KR20150090869A - Method of manufacturing cap-assay of litium ion battery with high capacity and power and cap-assay thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 고용량, 고출력 리튬이온전지 캡조립체캡조립체에 관한 것으로 더욱 상세하게는 리튬이온전지 내부의 이상압력이 발생되는 경우 내부 기체의 유출을 효율적으로 유도하여 폭발사고를 미연에 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 캡조립체의 부품들이 이동하는 연속공정으로 이송질량을 경감시켜 택타임(tact time)이 단축되어 제조효율이 개선된 고용량, 고출력 리튬이온전지 캡조립체에 관한 것이다.
The present invention relates to a cap assembly for a high-capacity, high-output lithium ion battery cap assembly, and more particularly, to a cap assembly for a high capacity, high-output lithium ion battery cap assembly capable of effectively preventing leakage of internal gas, And more particularly, to a high-capacity, high-output lithium ion battery cap assembly in which manufacturing efficiency is improved by reducing a transfer mass by a continuous process in which parts of a cap assembly are moved, thereby shortening a tact time.
통상적으로, 이차전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하는 것으로서, 셀룰라 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더, 전기 자동차, 전기 자전거, 무정전 전원장치(UPS)등과 같은 전자 기기 분야에서 널리 사용중이다. 이중에서, 리튬이차전지는 니켈-카드뮴 전지나, 니켈-수소 전지보다 단위 중량당 에너지 밀도가 높아서 급속도로 신장되고 있는 추세이다.2. Description of the Related Art In general, a secondary battery refers to a battery capable of being charged and discharged, unlike a primary battery that can not be charged. In the field of electronic devices such as a cellular phone, a notebook computer, a camcorder, an electric vehicle, an electric bicycle and an uninterruptible power supply Widely used. Among them, the lithium secondary battery has a higher energy density per unit weight than a nickel-cadmium battery or a nickel-hydrogen battery, and is rapidly growing.
리튬이차전지는 주로 양극 활물질로 리튬계 산화물, 음극 활물질로 탄소재를 사용하고 있다. Lithium secondary battery mainly uses lithium oxide as a cathode active material and carbonaceous material as an anode active material.
이러한 리튬이차전지는 전해액의 종류에 따라 액체 전해질 전지와, 고분자 전해질 전지로 분류되며, 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬이온전지라 하고, 고분자 전해질을 사용하는 전지를 리튬폴리머전지라고 한다. Such a lithium secondary battery is classified into a liquid electrolyte battery and a polymer electrolyte battery depending on the kind of electrolyte, and a battery using a liquid electrolyte is called a lithium ion battery and a battery using a polymer electrolyte is called a lithium polymer battery.
상기 리튬이온전지는 전지부가 수용되는 케이스의 형상에 따라서 원통형 및 각형으로 된 캔형 전지와, 유연성을 가지는 파우치형 전지로 구분할 수 있다.The lithium-ion battery can be classified into a can-type battery having a cylindrical shape and a square shape, and a pouch-type battery having flexibility according to the shape of the case in which the battery part is accommodated.
특히 전기자동차나 하이브리드 전기자동차용 전지는 복수개가 직렬 및 병렬로 접속되어 사용되기 때문에, 공간 효율이 좋은 각형 전지가 요구되고 있다.Particularly, since a plurality of electric automobiles and hybrid electric automobile batteries are connected in series and in parallel, a prismatic battery having a good space efficiency is required.
한편, 셀룰라 폰이나, 노트북 컴퓨터나, 캠코더와 같은 소형의 전자 기기뿐만 아니라, 환경보호 운동의 고조를 배경으로 이산화탄소 가스 등의 배출 규제가 강화되고 있기 때문에, 자동차 업계에서는 가솔린, 디젤유, 천연가스 등의 화석연료를 사용하는 자동차뿐만 아니라 고출력, 대용량의 에너지가 요구되는 전원 장비 전원에 사용하기 위한 전기자동차(EV)나 하이브리드 전기자동차(HEV)의 개발이 활발하게 수행되고 있으며, 근래의 화석연료 가격의 급격한 상승은 이러한 EV나 HEV의 개발을 추진시키는 힘이 되고 있다..On the other hand, in addition to small-sized electronic devices such as cellular phones, notebook computers, and camcorders, regulations for emission of carbon dioxide gas and the like have been strengthened due to the heightened environmental protection movement. Therefore, in the automobile industry, (EV) or a hybrid electric vehicle (HEV) for use in a power supply system requiring high output and a large amount of energy as well as an automobile using fossil fuels such as a fossil fuel A sharp rise in prices is driving the development of EVs and HEVs.
이에 대한민국공개특허공보 제2009-124933호에서는 정극 집전부재(16) 및 부극 집전부재(18) 중 적어도 어느 한쪽에 절연 시트(32)와 접촉하여 편평 형상 전극체(11)와 전지 외장캔(12)의 위치를 고정하는 돌기(29Ab,29Bb)로 이루어진 고정부가 설치되어 있고, 상기 돌기(29Aa,29Ab,29Ba,29Bb)와 상기 전지 외장캔(12) 사이에 절연 시트(32)가 배치되어 있는 동시에, 상기 돌기(29Ab,29Bb)의 선단부는 상기 편평 형상 전극체(11)보다 상기 전지 외장캔(12) 측에 돌출하고 있는 동시에, 이 돌출부의 높이가 절연 시트(32)의 두께보다 작은 높이가 되도록 하는 기술을 개시하여, 정극 집전부재 내지 부극 집전부재와 전지 외장캔 사이의 단락 고장이 억제되어, 안전성이 뛰어난 EV용 내지 HEV용의 각형전지로 유용하게 사용하는 기술이 개시되어 있으나, 리튬이온전지 내부의 이상압력이 발생되는 경우 리튬이온전지가 폭발하는 위험성을 여전히 가지고 있는 문제가 있다.
In Korean Patent Laid-Open Publication No. 2009-124933, at least one of the positive electrode current collecting member 16 and the negative electrode current collecting member 18 is brought into contact with the insulating sheet 32 to form the flat electrode member 11 and the battery case 12 And the insulating sheet 32 is disposed between the protrusions 29Aa, 29Ab, 29Ba, and 29Bb and the battery case 12, At the same time, the tips of the projections 29Ab and 29Bb protrude from the battery case 12 toward the battery can 12, and the height of the protrusions is smaller than the thickness of the insulating sheet 32 Discloses a technology that is usefully used as a prismatic battery for EV to HEV, in which short-circuit failure between the positive electrode current collector and the negative electrode current collector and the battery outer can is suppressed, The abnormal pressure inside the ion battery If life is a problem that still has the risk that the lithium-ion battery explosion.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 첫번째 기술적 과제는 첫번째 기술적 과제는 리튬이온전지 내부의 이상압력이 발생되는 경우 내부 기체의 유출을 효율적으로 유도하여 폭발사고를 미연에 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 캡조립체의 부품들이 이동하는 연속공정으로 이송질량을 경감시켜 택타임(tact time)이 단축되어 제조효율이 개선된 고용량, 고출력 리튬이온전지 캡조립체를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a lithium ion secondary battery capable of effectively preventing leakage of an internal gas to prevent an explosion accident, High output lithium ion battery cap assembly in which manufacturing efficiency is improved by reducing the transfer mass by shortening the tact time by a continuous process in which components of the lithium ion battery are moved.
아울러, 본 발명이 해결하고자 하는 두번째 기술적 과제는 리튬이온전지 내부의 이상압력이 발생되는 경우 내부 기체의 유출을 효율적으로 유도하여 폭발사고를 미연에 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 캡조립체의 부품들이 이동하는 연속공정으로 이송질량을 경감시켜 택타임(tact time)이 단축되어 제조효율이 개선된 고용량, 고출력 리튬이온전지 캡조립체 조립체를 포함하는 고용량, 고출력 리튬이온전지 조립체를 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is to provide a lithium ion secondary battery capable of effectively preventing leakage of internal gas to prevent an explosion accident when an abnormal pressure is generated in a lithium ion battery, High power lithium ion battery cap assembly assembly including a high-capacity, high-output lithium ion battery cap assembly assembly in which the transfer mass is reduced by a continuous process of reducing the tact time to improve manufacturing efficiency.
본 발명은 상술한 첫번째 기술적 과제를 해결하기 위하여, 벤트홀, 멤브레인홀, 전극홀이 타공된 평판형상의 캡플레이트와, 상기 캡플레이트에 부착되는 제1전극인 제1집전체조립부와, 상기 캡플레이트에 부착되는 제2전극인 제2집전체조립부 및 상기 제1전극과 제2전극과 각각 전기적으로 연장된 제1,2전극단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 고용량, 고출력 리튬이온전지 캡조립체를 제공한다.SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-described first technical problem, the present invention provides a cap plate assembly comprising: a cap plate having a vent hole, a membrane hole and an electrode hole; a first current collector assembly being a first electrode attached to the cap plate; A second current collecting unit as a second electrode attached to the cap plate, and first and second electrode terminals electrically extended from the first electrode and the second electrode, respectively. The high capacity, high output lithium ion battery cap Assembly.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 전극홀은 적어도 하나인 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the electrode holes may be at least one.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 제1, 2집전체조립부는 제1, 2집전체를 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the first and second current collector assemblies may include first and second current collectors.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 제1, 2집전체는 스트립 형상으로 패턴화된 것일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the first and second current collectors may be patterned in a strip shape.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 제1집전체는 제1연결단자를 포함하는 것일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the first current collector may include a first connection terminal.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 제2집전체는 제2연결단자를 포함하는 것일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the second current collector may include a second connection terminal.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 제1 또는 2연결단자 상단부에는 음각형태의 코킹홈(caulking home)이 구비된 것일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, an upper end of the first or second connecting terminal may be provided with a caulking groove having a negative angular shape.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 제1 또는 2연결단자는 제1 또는 제2전극홀에 삽입되는 것일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the first or second connection terminal may be inserted into the first or second electrode hole.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 제1 또는 제2연결단자는 실게스킷에 삽입되어 전극홀에 끼워지는 것일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the first or second connection terminal may be inserted into the seal groove to be inserted into the electrode hole.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 벤트홀, 멤브레인홀의 상부로 벤트유니트와 멤브레인유니트가 덮도록 부착될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the vent unit and the membrane unit may be attached to cover the vent hole and the membrane hole.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 제1 또는 2연결단자 중 적어도 하나와 캡플레이트와의 사이에 절연체가 개재될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, an insulator may be interposed between at least one of the first or second connection terminals and the cap plate.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 제1 또는 2전극단자 중 적어도 하나와 캡플레이트와의 사이에 절연체가 개재될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, an insulator may be interposed between at least one of the first or second electrode terminals and the cap plate.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 제1 또는 2전극단자는 상기 제1집전체조립부와 제2집전체조립부와 연결되는 것일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the first or second electrode terminal may be connected to the first collector assembly and the second collector assembly.
한편, 본 발명은 상술한 두번째 기술적 과제를 해결하기 위하여, 상기 캡 조립체를 포함하는 고용량, 고출력 리튬이온전지 조립체를 제공한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a high capacity, high output lithium ion battery assembly including the cap assembly.
본 발명의 고용량, 고출력 리튬이온전지 캡조립체, 조립체에 따르면, 리튬이온전지 내부의 이상압력이 발생되는 경우 내부 기체의 유출을 효율적으로 유도하여 폭발사고를 미연에 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 캡조립체의 부품들이 이동하는 연속공정으로 이송질량을 경감시켜 택타임(tact time)이 단축되어 제조효율이 개선된다.
According to the high capacity and high output lithium ion battery cap assembly and assembly of the present invention, when an abnormal pressure is generated in the lithium ion battery, the outflow of the internal gas can be efficiently induced to prevent the explosion accident, A continuous process in which the parts of the workpiece are moved reduces the transfer mass, thereby shortening the tact time and improving the manufacturing efficiency.
도 1은 본 발명에 따르는 제조방법을 나타낸 순서도이고,
도 2는 본 발명의 캡플레이트, 벤트플레이트 및 멤브레인플레이트의 분리된 모습과 전극홀이 2개인 제1, 2전극홀을 보여주는 도면이며,
도 3은 본 발명의 캡플레이트의 전극홀이 1개인 캡플레이트를 나타낸 도면이고,
도 4는 본 발명의 연결단자가 1개인 경우 캡플레이트와 부착되는 모습을 보여주는 도면이며,
도 5는 본 발명의 집전체가 연결단자와 반전되어 고정되는 형상을 보여주는 도면이고,
도6은 본 발명의 실게스킷과 절연체가 연결단자에 결합되어 캡플레이트에 체결되는 모습을 나타내는 도면이며,
도 7은 본 발명의 절연체가 연결단자와 캡플레이트와의 사이에 개재된 형상을 보여주는 도면이고,
도 8은 본 발명의 전극단자가 집전체조립부가 결합된 캡플레이트에 고정되는 형상을 나타내는 도면이며,
도 9a는 본 발명의 일실시예에 따르는 양극/음극연결단자가 각각 알루미늄 소재, 알루미늄과 구리로 이루어진 소재인 것을 사시적으로 보여주는 사진이고,
도 9b는 본 발명의 일실시예에 따르는 양극/음극연결단자가 각각 알루미늄 소재, 구리에 니켈로 도금한 소재인 것을 사시적으로 보여주는 사진이며,
도 9c는 도 9a, 9b에서 알루미늄, 니켈 도금 그리고 알루미늄과 구리로 이루어진 연결단자의 단면을 보여주는 도면이다.1 is a flowchart showing a manufacturing method according to the present invention,
FIG. 2 is a view showing a separated view of the cap plate, the vent plate, and the membrane plate of the present invention and the first and second electrode holes having two electrode holes,
3 is a view showing a cap plate having one electrode hole of the cap plate of the present invention,
FIG. 4 is a view showing a state in which the connection terminal is attached to the cap plate when the connection terminal is one,
5 is a view showing a configuration in which the current collector of the present invention is inverted and fixed to a connection terminal,
6 is a view showing a state in which the seal ring and the insulator of the present invention are coupled to the connection terminal and fastened to the cap plate,
7 is a view showing a configuration in which an insulator of the present invention is interposed between a connection terminal and a cap plate,
8 is a view showing a shape in which an electrode terminal of the present invention is fixed to a cap plate to which a current collector assembly is coupled,
FIG. 9A is a photograph showing that the anode / cathode connection terminal according to an embodiment of the present invention is a material made of aluminum, aluminum, and copper, respectively,
FIG. 9B is a photograph showing that the anode / cathode connection terminals according to the embodiment of the present invention are formed of aluminum material and copper-nickel-plated material, respectively,
9C is a cross-sectional view of a connection terminal made of aluminum, nickel plating and aluminum and copper in Figs. 9A and 9B.
이하에서는 본 발명을 상세하게 설명하는데, 첨부된 도면을 참고하되, 첨부된 도면은 본 발명을 상세하게 설명하기 위하여 과장되거나 개념적으로 표현된 것이며, 이에 표현된 크기나 형상이 이에 한정되어 해석될 것은 아니다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to the like elements throughout. no.
또한, 본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. These and other objects, features and other advantages of the present invention will become more apparent by describing in detail preferred embodiments of the present invention.
본 발명에 따르는 고용량, 고출력 리튬이온전지 캡조립체의 제조방법은 벤트홀, 멤브레인홀, 전극홀이 타공된 평판형상의 캡플레이트와, 상기 캡플레이트에 부착되는 제1전극인 제1집전체조립부와, 상기 캡플레이트에 부착되는 제2전극인 제2집전체조립부를 준비하는 S1단계와, 상기 제1집전체조립부와 제2집전체조립부를 상기 캡플레이트에 부착하는 S2단계 및 상기 제1전극과 제2전극과 각각 전기적으로 연장된 제1,2전극단자를 결합하는 S3단계를 포함하는 특징이 있다.A method of manufacturing a high-capacity, high-output lithium ion battery cap assembly according to the present invention includes a cap plate having a flat plate shape in which a vent hole, a membrane hole, and an electrode hole are bored and a first current collector assembly And a second electrode assembly attached to the cap plate; preparing a first current collector assembly and a second current collector assembly by attaching the cap assembly to the cap plate; And connecting the first and second electrode terminals electrically extended to the electrode and the second electrode, respectively.
첨부된 도 1 내지 9를 참조하여 설명하는데, 도 1은 본 발명에 따르는 제조방법을 나타낸 순서도이고, 도 2는 본 발명의 캡플레이트, 벤트플레이트 및 멤브레인플레이트의 분리된 모습과 전극홀이 2개인 제1, 2전극홀을 보여주는 도면이며, 도 3은 본 발명의 캡플레이트의 전극홀이 1개인 캡플레이트를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 연결단자가 1개인 경우 캡플레이트와 부착되는 모습을 보여주는 도면이며, 도 5는 본 발명의 집전체가 연결단자와 반전되어 고정되는 형상을 보여주는 도면이고, 도6은 본 발명의 실게스킷과 절연체가 연결단자에 결합되어 캡플레이트에 체결되는 모습을 나타내는 도면이며, 도 7은 본 발명의 절연체가 연결단자와 캡플레이트와의 사이에 개재된 형상을 보여주는 도면이고, 도 8은 본 발명의 전극단자가 집전체조립부가 결합된 캡플레이트에 고정되는 형상을 나타내는 도면이며, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따르는 연결단자의 단면을 보여주는 그림이다.FIG. 1 is a flow chart showing a manufacturing method according to the present invention. FIG. 2 is a sectional view of a cap plate, a vent plate and a membrane plate of the present invention, FIG. 3 is a view showing a cap plate having one electrode hole of the cap plate of the present invention, FIG. 4 is a view showing a state where the cap plate is attached to the cap plate when the connection terminal of the present invention is one. FIG. 5 is a view showing a configuration in which a current collector according to the present invention is inverted and fixed to a connection terminal, and FIG. 6 is a view illustrating a state in which a shroud and an insulator of the present invention are coupled to a connection terminal, FIG. 7 is a view showing a configuration in which an insulator of the present invention is interposed between a connection terminal and a cap plate, and FIG. 8 is a cross- A view showing the shape hapdoen fixed to the cap plate, Figure 9 is a picture showing a cross-section of a connector according to an embodiment of the present invention.
먼저, S1단계를 보면, 벤트홀(110), 멤브레인홀(120), 전극홀(130', 130'')이 타공된 평판형상의 캡플레이트(100)와, 상기 캡플레이트에 부착되는 제1전극인 제1집전체조립부(200)와, 상기 캡플레이트에 부착되는 제2전극인 제2집전체조립부(300)를 준비하는 공정이다.First, in step S1, a
상기 캡플레이트(100)는 평판 형상의 금속재가 바람직하며, 벤트홀, 멤브레인홀, 전극홀이 타공되어 있어, 이후에 벤트유니트(140)와 멤브레인유니트(150)가 부착될 수 있도록 하여 리튬이온전지 조립체의 내부에 이상압력이 발생하는 비상시에 먼저 파열되도록 구현된다(S11단계).The
따라서 그 표면에는 노치(notch, MN, VN)가 구비되어 파열되는 압력을 용이하게 조절할 수 있고, 상기 벤트유니트와 멤브레인유니트의 두께(thickness)나 노치의 깊이(depth)를 조절함으로써 이상압력시 파열되는 1, 2차의 안전장치로 사용될 수 있다.Accordingly, the notch (MN, VN) is provided on the surface thereof, so that the pressure to be ruptured can be easily adjusted. By controlling the thickness of the vent unit and the membrane unit or the depth of the notch, It can be used as a primary and secondary safety device.
또한, 상기 전극홀(130', 130'')은 적어도 하나로 하나인 경우는 물론 2개가 구비되는 경우에는 제1전극홀(130')과 제2전극홀(130'')로 구비될 수 있는데, 이 경우 제1전극와 제2전극이 모두 캡플레이트의 제1, 2전극홀을 관통하는 구조에 적용될 수 있다.In addition, the electrode holes 130 'and 130' 'may include at least one electrode hole 130' and a plurality of second electrode holes 130 ', respectively. In this case, both the first electrode and the second electrode may be applied to the structure in which the first electrode and the second electrode pass through the first and second electrode holes of the cap plate.
예를 들면, 양극으로 이용되는 제1 또는 2전극의 경우에는 상기 캡플레이트와 통전이 되어도 무방하므로 후술할 전극연결부를 생략하고 바로 상기 캡플레이트와 결합되어도 되는 관계상 전극홀을 구비하지 아니하여도 된다.For example, in the case of the first electrode or the second electrode used as the anode, the electrode plate may be electrically connected to the cap plate. Thus, do.
아울러, 상기 캡플레이트에 부착되는 제1, 2전극인 제1, 2집전체조립부(200, 300)는 제1, 2집전체(210, 310)를 포함할 수 있는데, 상기 제1, 2집전체(210, 310)는 전기화학반응에서 전류나 정공의 흐름을 원활하고 효율적으로 이루어지도록 표면적을 넓게 하여 다양한 형상으로 제공될 수 있으며, 필요에 따라 얇고 긴 시트 형상의 구리박 등으로 이루어진 음극 집전체의 양면에 음극활물질을 함유하는 음극합제를 도포하거나, 얇고 긴 시트 형상의 알루미늄박 등으로 이루어진 양극 집전체의 양면에 양극활물질을 함유하는 양극합제를 도포할 수도 있다.The first and second collector assemblies 200 and 300 may include first and
또한, 상기 제1 또는 2집전체(210, 310)는 제1 또는 2연결단자(220, 320)를 포함할 수 있는데, 상기 제1 또는 2연결단자(220, 320)는 캡플레이트의 제1 또는 2전극홀에 삽입되어 후술할 제1 또는 2전극단자(410, 510)와 전기적으로 연결될 수 있다.The first or second
여기서, 도 4, 5에서와 같이, 상기 제1 또는 2연결단자(220)중 어느 하나는 생략될 수 있는데, 예를 들어 양극으로 이용되는 제1 또는 2전극은 상기 캡플레이트와 통전이 되어도 무방하므로 상기 캡플레이트(100)와 직접 용접, 리벳팅, 톡스(Tox) 등의 수단을 통하여 결합하는 경우에는 남는 제1 또는 2전극이 연결단자(220)를 통하여 전극홀(130')을 관통하게 된다.Here, as shown in FIGS. 4 and 5, any one of the first or
여기서, 상기 제1 또는 2집전체(210, 310)는 제1 또는 2연결단자(220, 320)를 포함되도록 결합한다.Here, the first or second
아울러, 본 발명에서 부착 또는 결합을 용접에 의하는 경우에 산소 분위기 또는 질소분위기에서 수행되며, 특히 제1 또는 2집전체가 알루미늄 금속재를 포함하는 경우에는 질소 분위기에서, 구리 금속재를 포함하는 경우에는 산소 분위기에서 용접으로 고정된다.In addition, in the present invention, the welding or bonding is carried out in an oxygen atmosphere or a nitrogen atmosphere when welding is performed. Particularly, in the case where the first or second current collector includes an aluminum metal material, in the case of including a copper metal material in a nitrogen atmosphere And is fixed by welding in an oxygen atmosphere.
상기 산소분위기는 용접 공정시에 산소를 불어(blowing) 피용접물의 주변 산소농도를 조절하는 것이고, 상기 질소분위기는 용접 공정시에 질소를 불어 피용접물 주변의 산소농도를 조절하는 것이다.The oxygen atmosphere is to blow off oxygen during the welding process to adjust the ambient oxygen concentration of the workpiece and to adjust the oxygen concentration around the workpiece by blowing nitrogen during the welding process.
상기 산소분위기는 산소의 함량이 24 내지 90%일 수 있으며, 이는 구리 금속재 용접시 산소를 주입하면 용접부에 서브미크론 수준(submicron scale)의 미세한 산화입자(oxide particles)가 형성되어 핵으로 작용하게 된다. 따라서 산소가 증가될수록 용접부의 용접비드의 심도가 증가되고 용접부의 강도 및 경도가 크게 향상되나, 대기중 산소의 함량이 90%을 초과하면 산화물의 크기와 함량이 크게 증가되어 용접부가 오히려 깨지기 쉽고(brittle), 피용접물의 저항값도 상승할 수 있다. The oxygen atmosphere may be an oxygen content of 24 to 90%, and when oxygen is injected during the welding of copper metal, fine oxide particles on the submicron scale are formed in the welded portion to act as nuclei . Therefore, as oxygen increases, the depth of the weld bead in the weld is increased and the strength and hardness of the weld are greatly improved. However, if the oxygen content in the atmosphere exceeds 90%, the size and content of the oxide are greatly increased and the weld is rather fragile brittle), the resistance of the workpiece may also increase.
반대로 대기중 산소의 함량이 24% 미만에서는 용접부의 비드형성이 부족하여 용접성이 열악해 질 수 있다.Conversely, when the oxygen content in the atmosphere is less than 24%, the weldability may be poor due to lack of bead formation at the welded portion.
또한, 상기 질소분위기는 산소의 함량이 1 내지 15%인 것이 바람직한데, 만일 알미늄 금속재의 경우에는 산소의 농도가 높으면 용접부에 미세 기공(pore)이 발생하여 용접비드가 불균일하게 만들어지는데, 이는 용접강도를 크게 저하시키고 용접부에서 금속 이물들을 생성시키므로 적어도 산소농도가 15%이하가 되어야 용접시 연소기체 및 pore 발생량이 억제될 수 있다. 따라서 상기 질소분위기는 대기중 산소의 함량이 1 내지 15%인 것이 바람직한데, 만일 15%를 초과하면 알루미늄 금속재가 용접시 용접강도가 저하되고 금속 이물들이 다수 발생되는 문제가 있고, 과도한 질소분위기로 1% 미만의 산소억제는 오히려 알미늄 질화물 생성을 초래하여 역효과가 발생할 수 있으므로 공정상 불이익하다.In the case of the aluminum metal material, if the concentration of oxygen is high, micro-pores are generated in the welded portion to make the weld bead non-uniform, The strength is largely lowered and metal foreign matters are generated at the welded portion, so that at least the oxygen concentration should be 15% or less so that the amount of combustion gas and pore generated during welding can be suppressed. Therefore, the nitrogen atmosphere is preferably in the range of 1 to 15% of oxygen in the atmosphere. If the aluminum content exceeds 15%, there arises a problem that the welding strength is lowered and a large number of metal foreign objects are generated when the aluminum metal material is welded. Oxygen suppression of less than 1% may result in the production of aluminum nitride, which can be counterproductive and therefore disadvantageous to the process.
상기 제1 또는 제2연결단자의 하부면(220', 320')이 작업장 천정을 향한 상태에서 제1, 2집전체의 상부면(210', 310')이 작업장 바닥을 향하도록 위치시켜 결합한 후 도 5와 같이 반전시키는데, 이는 상기 제1 또는 2집전체의 상부로 제1 또는 2연결단자를 위치하게 되면 연속생산시에 조립편차가 발생하여 수율이 저하되는 문제를 해결하며, 더 나아가 용접시에 발생되는 금속성 이물이 제1, 2집전체로 분포되는 것을 방지하기 위한 것으로 상기 제1 또는 제2연결단자의 하부면(220', 320')을 위쪽을 향하도록 반전하고 제1, 2집전체의 상부면(210', 310')이 아래쪽을 향하도록 반전하여 도 5와 같이 위치시켜 결합하게 되며, 용접으로 하는 경우에는 집전체의 금속재질에 따라 질소 분위기 또는 산소 분위기에서 수행하는데, 특히 구리 재질을 포함하는 경우에는 산소 분위기가 바람직하다. 만일, 질소분위기가 다른 기체 분위기에서 수행하면 금속성 이물들이 다수 발생하여 공정상 불이익하며 실제 필드에서 자동차에 장착하여 사용시 쇼트가 발생하여 수명단축, 폭발과 같은 위험을 초래할 수 있다.The upper surfaces 210 'and 310' of the first and second current collectors are positioned so as to face the floor of the workplace with the lower surfaces 220 'and 320' of the first or second connection terminals facing the work ceiling, 5, when the first or second connection terminal is positioned above the first or second current collector, a problem arises in that the yield is reduced due to an assembly deviation occurring in continuous production, and further, The lower surfaces 220 'and 320' of the first or second connection terminals are inverted so as to face upward, and the first and second connection terminals are connected to the first and second connection terminals, The upper surfaces 210 'and 310' of the current collector are reversed to face downward and are positioned and coupled as shown in FIG. 5. In the case of welding, the welding is performed in a nitrogen atmosphere or an oxygen atmosphere depending on the metal material of the current collector, Especially when the material contains copper, It is preferred. If the nitrogen atmosphere is performed in a different gas atmosphere, a large number of metallic foreign matters are generated, which is disadvantageous in the process. In the actual field, a short circuit occurs when mounted on an automobile, which may lead to shortening of life and explosion.
한편, 상기 제1 또는 2연결단자(220, 320)는 제1 또는 제2전극홀(130', 130'')에 삽입될 수 있는데, 전해액이나 그 증기가 누설(leakage)되는 것을 방지하기 위하여 실게스킷(seal gasket, 230, 330))에 삽입된 채로 도 6에서와 같이 제1 또는 제2전극홀(130', 130'')에 끼워질 수 있다.The first or
또한, 도 7에서와 같이 캡플레이트나 외장캔(can)과 누전되는 것을 방지하기 위하여 별도의 절연체(240, 340)를 상기 제1 또는 2연결단자 중 적어도 하나와 캡플레이트(100)와의 사이에 개재할 수 있음은 물론이다.7, in order to prevent the cap plate or the external can from being short-circuited, a
다음으로, S2단계를 보면, 상기 제1집전체조립부(200)와 제2집전체조립부(300)를 상기 캡플레이트에 부착하는 공정으로, 제1 또는 2연결단자(220, 320)를 상기 캡플레이트(100)에 삽입하여 조립하게 된다.Next, in step S2, the first or
앞서 살펴본 바와 같이, 상기 제1 또는 2집전체(210, 310)는 제1 또는 2연결단자(220, 320)중 적어도 하나와 결합될 수 있는데, 상기 제1 및 2연결단자와 모두 결합되는 경우에는 상기 제1, 2연결단자가 상기 제1, 2전극홀(130', 130'')에 삽입되도록 하며, 상술한 대로 실게스킷(230, 330)이나 절연체(240, 340)를 그 사이에 개재할 수 있다.As described above, the first or second
다음으로, S3단계를 보면, 상기 제1전극과 제2전극과 각각 전기적으로 연장된 제1,2전극단자(410, 510)를 결합하는 공정으로, 상기 제1, 2전극홀(130', 130'')을 관통하여 돌출된 제1 또는 2연결단자(220, 320) 상단부와 각각 전기적으로 연장된 제1, 2전극단자(410, 510)를 리벳팅, 용접으로 결합한다.Next, in step S3, the first and
상기 제1,2전극단자(410, 510) 상부에는 필요에 따라 외부의 단자와 체결이 용이하도록 돌출된 볼트 형상의 접점을 구비한 제1, 2볼트전극단자(410, 510)를 용접 등으로 결합할 수 있다.First and second
상기 제1, 2전극단자(410, 510) 및 제1,2볼트전극단자(400, 500)는 외부 시스템이나 자동차에 전기를 공급하는 전원의 단자 역할을 한다.The first and
상기 제1 또는 2연결단자(220, 320) 상단부가 제1 또는 2전극단자(410, 510)의 단자홀(H)에 삽입후 코킹(caulking) 및 용접될 수 있도록, 상기 제 1 또는 2연결단자(220, 320) 상단부에 도 9와 같이 음각의 코킹홈(CH)을 구비할 수 있다.The first or
아울러, 상기 제1, 2전극단자(410, 510) 중 적어도 하나와 캡플레이트(100)와의 절연을 위하여 단락부재나 절연재(A)를 그 사이에 개재할 수 있다.In addition, a shorting member or an insulating material A may be interposed therebetween in order to insulate at least one of the first and
만일 앞서 본 바와 같이 제1, 2연결단자 중 어느 하나가 생략된 경우에는 상기 제1 또는 2전극단자(410, 510)가 직접 캡플레이트(100)에 고정될 수 있는데, 이 경우 캡플레이트(100)에 고정되지 아니한 전극단자는 캡플레이트(100)와 절연을 위해 단락부재나 절연재(A)를 개재하게 되나, 직접 캡플레트에 고정되는 제1 또는 2전극단자(410, 510)의 경우에는 탑플레이트(B)를 생략할 수 있다. If either one of the first and second connection terminals is omitted, the first or
한편, 상기 제 1, 2연결단자(220, 320) 중 하나와 캡플레이트(100)와의 사이에 절연체가 개재할 수 있는데, 일례로 음극으로 사용되는 전극에 상기 절연체를 개재할 수 있다.An insulator may be interposed between one of the first and
상기 절연체(240, 340)는 절연의 속성을 가진 물질이면 제한없이 사용할 수 있으나, 특히 전해질용액에 내구성이 있는 소재가 바람직하다.The
한편, 본 발명에 따르는 캡조립체(600)는 벤트홀(110), 멤브레인홀(120), 전극홀(130', 130'')이 타공된 평판형상의 캡플레이트(100)와, 상기 캡플레이트에 부착되는 제1전극인 제1집전체조립부(200)와, 상기 캡플레이트에 부착되는 제2전극인 제2집전체조립부(300) 및 상기 제1전극과 제2전극과 각각 전기적으로 연장된 제1,2전극단자(410, 510)를 포함하는 특징이 있다.The
상기 캡조립체(600)는 앞서 기술한 캡조립체의 제조방법에 의하여 제조되는 것으로 중복되는 기술요소, 취지를 가지는바, 아래에서 설명되는 내용 중 미진한 부분은 상기 캡조립체의 제조방법에 의하여 보완될 수 있으며, 반대로 아래의 설명으로 상기 캡조립체의 제조방법의 기술 내용을 보완할 수 있다 할 것이다. The
상기 캡플레이트(100)는 평판형상의 금속재가 바람직하며, 벤트홀, 멤브레인홀, 전극홀이 타공되어 있어, 이후에 벤트유니트(140)와 멤브레인유니트(150)가 부착될 수 있도록 하여 캡조립체의 내부에 이상압력이 발생하는 비상시에 먼저 파열되도록 구현된다.The
따라서 그 표면에는 노치(notch, MN, VN)가 구비되어 파열되는 압력을 용이하게 조절할 수 있고, 상기 벤트유니트와 멤브레인유니트의 두께나 노치의 깊이(depth)를 조절함으로써 이상압력시 파열되는 1, 2차의 안전장치로 사용될 수 있다.Accordingly, the pressure to be ruptured can be easily adjusted by providing a notch (MN, VN) on the surface thereof. By adjusting the thickness of the vent unit and the thickness of the membrane unit or the depth of the notch, It can be used as a secondary safety device.
아울러, 상기 전극홀(130')은 적어도 하나로 하나인 경우는 물론 2개가 구비되는 경우에는 제1전극홀(130')과 제2전극홀(130'')로 구비될 수 있는데, 이 경우 제1전극와 제2전극이 모두 캡플레이트의 제1, 2전극홀을 관통하는 구조에 적용될 수 있다.In addition, the electrode hole 130 'may include at least one electrode hole 130' and at least two electrode holes 130 'and a second electrode hole 130' '. In this case, Both the first electrode and the second electrode may be applied to the structure in which the first electrode and the second electrode pass through the first and second electrode holes of the cap plate.
상기 제1, 2집전체조립부(200, 300)는 제1, 2집전체(310, 3310)를 포함하며, 상기 제1 또는 2집전체(210, 310)는 제1 또는 2연결단자(220, 320)를 결합되는데, 상기 제1 또는 2연결단자(220, 320)는 캡플레이트의 제1 또는 2전극홀(130', 130'')에 삽입되어 제1 또는 2전극단자(410, 510)와 전기적으로 연결될 수 있다.The first and second
여기서, 상기 제1 또는 2집전체(210, 310)는 스트립 형상으로 패턴화된 것일 수 있는데, 전기화학반응을 효율적으로 하도록 표면적을 넓게 하여 다양한 형상으로 제공될 수 있으며, 필요에 따라 가늘고 긴 시트 형상의 구리박, 알루미늄박 등으로 구성할 수 있음은 앞서 본 바와 같다.Here, the first or second
상기 제1 또는 2집전체(210, 310)는 제1 또는 2연결단자(220, 320)중 적어도 하나와 결합될 수 있는데, 상기 제1 및 2연결단자와 모두 결합되는 경우에는 상기 제1, 2연결단자가 상기 제1, 2전극홀(130', 130'')에 삽입되어 고정되며, 상술한 대로 실게스킷(230, 330)이나 절연체(240, 340)를 그 사이에 개재할 수 있다.The first or second
즉, 제1 또는 2전극홀에 삽입된 제1 또는 2연결단자가 있는 경우에는 남는 제 1 또는 2연결단자를 관통하거나 캡플레이트에 바로 상기 제1전극 또는 제2전극이 용접 등의 수단을 통하여 결합하게 된다.That is, when there is a first or second connection terminal inserted into the first or second electrode hole, the first or second connection terminal may be passed through the remaining connection terminal or the first electrode or the second electrode may be directly connected to the cap plate Lt; / RTI >
또한, 상기 제1 또는 2연결단자(220)중 어느 하나는 생략될 수 있는데, 예를 들어 양극으로 이용되는 제1 또는 2전극은 상기 캡플레이트와 통전이 되어도 무방하므로 상기 캡플레이트(100)와 직접 용접, 리벳팅, 톡스(Tox) 등의 수단을 통하여 결합하는 경우에는 남는 제1 또는 2전극이 연결단자(220)를 통하여 전극홀(130')을 관통하게 된다.In addition, any one of the first or
아울러, 상기 제1 또는 2연결단자(220, 320)는 제1 또는 제2전극홀(130', 130'')에 삽입될 수 있는데, 전해액이나 그 증기가 누설(leakage)되는 것을 방지하기 위하여 실게스킷(seal gasket, 230, 330)에 삽입된 채로 제1 또는 제2전극홀(130', 130'')에 끼워질 수 있다.In addition, the first or
또한, 상기 캡플레이트(100)나 캡플레이트가 밀봉하여 결합되는 외장캔(can, 미도시)과 누전되는 것을 방지하기 위하여 별도의 절연체(240, 340)를 상기 제1 또는 2연결단자 중 적어도 하나와 캡플레이트(100)와의 사이에 개재할 수 있음은 물론이며, 일례로 음극으로 사용되는 전극에 상기 절연체를 개재할 수 있다.In order to prevent an external can (seal) (not shown) in which the
상기 절연체(240, 340)는 절연의 속성을 가진 물질이면 제한없이 사용할 수 있으나, 특히 전해질용액에 내구성이 있는 소재가 바람직하다.The
상기 제1, 2전극단자(410, 510)는 외부 시스템이나 자동차에 전기를 공급하는 전원의 단자 역할을 한다.The first and
상기 제 1 또는 2연결단자(220, 320)의 상부에 제1 또는 2전극단자(410, 510)가 전기적으로 연결될 수 있는데, 만일 제1, 2연결단자 중 어느 하나가 생략된 경우에는 상기 제1 또는 2전극단자는 직접 캡플레이트에 고정될 수 있다.The first or
이 경우 캡플레이트(100)에 직접 고정되지 아니한 전극단자는 캡플레이트(100)와 절연을 위해 단락부재나 절연재(A)를 개재하게 된다.In this case, the electrode terminal which is not directly fixed to the
또한, 상기 제1 또는 2연결단자(220, 320) 상단부가 제1 또는 2전극단자(410, 510)의 단자홀(H)에 삽입후 코킹(caulking) 및 용접될 수 있도록, 상기 제 1 또는 2연결단자(220, 320) 상단부에 도 9와 같이 음각의 코킹홈(CH)을 구비할 수 있다.The upper or lower ends of the first or
상기 1 또는 2연결단자(220, 320)는 도 9(a), (b) 및 (c)에서 보이는 바와 같이, 전극의 전기전도도, 사용되는 전해질의 종류에 따라 내구성이나 내약품성을 담보할 필요가 있어 알루미늄, 구리 또는 그 하이브리드 그리고 표면을 도금한 소재로 구성할 수 있다. As shown in FIGS. 9 (a), 9 (b) and 9 (c), the one or two
아울러, 상기 제1,2전극단자(410, 510) 상부에는 필요에 따라 외부의 단자와 체결이 용이하도록 돌출된 볼트 형상의 접점을 구비한 제1, 2볼트전극단자(410, 510)를 용접 등으로 결합할 수 있다.The first and second
한편, 본 발명에 따르는 상기한 캡조립체를 포함하는 고용량, 고출력 리튬이온전지 조립체(미도시)는 캡조립체, 외장캔 그리고 전해액을 포함한다.Meanwhile, a high capacity, high output lithium ion battery assembly (not shown) including the above-described cap assembly according to the present invention includes a cap assembly, an outer can, and an electrolyte.
상기 외장캔이나 전해액은 이튬이온전지 특히 전기자동차나 하이브리드 전기자동차용 전지로 사용되는 것인 한 특별히 한정할 것은 아니며, 종래의 구성을 채용해도 무방하다 하겠다.
The outer can and the electrolytic solution are not particularly limited as long as they are used for a lithium ion battery, particularly an electric automobile or a hybrid electric vehicle battery, and a conventional configuration may be employed.
벤트홀 110, 멤브레인홀 120,
제1, 2전극홀 130', 130'', 캡플레이트 100,
제1집전체조립부 200, 제2집전체조립부 300,
제1, 2집전체 210, 310, 제1, 2연결단자 220, 320,
제1, 2전극단자 410, 510, 제1, 2연결단자의 하부면 220', 320',
제1, 2집전체의 상부면 210', 310', 절연체 240, 340,
터미날플레이트 410, 510, 캡조립체 600A
The first and second electrode holes 130 'and 130'', the
The first
The first and second
The first and
The upper surfaces 210 'and 310' of the first and second current collectors, the
The
Claims (14)
상기 캡플레이트에 부착되는 제1전극인 제1집전체조립부;
상기 캡플레이트에 부착되는 제2전극인 제2집전체조립부; 및
상기 제1전극과 제2전극과 각각 전기적으로 연장된 제1,2전극단자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고용량, 고출력 리튬이온전지 캡 조립체.
A vent plate, a membrane hole, and an electrode hole;
A first current collector assembly which is a first electrode attached to the cap plate;
A second current collector assembly which is a second electrode attached to the cap plate; And
And first and second electrode terminals electrically extended from the first electrode and the second electrode, respectively.
상기 전극홀은 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 고용량, 고출력 리튬이온전지 캡 조립체.
The method according to claim 1,
Wherein the electrode hole is at least one of the electrode holes.
상기 제1, 2집전체조립부는 제1, 2집전체를 포함하는 것을 고용량, 고출력 리튬이온전지 캡 조립체.
The method according to claim 1,
Wherein the first and second current collector assemblies include first and second current collectors.
상기 제1, 2집전체는 스트립 형상으로 패턴화된 것을 특징으로 하는 고용량, 고출력 리튬이온전지 캡 조립체.
The method of claim 3,
Wherein the first and second current collectors are patterned in the form of strips.
상기 제1집전체는 제1연결단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 고용량, 고출력 리튬이온전지 캡 조립체.
The method of claim 3,
Wherein the first current collector comprises a first connection terminal. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
상기 제2집전체는 제2연결단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 고용량, 고출력 리튬이온전지 캡 조립체.
The method of claim 3,
Wherein the second current collector comprises a second connection terminal. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
상기 제1 또는 2연결단자 상단부에는 음각형태의 코킹홈(caulking home)이 구비된 것을 특징으로 하는 고용량, 고출력 리튬이온전지 캡 조립체.
The method according to claim 5 or 6,
And a caulking groove is formed at an upper end of the first or second connection terminal.
상기 제1 또는 2연결단자는 제1 또는 제2전극홀에 삽입되는 것을 특징으로 하는 고용량, 고출력 리튬이온전지 캡 조립체.
The method according to claim 5 or 6,
Wherein the first or second connection terminal is inserted into the first or second electrode hole.
상기 제1 또는 제2연결단자는 실게스킷에 삽입되는 것을 특징으로 하는 고용량, 고출력 리튬이온전지 캡 조립체.
The method according to claim 5 or 6,
Wherein the first or second connection terminal is inserted into the seal cap. ≪ Desc / Clms Page number 13 >
상기 벤트홀, 멤브레인홀의 상부로 각각 벤트유니트, 멤브레인유니트가 덮도록 부착되는 것을 특징으로 하는 고용량, 고출력 리튬이온전지 캡 조립체.
The method according to claim 1,
And a vent unit and a membrane unit are attached to the upper portion of the vent hole and the membrane hole, respectively, so as to cover the vent unit and the membrane unit.
상기 제1 또는 2연결단자 중 적어도 하나와 캡플레이트와의 사이에 절연체가 개재되는 것을 특징으로 하는 고용량, 고출력 리튬이온전지 캡 조립체.
The method according to claim 5 or 6,
Wherein an insulator is interposed between at least one of the first or second connection terminals and the cap plate.
상기 제1 또는 2전극단자 중 적어도 하나와 캡플레이트와의 사이에 절연체가 개재되는 것을 특징으로 하는 고용량, 고출력 리튬이온전지 캡 조립체.
The method according to claim 1,
Wherein an insulator is interposed between at least one of the first or second electrode terminals and the cap plate.
상기 제1 또는 2전극단자는 상기 제1집전체조립부와 제2집전체조립부와 연결되는 것을 특징으로 하는 고용량, 고출력 리튬이온전지 캡 조립체.
The method according to claim 1,
Wherein the first or second electrode terminal is connected to the first current collector assembly and the second current collector assembly.
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