WO2014042417A1 - 체결강화부를 구비하는 이차전지용 케이스 - Google Patents

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secondary battery
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battery case
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김경준
김인중
정영호
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Definitions

  • the present invention relates to a secondary battery case consisting of a can and a cap, and more particularly, to a secondary battery case which can improve the fastening force and sealing property of the can and the cap, and can improve the electrical conductivity with the electrode assembly.
  • a secondary battery is a battery that can be charged and discharged unlike a primary battery that cannot be charged.
  • a high output secondary battery using a non-aqueous electrolyte of high energy density has been developed, and one battery cell is a pack type.
  • portable electronic devices such as phones, notebook computers, and camcorders are used. By connecting the two in series or in parallel to form a large capacity secondary battery.
  • the secondary battery is manufactured in various shapes. Typical shapes include a cylindrical shape in which an electrode group (or jelly roll) is formed by vortexing a separator through a separator, which is an insulator, between a strip-shaped positive electrode plate and a negative electrode plate. In addition, there is a stack type in which an electrode assembly is formed by stacking a plurality of positive electrode plates, negative electrode plates, and separators in a casing and installed therein.
  • the case is typically made of a metal plate to have a strength above the reference value, and consists of a can into which the electrolyte and the electrode assembly are inserted, and a cap covering and sealing the inlet of the can.
  • the can and the cap are combined to be completely sealed.
  • Figure 1 is an exploded perspective view of a conventional secondary battery case
  • Figure 2 is a cross-sectional view of a conventional secondary battery case.
  • a conventional secondary battery case is formed in a concave shape so that an upper side thereof is opened, and a can 10 having a flange 12 at an upper inlet, an upper inlet and a flange of the can 10.
  • the cap 20 is seated to cover the edge end is coupled to surround the flange 12
  • the electrode assembly 30 is introduced into the inner space formed by the can 10 and the cap 20 It is composed.
  • an electrolyte is filled in the internal space into which the electrode assembly 30 is drawn, and a gasket 40 is inserted into a portion where the can 10 and the cap 20 abut so that the electrolyte does not flow out.
  • the present invention has been proposed to solve the above problems, the can and cap coupling structure is simplified to reduce the size of the product, the tightening force and sealing between the can and the cap is improved, the electrical conductivity of the electrode assembly is improved It is an object to provide a case for a secondary battery.
  • the can consists of a lower plate and an upward side wall extending upward from the lower plate, the upper side has an inner space open; It consists of an upper plate and a downward side wall extending downward from the upper plate and having an inner space with an open lower side, and the lower side of the downward side wall is inserted into the inner space of the can so as to be seated on the upper surface of the lower plate and the inside of the can A cap that isolates the space from the outside; To include, but may be provided with a fastening reinforcement to wrap a portion of the down side wall to a portion of the up side wall to improve the fastening force and sealing when the can and the cap is fastened.
  • the fastening reinforcing part may be a bending part which is formed on the upper side wall and is bent such that an upper part covers the whole or part of the upper plate.
  • the bending part presses the upper plate downward, so that the lower end of the downward side wall may be pressed onto the lower plate.
  • the longitudinal end of the bending portion may be located closer to the vertical center of the cap than the inner side surface of the downward side wall.
  • the upper plate may be provided with a recess for downwardly pressing the electrode assembly when the upper plate is recessed downward and pressed downward by the bending part.
  • the side wall of the depression may be formed to be inclined in a direction toward the vertical closer to the vertical center line of the depression.
  • the can and the cap may be inserted into a portion overlapping with each other, further comprising a gasket for sealing between the can and the cap.
  • the gasket may be provided between a lower end of the downward side wall and an upper surface of the lower plate, between a bottom surface of the bending part and an upper surface of the upper plate.
  • the downward side wall may be disposed to be perpendicular to the lower plate, and the bending part may be configured to press the downward side wall in a direction perpendicular to the lower plate.
  • the fastening reinforcing part may be a fastening jaw formed on the downward side wall of the cap and extending outwards and extending downward again, and a bending part formed on the upper side wall of the can and bent to be seated on an upper surface of the fastening jaw.
  • the fastening jaw may be formed at an interruption of the downward side wall, and the upward side wall may further include an extension part in close contact with the downward side wall while extending upward from the end of the bending part.
  • the bending part may be formed at an upper end of the upward side wall, and the height of the highest point of the bending part seated on the upper surface of the fastening jaw may be equal to or less than an upper surface height of the upper plate.
  • the upper surface of the bending part may form one plane with the upper surface of the upper plate.
  • the downward side wall may have two or more fastening jaws formed in the vertical direction
  • the upward side wall may have two or more bending parts formed in the vertical direction, and different bending parts may be respectively seated on the two or more fastening jaws.
  • the bending part may be bent to press down the fastening jaw so that the lower end of the downward side wall may be pressed onto the lower plate.
  • the end of the bending part may be located closer to the vertical center of the cap than the inner surface of the downward side wall positioned below the fastening jaw.
  • the upper plate may be provided with a recess for downwardly pressing the electrode assembly when the upper plate is recessed downward and pressed downward by the bending of the upward side wall.
  • the side wall of the depression may be formed to be inclined in a direction toward the vertical closer to the vertical center line of the depression.
  • a gasket may be further inserted between the upward side wall and the downward side wall, between the downward side wall and the lower plate to seal the gap between the can and the cap.
  • the case for a secondary battery according to the present invention has a merit that the coupling structure between the can and the cap is simplified, and the product can be miniaturized, the fastening force and the sealing property between the can and the cap are improved, and the electrical conduction with the electrode assembly is improved.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a conventional secondary battery case.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a conventional secondary battery case.
  • FIG 3 is an exploded perspective view of a first embodiment of a secondary battery case according to the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a shape in which the cap included in the first embodiment of the secondary battery case according to the present invention is turned upside down.
  • 5 and 6 are cross-sectional views sequentially illustrating a process of combining the can and the cap of the first embodiment.
  • Fig. 7 is a partial sectional view showing the coupling structure of the can and cap of the first embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a secondary battery case according to the present invention showing a connection structure of a positive electrode plate and a negative electrode plate according to a first embodiment of a secondary battery case according to the present invention.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of a second embodiment of a secondary battery case according to the present invention.
  • FIG. 10 is an exploded perspective view of a third embodiment of a secondary battery case according to the present invention.
  • FIG. 11 is an exploded perspective view of a secondary battery case according to a fourth embodiment of the secondary battery case according to the present invention.
  • FIGS. 12 and 13 are cross-sectional views sequentially illustrating a process of combining the can and the cap of the fourth embodiment.
  • Fig. 14 is a partial cross-sectional view showing the coupling structure of the can and the cap of the fourth embodiment.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of a fifth embodiment of a secondary battery case according to the present invention.
  • 16 is a cross-sectional view of a sixth embodiment of a secondary battery case according to the present invention.
  • FIG. 17 is an exploded perspective view of a seventh embodiment of a secondary battery case according to the present invention.
  • Figure 3 is an exploded perspective view of a first embodiment of a secondary battery case according to the present invention
  • Figure 4 is a perspective view showing the inverted shape of the cap included in the first embodiment of the secondary battery case according to the present invention
  • Figure 5 is a cross-sectional view sequentially illustrating a process in which the can and the cap of the first embodiment are coupled
  • FIG. 7 is a partial cross-sectional view showing a coupling structure of the can and the cap of the first embodiment.
  • a can 100 having an inner space to allow the electrode assembly 300 to be inserted therein and the electrolyte to be filled therein, and an inner space inlet of the can 100.
  • the can 100 includes a lower plate 110 serving as a bottom body and an upward side wall 120 extending upwardly from the lower plate 110 and surrounding an upper space side of the lower plate 110, and an inner space of the can 100.
  • the cap 200 has an upper plate 210 having a size and shape that can cover the upper side of the inner space of the can 100, and extends downward from an edge of the upper plate 210 so that the lower space side of the upper plate 210 is located.
  • downward side wall 220 surrounding the inner space is provided to open to the lower side.
  • the space enclosed by the downward side wall 220 is set slightly smaller than the space enclosed by the upward side wall 120.
  • the downward side wall 220 is the upward side wall. That is, the outer surface of the downward side wall 220 is in close contact with the inner side of the upward side wall 120 so as to overlap with the 120.
  • the can 100 and the cap 200 constituting the case for the secondary battery are generally made of a metal.
  • the bar for the secondary battery according to the present invention may be further provided with a gasket 400 inserted into a portion where the can 100 and the cap 200 are in contact with each other to seal the gap between the can 100 and the cap 200.
  • Can be a gasket 400 inserted into a portion where the can 100 and the cap 200 are in contact with each other to seal the gap between the can 100 and the cap 200.
  • Can be can be.
  • the gasket 400 is provided to fill between the upper side wall 120 and the lower side wall 220, and also fills even between the lower side wall 220 and the lower plate 110. It is preferred to be extended so that it can be.
  • the internal pressure of the case for the secondary battery increases to increase the internal space. Even if this is expanded, the electrolyte or gas does not flow to the outside between the can 100 and the cap 200. However, when the internal pressure of the case is increased, the cap 200 is forced to move upward, and thus there is a problem that the can 100 and the cap 200 may be separated.
  • the secondary battery case according to the present invention may solve the above problems, that is, even if an internal pressure is generated so that the cap 200 slides upward and is not separated from the can 100, the upward side wall of the can 100 ( 120)
  • the upper side has a structure that is bent inward to cover the edge of the upper plate 210 of the cap 200.
  • the fastening reinforcement part 122 may be provided.
  • the fastening reinforcing part 122 according to the present exemplary embodiment is a bent portion (hereinafter, the 'bending part 122') formed on the upper side wall 120 of the can 100 and bending the upper part to cover the whole or part of the upper plate. Abbreviated as d).
  • the assembler bends the upper portion of the upward side wall 120 inward to closely contact the upper surface of the cap 200, as shown in FIG. 6.
  • the bending portion 122 of the upward side wall 120 is prevented from falling upward.
  • the gasket 400 and the bottom surface of the bending portion 122 to be sealed between the bending portion 122 and the top plate 210 It is preferable that the upper plate 210 extends between the upper surfaces. As such, the gasket 400 inserted between the bending part 122 and the upper plate 210 is further compressed when the internal pressure of the case is increased, so that the sealing property between the bottom of the bending part 122 and the upper surface of the upper plate 210 is increased. Becomes even higher.
  • the gasket 400 may be filled from a point between the lower end of the downward side wall 220 and the upper surface of the lower plate 110 to a point between the bottom surface of the bending part 122 and the upper surface of the upper plate 210. It is preferable that it is formed to extend up and down long. When the gasket 400 is extended in this manner, the space to be filled with the gasket 400 becomes very wide, so that the sealing force improvement effect can be obtained.
  • the can 100 and the cap 200 is configured to be coupled, as shown in Figures 1 and 2 Since the flange 12 can be omitted, the width direction of the product can be reduced by the length of the flange 12 while maintaining the same size of the electrode assembly 300. If the secondary battery can be miniaturized as described above, the size of various kinds of electronic products using the secondary battery can be reduced.
  • the secondary battery case according to the present invention even if the bending portion 122 is stretched to some extent, so that the cap 200 is not completely separated from the can 100, that is, the bending portion 122 is shown in this embodiment It may be formed longer than the case.
  • the bending portion 122 covers the edge portion of the upper plate 210 is illustrated, but the bending portion 122 may be designed to cover the entire upper plate 210 more widely.
  • the bending part 122 is not feared to be unfolded, only a part of the upper part of the upper side wall 120 is bent to cover the upper plate 210, that is, the bending part 122 is formed on the upper side wall ( It may be designed to be formed only in a portion of the 120). As the bending part 122 is wider and longer, the fastening force between the can 100 and the cap 200 is improved, but the material cost is increased. Therefore, the size and shape of the bending part 122 may be the size of the internal pressure and the can ( 100) and the cap 200 may be appropriately designed according to the material stiffness.
  • the lower end of the downward side wall 220 is configured to be pressed onto the upper surface of the lower plate 110. Therefore, the upper portion of the upper side wall 120 is preferably configured to press down the upper plate 210 when bent to be stacked on the upper surface of the upper plate (210). That is, when the upper side of the upward side wall 120 is bent to cover the upper plate 210 so as to be in the state shown in FIG. 6 in the state shown in FIG. 5, the bent portion, that is, the bending unit 122, is the upper plate 210.
  • the bending portion 122 By bending the bending portion 122 sufficiently until the upper plate 210 is pressed downward, instead of simply covering the upper plate 210, the lower end of the downward side wall 220 may be pressed onto the upper surface of the lower plate 110. have.
  • the bending part 122 is bent as described above, not only the bending part 122 and the upper plate 210 are compressed to each other, but also the lower end and the lower plate 110 of the downward side wall 220 are also compressed to each other, and thus the electrolyte and gas inside the case. It is possible to more effectively prevent the phenomenon of leaking to the outside.
  • the downward side wall 220 is not obliquely erected to one side rather than being perpendicular to the lower plate 110, when the bending part 122 presses the upper plate 210 downward, the downward side wall 220 is directed to one side. Will fall. Therefore, the downward side wall 220 is disposed to form a right angle with the lower plate 110, the bending portion 122 is preferably configured to press the downward side wall 220 in a direction perpendicular to the lower plate (110).
  • the bending part 122 when the bending part 122 presses the upper plate 210 downward, the bending part 122 may be applied evenly over the entire downward side wall 220.
  • the end of the bent portion is closer to the vertical center of the cap 200 than the inner side surface of the downward side wall 220, that is, as shown in FIG. It is preferably designed to extend inward by a distance a '.
  • the upper portion of the upward side wall 120 is bent inwardly (in the center direction of the case), when the bent portion is folded, that is, the corner portion of the neighboring bending portion 122 overlaps the upper surface of the upper plate 210. Cases may be built that are not stacked. In this way, the portion where the bending portion 122 is folded is increased in height, and the function of pressing down the upper plate 210 cannot be normally performed.
  • the upward side wall 120 is arranged to form a quadrangle as shown in the present embodiment, the bending portion 122 is folded at each corner and a phenomenon is not caused to lie down horizontally.
  • an incision line is formed at an overlapping portion (the corner portion in the present embodiment) of the bending portions 122 so that the bending portions 122 are stacked in two layers at the corresponding portions, or the bending portion
  • the overlapping portion (in the present embodiment, the edge portion) of the 122 may be extracted so that the bending portion 122 does not overlap at the edge portion.
  • FIG 8 is a cross-sectional view of a secondary battery case according to the present invention showing a connection structure of a positive electrode plate and a negative electrode plate according to a first embodiment of a secondary battery case according to the present invention
  • Figure 9 is a second embodiment of a secondary battery case according to the present invention It is sectional drawing of the example.
  • the positive electrode plate 310 and the negative electrode plate 320 are alternately stacked, and a separator 330 is inserted between the positive electrode plate 310 and the negative electrode plate 320.
  • the positive electrode terminals 312 formed in each of the positive electrode plates 310 are combined into one and grounded to the cap 200, and the negative electrode terminals 322 formed in each negative electrode plate 320 are combined into one can 100. Is configured to ground. Therefore, the cap 200 serves as the anode end, and the can 100 serves as the cathode end.
  • the uppermost positive electrode plate 310 is configured to contact the cap 200, the electrical conduction between the positive electrode plate 310 and the cap 200 This further improves the effect.
  • the length of the downward side wall 220 is longer than the thickness of the electrode assembly 300, when the cap 200 is coupled to the can 100, the upper surface of the electrode assembly 300 and the bottom surface of the upper plate 210 do not contact each other. If the length of the downward side wall 220 is too short compared to the thickness of the assembly 300, a problem arises that the lower end of the downward side wall 220 does not come into contact with the lower plate 110, so that the thickness of the electrode assembly 300 and the downward side are lowered.
  • the length of the sidewalls 220 must match exactly.
  • the electrode assembly 300 has a slight thickness difference in the process of overlapping the positive electrode plate 310, the negative electrode plate 320, and the separator 330.
  • the thickness of the electrode assembly 300 and the downward side wall 220 are different. It is difficult to match exactly the length of.
  • the end of the downward side wall 220a is the bottom plate 110a.
  • the upper plate 210a may be formed with a recess 212a at a portion corresponding to the electrode assembly 300a. have.
  • the recessed part 212a is not additionally coupled to the upper plate 210a but is formed through a process of embossing the upper plate 210a, when the upper plate 210a is pressed downward by the bending part 122a.
  • the depression 212a may be elastically deformed to be flat after contact with the electrode assembly 300a. Therefore, the upper plate 210a may be further lowered even after the depression 212a is in contact with the electrode assembly 300a, so that the lower end of the lower side wall 220a may be pressed onto the upper surface of the lower plate 110a.
  • the cap 200a is made of a thick metal plate, since the depression 212a is hardly elastically deformed, even if the depression 212a is formed on the upper plate 210a, the end of the lower side wall 220a is lower. The close contact with the 110a and the contact of the upper surface of the electrode assembly 300a with the upper plate 210a may not be very helpful at the same time.
  • the can 100a and the cap 200a constituting the case for the secondary battery are generally made of a thin metal plate, as shown in FIG. 9, the can 100a and the cap 200a are elastically deformed and restored when embossed to protrude to one side.
  • the side wall of the depression 212a is preferably formed to be inclined.
  • the elastic deformation of the depression 212a is easy even when the side wall of the depression 212a is formed to be inclined in a direction away from the vertical center line of the depression 212a, that is, in a direction that opens downward.
  • the depression 212a cannot be processed by a simple punching process. Therefore, the depression 212a is preferably formed to be inclined in a direction closer to the vertical center line of the depression 212a as shown in the present embodiment.
  • FIG. 10 is an exploded perspective view of a third embodiment of a secondary battery case according to the present invention.
  • the secondary battery case according to the present invention has a flat shape having a rectangular shape, but the secondary battery case according to the present invention may have a circular shape as shown in FIG. It may be manufactured in a button shape or may be formed in various shapes.
  • the secondary battery case according to the present invention when the secondary battery case according to the present invention is manufactured in a coin type or a button type, when the upper side portion of the upper side wall 120b is bent inward and presses the upper plate 210b downward, the entire edge of the upper plate 210b is uniform in size. Having a fastening force and sealing property of the bar, the secondary battery case according to the present invention is preferably applied to a lithium ion secondary battery, such as coin type or button type.
  • the secondary battery case according to the present invention is not limited to lithium ion secondary batteries, such as coin type or button type, it can be applied for secondary batteries of various shapes.
  • the upper side of the upper side wall 120b is bent inward to press down the upper plate 210b, or Effects and the like that can be obtained due to the substantially the same as the embodiment shown in Figures 3 to 9, detailed description thereof will be omitted.
  • FIG. 11 is an exploded perspective view of a secondary battery case according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIGS. 12 and 13 are cross-sectional views sequentially illustrating a process in which a can and a cap of the fourth embodiment are coupled. It is a partial sectional view which shows the coupling structure of the can and cap of 4th Example.
  • the secondary battery case according to the fourth embodiment of the present invention is a can (100c) and the can (100c) is provided with an internal space so that the electrode assembly 300c is introduced therein and the electrolyte is filled, as in the case of a general secondary battery
  • a cap 200c is formed by covering the inlet of the inner space of 100c to seal the electrolyte or the gas generated therein.
  • the can 100c includes a lower plate 110c serving as a bottom body and an upward side wall 120c extending upward from the lower plate 110c and surrounding the upper space side of the lower plate 110c, and the inner space of the can 100c. To be opened.
  • the cap 200c includes an upper plate 210c having a size and a shape capable of covering an upper side of the inner space of the can 100c, and a lower space side of the upper plate 210c extending downward from an edge of the upper plate 210c. It consists of a downward side wall (220c) surrounding the inner space is provided to open to the lower side.
  • the space enclosed by the downward side wall 220c is set slightly smaller than the space enclosed by the upward side wall 120c.
  • the downward side wall 220c is formed.
  • the electrode assembly 300c and the electrolyte are positioned in the inner space of the cap 200c and overlap with the upward side wall 120c. At this time, the gas generated during the chemical reaction of the electrolyte and the electrode assembly 300c filled in the cap 200c is prevented from being discharged to the outside through the lower side wall 220c and the upper side wall 120c.
  • the outer surface of the downward side wall 220c is in close contact with the inner surface of the upward side wall 120c.
  • the can 100c and the cap 200c constituting the case for the secondary battery are generally made of metal.
  • the two metals may not be perfectly adhered to each other, but a finely spaced space may be generated.
  • the secondary battery case according to the present invention is easy, the can 100c and the cap 200c are in contact with each other, that is, between the upside wall 120c and the downside wall 220c, and between the downside wall 220c and the bottom plate 110c.
  • a gasket 400c may be additionally inserted to seal the gap between the can 100c and the cap 200c.
  • the internal pressure of the secondary battery case is increased, thereby increasing the internal space. Even if this is expanded, the electrolyte or gas does not flow out between the can 100c and the cap 200c. However, when the internal pressure of the case is increased, the cap 200c is forced to slide upward, and thus there is a problem that the can 100c and the cap 200c may be separated.
  • the secondary battery case according to the fourth embodiment of the present invention improves the fastening force and the sealing property when the can 100c and the cap 200c are fastened to solve the above problem.
  • the bending part 122c may be provided.
  • the cap 200c Even if the force is applied in the direction, the cap 200c is not caught by the bent portion of the upward side wall 120c (hereinafter, referred to as the bending portion 122c), and the downward side wall 220c of the cap 200c is not raised.
  • the bar 100c is pressed against the upward sidewall 120c of the can 100c so that no space is generated between the can 100c and the cap 200c. Rather, since the cap 200c is pressed to the bending portion 122c and the upward side wall 120c with a greater force when the internal pressure is increased, the sealing between the can 100c and the cap 200c can be further improved. have.
  • the bending part 122c of the upside wall 120c is configured to be seated on the upper surface of the cap 210c, the bending part 122c protrudes further upward than the upper surface of the cap 210c.
  • the disadvantage is that it must be secured more.
  • a plurality of secondary batteries are stacked and electrically connected.
  • the secondary batteries do not stably stack and shake. In the secondary battery stacking process, an impact is applied to the bending part 122c and the bending part 122c may be damaged.
  • a fastening jaw 230c extending in a direction protruding outward and extending downward is provided on the downward side wall 220c, and the bending part 122c is a fastening jaw 230c. It is characterized in that it is configured to be seated on the upper surface of the). As such, when the bending part 122c is not in close contact with the upper surface of the upper plate 210c but is in close contact with the fastening jaw 230c formed in the downward side wall 220c, the bending part 122c is larger than the upper surface of the upper plate 210c. Since it does not protrude further, it is possible to stably stack a plurality of secondary batteries and have an advantage of preventing breakage of the bending part 122c.
  • the electrode assembly 300c is first seated in the inner space of the can 100c, and then the downward side wall 220c of the cap 200c is shown in FIG. 12.
  • the cap 200c is inserted into the can 100c in a fitting manner so as to be in close contact with the inner side of the upward side wall 120c of the 100c.
  • the upward side wall 120c of the can 100c maintains a straight state extending upward.
  • the assembler bends the upper portion of the upward side wall 120 inward to closely contact the upper surface of the fastening jaw 230c, as shown in FIG.
  • the bending part 122 is caught so as not to fall upward.
  • the fastening jaw 230c is formed at the middle of the downward side wall 220c as shown in FIG. 13, the upper plate 210c is upwardly moved from the end of the bending part 122c so that the phenomenon that the upper plate 210c is not shaken laterally occurs.
  • An extension part 124c may be provided while being in close contact with the downward side wall 220c (more specifically, the point located above the fastening jaw 230c of the downward side wall 220c).
  • the lower end of the downward side wall 220c is configured to be pressed onto the upper surface of the lower plate 110c. Therefore, when the bending part 122c is bent to be stacked on the upper surface of the fastening jaw 230c, the bending part 122c is preferably configured to press down the downward side wall 220c. That is, when the bending part 122c is bent so as to be in the state shown in FIG. 13 in the state shown in FIG. 12, the bending part 122c does not end with simply covering the fastening jaw 230c, but the fastening jaw 230c.
  • the lower end of the downward side wall 220c may be pressed onto the upper surface of the lower plate 110c.
  • the bending part 122c is bent as described above, the bending part 122c and the fastening jaw 230c are not only pressed together but also the bottom and bottom plate 110c of the downward side wall 220c are also pressed together, so that the electrolyte solution and It is possible to more effectively prevent the outflow of gas to the outside.
  • the bending part 122c presses the fastening jaw 230c downward.
  • the downward side wall 220c positioned below the fastening jaw 230c is disposed to form a right angle with the lower plate 110c, and the bending part 122c has the downward side wall 220c in a direction perpendicular to the lower plate 110c. It is preferably configured to pressurize.
  • the bending part 122c may be applied evenly over the entire downward side wall 220c.
  • End of the bending part 122c is closer to the vertical center of the cap 200c than the inner surface of the downward side wall 220c positioned below the fastening jaw 230c. It is preferably designed to extend inwardly by a distance of at least 'a1' from the inner surface of the lower downward side wall 220c.
  • fastening jaw 230c is formed on the downward side wall 220c and only one bending part 122c is formed on the upward side wall 120c in the present embodiment
  • the case for the secondary battery according to the present invention is fastened.
  • Two or more jaw 230c and the bending part 122c are formed in the downward side wall 220c and the upward side wall 120c, ie, the fastening jaw 230c and the bending part 122c are each arranged more than two in the vertical direction.
  • the lower side wall 220c and the upper side wall 120c may be manufactured in a multi-stage structure.
  • the pressing force is two or more fastening jaws 230c when the downward side wall 220c is pressed downward by bending the upward side wall 120c. Since it is dispersed and applied to), there is an advantage that more stable pressurization is possible. In this case, the number of the fastening jaw 230c and the bending part 122c may be freely changed according to the characteristics of the secondary battery case.
  • the portion where the bending portion 122c is folded is increased in height, and the function of pressing down the fastening jaw 230c cannot be performed normally.
  • the fastening jaw 230c is arranged to form a quadrangle, a bending portion 122c is folded in two layers at each corner portion, and thus a phenomenon in which the fastening jaw 230c is not laid horizontally occurs.
  • an incision line is formed at an overlapping portion (the corner portion in the present embodiment) of the bending portions 122c, and the bending portions 122c are stacked in two layers at the corresponding portions, or the bending portion
  • the overlapping portion (in the present embodiment, the corner portion) of the 122c may be removed so that the bending portion 122c does not overlap at the corner portion.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of a fifth embodiment of a secondary battery case according to the present invention
  • FIG. 16 is a cross-sectional view of a sixth embodiment of a secondary battery case according to the present invention.
  • the upper plate 210d is laterally oriented. It can be configured to be stably fixed without shaking. That is, the bending part 122d is formed at the upper end of the upward side wall 120d, and the fastening jaw 230d is lower than the upper plate 210d by the distance of the combined thickness of the bending part 122d and the gasket 400d.
  • the upper surface of the bending portion 122d and the upper surface of the upper plate 210d may coincide with each other when the bending portion 122d is seated on the upper surface of the fastening jaw 230d.
  • the upper surface of the bending portion 122d and the upper surface of the upper plate 210d coincide with each other, that is, the upper surface of the bending portion 122d and the upper surface of the upper plate 210d form one plane, a plurality of secondary batteries are stacked.
  • the bending part 122d may not be damaged, and the end of the bending part 122d may support the outer end of the upper plate 210d, and thus the upper plate 210d may not be moved laterally.
  • the upper surface of the bending portion 122d and the upper surface of the upper plate 210d form one plane, when the two secondary batteries are stacked up and down, the upper secondary battery lowers the bending portion 122d of the lower secondary battery to its own weight.
  • the internal pressure of the lower secondary battery is increased to reduce the fear that the bending portion 122d is unfolded when an upward external force is applied to the bending portion 122d.
  • the upper surface of the bending portion 122d and the upper surface of the upper plate 210d are designed to have the same height, the upper surface of the bending portion 122d is larger than the upper surface of the upper plate 210d due to manufacturing tolerances and assembly tolerances of the respective parts.
  • the upper surface of the bending part 122d may be set slightly lower than the upper surface of the upper plate 210d.
  • the pair of the fastening jaw 230d and the bending part 122d are illustrated in FIG. 11.
  • the lower side wall 220c and the upper side wall 120c are formed at an interruption, and another pair of fastening jaw 230d and the bending part 122d are downward as shown in FIG. 15. It may be formed at the upper end of the side wall (220d) and the upper side wall (120d).
  • the fastening force between the can 100d and the cap 200d can be more evenly distributed, and a plurality of secondary batteries can be stably stacked. have.
  • the electrode assembly 300d for the secondary battery generally has a positive electrode plate 310d and a negative electrode plate 320d alternately stacked as shown in FIG. 15, and a separator 330d is disposed between the positive electrode plate 310d and the negative electrode plate 320d.
  • the positive electrode terminals 312d formed in each of the positive electrode plates 310d are joined together and grounded to the cap 200d, and the negative electrode terminals 322d formed in each negative plate 320d are combined into one can 100d. Is configured to ground. Therefore, the cap 200d serves as an anode and the can 100d serves as a cathode.
  • the positive electrode terminal 312d is not only in contact with the cap 200d, but the positive electrode plate 310d located on the uppermost side is configured to be in contact with the cap 200d, conduction between the positive electrode plate 310d and the cap 200d is achieved. This further improves the effect.
  • the length of the downward side wall 220d is longer than the thickness of the electrode assembly 300d, when the cap 200d is coupled to the can 100d, the upper surface of the electrode assembly 300d and the bottom of the upper plate 210d do not contact each other. If the length of the downward side wall 220d is too short compared to the thickness of the assembly 300d, a problem occurs that the lower end of the downward side wall 220d does not come into contact with the lower plate 110d. Thus, the thickness and the downward direction of the electrode assembly 300d are lowered.
  • the length of the sidewalls 220d must match exactly.
  • the electrode assembly 300d may have a slight thickness difference in the process of overlapping the positive electrode plate 310d, the negative electrode plate 320d, and the separator 330d, and the thickness of the electrode assembly 300d and the downward side wall 220d may be different. It is difficult to match exactly the length of.
  • the secondary battery case according to the sixth embodiment of the present invention even if a slight error occurs in the thickness of the electrode assembly 300e and the length of the down side wall 220e, the down side wall 220e
  • the top plate 210e is recessed in a portion corresponding to the electrode assembly 300e so that the end of the upper plate 210e may be in close contact with the lower plate 110e and the upper surface of the electrode assembly 300e may be in contact with the upper plate 210e at the same time.
  • 212e may be formed.
  • the recess 212e is not formed to be additionally coupled to the upper plate 210e but is formed through a process of embossing the upper plate 210e, when the upper plate 210e is pressed downward by the bending part 122e.
  • the depression 212e may be elastically deformed to be flat after contact with the electrode assembly 300e. Therefore, the upper plate 210e may be further lowered even after the depression 212e is in contact with the electrode assembly 300e, so that the lower end of the lower side wall 220e may be pressed onto the upper surface of the lower plate 110e.
  • the cap 200e is made of a thick metal plate, since the depression 212e is hardly elastically deformed, even if the depression 212e is formed in the upper plate 210e, the end of the lower side wall 220e has a lower plate. The close contact with the 110e and the contact of the upper surface of the electrode assembly 300e with the upper plate 210e may not be very helpful.
  • the can 100e and the cap 200e constituting the case for the secondary battery are generally made of a thin metal plate, as shown in FIG. 16, the can 100e and the cap 200e are elastically deformed and restored when embossed to protrude to one side.
  • the depression 212e is preferably formed to be inclined in a direction closer to the vertical center line of the depression 212e as shown in the present embodiment.
  • FIG. 17 is an exploded perspective view of a seventh embodiment of a secondary battery case according to the present invention.
  • the case for the secondary battery case according to the present invention has been described only when the flat shape is a square, the case for the secondary battery according to the present invention so that the plane shape is circular as shown in Figure 17, that is, coin type or It may be manufactured in the form of a button.
  • the case for the secondary battery according to the present invention is manufactured in the coin type or the button type, the clamping force between the can and the cap and the inner space sealability can be secured in all areas.
  • a lithium ion secondary battery such as a button type.
  • the secondary battery case according to the present invention is not limited to the lithium ion secondary battery, such as coin type or button type, it can be applied for secondary batteries of various shapes.
  • the fastening jaw 230f is formed on the downward side wall 220f, the bending provided in the upward side wall 120f A part (not shown) may be seated on the fastening jaw 230f to press down the fastening jaw 230f.
  • the can 100f and the cap 200f are formed in a coin shape or a button shape, the can 100f and the cap 200f are coupled by being seated on the fastening jaw 230f.
  • the structure, the effect that can be obtained thereby, and the like are substantially the same as the embodiment shown in FIGS. 11 to 16, and thus a detailed description thereof will be omitted.

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Abstract

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 이차전지용 케이스는, 하판과, 상기 하판으로부터 상향으로 연장되는 상향측벽으로 구성되어, 상측이 개방된 내부공간을 구비하는 캔; 상판과, 상기 상판으로부터 하향으로 연장되는 하향측벽으로 구성되어 하측이 개방된 내부공간을 구비하며, 상기 하향측벽의 하단이 상기 하판의 상면에 안착되도록 상기 캔의 내부공간에 삽입되어 상기 캔의 내부공간을 외부와 격리시키는 캡; 을 포함하되, 상기 캔과 상기 캡의 체결 시 체결력과 밀폐성을 향상시키도록 상기 하향측벽의 일부 구간을 상기 상향측벽의 일부 구간으로 감싸는 체결강화부를 구비할 수 있다. 본 발명에 의한 이차전지용 케이스는, 캔과 캡의 결합구조가 단순화되어 제품의 소형화가 가능해지고, 캔과 캡 간의 체결력 및 밀폐성이 향성되며, 전극조립체와의 통전성이 개선된다는 장점이 있다.

Description

체결강화부를 구비하는 이차전지용 케이스
본 발명은 캔과 캡으로 구성되는 이차전지용 케이스에 관한 것으로, 더 상세하게는 캔과 캡의 체결력 및 밀폐성이 향상되고, 전극조립체와의 통전성이 개선될 수 있는 이차전지용 케이스에 관한 것이다.
일반적으로 이차전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지로, 최근 들어 고에너지 밀도의 비수전해액을 이용한 고출력 이차 전지가 개발되고 있으며, 하나의 전지 셀이 팩 형태로 포장된 저 용량 전지의 경우 폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같은 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 대 전력을 필요로 하는 기기 예컨대, 전기 자동차 등의 모터 구동용 전원의 경우에는 상기 전지 셀을 수십 개 직렬 또는 병렬로 연결하여 대용량의 이차 전지를 구성하게 된다.
상기 이차전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데 대표적인 형상으로는, 띠 상의 양극판과 음극판 사이에 절연체인 격리막(separator)을 개재하여 이를 와류 상으로 감아 전극군(또는, 젤리롤)을 형성한 원통형과, 양극판과 음극판 및 격리막을 복수개로 적층하여 전극조립체를 형성한 후 이를 케이스에 내장 설치한 스택형이 있다.
상기 케이스는 통상적으로 기준치 이상의 강도를 갖도록 금속판으로 제작되며, 전해액과 전극조립체가 삽입되는 캔과, 캔의 입구를 덮어 밀봉하는 캡으로 이루어진다. 그런데 리튬이온 이차전지를 사용하는 중에는 가스 발생에 따른 내압의 상승으로 캔과 캡의 접촉 부위에서 전해액이 누액되는 상황이 종종 발생된다. 만일 이와 같이 전해액이 누액되는 경우에는, 그 자체로 전지의 성능에 치명적인 영향을 미칠 뿐 만 아니라, 더욱 심각하게는 전지가 사용되고 있는 전자기기의 전자회로를 오염시켜 고가인 전자기기의 수명을 단축시키게 된다. 따라서 상기 캔과 캡은 완전히 밀봉되도록 결합된다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 종래의 이차전지용 케이스에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 종래의 이차전지용 케이스의 분해사시도이고, 도 2는 종래의 이차전지용 케이스의 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 종래의 이차전지용 케이스는, 상측이 개방되도록 오목한 형상으로 형성되며 상측 입구에 플랜지(12)가 구비되는 캔(10)과, 상기 캔(10)의 상측 입구 및 플랜지(12)를 덮도록 안착되며 가장자리 끝단이 플랜지(12)를 감싸도록 결합되는 캡(20)과, 상기 캔(10)과 캡(20)이 이루는 내부공간에 인입되는 전극조립체(30)를 포함하여 구성된다. 이때, 전극조립체(30)가 인입되는 내부공간에는 전해액이 채워지며, 상기 전해액이 외부로 유출되지 아니하도록 캔(10)과 캡(20)이 맞닿는 부위에는 개스킷(40)이 삽입된다.
그러나 상기와 같이 구성되는 종래의 이차전지용 케이스는, 내부압력이 증가에 따라 캡(20)이 위로 들리게 될 때 플랜지(12)의 상면과 캡(20)의 저면 사이가 벌어지게 되는바, 내부의 전해액 및 가스가 외부로 유출될 우려가 있다는 단점이 있다. 물론, 플랜지(12)의 길이를 증가시키거나 캡(20)의 가장자리로 감싸진 플랜지(12)를 추가적으로 절곡시키는 경우 상기와 같은 전해액 및 가스의 유출 우려가 감소될 수 있지만, 플랜지(12)의 길이를 증가시키면 이차전지의 전체 크기가 증가하게 된다는 문제점이 있고, 플랜지(12)를 절곡시키기 위해서는 별도의 공정이 추가적으로 요구된다는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 캔과 캡의 결합구조가 단순화되어 제품의 규격이 감소되며, 캔과 캡 간의 체결력 및 밀폐성이 향성되고, 전극조립체와의 통전성이 개선되는 이차전지용 케이스를 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 이차전지용 케이스는, 하판과, 상기 하판으로부터 상향으로 연장되는 상향측벽으로 구성되어, 상측이 개방된 내부공간을 구비하는 캔; 상판과, 상기 상판으로부터 하향으로 연장되는 하향측벽으로 구성되어 하측이 개방된 내부공간을 구비하며, 상기 하향측벽의 하단이 상기 하판의 상면에 안착되도록 상기 캔의 내부공간에 삽입되어 상기 캔의 내부공간을 외부와 격리시키는 캡; 을 포함하되, 상기 캔과 상기 캡의 체결 시 체결력과 밀폐성을 향상시키도록 상기 하향측벽의 일부 구간을 상기 상향측벽의 일부 구간으로 감싸는 체결강화부를 구비할 수 있다.
상기 체결강화부는, 상기 상향측벽에 형성되어 상측부가 상기 상판의 전체 또는 일부를 덮도록 벤딩되는 벤딩부일 수 있다.,
상기 벤딩부가 상기 상판을 하향 가압하여, 상기 하향측벽의 하단이 상기 하판에 압착될 수 있다.
상기 벤딩부의 길이방향 끝단은, 상기 하향측벽의 내측면보다 상기 캡의 수직 중심에 가깝도록 위치될 수 있다.
상기 상판은, 하향으로 함몰되어 상기 벤딩부에 의해 하향 가압될 때 상기 전극조립체를 하향 가압하는 함몰부를 구비할 수 있다.
상기 함몰부의 측벽은, 아래로 갈수록 상기 함몰부의 수직 중심선과 가까워지는 방향으로 경사지게 형성될 수 있다.
상기 캔과 캡이 상호 겹쳐지는 부위에 삽입되어, 상기 캔과 상기 캡 사이를 밀폐시키는 개스킷을 더 포함할 수 있다.
상기 개스킷은, 상기 하향측벽의 하측 끝단과 상기 하판의 상면 사이부터, 상기 벤딩부의 저면과 상기 상판의 상면 사이까지 마련될 수 있다.
상기 하향측벽은 상기 하판과 직각을 이루도록 배치되며, 상기 벤딩부가 상기 하향측벽을 상기 하판과 직각인 방향으로 가압하도록 구성될 수 있다.
상기 체결강화부는, 상기 캡의 상기 하향측벽에 형성되어 외측으로 연장되었다가 다시 하향으로 연장되는 체결턱과, 상기 캔의 상기 상향측벽에 형성되어 상기 체결턱의 상면에 안착되도록 벤딩되는 벤딩부일 수 있다.
상기 체결턱은 상기 하향측벽의 중단에 형성되고, 상기 상향측벽은, 상기 벤딩부 끝단으로부터 상향 연장되면서 상기 하향측벽에 밀착되는 연장부를 더 포함할 수 있다.
상기 벤딩부는 상기 상향측벽의 상측 끝단에 형성되며, 상기 체결턱의 상면에 안착된 벤딩부의 최고점 높이는 상기 상판의 상면 높이 이하일 수 있다.
상기 벤딩부의 상면은 상기 상판의 상면과 하나의 평면을 이룰 수 있다.
상기 하향측벽은 상기 체결턱이 상하 방향으로 둘 이상 형성되고, 상기 상향측벽은 상기 벤딩부가 상하 방향으로 둘 이상 형성되어, 상기 둘 이상의 체결턱에 서로 다른 벤딩부가 각각 안착될 수 있다.
상기 벤딩부는 상기 체결턱을 하향 가압하도록 벤딩되어, 상기 하향측벽의 하단이 상기 하판에 압착될 수 있다.
상기 벤딩부의 끝단은, 상기 체결턱보다 아래에 위치하는 하향측벽의 내측면보다 상기 캡의 수직 중심에 가깝도록 위치될 수 있다.
상기 상판은, 하향으로 함몰되어 상기 상향측벽의 벤딩에 의해 하향 가압될 때 상기 전극조립체를 하향 가압하는 함몰부를 구비할 수 있다.
상기 함몰부의 측벽은, 아래로 갈수록 상기 함몰부의 수직 중심선과 가까워지는 방향으로 경사지게 형성될 수 있다.
상기 상향측벽과 상기 하향측벽 사이, 상기 하향측벽과 상기 하판 사이에 삽입되어, 상기 캔과 상기 캡 사이를 밀폐시키는 개스킷을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 이차전지용 케이스는, 캔과 캡의 결합구조가 단순화되어 제품의 소형화가 가능해지고, 캔과 캡 간의 체결력 및 밀폐성이 향성되며, 전극조립체와의 통전성이 개선된다는 장점이 있다.
도 1은 종래의 이차전지용 케이스의 분해사시도이다.
도 2는 종래의 이차전지용 케이스의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 의한 이차전지용 케이스의 제1 실시예의 분해사시도이다.
도 4는 본 발명에 의한 이차전지용 케이스의 제1 실시예에 포함되는 캡이 뒤집어진 형상을 도시하는 사시도이다.
도 5 및 도 6은 제1 실시예의 캔과 캡이 결합되는 과정을 순차적으로 도시하는 단면도이다.
도 7은 제1 실시예의 캔과 캡의 결합구조를 도시하는 부분단면도이다.
도 8은 본 발명에 의한 이차전지용 케이스의 제1 실시예에 따른 양극판과 음극판의 연결구조를 도시하는 본 발명에 의한 이차전지용 케이스의 단면도이다.
도 9는 본 발명에 의한 이차전지용 케이스 제2 실시예의 단면도이다.
도 10은 본 발명에 의한 이차전지용 케이스 제3 실시예의 분해사시도이다.
도 11은 본 발명에 의한 이차전지용 케이스 제4 실시예의 이차전지용 케이스의 분해사시도이다.
도 12 및 도 13는 제4 실시예의 캔과 캡이 결합되는 과정을 순차적으로 도시하는 단면도이다.
도 14은 제4 실시예의 캔과 캡의 결합구조를 도시하는 부분단면도이다.
도 15는 본 발명에 의한 이차전지용 케이스 제5 실시예의 단면도이다.
도 16은 본 발명에 의한 이차전지용 케이스 제6 실시예의 단면도이다.
도 17은 본 발명에 의한 이차전지용 케이스 제7 실시예의 분해사시도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 이차전지용 케이스의 실시예를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 의한 이차전지용 케이스의 제1 실시예의 분해사시도이고, 도 4는 본 발명에 의한 이차전지용 케이스의 제1 실시예에 포함되는 캡이 뒤집어진 형상을 도시하는 사시도이고, 도 5 및 도 6은 제1 실시예의 캔과 캡이 결합되는 과정을 순차적으로 도시하는 단면도이며, 도 7은 제1 실시예의 캔과 캡의 결합구조를 도시하는 부분단면도이다.
본 발명의 제1 실시예에 의한 이차전지용 케이스는, 내부에 전극조립체(300)가 인입되고 전해액이 채워지질 수 있도록 내부공간이 마련되는 캔(100)과, 상기 캔(100)의 내부공간 입구를 밀폐시키는 캡(200)을 기본 구성요소로 갖는다. 캔(100)은, 바닥체 역할을 하는 하판(110)과, 상기 하판(110)으로부터 상향으로 연장되어 하판(110)의 상측공간 측방을 둘러싸는 상향측벽(120)으로 이루어져, 내부공간이 상측으로 개방되도록 마련된다. 또한 캡(200)은, 캔(100)의 내부공간 상측을 덮을 수 있는 크기 및 형상을 갖는 상판(210)과, 상기 상판(210)의 가장자리로부터 하향으로 연장되어 상판(210)의 하측공간 측방을 둘러싸는 하향측벽(220)으로 이루어져, 내부공간이 하측으로 개방되도록 마련된다. 상기 하향측벽(220)에 의해 둘러싸여지는 공간은 상향측벽(120)에 의해 둘러싸여지는 공간보다 약간 작게 설정되는바, 캡(200)이 캔(100)에 결합되었을 때 하향측벽(220)은 상향측벽(120)과 겹쳐지도록 즉, 하향측벽(220)의 외측면이 상향측벽(120)의 내측면에 밀착된다.
또한, 이차전지용 케이스를 이루는 캔(100)과 캡(200)은 일반적으로 금속으로 제작되는데, 서로 다른 두 개의 금속이 직접 맞닿게 되면 두 개의 금속이 완벽하게 밀착되지 못하고 미세하게나마 이격 공간이 발생될 수 있는바, 본 발명에 의한 이차전지용 케이스는 캔(100)과 캡(200)이 맞닿는 부위에 삽입되어 상기 캔(100)과 캡(200) 사이를 밀폐시키는 개스킷(400)이 추가로 구비될 수 있다. 이때 상기 개스킷(400)은 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상향측벽(120)과 하향측벽(220) 사이를 채우도록 마련됨은 물론, 하향측벽(220)과 하판(110) 사이까지도 채울 수 있도록 연장됨이 바람직하다.
이와 같이 하향측벽(220)과 상향측벽(120)이 겹쳐지도록 장착되고 하향측벽(220)과 상향측벽(120) 사이에 개스킷(400)이 장착되면, 이차전지용 케이스의 내부압력이 증가하여 내부공간이 팽창되더라도 캔(100)과 캡(200) 사이로는 전해액이나 가스가 외부로 유출되지 아니하게 된다. 그러나 케이스 내부압력이 증가되면 캡(200)은 상향으로 이동되도록 힘을 받게 되고, 이에 따라 캔(100)과 캡(200)이 분리될 수 있다는 문제점이 있다. 본 발명에 의한 이차전지용 케이스는 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있도록 즉, 내부압력이 발생되더라도 캡(200)이 상향으로 슬라이딩되어 캔(100)으로부터 분리되지 아니하도록, 캔(100)의 상향측벽(120) 상측부가 내측으로 벤딩되어 캡(200)의 상판(210) 가장자리 부위를 덮는 구조를 갖는다는 점에 가장 큰 특징이 있다. 본 발명에 의한 이차전지용 케이스를 조립할 때에는, 먼저 캔(100)의 내부공간에 전극조립체(300)를 안착시킨 후, 도 5에 도시된 바와 같이 캡(200)의 하향측벽(220)이 캔(100)의 상향측벽(120) 내측면에 밀착되도록 끼워맞춤 방식으로 캡(200)을 캔(100)에 삽입시킨다. 이때까지 캔(100)의 상향측벽(120)은 상측을 향해 곧게 펴져 있는 상태를 유지한다.
이후, 캔(100)에는, 상기 캔(100)과 상기 캡(200)의 체결 시 체결력과 밀폐성을 향상시키도록 상기 하향측벽(220)의 일부 구간을 상기 상향측벽(120)의 일부 구간으로 감싸는 체결강화부(122)를 구비할 수 있다. 본 실시예에 따른 체결강화부(122)는, 캔(100)의 상향측벽(120)에 형성되어 상측부가 상판의 전체 또는 일부를 덮도록 벤딩되는 벤딩된 부위(이하 '벤딩부(122)'라 약칭함)로 마련될 수 있다.
캡(200)이 캔(100)에 완전히 삽입되면, 조립자는 도 6에 도시된 바와 같이 상향측벽(120)의 상측부를 안쪽으로 벤딩시켜 캡(200)의 상면에 밀착시킴으로써, 캡(200)이 상향측벽(120)의 벤딩부(122)에 걸려 상향으로 빠지지 아니하도록 한다.
상기 언급한 바와 같이, 도 1 및 도 2에 도시된 종래의 이차전지용 케이스의 경우에는 내부압력 상승 시 캔(10)과 캡(20)이 상호 멀어지는 방향으로 힘을 받게 되어 캔(10)과 캡(20) 사이가 벌어지게 되지만, 본 발명에 의한 이차전지용 케이스는 내부압력이 상승되어 캡(200)의 상판(210)이 하판(110)과 멀어지는 방향으로 힘을 받고 캡(200)의 하향측벽(220)이 외측으로 벌어지는 방향으로 힘을 받더라도, 상기 상판(210)이 상향측벽(120)의 벤딩부(122)에 압착되고, 캡(200)의 하향측벽(220)이 캔(100)의 상향측벽(120)에 압착되므로, 캔(100)과 캡(200) 사이에 이격공간이 발생되지 아니하게 된다. 케이스 내부압력이 발생되면 캡(200)의 상판(210)과 하향측벽(220)이 더욱 큰 힘으로 캔(100)의 상향측벽(120)에 압착되므로, 캔(100)과 캡(200) 사이의 밀폐성은 오히려 향상된다고 할 수 있다.
한편, 상향측벽(120)의 상측에 벤딩부(122)가 형성되는 경우, 상기 개스킷(400)은 벤딩부(122)와 상판(210) 사이까지 밀폐시킬 수 있도록 벤딩부(122)의 저면과 상판(210)의 상면 사이까지 연장 형성됨이 바람직하다. 이와 같이 벤딩부(122)와 상판(210) 사이에 삽입된 개스킷(400)은 케이스의 내부압력이 증가될 때 더욱 압축되므로, 벤딩부(122)의 저면과 상판(210)의 상면 사이의 밀폐성은 한층 더 높아지게 된다. 또한, 상기 개스킷(400)은, 상기 하향측벽(220)의 하측 끝단과 상기 하판(110)의 상면 사이 지점부터, 상기 벤딩부(122)의 저면과 상기 상판(210)의 상면 사이 지점까지 채울 수 있도록 상하로 길게 연장 형성됨이 바람직하다. 이와 같이 개스킷(400)이 연장 형성되면, 개스킷(400)으로 채워지는 공간이 매우 넓어지므로, 밀폐력 향상 효과를 얻을 수 있다.
또한, 캔(100)의 상향측벽(120)이 캡(200)의 상판(210)을 덮도록 절곡됨으로써 캔(100)과 캡(200)이 결합되도록 구성되면, 도 1 및 도 2에 도시된 플랜지(12)를 생략할 수 있으므로, 전극조립체(300)의 크기를 동일하게 유지하면서도 상기 플랜지(12)의 길이만큼 제품의 폭방향 규격을 줄일 수 있다는 장점이 있다. 이와 같이 이차전지를 소형화시킬 수 있으면, 이차전지를 이용한 다양한 종류의 전자제품의 크기를 줄일 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.
한편, 케이스 내부의 압력이 상승되어 캡(200)의 상판(210)이 상향으로 힘을 받게 될 때 상향측벽(120)의 벤딩부(122)가 상향을 향하도록 펴지게 되면, 캡(200)은 상향으로 이동되어 캔(100)으로부터 완전히 분리될 수 있으므로 사고가 발생될 수 있다는 문제점이 있다. 따라서 본 발명에 의한 이차전지용 케이스는, 상기 벤딩부(122)가 어느 정도 펴지더라도 캡(200)이 캔(100)으로부터 완전히 분리되지 아니하도록 즉, 상기 벤딩부(122)가 본 실시예에 도시된 경우보다 길게 형성될 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 벤딩부(122)가 상판(210)의 가장자리 부위를 덮는 구조만이 도시되어 있으나, 상기 벤딩부(122)는 보다 넓게 설계되어 상판(210) 전체를 덮도록 구성될 수도 있다. 반대로 내부압력이 향상되더라도 벤딩부(122)가 펴질 우려가 없는 경우, 상향측벽(120)의 상측부 중 일부만이 벤딩되어 상판(210)을 덮도록 즉, 상기 벤딩부(122)가 상향측벽(120)의 일부에만 형성되도록 설계될 수도 있다. 벤딩부(122)가 넓고 길어질수록 캔(100)과 캡(200)의 체결력은 향상되지만 재료비가 증가된다는 단점이 발생되므로, 상기 벤딩부(122)의 크기 및 형상은 내부압력의 크기 및 캔(100)과 캡(200)의 재료 강성 등에 따라 적절하게 설계될 수 있다.
또한, 케이스 내부의 전해액 및 가스가 외부로 유출되는 것을 방지하기 위해서는, 하향측벽(220)의 하단이 하판(110)의 상면에 압착되도록 구성됨이 바람직하다. 따라서 상향측벽(120)의 상측부는 상판(210)의 상면에 적층되도록 벤딩될 때 상판(210)을 하향 가압하도록 구성됨이 바람직하다. 즉, 도 5에 도시된 상태에서 도 6에 도시된 상태가 되도록 상향측벽(120)의 상측부가 상판(210)을 덮도록 벤딩시킬 때, 벤딩된 부위 즉, 벤딩부(122)가 상판(210)을 단순히 덮는 것으로 끝나는 것이 아니라 상판(210)을 하향으로 가압할 때까지 상기 벤딩부(122)를 충분히 벤딩시킴으로써, 하향측벽(220)의 하측단이 하판(110)의 상면에 압착되도록 할 수 있다. 이와 같이 벤딩부(122)를 벤딩시키면, 벤딩부(122)와 상판(210)이 상호 압착될 뿐만 아니라 하향측벽(220)의 하단과 하판(110) 역시 상호 압착되므로, 케이스 내부의 전해액 및 가스가 외부로 유출되는 현상을 더욱 효과적으로 방지할 수 있게 된다. 이때, 하향측벽(220)이 하판(110)에 대해 수직으로 세워지지 아니하고 일측으로 경사지게 비스듬히 세워지면, 벤딩부(122)가 상판(210)을 하향으로 가압할 때 하향측벽(220)이 일측으로 넘어지게 된다. 따라서 상기 하향측벽(220)은 상기 하판(110)과 직각을 이루도록 배치되며, 상기 벤딩부(122)는 하향측벽(220)을 하판(110)과 직각인 방향으로 가압하도록 구성됨이 바람직하다.
한편, 벤딩부(122)의 길이가 짧아 하향측벽(220)의 상측을 충분히 덮지 못하면, 벤딩부(122)가 벤딩되어 상판(210)을 하향 가압할 때, 하향측벽(220)의 수평단면 중 일부에만 하중이 인가되므로, 하향측벽(220)이 비틀어지거나 변형될 우려가 있다. 따라서 본 발명에 의한 이차전지용 케이스는, 벤딩부(122)가 상판(210)을 하향 가압할 때 하향측벽(220)의 전체에 걸쳐 고르게 하중이 인가될 수 있도록 하기 위하여, 상기 벤딩부(122)의 끝단은 하향측벽(220)의 내측면보다 캡(200)의 수직 중심에 가깝도록 즉, 도 7에 도시된 바와 같이 벤딩부(122)의 끝단이 하향측벽(220)의 내측면보다 적어도 'a'라는 거리만큼 내측으로 연장되도록 설계됨이 바람직하다. 이와 같이 벤딩부(122)가 충분히 길게 연장되면, 상기 벤딩부(122)가 상판(210)을 하향 가압할 때 하향측벽(220) 전체에 걸쳐 고르게 하중이 인가되는바, 상기 하향측벽(220)이 일측으로 기울어지거나 비틀어지는 현상을 방지할 수 있게 된다.
또한, 상향측벽(120)의 상측부를 안쪽방향(케이스의 중심방향)으로 절곡하게 되면, 벤딩된 부위가 접히는 경우 즉, 이웃하는 벤딩부(122)의 모서리 부위가 겹쳐져 상판(210)의 상면에 적층되지 아니하고 세워지는 경우가 발생될 수 있다. 이와 같이 벤딩부(122) 일부가 접혀진 부위는 높이가 높아지게 되고, 상판(210)을 하향 가압하는 기능을 정상적으로 수행할 수 없게 된다. 예를 들어 본 실시예에 도시된 바와 같이 상향측벽(120)이 사각형을 이루도록 배열되는 경우, 각 모서리 부위에서 벤딩부(122)가 접혀 수평으로 눕혀지지 아니하는 현상이 발생된다. 따라서 본 발명에 의한 이차전지용 케이스는, 벤딩부(122) 중 겹치는 부위(본 실시예에서는 모서리 부위)에 절개선이 형성되어 해당 부위에서 벤딩부(122)가 두 겹으로 포개어 적층되거나, 벤딩부(122) 중 겹쳐지는 부위(본 실시예에서는 모서리 부위)가 따내어져 상기 벤딩부(122)가 모서리 부위에서 겹쳐지지 아니하도록 구성될 수도 있다.
도 8은 본 발명에 의한 이차전지용 케이스의 제1 실시예에 따른 양극판과 음극판의 연결구조를 도시하는 본 발명에 의한 이차전지용 케이스의 단면도이고, 도 9는 본 발명에 의한 이차전지용 케이스 제2 실시예의 단면도이다.
일반적으로 이차전지용 전극조립체(300)는, 도 8에 도시된 바와 같이 양극판(310)과 음극판(320)이 교번으로 적층되되, 양극판(310)과 음극판(320) 사이에는 분리막(330)이 삽입되며, 각각의 양극판(310)에 형성되어 있는 양극단자(312)들은 하나로 합쳐져 캡(200)에 접지되고, 각각의 음극판(320)에 형성되어 있는 음극단자(322)들은 하나로 합쳐져 캔(100)에 접지되도록 구성된다. 따라서 캡(200)은 양극단 역할을 하고, 캔(100)은 음극단 역할을 하게 된다.
이때, 양극단자(312)만이 캡(200)에 접촉되는 것이 아니라, 가장 상측에 위치하는 양극판(310) 자체가 캡(200)에 접촉되도록 구성되면, 양극판(310)과 캡(200) 간의 통전성이 더욱 향상된다는 효과를 얻을 수 있다. 그러나 전극조립체(300)의 두께에 비해 하향측벽(220)의 길이가 길면 캡(200)이 캔(100)에 결합되었을 때 전극조립체(300) 상면과 상판(210) 저면이 접촉되지 아니하고, 전극조립체(300)의 두께에 비해 하향측벽(220)의 길이가 너무 짧으면 하향측벽(220)의 하단이 하판(110)에 접촉되지 아니하게 된다는 문제가 발생되므로, 전극조립체(300)의 두께와 하향측벽(220)의 길이를 정확하게 일치시켜야 함이 바람직하다. 이때, 상기 전극조립체(300)는 양극판(310)과 음극판(320), 분리막(330)을 여러겹 겹치는 과정에서 약간씩 두께차가 발생되는바, 전극조립체(300)의 두께와 하향측벽(220)의 길이를 정확하게 일치시키는데 어려움이 있다.
따라서 본 발명의 제2 실시예에 의한 이차전지용 케이스는, 전극조립체(300a)의 두께와 하향측벽(220a)의 길이에 약간의 오차가 발생되더라도, 하향측벽(220a)의 끝단이 하판(110a)에 밀착되는 것과 전극조립체(300a)의 상면이 상판(210a)에 접촉되는 것이 동시에 이루어질 수 있도록, 상기 상판(210a)에는 전극조립체(300a)와 대응되는 부위에 함몰부(212a)가 형성될 수 있다. 이때 상기 함몰부(212a)는 상판(210a)에 추가적으로 결합되는 것이 아니라 상판(210a)을 엠보싱 가공하는 공정을 통해 형성되는 구성이므로, 벤딩부(122a)에 의해 상판(210a)이 하향 가압될 때 함몰부(212a)는 전극조립체(300a)에 접촉된 이후 납작해지도록 탄성적으로 변형 가능하다. 따라서 상기 상판(210a)은 함몰부(212a)가 전극조립체(300a)에 접촉된 이후에도 추가적으로 하강될 수 있는바, 하향측벽(220a)의 하단을 하판(110a)의 상면에 압착시킬 수 있게 된다.
물론, 상기 캡(200a)이 두꺼운 금속판으로 제작된다면 상기 함몰부(212a)가 탄성적으로 변형되기 어려우므로, 상판(210a)에 함몰부(212a)를 형성하더라도 하향측벽(220a)의 끝단이 하판(110a)에 밀착되는 것과 전극조립체(300a)의 상면이 상판(210a)에 접촉되는 것이 동시에 이루어지는데 큰 도움이 되지 못한다. 그러나 이차전지용 케이스를 이루는 캔(100a)과 캡(200a)은 일반적으로 얇은 금속판으로 제작되므로, 도 9에 도시된 바와 같이 일측으로 돌출되도록 엠보싱 가공되는 경우 탄성적으로 변형 및 복원이 가능해진다.
이때 상기 함몰부(212a)의 측벽이 수직으로 세워지면, 상판(210a)을 하향 가압할 때 함몰부(212a)가 쉽게 변형되기 어려울 수 있으므로, 상기 함몰부(212a)의 측벽은 경사지게 형성됨이 바람직하다. 물론, 상기 함몰부(212a)의 측벽이 아래로 갈수록 함몰부(212a)의 수직 중심선과 멀어지는 방향으로 즉, 아래로 갈수록 벌어지는 방향으로 경사지게 형성하는 경우에 있어서도 함몰부(212a)의 탄성 변형이 용이하도록 할 수 있으나, 이와 같은 경우 단순한 타발공정으로 함몰부(212a)를 가공할 수 없게 된다. 따라서 상기 함몰부(212a)는 본 실시예에 도시된 바와 같이 아래로 갈수록 상기 함몰부(212a)의 수직 중심선과 가까워지는 방향으로 경사지게 형성됨이 바람직하다.
도 10은 본 발명에 의한 이차전지용 케이스 제3 실시예의 분해사시도이다.
도 3 내지 도 9에서는 본 발명에 의한 이차전지용 케이스가 평면 형상이 사각형인 경우만을 설명하였으나, 본 발명에 의한 이차전지용 케이스는 평면 형상이 도 10에 도시된 바와 같이 원형을 이루도록 즉, 코인형 또는 버튼형으로 제작될 수도 있고, 이 외에도 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
이와 같이 본 발명에 의한 이차전지용 케이스가 코인형 또는 버튼형으로 제작되면, 상향측벽(120b)의 상측부가 안쪽으로 절곡되어 상판(210b)을 하향 가압하였을 때 상판(210b)의 가장자리 전체가 균일한 크기의 체결력 및 밀폐성을 가지게 되는바, 본 발명에 의한 이차전지용 케이스는 코인형이나 버튼형 등의 리튬이온이차전지에 적용됨이 바람직하다. 물론, 본 발명에 의한 이차전지용 케이스는 코인형이나 버튼형 등의 리튬이온 이차전지용으로 한정되지 아니하고, 다양한 형상의 이차전지용으로 적용될 수 있다.
한편, 본 발명에 의한 이차전지용 케이스가 코인형 또는 버튼형으로 제작되는 경우에 있어서도, 제1 실시예에서처럼 상향측벽(120b)의 상측부가 안쪽으로 절곡되어 상판(210b)을 하향 가압하는 구조나, 이로 인해 얻어질 수 있는 효과 등은 상기 도 3 내지 도 9에 도시된 실시예와 실질적으로 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 11은 본 발명에 의한 이차전지용 케이스 제4 실시예의 이차전지용 케이스의 분해사시도이고, 도 12 및 도 13은 제4 실시예의 캔과 캡이 결합되는 과정을 순차적으로 도시하는 단면도이고, 도 14는 제4 실시예의 캔과 캡의 결합구조를 도시하는 부분단면도이다.
본 발명의 제4 실시예에 의한 이차전지용 케이스는 일반적인 이차전지용 케이스와 마찬가지로, 내부에 전극조립체(300c)가 인입되고 전해액이 채워지질 수 있도록 내부공간이 마련되는 캔(100c)과, 상기 캔(100c)의 내부공간 입구를 덮어 밀폐시킴으로써 전해액이나 내부에서 발생되는 가스가 외부로 유출되는 것을 방지하는 캡(200c)으로 구성된다. 캔(100c)은, 바닥체 역할을 하는 하판(110c)과, 상기 하판(110c)으로부터 상향으로 연장되어 하판(110c)의 상측공간 측방을 둘러싸는 상향측벽(120c)으로 이루어져, 내부공간이 상측으로 개방되도록 마련된다. 또한 캡(200c)은, 캔(100c)의 내부공간 상측을 덮을 수 있는 크기 및 형상을 갖는 상판(210c)과, 상기 상판(210c)의 가장자리로부터 하향으로 연장되어 상판(210c)의 하측공간 측방을 둘러싸는 하향측벽(220c)으로 이루어져, 내부공간이 하측으로 개방되도록 마련된다.
상기 하향측벽(220c)에 의해 둘러싸여지는 공간은 상향측벽(120c)에 의해 둘러싸여지는 공간보다 약간 작게 설정되는바, 캡(200c)이 캔(100c)의 내측으로 인입됨에 따라 하향측벽(220c)이 상향측벽(120c)과 겹쳐지게 되고, 상기 캡(200c)의 내측공간에 전극조립체(300c) 및 전해액이 위치된다. 이때, 캡(200c) 내부에 채워져 있는 전해액과 전극조립체(300c)의 화학반응 시 발생되는 가스가 하향측벽(220c)과 상향측벽(120c)의 사이를 통해 외부로 배출되는 현상을 방지할 수 있도록, 캔(100c)과 캡(200c)이 결합될 때 하향측벽(220c)의 외측면은 상향측벽(120c)의 내측면에 밀착된다.
한편, 이차전지용 케이스를 이루는 캔(100c)과 캡(200c)은 일반적으로 금속으로 제작되는데, 서로 다른 두 개의 금속이 직접 맞닿게 되면 두 개의 금속이 완벽하게 밀착되지 못하고 미세하게나마 이격 공간이 발생되기 쉬우므로, 본 발명에 의한 이차전지용 케이스는 캔(100c)과 캡(200c)이 맞닿는 부위 즉, 상향측벽(120c)과 하향측벽(220c) 사이, 하향측벽(220c)과 하판(110c) 사이에 삽입되어 상기 캔(100c)과 캡(200c) 사이를 밀폐시키는 개스킷(400c)이 추가로 구비될 수 있다.
이와 같이 하향측벽(220c)과 상향측벽(120c)이 겹쳐지도록 장착되고 하향측벽(220c)과 상향측벽(120c) 사이에 개스킷(400c)이 장착되면, 이차전지용 케이스의 내부압력이 증가하여 내부공간이 팽창되더라도 캔(100c)과 캡(200c) 사이로는 전해액이나 가스가 외부로 유출되지 아니하게 된다. 그러나 케이스 내부압력이 증가되면 캡(200c)은 상향으로 슬라이딩되도록 힘을 받게 되고, 이에 따라 캔(100c)과 캡(200c)이 분리될 수 있다는 문제점이 있다.
이에, 본 발명의 제4 실시예에 의한 이차전지용 케이스는 도 13을 주로 참조하면, 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있도록 상기 캔(100c)과 상기 캡(200c)의 체결 시 체결력과 밀폐성을 향상시키도록 상기 하향측벽(220c)의 일부 구간을 상기 상향측벽(120c)의 일부 구간으로 감싸는 체결강화부(50c)를 구비하며, 이러한 체결강화부(50c)는 상기 캡(200c)의 상기 하향측벽(220c)에 형성되어 외측으로 연장되었다가 다시 하향으로 연장되는 체결턱(230c)과, 상기 캔(100c)의 상기 상향측벽(120c)에 형성되어 상기 체결턱(230c)의 상면에 안착되도록 벤딩되는 벤딩부(122c)로 마련될 수 있다.
즉, 내부압력이 발생되더라도 캡(200c)이 상향으로 슬라이딩되어 캔(100c)으로부터 분리되지 아니하도록, 캔(100c)의 상향측벽(120c) 상측부가 내측으로 벤딩되어 캡(200c)에 걸리는 구조를 갖는다. 종래의 이차전지용 케이스는(도 1 및 도 2 참조), 내부압력 상승 시 캔(10)과 캡(20)이 상호 멀어지는 방향으로 힘을 받게 되어 캔(10)과 캡(20) 사이가 벌어지게 되지만, 본 발명에 의한 이차전지용 케이스는 내부압력이 상승되어 캡(200c)의 상판(210c)이 하판(110c)과 멀어지는 방향으로 힘을 받고 캡(200c)의 하향측벽(220c)이 외측으로 벌어지는 방향으로 힘을 받더라도, 상기 캡(200c)은 상향측벽(120c)의 벤딩된 부위(이하 벤딩부(122c)라고 약칭한다.)에 걸려 상승되지 못하고, 캡(200c)의 하향측벽(220c)은 캔(100c)의 상향측벽(120c)에 압착되는바, 캔(100c)과 캡(200c) 사이에 이격공간이 발생되지 아니하게 된다. 오히려, 내부압력이 상승되었을 때 캡(200c)은 더욱 큰 힘으로 벤딩부(122c) 및 상향측벽(120c)에 압착되므로, 캔(100c)과 캡(200c) 사이의 밀폐성은 더욱 향상된다고 할 수 있다.
이때, 상향측벽(120c)의 벤딩부(122c)가 캡(210c)의 상면에 안착되도록 구성되면, 상기 벤딩부(122c)가 캡(210c)의 상면보다 더 위로 돌출되므로, 이차전지 장착공간이 더욱 크게 확보되어야 한다는 단점이 있다. 또한, 큰 전압 및 큰 전류가 요구될 때에는 복수개의 이차전지를 적층시킨 후 전기적으로 연결하는데, 상기 벤딩부(122c)가 캡(210c)의 상면으로부터 상향 돌출되면 이차전지가 안정적으로 적층되지 못하고 흔들리게 되며, 이차전지 적층과정에서 벤딩부(122c)에 충격이 가해져 상기 벤딩부(122c)가 파손될 수 있다는 문제점이 있다. 따라서 본 발명에 의한 이차전지용 케이스는, 외측으로 돌출되는 방향으로 연장되었다가 다시 하향으로 연장되는 체결턱(230c)이 하향측벽(220c)에 구비되고, 상기 벤딩부(122c)는 체결턱(230c)의 상면에 안착되도록 구성된다는 점에 특징이 있다. 이와 같이 벤딩부(122c)가 상판(210c)의 상면에 밀착되는 것이 아니라 하향측벽(220c)에 형성된 체결턱(230c)에 밀착되도록 구성되면, 벤딩부(122c)가 상판(210c)의 상면보다 더 위로 돌출되지 아니하므로, 복수 개의 이차전지를 안정적으로 적층시킬 수 있으며, 벤딩부(122c)의 파손을 방지할 수 있다는 장점이 있다.
따라서 본 발명에 의한 이차전지용 케이스를 조립할 때에는, 먼저 캔(100c)의 내부공간에 전극조립체(300c)를 안착시킨 후, 도 12에 도시된 바와 같이 캡(200c)의 하향측벽(220c)이 캔(100c)의 상향측벽(120c) 내측면에 밀착되도록 끼워맞춤 방식으로 캡(200c)을 캔(100c)에 삽입시킨다. 이때까지 캔(100c)의 상향측벽(120c)은 상측을 향해 곧게 펴져 있는 상태를 유지한다. 캡(200c)이 캔(100c)에 완전히 삽입되면, 조립자는 도 13에 도시된 바와 같이 상향측벽(120)의 상측부를 안쪽으로 벤딩시켜 체결턱(230c)의 상면에 밀착시킴으로써, 캡(200c)이 벤딩부(122)에 걸려 상향으로 빠지지 아니하도록 한다. 이때, 도 13에 도시된 바와 같이 체결턱(230c)이 하향측벽(220c)의 중단에 형성되는 경우, 상판(210c)이 측방으로 흔들리는 현상이 발생되지 아니하도록 상기 벤딩부(122c) 끝단으로부터 상향 연장되면서 하향측벽(220c)(더 명확하게는 하향측벽(220c) 중 체결턱(230c)보다 상측에 위치하는 지점)에 밀착되는 연장부(124c)가 구비될 수 있다.
또한, 상향측벽(120c)의 벤딩부(122c)가 체결턱(230c)의 상면을 덮도록 절곡됨으로써 캔(100c)과 캡(200c)이 결합되도록 구성되면, 도 1 및 도 2에 도시된 플랜지(12)를 생략할 수 있으므로, 전극조립체(300c)의 크기를 동일하게 유지하면서도 상기 플랜지(12)의 길이만큼 제품의 폭방향 규격을 줄일 수 있다는 장점이 있다. 이와 같이 이차전지를 소형화시킬 수 있으면, 이차전지가 내장되는 다양한 종류의 전자제품의 크기를 줄일 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 케이스 내부의 전해액 및 가스가 외부로 유출되는 것을 방지하기 위해서는, 하향측벽(220c)의 하단이 하판(110c)의 상면에 압착되도록 구성됨이 바람직하다. 따라서 벤딩부(122c)가 체결턱(230c)의 상면에 적층되도록 벤딩될 때, 상기 벤딩부(122c)는 하향측벽(220c)을 하향 가압하도록 구성됨이 바람직하다. 즉, 도 12에 도시된 상태에서 도 13에 도시된 상태가 되도록 벤딩부(122c)를 벤딩시킬 때, 벤딩부(122c)가 단순히 체결턱(230c)을 덮는 것으로 끝나는 것이 아니라 체결턱(230c)을 하향으로 가압할 때까지 상기 벤딩부(122c)를 충분히 벤딩시킴으로써, 하향측벽(220c)의 하측단이 하판(110c)의 상면에 압착되도록 할 수 있다. 이와 같이 벤딩부(122c)를 벤딩시키면, 벤딩부(122c)와 체결턱(230c)이 상호 압착될 뿐만 아니라 하향측벽(220c)의 하단과 하판(110c) 역시 상호 압착되므로, 케이스 내부의 전해액 및 가스가 외부로 유출되는 현상을 더욱 효과적으로 방지할 수 있게 된다. 이때, 체결턱(230c) 아래에 위치하는 하향측벽(220c)이 하판(110c)에 대해 수직으로 세워지지 아니하고 일측으로 경사지게 비스듬히 세워지면, 벤딩부(122c)가 체결턱(230c)을 하향으로 가압할 때 하향측벽(220c)이 일측으로 넘어지게 된다. 따라서 체결턱(230c) 아래에 위치하는 하향측벽(220c)은 상기 하판(110c)과 직각을 이루도록 배치되며, 상기 벤딩부(122c)는 하향측벽(220c)을 하판(110c)과 직각인 방향으로 가압하도록 구성됨이 바람직하다.
한편, 벤딩부(122c)의 길이가 짧아 체결턱(230c)의 상면을 충분히 덮지 못하면, 벤딩부(122c)가 벤딩되어 체결턱(230c)을 하향 가압할 때, 하향측벽(220c)의 수평단면 중 일부에만(더 명확하게는 벤딩부(122c)의 수직 하방에 위치하는 부위에만) 하중이 인가되므로, 하향측벽(220c)이 비틀어지거나 변형될 우려가 있다. 따라서 본 발명에 의한 이차전지용 케이스는, 벤딩부(122c)가 체결턱(230c)을 하향 가압할 때 하향측벽(220c)의 전체에 걸쳐 고르게 하중이 인가될 수 있도록 하기 위하여, 상기 벤딩부(122c)의 끝단은 체결턱(230c)보다 아래에 위치하는 하향측벽(220c)의 내측면보다 캡(200c)의 수직 중심에 가깝도록 즉, 도 14에 도시된 바와 같이 벤딩부(122c)의 끝단이 아래측 하향측벽(220c)의 내측면보다 적어도 'a1'라는 거리만큼 내측으로 연장되도록 설계됨이 바람직하다. 이와 같이 벤딩부(122c)가 충분히 길게 연장되면, 상기 벤딩부(122c)가 체결턱(230c)을 하향 가압할 때 하향측벽(220c) 전체에 걸쳐 고르게 하중이 인가되는바, 상기 하향측벽(220c)이 일측으로 기울어지거나 비틀어지는 현상을 방지할 수 있게 된다.
또한 본 실시예에서는 하향측벽(220c)에 체결턱(230c)이 하나만 형성되고 상향측벽(120c)에 벤딩부(122c)가 하나만 형성되는 경우만을 도시하고 있으나, 본 발명에 의한 이차전지용 케이스는 체결턱(230c)과 벤딩부(122c)가 하향측벽(220c)과 상향측벽(120c)에 각각 둘 이상 형성되도록 즉, 체결턱(230c)과 벤딩부(122c)가 각각 상하방향으로 둘 이상씩 배열되어 하향측벽(220c)과 상향측벽(120c)이 다단으로 절곡되는 구조로 제작될 수 있다. 이와 같이 하향측벽(220c)과 상향측벽(120c)이 다단으로 절곡된 구조로 제작되면, 상향측벽(120c)을 벤딩하여 하향측벽(220c)을 하향 가압할 때 상기 가압력이 둘 이상의 체결턱(230c)에 분산되어 인가되므로, 보다 안정적인 가압이 가능해진다는 장점이 있다. 이때 체결턱(230c)과 벤딩부(122c)의 개수는 이차전지용 케이스의 특성에 따라 자유롭게 변경될 수 있다.
또한, 상향측벽(120c)의 상측부를 안쪽방향(케이스의 중심방향)으로 절곡하게 되면, 벤딩된 부위가 접히는 경우 즉, 이웃하는 벤딩부(122c)의 모서리 부위가 겹쳐져 체결턱(230c)의 상면에 적층되지 아니하고 세워지는 경우가 발생될 수 있다. 이와 같이 벤딩부(122c) 일부가 접혀진 부위는 높이가 높아지게 되고, 체결턱(230c)을 하향 가압하는 기능을 정상적으로 수행할 수 없게 된다. 예를 들어 본 실시예에 도시된 바와 같이 체결턱(230c)이 사각형을 이루도록 배열되는 경우, 각 모서리 부위에서는 벤딩부(122c)가 두 겹으로 접혀져 수평으로 눕혀지지 아니하는 현상이 발생된다. 따라서 본 발명에 의한 이차전지용 케이스는, 벤딩부(122c) 중 겹치는 부위(본 실시예에서는 모서리 부위)에 절개선이 형성되어 해당 부위에서 벤딩부(122c)가 두 겹으로 포개어 적층되거나, 벤딩부(122c) 중 겹쳐지는 부위(본 실시예에서는 모서리 부위)가 따내어져 상기 벤딩부(122c)가 모서리 부위에서 겹쳐지지 아니하도록 구성될 수도 있다.
도 15은 본 발명에 의한 이차전지용 케이스 제5 실시예의 단면도이고, 도 16은 본 발명에 의한 이차전지용 케이스 제6 실시예의 단면도이다.
본 발명의 제5 실시예에 의한 이차전지용 케이스는, 상향측벽(120d)의 상측에 연장부(124c, 도 13 참조)가 형성되지 아니하고 벤딩부(122d)만이 형성되더라도 상판(210d)이 측방향으로 흔들리지 아니하고 안정적으로 고정되도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 벤딩부(122d)는 상향측벽(120d)의 상측 끝단에 형성되고, 상기 체결턱(230d)은 벤딩부(122d)와 개스킷(400d)의 두께를 합친 거리만큼 상판(210d)보다 낮은 지점에 형성되어, 벤딩부(122d)가 체결턱(230d)의 상면에 안착되었을 때 상기 벤딩부(122d)의 상면과 상판(210d)의 상면이 일치하도록 구성될 수 있다.
이와 같이 벤딩부(122d)의 상면과 상판(210d)의 상면이 일치하도록 즉, 벤딩부(122d)의 상면과 상판(210d)의 상면이 하나의 평면을 이루도록 제작되면, 다수 개의 이차전지를 적층시켰을 때 벤딩부(122d)가 파손될 우려가 없을 뿐만 아니라, 벤딩부(122d)의 끝단이 상판(210d)의 외측단을 지지하므로 상판(210d)이 측방향으로 흔들리지 아니하게 된다는 장점이 있다. 또한, 벤딩부(122d)의 상면과 상판(210d)의 상면이 하나의 평면을 이루면, 두 개의 이차전지가 상하로 적층되었을 때 상측 이차전지가 하측 이차전지의 벤딩부(122d)를 자중으로 하향 가압하므로, 하측 이차전지의 내압이 상승되어 벤딩부(122d)에 상향 외력이 인가될 때 상기 벤딩부(122d)가 펴지게 될 우려가 감소된다는 이점도 있다. 이때, 벤딩부(122d)의 상면과 상판(210d)의 상면이 동일한 높이가 되도록 설계를 하면, 각 부품의 제조공차 및 조립공차에 의해 벤딩부(122d)의 상면이 상판(210d)의 상면보다 높아질 수 있는바, 상기 벤딩부(122d)의 상면이 상판(210d)의 상면보다 약간 낮게 설정될 수도 있다.
또한, 체결턱(230d)과 벤딩부(122d)가 하향측벽(220d)과 상향측벽(120d)에 두 쌍 이상 형성되는 경우, 한 쌍의 체결턱(230d)과 벤딩부(122d)는 도 11 내지 도 14에 도시된 바와 같이 하향측벽(220c)과 상향측벽(120c)의 중단에 형성 되고, 또 다른 한 쌍의 체결턱(230d)과 벤딩부(122d)는 도 15에 도시된 바와 같이 하향측벽(220d)과 상향측벽(120d)의 상측 끝부분에 형성될 수 있다. 이와 같이 체결턱(230d)과 벤딩부(122d)가 형성되면, 캔(100d)과 캡(200d) 간의 체결력을 보다 고르게 분산시킬 수 있고, 복수 개의 이차전지를 안정적으로 적층시킬 수 있게 된다는 장점이 있다.
한편, 이차전지용 전극조립체(300d)는 일반적으로 도 15에 도시된 바와 같이 양극판(310d)과 음극판(320d)이 교번으로 적층되되, 양극판(310d)과 음극판(320d) 사이에는 분리막(330d)이 삽입되며, 각각의 양극판(310d)에 형성되어 있는 양극단자(312d)들은 하나로 합쳐져 캡(200d)에 접지되고, 각각의 음극판(320d)에 형성되어 있는 음극단자(322d)들은 하나로 합쳐져 캔(100d)에 접지되도록 구성된다. 따라서 캡(200d)은 양극단 역할을 하고, 캔(100d)은 음극단 역할을 하게 된다.
이때, 양극단자(312d)만이 캡(200d)에 접촉되는 것이 아니라, 가장 상측에 위치하는 양극판(310d) 자체가 캡(200d)에 접촉되도록 구성되면, 양극판(310d)과 캡(200d) 간의 통전성이 더욱 향상된다는 효과를 얻을 수 있다. 그러나 전극조립체(300d)의 두께에 비해 하향측벽(220d)의 길이가 길면 캡(200d)이 캔(100d)에 결합되었을 때 전극조립체(300d) 상면과 상판(210d) 저면이 접촉되지 아니하고, 전극조립체(300d)의 두께에 비해 하향측벽(220d)의 길이가 너무 짧으면 하향측벽(220d)의 하단이 하판(110d)에 접촉되지 아니하게 된다는 문제가 발생되므로, 전극조립체(300d)의 두께와 하향측벽(220d)의 길이를 정확하게 일치시켜야 함이 바람직하다.
이때, 상기 전극조립체(300d)는 양극판(310d)과 음극판(320d), 분리막(330d)을 여러겹 겹치는 과정에서 약간씩 두께차가 발생되는바, 전극조립체(300d)의 두께와 하향측벽(220d)의 길이를 정확하게 일치시키는데 어려움이 있다.
따라서 본 발명의 제6 실시예에 따른 이차전지용 케이스는 도 16에 도시된 바와 같이, 전극조립체(300e)의 두께와 하향측벽(220e)의 길이에 약간의 오차가 발생되더라도, 하향측벽(220e)의 끝단이 하판(110e)에 밀착되는 것과 전극조립체(300e)의 상면이 상판(210e)에 접촉되는 것이 동시에 이루어질 수 있도록, 상기 상판(210e)에는 전극조립체(300e)와 대응되는 부위에 함몰부(212e)가 형성될 수 있다. 이때 상기 함몰부(212e)는 상판(210e)에 추가적으로 결합되는 것이 아니라 상판(210e)을 엠보싱 가공하는 공정을 통해 형성되는 구성이므로, 벤딩부(122e)에 의해 상판(210e)이 하향 가압될 때 함몰부(212e)는 전극조립체(300e)에 접촉된 이후 납작해지도록 탄성적으로 변형 가능하다. 따라서 상기 상판(210e)은 함몰부(212e)가 전극조립체(300e)에 접촉된 이후에도 추가적으로 하강될 수 있는바, 하향측벽(220e)의 하단을 하판(110e)의 상면에 압착시킬 수 있게 된다.
물론, 상기 캡(200e)이 두꺼운 금속판으로 제작된다면 상기 함몰부(212e)가 탄성적으로 변형되기 어려우므로, 상판(210e)에 함몰부(212e)를 형성하더라도 하향측벽(220e)의 끝단이 하판(110e)에 밀착되는 것과 전극조립체(300e)의 상면이 상판(210e)에 접촉되는 것이 동시에 이루어지는데 큰 도움이 되지 못한다. 그러나 이차전지용 케이스를 이루는 캔(100e)과 캡(200e)은 일반적으로 얇은 금속판으로 제작되므로, 도 16에 도시된 바와 같이 일측으로 돌출되도록 엠보싱 가공되는 경우 탄성적으로 변형 및 복원이 가능해진다.
이때 상기 함몰부(212e)의 측벽이 수직으로 세워지면, 상판(210e)을 하향 가압할 때 함몰부(212e)가 쉽게 변형되기 어려울 수 있으므로, 상기 함몰부(212e)의 측벽은 경사지게 형성됨이 바람직하다. 물론, 상기 함몰부(212e)의 측벽이 아래로 갈수록 함몰부(212e)의 수직 중심선과 멀어지는 방향으로 즉, 아래로 갈수록 벌어지는 방향으로 경사지게 형성하는 경우에 있어서도 함몰부(212e)의 탄성 변형이 용이하도록 할 수 있으나, 이와 같은 경우 단순한 타발공정으로 함몰부(212e)를 가공할 수 없게 된다. 따라서 상기 함몰부(212e)는 본 실시예에 도시된 바와 같이 아래로 갈수록 상기 함몰부(212e)의 수직 중심선과 가까워지는 방향으로 경사지게 형성됨이 바람직하다.
도 17은 본 발명에 의한 이차전지용 케이스 제7 실시예의 분해사시도이다.
도 11내지 도 16에서는 본 발명에 의한 이차전지용 케이스가 평면 형상이 사각형인 경우만을 설명하였으나, 본 발명에 의한 이차전지용 케이스는 평면 형상이 도 17에 도시된 바와 같이 원형을 이루도록 즉, 코인형 또는 버튼형으로 제작될 수도 있다. 이와 같이 본 발명에 의한 이차전지용 케이스가 코인형 또는 버튼형으로 제작되는 경우 캔과 캡 간의 체결력 및 내부공간 밀폐성이 모든 구역에 있어 동일하게 확보될 수 있으므로, 본 발명에 의한 이차전지용 케이스는 코인형이나 버튼형 등의 리튬이온이차전지에 적용됨이 바람직하다. 물론, 본 발명에 의한 이차전지용 케이스는 코인형이나 버튼형 등의 리튬이온이차전지용으로 한정되지 아니하고, 다양한 형상의 이차전지용으로 적용될 수 있다.
한편, 본 실시예와 같이 본 발명에 의한 이차전지용 케이스가 코인형 또는 버튼형으로 제작되는 경우에 있어서도, 하향측벽(220f)에 체결턱(230f)이 형성되고, 상향측벽(120f)에 구비된 벤딩부(미도시)가 체결턱(230f)에 안착되어 상기 체결턱(230f)을 하향 가압하도록 구성될 수 있다. 또한, 캔(100f)과 캡(200f)이 코인형상 또는 버튼형상으로 형성되는 경우에 있어서도, 상기 벤딩부(122f)가 체결턱(230f)에 안착됨으로써 캔(100f)과 캡(200f)이 결합되는 구조나, 이로 인해 얻어질 수 있는 효과 등은 상기 도 11 내지 도 16에 도시된 실시예와 실질적으로 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

Claims (19)

  1. 하판과, 상기 하판으로부터 상향으로 연장되는 상향측벽으로 구성되어, 상측이 개방된 내부공간을 구비하는 캔;
    상판과, 상기 상판으로부터 하향으로 연장되는 하향측벽으로 구성되어 하측이 개방된 내부공간을 구비하며, 상기 하향측벽의 하단이 상기 하판의 상면에 안착되도록 상기 캔의 내부공간에 삽입되어 상기 캔의 내부공간을 외부와 격리시키는 캡;
    을 포함하되,
    상기 캔과 상기 캡의 체결 시 체결력과 밀폐성을 향상시키도록 상기 하향측벽의 일부 구간을 상기 상향측벽의 일부 구간으로 감싸는 체결강화부를 구비하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 케이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 체결강화부는, 상기 상향측벽에 형성되어 상측부가 상기 상판의 전체 또는 일부를 덮도록 벤딩되는 벤딩부인 것을 특징으로 하는 이차전지용 케이스.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 벤딩부가 상기 상판을 하향 가압하여, 상기 하향측벽의 하단이 상기 하판에 압착되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 케이스.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 벤딩부의 길이방향 끝단은, 상기 하향측벽의 내측면보다 상기 캡의 수직 중심에 가깝도록 위치되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 케이스.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 상판은, 하향으로 함몰되어 상기 벤딩부에 의해 하향 가압될 때 상기 전극조립체를 하향 가압하는 함몰부를 구비하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 케이스.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 함몰부의 측벽은, 아래로 갈수록 상기 함몰부의 수직 중심선과 가까워지는 방향으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 케이스.
  7. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캔과 캡이 상호 겹쳐지는 부위에 삽입되어, 상기 캔과 상기 캡 사이를 밀폐시키는 개스킷을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 케이스.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 개스킷은, 상기 하향측벽의 하측 끝단과 상기 하판의 상면 사이부터, 상기 벤딩부의 저면과 상기 상판의 상면 사이까지 마련되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 케이스.
  9. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하향측벽은 상기 하판과 직각을 이루도록 배치되며, 상기 벤딩부가 상기 하향측벽을 상기 하판과 직각인 방향으로 가압하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 케이스.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 체결강화부는, 상기 캡의 상기 하향측벽에 형성되어 외측으로 연장되었다가 다시 하향으로 연장되는 체결턱과, 상기 캔의 상기 상향측벽에 형성되어 상기 체결턱의 상면에 안착되도록 벤딩되는 벤딩부인 것을 특징으로 하는 이차전지용 케이스.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 체결턱은 상기 하향측벽의 중단에 형성되고,
    상기 상향측벽은, 상기 벤딩부 끝단으로부터 상향 연장되면서 상기 하향측벽에 밀착되는 연장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 케이스.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 벤딩부는 상기 상향측벽의 상측 끝단에 형성되며, 상기 체결턱의 상면에 안착된 벤딩부의 최고점 높이는 상기 상판의 상면 높이 이하인 것을 특징으로 하는 이차전지용 케이스.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 벤딩부의 상면은 상기 상판의 상면과 하나의 평면을 이루는 것을 특징으로 하는 이차전지용 케이스.
  14. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하향측벽은 상기 체결턱이 상하 방향으로 둘 이상 형성되고, 상기 상향측벽은 상기 벤딩부가 상하 방향으로 둘 이상 형성되어,
    상기 둘 이상의 체결턱에 서로 다른 벤딩부가 각각 안착되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 케이스.
  15. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 벤딩부는 상기 체결턱을 하향 가압하도록 벤딩되어, 상기 하향측벽의 하단이 상기 하판에 압착되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 케이스.
  16. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 벤딩부의 끝단은, 상기 체결턱보다 아래에 위치하는 하향측벽의 내측면보다 상기 캡의 수직 중심에 가깝도록 위치되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 케이스.
  17. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상판은, 하향으로 함몰되어 상기 상향측벽의 벤딩에 의해 하향 가압될 때 상기 전극조립체를 하향 가압하는 함몰부를 구비하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 케이스.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 함몰부의 측벽은, 아래로 갈수록 상기 함몰부의 수직 중심선과 가까워지는 방향으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 케이스.
  19. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상향측벽과 상기 하향측벽 사이, 상기 하향측벽과 상기 하판 사이에 삽입되어, 상기 캔과 상기 캡 사이를 밀폐시키는 개스킷을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 케이스.
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