KR20150102226A - 안전성이 강화된 각형 전지 케이스 및 그의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 각형 전지 케이스 내부에 전기절연성 필름을 형성시킴으로써 전극조립체와의 접촉이 방지되도록 한 각형 전지 케이스 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 안전성이 강화된 각형 전지 케이스 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 각형 전지 케이스 내부에 전기절연성 필름을 형성시킴으로써 전극조립체와의 접촉이 방지되도록 한 각형 전지 케이스 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 방전 전압의 리튬 이차전지에 대해 많은 연구가 행해졌고 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다.
이차전지는 양극/분리막/음극의 전극조립체를 내장하는 케이스의 형상에 따라 크게 원통형 전지, 각형 전지 및 파우치형 전지로 분류되는데, 디바이스의 소형 경박화의 경향에 따라 그에 적합한 각형 전지와 파우치형 전지의 수요가 크게 증가하고 있다.
이 중, 각형 전지는 젤리-롤형 또는 스택형의 양극/분리막/음극 전극조립체를 각형의 전지 케이스에 넣고 개방 상단을 탑 캡으로 덮으며 탑 캡 상의 전해액 주입구를 통해 전해액을 주입한 뒤 밀봉하는 과정으로 제작된다. 이러한 각형 전지에서는 일반적으로 알루미늄 합금으로 제작되는 전지 케이스와 전극 조립체가 접촉시 short mode가 발생할 수 있어, 안전성이 강화될 필요가 있다.
종래 각형 전지의 일반적인 양태를 살펴보면, 스택형 전극조립체를 내장한 형태이거나(도 1 참조) 또는 젤리-롤형 전극조립체를 내장하고 있는 형태(도 2 참조) 등이 있다.
우선, 도 1을 참조하면, 스택형 각형 전지(10)는, 양극과 음극이 분리막을 개재한 상태로 적층되어 있는 전극조립체(20), 전극조립체(20)가 내장되어 있는 각형 전지 케이스 본체(30), 각형 전지 케이스 본체(30)의 개방 상단을 덮는 탑 캡(40)을 포함한다. 각형 전지 케이스 본체(30)는 일반적으로 알루미늄 합금과 같은 금속 판재를 딥 드로잉(deep drawing)하여 제작되며, 전극조립체(20)의 하나의 전극(예를 들어, 양극)으로부터 리드(21)가 전기적으로 연결되어 그 자체로서 양극단자를 형성한다. 반면에, 또 다른 전극(예를 들어, 음극; 도시하지 않음)은 리드를 통해 탑 캡(40) 상의 전극단자(41)에 전기적으로 연결되어 음극단자를 형성한다. 탑 캡(40) 역시 알루미늄 등의 도전성 금속 부재로 이루어져 있고, 음극단자(41)는 절연부재(42)에 의해 탑 캡으로부터 전기적으로 절연되어 있다.
전극조립체(20)가 각형 전지 케이스 본체(30)에 안착된 상태에서 이를 안정적으로 고정하고 탑 캡(40)과의 전기적 절연상태를 유지하기 위하여, 전극조립체(20)와 탑 캡(40) 사이에 절연부재(50)가 종래에 삽입되었다. 또한, 탑 캡(40)과 전극조립체(20)의 절연 상태를 보다 확고히 하기 위해, 종래에는, 도 1에서의 절연부재(50) 이외에, 도 2에서와 같은 시트상 절연부재(도 2의 52)를 전극조립체(20) 위에 장착시켰다.
다음으로, 각형 전지 케이스 본체(30)에 전극조립체(20)를 장착시키고, 절연부재(50)를 삽입한 뒤, 탑 캡(40)을 덮고, 탑 캡(40)과 각형 전지 케이스 본체(30)의 접촉면을 따라 레이저, 저항, 초음파 등에 의한 용접을 수행한다.
그런 다음, 탑 캡(40)의 한쪽에 형성되어 있는 전해액 주입구(43)를 통해 전해액을 주입한 후, 금속 볼(60)을 삽입하고 금속부재(61)로 덮은 뒤 용접을 수행한다. 또한, 상기 용접 부위의 밀봉성을 보장하기 위하여 에폭시 등의 수지로 용접 부위를 재차 도포한 뒤, 별도의 절연부재(예를 들어, 유포지)로 덮고, 그 위에 PTC, 바이메탈 등의 안전소자와 보호회로 모듈(PCM) 등을 실장한다.
다음으로, 조립이 완료된 상태에서 캔(30)의 외면을 전기절연성 포장 라벨(90)로 도포한다.
도 2를 참조하면, 젤리-롤형 각형 전지(70)는 젤리-롤형 전극조립체(80)를 각형 전지 케이스 본체(30)에 수납하고, 각형 전지 케이스 본체(30) 내부에 전해액을 넣은 후, 각형 전지 케이스 본체(30)의 개방 상단에 전극단자(예를 들어, 음극단자: 44)가 형성되어 있는 탑 캡(40)을 결합하여 제작한다. 전극조립체(80)의 음극은 음극 탭(81)을 통해 탑 캡(40) 상의 음극단자(44)에 전기적으로 연결되며, 그러한 음극단자(44)는 절연부재(45)에 의해 탑 캡(40)으로부터 절연되어 있다. 반면에, 전극조립체(80)의 또 다른 전극(예를 들어, 양극)은 그것의 양극 탭(82)이 알루미늄과 같은 도전성 금속 소재로 되어 있는 탑 캡(40)에 전기적으로 연결되어 그 자체로서 양극단자를 형성한다.
또한, 전극 탭들(81, 82)을 제외하고 전극조립체(80)와 탑 캡(40)의 절연성 상태를 보장하기 위하여, 탑 캡(40)과 전극조립체(80) 사이에 시트상 절연부재(52)를 삽입한 뒤, 탑 캡(40)을 덮고, 탑 캡(40)과 각형 전지 케이스 본체(30)의 접촉면을 용접에 의해 결합한다. 전해액 주입구(43)를 통한 전해액의 주입, 에폭시 등에 의한 용접 부위의 도포, 안전소자와 보호회로 모듈(PCM) 등의 실장, 포장 라벨(90)의 도포 등은 도 1의 스택형 각형 전지(10)와 동일하다.
그러나, 이러한 종래의 각형 전지에서는 전지 케이스와 전극조립체와의 전기적 절연성을 확보하고 탑 캡 상에 실장되는 안전소자, 보호회로 모듈 등과의 전기적 절연성을 확보하기 위해, 별도의 절연부재들을 설치하는 등의 공정을 필수적으로 거쳐야 하는 문제점 등이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 일 목적은 전지 케이스와 전극조립체와의 전기적 절연성이 확보되어 보다 향상된 안전성을 갖는 각형 전지 케이스를 제공하는 것이다.
전술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 양태에 따르면, 전지 케이스 본체 내부의 바닥, 탑 캡 내부의 상단 또는 이들 둘다에 전기절연성 필름이 형성되어 있는 각형 전지 케이스가 제공된다.
상기 전지 케이스 본체 내부의 측벽에 전기절연성 필름이 더 형성될 수 있다.
상기 전지 케이스 본체, 탑 캡 또는 이들 둘다의 소재는 알루미늄 또는 알루미늄 합금일 수 있다.
상기 전기절연성 필름이 융착 형태로 형성되어 있을 수 있다.
상기 전기절연성 필름은 폴리올레핀계 필름, 엔지니어링 플라스틱 필름, 폴리올레핀계 부직포, 엔지니어링 플라스틱 부직포, 또는 무기물 입자와 바인더 고분자로 형성된 다공성 코팅층이 다공성 고분자 기재의 적어도 일면에 형성된 복합 필름일 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 금속 판재에 전기절연성 필름을 형성시키는 단계; 및 상기로부터 수득된 전기절연성 필름이 형성된 금속 판재를 사용하여 각형 전지 케이스를 제조하는 단계를 포함하는 각형 전지 케이스의 제조방법이 제공된다.
상기 절기절연성 필름이 열 융착 또는 초음파 융착에 의해 금속 판재에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시양태에 따른 각형 전지 케이스는 별도의 절연 부재 부품을 사용하지 않더라도 전지 케이스와 전극조립체의 절연성이 확보될 수 있다.
따라서, 보다 안전성이 향상된 각형 전지 케이스를 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 이러한 각형 전지 케이스를 보다 단순화된 공정에 의해 제공할 수 있는 이점을 갖는다.
도 1은 스택형 전극조립체가 전지 케이스에 내장되어 있는 종래 각형 전지의 실시양태를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 젤리-롤형 전극조립체가 전지 케이스에 내장되어 있는 종래 각형 전지의 실시양태를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시양태에 따른 전지 케이스의 모식적인 수직 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시양태에 따른 전지 케이스의 모식적인 수직 단면도이다.
도 2는 젤리-롤형 전극조립체가 전지 케이스에 내장되어 있는 종래 각형 전지의 실시양태를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시양태에 따른 전지 케이스의 모식적인 수직 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시양태에 따른 전지 케이스의 모식적인 수직 단면도이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시양태에서는 전지 케이스 본체 내부의 바닥, 탑 캡 내부의 상단 또는 이들 둘다에 전기절연성 필름이 형성되어 있고, 필요에 따라서는, 전지 케이스 본체 내부의 측벽에도 전기절연성 필름이 형성되어 있는 각형 전지 케이스가 제공된다.
본 발명의 일 실시양태에 따른 각형 전지 케이스는 당업계에서 알려진 통상적인 금속 판재로부터 제조될 수 있으며, 비제한적인 예로 알루미늄 또는 알루미늄에 실리콘, 철, 구리, 망간, 마그네슘 및 크롬으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상이 포함된 알루미늄 합금, 스테인레스 스틸일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 각형 전지 케이스의 소재는 당업계에 널리 알려져 있으므로, 이에 대한 자세한 설명은 여기에서는 생략한다.
전기절연성 필름은 전극조립체와 전지 케이스 내부의 접촉을 방지하고 그에 의해 short mode를 방지할 수 있는 절연성 필름이라면 그 소재 측면에서 특별히 한정되지 않는다. 또한, 전극조립체에서 세퍼레이터로 사용되는 소재와 동일하거나 상이할 수 있다.
전기절연성 필름의 비제한적인 예로는 폴리올레핀계 필름, 엔지니어링 플라스틱 필름, 부직포, 또는 무기물 입자와 바인더 고분자로 형성된 다공성 코팅층이 다공성 고분자 기재의 적어도 일면에 형성된 복합 필름일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
폴리올레핀계 필름은 건식으로 제조한 것이든 습식으로 제조한 것이든 무관하게 사용할 수 있으며, 비제한적인 예로는 고밀도폴리에틸렌(high density polyethylene), 저밀도폴리에틸렌(low density polyethylene), 선형저밀도폴리에틸렌(linear low density polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 고결정성폴리프로필렌(high crystalline polypropylene), 폴리-1-부텐(poly-1-butene), 폴리에틸렌-프로필렌 공중합체(polyethylene-propylene copolymer), 폴리에틸렌-부틸렌 공중합체(polyethylene-butylene copolymer), 폴리에틸렌-헥센 공중합체(polyethylene-hexene copolymer), 폴리에틸렌-옥텐 공중합체(polyethylene-octene copolymer), 폴리스티렌-부틸렌-스티렌 공중합체(polystyrene-butylene-styrene copolymer), 폴리스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체(polystyrene-ethylene-butylene-styrene copolymer), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리페닐렌 옥사이드(polyphenylene oxide), 폴리술폰(polysulfone), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리에스테르(polyester), 폴리아미드(polyamide), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리비닐리덴 클로라이드(polyvinylidene chloride), 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride), 폴리실록산(polysiloxane), 폴리올레핀 이오노머(ionomer), 폴리메틸 펜텐(polymethyl pentene) 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 또는 2종 이상의 폴리올레핀계 고분자 화합물로 제조된 것일 수 있다.
엔지니어링 플라스틱 필름은 수퍼 엔지니어링 플라스틱 필름을 망라한 개념으로, 비제한적인 예로 폴리아미드(Polyamide: PA), 폴리아세탈(Polyacetal: POM), 폴리카보네이트(Polycarbonate: PC), 개질 폴리페닐옥사이드(Modified Polyphenyl Oxide:M-PPO), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(Polybutylene Terephthalate), 폴리이미드(Polyimide: PI), 폴리술폰(Polysulfone: PSF), 폴리페닐렌 설파이드(Poly Phenylene Sulfide: PPS), 폴리아미드 이미드(Polyamide Imide: PAI), 폴리아크릴레이트(Polyacrylate: PAR), 폴리에테르 술폰(Polyether Sulfone: PES), 폴리에테르 에테르 케톤(Polyether Ether Ketone: PEEK), 폴리에테르 이미드(Polyether Imide: PEI), 액정 폴리에스테르(Liquid Crystal Polyester: LCP), 폴리에테르 케톤(Polyether Ketone: PEK) 등으로 제조된 것일 수 있다.
부직포는 전술한 폴리올레핀계 고분자 화합물 또는 엔지니어링 플라스틱으로 제조된 것일 수 있다.
복합 필름은 다공성 고분자 기재; 및 상기 다공성 고분자 기재의 적어도 일면에 무기물 입자들과 바인더 고분자의 혼합물로 코팅된 다공성 코팅층을 포함하고, 상기 다공성 코팅층의 무기물 입자들이 충전되어 서로 접촉된 상태에서 상기 바인더 고분자에 의해 서로 결착되며, 이로 인해 무기물 입자들 사이에 인터스티셜 볼륨(interstitial volume)이 형성되고, 상기 무기물 입자 사이의 인터스티셜 볼륨이 빈 공간이 되어 기공을 형성하는 구성을 가질 수 있다.
복합 필름에서 사용될 수 있는 다공성 고분자 기재는 상기 폴리올레핀계 필름, 폴리올레핀계 부직포, 엔지니어링 플라스틱 필름, 엔지니어링 플라스틱 부직포일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 복합 필름에서 사용될 수 있는 무기물 입자는 유전율 상수가 5 이상인 무기물 입자, 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
상기 유전율 상수가 5 이상인 무기물 입자는 BaTiO3, Pb(Zrx,Ti1 -x)O3 (PZT, 0<x<1), Pb1 - xLaxZr1 -yTiyO3(PLZT, 0<x<1, 0<y<1), (1-x)Pb(Mg1 /3Nb2 /3)O3 -xPbTiO3(PMN-PT, 0<x<1), 하프니아(HfO2), SrTiO3, SnO2, CeO2, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO2, SiO2, Y2O3, Al2O3, SiC 및 TiO2로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
상기 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자는 리튬포스페이트(Li3PO4), 리튬티타늄포스페이트(LixTiy(PO4)3, 0< x < 2, 0 < y < 3), 리튬알루미늄티타늄포스페이트(LixAlyTiz(PO4) 3, 0 < x < 2, 0 < y < 1, 0 < z < 3), (LiAlTiP)xOy 계열 글래스(0 < x < 4, 0 < y < 13), 리튬란탄티타네이트(LixLayTiO3, 0 < x < 2, 0 < y < 3), 리튬게르마니움티오포스페이트(LixGeyPzSw, 0 < x < 4, 0 < y < 1, 0 < z < 1, 0 < w < 5), 리튬나이트라이드(LixNy, 0 < x < 4, 0 < y < 2), SiS2 (LixSiySz, 0 < x < 3, 0 < y < 2, 0 < z < 4) 계열 글래스 및 P2S5(LixPySz, 0 < x < 3, 0 < y < 3, 0 < z < 7) 계열 글래스로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
상기 바인더 고분자는 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 (polyvinylidene fluoride-cohexafluoropropylene), 폴리비닐리덴 플루오라이드-트리클로로에틸렌 (polyvinylidene fluoride-cotrichloroethylene), 폴리메틸메타크릴레이트 (polymethylmethacrylate), 폴리부틸아크릴레이트(polybutylacrylate), 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트 (polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 (polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌옥사이드 (polyethylene oxide), 폴리아릴레이트(polyarylate), 셀룰로오스 아세테이트 (cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트 (cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 (cellulose acetate propionate), 시아노에틸풀루란 (cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜(cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스 (cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스(cyanoethylsucrose), 풀루란 (pullulan) 및 카르복실 메틸 셀룰로오스 (carboxyl methyl cellulose)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
상기 무기물입자와 바인더의 중량비는 50: 50 내지 99:1일 수 있다.
전기절연성 필름이 내부에 형성되어 있는 각형 전지 케이스의 제조방법의 일 실시양태를 살펴보면, 전기절연성 필름이 내부에 형성되어 있는 각형 전지 케이스를 제조하기 위해, 전기절연성 필름이 일면에 형성되어 있는 금속 판재를 준비한다. 전기절연성 필름이 일면에 형성되어 있는 금속 판재는 금속 판재의 일면에 전기절연성 필름을 융착시켜서 준비할 수 있으며, 이 때 융착 특별히 한정되지 않으며, 비제한적인 예로 열융착, 초음파 융착을 들 수 있다.
상기 금속 판재를 사용하여 딥 드로잉(deep drawing) 등의 방법으로 일체형 전지 케이스 본체를 제작함으로써 전지케이스 본체 내부의 바닥과 측벽 모두에 전기절연성 필름이 형성된 각형 전지 케이스를 수득할 수 있다. 또한, 상기 금속 판재를 사용하여 전기절연성이 내부 상단에 형성된 탑 캡을 수득할 수 있다.
전지 케이스 본체 내부의 바닥에만 전기절연성 필름이 형성되어 있고 전지 케이스 본체 내부의 측벽에는 전기절연성 필름이 형성되지 않은 각형 전지 케이스를 제작하고자 하는 경우에는, 전기절연성 필름이 일면에 형성되어 있는 금속 판재를 사용하여 전지 케이스 본체 바닥을 제작하고 전기절연성 필름이 형성되어 있지 않은 금속 판재를 사용하여 전지 케이스 측벽을 제작하여, 이들 둘을 용접 등의 방법에 의해 결합시키는 방법을 이용할 수 있다.
각형 전지 케이스를 제조하는 구체적인 방법은 본 발명에서 특별히 한정되지 않으며, 당업계에서 알려진 방법에 의하여 제조할 수 있으며, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 3은 본 발명의 일 실시양태에 따라 각형 전지 케이스 내부의 바닥과 탑 캡 내부의 상단에 전기절연성 필름이 형성되어 있는 각형 전지 케이스의 모식적인 수직 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시양태에 따라 각형 전지 케이스 내부의 바닥과 측벽 및 탑 캡 내부의 상단에 전기 절연성 필름이 형성되어 있는 각형 전지 케이스의 모식적인 수직 단면도이다.
상기 도면을 참조하면, 탑 캡(300)의 본체에는 전극단자(320)가 관통하고 있으며, 이러한 탑 캡(300)의 내부 상단에는 전기절연성 필름(A)이 형성되어 있다. 따라서, 탑 캡(300)과 전극 조립체(도시되지 않음) 사이에 별도의 절연 부재가 장착되지 않더라도 전극조립체와의 접촉이 방지되도록 설계되어 있다.
또한, 각형 전지 케이스 본체(200)의 내부 바닥에도 전기절연성 필름(A)이 형성되어 있다. 또한, 도 4를 참조하면, 상기 전기절연성 필름은 각형 전지 케이스 내부의 측벽에 더 형성될 수 있다. 또한, 전지 케이스 바닥에는 전극단자(320)와 유사하게 또 다른 전극단자(500)가 캔(200)의 내부와 외부에 각각 노출될 수 있도록 형성되어 있다. 전극단자(500)의 위치는 특별히 한정되지 않으며, 전지 팩이 장착되는 디바이스의 접속 단자 위치에 따라 유연성 있게 조절될 수 있다.
본 발명의 각형 전지는 바람직하게는 이차전지이며, 각형 전지 케이스 본체에 내장되는 전극조립체는 젤리-롤형과 스택형이 모두 가능하다.
Claims (7)
- 전지 케이스 본체 내부의 바닥, 탑 캡 내부의 상단 또는 이들 둘다에 전기절연성 필름이 형성되어 있는 각형 전지 케이스.
- 제1항에 있어서,
전지 케이스 본체 내부의 측벽에 전기절연성 필름이 더 형성되어 있는 각형 전지 케이스.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 전지 케이스 본체, 탑 캡 또는 이들 둘다의 소재가 알루미늄 또는 알루미늄 합금인 것을 특징으로 하는 각형 전지 케이스.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 전기절연성 필름이 융착 형태로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 각형 전지 케이스.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 전기절연성 필름이 폴리올레핀계 필름, 엔지니어링 플라스틱 필름, 폴리올레핀계 부직포, 엔지니어링 플라스틱 부직포, 또는 무기물 입자와 바인더 고분자로 형성된 다공성 코팅층이 다공성 고분자 기재의 적어도 일면에 형성된 복합 필름인 것을 특징으로 하는 각형 전지 케이스.
- 금속 판재에 전기절연성 필름을 형성시키는 단계; 및
상기로부터 수득된 전기절연성 필름이 형성된 금속 판재를 사용하여 각형 전지 케이스를 제조하는 단계를 포함하는
각형 전지 케이스의 제조방법.
- 제6항에 있어서,
상기 절기절연성 필름이 열 융착 또는 초음파 융착에 의해 금속 판재에 형성되는 것을 특징으로 하는 각형 전지 케이스의 제조방법.
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|---|---|---|---|---|
| KR20170138670A (ko) | 2016-06-08 | 2017-12-18 | 주식회사 엘지화학 | 리튬이차전지 |
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| WO2024019592A1 (ko) * | 2022-07-21 | 2024-01-25 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 전극 단자의 고정 구조 및 이를 포함하는 배터리, 배터리 팩 및 자동차 |
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170138670A (ko) | 2016-06-08 | 2017-12-18 | 주식회사 엘지화학 | 리튬이차전지 |
| KR20190109005A (ko) | 2018-03-16 | 2019-09-25 | 해맑음팜농업회사법인유한회사 | 귀리 함유 가공식품 및 가공장치 |
| US11394075B2 (en) | 2018-05-30 | 2022-07-19 | Lg Energy Solution, Ltd. | Battery cell mounting apparatus and method therefor |
| US11715853B2 (en) | 2018-05-30 | 2023-08-01 | Lg Energy Solution, Ltd. | Battery cell mounting apparatus and method therefor |
| WO2023018154A1 (ko) * | 2021-08-13 | 2023-02-16 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 원통형 이차전지, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차 |
| WO2024019592A1 (ko) * | 2022-07-21 | 2024-01-25 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 전극 단자의 고정 구조 및 이를 포함하는 배터리, 배터리 팩 및 자동차 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| AMND | Amendment |