KR20150133030A - Cylindrical Secondary Battery And Method For Manufacturing The Same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 원통형 이차전지 및 원통형 이차전지의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기적 성질에 관계없이 이종금속을 접합할 수 있으므로 구리 재질의 음극탭을 적용할 수 있는 원통형 이차전지 및 원통형 이차전지의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a cylindrical secondary battery and a method of manufacturing a cylindrical secondary battery, and more particularly, to a cylindrical secondary battery and a cylindrical secondary battery capable of applying a copper negative electrode tab, And a method for producing the same.
일반적으로, 휴대형 무선 기기의 경량화 및 고기능화가 진행됨에 따라, 그 구동 전원으로 사용되는 이차전지에 대하여 많은 연구가 이루어지고 있다. 이차전지는 양극판과 음극판 및 분리막이 젤리-롤 형태로 권취되어 마련되는 전극조립체를 케이스 내부에 수납함으로써 이루어진다.2. Description of the Related Art [0002] In general, as a portable wireless device has been made lighter and more sophisticated, much research has been conducted on a secondary battery used as the driving power source. The secondary battery includes an electrode assembly in which a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator are wound in a jelly-roll shape and housed in a case.
도 1은 일반적인 원통형 이차전지의 수직 단면도를 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 원통형 이차전지(1)는, 전극조립체(3)와, 전극조립체(3) 및 전해액을 수용하는 원통형 캔(20)과, 원통형 캔(20) 상부에 조립되어 원통형 캔(20)을 밀봉하며 전극조립체(3)에서 발생되는 전류를 외부 장치로 흐르게 하는 캡 어셈블리(25)를 포함한다. 원통형 캔(20)에 내장되는 전극조립체(3)는 음극판, 양극판, 분리막 등으로 구성되어 있으며, 음극판은 음극탭(11)과 연결되고, 양극판은 양극탭(13)과 연결되어 있다. 1 is a vertical cross-sectional view of a conventional cylindrical secondary battery. 1, a cylindrical
양극판은 양극집전체 양면에 양극활물질층이 도포되어 이루어진다. 양극판의 양 말단에는 양극활물질층이 형성되지 않은 양극 무지부가 형성된다. 양극무지부의 일단에는 전극조립체(3)의 상부로 일정 길이 돌출되는 양극탭(13)이 접합되어 있다. The positive electrode plate is formed by applying a positive electrode active material layer on both surfaces of the positive electrode collector. At both ends of the positive electrode plate, a positive electrode uncoated portion in which the positive electrode active material layer is not formed is formed. A
음극판은 음극집전체 양면에 음극활물질층이 도포되어 이루어진다. 음극판의 양 말단은 음극활물질층이 형성되지 않은 음극무지부가 형성된다. 음극무지부의 일단에는 전극조립체(3)의 하부로 일정 길이 돌출된 음극탭(11)이 접합되어 있다. 음극탭(11)은 원통형 캔(20)의 바닥(30) 중앙에 접합된다. 이에, 원통형 캔(20) 자체가 음극 역할을 수행하게 된다. The negative electrode plate is formed by coating a negative electrode active material layer on both surfaces of a negative electrode collector. At both ends of the negative electrode plate, a negative electrode uncoated portion in which the negative electrode active material layer is not formed is formed. At one end of the negative electrode uncoated portion, a
한편, 원통형 캔(20)은 일반적으로 알루미늄, 철 또는 이들의 합금으로 형성되고, 음극탭(11)으로는 니켈이 주로 사용되고 있다. 이와 같이, 이차전지(1)의 음극탭(11)과 원통형 캔(20)의 바닥(30)은 전기적 성질이 서로 상이한 이종금속으로 마련되며, 음극탭(11)과 원통형 캔(20)의 바닥(30)을 접합하기 위하여 저항 용접 방식이 이용되고 있다. On the other hand, the cylindrical can 20 is generally made of aluminum, iron or an alloy thereof, and nickel is mainly used as the
그러나, 니켈은 단가가 높고 비저항이 높은 재질이다. 이에, 단가가 낮고 비저항이 낮은 구리재질로 음극탭(11)이 마련될 것이 요구되고 있으나, 구리는 저항이 낮은 성질을 갖기 때문에 저항 용접 방식과 같은 종래 용접 방식으로는 원통형 캔(20) 바닥(30)과의 접합이 불가능하다. 이와 같이, 종래의 저항 용접 방식은 이종 금속의 접합을 위하여 적용 가능한 범위가 제한적이므로, 단가가 낮고 비저항이 낮은 구리재질의 음극탭(11)을 적용하는 것이 불가능한 문제점이 있었다.However, nickel is a material having a high unit price and a high specific resistance. Accordingly, it is required that the
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전기적 성질에 상관 없이 이종금속을 접합할 수 있어 구리 재질의 음극탭을 적용할 수 있는 원통형 이차전지 및 원통형 이차전지의 제조방법을 제공하는 것이다. Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a cylindrical secondary battery and a cylindrical secondary battery which can apply a dissimilar metal to an anode tab of a copper material.
본 발명에 따른 원통형 이차전지는, 양극판과, 음극판과, 상기 양극판과 상기 음극판의 사이에 개재되는 분리막과, 상기 양극판에 부착되는 양극탭과, 상기 음극판에 부착되는 음극탭을 포함하는 전극조립체와; 상기 전극조립체를 내부에 수납하는 원통형 캔을 포함하며, 상기 음극탭의 말단은 상기 원통형 캔의 바닥에 마찰교반점접합으로 접합되는 것을 특징으로 한다. A cylindrical rechargeable battery according to the present invention comprises an electrode assembly including a positive electrode plate, a negative electrode plate, a separator interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate, a positive electrode tab attached to the positive electrode plate, and a negative electrode tab attached to the negative electrode plate, ; And a cylindrical can accommodating the electrode assembly therein. The end of the negative electrode tab is joined to the bottom of the cylindrical can by friction stir welding.
본 발명에서, 상기 음극탭은 구리재질로 마련되는 것이 바람직하다. In the present invention, it is preferable that the negative electrode tab is made of a copper material.
본 발명에서, 상기 음극탭의 말단과 상기 원통형 캔의 바닥 사이에는 마찰교반점접합으로 인한 변형부가 형성되는 것이 바람직하다. In the present invention, it is preferable that a deformed portion due to the friction stir spot bonding is formed between the end of the negative electrode tab and the bottom of the cylindrical can.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 원통형 이차전지 및 원통형 이차전지의 제조방법에 따르면, 전기적 성질에 상관 없이 이종금속을 접합할 수 있어 구리 재질의 음극탭을 적용할 수 있으므로, 원가 절감 및 이차전지 저항 감소에 따른 성능을 개선할 수 있다. As described above, according to the method of manufacturing a cylindrical secondary battery and a cylindrical secondary battery according to the present invention, dissimilar metals can be bonded regardless of their electrical properties, and a negative electrode tab made of a copper material can be applied. It is possible to improve the performance due to the resistance reduction.
도 1은 원통형 이차전지의 수직 단면을 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 원통형 이차전지의 제조방법의 순서를 도시한 도면.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 원통형 이차전지의 제조방법으로 음극탭과 원통형 캔을 접합하는 모습을 도시한 도면. 1 is a vertical sectional view of a cylindrical secondary battery;
BACKGROUND OF THE
FIGS. 3 to 5 are views showing a method of manufacturing a cylindrical rechargeable battery according to the present invention in which a negative electrode tab and a cylindrical can are joined together. FIG.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 원통형 이차전지 및 원통형 이차전지의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 원통형 이차전지(1)는 양극판과, 음극판과, 양극판과 음극판의 사이에 개재되는 분리막과, 양극판에 부착되는 양극탭(13)과, 음극판에 부착되는 음극탭(11)을 포함하는 전극조립체(3)와; 전극조립체(3)를 내부에 수납하는 원통형 캔(20)을 포함하며, 원통형 캔(20)의 바닥(30)에 음극탭(11)의 말단이 마찰교반점접합으로 접합되는 것을 특징으로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention relates to a cylindrical secondary battery and a method for manufacturing the cylindrical secondary battery. The cylindrical
마찰교반점접합은 마찰열을 이용하여 이종금속을 접합시키는 것으로, 음극탭(11)과 원통형 캔(20)의 바닥(30)을 서로 접촉시킨 상태에서 용접툴(53)을 회전시켜 그에 따른 마찰열을 이용하여 접합시킨다. 이에, 음극탭(11)의 말단과 원통형 캔(20)의 바닥(30) 사이에는 마찰열에 의하여 변형된 변형부(60)가 형성된다. The friction stir welding is carried out by joining dissimilar metals using frictional heat so that the
변형부(60)는 용접툴(53)의 회전에 따라 발생하는 마찰열과 교반에 의해 음극탭(11)의 말단과 원통형 캔(20)의 바닥(30)에 열적 변형과 기계적 변형이 일어나는 부분으로, 변형에 따라 소재가 재결정을 이루게 되어 음극탭(11)의 말단과 원통형 캔(20)의 바닥(30)이 서로 접합된다. The
이와 같이, 음극탭(11)을 원통형 캔(20)의 바닥(30)에 접합시킴에 있어서, 마찰교반점접합을 이용할 경우 음극탭(11)의 비저항 특성에 크게 영향을 받지 않으므로, 비저항이 낮은 구리재질로 음극탭(11)이 마련될 수 있다. As described above, when the
이하에서는 본 발명에 따른 원통형 이차전지의 제조방법에 대하여 설명한다. 도 2는 본 발명에 따른 원통형 이차전지의 제조방법에 따른 순서를 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 양극판과, 음극판과, 양극판과 음극판의 사이에 개재되는 분리막과, 양극판에 부착되는 양극탭(13)과, 음극판에 부착되는 음극탭(11)을 구비하는 원통형의 전극조립체(3)를 준비하는 준비단계(S1)와; 전극조립체(3)를 원통형 캔(20)의 내부에 수용하는 수용단계(S2)와; 전극조립체(3)의 음극탭(11) 말단을 원통형 캔(20)의 바닥(30)과 마찰교반점접합으로 접합시키는 접합단계(S3)를 포함하는 것을 특징으로 한다. Hereinafter, a method of manufacturing a cylindrical secondary battery according to the present invention will be described. FIG. 2 is a view showing a procedure of a method of manufacturing a cylindrical secondary battery according to the present invention. As shown in Fig. 2, a
준비단계(S1)는 전극조립체(3)를 준비하는 단계이다. 준비단계(S1)에서는, 전극시트에 양극활물질을 도포한 양극판과, 음극 활물질을 도포한 음극판을 준비하고, 이러한 양극판과 음극판 사이에 분리막을 개재시킨 상태로 원통형 형상으로 권취하여 젤리-롤을 형성한다. 이후, 외부 디바이스와의 연결을 위하여 양극판에 양극탭(13)을 부착하고, 음극탭(11)에 음극탭(11)을 부착하여 전극조립체(3)를 준비한다. The preparing step S1 is a step of preparing the
수용단계(S2)는 준비단계(S1)에서 준비된 전극조립체(3)를 내부에 수용 공간이 형성되고 상부가 개구된 원통형의 캔(20)에 수납하는 단계이다. 수용단계(S2) 시, 개구된 상부를 통하여 수용 공간 내로 전극조립체(3)를 삽입하며, 이 때, 음극탭(11)이 원통형 캔(20)의 바닥(30)을 향하도록 삽입한다. In the accepting step S2, the
접합단계(S3)는 원통형 캔(20)의 바닥(30)과 음극탭(11)을 마찰교반용접 방식을 이용하여 접합시키는 단계이다. 도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 원통형 이차전지의 제조방법으로 음극탭(11)과 원통형 캔(20)의 바닥(30)을 접합하는 모습을 도시한 도면이다. The joining step S3 is a step of joining the
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 마찰교반용접을 수행하기 위한 장치는 접합을 하고자 하는 두 부재가 안착되는 지지대(51)와, 지지대(51)의 상부에 마련되고, 지지대(51)를 향하여 상하방향으로 이동가능하게 구비되는 용접툴(53)을 포함한다. 3 to 5, the apparatus for performing friction stir welding includes a
이와 같이 마련되는 마찰교반용접을 위한 장치를 이용한 접합단계(S3)를 설명한다. 우선, 지지대(51) 상에 음극탭(11)의 말단과 원통형 캔(20)의 바닥(30)이 서로 겹쳐지게 배치한다. 이 상태에서, 용접툴(53)을 지지대(51)를 향하여 하강시켜 두 부재가 겹쳐진 부분에 접촉시킨 후, 용접툴(53)을 회전시킨다. 용접툴(53)이 원통형 캔(20)의 바닥(30)과 음극탭(11) 말단의 계면에 접촉하며 회전함에 따라 마찰열이 발생되고, 이에 두 부재의 계면 부위의 조직이 국부적으로 가열되어 섞이며 접합이 이루어지게 된다. The joining step S3 using the apparatus for friction stir welding thus prepared will be described. First, the end of the
상기와 같이, 전기적 성질에 상관없이 이종금속을 접합할 수 있는 마찰교반용접을 이용하므로, 종래 저항용접의 어려움이 있어 사용하지 못했던 구리재질의 음극탭(11)을 이차전지(1)에 적용할 수 있다. 구리재질의 음극탭(11)을 적용함에 따라 원가절감 및 이차전지(1)의 저항감소를 통하여 성능을 개선시키는 효과가 있다. Since the friction stir welding capable of joining the dissimilar metal is used irrespective of the electrical properties as described above, the
전술된 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어질 것이다. 그리고 이 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범주에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The foregoing embodiments are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive, the scope of the invention being indicated by the appended claims rather than by the foregoing detailed description. It is intended that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims, as well as all equivalents thereof, be within the scope of the present invention.
3: 전극조립체
11: 음극탭
10: 원통형 캔
30: 바닥
53: 용접툴3: electrode assembly
11: Negative electrode tab
10: Cylindrical can
30: Floor
53: Welding tool
Claims (6)
상기 전극조립체를 내부에 수납하는 원통형 캔을 포함하며,
상기 음극탭의 말단은 상기 원통형 캔의 바닥에 마찰교반점접합으로 접합되는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지. An electrode assembly including a positive electrode plate, a negative electrode plate, a separator interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate, a positive electrode tab attached to the positive electrode plate, and a negative electrode tab attached to the negative electrode plate;
And a cylindrical can accommodating the electrode assembly therein,
And the end of the negative electrode tab is joined to the bottom of the cylindrical can by friction stir welding.
상기 음극탭은 구리재질로 마련되는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.The method according to claim 1,
And the negative electrode tab is made of a copper material.
상기 음극탭의 말단과 상기 원통형 캔의 바닥 사이에는 마찰교반점접합으로 인한 변형부가 형성되는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지. The method according to claim 1,
And a deformed portion due to friction stir welding is formed between the end of the negative electrode tab and the bottom of the cylindrical can.
상기 전극조립체를 원통형 캔의 내부에 수용하는 수용단계와;
상기 전극조립체의 음극탭 말단을 상기 원통형 캔의 바닥에 마찰교반점접합으로 접합시키는 접합단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지의 제조방법.Preparing a cylindrical electrode assembly having a positive electrode plate, a negative electrode plate, a separator interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate, a positive electrode tab attached to the positive electrode plate, and a negative electrode tab attached to the negative electrode plate;
A receiving step of receiving the electrode assembly inside the cylindrical can;
And joining the end of the negative electrode tab of the electrode assembly to the bottom of the cylindrical can by friction stir welding.
상기 접합단계는 상기 원통형 캔의 바닥 위에 상기 음극탭의 말단을 배치시킨 후, 상기 원통형 캔의 바닥과 상기 음극탭의 계면에 접촉 상태로 용접툴을 회전시켜, 마찰열에 의해 상기 음극탭의 말단과 상기 바닥을 접합시키는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지의 제조방법. The method of claim 4,
Wherein the welding step comprises placing the end of the negative electrode tab on the bottom of the cylindrical can, rotating the welding tool in contact with the bottom of the cylindrical can and the interface of the negative electrode tab, And the bottoms are bonded to each other.
상기 음극탭은 구리재질로 마련되는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지의 제조방법.The method of claim 4,
Wherein the negative electrode tab is made of a copper material.
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