KR20220059277A - 이차전지의 제조 방법 - Google Patents

이차전지의 제조 방법 Download PDF

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KR20220059277A
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 제조 방법은, 상부가 개방된 전지 케이스 내에 전극 조립체를 수납하는 단계, 상기 전지 케이스의 개방된 상부에 가스켓 및 캡 조립체를 결합하는 단계, 상기 가스켓을 사이에 두고 상기 전지 케이스와 상기 캡 조립체를 크림핑(Crimping) 결합하여, 상기 전지 케이스에 크림핑부를 형성하는 단계, 및 상기 크림핑부에 연결부재를 용접하여 접합하는 용접 단계를 포함하고, 상기 용접 단계는, 소정 온도 이하로 용접이 이루어지는 서브 용접 단계를 2회 이상 포함한다.

Description

이차전지의 제조 방법{A METHOD FOR MANUFACTURING A SECONDARY BATTERY}
본 발명은 이차전지의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 밀봉용 가스켓을 포함하는 이차전지에서 가스켓의 손상을 방지할 수 있는 이차전지의 제조 방법에 관한 것이다.
근래에 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 그 구동 전원으로 사용되는 이차전지에 대해서 많은 연구가 이루어지고 있다.
전지 케이스에 내장되는 상기 전극 조립체는 양극, 분리막, 음극의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자로서, 젤리롤형, 스택형 및 스택/폴딩형으로 분류된다. 젤리롤형은 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 형태이고, 스택형은 소정 크기의 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 형태이며, 스택/폴딩형은 젤리-롤형과 스택형의 복합 구조이다. 그 중 젤리롤형 전극 조립체는 제조가 용이하고 중량당 에너지 밀도가 높은 장점을 가지고 있다.
이차전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 전극 조립체가 원통형 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지, 전극 조립체가 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 각형 전지 및 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다. 그 중 원통형 전지는 상대적으로 용량이 크고 구조적으로 안정하다는 장점을 가진다.
도 1은 종래의 원통형 이차전지의 상부에 대한 부분 단면도이다.
도 1을 참고하면, 젤리롤형 전극 조립체(50)가 원통형 케이스(20)에 수납되고, 원통형 케이스(20)의 개방된 상부에 캡 조립체(30)가 장착되어 원통형 이차전지(10)가 제조될 수 있다.
캡 조립체(30)는 상단 캡(31) 및 내부 압력 강하용 안전 벤트(32)를 포함하고, 상단 캡(31)과 내부 압력 강하용 안전 벤트(32)는 상호 밀착된 구조를 형성할 수 있다.
안전 벤트(32)는 전류 차단 부재(60, Current Interrupt Device, CID)를 통해 전극 조립체(50)와 전기적으로 연결될 수 있다. 전류 차단 부재(60)의 가장자리를 CID 가스켓(70)이 감쌀 수 있다.
한편, 캡 조립체(30)와 원통형 케이스(20)의 결합과 관련하여, 캡 조립체(30)와 원통형 케이스(20) 사이에 가스켓(Gasket, 40)을 위치시킨 다음, 원통형 케이스(20)의 상단 부분을 구부려 캡 조립체(30)와 원통형 케이스(20)를 크림핑(Crimping) 결합할 수 있다. 상기 크림핑 결합으로 원통형 케이스(20)에는 크림핑부(22)가 형성될 수 있다. 크림핑부(22)의 아래에는 캡 조립체(30)의 안정적인 결합 및 전극 조립체(50)의 유동 방지를 위해 원통형 케이스(20) 중 일부가 전극 조립체(50)의 중심 방향으로 만입된 비딩부(21)가 형성될 수 있다.
이때, 가스켓(40)은, 크림핑부(22)와 비딩부(21)의 내면에 장착되어 캡 조립체(30)와 원통형 케이스(20) 간의 밀봉성을 증대시킨다. 다만, 복수의 원통형 이차전지(10)를 연결하여 전지 모듈 등으로 구성함에 있어, 캡 조립체(30)의 상단 캡(31)이나 원통형 케이스(20)의 크림핑부(22) 상단에 용접 등이 이루어질 수 있다. 이 때, 용접 과정에서 발생하는 열에 의해 가스켓(40)에 손상이 가는 경우가 있다.
손상된 가스켓(40)은 원통형 이차전지(10)의 밀봉성을 저하하는 원인이 되고, 크림핑부(22)와 가스켓(40) 사이의 틈이나 캡 조립체(30)와 가스켓(40) 사이의 틈으로 전해액이 누출되는 문제가 발생할 수 있다. 누출된 전해액은 원통형 이차전지(10) 상부 표면의 부식을 유발할 수 있고, 또 원통형 이차전지(10) 상부에서의 단락(short) 등의 원인이 될 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 이차전지의 제조 과정에 있어서, 특히용접시 발생하는 열에 의해 가스켓이 손상되는 것을 방지할 수 있는 이차전지의 제조 방법을 제공하는 것이다.
그러나, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 제조 방법은, 상부가 개방된 전지 케이스 내에 전극 조립체를 수납하는 단계, 상기 전지 케이스의 개방된 상부에 가스켓 및 캡 조립체를 결합하는 단계, 상기 가스켓을 사이에 두고 상기 전지 케이스와 상기 캡 조립체를 크림핑(Crimping) 결합하여, 상기 전지 케이스에 크림핑부를 형성하는 단계, 및 상기 크림핑부에 연결부재를 용접하여 접합하는 용접 단계를 포함하고, 상기 용접 단계는, 소정 온도 이하로 용접이 이루어지는 서브 용접 단계를 2회 이상 포함한다.
상기 가스켓은 폴리머 소재를 포함하고 상기 소정 온도는 상기 폴리머 소재의 상변이 온도 미만일 수 있다.
상기 소정 온도는 100℃ 이하 일 수 있다.
상기 가스켓은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리이소부틸렌, 폴리부틸렌 테레프탈레이트(polybutylene terephthalate, PBT), 폴리페닐렌 설파이드(Poly Phenylene Sulfide, PPS), 퍼플루오르알콕시(Perfluoroalkoxy, PFA)로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 서브 용접 단계에서의 용접 파워는 5W 내지 200W일 수 있다.
상기 서브 용접 단계의 횟수는 2회 이상 100회 이하 일 수 있다.
상기 서브 용접 단계의 용접 시간은 0.001초 이상 10초 이하 일 수 있다.
상기 연결부재는 리본 형태의 금속 와이어이고, 상기 금속 와이어의 폭은 0.1mm 이상일 수 있다.
상기 연결부재는 리본 형태의 금속 와이어이고, 상기 금속와이어의 두께는 0.1mm 이상일 수 있다.
상기 가스켓은 상기 전극 케이스와 밀착하고 있을 수 있다.
상기 연결부재는 상기 전극 조립체의 음극과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 전지 케이스는 원통형 케이스일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 이차전지 제조시 가스켓의 상부의 크림핑부에 대해 용접 공정을 적용하더라도, 용접 온도를 적절하게 제한하여, 폴리머 재질인 가스켓의 물리적 변형을 방지할 수 있는바, 가스켓이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 원통형 이차전지의 상부에 대한 부분 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 제조 방법에 의해 얻어지는 이차전지에 대한 부분 사시도이다.
도 3은 도 2의 절단선 A-A’를 따라 자른 단면의 일부를 나타낸 부분 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 “상에” 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 “상에” 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 “위에” 또는 “상에” 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 제조 방법에 의해 얻어지는 이차전지에 대한 부분 사시도이다. 도 3은 도 2의 절단선 A-A’를 따라 자른 단면의 일부를 나타낸 부분 단면도이다.
본 실시예에 따른 이차전지의 제조 방법은, 상부가 개방된 전지 케이스(200) 내에 전극 조립체(500)를 수납하는 단계, 전지 케이스(200)의 개방된 상부에 가스켓(400) 및 캡 조립체(300)를 결합하는 단계, 가스켓(400)을 사이에 두고 전지 케이스(200)와 캡 조립체(300)를 크림핑(Crimping) 결합하여, 전지 케이스(200)에 크림핑부(220)를 형성하는 단계, 크림핑부(220)에 연결부재(900)를 용접하여 접합하는 용접 단계를 포함한다.
우선, 전지 케이스(200)에 전극 조립체(500)를 수납한다. 이 때 전지 케이스(200)는 원통형 형상일 수 있고, 전극 조립체(500)는 긴 시트형의 양극(510) 및 음극(520) 사이에 분리막(530)이 개재된 후 권취되는 구조로 이루어지는 젤리-롤형 전극조립체로 이루어질 수 있다. 이후 전해액을 주액한 후, 전지 케이스(200)의 개방된 상부에 가스켓(400) 및 캡 조립체(300)를 결합한다. 이어서 가스켓(400)을 사이에 두고 전지 케이스(200)와 캡 조립체(300)를 크림핑(Crimping) 결합하여, 전지 케이스(200)에 크림핑부(220)를 형성하고, 형성된 크림핑부(220)에 연결부재(900)를 용접하여 접합하는 용접 단계를 포함한다. 각 단계에 의해 얻어진 각 구성의 구체적인 내용은 아래에서 설명한다.
이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 제조 방법에 의해 얻어지는 이차전지 (100)는, 전극 조립체(500), 전극 조립체(500)가 수납되고 상부가 개방된 전지 케이스(200), 전지 케이스(200)의 개방된 상부에 결합되는 캡 조립체(300) 및 전지 케이스(200)와 캡 조립체(300) 사이에 위치하는 가스켓(400)을 포함한다.
전극 조립체(500)는 긴 시트형의 양극(510) 및 음극(520) 사이에 분리막(530)이 개재된 후 권취되는 구조로 이루어지는 젤리-롤형 전극조립체로 이루어질 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고, 장방형의 양극 및 음극이 분리막을 사이에 개재한 상태로 적층되는 구조의 단위셀들로 구성되는 스택형 전극조립체, 상기 단위셀들이 긴 분리 필름에 의해 권취되는 스택-폴딩형 전극조립체, 또는 상기 단위셀들이 분리막을 사이에 개재한 상태로 적층되어 서로 간에 부착되는 라미네이션-스택형 전극조립체 등으로 이루어질 수도 있다.
캡 조립체(300)는 상단 캡(310)과 안전 벤트(320)를 포함하고, 이러한 상단 캡(310)은 안전 벤트(320) 상에 위치하며, 안전 벤트(320)와 상호 밀착된 구조를 형성하여 전기적으로 연결될 수 있다. 상단 캡(310)은 중앙이 상향 돌출되고, 양극 탭(511) 등을 통해 전극 조립체(500)의 양극(510)과 전기적으로 연결되어, 외부 회로와의 접속에 의한 양극 단자로서의 기능을 수행할 수 있다.
또한, 음극 탭(미도시)은, 전극 조립체(500)의 하단에 부착되어, 전지 케이스(200)의 바닥에 연결될 수 있다. 이와 같이 음극(520)이 전지 케이스(200)와 전기적으로 연결되기 때문에, 후술하는 바와 같이 전지 케이스(200)의 크림핑부(220)에 연결부재(900)를 용접하여 연결하는 것에 의해 외부회로와의 접속에 의한 음극 단자로서의 기능을 수행할 수 있다.
전지 케이스(200)는 원통형 형상일 수 있으며, 비딩부(210) 및 크림핑부(220)를 포함할 수 있다.
비딩부(210)는 전지 케이스(200) 중 일부가 전극 조립체(500)의 중심 방향으로 만입된 부분을 지칭하는 것으로, 캡 조립체(300)의 안정적인 결합 및 전극 조립체(500)의 유동 방지를 위한 것이다. 여기서, 전극 조립체(500)의 중심 방향이라 함은, 젤리롤 형태의 전극 조립체(500)의 외주면에서 그 중심으로의 반경 방향을 의미할 수 있다.
크림핑부(220)는 비딩부(210)의 상부에 위치하여, 캡 조립체(300)를 감싸는 부분을 지칭하는 것으로, 캡 조립체(300)의 안정적인 결합을 위한 것이다. 구체적으로, 전지 케이스(200)와 캡 조립체(300)가 가스켓(400)을 사이에 두고 크림핑(Crimping) 결합되어, 전지 케이스(200)에 크림핑부(220)가 형성될 수 있다. 즉, 전지 케이스(200)와 캡 조립체(300) 사이에 가스켓(400)을 위치시키고, 전지 케이스(200)의 단부를 구부림으로써 크림핑부(220)를 형성한다. 이를 통해 캡 조립체(300)의 장착 및 이차전지(100)의 밀봉이 이루어질 수 있다. 가스켓(400)은 크림핑부(220)와 비딩부(210)의 내면에 장착되어 캡 조립체(300)와 전지 케이스(200) 간의 밀봉력을 증대시킨다.
한편, 안전 벤트(320)의 아래에는 전류 차단 부재(700, Current Interrupt Device, CID) 및 CID 가스켓(800)이 위치할 수 있다. 안전 벤트(320)는 전류가 통하는 박막 구조물로서, 각각 깊이를 달리하는 2 개의 만입부들(321, 322)이 형성될 수 있다.
전류 차단 부재(700)는 도전성 판재의 부재로써, 외주부(710) 및 외주부(710)에 의해 둘러싸인 차단부(720)를 포함할 수 있다. 또한, 구체적으로 도시하지 않았으나 가스의 배출을 위한 다수의 관통구들이 형성될 수 있다. 비정상적 작동 상황에서, 이차전지(100) 내부에서의 압력이 상승되면 차단부(720)가 외주부(710)와 분리되어, 외부 회로와 전극 조립체(500) 간의 전기적 연결이 차단될 수 있다.
CID 가스켓(800)은, 전류 차단 부재(700)의 가장자리를 감싸는 부재로써, 안전 벤트(320)가 외주부(710)와 접촉하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 이차전지(100)가 여러 개로 모여, 전지 모듈이나 전지팩을 구성할 때, 전지 케이스(200)의 크림핑부(220)의 상단 부분에 음극 연결부재로서 금속 소재의 연결부재(900)가 용접될 수 있다. 또한, 상단 캡(310)의 중앙 상단 부분에는 양극 연결부재(미도시)가 용접되어 연결될 수 있다.
용접 방법에는 특별한 제한이 없으며, 초음파 용접, 레이저 용접 또는 저항용접이 이루어질 수 있다. 최근에는 고성능, 고출력의 전지 모듈을 제조하기 위해 이차전지(100)와 용접되는 금속 소재의 연결부재(900)의 폭과 두께를 늘리게 되는데, 두께와 폭이 증가된 금속 소재의 연결부재(900)를 크림핑부(220)의 상단 부분에 용접하기 위해서는 강한 용접 조건이 요구된다. 예를 들면, 연결부재(900)는 리본 형태의 금속 와이어 일 수 있고, 연결부재(900)의 두께는 0.1mm 이상일 수 있다. 예를 들면, 0.1mm 이상 20mm 이하일 수 있으며, 바람직하게는 10mm 이하일 수 있다. 또한, 연결 부재(900)의 폭은 0.1mm 이상일 수 있고, 예를 들면, 0.1mm 이상 20mm 이하일 수 있으며, 바람직하게는 10mm 이하일 수 있다. 그런데, 이와 같이 두께와 폭이 증가된 연결부재(900)의 결합을 위하여 강한 용접 조건의 용접을 행할 경우 그 과정에서 고열이 발생하게 되고, 이로 인해 특히 용접 부위와 인접해있는 가스켓(400)에 손상이 가해질 수 있다. 손상된 가스켓(400)은 이차전지(100)의 밀봉성을 저하하는 원인이 되고, 크림핑부(220)와 가스켓(400) 사이의 틈이나 캡 조립체(300)와 가스켓(400) 사이의 틈으로 전해액이 누출되는 문제를 유발할 수 있다.
본 실시예에 따른 가스켓(400)은 폴리머 소재를 수지를 포함하고, 사출 성형으로 제조될 수 있다. 구체적으로, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리이소부틸렌과 같은 폴리올레핀 계열의 물질 또는 폴리부틸렌 테레프탈레이트(polybutylene terephthalate, PBT), 폴리페닐렌 설파이드(Poly Phenylene Sulfide, PPS), 퍼플루오르알콕시(Perfluoroalkoxy, PFA) 등을 포함할 수 있다. 특히, 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT)는 탄성이 좋은 엘라스토머이며, 이러한 소재를 포함하면 사출성이 개선되기 때문에 가스켓(400)을 성형하기 용이하다. 또한, 녹는점이 높아 고온에서의 안정성이 높다.
본 실시예에 따른 이차전지의 제조 방법에서는, 가스켓(400) 근처의 크림핑부(220)에서 금속 소재의 연결부재(900)와의 강한 용접이 이루어지더라도, 용접 열에 의해 가스켓(400)의 손상되는 것을 방지할 수 있고 가스켓(400)의 밀봉성을 유지하여, 전해액이 누출되는 문제를 방지할 수 있다. 이하에서는, 이러한 이차전지의 제조 방법에서의 용접 단계에 대해 보다 상세히 설명한다.
본 실시예에 따른 이차전지의 제조 방법에서의 용접 단계는, 전지 케이스(200)의 크림핑부(220)에 금속 소재의 연결부재(900)를 용접에 의해 연결하는 단계로서, 소정 온도 이하로 용접이 이루어지는 서브 용접 단계를 2회 이상 포함한다. 여기서 소정 온도는, 크림핑부(220) 하부에 밀착하여 배치되는 폴리머 소재의 가스켓(400)의 상변이 온도 미만의 온도로서, 가스켓(400)에 적용된 소재의 종류에 따라 달라질 수 있겠으나, 130℃ 이하 30℃ 이상일 수 있다. 바람직하게는 100℃ 이하, 60℃ 이상일 수 있다. 용접 최대 온도가 130℃보다 높을 경우, 용접 부위의 하부에 위치하는 가스켓(400)이 상변이되어 손상되는 것에 의해 전해액이 누출되는 문제가 생길 수 있다. 용접 최대 온도가 30℃ 미만일 경우, 폭 및 두께가 두꺼운 연결부재(900)를 충분히 결합시키기 위해 필요로 하는 시간 및 횟수가 지나치게 증가하여 공정의 지연을 초래할 수 있다.
이와 같은 온도 범위를 얻기 위해서는, 용접시 용접 파워를 조정하는 것이 필요하다. 예를 들면, 서브 용접 단계에서의 용접 파워는, 5W 이상 200W 이하일 수 있다. 200W 초과일 경우, 용접 온도가 지나치게 상승할 수 있고, 5W 미만일 경우 충분한 용접이 이루어지지 않아 바람직하지 않다.
또한, 해당 조건의 서브 용접 단계는 적절한 시간 및 횟수만큼 시행하는 것이 필요하다. 즉, 용접 파워 및 온도가 낮아지더라도, 폭 및 두께가 두꺼운 연결부재(900)를 충분히 결합하기 위해서는, 적절한 시간 및 횟수의 서브 용접 단계가 필요하다. 이를 위해, 서브 용접 단계는 각각 0.001초 내지 10초의 시간 동안 행하면서, 해당 서브 용접 단계를 2회 이상 100회 이하의 횟수로 행하여 용접 단계를 완료하는 것이 바람직하다.
이와 같은 용접 단계를 포함하는 이차 전지의 제조 방법에 의해 얻어진 이차전지의 경우, 용접에 의해 가스켓(400)이 손상되는 것을 방지할 수 있기 때문에, 크림핑부(220)와 가스켓(400) 사이의 틈이나 캡 조립체(300)와 가스켓(400) 사이의 틈으로 전해액이 누출되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 이와 같이 가스켓(400)의 손상을 방지하면서도, 보다 높은 출력을 위해 두꺼워진 연결부재(900)를 전지 케이스(200)에 견고하게 결합할 수 있는바, 외부와의 전기적 연결 역시 안정적으로 달성할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 이차전지의 제조 방법에서의 용접 단계에 대하여 구체적인 실시예 및 비교예를 통하여 설명하도록 한다.
실시예 1
폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT)를 포함하는 가스켓을 포함하는 이차전지를제조하고, 두께 0.5mm, 폭3mmm의 금속 와이어를 크림핑부에 레이저 용접하여 연결부재를 결합하였다. 이 때 용접 조건으로는, 파워 8W의 서브 용접 단계를 각각 0.05초 동안 95회 행하였다.
실시예 2
서브 용접 단계의 용접 파워를 80W로 변경하고 용접 횟수를 5회로 줄여서 행한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 용접을 행하였다.
실시예 3
서브 용접 단계의 용접 파워를 190W로 변경하고 용접 횟수를 2회로 줄여서 행한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 용접을 행하였다.
비교예 1
서브 용접 단계의 용접 횟수를 1회로 줄여서 행한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 용접을 행하였다.
비교예 2
서브 용접 단계의 용접 파워를 210W로 변경하고 용접 횟수를 1회로 줄여서 행한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 용접을 행하였다.
실험예: 전해액의 누액 여부 확인 및 온도 측정
실시예 1 내지 3 및 비교예 1, 2 각각에 대해 용접시 최대 온도를 측정하고,이차전지의 제조 직후 및 72시간이 지난 이후에 대해 전해액의 누액 여부를 확인하였다. 최대 온도 및 누액 여부에 대한 결과는 하기 표 1에 기재하였다.
구분 용접 파워(W) 용접 횟수(회) 용접시 최대 온도(℃) 용접 강도 만족 여부 전해액 누액 여부
(0h)		 전해액 누액 여부
(After 72h)
실시예 1 8 95 32 만족 X X
실시예 2 80 5 45 만족 X X
실시예 3 190 2 95 만족 X X
비교예 1 80 1 43 불만족 X X
비교예 2 210 1 117 만족 O O
표 1을 참고하면, 복수의 서브 용접 단계에 의해 연결부재를 용접한 실시예1 내지 3의 경우, 연결부재가 견고하게 부착되었으면서 동시에 이차전지의 제조 직후에 전해액의 누액이 발생하지 않았고, 72시간이 지난 이후에도 마찬가지로 전해액의 누액이 발생하지 않았다.
반면, 비교예 1의 경우, 제조 직후 및 72시간 지난 후에도 전해액 누액이 발생하지는 않았으나, 연결부재가 쉽게 탈락되어 결합이 견고하지 않음을 확인하였고, 비교예 2의 경우, 연결부재가 견고하게 부착되었으나 이차전지의 제조 직후 및 72시간이 지난 이후에 전해액의 누액이 관찰되었다.
본 실시예에서 전, 후, 좌, 우, 상, 하와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있다.
앞에서 설명한 본 실시예에 따른 이차전지의 제조 방법에 의해 형성된 이차전지는 복수로 모여 전지 모듈을 형성할 수 있다. 상기 전지 모듈은, BMS(Battery Management System), 냉각 시스템 등의 각종 제어 및 보호 시스템과 함께 장착되어 전지 팩을 형성할 수 있다.
상기 이차전지, 상기 전지 모듈 또는 상기 전지 팩은 다양한 디바이스에 적용될 수 있다. 구체적으로는, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 등의 운송 수단에 적용될 수 있으나 이에 제한되지 않고 이차 전지를 사용할 수 있는 다양한 디바이스에 적용 가능하다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 이차전지
200: 전지 케이스
300: 캡 조립체
400: 가스켓
500: 전극 조립체

Claims (12)

  1. 상부가 개방된 전지 케이스 내에 전극 조립체를 수납하는 단계;
    상기 전지 케이스의 개방된 상부에 가스켓 및 캡 조립체를 결합하는 단계;
    상기 가스켓을 사이에 두고 상기 전지 케이스와 상기 캡 조립체를 크림핑(Crimping) 결합하여, 상기 전지 케이스에 크림핑부를 형성하는 단계; 및
    상기 크림핑부에 연결부재를 용접하여 접합하는 용접 단계를 포함하고,
    상기 용접 단계는, 소정 온도 이하로 용접이 이루어지는 서브 용접 단계를 2회 이상 포함하는 이차전지의 제조 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 가스켓은 폴리머 소재를 포함하고
    상기 소정 온도는 상기 폴리머 소재의 상변이 온도 미만인 이차전지의 제조 방법.
  3. 제2항에서,
    상기 소정 온도는 100℃ 이하인 이차전지의 제조 방법.
  4. 제2항에서,
    상기 가스켓은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리이소부틸렌, 폴리부틸렌 테레프탈레이트(polybutylene terephthalate, PBT), 폴리페닐렌 설파이드(Poly Phenylene Sulfide, PPS), 퍼플루오르알콕시(Perfluoroalkoxy, PFA)로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 이차전지의 제조 방법.
  5. 제1항에서,
    상기 서브 용접 단계에서의 용접 파워는 5W 내지 200W인 이차전지의 제조 방법.
  6. 제5항에서,
    상기 서브 용접 단계의 횟수는 2회 이상 100회 이하인 이차 전지의 제조 방법.
  7. 제5항에서,
    상기 서브 용접 단계의 용접 시간은 0.001초 이상 10초 이하인 이차 전지의 제조 방법.
  8. 제1항에서,
    상기 연결부재는 리본 형태의 금속 와이어이고, 상기 금속 와이어의 폭은 0.1mm 이상인 이차 전지의 제조 방법.
  9. 제1항에서,
    상기 연결부재는 리본 형태의 금속 와이어이고, 상기 금속 와이어의 두께는 0.1mm 이상인 이차 전지의 제조 방법.
  10. 제1항에서,
    상기 가스켓은 상기 전극 케이스와 밀착하고 있는 이차전지의 제조 방법.
  11. 제1항에서,
    상기 연결부재는 상기 전극 조립체의 음극과 전기적으로 연결되는 이차전지의 제조 방법.
  12. 제1항에서,
    상기 전지 케이스는 원통형 케이스인 이차전지의 제조 방법.
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