KR102245120B1 - 이차전지 및 그 이차전지의 제조 방법 - Google Patents

이차전지 및 그 이차전지의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전해액 주액성 및 가스 배출 특성을 향상시킨 이차전지 및 그 이차전지의 제조 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 내부에 전극조립체와 전해액을 수용하는 캔부재, 상기 캔부재의 개구부를 밀봉하는 탑캡 조립체 및 상기 캔부재의 개구부 내측 둘레부에 마련되어 상기 전극조립체와 상기 탑캡 조립체를 서로 절연하는 절연부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

이차전지 및 그 이차전지의 제조 방법{SECONDARY BATTERY AND MANUFACTURING METHOD FOR THE SAME}
본 발명은 이차전지 및 그 이차전지의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 전해액 주액성 및 가스 배출 특성을 향상시킨 이차전지 및 그 이차전지의 제조 방법에 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 원통형 전지는 젤리롤(jelly roll) 상부에 탑 인슐레이터(top insulator)를 삽입하여 캔(can)과 젤리롤 사이의 내부 쇼트(short)를 방지하지만 탑 인슐레이터의 중앙 구멍 크기에 의해 전해액의 주액성 및 가스 배출 특성이 결정되기 때문에 전해액의 주액성 및 가스 배출 특성 향상을 위해 탑 인슐레이터를 개선할 필요성이 있었다.
따라서 본 발명은 위와 같은 필요성에 의해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 캔부재의 개구부에 설치되는 절연부재를 개선하여 전해액 주액성 및 가스 배출 특성을 향상시키는 이차전지 및 그 이차전지의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는 내부에 전극조립체와 전해액을 수용하는 캔부재, 상기 캔부재의 개구부를 밀봉하는 탑캡 조립체 및 상기 캔부재의 개구부 내측 둘레부에 마련되어 상기 전극조립체와 상기 탑캡 조립체를 서로 절연하는 절연부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 캔부재는 상기 개구부의 내측 둘레부에 내측으로 단차지는 설치부를 형성할 수 있다.
상기 절연부재는 상기 설치부에 결합될 수 있다.
상기 캔부재는 상기 탑캡 조립체의 하단 측에 내측으로 오목한 비드부를 포함하고, 상기 절연부재는 상기 비드부의 내측을 커버할 수 있다.
상기 절연부재는 상기 캔부재의 외측으로 연장되는 보호부를 포함할 수 있다.
상기 보호부는 상기 개구부의 내측에서 외측으로 형성되며, 상기 개구부의 단부 표면을 감싸도록 절곡될 수 있다.
상기 보호부는 상기 개구부의 단부 표면에 밀착될 수 있다.
상기 절연부재는 상기 전극조립체의 일부와 상기 캔부재의 사이로 연장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 제조 방법은 이차전지의 캔부재를 준비하는 준비단계, 상기 캔부재의 개구부 내측 둘레에 절연부재를 설치하는 설치단계, 상기 절연부재의 외측 단부를 상기 캔부재의 단부 표면을 따라 절곡하여 상기 캔부재의 단부를 커버하는 커버단계, 상기 캔부재의 내부에 전해액과 전극조립체를 수용하는 수용단계 및 상기 개구부를 밀봉하도록 상기 절연부재에 탑캡 조립체를 조립하는 조립단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 준비단계 이후에 상기 캔부재의 개구부 내측 둘레에 내측으로 단차진 설치부를 형성할 수 있다.
상기 조립단계 이후에 상기 절연부재가 삽입된 상기 캔부재의 개구부 일부에 내측으로 오목한 비드부를 형성할 수 있다.
본 발명에 따르면, 캔부재의 개구부에 내측으로 단차진 설치부를 형성하고 설치부에 절연부재를 끼움 결합함에 따라 절연부재의 중앙홀 크기를 극대화할 수 있어 캔부재 내부의 전해액 주액성 및 가스 배출 특성을 극대화하는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 절연부재를 캔부재의 설치부에 설치한 상태에서 캔부재를 비딩(beading)하면 전극조립체와 탑캡 조립체를 서로 절연함과 동시에 캔부재와 전극조립체 사이의 쇼트(short) 유발 가능 부위를 커버하여 내부 쇼트를 방지하는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 절연부재의 외측 끝단이 캔부재의 개구부 단부를 감싸게 절곡되어 캔부재의 트리밍(trimming)부를 보호함에 따라 캔부재의 부식을 방지하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 주요부가 보이도록 일부를 종 방향으로 절단하여 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지의 주요부가 보이도록 일부를 종 방향으로 절단하여 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지를 조립하기 전의 캔부재에서 일부를 종 방향으로 절단하여 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지의 캔부재만을 평면에서 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지를 조립하기 전의 절연부재만을 종 방향으로 절단하여 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지의 절연부재만을 평면에도 도시한 평면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지의 캔부재에 절연부재를 끼움 결합한 것을 종 방향으로 절단하여 도시한 단면도이다.
도 8은 도 7에서 절연부재의 외측 단부를 절곡한 것을 도시한 도면이다.
도 9는 도 8에서 캔부재의 내부에 전극조립체를 수용한 것을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 제조 방법을 도시한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이차전지 및 그 이차전지의 제조 방법에 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 이차전지의 주요부가 보이도록 일부를 종 방향으로 절단하여 도시한 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지는 내부에 전극조립체(1)와 전해액을 수용하는 캔부재(10), 상기 캔부재(10)의 개구부(11)를 밀봉하는 탑캡 조립체(20) 및 상기 캔부재(10)의 개구부(11) 내측 둘레부에 마련되어 상기 전극조립체(1)와 상기 탑캡 조립체(20)를 서로 절연하는 절연부재(30)를 포함한다.
캔부재(10)는 원통형 또는 각형 등의 형상으로 형성될 수 있는데, 본 발명의 도면에서는 원통형을 일 실시예로 들어 설명한다.
캔부재(10)는 탑캡 조립체(20)의 하단 측에 내측으로 오목한 비드부(15)를 포함하고, 절연부재(30)는 비드부(15)의 내측을 커버하도록 캔부재(10)의 개구부(11)의 내측 둘레부에 마련될 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지의 주요부가 보이도록 일부를 종 방향으로 절단하여 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 조립하기 전의 캔부재에서 일부를 종 방향으로 절단하여 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 캔부재만을 평면에서 도시한 평면도이다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 캔부재(10)는 개구부(11)의 내측 둘레부에 내측으로 단차지는 설치부(13)를 형성할 수 있다.
그리고 절연부재(30)는 설치부(13)에 결합되도록 설치될 수 있다. 이러한 결합은 일 예로 끼움 결합일 수 있다.
이때, 설치부(13)에 설치된 절연부재(30)의 내측 둘레와 캔부재(10)의 내측 둘레는 동일한 둘레 길이를 형성하여 개구부(11)의 크기를 최대한 확보하면서 캔부재(10)와 탑캡 조립체(20)의 절연 기능을 유지할 수 있다.
따라서 개구부(11)를 통해 캔부재(10) 내부로 전해액을 주액하거나 캔부재(10) 내부의 가스를 개구부(11)로 배출하는 특성을 극대화할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 조립하기 전의 절연부재만을 종 방향으로 절단하여 도시한 단면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 절연부재만을 평면에도 도시한 평면도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 캔부재에 절연부재를 끼움 결합한 것을 종 방향으로 절단하여 도시한 단면도이다.
도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 절연부재(30)는 캔부재(10)의 설치부(13)에 대응하는 형상으로 형성될 수 있고, 설치부(13)에 끼움 결합된 상태에서 일측 단부가 캔부재(10)의 외측으로 연장되는 보호부(31)를 형성할 수 있다.
도 8은 도 7에서 절연부재의 외측 단부를 절곡한 것을 도시한 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 보호부(31)는 개구부(11)의 내측에 설치된 절연부재(30)에서 개구부(11)의 외측으로 연장되게 형성되며, 개구부(11)의 단부 표면을 밀착하며 감싸도록 절곡될 수 있다.
즉, 보호부(31)는 캔부재(10)의 제조 과정에서 개구부(11)의 단부에 발생하는 트리밍(trimming) 영역을 커버하여 트리밍 영역에서 쉽게 발생할 수 있는 부식을 방지하는 효과가 있다.
도 9는 도 8에서 캔부재의 내부에 전극조립체를 수용한 것을 도시한 도면이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 캔부재(10)의 내부에 전극조립체(1)를 수용하였을 때 절연부재(30)는 캔부재(10)의 개구부(11)로부터 연장되어 전극조립체(1)와 캔부재(10)가 접촉하는 부위까지 형성될 수 있다.
여기서 절연부재(30)는 전극조립체(1)와 캔부재(10)가 접촉하는 부위 중 쇼트(short)가 발생할 수 있는 부위까지 연장되어 전극조립체(1)와 캔부재(10) 사이의 쇼트를 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 제조 방법을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 제조 방법을 도시한 흐름도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 제조 방법은 준비단계(S1), 설치단계(S2), 커버단계(S3), 수용단계(S4) 및 조립단계(S5)를 포함한다.
상기 준비단계(S1)는 내부에 전극조립체(1)와 전해액을 수용하기 위한 캔부재(10)를 준비하는 단계이다.
그리고 캔부재(10)의 개구부(11) 내측 둘레에 내측으로 단차진 설치부(13)를 형성할 수 있다.
상기 설치단계(S2)는 캔부재(10)의 개구부 내측 둘레에 절연부재(30)를 설치하는 단계이다. 이때의 절연부재(30)는 상기 설치부(13)에 결합될 수 있는데 결합은 일례로 끼움 결합일 수 있다.
상기 커버단계(S3)는 캔부재(10)의 개구부(11) 내측 둘레에 설치된 절연부재(30)의 외측 단부를 캔부재(10)의 외측으로 연장하여 보호부(31)를 형성하고, 보호부(31)를 캔부재(10)의 단부 표면을 따라 절곡하여 캔부재(10)의 단부를 커버하도록 하는 단계이다.
상기 수용단계(S4)는 캔부재(10)의 내부에 전해액과 전극조립체(1)를 수용하는 단계이다.
상기 조립단계(S5)는 캔부재(10)의 개구부(11)를 밀봉하도록 개구부(11)에 설치된 절연부재(30)에 탑캡 조립체(20)를 조립하는 단계이다.
또한, 개구부(11)에 조립된 탑캡 조립체(20)를 고정하기 위한 비드부(15)를 형성시킬 수 있다. 비드부(15)는 절연부재(30)가 끼움 결합된 캔부재(10)의 개구부(11) 중 탑캡 조립체(20)의 하측에서 내측으로 오목하게 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 캔부재의 개구부에 내측으로 단차진 설치부를 형성하고 설치부에 절연부재를 끼움 결합함에 따라 절연부재의 중앙홀 크기를 극대화할 수 있어 캔부재 내부의 전해액 주액성 및 가스 배출 특성을 극대화하는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 절연부재를 캔부재의 설치부에 설치한 상태에서 캔부재를 비딩(beading)하면 전극조립체와 탑캡 조립체를 서로 절연함과 동시에 캔부재와 전극조립체 사이의 쇼트(short) 유발 가능 부위를 커버하여 내부 쇼트를 방지하는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 절연부재의 외측 끝단이 캔부재의 개구부 단부를 감싸게 절곡되어 캔부재의 트리밍(trimming)부를 보호함에 따라 캔부재의 부식을 방지하는 효과가 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 이차전지 및 그 이차전지의 제조 방법을 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
13: 설치부
15: 비드부
20: 탑캡 조립체
30: 절연부재
31: 보호부

Claims (11)

  1. 내부에 전극조립체(1)와 전해액을 수용하는 캔부재(10);
    상기 캔부재(10)의 개구부(11)를 밀봉하는 탑캡 조립체(20); 및
    상기 캔부재(10)의 개구부(11) 내측 둘레부에 마련되어 상기 전극조립체(1)와 상기 탑캡 조립체(20)를 서로 절연하는 절연부재(30); 를 포함하고,
    상기 절연부재(30)는 하단에서 상단까지 캔부재(10)의 내주면 표면에 밀착되도록 장착되되,
    상기 절연부재(30)의 하단은 상기 전극조립체(1)의 상단 아래로 상기 전극조립체(1)와 캔부재(10) 사이로 연장되어 상기 전극조립체(1)와 캔부재(10)를 절연하고,
    상기 절연부재(30)의 상단은 상기 캔부재(10)의 외측으로 연장되는 보호부(31)를 형성하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 캔부재(10)는 상기 개구부(11)의 내측 둘레부에 내측으로 단차지는 설치부(13)를 형성하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 절연부재(30)는 상기 설치부(13)에 결합되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 캔부재(10)는 상기 탑캡 조립체(20)의 하단 측에 내측으로 오목한 비드부(15)를 포함하고,
    상기 절연부재(30)는 상기 비드부(15)의 내측을 커버하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 보호부(31)는 상기 개구부(11)의 내측에서 외측으로 형성되며, 상기 개구부(11)의 단부 표면을 감싸도록 절곡되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 보호부(31)는 상기 개구부(11)의 단부 표면에 밀착되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
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