KR20220014837A - 버튼형 이차전지 및 그의 제조방법 - Google Patents

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KR20220014837A
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이용곤
조민수
김병습
성주환
김민규
김민선
정영훈
채상학
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Abstract

본 발명은 버튼형 이차전지로서, 제1 전극단자를 겸하는 하부캔; 상기 하부캔을 감싸는 형태로 결합되고, 제2 전극단자를 겸하는 상부캔; 및 상기 하부캔과 상기 상부캔 사이에 구비되는 가스켓을 포함하며, 상기 가스켓이 밀착되는 상기 하부캔의 표면과 상기 상부캔의 표면에는 만입형의 하부 삽입홈과 만입형의 상부 삽입홈이 각각 형성되고, 상기 하부 삽입홈과 상기 상부 삽입홈은, 서로 마주보지 않도록 이격되게 위치하며, 상기 가스켓에는, 상기 하부캔과 상기 상부캔에 밀착되면서 밀봉력을 높이는 폐곡선 형태의 밀봉 돌기부가 형성된다.

Description

버튼형 이차전지 및 그의 제조방법{BUTTON TYPE SECONDARY BATTERY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 버튼형 이차전지 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 가스켓의 개선을 통해 하부캔과 상부캔의 결합력과 밀봉력을 높인 버튼형 이차전지 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 이차전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하며, 이러한 이차 전지는 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 및 전기자동차 등에 널리 사용되고 있다.
한편, 이차전지는 높은 에너지 밀도, 높은 출력, 긴 수명을 가진 버튼형 이차전지를 포함하며, 상기 버튼형 이차전지는 전극조립체, 상기 전극조립체를 수용하는 하부캔, 상기 하부캔에 결합되는 상부캔, 상기 하부캔과 상부캔을 절연하고 밀봉하는 가스켓을 포함한다.
그러나 상기 버튼형 이차전지는 상기 하부캔과 상기 상부캔의 결합시 압입력이 클 경우 상기 가스켓이 손상되면서 상기 하부캔과 상기 상부캔 사이의 결합력과 밀착력이 떨어지고, 압입력이 약할 경우 가스켓 손상은 방지할 수 있지만 상기 하부캔과 상기 상부캔 사이의 결합력과 밀착력이 떨어지는 문제점이 있었다.
특허공개번호 제10-2018-0036086호.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 본 발명은 가스켓을 개선함으로써 가스켓 손상을 방지할 수 있고, 하부캔과 상부캔의 결합력과 밀봉력을 높일 수 있는 버튼형 이차전지 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 버튼형 이차전지는 제1 전극단자를 겸하는 하부캔; 상기 하부캔을 감싸는 형태로 결합되고, 제2 전극단자를 겸하는 상부캔; 및 상기 하부캔과 상기 상부캔 사이에 구비되는 가스켓을 포함하며, 상기 가스켓이 밀착되는 상기 하부캔의 표면과 상기 상부캔의 표면에는 만입형의 하부 삽입홈과 만입형의 상부 삽입홈이 각각 형성되고, 상기 하부 삽입홈과 상기 상부 삽입홈은, 서로 마주보지 않도록 이격되게 위치하며, 상기 가스켓에는, 상기 하부캔과 상기 상부캔에 밀착되면서 밀봉력을 높이는 폐곡선 형태의 밀봉 돌기부가 형성될 수 있다.
상기 하부 삽입홈과 상기 상부 삽입홈은 상기 하부캔의 표면 일측과 상기 상부캔의 표면 일측에 각각 형성되고, 상기 밀봉 돌기부는, 상기 하부캔의 표면 타측과 상기 상부캔의 표면 타측이 밀착되는 가스켓의 표면에 형성될 수 있다.
상기 밀봉 돌기부는, 상기 가스켓의 내주면에 형성되고 상기 하부캔의 표면에 압착되는 폐곡선 형태의 내측 밀봉돌기와, 상기 가스켓의 외주면에 형성되고 상기 상부캔의 표면에 압착되는 폐곡선 형태의 외측 밀봉돌기를 포함할 수 있다.
상기 내측 밀봉돌기와 상기 외측 밀봉돌기는 가스켓을 기준으로 대칭되지 않도록 이격되게 위치할 수 있다.
상기 하부캔과 상기 상부캔의 클램핑에 의해 상기 가스켓의 일부가 상기 하부 삽입홈과 상기 상부 삽입홈에 도입되면서 상기 가스켓의 표면에 하부 삽입돌기와 상부 삽입돌기가 형성되고, 상기 하부 삽입돌기에 의해 상기 하부캔과 상기 가스켓은 밀착 면적이 증대되고, 상기 상부 삽입돌기에 의해 상기 상부캔과 상기 가스켓은 밀착 면적이 증대될 수 있다.
상기 하부 삽입홈 또는 상기 상부 삽입홈은 바닥으로 갈수록 폭이 점차 작아지는 삼각형태를 가질 수 있다.
상기 하부 삽입홈 또는 상기 상부 삽입홈은 2개 이상으로 마련되고, 2개 이상의 하부 삽입홈 또는 2개의 상부 삽입홈은 상기 하부캔과 상기 상부캔이 클램핑되는 방향으로 단부가 연결되게 마련될 수 있다.
2개 이상의 하부 삽입홈 또는 2개 이상의 상부 삽입홈은 상기 하부캔과 상기 상부캔이 클램핑되는 방향으로 갈수록 크기가 점차 증대되게 마련될 수 있다.
한편, 본 발명의 버튼형 이차전지 제조방법은 만입형 하부 삽입홈이 형성된 하부캔, 만입형 상부 삽입홈이 형성된 상부캔, 및 폐곡선 형태의 밀봉 돌기부가 형성되는 가스켓을 준비하는 준비단계; 제1 전극, 분리막 및 제2 전극이 교대로 배치된 전극조립체를 상기 하부캔에 수용하는 수용단계; 상기 하부캔의 상부에 가스켓을 배치하는 배치단계; 및 상기 하부캔의 상부에 상기 상부캔을 배치한 다음, 상기 하부캔과 상기 상부캔을 클램핑하여 버튼형 이차전지를 제조하는 클램핑단계를 포함하며, 상기 준비단계에서, 상기 하부캔에 형성된 상기 하부 삽입홈과 상기 상부캔에 형성된 상기 상부 삽입홈은 상기 하부캔과 상기 상부캔이 결합되었을 때 서로 마주보지 않고 이격되게 위치하고, 상기 클램핑단계에서 상기 가스켓의 밀봉 돌기부는 상기 하부캔과 상기 상부캔에 밀착되면서 밀봉력을 높일 수 있다.
상기 클램핑단계는 상기 하부캔과 상기 상부캔을 클램핑하면 상기 가스켓의 일부가 상기 하부 삽입홈과 상기 상부 삽입홈에 도입되면서 상기 가스켓의 표면에 하부 삽입돌기와 상부 삽입돌기가 형성되며, 상기 하부 삽입돌기에 의해 상기 하부캔과 상기 가스켓은 밀착 면적이 증대되고, 상기 상부 삽입돌기에 의해 상기 상부캔과 상기 가스켓은 밀착 면적이 증대될 수 있다.
상기 클램핑단계에서 밀봉 돌기부는 상기 가스켓의 내주면에 형성되면서 상기 하부캔의 표면에 압착되는 폐곡선 형태의 내측 밀봉돌기와, 상기 가스켓의 외주면을 형성되면서 상기 상부캔의 표면에 압착되는 폐곡선 형태의 외측 밀봉돌기로 마련될 수 있다.
본 발명의 버튼형 이차전지는 하부캔, 상부캔 및 가스켓을 포함하고, 상기 가스켓이 밀착되는 상기 하부캔과 상기 상부캔에는 만입형의 하부 삽입홈과 만입형의 상부 삽입홈이 각각 형성되되, 상기 하부 삽입홈과 상기 상부 삽입홈은 서로 마주보지 않도록 이격되게 위치하며, 상기 가스켓의 표면에는 폐곡선 형태를 가진 밀봉 돌기부가 형성되는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 상기 하부캔과 상기 상부캔 사이의 압입력, 결합력 및 밀봉력을 높일 수 있다.
특히, 본 발명의 버튼형 이차전지는 상기 하부캔과 상기 상부캔의 클램핑할 때 상기 가스켓의 일부가 상기 하부 삽입홈과 상기 상부 삽입홈에 도입되면서 상기 가스켓의 표면에 하부 삽입돌기와 상부 삽입돌기가 형성됨으로써 하부캔과 상부캔의 압입력이 상승하더라도 가스켓의 손상을 방지할 수 있고, 하부캔과 가스켓 또는 상부캔과 가스켓 사이의 밀착 면적이 증대되면서 하부캔과 상부캔의 밀착력과 결합력을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 버튼형 이차전지에서 밀봉 돌기부는, 상기 하부캔의 외주면에 압착되도록 상기 가스켓의 내주면에 형성되는 내측 밀봉돌기와, 상기 상부캔의 내주면에 압착되도록 상기 가스켓의 외주면에 형성되는 외측 밀봉돌기를 포함하는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 하부캔과 가스켓 사이, 상부캔과 가스켓 사이의 밀봉력을 크게 높일 수 있다. 특히 내측 밀봉돌기와 외측 밀봉돌기는 복수개로 마련됨으로써 하부캔과 가스켓 사이, 상부캔과 가스켓 사이의 밀봉력을 크게 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 버튼형 이차전지에서 내측 밀봉돌기와 외측 밀봉돌기는 가스켓을 기준으로 대칭되지 않도록 이격되게 위치하는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 하부캔과 가스켓 사이, 상부캔과 가스켓 사이의 밀봉력을 크게 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 버튼형 이차전지에서 하부 삽입홈 또는 상부 삽입홈은 바닥으로 갈수록 폭이 점차 작아지는 삼각형태를 가지는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 상기 하부 삽입홈과 상기 상부 삽입홈 전체에 가스켓을 안정적으로 도입시킬 수 있고, 이에 따라 상기 하부 삽입홈과 상기 상부 삽입홈과 동일한 형태의 삽입돌기를 형성할 수 있으며, 그 결과 상기 하부캔 및 상기 상부캔의 밀착력과 결합력을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 버튼형 이차전지를 도시한 분리사시도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 버튼형 이차전지를 도시한 조립단면도.
도 3은 도 2에 표시된 A부분 확대도.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 버튼형 이차전지 제조방법을 나타낸 순서도.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 버튼형 이차전지 제조방법의 준비단계를 나타낸 단면도.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 버튼형 이차전지 제조방법의 수용단계를 도시한 단면도.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 버튼형 이차전지 제조방법의 배치단계를 도시한 단면도.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 버튼형 이차전지 제조방법의 클램핑단계를 도시한 단면도.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 버튼형 이차전지를 도시한 단면도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
[본 발명의 제1 실시예에 따른 버튼형 이차전지]
본 발명의 제1 실시예에 따른 버튼형 이차전지(100)는 도 1 내지 도 3에 도시되어 있는 것과 같이, 지름의 길이가 높이보다 큰 이차전지로서, 전극조립체(110)와, 상기 전극조립체(110)를 수용하는 캔 조립체(120)를 포함한다.
한편, 버튼형 이차전지는 코인 셀이라고도 하며, 루벤전지, RM전지 및 수은전지라고도 한다. 이와 같은 버튼형 이차전지는 소형으로 만들 수 있기 때문에 보청기, 휴대용 라이도, 무선마이크, 카메라, 및 시계 등에 널리 사용되고 있으며, 음전극에는 아연을 사용하고, 양전극에는 산화수은을 사용하며, 전해액에는 산화아연과 수산화칼륨을 사용한다.
전극조립체
전극조립체(110)는 제1 전극, 분리막 및 제2 전극이 순차적으로 배치된 3층 구조를 가진다. 한편, 전극조립체는 3층 구조에 한정되지 않으며, 분리막을 개재한 상태로 제1 전극과 제2 전극이 교대로 배치되는 3층 이상의 구조를 가질 수 있다.
여기서 분리막은 제1 전극 및 제2 전극 보다 크게 형성하며, 이에 따라 분리막은 제1 전극과 제2 전극이 접지되는 것을 방지하여 쇼트로 인한 사고를 방지한다. 한편, 제1 전극은 음극이고, 제2 전극은 양극이다.
캔 조립체
캔 조립체(120)는 전극조립체(110)의 제1 전극과 연결되고 제1 전극단자를 겸하는 하부캔(121), 전극조립체(110)의 제2 전극과 연결되고 상기 하부캔(121)을 감싸는 형태로 결합되며 제2 전극단자를 겸하는 상부캔(122), 및 상기 하부캔(121)과 상기 상부캔(122) 사이에 구비되면서 상기 하부캔과 상기 상부캔 사이를 절연하고 밀봉하는 가스켓(123)을 포함한다.
여기서 상기 가스켓(123)은 상기 하부캔(121)과 상기 상부캔(122) 사이에 구비되는 외측부(123a)와, 상기 하부캔(121)의 내벽에 지지되는 내측부(123b)와, 상기 외측부(123a)의 상단과 상기 내측부(123b)의 상단을 연결하는 연결부(123c)를 포함한다. 이와 같은 구조를 가진 가스켓(123)은 하부캔(121)과 상부캔(122) 사이를 절연하고 밀봉한다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 버튼형 이차전지(100)는 하부캔(121) 및 상기 상부캔(122)의 밀봉력과 결합력을 높이는 구조를 가진다.
즉, 상기 가스켓(123)의 표면에는 상기 가스켓(123)의 주면(도 1에서 보았을 때 가스켓의 둘레면)을 따라 연장되고 폐곡선 형태를 가진 밀봉 돌기부(123d)가 형성되고, 상기 밀봉 돌기부(123d)는 하부캔(121)과 상부캔(122) 사이의 압착력을 증대시켜서 하부캔(121)과 상부캔(122) 사이의 결합력과 밀봉력을 높일 수 있다.
일례로, 상기 밀봉 돌기부(123d)는, 상기 하부캔(121)의 외주면에 압착되도록 상기 가스켓(123)의 외측부(123a) 내주면을 따라 연장되는 폐곡선 형태의 내측 밀봉돌기(123d-1)와, 상기 상부캔(122)의 내주면에 압착되도록 상기 가스켓(123)의 외측부(123a) 외주면을 따라 연장되는 폐곡선 형태의 외측 밀봉돌기(123d-2)를 포함한다.
즉, 내측 밀봉돌기(123d-1)는 상기 가스켓(123)의 외측부(123a) 내주면에 돌출되게 마련되면서 상기 하부캔(121)의 외주면에 압착되며, 이에 따라 하부캔(121)과 가스켓(123) 사이의 압입력(결합력)과 밀봉력을 높일 수 있다. 그리고 외측 밀봉돌기(123d-2)는 가스켓(123)의 외측부(123a)의 외주면에 돌출되게 마련되면서 상기 상부캔(122)의 내주면에 압착되며, 이에 따라 상부캔(122)과 가스켓(123) 사이의 압입력(결합력)과 밀봉력을 높일 수 있다.
다시 말해, 본 발명은 가스켓의 손상을 방지하기 위해 하부캔과 상부캔 사이의 압입력을 감소시키더라도 상기 밀봉 돌기부(123d)에 의해 하부캔과 상부캔 사이 압입력을 보강되기 때문에 하부캔과 상부캔(122)의 압입력(결합력)과 밀봉력이 약해지는 것을 방지할 수 있다.
한편, 내측 밀봉돌기(123d-1)와 외측 밀봉돌기(123d-2)의 단면은 반원형, 반타원형, 곡선형, 사각형, 삼각형 중 어느 하나의 형태를 가질 수 있다. 또한 내측 밀봉돌기(123d-1)와 외측 밀봉돌기(123d-2)는 동일한 단면형태를 가질 수도 있지만 서로 다른 단면 형태를 가질 수도 있다. 또한 내측 밀봉돌기(123d-1)와 외측 밀봉돌기(123d-2)는 서로 다른 단면 크기를 가질 수도 있다. 특히 내측 밀봉돌기(123d-1)와 외측 밀봉돌기(123d-2)는 가스켓과 일체로 형성될 수 있다.
한편, 내측 밀봉돌기(123d-1)와 외측 밀봉돌기(123d-2)는 가스켓의 표면으로부터 돌출된 최대 높이는 1mm~3mm 일 수 있다.
여기서, 본 출원의 제1 실시예에 따른 이차전지는 도 2, 도 3, 도 8 및 도 9를 참조하면, 하부캔(121)의 외주면과 상부캔(122)의 내주면에 홈이 형성된 것 같이 도시 되었지만, 이는 내측 밀봉돌기(123d-1)와 외측 밀봉돌기(123d-2)를 명확히 도시하기 위한 것으로, 하부캔(121)의 외주면과 상부캔(122)의 내주면에는 내측 밀봉돌기(123d-1)와 외측 밀봉돌기(123d-2)가 삽입되기 위한 홈이 형성되지 않는다. 이렇게 함으로써 밀봉돌기가 캔 사이에서 꽉 끼어 있게 되어 밀폐력은 현저히 상승될 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시 형태로, 하부캔(121)의 외주면에 내측 밀봉돌기(123d-1)가 삽입되는 홈을 형성하고, 상부캔(122)의 내주면에 외측 밀봉돌기(123d-2)가 삽입되는 홈을 형성할 수도 있다. 이에 따라 하부캔(121)과 가스켓(123) 또는 상부캔(122)과 가스켓(123) 사이의 접촉면적을 증대시킬 수 있고, 그에 따라 결합력과 밀봉력을 높일 수 있다. 특히 내측 밀봉돌기(123d-1)와 외측 밀봉돌기(123d-2)가 삽입되기 위한 홈을 캔에 형성하게 되면 결합 과정이 좀 더 용이하게 될 수 있고, 외관이 우수해질 수 있다.
따라서 본 발명의 제1 실시예에 따른 버튼형 이차전지(100)는 가스켓(123)의 표면에 밀봉 돌기부(123d)를 포함함으로써 상기 하부캔(121)과 가스켓(123), 상기 상부캔(122)과 가스켓(123) 사이의 압착력과 밀봉력을 높일 수 있고, 이에 따라 전해액 누출을 크게 방지할 수 있다.
한편, 상기 내측 밀봉돌기(123d-1)와 외측 밀봉돌기(123d-2)는 도 1에서 보았을 때 가스켓을 기준으로 대칭되지 않도록 상하방향으로 이격되게 위치한다. 특히 상기 내측 밀봉돌기(123d-1)와 외측 밀봉돌기(123d-2)가 2개 이상 구비될 경우 2개 이상의 내측 밀봉돌기(123d-1)와 2개 이상의 외측 밀봉돌기(123d-2)는 가스켓의 양쪽에 지그재그로 위치한다.
이에 따라 도 3을 참조하면, 상기 내측 밀봉돌기(123d-1)는 외측 밀봉돌기(123d-2)와 외측 밀봉돌기(123d-2) 사이의 공간으로 변형될 수 있고, 상기 외측돌기(123d-2)는 내측 밀봉돌기(123d-1)와 내측 밀봉돌기(123d-1) 사이 공간으로 변형될 수 있다. 그 결과 내측 및 외측 밀봉돌기의 손상을 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 버튼형 이차전지(100)는 하부캔(121) 및 상기 상부캔(122)의 밀착력과 결합력을 높이는 구조를 가진다.
즉, 상기 가스켓(123)이 밀착되는 상기 하부캔(121)의 표면(도 2에서 보았을 때 하부캔의 외측면 상측)에 만입형의 하부 삽입홈(121a)이 형성되고, 상기 가스켓(123)이 밀착되는 상기 상부캔(122)의 표면(도 2에서 보았을 때 상부캔의 내측면 상측)에 만입형의 상부 삽입홈(122a)이 형성된다.
여기서 상기 하부 삽입홈(121a)과 상기 상부 삽입홈(122a)은 상기 하부캔(121)과 상기 상부캔(122)이 결합된 상태에서 보았을 때 서로 마주보지 않도록 이격되게 위치한다.
이에 따라 상기 하부캔(121)과 상기 상부캔(122)이 클램핑되면, 가스켓(123)의 일부가 상기 하부 삽입홈(121a)과 상기 상부 삽입홈(122a)에 도입되면서(즉, 삽입되면서) 상기 가스켓(123)의 표면에 하부 삽입돌기(123a-1)와 상부 삽입돌기(123a-2)가 각각 형성된다. 그 결과 상기 하부 삽입돌기(123a-1)에 의해 상기 하부캔(121)과 상기 가스켓(123)은 밀착 면적이 증대되면서 밀착력과 결합력을 높일 수 있다. 그리고 상부 삽입돌기(123a-2)에 의해 상기 상부캔(122)과 상기 가스켓(123)은 밀착 면적이 증대되면서 밀착력과 결합력을 높일 수 있다.
한편, 클램핑은 두개의 물체를 압입하거나 또는 좌는 것을 말한다.
보다 상세히 설명하면, 하부캔(121)의 상부에 가스켓(123)을 배치한 다음, 가스켓(123)의 상부에 상부캔(122)을 배치한다. 다음으로 상부캔(122)을 하부캔(121) 방향으로 가압하여 상부캔(122)과 하부캔(121)을 결합한다. 이때 상부캔(122)과 하부캔(121) 사이에 배치된 가스켓(123)이 압착되면서 가스켓(123)의 일부가 상기 하부 삽입홈(121a)과 상기 상부 삽입홈(122a)에 도입되며, 이에 따라 가스켓(123)의 표면에 하부 삽입돌기(123a-1)와 상부 삽입돌기(123a-2)가 형성된다.
특히 상기 하부 삽입홈(121a)과 상기 상부 삽입홈(122a)은 하부캔(121)과 상부캔(122)에 서로 마주보지 않도록 이격되게 위치한다. 이에 따라 가스켓(123)의 표면에 형성되는 하부 삽입돌기(123a-1)와 상부 삽입돌기(123a-2)는 서로 마주보지 않게 이격되게 위치한다. 즉, 하부 삽입돌기(123a-1)와 상부 삽입돌기(123a-2)는 도 2를 참조하면 외측부(123a)를 기준으로 보았을 때 대칭되지 않도록 상하로 이격되게 위치한다. 그 결과 상기 하부 삽입홈(121a)과 상기 상부 삽입홈(122a)에 삽입되는 가스켓(123) 삽입량을 충분히 확보할 수 있고, 상기 하부 삽입홈(121a)과 상기 상부 삽입홈(122a)에 삽입되는 가스켓의 삽입량이 충분히 확보되면서 하부 삽입돌기(123a-1)와 상부 삽입돌기(123a-2)를 안정적으로 형성시킬 수 있으며, 그 결과 상기 하부캔(121)과 상기 상부캔(122)의 밀착력과 결합력을 높일 수 있다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 버튼형 이차전지(100)에서 상기 상부 삽입홈(122a)은 상기 하부 삽입홈(121a) 보다 크게 형성된다. 즉, 도 2를 참조하면, 하부캔(121)과 가스켓(123)의 밀착면적 보다 상부캔(122)과 가스켓(123)의 밀착면적이 적으며, 이에 따라 상기 상부 삽입홈(122a)을 상기 하부 삽입홈(121a) 보다 크게 형성함으로써 상부캔(122)과 가스켓(123)의 밀착면적을 높일 수 있고, 그 결과 전해액 누출을 방지할 수 있다.
여기서 하부 삽입돌기(123a-1)는 상기 하부 삽입홈(121a)에 접착되게 마련될 수 있고, 상부 삽입돌기(123a-2)는 상기 상부 삽입홈(122a)에 접착되게 마련될 수 있다. 예로, 하부 삽입돌기(123a-1)는 접착제를 통해 상기 하부 삽입홈(121a)에 접착될 수 있고, 상부 삽입돌기(123a-2)는 접착제를 통해 상기 상부 삽입홈(122a)에 접착될 수 있다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 버튼형 이차전지(100)에서 상기 하부 삽입홈(121a) 또는 상기 상부 삽입홈(122a)은 바닥으로 갈수록 폭이 점차 작아지는 삼각형태를 가진다. 즉, 상기 하부 삽입홈(121a) 또는 상기 상부 삽입홈(122a)은 바닥으로 갈수록 가스켓(123)의 도입량이 점차 줄어들게 된다. 이에 따라 상기 하부 삽입홈(121a) 또는 상기 상부 삽입홈(122a)을 삼각형태로 형성함으로써 상기 하부 삽입홈(121a) 또는 상기 상부 삽입홈(122a)의 바닥까지 가스켓(123)의 도입량을 안정적으로 확보할 수 있고, 그 결과 가스켓 표면에 삽입돌기(123a-1)(123a-2)를 안정적으로 형성시킬 수 있다.
한편, 상기 하부 삽입홈(121a) 또는 상기 상부 삽입홈(122a)은 바닥으로 갈수록 폭이 점차 작아지는 반원형으로 형성될 수도 있다.
여기서 상기 하부 삽입홈(121a) 또는 상기 상부 삽입홈(122a)은 하부캔(121)을 향하는 내벽이 수평인 직각 삼각형 형태로 형성될 수도 있다. 이에 따라 가스켓(123)에 형성되는 삽입돌기(123a-1)(123a-2) 또한 직각 삼각형 형태로 형성될 수 있다. 즉, 하부캔(121)과 상부캔(122)의 클램핑시 가스켓의 일부가 상기 하부 삽입홈(121a) 또는 상기 상부 삽입홈(122a)의 수평인 내벽에 걸림되면서 상기 하부 삽입홈(121a) 또는 상기 상부 삽입홈(122a)의 삽입되는 가스켓의 도입량을 충분히 확보할 수 있고, 그 결과 가스켓 표면에 삽입돌기를 원활하게 형성시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 버튼형 이차전지(100)에서 밀봉 돌기부(123d)는, 상기 하부 삽입홈과 상기 상부 삽입홈이 위치하지 않는 상기 가스켓(123)의 표면에 형성된다.
즉, 상기 하부 삽입홈과 상기 상부 삽입홈은 상기 하부캔의 표면 일측과 상기 상부캔의 표면 일측에 각각 형성되고, 상기 밀봉 돌기부는, 상기 하부캔의 표면 타측과 상기 상부캔의 표면 타측이 밀착되는 가스켓의 표면에 형성된다. 이에 따라 밀봉 돌기부(123d)가 하부 삽입홈 및 상기 상부 삽입홈에 삽입되는 것을 방지할 수 있다.
따라서 본 발명의 제1 실시예에 따른 버튼형 이차전지(100)는 하부캔(121)과 상부캔(122)에 만입형의 하부 삽입홈(121a)과 만입형의 상부 삽입홈(122a)이 각각 형성되되, 상기 하부 삽입홈(121a)과 상기 상부 삽입홈(122a)은 서로 마주보지 않도록 이격되게 위치하고, 특히 가스켓의 표면에 밀봉 돌기부를 포함함으로써 가스켓의 손상을 방지할 수 있고, 상기 하부캔(121)과 상기 상부캔(122)의 결합력과 밀봉력을 높일 수 있다.
이하, 본 발명의 제1 실시예에 따른 버튼형 이차전지 제조방법을 설명한다.
[본 발명의 제1 실시예에 따른 버튼형 이차전지 제조방법]
본 발명의 제1 실시예에 따른 버튼형 이차전지 제조방법은 도 4 내지 도 8에 도시되어 있는 것과 같이, 준비단계(S10), 수용단계(S20), 배치단계(S30), 클램핑단계(S40)를 포함한다.
준비단계
준비단계(S10)는 도 5를 참조하면, 하부캔(121), 상부캔(122) 및 상기 하부캔(121)과 상기 상부캔(122) 사이에 배치되는 절연성을 가진 가스켓(123)을 준비한다.
상기 하부캔(121)은 상면에 전극조립체를 수용하기 위한 수용홈과, 상기 수용홈의 외주면에 형성되는 만입형 하부 삽입홈(121a)으로 마련된다. 특히 하부 삽입홈(121a)은 상기 하부캔(121)의 주면을 따라 형성되면서 양끝단이 연결된다.
상기 상부캔(122)은 저면에 상기 하부캔(121)이 결합되는 결합홈과, 상기 결합홈의 벽면에 형성되는 만입형 상부 삽입홈(122a)으로 마련된다. 특히 상부 삽입홈(122a)은 상기 상부캔(122)의 주면을 따라 형성되면서 양끝단이 연결된다.
상기 가스켓(123)은 상기 하부캔(121)과 상기 상부캔(122) 사이에 배치되는 외측부(123a)와, 상기 하부캔(121)의 내벽에 배치되는 내측부(123b)와, 상기 외측부(123a)의 상단과 상기 내측부(123b)의 상단을 연결하는 연결부(123c)를 포함한다.
특히 가스켓(123)은 양쪽 표면에 폐곡선 형태의 밀봉 돌기부(123d)가 형성되고, 상기 밀봉 돌기부(123d)는 가스켓(123)의 외측부(123a)의 내주면에 형성되는 폐곡선 형태의 내측 밀봉돌기(123d-1)와, 외측부(123a)의 외주면에 형성되는 폐곡선 형태의 외측 밀봉돌기(123d-2)로 마련된다.
또한, 상기 하부캔(121)에 형성된 상기 하부 삽입홈(121a)과 상기 상부캔(122)에 형성된 상기 상부 삽입홈(122a)은 서로 마주보지 않도록 이격되게 형성한다. 즉, 도 5를 참조하면, 상기 하부 삽입홈(121a)은 하측에 위치되고, 상기 상부 삽입홈(122a)은 상기 하부 삽입홈(121a) 보다 상측에 위치되게 형성하여 서로 마주보지 않도록 이격시킨다. 그리고 밀봉 돌기부(123d)는 상부 및 하부 삽입홈(121a)(122a)이 위치하지 않는(즉, 상부 및 하부 삽입홈이 밀착되지 않는) 가스켓(123)의 표면에 형성된다.
특히 상기 하부 삽입홈(121a)과 상기 상부 삽입홈(122a)은 삼각형태로 형성하며, 이에 따라 하부캔(121)과 상부캔(122)의 클램핑시 하부캔(121)과 상부캔(122) 사이에 배치되는 가스켓(123) 일부를 상기 하부 삽입홈(121a)과 상기 상부 삽입홈(122a)의 바닥부까지 삽입시킬 수 있다. 즉, 상기 하부 삽입홈(121a)과 상기 상부 삽입홈(122a)에 삽입되는 가스켓의 삽입량을 충분히 확보할 수 있다.
또한, 삼각형태를 가진 상기 하부 삽입홈(121a)과 상기 상부 삽입홈(122a)은 상부캔(122)을 향하는 내면은 상부캔(122)이 클램핑되는 방향과 직교되는 수평면으로 형성하고, 하부캔(121)을 향하는 내면은 경사면으로 형성한다. 즉 하부캔(121)과 상부캔(122)의 클램핑시 가스켓(123) 일부가 상기 경사면을 따라 가이드되면서 상기 하부 삽입홈(121a)과 상기 상부 삽입홈(122a)의 바닥까지 원활하게 유입시킬 수 있고, 하부캔(121)과 상부캔(122)의 클램핑이 완료되면 상기 수평면에 지지되는 가스켓의 일부을 통해 하부캔(121)과 상부캔(122)의 결합성을 높일 수 있다.
수용단계
수용단계(S20)는 도 6을 참조하면, 제1 전극, 분리막 및 제2 전극이 교대로 배치된 전극조립체(110)를 상기 하부캔(121)의 수용홈에 수용한다.
배치단계
배치단계(S30)는 도 7을 참조하면, 상기 하부캔(121)의 상부에 가스켓(123)을 배치한다. 그러면 가스켓(123)의 외측부(123a)가 하부캔(121)의 외주면에 지지되고, 내측부(123b)가 하부캔(121)의 내주면에 지지되며, 연결부(123c)가 하부캔(121)의 상단면에 지지된다.
클램핑단계
클램핑단계(S40)는 도 8을 참조하면, 상기 하부캔(121)의 상부에 상기 상부캔(122)을 배치한 다음, 상기 하부캔(121)과 상기 상부캔(122)을 클램핑한다. 즉 상기 하부캔(121)과 상기 상부캔(122)을 상호 결합되게 압연하여 버튼형 이차전지(100)를 제조한다.
이때 상기 하부캔(121)과 상기 상부캔(122)을 클램핑하면, 가스켓(123)의 일부가 상기 하부 삽입홈(121a)과 상기 상부 삽입홈(122a)에 삽입되면서 상기 가스켓(123)의 표면에 하부 삽입돌기(123a-1)와 상부 삽입돌기(123a-2)가 각각 형성된다. 여기서 상기 삽입돌기는 상기 하부 삽입홈(121a)과 상기 상부 삽입홈(122a)과 동일한 삼각 형태를 가진다. 이에 따라 상기 하부캔(121)과 상기 상부캔(122)의 결합력과 밀착력을 높일 수 있다.
즉, 상기 하부 삽입돌기(123a-1)에 의해 상기 하부캔(121)과 상기 가스켓(123)은 밀착 면적이 증대되면서 밀착력과 결합력을 높일 수 있다. 그리고 상부 삽입돌기(123a-2)에 의해 상기 상부캔(122)과 상기 가스켓(123)은 밀착 면적이 증대되면서 밀착력과 결합력을 높일 수 있다.
특히 하부캔(121)에는 내측 밀봉돌기(123d-1)가 압착되고, 상부캔(122)에는 외측 밀봉돌기(123d-2)가 압착되며, 이에 따라 상기 하부캔(121)과 상기 상부캔(122)의 결합력과 밀봉력을 크게 높일 수 있다.
따라서 본 발명의 제1 실시예에 따른 버튼형 이차전지 제조방법은 결합력과 밀봉력을 높인 버튼형 이차전지(100)를 제조할 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예를 설명함에 있어 앞에서 설명한 실시예와 동일한 기능을 가지는 구성에 대해서는 동일한 구성부호를 사용하며, 중복되는 설명은 생략한다.
[본 발명의 제2 실시예에 따른 버튼형 이차전지]
본 발명의 제2 실시예에 따른 버튼형 이차전지(100)는 도 9에 도시되어 있는 것과 같이, 외주면에 상기 하부 삽입홈(121a)이 형성된 하부캔(121)과, 내주면에 상부 삽입홈(122a)이 형성된 상부캔(122)을 포함한다.
여기서 상기 하부 삽입홈(121a) 또는 상기 상부 삽입홈(122a)은 2개 이상으로 마련되며, 2개 이상의 상기 하부 삽입홈(121a) 또는 상기 상부 삽입홈(122a)은 상기 하부캔(121)과 상기 상부캔(122)이 클램핑되는 방향으로 연결되게 구조를 가진다. 즉, 2개 이상의 상기 하부 삽입홈(121a) 또는 상기 상부 삽입홈(122a)은 도 9에서 보았을 때 상하방향으로 연결되게 구비된다.
따라서 본 발명의 제2 실시예에 따른 버튼형 이차전지(100)는 하부캔(121)과 상부캔(122)의 클램핑시 가스켓(123)의 일부가 2개 이상의 상기 하부 삽입홈(121a) 또는 상기 상부 삽입홈(122a)에 도입되면서 2개 이상의 삽입돌기(123a-1)(123a-2)가 형성되며, 이에 따라 하부캔(121)과 상부캔(122)의 결합력과 밀착력을 크게 높일 수 있다.
한편, 2개 이상의 상기 하부 삽입홈(121a) 또는 2개 이상의 상기 상부 삽입홈(122a)은 도 8에 도시되어 있는 것과 같이, 상기 하부캔(121)과 상기 상부캔(122)이 클램핑되는 방향으로 갈수록 크기가 점차 증대되게 형성된다. 물론 2개 이상의 상기 하부 삽입홈(121a)과 2개 이상의 상기 상부 삽입홈(122a)은 서로 마주보지 않도록 이격되게 형성된다. 이에 따라 가스켓(123)의 일부가 2개 이상의 상기 하부 삽입홈(121a) 또는 2개 이상의 상기 상부 삽입홈(122a)에 원활하게 도입되도록 유도할 수 있다.
이와 같은 구조를 가진 본 발명의 제2 실시예에 따른 버튼형 이차전지 제조방법은 준비단계에서 하부캔(121)과 상부캔(122)에 상기 하부 삽입홈(121a) 또는 상기 상부 삽입홈(122a)을 2개 이상으로 마련한다. 특히 2개 이상의 상기 하부 삽입홈(121a) 또는 2개 이상의 상기 상부 삽입홈(122a)은 상기 하부캔(121)과 상기 상부캔(122)이 클램핑되는 방향으로 연결되고, 크기가 점차 증대되게 형성된다.
그리고 클램핑단계에서 하부캔(121)과 상부캔(122)을 클램핑하면, 가스켓(123)의 일부가 2개 이상의 상기 하부 삽입홈(121a) 또는 2개 이상의 상기 상부 삽입홈(122a)에 도입되면서 2개 이상의 삽입돌기(123a)가 형성되며, 2개 이상의 삽입돌기(123a)를 통해 하부캔(121)과 상부캔(122)의 결합력과 밀착력을 높일 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 다양한 실시 형태가 가능하다.
100: 버튼형 이차전지
110: 전극조립체
120: 캔 조립체
121: 하부캔
121a: 하부 삽입홈
122: 상부캔
122a: 상부 삽입홈
123: 가스켓
123a: 외측부
123a-1: 하부 삽입돌기
123a-2: 상부 삽입돌기
123b: 내측부
123c: 연결부
123d: 밀봉 돌기부
123d-1: 내측 밀봉돌기
123d-2: 외측 밀봉돌기

Claims (11)

  1. 버튼형 이차전지로서,
    제1 전극단자를 겸하는 하부캔;
    상기 하부캔을 감싸는 형태로 결합되고, 제2 전극단자를 겸하는 상부캔; 및
    상기 하부캔과 상기 상부캔 사이에 구비되는 가스켓을 포함하며,
    상기 가스켓이 밀착되는 상기 하부캔의 표면과 상기 상부캔의 표면에는 만입형의 하부 삽입홈과 만입형의 상부 삽입홈이 각각 형성되고,
    상기 하부 삽입홈과 상기 상부 삽입홈은, 서로 마주보지 않도록 이격되게 위치하며,
    상기 가스켓에는, 상기 하부캔과 상기 상부캔에 밀착되면서 밀봉력을 높이는 폐곡선 형태의 밀봉 돌기부가 형성되는 버튼형 이차전지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 하부 삽입홈과 상기 상부 삽입홈은 상기 하부캔의 표면 일측과 상기 상부캔의 표면 일측에 각각 형성되고,
    상기 밀봉 돌기부는, 상기 하부캔의 표면 타측과 상기 상부캔의 표면 타측이 밀착되는 가스켓의 표면에 형성되는 버튼형 이차전지.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 밀봉 돌기부는, 상기 가스켓의 내주면에 형성되고 상기 하부캔의 표면에 압착되는 폐곡선 형태의 내측 밀봉돌기와, 상기 가스켓의 외주면에 형성되고 상기 상부캔의 표면에 압착되는 폐곡선 형태의 외측 밀봉돌기를 포함하는 버튼형 이차전지.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 내측 밀봉돌기와 상기 외측 밀봉돌기는 가스켓을 기준으로 대칭되지 않도록 이격되게 위치하는 버튼형 이차전지.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 하부캔과 상기 상부캔의 클램핑에 의해 상기 가스켓의 일부가 상기 하부 삽입홈과 상기 상부 삽입홈에 도입되면서 상기 가스켓의 표면에 하부 삽입돌기와 상부 삽입돌기가 형성되고,
    상기 하부 삽입돌기에 의해 상기 하부캔과 상기 가스켓은 밀착 면적이 증대되고,
    상기 상부 삽입돌기에 의해 상기 상부캔과 상기 가스켓은 밀착 면적이 증대되는 버튼형 이차전지.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 하부 삽입홈 또는 상기 상부 삽입홈은 바닥으로 갈수록 폭이 점차 작아지는 삼각형태를 가지는 버튼형 이차전지.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 하부 삽입홈 또는 상기 상부 삽입홈은 2개 이상으로 마련되고,
    2개 이상의 하부 삽입홈 또는 2개의 상부 삽입홈은 상기 하부캔과 상기 상부캔이 클램핑되는 방향으로 단부가 연결되게 마련되는 버튼형 이차전지.
  8. 청구항 7에 있어서,
    2개 이상의 하부 삽입홈 또는 2개 이상의 상부 삽입홈은 상기 하부캔과 상기 상부캔이 클램핑되는 방향으로 갈수록 크기가 점차 증대되게 마련되는 버튼형 이차전지.
  9. 만입형 하부 삽입홈이 형성된 하부캔, 만입형 상부 삽입홈이 형성된 상부캔, 및 폐곡선 형태의 밀봉 돌기부가 형성되는 가스켓을 준비하는 준비단계;
    제1 전극, 분리막 및 제2 전극이 교대로 배치된 전극조립체를 상기 하부캔에 수용하는 수용단계;
    상기 하부캔의 상부에 가스켓을 배치하는 배치단계; 및
    상기 하부캔의 상부에 상기 상부캔을 배치한 다음, 상기 하부캔과 상기 상부캔을 클램핑하여 버튼형 이차전지를 제조하는 클램핑단계를 포함하며,
    상기 준비단계에서, 상기 하부캔에 형성된 상기 하부 삽입홈과 상기 상부캔에 형성된 상기 상부 삽입홈은 상기 하부캔과 상기 상부캔이 결합되었을 때 서로 마주보지 않고 이격되게 위치하고,
    상기 클램핑단계에서 상기 가스켓의 밀봉 돌기부는 상기 하부캔과 상기 상부캔에 밀착되면서 밀봉력을 높이는 버튼형 이차전지 제조방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 클램핑단계는 상기 하부캔과 상기 상부캔을 클램핑하면 상기 가스켓의 일부가 상기 하부 삽입홈과 상기 상부 삽입홈에 도입되면서 상기 가스켓의 표면에 하부 삽입돌기와 상부 삽입돌기가 형성되며,
    상기 하부 삽입돌기에 의해 상기 하부캔과 상기 가스켓은 밀착 면적이 증대되고,
    상기 상부 삽입돌기에 의해 상기 상부캔과 상기 가스켓은 밀착 면적이 증대되는 버튼형 이차전지 제조방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 클램핑단계에서 밀봉 돌기부는 상기 가스켓의 내주면에 형성되면서 상기 하부캔의 표면에 압착되는 폐곡선 형태의 내측 밀봉돌기와, 상기 가스켓의 외주면을 형성되면서 상기 상부캔의 표면에 압착되는 폐곡선 형태의 외측 밀봉돌기로 마련되는 버튼형 이차전지 제조방법.
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