KR102567957B1 - Rechargeable battery - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 케이스와 캡 플레이트의 용접부에서 크랙의 발생을 방지하여, 용접 강도를 향상시키는 이차 전지를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는, 충전 및 방전 작용하는 전극 조립체와 전해액을 수용하는 케이스, 및 상기 전극 조립체에 연결되는 전극단자를 구비하며, 상기 케이스의 개구를 밀폐하는 캡 플레이트를 포함하며, 상기 캡 플레이트는 상기 케이스 개구의 내면에 용접되는 용접부, 및 상기 개구의 내면을 향하여 상기 용접부에 연결되는 산화억제층을 포함한다.One embodiment of the present invention is to provide a secondary battery that improves welding strength by preventing cracks from occurring at a welded portion between a case and a cap plate. A secondary battery according to an embodiment of the present invention includes an electrode assembly for charging and discharging, a case for accommodating an electrolyte solution, and an electrode terminal connected to the electrode assembly, and a cap plate for sealing an opening of the case. The cap plate includes a welding part welded to an inner surface of the case opening, and an oxidation inhibitor layer connected to the welding part toward the inner surface of the opening.

Description

이차 전지 {RECHARGEABLE BATTERY}Secondary battery {RECHARGEABLE BATTERY}

본 기재는 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 케이스의 개구에 캡 플레이트를 용접하는 이차 전지에 관한 것이다.The present disclosure relates to a secondary battery, and more particularly, to a secondary battery in which a cap plate is welded to an opening of a case.

이차 전지는 일차 전지와 달리 충전 및 방전을 반복적으로 수행하는 전지이다. 소용량화 이차 전지는 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같이 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용된다. 대용량화 및 고밀도화 이차 전지는 하이브리드 자동차 및 전기 자동차의 모터 구동용 전원이나 에너지 저장용으로 사용된다.A secondary battery is a battery that repeatedly performs charging and discharging unlike a primary battery. Small-capacity secondary batteries are used in small portable electronic devices such as mobile phones, notebook computers, and camcorders. High-capacity and high-density secondary batteries are used for power or energy storage for driving motors in hybrid and electric vehicles.

예를 들면, 이차 전지는 충전 및 방전 작용하는 전극 조립체, 전극 조립체를 수용하는 케이스, 케이스의 개구에 결합되는 캡 플레이트, 및 조립체를 캡 플레이트의 외측으로 인출하는 전극단자를 포함한다.For example, a secondary battery includes an electrode assembly for charging and discharging, a case accommodating the electrode assembly, a cap plate coupled to an opening of the case, and an electrode terminal drawing the assembly out of the cap plate.

캡 플레이트는 케이스의 개구에 결합된 후, 키홀 용접(key hole welding) 또는 컨덕션 용접(conduction welding)된다. 키홀 용접은 플라즈마 아크를 열원으로 하여 모재에 구멍을 뚫으면서 용접한다.After the cap plate is coupled to the opening of the case, key hole welding or conduction welding is performed. Keyhole welding uses a plasma arc as a heat source to weld while drilling a hole in the base material.

키홀 용접은 키홀에 의한 수mm 깊이의 크랙을 케이스와 캡 플레이트의 용접부에 발생시킨다. 크랙은 용접부의 표면에서부터 수mm 깊이로 형성된다. 컨덕션 용접은 케이스와 캡 플레이트의 용접부 표면에는 크랙을 형성하지 않지만 용접부의 하측에 크랙을 발생시킨다. 이와 같이 용접부에 형성되는 크랙은 캡 플레이트와 케이스의 용접 강도를 저하시키고, 용접부의 산화를 용이하게 한다.In keyhole welding, cracks of several millimeters in depth caused by keyholes are generated at the welded portion of the case and the cap plate. Cracks are formed to a depth of several mm from the surface of the welded part. Conductive welding does not form a crack on the surface of the welded portion of the case and the cap plate, but generates a crack on the lower side of the welded portion. Cracks formed at the welded portion reduce welding strength between the cap plate and the case and facilitate oxidation of the welded portion.

본 발명의 일 실시예는 케이스와 캡 플레이트의 용접부에서 크랙의 발생을 방지하여, 용접 강도를 향상시키는 이차 전지를 제공하는 것이다.One embodiment of the present invention is to provide a secondary battery that improves welding strength by preventing cracks from occurring at a welded portion between a case and a cap plate.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는, 충전 및 방전 작용하는 전극 조립체와 전해액을 수용하는 케이스, 및 상기 전극 조립체에 연결되는 전극단자를 구비하며, 상기 케이스의 개구를 밀폐하는 캡 플레이트를 포함하며, 상기 캡 플레이트는 상기 케이스 개구의 내면에 용접되는 용접부, 및 상기 개구의 내면을 향하여 상기 용접부에 연결되는 산화억제층을 포함한다.A secondary battery according to an embodiment of the present invention includes an electrode assembly for charging and discharging, a case for accommodating an electrolyte solution, and an electrode terminal connected to the electrode assembly, and a cap plate for sealing an opening of the case. The cap plate includes a welding part welded to an inner surface of the case opening, and an oxidation inhibitor layer connected to the welding part toward the inner surface of the opening.

상기 캡 플레이트는 상기 용접부에 연결되어 상기 개구의 내면으로부터 멀어지는 경사면을 더 포함할 수 있다.The cap plate may further include an inclined surface connected to the welding portion and away from an inner surface of the opening.

상기 산화억제층은 상기 경사면에 형성될 수 있다.The oxidation inhibitor layer may be formed on the inclined surface.

상기 산화억제층은 브레이징 플럭스(Brazing Flux)로 작용하는 칼륨 알루미늄 플루오라이드 KALF4로 형성될 수 있다.The oxidation inhibitor layer may be formed of potassium aluminum fluoride KALF4 acting as a brazing flux.

상기 산화억제층은 고온에서 용융되면서 상기 캡 플레이트와 상기 개구 사이에 위치하는 산화막을 전리시킬 수 있다.The oxidation inhibitor layer may ionize an oxide layer positioned between the cap plate and the opening while being melted at a high temperature.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는, 충전 및 방전 작용하는 전극 조립체와 전해액을 수용하는 케이스, 및 상기 전극 조립체에 연결되는 전극단자를 구비하며, 상기 케이스의 개구를 밀폐하는 캡 플레이트를 포함하며, 상기 캡 플레이트는 상기 케이스 개구의 내면에 용접되고 외표면에서 설정된 두께를 가지는 용접부, 및 상기 용접부에 이어지며 내표면에서 설정된 두께를 가지고 상기 개구의 내면과 이격되는 비용접부을 포함한다.A secondary battery according to an embodiment of the present invention includes an electrode assembly for charging and discharging, a case for accommodating an electrolyte solution, and an electrode terminal connected to the electrode assembly, and a cap plate for sealing an opening of the case. The cap plate includes a welded portion welded to the inner surface of the case opening and having a set thickness on the outer surface, and a non-welded portion connected to the welded portion and having a set thickness on the inner surface and spaced apart from the inner surface of the opening.

상기 비용접부는 상기 개구의 내면으로부터 멀어지는 경사면으로 형성될 수 있다.The non-welded portion may be formed as an inclined surface away from an inner surface of the opening.

상기 비용접부는 상기 경사면에 형성되는 산화억제층을 포함할 수 있다.The non-welded portion may include an oxidation inhibitor layer formed on the inclined surface.

이와 같이 본 발명의 일 실시예는 용접시, 크랙 발생이 예상되는 부분, 즉 캡 플레이트의 내측에 산화억제층을 구비하여 케이스의 개구에 용접하므로 용접시 산화억제층으로 산화막을 전리시킨다. 따라서 용접부에서 크랙 발생이 방지된다. 즉 캡 플레이트와 케이스 개구의 용접 강도가 향상될 수 있다.As described above, in one embodiment of the present invention, since an oxidation inhibitor layer is provided on a portion where cracks are expected to occur during welding, that is, the inside of the cap plate and welded to the opening of the case, the oxide film is ionized by the oxidation inhibitor layer during welding. Therefore, cracks are prevented from occurring at the welded portion. That is, welding strength between the cap plate and the case opening may be improved.

또한, 본 발명의 일 실시예는 용접시, 크랙 발생이 예상되는 부분, 즉 캡 플레이트의 내측에 비용접부를 구비하여 케이스 개구에 용접하므로 용접시 비용접부로 캡 플레이트와 개구의 내면을 이격시킨다. 따라서 용접부에서 크랙 발생이 방지된다. 즉 캡 플레이트와 케이스 개구의 용접 강도가 향상될 수 있다.In addition, in an embodiment of the present invention, a non-welded portion is provided on a portion where cracks are expected to occur during welding, that is, the inside of the cap plate, and is welded to the case opening, so that the cap plate and the inner surface of the opening are spaced apart by the non-welded portion during welding. Therefore, cracks are prevented from occurring at the welded portion. That is, welding strength between the cap plate and the case opening may be improved.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 다른 단면도이다.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 다른 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예를 적용한 용접부를 확대한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예를 적용한 용접부의 단면 이미지이다.
도 6은 종래기술을 적용한 용접부의 단면 이미지이다.1 is a perspective view of a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is another cross-sectional view taken along line II-II of FIG. 1 .
FIG. 3 is another cross-sectional view along line III-III of FIG. 1 .
4 is an enlarged cross-sectional view of a welded portion to which an embodiment of the present invention is applied.
5 is a cross-sectional image of a weld to which an embodiment of the present invention is applied.
6 is a cross-sectional image of a weld to which the prior art is applied.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. However, the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly describe the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are assigned to the same or similar components throughout the specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 사시도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 다른 단면도이며, 도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 다른 단면도이다.1 is a perspective view of a secondary battery according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of FIG. 1 , and FIG. 3 is another cross-sectional view taken along line III-III of FIG. 1 .

도 1 내지 도 3을 참조하면, 일 실시예의 이차 전지는 전류를 충전 및 방전하는 전극 조립체(10), 전극 조립체(10)와 전해액을 내장하는 케이스(30), 케이스(30)의 개구(31)에 결합되어 개구(31)를 밀폐하는 캡 플레이트(40), 및 전극 조립체(10)에 전기적으로 연결되는 제1전극단자(51)와 제2전극단자(52)를 포함한다.1 to 3, a secondary battery according to an embodiment includes an electrode assembly 10 for charging and discharging current, a case 30 containing the electrode assembly 10 and an electrolyte, and an opening 31 of the case 30. ) and a cap plate 40 for sealing the opening 31, and a first electrode terminal 51 and a second electrode terminal 52 electrically connected to the electrode assembly 10.

케이스(30)는 플레이트 모양의 전극 조립체(10)와 전해액을 수용하는 공간을 설정한다. 예를 들면, 케이스(30)는 대략 직육면체로 형성되고, 전극 조립체(10)를 삽입하도록 그 일측에 사각형의 개구(31)를 구비한다. 케이스(30)와 캡 플레이트(40)는 알루미늄으로 형성되어 개구(31)에서 서로 용접된다.The case 30 sets a space for accommodating the plate-shaped electrode assembly 10 and the electrolyte. For example, the case 30 is formed in a substantially rectangular parallelepiped, and has a rectangular opening 31 on one side to insert the electrode assembly 10 therein. The case 30 and the cap plate 40 are made of aluminum and welded to each other at the opening 31 .

전극 조립체(10)와 캡 플레이트(40) 사이에는 탑 인슐레이터(20)가 배치된다. 탑 인슐레이터(20)는 전기 절연재로 형성되어 전극 조립체(10)와 캡 플레이트(40)를 전기적으로 절연시킨다.A top insulator 20 is disposed between the electrode assembly 10 and the cap plate 40 . The top insulator 20 is formed of an electrical insulating material to electrically insulate the electrode assembly 10 and the cap plate 40 .

전극 조립체(10)는 전기 절연재인 세퍼레이터(13)의 양측에 제1전극(11, 예를 들면, 음극)과 제2전극(12, 예를 들면, 양극)을 구비하고, 음극(11), 세퍼레이터(13) 및 양극(12)을 권취 또는 적층(미도시)하여 형성된다.The electrode assembly 10 includes a first electrode 11 (for example, a cathode) and a second electrode 12 (for example, a cathode) on both sides of a separator 13, which is an electrical insulating material, and includes a cathode 11, It is formed by winding or stacking the separator 13 and the anode 12 (not shown).

음, 양극(11, 12)은 각각 금속박(예를 들면, Cu, Al 포일)의 집전체에 활물질을 도포한 코팅부(111, 121), 및 활물질을 도포하지 않아서 노출된 집전체로 형성되는 무지부 탭(112, 122)을 포함한다. 무지부 탭(112, 122)은 전극 조립체(10)의 일단에 배치된다.Well, the positive electrodes 11 and 12 are formed of the coating parts 111 and 121 in which the active material is applied to the current collector of metal foil (eg, Cu and Al foils), and the current collector exposed by not applying the active material. Uncoated portion tabs 112 and 122 are included. The uncoated portion tabs 112 and 122 are disposed at one end of the electrode assembly 10 .

즉 음극(11)의 무지부 탭들(112)은 전극 조립체(10)의 일단(도 2의 상단)에서 일측(도 2의 좌측)에 배치되고, 양극(12)의 무지부 탭들(122)은 전극 조립체(10)의 동일단(도 2의 상단)에서 이격되어 다른 측(도 2의 우측)에 서로 배치된다.That is, the uncoated tabs 112 of the negative electrode 11 are disposed on one side (the left side of FIG. 2 ) from one end (top of FIG. 2 ) of the electrode assembly 10 , and the uncoated tabs 122 of the positive electrode 12 are They are spaced apart from the same end of the electrode assembly 10 (top of FIG. 2 ) and disposed on the other side (right side of FIG. 2 ).

또한, 무지부 탭들(112, 122)이 전극 조립체(10)에 복수로 구비되어 충전 및 방전되는 전류를 흐르게 하므로 무지부 탭들(112, 122)의 전체 저항이 감소된다. 따라서 전극 조립체(10)는 무지부 탭들(112, 122)을 통하여 고전류를 충전 및 방전할 수 있다.In addition, since the non-coated tabs 112 and 122 are provided in plurality in the electrode assembly 10 to allow charging and discharging current to flow, the total resistance of the non-coated tabs 112 and 122 is reduced. Accordingly, the electrode assembly 10 can charge and discharge a high current through the uncoated tabs 112 and 122 .

전극 조립체(10)는 하나로 형성될 수도 있으나 본 실시예에서 2개로 형성되어 있다. 즉 전극 조립체(10)는 캡 플레이트(40)의 폭 방향(x축 방향)으로 나란하게 배치되고 병렬로 연결되며, 대략 직육면체 형상의 케이스(30)에 수용될 수 있도록 y축 방향 양단에서 반원을 형성하는 플레이트 모양으로 형성될 수 있다.Although the electrode assembly 10 may be formed as one, it is formed as two in this embodiment. That is, the electrode assemblies 10 are arranged side by side and connected in parallel in the width direction (x-axis direction) of the cap plate 40, and form semicircles at both ends in the y-axis direction so that they can be accommodated in the case 30 having a substantially rectangular parallelepiped shape. It may be formed in a plate shape to form.

제1전극단자(51)는 캡 플레이트(40)에 구비되는 단자홀(H)에 설치되어, 제1전극(11)의 무지부 탭(112)을 통하여 전극 조립체(10)에 전기적으로 연결된다.The first electrode terminal 51 is installed in the terminal hole H provided in the cap plate 40 and is electrically connected to the electrode assembly 10 through the uncoated tab 112 of the first electrode 11. .

무지부 탭들(112)은 캡 플레이트(40)의 폭 방향(x축 방향)에서 탑 인슐레이터(20)의 외측을 경유하며 폭 방향(x축 방향)에서 제1전극단자(51)에 연결된다. 일 실시예에서 제1전극(11)의 무지부 탭들(112)은 전극 조립체(10)의 제1전극들(11)에 연결된다.The uncoated portion tabs 112 pass through the outside of the top insulator 20 in the width direction (x-axis direction) of the cap plate 40 and are connected to the first electrode terminal 51 in the width direction (x-axis direction). In one embodiment, the uncoated tabs 112 of the first electrode 11 are connected to the first electrodes 11 of the electrode assembly 10 .

제1전극단자(51)는 리벳부(512)와 내부 플레이트(511) 및 외부 플레이트(513)를 포함한다. 제1전극단자(51)는 캡 플레이트(40)와의 사이에 개스킷(621)을 개재하여, 캡 플레이트(40)와 전기적으로 절연된다.The first electrode terminal 51 includes a rivet part 512 , an inner plate 511 and an outer plate 513 . The first electrode terminal 51 is electrically insulated from the cap plate 40 with a gasket 621 interposed therebetween.

개스킷(621)은 제1전극단자(51)의 리벳부(512)와 캡 플레이트(40)의 단자홀(H) 내면 사이에 설치되어, 리벳부(512)와 캡 플레이트(40)의 단자홀(H) 사이를 실링하고 전기적으로 절연한다.The gasket 621 is installed between the rivet part 512 of the first electrode terminal 51 and the terminal hole H of the cap plate 40, and is installed between the rivet part 512 and the terminal hole of the cap plate 40. (H) Seal between and electrically insulate.

개스킷(621)을 개재하여 리벳부(512)를 단자홀(H)에 삽입하고, 외부 절연부재(631)를 개재하여 외부 플레이트(513)의 결합홀(514)에 삽입한 후, 결합홀(514)의 주위를 코킹(caulking) 또는 용접함으로써, 리벳부(512)가 외부 플레이트(513)에 고정된다. 이로써 제1전극단자(51)가 캡 플레이트(40)에 설치될 수 있다.After inserting the rivet part 512 into the terminal hole H through the gasket 621 and inserting it into the coupling hole 514 of the external plate 513 through the external insulating member 631, the coupling hole ( The rivet portion 512 is fixed to the outer plate 513 by caulking or welding the periphery of 514 . As a result, the first electrode terminal 51 can be installed on the cap plate 40 .

이와 같이, 리벳부(512)는 단자홀(H)에 설치되어 캡 플레이트(40)의 외부로 돌출된다. 리벳부(512)는 캡 플레이트(40)의 내측에서 내부 플레이트(511)에 연결되고, 캡 플레이트(40)의 외측에서 외부 플레이트(513)에 연결된다. 즉 리벳부(512)는 내부 플레이트(511)와 외부 플레이트(513)를 기계적 및 전기적으로 서로 연결한다.As such, the rivet portion 512 is installed in the terminal hole H and protrudes out of the cap plate 40 . The rivet portion 512 is connected to the inner plate 511 on the inside of the cap plate 40 and connected to the outer plate 513 on the outside of the cap plate 40 . That is, the rivet portion 512 mechanically and electrically connects the inner plate 511 and the outer plate 513 to each other.

내부 플레이트(511)는 캡 플레이트(40)의 내측에서 집전부재(515)에 연결된다. 집전부재(515)는 무지부 탭(112)에 연결된다. 즉 무지부 탭(112)은 집전부재(515)에 용접되고, 집전부재(515)는 내부 플레이트(511)에 용접된다.The inner plate 511 is connected to the current collecting member 515 inside the cap plate 40 . The current collecting member 515 is connected to the uncoated portion tab 112 . That is, the uncoated part tab 112 is welded to the current collecting member 515 , and the current collecting member 515 is welded to the inner plate 511 .

이때, 전극 조립체(10)에서 제1전극(11)의 무지부 탭(112)은 x축 방향 양측에서 탑 인슐레이터(20)를 측면으로 경유하여 절곡되어 집전부재(515)에 용접된다. 따라서 전극 조립체(10)는 제1전극(11)의 무지부 탭(112), 집전부재(515) 및 제1전극단자(51)를 통하여 케이스(30)의 외부로 인출될 수 있다.At this time, in the electrode assembly 10, the uncoated tab 112 of the first electrode 11 is bent from both sides in the x-axis direction via the top insulator 20 to the side and welded to the current collecting member 515. Accordingly, the electrode assembly 10 may be drawn out of the case 30 through the uncoated tab 112 of the first electrode 11 , the current collecting member 515 and the first electrode terminal 51 .

제2전극단자(52)는 캡 플레이트(40)에 일체로 형성되어, 제2전극(12)의 무지부 탭(122)을 통하여 전극 조립체(10)에 전기적으로 연결된다. 이를 위하여, 캡 플레이트(40)는 일체로 형성되는 집전부(525)를 더 포함한다. 집전부(525)는 제2전극(12)의 무지부 탭들(122)에 연결되도록 전극 조립체(10)를 향하여 돌출된다. 일례로써, 집전부(525)는 코이닝(coining) 공정을 통하여 캡 플레이트(40)에 형성될 수 있다.The second electrode terminal 52 is integrally formed with the cap plate 40 and is electrically connected to the electrode assembly 10 through the uncoated tab 122 of the second electrode 12 . To this end, the cap plate 40 further includes a current collector 525 integrally formed therewith. The current collector 525 protrudes toward the electrode assembly 10 to be connected to the uncoated tabs 122 of the second electrode 12 . As an example, the current collector 525 may be formed on the cap plate 40 through a coining process.

제2전극(12)의 무지부 탭들(122)은 전극 조립체(10)의 제2전극들(12)에 연결된다. 집전부(525)는 제2전극(12)의 무지부 탭(122)에 연결된다. 즉 무지부 탭(122)은 집전부(525)에 용접되고, 집전부(525)는 캡 플레이트(40)에 일체로 형성되며, 캡 플레이트(40)는 제2전극단자(52)와 일체로 형성된다.The uncoated tabs 122 of the second electrode 12 are connected to the second electrodes 12 of the electrode assembly 10 . The current collector 525 is connected to the uncoated tab 122 of the second electrode 12 . That is, the uncoated part tab 122 is welded to the current collector 525, the current collector 525 is integrally formed with the cap plate 40, and the cap plate 40 is integrally formed with the second electrode terminal 52. is formed

이때, 제2전극(12)의 무지부 탭(122)은 x축 방향 양측에서 탑 인슐레이터(20)를 측면으로 경유하여 절곡되어 집전부(525)에 용접된다. 따라서 전극 조립체(10)는 제2전극(12)의 무지부 탭(122), 집전부(525) 및 제2전극단자(52)를 통하여 케이스(30)의 외부로 인출될 수 있다.At this time, the uncoated tab 122 of the second electrode 12 is bent from both sides in the x-axis direction via the top insulator 20 to the side and welded to the current collector 525 . Accordingly, the electrode assembly 10 may be drawn out of the case 30 through the uncoated tab 122 of the second electrode 12 , the current collector 525 and the second electrode terminal 52 .

일례로써, 제2전극단자(52)는 코이닝(coining) 공정을 통하여 캡 플레이트(40)에 형성될 수 있다. 즉 제2전극단자(52)는 집전부(525)의 돌출 방향과 반대 방향인 캡 플레이트(40)의 외부를 향하여 돌출된다.As an example, the second electrode terminal 52 may be formed on the cap plate 40 through a coining process. That is, the second electrode terminal 52 protrudes toward the outside of the cap plate 40 in a direction opposite to that of the current collector 525 .

코이닝(coining) 공정을 통하여 일체로 형성되는 집전부(525) 및 제2전극단자(52)는 제1전극(11)에 연결되는 집전부재(515) 및 제1전극단자(51)에 비하여, 요소들의 개수를 감소시키고 구조를 단순하게 한다.Compared to the current collecting member 515 and the first electrode terminal 51 connected to the first electrode 11, the current collector 525 and the second electrode terminal 52 integrally formed through the coining process , reducing the number of elements and simplifying the structure.

캡 플레이트(40)는 전해액 주입구(42)와 벤트홀(41)을 더 구비한다. 전해액 주입구(42)는 케이스(30)에 캡 플레이트(40)를 결합 및 용접한 후, 케이스(30)의 내부로 전해액을 주입할 수 있게 한다. 전해액 주입 후, 전해액 주입구(42)는 밀봉 마개(421)로 밀봉된다.The cap plate 40 further includes an electrolyte injection port 42 and a vent hole 41 . The electrolyte injection port 42 allows electrolyte to be injected into the case 30 after the cap plate 40 is coupled and welded to the case 30 . After injection of the electrolyte, the electrolyte injection port 42 is sealed with a sealing stopper 421 .

탑 인슐레이터(20)는 내부 전해액 주입구(28)를 구비한다. 내부 전해액 주입구(28)는 캡 플레이트(40)에 구비되는 전해액 주입구(42)에 대응하여 형성되므로 전해액 주입구(42)를 경유한 전해액이 탑 인슐레이터(20)의 내부로 원활히 주입될 수 있게 한다.The top insulator 20 has an internal electrolyte injection hole 28 . Since the internal electrolyte injection hole 28 is formed to correspond to the electrolyte injection hole 42 provided in the cap plate 40, the electrolyte solution via the electrolyte injection hole 42 can be smoothly injected into the top insulator 20.

벤트홀(41)은 전극 조립체(10)의 충전 및 방전 작용에 의하여 이차 전지의 내부에서 발생되는 가스에 의한 내부 압력을 배출할 수 있도록 형성되며, 벤트 플레이트(411)로 밀폐된다.The vent hole 41 is formed to discharge internal pressure by gas generated inside the secondary battery by charging and discharging of the electrode assembly 10 and is sealed with a vent plate 411 .

일례로써, 벤트홀(41) 및 벤트 플레이트(411)는 코이닝(coining) 공정을 통하여 캡 플레이트(40)와 일체로 형성된다. 벤트홀(41) 및 벤트 플레이트(411)는 벤트 플레이트를 별도로 제조하여 벤트홀에 용접하는 구성에 비하여, 요소들의 개수를 감소시키고 구조를 단순하게 한다.As an example, the vent hole 41 and the bent plate 411 are integrally formed with the cap plate 40 through a coining process. The vent hole 41 and the bent plate 411 reduce the number of elements and simplify the structure compared to a configuration in which the bent plate is separately manufactured and welded to the vent hole.

이차 전지의 내부 압력이 설정 압력에 이르면, 벤트 플레이트(411)가 절개되어 벤트홀(41)을 개방하여, 내부에서 발생되는 가스 및 내부 압력을 배출한다. 이를 위하여, 벤트 플레이트(411)는 절개를 유도하는 노치(412)를 가진다.When the internal pressure of the secondary battery reaches the set pressure, the vent plate 411 is cut to open the vent hole 41 to discharge gas and internal pressure generated therein. To this end, the bent plate 411 has a notch 412 leading to the incision.

탑 인슐레이터(20)는 내부 벤트홀(27)를 더 구비한다. 내부 벤트홀(27)은 캡 플레이트(40)에 구비되는 벤트홀(41)에 대응하여 형성되므로 전극 조립체(10)에서 발생되는 가스에 의하여 상승되는 내부 압력을 벤트홀(41)로 전달하여 원활히 배출할 수 있게 한다.The top insulator 20 further includes an internal vent hole 27 . Since the internal vent hole 27 is formed to correspond to the vent hole 41 provided in the cap plate 40, the internal pressure generated by the gas generated in the electrode assembly 10 is transferred to the vent hole 41 to smoothly allow it to be released.

도 4는 본 발명의 일 실시예를 적용한 용접부를 확대한 단면도이다. 도 2 내지 도 4를 참조하면, 캡 플레이트(40)는 케이스(30) 개구(31)에서 서로 용접되는 용접부(401)와 용접되지 않는 비용접부(402)를 포함한다. 용접은 레이저 용접 및 컨덕션 용접을 포함한다.4 is an enlarged cross-sectional view of a welded portion to which an embodiment of the present invention is applied. 2 to 4 , the cap plate 40 includes a welded portion 401 welded to each other at the opening 31 of the case 30 and a non-welded portion 402 not welded. Welding includes laser welding and conduction welding.

용접부(401)는 케이스(30) 개구(31)의 내면에 용접되고 캡 플레이트(40)의 외표면에서 설정된 두께(T1)를 가진다. 두께(T1)는 캡 플레이트(40)의 외표면에서 용접할 때, 크랙이 발생되지 않고 용접될 수 있는 범위로 설정된다.The welding portion 401 is welded to the inner surface of the opening 31 of the case 30 and has a thickness T1 set on the outer surface of the cap plate 40 . The thickness T1 is set within a range in which cracks are not generated when welding the outer surface of the cap plate 40 .

비용접부(402)는 용접부(401)에 이어지며 캡 플레이트(40)의 내표면에서 설정된 두께(T2)를 가진다. 두께(T2)는 캡 플레이트(40)의 외표면에서 용접할 때, 크랙 발생이 예상되는 범위로 설정된다.The non-welded portion 402 follows the welded portion 401 and has a thickness T2 set on the inner surface of the cap plate 40 . The thickness T2 is set within a range in which crack generation is expected during welding on the outer surface of the cap plate 40 .

용접부(401)의 두께(T1)와 비용접부(402)의 두께(T2)의 합은 캡 플레이트(40)의 두께와 같다. 따라서 용접부(401)가 용접될 때, 캡 플레이트(40)의 비용접부(402)는 용접부를 형성하지 않으면서 케이스(30)의 개구(31)와 이격된 상태를 유지한다.The sum of the thickness T1 of the welded portion 401 and the thickness T2 of the non-welded portion 402 is equal to the thickness of the cap plate 40 . Accordingly, when the welded portion 401 is welded, the non-welded portion 402 of the cap plate 40 remains spaced apart from the opening 31 of the case 30 without forming a welded portion.

용접부(401)는 개구(31)의 내면과 면접촉되는 수직면으로 형성되고, 비용접부(402)는 개구(31)의 내면과 이격된다. 일례로써, 비용접부(402)는 개구(31)의 내면으로부터 멀어지는 경사면으로 형성될 수 있다. 경사면은 캡 플레이트(40)와 개구(31) 내면과의 이격을 용이하게 한다.The welded portion 401 is formed as a vertical surface in surface contact with the inner surface of the opening 31 , and the non-welded portion 402 is spaced apart from the inner surface of the opening 31 . As an example, the non-welded portion 402 may be formed as an inclined surface away from the inner surface of the opening 31 . The inclined surface facilitates separation between the cap plate 40 and the inner surface of the opening 31 .

비용접부(402)는 개구(31)의 내면을 향하여 용접부(401)에 연결되는 산화억제층(403)을 포함한다. 즉 산화억제층(403)은 경사면 및 내표면에 형성될 수 있다. 실질적으로, 용접부(401)에 구비되었던 산화억제층은 용접 과정에서 브레이징 플럭스로 작용하면서 제거되었다.The non-welded portion 402 includes an oxidation inhibitor layer 403 connected to the welded portion 401 toward the inner surface of the opening 31 . That is, the oxidation inhibitor layer 403 may be formed on the inclined surface and the inner surface. Substantially, the oxidation inhibitory layer provided on the welded portion 401 is removed while acting as a brazing flux during the welding process.

예를 들면, 산화억제층(403)은 브레이징 플럭스(Brazing Flux)로 작용하는 칼륨 알루미늄 플루오라이드(KALF4)로 형성된다. 산화억제층(403)은 고온에서 용융되면서 캡 플레이트(40)와 개구(31) 사이에 위치하는 산화막 (예를 들면, 알루미늄 산화막(Al2O3))을 전리시킨다.For example, the oxidation inhibitory layer 403 is formed of potassium aluminum fluoride (KALF4) serving as a brazing flux. The oxidation inhibitor layer 403 ionizes an oxide layer (eg, an aluminum oxide layer (Al 2 O 3 )) positioned between the cap plate 40 and the opening 31 while being melted at a high temperature.

Al2O3 → [AlO2]- + [AlO]+ Al 2 O 3 → [AlO 2 ] - + [AlO] +

도 5는 본 발명의 일 실시예를 적용한 용접부의 단면 이미지이다. 도 5를 참조하면, 용접부(401)의 내측에서 산화막에 의한 크랙이 전혀 발생되지 않았다.5 is a cross-sectional image of a weld to which an embodiment of the present invention is applied. Referring to FIG. 5 , cracks due to the oxide film did not occur inside the welded portion 401 at all.

즉 용접부(401)에 구비되었던 산화억제층은 용접 과정의 고온에서 용융되면서 산화막을 제거하였고, 이로 인하여, 용접부(401)에서 산화막에 의한 크랙이 발생되지 않았다. 용접부(401)의 강도가 보장될 수 있다.That is, the oxidation inhibitory layer provided on the welded portion 401 removed the oxide film while being melted at a high temperature during the welding process, and thus, cracks due to the oxide film did not occur on the welded portion 401 . The strength of the welded part 401 can be guaranteed.

도 6은 종래기술을 적용한 용접부의 단면 이미지이다. 도 6의 (a), (b)를 참조하면, 산화억제층을 구비하지 않은 상태로 캡 플레이트를 케이스의 개구에 용접한 종래기술에 따르면, 용접부(601, 603)에는 산화막에 의한 크랙(602, 604)이 발생되었다.6 is a cross-sectional image of a weld to which the prior art is applied. Referring to (a) and (b) of FIG. 6 , according to the prior art in which the cap plate is welded to the opening of the case without the oxidation inhibitor layer, the welded portions 601 and 603 have cracks 602 caused by the oxide film. , 604) was generated.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and it is possible to make various modifications and practice within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings, and this is also the present invention. It goes without saying that it falls within the scope of the invention.

10: 전극 조립체 11: 제1전극(음극)
13: 세퍼레이터 12: 제2전극(양극)
27: 내부 벤트홀 28: 내부 전해액 주입구
30: 케이스 31: 개구
40: 캡 플레이트 41: 벤트홀
42: 전해액 주입구 51, 52: 제1, 제2전극단자
111, 121: 코팅부 112, 122: 무지부 탭
401: 용접부 402: 비용접부
403: 산화억제층 411: 벤트 플레이트
412: 노치 511: 내부 플레이트
512: 리벳부 513: 외부 플레이트
514: 결합홀 515: 집전부재
521: 밀봉 마개 525: 집전부
621: 개스킷 631: 외부 절연부재
H: 단자홀 T1, T2: 두께10: electrode assembly 11: first electrode (negative electrode)
13: separator 12: second electrode (anode)
27: internal vent hole 28: internal electrolyte inlet
30 Case 31 Opening
40: cap plate 41: vent hole
42: electrolyte injection port 51, 52: first and second electrode terminals
111, 121: coating part 112, 122: uncoated part tab
401: welded part 402: non-welded part
403: oxidation inhibitor layer 411: bent plate
412 notch 511 inner plate
512: rivet part 513: outer plate
514: coupling hole 515: current collecting member
521: sealing stopper 525: current collector
621: gasket 631: external insulating member
H: terminal hole T1, T2: thickness

Claims (9)

충전 및 방전 작용하는 전극 조립체와 전해액을 수용하는 케이스; 및
상기 전극 조립체에 연결되는 전극단자를 구비하며, 상기 케이스의 개구를 밀폐하는 캡 플레이트
를 포함하며,
상기 캡 플레이트는
상기 케이스 개구의 내면에 용접되는 용접부,
상기 개구의 내면을 향하여 상기 용접부에 연결되어 상기 내면과 이격되도록상기 개구의 내면으로부터 멀어지는 경사면과 상기 경사면에 연결되는 내표면, 및
상기 경사면과 상기 내표면에 형성되어 상기 내면과 이격되고 상기 용접부에 연결되는 산화억제층을 포함하는, 이차 전지.A case accommodating an electrode assembly and an electrolyte solution for charging and discharging; and
A cap plate having an electrode terminal connected to the electrode assembly and sealing the opening of the case
Including,
The cap plate
A weld portion welded to an inner surface of the case opening;
an inclined surface facing away from the inner surface of the opening and an inner surface connected to the inclined surface so as to be connected to the welding part toward the inner surface of the opening and spaced apart from the inner surface; and
A secondary battery comprising an oxidation inhibitor layer formed on the inclined surface and the inner surface, spaced apart from the inner surface, and connected to the welded portion. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 산화억제층은
브레이징 플럭스(Brazing Flux)로 작용하는 칼륨 알루미늄 플루오라이드(KALF4)로 형성되는 이차 전지.According to claim 1,
The oxidation inhibitor layer is
A secondary battery formed of potassium aluminum fluoride (KALF4) acting as a brazing flux. 제1항에 있어서,
상기 산화억제층은
고온에서 용융되면서 상기 캡 플레이트와 상기 개구 사이에 위치하는 산화막을 전리시키는 이차 전지.According to claim 1,
The oxidation inhibitor layer is
A secondary battery that ionizes an oxide film positioned between the cap plate and the opening while being melted at a high temperature. 충전 및 방전 작용하는 전극 조립체와 전해액을 수용하는 케이스; 및
상기 전극 조립체에 연결되는 전극단자를 구비하며, 상기 케이스의 개구를 밀폐하는 캡 플레이트
를 포함하며,
상기 캡 플레이트는
상기 케이스 개구의 내면에 용접되고 외표면에서 설정된 두께를 가지는 용접부, 및
상기 용접부에 이어지며 내표면에서 설정된 두께를 가지고 상기 개구의 내면과 이격되도록 상기 개구의 내면으로부터 멀어지는 경사면과 상기 경사면에 연결되는 내표면으로 형성되는 비용접부를 포함하며,
상기 비용접부는 상기 경사면과 상기 내표면에 형성되어 상기 내면과 이격되는 산화억제층을 포함하는, 이차 전지.A case accommodating an electrode assembly and an electrolyte solution for charging and discharging; and
A cap plate having an electrode terminal connected to the electrode assembly and sealing the opening of the case
Including,
The cap plate
A weld portion welded to the inner surface of the case opening and having a set thickness on the outer surface; and
A non-welded portion formed of an inclined surface extending from the inner surface of the opening to be spaced apart from the inner surface of the opening and an inner surface connected to the inclined surface,
The non-welded portion includes an oxidation inhibitor layer formed on the inclined surface and the inner surface and spaced apart from the inner surface. 삭제delete 삭제delete 제6항에 있어서,
상기 산화억제층은
브레이징 플럭스(Brazing Flux)로 작용하는 칼륨 알루미늄 플루오라이드 KALF4로 형성되는 이차 전지.According to claim 6,
The oxidation inhibitor layer is
A secondary battery formed of potassium aluminum fluoride KALF4 acting as a brazing flux.
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