KR20080088624A - 전지 및 전지의 제조 방법 - Google Patents

전지 및 전지의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

전지(1)는 발전 요소(10)와, 발전 요소를 수용하기 위한 수용 리세스(21) 및 제1 및 제2 측부(231, 232)를 포함하는 케이스 부재(20)와, 수용 리세스를 폐색하기 위한 개구 폐색 부재(30)를 갖는다. 개구 폐색 부재의 케이스 내측부(32)은 제1 에지의 수용 리세스를 향한 휘어짐 변형을 방지하기 위하여 제1 측부의 제1 에지(2310)의 제1 중앙 에지(2313)에 접촉하고, 제1-1 단부(2311) 및 제1-2 단부(2312)로부터 이격된다. 부가적으로, 개구 폐색 부재는 제2 에지의 수용 리세스를 향한 휘어짐 변형을 방지하기 위하여 제2 측부의 제2 에지(2320)의 제2 중앙 에지(2323)와 접촉하고, 제2-1 단부(2321) 및 제2-2 단부(2322)로부터 이격된다. 케이스 부재 및 개구 폐색 부재는 이의 전체 주연부의 용접부(50)에서 서로 고정된다.
전지, 발전 요소, 수용 리세스, 개구 폐색 부재, 케이스 부재

Description

전지 및 전지의 제조 방법 {BATTERY AND METHOD FOR MANUFACTURING BATTERY}
본 발명은 전지 및 전지의 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 휴대 장치 및 휴대폰용 전원으로서 그리고 또한 전기 및 하이브리드 차량용 전원으로서 다양한 형태의 전지가 제안되어 있다. 예를 들어, 일본특허공개공보 제10-269999호(JP-A-10-269999)에는 발전 요소, 발전 요소를 내측에 수용하는 케이스 부재, 및 케이스 부재의 개구를 폐색하기 위한 개구 폐색 부재를 갖고 케이스 부재 및 개구 폐색 부재가 서로 용접되어 있는 이러한 전지의 예가 기재되어 있다.
일본특허공개공보 제10-269999호에 기재된 전지는, 상자 형상을 갖고, 외형이 직육면체이고 개구의 에지를 형성하는 바닥부 및 4개의 측부 및 외형이 사각형인 뚜껑 부재(개구 폐색 부재)를 포함하는 본체 케이스(케이스 부재)를 갖는다. 뚜껑 부재는 주연부에서는 얇은 에지를, 그리고 중앙에서는 두께 방향으로 돌출하는 돌출부를 갖는다. 상자형 전지는 본체 케이스 내측에 전지 요소(발전 요소)를 우선 설치하고, 본체 케이스 내에 뚜껑 부재의 돌출부를 삽입하고, 그리고 뚜껑 부재의 얇은 에지가 본체 케이스의 개별 측부의 상단부와 접촉하여 본체 케이스를 폐색함으로써 조립된다. 본체 케이스 및 뚜껑 부재는 상자형 전지 위로부터 뚜껑 부 재의 얇은 에지와 본체 케이스의 각 측부의 상단부를 용접함으로써 서로 고정된다.
이러한 전지에서, 케이스 부재는 개구 폐색 부재의 일 부분(케이스 내측부)이 케이스 부재의 측부의 내측에 위치 설정된 상태로 개구 폐색 부재에 의해서 폐색된다. 그러나, 케이스 부재 및 개구 폐색 부재의 외형 치수가 변동되면, 케이스 부재 및 개구 폐색 부재는 케이스 부재의 측부의 내측 공간 내로 개구 페쇄 부재의 케이스 내측부를 삽입할 때 서로 닿을 수도 있다. 이는 금속 가루와 같은 이물질을 발생시킬 수도 있다. 따라서, 케이스 내측부가 케이스 부재 내로 용이하게 삽입되게 하기 위하여 케이스 내측부의 외형 치수는 케이스 부재와 개구 폐색 부재의 치수 공차를 고려하여 케이스 부재의 측부의 내측 치수에 비하여 작게 만들어진다. 그 결과, 케이스 부재의 측부와 케이스 내측부 사이에는 약간의 간극이 형성된다.
케이스 부재의 측부, 특히 개구의 긴 에지를 형성하는 측부는 종종 성형될 때 케이스 부재의 내측을 향해서 변형된다(내향으로 휘어진다). 그러나, 전술된 것과 같이 측부와 케이스 내측부 사이에 간극이 허용되는 경우, 케이스 부재의 측부의 이러한 휘어짐 변형은 측부에 의해서 형성되는 개구 에지도 또한 내향으로 휘어지게 한다. 이는 개구 폐색 부재의 케이스 내측부와 휘어진 측부 사이의 간극이 개구 에지를 따른 방향으로 보아 일정치 못하게 한다. 또한, 개구 에지를 따라 이들을 서로 용접할 때, 용접 위치가 측부의 두께의 방향으로 변동한다. 따라서 밀봉 강도가 국부적으로 낮아질 수도 있다. 한편, 케이스 부재 및 개구 폐색 부재의 외형 치수의 공차가 감소될 수도 있다. 그러나 이러한 경우, 케이스 내측부와 측부는 케이스 부재 내측에 케이스 내측부를 위치 설정하는 동안 서로 닿을 수도 있 고, 이는 케이스 부재 내측에 금속 가루와 같은 이물질을 발생할 수도 있고 전지의 성능의 열화 또는 단락을 유발할 수도 있다.
본 발명은 케이스 부재 및 개구 폐색 부재가 전체 주연부에서 적절하게 서로 용접된 전지와, 케이스 부재와 개구 폐색 부재가 용접되기 전에 서로 닿지 않고 적절한 밀봉 강도로 서로 용접되는 전지의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 제1 태양은 발전 요소와, 케이스 부재의 수용 리세스 내에 발전 요소를 수용하고 수용 리세스의 개구 에지를 형성하는 측부 및 바닥부를 갖는 케이스 부재와, 케이스 부재의 수용 리세스를 폐색하고 전체 주연부에 외측으로부터 케이스 부재의 개구 에지와 접촉하기 위한 환형 케이스 접촉부, 및 개구 폐색 부재의 연장 방향으로 케이스 접촉부의 내측에 위치 설정되고 케이스 접촉부에 대하여 케이스 부재의 수용 리세스를 향해서 돌출하는 케이스 내측부를 갖는 개구 폐색 부재와, 측부와 케이스 접촉부의 전체 주연부에서 케이스 부재의 측부와 개구 폐색 부재의 케이스 접촉부를 용접함으로써 형성된 용접부를 포함하는 전지에 관한 것이다. 개구 에지는 길이가 가장 긴 제1 최장 직선 에지와 제1 최장 직선 에지와 동일한 길이를 갖고 이에 평행한 제2 최장 직선 에지를 포함한다. 측부는 제1 최장 직선 에지를 형성하는 제1 측부와 제2 최장 직선 에지를 형성하는 제2 측부를 포함한다. 제1 측부는 제1 최장 직선 에지를 따라 제1 에지를 갖는다. 제1 에지는 제1 최장 직선 에지를 따른 방향으로 제1 에지의 양단부에 위치 설정된 제1-1 단부 및 제1-2 단부와, 제1-1 단부와 제1-2 단부 사이에 위치 설정된 제1 중앙 에지를 갖는다. 제2 측부는 제2 최장 직선 에지를 따라 제2 에지를 갖는다. 제2 에지는 제2 최장 직선 에지를 따른 방향으로 제2 에지의 양단부에 위치 설정된 제2-1 단부 및 제2-2 단부와, 제2-1 단부와 제2-2 단부 사이에 위치 설정된 제2 중앙 에지를 갖는다. 개구 폐색 부재의 케이스 내측부는 제1 에지의 제1 중앙 에지와 접촉하여 제1 에지의 수용 리세스를 향한 휘어짐 변형을 방지하고, 제1-1 단부 및 제1-2 단부로부터 이격되어 있다. 개구 폐색 부재의 케이스 내측부는 또한 제2 에지의 제2 중앙 에지와 접촉하여 제2 에지의 수용 리세스를 향한 휘어짐 변형을 방지하고, 제2-1 단부 및 제2-2 단부로부터 이격되어 있다.
본 발명의 제1 태양에 따른 전지에서, 제1 및 제2 최장 직선 에지는 케이스 부재의 개구 에지를 형성하는 직선 에지 중에서 길이가 가장 길고, 따라서 길이 방향으로 일 단부와 타 단부 사이에 있는 제1 및 제2 최장 직선 에지의 일 부분은 변형되거나 또는 휘어지기 쉽다. 그러나, 본 발명의 제1 태양에 따르면, 케이스 내측부가 제1 중앙 에지에 접촉하여 제1 에지가 수용 리세스를 향해서 변형되는(내향으로 휘어지는) 것을 방지한다. 이는 제1 측부의 제1 에지와 개구 폐색 부재의 케이스 접촉부를 서로 용접하는 동안 제1 측부의 내향 변형 또는 휘어짐에 기인하여 밀봉 강도가 국부적으로 낮아지는 것을 방지한다. 케이스 내측부는 또한 제2 중앙 에지에 접촉하여 제2 에지가 수용 리세스를 향해서 변형되는(내향으로 휘어지는) 것을 방지한다. 이는 제2 측부의 제2 에지와 개구 폐색 부재의 케이스 접촉부를 서로 용접하는 동안 제2 측부의 내향 변형 또는 휘어짐에 기인하여 밀봉 강도가 국부적으로 낮아지는 것을 방지한다. 한편, 케이스 내측부는 제1-1 단부 및 제1-2 단부로부터 이격된다. 케이스 내측부는 또한 제2-1 단부 및 제2-2 단부로부터 이격된다. 따라서, 케이스 부재의 케이스 내측부 및 제1-1 단부 등은 케이스 부재의 내측에 케이스 내측부를 배치하는 동안 서로 닿아서 금속 가루를 발생시키는 것이 방지된다.
제1 및 제2 측부의 제1 및 제2 중앙 에지는 용이하게 탄성적으로 변형된다. 따라서, 제1 및 제2 중앙 에지가 외향으로 부풀어 나오도록 탄성적으로 변형시킨 상태에서 케이스 부재 내로 케이스 내측부를 삽입함으로써, 케이스 내측부와 케이스 부재가 서로 닿는 것을 방지하고, 따라서 금속 가루의 발생을 회피하는 것이 가능하다.
개구 폐색 부재는 이의 케이스 내측부와 케이스 부재의 측부가 상술된 관계를 만족시키는 형상을 갖는다. 예를 들어, 개구 폐색 부재는 케이스 내측부가 이의 전체에 걸쳐서 제1 및 제2 중앙 에지와 접촉하도록 된 형상일 수도 있다. 다르게는, 제1 및 제2 에지가 수용 리세스를 향해서 변형되거나 휘어지는 것이 방지될 수 있다면, 제1 및 제2 중앙 에지는 케이스 내측부에 의해서 오직 부분적으로만(하나 또는 복수의 지점에서) 접촉될 수도 있다. 용접 방법은 레이저 용접, 전자 비임 용접 등일 수 있다. 용접 시에 비임을 가하는 방향, 다시 말해, 용접 깊이의 방향은 케이스 부재의 측부의 두께 방향일 수 있다.
상술된 전지에서, 개구 폐색 부재의 케이스 내측부는 제1 중앙 에지에 대면하는 제1 내측부 측면과 제2 중앙 에지에 대면하는 제2 내측부 측면을 가질 수도 있고, 전체 제1 중앙 에지는 제1 최장 직선 에지에 따른 방향으로 제1 내측부 측면에 접촉할 수 있고 전체 제2 중앙 에지는 제2 최장 직선 에지에 따른 방향으로 제2 내측부 측면에 접촉할 수도 있다.
즉, 제1 및 제2 중앙 에지는 각각 제1 및 제2 최장 직선 에지에 따른 방향으로 전체적으로 제1 및 제2 내측부 측면에 접촉한다. 이는 제1 및 제2 측부와 개구 폐색 부재의 케이스 접촉부를 서로 용접하는 동안 제1 및 제2 중앙 에지에서 용접 위치의 변경을 어렵게 하여, 적절한 용접을 할 수 있어서 제1 및 제2 중앙 에지에서 더욱 안정된 밀봉 강도를 제공한다.
상술된 전지에서, 제1 중앙 에지가 용접되는 용접부인 제1 중앙 용접부의 제1 측부의 두께 방향으로의 용접 깊이가 제1-1 단부가 용접되는 용접부인 제1-1 단부 용접부의 용접 깊이, 및 제1-2 단부가 용접되는 용접부를 포함하는 제1-2 단부 용접부의 용접 깊이보다 깊을 수도 있다. 또한 제2 중앙 에지가 용접되는 용접부인 제2 중앙 용접부의 제2 측부의 두께 방향으로의 용접 깊이가 제2-1 단부가 용접되는 용접부인 제2-1 단부 용접부, 및 제2-2 단부 용접부가 용접되는 용접부를 포함하는 제2-2 단부 용접부의 용접 깊이보다 깊을 수도 있다.
전지를 충전하는 동안, 예를 들어, 전지의 내부 압력의 증가로 인해 케이스 부재의 제1 및 제2 측부가 외향으로 부풀어 나올 수 있고, 따라서 제1 및 제2 에지와 개구 폐색 부재의 케이스 접촉부를 서로로부터 분리되게 당기는 방향으로 응력이 있을 수 있다. 이 경우, 제1 중앙 에지와 케이스 접촉부 사이의 제1 중앙 용접부 및 제2 중앙 에지와 케이스 접촉부 사이의 제2 중앙 용접부는 특히 가장 큰 응력을 받는다. 그러나, 제1 중앙 용접 깊이가 제1-1 단부 용접부의 용접 깊이 및 제1-2 단부 용접부의 용접 깊이보다 깊다. 또한, 제2 중앙 용접 깊이가 제2-1 단부 용접부 및 제2-2 단부 용접부의 용접 깊이보다 깊다. 따라서, 제1 중앙 용접부의 밀봉 강도는 제1-1 단부 용접부 및 제1-2 단부 용접부의 밀봉 강도보다 크다. 마찬가지로, 제2 중앙 용접부의 밀봉 강도는 제2-1 단부 용접부 및 제2-2 단부 용접부의 밀봉 강도보다 크다. 결과적으로, 케이스 부재의 제1 측부 또는 제2 측부와 개구 폐색 부재의 케이스 접촉부 사이의 용접부의 파손에 기인한 전지의 파손을 방지하는 것이 가능하다. 제1 및 제2 중앙 에지가 제1 및 제2 내측부 측면에 각각 접촉해 있기 때문에, 제1 및 제2 중앙 용접 깊이를 크게 해도 용접 불꽃은 케이스 부재 내로 떨어지지 않는다.
본 발명의 제2 태양은 전지의 제조 방법에 관한 것이다. 전지는 발전 요소와, 케이스 부재의 수용 리세스 내에 상기 발전 요소를 수용하고 수용 리세스의 개구 에지를 형성하는 측부 및 바닥부를 갖는 케이스 부재와, 상기 케이스 부재의 수용 리세스를 폐색하고 전체 주연부에서 외측으로부터 케이스 부재의 개구 에지에 접촉하기 위한 환형 케이스 접촉부, 및 개구 폐색 부재의 연장 방향으로 케이스 접촉부의 내부에 위치 설정되고 케이스 접촉부에 대하여 케이스 부재의 수용 리세스를 향해 돌출하는 케이스 내측부를 갖는 개구 폐색 부재를 포함한다. 개구 에지는 길이가 가장 긴 제1 최장 직선 에지 및 상기 제1 최장 직선 에지와 같은 길이를 갖고 이에 평행한 제2 최장 직선 에지를 포함한다. 측부는 제1 최장 직선 에지를 형성하는 제1 측부와 제2 최장 직선 에지를 형성하는 제2 측부를 포함한다. 케이스 부재의 측부 및 개구 폐색 부재의 케이스 접촉부는 측부 및 케이스 접촉부의 전체 주연부에서 서로 용접된다. 전지의 제조 방법에서, 개구 폐색 부재의 케이스 내측부는 제1 측부와 제2 측부 사이에 위치 설정된다. 제1 측부는 제1 측부의 제1 에지의 제1 중앙 에지가 제1 에지의 수용 리세스를 향한 휘어짐 변형을 방지하기 위하여 케이스 내측부와 접촉하도록 그리고 제1 에지의 제1-1 단부 및 제1-2 단부와 케이스 내측부가 서로 이격되도록 배치된다. 여기서, 제1 에지는 제1 최장 직선 에지를 따른 제1 측부의 일부분이고, 제1-1 단부 및 제1-2 단부는 제1 최장 직선 에지를 따른 방향에서 제1 에지의 양 단부이고, 제1 중앙 에지는 제1-1 단부와 제1-2 단부 사이의 일 부분이다. 부가하여, 제2 측부는 제2 측부의 제2 에지의 제2 중앙 에지가 제2 에지의 수용 리세스를 향한 휨 변형을 방지하기 위하여 케이스 내측부와 접촉하도록 그리고 제2 에지의 제2-1 단부 및 제2-2 단부와 케이스 내측부가 서로 이격되도록 배치된다. 여기서, 제2 에지는 제2 최장 직선 에지를 따른 제2 측부의 일 부분이고, 제2-1 단부 및 제2-2 단부는 제2 최장 직선 에지를 따른 방향에서 제2 에지의 양 단부이고, 제2 중앙 에지는 제2-1 단부와 제2-2 단부 사이의 일 부분이다.
본 발명의 제2 태양에 따른 전지의 제조 방법에 따르면, 개구 폐색 부재 배치 단계에서, 제1 및 제2 에지를 수용 리세스를 향한 변형이 없는 형상으로 교정하기 위하여 개구 폐색 부재의 케이스 내측부는 제1 및 제2 중앙 에지에 접촉하게 된다. 따라서, 자유 상태에서 내향으로 휘어진 제1 및 제2 측부를 갖는 케이스 부재가 사용되는 때에도, 이러한 내향 휘어짐이 교정되어 적절한 용접을 허용할 수 있어서, 이러한 내향 휘어짐에 의해 밀봉 강도가 저하되는 것을 방지할 수 있다. 한편, 케이스 내측부는 제1-1 단부 및 제1-2 단부와 이격되어 배치된다. 케이스 내측부는 또한 제2-1 단부 및 제2-2 단부와 이격되어 배치된다. 따라서, 케이스 내측부 및 제1-1 단부 등은 케이스 부재의 내측에 케이스 내측부를 배치하는 동안 서로 닿아서 금속 가루를 발생시키는 것이 방지된다.
상술된 전지의 제조 방법에서, 제1 측부는 개구 폐색 부재의 케이스 내측부가 제1 측부의 제1 에지의 제1 중앙 에지와 가압 접촉하도록 수용 리세스를 향해서 가압되어, 제1 측부의 제1 에지 및 개구 폐색 부재의 케이스 접촉부가 제1 에지 전체에 걸쳐서 용접될 수도 있다. 더욱이, 제2 측부는 개구 폐색 부재의 케이스 내측부가 제2 측부의 제2 에지의 제2 중앙 에지와 가압 접촉되도록 수용 리세스를 향해서 가압되어, 제2 측부의 제2 에지 및 개구 폐색 부재의 케이스 접촉부가 제2 에지 전체에 걸쳐서 용접될 수 있다.
케이스 부재의 제1 측부 및 제2 측부는 자유 상태에서 외향으로 부풀어 나오도록(외향으로 휘어지도록) 변형될 수도 있다. 그러나, 상기 전지의 제조 방법에서는, 제1 측부가 수용 리세스를 향해서 가압되어 개구 폐색 부재의 케이스 내측부가 용접 전에 제1 측부의 제1 에지의 제1 중앙 에지와 가압 접촉되게 한다. 또한, 제2 측부는 수용 리세스 내로 가압되어 개구 폐색 부재의 케이스 내측부가 용접 전에 제2 측부의 제2 에지의 제2 중앙 에지와 가압 접촉되게 한다. 그 결과, 외향 휘어짐을 갖는 케이스 부재가 사용되는 때에도, 이러한 외향 휘어짐은 용접 전에 제1 및 제2 측부를 교정하도록 수정되어, 이러한 외향 휘어짐에 기인한 용접 위치의 변동에 의해서 밀봉 강도가 낮아지는 것을 방지한다.
상술된 것과 같이 케이스 내측부가 제1 및 제2 중앙 에지와 가압 접촉하도록 제1 및 제2 측부를 수용 리세스를 향해서 가압함으로써 케이스 내측부, 따라서 개구 폐색 부재를 제1 및 제2 에지에 접촉시켜서 위치를 고정하는 것이 가능하다. 따라서, 전체 주연부에서 서로 용접되는 용접 단계 전에 일반적으로 수행되는 스폿 용접 등에 의해 케이스 부재에 개구 폐색 부재를 임시 고정하는 임시 고정 단계가 생략될 수 있다. 즉, 케이스 부재의 측부 및 개구 폐색 부재의 케이스 접촉부는 케이스 부재에 개구 폐색 부재를 미리 임시 고정하지 않고 용접 단계에서 전체 주연부에서 서로 용접될 수 있다.
케이스 내측부는 제1 최장 직선 에지 및 제2 최장 직선 에지를 각각 외향으로 볼록한 형상으로 변형하기 위하여 제1 측부 및 제2 측부를 외향으로 탄성적으로 변형시킨 후에 제1 측부와 제2 측부 사이에 위치 설정될 수 있다.
즉, 제1 측부 및 제2 측부는 탄성적으로 변형되어 제1 및 제2 최장 직선 에지를 각각 외향으로 볼록한 형상으로 변형시키고, 그런 후 제1 측부와 제2 측부 사이, 즉 케이스 부재의 측부의 내측에 케이스 내측부가 위치 설정되고, 다시 말해, 케이스 내측부가 수용 리세스 내로 삽입된다. 이 방식으로, 케이스 내측부를 삽입하는 동안 케이스 내측부가 제1 및 제2 중앙 에지에 닿는 것을 방지하고, 따라서 금속 가루의 발생을 신뢰성 있게 방지하는 것이 가능하다.
본 발명의 제3 태양은 발전 요소와, 발전 요소를 수용하고, 바닥부, 측부 및 신장된 개구 에지를 갖는 케이스 부재와, 케이스 부재를 폐색하는 개구 폐색 부재를 포함하는 전지에 관한 것이다. 개구 폐색 부재는 전체 주연부에서 개구 에지와 접촉하기 위한 케이스 접촉부와, 케이스 접촉부의 내측에 케이스 부재 측부 상에 개구 폐색 부재의 일 표면의 일 부분으로부터 케이스 부재의 내부를 향해서 돌출하는 케이스 내측부를 갖는다. 케이스 내측부는 케이스 부재의 개구 에지의 길이 방향으로 케이스 내측부의 양 단부에 위치 설정되고 케이스 부재의 측부의 내면으로부터 이격된 2개의 협폭부와, 2개의 협폭부 사이에 위치 설정되고 케이스 부재의 측부의 내면에 접촉하는 광폭부를 갖는다. 이는 케이스 부재가 신장된 개구 에지의 길이 방향에 대하여 내향으로 휘어지는 것을 방지하고, 예를 들어 케이스 부재와 케이스 내측부의 협폭부 사이의 닿음에 기인한 금속 가루의 발생을 방지한다.
본 발명의 전술한 및 추가적인 목적, 구성 및 이점은 비슷한 요소를 비슷한 도면부호로 표시한 첨부 도면을 참조한 바람직한 실시예의 후속 설명으로부터 명백해질 것이다.
도1은 실시예에 따른 전지를 도시하는 사시도이다.
도2는 실시예에 따른 전지의 정면도이다.
도3은 실시예에 따른 전지의 평면도이다.
도4a는 실시예에 따른 전지의 케이스 부재를 도시하는 평면도이다.
도4b는 도4a의 IV-IV 선을 따라 취한 단면도이다.
도5a는 실시예에 따른 전지의 개구 폐색 부재를 도시하는 측면도이다.
도5b는 케이스 내측부의 측면으로부터 본 개구 폐색 부재의 평면도이다.
도6은 도1의 VI-VI 선을 따라 취한 단면도이다.
도7a는 도6의 VIIa-VIIa 선을 따라 취한 단면도이다.
도7b는 도6의 VIIb-VIIb 선을 따라 취한 단면도이다.
도8a는 도6의 VIIIa-VIIIa 선을 따라 취한 단면도이다.
도8b는 도6의 VIIIb-VIIIb 선을 따라 취한 단면도이다.
도9는 실시예에 따른 전지의 제조 방법의 개구 폐색 부재를 도시하는 도면으로, 개구 폐색 부재의 케이스 내측부가 케이스 부재의 제1 측부와 제2 측부 사이에 위치 설정되기 전의 상태를 도시한다.
도10은 실시예에 따른 전지를 제조하는 방법의 개구 폐색 부재 배치 단계를 도시하는 도면으로, 개구 폐색 부재의 케이스 내측부가 케이스 부재의 제1 측부와 제2 측부 사이에 위치 설정된 직후의 상태를 도시한다.
도11은 도10의 XI-XI 선을 따라 취한 단면도이다.
도12는 실시예에 따른 전지를 제조하는 방법의 용접 단계를 도시하는 도면이다.
도면을 참조하여 본 발명의 실시예가 설명될 것이다.
이 실시예에 따른 전지(1)는 전기 차량 및 하이브리드 차량용 구동원으로 사용되기 위한 니켈 수소 전지 및 리튬 이온 전지와 같은 2차 전지이다. 도1 내지 도3에 도시된 것과 같이, 전지(1)는 전체적으로 직육면체의 형상을 갖는 상자형 전기 셀이다. 전지(1)는 발전 요소(10)와, 전체적으로 직육면체의 형상이고 발전 요소(10)를 수용하기 위한 수용 리세스(21)를 갖는 케이스 부재(20)와, 전체적으로 직사각형 플레이트의 형상이고 수용 리세스(21)를 폐색하기 위한 개구 폐색 부재(30)로 구성된다. 케이스 부재(20) 및 개구 폐색 부재(30)는 전체 주연부의 용접부(50)에서 레이저 용접에 의해서 서로 고정된다(도1 참조).
케이스 부재(20)는 삽입 측부(도1, 도2 및 도4b의 상부 측부)에서 개방된 상자의 형상을 갖고, 알루미늄 재료를 딥 드로잉함으로써 일체로 형성된다. 케이스 부재(20)는 전체적으로 직사각형 플레이트의 형상을 갖는 바닥부(24)와, 바닥부(24)의 4개의 에지로부터 연장하는 4개의 측부(23)를 갖는다. 측부(23) 중에서, 가장 큰 측부 중 하나가 제1 측부(231)로 참조되고, 제1 측부(231)에 평행한 가장 큰 측부 중 다른 하나가 제2 측부(232)로 참조된다. 제1 측부(231)와 제2 측부(232) 사이에 배치되고 서로 평행한 측부가 제3 측부(233) 및 제4 측부(234)로 참조된다. 케이스 부재(20)는 전술된 수용 리세스(23)의 개구의 에지를 형성하는 개구 에지(22)를 갖는다. 개구 에지(22)는 전체적으로 4개의 코너에서 둥글게 된 신장된 직사각형의 형상이다. 개구 에지(22)는 4개의 직선 에지(220)를 포함한다. 직선 에지(220)는 제1 측부(231)에 의해서 형성된 제1 최장 직선 에지(221)와, 제2 측부(232)에 의해서 형성되고 제1 최장 직선 에지(221)와 동일한 길이이며 이에 평행한 제2 최장 직선 에지(222)를 포함한다.
도4a 및 도4b에 도시된 것과 같이, 제1 최장 직선 에지(221)에 따른 제1 측부(231)의 일 부분이 제1 에지(2310)로 참조된다. 제1 최장 직선 에지(221)에 따른 방향으로의, 또는 개구 에지의 길이 방향(도4a 및 도4b에서 수평 방향)으로의 제1 에지(2310)의 양 단부가 제1-1 단부(2311) 및 제1-2 단부(2312)로 참조된다. 제1-1 단부(2311)와 제1-2 단부(2312) 사이에 있는 제1 에지(2310)의 일 부분이 제1 중앙 에지(2313)로 참조된다. 마찬가지로, 도4a 및 도4b에 도시된 것과 같이, 제2 최장 직선 에지(222)인 제2 측부(232)의 일 부분이 제2 에지(2320)로 참조된다. 제2 최장 직선 에지(222)를 따른 방향으로(도4a 및 도4b에서 수평 방향으로)의 제2 에지(2320)의 양 단부는 제2-1 단부(2321) 및 제2-2 단부(2322)로 참조된다. 제2-1 단부(2321)와 제2-2 단부(2322) 사이에 있는 제2 에지(2320)의 일 부분은 제2 중앙 에지(2323)로 참조된다.
개구 폐색 부재(30)는 도5a 및 도5b에 도시된 것과 같은 두께 방향으로 돌출부를 갖는 직사각형 플레이트의 형상이며, 알루미늄 재료를 프레스 성형함으로써 형성된다. 개구 폐색 부재(30)는 개구 폐색 부재(30)가 케이스 부재(20)의 수용 리세스(21)를 폐색하면 이의 전체 주연부에서 케이스 부재(20)의 개구 에지(22)와 접촉하기 위한 고리형(환형) 케이스 접촉부(31)를 갖는다. 개구 폐색 부재(30)는 또한 개구 폐색 부재(30)의 연장 방향으로(도5b의 드로잉 시트에 평행한 방향으로) 케이스 접촉부(31)의 내측에 위치 설정되고 케이스 부재(20)의 측부(23)의 내측에 배치되도록 케이스 부재(20)의 수용 리세스(21)의 내측을 향해서 케이스 접촉부(31)로부터 돌출하는 케이스 내측부(32)를 갖는다.
도5b에 도시된 것과 같이, 케이스 내측부(32)는 평면으로 볼 때 폭 방향(도5b의 세로 방향)으로 비교적 폭이 넓은 광폭부(32W)와 개구 에지(22)(또는 개구 폐색 부재(30))의 길이 방향으로 광폭부(32W)의 양 측부에 배치되고 광폭부(32W)보다 좁은 협폭부(32N1, 32N2)를 갖는다. 광폭부(32W)의 일 측면은 개구 폐색 부재(30) 가 케이스 부재(20)의 수용 리세스(21)를 폐색하면 제1 에지(2310)의 제1 중앙 에지(2313)에 대면하고, 제1 내측부 측면(32a)으로 참조된다. 제1 내측부 측면(32a)에 대향하는 광폭부(32W)의 다른 측면은 제2 에지(2320)의 제2 중앙 에지(2323)에 대면하고 제2 내측부 측면(32b)으로 참조된다.
도1, 도2, 도5a 및 도5b에서 도시된 것과 같이, 개구 폐색 부재(30)는 후술될 외부 양극 단자(81) 및 외부 음극 단자(82)의 삽입을 각각 허용하기 위한 양극 단자 삽입 구멍(33H) 및 음극 단자 삽입 구멍(34H)과, 이들 사이에 위치 설정되고 개구 폐색 부재(30)를 관통하는 밸브 구멍(35H)을 갖는다. 밸브 구멍(35H)은 플레이트형 안전 밸브(85)에 의해 폐색된다.
발전 요소(10)는 예를 들어 양극 전극, 음극 전극, 세퍼레이터, 전해액 등으로 구성되고 도2에 도시된 것과 같은 케이스 부재(20)의 수용 리세스(21) 내에 수용된다. 발전 요소(10)의 양극 전극(도시 생략)은 수용 리세스(21) 내의 외부 양극 단자(81)에 접속된다. 한편, 발전 요소(10)의 음극 전극(도시 생략)은 수용 리세스(21) 내의 외부 음극 단자(82)에 접속된다. 전해액(도시 생략)은 수용 리세스(21) 내에 부어진다.
발전 요소(10)의 양극 전극에 접속된 외부 양극 단자(81)는 알루미늄으로 만들어진다. 외부 양극 단자(81)는 양극 단자 밀봉 부재(83)가 액체 밀봉식으로 수용 리세스(21)를 밀봉하고 개구 폐색 부재(30)로부터 외부 양극 단자(81)를 절연한 상태에서 개구 폐색 부재(30)의 양극 단자 삽입 구멍(33H)을 통해서 외향으로 돌출된다. 양극 단자 밀봉 부재(83)는 양극 단자 삽입 구멍(33H) 주위에 성형된다(도 5a 및 도5b 참조). 한편, 발전 요소(10)의 음극 전극에 접속된 외부 음극 단자(82)는 구리로 만들어진다. 외부 음극 단자(82)는 음극 단자 시일 부재(84)가 액체 밀봉식으로 수용 리세스(21)를 밀봉하고 개구 폐색 부재(30)로부터 외부 음극 단자(82)를 절연한 상태에서 개구 밀봉 부재(30)의 음극 단자 삽입 구멍(34H)을 통해서 외향으로 돌출한다. 음극 단자 밀봉 부재(84)는 음극 단자 삽입 구멍(34H) 주위에 성형된다(도5a 및 도5b 참조).
이 실시예에 따른 전지(1)에서, 개구 폐색 부재(30)는 발전 요소(10)가 수용 리세스(21) 내에 수용된 상태에서 케이스 부재(20)를 폐색하고, 케이스 내측부(32)가 수용 리세스(21), 다시 말해 케이스 부재(20)의 측부(23)의 내측에 위치 설정된 상태로 케이스 부재(20)에 기체 밀봉식으로 고정된다. 구체적으로, 케이스 부재(20) 및 개구 폐색 부재(30)는 개구 폐색 부재(30)의 케이스 접촉부(31)가 케이스 부재(20)의 측부(23)에 의해서 형성된 개구 에지(22)와 접촉하게 하고 이들의 전체 주연부에서 이들을 레이저 용접함으로써 서로 용접되어 용접부(50)를 형성한다(도7a, 도7b, 도8a 및 도8b 참조).
이하에 보다 구체적으로 설명된다. 도7a 내지 도8b는 실시예에 따른 전지에서 케이스 부재와 개구 폐색 부재가 서로 용접되는 방식을 도시하는 설명도이다. 도7b에 도시된 것과 같이, 케이스 부재(20)의 제1 측부(231)의 제1 에지(2310)의 제1 중앙 에지(2313)는 개구 폐색 부재(30)의 케이스 내측부(32)의 광폭부(32W)의 제1 내측부 측면(32a)에 접촉한다. 이는 케이스 부재(20)의 제1 측부(231)가 자유 상태에서 내향으로 변형되거나 휘어진 경우에도 제1 측부(231)가 수용 리세스(21) 를 향해서 변형되는(내향으로 휘어지는) 것을 방지하는 동시에 용접부(50)의 제1 중앙 용접부(51)에서 제1 중앙 에지(2313)와 케이스 접촉부(31)가 서로 고정되는 것을 허용한다. 제1 측부(231)의 두께 방향(도7b의 수평 방향)으로의 제1 중앙 용접부(51)의 제1 중앙 용접 깊이(51H)는 제1 중앙 용접부(51)가 케이스 내측부(32)에 도달하도록 제1 측부(231)의 두께를 초과한다. 부가적으로, 케이스 내측부(32)의 협폭부(32N1, 32N2) 및 제1 에지(2310)의 제1-1 단부(2311) 및 제1-2 단부(2312)는 각각 서로 이격된다(도7a 및 도8a 참조). 또한, 케이스 접촉부(31)는 용접부(50)의 제1-1 단부 용접부(5111) 및 제1-2 단부 용접부(5112)에서 제1-1 단부(2311) 및 제1-2 단부(2312)에 각각 고정된다. 도7b와 도7a 및 도8a를 비교함으로써 알 수 있는 것과 같이, 제1 측부(231)의 두께 방향으로의 제1 중앙 용접부(51)의 제1 중앙 용접 깊이(51H)는 동일 방향으로의 제1-1 단부 용접부(5111)의 제1-1 단부 용접 깊이(511H) 및 제1-2 단부 용접부(5112)의 제1-2 단부 용접 깊이(512H)보다 깊다.
마찬가지로, 도7b에 도시된 것과 같이, 케이스 부재(20)의 제2 측부(232)의 제2 에지(2320)의 제2 중앙 에지(2323)는 개구 폐색 부재(30)의 케이스 내측부(32)의 광폭부(32W)의 제2 내측부 측면(32b)과 접촉한다. 이는 제2 측부(232)가 수용 리세스(21)를 향해서 변형되는(내향으로 휘어지는) 것을 방지하는 동시에 용접부(50)의 제2 중앙 용접부(52)에서 제2 중앙 에지(2323) 및 케이스 접촉부(31)가 서로 고정되는 것을 허용한다. 제2 측부(232)의 두께 방향(도7b의 수평 방향)으로의 제2 중앙 용접부(52)의 제2 중앙 용접 깊이(52H)는 제2 중앙 용접부(52)가 케이 스 내측부(32)에 도달하도록 제2 측부(232)의 두께를 초과한다. 부가적으로, 케이스 내측부(32)의 협폭부(32N1, 32N2) 및 제2 에지(2320)의 제2-1 단부(2321) 및 제2-2 단부(2322)는 각각 서로 이격된다(도7a 및 도8a 참조). 또한, 케이스 접촉부(31)은 용접부(50)의 제2-1 단부 용접부(5221) 및 제2-2 단부 용접부(5222)에서 제2-1 단부(2321) 및 제2-2 단부(2322)에 각각 고정된다. 제2 측부(232)의 두께 방향으로의 제2 중앙 용접부(52)의 제2 중앙 용접 깊이(52H)는 동일 방향으로의 제2-1 단부 용접부(5221)의 제2-1 단부 용접 깊이(521H) 및 제2-2 단부 용접부(5222)의 제2-2 단부 용접 깊이(522H)보다 깊다.
더욱이, 도6 및 도8b에 도시된 것과 같이, 케이스 접촉부(31)는 케이스 내측부(32)가 제3 측부(233) 및 제4 측부(234)의 각각으로부터 이격된 상태에서 용접부(50)에서 제3 측부(233) 및 제4 측부(234)의 각각에 고정된다. 케이스 부재(20) 및 개구 폐색 부재(30)는 상술된 것과 같이 케이스 부재(20)의 측부(23)와 개구 폐색 부재(30)의 케이스 접촉부(31) 사이에서 이들 전체 주연부의 용접부(50)에서 서로 용접된다.
이 실시예에 따른 전지(1)의 케이스 부재(20)에서, 제1 및 제2 최장 직선 에지(221, 222)는 4개의 직선 에지(220) 중에서 가장 길다. 이 때문에, 길이 방향(도4a 및 도4b의 수평 방향)으로의 이들 양 단부 사이에 있는 제1 및 제2 최장 직선 에지(221, 222)의 일 부분이 변형되거나 휘기 쉽다. 따라서, 제1 중앙 에지(2313)는 제1 에지(2310)가 수용 리세스(21)를 향해서 변형되는(내향으로 휘는) 것을 방지하기 위하여 개구 폐색 부재(30)의 케이스 내측부(32)의 광폭부(32W)에 접촉한다. 이는 용접 위치가 변하는 것을 방지하여, 제1 측부(231)의 제1 에지(2310)와 개구 폐색 부재(30)의 케이스 접촉부(31)를 서로 용접하는 동안 제1 측부(231)의 내향 변형 또는 휘어짐에 기인하여 밀봉 강도가 국부적으로 낮아지는 것을 방지한다. 부가적으로, 제2 중앙 에지(2323)는 제2 에지(2320)가 수용 리세스(21)를 향해서 변형되는(내향으로 휘어지는) 것을 방지하기 위하여 케이스 내측부(32)의 광폭부(32W)에 접촉한다. 이는 용접 위치가 변하는 것을 방지하고, 따라서 제2 측부(232)의 제2 에지(2320)와 개구 폐색 부재(30)의 케이스 접촉부(31)를 서로 용접하는 동안 제2 측부(232)의 내향 변형 또는 휘어짐에 기인하여 밀봉 강도가 국부적으로 낮아지는 것을 방지한다.
한편, 케이스 내측부(32)의 협폭부(32N1, 32N2)는 제1-1 단부(2311) 및 제1-2 단부(2312)로부터 이격되고, 또한 제2-1 단부(2321) 및 제2-2 단부(2322)로부터 이격된다. 따라서, 케이스 내측부(32)와 케이스 부재(20)의 측부(23)가 서로 닿아서 케이스 부재(20)의 측부(23)의 내측에 케이스 내측부(32)를 배치하는 동안 금속 가루가 발생하는 것을 방지한다. 제1 및 제2 측부(231, 232)는 탄성적으로 용이하게 변형될 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 중앙 에지(2313, 2323)를 후술되는 것과 같이 외향으로 부풀어 나오도록 탄성적으로 변형시킨 상태에서 케이스 부재(20)의 수용 리세스(21) 내로 케이스 내측부(32)를 삽입함으로써 케이스 내측부(32) 및 케이스 부재(20)가 서로 닿는 것을 방지하고, 따라서 금속 가루의 발생을 회피할 수 있다.
도6에 도시된 것과 같이, 이 실시예에 따른 전지(1)에서, 제1 및 제2 중앙 에지(2313, 2323)는 각각 제1 및 제2 최장 직선 에지(221, 222)를 따른 방향으로(도6의 수평 방향으로) 이들 전체에 걸쳐서 케이스 내측부(32)의 제1 및 제2 내측부 측면(32a, 32b)과 긴밀하게 접촉한다. 이는 제1 및 제2 측부(231, 232)와 개구 폐색 부재(30)의 케이스 접촉부(31)를 서로 용접하는 동안 제1 및 제2 중앙 에지(2313, 2323)에서 용접 위치의 변화를 어렵게 하여, 제1 및 제2 중앙 에지(2313, 2323)에서 더욱 적절한 용접을 허용하고 및 더욱 안정된 밀봉 강도를 제공한다.
전지(1)를 충전하는 동안, 예를 들어, 전지(1)의 내부 압력의 증가로 인해 케이스 부재(20)의 제1 및 제2 측부(231, 232)가 외향으로 부풀어 나 올 수 있고, 따라서 제1 및 제2 측부(231, 232)는 제1 및 제2 측부(231, 232)와 개구 폐색 부재(30)의 케이스 접촉부(31)를 서로 분리되게 당기는 방향으로 응력을 받을 수도 있다. 이 경우, 제1 중앙 에지(2313)와 케이스 접촉부(31) 사이의 제1 중앙 용접부(51) 및 제2 중앙 에지(2323)와 케이스 접촉부(31) 사이의 제2 중앙 용접부(51)는 특히 가장 큰 응력을 받는다. 그러나, 전지(1)에서는 제1 중앙 용접부(51)의 제1 중앙 용접 깊이(51H)는 제1-1 단부 용접부(5111)의 제1-1 단부 용접 깊이(511H) 및 제1-2 단부 용접부(5112)의 제1-2 단부 용접 깊이(512H)보다 깊다. 또한, 제2 중앙 용접부(52)의 제2 중앙 용접 깊이(52H)는 제2-1 단부 용접부(5221)의 제2-1 단부 용접 깊이(521H) 및 제2-2 단부 용접부(5222)의 제2-2 단부 용접 깊이(522H)보다 깊다.
따라서, 제1 중앙 용접부(51)의 밀봉 강도는 제1-1 단부 용접부(5111) 및 제1-2 단부 용접부(5112)의 밀봉 강도보다 클 수 있다. 마찬가지로, 제2 중앙 용접 부(52)의 밀봉 강도는 제2-1 단부 용접부(5221) 및 제2-2 단부 용접부(5222)의 밀봉 강도보다 클 수 있다. 결과적으로, 케이스 부재(20)의 제1 측부(231) 또는 제2 측부(232)와 개구 폐색 부재(30)의 케이스 접촉부(31) 사이의 용접부(50)의 파괴, 즉 전지(1)의 파괴를 방지할 수 있다.
이제, 도9 내지 도12를 참조하여 전지(1)를 제조하는 방법이 설명된다. 아래에서 상세하게 설명될 개구 폐색 부재 배치 단계 및 용접 단계 이외의 단계는 공지된 방법으로 수행될 수 있고, 설명하지 않거나 간단하게만 설명할 것이다.
우선, 외부 양극 단자(81) 및 외부 음극 단자(82)가 공지된 방식으로 발전 요소(10)의 양극 전극 및 음극 전극에 각각 접속된다. 그런 후, 외부 양극 단자(81) 및 외부 음극 단자(82)는 개구 폐색 구멍(30)의 양극 단자 삽입 구멍(33H) 및 음극 단자 삽입 구멍(34H)을 통해서 각각 삽입된다. 그런 후, 외부 양극 단자(81)와 양극 단자 삽입 구멍(33H) 사이의 공간 및 외부 음극 단자(82)와 음극 단자 삽입 구멍(34H) 사이의 공간이 양극 단자 밀봉 부재(83) 및 음극 단자 밀봉 부재(84)에 의해서 각각 기체 밀봉식으로 밀봉된다.
개구 폐색 부재 배치 단계에서, 도9에 도시된 것과 같이, 케이스 부재(20)의 제1 및 제2 측부(231, 232)는 제1 최장 직선 에지(221) 및 제2 최장 직선 에지(222)를 각각 외향 볼록 형상으로 변형시키기 위하여 후술되는 흡입 장치(100)를 이용하여 외향으로 탄성적으로 변형된다. 흡입 장치(100)를 먼저 간단히 설명하고, 나중에 흡입 장치를 이용한 개구 폐색 부재 배치 단계를 설명하기로 한다.
도9에 도시된 것과 같이, 흡입 장치(100)는 서로 대면하도록 배치되고 서로 에 근접하여 또는 서로로부터 이격되게 이동가능한 제1 흡입부(101) 및 제2 흡입부(102)를 포함한다. 케이스 부재(20)가 제1 흡입부(101)와 제2 흡입부(20) 사이에 배치되면, 케이스 부재(20)의 제1 측부(231) 및 제2 측부(232)는 케이스 부재(20)의 외측으로부터 각각 흡입 장치(100)의 제1 흡입부(101) 및 제2 흡입부(102)에 의해서 흡입된다. 그런 후, 흡입 장치(100)의 제1 및 제2 흡입부(101, 102)는 서로에 대향하는 방향으로(외향으로) 제1 측부(231) 및 제2 측부(232)를 각각 탄성적으로 변형하도록 서로 이격되게(도9의 화살표의 방향으로) 이동된다.
이제, 도9 내지 도11을 참조하여 개구 폐색 부재 배치 단계가 설명된다. 개구 폐색 부재 배치 단계에서 케이스 부재(20)의 측부(23)의 내측에 개구 폐색 부재(30)의 케이스 내측부(32)를 배치할 때, 케이스 내측부(32)는 제1 측부(231)의 제1 에지(2310)의 제1 중앙 에지(2313)와 접촉하게 된다. 이는 제1 에지(2310)가 수용 리세스(21)를 향해서 변형되는(내향으로 휘어지는) 것을 방지한다. 한편, 케이스 내측부(32)는 제1 에지(2310)의 제1-1 단부(2311)로부터 그리고 제1 에지(2310)의 제1-2 단부(2310)로부터 이격된다. 마찬가지로, 케이스 내측부(32)는 제2 측부(232)의 제2 에지(2320)의 제2 중앙 에지(2323)와 접촉하게 되어 제2 에지(2320)가 수용 리세스(21)를 향해서 변형되는(내향으로 휘어지는) 것을 방지한다. 한편, 케이스 내측부(32)는 제2 에지(2320)의 제2-1 단부(2321)로부터 그리고 제2 에지(2320)의 제2-2 단부(2322)로부터 이격된다.
아래에서 구체적으로 설명된다. 개구 폐색 부재 배치 단계에서 케이스 부재(20)의 측부(23)의 내측에 개구 폐색 부재(30)의 케이스 내측부(32)를 배치할 때, 상술된 흡입 장치(100)가 사용된다. 구체적으로, 도9에 도시된 것과 같이, 케이스 부재(20)는 흡입 장치(100)의 제1 흡입부(101)와 제2 흡입부(102) 사이에 배치되어, 제1 흡입부(101) 및 제2 흡입부(102)가 케이스 부재(20)의 제1 측부(231) 및 제2 측부(232)를 흡입하는 것을 허용한다. 그런 후, 제1 및 제2 흡입부(101, 102)는 서로로부터 이격되게, 다시 말해 수용 리세스(21)에 대향하는 방향으로 이동된다. 이는 제1 측부(231) 및 제2 측부(232)가 수용 리세스(21)에 대향하는 방향으로 당겨져서 탄성적으로 변형되게(외향으로 휘어지게) 하고, 제1 최장 직선 에지(221) 및 제2 최장 직선 에지(222)가 각각 외향으로 볼록한 형상으로 변형되게 한다. 그런 후, 도10 및 도11에 도시된 것과 같이 제1 측부(231) 및 제2 측부(232)가 탄성적으로 변형된 상태에서, 케이스 부재(20)의 측부(23)의 내측에 케이스 내측부(32)를 배치하기 위하여 발전 요소(10) 및 개구 폐색 부재(30)의 케이스 내측부(32)가 케이스 부재(20)의 수용 리세스(21) 내로 삽입된다.
이 방식으로, 케이스 부재(20)의 측부(23)의 내측에 케이스 내측부(32)를 삽입하는 동안 제1 에지(2310)의 제1 중앙 에지(2313) 및 제2 에지(2320)의 제2 중앙 에지(2323)에 케이스 내측부(32)가 닿는 것을 방지하는 것이 가능하고, 따라서 금속 가루의 발생을 방지하는 것이 가능하다(도11 참조). 한편, 케이스 내측부(32)는 제1-1 단부(2311) 및 제1-2 단부(2312)로부터 이격된다. 또한 케이스 내측부(32)는 제2-1 단부(2321) 및 제2-2 단부(2322)로부터 이격된다. 따라서, 케이스 부재(20)의 측부(23)의 내측에 케이스 내측부(32)를 배치하는 동안 케이스 내측부(32)가 제1-1 단부(2311), 제1-2 단부(2312), 제2-1 단부(2321) 및 제2-2 단 부(2322)에 닿는 것을 방지하는 것이 가능하고, 따라서 금속 가루의 발생을 방지하는 것이 가능하다.
케이스 내측부(32)가 도11에 도시된 것과 같이 케이스 부재(20)의 측부(23)의 내측에 배치되면, 흡입 장치(100)의 제1 및 제2 흡입부(101, 102)는 제1 측부(231) 및 제2 측부(232)를 각각 해방하게 되고, 이들의 탄성에 의해서 측부(231) 및 제2 측부(232)의 변형을 상쇄한다. 케이스 부재(20)가 내향으로 휘어진 때에도, 제1 및 제2 측부(231, 232)의 제1 및 제2 중앙 에지(2313, 2323)는, 케이스 내측부(32)의 광폭부(32W)가 넓기 때문에 케이스 내측부(32)와 접촉하여 케이스 부재(20)의 내향 변형 또는 휘어짐을 상쇄 또는 교정한다. 따라서, 자유 상태에서 제1 측부 및 제2 측부(231, 232)가 내향으로 휘어진 케이스 부재(20)가 사용되는 때에도, 이러한 내향 휘어짐이 적절한 용접을 허용하도록 교정될 수 있어, 이러한 내향 휘어짐에 기인한 용접 위치의 변경에 의해서 밀봉 강도가 저하되는 것을 방지한다.
이제, 용접 단계가 설명된다. 용접 단계에서, 도12에 도시된 것과 같이, 아래에서 설명될 가압 장치(110)가 케이스 부재(20)의 측부(23) 및 개구 폐색 부재(30)의 케이스 접촉부(31)를 위치 설정하고, 케이스 부재(20)의 제1 및 제2 측부(231, 232)를 수용 리세스(21)를 향해서 가압하기 위하여 사용된다. 가압 장치(110)의 설명에서, 도12의 상부 좌측 및 하부 우측 방향이 X축 방향으로 정의되고, 하부 좌측 및 상부 우측 방향이 Y축 방향으로 정의되고, 수직 방향이 Z축 방향으로 정의된다.
도12에 도시된 것과 같이, 가압 장치(110)는 제1-2 가압면(111a) 및 제1-3 가압면(111b)을 갖는 L형 제1 가압부(111)와, 제2 가압면(112a)을 갖는 제2 가압부(112), 제3 가압면(113a)을 갖는 제3 가압부(113) 및 제4 가압면(114a)을 갖는 제4 가압부(114)를 포함한다. 제1 가압부(111)는 이의 제1-2 가압면(111a)이 케이스 부재(20)의 제2 측부(232) 및 이의 제1-3 가압면(113a)이 케이스 부재(20)의 제3 측부(233)와 접촉한다. 제2 가압부(112)는 이의 제2 가압면(112a)이 케이스 부재(20)의 제1 측부(231)와 접촉하도록 X축 방향으로 이동가능하다. 제3 가압부(113)는 이의 제3 가압면(113a)이 케이스 부재(20)의 제4 측부(234)에 접촉가능하도록 Y축 방향으로 이동가능하다. 제4 가압부(114)는 외측으로 노출된 외부 양극 단자(81) 및 양극 단자 밀봉 부재(83)의 일 부분을 수용하기 위한 제1 관통 구멍(1141H)과, 외측으로 노출된 외부 음극 단자(82) 및 음극 단자 밀봉 부재(84)의 일 부분을 수용하기 위한 제2 관통 구멍(1142H)을 갖는다. 제4 가압부(114)는 소정의 가압력으로 케이스 부재(20)를 향해서 개구 폐색 부재(30)를 가압하기 위하여 이의 제4 가압면(114a)으로 개구 폐쇄 부재(30)의 외측 표면(30a)에 접촉하도록 Z축 방향으로 이동가능하다. 결과적으로, 가압 장치(110)의 제1 가압부(111) 및 제3 가압부(113)는 서로를 향해 제3 및 제4 측부(233, 234)를 각각 가압한다. 또한, 제1 가압부(111) 및 제2 가압부(112)는 수용 리세스(21)를 향해 제1 측부(231) 및 제2 측부(232)를 각각 가압한다.
용접 단계에서, 도7, 도8 및 도12에 도시된 것과 같이, 케이스 접촉부(31)는 측부(23)에 의해 형성된 개구 에지(22)와 접촉하게 되고, 케이스 접촉부(31)와 측 부(23) 사이의 경계(개구 에지(22))에 케이스 부재(20)의 측부(23)의 두께 방향으로 외측으로부터 레이저 비임이 조사되고, 레이저 비임은 이들 주연부에서 케이스 부재(20) 및 개구 폐색 부재(30)에 대하여 이동된다. 이 방식으로, 케이스 접촉부(31)와 측부(23) 사이의 경계가 이들 전체 주연부에서 용접된다. 결과적으로, 케이스 부재(20) 및 개구 폐색 부재(30)는 용접부(50)에서 서로 용접된다. 이와 같이 케이스 부재(20)의 수용 리세스(21)가 개구 폐색 부재(30)에 의해서 폐색된다.
제1 측부(231)와 케이스 접촉부(31)가 서로 용접되는 용접 단계의 제1 에지 용접 단계에서, 제1 측부(231)와 제2 측부(232)는 가압 장치(110)의 제1 가압부(111) 및 제2 가압부(112)에 의해서 수용 리세스(21)를 향해서 각각 가압된다. 그 결과, 케이스 내측부(32)의 광폭부(32W)가 제1 중앙 에지(2313)과 제2 중앙 에지(2323) 사이에 개재되고, 케이스 내측부(32)의 제1 내측부 측면(32a)이 제1 중앙 에지(2313)에 가압 접촉되게 된다. 이 상태에서, 케이스 부재(20)의 제1 측부(231)의 제1 에지(2310) 및 개구 폐색 부재(30)의 케이스 접촉부(31)는 전체 제1 에지(2310)에 걸쳐서 서로 용접된다.
마찬가지로, 제2 측부(232)와 케이스 접촉부(31)가 서로 용접되는 제2 에지 용접 단계에서, 제2 측부(232)는 수용 리세스(21)를 향해서 가압된다. 그 결과, 케이스 내측부(32)의 제2 내측부 측면(32b)이 제2 에지(2320)의 제2 중앙 에지(2323)와 가압 접촉하게 된다. 이 상태에서, 케이스 부재(20)의 제2 측부(232)의 제2 에지(2320)와 개구 폐색 부재(30)의 케이스 접촉부(31)가 전체 제2 에 지(2320)에 걸쳐서 서로 용접된다.
케이스 부재(20)의 제1 측부(231) 및 제2 측부(232)는 종종 자유 상태에서 외향으로 부풀어 나오도록 변형되거나 휘어진다. 그러나, 상술된 것과 같은 용접 단계에서, 외향 휘어짐을 갖는 케이스 부재(20)가 이용되는 때에도, 이러한 외향 휘어짐은 용접 전에 제1 및 제2 측부(231, 232)를 교정함으로써 수정될 수 있어, 이러한 외향 휘어짐에 기인한 용접 위치의 변동에 의해 밀봉 강도가 낮아지는 것을 방지한다.
제1 및 제2 에지 용접 단계에서, 제1 및 제2 중앙 에지(2313, 2323)를 케이스 내측부(32)와 가압 접촉 상태로 함으로써 제1 및 제2 에지(2310, 2320)의 위치를 고정하는 것이 가능하다. 따라서, 전체 주연부에 걸쳐서 서로 용접되는 용접 단계 전에 일반적으로 수행되는 스폿 용접 등에 의해서 케이스 부재(20)에 개구 폐색 부재(30)를 임시로 고정하는 임시 고정 단계가 생략될 수 있다. 즉, 개구 폐색 부재 배치 단계 후에, 케이스 부재(20)에 개구 폐색 부재(30)를 미리 임시로 고정하지 않고 케이스 부재(20)의 측부(23) 및 개구 폐색 부재(30)의 케이스 접촉부(31)가 용접 단계에서 전체 주연부에서 서로 용접될 수 있다.
그런 후, 소정량의 전해액이 케이스 부재(20)의 수용 리세스(21) 내로 부어지고, 안전 밸브(85)가 개구 폐색 부재(30)의 밸브 구멍(35H)에 고정된다. 결과적으로, 도1 및 도2에 도시된 2차 전지(1)가 완성된다.
상기 실시예에서, 개구 폐색 부재(30)의 케이스 내측부(32)의 광폭부(32W)의 제1 및 제2 내측부 측면(32a, 32b)이 제1 및 제2 중앙 에지(2313, 2323)와 전체적 으로 접촉하게 된다. 그러나, 제1 및 제2 에지가 수용 리세스를 향해서 변형되거나 휘어지는 것이 방지될 수 있는 한, 제1 및 제2 중앙 에지는 오직 부분적으로(하나 또는 복수의 지점에서) 접촉될 수도 있다.
상기 실시예에서, 케이스 부재(20)의 측부(23)는 전체적으로 제1 측부(231) 및 제2 측부(232), 제1 및 제2 측부(231, 232)보다 짧은 제3 측부(233), 및 제3 측부(232)와 같은 길이를 갖고 이에 평행한 제4 측부(234)로 만들어진 신장된 직육면체의 형상을 갖고, 제3 및 제4 측부(233, 234)는 제1과 제2 측부(231, 232) 사이에 배치되고 직선 에지(220)를 포함한다(도4a 참조). 그러나, 케이스 부재의 측부의 형상은 상기 실시예의 것에 한정되지 않고, 제1 측부 및 제2 측부는 예를 들어 아치형 측부에 의해서 연결될 수도 있다.
상기 실시예에서, 도7 및 도8에 도시된 것과 같이, 제1 및 제2 중앙 용접부(51, 52)는 각각 제1 및 제2 측부(231, 232)의 두께를 초과하여 케이스 내측부(32)에 도달할 정도로 충분히 깊다. 그러나, 제1 중앙 용접부의 제1 중앙 용접 깊이가 제1-1 단부 용접부의 제1-1 단부 용접 깊이 및 제1-2 단부 용접부의 제1-2 단부 용접 깊이보다 깊다면, 그리고 제2 중앙 용접부의 제2 중앙 용접 깊이가 제2-1 단부 용접부의 제2-1 단부 용접 깊이 및 제2-2 단부 용접부의 제2-2 단부 용접 깊이보다 깊다면, 제1 및 제2 중앙 용접부는 제1 및 제2 측부의 두께를 초과하여 케이스 내측부에 도달할 정도로 충분히 깊지 않을 수도 있다.
상기 실시예의 용접 단계의 제1 및 제2 에지 용접 단계에서, 제1 및 제2 측부(231, 232)는 각각 가압 장치(110)의 제1 및 제2 가압부(111, 112)에 의해서 수 용 리세스(21)를 향해서 가압된다. 그러나, 제1 및 제2 에지 용접 단계에서 제1 및 제2 측부를 수용 리세스를 향해서 가압하는 가압 수단은 제1 측부 및 제2 측부가 서로로부터 외향으로 이동하지 않도록 이들을 서로를 향해서 죄기 위한 바이스와 같은 지그일 수도 있다.
상기 실시예에서, 케이스 부재(20)의 측부(23) 및 개구 폐색 부재(30)의 케이스 접촉부(31)는 레이저 용접에 의해서 서로 용접된다. 그러나, 케이스 부재의 측부 및 개구 폐색 부재의 케이스 접촉부는 예를 들어 전자 비임 용접에 의해서 서로 용접될 수도 있다.
비록 본 발명의 실시예가 위에서 예시되었지만, 본 발명이 예시된 실시예의 내용으로 제한되지 않으며 본 발명의 기술 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고 기술 분야의 숙련자에게 가능한 다양 변경, 변형 또는 개선을 갖고 실시될 수도 있다는 것을 이해하여야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 발전 요소와,
    수용 리세스 내에 상기 발전 요소를 수용하고 수용 리세스의 개구 에지를 형성하는 측부 및 바닥부를 갖는 케이스 부재와,
    상기 케이스 부재의 수용 리세스를 폐색하고, 전체 주연부에 외측으로부터 케이스 부재의 개구 에지에 접촉하기 위한 환형 케이스 접촉부, 및 개구 폐색 부재의 연장 방향으로 케이스 접촉부의 내측에 위치 설정되고 케이스 접촉부에 대하여 케이스 부재의 수용 리세스를 향해 돌출하는 케이스 내측부를 갖는 개구 폐색 부재와,
    측부와 케이스 접촉부의 전체 주연부에서 케이스 부재의 측부와 개구 폐색 부재의 케이스 접촉부를 용접함으로써 형성된 용접부를 포함하고,
    상기 개구 에지는 제1 최장 직선 에지 및 상기 제1 최장 직선 에지와 같은 길이를 갖고 이에 평행한 제2 최장 직선 에지를 포함하고,
    상기 측부는 상기 제1 최장 직선 에지를 형성하는 제1 측부와 제2 최장 직선 에지를 형성하는 제2 측부를 포함하고,
    상기 제1 측부는 상기 제1 최장 직선 에지를 따라 제1 에지를 갖고,
    상기 제1 에지는 상기 제1 최장 직선 에지를 따른 방향으로 제1 에지의 양 단부에 위치 설정된 제1-1 단부 및 제1-2 단부와, 상기 제1-1 단부와 제1-2 단부 사이에 위치 설정된 제1 중앙 에지를 갖고,
    상기 제2 측부는 상기 제2 최장 직선 에지를 따라 제2 에지를 갖고,
    상기 제2 에지는 상기 제2 최장 직선 에지를 따른 방향으로 제2 에지의 양 단부에 위치 설정된 제2-1 단부 및 제2-2 단부와, 상기 제2-1 단부와 제2-2 단부 사이에 위치 설정된 제2 중앙 에지를 갖고,
    상기 개구 폐색 부재의 케이스 내측부는 제1 중앙 에지와 접촉하여 제1 에지의 수용 리세스를 향한 휨 변형을 방지하고, 상기 제1-1 단부 및 제1-2 단부로부터 이격되고,
    상기 개구 폐색 부재의 케이스 내측부는 또한 제2 중앙 에지와 접촉하여 제2 에지의 수용 리세스를 향한 휨 변형을 방지하고, 제2-1 단부와 제2-2 단부로부터 이격되는 전지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 개구 폐색 부재의 케이스 내측부는 제1 중앙 에지에 대면하는 제1 내측부 측면과 제2 중앙 에지에 대면하는 제2 내측부 측면을 갖고, 전체 제1 중앙 에지는 제1 최장 직선 에지를 따른 방향으로 제1 내측부 측면에 접촉하고, 전체 제2 중앙 에지는 제2 최장 직선 에지를 따른 방향으로 제2 내측부 측면에 접촉하는 전지.
  3. 제2항에 있어서, 제1 중앙 에지가 용접되는 용접부인 제1 중앙 용접부의 제1 측부의 두께 방향으로의 용접 깊이가 제1-1 단부가 용접되는 용접부인 제1-1 단부 용접부의 용접 깊이, 및 제1-2 단부가 용접되는 용접부인 제1-2 단부 용접부의 용 접 깊이보다 깊고,
    제2 중앙 에지가 용접되는 용접부인 제2 중앙 용접부의 제2 측부의 두께 방향으로의 용접 깊이가 제2-1 단부가 용접되는 용접부인 제2-1 단부 용접부의 용접 깊이 및 제2-2 단부가 용접되는 용접부인 제2-2 단부 용접부의 용접 깊이보다 깊은 전지.
  4. 발전 요소와, 수용 리세스 내에 상기 발전 요소를 수용하고 수용 리세스의 개구 에지를 형성하는 측부 및 바닥부를 갖는 케이스 부재와, 상기 케이스 부재의 수용 리세스를 폐색하고 전체 주연부에서 외측으로부터 케이스 부재의 개구 에지에 접촉하기 위한 환형 케이스 접촉부, 및 개구 폐색 부재의 연장 방향으로 케이스 접촉부의 내측에 위치 설정되고 케이스 접촉부에 대하여 케이스 부재의 수용 리세스를 향해 돌출하는 케이스 내측부를 갖는 개구 폐색 부재를 포함하고, 상기 개구 에지는 제1 최장 직선 에지 및 상기 제1 최장 직선 에지와 같은 길이를 갖고 이에 평행한 제2 최장 직선 에지를 포함하고, 상기 측부는 상기 제1 최장 직선 에지를 형성하는 제1 측부와 제2 최장 직선 에지를 형성하는 제2 측부를 포함하고, 상기 케이스 부재의 측부 및 개구 폐색 부재의 케이스 접촉부는 측부 및 케이스 접촉부의 전체 주연부에서 서로 용접되는 전지를 제조하기 위한 방법이며,
    제1 측부와 제2 측부 사이에 개구 폐색 부재의 케이스 내측부를 위치 설정하는 단계와,
    제1 에지가 제1 최장 직선 에지를 따른 제1 측부의 일부분이고, 제1-1 단부 및 제1-2 단부가 제1 최장 직선 에지를 따른 방향으로 제1 에지의 양 단부이고, 제1 중앙 에지가 제1-1 단부와 제1-2 단부 사이의 제1 에지의 일 부분이라 할 때, 제1 측부의 제1 에지의 제1 중앙 에지가 제1 에지의 수용 리세스를 향한 휨 변형을 방지하기 위하여 케이스 내측부와 접촉하도록 그리고 제1 에지의 제1-1 단부 및 제1-2 단부와 케이스 내측부가 서로 이격되도록 제1 측부를 배치하는 단계와,
    제2 에지가 제2 최장 직선 에지를 따른 제2 측부의 일 부분이고, 제2-1 단부 및 제2-2 단부가 제2 최장 직선 에지를 따른 방향으로 제2 에지의 양 단부이고, 제2 중앙 에지가 제2-1 단부와 제2-2 단부 사이의 제2 에지의 일 부분이라 할 때, 제2 측부의 제2 에지의 제2 중앙 에지가 제2 에지의 수용 리세스를 향한 휨 변형을 방지하기 위하여 케이스 내측부와 접촉하도록 그리고 제2 에지의 제2-1 단부 및 제2-2 단부와 케이스 내측부가 서로 이격되도록 제2 측부를 배치하는 단계를 포함하는 전지의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서, 개구 폐색 부재의 케이스 내측부가 제1 측부의 제1 에지의 제1 중앙 에지와 가압 접촉하도록 상기 제1 측부를 수용 리세스를 향해서 가압하는 단계와,
    제1 측부의 제1 에지와 개구 폐색 부재의 케이스 접촉부를 제1 에지 전체에 걸쳐서 용접하는 단계와,
    개구 폐색 부재의 케이스 내측부가 제2 측부의 제2 에지의 제2 중앙 에지와 가압 접촉하도록 제2 측부를 수용 리세스를 향해 가압하는 단계와,
    제2 측부의 제2 에지와 개구 폐색 부재의 케이스 접촉부를 제2 에지 전체에 걸쳐서 용접하는 단계를 더 포함하는 전지의 제조 방법.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 케이스 내측부는 제1 최장 직선 에지 및 제2 최장 직선 에지를 각각 외향으로 볼록한 형상으로 변형하도록 제1 측부 및 제2 측부를 외향으로 탄성적으로 변형시킨 후에 제1 측부와 제2 측부 사이에 위치 설정되는 전지의 제조 방법.
  7. 발전 요소와,
    발전 요소를 수용하고, 바닥부, 측부 및 신장된 개구 에지를 갖는 케이스 부재와,
    케이스 부재를 폐색하고 전체 주연부에서 개구 에지와 접촉하기 위한 케이스 접촉부와, 케이스 접촉부의 내측에 케이스 부재 측부 상에 개구 폐색 부재의 일 표면의 일 부분으로부터 케이스 부재의 내부를 향해서 돌출하는 케이스 내측부를 갖는 개구 폐색 부재를 포함하고,
    상기 케이스 내측부는 케이스 부재의 신장된 개구 에지의 길이 방향으로의 케이스 내측부의 양 단부에 위치 설정되고 케이스 부재의 측부 내면으로부터 이격된 2개의 협폭부와, 상기 2개의 협폭부 사이에 위치 설정되고 케이스 부재의 측부의 내면에 접촉하는 광폭부를 포함하는 전지.
  8. 제7항에 있어서, 상기 신장된 개구 에지는 전체적으로 직사각형 형상을 갖는 전지.
KR1020087018775A 2006-09-26 2007-09-21 전지 및 전지의 제조 방법 KR100999288B1 (ko)

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