KR20160015771A - 내진동 특성이 향상된 원통형 전지 - Google Patents

내진동 특성이 향상된 원통형 전지 Download PDF

Info

Publication number
KR20160015771A
KR20160015771A KR1020140098458A KR20140098458A KR20160015771A KR 20160015771 A KR20160015771 A KR 20160015771A KR 1020140098458 A KR1020140098458 A KR 1020140098458A KR 20140098458 A KR20140098458 A KR 20140098458A KR 20160015771 A KR20160015771 A KR 20160015771A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
electrode assembly
insulating member
assembly
secondary battery
Prior art date
Application number
KR1020140098458A
Other languages
English (en)
Inventor
복천희
성주환
김형권
남경호
이범진
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020140098458A priority Critical patent/KR20160015771A/ko
Publication of KR20160015771A publication Critical patent/KR20160015771A/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/107Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0422Cells or battery with cylindrical casing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147Lids or covers
    • H01M50/148Lids or covers characterised by their shape
    • H01M50/152Lids or covers characterised by their shape for cells having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/574Devices or arrangements for the interruption of current
    • H01M50/579Devices or arrangements for the interruption of current in response to shock
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00Safety devices for primary or secondary batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)

Abstract

본 발명은 원통형 리튬 이온 이차 전지에 관한 것으로서, 해결하고자 하는 기술적 과제는 진동, 충격, 낙하, 압괴 및 충돌 등의 다양한 상황에서 젤리-롤(jelly-roll) 형태의 전극 조립체가 캔(can) 내부에서 소정 방향으로 움직이는 현상을 방지하는데 있다.
이를 위해 본 발명에 의한 해결 방법의 요지는 양극판, 세퍼레이터 및 음극판이 적층된 채 젤리-롤 형태로 권취된 전극 조립체와, 전극 조립체가 수납된 캔과, 전극 조립체의 상부인 동시에 캔의 상부에 결합된 캡 조립체를 포함하고, 위의 전극 조립체와 캡 조립체 사이의 영역인 캔의 하부면에는 내측을 향하여 소정 높이로 절곡된 하면 비딩부(beading part)가 형성된 원통형 이차 전지가 개시된다.

Description

내진동 특성이 향상된 원통형 전지{A SYLNDER TYPE BATTERY HAVING ENHANCED VIBRATION RESISTANT PROPERTY}
본 발명은 이차 전지를 제조하는 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전지 케이스 내부에서 전극 조립체가 유동하는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 이차 전지 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와 달리, 충방전이 가능한 전지를 의미하며, 휴대폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 전자기기 또는 전기 자동차 등에 널리 사용되고 있다. 특히, 리튬 이차 전지는 작동 전압이 3.6V 가량으로서, 전자 장비의 전원으로 많이 사용되는 니켈-카드뮴 전지 또는 니켈-수소 전지보다 약 3배의 용량을 가지며, 단위 중량당 에너지 밀도가 높기 때문에 그 활용 정도가 급속도로 증가되는 추세에 있다.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재를 구비한다.
한편, 리튬 이차 전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차 전지로 분류될 수 있다. 그리고, 캔형 이차 전지는 다시 금속 캔의 형태에 따라 원통형 전지와 각형 전지로 분류될 수 있다.
도 1은, 종래의 원통형 이차 전지의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 1을 참조하면, 일반적으로 원통형 이차 전지는, 원통형 전지캔(10), 전지캔(10)의 내부에 수용되는 젤리-롤 형태의 전극 조립체(30), 전지캔(10)의 상부에 결합되는 캡 조립체(20), 캡 조립체(20)를 장착하기 위해 전지캔(10)의 선단에 마련된 비딩부(11) 및 전지를 밀봉하기 위한 클림핑(crimping) 부위(12)를 구비한다.
전극 조립체(30)는 양극과 음극 사이에 세퍼레이터가 개재된 상태로 젤리-롤 형태로 권취된 구조이며, 양극에는 양극 리드(31)가 부착되어 캡 조립체(20)에 접속되어 있고, 음극에는 음극 리드(32)가 부착되어 전지캔(10)의 하단에 접속되어 있다.
캡 조립체(20)는 양극 단자를 형성하는 탑 캡(21), 전지 내부의 온도 상승시 저항이 증가하여 전류를 차단하는 PTC 소자(Positive Temperature Coefficient element)와 같은 안전 소자(22), 전지 내부의 압력 상승시 전류를 차단하고 및/또는 가스를 배기하는 안전 벤트(23), 특정 부분을 제외하고 안전 벤트(23)를 전류차단부재(25)로부터 전기적으로 분리시키는 절연부재(24), 및 양극에 연결된 양극 리드(31)가 접속되어 있는 전류차단부재(25)가 순차적으로 적층된 구조를 가질 수 있다. 그리고, 이러한 캡 조립체(20)는 가스켓(26)에 장착된 상태로 전지캔(10)의 비딩부(11)에 장착된다. 따라서, 정상적인 작동 조건에서 전극 조립체(30)의 양극은 양극 리드(31), 전류차단부재(25), 안전 벤트(23) 및 안전 소자(22)를 경유하여 탑 캡(21)에 연결되어 통전을 이룬다. 이와 같은 구조의 이차 전지는 일반적으로 전극 조립체(30)를 전지캔(10)에 수납하는 공정 및 전지캔(10)의 선단에 비딩부(11)를 형성하는 공정을 포함한다. 이와 같은 비딩부(11)는, 전지캔(10)의 개방단에 캡 조립체(20)를 안착시켜 결합시키는 것을 용이하게 하고, 전지캔(10) 내부에서 전극 조립체(30)의 상하 유동을 억제하는 역할을 한다.
그러나, 이와 같은 비딩부(11)의 존재에도 불구하고, 기존의 비딩부(11) 형태로는, 이차 전지에 충격이나 진동이 가해지는 경우 전극 조립체(30)의 유동을 확실하게 방지하기 어렵다. 특히, 전동 공구와 같은 파워 툴, 또는 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 장치에 사용되는 경우, 이차 전지에 강한 충격이나 진동이 자주 가해 질 수 있는데, 이때 전극 조립체(30)의 상하 유동은 더욱 심해질 수 있다. 이러한 전극 조립체(30)의 유동은 전극 조립체(30)와 캡 조립체(20) 사이에 연결된 양극 리드를 절단시켜 이차 전지의 전원 무감 현상을 일으킬 수 있고, 양극 리드가 전극 조립체(30)의 음극에 접촉하는 경우, 발열이나 폭발과 같은 사고로 이어져 큰 피해를 발생시킬 수도 있다. 또한, 전극 조립체(30)의 상하 유동은, 전극 조립체(30)나 캡 조립체(20)의 파손 또는 변형을 초래하여 이차 전지의 고장을 일으킬 수 있는 한편, 캡 조립체(20)의 밀봉 부분을 파손 또는 분리시켜 이차 전지 내부의 전해액을 유출시키는 문제점을 발생시킬 수도 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 전지캔 내부에서 전극 조립체의 유동을 효율적으로 억제할 수 있는 이차 전지 및 이러한 이차 전지를 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기 설명에 의해서 이해될 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에서 기재되는 수단 또는 방법, 및 이의 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본원 발명에 따른 이차 전지는, 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막을 포함하는 전극 조립체; 절연성 재질로 구성되며 상기 전극 조립체의 하부에 위치하는 하부 절연부재; 상기 전극 조립체, 상기 하부 절연부재 및 전해액을 수납하는 전지캔, 및 상기 전지캔의 개방단에 결합되는 캡 조립체;를 포함하고, 여기에서 상기 전지캔은 하부면에 전지캔의 내측을 향하여 소정 높이로 절곡된 하면 비딩부가 형성되어 있는 것이다.
여기에서, 상기 하면 비딩부는 전극 조립체를 직접 또는 하부 절연부재를 매개로 하여 간접적으로 접촉하고 전극 조립체를 전지캔의 개방단 방향으로 가압한다.
여기에서, 상기 하면 비딩부는 평면 형상이 원형, 다각형, 폐곡선(閉曲線) 또는 선(線)의 형상으로 형성될 수 있다.
여기에서 상기 전지캔은 원통형일 수 있다.
또한, 본원 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위해 전지캔에 하부 절연부재 및 전극 조립체를 수납하는 단계(S10), 상기 전지캔의 상단부에 상부 비딩부를 형성하는 단계(S20), 상기 전지캔에 전해액을 주입하는 단계(S30), 상기 전지캔의 개방단에 캡 조립체를 결합하는 단계(S40), 상기 전지캔의 상단을 클림핑하는 단계(S50) 및 상기 전지캔의 하부면에 하면 비딩부를 형성하는 단계(S60)을 포함하는 이차 전지 제조 방법을 제공한다.
여기에서, 상기 하면 비딩부는 전극 조립체를 직접 또는 하부 절연부재를 매개로 하여 간접적으로 접촉하고 전극 조립체를 전지캔의 개방단 방향으로 가압하도록 형성되는 것이다.
또한, 상기 하면 비딩부가 평면 형상이 원형, 다각형, 폐곡선(閉曲線) 또는 선(線)의 형상으로 형성되는 것이다.
본 발명에 의하면, 전지캔의 하면에 비딩부를 구비함으로써 이차 전지 내부에서 전극 조립체가 움직이는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 따라서, 캡 조립체에 연결된 전극 리드가 전극 조립체의 유동으로 인해 절단되어 전원 무감 현상을 일으키는 것을 예방하는 것은 물론, 절단된 전극 리드가 다른 극성의 전극판에 접촉함으로써 이차 전지의 발열이나 폭발과 같은 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 전극 조립체의 상하 유동으로 전극 조립체나 캡 조립체에 충격이 가해지는 것을 방지 하여, 전극 조립체나 캡 조립체의 손상 또는 파손을 방지하고, 캡 조립체의 결합 부분 파손으로 인해 전해액이 유출될 수 있는 문제점을 예방할 수 있다.
첨부된 도면은 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 것으로, 발명의 범위가 이에 국한되는 것은 아니다. 한편, 본 명세서에 수록된 도면에서의 요소의 형상, 크기, 축척 또는 비율 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장될 수 있다.
도 1은 종래의 원통형 이차 전지의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 본원 발명의 구체적인 일 실시양태에 따른 원통형 이차 전지의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본원 발명에 따른 원통형 이차 전지를 제조하는 방법을 순차적으로 나타낸 것이다.
도 4는 본원 발명의 구체적인 일 실시양태에 따른 원통형 이차 전지의 저면도를 도시한 것이다.
도 5a 및 도 5b는 본원 발명의 구체적인 일 실시양태에 따른 하면 비딩부 형성 공정을 개략적으로 도시한 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본원 발명을 상세하게 설명한다. 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 이차 전지는, 전극 조립체(300), 캡 조립체(200), 상부 절연부재(400), 하부 절연부재(500) 및 전지캔(100)을 포함한다.
상기 전극 조립체(300)는, 양극판 및 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치되어 전지캔(100)에 수납된다.
상기 전지캔은 대략 원통 형태로서 일정 직경을 갖는 원통면이 형성되고, 상기 원통면의 하부에는 대략 원판 형태의 하부면이 형성되어 있으며, 상부는 개방되어 있다. 따라서 상기 전극 조립체는 상기 원통형 전지캔의 개방 상단을 통해 수납될 수 있다.
전극 조립체(300)의 전극판들은 집전체에 활물질 슬러리가 도포된 구조로서 형성되는데, 슬러리는 통상적으로 입상의 활물질, 보조 도체, 바인더 및 가소제 등이 용매가 첨가된 상태에서 교반되어 형성될 수 있다. 전극판들이 감기는 방향으로 집전체의 시작단과 끝단에는 무지부가 존재하는 것이 바람직한데, 이러한 무지부에는 각각의 전극판에 대응되는 전극 리드(310)가 부착될 수 있다. 여기서, 양극 리드는 전극 조립체(300)의 상단에 부착되어 캡 조립체(200)에 전기적으로 연결될 수 있으며, 음극 리드는 전극 조립체(300)의 하단에 부착되어 전지캔(100)의 하부면에 연결될 수 있다.
상기 캡 조립체(200)는, 전지캔(100)의 개방단에 결합되어 전지캔(100)을 밀폐시키고, 특히 양극 단자를 형성 하는 역할을 한다. 보다 구체적으로 살펴보면, 이러한 캡 조립체(200)는, 양극 단자를 형성하는 탑 캡(210), 전지 내부의 온도 상승시 전지 저항이 증가하여 전류를 차단하는 PTC 소자(Positive Temperature Coefficient element)와 같은 안전 소자(220), 전지 내부의 압력 상승시 전류를 차단하고 또한/또는 가스를 배기하는 안전벤트(230), 특정 부분을 제외하고 안전 벤트(230)를 전류차단부재(250)로부터 전기적으로 분리시키는 절연부재(240), 전극 조립체(300)에 연결된 전극 리드(310)가 접속된 전류차단부재(250) 등이 순차적으로 적층된 구조를 가질 수 있다.
이와 같은 구조의 캡 조립체(200)는 가스켓(260)에 장착된 상태로 전지캔(100)의 상부 비딩부(110)에 장착될 수 있다. 그리고, 이러한 캡 조립체(200)에서는, 정상적인 작동조건의 경우 전극 조립체(300)로부터 전극 리드(310), 전류차단부재(250), 안전 벤트(230) 및 안전 소자(220)를 경유하여 탑 캡(210)에 연결됨으로써 통전을 이룰 수 있다.
만일, 과충전 등과 같은 원인에 의해 전극 조립체(300) 쪽으로부터 가스가 발생하여 내압이 증가하면, 안전 벤트(230)는 그 형상이 역전되면서 상향 돌출되게 되고, 이때, 안전 벤트(230)가 전류차단부재(250)로부터 분리되어 전류가 차단될 수 있다. 따라서, 이 경우 충방전은 더 이상 진행되지 않게 되어 이차 전지의 안전성이 확보 될 수 있다. 더욱이, 이차 전지의 내압이 일정값 이상으로 증가하면, 안전 벤트(230)가 파열될 수 있는데, 예를 들어, 상기 안전 벤트(230)는 이차 전지의 내압이 12~25 kgf/cm2일 때 파열될 수 있다. 이때, 가압 가스는 그러한 파열 부위를 경유하여 탑 캡(210)의 가스 구멍을 통해 배기됨으로써 이차 전지의 폭발이 방지될 수 있다.
다만, 본 발명이 이와 같은 캡 조립체(200)의 특정 구조, 구성 요소 및 동작 등에 의해 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 구성에서 캡 조립체(200)는 절연부재(240) 및 전류차단부재(250)를 구비하지 않거나, 안전 소자(220)를 구비하지 않을 수도 있다.
상기 상부 절연부재(top insulator)(400)은, 전극 조립체(300)의 상부에 위치하여 전극 조립체(300)와 캡 조립체 (200) 사이를 절연시키는 구성요소로서, 절연성 재질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 하부절연부재(bottom insulator)(500)은, 전극 조립체(300)의 하부에 위치하여 전극 조립체(300)와 전지캔(100) 사이를 절연시키는 구성요소로서, 절연성 재질로 이루어질 수 있다.
상기 전지캔(100)은, 알루미늄, 스테인리스 스틸 또는 이들의 합금과 같은 경량의 전도성 금속 재질로 구성될 수 있으며, 상단이 개방된 개방부와 그와 대향되는 밀폐된 하부면을 가질 수 있다. 이때, 전지캔(100)은 원통형 또는 각형 구조를 가질 수 있다. 이러한 전지캔(100)의 내부 공간에는 전극 조립체(300) 및 상부 절연부재(400)과 함께 전해액이 수납된다.
특히, 본 발명에 따른 전지캔(100)은 전지캔의 하부면에 하면 비딩부(600)를 구비한다. 상기 하면 비딩부(600)는 전지캔의 하부면에서 전지캔의 내부를 향하여 소정 높이로 절곡되어 형성되어 있는 것으로서, 상기 하면 비딩부는 직접 또는 하부 절연부재를 매개로 하여 간접적으로 전극 조립체와 접촉함과 동시에 전극 조립체를 전지캔의 상단 방향으로, 즉, 전지캔의 개방단 방향으로 가압하는 역할을 한다. 즉, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 하면 비딩부(600)가 하부면으로부터 전지캔의 내부을 향하여 절곡되어 있어 하면 절연부재의 하부를 상방(上方)으로 압박한다.
따라서, 본 발명에 의하면, 하면 비딩부(600)로부터 하부 절연부재(500)으로 가해지는 압력에 의해 전극 조립체(300)가 상부 비딩부(110) 및 하면 비딩부(600) 사이에 고정되어 전극 조립체(300)의 유동이 효과적으로 방지될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 이차 전지는 전지캔(100)의 하면에 직접 또는 간접적으로 전극 조립체와 접촉하여 전극 조립체를 상부로 가압하는 하면 비딩부(600)를 더 구비함으로써 전극 조립체가 상부 비딩부(110)와 하면 비딩부(600) 사이에 고정되어 전극 조립체(300)의 유동을 방지할 수 있다.
도 4는 본원 발명의 구체적인 일 실시양태에 따른 하면 비딩부의 형상을 예시적으로 나타낸 것이다. 도 4a는 폐곡선의 형상으로 형성된 하면 비딩부를 도 4b는 선형으로 형성된 하면 비딩부를 개략적으로 도시한 것이다. 그러나 상기 하면 비딩부의 형상은 도면에 도시된 형상에 특별히 한정되는 것은 아니다. 상기 하면 비딩부의 평면 형상은 원형, 다각형, 폐곡선(閉曲線) 또는 선(線)의 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 본원 발명의 구체적인 일 실시양태에 따르면 상기 하면 비딩부의 단면 형상은 삼각형, 사각형, 원형, 타원형, 사다리꼴 등 곡면의 형상이나 다면체의 형상 중 어느 하나일 수 있다. 상기 형상은 전극 조립체의 고정력, 전극 조립체에 가하여지는 압력, 등을 고려하여 적절하게 변형이 가하여 질 수 있다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명에 따라 이차 전지를 제조하기 위해서는, 먼저 전지캔(100)을 마련하고, 전지캔 (100)에 하부 절연부재(500), 전극 조립체(300) 및 상부 절연부재(400)을 수납한다(S10).
상기와 같이, 전지캔(100)에 하부 절연부재(500), 전극 조립체(300) 및 상부 절연부재(400)이 수납되면, 전지캔(100)의 선단에 상부 비딩부(110)를 형성하고(S20), 전지캔(100)에 전해액을 주입한다(S30). 다음으로, 전지캔(100)의 개방단에 캡조립체(200)를 결합한 후(S40), 전지캔(100)의 상단을 클림핑(crimping)한다(S50). 그리고 나서, 상기 전지캔(100) 하부면의 소정 부위를 절곡하여 전지캔 하부면에 상방으로 절곡된 하면 비딩부를 형성한다(S60).
상기 하면 비딩부를 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 비딩부를 형성하는데 사용되는 프레스를 이용하여 상기 하면 비딩부를 형성할 수 있다. 도 5a를 참조하면 화살표로 표시된 바와 같이, 전지의 상단을 고정하고 적절한 가압 부재를 이용하여 전지의 하부면을 외부에서 가압(프레스)하는 공정이 수행될 수 있다. 이에 의하여 도 5b에 도시된 바와 같이 전지캔의 하부면이 절곡되고 이러한 하면 비딩부(600)의 굴곡 부분을 통해 하부 절연부재(500)의 하면이 가압될 수 있다. 이와 같은 공정에 의해 상부 절연부재와 비딩부 사이에 빈 공간이 존재하지 않아 전지 내부 소자들의 유동이 방지된다(도 5a의 B 부분 및 도 5b의 B 부분 참조).
한편, 본 발명에 따른 이차 전지 제조 공정에서, 전극 조립체(300) 및 상부 절연부재(400)을 수납한 후 전지캔 (100)에 상부 비딩부(110)를 형성할 때에는, 상기 상부 비딩부(110)가 상부 절연부재(400)보다 높게 형성되어 상부 비딩부(110)와 상부 절연부재(400) 사이에는 일정 공간이 존재하는 것이 좋다. 즉, 도 5a에서 B 부분으로 표시된 바와 같이, 전지캔(100)의 상부 비딩부(110)와 상부 절연부재(400) 사이는 다소 이격되는 것이 좋다. 이는, 이후에 전지캔의 하부면을 프레스하여 하면 비딩부(600)가 형성되는 경우 전극 조립체(300)에 과도한 힘이 인가되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 이와 같이 상부 절연부재(400)보다 상부 비딩부(110)를 높게 형성함으로써 하면 비딩부(600) 형성시 음극 탭에 잔물결이 생기는 문제점을 예방할 수 있다.
이때, S60 단계에서 전극 조립체(300)가 상부 비딩부(110)과 하면 비딩부(600) 사이에서 고정되어 상하 방향으로 유동이 발생하지 않도록 하면 비딩부(600)의 높이를 적절하게 설정할 수 있다. 그러나 하면 비딩부(600)의 높이가 지나치게 높은 경우에는 상부 비딩부(110)과 하면 비딩부(600)사이에서 전극 조립체에(300) 가하여지는 압력이 과도하여 전극 조립체의 손상을 가져올 수 있으므로 적절한 높이를 설정하는 것이 바람직하다.
본원 발명의 다른 실시양태에 따르면 상기 하면 비딩부(600)의 형성은 S10 내지 S50 단계 중 어느 하나의 단계를 수행하기 전에 수행될 수 있다. 예를 들어 하면 비딩부(600)의 형성은 S10이 수행되기 전에 수행될 수 있다. 즉, 이미 하면 비딩부가 형성되어 준비된 전지캔을 사용하여 이차 전지를 제조하는 것이 가능하다. 이와 같이 전극 조립체를 장입하기 전 하면 비딩부를 형성하는 경우에는 전극 전지캔의 길이, 전극 조립체의 길이, 하면 비딩부와 상부 비딩부의 사이의 길이를 고려하여 하면 비딩부의 높이를 적절하게 설정할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100...전지캔 110...상부 비딩부
120...클림핑 부위 200...캡 조립체
300...전극 조립체 400...상부 절연부재
500...하부 절연부재 600...하면 비딩부

Claims (7)

  1. 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막을 포함하는 전극 조립체;
    절연성 재질로 구성되며 상기 전극 조립체의 하부에 위치하는 하부 절연부재;
    상기 전극 조립체, 상기 하부 절연부재 및 전해액을 수납하는 전지캔, 및
    상기 전지캔의 개방단에 결합되는 캡 조립체;를 포함하고,
    여기에서 상기 전지캔은 하부면에 전지캔의 내측을 향하여 소정 높이로 절곡된 하면 비딩부가 형성되어 있는 것인, 이차 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하면 비딩부는 전극 조립체를 직접 또는 하부 절연부재를 매개로 하여 간접적으로 접촉하고 전극 조립체를 전지캔의 개방단 방향으로 가압하는 것을 특징으로 하는 것인, 이차 전지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하면 비딩부는 평면 형상이 원형, 다각형, 폐곡선(閉曲線) 또는 선(線)의 형상으로 형성되는 것인, 이차 전지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전지캔은 원통형인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  5. (S10) 전지캔에 하부 절연부재 및 전극 조립체를 수납하는 단계;
    (S20) 전지캔의 상단부에 상부 비딩부를 형성하는 단계;
    (S30) 상기 전지캔에 전해액을 주입하는 단계;
    (S40) 상기 전지캔의 개방단에 캡 조립체를 결합하는 단계;
    (S50)상기 전지캔의 상단을 클림핑하는 단계; 및
    (S60)상기 전지캔의 하부면에 하면 비딩부를 형성하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 (S60)에서 하면 비딩부는 전극 조립체를 직접 또는 하부 절연부재를 매개로 하여 간접적으로 접촉하고 전극 조립체를 전지캔의 개방단 방향으로 가압하도록 형성되는 것인, 이차 전지 제조 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 (S60)에서 하면 비딩부가 평면 형상이 원형, 다각형, 폐곡선(閉曲線) 또는 선(線)의 형상으로 형성되는 것인, 이차 전지 제조 방법.
KR1020140098458A 2014-07-31 2014-07-31 내진동 특성이 향상된 원통형 전지 KR20160015771A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140098458A KR20160015771A (ko) 2014-07-31 2014-07-31 내진동 특성이 향상된 원통형 전지

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140098458A KR20160015771A (ko) 2014-07-31 2014-07-31 내진동 특성이 향상된 원통형 전지

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160015771A true KR20160015771A (ko) 2016-02-15

Family

ID=55356650

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140098458A KR20160015771A (ko) 2014-07-31 2014-07-31 내진동 특성이 향상된 원통형 전지

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20160015771A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024014832A1 (ko) * 2022-07-11 2024-01-18 주식회사 엘지에너지솔루션 안전성이 개선된 각형 이차전지

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024014832A1 (ko) * 2022-07-11 2024-01-18 주식회사 엘지에너지솔루션 안전성이 개선된 각형 이차전지

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101514827B1 (ko) 이차 전지 및 그 제조 방법
EP2273587B1 (en) Rechargeable battery
EP2482358B1 (en) Cap assembly and secondary battery using same
US9118071B2 (en) Rechargeable battery
US7919206B2 (en) Electrode assembly and secondary battery using the same
KR20040022716A (ko) 원통형 리튬이차전지와 이의 제조방법
KR102394496B1 (ko) 안전 벤트
KR101523064B1 (ko) 캡 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지
KR102522701B1 (ko) 이차 전지
KR101446161B1 (ko) 캡 조립체 및 이를 이용한 이차 전지
KR20140106326A (ko) 캡 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지
KR100865405B1 (ko) 이차전지
KR20140106329A (ko) 캡 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지
KR20160015778A (ko) 내진동 특성이 향상된 원통형 전지
KR101446153B1 (ko) 이차 전지용 캡 조립체와 이를 이용하는 이차 전지, 및 이러한 이차 전지를 제조하는 방법
KR101453783B1 (ko) 캡 조립체 및 이를 이용한 이차 전지
KR101121205B1 (ko) 이차전지
KR20180080847A (ko) 이차 전지
KR102331123B1 (ko) 탄성 부재를 포함하는 원통형 전지셀의 캡 어셈블리
KR101473392B1 (ko) 이차 전지 및 이를 제조하는 방법
KR101453782B1 (ko) 이차 전지 및 이를 제조하는 방법
KR20120047114A (ko) 이차 전지
KR101279408B1 (ko) 이차 전지 제조 방법
KR102335696B1 (ko) 전류차단부재 및 캡 조립체
KR101563680B1 (ko) 이차 전지

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