KR102639299B1 - 이차전지 및 그 용접방법 - Google Patents

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Abstract

이차전지 및 이차전지의 용접방법이 개시되며, 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지는 내부공간에 전극조립체가 수용되고, 일면이 개방되는 케이스 상기 케이스의 상기 일면을 밀폐하는 캡플레이트 및 상기 캡플레이트의 둘레를 따라 형성되고, 상기 케이스 및 캡플레이트의 접촉면에 형성되는 용접비드부를 포함하며, 상기 용접비드부는 제1영역 및 제2영역을 포함하고, 상기 제1영역은 상기 단면상에서 제1경계선을 가지며, 상기 제2영역은 상기 단면상에서 제2경계선을 가지며, 상기 제1영역은 상기 제2영역보다 더 깊은 심도를 가지며, 상기 제2영역은 상기 제1영역보다 더 넓은 폭을 가진다.

Description

이차전지 및 그 용접방법{SECONDARY BATTERY AND WELDING METHOD FOR THE SAME}
본 발명은 이차전지 및 그 용접방법에 관한 것으로서, 케이스의 일면에 캡플레이트가 용접되어 결합되는 이차전지 및 그 용접방법에 관한 것이다.
이차전지(rechargeable battery)는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 저용량의 이차전지는 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같이 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 대용량의 전지는 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원 등으로 널리 사용되고 있다.
이차전지는 고에너지 밀도의 비수전해액을 이용한 고출력 이차전지가 개발되는 등 이차전지의 에너지밀도를 향상시키기 위한 다양한 개발이 이루어지고 있다.
이차전지는 전극조립체가 수용되는 케이스가 그 일면이 개방된 상태로 마련될 수 있고, 전극조립체가 내장된 케이스의 일면에 캡플레이트를 결합시켜 케이스의 내부공간을 밀폐시킬 수 있다.
캡플레이트를 케이스에 결합시키는 방법으로 용접이 이용될 수 있으며, 이 때 캡플레이트와 케이스간 요구되는 결합력을 충족시키면서 기공 또는 스패터(SPATTER) 등의 발생을 억제하여 용접품질을 향상시키는 것은 중요한 과제가 된다.
본 발명의 실시예들은 캡플레이트 및 케이스간 요구되는 결합강도를 효과적으로 만족시키면서 용접품질이 향상된 이차전지 및 그 용접방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 이차전지는 내부공간에 전극조립체가 수용되고 일면이 개방되는 케이스, 상기 케이스의 상기 일면을 밀폐하는 캡플레이트 및 상기 캡플레이트의 둘레를 따라 형성되고, 상기 케이스 및 캡플레이트의 접촉면에 형성되는 용접비드부를 포함하며, 상기 용접비드부는 상기 용접비드부의 용접 진행방향에 수직한 단면상에서 제1영역 및 제2영역을 포함하고, 상기 제1영역은 상기 단면상에서 제1경계선을 가지며, 상기 제1경계선의 양단부 사이에 상기 접촉면이 위치되고, 상기 제2영역은 상기 단면상에서 제2경계선을 가지며, 상기 제2경계선의 양단부 사이에 상기 제1영역이 위치되어 상기 제1경계선과 접하는 제1접점 및 제2접점이 형성되고, 상기 제1영역은 상기 제2영역보다 더 깊은 심도를 가지며, 상기 제2영역은 상기 제1영역보다 더 넓은 폭을 가진다.
상기 제1접점 및 상기 제2접점은 상기 제1영역의 최고 심도를 기준으로 30~60%의 심도를 가질 수 있다.
상기 용접비드부의 폭방향을 기준으로, 상기 제1접점 및 상기 제2접점은 상기 접촉면에서 상기 제2경계선의 상기 양단부 중 어느 하나에 대해 40%~60% 사이에 위치될 수 있다.
상기 제1접점 및 상기 제2접점은 서로 다른 심도를 가질 수 있다.
상기 제2경계선은 상기 접촉면을 기준으로 양측이 서로 다른 심도를 가지도록 비대칭하게 형성될 수 있다.
상기 제2경계선은 상기 양단부 중 상기 내부공간에 더 가까운 일단부가 타단부보다 더 얕은 심도를 가질 수 있다.
상기 제1접점은 상기 제2접점보다 상기 내부공간에 더 가깝게 위치되고, 상기 제2접점은 상기 제1접점보다 더 깊은 심도를 가질 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지의 용접방법은 내부에 전극조립체가 수용되고 일면이 개방된 케이스의 상기 일면에 캡플레이트를 배치하는 배치단계 및 상기 캡플레이트의 둘레을 따라 상기 캡플레이트 및 케이스간 접촉면을 용접하여 용접비드부를 형성하는 용접단계를 포함하고, 상기 용접단계는 상기 용접비드부가 용접 진행방향에 수직한 단면상에서 제1영역 및 제2영역을 가지도록 형성하고, 상기 제1영역이 제1경계선을 가지며 상기 제1경계선의 양단부 사이에 상기 접촉면을 위치시키고, 상기 제2영역이 제2경계선을 가지며 상기 제2경계선의 양단부 사이에 상기 제1영역을 위치시켜 상기 제1경계선과 접하는 제1접점 및 제2접점을 형성하며, 상기 제1영역은 상기 제2영역보다 더 깊은 심도를 가지도록 형성하고, 상기 제2영역은 상기 제1영역보다 더 넓은 폭을 가지도록 형성한다.
상기 용접단계에서, 상기 제1영역은 제1레이저빔을 이용한 키홀 용접방식으로 형성되고, 상기 제2영역은 제2레이저빔을 이용한 컨덕션 용접방식으로 형성될 수 있다.
상기 용접단계에서, 상기 제2레이저빔은 용접 진행방향을 기준으로 상기 제1레이저빔의 전방 및 후방에 동시 조사될 수 있다.
상기 용접단계에서, 상기 제2레이저빔은 상기 제1레이저빔과 이격되고 상기 제1레이저빔을 둘러싸는 링 형태로 조사될 수 있다.
상기 용접단계는, 상기 접촉면을 중심으로 상기 제2영역의 양측 심도를 서로 다르게 형성할 수 있다.
상기 접촉면을 중심으로 상기 제2영역의 일측은 타측보다 상기 내부공간에 더 가깝게 위치되고, 상기 용접단계는 상기 제2영역의 상기 일측 심도를 상기 타측보다 더 얕게 형성할 수 있다.
상기 제1접점은 상기 제2접점보다 상기 내부공간에 더 가깝게 위치되고, 상기 용접단계는 제1접점의 심도를 제2접점보다 더 얕게 형성할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 캡플레이트 및 케이스간 요구되는 결합강도를 효과적으로 만족시키면서 용접품질이 향상된 이차전지 및 그 용접방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 이차전지를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지의 단면을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 A영역을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 캡플레이트 및 케이스가 용접된 실제 모습을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지의 용접방법을 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지의 용접방법에서 제1레이저빔 및 제2레이저빔이 조사되는 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지의 용접방법에서 제1레이저빔 및 제2레이저빔의 세기를 나타낸 그래프이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 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. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 명세서에서, 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
또한 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다거나 '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로써, 본 발명을 한정하려는 의도로 사용되는 것이 아니다.
또한 본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
또한 본 명세서에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것일 뿐, 하나 또는 그 이상의 다른 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한 본 명세서에서, '및/또는' 이라는 용어는 복수의 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. 본 명세서에서, 'A 또는 B'는, 'A', 'B', 또는 'A와 B 모두'를 포함할 수 있다.
도 1에는 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지가 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지의 단면이 도시되어 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지는 제1전극, 제2전극 및 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체(110), 상기 전극조립체(110)가 내장되며 일면이 개방된 케이스(120), 상기 케이스(120)의 상기 개방된 일면에 결합되는 캡플레이트(150)를 포함할 수 있다.
이차전지는 리튬 이온 이차 전지로서 각형인 것을 예로서 설명한다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 본 발명은 리튬 폴리머 전지 또는 원통형 전지 등 다양한 형태의 전지에 적용될 수 있다.
상기 이차전지는 HEV(하이브리드 전기 자동차), EV(전기 자동차), 무선청소기, 전동자전거, 전동스쿠터 등과 같이 전기에너지를 이용하여 작동하는 기기에 대한 에너지원으로서 사용될 수 있다.
전극조립체(110)는 도 2에 도시되어 있으며, 제1전극, 제2전극 및 세퍼레이터를 포함한다. 전극조립체(110)는 복수개로 마련될 수 있으며, 제1전극과 제2전극 사이에 세퍼레이터를 개재한 상태에서 권회축을 중심으로 권취한 후, 납작하게 가압된 형태일 수 있다.
제1전극 및 제2전극은 금속 포일(foil)로 형성되는 박판에 활물질이 도포된 영역인 활성부와, 활물질이 도포되지 않는 영역인 무지부를 포함할 수 있다.
제1전극 활성부는 알루미늄과 같은 금속 포일에 전이 금속 산화물 등의 활물질을 도포함으로써 형성하고, 제2전극 활성부는 구리 또는 니켈과 같은 금속 포일에 흑연 또는 탄소 등의 활물질을 도포함으로써 형성할 수 있다.
제1전극 무지부와 제2전극 무지부는 각각 제1전극 활성부 및 제2전극 활성부의 일변으로부터 케이스(120)의 길이방향으로 돌출될 수 있고, 제1전극 무지부와 제2전극 무지부는 서로 다른 극성으로 거리를 두고 이격 배치될 수 있다.
한편, 제1전극 및 제2전극이 케이스(120)의 길이방향을 기준으로 겹치도록 배치된 경우, 제1전극 무지부 및 제2전극 무지부는 복수의 박막이 겹쳐져서 형성될 수 있다. 이처럼 복수의 박막이 겹쳐서 형성될 경우, 전류 이동을 용이하게 하기 위해서 초음파 용접으로 박막과 박막이 접촉하도록 연결할 수 있다.
제1전극 무지부와 제2전극 무지부는 금속 포일로부터 돌출되도록 절단하여 형성하므로 각각 제1전극 활성부 및 제2전극 활성부의 금속 포일과 일체로 형성될 수 있다.
세퍼레이터는 제1전극 활성부와 제2전극 활성부 사이에 위치하며, 단락을 방지하고 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 역할을 하며, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리 프로필렌의 복합 필름으로 이루어질 수 있다.
전극조립체(110)는 권회축이 케이스(120)의 길이방향과 평행한 방향으로 케이스(120)에 삽입될 수 있으며, 전극조립체(110)는 실질적으로 전해액과 함께 케이스(120)에 내장된다. 전해액은 EC, PC, DEC, EMC, DMC와 같은 유기 용매에 LiPF6, LiBF4와 같은 리튬염으로 이루어질 수 있다. 전해액은 액체, 고체 또는 겔상일 수 있다.
한편, 케이스(120)는 전극조립체(110)가 내장되며 일면이 개방된다. 케이스(120)는 내부에 전극조립체(110)와 전해액이 수용되는 내부공간(125)이 형성되며, 대략 직육면체의 형상을 가지고 일면에 개방된 개구가 형성된다. 케이스(120)의 개구는 전극조립체(110)를 케이스(120)의 내부로 삽입할 수 있게 한다.
케이스(120)는 알루미늄, 스테인리스 스틸 등의 금속으로 이루어질 수 있다. 필요에 따라서, 케이스(120)는 제1전극 또는 제2전극 중 어느 하나와 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 캡플레이트(150)는 상기 케이스(120)의 상기 개방된 일면에 결합된다. 캡플레이트(150)는 케이스(120)의 개방된 일면의 형상에 대응되는 형상으로 마련될 수 있으며, 케이스(120)가 대략 직육면체의 형상을 가지는 경우 캡플레이트(150)는 일방향으로 길게 이어진 판 형태일 수 있다.
캡플레이트(150)는 케이스(120)와 동일한 재질로 형성될 수 있으며, 레이저 용접방식 등으로 케이스(120)에 결합될 수 있다. 캡플레이트(150)는 케이스(120)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 케이스(120)가 전극조립체(110)의 제1전극 또는 제2전극과 전기적으로 연결된 경우, 캡플레이트(150)는 케이스(120)와 동일한 극성을 가질 수 있다.
캡플레이트(150)는 전해액을 주입하기 위한 전해액주입구(155), 설정된 개방압력에서 개방될 수 있도록 노치가 형성된 벤트플레이트가 설치되는 벤트홀(154), 설정된 작동압력에서 이차전지를 단락시키는 단락부재가 설치되는 단락홀을 포함할 수 있다.
전해액주입구(155)는 원형 또는 다각형의 단면 형상을 가지며, 그 크기는 전해액 주입용 노즐이 삽입될 수 있고 캡플레이트(150) 등의 강도를 크게 저하시키지 않는 한 특별히 한정되지 않는다.
케이스(120)에 캡 플레이트가 결합된 후, 전해액주입구(155)를 통해 케이스(120)의 내부로 전해액을 주입할 수 있다. 전해액 주입 후, 전해액주입구(155)는 밀봉마개로 밀봉될 수 있다.
또한, 밀봉마개로 전해액주입구(155)를 밀봉하는 구조 이외에, 솔더링 공정을 통해 납땜 등과 같은 충진재를 상기 전해액주입구(155)에 충진하여 밀봉시킬 수도 있다.
벤트홀(154)은 케이스(120)의 내부압력을 배출할 수 있도록 벤트플레이트로 밀폐된다. 케이스(120)의 내부압력이 설정압력에 이르면, 벤트플레이트가 절개되어 벤트홀(154)을 개방한다. 벤트플레이트에는 절개를 유도하는 노치가 형성될 수 있다.
단락홀에는 단락부재가 설치된다. 단락부재는 케이스(120) 내부압력이 정상인 상황에서 전극조립체(110)를 향하는 볼록한 호형으로 굴곡된 만곡부 및 만곡부의 외측에 마련되어 단락홀 측벽에 고정되는 테두리부를 포함할 수 있다.
단자홀은 단자부(152)와 전극조립체(110)를 전기적으로 연결하기 위한 기둥부에 의해 관통된다. 단자홀의 내측면과 기둥부 사이에는 케이스(120) 내부를 밀봉 및 실링하기 위한 실링가스켓이 구비될 수 있다.
단자부(152)는 캡플레이트(150)상에 배치된다. 단자부(152)는 직사각형의 판 형상으로 이루어질 수 있다. 단자부(152)는 전기에너지를 필요로 하는 외부기기의 연결단자와 연결되거나, 복수의 이차전지의 각 단자부(152)를 연결하는 버스바와 연결될 수 있다.
다시 도 2를 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지는 내부공간(125)에 전극조립체(110)가 수용되고, 일면이 개방되는 케이스(120), 상기 케이스(120)의 상기 일면을 밀폐하는 캡플레이트(150) 및 상기 캡플레이트(150)의 둘레를 따라 형성되고, 상기 케이스(120) 및 캡플레이트(150)의 접촉면(C)에 형성되는 용접비드부(200)를 포함한다.
또한, 상기 용접비드부(200)는 상기 용접비드부(200)의 용접 진행방향(W)에 수직한 단면상에서 제1영역(210) 및 제2영역(220)을 포함하고, 상기 제1영역(210)은 상기 단면상에서 제1경계선(215)을 가지며, 상기 제1경계선(215)의 양단부 사이에 상기 접촉면(C)이 위치되고, 상기 제2영역(220)은 상기 단면상에서 제2경계선(225)을 가지며, 상기 제2경계선(225)의 양단부 사이에 상기 제1영역(210)이 위치되어 상기 제1경계선(215)과 접하는 제1접점(232) 및 제2접점(234)이 형성되고, 상기 제1영역(210)은 상기 제2영역(220)보다 더 깊은 심도를 가지며, 상기 제2영역(220)은 상기 제1영역(210)보다 더 넓은 폭을 가진다.
본 발명의 일실시예에 따라 케이스(120)는 도 2에 도시된 것처럼 상면이 개방된다. 경우에 따라서 케이스(120)는 상면이 아닌 측면이나 하면이 개방된 형태로 마련될 수도 있다.
본 발명의 일실시예에 따라 케이스(120)의 개방된 일면에 대응하는 형상으로 마련되는 캡플레이트(150)는 케이스(120)의 개방된 일면에 배치되어 상기 케이스(120)와 결합된다. 본 발명의 일실시예에서는 케이스(120)와 캡플레이트(150)가 용접을 통해 결합되어 캡플레이트(150)가 케이스(120)의 개방된 일면을 밀폐시킨다.
도 2에는 케이스(120)의 측벽의 내측면에 캡플레이트(150)의 테두리가 접촉된 구조가 도시되어 있다. 다만, 경우에 따라서는 캡플레이트(150)의 테두리가 케이스(120)의 측벽의 상면에 접촉되도록 배치될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 설명을 위해, 본 발명의 일실시예로서 케이스(120)의 상면이 개방되고, 캡플레이트(150)가 상기 상면에 결합되며, 캡플레이트(150)의 테두리는 케이스(120)의 측벽의 내측면에 접하도록 삽입된 구조를 기준으로 설명한다.
도 2에는 캡플레이트(150)와 케이스(120)간의 접촉면(C)에 용접비드부(200)가 형성된 모습이 도시되어 있으며, 도 3에는 도 2에서 용접비드부(200)를 표시한 A영역을 확대한 도면이 도시되어 있다.
용접비드부(200)는 용접이 이루어진 부위를 의미하며, 예컨대 용접열 등에 의해 용융풀이 형성되었던 부위를 의미한다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 용접비드부(200)는 케이스(120)의 측벽과 접하는 캡플레이트(150)의 테두리를 따라 형성된다.
즉, 용접비드부(200)는 캡플레이트(150) 및 케이스(120)간의 접촉면(C)의 적어도 일부를 포함하여 형성되며, 캡플레이트(150)의 테두리를 따라 연장 형성되어 폐곡선을 형성하고, 이에 따라 캡플레이트(150)는 케이스(120)의 내부공간(125)을 밀폐한다.
도 3에는 용접비드부(200)의 제1영역(210) 및 제2영역(220)이 도시되어 있다. 용접비드부(200)는 제1영역(210) 및 제2영역(220)을 포함하는데, 본 발명에서 제1영역(210) 및 제2영역(220)은 용접에 의해 용융이 일어나는 부위를 구분하여 정의한 것이다.
제1영역(210)은 도 3에 도시된 바와 같이 용접 진행방향(W)에 수직한 단면상에서 제1경계선(215)을 형성한다. 용접 진행방향(W)은 캡플레이트(150)의 테두리 방향과 동일할 수 있다.
제1영역(210)은 제1경계선(215)을 기준으로 용접이 이루어진 제1영역(210)과 그 주변으로서 용접열에 의해 용융이 발생되지 않는 부분이 구분될 수 있다. 도 3에는 제1경계선(215)이 개략적으로 도시되어 있다.
제1영역(210)은 도 3과 같이 제1경계선(215)의 양단부 사이에 캡플레이트(150) 및 케이스(120)간의 접촉면(C)이 위치된다. 즉, 제1영역(210)은 캡플레이트(150)와 케이스(120)간 접촉면(C) 일부를 포함하여 용융이 이루어진다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이 제2영역(220)은 제2경계선(225)을 통해 주변과 구분되며, 상기 제2경계선(225)이 제1경계선(215)과 접하는 제1접점(232) 및 제2접점(234)을 가지며 상기 제1영역(210)보다 더 넓은 폭을 가지도록 형성된다.
또한, 제2영역(220)은 상기 제2경계선(225)의 양단부 사이에 제1영역(210)이 위치된다. 따라서 제2영역(220)은 제1영역(210)과 적어도 일부가 중첩된 모습을 가진다.
도 3에는 본 발명의 일실시예에 따라 제2경계선(225)으로 구분되고 제1영역(210)보다 더 넓은 폭을 가지는 제2영역(220)이 도시되어 있으며, 제2영역(220)이 폭방향을 기준으로 제1영역(210)을 포함한 형태가 도시되어 있다.
도 4에는 본 발명의 일실시예에 따라 도 3과 같이 캡플레이트(150) 및 케이스(120)간 용접이 수행된 용접비드부(200)의 실제 모습이 도시되어 있다. 본 발명에서 제1영역(210) 및 제2영역(220)은 일부 중첩된 형태를 가지는데, 도 4와 같이 제1영역(210) 및 제2영역(220)이 중첩된 부분에서는 제1경계선(215) 및 제2경계선(225)의 구분이 어려울 수 있다.
따라서, 도 3 및 4에서는 제1영역(210) 및 제2영역(220)이 중첩된 부위에서의 제1경계선(215) 및 제2경계선(225)을 점선으로 표시하였다. 한편, 제1경계선(215) 및 제2경계선(225)이 만나는 제1접점(232) 및 제2접점(234)은 결국 용접비드부(200)의 외곽선에서 변곡점, 바람직하게는 곡률이 불연속하게 변하는 절곡점에 해당할 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이 제1영역(210) 및 제2영역(220)의 중첩에 의해 제1경계선(215) 및 제2경계선(225)은 용접비드부(200)의 단일 윤곽선을 형성할 수 있고, 제1경계선(215) 및 제2경계선(225)은 상호 독립적으로 형성된 상황을 가정한다면 각각 서로 다른 곡률의 곡선을 이룬다.
그러나 제1영역(210) 및 제2영역(220)의 중첩으로 제1경계선(215)의 일부와 제2경계선(225)의 일부가 용접비드부(200)의 단일 윤곽선을 형성하게 되는 바, 상기 용접비드부(200)의 윤곽선은 제1접점(232) 및 제2접점(234)이 곡률 변화가 일어나는 변곡점 또는 절곡점으로 나타나게 된다.
한편, 본 발명의 일실시예에서 심도는 용접이 수행되는 표면으로부터 해당 지점 또는 부위의 깊이에 해당하며, 본 발명의 일실시예에서 제1영역(210) 몇 제2영역(220)은 함께 용접비드부(200)를 형성하고, 서로 동일한 깊이 방향을 가질 수 있다. 또한, 제2영역(220)은 제1영역(210)보다 더 얕은 심도를 가진다.
본 발명에서 제1영역(210)과 제2영역(220)의 심도 비교는 각 영역의 최고 심도의 비교를 의미할 수 있다. 즉, 도 1 내지 2와 같이 캡플레이트(150)가 케이스(120)의 개방된 상면에 삽입 결합된 구조를 기준으로, 제2영역(220)은 최하단부가 제1영역(210)보다 상측에 위치하며, 제1영역(210)의 상부와 중첩된 형태를 가질 수 있다.
이를 달리 말하면, 제1영역(210)은 제2영역(220)보다 더 깊은 심도를 가지며 더 많은 접촉면(C)을 용융시킨다. 즉, 본 발명의 일실시예에 따른 용접비드부(200)는 제1영역(210)을 통해 케이스(120)와 캡플레이트(150)간의 향상된 결합강도가 구현된다.
케이스(120)의 내부공간(125)에는 전해액이 수용되는데, 케이스(120)와 캡플레이트(150)간의 접촉면(C)을 통해 전해액이 누출되는 것은 안전상의 위험과 전지의 품질에 관련된다.
따라서, 케이스(120) 및 캡플레이트(150)간의 결합 품질은 중요하며, 이러한 결합 품질은 깊은 심도를 가지는 제1영역(210)의 형성을 통해 달성될 수 있다.
다만, 용접 시에는 레이저 등이 이용될 수 있고, 심도를 증가시키기 위해서는 용접열 또는 용접에너지, 예컨대 용접을 위한 레이저 등의 에너지를 증가시켜야 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 제1영역(210)의 형성을 위해서는 레이저를 이용한 키홀 용접방식이 이용될 수 있으며, 키홀 용접방식은 모재의 기화열 이상의 용접열을 이용하여 용접하는 방식이다.
키홀 용접방식 등으로 형성될 수 있는 제1영역(210)은 깊은 심도를 가지도록 형성되며, 캡플레이트(150) 및 케이스(120)간의 접촉면(C)에서 용접이 일어나는 깊이를 증가시켜 캡플레이트(150) 및 케이스(120)간의 결합강도를 효과적으로 증가시킨다.
한편, 이차전지의 전해액 용량 증가 등 동일한 케이스(120)의 부피에서 케이스(120)의 내부공간(125)을 증가시켜 에너지밀도를 상승시키고자 하는 경우 케이스(120)의 측벽 두께를 감소시킬 수 있다.
이와 같이 케이스(120) 측벽의 두께를 감소시키는 경우 본 발명의 제1영역(210)의 형성과 같이 깊은 심도를 가지는 용접비드부(200)의 형성은 유리한 점이 있으나, 깊은 심도의 형성을 위한 높은 용접열에 의해 모재에 기공 또는 스패터(SPATTER)와 같이 용접비드부(200)의 표면상에 비산물이 형성될 수 있다.
이러한 기공 또는 스패터는 용접에 의한 결합강도에 악영향을 미칠 수 있고 용접표면의 상품성 등 제품성에 영향을 줄 수 있다. 본 발명의 일실시예는 제2영역(220)을 형성함으로써 제1영역(210)의 형성으로 기공 또는 스패터가 발생되는 것을 억제하고자 한다.
제2영역(220)은 제1영역(210)의 적어도 일부를 포함하여 형성되며, 제1영역(210)보다 더 얕은 심도를 가지며 더 넓은 폭으로 형성될 수 있다. 즉, 용접비드부(200)의 어느 한 지점을 기준으로, 제2영역(220)은 제1영역(210)을 포함하며 더 넓게 형성될 수 있다.
제2영역(220)은 제1영역(210)보다 더 얕은 심도를 가지므로 더 낮은 용접열이 이용된다. 또한, 제2영역(220)의 용융풀 형성은 제1영역(210)의 형성에서 발생될 수 있는 기공이나 스패터를 제거 또는 억제하는 데에 유리하다.
예컨대, 제2영역(220)에 의해 제1영역(210)의 형성에서 발생되는 기체가 모재의 외부로 배출될 수 있고, 스패터 등 표면상의 비산물이 발생되더라도 제2영역(220)의 형성 과정에서 상기 스패터가 용융 상태를 유지하면서 원형의 표면 상태를 유지시킬 수 있다.
즉, 본 발명의 일실시예는 캡플레이트(150)와 케이스(120)간의 용접비드부(200)를 형성함에 있어서, 상기 용접비드부(200)가 서로 다른 용접열 등으로 작업되는 서로 다른 용융방식을 바람직하게는 동시에 수행함으로써, 깊은 심도를 가지는 제1영역(210) 및 넓은 폭을 가지는 제2영역(220)을 동시에 가지도록 하여 용접에 의한 결합강도를 효과적으로 향상시킴과 동시에 용접품질 또한 향상시킬 수 있다.
한편, 도 4에는 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지에 용접비드부(200)가 형성된 실제 모습이 나타나 있으며, 상기 용접비드부(200)의 심도 및 폭을 기준으로 제1접점(232) 및 제2접점(234)의 위치 등이 표시되어 있다.
도 4에 도시된 것처럼, 본 발명의 일실시예에서 상기 제1접점(232) 및 상기 제2접점(234)은 상기 제1영역(210)의 최고 심도를 기준으로 30~60%의 심도를 가질 수 있다.
즉, 제1영역(210)에서 최고 심도가 형성되는 지점으로부터 캡플레이트(150) 표면까지의 수직 거리를 100%로 정의할 때, 제1경계선(215) 및 제2경계선(225)이 만나는 제1접점(232) 및 제2접점(234)은 30~60%의 심도를 가질 수 있다.
제1접점(232) 및 제2접점(234)이 예컨대 30% 이하의 심도를 가지는 경우 제2영역(220)을 형성하더라도 제1영역(210)의 최고 심도 부위의 기공 형성을 억제하는 효과가 반감될 수 있고, 예컨대 60% 이상의 심도를 가지는 경우 제2영역(220) 형성에 지나치게 많은 에너지가 소비되고 캡플레이트(150) 등 모재의 손상을 유발할 수 있어 불리할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일실시예는 제1접점(232) 및 제2접점(234)을 30%~60%의 심도를 가지도록 형성함으로써, 제2영역(220)에 의해 제1영역(210) 형성 시의 기공 발생이나 스패터의 발생의 효과적으로 방지 또는 억제하면서도 소비에너지 등을 고려할 때 효율적으로 제2영역(220)을 형성할 수 있다.
다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것이 아니며, 케이스(120) 측벽의 폭이나 캡플레이트(150)의 두께 등에 따라 제1접점(232) 및 제2접점(234)의 심도는 변경될 수 있다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에서 상기 제1접점(232) 및 상기 제2접점(234)은 상기 폭방향을 기준으로 상기 접촉면(C)에서 상기 제2경계선(225)의 양단부 중 어느 하나에 대해 40%~60% 사이에 위치될 수 있다.
즉, 도 4에서 상기 접촉면(C)으로부터 제2경계선(225)의 양단부까지의 수평거리를 각각 100%로 정의할 때, 제1접점(232)은 제2경계선(225)의 일단부(227)에 대해 40~60% 사이에 위치되고, 제2접점(234)은 제2경계선(225)의 타단부(228)에 대해 40~60% 사이에 위치될 수 있다.
접촉면(C)으로부터 제2경계선(225)의 일단부(227) 및 타단부(228)까지의 수평거리는 다를 수 있으므로, 본 발명의 일실시예에서 접촉면(C)으로부터 제1접점(232) 및 제2접점(234)까지의 수평거리는 서로 상이할 수 있다.
제1접점(232) 및 제2접점(234)이 폭방향을 기준으로 40% 이하인 경우 제2영역(220) 형성에 지나치게 많은 에너지가 소비될 수 있고 전체 용접부위가 차지하는 면적이 커져서 작업의 제한을 가져올 수 있다.
한편, 제1접점(232) 및 제2접점(234)이 폭방향을 기준으로 60% 이상인 경우에는 제1영역(210)에 대한 제2영역(220)의 상대적인 폭이 좁아 제1영역(210) 형성 시의 기공 발생 억제 효과가 반감될 수 있다.
본 발명의 일실시예는 용접에 소비되는 에너지 및 용접품질과의 관계를 고려하여 제1영역(210)에 대한 제2영역(220)의 폭 비가 조절될 필요가 있으며, 이에 따라 본 발명의 일실시예는 제1접점(232) 및 제2접점(234)이 접촉면(C)으로부터 40~60% 사이에 위치되도록 제2영역(220)을 형성하고 용접품질을 효과적으로 향상시킨다.
한편 본 발명의 일실시예에서 제1접점(232) 및 제2접점(234)은 서로 다른 심도를 가질 수 있다. 도 3 및 4에는 서로 다른 심도를 가지는 제1접점(232) 및 제2접점(234)이 도시되어 있다.
본 발명의 일실시예는 이차전지의 케이스(120)와 캡플레이트(150)를 용접하여 용접비드부(200)를 형성하는데, 케이스(120)의 측벽 두께 및 케이스(120)와 캡플레이트(150)간 접촉면(C)의 위치를 고려할 때, 제1접점(232) 및 제2접점(234)의 심도를 동일하게 하는 경우 용접비드부(200)의 형성을 위한 작업 면적에 제약이 발생한다.
예컨대, 케이스(120)의 측벽을 얇게 형성하는 경우, 특히 넓은 폭을 가지도록 형성되는 제2영역(220)은 케이스(120)의 측벽 중 외측면에 가까울수록 열이 전도 등을 통해 분산되는 대상이 적어 에너지가 집중되고 용접 심도가 깊어질 수 있다.
또는, 필요에 따라 캡플레이트(150)의 두께를 감소시키는 경우 제2영역(220)은 캡플레이트(150)에 가까울수록 열이 전달되는 대상의 부피가 적어 용접 심도가 깊어질 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 에너지밀도 또는 제조효율의 향상을 위해 케이스(120)의 측벽 두께 또는 캡플레이트(150)의 두께 등이 다양하게 설계될 수 있음을 고려하고, 설계 변경에 의해 용접비드부(200)의 형성에 따른 제약을 최소화하기 위해 제1접점(232) 및 제2접점(234)의 심도를 상이하게 형성하는 것이다.
한편, 도 3 및 4에 도시된 것처럼 상기 제2경계선(225)은 상기 접촉면(C)을 기준으로 상기 폭방향 양측이 서로 다른 심도를 가짐으로써 비대칭하게 형성될 수 있다.
제1접점(232) 및 제2접점(234)의 심도를 서로 상이하게 형성되는 것과 대응하여, 본 발명의 일실시예는 제2경계선(225)이 접촉면(C)을 기준으로 양측 심도, 바람직하게는 최고 심도가 서로 상이하게 형성될 수 있다.
제1영역(210)의 경우 키홀 용접방식과 같이 최고 심도를 증가시키고 그 폭은 비교적 좁게 형성되므로, 바람직한 일실시예에 따라 용접 진행방향(W)에 수직한 단면상에서 제1영역(210)의 중심은 케이스(120) 및 캡플레이트(150)의 접촉면(C)과 일치될 수 있다.
또한, 폭이 좁게 형성되어 캡플레이트(150) 및 케이스(120)의 두께 변화가 있더라도 주변으로 열이 전도 또는 분산되는 수준의 변화가 적어 접촉면(C) 기준으로 양측 심도가 비교적 균일하게 형성될 수 있다.
그러나, 제2영역(220)은 비교적 얕은 심도를 가지며 넓은 폭을 가지는 용접영역에 해당되는 바, 케이스(120) 외측면에 가까울수록 열의 분산이 적어 심도 변화가 발생되기 쉽고, 이에 따라 본 발명은 제2영역(220)을 구분하는 제2경계선(225)이 접촉면(C)을 기준으로 양측 최고 심도가 서로 다르도록 형성할 수 있다.
이를 달리 말하면, 본 발명의 일실시예에서 상기 제2경계선(225)은 상기 폭방향으로 양단부 중 상기 내부공간(125)에 더 가까운 일단부(227)가 타단부(228)보다 더 얕은 심도를 가지도록 형성될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이 얕은 심도 및 넓은 폭을 가지는 제2영역(220)은 모재의 외측면에 가까울수록 열의 분산이 적어 심도가 깊어질 수 있고, 이에 따라 본 발명의 일실시예에서 케이스(120)의 내부공간(125)에 더 가깝게 위치되는 일단부(227)보다 케이스(120)의 외측면에 더 가깝게 위치되는 타단부(228)의 심도가 더 깊어질 수 있다.
본 발명의 일실시예는 위와 같이 제2경계선(225)의 일단부(227)보다 타단부(228)가 더 깊은 심도를 가지도록 함으로써, 케이스(120)의 측벽 두께가 얇은 경우에도 설계상의 형상대로 구현이 가능하다.
한편, 도 3 및 4에 도시된 것처럼 본 발명의 일실시예에서 상기 제1접점(232)은 상기 제2접점(234)보다 상기 내부공간(125)에 더 가깝게 위치되고, 상기 제2접점(234)은 상기 제1접점(232)보다 더 깊은 심도를 가질 수 있다.
제2경계선(225)의 심도 변화와 같이, 제1경계선(215) 및 제2경계선(225)이 만나 형성되는 제1접점(232) 및 제2접점(234) 또한 서로 상이한 심도를 가지고, 나아가 케이스(120)의 측벽 두께가 얇을수록 케이스(120) 외측면에 가까운 지점이 열의 분산량이 적어 심도가 깊어지므로, 본 발명의 일실시예는 케이스(120) 내부공간(125)에 가까운 제1접점(232)보다 제2접점(234)이 더 깊은 심도를 가지도록 형성할 수 있다.
예컨대, 제1접점(232)과 제2접점(234)이 동일한 심도를 가지거나 제1접점(232)이 더 깊은 심도를 가지도록 형성하는 것은 접촉면(C)을 기준으로 케이스(120)의 측벽 내측으로 용접열을 더 강하게 공급해야 하는데, 이는 접촉면(C)을 기준으로 용접에 불필요한 에너지 소비가 증가되는 것이며, 나아가 상기 접촉면(C) 주변의 캡플레이트(150)의 불필요한 변형 등의 손상이 야기될 수 있고, 이는 캡플레이트(150)의 두께를 얇게 설계할수록 더욱 발생하기 쉬워 불리할 수 있다.
도 5에는 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지의 용접방법에 대한 순서도가 도시되어 있다. 이하에서 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지의 용접방법에 대한 설명에서 앞서 설명된 이차전지와 중복되는 내용은 가급적 생략한다.
본 발명의 일실시예에 따른 이차전지의 용접방법은 내부에 전극조립체(110)가 수용되고 일면이 개방된 케이스(120)의 상기 일면에 캡플레이트(150)를 배치하는 배치단계 및 상기 캡플레이트(150)의 둘레을 따라 상기 캡플레이트(150) 및 케이스(120)간 접촉면(C)을 용접하여 용접비드부(200)를 형성하는 용접단계를 포함한다.
또한, 상기 용접단계는 상기 용접비드부(200)가 용접 진행방향(W)에 수직한 단면상에서 제1영역(210) 및 제2영역(220)을 가지도록 형성하고, 상기 제1영역(210)이 제1경계선(215)을 가지며 상기 제1경계선(215)의 양단부 사이에 상기 접촉면(C)을 위치시키고, 상기 제2영역(220)이 제2경계선(225)을 가지며 상기 제2경계선(225)의 양단부 사이에 상기 제1영역(210)을 위치시켜 상기 제1경계선(215)과 접하는 제1접점(232) 및 제2접점(234)을 형성하며, 상기 제1영역(210)은 상기 제2영역(220)보다 더 깊은 심도를 가지도록 형성하고, 상기 제2영역(220)은 상기 제1영역(210)보다 더 넓은 폭을 가지도록 형성한다.
구체적으로, 배치단계에서는 케이스(120)의 개방된 일면에 캡플레이트(150)를 배치한다. 캡플레이트(150)는 케이스(120)의 개방된 일면에서 상기 케이스(120)의 측벽에 접하도록 배치될 수 있고, 이후 용접단계가 수행된다.
용접단계에서는 캡플레이트(150)의 둘레를 따라 용접이 진행되며, 캡플레이트(150) 및 케이스(120)간 접촉면(C)을 용접하여 용접비드부(200)를 형성하면서 캡플레이트(150)와 케이스(120)를 결합시키고 케이스(120)의 내부공간(125)을 밀폐시킨다.
용접단계는 상기 용접비드부(200)가 도 3 및 4에 도시된 단면과 같이 용접 진행방향(W)에 수직한 단면상에서 제1영역(210) 및 제2영역(220)을 가지도록 형성한다. 제1영역(210) 및 제2영역(220)은 상호 중첩되어 용접 후 하나의 용접비드부(200)를 형성하지만, 도 3 및 4에는 제1영역(210) 및 제2영역(220)이 서로 독립하여 형성되었을 경우에 나타나는 제1경계선(215) 및 제2경계선(225)을 점선을 포함하여 도시하였다.
용접단계에서는 제1영역(210)의 제1경계선(215)의 양단부 사이에 상기 접촉면(C)을 위치시키도록 용접을 수행하고, 제2영역(220)의 제2경계선(225)의 양단부 사이에 상기 제1영역(210)을 위치시키도록 용접을 수행한다.
또한 앞서 설명된 바와 같이 제1영역(210)은 상기 제2영역(220)보다 더 깊은 심도를 가지도록 형성하고, 상기 제2영역(220)은 상기 제1영역(210)보다 더 넓은 폭을 가지도록 형성한다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지의 용접방법에서 상기 제1영역(210)은 제1레이저빔(270)을 이용한 키홀 용접방식으로 형성되고, 상기 제2영역(220)은 제2레이저빔(280)을 이용한 컨덕션 용접방식으로 형성될 수 있다.
제1레이저빔(270)은 깊은 심도를 가지는 제1영역(210)이 형성되도록 제2레이저빔(280) 대비 높은 에너지를 가진다. 또한, 본 발명의 일실시예에 따라 제1레이저빔(270)은 모재의 기화온도 이상의 용접열을 형성하여 키홀 용접방식으로 제1영역(210)을 형성할 수 있다.
제2레이저빔(280)은 제1레이저빔(270) 대비 더 넓은 폭을 가지며 더 얕은 심도를 가지는 제2영역(220)을 형성하므로, 모재의 용융온도 수준의 용접열을 제공한다. 제1영역(210)과 중첩되는 제2영역(220)이 컨덕션 용접방식으로 용접되는 바, 제1영역(210)의 형성에서 발생되는 기공이나 스패터 등이 제2영역(220)의 형성과 함께 제거될 수 있다.
한편, 도 6에는 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지의 용접방법에서 이차전지에 조사되는 제1레이저빔(270) 및 제2레이저빔(280)의 형태를 나타낸 도면이다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 용접단계에서 상기 제2레이저빔(280)은 용접 진행방향(W)을 기준으로 상기 제1레이저빔(270)의 전방 및 후방에 동시 조사될 수 있다.
도 6은 중앙의 제1레이저빔(270)을 기준으로 용접 진행방향(W)을 따라 전방측에 제2레이저빔(280)이 조사되는 영역을 X영역, 제1레이저빔(270)에 의해 용접이 수행되는 영역을 Y영역, 제1레이저빔(270)의 후방측에 제2레이저빔(280)이 조사되는 영역을 Z영역으로 구분하고 있다.
X영역은 제1레이저빔(270)에 의해 제1영역(210)이 형성되기 전, 해당 부위를 사전 가열하는 영역에 해당한다. 이에 따라 제1레이저빔(270)에 의해 제1영역(210) 형성 시 용접품질이 향상되며, 특히 제1영역(210) 형성 전 용융풀을 형성하여 기공이나 스패터 등의 부적절한 결과물이 형성되는 것을 억제한다.
Y영역은 제1레이저빔(270)의 전방에서 제2레이저빔(280)에 의해 사전 가열된 부분에 제1레이저빔(270)이 조사되어 제1영역(210)이 형성되는 영역이다. 제1레이저빔(270)은 제2레이저빔(280)보다 더 높은 에너지를 가지며 깊은 심도를 가지는 제1영역(210)을 형성한다.
Z영역은 제1레이저빔(270)에 의해 제1영역(210)이 형성된 후 해당부위를 사후 가열하는 영역이다. X영역에 의해 사전 가열되었더라도 Y영역에서 제1레이저빔(270)의 높은 에너지가 가해진 제1영역(210) 주변에는 기공 등이 발생될 수 있으며, 스패터 등에 의해 캡플레이트(150) 등의 표면이 고르지 못할 수 있는데, Z영역의 사후 가열, 즉 컨덕션 용접 수행으로 기공 등을 제거하고 표면 등을 복원시킬 수 있고, 용융풀을 안정적으로 유지할 수 있다.
즉, 본 발명의 일실시예는 제1영역(210)의 형성을 위한 제1레이저빔(270)의 조사영역 전방 및 후방에 제2레이저빔(280)을 동시 조사함으로써, 제1영역(210)의 형성과 동시에 사전 가열 및 사후 가열을 연속적으로 동시에 수행하여 용접품질을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
도 7에는 도 6에 도시된 제1레이저빔(270) 및 제2레이저빔(280)의 에너지 크기 차이를 도시한 그래프이다. 도 7에서 가로축(X축) 및 대각선축(Y축)은 실제 용접이 수행되는 표면의 좌표값에 대응되며, 세로축(세기)은 상기 좌표값에 따른 각 레이저빔의 세기를 나타낸다.
본 발명의 일실시예는 상기 용접단계에서 상기 제2레이저빔(280)이 상기 제1레이저빔(270)과 이격되고 상기 제1레이저빔(270)을 둘러싸는 링 형태로 조사될 수 있다.
제2레이저빔(280)은 링 형태로 구비되어 상기 제1레이저빔(270)과 동시에 조사되면서 상기 제1레이저빔(270)의 전방 및 후방에 동시 조사되기에 유리하다.
또한, 제2레이저빔(280)이 중앙측의 제1레이저빔(270)과 이격거리를 가지는 것은 해당 부위에서 용접 시 모재, 즉 캡플레이트(150) 및 케이스(120) 내부에서 발생된 기화가스가 배출될 수 있는 구간을 형성한다.
본 발명의 다양한 실시예에서는 필요에 따라 상기 이격거리를 증감시키거나 제거할 수도 있으나, 도 6 및 7에 도시된 본 발명의 일실시예는 제1레이저빔(270) 및 제2레이저빔(280)을 상호 이격시켜 용접가스 배출이 효과적으로 이루어진다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지의 용접방법는 상기 용접단계에서 상기 접촉면(C)을 중심으로 상기 제2영역(220)의 폭방향 양측 심도를 서로 다르게 형성할 수 있다.
이는 앞서 설명된 바와 같이 케이스(120)의 측벽 두께가 감소되거나 케이스(120) 및 캡플레이트(150) 접촉면(C)의 위치가 변경되더라도 용접비드부(200)의 형성 부위에 제약을 최소화하며 용접을 수행하는 데에 유리하다.
한편, 접촉면(C)을 중심으로 용접비드부(200)의 상기 제2영역(220)의 폭방향 일측은 타측보다 상기 내부공간(125)에 더 가깝게 위치되고, 상기 용접단계에서는 상기 제2영역(220)의 상기 일측 심도를 상기 타측보다 더 얕게 형성할 수 있다.
또한, 상기 제1접점(232)은 상기 제2접점(234)보다 상기 내부공간(125)에 더 가깝게 위치되고, 상기 용접단계에서는 제1접점(232)의 심도를 제2접점(234)보다 더 얕게 형성할 수 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
110 : 전극조립체 120 : 케이스
125 : 내부공간 150 : 캡플레이트
152 : 단자부 154 : 벤트홀
155 : 전해액주입구 200 : 용접비드부
210 : 제1영역 215 : 제1경계선
220 : 제2영역 225 : 제2경계선
227 : 제2경계선의 일단부 228 : 제2경계선의 타단부
232 : 제1접점 234 : 제2접점
270 : 제1레이저빔 280 : 제2레이저빔

Claims (14)

  1. 내부공간에 전극조립체가 수용되고, 일면이 개방되는 케이스;
    상기 케이스의 상기 일면을 밀폐하는 캡플레이트; 및
    상기 캡플레이트의 둘레를 따라 형성되고, 상기 케이스 및 캡플레이트의 접촉면에 형성되는 용접비드부;를 포함하며,
    상기 용접비드부는 상기 용접비드부의 용접 진행방향에 수직한 단면상에서 제1영역 및 제2영역을 포함하고,
    상기 제1영역은 상기 캡플레이트와 케이스간 접촉면 일부를 포함하고, 상기 단면상에서 제1경계선을 가지며, 상기 제1경계선의 양단부 사이에 상기 접촉면이 위치되고,
    상기 제2영역은 상기 케이스 및 캡플레이트 모두에 형성되고, 상기 제1영역과 적어도 일부가 중첩되도 상기 제1영역에 대해 상측에 위치되며, 상기 단면상에서 제2경계선을 가지며, 상기 제2경계선의 양단부 사이에 상기 제1영역이 위치되어 상기 제1경계선과 접하는 제1접점 및 제2접점이 형성되고,
    상기 제1영역은 상기 제2영역보다 더 깊은 심도를 가지며, 상기 제2영역은 상기 제1영역보다 더 넓은 폭을 가지는 이차전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1접점 및 상기 제2접점은 상기 제1영역의 최고 심도를 기준으로 30~60%의 심도를 가지는 이차전지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 용접비드부의 폭방향을 기준으로, 상기 제1접점 및 상기 제2접점은 상기 접촉면에서 상기 제2경계선의 상기 양단부 중 어느 하나에 대해 40%~60% 사이에 위치되는 이차전지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1접점 및 상기 제2접점은 서로 다른 심도를 가지는 이차전지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2경계선은 상기 접촉면을 기준으로 양측이 서로 다른 심도를 가지도록 비대칭하게 형성되는 이차전지.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2경계선은 상기 양단부 중 상기 내부공간에 더 가까운 일단부가 타단부보다 더 얕은 심도를 가지는 이차전지.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1접점은 상기 제2접점보다 상기 내부공간에 더 가깝게 위치되고,
    상기 제2접점은 상기 제1접점보다 더 깊은 심도를 가지는 이차전지.
  8. 내부공간에 전극조립체가 수용되고 일면이 개방된 케이스의 상기 일면에 캡플레이트를 배치하는 배치단계; 및
    상기 캡플레이트의 둘레을 따라 상기 캡플레이트 및 케이스간 접촉면을 용접하여 용접비드부를 형성하는 용접단계;를 포함하고,
    상기 용접단계는,
    상기 용접비드부가 용접 진행방향에 수직한 단면상에서 제1영역 및 제2영역을 가지도록 형성하고,
    상기 제1영역은 상기 캡플레이트와 상기 케이스간 접촉면 일부를 포함하여 용융이 이루어지며,
    상기 제1영역이 제1경계선을 가지며 상기 제1경계선의 양단부 사이에 상기 접촉면을 위치시키고,
    상기 제2영역은 상기 케이스 및 캡플레이트 모두에 형성되고, 상기 제1영역과 적어도 일부가 중첩되면서 상기 제1영역에 대해 상측에서 용융이 이루어지며,
    상기 제2영역이 제2경계선을 가지며 상기 제2경계선의 양단부 사이에 상기 제1영역을 위치시켜 상기 제1경계선과 접하는 제1접점 및 제2접점을 형성하며,
    상기 제1영역은 상기 제2영역보다 더 깊은 심도를 가지도록 형성하고, 상기 제2영역은 상기 제1영역보다 더 넓은 폭을 가지도록 형성하는 이차전지의 용접방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 용접단계에서,
    상기 제1영역은 제1레이저빔을 이용한 키홀 용접방식으로 형성되고,
    상기 제2영역은 제2레이저빔을 이용한 컨덕션 용접방식으로 형성되는 이차전지의 용접방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 용접단계에서,
    상기 제2레이저빔은 용접 진행방향을 기준으로 상기 제1레이저빔의 전방 및 후방에 동시 조사되는 이차전지의 용접방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 용접단계에서,
    상기 제2레이저빔은 상기 제1레이저빔과 이격되고 상기 제1레이저빔을 둘러싸는 링 형태로 조사되는 이차전지의 용접방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 용접단계는,
    상기 접촉면을 중심으로 상기 제2영역의 양측 심도를 서로 다르게 형성하는 이차전지의 용접방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 접촉면을 중심으로 상기 제2영역의 일측은 타측보다 상기 내부공간에 더 가깝게 위치되고,
    상기 용접단계는 상기 제2영역의 상기 일측 심도를 상기 타측보다 더 얕게 형성하는 이차전지의 용접방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1접점은 상기 제2접점보다 상기 내부공간에 더 가깝게 위치되고,
    상기 용접단계는 제1접점의 심도를 제2접점보다 더 얕게 형성하는 이차전지의 용접방법.
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