KR20100111023A - Lithium battery and making methode therefor - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A lithium battery and a manufacturing method thereof are provided to prevent the discharge of an electrolyte to the outside by laser-welding a header to a battery case, after forming a step on the outer circumference of the header. CONSTITUTION: A lithium battery comprises the following: a cylindrical battery case(21) with an opened upper side; and a header(23) including more than one step formed on the outer circumference with the same diameter of the inner diameter of the battery case. The header is combined with the battery case by laser-welding.

Description

리튬 전지 및 리튬전지의 제조방법{lithium battery and making methode therefor}Lithium battery and making methode therefor}

본 발명은 원통형 전지 케이스의 상부에 헤더가 용접되는 리튬전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 헤더의 외주면에 단차를 갖도록 함으로써 헤더와 전지 케이스 사이에 벌어지는 틈을 최소화함으로써 용접시 불량 발생율을 최소화시키면서 용접으로 인한 변형이 발생되지 않도록 함으로써 상품가치를 높이도록 한 리튬전지에 관한 것이다.The present invention relates to a lithium battery in which a header is welded to an upper portion of a cylindrical battery case, and more particularly, to minimize the gap between the header and the battery case by having a step on the outer circumferential surface of the header, thereby minimizing the failure rate during welding. It relates to a lithium battery to increase the value of the product by preventing the deformation caused by.

리튬티오닐 전지, 구체적으로 리튬 티오닐(Li/SOCl2) 전지는 고용량, 낮은 자가방전율, 우수한 저온특성 등에서 있어 타 전지에 비해 큰 장점이 있어 AMR, RFID 통신 전원용으로 널리 사용되고 있다. 리튬전지의 수명은 1회 장비에 장착 후 사용조건에 따라 5년에서 20년 이상 사용할 수 있으며, -40℃ ~ 85℃의 넓은 온도범위에서 사용되고 있기 때문에 고온에서 전지 외부로 전해액이 누출되지 않도록 밀봉하는 기술이 매우 중요하다.Lithium thionyl battery, specifically, lithium thionyl (Li / SOCl 2 ) battery has a great advantage over other batteries in the high capacity, low self-discharge rate, excellent low-temperature characteristics, etc. are widely used for AMR, RFID communication power. The life of a lithium battery can be used for 5 to 20 years or more depending on the conditions of use after being installed in a single device. Since it is used in a wide temperature range of -40 ℃ to 85 ℃, it is sealed to prevent leakage of electrolyte from outside the battery at high temperatures. Technology is very important.

이러한 밀봉을 위하여 리튬티오닐 전지에서는 리튬 이온 전지, 알카라인 전 지, 망간 전지에서 케이스와 헤더 사이에 가스켓을 삽입한 후 클림핑 방식으로 밀봉하는 방식과 달리 레이져 용접을 통해 케이스와 헤더를 용접하여, 전해액이 누액 되지 않도록 하고 있다.     For such sealing, in case of lithium-ion battery, alkaline battery and manganese battery, gasket is inserted between case and header and then sealed by crimping method. The electrolyte is prevented from leaking.

헤더를 전지 케이스에 용접하기 위해서는 헤더를 전지 케이스 내부에 밀착한 후 용접하게 된다. 이때 헤더가 밀착되는 전지 케이스 상단은 헤더로 인해 벌어지게 되며, 이로 인해 레이져 용접 시 간격이 발생하여 레이져 용접 불량이 다량 발생하게 된다.In order to weld the header to the battery case, the header is adhered to the inside of the battery case and then welded. At this time, the top of the battery case in which the header is in close contact with the header is opened, which causes a large amount of laser welding defects due to spacing during laser welding.

도 1은 종래의 일반적인 전지 케이스와 헤더의 용접과정을 설명하는 단면도이고, 도 2는 도 1의 도시된 방법에 의하여 용접된 리튬전지의 사진이다.1 is a cross-sectional view illustrating a welding process of a conventional battery case and a header, and FIG. 2 is a photograph of a lithium battery welded by the method shown in FIG. 1.

종래의 리튬전지(10)는 내부에 양극 집전체, 음극 집전체, 세퍼레이터가 수납되는 하부면이 밀봉된 원통형 전지 케이스(1)와, 전지 케이스(1)의 상부면에 중심의 홀에 글래스(glass)에 의하여 절연되도록 설치된 양극(3)이 구비된 헤더(5)로 이루어지며, 헤더(5)의 외주면과 전지 케이스(1)의 상단 내주면은 레이져 용접에 의하여 용접된다.The conventional lithium battery 10 has a cylindrical battery case 1 in which a lower surface for accommodating a positive electrode current collector, a negative electrode current collector, and a separator is sealed therein, and a glass (in a hole in the center of the upper surface of the battery case 1). It consists of a header (5) having a positive electrode (3) provided to be insulated by glass, the outer peripheral surface of the header 5 and the upper inner peripheral surface of the battery case (1) is welded by laser welding.

이때, 헤더(5)의 외주면과 전지 케이스(1)의 상단 내주면에 레이져 용접하기 위해서는 전지 케이스(1)의 내벽에 헤더(5)의 외주면이 접촉되도록 전지 케이스(1)의 상부로부터 하부로 헤더(5)를 밀어 넣어야 한다.At this time, in order to perform laser welding on the outer circumferential surface of the header 5 and the upper inner circumferential surface of the upper end of the battery case 1, the header from the upper side to the lower side of the battery case 1 is brought into contact with the inner wall of the battery case 1. (5) should be pushed in.

이와 같이 헤더(5)를 전지 케이스(1)의 상부로부터 하부로 밀어 넣게 되면, 전지 케이스(1)의 상단은 외측으로 벌어지게 되고, 전지 케이스(1)의 상단과 헤더(5)의 상단의 간격은 크게 벌어지게 되고, 레이져 용접에 의하여 전지 케이스(1) 와 헤더(5)를 용접하기 위해서는 넓은 면적을 용접시켜야 전지 케이스(1)와 헤더(5)를 용접시킬 수 있다. 이와 같이 전지 케이스(1)와 헤더(5)의 용접면을 넓게 분포시키게 되면 용접시간이 연장되면서 용접면이 변형되기 때문에 상품가치가 낮아지게 되며, 리튬 전지의 내부의 전해액이 누설되는 불량률이 높아지게 된다. 도 2에 도시된 바와 같이 완성 제품의 용접부위는 변형이 심각하게 이루어져 상품가치가 낮아지게 된다.When the header 5 is pushed from the top to the bottom of the battery case 1 as described above, the top of the battery case 1 is opened to the outside, the top of the battery case 1 and the top of the header 5 The gap is widened, and in order to weld the battery case 1 and the header 5 by laser welding, a large area must be welded to weld the battery case 1 and the header 5 to each other. As such, when the welding surfaces of the battery case 1 and the header 5 are widely distributed, the welding surface is deformed as the welding time is extended, and thus the product value is lowered, and the defective rate of leakage of the electrolyte inside the lithium battery is increased. do. As shown in FIG. 2, the welded portion of the finished product is severely deformed, thereby lowering the commodity value.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 해결과제는 헤더의 외주면에 단차를 형성하여 전지 케이스에 레이져 용접하도록 함으로써 리튬 전지의 전해액이 외부로 누설되지 않도록 하여 불량률을 낮추도록 하기 위한 것이다.The present invention is to solve this problem, the object of the present invention is to reduce the defective rate by preventing the electrolyte of the lithium battery from leaking to the outside by forming a step on the outer peripheral surface of the header to be laser welded to the battery case. .

또한, 본 발명의 다른 해결과제는 헤더를 전지 케이스에 삽입시 전지 케이스가 벌어지는 간격을 작게 하여 레이져 용접이 빠른 시간안에 이루어지도록 하여 작업시간을 줄이고, 용접면이 매끄럽게 형성되도록 하여 리튬전지의 상품가치를 높이기 위한 것이다. In addition, another problem of the present invention is to reduce the working time by making the laser welding is performed in a short time by reducing the gap between the battery case when inserting the header into the battery case, the welding surface is formed smoothly so that the product value of the lithium battery Is to increase.

상기 과제를 해결하기 위한 해결수단은 상부가 개방되는 원통형 전지 케이스; 상부에는 상기 전지 케이스의 내경과 동일한 외경을 갖는 외주면이 형성되고, 하부가 상기 외경보다 작은 외주면이 형성됨으로써 외주면에 적어도 하나 이상이 단차가 형성되는 헤더를 포함하고, 상기 헤더는 상기 전지 케이스의 상부에 압입된 후 레이져 용접에 의하여 상기 전지 케이스에 결합되는 것이다.Solution to solve the above problems is a cylindrical battery case, the top is open; An upper circumferential surface having an outer diameter equal to the inner diameter of the battery case is formed at an upper portion, and a lower circumferential surface is formed at a lower portion of the outer circumference so that at least one or more steps are formed on the outer circumferential surface, and the header is an upper portion of the battery case. After being pressed in, it is coupled to the battery case by laser welding.

또한, 본 발명에서 상기 리튬 전지는 리튬 티오닐(Li/SOCl2) 전지인 것이 바람직하다.In addition, in the present invention, the lithium battery is preferably a lithium thionyl (Li / SOCl 2 ) battery.

또한, 본 발명의 다른 해결수단은 상부가 개방되는 원통형 전지 케이스에 수납되는 수납물을 설치하는 단계; 외주면에 적어도 하나 이상의 단차가 형성된 헤더를 상기 전지 케이스의 상부의 내측에 레이져 용접하는 단계; 상기 헤더에 형성된 전해액 주입구로 전해액을 주입한 후 밀봉하는 단계를 포함하는 것이다.In addition, another solution of the present invention comprises the steps of installing an enclosure accommodated in the cylindrical battery case is open at the top; Laser welding a header having at least one step formed on an outer circumferential surface of the upper part of the battery case; And injecting an electrolyte into the electrolyte injection hole formed in the header and then sealing the electrolyte.

또한, 본 발명에서 상기 헤더의 상부의 외주면의 직경이 하부의 외주면의 직경보다 큰 것이 바람직하다.Further, in the present invention, the diameter of the outer peripheral surface of the upper portion of the header is preferably larger than the diameter of the lower peripheral surface.

상기 과제와 해결수단을 갖는 본 발명에 따르면, 헤더 외주면에 형성된 단차에 의하여 전지 케이스와 간격이 작아져 레이져 용접시에 용접불량이 감소되어 내부 전해액이 누설되지 않게 된다. 또한, 용접면이 매끄럽게 형성되어 리튬전지의 상품가치를 높힌다.According to the present invention having the above-mentioned problems and solving means, the gap between the battery case and the battery case is reduced by the step formed on the outer peripheral surface of the header, thereby reducing the welding defect during laser welding so that the internal electrolyte is not leaked. In addition, the weld surface is smoothly formed to increase the merchandise value of the lithium battery.

도 3은 본 발명의 일실시예의 리튬전지의 제조과정을 설명하는 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예의 리튬전지의 완성품의 사진이다.3 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a lithium battery of one embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a photograph of a finished product of the lithium battery of one embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 실시예의 리튬전지(20)는 전해액이 내부에 저장되는 리튬전지이나, 설치 후 장시간 경과 후에도 사용가능하며 고온에서 사용할 수 있는 리튬티오닐(Li/SOCl2) 전지가 바람직하다.The lithium battery 20 of the embodiment shown in FIG. 3 is a lithium battery in which the electrolyte is stored therein, or a lithium thionyl (Li / SOCl 2 ) battery which can be used even after a long time after installation and can be used at a high temperature.

리튬전지(20)의 전지 케이스(21)는 상부가 개방된 원통형으로 형성되고, 내부에 음극 집전체와 양극 집전체, 세퍼레이터가 수납된다. 또한, 전지 케이스(21)의 상부에는 전지 케이스(21)의 내경과 동일한 외경을 갖는 헤더(23)가 레이져 용접된다. 용접되기 전 헤더(23)의 중앙에는 관통공이 형성되고, 관통공의 중앙에는 양극(25)이 배치되고, 양극(25)은 글래스(glass)에 의하여 헤더(23)에 고정됨으로써 헤더(23)와 절연 결합되게 된다. 또한, 헤더(23)에는 전해액 주입구(25)가 형성되어 있어 헤더(23)가 전지 케이스(21)에 용접된 후 전지 케이스(21)의 내부에 전해액이 주입된 후 금속 볼이 용접됨으로써 밀봉된다. The battery case 21 of the lithium battery 20 is formed in a cylindrical shape with an open top, and houses a negative electrode current collector, a positive electrode current collector, and a separator therein. In addition, a header 23 having an outer diameter equal to the inner diameter of the battery case 21 is laser welded to the upper part of the battery case 21. Through-holes are formed in the center of the header 23 before welding, and an anode 25 is disposed in the center of the through-hole, and the anode 25 is fixed to the header 23 by glass. It is insulated and coupled. In addition, an electrolyte injection hole 25 is formed in the header 23 so that the header 23 is welded to the battery case 21 and then the electrolyte is injected into the battery case 21 and then sealed by welding a metal ball. .

전지 케이스(21)의 상부에 용접되는 헤더(23)의 상부의 외주면은 도 3에서와 같이 전지 케이스(21)의 내경과 동일하지만, 헤더(23)의 하부의 외주면의 직경은 상부의 외주면의 직경보다 작게 형성됨으로써 헤더(23)의 외주면에는 단차가 형성된다.The outer circumferential surface of the upper portion of the header 23 welded to the upper portion of the battery case 21 is the same as the inner diameter of the battery case 21 as shown in FIG. 3, but the diameter of the outer circumferential surface of the lower portion of the header 23 is equal to the outer circumferential surface of the upper portion. Steps are formed on the outer circumferential surface of the header 23 by being smaller than the diameter.

도 3에 도시된 헤더(23)의 외주면에는 하나의 단차가 형성된 것을 도시하고 있으나, 여러 단의 단차를 형성할 수 있도록 한다.Although one step is formed on the outer circumferential surface of the header 23 shown in FIG. 3, it is possible to form a plurality of steps.

이와 같이, 헤더(23)의 외주면에 단차를 형성하게 되면, 헤더(23)가 전지 케이스(23)의 상단부로부터 하향으로 압입되게 될 때 헤더(23)에 의해서 전지 케이스(23)의 상단부가 외측으로 벌어지는 정도가 단차가 없는 종래의 예에 비하여 매우 적어지게 된다.As such, when a step is formed on the outer circumferential surface of the header 23, when the header 23 is pushed downward from the upper end of the battery case 23, the upper end of the battery case 23 is outside by the header 23. The degree of spreading becomes very small compared to the conventional example without the step.

따라서, 전지 케이스(23)의 상단부 내측과 헤더(23)의 외주면은 레이져 용접에 의하여 용이하게 접합되게 되고 용접결과 리튬전지(20)의 내부의 전해액이 외부 로 누설되지 않게 된다.Therefore, the inside of the upper end of the battery case 23 and the outer circumferential surface of the header 23 are easily joined by laser welding, and as a result of the welding, the electrolyte inside the lithium battery 20 does not leak to the outside.

또한, 도 4의 사진과 같이 용접결과가 도 2의 종래 단차가 없는 헤더의 용접결과에 비하여 변형이나 굴곡이 없는 매끄러운 면이 형성되게 되어 상품성이 높아지게 된다.In addition, as shown in the photograph of FIG. 4, the welding result is a smooth surface without deformation or bending as compared with the welding result of the header having no step difference of FIG. 2.

도 1은 종래의 일반적인 전지 케이스와 헤더의 용접과정을 설명하는 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a welding process of a conventional battery case and a header.

도 2는 도 1의 도시된 방법에 의하여 용접된 리튬전지의 사진이다.2 is a photograph of a lithium battery welded by the method shown in FIG. 1.

도 3은 본 발명의 일실시예의 리튬전지의 제조과정을 설명하는 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a lithium battery according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일실시예의 리튬전지의 완성품의 사진이다.Figure 4 is a photograph of the finished product of a lithium battery of one embodiment of the present invention.

Claims (4)

상부가 개방되는 원통형 전지 케이스;A cylindrical battery case having an upper portion opened; 상부에는 상기 전지 케이스의 내경과 동일한 외경을 갖는 외주면이 형성되고, 하부가 상기 외경보다 작은 외주면이 형성됨으로써 외주면에 적어도 하나 이상이 단차가 형성되는 헤더를 포함하고, An upper circumferential surface having an outer diameter equal to an inner diameter of the battery case is formed at an upper portion thereof, and a lower circumferential surface smaller than the outer diameter is formed, and at least one header is formed at the outer circumferential surface thereof, 상기 헤더는 상기 전지 케이스의 상부에 압입된 후 레이져 용접에 의하여 상기 전지 케이스에 결합되는 것을 특징으로 하는 리튬 전지. And the header is pressed into the upper part of the battery case and then coupled to the battery case by laser welding. 청구항 제1항에 있어서, 상기 리튬 전지는 리튬 티오닐(Li/SOCl2) 전지인 것을 특징으로 하는 리튬 전지.The lithium battery of claim 1, wherein the lithium battery is a lithium thionyl (Li / SOCl 2 ) battery. 상부가 개방되는 원통형 전지 케이스에 수납되는 수납물을 설치하는 단계;Installing an enclosure housed in a cylindrical battery case in which an upper portion is opened; 외주면에 적어도 하나 이상의 단차가 형성된 헤더를 상기 전지 케이스의 상부의 내측에 레이져 용접하는 단계;Laser welding a header having at least one step formed on an outer circumferential surface of the upper part of the battery case; 상기 헤더에 형성된 전해액 주입구로 전해액을 주입한 후 밀봉하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬전지 제조방법. Lithium battery manufacturing method comprising the step of sealing after injecting the electrolyte into the electrolyte injection hole formed in the header. 청구항 제3항에 있어서, 상기 헤더의 상부의 외주면의 직경이 하부의 외주면 의 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 리튬전지 제조방법.The method of claim 3, wherein the diameter of the outer peripheral surface of the upper portion of the header is larger than the diameter of the lower peripheral surface of the header.
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