KR20010008566A - 이차전지의 캡 어셈블리 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

목적: 전극 리벳의 결합력에 의한 캡 플레이트의 변형을 보상하여 캔과의 용접 품질 및 실링 특성을 향상시킬 수 있도록 한 이차전지의 캡 어셈블리 및 그 제조방법을 제공함에 목적을 두고 있다.

구성: 캔의 개구에 용접될 캡 플레이트를 알루미늄이나 알루미늄 합금으로 제조하고, 상기 캡 플레이트에 관통 구멍을 형성하며, 그 구멍에서 최근 거리에 위치한 측변을 오목하게 절취 형성하여 양측변 사이의 폭을 다른 곳에 비해 축소 형성되게 하고, 상기 구멍의 내주 및 주변에 절연수단을 개재하여 전극 리벳을 삽입 및 체결하여 조립한다.

효과: 전극 리벳의 결합시 발생하는 캡 플레이트의 변형으로 오목부가 제거되고, 양측변이 편평하게 된다. 따라서 캡 플레이트와 캔의 사이 간격이 균일하게 되어서 용접 품질 및 실링 특성을 향상시킬 수 있다.

Description

이차전지의 캡 어셈블리 및 그 제조방법{Cap assembly used in Secondary battery and method for making the same}

본 발명은 전극 리벳의 결합력에 의해 캡 플레이트가 변형되는 것을 고려하여, 그 캡 플레이트와 캔의 실링 특성을 향상시킬 수 있도록 한 이차전지의 캡 어셈블리 및 그 제조방법에 관한 것이다.

이차전지는 재충전이 가능하고 소형 및 대용량화가 가능한 것으로, 대표적으로는 니켈수소(Ni-MH)전지, 리튬(Li)전지 및 리튬이온(Li-ion)전지가 있으며, 외관상으로는 원통형과 각형 전지로 구분되고 있다.

도 4는 종래 공지된 각형 전지의 일 예를 보여주고 있다. 도면에서와 같이 각형 이차전지는 정극과 부극의 사이에 세퍼레이터를 개재하여 함께 권취하므로 전극군(2)을 형성하고, 그 전극군(2)을 캔(4)의 내부에 삽입하며, 그 캔(4)의 상측 개구에 캡 어셈블리(6)를 설치하고, 상기 캔(4)의 내부에 전해액을 주입한 후 밀봉하여 이루어진다.

캡 어셈블리(6)는 캔(4)의 개구에 용접 결합되는 캡 플레이트(8)를 포함하며, 그 캡 플레이트(8)에 관통 구멍을 형성하고 절연판(10)과 가스켓(12)을 개재하여 절연된 전극 리벳(14)을 체결한 것이며, 가스켓(12)의 하부에 전극 리벳(14)과 접속된 전극 연결판(16)을 더 설치하여 연결할 수 있다.

캡 플레이트(8)에는 주입구(18)를 형성하여 전해액 주입 후 플러그를 이용하여 밀봉되게 하고, 전지 내압 상승 및 폭발에 대한 안전대책으로 안전수단(20)을 구비한다. 또 전극 연결판(16)은 상기 전극군(2) 중에서 정극에서 인출된 전극 탭(22)과 연결하고, 전극군(2)의 부극은 도시 생략한 전극 탭을 이용하여 혹은 캔(4)과 직접 접속함에 의해 외부 연결되어진다.

이러한 종래의 이차전지에서 캔(4)과 캡 플레이트(8)로 된 케이스는 주로 금속 재질을 사용하여 제작되고 있으나, 전지의 경량화 및 소형화 추세에 맞추어 알루미늄 혹은 알루미늄 합금을 사용하는 추세로 변화되고 있다.

그러나 알루미늄 혹은 알루미늄 합금을 케이스로 사용하는 이차전지의 경우에는 특히 캡 어셈블리(6)의 조립시 전극 리벳(14)에 의해 체결되는 캡 플레이트(8)가 연성 재질상의 특성으로 인해, 도 5와 같이 리벳 중심을 기준으로 그 주변 쪽으로 밀려져 넓혀지는 형태로 쉽게 변형되는 문제점이 있으며, 그 결과로 캡 플레이트(8)와 캔(4)의 용접시 양 부품 사이의 간격이 불균일하게 되어 용접 품질 및 실링 특성이 불량하게 되므로 전해액의 누출이 발생하는 심각한 문제점을 초래하게 된다.

앞서 설명한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 전극 리벳의 결합력에 의한 변형을 캡 플레이트에 반영하여 제조하므로, 캡 플레이트와 캔의 사이 간격을 균일하게 하고, 그 결과로 용접 품질 및 실링 특성을 향상시킨 이차전지의 캡 어셈블리 및 그 제조방법을 제공함에 목적을 두고 있다.

이를 위하여 본 발명에서는 캔의 개구에 용접될 캡 플레이트를 알루미늄이나 알루미늄 합금으로 제조함에 있어, 상기 캡 플레이트에 관통 구멍을 형성하고, 그 구멍에서 최근 거리에 위치한 측변을 오목하게 절취 형성하여 양측변 사이의 폭이 다른 곳에 비해 축소 형성되게 하며, 상기 구멍의 내주 및 주변에 절연수단을 개재하여 전극 리벳을 삽입하고 체결하여 조립함을 특징으로 한다.

상기 전극 리벳은 캡 플레이트와, 절연판과 가스켓을 포함하는 절연수단과, 전극 연결판을 체결하여 고정하는 것이며, 캔의 내부에 삽입된 정극 혹은 부극에서 인출된 전극 탭과 전기적으로 연결되어진다.

이와 같이 구성된 본 발명의 캡 어셈블리는 캔의 개구에 삽입되어서 레이저 용접에 의해 설치되어진다.

도 1은 본 발명에 의한 이차전지의 캡 어셈블리를 분리 도시한 사시도.

도 2는 본 발명의 조립 단면도.

도 3은 본 발명의 평면 구성도.

도 4는 종래 공지된 이차전지를 도시한 단면도.

도 5는 종래 이차전지의 평면 구성도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

4-캔 10-절연판

12-가스켓 14-전극 리벳

16-전극 연결판 22-전극 탭

60-캡 어셈블리 80-캡 플레이트

82-관통 구멍 84-오목부

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명하기로 한다. 참고로 본 발명을 설명함에 있어 종래 기술에서 설명한 구성과 동일한 부분에 대하여는 동일 부호를 부여하였다.

도 1은 본 발명에 의한 이차전지의 캡 어셈블리를 분리 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 조립 상태를 보여주고 있다.

도면을 통하여 알 수 있는 바와 같이 본 발명은 캡 어셈블리(60)를 조립함에 있어, 캔(4)의 개구에 용접되는 캡 플레이트(80)를 연성의 알루미늄이나 알루미늄 합금으로 제조할 경우에, 전극 리벳(14)의 clasp and seal 공정으로 인한 결합력으로 캡 플레이트(80)가 변형되어서 상기 전극 리벳(14)의 관통 구멍(82)을 중심으로 그 주변 방향으로 밀려져 넓혀지는 변형을 보상할 수 있도록 한다.

이를 위하여 본 발명에서는 캡 플레이트(80)를 제조함에 있어 전극 리벳(14)에 의한 연신량 및 그 방향을 고려하여, 관통 구멍(82)에서 최근 거리에 위치한 측변을 절취하여 양측변 사이의 폭이 다른 곳에 비해 축소 형성되게 한 오목부(84)를 형성한다. 오목부(84)는 전극 리벳(14)의 결합력이 작용하는 영역과, 그 영역에 해당하는 캡 플레이트(80)의 두께 및 결합력 등의 변수에 의해 크기가 정해질 수 있지만, 본 발명의 범위가 여기에 한정되는 것은 아니다.

이러한 본 발명의 캡 플레이트(80)는 알루미늄이나 알루미늄 합금 재질을 사용하여 metal rolling이나 die-casting 방법에 의해, 상기 관통 구멍(82)과 오목부(84)를 갖도록 제조되어진다.

이렇게 제조된 캡 플레이트(80)는 관통 구멍(82)의 내주와 주변의 표면에 절연판(10)과 가스켓(12)을 개재하고, 가스켓(12)의 하부에 전극 연결판(16)을 개재한 후에, 전극 리벳(14)을 삽입하고 clasp and seal 공정으로 결합함에 본 발명의 캡 어셈블리(60)을 구성하게 된다.

이때 본 발명의 캡 플레이트(80)는 전극 리벳(14)에 의해 가압되는 영역이 압착되면서 그 주변으로 변형되므로, 도 3과 같이 수평방향으로 밀려져 양측변의 연장선과 편평한 상태로 맞춰지게 된다. 따라서 본 발명에 의한 캡 플레이트(80)는 4 변의 형상이 정확하게 직사각형을 이루게 되며, 캔과의 사이 간격이 전체적으로 균일한 상태로 되어 캔의 개구 내주에 긴밀하게 삽입되므로, 레이저 용접 품질을 향상시키고 아울러 실링 특성을 향상시키게 된다.

한편 캡 어셈블리(60)의 전극 연결판(16)은 캔(4)과 캡 플레이트(80)의 용접 공정 전에, 캔(4)의 내부에 수납된 정극 혹은 부극 중에서 하나로부터 인출된 전극, 예를 들어 정극 탭(22)과 전기적으로 연결되므로 전극 리벳(14)을 통해 외부로 연결되어진다.

또한 캔(4)과 캡 플레이트(80)가 용접된 후 상기 캔(4)의 내부에는 전해액이 주입된 후 밀봉됨으로써 본 발명의 이차전지를 실현할 수 있다.

물론 상기 전극군(2) 중에서 다른 전극, 예를 들어 부극은 도시 생략한 단자 탭을 이용하여 혹은 캔(4)과 직접 접속되어진다.

이상에서 설명한 구성 및 작용을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 이차전지의 캡 어셈블리 및 그 제조방법은 전극 리벳의 압력에 의한 변형량을 캡 플레이트에 반영하여 미리 설계 및 형성함으로써, 캡 플레이트와 캔 사이의 간격을 균일하게 형성하고, 그 결과로 양 부품의 용접 품질 및 실링 특성을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.

따라서 본 발명에 의하면 제조 공정에서 용접 불량 및 실링 불량을 제거하게 되므로 제품의 생산성을 향상시키는 효과도 아울러 얻을 수 있다.

Claims (8)

1. 정극과 부극 및 전해액이 수납된 캔의 개구에 용접 결합되는 캡 플레이트와; 상기 캡 플레이트에 형성된 구멍을 관통하되 그 구멍의 내주에 절연수단을 개재하여 clasp and seal 결합되고, 상기 정극 혹은 부극에 연결된 전극 리벳을 포함하며; 상기 캡 플레이트는 전극 리벳이 결합되는 구멍 부근에 폭이 좁은 오목부를 포함하는 이차전지의 캡 어셈블리.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 캡 플레이트가 알루미늄이나 알루미늄 합금으로 된 것을 특징으로 하는 이차전지의 캡 어셈블리.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 캡 플레이트가 metal rolling 혹은 die-casting을 이용하여 얻어진 것을 특징으로 하는 이차전지의 캡 어셈블리.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 전극 리벳은 캡 플레이트와, 절연판과 가스켓을 포함하는 절연수단과, 전극 연결판을 결합하여 고정하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 캡 어셈블리.
5. 캡 플레이트의 관통 구멍에서 가장 가까운 거리에 위치한 측변을 일부 제거하여 오목부를 형성하고; 상기 관통 구멍에 전극 리벳을 삽입하되 그 사이에 절연수단을 개재하여 clasp and seal 결합하며; 상기 전극 리벳을 캔 내부에 삽입된 정극 혹은 부극에서 인출된 탭과 연결하고; 상기 전극 리벳의 결합력에 의해 상기 오목부가 팽창하여 측변의 연장선과 같게 된 캡 플레이트를 캔의 개구에 설치하고 용접하여 고정하는 것에 의해 조립됨을 특징으로 하는 이차전지의 캡 어셈블리 제조방법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 캡 플레이트를 알루미늄이나 알루미늄 합금으로 제조한 것을 특징으로 하는 이차전지의 캡 어셈블리 제조방법.
7. 제 5 항에 있어서, 상기 캡 플레이트를 metal rolling 혹은 die-casting을 이용하여 형성한 것을 특징으로 하는 이차전지의 캡 어셈블리 제조방법.
8. 제 5 항에 있어서, 상기 캡 플레이트를 캔의 개구에 레이저 용접한 것을 특징으로 하는 이차전지의 캡 어셈블리 제조방법.