KR20110134740A - 이차 전지 및 이의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 캡 플레이트의 구조를 단순화하면서도, 캡 플레이트와 전극 단자를 견고히 결합시킬 수 있는 이차 전지에 관한 것이다.
본 발명은 제 1 전극, 제 2 전극 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체; 상기 제 1 전극과 전기적으로 연결되는 제 1 집전판; 상기 전극 조립체 및 상기 제 1 집전판을 내부에 수용하며, 상단 개구부를 갖는 케이스; 및 상기 케이스의 상단 개구부를 밀봉하며, 상기 제 1 집전판과 맞닿아 전기적으로 연결되는 캡 조립체; 상기 캡 조립체의 일측 상부에 맞닿아 전기적으로 연결되는 제 1 전극 플레이트를 구비하는 제 1 전극 단자; 및 상기 캡 조립체의 타측 하부에서 상부로 관통되어 형성되며, 상기 제 2 전극과 전기적으로 연결되고, 상기 캡 조립체와 전기적으로 절연되어 있는 제 2 전극 단자를 포함하는 이차 전지 및 이차 전지의 제조 방법을 개시한다.
본 발명은 제 1 전극, 제 2 전극 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체; 상기 제 1 전극과 전기적으로 연결되는 제 1 집전판; 상기 전극 조립체 및 상기 제 1 집전판을 내부에 수용하며, 상단 개구부를 갖는 케이스; 및 상기 케이스의 상단 개구부를 밀봉하며, 상기 제 1 집전판과 맞닿아 전기적으로 연결되는 캡 조립체; 상기 캡 조립체의 일측 상부에 맞닿아 전기적으로 연결되는 제 1 전극 플레이트를 구비하는 제 1 전극 단자; 및 상기 캡 조립체의 타측 하부에서 상부로 관통되어 형성되며, 상기 제 2 전극과 전기적으로 연결되고, 상기 캡 조립체와 전기적으로 절연되어 있는 제 2 전극 단자를 포함하는 이차 전지 및 이차 전지의 제조 방법을 개시한다.
Description
본 발명은 이차 전지 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
이차 전지(Rechargeable battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 이러한, 하나의 이차 전지 셀이 팩 형태로 포장된 저용량 전지의 경우 휴대폰 및 캠코더와 같은 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 전지 팩이 수십 개 연결된 전지 팩 단위의 대용량 전지의 경우 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.
이차 전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형, 각형을 들 수 있으며, 양, 음극판 사이에 절연체인 세퍼레이터(separator)를 개재하여 형성된 전극 조립체와 전해액을 케이스에 내장 설치하고, 케이스에 전극 단자가 형성된 캡 조립체를 설치하여 구성된다.
본 발명은 캡 플레이트의 구조를 단순화하면서도, 캡 플레이트와 전극 단자를 견고히 결합시킬 수 있는 이차 전지 및 이의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 이차 전지는 제 1 전극, 제 2 전극 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체; 상기 제 1 전극과 전기적으로 연결되는 제 1 집전판; 상기 전극 조립체 및 상기 제 1 집전판을 내부에 수용하며, 상단 개구부를 갖는 케이스; 및 상기 케이스의 상단 개구부를 밀봉하며, 상기 제 1 집전판과 맞닿아 전기적으로 연결되는 캡 조립체; 상기 캡 조립체의 일측 상부에 맞닿아 전기적으로 연결되는 제 1 전극 플레이트를 구비하는 제 1 전극 단자; 및 상기 캡 조립체의 타측 하부에서 상부로 관통되어 형성되며, 상기 제 2 전극과 전기적으로 연결되고, 상기 캡 조립체와 전기적으로 절연되어 있는 제 2 전극 단자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제 1 집전판은 상기 제 1 전극과 접촉하는 제 1 연장부; 및 상기 제 1 연장부의 상단부에서 절곡 연장되며, 상기 캡 조립체의 하단과 접촉하는 제 1 연결부를 포함할 수 있다.
더불어, 상기 제 2 전극과 접촉하는 제 2 연장부; 및 상기 제 2 연장부의 상단부에서 절곡 연장되며, 상기 제 2 전극 단자와 접촉하는 제 2 연결부를 포함하는 제 2 집전판을 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 캡 조립체는 상부에 적어도 하나의 돌기부를 구비하고, 상기 제 1 전극 플레이트는 상기 돌기부에 대응하여, 하단에서 상단으로 관통된 적어도 하나의 홀부를 구비하며, 상기 캡 조립체의 상기 돌기부와 상기 제 1 전극 플레이트의 상기 홀부가 결합되어 있을 수 있다. 여기서, 상기 제 1 전극 플레이트는 상기 홀부가 구비되며, 상기 캡 조립체의 상부에 맞닿는 제 1 플랜지부; 및 상기 제 1 플랜지부에서 상부로 절곡 연장되어 형성되며, 외부기기와 맞닿도록 형성되는 제 2 플랜지부를 포함할 수 있다. 더불어, 상기 돌기부와 상기 홀부는 용접 결합되는 것을 특징으로 할 수 있다. 또한, 상기 캡 조립체의 상면에서 상기 제 2 플랜지부의 상단까지의 높이는, 상기 캡 조립체의 상면에서 상기 제 2 전극 단자의 상단까지의 높이와 같을 수 있다.
또한, 상기 제 1 전극 플레이트는 판상으로 형성되며, 상기 제 1 전극 플레이트의 상부에, 상기 제 1 전극 플레이트의 상부 형상에 대응되는 형상의 제 1 전극 벌크부가 더 포함될 수 있다. 여기서, 상기 돌기부와 상기 홀부는 용접 결합될 수 있다. 그리고, 상기 돌기부의 직경은 상기 홀부의 직경보다 작게 형성될 수 있다.
그리고, 상기 제 1 전극 플레이트의 측상단부와 상기 제 1 전극 벌크부의 측하단부는 용접 결합될 수 있다. 또한, 상기 캡 조립체의 상면에서 상기 제 1 전극 플레이트의 상단까지의 높이와 상기 제 1 전극 플레이트의 상단에서 상기 제 1 전극 벌크부의 상단까지의 높이의 합은, 상기 캡 조립체의 상면에서 상기 제 2 전극 단자의 상단까지의 높이와 같을 수 있다. 상기 제 1 전극 플레이트와 상기 제 1 전극 벌크부는 알루미늄으로 형성될 수 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 이차 전지의 제조 방법은 상단 개구부가 형성되어 있으며, 내부에 제 1 전극, 제 2 전극 및 세퍼레이터를 구비하는 전극 조립체와 상기 제 1 전극과 전기적으로 연결되는 제 1 집전판을 수용하는 케이스, 상기 케이스의 상단 개구부를 덮으며 일측 상부에 돌기부가 형성되어 있고 하부가 상기 제 1 집전판과 접촉하는 캡 조립체, 및 상기 제 2 전극과 전기적으로 연결되며, 상기 캡 조립체의 타측 하부에서 상부로 관통되어 형성되며, 상기 캡 조립체와 전기적으로 절연되어 있는 제 2 전극 단자를 구비하는 준비 단계; 상기 돌기부에 대응되어 하부에서 상부로 관통된 홀부가 구비된 제 1 전극 플레이트를 상기 홀부의 내측에 상기 돌기부가 위치하도록 상기 캡 조립체의 상부에 안착시키는 제 1 전극 플레이트 안착 단계; 및 상기 돌기부의 외주연과 상기 홀부의 내주연을 용접하여 상기 제 1 전극 플레이트를 상기 캡 조립체에 결합시키는 제 1 용접 결합 단계를 포함하여 형성될 수 있다.
더불어, 상기 제 1 용접 결합 단계 이후에, 상기 제 1 전극 플레이트의 상부 형상에 대응되는 형상으로 형성되는 제 1 전극 벌크부를 상기 제 1 전극 플레이트의 상부에 안착시키는 제 1 전극 벌크부 안착 단계; 및 상기 제 1 전극 플레이트의 측상단부와 상기 제 1 전극 벌크부의 측하단부를 용접하여 상기 제 1 전극 플레이트와 상기 제 1 전극 벌크부를 결합시키는 제 2 용접 결합 단계를 더 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 이차 전지는 제 1 전극 단자를 캡 플레이트를 관통하지 않고, 캡 플레이트의 상부에 형성하여, 캡 플레이트를 관통하여 제 1 전극 단자를 형성하였을 때보다 이차 전지의 내측과 외측의 밀페성이 좋아진다. 또한, 본 발명에 따른 이차 전지는 캡 플레이트에 제 1 전극 단자를 형성하기 위한 관통홀을 형성하지 않아도 되어 구조적으로 캡 플레이트를 단순화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 이차 전지는 제 1 전극 단자에서, 제 1 전극 플레이트의 상부 측 또는 제 1 전극 플레이트의 측상단부 측 및 제 1 전극 벌크부의 측하단부 측을 용접 결합하여, 용접 공정이 용이하고, 제 1 전극 단자의 캡 조립체에의 결합이 견고해진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A'선을 따라 절취한 이차 전지를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3의 B-B'선을 따라 절취한 이차 전지를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지의 제조 방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다.
도 6a 내지 도 6b는 도 3 및 도 4의 제 1 전극 단자의 형성 방법을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 A-A'선을 따라 절취한 이차 전지를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3의 B-B'선을 따라 절취한 이차 전지를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지의 제조 방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다.
도 6a 내지 도 6b는 도 3 및 도 4의 제 1 전극 단자의 형성 방법을 도시한 도면이다.
본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 구성을 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이다. 도 2는 도 1의 A-A'선을 따라 절취한 이차 전지를 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는 전극 조립체(110), 제 1 집전판(120), 케이스(140), 제 1 전극 단자(150), 제 2 전극 단자(160) 및 캡 조립체(170)를 포함하여 형성된다. 그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는 제 2 집전판(130) 및 하부 절연부재(180)를 더 포함하여 형성될 수 있다.
전극 조립체(110)는 판상 혹은 막형으로 형성되는 제 1 전극(111), 제 2 전극(112) 및 제 1 전극(111)과 제 2 전극(112) 사이에 개재되는 세퍼레이터(113)를 포함하여 형성된다. 그리고, 전극 조립체(110)는 제 1 전극(111), 제 2 전극(112) 및 세퍼레이터(113)의 적층체를 권취하거나 적층하여 형성된다. 여기서, 제 1 전극(111)은 양극 또는 음극으로 작용할 수 있으며, 제 2 전극(112)은 제 1 전극(111)과 반대의 극성을 갖을 수 있다. 이하에서는, 제 1 전극(111)이 양극, 제 2 전극(112)은 음극인 것을 가정하여 기술하도록 한다.
제 1 전극(111)은 알루미늄과 같은 금속 포일로 형성된 제 1 전극 집전체에 전이금속산화물 등의 제 1 전극 활물질을 도포함으로써 형성된다. 그리고, 제 1 전극(111)은 제 1 활물질이 도포되지 않는 영역인 제 1 전극 무지부(111a)를 포함한다. 상기 제 1 전극 무지부(111a)는 제 1 전극판(111)과, 제 1 전극판(111) 외부 간의 전류 흐름의 통로가 된다. 한편, 본 발명에서 상기 제 1 전극판(111)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
제 2 전극(112)은 니켈 또는 구리와 같은 금속 포일로 형성된 제 2 전극 집전체에 흑연 또는 탄소 등의 제 2 전극 활물질을 도포함으로써 형성된다. 그리고, 제 2 전극(112)은 제 2 활물질이 도포되지 않는 영역인 제 2 전극 무지부(112a)를 포함한다. 상기 제 2 전극 무지부(112a)는 제 2 전극판(112)과, 제 2 전극판(112) 외부 간의 전류 흐름의 통로가 된다. 한편, 본 발명에서 상기 제 2 전극판(112)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
세퍼레이터(113)는 제 1 전극판(111)과 제 2 전극판(112) 사이에 위치되어 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 역할을 한다. 그리고, 세퍼레이터(113)는 폴리에틸렌이나, 폴리 프로필렌이나, 폴리 에틸렌과 폴리 프로필렌의 복합 필름으로 이루어질 수 있다. 한편, 본 발명에서 상기 세퍼레이터(113)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
제 1 집전판(120)은 제 1 연장부(121) 및 제 1 연결부(122)를 포함하여 형성될 수 있다. 제 1 집전판(120)은 알루미늄으로 형성될 수 있다.
제 1 연장부(121)는 판상으로 형성될 수 있다. 그리고, 제 1 연장부(121)는 제 1 전극(111)의 제 1 전극 무지부(111a)에 접촉한다.
제 1 연결부(122)는 판상으로 형성될 수 있다. 그리고, 제 1 연결부(122)는 제 1 연장부(121)에서 절곡 연장되어 형성된다. 또한, 제 1 연결부(122)는 후술하는 캡 조립체(170)의 하단과 접촉한다.
제 2 집전판(130)은 제 2 연장부(131) 및 제 2 연결부(132)를 포함하여 형성될 수 있다. 제 2 집전판(130)은 니켈 등의 도전성 재질로 형성될 수 있다.
제 2 연장부(131)는 판상으로 형성될 수 있다. 그리고, 제 2 연장부(131)는 제 2 전극(112)의 제 2 전극 무지부(112a)에 접촉한다.
제 2 연결부(132)는 판상으로 형성될 수 있다. 그리고, 제 2 연결부(132)는 제 2 연장부(131)에서 절곡 연장되어 형성된다. 또한, 제 2 연결부(132)의 내측에는 제 2 단자홀(132a)이 구비되어 형성될 수 있다.
케이스(140)는 상단 개구부가 형성된 박스 형상일 수 있다. 그리고, 케이스(140)는 내부로 전극 조립체(110), 제 1 집전판(120) 및 제 2 집전판(130)을 수용한다. 그리고, 케이스(140)는 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 니켈이 도금된 스틸과 같은 도전성 금속으로 형성될 수 있다. 한편, 케이스(140)의 내면은 절연처리되어, 전극 조립체(110), 제 1 집전판(120) 및 제 2 집전판(130)과 절연될 수 있다. 여기서, 상기 케이스(140)는 하나의 극성, 예를 들어 양극으로서 작용할 수 있다.
제 1 전극 단자(150)는 제 1 플랜지부(151a) 및 제 2 플랜지부(151b)를 구비하는 제 1 전극 플레이트(151)를 포함하여 형성될 수 있다.
제 1 플랜지부(151a)는 판상으로 형성될 수 있다. 그리고, 제 1 플랜지부(151a)는 캡 조립체(170)의 캡 플레이트(171)의 상단에 맞닿도록 형성된다. 또한, 제 1 플랜지부(151a)의 내측에는 캡 조립체(170)의 돌기부에 대응되는 형상의 적어도 하나 이상의 홀부(151a')가 형성되어 있을 수 있다.
제 2 플랜지부(151b)는 제 1 플랜지부(151a)에서 상부로 절곡 연장되어 형성될 수 있다. 그리고, 제 2 플랜지부(151b)는 외부기기와 용이하게 맞닿도록 상부가 평평하게 형성될 수 있다.
제 2 전극 단자(160)는 제 2 볼트부(161) 및 제 2 너트부(162)를 포함하여 형성될 수 있다. 제 2 전극 단자(160)는 제 2 집전판(130)과 전기적으로 연결된다. 즉, 제 2 볼트부(161)에 구비되는 제 2 플랜지부(161a)가 제 2 연결부(132)에 안착되고, 제 2 볼트부(161)의 하단이 제 2 연결부(132)의 제 2 단자홀(132a)에 결합될 수 있다. 제 2 너트부(162)는 제 2 볼트부(161)가 후술하는 캡 조립체(170)에 견고히 결합되도록 한다. 이러한, 제 2 전극 단자(160)는 제 2 전극(112)과 외부기기가 전기적으로 연결되도록 하는 역할을 한다.
그리고, 캡 조립체(170)의 상면에서 제 2 전극 단자(160)의 상단까지의 높이(H1)는 캡 조립체(170)의 상면에서 제 1 전극 단자(150)의 제 2 플랜지부(151b)의 상단까지의 높이(H2)와 같을 수 있다. 즉, 제 1 전극 단자(150)의 상단과 제 2 전극 단자(160)의 상단은 같은 높이에 형성될 수 있다. 제 1 전극 단자(150)와 제 2 전극 단자(160)의 높이를 같게 하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는 외부기기와의 접촉을 깔끔하고 용이하게 할 수 있다.
캡 조립체(170)는 캡 플레이트(171), 마개(172), 벤트 플레이트(173), 가스켓(174) 및 돌기부(175)를 포함하여 형성될 수 있다.
캡 플레이트(171)는 판상으로 형성될 수 있다. 그리고, 캡 플레이트(171)는 케이스(140)의 개구된 상단부를 밀봉할 수 있다. 또한, 캡 플레이트(171)의 일측에는 제 1 전극 단자(150)가 상부에 형성될 수 있다. 또한, 캡 플레이트(171)의 타측에는 제 2 전극 단자(160)가 내측에서 외측으로 관통되어 형성될 수 있다. 또한, 캡 플레이트(171)에는 이차 전지(100)의 외측에서 내측으로 관통되어 형성되는 전해액 주입구(171a) 및 벤트홀(171b)이 구비될 수 있다. 또한, 캡 플레이트(171)는 제 1 전극(111)과 제 1 집전판(120)을 통해 전기적으로 연결되어, 제 1 전극(111)과 동일한 극성 즉, 양극을 띨 수 있다.
마개(172)는 캡 플레이트(171)의 전해액 주입구(171a)를 밀봉한다.
벤트 플레이트(173)는 캡 플레이트(171)의 벤트홀(171b)에 형성된다. 그리고, 벤트 플레이트(173)는 벤트홀(171b)을 밀봉한다. 또한, 벤트 플레이트(173)는 케이스(140) 및 캡 조립체(170)의 내측의 압력이 설정된 압력보다 클 경우 개방될 수 있도록 노치부(173a)가 구비된다.
가스켓(174)은 제 2 전극 단자(160)와 캡 플레이트(171) 사이에 형성되어 제 2 전극 단자(160)와 캡 플레이트(171) 사이를 밀봉시킨다. 이러한, 가스켓(174)은 외부의 수분이 이차 전지(100)의 내부로 침투하지 못하도록 하거나, 이차 전지(100)의 내부에 수용된 전해액이 외부로 누액되지 않도록 한다. 이러한, 가스켓(174)은 절연성 재질로 형성될 수 있다.
돌기부(175)는 캡 플레이트(171)의 상단에 적어도 하나 이상 형성될 수 있다. 그리고, 돌기부(175)는 제 1 전극 단자(150)의 제 1 전극 플레이트(151)의 홀부(151a')에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 캡 조립체(170)의 돌기부(175)의 외주연과 제 1 전극 플레이트(151)의 홀부(151a')의 내주연은 용접 결합될 수 있다. 용접 결합은 용접봉(10)에 의하여, 캡 조립체(170)의 돌기부(175)외 외주연과 제 1 전극 플레이트(151)의 홀부(151a')의 내주연에 열을 가하여 이루어질 수 있다. 캡 조립체(170)의 돌기부(175)의 외주연과 제 1 전극 플레이트(151)의 홀부(151a')의 내주연에 열에 의한 용접으로 용접부(W1)가 형성될 수 있다. 또한, 돌기부(175)는 캡 플레이트(171)와 일체로 성형되어 형성될 수 있다.
이렇게 하여, 제 1 전극 플레이트(151)는, 캡 플레이트(171)와 수직으로 맞닿는 측부가 아닌, 개방된 제 1 전극 플레이트(151)의 상부측에서 캡 플레이트(171)와 용접이 가능하여, 용접 공정을 용이하게 진행할 수 있다.
하부 절연부재(180)는 캡 플레이트(171)와 제 2 집전판(130)의 사이에 형성된다. 그리고, 하부 절연부재(180)는 절연성 수지로 형성되어, 제 2 집전판(130)과 캡 플레이트(171)가 전기적으로 절연되도록 한다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지의 구성을 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이다. 도 4는 도 3의 B-B'선을 따라 절취한 이차 전지를 도시한 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지(200)는 도 1 및 도 2에 따른 이차 전지(100)와 제 1 전극 단자(250)의 구조가 다르게 형성된다. 따라서, 이하에서 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지(200)는 제 1 전극 단자(250)을 중심으로 설명하도록 한다. 또한, 도 1 및 도 2에 따른 이차 전지(100)와 동일 유사한 부분은 동일한 도면 부호를 붙이고 여기서 그 상세한 설명은 생략하도록 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지(200)는 전극 조립체(110), 제 1 집전판(120), 케이스(140), 제 1 전극 단자(250), 제 2 전극 단자(160) 및 캡 조립체(170)를 포함하여 형성된다. 그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는 제 2 집전판(130)을 더 포함하여 형성될 수 있다.
제 1 전극 단자(250)는 제 1 전극 플레이트(251) 및 제 1 전극 벌크부(252)를 포함하여 형성될 수 있다.
제 1 전극 플레이트(251)는 판상으로 형성될 수 있다. 그리고, 제 1 전극 플레이트(251)는 내측에 캡 조립체(170)의 돌기부(175)에 대응되는 형상의 적어도 하나 이상의 홀부(251a')가 형성될 수 있다. 또한, 캡 조립체(170)의 돌기부(175)의 외주연과 제 1 전극 플레이트(251)의 홀부(251a')의 내주연은 용접 결합될 수 있다. 제 1 전극 플레이트(251)와 캡 플레이트(171)의 자세한 결합 방법에 대하여는 후술하도록 한다. 또한, 제 1 전극 플레이트(251)는 알루미늄으로 형성될 수 있다.
제 1 전극 벌크부(252)는 제 1 전극 플레이트(251)의 상부에, 제 1 전극 플레이트(251)의 상부 형상에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 도 3 및 도 4에서는 제 1 전극 플레이트(251)의 상부 형상을 사각형으로 형성하고, 제 1 전극 벌크부(252)는 이에 대응하여 직육면체의 형상으로 형성되었으나, 제 1 전극 플레이트(251)의 상부 형상은 원형으로 형성되고, 제 1 전극 벌크부(252)는 이에 대응하여 원통형으로 형성될 수 있는 등, 여기서 제 1 전극 벌크부(252)의 형상을 한정하는 것은 아니다. 또한, 제 1 전극 벌크부(252)는 외부기기와 용이하게 맞닿을 수 있도록 상부가 평평하게 형성될 수 있다. 또한, 제 1 전극 벌크부(252)는 알루미늄으로 형성될 수 있다.
또한, 캡 조립체(170)의 상면에서 제 2 전극 단자(160)의 상단까지의 높이(H1)는 캡 조립체(170)의 상면에서 상기 제 1 전극 플레이트(251)의 상단까지의 높이와 상기 제 1 전극 플레이트(251)의 상단에서 상기 제 1 전극 벌크부(252)의 상단까지의 높이의 합(H3)과 같을 수 있다. 즉, 제 1 전극 단자(250)의 상단과 제 2 전극 단자(160)의 상단은 같은 높이에 형성될 수 있다. 제 1 전극 단자(250)와 제 2 전극 단자(160)의 높이를 같게 하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지(200)는 외부기기와의 접촉을 깔끔하고 용이하게 할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지의 제조 방법에 대하여 자세히 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이다. 도 4는 도 3의 B-B'선을 따라 절취한 이차 전지를 도시한 단면도이다. 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지의 제조 방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다. 도 6a 내지 도 6b는 도 3 및 도 4의 제 1 전극 단자의 형성 방법을 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 이차 전지의 제조 방법은 준비 단계(S10), 제 1 전극 플레이트 안착 단계(S20) 및 제 1 용접 결합 단계(S30)를 포함하여 형성된다. 또한, 본 발명에 따른 이차 전지의 제조 방법은 제 1 전극 벌크부 안착 단계(S40) 및 제 2 용접 결합 단계(S50)를 더 포함하여 형성될 수 있다.
도 3 내지 도 5 및 도 6a를 함께 참조하면, 준비 단계(S10)는 상단 개구부가 형성되어 있으며, 내부에 제 1 전극(111), 제 2 전극(112) 및 세퍼레이터(113)를 구비하는 전극 조립체(110)와 제 1 전극(111)과 전기적으로 연결되는 제 1 집전판(120)을 수용하는 케이스(140), 케이스(140)의 상단 개구부를 덮으며, 상부에 돌기부(175)가 형성되어 있고 하부가 제 1 집전판(120)과 접촉하는 캡 조립체(170), 및 제 2 전극(112)과 전기적으로 연결되며, 상기 캡 조립체(170)의 타측 하부에서 상부로 관통되어 형성되며, 상기 캡 조립체(170)와 전기적으로 절연되어 있는 제 2 전극 단자(160)를 구비하는 단계이다.
도 5 및 도 6a를 참조하면, 제 1 전극 플레이트 안착 단계(S20)는 판상의 제 1 전극 플레이트(251)를 캡 조립체(170)의 상부에 안착시키는 단계이다. 이 때, 제 1 전극 플레이트(251)에는 캡 조립체(170)의 돌기부(175)에 대응하여, 하부에서 상부로 관통된 홀부(251a')가 형성되어 있을 수 있다. 또한, 제 1 전극 플레이트 안착 단계(S20)에서 제 1 전극 플레이트(251)는 홀부(251a')의 내측에 돌기부(175)가 위치하도록, 캡 조립체(170)에 안착될 수 있다. 이 때, 돌기부(175)의 직경(D2)은 홀부(251a')의 직경(D1)보다 작게 형성될 수 있다. 또한, 돌기부의 수직 높이(H5)는 홀부(251a')의 수직 높이(H4)보다 작거나 같게 형성될 수 있다.
도 5 및 도 6b를 참조하면, 제 1 용접 결합 단계(S30)는 돌기부(175)의 외주연과 홀부(251a')의 내주연을 용접 결합하는 단계이다. 용접 결합은 용접봉(10)에 의하여 돌기부(175)의 외주연과 홀부(251a')의 내주연에 열을 가하여 이루어질 수 있다. 이 때, 돌기부(175)의 직경(D2)은 홀부(251a')의 직경(D1)보다 작게 형성되어 있다. 그리고, 돌기부(175)의 수직 높이(H5)는 홀부(251a')의 수직 높이(H4)보다 작거나 같게 형성되어 있다. 즉, 홀부(251a')의 내주연에 돌기부(175)의 외주연이 이격하여 위치할 수 있다. 이에 의하여, 돌기부(175)의 외주연과 홀부(251a')의 내주연을 용접하면, 돌기부(175)와 홀부(251a')의 사이 이격 공간에 열이 가해져 녹아 내린 금속물질이 채워지게 된다. 이에 의하여, 제 1 전극 플레이트(251)의 상면은 평평하게 유지될 수 있다. 반면, 용접부(W2)는 돌기부(175)와 홀부(251a')의 직경이 같게 형성되어 있는 경우에는 열이 가해져 녹아 내린 금속물질이 제 1 전극 플레이트(251)의 상부에 형성될 수 있어, 제 1 전극 플레이트(251)의 상면이 평평하게 형성되지 않을 수 있다.
이렇게 하여, 제 1 전극 플레이트(251)는, 캡 플레이트(171)와 수직으로 맞닿는 측부가 아닌, 개방된 제 1 전극 플레이트(251)의 상부측에서 캡 플레이트(171)와 용접이 가능하여, 용접 공정을 용이하게 진행할 수 있다.
도 5 및 도 6c를 참조하면, 제 1 전극 벌크부 안착 단계(S40)는 제 1 전극 플레이트(251)의 상부 형상에 대응되는 형상으로 형성되는 제 1 전극 벌크부(252)를 제 1 전극 플레이트(251)의 상부에 안착시키는 단계이다. 이 때, 제 1 전극 플레이트(251)의 상면이 평평하게 유지되어, 제 1 전극 벌크부(252)는 제 1 전극 플레이트(251)의 상부에 밀착되어 안착될 수 있다.
도 5 및 도 6d를 참조하면, 제 2 용접 결합 단계(S50)는 제 1 전극 플레이트(251)의 측상단부와 제 1 전극 벌크부(261)의 측하단부를 용접 결합하는 단계이다. 용접 결합은 용접봉(10)에 의하여 제 1 전극 플레이트(251)의 측상단부와 제 1 전극 벌크부(261)의 측하단부에 열을 가하여 이루어질 수 있다. 이에 의하여, 제 1 전극 플레이트(251)의 측상단부와 제 1 전극 벌크부(261)의 측하단부에는 용접부(W3)가 형성된다.
개방된 제 1 전극 플레이트(251)의 측상단부와 제 1 전극 벌크부(261)의 측하단부를 용접 가능하여, 용접 공정을 용이하게 진행할 수 있다. 또한, 제 1 전극 벌크부(261)는 제 1 전극 플레이트(251)에 견고히 결합된다.
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.
100, 200; 이차 전지
110; 전극 조립체
120; 제 1 집전판 130; 제 2 집전판
140; 케이스
150, 250; 제 1 전극 단자 160; 제 2 전극 단자
170; 캡 조립체 180; 하부 절연부재
110; 전극 조립체
120; 제 1 집전판 130; 제 2 집전판
140; 케이스
150, 250; 제 1 전극 단자 160; 제 2 전극 단자
170; 캡 조립체 180; 하부 절연부재
Claims (19)
- 제 1 전극, 제 2 전극 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체;
상기 제 1 전극과 전기적으로 연결되는 제 1 집전판;
상기 전극 조립체 및 상기 제 1 집전판을 내부에 수용하며, 상단 개구부를 갖는 케이스; 및
상기 케이스의 상단 개구부를 밀봉하며, 상기 제 1 집전판과 맞닿아 전기적으로 연결되는 캡 조립체;
상기 캡 조립체의 일측 상부에 맞닿아 전기적으로 연결되는 제 1 전극 플레이트를 구비하는 제 1 전극 단자; 및
상기 캡 조립체의 타측 하부에서 상부로 관통되어 형성되며, 상기 제 2 전극과 전기적으로 연결되고, 상기 캡 조립체와 전기적으로 절연되어 있는 제 2 전극 단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 집전판은
상기 제 1 전극과 접촉하는 제 1 연장부; 및
상기 제 1 연장부의 상단부에서 절곡 연장되며, 상기 캡 조립체의 하단과 접촉하는 제 1 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 전극과 접촉하는 제 2 연장부; 및
상기 제 2 연장부의 상단부에서 절곡 연장되며, 상기 제 2 전극 단자와 접촉하는 제 2 연결부를 포함하는 제 2 집전판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 캡 조립체는 상부에 적어도 하나의 돌기부를 구비하고, 상기 제 1 전극 플레이트는 상기 돌기부에 대응하여, 하단에서 상단으로 관통된 적어도 하나의 홀부를 구비하며,
상기 캡 조립체의 상기 돌기부와 상기 제 1 전극 플레이트의 상기 홀부가 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 4 항에 있어서,
상기 제 1 전극 플레이트는
상기 홀부가 구비되며, 상기 캡 조립체의 상부에 맞닿는 제 1 플랜지부; 및
상기 제 1 플랜지부에서 상부로 절곡 연장되어 형성되며, 외부기기와 맞닿도록 형성되는 제 2 플랜지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 5 항에 있어서,
상기 돌기부와 상기 홀부는 용접 결합되는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 5 항에 있어서,
상기 캡 조립체의 상면에서 상기 제 2 플랜지부의 상단까지의 높이는, 상기 캡 조립체의 상면에서 상기 제 2 전극 단자의 상단까지의 높이와 같은 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 4 항에 있어서,
상기 제 1 전극 플레이트는 판상으로 형성되며,
상기 제 1 전극 플레이트의 상부에, 상기 제 1 전극 플레이트의 상부 형상에 대응되는 형상의 제 1 전극 벌크부가 더 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 8 항에 있어서,
상기 돌기부와 상기 홀부는 용접 결합되는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 9 항에 있어서,
상기 돌기부의 직경은 상기 홀부의 직경보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 8 항에 있어서,
상기 제 1 전극 플레이트의 측상단부와 상기 제 1 전극 벌크부의 측하단부는 용접 결합되는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 8 항에 있어서,
상기 캡 조립체의 상면에서 상기 제 1 전극 플레이트의 상단까지의 높이와 상기 제 1 전극 플레이트의 상단에서 상기 제 1 전극 벌크부의 상단까지의 높이의 합은, 상기 캡 조립체의 상면에서 상기 제 2 전극 단자의 상단까지의 높이와 같은 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 8 항에 있어서,
상기 제 1 전극 플레이트와 상기 제 1 전극 벌크부는 알루미늄으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 상단 개구부가 형성되어 있으며, 내부에 제 1 전극, 제 2 전극 및 세퍼레이터를 구비하는 전극 조립체와 상기 제 1 전극과 전기적으로 연결되는 제 1 집전판을 수용하는 케이스, 상기 케이스의 상단 개구부를 덮으며 일측 상부에 돌기부가 형성되어 있고 하부가 상기 제 1 집전판과 접촉하는 캡 조립체, 및 상기 제 2 전극과 전기적으로 연결되며, 상기 캡 조립체의 타측 하부에서 상부로 관통되어 형성되며, 상기 캡 조립체와 전기적으로 절연되어 있는 제 2 전극 단자를 구비하는 준비 단계;
상기 돌기부에 대응되어 하부에서 상부로 관통된 홀부가 구비된 제 1 전극 플레이트를 상기 홀부의 내측에 상기 돌기부가 위치하도록 상기 캡 조립체의 상부에 안착시키는 제 1 전극 플레이트 안착 단계; 및
상기 돌기부의 외주연과 상기 홀부의 내주연을 용접하여 상기 제 1 전극 플레이트를 상기 캡 조립체에 결합시키는 제 1 용접 결합 단계를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지의 제조 방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 제 1 전극 플레이트는
상기 홀부가 구비되며, 상기 캡 조립체의 상부에 맞닿는 제 1 플랜지부; 및
상기 제 1 플랜지부에서 상부로 절곡 연장되어 형성되며, 외부기기와 맞닿도록 형성되는 제 2 플랜지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지의 제조 방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 제 1 용접 결합 단계 이후에,
상기 제 1 전극 플레이트의 상부 형상에 대응되는 형상으로 형성되는 제 1 전극 벌크부를 상기 제 1 전극 플레이트의 상부에 안착시키는 제 1 전극 벌크부 안착 단계; 및
상기 제 1 전극 플레이트의 측상단부와 상기 제 1 전극 벌크부의 측하단부를 용접하여 상기 제 1 전극 플레이트와 상기 제 1 전극 벌크부를 결합시키는 제 2 용접 결합 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지의 제조 방법. - 제 16 항에 있어서,
상기 돌기부의 직경은 상기 홀부의 직경보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지의 제조 방법. - 제 16 항에 있어서,
상기 돌기부의 수직 높이는 상기 홀부의 수직 높이보다 작거나 같게 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지의 제조 방법. - 제 16 항에 있어서,
상기 제 1 전극 플레이트와 상기 제 1 전극 벌크부는 알루미늄으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차 전지의 제조 방법.
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