KR20160144016A - 안정성이 우수한 원통형 이차전지 및 그 제조방법 - Google Patents

안정성이 우수한 원통형 이차전지 및 그 제조방법 Download PDF

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KR20160144016A
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Abstract

본 발명은 안정성이 우수한 원통형 이차전지 및 그 제조방법을 개시한다.
본 발명에 따르는 안정성이 우수한 원통형 이차전지 및 그 제조방법은 서로 다른 두 전극 및 이들 두 전극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체와, 상기 전극조립체가 수용되는 전지캔과, 상기 전극조립체가 수용되는 전지캔의 상부에 고정되는 캡조립체 및 상기 캡조립체와 상기 전지캔의 상부 사이에 개재되어 압착되고 상기 캡조립체와 상기 전지캔과의 사이를 절연하고 밀폐시키는 가스켓을 포함하며, 상기 캡조립체의 캡업 기저부에는 절연층이 구비된 것을 특징으로 하는데, 이에 의할 때, 노출된 외부음극탭의 일부에 의하여 발생하는 전기적인 쇼트를 방지할 수 있다.

Description

안정성이 우수한 원통형 이차전지 및 그 제조방법{Cylindrical secondary battery with improved elecrical safty and method thereof}
본 발명은 안정성이 우수한 원통형 이차전지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 노출된 외부음극탭의 일부에 의하여 발생하는 전기적인 쇼트를 방지할 수 있는 안정성이 우수한 원통형 이차전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
종래 이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다.
또한, 전지케이스에 내장되는 상기 전극조립체는 양극/분리막/음극의 적층 구조로 이루어지고 충방전이 가능한 발전소자로서, 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 젤리-롤형 구조와, 소정 크기의 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형 구조로 분류된다.
그 중 젤리-롤형 전극조립체는 제조가 용이하고 중량당 에너지 밀도가 높은 장점을 가지고 있어 가장 널리 제작되고 있으며, 젤리-롤형 전극조립체는 통상적으로 원통형 이차전지로 제작된다.
이러한 원통형 이차전지는 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 전극조립체(110)와, 상기 전극조립체(110)가 내부에 삽입되는 전지캔(120)과, 상기 전지캔(120)의 내부에 전극조립체(110)가 삽입된 상태에서 전지캔(120)의 상단 개구부에 결합되는 캡조립체(130)와, 상기 캡조립체(130)가 안착되는 상기 전지캔(120)의 상단 개구부의 내주면에 설치되는 가스켓(140)을 포함하여 이루어진다.
상기 전극조립체(110)는 양극집전체의 표면에 양극활물질층이 코팅된 양극판(111)과, 음극집전체의 표면에 음극활물질층이 코팅된 음극판(112)과, 상기 양극판(111) 및 음극판(112) 사이에 위치하여 상기 양극판(111)과 음극판(112)을 전기적으로 절연시키는 세퍼레이터(113)가 젤리-롤 형상으로 권취되어 이루어진다. 상기 전극조립체(110)의 상부에는 양극탭(114)이 캡조립체(130)와 연결되고, 하부에는 음극탭(115)이 전지캔(120)의 바닥면에 연결된다.
상기 양극판(111)의 양극집전체는 양극활물질층으로부터 전자를 모아서 외부회로로 이동시킬 수 있도록 도전성있는 금속재질로 형성된다. 상기 양극활물질층은 양극활물질과 도전재 및 바인더를 혼합하여 제조되며, 상기 양극집전체 상에 소정의 두께로 코팅되어 형성된다. 양극집전체중에서 양극활물질층이 형성되지 않는 양극판(111)의 양쪽 끝부분에 양극무지부를 형성하며 양극무지부의 일측에는 양극탭(114)이 용접된다.
상기 음극판(112)의 음극집전체는 음극활물질층으로부터 전자를 모아서 외부회로로 이동시킬 수 있도록 도전성있는 금속재질로 형성된다. 상기 음극활물질층은 음극활물질과 도전재 및 바인더를 혼합하여 제조되며, 상기 음극집전체 상에 소정의 두께로 코팅되어 형성된다. 음극집전체중에서 음극활물질층이 형성되지 않는 음극판(112)의 양쪽 끝부분에 음극무지부를 형성하고, 음극무지부의 일측에는 음극탭(115)이 용접된다.
상기 세퍼레이터(113)는 양극판(111)과 음극판(112) 사이에 개재되며 상기 전극조립체(110)의 외주면을 둘러싸도록 연장되어 형성될 수 있다. 상기 세퍼레이터(113)는 양극판(111)과 음극판(112)의 단락을 방지하며 리튬 이온을 통과할 수 있도록 다공막 고분자물질로 형성된다.
상기 전지캔(120)은 상기 전극조립체(110)가 수용되는 공간이 형성되도록 일정 직경을 갖는 원통체인 측면판(121)과, 측면판(121)의 하부를 밀폐하는 하면판(122)으로 이루어진다. 전지캔(120)은 통상적으로 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재질의 경량의 전도성 금속으로 형성되며, 딥 드로잉 등의 가공방법으로 형성된다.
상기 캡조립체(130)는 상기 전극조립체(110)와 전기적으로 연결되며 상기 전극조립체(110)에서 발생되는 전류를 외부로 전달하는 캡업(Cap-up)(131)과, 상기 캡업(131)의 하면에 상면이 밀착되게 설치되어 상기 전지캔의 내부에서 이상 내압 발생시 전류를 차단하면서 내압 가스를 배출하는 안전밴트(Safety Vent)(132)와, 상기 안전밴트(132)의 하부에 설치되어 전지캔(120)의 내부를 밀폐시키는 캡다운(Cap-down)(134)과, 상기 안전밴트(132)와 상기 캡다운(134) 사이에 설치되는 인슐레이터(Insulator)(133)와, 상기 캡다운(134)의 하면에 고정되어 양극탭(114)이 부착되는 서브 플레이트(135)를 포함한다.
상기 캡업(131)과 안전밴트(132)는 전지캔(120)의 상단 개구부에 설치되는 가스켓(140)의 내주면 안착부에 안착되어 가스켓(140)이 캡업(131)의 외주면에 밀착되어 조립된다.
상기 가스켓(140)은 상기 캡조립체(130)와 상기 캔(120)의 상부 사이에 개재된 채 압착되면서 고정된다.
그에 따라 상기 가스켓(140)은 상기 캔(10)과 캡조립체(80) 사이를 밀폐시키고 절연시키는 역할을 수행하면서, 전극조립체(20)와 캡조립체(80) 사이를 절연시키기도 하고, 전지의 낙하 또는 진동시 유동하는 전극조립체(20)에 의한 충격을 흡수하기도 한다.
또한, 대한민국공개특허 제2011-82344호에서는 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 가스켓의 내측에 점착층을 배치하는데, 상기 점착층(150)은 상기 가스켓(140) 내측면에 상기 캡조립체(130)와 상기 캔(120) 사이의 밀폐력을 상승시키기 위하여 형성된 것으로서, 저점도 점착액을 도포하여 형성된다. 상기 점착층(150)은 상기 캡조립체(130)와 상기 캔(120) 사이의 밀폐력을 상승시키는 보조 역할을 하고, 이와 같이 밀폐력이 향상되면 전해액의 누설 발생이 없어진다는 것이나, 외부 회로나 부하에 필요한 외부음극탭이 하면판(122) 하부가 아니라 클림핑부(124)에 형성되는 경우에는 외부음극탭의 단부가 노출된 캡업에 접촉되어 전기적으로 쇼트될 우려가 있어 이에 대한 대응책이 필요한 실정이다.
본 발명은 해결하고자 하는 첫번째 기술적 과제는 노출된 외부음극탭의 일부에 의하여 발생하는 전기적인 쇼트를 방지할 수 있는 안정성이 우수한 원통형 이차전지를 제공하는 것이다.
본 발명은 해결하고자 하는 두번째 기술적 과제는 노출된 외부음극탭의 일부에 의하여 발생하는 전기적인 쇼트를 방지할 수 있는 안정성이 우수한 원통형 이차전지의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상술한 첫번째 기술적 과제를 해결하기 위하여, 서로 다른 두 전극 및 이들 두 전극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체와, 상기 전극조립체가 수용되는 전지캔과, 상기 전극조립체가 수용되는 전지캔의 상부에 고정되는 캡조립체 및 상기 캡조립체와 상기 전지캔의 상부 사이에 개재되어 압착되고 상기 캡조립체와 상기 전지캔과의 사이를 절연하고 밀폐시키는 가스켓을 포함하며, 상기 캡조립체의 캡업 기저부에는 절연층이 구비된 것을 특징으로 하는 안정성이 우수한 원통형 이차전지를 제공한다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 전지캔의 클림핑부에 외부음극탭이 고정된 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 절연층과 기저부와의 사이에는 접착층이 개재된 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 기저부에는 절연층의 하부에서 돌출된 삽입돌기가 삽입될 수 있는 삽입홈이 형성되어 있는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 절연층에는 레이저빔흡수 안료나 염료를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 안료나 염료는 조사되는 레이빔의 파장을 흡수하여 절연층의 일부가 건식에칭되는 열을 발생시키는 것일 수 있다.
한편, 본 발명은 상술한 두번째 기술적 과제를 해결하기 위하여, 캡업에 CID모듈을 대면시켜 정렬하고 용접하여 캡조립체를 형성하는 S1단계와, 상기 캡업의 기저부에 절연수지를 분사하거나 도포하여 절연층을 형성하는 S2단계 및 상기 캡조립체를 전지캔에 클림핑하여 체결하고 음극탭을 용접하는 S3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 내구성이 우수한 이차전지용 캡조립체의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 CID모듈은 안전밴트, 캡다운 또는 서브플레이트를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 캡업의 절연층 일부를 레이저빔에 의하여 식각하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 절연층에는 레이저빔흡수 안료나 염료를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 안료나 염료는 조사되는 레이빔의 파장을 흡수하여 절연층의 일부가 건식에칭되는 열을 발생시키는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 S2단계에서 상기 캡업을 마스킹하여 기저부 상부로 분사나 도포하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 절연층과 기저부와의 사이에는 접착층이 개재된 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 기저부에는 절연층의 하부에서 돌출된 삽입돌기가 삽입될 수 있는 삽입홈이 형성되어 있는 것일 수 있다.
본 발명에 따르는 안정성이 우수한 원통형 이차전지 및 그 제조방법은 노출된 외부음극탭의 일부에 의하여 발생하는 전기적인 쇼트를 방지할 수 있다.
도 1은 종래 원통형 이차전지의 단면을 보여주는 그림이고,
도 2는 종래 원통형 이차전지의 밀페성 향상을 위한 구조의 단면을 보여주는 도면이며,
도 3은 본 발명에 따르는 이차전지의 절연층 형성을 위하여 캡조립체에 분사하는 형상을 보여주는 캡조립체의 반단면도이고,
도 4는 캡업 상부 전체면에 분사되어 형성된 절연층을 보여주는 캡조립체의 반단면도이며,
도 5는 클림핑부에 외부음극탭이 고정된 형상과 캡업의 분사되어 형성된 절연층의 노출부가 식각된 단면을 보여주는 그림이고,
도 6은 클림핑부에 외부음극탭이 고정된 형상과 캡업의 도포되어 형성된 절연층의 단면을 보여주는 그림이고,
도 7은 캡업의 상부로 노출부에 대향되도록 마스크를 배열하여 분사하는 형상을 보여주는 단면도이며,
도 8은 접착층을 개재한 절연층의 단면을 보여주는 도면이고,
도 9는 삽입홈에 체결된 삽입돌기를 구비한 절연층의 단면을 보여주는 도면이다.
이하에서는 본 발명을 상세하게 설명한다.
다만, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 하며, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이며, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 하고, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하며, 본 발명에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하고, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면에 표시된 도면번호는 특별하게 다른 이유가 없는 한 동일한 도면번호로 표기하며, 해당 설명도 중복되는 부분에서 생략할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따르는 이차전지의 절연층 형성을 위하여 캡조립체에 분사하는 형상을 보여주는 캡조립체의 반단면도이고, 도 4는 캡업 상부 전체면에 분사되어 형성된 절연층을 보여주는 캡조립체의 반단면도이며, 도 5는 클림핑부에 외부음극탭이 고정된 형상과 캡업의 분사되어 형성된 절연층의 노출부가 식각된 단면을 보여주는 그림이고, 도 6은 클림핑부에 외부음극탭이 고정된 형상과 캡업의 도포되어 형성된 절연층의 단면을 보여주는 그림이고, 도 7은 캡업의 상부로 노출부에 대향되도록 마스크를 배열하여 분사하는 형상을 보여주는 단면도이며, 도 8은 접착층을 개재한 절연층의 단면을 보여주는 도면이고, 도 9는 삽입홈에 체결된 삽입돌기를 구비한 절연층의 단면을 보여주는 도면인데, 이를 참고한다.
본 발명에 따르는 안정성이 우수한 원통형 이차전지(100)는 서로 다른 두 전극 및 이들 두 전극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체(110)와, 상기 전극조립체가 수용되는 전지캔(120)과, 상기 전극조립체가 수용되는 전지캔의 상부에 고정되는 캡조립체(130) 및 상기 캡조립체와 상기 전지캔의 상부 사이에 개재되어 압착되고 상기 캡조립체와 상기 전지캔과의 사이를 절연하고 밀폐시키는 가스켓(140)을 포함하며, 상기 캡조립체의 캡업 기저부(131c)에는 절연층(200)이 구비된 것일 수 있다.
여기서, 상기 전극조립체(110), 전지캔(120), 캡조립체(130)), 가스켓(140)에 관한 상세한 설명 중 앞서 설명한 내용가 중복되는 부분은 생략하기로 한다.
상기 전지캔(120)은 원통형으로 그 하단은 전극조립체을 담을 수 있도록 폐쇄된 밀폐구조이고, 그 상단에 마련된 개구부는 전극조립체(100)가 삽입된 후에 밀폐될 수 있도록 개방된 형태이며, 개구부를 이루는 상단의 일부에는 전극조립체(110)의 유동을 방지하기 위한 비딩부(123)가 마련되어 있어서, 전극조립체가 안착될 수 있으며, 그 상단의 말단은 캡조립체(130)를 감싸며 고정하도록(crimping) 절곡된 클림핑부(124)가 있어 캡조립체를 조이며 고정하게 된다.
또한, 상기 캡조립체(130)의 최상단 구조로 적층 배치된 캡업(131)은 원형의 판체로 형성되어 중앙부에 볼록하게 돌출된 단자부(131a)가 형성되어 외부와 전기적으로 접속되며, 중앙부 주변의 테두리는 기저부(131c)를 이루며, 단자부와 기저부를 연장하는 경사면은 경사부(131b)로 구비되는데, 상기 경사부에는 전지캔의 내부에서 발생되는 가스가 배출될 수 있는 다수개의 가스배출공(131b)이 통공되어 있다.
본 발명의 외부음극탭(300)은 양극탭(미도시)이 단자부(131a)에 연결되어 외부의 회로나 부하에 양극으로 전기접촉되고, 외부의 회로나 부하의 음극은 외부음극탭(300)을 통하여 상기 클림핑부(124)에 전기접촉될 수 있다.
이 경우에 외부음극탭(300)은 도체로서 주로 금속이나 비철금속으로 형성될 것인데, 그 단부가 캡업(131)의 기저부나 경사부, 특히 기저부에 제조상 또는 사용중에 외부의 힘이나 진동으로 접촉되어 전기적으로 쇼트될 우려가 있다.
이러한 쇼트를 방지하여 전기적 안정성을 확보하기 위하여, 상기 캡조립체의 캡업 기저부(131c)에 절연층(200)을 구비할 수 있으며, 이러한 절연층은 절연성을 구비한 재료를 다양하게 사용할 수 있으며, 바람직하게는 유기재료로 천연수지, 합성수지, 고무재 등을 사용할 수 있으며, 전기방사로 분사도포가 가능한 폴리이미드 수지를 사용할 수 있다.
이러한 절연층에는 조사되는 레이저빔을 흡수할 수 있는 안료나 염료를 포함할 수 있는데, 후술할 노출부(UW)에 적층된 절연층을 레이저빔에 의하여 식각하기 위하여 필요하고, 절연층으로 사용된 절연수지는 레이저빔의 고에너지를 흡수하지 아니하고, 그대로 통과하여 캡조립체에 레이저빔이 조사되어 캡조립체의 구조나 특성에 변형이나 변화를 초래할 수 있어서 고에너지를 흡수할 수 있는 즉, 조사되는 레이빔의 파장을 흡수하여 절연층의 일부가 건식에칭(dry etching)되도록 하는 상당한 열을 발생시킬 수 있는 레이저빔의 파장을 잘 흡수하는 재료로 안료나 염료를 구성하는 것이 바람직하다.
이러한 안료나 염료는 레이저빔의 파장을 잘 흡수하여 상당한 열을 발생시킬 수 있는 한 특별하게 한정할 것은 아니다.
또하, 이러한 절연층은 절연수지를 도포하여 경화시키거나, 성형된 절연재를 기저부에 안착고정하여 사용할 수 있다.
즉, 기저부와 대응되는 형상으로 성형된 절연재를 그 사이에 접착제를 개재시켜 압착이나 가열과 같은 수단으로 건조, 경화하여 절연층(200)과 접착층(210)으로 구현할 수 있다.
또한, 상기 기저부(131c)에는 절연층(200)의 하부에 돌출되도록 연장된 삽입돌기(220)가 삽입될 수 있는 삽입홈(131cc)이 형성될 수 있는데, 이 경우에는 별도의 접착제에 의한 고정이 필요없는 이익이 있으며, 삽입돌기(220)와 삽입홈(131cc)와 삽입계면의 가공공차를 조절함으로써 삽입고정이 효과적일 수 있다.
한편, 본 발명에 따르는 안정성이 우수한 원통형 이차전지의 제조방법은 캡업에 CID모듈을 대면시켜 정렬하고 용접하여 캡조립체를 형성하는 S1단계와, 상기 캡업의 기저부에 절연수지를 분사하거나 도포하여 절연층을 형성하는 S2단계와, 상기 캡조립체를 전지캔에 클림핑하여 체결하고 음극탭을 용접하는 S3단계를 포함하는 특징이 있다.
먼저 캡업(131)에 CID모듈을 대면시켜 정렬하고 용접하여 캡조립체(130)를 형성하는 공정인데, 여기사 CID모듈은 이차전지의 작동이상으로 내부압력이나 온도가 증가하는 경우에 외부 회로나 부하로 인가되는 전류를 차단하는 구성을 의미하는 것으로, 도면에서 볼 수 있는 구성인 안전밴트(132), 캡다운(134), 서브플레이트(135)는 물론 서브플레이트가 없는 구조로 안전밴트와 캡다운으로 구성될 수 있다.
즉, 서브플레이트(135)가 있는 구조는 안전밴트(132)는 돌출부(132a)가 캡 다운(134)의 중앙통공(134a)을 통과하여 조립되고, 안전밴트의 돌출부(132a)에는 서브 플레이트(135)가 용접되나, 제거된 구조는 중앙통공(134a)이 메워지고, 돌출부(132a)가 바로 캡다운에 용접될 수 있다.
상기 안전밴트(132)는 상기 캡업(131)과 대응되는 원형의 판체로 형성되고, 중앙에는 돌출부(132a)가 하방향으로 돌출형성되며, 상기 인슐레이터(133)는 상기 안전밴트(132)와 상기 캡 다운(134) 사이에 개재되며, 이들을 절연시키는 재질로 형성되며, 아울러 캡업과의 고정을 공고히 하기 위하여 안전밴트의 절곡부(132b)를 두어 캡업의 단부 테두리 부분을 감싸도록 할 수 있다.
상기 캡다운(134)은 원형의 판체로 형성되고, 중앙에 상기 안전밴트(132)의 돌출부(132a)가 용접되거나, 서브플레이트가 구비되는 구조에서는, 상기 돌출부(132a)가 관통하는 중앙통공(134a)이 형성되며, 캡다운(134)의 일측에는 과도한 내압 발생시 안전밴트(132)의 돌출부(132a)를 상승시키는 가스가 배출되는 가스배출공(134b)이 형성된다.
상기 서브플레이트(135)는 상기 캡다운(134)의 중앙통공(134a)을 관통하는 상기 안전밴트(132)의 돌출부(132a)와 용접되어 상기 양극탭(114)과 상기 안전밴트(132)를 전기적으로 접속시킨다.
또한, 도면에는 도시하지 않았으나 캡업(131)과 안전밴트(132)와의 사이에 이차보호소자인 PTC 소자가 더 설치될 수도 있다.
다음으로, S2단계인 상기 캡업의 기저부에 절연수지를 분사하거나 도포하여 절연층을 형성하는 공정을 보면, 상기 캡업(131)은 원형의 판체로 형성되어 중앙부에 볼록하게 돌출된 단자부(131a)가 형성되어 외부와 전기적으로 접속되며, 중앙부 주변의 테두리는 기저부(131c)를 이루는데, 상기 기저부에 절연수지를 분사하거나 도포하여 절연층(200)을 형성한다.
여기서, 분사하는 방법은 균일성과 퍼짐성이 우수한 전기방사법을 사용할 수 있다.
이와 같이, 분사나 도포를 하게 되면, 기저부나 경사부외에 단자부나 기저부 중 절곡부(132b)나 가스켓으로 덮히는 노출부(UW)는 절연층에 의하여 밀폐성과 통전성에 악영향을 미칠 수 있으므로 제거하는 것이 바람직하다.
상기 노출부에 배치된 절연층은 식각이나 샌딩에 의하여 제거될 수 있는데, 특히 레이저빔에 의한 식각이 바람직하다.
그런데, 천연수지, 합성수지, 고무재 등의 유기재료인 절연층은 레이저빔이 투과되어 식각이 어려울 수 있으므로, 절연층에는 레이저빔흡수 안료나 염료를 포함할 수 있다.
이러한 레이저빔흡수 안료나 염료는 다양하게 사용되는 레이저빔의 고유주파수를 흡수할 수 있어 열이 발생되는 특성을 가지는 안료인 한 특별하게 제한할 것은 아님은 앞서 본 바와 같아 설명을 생략한다.
한편, 여기서, 분사나 도포로 절연층 형성후에 별도로 레이저빔에 의한 노출부를 식각하는 것을 대체하여, 절연수지를 분사할 수 있는 분사기(spray)를 이용하여 분사나 도포시 노출부(UW)를 가리도록 마스크(400)를 상기 캡업의 해당부위에 배치시켜(masking) 기저부 상부로 분사나 도포하도록 하여 절연층(200)을 형성할 수 있다.
아울러, 상기 절연층은 기저부에는 물론 경사부에도 구비될 수 있어서, 외부음극탭에 의하여 발생되는 쇼트를 예방하는데 도움이 된다.
이러한 절연층은 절연수지를 도포하여 경화시키거나, 성형된 절연재를 기저부에 안착고정하여 사용할 수 있는데, 즉, 기저부와 대응되는 형상으로 성형된 절연재를 그 사이에 접착제를 개재시켜 압착이나 가열과 같은 수단으로 건조, 경화하여 절연층(200)과 접착층(210)으로 구현할 수 있다.
또한, 상기 기저부(131c)에는 절연층(200)의 하부에 돌출되도록 연장된 삽입돌기(220)를 미리 성형시키고, 이 삽입돌기가 삽입될 수 있는 삽입홈(131cc)을 캡업에 미리 단조나 성형하여 돌기와 홈을 결합하여 고정할 수 있다.
다음으로, 상기 캡조립체를 전지캔에 클림핑하여 체결하고 외부음극탭을 용접하는 S3단계를 보면, 종래와 같이 상기 전지캔(120)의 내부로 전극조립체(110)가 삽입하고 전해액을 주입하고, 전지캔(120)의 상부측에 전극조립체(110)의 유동을 방지하기 위한 비딩부(123)가 형성되며, 전지캔(120)의 상단 개구부의 내주면에 가스켓(140)을 삽입한 상태에서 조립된 캡조립체(130)를 안착시키고 전지캔(120)의 상단부를 클림핑할 수 있다.
상기 클림핑부(124)에 외부음극탭(300)을 용접하여 전기적으로 접속되도록 한다.
이차전지 100, 절연층 200,
외부음극탭 300, 마스크 400

Claims (14)

  1. 서로 다른 두 전극 및 이들 두 전극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체;
    상기 전극조립체가 수용되는 전지캔;
    상기 전극조립체가 수용되는 전지캔의 상부에 고정되는 캡조립체; 및
    상기 캡조립체와 상기 전지캔의 상부 사이에 개재되어 압착되고 상기 캡조립체와 상기 전지캔과의 사이를 절연하고 밀폐시키는 가스켓;을 포함하며,
    상기 캡조립체의 캡업 기저부에는 절연층이 구비된 것을 특징으로 하는 안정성이 우수한 원통형 이차전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전지캔의 클림핑부에 외부음극탭이 고정된 것을 특징으로 하는 안정성이 우수한 원통형 이차전지.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연층과 기저부와의 사이에는 접착층이 개재된 것을 특징으로 하는 안정성이 우수한 원통형 이차전지.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 기저부에는 절연층의 하부에서 돌출된 삽입돌기가 삽입될 수 있는 삽입홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 안정성이 우수한 원통형 이차전지.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연층에는 레이저빔흡수 안료나 염료를 포함하는 것을 특징으로 하는 안정성이 우수한 원통형 이차전지.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 안료나 염료는 조사되는 레이빔의 파장을 흡수하여 절연층의 일부가 건식에칭되는 열을 발생시키는 것을 특징으로 하는 안정성이 우수한 원통형 이차전지.
  7. 캡업에 CID모듈을 대면시켜 정렬하고 용접하여 캡조립체를 형성하는 S1단계;
    상기 캡업의 기저부에 절연수지를 분사하거나 도포하여 절연층을 형성하는 S2단계; 및
    상기 캡조립체를 전지캔에 클림핑하여 체결하고 외부음극탭을 용접하는 S3단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 내구성이 우수한 이차전지용 캡조립체의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 CID모듈은 안전밴트, 캡다운 또는 서브플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 안정성이 우수한 원통형 이차전지의 제조방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 캡업의 절연층 일부를 레이저빔에 의하여 식각하는 것을 특징으로 하는 안정성이 우수한 원통형 이차전지의 제조방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 절연층에는 레이저빔흡수안료 또는 염료를 포함하는 것을 특징으로 하는 안정성이 우수한 원통형 이차전지의 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 안료나 염료는 조사되는 레이빔의 파장을 흡수하여 절연층의 일부가 건식에칭되는 열을 발생시키는 것을 특징으로 하는 안정성이 우수한 원통형 이차전지.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 S2단계에서 상기 캡업을 마스킹하여 기저부 상부로 분사나 도포하는 것을 특징으로 하는 안정성이 우수한 원통형 이차전지의 제조방법.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 절연층과 기저부와의 사이에는 접착층이 개재된 것을 특징으로 하는 안정성이 우수한 원통형 이차전지의 제조방법.
  14. 제 7 항에 있어서,
    상기 기저부에는 절연층의 하부에서 돌출된 삽입돌기가 삽입될 수 있는 삽입홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 안정성이 우수한 원통형 이차전지의 제조방법.
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