KR20070107921A - 리튬 이차전지 및 그 제조방법 - Google Patents

리튬 이차전지 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 리튬 이차전지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 캡플레이트 또는/및 터미널플레이트의 하면에 용접돌기를 형성하고 양극탭과 음극탭을 캡조립체에 용접한 후 전극조립체를 캔에 삽입하는 방식으로 제조함으로써, 양극탭과 음극탭을 절곡할 필요가 없고 초박형 전지를 제조할 수 있는 리튬 이차전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
리튬 이차전지, 캡플레이트, 터미널플레이트, 용접돌기, 쇼트, 초박형

Description

리튬 이차전지 및 그 제조방법{Lithium rechargeable battery and Method of making the same}
도 1은 일반적인 리튬 이차전지의 수직 단면도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 리튬 이차전지의 분리 사시도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 리튬 이차전지의 수직 단면도
도 4a는 캡플레이트와 제 1전극탭의 용접부위의 확대 단면도
도 4b는 터미널플레이트와 제 2전극탭의 용접부위의 확대 단면도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 리튬 이차전지 제조방법의 흐름도
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
200 - 리튬 이차전지 210 - 캔
220 - 전극조립체 226 - 제 1전극탭(양극탭)
227 - 제 2전극탭(음극탭) 230 - 캡조립체
240 - 캡플레이트 242 - 전해액주입구
244 - 제 1용접돌기 246 - 개스킷
250 - 절연플레이트 260 - 터미널플레이트
263 - 제 2용접돌기
본 발명은 리튬 이차전지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 캡플레이트 또는/및 터미널플레이트의 하면에 용접돌기를 형성하고 양극탭과 음극탭을 캡조립체에 용접한 후 전극조립체를 캔에 삽입하는 방식으로 제조함으로써, 양극탭과 음극탭을 절곡할 필요가 없고 초박형 전지를 제조할 수 있는 리튬 이차전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 비디오 카메라, 휴대형 전화, 휴대형 컴퓨터 등과 같은 휴대형 무선기기의 경량화 및 고기능화가 진행됨에 따라, 그 구동전원으로 사용되는 이차전지에 대해서 많은 연구가 이루어지고 있다. 이러한 이차전지는, 예를 들면, 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소 전지, 니켈-아연 전지, 리튬 이차전지 등이 있다. 이들 중에서 리튬 이차전지는 재충전이 가능하고 소형 및 대용량화가 가능한 것으로서, 작동 전압이 높고 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 장점 때문에 첨단 전자기기 분야에서 널리 사용되고 있다.
도 1은 일반적인 리튬 이차전지의 수직 단면도를 나타낸다.
상기 리튬 이차전지(100)는 양극판(123), 음극판(125) 및 세퍼레이터(124)로 구성되는 전극조립체(120)를 전해액과 함께 캔(110)에 수납하고, 이 캔(110)의 상단개구부를 캡조립체(130)로 밀봉함으로써 형성된다.
상기 캔(110)은 일반적으로 알루미늄 또는 그 합금 재질로 형성되며, 딥드로잉 방식에 의하여 제작된다. 상기 캔(110)의 하면은 일반적으로 거의 평면 형상으 로 형성된다.
상기 전극조립체(120)는 양극판(123)과 음극판(125) 사이에 세퍼레이터(124)가 개재되면서 권취되어 형성된다. 상기 양극판(123)에는 양극탭(126)이 결합되어 전극조립체(120)의 상단부로 돌출되며, 음극판(125)에는 음극탭(127)이 결합되어 전극조립체(120)의 상단부로 돌출된다. 상기 전극조립체(120)에서 상기 양극탭(126)과 음극탭(127)은 소정거리 떨어져 형성되어 전기적으로 절연되도록 한다. 상기 양극탭(126)과 음극탭(127)은 일반적으로 니켈 금속으로 형성된다.
상기 캡조립체(130)는 캡플레이트(140)와 절연플레이트(150)와 터미널플레이트(160) 및 전극단자(135)를 포함하여 구성된다. 캡조립체(130)는 별도의 절연케이스(170)와 결합되어 캔(110)의 상단개구부에 결합되어 캔(110)을 밀봉하게 된다.
상기 캡플레이트(140)는 상기 캔(110)의 상단개구부와 상응하는 크기와 형상을 가지는 금속판으로 형성된다. 상기 캡플레이트(140)의 중앙에는 소정 크기의 단자통공1이 형성되며, 단자통공1에 삽입될 때는 전극단자(135)와 캡플레이트(140)의 절연을 위하여 전극단자(135)의 외면에는 튜브형의 개스킷튜브(146)가 결합되어 함께 삽입된다. 한편, 상기 캡플레이트(140)의 일측에는 전해액주입공(142)이 소정크기로 형성된다. 상기 캡조립체(120)가 상기 캔(110)의 상단개구부에 조립된 후 전해액주입공(142)을 통하여 전해액이 주입되고, 전해액주입공(142)은 별도의 밀폐수단(180)에 의하여 밀폐된다.
상기 전극단자(135)는 상기 음극판(125)의 음극탭(127) 또는 상기 양극판(123)의 양극탭(126)에 연결되어 음극단자 또는 양극단자로 작용하게 된다.
상기 절연플레이트(150)는 가스켓과 같은 절연물질로 형성되며, 캡플레이트(140)의 하면에 결합된다. 절연플레이트(150)에는 상기 캡플레이트(140)의 단자통공1에 대응되는 위치에 상기 전극단자(135)가 삽입되는 단자통공2가 형성되어 있다. 상기 절연플레이트(150)의 하면에는 상기 터미널플레이트(160)가 안착되도록 터미널플레이트(160)의 크기에 상응하는 안착홈이 형성된다.
상기 터미널플레이트(160)는 일반적으로 니켈 합금으로 형성되며, 상기 절연플레이트(150)의 하면에 장착된다. 상기 터미널플레이트(160)에는 캡플레이트(140)의 단자통공1에 대응되는 위치에 상기 전극단자(135)가 삽입되는 단자통공3이 형성되어 있으며, 상기 전극단자(135)가 상기 개스킷튜브(146)에 의하여 절연되면서 캡플레이트(140)의 단자통공1을 통하여 결합되므로 상기 터미널플레이트(160)는 상기 캡플레이트(140)와 전기적으로 절연되면서 상기 전극단자(135)와 전기적으로 연결된다.
상기 터미널플레이트(160)의 일측에는 상기 음극판(125)에 결합된 음극탭(127)이 용접되며, 캡플레이트(140)의 타측에는 상기 양극판(123)에 결합된 양극탭(126)이 용접된다. 상기 음극탭(127)과 양극탭(126)을 결합시키는 용접방법으로는 저항용접, 레이저 용접 등이 사용되며, 일반적으로는 저항용접이 사용된다.
상기 절연케이스(170)는 캡조립체(130)와 전극조립체(120) 사이의 절연을 담당하게 된다.
통상적으로 각형 리튬 이차전지는 권취된 전극조립체를 캔 내부에 삽입한 후 전극조립체 상부로 돌출된 양극탭과 음극탭을 각각 캡플레이트와 터미널플레이트에 용접하게 된다. 따라서, 미리 양극탭과 음극탭은 여유 길이를 갖도록 형성되며, 양극탭과 음극탭의 용접이 끝나면 캡플레이트를 캔 상단에 용접하게 된다. 이때, 양극탭과 음극탭은 여유 길이만큼 캔 내부에서 절곡된다. 이렇게 절곡된 양극탭과 음극탭은 조립과정에서 작업자의 부주의 또는 전지의 낙하 등 강한 외부충격이 가해질 경우 캔의 내벽에 닿을 우려가 있다는 문제점이 있다. 양극탭이 캔의 내벽에 접촉하게 되면 반대극성끼리 쇼트를 일으켜 발열, 발화의 위험이 있다는 문제점이 있다. 또한, 최근 초박형 리튬 이차전지를 개발하려는 시도가 이루어지고 있다. 상기와 같이 양극탭과 음극탭이 절곡된 채로 형성되면 절곡부위가 캔 내벽에 닿지 않도록 하기 위해 그만큼의 여유 공간을 필요로 하게 된다. 따라서, 양극탭과 음극탭이 절곡되도록 형성하는 것은 초박형 전지를 제조하는데 장애 요소로 작용하게 된다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 특히 캡플레이트 또는/및 터미널플레이트의 하면에 용접돌기를 형성하고 양극탭과 음극탭을 캡조립체에 용접한 후 전극조립체를 캔에 삽입하는 방식으로 제조함으로써, 양극탭과 음극탭을 절곡할 필요가 없고 초박형 전지를 제조할 수 있는 리튬 이차전지 및 그 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 리튬 이차전지는 제 1전극탭과 제 2전극탭을 구비하는 전극조립체와, 상기 전극조립체를 수용하는 캔 및 캡플레이트와 터미널 플레이트를 구비하며, 상기 캔의 상단개구부를 밀봉하는 캡조립체를 포함하여 이루어지는 리튬 이차전지에 있어서, 상기 캡플레이트는 상기 전극조립체와 마주보는 하면에 제 1용접돌기가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1용접돌기에는 상기 제 1전극탭이 용접될 수 있다. 또한, 상기 제 1전극탭은 상기 제 1용접돌기의 측면에 용접될 수 있다. 또한, 상기 제 1용접돌기는 사각박스 또는 반원통 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 터미널플레이트는 상기 전극조립체와 마주보는 하면에 제 2용접돌기가 형성될 수 있다. 또한, 상기 제 2용접돌기에는 상기 제 2전극탭이 용접될 수 있다. 또한, 상기 제 2전극탭은 상기 제 2용접돌기의 측면에 용접될 수 있다. 또한, 상기 제 2용접돌기는 사각박스 또는 반원통 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 리튬 이차전지는 두께가 3 ~ 3.8mm가 되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 제 1용접돌기와 상기 제 2용접돌기는 0.6 ~ 0.8mm의 높이로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제 1전극탭은 양극탭이며, 상기 제 2전극탭은 음극탭일 수 있다.
또한, 본 발명의 리튬 이차전지 제조방법은 캡플레이트의 하면에 제 1용접돌기를 형성하고, 터미널플레이트의 하면에 제 2용접돌기를 형성하는 용접돌기 형성단계; 상기 제 1용접돌기에 전극조립체의 제 1전극탭을 용접하고, 상기 제 2용접돌기에 상기 전극조립체의 제 2전극탭을 용접하는 전극탭 용접단계; 상기 전극조립체를 캔 내부에 삽입하는 전극조립체 삽입단계; 상기 캡플레이트를 상기 캔의 상단개구부에 용접하는 캔 밀봉단계; 및 상기 캔의 내부에 전해액을 주입하는 전해액 주 입단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하에서는 제 1전극탭이 양극탭이고, 제 2전극탭이 음극탭인 경우를 예로 들어 설명한다. 이는 전지의 설계에 따라 반대로 이루어질 수도 있음은 물론이다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 리튬 이차전지에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 리튬 이차전지의 분리 사시도를 나타낸다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 리튬 이차전지의 수직 단면도를 나타낸다. 도 4a는 캡플레이트와 제 1전극탭의 용접부위의 확대 단면도를 나타내며, 도 4b는 터미널플레이트와 제 2전극탭의 용접부위의 확대 단면도를 나타낸다.
본 발명의 실시예에 따른 리튬 이차전지(200)는, 도 2 및 도 3을 참조하면, 양극판(223), 음극판(225) 및 세퍼레이터(224)로 구성되는 전극조립체(220)와, 상기 전극조립체와 전해액을 수용하는 캔(210) 및 상기 캔(210)의 상단개구부(210a)를 밀봉하는 캡조립체(230)를 포함하여 이루어진다. 상기 리튬 이차전지(200)는 장변을 포함하며 서로 마주보도록 형성되는 정면과 배면, 단변을 포함하며 서로 마주보도록 형성되는 양 측면, 상기 캡플레이트(240)가 위치하는 상면과 상기 상면과 마주보는 하면(210b)을 포함하여 이루어진다.
상기 전극조립체(220)는 양극판(223)과 음극판(225)사이에 세퍼레이터(224)가 개재되면서 권취되어 형성된다.
상기 양극판(223)은 도전성이 우수한 금속 박판, 예를 들면, 알루미늄(Al) 호일(foil)로 이루어진 양극 집전체와, 그 양면에 코팅된 양극 활물질층을 포함하고 있다. 상기 양극 활물질로는 LiCoO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiMnO2 등의 리튬산화물이 사용되고 있다. 상기 양극판(223)의 양 말단에는 양극 활물질층이 형성되지 않은 양극 집전체 영역, 즉 양극 무지부가 형성된다. 상기 양극 무지부의 일단에는 일반적으로 알루미늄(Al) 재질로 형성되며, 전극 조립체(220)의 상부로 일정 길이 돌출되는 양극 탭(제 1전극탭)(226)이 접합되어 있다.
상기 음극판(225)은 전도성 금속 박판, 예를 들면, 구리(Cu) 또는 니켈(Ni) 호일로 이루어진 음극 집전체와, 그 양면에 코팅된 음극 활물질층을 포함하고 있다. 상기 음극판(225)의 양 말단은 음극 활물질층이 형성되지 않은 음극 집전체 영역, 즉 음극 무지부가 형성된다. 상기 음극 무지부의 일단에는 일반적으로 니켈(Ni) 재질로 형성되며, 전극 조립체(220)의 하부로 일정 길이 돌출된 음극 탭(제 2전극탭)(127)이 접합되어 있다. 더불어 상기 전극 조립체(220)의 하부에는 캔(210)과의 접촉을 방지하기 위한 절연판(212)이 더 포함되어 형성될 수 있다.
상기 세퍼레이터(224)는 상기 양극판(223)과 음극판(225) 사이에 개재되며 상기 전극조립체(220)의 외주면을 둘러싸도록 연장되어 형성될 수도 있다. 상기 세퍼레이터(224)는 상기 양극판(223)과 음극판(225)의 단락을 방지하며, 리튬 이온을 통과시킬 수 있도록 다공막 고분자물질로 형성된다.
상기 캔(210)는 대략 직사각형 형상의 한 쌍의 장측벽(212)과, 한 쌍의 단측 벽(213) 및 하면판(210b)을 포함하여 대략 박스 형상으로 형성되며, 상부는 개구되어 상단개구부(210a)를 이루고 있다. 또한, 상기 캔(210)는 대략 박스형상으로 형성될 때 수평방향으로의 단면의 형상이 도 2와 같이 사각형상으로 형성될 수 있다. 도시되지 않았으나, 캔은 대략 박스형상으로 형성될 때 수평방향으로의 단면 형상이 타원형상, 스타디움(stadium) 형상 등 다양한 형상으로 형성될 수 있음은 물론이다. 상기 상단개구부(210a)로는 상기 전극조립체(220)가 삽입된다. 또한, 상기 전극조립체(220) 사이로 함침하여 리튬 이온의 이동을 가능하게 해 주는 전해액이 주입된다. 캔(210)의 재질은 주로 가벼운 알루미늄(Al)이 사용된다. 상기 캔(210)의 상부는 캡조립체(230)에 의해 밀봉되어, 전해액의 누출이 방지된다. 상기 캔(210)의 장측벽(212)과 단측벽(213)의 두께는 대략 0.2 내지 0.4mm로 형성되며, 상기 하면판(210b)의 두께는 대략 0.2 내지 0.7mm로 형성된다. 다만, 여기서 상기 장측벽(212)과 단측벽(213)의 두께를 한정하는 것은 아니다. 상기 캔(210)는 바람직하게는 딥드로잉(deep drawing) 방식에 의하여 형성되며, 상기 장측벽(212)과 단측벽(213) 및 상기 하면판(210b)은 일체형으로 형성된다. 다만, 여기서 상기 캔(210)의 형성 방법을 한정하는 것은 아니다.
상기 캡조립체(230)는 캡플레이트(240)와 절연플레이트(250)와 터미널플레이트(260) 및 전극단자(235)를 포함하여 구성된다. 상기 캡조립체(230)는 별도의 절연케이스(270)와 결합되어 캔(210)의 상단 개구부(210a)에 결합되어 캔(210)을 밀봉하게 된다.
상기 캡플레이트(240)는, 도 4a를 참조하면, 단자통공1(241)과 전해액주입 구(242) 및 제 1용접돌기(244)를 포함하여 형성되며, 상기 캔(210)의 상단개구부(210a)에 용접되어 상기 캔(210)을 밀봉한다.
상기 단자통공1(241)은 상기 캡플레이트(240)의 대략 중앙에 형성되어 있으며, 상기 단자통공1(241)에는 개스킷 튜브(246)에 의해 절연된 전극단자(235)가 삽입된다.
상기 전해액주입구(242)는 상기 캡플레이트(240)의 일측에 형성되며, 볼(280)에 의해 밀봉된다. 이때, 상기 전해액주입구(242)는 도 2와 같이 평면 형상이 원형상으로 형성될 수 있다. 도시되지 않았으나, 전해액주입구는 평면형상이 타원형상, 사각형상 등으로 형성될 수 있으며, 여기서 전해액주입구의 평면 형상을 한정하는 것은 아니다. 상기 전해액주입구(242)는 도 4a와 같이 수직 단면 형상이 Y자 형상으로 형성될 수 있다. 도시되지 않았으나, 전해액주입구는 수직 단면 형상이 11자형 등으로 형성될 수 있으며, 여기서 전해액주입구의 수직단면 형상을 한정하는 것은 아니다.
상기 제 1용접돌기(244)는 상기 전극조립체(220)와 마주보는 면, 즉 캡플레이트(240)의 하면 소정위치에 형성된다. 보다 상세하게는 상기 제 1용접돌기(244)는 캡플레이트(240)의 하면 중 전해액주입구(242)가 형성된 반대측에 형성되는 것이 효과적인 공간 분배 측면에서 바람직하다. 다만, 상기 제 1용접돌기(244)의 위치는 양극탭(226)의 위치에 따라 조정될 수 있으며, 여기서 상기 제 1용접돌기(244)의 위치를 한정하는 것은 아니다. 상기 제 1용접돌기(244)는 도 2와 같이 사각박스 형상으로 형성될 수 있다. 도시되지 않았으나, 제 1용접돌기는 반원통 형 상으로 형성될 수도 있다. 따라서, 상기 제 1용접돌기(244)는 하면과 측면을 구비하도록 형성된다. 제 1용접돌기가 반원통 형상으로 형성되는 경우 상기 양극탭(226)은 제 1용접돌기의 측면 중 평면 부분에 용접되는 것이 바람직하다. 다만, 여기서 상기 제 1용접돌기(244)의 형상을 한정하는 것은 아니며, 돌출 형상이라면 어떤 것이라도 가능하다. 상기 제 1용접돌기(244)에는 양극탭(226)이 용접된다. 상기 양극탭(226)은 도 4a와 같이 제 1용접돌기(244)의 측면에 형성될 수 있다. 도시되지 않았으나, 양극탭은 제 1용접돌기(244)의 하면에 용접될 수도 있다. 상기 양극탭(226)의 절곡을 피하고자 하는 취지에 따라 바람직하게는 상기 양극탭(226)이 제 1용접돌기(244)의 측면에 형성될 수 있다. 또한, 상기 제 1용접돌기(244)는 도 4a와 같이 프레스 방식으로 형성될 수 있다. 프레스 방식으로 형성되는 경우 캡플레이트(240)의 상면에도 압착 자국이 남아있게 되어 홈을 형성하게 된다. 도시되지 않았으나, 제 1용접돌기는 캡플레이트(240)의 다른 부분에 비해 두껍도록 하면만 돌출되어 형성될 수도 있다. 이 경우에는 캡플레이트(240)의 상면에 자국이 남지 않게 된다. 다만, 여기서 상기 제 1용접돌기(244)의 형성방법을 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 제 1용접돌기(244)는 대략 0.6~0.8mm의 돌출높이가 되도록 형성될 수 있다. 상기 제 1용접돌기(244)의 돌출높이가 지나치게 작으면 양극탭(226)이 용접되기에 충분한 측면이 형성되지 않아, 용접강도가 약해진다는 문제점이 있다. 한편, 상기 제 1용접돌기(244)의 돌출높이가 지나치게 크면 절연케이스(270)를 압박하게 될 뿐만 아니라, 프레스에 의해 형성되는 경우 제 1용접돌기(244)가 캡플레이트(240)의 취약부로 작용할 수 있다는 문제점이 있다. 다만, 이러한 돌출높이는 전지의 설계에 따라 변경될 수 있다.
상기 절연플레이트(250)는 개스킷과 같은 절연물질로 형성되며, 캡플레이트(240)의 하면에 결합된다. 상기 절연플레이트(250)에는 상기 캡 플레이트(240)의 단자통공1(241)에 대응되는 위치에 상기 전극단자(235)가 삽입되는 단자통공2(251)가 형성되어 있다. 상기 절연플레이트(250)의 하면에는 상기 터미널플레이트(260)가 안착되도록 터미널플레이트(260)의 크기에 상응하는 안착홈(252)이 형성된다.
상기 터미널플레이트(260)는 일반적으로 Ni합금으로 형성되며, 상기 절연플레이트(250)의 하면에 장착된다. 상기 터미널플레이트(260)에는 캡플레이트(240)의 단자통공1(241)에 대응되는 위치에 상기 전극단자(235)가 삽입되는 단자통공3(261)이 형성되어 있으며, 상기 전극단자(235)가 상기 개스킷 튜브(246)에 의하여 절연되면서 캡플레이트(240)의 단자통공1(241)을 통하여 결합되므로 상기 터미널플레이트(260)는 상기 캡플레이트(240)와 전기적으로 절연되면서 상기 전극단자(235)와 전기적으로 연결된다. 상기 터미널플레이트(260)에는, 도 4b를 참조하면, 제 2용접돌기(263)가 형성된다. 상기 제 2용접돌기(263)는 상기 전극조립체(220)와 마주보는 면, 즉 터미널플레이트(260)의 하면 소정위치에 형성된다. 상기 제 2용접돌기(263)의 위치는 음극탭(227)의 위치에 따라 조정될 수 있다. 상기 제 2용접돌기(263)는 도 2와 같이 사각박스 형상으로 형성될 수 있다. 도시되지 않았으나, 제 2용접돌기는 반원통 형상으로 형성될 수도 있다. 따라서, 상기 제 2용접돌기(263) 역시 상기 제 1용접돌기(244)와 마찬가지로 하면과 측면을 구비하도록 형성된다. 제 2용접돌기가 반원통 형상으로 형성되는 경우 상기 음극탭(227)은 제 2용접돌기 의 측면 중 평면 부분에 용접되는 것이 바람직하다. 상기 제 2용접돌기(263)에는 음극탭(227)이 용접된다. 상기 음극탭(227)은 도 4b와 같이 제 2용접돌기(263)의 측면에 형성될 수 있다. 도시되지 않았으나, 음극탭은 제 2용접돌기(263)의 하면에 용접될 수도 있다. 상기 음극탭(227)의 절곡을 피하고자 하는 취지에 따라 바람직하게는 상기 음극탭(227)이 제 2용접돌기(263)의 측면에 형성될 수 있다. 또한, 상기 제 2용접돌기(263)는 도 4a와 같이 프레스 방식으로 형성될 수 있다. 프레스 방식으로 형성되는 경우 터미널플레이트(260)의 상면에도 압착 자국이 남아있게 되어 홈을 형성하게 된다. 도시되지 않았으나, 제 2용접돌기는 터미널플레이트(260)의 다른 부분에 비해 두껍도록 하면만 돌출되어 형성될 수도 있다. 이 경우에는 터미널플레이트(260)의 상면에 자국이 남지 않게 된다. 다만, 여기서 상기 제 2용접돌기(263)의 형성방법을 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 제 2용접돌기(263)는 대략 0.6~0.8mm의 돌출높이가 되도록 형성될 수 있다. 다만, 이러한 돌출높이는 전지의 설계에 따라 변경될 수 있음은 상기에서 언급한 바와 같다.
상기 음극탭(227)과 양극탭(226)을 결합시키는 용접방법으로는 저항용접, 레이저 용접 등이 사용되며 일반적으로는 저항용접이 사용된다. 상기 전극단자(235)는 상기 음극판(225)의 음극탭(227) 또는 상기 양극판(223)의 양극탭(226)에 연결되어 음극단자 또는 양극단자로 작용하게 된다.
상기 절연케이스(270)는 양극탭용 홈(272), 음극탭용 홀(274) 및 전해액주입용 홀(276)을 포함하여 형성된다. 상기 절연케이스(270)는 캡조립체(230)와 전극조립체(220) 사이에 위치하여 캡조립체(230)와 전극조립체(220) 사이의 쇼트를 방지 하게 되며 폴리프로필렌(PP) 재질로 형성될 수 있다. 다만, 여기서 상기 절연케이스(270)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기 리튬 이차전지(200)는 대략 3 ~ 3.8mm의 두께가 되도록 형성될 수 있다. 최근 휴대폰의 슬림화가 이루어지는 경향에 따라 휴대폰용 배터리의 두께도 초박형이 요구되고 있다. 상기 리튬 이차전지(200)는 양극탭(226)과 음극탭(227)의 절곡없이 형성될 수 있으므로, 절곡부위가 캔(210)의 내벽에 닿는 것을 방지하기 위한 여유공간이 필요없게 됨에 따라 초박형의 두께로 제조될 수 있다. 또한, 양극탭(226)과 음극탭(227)의 절곡부위가 없어짐에 따라 이러한 절곡부위가 캔(210)의 측면에 접촉할 염려가 적어 쇼트가 방지될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 리튬 이차전지의 제조방법에 대해 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 리튬 이차전지 제조방법의 흐름도를 나타낸다. 이하에서는 양극탭(226)과 음극탭(227)을 통칭하는 경우 전극탭(226, 227)이라 하고, 제 1용접돌기(244)와 제 2용접돌기(263)를 통칭하는 경우 용접돌기(244, 263)라 부르기로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 리튬 이차전지(200) 제조방법은, 도 5를 참조하면, 용접돌기(244, 263) 형성단계(S10), 전극탭(226, 227) 형성단계(S20), 전극조립체(220) 삽입단계(S30), 캔(210) 밀봉단계(S40) 및 전해액 주입단계(S50)를 포함하여 이루어진다.
상기 용접돌기(244, 263) 형성단계(S10)는 캡플레이트(240)의 하면에 제 1용접돌기(244)를 형성하고, 터미널플레이트(260)의 하면에 제 2용접돌기(263)를 형성하는 단계이다. 상기 용접돌기(244, 263)는 프레스 방식 또는 일체형 방식으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 용접돌기(244, 263)는 대략 0.6~0.8mm의 두께가 되도록 형성될 수 있다. 상기 용접돌기(244, 263)가 형성된 이후에는 캡플레이트(240), 절연플레이트(250), 터미널플레이트(260) 및 전극단자(235)를 결합하여 캡조립체(230)를 형성하게 된다.
상기 전극탭(226, 227) 용접단계(S20)는 상기 제 1용접돌기(244)에 전극조립체(220)의 제 1전극탭(양극탭)(226)을 용접하고, 상기 제 2용접돌기(263)에 전극조립체(220)의 제 2전극탭(음극탭)(227)을 용접하는 단계이다. 상기 전극탭(226, 227)들은 상기 용접돌기(244, 263)들의 측면에 각각 레이저 용접 또는 저항용접에 의해 부착된다. 이때, 상기 전극탭(226, 227)들은 전극조립체(220)가 캔(210)에 삽입되지 않은 상태에서 용접되며, 전극탭(226, 227)들의 용접 후에 전극조립체(220)를 캔(210)에 삽입했을 때, 캡플레이트(240)의 위치가 캔(210)의 상단개구부(210a)에 꼭 맞도록 적당한 길이로 절곡없이 형성된다.
상기 전극조립체(220) 삽입단계(S30)는 상기 전극조립체(220)를 캔(210) 내부에 삽입하는 단계이다. 이때, 상기 전극조립체(220)는 전극탭(226, 227)들이 이미 캡조립체(230)에 용접된 상태로 캔(210) 내부에 삽입된다. 따라서, 전극탭(226, 227)들이 적당한 길이로 이루어져 있으므로, 삽입시 전극탭(226, 227)들이 절곡될 필요가 없다.
상기 캔(210) 밀봉단계(S40)는 상기 캡플레이트(240)를 캔(210)의 상단개구부(210a)에 용접하는 단계이다.
상기 전해액 주입단계(S50)는 캔(210)의 내부에 전해액을 주입하는 단계이다. 상기 전해액 주입단계(S50)는 전해액주입구(242)를 통하여 이루어지며, 주입이 끝나면 상기 전해액주입구(242)는 볼(280)) 등에 의해 밀폐된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 특허청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
본 발명에 따른 리튬 이차전지 및 그 제조방법에 의하면 양극탭과 음극탭을 절곡할 필요가 없으므로, 양극탭 또는 음극탭이 캔의 내벽에 닿아 쇼트가 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 양극탭과 음극탭의 절곡부위가 없어짐에 따라 초박형 리튬 이차전지를 제조할 수 있는 효과가 있다.

Claims (12)

  1. 제 1전극탭과 제 2전극탭을 구비하는 전극조립체와,
    상기 전극조립체를 수용하는 캔 및
    캡플레이트와 터미널 플레이트를 구비하며, 상기 캔의 상단개구부를 밀봉하는 캡조립체를 포함하여 이루어지는 리튬 이차전지에 있어서,
    상기 캡플레이트는 상기 전극조립체와 마주보는 하면에 제 1용접돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1용접돌기에는 상기 제 1전극탭이 용접되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1전극탭은 상기 제 1용접돌기의 측면에 용접되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1용접돌기는 사각박스 또는 반원통 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 터미널플레이트는 상기 전극조립체와 마주보는 하면에 제 2용접돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제 2용접돌기에는 상기 제 2전극탭이 용접되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제 2전극탭은 상기 제 2용접돌기의 측면에 용접되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 제 2용접돌기는 사각박스 또는 반원통 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 리튬 이차전지는 두께가 3 ~ 3.8mm가 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  10. 제 1항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 제 1용접돌기와 상기 제 2용접돌기는 0.6 ~ 0.8mm의 돌출높이로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1전극탭은 양극탭이며, 상기 제 2전극탭은 음극탭인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  12. 캡플레이트의 하면에 제 1용접돌기를 형성하고, 터미널플레이트의 하면에 제 2용접돌기를 형성하는 용접돌기 형성단계;
    상기 제 1용접돌기에 전극조립체의 제 1전극탭을 용접하고, 상기 제 2용접돌기에 상기 전극조립체의 제 2전극탭을 용접하는 전극탭 용접단계;
    상기 전극조립체를 캔 내부에 삽입하는 전극조립체 삽입단계;
    상기 캡플레이트를 상기 캔의 상단개구부에 용접하는 캔 밀봉단계; 및
    상기 캔의 내부에 전해액을 주입하는 전해액 주입단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지의 제조방법.
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