KR102308631B1 - 이차 전지 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제1전극판, 제2전극판 및 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체, 상기 전극조립체가 삽입되도록 일 측에 개구가 형성되고, 내부에 상기 전극조립체를 수용하는 캔, 상기 캔의 개구를 밀봉하고 제1단자통공을 갖는 캡 플레이트, 상기 캡 플레이트 하부에 위치하고 제2단자통공을 갖는 절연 플레이트 및 상기 절연 플레이트 하부에 위치하고 제3단자통공을 가지며, 상기 제3단자통공 주변부에 형성된 돌출부를 포함하는, 터미널 플레이트를 구비하는, 이차 전지를 제공한다.

Description

이차 전지 및 그 제조방법{Rechargeable battery and manufacturing method thereof}
본 발명은 이차 전지에 관한 것이다.
무선인터넷이나 통신기술의 발달로 인하여 전원공급장치 없이 전지를 사용하여 운용 가능한 휴대용 전자기기의 사용이 보편화 되고 있다. 그 중 휴대용 컴퓨터는 소형이며 휴대가 간편하여 이동성이 뛰어난 장점이 있어 업무용 또는 개인용으로 널리 사용되고 있다. 휴대용 컴퓨터가 전원공급장치에 구애됨 없이 여러 장소에서 사용되기 위하여 이차 전지를 구비할 수 있다. 이차 전지는 충분한 출력을 제공하기 위하여 충전 및 방전을 반복하여 사용할 수 있는 다수의 단위 전지들을 구비할 수 있다.
본 발명은 이차 전지의 구조에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1전극판, 제2전극판 및 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체, 상기 전극조립체가 삽입되도록 일 측에 개구가 형성되고, 내부에 상기 전극조립체를 수용하는 캔, 상기 캔의 개구를 밀봉하고 제1단자통공을 갖는 캡 플레이트, 상기 캡 플레이트 하부에 위치하고 제2단자통공을 갖는 절연 플레이트 및 상기 절연 플레이트 하부에 위치하고 제3단자통공을 가지며, 상기 제3단자통공 주변부에 형성된 돌출부를 포함하는, 터미널 플레이트를 구비하는, 이차 전지가 제공된다.
본 실시예에 있어서, 상기 돌출부는 상기 터미널 플레이트의 상기 절연 플레이트와 접촉하는 면의 반대측 면에 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 캡 플레이트의 상면에 위치하며, 상기 제1단자통공, 상기 제2단자통공 및 상기 제3단자통공을 관통하는 전극핀을 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 전극핀은 상기 캡 플레이트 상면에 위치하는 상면부와 상기 터미널 플레이트 하면에 위치하는 하면부와 상기 상면부와 상기 하면부를 연결하는 연결부를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 전극핀의 상기 하면부는 상기 터미널 플레이트의 상기 돌출부와 맞물리도록 배치될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 돌출부는 상기 제3단자통공을 둘러싸는 원 형태로 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 돌출부는 상기 제3단자통공을 주변부를 둘러싸는 복수개의 돌기들을 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서,상기 돌출부는 상기 제3단자통공을 기준으로 방사형으로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 캔의 내부에 전극 조립체를 수납하는 단계, 캡 플레이트, 캡 플레이트 하면에 절연 플레이트, 절연 플레이트 하면에 터미널 플레이트를 적층하고, 캡 플레이트, 절연 플레이트 및 터미널 플레이트에 형성된 단자통공에 전극핀을 관통하여 캡 조립체를 형성하는 단계 및 캡 플레이트, 절연 플레이트 및 터미널 플레이트를 포함하는 캡 조립체에 의해 캔을 밀봉하는 단계를 포함하고, 상기 캡 조립체를 형성하는 단계에서, 단자통공 주변부의 터미널 플레이트의 일 면에 돌출부를 갖는, 이차 전지의 제조방법이 제공된다.
본 실시예에 있어서, 상기 캡 조립체를 형성하는 단계에서, 전극핀은 금속성 물질로 형성되며, 금속성 물질의 전성을 이용하여 캡조립체의 단자통공을 관통한 전극핀의 끝 단부를 스피닝(spinning) 공법으로 형성할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 전극핀의 끝 단부는 터미널 플레이트의 돌출부와 맞물리게 형성될 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 이차 전지의 내구성 및 안전성이 향상된 이차 전지를 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1의 이차 전지를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 이차 전지의 캡 조립체를 개략적으로 도시하는 저면도이다.
도 4는 도 3을 VI-VI 선을 따라 취한 단면의 일부를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 5 내지 도 7은 도 1의 이차 전지의 터미널 플레이트의 일부분을 확대하여 개략적으로 도시한 사시도들이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 다른 부분의 "바로 위에" 또는 "바로 상에" 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
이하의 실시예에서, x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 개략적으로 도시하는 사시도이고, 도 2는 도 1의 이차 전지를 개략적으로 도시한 분해 사시도이며, 도 3은 도 1의 이차 전지의 캡 조립체를 개략적으로 도시하는 저면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 관한 이차 전지(100)는 캔(110), 전극 조립체(130), 절연케이스(150) 및 캡 조립체(190)를 포함할 수 있다. 이차 전지(100)은 재충전이 가능하며 예컨대 리튬-이온 전지로 구성될 수 있다.
캔(110)는 일 측에 개구(OP)를 가지며, 측벽으로 둘러싸인 내부공간을 형성한다. 상기 개구(OP)를 통해 전극 조립체(130)를 삽입하여 캔(110)의 내부공간에 전극 조립체(130)를 수용할 수 있다.
캔(110)는 상부 면이 개방된 대략 육면체의 형상으로, 강도를 확보하기 위하여 금속성 소재로 제작될 수 있다. 예컨대, 캔(110)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제작될 수 있다. 전극 조립체(130)가 개구를 통해서 캔(110)에 삽입된 후, 개구는 캡 조립체(190)에 의해 밀봉될 수 있다. 캡 조립체(190)는 터미널 플레이트(160), 절연 플레이트(170), 캡 플레이트(180) 및 이들을 관통하는 전극핀(182)을 포함한다. 캡 조립체(190)의 상세한 구성에 대하여는 후술한다.
캡 플레이트(180)는 캔(110)와 마찬가지로 알루미늄 또는, 알루미늄 합금과 같은 금속성 소재로 제작될 수 있다. 캡 플레이트(180)와 캔(110)이 접하는 부분은 레이저 용접에 의해 결합됨으로써, 내부 기밀을 유지할 수 있다.
전극 조립체(130)는 제1전극층(131), 제2전극층(132) 및 제1전극층(131)과 제2전극층(132) 사이의 세퍼레이터(133)를 포함할 수 있다. 전극 조립체(130)는, 다수의 제1전극층(131), 제2전극층(132) 및 세퍼레이터(133)가 적층된 구조를 형성할 수 있으며, 제1전극층(131), 제2전극층(132) 및 세퍼레이터(133)가 권취된 젤리롤(jelly-roll) 구조를 형성할 수 있다. 다만 이하에서는 설명의 편의를 위해서 전극 조립체(130)는 제1전극층(131), 제2전극층(132) 및 세퍼레이터(133)가 권취된 젤리롤(jelly-roll) 구조를 형성하는 것을 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
제1전극층(131)은 양극 필름 또는 음극 필름 중 어느 하나일 수 있다. 제1전극층(131)이 양극 필름인 경우, 제2전극층(132)은 음극 필름일 수 있으며, 반대로, 제1전극층(131)이 음극 필름인 경우, 제2전극층(132)은 양극 필름일 수 있다. 즉, 제1전극층(131)과 제2전극층(132)은 전기적으로 극성이 다르게 형성되며 특정 극성에 한정되지 않는다. 다만 이하에서는 설명의 편의를 위해서 제1전극층(131)은 양극 필름으로 형성되고, 제2전극층(132)은 음극 필름으로 형성되는 경우를 설명한다.
제1전극층(131)은 제1금속 집전체(미도시)와 상기 제1금속 집전체 표면에 제1활물질(미도시)이 도포된 제1활물질부(미도시)를 포함할 수 있다. 이와 마찬가지로, 제2전극층(132)은 제2 금속 집전체(미도시)와 상기 제2금속 집전체 표면에 제2활물질(미도시)이 도포되어 형성된 제2활물질부(미도시)를 포함할 수 있다.
제1전극층(131)은 양극 필름인바, 상기 제1금속 집전체는 양극 집전체이며, 상기 제1활물질부는 양극 활물질부일 수 있다. 그리고, 제2전극층(132)은 음극 필름인바, 상기 제2금속 집전체는 음극 집전체이며, 상기 제2활물질부는 음극 활물질부일 수 있다. 상기 양극 집전체, 상기 양극 활물질부, 상기 음극 집전체 및 상기 음극 활물질부의 물질 및 구성은 일반적인 이차전지에 사용되는 주지/관용의 물질이 사용될 수 있으므로, 그 상세한 물질 및 구성에 대한 설명은 여기서 생략한다.
세퍼레이터(133)는 다공성 고분자막일 수 있으며, 고분자 섬유를 포함하는 직포 또는 부직포 형태일 수 있으며, 세라믹 입자를 포함할 수 있고, 고분자 고체 전해질로 이루어질 수 있다. 세퍼레이터(133)는 예컨대 폴리에틸렌(Polyethylene: PE), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP) 등으로 형성될 수 있다. 세퍼레이터(133)는 독립적인 필름으로 형성하거나 제1전극층(131) 또는 제2전극층(132) 상에 비전도성의 다공성 층을 형성하여 사용될 수 있다.
세퍼레이터(133)는 제1전극층(131)과 제2전극층(132)을 서로 전기적으로 분리시키기 위해 형성한 것으로, 세퍼레이터(133)의 형상은 반드시 제1전극층(131)이나 제2전극층(132)의 형상과 동일하게 형성될 필요는 없다.
전극판(134, 135)은 성질이 다른 제1전극판(134)과 제2전극판(135)을 구비할 수 있다. 전극판(134,135)은 전극 조립체(130)를 외부와 전기적으로 접속되기 위해서 설치한다. 제1전극판(134)은 제1전극층(131)과 전기적으로 접속되어 양극을 가지고, 제2전극판(135)은 제2전극층(132)과 전기적으로 접속되어 음극을 가진다.
한편, 절연케이스(150)는 전극 조립체(130)와 캡 조립체(190) 사이에 배치되어, 전극 조립체(130)와 캡 조립체(190)를 전기적으로 절연시키는 역할을 할 수 있다. 이러한 절연케이스(150)는 전극 조립체(130)를 수용한 캔(110)의 개구의 내측에 안착된다.
또한 절연케이스(150)의 끝 단부에는 지지부(156)가 형성될 수 있다. 절연케이스(150)는 지지부(156)를 통해 캔(110)의 내부에 안정적으로 안착될 수 있다. 도면에서는 절연케이스(150)의 지지부(156)가 절연케이스(150)의 끝 단부에만 형성된 것으로 도시되어 있으나, 지지부(156)는 절연케이스(150)의 둘레를 따라 연장될 수도 있다.
이러한 절연케이스(150)는 전술한 것과 같이, 전극 조립체(130)와 캡 조립체(190)를 전기적으로 절연시키는 절연체이므로, 절연성 고분자 수지로 형성될 수 있다. 예컨대, 절연성 고분자 수지로는 폴리프로필렌(polypropylene: PP), 폴리에틸렌(Polyethylene: PE), 폴리이미드(Polyimide: PI), 폴리페닐렌설파이드(polyphenylenesulfide: PPS), 폴리에테르술폰(polyethersulfone: PES), 변성 폴리페닐렌옥사이드(polyphenyleneoxide: PPO) 등이 사용될 수 있다.
한편, 캡 조립체(190)는 캡 플레이트(180), 절연 플레이트(170), 터미널 플레이트(160) 및 전극핀(182)을 포함할 수 있다.
캡 플레이트(180)는 캔(110)의 개구(OP)를 밀폐하여 캔(110) 내부공간에 설치된 전극 조립체(130)를 보호한다. 캡 플레이트(180)의 형상은 캔(110)의 개구(OP)의 형상과 동일하게 형성 될 수 있다.
캡 플레이트(180)의 상에는 전극핀(182)이 배치될 수 있다. 이 때, 전극핀(182)과 캡 플레이트(180) 간의 단락을 방지하기 위하여 전극핀(182)과 캡 플레이트(180) 사이에 가스켓(185)이 구비 될 수 있다. 가스켓(185)은 절연성 소재로 제작되며, 전극핀(182)과 캡 플레이트(180) 간의 전기적 단락을 방지한다.
전극핀(182)은 캡 플레이트(180)의 중앙에 배치될 수 있으며, 전극핀(182)을 중심으로 일 측에는 앵커부(183)를 구비하고, 타 측에는 전해액 주입구(184)를 구비할 수 있다.
전극핀(182)은 캡 플레이트(180) 중앙에 배치된 제1단자통공(181)을 통해 제2전극판(135)과 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 제1전극판(134)은 캡 플레이트(180)와 전기적으로 연결되고, 제2전극판(135)은 전극핀(182)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1전극판(134) 및 제2전극판(135)은 서로 다른 극성을 띄므로, 제1전극판(134) 및 제2전극판(135)과 연결된 캡 플레이트(180) 및 전극핀(182) 역시 다른 극성을 갖는다. 예컨대, 캡 플레이트(180)는 양극의 극성을 가질 수 있고, 전극핀(182)은 음극의 극성을 가질 수 있다. 따라서 전극핀(182)과 캡 플레이트(180) 간의 단락을 방지하기 위해 전극핀(182)과 캡 플레이트(180) 사이에 가스켓(185)이 구비 되어 전극핀(182)과 캡 플레이트(180) 간의 전기적 단락을 방지한다.
캡 플레이트(180) 상에는 밀폐된 캔(110)의 내부로 전해액을 주입하는 전해액 주입구(184)가 형성될 수 있고, 전해액 주입구(184)는 전해액이 주입된 후, 밀봉마개(미도시)에 의해 밀봉될 수 있다.
또한, 캡 플레이트(180) 하면에는 절연 플레이트(170) 및 터미널 플레이트(160)가 배치될 수 있다. 절연 플레이트(170)는 캡 플레이트(180) 하면에 배치될 수 있으며, 가스켓(185)과 같은 절연 물질로 형성될 수 있다. 절연 플레이트(170)에는 캡 플레이트(180)의 제1단자통공(181)에 대응되는 위치에 전극핀(182)이 삽입되는 제2단자통공(171)이 형성되어 있다. 절연 플레이트(170)의 하면에는 터미널 플레이트(160)가 안착되도록 터미널 플레이트(160)의 크기에 상응하는 안착홈(173)이 형성된다.
터미널 플레이트(160)는 니켈(Ni) 합금과 같은 전도성 물질로 형성되며, 절연 플레이트(170)의 하면에 결합되어 전극핀(182)와 제2전극판(135) 사이의 전기적 경로를 형성할 수 있다. 터미널 플레이트(160)의 일 측은 제2전극판(135)과 전기적으로 접하고, 터미널 플레이트(160)의 타 측은 전극핀(182)과 전기적으로 접할 수 있다. 다시 말해, 터미널 플레이트(160)에는 캡 플레이트(180)의 제1단자통공(181)에 대응되는 위치에 전극핀(182)이 삽입되는 제3단자통공(161)이 형성되어 있으며, 전극핀(182)이 가스켓(185)에 의하여 절연되면서 캡 플레이트(180)의 제1단자통공(181)을 통하여 결합되므로 터미널 플레이트(160)는 캡 플레이트(180)와 전기적으로 절연되면서 전극핀(182)과 전기적으로 연결된다.
캡 플레이트(180)는 상기 절연 플레이트(170)와 상기 터미널 플레이트(160)를 고정하기 위해서 캡 플레이트(180)의 하면으로 돌출되어 형성된 앵커부(183)를 구비할 수 있다. 앵커부(183)가 상기 절연 플레이트(170)와 상기 터미널 플레이트(160)의 위치를 고정하여 전기적 단락을 방지할 수 있다.
도 4는 도 3을 VI-VI 선을 따라 취한 단면의 일부를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도 4는 전극핀(182)을 중심으로 배치된 캡 플레이트(180), 절연 플레이트(170) 및 터미널 플레이트(160)를 포함하는 캡 조립체(190)의 단면을 확대하여 도시한다.
도 4를 참조하면, 캡 조립체(190)는 터미널 플레이트(160), 절연 플레이트(170), 캡 플레이트(180) 및 전극핀(182)을 포함한다. 캡 플레이트(180)는 제1단자통공(181)을 갖고, 절연 플레이트(170)는 제2단자통공(171)을 가지며, 터미널 플레이트(160)는 제3단자통공(161)을 갖는다. 전극핀(182)은 이러한 제1단자통공(181), 제2단자통공(171) 및 제3단자통공(161)을 관통하도록 배치된다.
한편 터미널 플레이트(160)의 제3단자통공(161) 주변부에는 돌출부(163)가 형성될 수 있다. 터미널 플레이트(160)의 일 면은 절연 플레이트(170)와 접하고 있기 때문에, 상기 돌출부(163)는 터미널 플레이트(160)의 타 면에 형성될 수 있다. 즉 돌출부(163)는 터미널 플레이트(160)와 절연 플레이트(170)가 접하고 있는 면의 반대측 면에 형성될 수 있다.
한편, 제1단자통공(181), 제2단자통공(171) 및 제3단자통공(161)을 관통하는 전극핀(182)은, 도 4에 도시된 것과 같이 캡 플레이트(180)의 상면에 위치하는 상면부(182a)와, 터미널 플레이트(160)의 하면에 위치하는 하면부(182b)와, 상면부(182a)와 하면부(182b)를 연결하는 연결부(182c)를 포함한다. 전극핀(182)의 상면부(182a)는 캡 플레이트(180)의 상면과 접합하고 전극핀(182)의 하면부(182b)는 터미널 플레이트(160)의 하면과 접하도록 형성될 수 있다. 전극핀(182)의 상면부(182a)가 캡 플레이트(180)의 상면과 접합한다는 것은 전극핀(182)과 캡 플레이트(180) 사이에 배치된 가스켓(185)을 사이에 두고 접합하는 것을 의미한다. 전극핀(182)과 캡 플레이트(180)는 전술한 것과 같이 금속성 물질로 형성되고, 서로가 다른 극성을 갖기 때문에 접합 면에서 전기적 단락이 일어나는 것을 방지하기 위함이다.
이때 터미널 플레이트(160)의 하면과 전극핀(182)의 하면부(182b)가 접합하는 부분에는 돌출부(163)가 형성될 수 있다. 따라서 전극핀(182)의 하면부(182b)가 터미널 플레이트(160)의 돌출부(163)와 맞물리도록 배치된다. 터미널 플레이트(160)에 형성된 돌출부(163)로 인하여 전극핀(182)의 하면부(182b)와 터미널 플레이트(160) 간에 접합력을 획기적으로 향상시킬 수 있으며, 전극핀(182)의 하면부(182b)와 터미널 플레이트(160)의 접합면에서의 컨택 저항 문제를 해결하고 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 5 내지 도 7은 도 1의 이차 전지의 터미널 플레이트(160)의 일부분을 확대하여 개략적으로 도시한 사시도들이다.
도 5를 참조하면, 터미널 플레이트(160)의 하면에 형성된 돌출부(163)는 터미널 플레이트(160)의 제3단자통공(161)을 둘러싸는 원 형태로 형성될 수 있다. 또한 도 6을 참조하면, 터미널 플레이트(160)의 하면에 형성된 돌출부(163)는 터미널 플레이트(160)의 제3단자통공(161)의 주변부를 둘러싸도록 배치된 복수개의 돌기들(163´)을 포함할 수 있다. 한편으로 도 7에 도시된 것과 같이 터미널 플레이트(160)의 하면에 형성된 돌출부(163´´)는 터미널 플레이트(160)의 제3단자통공(161)을 기준으로 방사형으로 형성될 수 있다.
이와 같이 터미널 플레이트(160)에 형성된 돌출부(163)로 인하여 전극핀(182)의 하면부(182b)와 터미널 플레이트(160) 간에 접합력을 획기적으로 향상시킬 수 있으며, 전극핀(182)의 하면부(182b)와 터미널 플레이트(160)의 접합면에서의 컨택 저항 문제를 해결하고 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
지금까지는 이차 전지에 대해서만 주로 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 이러한 이차 전지를 형성하기 위한 제조방법 역시 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따르면, 먼저 일 측에 개구(OP)를 갖는 대략 육면체의 형상을 갖는 캔(110)을 준비한다. 캔(110)은 강도를 확보하기 위하여 금속성 소재로 제작될 수 있고, 예컨대 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제작될 수 있다.
그 후 캔(110)의 내부에 전극 조립체(130)를 수납하는 단계를 거칠 수 있다. 전극 조립체(130)는 제1전극층(131), 제2전극층(132) 및 제1전극층(131)과 제2전극층(132) 사이의 세퍼레이터(133)를 포함할 수 있다. 전극 조립체(130)는, 다수의 제1전극층(131), 제2전극층(132) 및 세퍼레이터(133)가 적층된 구조를 형성할 수 있으며, 제1전극층(131), 제2전극층(132) 및 세퍼레이터(133)가 권취된 젤리롤(jelly-roll) 구조를 형성할 수 있다.
한편, 캡 조립체(190)를 형성하는 단계를 거칠 수 있는데, 캡 조립체(190)는 캡 플레이트(180), 절연 플레이트(170), 터미널 플레이트(160) 및 전극핀(182)을 포함할 수 있다. 캡 조립체(190)를 형성하는 단계는, 캡 플레이트(180) 하부에 절연 플레이트(170)가 배치되고, 절연 플레이트(170) 하부에 터미널 플레이트(160)가 배치되도록 적층한 후, 캡 플레이트(180), 절연 플레이트(170) 및 터미널 플레이트(160)에 형성된 단자통공(181, 171, 161)에 전극핀(182)이 관통하도록 한다.
도 5를 참조하면 전극핀(182)은 금속성 물질로 형성되는데, 이러한 금속성 물질을 연성과 전성을 갖는다. 금속의 전성을 이용하여 터미널 플레이트(160)로 통과한 전극핀(182)의 끝 단부를 스피닝(spinning) 공법을 이용하여 형성할 수 있다. 스피닝(spinning) 공법으로 형성된 전극핀(182)의 끝 단부(182b´)는 터미널 플레이트(160)의 단자통공(161)의 주변부에 위치한 일 면과 접합하게 된다.
이 경우 전극핀(182)의 끝 단부(182b´)가 터미널 플레이트(160)의 일 면과 접하는 부분에 돌출부(163)가 형성된다. 돌출부(163)는 터미널 플레이트(160)의 일 면에 형성되며, 터미널 플레이트(160)의 일 면은 터미널 플레이트(160)가 절연 플레이트(170)와 접하는 면의 반대측 면을 의미한다. 돌출부(163)는 터미널 플레이트(160)의 단자통공(161) 주변부에 형성될 수 있으며, 따라서 금속의 전성에 의해 퍼지면서 터미널 플레이트(160)의 단자통공(161)의 주변부에 접하게되는 전극핀(182)의 끝 단부(182b´)는 돌출부(163)와 맞물리게 형성될 수 있다.
한편, 캡 조립체(190)를 형성 한 후 캡 조립체(190)를 이용하여 캔(110)의 개구를 밀봉하는 단계를 거칠 수 있다. 캡 조립체(190)와 캔(110)이 접하는 부분은 레이저 용접에 의해 결합됨으로써, 내부 기밀을 유지할 수 있다.
이와 같은 제조방법을 통해 제조된 이차 전지의 터미널 플레이트(160)에 형성된 돌출부(163)로 인하여 전극핀(182)의 하면부(182b)와 터미널 플레이트(160) 간에 접합력을 향상시킬 수 있으며, 전극핀(182)의 하면부(182b)와 터미널 플레이트(160)의 접합면에서의 컨택 저항 문제를 해결하고 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것 이다.
100: 이차 전지
110: 캔
130: 전극 조립체
150: 절연케이스
160: 터미널 플레이트
163: 돌출부
170: 절연 플레이트
180: 캡 플레이트
182a: 상면부
182b: 하면부
182c: 연결부
182: 전극핀
185: 가스켓
190: 캡 조립체
181, 171, 161: 단자통공

Claims (11)

  1. 제1전극판, 제2전극판 및 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체;
    상기 전극조립체가 삽입되도록 일 측에 개구가 형성되고, 내부에 상기 전극조립체를 수용하는 캔; 및
    캡 플레이트, 절연 플레이트, 터미널 플레이트, 및 전극핀을 포함하는 캡 조립체;
    를 구비하고,
    상기 캡 플레이트는 제1단자통공을 포함하고,
    상기 절연 플레이트는 상기 캡 플레이트의 하부에 위치하고 제2단자통공을 포함하고,
    상기 터미널 플레이트는 상기 절연 플레이트의 하부에 위치하고 제3단자통공을 가지며 상기 제3단자통공 주변부에 형성된 돌출부를 포함하고,
    상기 돌출부는 상기 터미널 플레이트가 상기 절연 플레이트와 접촉하는 면의 반대측 면에 형성되고,
    상기 전극핀은 상기 캡 플레이트의 상면에 위치하고 상기 제1단자통공, 상기 제2단자통공 및 상기 제3단자통공을 관통하고,
    상기 전극핀은 상기 캡 플레이트 상면에 위치하는 상면부와 상기 터미널 플레이트 하면에 위치하는 하면부와 상기 상면부와 상기 하면부를 연결하는 연결부를 포함하고,
    상기 전극핀의 상기 하면부는 상기 터미널 플레이트의 하면과 접하도록 형성되고, 상기 전극핀의 상기 하면부는 상기 터미널 플레이트의 상기 돌출부와 맞물리도록 배치되는, 이차 전지.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 돌출부는 상기 제3단자통공을 둘러싸는 원 형태로 형성되는, 이차 전지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 돌출부는 상기 제3단자통공의 주변부를 둘러싸도록 배치된 복수개의 돌기들을 포함하는, 이차 전지.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 돌출부는 상기 제3단자통공을 기준으로 방사형으로 형성되는, 이차 전지.
  9. 캔의 내부에 전극 조립체를 수납하는 단계;
    캡 플레이트, 캡 플레이트 하부에 절연 플레이트, 절연 플레이트 하부에 터미널 플레이트를 적층하고, 캡 플레이트, 절연 플레이트 및 터미널 플레이트에 형성된 단자통공에 전극핀을 관통하여 캡 조립체를 형성하는 단계; 및
    캡 플레이트, 절연 플레이트 및 터미널 플레이트를 포함하는 캡 조립체에 의해 캔을 밀봉하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 캡 플레이트는 제1단자통공을 포함하고,
    상기 절연 플레이트는 상기 캡 플레이트의 하부에 위치하고 제2단자통공을 포함하고,
    상기 터미널 플레이트는 상기 절연 플레이트의 하부에 위치하고 제3단자통공을 가지며 상기 제3단자통공 주변부에 형성된 돌출부를 포함하고,
    상기 돌출부는 상기 터미널 플레이트가 상기 절연 플레이트와 접촉하는 면의 반대측 면에 형성되고,
    상기 전극핀은 상기 캡 플레이트의 상면에 위치하고 상기 제1단자통공, 상기 제2단자통공 및 상기 제3단자통공을 관통하고,
    상기 전극핀은 상기 캡 플레이트 상면에 위치하는 상면부와 상기 터미널 플레이트 하면에 위치하는 하면부와 상기 상면부와 상기 하면부를 연결하는 연결부를 포함하고,
    상기 전극핀의 상기 하면부는 상기 터미널 플레이트의 하면과 접하도록 형성되고, 상기 전극핀의 상기 하면부는 상기 터미널 플레이트의 상기 돌출부와 맞물리도록 배치되는, 이차 전지의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 캡 조립체를 형성하는 단계에서, 전극핀은 금속성 물질로 형성되며, 금속성 물질의 전성을 이용하여 캡조립체의 단자통공을 관통한 전극핀의 끝 단부를 스피닝(spinning) 공법으로 형성하는, 이차 전지의 제조방법.
  11. 삭제
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102422513B1 (ko) 2016-10-24 2022-07-20 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
CN107958965B (zh) * 2017-11-23 2020-09-18 宁德时代新能源科技股份有限公司 蓄电池盖组件及具有其的蓄电池
US10964925B2 (en) * 2019-02-22 2021-03-30 International Business Machines Corporation Hermetial via seal for thin film battery

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100349908B1 (ko) * 1999-12-15 2002-08-22 삼성에스디아이 주식회사 각형 밀폐전지
KR100601527B1 (ko) * 2004-09-22 2006-07-19 삼성에스디아이 주식회사 리튬이온 이차전지
KR100731464B1 (ko) 2005-07-07 2007-06-21 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지와 이를 이용한 이차 전지의 제조방법
KR100719728B1 (ko) 2005-12-29 2007-05-17 삼성에스디아이 주식회사 캡 조립체 및 이를 채용한 이차전지
KR100709873B1 (ko) * 2005-12-29 2007-04-20 삼성에스디아이 주식회사 이차전지
KR20080072132A (ko) 2007-02-01 2008-08-06 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
US8227111B2 (en) 2006-12-28 2012-07-24 Samsung Sdi Co., Ltd. Secondary battery having electrolyte sealing plug
JP5292843B2 (ja) * 2008-02-13 2013-09-18 株式会社Ｇｓユアサ 電池
US7972185B2 (en) * 2009-03-16 2011-07-05 Sb Limotive Co., Ltd. Battery module having connector for connecting terminals
KR101135511B1 (ko) 2010-05-20 2012-04-13 에스비리모티브 주식회사 이차 전지
KR101274859B1 (ko) 2011-03-04 2013-06-13 로베르트 보쉬 게엠베하 이차 전지 및 그 조립 방법
US9299969B2 (en) 2012-07-10 2016-03-29 Samsung Sdi Co., Ltd. Secondary battery
JP6089784B2 (ja) * 2013-02-28 2017-03-08 三洋電機株式会社 角形二次電池

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