KR20200088154A - 이차전지용 탑 캡, 이차전지 및 그 이차전지의 제조방법 - Google Patents

이차전지용 탑 캡, 이차전지 및 그 이차전지의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20200088154A
KR20200088154A KR1020190004804A KR20190004804A KR20200088154A KR 20200088154 A KR20200088154 A KR 20200088154A KR 1020190004804 A KR1020190004804 A KR 1020190004804A KR 20190004804 A KR20190004804 A KR 20190004804A KR 20200088154 A KR20200088154 A KR 20200088154A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
secondary battery
region
top cap
hole
protruding
Prior art date
Application number
KR1020190004804A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102538690B1 (ko
Inventor
강준섭
배준성
성낙기
김성태
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 KR1020190004804A priority Critical patent/KR102538690B1/ko
Priority to US16/970,833 priority patent/US11276895B2/en
Priority to PCT/KR2019/018517 priority patent/WO2020149549A1/ko
Priority to JP2020540468A priority patent/JP7140449B2/ja
Priority to CN201980011897.9A priority patent/CN111699569B/zh
Priority to EP19910232.8A priority patent/EP3739653A4/en
Publication of KR20200088154A publication Critical patent/KR20200088154A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102538690B1 publication Critical patent/KR102538690B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147—Lids or covers
    • H01M50/148—Lids or covers characterised by their shape
    • H01M50/152—Lids or covers characterised by their shape for cells having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • H01M2/046—
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0422—Cells or battery with cylindrical casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/049—Processes for forming or storing electrodes in the battery container
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/446—Initial charging measures
    • H01M2/1223—
    • H01M2/34—
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0438—Processes of manufacture in general by electrochemical processing
    • H01M4/044—Activating, forming or electrochemical attack of the supporting material
    • H01M4/0445—Forming after manufacture of the electrode, e.g. first charge, cycling
    • H01M4/0447—Forming after manufacture of the electrode, e.g. first charge, cycling of complete cells or cells stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147—Lids or covers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/172—Arrangements of electric connectors penetrating the casing
    • H01M50/174—Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells
    • H01M50/179—Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells for cells having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183—Sealing members
    • H01M50/184—Sealing members characterised by their shape or structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183—Sealing members
    • H01M50/186—Sealing members characterised by the disposition of the sealing members
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/35—Gas exhaust passages comprising elongated, tortuous or labyrinth-shaped exhaust passages
    • H01M50/367—Internal gas exhaust passages forming part of the battery cover or case; Double cover vent systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/375—Vent means sensitive to or responsive to temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/574—Devices or arrangements for the interruption of current
    • H01M50/581—Devices or arrangements for the interruption of current in response to temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/10—Temperature sensitive devices
    • H01M2200/106—PTC
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/574—Devices or arrangements for the interruption of current
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing 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)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

이차전지용 탑 캡, 이차전지 및 그 이차전지의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 제1 측면에 따르면, 이차전지용 탑 캡으로서, 상기 탑 캡의 외주면을 형성하는 둘레 영역; 상기 탑 캡의 중심부를 형성하는 가운데 영역; 상기 둘레 영역과 상기 가운데 영역을 연결하는 연결 영역; 및 상기 둘레 영역, 가운데 영역 또는 연결 영역으로부터 하방으로 돌출된 돌출 영역; 을 포함하는 이차전지용 탑 캡이 제공된다.

Description

이차전지용 탑 캡, 이차전지 및 그 이차전지의 제조방법{Top cap for secondary battery, secondary battery and method of manufacturing the secondary battery}
본 발명은 이차전지용 탑 캡, 이차전지 및 그 이차전지의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 종래에 비해 이차전지의 밀봉성을 향상할 수 있는 이차전지용 탑 캡, 이차전지 및 그 이차전지의 제조방법에 관한 것이다.
반복적인 충전 및 방전이 가능한 이차전지(secondary battery)는 그 구조 및 제조 방법 등에 따라 파우치형 이차전지, 각형 이차전지, 원통형 이차전지 등으로 나뉠 수 있다.
이 중 원통형 이차전지는 원통 형상을 갖는 전지 캔의 내부에 전극 조립체가 수용되고 전지 캔의 상부에 탑 캡이 결합되는 구조를 갖는 것이 일반적이다.
한편, 이차전지를 제조하는 방법은 전극 조립체를 활성화하기 위해 전극 조립체를 충전하는 활성화 과정을 포함하는 것이 일반적이다. 이러한 활성화 과정에서 전해액 등에서 가스가 발생하게 되는데, 이러한 가스로 인해 이차전지 내부의 압력이 상승하게 된다.
그러나, 종래기술에 따르면 원통형 이차전지의 활성화 과정은 전지 캔의 상부에 탑 캡이 결합되어 이차전지 내부가 밀봉된 후에 이루어지기 때문에 활성화 과정에서 발생하는 가스를 외부로 배출할 수 없어 전지 캔을 비롯한 이차전지 내부의 구성이 파손되거나 이차전지가 폭발할 수 있다는 문제점이 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 이차전지의 제조 과정 중 활성화 과정에서 발생하는 이차전지 내부의 가스를 배출함으로써 이차전지의 안정성이 향상되는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 측면에 따르면, 이차전지용 탑 캡으로서, 상기 탑 캡의 외주면을 형성하는 둘레 영역; 상기 탑 캡의 중심부를 형성하는 가운데 영역; 상기 둘레 영역과 상기 가운데 영역을 연결하는 연결 영역; 및 상기 둘레 영역, 가운데 영역 또는 연결 영역으로부터 하방으로 돌출된 돌출 영역; 을 포함하는 이차전지용 탑 캡이 제공된다.
상기 가운데 영역은 원판 형상을 가지고, 상기 돌출 영역은 상기 가운데 영역의 중심으로부터 하방으로 돌출될 수 있다.
상기 돌출 영역은, 일(1)자 형상을 가지고 하방으로 연장되는 막대부; 를 포함할 수 있다.
상기 돌출 영역은, 상기 막대부의 측면에 형성되는 돌기부; 를 더 포함할 수 있다.
상기 돌출 영역은, 지그재그(zigzag) 형상을 가지고 하방으로 연장되는 지그재그부; 를 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 측면에 따르면, 상부가 개방된 전지 케이스; 상기 전지 케이스의 내부에 구비되는 전극 조립체; 상기 전극 조립체의 상부에 구비되고 관통홀이 형성되는 관통홀 형성 부재; 및 상기 전지 케이스의 상부에 결합되는 상기 이차전지용 탑 캡; 을 포함하고, 상기 돌출 영역 중 적어도 일부는 상기 관통홀에 삽입되는 이차전지가 제공된다.
시트 형상을 가지고, 상기 돌출 영역과 상기 관통홀 사이에 구비되며, 적어도 일부가 상기 관통홀에 삽입되는 밀봉 시트; 를 더 포함할 수 있다.
상기 관통홀 형성 부재는, PTC 소자 및 캡 플레이트 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제3 측면에 따르면, 상부가 개방된 전지 케이스를 구비하는 단계; 상기 전지 케이스 내부에 전극 조립체를 수용하는 단계; 상기 전극 조립체의 상부에 관통홀이 형성된 관통홀 형성 부재를 구비하는 단계; 상기 관통홀 형성 부재의 상부에 위치하고, 하방으로 돌출되되 상기 관통홀에 대응되는 단면(cross section)의 형상을 갖는 돌출 영역을 포함하는 탑 캡을 상기 전지 케이스의 상부에 결합하는 단계; 상기 전극 조립체를 충전하는 충전 단계; 및 상기 돌출 영역이 하방으로 이동하여, 상기 돌출 영역이 상기 관통홀 형성 부재의 상기 관통홀을 밀봉하는 밀봉 단계; 를 포함하는 이차전지 제조방법이 제공된다.
상기 밀봉단계 이전에, 시트 형상의 밀봉 시트를 상기 관통홀 형성 부재의 상기 관통홀의 상부에 구비하는 단계; 를 더 포함하고, 상기 밀봉 단계에서, 상기 돌출 영역이 하방으로 이동함에 따라 상기 밀봉 시트 중 적어도 일부가 상기 관통홀 형성 부재의 상기 관통홀에 삽입될 수 있다.
본 발명에 따르면, 이차전지의 제조 과정 중 활성화 과정에서 발생하는 이차전지 내부의 가스를 배출함으로써 이차전지의 안정성이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 탑 캡의 구조를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 탑 캡의 구조를 도시한 측단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지용 탑 캡의 구조를 도시한 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지용 탑 캡의 구조를 도시한 측단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 이차전지 제조 방법에서 돌출 영역에 의한 밀봉 단계가 이루어지기 전의 모습을 도시한 측단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 이차전지 제조 방법에서 돌출 영역에 의한 밀봉 단계가 이루어진 후에 이차전지의 제조가 완료된 후의 모습을 도시한 측단면도이다.
이하, 도면을 참고하여 본 발명에 따른 이차전지용 탑 캡의 구조를 설명하도록 한다.
이차전지용 탑 캡
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 탑 캡의 구조를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 탑 캡의 구조를 도시한 측단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 탑 캡(300)은 탑 캡(300)의 외주면을 형성하는 둘레 영역(310), 탑 캡(300)의 중심부를 형성하는 가운데 영역(320) 및 둘레 영역(310)과 가운데 영역(320)을 연결하는 연결 영역(330)을 포함할 수 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 탑 캡(300)의 가운데 영역(320)은 상방으로 돌출되어 있을 수 있고, 연결 영역(330)은 탑 캡(300)의 단차를 형성할 수 있다. 또한, 연결 영역(330)은 여러 개의 구성을 다시 나뉠 수 있고 여러 개의 구성들은 서로 이격될 수 있는데, 탑 캡(300)의 연결 영역(330)들 사이에는 적어도 하나 이상의 개방 영역(H)이 형성될 수 있다. 도 1에는 탑 캡(300)의 둘레 영역(310) 및 가운데 영역(320)이 각각 링 형상 및 원판 형상을 갖는 경우가 도시되어 있지만, 둘레 영역(310)과 가운데 영역(320)의 형상은 도 1에 한정되지 않는다.
탑 캡(300)의 둘레 영역(310), 가운데 영역(320) 및 연결 영역(330)은 철계 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 탑 캡(300)의 둘레 영역(310), 가운데 영역(320) 및 연결 영역(330)은 니켈이 도금된 철로 이루어질 수 있다.
계속해서 도 1 및 도 2를 참고하면 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 탑 캡(300)은 둘레 영역(310), 가운데 영역(320) 또는 연결 영역(330)의 하방으로 돌출된 형상의 돌출 영역(340)을 포함할 수 있다. 도 1 및 도 2에는 돌출 영역(340)이 원판 형상을 갖는 가운데 영역(320)의 중심으로부터 하방으로 돌출된 모습이 도시되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 돌출 영역(340)은 일(1)자 형상을 갖고 하방으로 연장되는 막대부(342)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 막대부(342)는 원기둥 형상을 가질 수 있다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 막대부(342)의 하부 끝부는 둘레 영역(310)의 하면보다 상부에 위치할 수 있다. 이는, 막대부(342)의 하부 끝부가 둘레 영역(310)의 하면의 연장 영역(도 2의 점선 참조)보다 상부에 위치한 것으로 이해될 수 있다.
후술할 바와 같이 본 발명에 따른 탑 캡(300)의 돌출 영역(340)은 이차전지의 내부에 구비된 관통홀 형성 부재(200, 도 6 참조)의 관통홀에 삽입되는 구성일 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지용 탑 캡의 구조를 도시한 측단면도이다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지용 탑 캡(300)의 구성 중 둘레 영역(310), 가운데 영역(320) 및 연결 영역(330)에 대한 설명은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 탑 캡에 대한 설명으로 갈음하도록 한다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지용 탑 캡(300)의 돌출 영역(340) 역시 본 발명의 제1 실시예의 경우와 유사하게 일(1)자 형상을 가지고 하방으로 연장되는 막대부(342)를 포함할 수 있다. 뿐만 아니라, 본 발명의 제2 실시예에 따르면 돌출 영역(340)은 막대부(342)의 측면에 볼록하게 형성되는 돌기부(344)를 더 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이 돌기부(344)는 복수로 구비될 수 있다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 막대부(342)의 하부 끝부는 둘레 영역(310)의 하면보다 상부에 위치할 수 있다.
후술할 바와 같이 본 발명에 따른 탑 캡(300)의 돌출 영역(340)은 이차전지의 내부에 구비된 관통홀 형성 부재(200, 도 6 참조)의 관통홀에 삽입되는 구성일 수 있는데, 본 발명의 제2 실시예와 같이 돌출 영역(340)에 돌기부(344)가 형성되는 경우 돌기부(344)에 의해 관통홀에서 돌출 영역(340)의 결합력이 향상될 수 있다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지용 탑 캡의 구조를 도시한 측단면도이다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지용 탑 캡(300)의 구성 중 둘레 영역(310), 가운데 영역(320) 및 연결 영역(330)에 대한 설명 역시 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지용 탑 캡에 대한 설명으로 갈음하도록 한다.
도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지용 탑 캡(300)의 돌출 영역(340)은 지그재그 형상을 가지고 하방으로 연장되는 지그재그부(346)를 포함할 수 있다. 도 4에는 지그재그부(346)가 각지게 꺾인 형상을 갖는 경우가 도시되어 있지만, 이와 달리 지그재그부(346)는 물결 형태로 곡면을 갖도록 꺾인 형상을 가질 수도 있다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 지그재그부(346)의 하부 끝부는 둘레 영역(310)의 하면보다 상부에 위치할 수 있다.
후술할 바와 같이 본 발명에 따른 탑 캡(300)의 돌출 영역(340)은 이차전지의 내부에 구비된 관통홀 형성 부재(200, 도 6 참조)의 관통홀에 삽입되는 구성일 수 있는데, 본 발명의 제3 실시예와 같이 돌출 영역(340)에 지그재그부(346)를 포함하는 경우 관통홀에서의 돌출 영역(340)의 결합력이 향상될 수 있다.
이하, 전술한 내용 및 도면을 참고하여 본 발명에 따른 이차전지의 구조를 설명하도록 한다.
이차전지
도 5는 본 발명에 따른 이차전지 제조 방법에서 돌출 영역에 의한 밀봉 단계가 이루어지기 전의 모습을 도시한 측단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 이차전지 제조 방법에서 돌출 영역에 의한 밀봉 단계가 이루어진 후에 이차전지의 제조가 완료된 후의 모습을 도시한 측단면도이다.
탑 캡(300)의 구조에 대한 설명은 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 따른 탑 캡(300)의 구조에 대해서 전술한 내용으로 갈음하도록 한다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지(10)는 상부가 개방된 전지 케이스(100) 및 전지 케이스(100)의 내부에 구비되는 전극 조립체(150)를 포함할 수 있다. 전지 케이스(100)는 원통 형상을 가질 수 있지만, 본 발명의 내용과 모순되지 않는 범위 내에서 전지 케이스(100)의 형상은 다양하게 적용될 수 있다.
계속해서 도 5 및 도 6을 참고하면, 전지 케이스(100)의 상부에는 탑 캡(300)이 결합될 수 있다. 전지 케이스(100)와 탑 캡(300) 간의 결합이 보다 견고하게 이루어질 수 있도록, 전지 케이스(100)의 상부의 내측면과 탑 캡(300)의 외측면 사이에는 가스켓(500)이 구비될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 이차전지(10)는 전극 조립체의 상부에 구비되고 관통홀(200a)이 형성되는 관통홀 형성 부재(200)를 포함할 수 있다.
관통홀 형성 부재(200)는 온도가 상승하였을 때 전기 저항이 급격히 증가하여 이차전지의 전류를 차단하는 PTC 소자(210) 또는 캡 플레이트(220)를 포함할 수 있다. 도 5 및 도 6에는 이차전지(10)에서 전극 조립체(150)가 전극탭(150a)에 의해 캡 플레이트(220)와 연결되고, 캡 플레이트(220)의 상부에 PTC 소자(210)가 구비되는 구조가 도시되어 있다.
계속해서 도 6을 참고하면 본 발명에 따른 이차전지(10)에서 돌출 영역(340) 중 적어도 일부는 관통홀 형성 부재(200)에 형성된 관통홀(200a)에 삽입될 수 있다. 도 6에는 돌출 영역(340)이 PTC 소자(210)의 관통홀(210a) 및 캡 플레이트(220)의 관통홀(220a)에 삽입되는 모습이 도시되어 있다. 본 발명에 따르면 탑 캡(300)의 돌출 영역(340)이 관통홀 형성 부재(200)에 형성된 관통홀(200a)에 삽입됨으로써 이차전지(10) 내부의 밀봉성이 확보될 수 있다.
한편, 돌출 영역(340)이 관통홀(200a)에 원활하게 삽입될 수 있도록, 돌출 영역(340)의 수평 단면의 형상은 관통홀(200a)의 형상에 대응될 수 있다. 이때, '돌출 영역의 수평 단면의 형상은 관통홀의 형상에 대응'된다는 것은 돌출 영역(340)이 관통홀(200a)에 삽입될 수 있을 정도의 면적을 갖는다는 것이며, 돌출 영역의 수평 단면의 형상과 관통홀의 형상이 닮은꼴인 경우만을 의미하는 것은 아니다.
이때, 돌출 영역(340)의 수평 단면의 면적은 관통홀(200a)의 면적보다 작을 수 있다. 이 경우, 돌출 영역(340)이 관통홀(200a)에 원활하게 삽입될 수 있다. 그러나, 이와 달리 돌출 영역(340)의 수평 단면의 면적은 관통홀(200a)의 면적보다 클 수도 있다. 이 경우, 돌출 영역(340)이 관통홀(200a)에 억지 끼워맞춤 방식으로 삽입되므로, 이차전지(10)의 밀봉성이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 이차전지(10)는 시트 형상을 가지고 돌출 영역(340)과 관통홀(200a) 사이에 구비되며, 적어도 일부가 관통홀(200a)에 삽입되는 밀봉 시트(400)를 더 포함할 수 있다. 밀봉 시트(400)가 구비되는 경우 이차전지(10)의 내부의 밀봉성이 보다 향상될 수 있다.
한편, 본 발명에 따르면 돌출 영역(340)은 플라스틱 재질을 포함할 수 있다. 보다 바람직하게는 돌출 영역(340)의 재질은 가스켓(500)의 재질과 동일할 수 있다. 돌출 영역(340)의 재질이 가스켓(500)의 재질과 동일한 경우, 돌출 영역(340)을 제조하기 위한 별도의 재료를 채용할 필요가 없으므로, 본 발명에 따른 이차전지(10)를 제조하는 데 필요한 비용을 최소화할 수 있다.
이하, 전술한 내용 및 도면을 참고하여 본 발명에 따른 이차전지 제조방법을 설명하도록 한다.
이차전지 제조방법
도 1 내지 도 6을 참고하면, 본 발명에 따른 이차전지 제조방법은, 상부가 개방된 전지 케이스(100)를 구비하는 단계, 전지 케이스(100) 내부에 전극 조립체(150)를 수용하는 단계, 전극 조립체(150)의 상부에 관통홀(200a)이 형성된 관통홀 형성 부재(200)를 구비하는 단계, 관통홀 형성 부재(200)의 상부에 위치하고 하방으로 돌출되되 둘레 영역(310), 가운데 영역(320) 또는 연결 영역(330)으로부터 하방으로 돌출되되 관통홀(200a)에 대응되는 수평 단면(cross section)의 형상을 갖는 돌출 영역(340)을 포함하는 탑 캡(300)을 전지 케이스(100)의 상부에 결합하는 단계; 를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 이차전지 제조방법은 전극 조립체(150)를 충전하여 전극 조립체(150)를 활성화시키는 충전 단계, 및 탑 캡(300)의 상면을 가압하여 돌출 영역(340)을 하방으로 이동시킴으로써 돌출 영역(340)이 관통홀 형성 부재(200)의 관통홀(200a)을 밀봉하는 밀봉 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 관통홀 형성 부재(200)의 관통홀(200a)이 개방된 상태에서 전극 조립체(150)를 활성화시켜 이차전지 내부에 발생한 가스를 배출한 후에 돌출 영역(340)이 관통홀(200a)을 밀봉함으로써 전극 조립체의 활성화 과정에서 발생하는 가스로 인한 이차전지 내부 구성의 파손 또는 이차전지의 폭발을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 이차전지 제조방법은, 상기 밀봉 단계 이전에 이루어지며, 시트 형상의 밀봉 시트(400)를 관통홀 형성 부재(200)의 관통홀(200a)의 상부에 구비하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 밀봉 단계에서, 돌출 영역(340)이 하방으로 이동함에 따라 밀봉 시트(400) 중 적어도 일부가 관통홀 형성 부재(200)의 관통홀(200a)에 삽입될 수 있다.
한편, 본 발명에 따라 탑 캡(300)의 돌출 영역(340)이 관통홀(200a)을 효과적으로 밀봉할 수 있기 위해서 탑 캡은, 밀봉 단계에서 탑 캡(300)의 상면을 가압할 때 탑 캡(300)의 상면이 변형되기 충분한 수준의 연성을 가지는 재질일 수 있다. 또한, 탑 캡(300)은, 이차전지(10) 내부의 압력에 의해 탑 캡(300)의 상면이 원상태로 복귀하지 않을 정도의 강성을 가지는 재질일 수 있다.
이상에서 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 실시가 가능함은 물론이다.
10 : 이차전지
100 : 전지 케이스
150 : 전극 조립체
150a : 전극탭
200 : 관통홀 형성 부재
200a : 관통홀
210 : PTC 소자
210a : 관통홀
220 : 캡 플레이트
220a : 관통홀
300 : 탑 캡
310 : 둘레 영역
320 : 가운데 영역
330 : 연결 영역
340 : 돌출 영역
342 : 막대부
344 : 돌기부
346 : 지그재그부
400 : 밀봉 시트
500 : 가스켓
H : 개방 영역

Claims (10)

  1. 이차전지용 탑 캡으로서,
    상기 탑 캡의 외주면을 형성하는 둘레 영역;
    상기 탑 캡의 중심부를 형성하는 가운데 영역;
    상기 둘레 영역과 상기 가운데 영역을 연결하는 연결 영역; 및
    상기 둘레 영역, 가운데 영역 또는 연결 영역으로부터 하방으로 돌출된 돌출 영역; 을 포함하는 이차전지용 탑 캡.
  2. 청구항 1에서,
    상기 가운데 영역은 원판 형상을 가지고,
    상기 돌출 영역은 상기 가운데 영역의 중심으로부터 하방으로 돌출되는 이차전지용 탑 캡.
  3. 청구항 1에서,
    상기 돌출 영역은,
    일(1)자 형상을 가지고 하방으로 연장되는 막대부; 를 포함하는 이차전지용 탑 캡.
  4. 청구항 3에서,
    상기 돌출 영역은,
    상기 막대부의 측면에 형성되는 돌기부; 를 더 포함하는 이차전지용 탑 캡.
  5. 청구항 1에서,
    상기 돌출 영역은,
    지그재그(zigzag) 형상을 가지고 하방으로 연장되는 지그재그부; 를 포함하는 이차전지용 탑 캡.
  6. 상부가 개방된 전지 케이스;
    상기 전지 케이스의 내부에 구비되는 전극 조립체;
    상기 전극 조립체의 상부에 구비되고 관통홀이 형성되는 관통홀 형성 부재; 및
    상기 전지 케이스의 상부에 결합되는, 청구항 1에 따른 이차전지용 탑 캡; 을 포함하고,
    상기 돌출 영역 중 적어도 일부는 상기 관통홀에 삽입되는 이차전지.
  7. 청구항 6에서,
    시트 형상을 가지고, 상기 돌출 영역과 상기 관통홀 사이에 구비되며, 적어도 일부가 상기 관통홀에 삽입되는 밀봉 시트; 를 더 포함하는 이차전지.
  8. 청구항 6에서,
    상기 관통홀 형성 부재는,
    PTC 소자 및 캡 플레이트 중 적어도 어느 하나를 포함하는 이차전지.
  9. 상부가 개방된 전지 케이스를 구비하는 단계;
    상기 전지 케이스 내부에 전극 조립체를 수용하는 단계;
    상기 전극 조립체의 상부에 관통홀이 형성된 관통홀 형성 부재를 구비하는 단계;
    상기 관통홀 형성 부재의 상부에 위치하고, 하방으로 돌출되되 상기 관통홀에 대응되는 단면(cross section)의 형상을 갖는 돌출 영역을 포함하는 탑 캡을 상기 전지 케이스의 상부에 결합하는 단계;
    상기 전극 조립체를 충전하는 충전 단계; 및
    상기 돌출 영역이 하방으로 이동하여, 상기 돌출 영역이 상기 관통홀 형성 부재의 상기 관통홀을 밀봉하는 밀봉 단계; 를 포함하는 이차전지 제조방법.
  10. 청구항 9에서,
    상기 밀봉단계 이전에, 시트 형상의 밀봉 시트를 상기 관통홀 형성 부재의 상기 관통홀의 상부에 구비하는 단계; 를 더 포함하고,
    상기 밀봉 단계에서,
    상기 돌출 영역이 하방으로 이동함에 따라 상기 밀봉 시트 중 적어도 일부가 상기 관통홀 형성 부재의 상기 관통홀에 삽입되는 이차전지 제조방법.
KR1020190004804A 2019-01-14 2019-01-14 이차전지용 탑 캡, 이차전지 및 그 이차전지의 제조방법 KR102538690B1 (ko)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190004804A KR102538690B1 (ko) 2019-01-14 2019-01-14 이차전지용 탑 캡, 이차전지 및 그 이차전지의 제조방법
US16/970,833 US11276895B2 (en) 2019-01-14 2019-12-26 Top cap for secondary battery, secondary battery, and method for manufacturing the secondary battery
PCT/KR2019/018517 WO2020149549A1 (ko) 2019-01-14 2019-12-26 이차전지용 탑 캡, 이차전지 및 그 이차전지의 제조방법
JP2020540468A JP7140449B2 (ja) 2019-01-14 2019-12-26 二次電池用トップキャップ、二次電池及びその二次電池の製造方法
CN201980011897.9A CN111699569B (zh) 2019-01-14 2019-12-26 二次电池的顶盖、二次电池和制造二次电池的方法
EP19910232.8A EP3739653A4 (en) 2019-01-14 2019-12-26 SECONDARY BATTERY TOP CAP, SECONDARY BATTERY AND SECONDARY BATTERY MANUFACTURING PROCESS

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190004804A KR102538690B1 (ko) 2019-01-14 2019-01-14 이차전지용 탑 캡, 이차전지 및 그 이차전지의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200088154A true KR20200088154A (ko) 2020-07-22
KR102538690B1 KR102538690B1 (ko) 2023-06-01

Family

ID=71614128

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190004804A KR102538690B1 (ko) 2019-01-14 2019-01-14 이차전지용 탑 캡, 이차전지 및 그 이차전지의 제조방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11276895B2 (ko)
EP (1) EP3739653A4 (ko)
JP (1) JP7140449B2 (ko)
KR (1) KR102538690B1 (ko)
CN (1) CN111699569B (ko)
WO (1) WO2020149549A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102016643B1 (ko) * 2016-09-19 2019-08-30 주식회사 엘지화학 이차전지
WO2024202960A1 (ja) * 2023-03-24 2024-10-03 パナソニックエナジー株式会社 円筒形電池

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013084480A (ja) * 2011-10-11 2013-05-09 Toyota Motor Corp 電池の製造方法
KR20140106328A (ko) * 2013-02-26 2014-09-03 주식회사 엘지화학 캡 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4307158A (en) * 1980-06-30 1981-12-22 General Electric Company Pressure relief apparatus for sealed containers such as galvanic cells
JPH0536752U (ja) 1991-10-17 1993-05-18 三洋電機株式会社 電池の安全弁装置
JPH05144425A (ja) 1991-11-20 1993-06-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電池用防爆封口板とその製造法
KR100202928B1 (ko) 1996-03-30 1999-06-15 전주범 유기 전해액 전지용 안전장치
US6410186B1 (en) 1998-08-21 2002-06-25 Eveready Battery Company, Inc. Battery construction having double seam cover closure
KR100369068B1 (ko) * 1999-04-16 2003-01-24 삼성에스디아이 주식회사 원통형 2차 전지
JP2000323114A (ja) * 1999-05-12 2000-11-24 At Battery:Kk 密閉電池
JP2001229903A (ja) * 2000-02-15 2001-08-24 Sony Corp 非水電解液電池及びその製造方法
KR100346385B1 (ko) 2000-09-18 2002-08-01 삼성에스디아이 주식회사 이차전지의 안전장치
JP4565862B2 (ja) 2004-03-09 2010-10-20 三洋電機株式会社 電解液の供給方法
KR100839782B1 (ko) 2006-11-30 2008-06-19 삼성에스디아이 주식회사 이차전지
US20110111277A1 (en) * 2008-07-29 2011-05-12 Kunihiko Bessho Current collector for non-aqueous electrolyte secondary battery, electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery, production methods thereof, and non-aqueous electrolyte secondary battery
JP5433248B2 (ja) 2009-02-12 2014-03-05 Ｆｄｋエナジー株式会社 筒状電池
JP5994670B2 (ja) 2013-02-15 2016-09-21 株式会社豊田自動織機 蓄電装置及び蓄電装置の製造方法
JP6071678B2 (ja) * 2013-03-22 2017-02-01 株式会社東芝 密閉型二次電池及び密閉型二次電池の製造方法
US20160056436A1 (en) * 2013-04-03 2016-02-25 Hitachi, Ltd. Negative electrode for lithium-ion secondary battery, lithium-ion secondary battery, and method for manufacturing said negative electrode and lithium-ion secondary battery
KR101643035B1 (ko) 2013-09-30 2016-07-26 주식회사 엘지화학 이차전지 케이스 및 이차전지 제조방법
KR101808609B1 (ko) 2016-02-15 2017-12-13 허진우 전기에너지 저장장치용 셀 외장 케이스 및 이를 포함하는 전기에너지 저장장치
KR101919947B1 (ko) 2016-11-28 2018-11-20 삼화콘덴서공업 주식회사 원통형 전지
KR102397762B1 (ko) 2017-06-01 2022-05-13 삼성에스디아이 주식회사 양극 단자 일체형 캡 플레이트를 갖는 이차 전지

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013084480A (ja) * 2011-10-11 2013-05-09 Toyota Motor Corp 電池の製造方法
KR20140106328A (ko) * 2013-02-26 2014-09-03 주식회사 엘지화학 캡 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지

Also Published As

Publication number Publication date
KR102538690B1 (ko) 2023-06-01
EP3739653A1 (en) 2020-11-18
WO2020149549A1 (ko) 2020-07-23
US11276895B2 (en) 2022-03-15
CN111699569B (zh) 2022-11-22
CN111699569A (zh) 2020-09-22
JP7140449B2 (ja) 2022-09-21
JP2021514521A (ja) 2021-06-10
US20200381680A1 (en) 2020-12-03
EP3739653A4 (en) 2021-04-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9350004B2 (en) Cylindrical secondary battery
US7935440B2 (en) Secondary battery having anode tab of pin type
KR102487217B1 (ko) 리벳을 포함하는 캡 어셈블리 및 이를 포함하는 비딩부/클림핑부가 생략된 원통형 전지
KR100300405B1 (ko) 이차전지의캡어셈블리
KR101093957B1 (ko) 이차전지
KR102618120B1 (ko) 이차전지
US20140045009A1 (en) Secondary battery
US7960053B2 (en) Sealed battery and manufacturing method therefor
KR20200139530A (ko) 이차전지 및 그 이차전지를 포함하는 전지 팩
US11276895B2 (en) Top cap for secondary battery, secondary battery, and method for manufacturing the secondary battery
EP1091430B1 (en) Safety vent device used in a battery module
KR101416520B1 (ko) 벤트 구조를 갖는 2차 전지용 캡 플레이트 및 그의 제조방법
CN217009358U (zh) 动力电池顶盖
JP2019102193A (ja) リリーフ弁付き電池
US3556863A (en) Normally sealed encased rechargeable cells with self-resealing excess pressure gas vent
KR101243529B1 (ko) 리튬 이차전지
KR100274937B1 (ko) 리튬 이온전지의 케이스
KR100731419B1 (ko) 이차전지
US20230361392A1 (en) Cylindrical secondary battery
KR102702547B1 (ko) 원통형 이차 전지
US20240170773A1 (en) Top cover structure and battery
KR100450183B1 (ko) 누액 방지 기능이 향상된 이차 전지
JPH10261392A (ja) 電池の密閉構造
JP2017139200A (ja) 電池
CN118202513A (zh) 圆柱形二次电池和用于制造二次电池的方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)