KR20220153237A - 원통형 이차 전지 제조 방법 - Google Patents

원통형 이차 전지 제조 방법 Download PDF

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KR20220153237A
KR20220153237A KR1020210060541A KR20210060541A KR20220153237A KR 20220153237 A KR20220153237 A KR 20220153237A KR 1020210060541 A KR1020210060541 A KR 1020210060541A KR 20210060541 A KR20210060541 A KR 20210060541A KR 20220153237 A KR20220153237 A KR 20220153237A
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 이차 전지 제조 방법은, 양극 시트, 음극 시트, 및 상기 양극 시트와 상기 음극 시트 사이에 개재된 분리막이 함께 권취된 젤리롤 전극 조립체를 제조하는 전극 조립체 제조 단계; 상기 젤리롤 전극 조립체를 전지 케이스에 장착하는 전극 조립체 장착 단계; 및 상기 전지 케이스를 상기 전지 케이스의 높이 방향을 기준으로 수직으로 기울인 상태에서, 상기 젤리롤 전극 조립체와 상기 전지 케이스가 서로 대면하는 부분을 용접하여 제1 용접 접합부를 형성하는 제1 용접 단계를 포함한다.

Description

원통형 이차 전지 제조 방법{CYLINDRICAL SECONDARY BATTERY MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 원통형 이차 전지 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 원통형 이차 전지의 저항 및 안전성이 개선된 원통형 이차 전지 제조 방법에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 특히, 이차전지는 휴대폰, 디지털 카메라, 노트북, 웨어러블 디바이스 등의 모바일 기기 뿐만 아니라, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차 등의 동력 장치에 대한 에너지원으로도 많은 관심을 가지고 있다.
이차 전지는 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.
전지 케이스에 내장되는 상기 전극 조립체는 양극, 분리막, 음극의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자로서, 젤리-롤형, 스택형, 및 스택/폴딩형으로 분류된다. 젤리-롤형은 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 젤리-롤형 전극 조립체는 제조가 용이하고 중량당 에너지 밀도가 높은 장점을 가지고 있다.
한편, 종래의 원통형 전지의 경우, 젤리-롤형 전극 조립체가 전지 케이스 내부에 장착될 수 있다. 이 때, 상기 젤리-롤형 전극 조립체는 음극 탭 및 양극 탭을 포함하여, 상기 음극 탭 및 상기 양극 탭이 상기 전지 케이스와 전기적으로 연결되어 있다. 그러나, 종래의 원통형 전지는 이러한 젤리-롤형 전극 조립체와 상기 전지 케이스 사이에 전기적 연결과 관련하여 발생되는 저항 및 안전성을 개선시킬 필요가 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는, 원통형 이차 전지의 저항 및 안전성이 개선된 원통형 이차 전지 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 이차 전지 제조 방법은, 양극 시트, 음극 시트, 및 상기 양극 시트와 상기 음극 시트 사이에 개재된 분리막이 함께 권취된 젤리롤 전극 조립체를 제조하는 전극 조립체 제조 단계; 상기 젤리롤 전극 조립체를 전지 케이스에 장착하는 전극 조립체 장착 단계; 및 상기 전지 케이스를 상기 전지 케이스의 높이 방향을 기준으로 수직으로 기울인 상태에서, 상기 젤리롤 전극 조립체와 상기 전지 케이스가 서로 대면하는 부분을 용접하여 제1 용접 접합부를 형성하는 제1 용접 단계를 포함한다.
상기 제1 용접 단계는, 상기 전지 케이스를 상기 전지 케이스의 높이 방향을 기준으로 수직으로 기울인 상태에서, 용접부가 중력 방향을 기준으로 하측에 위치하는 상기 전지 케이스의 측면과 접할 수 있다.
상기 전지 케이스를 적어도 1회 회전하여, 상기 젤리롤 전극 조립체와 상기 전지 케이스가 서로 대면하는 부분을 용접하여 제2 용접 접합부를 형성하는 제2 용접 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 용접 접합부 및 상기 제2 용접 접합부는 상기 전지 케이스와 상기 젤리롤 전극 조립체 사이에 각각 형성되되, 서로 다른 위치에 형성될 수 있다.
상기 젤리롤 전극 조립체의 외면은 상기 음극 시트의 집전체가 권취되어 형성될 수 있다.
상기 음극 시트의 집전체는 구리(Cu)로 이루어질 수 있다.
상기 제1 용접 접합부 및 상기 제2 용접 접합부는 상기 음극 시트의 집전체와 상기 전지 케이스의 내면 사이에 각각 형성될 수 있다.
상기 젤리롤 전극 조립체의 외면은 상기 제1 용접 접합부 및 상기 제2 용접 접합부를 통해 상기 전지 케이스와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 전극 조립체 제조 단계와 상기 전극 조립체 장착 단계 사이에 수행되는 전극 조립체 실링 단계를 더 포함하고, 상기 전극 조립체 실링 단계는, 상기 음극 시트의 집전체의 단부의 내면과 상기 젤리롤 전극 조립체의 외면 사이에 접착층이 형성되어 상기 젤리롤 전극 조립체를 실링하는 단계일 수 있다.
상기 접착층은 양면 테이프로 이루어질 수 있다.
실시예들에 따르면, 본 발명의 원통형 이차 전지 제조 방법은 전지 케이스와 젤리롤 전극 조립체의 접착 면적을 상대적으로 넓게 하여, 원통형 이차 전지의 저항 및 안전성이 개선될 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 이차 전지의 단면 사시도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 원통형 이차 전지 제조 방법의 순서도이다.
도 3은 도 2의 전극 조립체 실링 단계에서 젤리롤 전극 조립체의 단면을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 2의 전극 조립체 장착 단계에서 젤리롤 전극 조립체의 단면을 나타낸 도면이다.
도 5는 도 2의 제1 용접 단계에서 젤리롤 전극 조립체의 단면을 나타낸 도면이다.
도 6은 도 2의 제2 용접 단계에서 젤리롤 전극 조립체의 단면을 나타낸 도면이다.
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, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 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 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 이차 전지의 단면 사시도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 이차 전지(100)는 젤리롤 전극 조립체(120) 및 젤리롤 전극 조립체(120)의 상단에 위치한 상단 절연 부재(160)를 포함한다. 또한, 원통형 이차 전지(100)는 젤리롤 전극 조립체(120)를 전지 케이스(130)에 수납하고, 전지 케이스(130) 내에 전해액을 주입한 후에, 전지 케이스(130)의 상단에 캡 어셈블리(140)를 결합하여 제조될 수 있다.
젤리롤 전극 조립체(120)의 하단에는 하단 절연 부재(170)가 위치할 수 있으며, 상단 절연 부재(160) 및 하단 절연 부재(170)는 판상 구조일 수 있다. 또한, 캡 어셈블리(140)는 양극 단자를 형성하는 상단 캡(141) 및 양극 시트(121)에 연결되어 있는 양극 탭(143)이 접속되는 캡 플레이트(142)를 포함할 수 있다.
여기서, 젤리롤 전극 조립체(120)는 다수의 양극 시트(121) 및 음극 시트(122)사이에 분리막(123)을 개재하고 권취한 젤리롤 형태의 구조일 수 있다.
한편, 젤리롤 전극 조립체(120)는 양극 시트(121) 및 음극 시트(122)과 이들 사이에 분리막(123)을 개재한 후 둥근 형태로 감은 구조로서, 그 중심부에는 원통형의 센터 핀(150)이 삽입될 수 있다. 센터 핀(150)은 일반적으로 소정의 강도를 부여하기 위해 금속 소재로 이루어져 있으며, 판재를 둥글게 절곡한 원통형 구조로 이루어져 있다. 이러한 센터 핀(150)은 젤리롤 전극 조립체(120)를 고정 및 지지하는 작용과 충방전 및 작동시 내부 반응에 의해 발생되는 가스를 방출하는 통로로서 작용한다.
또한, 젤리롤 전극 조립체(120)의 외면은 음극 시트(122)의 집전체가 권취되어 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 젤리롤 전극 조립체(120)의 외면에 형성된 분리막(123)이 제거되어 음극 시트(122)의 집전체가 노출되어 있을 수 있다.
여기서, 젤리롤 전극 조립체(120)에서, 음극 시트(122)의 집전체는 구리(Cu), 니켈(Ni) 등 음극과 비활성인 금속 혹은 도전성 복합 소재로 이루어질 수 있다. 일 예로 음극 시트(122)의 집전체는 구리(Cu) 호일일 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 음극 시트(122)에 포함되어 있는 집전체로 사용될 수 있는 소재 및 형태라면, 본 실시예에 포함될 수 있다.
도 1을 참조하면, 젤리롤 전극 조립체(120)의 외면 중 적어도 일부는 전지 케이스(130) 내면과 접촉한다. 즉, 젤리롤 전극 조립체(120)의 외면 중 적어도 일부는 전지 케이스(130)와 전기적으로 연결될 수 있다. 특히, 젤리롤 전극 조립체(120)의 외면이 음극 시트(122)의 집전체로 권취되어 있는 경우, 젤리롤 전극 조립체(120)의 외면은 전극 탭의 역할을 수행할 수 있다.
이에 따라, 젤리롤 전극 조립체(120)의 외면은 전지 케이스(130)와 상대적으로 넓은 면적으로 접할 수 있어, 젤리롤 전극 조립체(120)의 외면에 형성된 음극 시트(122)의 집전체와 전지 케이스(130)의 내면은 전기적으로 연결됨에 따라, 원통형 이차 전지(100)의 저항이 낮아질 수 있고, 발열 수준 또한 개선될 수 있다.
이와 더불어, 본 실시예에 따른 원통형 이차 전지(100)는, 젤리롤 전극 조립체(120)의 외면 중 적어도 일부와 전지 케이스(130)의 내면이 용접 접합되어 있을 수 있다. 보다 구체적으로, 젤리롤 전극 조립체(120)의 외면에 형성된 음극 시트(122)의 집전체의 외면 중 적어도 일부와 전지 케이스(130)의 내면 중 적어도 일부가 서로 용접 접합되어 있을 수 있다.
이에 따라, 젤리롤 전극 조립체(120)의 진원도에 따른 외경 차이에도 불구하고, 젤리롤 전극 조립체(120)와 전지 케이스(130)의 내면 사이에 용접 접합된 부분에 의해, 젤리롤 전극 조립체(120)의 외면은 전지 케이스(130)의 내면 사이의 접촉 면적이 상대적으로 커질 수 있다. 또한, 젤리롤 전극 조립체(120)의 외면은 전지 케이스(130)의 내면 사이의 접촉 면적 증대로 인해, 원통형 이차 전지(100)의 저항이 더욱 낮아질 수 있고, 발열 수준 또한 더욱 개선될 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 원통형 이차 전지 제조 방법에 대해 구체적으로 설명하고자 한다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 원통형 이차 전지 제조 방법의 순서도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 원통형 이차 전지 제조 방법은, 전극 조립체 실링 단계(S100), 전극 조립체 장착 단계(S200), 제1 용접 단계(S300), 및 제3 용접 단계(S400)을 포함한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 이차 전지 제조 방법은, 상술한 단계들 이전에 수행되는 전극 조립체 제조 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 전극 조립체 제조 단계는, 양극 시트(121), 음극 시트(122), 및 양극 시트(121)와 음극 시트(122) 사이에 개재된 분리막(123)이 함께 권취된 젤리롤 전극 조립체(120)를 제조하는 단계일 수 있다.
상기 전극 조립체 제조 단계는, 상술한 바와 같이, 젤리롤 전극 조립체(120)에서, 젤리롤 전극 조립체(120)의 외면에 음극 시트(122)의 집전체가 권취되어, 음극 시트(122)의 집전체가 젤리롤 전극 조립체(120)의 외면을 형성하도록 제조될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 전극 조립체 제조 단계는, 젤리롤 전극 조립체(120)의 외면에 형성된 분리막(123)을 제거하여, 음극 시트(122)의 집전체가 노출되도록 제조하는 단계일 수 있다.
이상의 구성에 의해, 본 실시예에서, 상기 전극 조립체 제조 단계에 따라 음극 시트(122)의 집전체가 젤리롤 전극 조립체(120)의 외면을 형성하여, 젤리롤 전극 조립체(120)의 외면이 전극 탭으로서의 역할을 수행할 수 있다. 즉, 제조 비용이 절감되면서도, 공간 활용성을 높이고, 출력 성능 또한 개선될 수 있다. 또한, 원통형 이차 전지(100)의 저항이 낮아질 수 있고, 발열 수준 또한 개선될 수 있다.
도 3은 도 2의 전극 조립체 실링 단계에서 젤리롤 전극 조립체의 단면을 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 전극 조립체 실링 단계(S100)는, 상기 전극 조립체 제조 단계와 전극 조립체 장착 단계(S200) 사이에 수행될 수 있다. 보다 구체적으로, 전극 조립체 실링 단계(S100)는, 젤리롤 전극 조립체(120)의 외면에 음극 시트(122)의 집전체(125)가 권취되어 있는 경우, 음극 시트(122)의 집전체(125)의 단부의 내면과 젤리롤 전극 조립체(120)의 외면 사이에 접착층(127)이 형성되어 젤리롤 전극 조립체(120)를 실링하는 단계일 수 있다.
여기서, 접착층(127)은 젤리롤 전극 조립체(120)의 높이 방향을 기준으로, 음극 시트(122)의 집전체(125)의 단부의 내면과 젤리롤 전극 조립체(120)의 외면 사이를 따라 연장되어 있을 수 있다.
일 예로, 접착층(127)은 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌(PE) 등의 소재로 이루어질 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 접착층(127)은 접착성을 가지면서도 전해액에 대한 내화학성을 가진 소재라면 본 실시예에 포함될 수 있다. 또한, 접착층(127)은 상술한 소재로 이루어진 양면 테이프일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 접착층(127)은 앵커 구조에 의해 양면을 고정 시키거나, 표면 거칠기에 따른 마찰력으로 양면을 고정시킬 수도 있다.
이상의 구성에 의해, 본 실시예에서, 전극 조립체 실링 단계(S100)에 따라 실링된 젤리롤 전극 조립체(120)는 접착층(127)이 젤리롤 전극 조립체(120)의 외면에 노출되어 있지 않을 수 있다. 즉, 젤리롤 전극 조립체(120)의 외면과 전지 케이스(130)의 내면 사이에 접촉될 수 있는 면적이 상대적으로 증가될 수 있다. 또한, 도 6에서와 같이, 젤리롤 전극 조립체(120)의 외면에서 제1 용접부(130a, 도 6) 및 제2 용접부(130b, 도 6)가 형성될 수 있는 위치가 제한되지 않을 수 있어, 다양한 위치에서 용접 접합될 수 있다.
도 4는 도 2의 전극 조립체 장착 단계에서 젤리롤 전극 조립체의 단면을 나타낸 도면이다.
도 1, 도 2, 및 도 4를 참조하면, 전극 조립체 장착 단계(S200)는, 젤리롤 전극 조립체(120)가 전지 케이스(130)에 장착되는 단계일 수 있다. 보다 구체적으로, 전극 조립체 장착 단계(S200)는 젤리롤 전극 조립체(120)가 젤리롤 전극 조립체(120)의 중심부와 전지 케이스(130)의 중심부와 일치하도록 전지 케이스(130)에 장착될 수 있다.
도 5는 도 2의 제1 용접 단계에서 젤리롤 전극 조립체의 단면을 나타낸 도면이다.
도 1, 도 2, 및 도 5를 참조하면, 제1 용접 단계(S300)는, 전지 케이스(130)를 전지 케이스(130)의 높이 방향을 기준으로 수직으로 기울인 상태에서, 젤리롤 전극 조립체(120)와 전지 케이스(130)가 서로 대면하는 부분을 용접하여 제1 용접 접합부(130a)를 형성하는 단계일 수 있다.
보다 구체적으로, 도 4와 도 5를 비교할 때, 도 4의 경우에는 젤리롤 전극 조립체(120)가 전지 케이스(130)의 중심에 위치할 수 있다. 이와 달리, 도 5의 경우에는 전지 케이스(130)를 전지 케이스(130)의 높이 방향을 기준으로 수직으로 기울인 상태에서, 젤리롤 전극 조립체(120)가 중력 방향으로 이동하여, 젤리롤 전극 조립체(120)의 외면과 전지 케이스(130)의 내면이 서로 대면하게 될 수 있다. 특히, 젤리롤 전극 조립체(120)의 외경에 따라, 젤리롤 전극 조립체(120)의 외면 중 일부와 전지 케이스(130)의 내면이 서로 접하게 될 수 있다.
이에 따라, 도 5와 같이, 젤리롤 전극 조립체(120)가 중력 방향으로 이동시킨 경우, 젤리롤 전극 조립체(120)의 외면과 전지 케이스(130)의 내면 사이의 접촉 면적이 상대적으로 클 수 있다.
특히, 제1 용접 단계(S300)는, 전지 케이스(130)를 전지 케이스(130)의 높이 방향을 기준으로 수직으로 기울인 상태에서, 용접부(200)가 중력 방향(a-a’축)을 기준으로 하측에 위치하는 전지 케이스(130)의 측면과 접할 수 있다. 보다 구체적으로, 전지 케이스(130)를 전지 케이스(130)의 높이 방향을 기준으로 수직으로 기울인 상태에서, 용접부(200)는 중력 방향(a-a'축)을 기준으로 가장 아래에 위치한 전지 케이스(130)의 측면과 접할 수 있다.
여기서, 용접부(200)가 전지 케이스(130)의 측면에 가하는 열에 의해, 젤리롤 전극 조립체(120)의 외면과 전지 케이스(130)의 내면 사이에 제1 용접 접합부(130a)가 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 젤리롤 전극 조립체(120)의 외면에 음극 시트(122)의 집전체(125)가 권취되어 있는 경우, 용접부(200)가 전지 케이스(130)의 측면에 가하는 열에 의해, 음극 시트(122)의 집전체(125)의 외면과 전지 케이스(130)의 내면 사이에 제1 용접 접합부(130a)가 형성될 수 있다.
일 예로, 용접부(200)는 용접 지그 혹은 용접봉과 같은 장치일 수 있다. 보다 구체적으로, 용접부(200)가 용접 지그인 경우, 전지 케이스(130)의 측면 중 일부가 용접될 수 있다. 또한, 용접부(200)가 용접봉인 경우, 전지 케이스(130)의 측면 중 일부 포인트가 용접될 수 있다.
또한, 용접부(200)에서, 전지 케이스(130)의 측면과 접하는 면에 별도의 방열 부재가 부착되어 있을 수 있다. 일 예로, 상기 방열 부재는 방열 테이프일 수 있다. 이에 따라, 용접부(200)가 전지 케이스(130)의 측면에 가하는 열에 의해, 젤리롤 전극 조립체(120)에 포함된 분리막 혹은 전극 등이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
이상의 구성에 의해, 본 실시예에서, 제1 용접 단계(S300)에 따라, 중력 방향을 기준으로 가장 아래에 위치한 전지 케이스(130)의 측면에 용접부(200)가 열을 가하여, 젤리롤 전극 조립체(120)의 외면과 전지 케이스(130)의 내면 사이에 접촉 면적이 증대되어 있는 상태에서 제1 용접 접합부(130a)가 형성될 수 있다. 즉, 젤리롤 전극 조립체(120)의 진원도에 따른 외경 차이에도 불구하고, 제1 용접 접합부(130a)가 용이하게 형성될 뿐 아니라, 제1 용접 접합부(130a)의 면적 또한 상대적으로 크게 형성될 수 있다.
도 6은 도 2의 제2 용접 단계에서 젤리롤 전극 조립체의 단면을 나타낸 도면이다.
도 1, 도 2, 및 도 6을 참조하면, 제2 용접 단계(S400)는, 전지 케이스(130)를 적어도 1회 회전하여, 젤리롤 전극 조립체(120)와 전지 케이스(130)가 서로 대면하는 부분을 용접하여 제2 용접 접합부(130b)를 형성하는 단계일 수 있다.
보다 구체적으로, 제2 용접 단계(S400)는, 젤리롤 전극 조립체(120)와 전지 케이스(130) 사이에 제1 용접 접합부(130a)가 형성된 상태에서, 전지 케이스(130)를 소정의 각도만큼 회전시킬 수 있다. 여기서, 전지 케이스(130)를 회전하는 각도는 제한되지 아니하고, 용접 접합부(130a, 130b)의 개수 혹은 위치에 따라 다양한 각도로 조절될 수 있다.
특히, 제2 용접 단계(S400)는, 제1 용접 단계(S300)에서의 전지 케이스(130)를 소정의 각도로 회전하여, 전지 케이스의 다른 측면이 중력 방향(b-b'축)에 위치할 수 있다. 여기서, 용접부(200)는 중력 방향(b-b’축)을 기준으로 하측에 위치하는 전지 케이스(130)의 측면과 접할 수 있다. 즉, 용접부(200)는 중력 방향(b-b'축)을 기준으로 가장 아래에 위치한 전지 케이스(130)의 측면과 접할 수 있다.
여기서, 용접부(200)가 전지 케이스(130)의 측면에 가하는 열에 의해, 젤리롤 전극 조립체(120)의 외면과 전지 케이스(130)의 내면 사이에 제2 용접 접합부(130b)가 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 젤리롤 전극 조립체(120)의 외면에 음극 시트(122)의 집전체(125)가 권취되어 있는 경우, 용접부(200)가 전지 케이스(130)의 측면에 가하는 열에 의해, 음극 시트(122)의 집전체(125)의 외면과 전지 케이스(130)의 내면 사이에 제2 용접 접합부(130b)가 형성될 수 있다.
또한, 도 6과 같이, 제1 용접 접합부(130a) 및 상기 제2 용접 접합부(130b)는 전지 케이스(1300)와 젤리롤 전극 조립체(120) 사이에 각각 형성되되, 서로 다른 위치에 형성될 수 있다.
또한, 제1 용접 접합부(130a) 및 제2 용접 접합부(130b)는 음극 시트(122)의 집전체(125)와 전지 케이스(130)의 내면 사이에 각각 형성될 수 있다. 다르게 말하면, 젤리롤 전극 조립체(120)의 외면은 제1 용접 접합부(130a) 및 제2 용접 접합부(130b)를 통해 전지 케이스(130)와 전기적으로 연결될 수 있다.
이상의 구성에 의해, 본 실시예에서, 제2 용접 단계(S400)에 따라, 전지 케이스(130)를 전지 케이스(130)의 높이 방향을 기준으로 수직으로 기울인 상태에서, 전지 케이스(130)의 회전을 통해, 전지 케이스(130)의 측면의 다양한 위치에 용접 접합부(130a, 130b)를 형성할 수 있다. 즉, 복수의 용접 접합부(130a, 130b)에 의해, 젤리롤 전극 조립체(120)의 외면과 전지 케이스(130)의 내면 사이의 접촉 면적이 보다 증가할 수 있고, 이에 따른 저항 감소 및 발열 수준 개선 효과가 더욱 증가할 수 있다. 또한, 복수의 용접 접합부(130a, 130b)에 의해, 젤리롤 전극 조립체(120)가 전지 케이스(130) 내에 안정적으로 고정되어 있을 수 있어, 원통형 이차 전지(100)의 안전성 또한 더욱 개선될 수 있다.
앞에서 설명한 원통형 이차 전지 제조 방법에 의해 제조된 원통형 이차 전지는 다양한 디바이스에 적용될 수 있다. 이러한 디바이스에는, 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 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
100: 원통형 이차 전지
120: 젤리롤 전극 조립체
125: 음극 시트의 집전체
127: 접착층
130: 전지 케이스
150: 센터핀
130a: 제1 용접 접합부
130b: 제2 용접 접합부
200: 용접부

Claims (10)

  1. 양극 시트, 음극 시트, 및 상기 양극 시트와 상기 음극 시트 사이에 개재된 분리막이 함께 권취된 젤리롤 전극 조립체를 제조하는 전극 조립체 제조 단계;
    상기 젤리롤 전극 조립체를 전지 케이스에 장착하는 전극 조립체 장착 단계; 및
    상기 전지 케이스를 상기 전지 케이스의 높이 방향을 기준으로 수직으로 기울인 상태에서, 상기 젤리롤 전극 조립체와 상기 전지 케이스가 서로 대면하는 부분을 용접하여 제1 용접 접합부를 형성하는 제1 용접 단계를 포함하는 원통형 이차 전지 제조 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 용접 단계는, 상기 전지 케이스를 상기 전지 케이스의 높이 방향을 기준으로 수직으로 기울인 상태에서, 용접부가 중력 방향을 기준으로 하측에 위치하는 상기 전지 케이스의 측면과 접하는 원통형 이차 전지 제조 방법.
  3. 제2항에서,
    상기 전지 케이스를 적어도 1회 회전하여, 상기 젤리롤 전극 조립체와 상기 전지 케이스가 서로 대면하는 부분을 용접하여 제2 용접 접합부를 형성하는 제2 용접 단계를 더 포함하는 원통형 이차 전지 제조 방법.
  4. 제3항에서,
    상기 제1 용접 접합부 및 상기 제2 용접 접합부는 상기 전지 케이스와 상기 젤리롤 전극 조립체 사이에 각각 형성되되, 서로 다른 위치에 형성되는 원통형 이차 전지 제조 방법.
  5. 제3항에서,
    상기 젤리롤 전극 조립체의 외면은 상기 음극 시트의 집전체가 권취되어 형성되는 원통형 이차 전지 제조 방법.
  6. 제5항에서,
    상기 음극 시트의 집전체는 구리(Cu)로 이루어지는 원통형 이차 전지 제조 방법.
  7. 제5항에서,
    상기 제1 용접 접합부 및 상기 제2 용접 접합부는 상기 음극 시트의 집전체와 상기 전지 케이스의 내면 사이에 각각 형성되는 원통형 이차 전지 제조 방법.
  8. 제7항에서,
    상기 젤리롤 전극 조립체의 외면은 상기 제1 용접 접합부 및 상기 제2 용접 접합부를 통해 상기 전지 케이스와 전기적으로 연결되는 원통형 이차 전지 제조 방법.
  9. 제5항에서,
    상기 전극 조립체 제조 단계와 상기 전극 조립체 장착 단계 사이에 수행되는 전극 조립체 실링 단계를 더 포함하고,
    상기 전극 조립체 실링 단계는, 상기 음극 시트의 집전체의 단부의 내면과 상기 젤리롤 전극 조립체의 외면 사이에 접착층이 형성되어 상기 젤리롤 전극 조립체를 실링하는 단계인 원통형 이차 전지 제조 방법.
  10. 제9항에서,
    상기 접착층은 양면 테이프로 이루어지는 원통형 이차 전지 제조 방법.
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