KR20050074202A - 리드 플레이트 및 이를 사용한 캔형 이차 전지 - Google Patents
리드 플레이트 및 이를 사용한 캔형 이차 전지 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20050074202A KR20050074202A KR1020040002447A KR20040002447A KR20050074202A KR 20050074202 A KR20050074202 A KR 20050074202A KR 1020040002447 A KR1020040002447 A KR 1020040002447A KR 20040002447 A KR20040002447 A KR 20040002447A KR 20050074202 A KR20050074202 A KR 20050074202A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- lead plate
- cap assembly
- plate
- electrode
- cap
- Prior art date
Links
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 238000003466 welding Methods 0.000 abstract description 38
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 10
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 6
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 5
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 5
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 5
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 5
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 3
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018095 Ni-MH Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018477 Ni—MH Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 238000007373 indentation Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 239000002952 polymeric resin Substances 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
- H01M50/103—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure prismatic or rectangular
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
- H01M50/117—Inorganic material
- H01M50/119—Metals
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
- Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
Abstract
양극, 음극 및 세퍼레이터로 이루어진 전극 조립체, 전극 조립체와 전해액을 수용하는 용기가 되는 금속 캔, 캔의 개방된 상부를 마감하는 캡 어셈블리 및 보호회로를 포함하여 이루어지며, 캡 어셈블리에는 주연부에 캡 어셈블리면을 기준으로 돌출되는 측벽을 가지고, 캡 어셈블리와 맞닿는 접촉면에 절개부를 가지는 리드 플레이트가 적어도 상기 절개부를 포함하는 부분에서 상기 캡 어셈블리와 레이저 용접되는 것을 특징으로 하는 캔형 이차 전지와 이에 사용되는 리드 플레이트가 개시된다. 이때, 절개부는 캡 어셈블리와 맞닿는 리드 플레이트 접촉면에 길게 홀(hole)처럼 형성될 수 있고, 접촉면 단변의 주연부에서 리드 플레이트 저면의 중심쪽으로 길게 함입되어 이루어지는 것일 수도 있다.
따라서, 리드 플레이트와 캡 어셈블리의 용접부의 강도를 충분히 확보하여 리드 플레이트가 캡 어셈블리에서 쉽게 분리되는 것을 방지할 수 있고, 과도한 레이저 출력을 요하지 않으면서 리드 플레이트와 캡 어셈블리 사이에 충분한 용접 강도를 확보할 수 있다.
Description
본 발명은 이차 전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 리드 플레이트와 리드 플레이트를 가지는 캔형 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지는 재충전이 가능하고 소형 및 대용량화 가능성을 가지므로 최근에 많이 개발되고 사용되고 있다. 근래에 개발, 사용되는 대표적 이차 전지로는 니켈수소(Ni-MH)전지와 리튬(Li)전지 및 리튬이온(Li-ion)전지 등을 들 수 있다.
이들 이차 전지의 베어 셀(bare cell) 대부분은 양극, 음극 및 세퍼레이터로 이루어진 전극 조립체를 철이나 알미늄 또는 알미늄 합금으로 이루어진 캔에 수납하고, 캔을 캡 어셈블리로 마감한 뒤, 캔 내부에 전해액을 주입하여 캡 어셈블리를 밀봉함으로써 형성된다. 캔을 알미늄 또는 알미늄 합금으로 형성하게 되면 알미늄의 가벼운 속성으로 전지의 경량화가 이루어질 수 있고, 고전압하에서 장시간 사용할 때에도 부식되지 않는 등 유리한 점이 있다.
이들 이차 전지의 베어 셀에서는 통상적으로 상부에 주위 부분과 절연된 전극 단자가 구비되며, 이 전극 단자가 전극 조립체의 한 전극과 연결되어 전지의 양극 단자 또는 음극 단자를 이루게 된다. 그리고, 캔 자체는 전극 단자와 반대의 극성을 가진다.
밀봉된 이차 전지 베어 셀의 전극 단자는 PTC 소자(positive temperature coefficient), 서멀 퓨즈(thermal fuse) 및 보호회로 기판(PCM: Protective Circuit Module) 등의 안전장치의 단자와 전기적으로 연결된다. 안전장치들은 양극과 음극에 연결되어 전지의 고온 상승이나, 과도한 충방전 등으로 전지의 전압이 급상승하는 경우 전류를 차단해 전지의 파열 등 위험을 방지하게 한다.
통상, 리드 플레이트(lead plate)라 불리는 도체구조가 전지의 양극, 음극과 안전장치의 전기 단자를 연결하는 역할을 한다. 리드 플레이트로는 니켈 또는 니켈 합금이나, 니켈이 도금된 스테인레스강이 사용된다.
안전장치와 단위 셀은 전기적으로 연결된 상태로 별도의 팩에 수납되거나, 용융된 수지로 사이 공간이 채워지고 피복되어 전지 팩을 이룬다.
그런데, 니켈로 이루어진 리드 플레이트는 알미늄으로 이루어진 캔의 바닥면과의 용접에 문제가 발생될 수 있다. 즉, 니켈과 알미늄은 니켈의 불용성과, 알미늄의 뛰어난 전도성으로 인하여 초음파 용접이나 저항용접이 매우 곤란하다. 따라서, 캔과 리드 플레이트는 통상 레이저로 용접하게 된다.
초기에는 이러한 레이저 용접을 리드 플레이트와 보호회로가 연결된 상태로 하여 레이저빔 조사시 대전 현상, 전기 충격을 발생시키고, 안전장치들의 신뢰성을 저하시키는 문제도 있었다. 근래에는 캔형 전지에 먼저 리드 플레이트를 용접하고, 용접된 리드 플레이트에 보호회로측의 단자 플레이트를 저항 용접하는 방법이 사용되고 있다. 미국특허 제5,976,729호에는 알미늄제 캔의 외부 바닥면에 니켈로 이루어진 보조 리드 플레이트를 미리 레이저 용접에 의해 접합시키고, 보호회로와 직결되는 별도의 리드 플레이트를 마련하여 캔의 외부 바닥면에 접합된 리드 플레이트와 저항용접하여 결합시키는 기술이 제시된다.
그런데, 이와 같이 캔(20)의 외부 바닥면에 대해 보조 리드 플레이트(25)를 레이저 용접하는 것은 전지의 박형 경량화 경향에 따라 캔(20)의 두께가 매우 얇기 때문에 그 용접 강도를 정확히 조절하지 않으면 레이저 용접부(27)에서 전해액이 누출되는 등의 문제를 일으킬 수 있다. 따라서, 최근에는 캔형 전지의 캡 어셈블리, 주로 캡 플레이트, 일부에 보호회로 등과의 전기 연결을 위해 돌출된 구조의 리드 플레이트를 형성하는 경우가 많다.
도1은 캡 플레이트에 부착되기 위해 형성된 종래의 리드 플레이트를 나타내는 평면도이며, 도2는 캡 플레이트에 종래의 리드 플레이트가 용접된 형태를 나타내는 각형 전지의 평면도이다.
도1 및 도2를 참조하면, 리드 플레이트(210)는 평면도 상에서 볼 때 대략 직사각형으로 이루어지며, 그 저면(214)의 주변부에는 캡 플레이트쪽에서 위쪽으로 돌출되는 벽체(212)가 보호회로 단자 플레이트와의 용접을 위해 존재한다. 리드 플레이트 저면(214)이 이루는 직사작형의 장방향의 양쪽으로 캡 어셈블리와(110)의 용접이 이루어져 있다. 그런데, 용접부(216)의 형태를 좀 더 살펴보면, 용접은 캡 플레이트(110)와 겹치면서 맞닿는 리드 플레이트 저면(214) 위쪽에서 점용접의 형태로 이루어지고 가장자리 부분에서는 이루어지지 않고 있다.
이런 용접에서는 용접을 위한 레이저 빔의 출력이 엄격하게 조절되지 않을 경우 문제가 발생하기 쉽다. 가령, 레이저 빔의 출력이 약하면 리드 플레이트 저면(214)만 부분 용융되고 하부의 캡 플레이트(110)는 충분히 용융되지 않아 용접의 강도가 떨어지기 쉽다. 특히, 캡 플레이트(110) 상면에 전해액 주입구 마개와 같이 다른 부분이 돌출되거나 캡 플레이트(110)가 구부러지는 등 변형된 경우, 리드 플레이트 저면(214)이 캡 플레이트(110)에 충분히 접촉되지 못하면 용접부(216)의 아래쪽의 캡 플레이트(110)가 충분히 용융되지 않는 문제가 두드러지게 된다. 이런 경우, 이후 공정이나 전지 팩에서 밴딩 테스트시 베어 셀에서 리드 플레이트(210)가 떨어져 나가는 경우를 쉽게 볼 수 있다.
용접 강도는 어느 정도의 통계적 분포를 그리게 되므로 아래쪽의 캡 플레이트(110)까지 충분히 용융시키기 위해서는 레이저 빔 출력이 커야 하고 레이저 빔 출력 손실이 과다하게 된다는 측면이 있다. 또한, 레이저 빔 출력이 과다한 경우에도 용접부(216)에 파손 등의 문제가 발생할 수 있다.
한편, 리드 플레이트(210)의 주변부에서 용접이 이루어질 경우, 캡 플레이트(110)와 리드 플레이트(210)는 함께 용융될 수 있을 것이나 리드 플레이트(210)의 주변부에는 돌출되는 벽체(212)가 형성되므로 용접이 용이하지 않다는 문제가 있고, 용접부가 캔(11)과 캡 플레이트(110) 사이의 밀봉 용접부와 가까울 경우 밀봉 용접부에 영향을 줄 수 있다는 문제점을 생각할 수 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 리드 플레이트와 캡 어셈블리의 용접부의 강도를 충분히 확보하여 전지 팩에서 외력이 가해질 때 리드 플레이트가 베어 셀의 캡 어셈블리에서 쉽게 분리되는 것을 방지할 수 있는 캔형 이차 전지 및 이에 사용될 수 있는 리드 플레이트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 과도한 레이저 출력을 요하지 않으면서 리드 플레이트와 캡 어셈블리 사이에 충분한 용접 강도를 확보할 수 있는 용접부 형태를 가지는 캔형 이차 전지 및 이에 사용될 수 있는 리드 플레이트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 캔형 이차 전지는, 양극, 음극 및 세퍼레이터로 이루어진 전극 조립체, 전극 조립체와 전해액을 수용하는 용기가 되는 금속 캔, 캔의 개방된 상부를 마감하는 캡 어셈블리 및 보호회로를 포함하여 이루어지는 이차 전지에 있어서,
캡 어셈블리에는 주연부에 캡 어셈블리캡 어셈블리으로 돌출되는 측벽을 가지고, 캡 어셈블리와 맞닿는 접촉면에 절개부를 가지는 리드 플레이트가 적어도 상기 절개부를 포함하는 부분에서 상기 캡 어셈블리와 레이저 용접되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 리드 플레이트는 절개부에서만 캡 어셈블리와 용접될 수도 있지만 통상 다른 접촉면에서 점용접 등이 함께 이루어져 캡 어셈블리와 결합되는 것도 가능하다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 리드 플레이트는, 캔형 이차 전지의 베어 셀과 보호회로를 연결하기 위해 캡 어셈블리에 부착되는 리드 플레이트에 있어서, 캡 어셈블리와 결합되는 저면이 대략 직방형으로 형성되고, 그 저면의 주연부 적어도 일부에는 캡 어셈블리면을 기준으로 돌출되는 벽체를 가지며, 그 저면 가운데 캡 어셈블리와 직접 맞닿는 접촉면에 절개부가 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 절개부는 캡 어셈블리와 맞닿는 리드 플레이트 접촉면에 길게 홀(hole)처럼 형성될 수 있고, 접촉면 단변의 주연부에서 리드 플레이트 저면의 중심쪽으로 길게 함입되어 이루어지는 것일 수도 있다.
본 발명에서 통상 리드 플레이트는 니켈 혹은 니켈 합금 재질로 이루어지고, 캡 어셈블리, 특히 캡 플레이트는 알미늄 혹은 알미늄 합금으로 형성된다.
본 발명에서 리드 플레이트의 절개부는 하나로 혹은 복수개로 형성될 수 있다. 복수개로 형성될 경우, 절개부는 리드 플레이트 저면의 한 부분에 나란히 형성될 수 있고, 직방형 저면의 양 단부에서부터 형성될 수도 있다.
본 발명에서 절개부는 통상 직선형으로 이루어지는 것을 상정하고 있으나, 반드시 직선형으로만 제한될 필요는 없다. 가령, ㄱ자형, ㄴ자형, ㄷ자형 등의 굴곡을 가지는 선형이 될 수도 있다.
캡 어셈블리 상에 리드 플레이트를 레이저 용접할 때 용접의 심도는 리드 플레이트이 두께와 캡 플레이트의 두께 및 필요한 용접 강도에 따라 통상 0.15 내지 0.4 mm까지 이루어질 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 일 실시예를 통해 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 단위 셀에 리드 플레이트가 결합된 상태에서의 각형 리튬 이온 전지를 도시한 분리 사시도이다.
도 3을 참조하면, 각형 리튬 이온 전지는 캔(11)과, 이 캔(11)의 내부에 수용되는 전극 조립체(12)와, 캔(11)의 개방된 상단과 결합하여 캔 상단을 밀봉하는 캡 어셈블리를 구비하여 이루어지는 단위 셀을 가진다.
전극 조립체(12)는 얇은 판형 혹은 막형으로 형성된 양극(13), 세퍼레이터(14), 음극(15), 세퍼레이터의 적층체를 와형으로 권취하여 형성한다.
양극(13)은 도전성이 우수한 금속 박판, 예컨대 알미늄 호일로 된 양극 집전체와, 그 양면에 코팅된 리튬계 산화물을 주성분으로 하는 양극 활물질층을 포함하고 있다. 양극(13)에는 양극 활물질층이 형성되지 않은 양극 집전체의 영역에 양극 리드(16)가 전기적으로 연결되어 있다.
음극(15)은 전도성의 금속 박판, 이를테면 구리 호일로 된 음극 집전체와, 그 양면에 코팅된 탄소재를 주성분으로 하는 음극 활물질층을 포함하고 있다. 음극(15)에도 음극 활물질층이 형성되지 않은 음극 집전체의 영역에 음극 리드(17)가 접속되어 있다.
양극(13) 및 음극(15)과, 양극 및 음극 리드(16,17)는 극성을 달리하여 배치될 수도 있으며, 양극 및 음극 리드(16,17)가 전극 조립체(12)로부터 인출되는 경계부에는 두 전극(13,15)간의 단락을 방지하기 위하여 절연 테이프(18)가 각각 감겨져 있다.
세퍼레이터(14)는 폴리 에틸렌이나, 폴리 프로필렌이나, 폴리 에틸렌과 폴리 프로필렌의 공중합체(co-polymer)로 이루어져 있다. 세퍼레이터(14)는 양극 및 음극(13)(15)보다 폭을 넓게 하여 형성하는 것이 극판간의 단락을 방지하는데 유리하다.
캔(11)은 대략 직육면체의 형상을 가진 금속 대개는 알미늄 혹은 알미늄 합금으로 형성된다. 캔(11)의 개방된 상단을 통해 전극 조립체(12)가 수용되어 캔은 전극 조립체 및 전해액의 용기 역할을 하게된다. 캔은 그 자체가 단자역할을 수행하는 것이 가능하나 본 발명에서는 캡 어셈블리가 양극 단자의 역할을 수행하게 된다.
캡 어셈블리에는 캔(11)의 개방된 상단에 대응되는 크기와 형상을 가지는 평판형의 캡 플레이트(110)가 마련되어 있다. 캡 플레이트(110)의 중앙부에는 전극 단자(130)가 통과할 수 있도록 단자용 통공(111)이 형성된다. 캡 플레이트(110)의 중앙부를 관통하는 전극 단자(130) 외측에는 전극 단자(130)와 캡 플레이트(110)와의 전기적 절연을 위해 튜브 형상의 가스켓(120)이 설치되어 있다. 캡 플레이트(110) 중앙부, 단자용 통공(111) 근방에는 캡 플레이트(110) 하면에 절연 플레이트(140)가 배치되어 있다. 절연 플레이트(140)의 아랫면에는 단자 플레이트(150)가 설치되어 있다.
전극 단자(130)는 가스켓(120)이 외주면을 감싼 상태에서 단자용 통공(111)을 통하여 삽입되어 있다. 전극 단자(130)의 저면부는 절연 플레이트(140)를 개재한 상태에서 단자 플레이트(150)와 전기적으로 연결되어 있다.
캡 플레이트(110) 하면에는 양극(13)으로부터 인출된 양극 리드(16)가 용접되어 있으며, 전극 단자(130)의 하단부에는 음극(15)으로부터 인출된 음극 리드(17)가 사행으로 접혀진 상태에서 용접되어 있다.
한편, 전극 조립체(12)의 상면에는 전극 조립체(12)와 캡 어셈블리와의 전기적 절연을 위하고, 이와 동시에 상기 전극 조립체(12)의 상단부를 커버할 수 있도록 절연 케이스(190)가 설치되어 있다. 절연 케이스(190)는 절연성을 가지는 고분자 수지이며, 폴리 프로필렌으로 된 것이 바람직하다. 절연 케이스(190)의 중앙부에는 음극 리드(17)가 통과할 수 있도록 리드 통공(191)이 형성되고, 다른 측방에는 전해액 통과공(192)이 형성되어 있다. 전해액 통과공은 별도로 형성되지 않을 수 있으며, 양극 리드(16)를 위한 리드 통공이 음극을 위한 중앙의 리드 통공(191) 옆에 형성될 수도 있다.
캡 플레이트(110)의 일측에는 전해액 주입공(112)이 형성되어 있다. 상기 전해액 주입공(112)에는 전해액이 주입된 다음에 전해액 주입공을 밀폐시키기 위하여 마개(160)가 설치된다.
캡 어셈블리를 캔(11)과 결합시키는 방법으로 캡 플레이트(110) 주변부와 캔(11) 측벽의 용접이 이루어진다. 캡 어셈블리가 캔(11)에 결합된 후 캔(11)의 개구를 형성하던 캔(11) 측벽의 상단부가 내측으로 절곡되어 캡 플레이트(110) 위로 플랜지 형태를 가질 수 있다.
캡 어셈블리가 캔에 용접된 후 캡 어셈블리의 캡 플레이트(110)에는 전해액 주입공(112) 주변으로 리드 플레이트(210)가 용접 등의 방법으로 결합된다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 리드 플레이트의 평면도이며, 도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 캔형 이차 전지의 한 형성 단계에서 리드 플레이트가 캡 어셈블리에 용접된 상태를 나타내는 평면도이다.
도3 내지 도5를 참조하여 설명하면, 캡 플레이트(110) 위에는 도4와 같이 대략 직방형의 단차진 혹은 중간부가 개방된 리드 플레이트 저면(214)이 결합된다. 직방형의 두 장변 주연부에 저면(214)과 수직으로 돌출되는 나란한 측벽(212)이 부분적으로 형성된 리드 플레이트(210)가 결합된다. 캡 플레이트(110)와 맞닿는 리드 플레이트(210)의 저면(214) 일부에는 단변 주연부에서 저면 중심부로 길게 함입된 선형 절개부(219)가 형성되어 있다. 리드 플레이트(210)는 통상 캡 플레이트(110)의 마개(160) 주변 부위에 용접된다.
용접은 레이저 용접으로 이루어지며, 도5와 같은 본 발명의 캔형 이차 전지 실시예어서, 리드 플레이트(210)의 직방형 저면(214)의 장변 방향으로 양쪽 가운데 한쪽에는 종래와 같이 원형으로 돌아가면서 점용접된 용접부가 있고, 중심을 기준으로 다른 한쪽에는 선형 절개부의 주연부를 따라 선용접이 이루어진 용접부(218)가 있다. 이는 도2와 같은 종래의 용접 형태에서 두 부분의 원형 점용부(216)의 한쪽을 절개부(219)의 경계에 따른 직선형 용접부(218)로 대체한 것이다. 도시되지는 않으나 주연부에서 함입되는 절개부 대신 길게 홀을 설치하고 홀의 경계를 따라 용접이 이루어질 수 있다. 또한, 리드 플레이트 직방형 저면의 중간부가 제거된 경우, 중간부 경계로부터 절개부가 캡 플레이트와 맞닿는 저면 부분으로 길게 함입되어 형성될 수 있다.
다른 예로서, 리드 플레이트는 마개 부분이 리드 플레이트 저면의 중앙에 오도록 하면서 캡 플레이트와 맞닿는 저면에 두 개의 평행한 절개부를 형성하고, 절개부 당 2개씩 4개의 나란한 경계선 상에서 직선 용접을 할 수도 있다. 이상과 같은 평행선 선형 용접이 이루어지는 외에 필요에 따라 "ㄱ"자형, "ㄷ"자형 등으로 용접 라인을 형성할 수도 있다.
이후, 전지의 과충방전을 방지하기 위한 보호회로가 장착된 보호회로 기판, 기타 전지 부속이 리드 플레이트가 용접된 상태의 전지에 연결된다. 이때 리드 플레이트는 양극으로 전극 단자는 음극으로 작용한다. 전극 구조와 극성은 실시예에 따라 달라질 수 있다. 보호회로 기판과 전지 부속의 종류와 형태에 따라 이들이 결합된 전지는 별도의 외장체에 수납될 수 있고, 혹은 저온 성형 수지를 이용하여 기판과 캡 플레이트 사이의 공간을 핫 멜트(hot melt) 방식으로 채우거나 전반적인 수지 피복을 입혀 팩 전지로 성형할 수 있다.
본 발명에 따르면, 리드 플레이트와 캡 어셈블리의 용접부의 강도를 충분히 확보하여 전지 팩에서 외력이 가해질 때 혹은 리드 플레이트를 용접한 후 공정에서 리드 플레이트가 캡 어셈블리에서 쉽게 분리되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 과도한 레이저 출력을 요하지 않으면서 리드 플레이트와 캡 어셈블리 사이에 충분한 용접 강도를 확보할 수 있다.
도1은 캡 플레이트에 부착되기 위해 형성된 종래의 리드 플레이트를 나타내는 평면도이며,
도2는 캡 플레이트에 종래의 리드 플레이트가 용접된 형태를 나타내는 각형 전지의 평면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 단위 셀에 리드 플레이트가 결합된 상태에서의 각형 리튬 이온 전지를 도시한 분리 사시도,
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 리드 플레이트의 평면도이며,
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 캔형 이차 전지의 한 형성 단계에서 리드 플레이트가 캡 어셈블리에 용접된 상태를 나타내는 평면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
11: 캔 12: 전극 조립체
13: 양극 14: 세퍼레이터
15: 음극 16: 양극 리드
17: 음극 리드 18: 절연 테이프
110: 캡 플레이트 111: 통공
112: 전해액 주입공 120: 가스켓
130: 전극 단자 140: 절연 플레이트
150: 단자 플레이트 190:절연 케이스
191: 리드 통공 192: 전해액 통과공
160: 마개 210: 리드 플레이트
212: 리드 플레이트 저면 214: 리드 플레이트 측벽
216,218: 용접부 219: 절개부
Claims (5)
- 양극, 음극 및 세퍼레이터로 이루어진 전극 조립체, 상기 전극 조립체와 전해액을 수용하는 용기가 되는 금속 캔, 상기 금속 캔의 개방된 상부를 마감하는 캡 어셈블리 및 보호회로를 포함하여 이루어지는 캔형 이차 전지에 있어서,주연부에 캡 어셈블리면을 기준으로 돌출되는 측벽을 가지고, 상기 캡 어셈블리와 맞닿는 접촉면에 절개부를 가지는 리드 플레이트가, 적어도 상기 절개부를 포함하는 부분에서 상기 캡 어셈블리와 레이저 용접되어 결합되는 것을 특징으로 하는 캔형 이차 전지.
- 캔형 이차 전지의 베어 셀과 보호회로를 연결하기 위해 캡 어셈블리에 부착되는 리드 플레이트에 있어서,상기 캡 어셈블리와 결합되는 저면이 직방형으로 형성되고,상기 저면의 주연부 적어도 일부에는 캡 어셈블리면을 기준으로 돌출되는 벽체를 가지며,상기 저면 가운데 상기 캡 어셈블리와 직접 맞닿는 접촉면에 절개부가 형성된 것을 특징으로 하는 리드 플레이트.
- 제 2항에 있어서,상기 절개부는 상기 접촉면에 길게 홀(hole)처럼 형성되거나, 상기 직방형 저면의 단변 주연부에서 상기 저면의 중심쪽으로 길게 함입되어 이루어지는 것임을 특징으로 하는 리드 플레이트.
- 제 2항에 있어서,상기 절개부는 복수개로 형성되는 것을 특징으로 하는 리드 플레이트.
- 제 2항에 있어서,상기 절개부는 직선형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리드 플레이트.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020040002447A KR100571232B1 (ko) | 2004-01-13 | 2004-01-13 | 리드 플레이트 및 이를 사용한 캔형 이차 전지 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020040002447A KR100571232B1 (ko) | 2004-01-13 | 2004-01-13 | 리드 플레이트 및 이를 사용한 캔형 이차 전지 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20050074202A true KR20050074202A (ko) | 2005-07-18 |
| KR100571232B1 KR100571232B1 (ko) | 2006-04-13 |
Family
ID=37263043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020040002447A KR100571232B1 (ko) | 2004-01-13 | 2004-01-13 | 리드 플레이트 및 이를 사용한 캔형 이차 전지 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100571232B1 (ko) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100796695B1 (ko) * | 2007-01-19 | 2008-01-21 | 삼성에스디아이 주식회사 | 이차 전지 및 이차 전지의 제조방법 |
| KR101137506B1 (ko) * | 2009-06-26 | 2012-04-20 | 주식회사 이랜텍 | 배터리 팩 |
| KR20120087824A (ko) * | 2011-01-28 | 2012-08-07 | 삼성에스디아이 주식회사 | 이차전지 및 그 제조방법 |
| KR20130037169A (ko) * | 2011-10-04 | 2013-04-15 | 가부시키가이샤 지에스 유아사 | 전기 화학 장치 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100719732B1 (ko) | 2005-12-29 | 2007-05-17 | 삼성에스디아이 주식회사 | 이차 전지 |
-
2004
- 2004-01-13 KR KR1020040002447A patent/KR100571232B1/ko active IP Right Grant
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100796695B1 (ko) * | 2007-01-19 | 2008-01-21 | 삼성에스디아이 주식회사 | 이차 전지 및 이차 전지의 제조방법 |
| US7488556B2 (en) | 2007-01-19 | 2009-02-10 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Battery module and its method of manufacture |
| US8691436B2 (en) | 2007-01-19 | 2014-04-08 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Battery module and its method of manufacture |
| KR101137506B1 (ko) * | 2009-06-26 | 2012-04-20 | 주식회사 이랜텍 | 배터리 팩 |
| KR20120087824A (ko) * | 2011-01-28 | 2012-08-07 | 삼성에스디아이 주식회사 | 이차전지 및 그 제조방법 |
| KR20130037169A (ko) * | 2011-10-04 | 2013-04-15 | 가부시키가이샤 지에스 유아사 | 전기 화학 장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100571232B1 (ko) | 2006-04-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100551887B1 (ko) | 이차전지 | |
| JP4488937B2 (ja) | 二次電池 | |
| US7968227B2 (en) | Can-type rechargeable battery having connection structure for protection circuit | |
| US8137836B2 (en) | Lithium rechargeable battery with resin molding part and outer covers | |
| KR100670501B1 (ko) | 이차전지 | |
| JP4180574B2 (ja) | リードプレートが付着された角形二次電池 | |
| KR100646538B1 (ko) | 이차전지 | |
| KR100839785B1 (ko) | 이차전지 및 그 형성 방법 | |
| KR101146465B1 (ko) | 파우치형 이차전지 및 그 제조방법 | |
| KR100947977B1 (ko) | 이차 전지 | |
| KR101308311B1 (ko) | 이차 전지 | |
| KR100571232B1 (ko) | 리드 플레이트 및 이를 사용한 캔형 이차 전지 | |
| KR101308332B1 (ko) | 이차 전지 및 그 제조 방법 | |
| KR20080034723A (ko) | 이차 전지 | |
| KR101264462B1 (ko) | 리드 플레이트와 베어셀을 리벳팅 결합하는 이차 전지 | |
| KR100994954B1 (ko) | 보호회로기판이 접속되는 이차전지 | |
| KR100490547B1 (ko) | 보호 수단을 가지는 리튬 이차 전지 | |
| KR100760786B1 (ko) | 이차 전지 및 이를 이용한 제조 방법 | |
| KR100696793B1 (ko) | 리드 플레이트 및 이를 구비하는 캔형 이차 전지 | |
| KR100571238B1 (ko) | 이차전지 | |
| KR100624909B1 (ko) | 캔형 이차 전지 | |
| KR100686853B1 (ko) | 캔형 이차 전지 | |
| KR100571233B1 (ko) | 이차 전지 | |
| KR100659865B1 (ko) | 이차 전지 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20120326 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130322 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160323 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170324 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180320 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190402 Year of fee payment: 14 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20200305 Year of fee payment: 15 |