 실험 데이터를 표 1에 기재한다. Table 1 shows experimental data that can compare the adhesive strength of a polymer material modified to have polarity and nickel metal to be adhered by heat to that of a general polypropylene (PP) material and nickel metal.
15 ~ 25 kgf/2cm
15-25 kgf/2cm
20 kgf/2cm
20 kgf/2cm
18 kgf/2cm
18 kgf/2cm
0 kgf/2cm
0 kgf/2cm
표 1과 같이 극성을 갖도록 개질된 고분자 소재는 열에 의해 니켈 금속과 우수한 접착력(15 kgf/2cm ~ 25 kgf/2cm)을 갖는 반면 폴리프로필렌 소재는 열을 가해도 니켈 금속과의 접착력을 갖지 못한다.As shown in Table 1, the polymer material modified to have polarity has excellent adhesion to nickel metal by heat (15 kgf/2cm to 25 kgf/2cm), while polypropylene material does not have adhesion to nickel metal even when heated.
따라서 본 발명은 가스켓부(140)의 소재를 폴리프로필렌 무수말레인산 등과 같은 극성을 갖도록 개질된 고분자 소재로 제작하여 니켈 도금된 캔부재(3)에 열에 의해 견고하게 접착하게 한다.Therefore, the present invention is made of a polymer material modified to have a polarity such as polypropylene maleic anhydride as the material of the
즉, 본 발명은 캔부재(3)에 가스켓부(140)를 결합함에 있어 캔부재(3)에 비딩(beading)부를 형성하지 않고 열에 의해 캔부재(3)에 가스켓부(140)가 견고하게 부착되게 한다.That is, in the present invention, the
이와 같이, 극성을 갖도록 개질된 고분자 소재는 열에 의해 금속과의 접착력을 확보할 수 있는데, 일실시예로 벤트부재(120)의 알루미늄 소재나 캔부재(3)의 니켈이 도금된 철 소재와의 강한 접착력을 갖는다.As described above, the polymer material modified to have polarity can secure adhesion to metal by heat. In one embodiment, the aluminum material of the
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 2차 전지에 탑캡 조립체가 설치된 상태에서 주요부를 나타내기 위해 일부를 절단하여 단면에서 도시한 도면이다.3 is a view showing a cross-sectional view of a portion of a secondary battery according to another embodiment of the present invention, with a top cap assembly installed in order to show main parts.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 2차 전지의 탑캡 조립체(100)는 배기홀(115)이 관통 형성되는 캡 플레이트(110)를 포함한다.3, the
그리고 도 3에서 보아 캡 플레이트(110)의 저면에 적층되며 캔부재(3) 내부의 압력 증가 시 절개되는 노치부(123)가 구비되는 벤트부재(120)를 포함한다.And it is stacked on the bottom surface of the
벤트부재(120)의 노치부(123)는 캔부재(3) 내부의 압력 증가 시 캔부재(3) 내부의 가스에 의해 절개되어 캔부재(3) 내부의 가스가 캔부재(3) 외부로 배출되게 한다.When the pressure inside the
그리고 캡 플레이트(110)의 테두리부 외측면과 벤트부재(120)의 테두리부 외측면을 함께 감싸도록 형성되어 캡플레이트(110)와 벤트부재(120)를 상호 결합시키는 내부 가스켓(160)을 포함한다.And includes an
그리고 도 3에서 보아 벤트부재(120)의 저면에 적층되고, 캔부재(3)에 수용된 전극조립체와 전기적으로 연결되며, 캔부재(3) 내부의 압력이 일정 이상이 될 경우 단락되어 전류를 차단하는 전류차단필터(130)를 포함한다.And as shown in Figure 3 is laminated on the bottom surface of the
이때, 전류차단필터(130)에 의해 전극조립체와 연결된 전류가 차단된 상태에서도 캔부재(3) 내부의 압력이 지속적으로 증가할 경우 상기 벤트부재(120)에 형성된 노치부(123)가 절개되어 캔부재(3) 내부의 가스를 외부로 배출하게 한다.At this time, even when the current connected to the electrode assembly is blocked by the
그리고 내부 가스켓(160)과 전류차단필터(130)의 외측면을 감싸게 형성되는 하우징부(150)를 포함한다.And it includes a
그리고 하우징부(150)의 둘레로부터 저면 일부까지 감싸도록 내면이 하우징부(150)에 열접착되고 외면은 캔부재(3)의 내면에 열접착되는 가스켓부(140)를 포함한다.And the inner surface is heat-sealed to the
도 4는 도 3에서 가스켓부가 벤트부재 및 캔부재와 열에 의해 접착된 부분을 일부 확대하여 도시한 일부 확대도이다.FIG. 4 is a partially enlarged view of the gasket portion of FIG. 3, partially enlarged by a portion bonded to the vent member and the can member by heat.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 2차 전지는 가스켓부(140)가 내측으로 한 번만 절곡된 형태를 가진다.As shown in Figure 4, the secondary battery according to another embodiment of the present invention has a
즉, 가스켓부(140)는 단면이 L자 형상을 형성하여 내측면은 하우징부(150)에 열에 의해 접착하면서 가스켓부(140)의 하부 절곡부는 하우징부(150)의 저면을 지지한다.That is, the
이와 같이 가스켓부(140)가 L자 형상을 형성하면 종래의 가스켓에 비해 형상을 단순화하여 사출 성형 시간이 감소하고, 원재료의 사용량을 감소시킬 수 있어 생산성을 향상시키고 비용을 절감하는 장점이 있다.Thus, when the
도 5는 본 발명에 따른 2차 전지 제조방법을 순차적으로 도시한 흐름도이다. 5 is a flowchart sequentially showing a method for manufacturing a secondary battery according to the present invention.
이하 도면을 참조하여 본 발명에 따른 2차 전지 제조방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a secondary battery according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 2차 전지 제조방법은 양극 활물질이 도포된 양극과 음극 활물질이 도포된 음극 및 양극과 음극 사이에 개재된 분리막을 복수 회 적층하거나 양극과 분리막과 음극이 적층된 적층체를 젤리 롤 형태로 권취하여 전극 집합체를 조립하는 전극 조립 단계(S1)를 포함한다.As shown in Figure 5, the method of manufacturing a secondary battery according to the present invention is a positive electrode active material is coated positive electrode and a negative electrode active material is coated a negative electrode and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode is laminated a plurality of times or the positive electrode and the separator and the negative electrode It comprises an electrode assembly step (S1) of assembling the electrode assembly by winding the laminated body in the form of a jelly roll.
그리고 전극 집합체와 전해액을 캔부재의 개구부를 통해 캔부재의 내부에 수용하는 수용단계(S2)를 포함한다.And it includes a receiving step (S2) for receiving the electrode assembly and the electrolytic solution into the inside of the can member through the opening of the can member.
그리고 캔부재의 개구부에 탑캡 조립체를 설치하여 캔부재의 개구부를 막는 마감단계(S3)를 포함한다.And it includes a closing step (S3) to install the top cap assembly to the opening of the can member to close the opening of the can member.
그리고 캔부재에 탑캡 조립체를 열에 의해 접착하는 접착 단계(S4)를 포함한다.And it includes an adhesive step (S4) for bonding the top cap assembly to the can member by heat.
접착 단계(S4)에서 캔부재에 탑캡 조립체를 열에 의해 접착하는 방법은 진동, 적외선, 핫 프레스(hot press), 레이저 중 어느 하나 이상의 방법을 사용한다.In the bonding step (S4), a method of thermally bonding the top cap assembly to the can member uses any one or more of vibration, infrared, hot press, and laser.
여기서 진동으로 캔부재에 탑캡 조립체를 열에 의해 접착하는 방법은 열원이 필요 없어 열원에 의해 이차 전지의 부품이 손상되지 않는 장점이 있다.Here, the method of thermally bonding the top cap assembly to the can member by vibration has an advantage in that a heat source is not required and components of the secondary battery are not damaged by the heat source.
그리고 적외선으로 캔부재에 탑캡 조립체를 열에 의해 접착하는 방법은 열원이 필요 없으며 원하는 부분만을 특정하여 열을 전달하여 접착할 수 있는 장점이 있다.In addition, the method of thermally bonding the top cap assembly to the can member with infrared rays does not require a heat source, and has a merit in that only a desired portion is specified to transfer heat and adhere.
그리고 핫 프레스로 캔부재에 탑캡 조립체를 열에 의해 접착하는 방법은 열을 직접 전달하여 고분자 멜팅(melting) 및 접착이 가능하고, 장치 구조가 단순하여 2차 전지 제조 공정에 핫 프레스 장치를 설치하기 쉽다는 장점이 있다.In addition, the method of attaching the top cap assembly to the can member by heat by hot press is capable of polymer melting and adhesion by directly transferring heat, and the device structure is simple, so it is easy to install the hot press device in the secondary battery manufacturing process. Has an advantage.
그리고 레이저로 캔부재에 탑캡 조립체를 열에 의해 접착하는 방법은 국소부위에 열 전달이 가능하여 정교한 접착이 가능한 장점이 있다.In addition, the method of thermally bonding the top cap assembly to the can member with a laser has the advantage of enabling precise adhesion by allowing heat transfer to a local area.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 제조 과정에서 비딩공정을 제거하여 제조 과정 중 이물발생을 극소화하는 효과가 있다.According to the present invention as described above, by removing the beading process in the manufacturing process, there is an effect to minimize the occurrence of foreign matter during the manufacturing process.
또한, 제조 과정에서 비딩공정을 제거하여 탑캡 조립체가 변형되는 것을 극소화하는 효과가 있다.In addition, there is an effect to minimize the deformation of the top cap assembly by removing the beading process in the manufacturing process.
또한, 탑캡 조립체를 캔부재에 열에 의해 접착하여 밀봉성을 향상시키는 효과가 있다.In addition, there is an effect of improving the sealability by bonding the top cap assembly to the can member by heat.
또한, 탑캡 조립체를 캔부재에 열에 의해 접착하여 생산 공정이 간소화되고 생산 비용과 시간이 감축되는 효과가 있다.In addition, by attaching the top cap assembly to the can member by heat, the production process is simplified and the production cost and time are reduced.
또한, 가스켓이 극성을 갖도록 개질된 고분자 소재로 이루어져 금속 소재의 캔부재와 열에 의한 접착성을 극대화하는 효과가 있다.In addition, the gasket is made of a polymer material modified to have polarity, and thus has an effect of maximizing the adhesion between the metal member and the can member.
또한, 진동, 적외선, 핫 프레스, 레이저 중 어느 하나 이상의 방법으로 열을 가하여 캔부재에 탑캡 조립체를 접착함에 따라 최적의 방법으로 열 접착하는 효과가 있다.In addition, by applying heat to any one or more of vibration, infrared, hot press, laser, the top cap assembly is adhered to the can member, thereby effecting heat adhesion in an optimal manner.
이상과 같이 본 발명에 따른 2차 전지 및 2차 전지 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 수정 및 변형이 가능하다.As described above, the secondary battery and the secondary battery manufacturing method according to the present invention have been described with reference to the exemplified drawings, but the present invention is not limited by the embodiments and drawings described above, and the present invention is within the scope of the claims. Various modifications and variations are possible by those skilled in the art.
1: 전극 집합체
3: 캔부재
3a: 바닥부
3b: 벽면부
100: 탑캡 조립체
110: 캡 플레이트
111: 돌출부
115: 배기홀
120: 벤트부재
123: 노치부
130: 전류차단필터
140: 가스켓부
141: 지지단부
150: 하우징부
160: 내부 가스켓1: electrode assembly
3: Can absence
3a: bottom
3b: wall part
100: top cap assembly
110: cap plate
111: protrusion
115: exhaust hole
120: vent member
123: Notch
130: current cut filter
140: gasket portion
141: support end
150: housing
160: internal gasket
Claims (10)
상기 전극 집합체(1)를 내부에 수용하는 캔부재(3); 및
상기 캔부재(3)의 개구부를 막는 탑캡 조립체(100); 를 포함하는 2차 전지에 있어서,
상기 캔부재(3)는 바닥부(3a)와 상기 바닥부(3a)의 테두리부분에서 상측으로 연장되는 벽면부(3b)를 포함하고,
상기 탑캡 조립체(100)는 열에 의해 상기 벽면부(3b)의 내측면에 접착되는 가스켓부(140)를 포함하고,
상기 벽면부(3b)는 상기 바닥부(3a)의 테두리부분에서 상측 방향으로 곧게 연장되어 있고,
상기 가스켓부(140)는 한 번만 절곡된 형태를 가지고, 상기 가스켓부(140)는 단면이 L자 형상이며,
상기 탑캡 조립체(100)는,
배기홀(115)이 관통 형성되는 캡 플레이트(110)와
상기 캡 플레이트(110)의 테두리와 결합되며, 상기 캔부재(3) 내부의 압력 증가 시 절개되어 가스를 배출하는 노치부(123)가 마련되는 벤트부재(120) 및
상기 벤트부재(120)에 밀착되며 상기 전극 집합체(1)와 전기적으로 연결되고 상기 캔부재(3) 내부의 압력 증가 시 단락되어 전류를 차단하는 전류차단필터(130)를 더 포함하고,
상기 가스켓부(140)는 상기 벤트부재(120)와 상기 전류차단필터(130)의 테두리 외측면을 감싸며,
상기 가스켓부(140)는 상기 벤트부재(120)와 상기 전류차단필터(130)의 저면을 지지하도록 지지단부를 형성하되, 상기 캡 플레이트(110)와 벤트부재(120)의 상면은 지지하지 않는 것을 특징으로 하는 2차 전지.Electrode assembly 1;
A can member (3) accommodating the electrode assembly (1) therein; And
A top cap assembly 100 closing the opening of the can member 3; In the secondary battery comprising a,
The can member 3 includes a bottom portion 3a and a wall surface portion 3b extending upwardly from an edge portion of the bottom portion 3a,
The top cap assembly 100 includes a gasket portion 140 that is adhered to the inner surface of the wall surface portion 3b by heat,
The wall surface portion 3b extends straight from the edge portion of the bottom portion 3a in an upward direction ,
The gasket portion 140 has a bent shape only once, and the gasket portion 140 has an L-shaped cross section,
The top cap assembly 100,
The exhaust plate 115 and the cap plate 110 is formed through
A vent member 120 which is coupled with the rim of the cap plate 110 and is provided with a notch 123 for cutting gas when the pressure inside the can member 3 increases.
Further comprising a current blocking filter 130 that is in close contact with the vent member 120 and electrically connected to the electrode assembly 1 and shorted when the pressure inside the can member 3 increases, thereby blocking the current,
The gasket portion 140 surrounds the outer surface of the vent member 120 and the current blocking filter 130,
The gasket portion 140 forms a support end portion to support the bottom surface of the vent member 120 and the current blocking filter 130, but does not support the cap plate 110 and the upper surface of the vent member 120. Secondary battery, characterized in that.
상기 벤트부재(120)는 알루미늄(Al) 소재이고 상기 캔부재(3)는 니켈(Ni)이 도금된 철(Fe) 소재인 것을 특징으로 하는 2차 전지.The method according to claim 1,
The vent member 120 is an aluminum (Al) material and the can member 3 is a secondary battery, characterized in that nickel (Ni) is plated iron (Fe) material.
상기 캔부재(3)는 금속 소재로 이루어지며,
상기 가스켓부(140)는 극성을 갖도록 개질된 고분자 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 2차 전지. The method according to claim 1,
The can member 3 is made of a metal material,
The gasket portion 140 is a secondary battery characterized in that it is made of a polymer material modified to have a polarity.
상기 고분자 소재는 폴리프로필렌 무수말레인산(polypropylene maleic anhydride) 인 것을 특징으로 하는 2차 전지.The method according to claim 8,
The polymer material is a secondary battery characterized in that the polypropylene maleic anhydride (polypropylene maleic anhydride).
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