WO2021091064A1 - 이차 전지 - Google Patents

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WO2021091064A1
WO2021091064A1 PCT/KR2020/011974 KR2020011974W WO2021091064A1 WO 2021091064 A1 WO2021091064 A1 WO 2021091064A1 KR 2020011974 W KR2020011974 W KR 2020011974W WO 2021091064 A1 WO2021091064 A1 WO 2021091064A1
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WO
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long side
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short
bent
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PCT/KR2020/011974
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English (en)
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Inventor
권민형
Original Assignee
삼성에스디아이(주)
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0431—Cells with wound or folded electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/103—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure prismatic or rectangular
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a secondary battery.
  • Batteries may be classified into a square shape, a cylinder shape, a pouch type, and the like.
  • a prismatic or cylindrical battery is manufactured by inserting an electrode assembly having a positive electrode, a negative electrode, and a separator inside a metal can and then sealing it, whereas a pouch-shaped battery may be manufactured by wrapping the electrode assembly with aluminum foil coated with an insulator.
  • the conventional method of manufacturing a battery can may include a deep drawing method, an impact method, and the like.
  • a deep drawing method a sheet-shaped metal plate is placed on a forming die, and about 10 punching is applied to the metal plate by a punch to complete the can.
  • a slug in the form of a billet is placed on a molding die, and approximately one strong punching is applied to the slug by a punch to complete the can. This impact method can reduce the number of processes and lower the manufacturing cost of cans.
  • both of these conventional deep drawing methods and impact methods have limitations in reducing the thickness of the can due to the characteristics of the manufacturing process, and there is a problem in that the thickness varies according to the area of the can.
  • the conventional method has a problem in that the manufacturing cost of the can is also high.
  • the present invention provides a secondary battery capable of easy bending and preventing a springback phenomenon by forming a groove on an inner surface of a bent portion of a can.
  • the present invention is to provide a secondary battery capable of improving capacity versus size by forming a thin bottom surface of a can.
  • a secondary battery includes an electrode assembly, a case including a bottom portion, a long side portion, and a short side portion to accommodate the electrode assembly, and a cap assembly coupled to the case to seal the case,
  • the case may include a bent portion formed by bending at least one of the bottom portion, long side portions, and short side portions, and a groove portion formed on an inner surface of the bent portion.
  • the bent portion may be provided between the bottom portion and the long side portions, between the long side portions and the short side portions, and between the bottom portion and the short side portions.
  • the groove portion may be formed on an inner surface of a vertex where the bottom portion, the long side portion, and the short side portion meet.
  • the groove portion may be a groove having a predetermined depth formed by applying pressure by forging or pressing on the inner surface of the case.
  • the long side portions are bent and extended from the bottom portion, and the short side portions are a first short side portion bent and extended from the bottom portion, a second short side portion extending from one long side of the long side portions, and the long side portions
  • the third short side portion extending from the other long side portion may be combined to be formed.
  • the bent part is between the bottom part and the one long side part, the bottom part and the other long side part, between the bottom part and the first short side part, between the one long side part and the second short side part, the other long side part And the third short side portion, and the groove portion may be formed on an inner surface of the bent portion in the case.
  • the case includes a first welding portion formed between the first short edge portion and the second short edge portion, a second welding portion formed between the first short edge portion and the third short edge portion, and the second short edge portion and the third It may include a third welding portion formed between the short side portions.
  • the bottom portion may have a thickness thinner than that of the long side portions and the short side portions.
  • the groove portion may have a thinner thickness compared to other regions of the case.
  • the secondary battery according to an exemplary embodiment of the present invention may facilitate bending and reduce a springback phenomenon by forming a groove on the inner surface of the bent portion of the can.
  • the thickness of the bottom of the can is formed to be thin, so that the capacity relative to the size can be improved.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an exemplary secondary battery.
  • FIGS. 2A and 2B are cross-sectional views illustrating an exemplary secondary battery.
  • 3A to 3D are perspective views of an exemplary method for manufacturing an exemplary secondary battery.
  • first and second are used to describe various members, parts, regions, layers and/or parts, but these members, parts, regions, layers and/or parts are limited by these terms. It is obvious that it is not possible. These terms are only used to distinguish one member, part, region, layer or portion from another region, layer or portion. Accordingly, a first member, component, region, layer or part to be described below may refer to a second member, component, region, layer or part without departing from the teachings of the present invention.
  • welding mainly refers to laser welding, and as an example, may include, but is not limited to, a CO2 laser, a fiber laser, a disk laser, a semiconductor laser and/or a Yttrium Aluminum Garnet (YAG) laser.
  • YAG Yttrium Aluminum Garnet
  • the second and third short sides may be collectively referred to as second short sides in some cases.
  • the secondary battery 100 includes an electrode assembly 110 and 210 (refer to FIGS. 2A and 2B ), a first terminal 120, a second terminal 130, a can 140, and a cap assembly. 150 may be included.
  • the can 140 may be formed by blanking and/or notching, bending, and welding a metal plate, and may also have a substantially hexahedral shape having an opening into which the electrode assembly may be accommodated and the cap assembly 150 may be seated. have.
  • the can 140 includes a rectangular bottom portion 141 having a long side and a short side, a long side portion 142, 143 bent and extended toward the cap assembly 150 from each long side of the bottom portion 141, and the bottom It may include short side portions 144 and 145 extending from the short side and long side portions 142 and 143 of the portion 141.
  • the can 140 may include or be referred to as a case, and the can 140 will be described in more detail below.
  • the can 140 and the cap assembly 150 are shown in a coupled state, and the opening is not shown, but a region corresponding to the cap assembly 150 may be a substantially open portion. Meanwhile, the inner surface of the can 140 is insulated to be insulated from the electrode assembly, the first terminal 120, the second terminal 130, and the cap assembly 150.
  • the secondary battery 100 may include an electrode assembly 110 in which the winding axis is in a horizontal direction (ie, a direction approximately parallel to the length direction of the cap assembly 150 ).
  • the secondary battery 200 may include an electrode assembly 210 having a winding axis in a vertical direction (ie, a direction substantially perpendicular to the length direction of the cap assembly 150 ).
  • the electrode assembly may be of a stack type rather than a wound type.
  • the electrode assembly 110 may be formed by winding or overlapping a stack of the first electrode plate 111, the separator 113, and the second electrode plate 112 formed in a thin plate shape or a film shape.
  • the first electrode plate 111 may serve as a cathode
  • the second electrode plate 112 may serve as an anode.
  • the opposite is also possible.
  • the first electrode plate 111 is formed by coating a first electrode active material such as graphite or carbon on a first electrode current collector formed of a metal foil such as copper, a copper alloy, nickel or a nickel alloy, and the first It may include a first electrode uncoated portion 111a that is an area to which an electrode active material is not applied.
  • the second electrode plate 112 is formed by applying a second electrode active material such as a transition metal oxide to a second electrode current collector formed of a metal foil such as aluminum or an aluminum alloy, and the second electrode active material is not applied. It may include a second electrode uncoated portion 112a that is not a region.
  • the separator 113 is positioned between the first electrode plate 111 and the second electrode plate 112 to prevent a short circuit and enable the movement of lithium ions, and It may include a composite film of ethylene and polypropylene.
  • the separator 113 may be replaced with an inorganic solid electrolyte such as a sulfide-based, oxide-based, or phosphate compound-based electrolyte that does not require a liquid or gel electrolyte.
  • a first terminal 120 and a second terminal 130 electrically connected to each of the first electrode plate 111 and the second electrode plate 112 are positioned at both ends of the electrode assembly 110 as described above.
  • the electrode assembly 110 may be accommodated in the can 140 together with an electrolyte.
  • the electrolyte may include a lithium salt such as LiPF6 or LiBF4 in an organic solvent such as EC, PC, DEC, EMC, or DMC.
  • the electrolyte may be liquid or gel. In some examples, when an inorganic solid electrolyte is used, the electrolyte may be omitted.
  • the first terminal 120 is formed of metal and may be electrically connected to the first electrode plate 111.
  • the first terminal 120 may include a first current collecting plate 121, a first terminal pillar 122, and a first terminal plate 124.
  • the first current collecting plate 121 may contact the first electrode uncoated portion 111a protruding from one end of the electrode assembly 110. Substantially, the first current collecting plate 121 may be welded to the first electrode uncoated portion 111a.
  • the first current collecting plate 121 is formed in an approximately' ⁇ ' shape, and a terminal hole 121a may be formed on the upper part.
  • the first terminal pillar 122 may be inserted into the terminal hole 121a to be riveted and/or welded.
  • the first current collecting plate 121 may be made of copper or a copper alloy.
  • the first terminal post 122 penetrates the cap plate 151 to be described later, protrudes and extends for a certain length upward, and is electrically connected to the first current collecting plate 121 from the lower portion of the cap plate 151. I can.
  • the first terminal post 122 protrudes and extends for a certain length to the upper portion of the cap plate 151, and at the same time, the first terminal post 122 is formed under the cap plate 151.
  • a flange 122a may be formed so as not to fall out from).
  • a region located under the flange 122a of the first terminal post 122 may be riveted and/or welded after being fitted into the first terminal hole 121a of the first current collecting plate 121.
  • the first terminal post 122 may be electrically insulated from the cap plate 151.
  • the first terminal pillar 122 may be made of copper, a copper alloy, aluminum, or an aluminum alloy.
  • the first terminal plate 124 has a hole 124a, and the first terminal pillar 122 may be coupled to the hole 124a and riveted and/or welded.
  • an interface between the first terminal pillar 122 and the first terminal plate 124 exposed to the upper portion may be welded to each other.
  • the boundary regions may be melted and then cooled to be welded.
  • This welding area is indicated by reference numeral 125 in FIG. 2A.
  • a bus bar (not shown) formed of aluminum or an aluminum alloy may be welded to the above-described first terminal plate 124.
  • the second terminal 130 is also formed of metal and may be electrically connected to the second electrode plate 112.
  • the second terminal 130 may include a second current collecting plate 131, a second terminal pillar 132, and a second terminal plate 134.
  • the second current collecting plate 131 may contact the second electrode uncoated portion 112a protruding from one end of the electrode assembly 110.
  • the second current collecting plate 131 may be formed in an approximately' ⁇ ' shape, and a terminal hole 131a may be formed on the upper part.
  • the second terminal pillar 132 is fitted and coupled to the terminal hole 131a.
  • the second current collector 131 may be made of, for example, but not limited to, aluminum or an aluminum alloy.
  • the second terminal post 132 may protrude and extend for a predetermined length upward through the cap plate 151 to be described later, and may be electrically connected to the second current collecting plate 131 from the lower portion of the cap plate 151. .
  • the second terminal post 132 protrudes and extends to the top of the cap plate 151 for a certain length, and at the same time, the second terminal post 132 is at the bottom of the cap plate 151 so that the second terminal post 132 does not come off from the cap plate 151.
  • 132a) may be formed.
  • a region located under the flange 132a of the second terminal post 132 may be fitted into the second terminal hole 131a of the second current collecting plate 131 and then riveted and/or welded.
  • the second terminal post 132 is electrically insulated from the cap plate 151.
  • the second terminal post 132 may be made of aluminum or aluminum alloy.
  • the second terminal plate 134 has a hole 134a.
  • the second terminal plate 134 is coupled to the second terminal post 132. That is, the second terminal pillar 132 is coupled to the hole 134a of the second terminal plate 134.
  • the second terminal pillar 132 and the second terminal plate 134 may be riveted and/or welded to each other. In some examples, the boundary regions of the second terminal pillar 132 and the second terminal plate 134 exposed to the top may be welded to each other.
  • the boundary regions may be melted and cooled to be welded to each other.
  • This welding area is indicated by reference numeral 135 in Fig. 2A.
  • an aluminum or aluminum alloy busbar (not shown) can be easily welded to the second terminal plate 134.
  • the second terminal plate 134 may be electrically connected to the cap plate 151, so the cap plate 151 and the can 140 to be described below have the same polarity as the second terminal 130 (for example, For example, it may have an anode).
  • the cap assembly 150 may be coupled to the can 140.
  • the cap assembly 150 may include a cap plate 151, a seal gasket 152, a stopper 153, a safety vent 154, an upper coupling member 155, and a lower insulating member 156. have.
  • the cap plate 151 seals the opening of the can 140 and may be formed of the same material as the can 140.
  • the cap plate 151 may be coupled to the can 140 by laser welding.
  • the cap plate 151 since the cap plate 151 may have the same polarity as the second terminal 130 as described above, the cap plate 151 and the can 140 may have the same polarity.
  • the seal gasket 152 is made of an insulating material and is formed between the first terminal column 122 and the second terminal column 132 and the cap plate 151 at the lower portion of the cap plate 151, so that the first terminal column 122 ) And the second terminal post 132 and the cap plate 151, respectively.
  • the seal gasket 152 prevents external moisture from penetrating the inside of the secondary battery 100 or prevents the electrolyte contained in the secondary battery 100 from leaking to the outside.
  • the stopper 153 seals the electrolyte injection port 151a of the cap plate 151, and the safety vent 154 is installed in the vent hole 151b of the cap plate 151, and a notch ( 154a) may be formed.
  • the upper coupling member 155 may be formed between the first terminal pillar 122 and the second terminal pillar 132 and the cap plate 151 above the cap plate 151. In addition, the upper coupling member 155 is in close contact with the cap plate 151. Moreover, the upper coupling member 155 may also be in close contact with the seal gasket 152. The upper coupling member 155 may insulate the first terminal pillar 122 and the second terminal pillar 132 from the cap plate 151. In some examples, the upper coupling member 155 formed on the second terminal post 132 may electrically connect the second terminal plate 134 and the cap plate 151 therebetween, and accordingly, the second terminal 130 May have the same polarity as the cap plate 151 and the can 140.
  • the lower insulating member 156 is formed between each of the first and second current collectors 121 and 131 and the cap plate 151 to prevent unnecessary short circuits. That is, the lower insulating member 156 prevents a short circuit between the first current collector plate 121 and the cap plate 151 and a short circuit between the second current collector plate 131 and the cap plate 151.
  • the secondary battery 200 shown in FIG. 2B will be described.
  • the secondary battery 200 has a structure different from that of the secondary battery 100 of the above-described embodiment in the connection relationship between the electrode assembly 220 and the electrode assembly 220 and the terminals 120 and 130.
  • a first electrode tab 211a may be interposed between the electrode assembly 210 and the first terminal pillar 122 of the first terminal 120, and the second electrode assembly 210 and the second terminal 130
  • a second electrode tab 212a may be interposed between the terminal pillars 132. That is, the first electrode tab 211a extends from the upper end of the electrode assembly 210 toward the lower end of the first terminal pillar 122 among the first terminals 120, It can be electrically connected or welded to the flange 122a.
  • the second electrode tab 212a extends from the upper end of the electrode assembly 210 toward the lower end of the second terminal pillar 132 of the second terminals 130, and is provided on the second terminal pillar 132. It may be electrically connected or welded to the flange 132a.
  • the first electrode tab 211a is a first non-coated portion of the first electrode plate 211 of the electrode assembly 210 to which the first active material 211b is not applied, or connected to the first non-coated portion. It may be a separate member.
  • the material of the first uncoated portion is the same as the material of the first electrode plate 211, and the material of the separate member may be one selected from nickel, nickel alloy, copper, copper alloy, aluminum, aluminum alloy, and equivalents thereof.
  • the second electrode tab 212a is a second uncoated portion of the second electrode plate 212 of the electrode assembly 210 to which the second active material is not applied, or a separate portion connected to the second uncoated portion. May be the absence of.
  • the material of the second uncoated portion is the same as the material of the second electrode plate 212, and the material of the separate member may be one selected from aluminum, aluminum alloy, nickel, nickel alloy, copper, copper alloy, and equivalents thereof.
  • the electrode assembly 210 has excellent electrolyte impregnation property when the electrolyte is injected, as well as overcharging.
  • the safety vent 154 operates quickly.
  • the electrode tab (uncoated part itself or a separate member) of the electrode assembly 210 is directly electrically connected to the terminals 120 and 130 to shorten the electrical path, thereby reducing the internal resistance of the secondary battery 100 as well as reducing the component. The number decreases.
  • 3A to 3D are perspective views or side views of an exemplary method for manufacturing exemplary secondary batteries 100 and 200.
  • Figure 3a shows the initial steps for manufacturing a can.
  • a substantially flat metal plate 140A having a uniform thickness may be formed in a blanking method and/or a notching method.
  • the metal plate 140A includes a substantially rectangular bottom portion 141 having a long side and a short side, long sides 142 and 143 extending in a horizontal direction from each of the long sides of the bottom portion 141, and the bottom portion 141 ) And short side portions 144 and 145 extending in the horizontal direction from the long side portions 142 and 143, respectively.
  • the short side portions 144 and 145 are respectively a first short side portion 144a, 145a extending in a substantially triangular shape from the short side of the bottom portion 141, and The second short side portions 144b and 145b and the third short side portions 144c and 145c extending in the horizontal direction from the other long side portion 143 may be included.
  • One short side portion 144 includes a first short side portion 144a extending in a substantially triangular shape from the short side of the bottom portion 141, a second short side portion 144b extending in a horizontal direction from the one long side portion 142, and , It may include a third short side portion 144c extending in the horizontal direction from the other long side portion 143.
  • the second short side portion 144b may include an inclined perimeter formed in a region facing the first short side portion 144a
  • the third short side portion 144c also includes the first short side portion 144a. It may include an inclined circumference formed in the facing area.
  • the second and third short side portions 144b and 144c may have a shape matching the first short side portion 144a.
  • the width of the long sides 142 and 143 may be approximately the same as the width of the long side of the bottom portion 141.
  • the width of the first short side portion 144a may be substantially the same as the width of the short side of the bottom portion 141.
  • the combined width of the second and third short side portions 144b and 144c may be substantially the same as the width of the short side of the bottom portion 141.
  • the length of the long side portions 142 and 143 may be approximately the same as the length of the short side portions 144 and 145.
  • a dotted line shows a line that is bent in a subsequent process to be described below.
  • the other short side portion 145 facing the one side short side portion 144 may also have the same structure as the one side short side portion 144.
  • the metal plate 140A is aluminum (Al), iron (Fe), copper (Cu), titanium (Ti), nickel (Ni), magnesium (Mg), chromium (Cr), manganese (Mn), and zinc. (Zn) or an alloy thereof.
  • the metal plate 140A may include nickel (Ni) plated iron (Fe) or SUS (eg, SUS 301, SUS 304, SUS 305, SUS 316L, or SUS 321, etc.).
  • the thickness of the metal plate 140A may be approximately 0.1 mm to approximately 10 mm, and the thickness deviation in all regions may be approximately 0.1% to approximately less than 1%. Accordingly, the present invention can provide a can 140 that is thinner than the conventional one and has a small thickness variation.
  • the metal plate 140A may be pretreated so that a bending process and/or a welding process to be described below can be easily performed.
  • the metal plate 140A may be annealed for a specific time in a specific temperature range while being in a specific gas atmosphere.
  • the annealing treatment may be performed in an inert gas atmosphere such as argon (Ar) and nitrogen (N2) at the same time, at a temperature of about 300° C. to about 1000° C. for about 10 seconds to 60 minutes.
  • Ar argon
  • N2 nitrogen
  • the metal plate 140A may include an approximately flat upper surface and an approximately flat lower surface, and the upper surface may be insulated.
  • a thin oxide film eg, an anodizing layer
  • an insulating resin eg, polyimide, polypropylene, polyethylene
  • Laminated to form a thin insulating film e.g, the upper surface of the metal plate 140A may correspond to the inner surface of the can 140
  • the lower surface of the metal plate 140A may correspond to the outer surface of the can 140.
  • the characteristics of the metal plate 140A may be commonly applied to all metal plates disclosed in the following embodiments.
  • the metal plate 140A may have a groove 140x formed in a bent portion that is bent in a subsequent process.
  • the groove 140x may be a groove formed to have a predetermined depth in the lower surface direction by applying pressure on the upper surface of the metal plate 140A.
  • the groove 140x may be formed by applying pressure to the metal plate 140A by forging or pressing. At this time, the lower surface of the metal plate 140A may maintain a flat state. That is, the groove portion 140x may have a thinner thickness compared to other regions of the metal plate 140A.
  • the groove portion 140x may be formed in a bent line of the metal plate 140A in a region adjacent to a vertex where the bottom portion 141 and the long side portions 142 and 143 and the short side portions 144 and 145 meet.
  • the groove portion 140x may be formed between the bottom portion 141 and one long side portion 142, and between the bottom portion 141 and the other long side portion 143.
  • the groove portion 140x may be formed between the bottom portion 141 and one short side portion 144 and between the bottom portion 141 and the other short side portion 145. That is, the groove portion 140x may be formed between the bottom portion 141 and the first short side portions 144a and 145a.
  • the groove 140x may be formed between one long side portion 142 and the second short side portions 144b and 145b, and between the other long side portion 143 and the third short side portions 144c and 145c. That is, the groove portion 140x may be formed in all lines for forming the bent portion of the upper surface (inner surface) of the metal plate 140A in a subsequent process.
  • the bottom portion 141 may be pressed by pressure when the groove portion 140x is formed so that the thickness thereof may be thinner than that of the long side portions 142 and 143 and the short side portions 144 and 145.
  • the bottom portion 141 may be smaller than the long side portions 142 and 143 and the short side portions 144 and 145 by any one of 0.1 mm to 0.2 mm. In this way, by forming the bottom portion 141 to be thinner than that of the long side portions 142 and 143 and the short side portions 144 and 145, it is possible to improve the size-to-size capacity compared to the secondary battery of the same size.
  • the metal plate 140A may be bent in a predetermined shape.
  • the metal plate 140A may be bent in a predetermined shape after being fixed to a bending machine or a press mold.
  • Short side portions 144 and 145 that are bent and extended in a substantially right angle direction from the bottom portion 141 and the long sides 142 and 143 may be formed. That is, the short side portions 144 and 145 may be bent and extended by 90 degrees from the short side of the bottom portion 141 and may be bent and extended by approximately 90 degrees from the long sides 142 and 143.
  • a short side bent portion 141a may be formed between the first short side portion 144a and the bottom portion 141, and a side bent between the second short side portion 144b and one long side portion 142 A portion 142a may be formed, and a side bent portion 143a may be formed between the third short side portion 144c and the other long side portion 143.
  • the groove portion 140x formed on the inner surface of the metal plate 140A may be located on the inner surfaces of the bent portions 141a, 142a, and 143a. That is, since the metal plate 140A is thinner than the thickness of other regions of the metal plate 140A due to the groove portion 140x formed on the upper surface, the bent portions 141a, 142a, 143a may be more easily bent. . Since the metal plate 140A includes the groove portion 140x, the springback phenomenon of the short side portions 144 and 145 bent along the groove portion 140x from the bottom portion 141 and the long side portions 142 and 143 can be reduced.
  • FIG. 3C an example in which the short side portions 144 and 145 are bent from the bottom portion 141 and the long side portions 142 and 143 is shown. That is, in FIG. 3C, an example before the long side portions 142 and 143 from the bottom portion 141 are still bent is shown, but the bending order is not limited in the present invention.
  • 3D shows a subsequent step for manufacturing the can 140.
  • the long side portions 142 and 143 may be bent and extended in a substantially right angle direction from each of the long sides of the bottom portion 141 by a bending process.
  • a long side bent part 141b may be formed between the bottom part 141 and the long sides 142 and 143.
  • the groove portion 140x formed on the inner surface of the metal plate 140A may be located on the inner surface of the long-side bent portion 141b. That is, since the metal plate 140A is thinner than that of other regions of the metal plate 140A due to the groove portion 140x formed on the upper surface, the long-side bent portion 141b may be more easily bent. Since the metal plate 140A includes the groove 140x, it is possible to reduce the springback phenomenon. Since the metal plate 140A includes the groove portion 140x, it is possible to reduce the springback phenomenon of the long sides 142 and 143 bent from the bottom portion 141 along the groove portion 140x.
  • the long sides 142 and 143 may be bent and extended by approximately 90 degrees from the long side provided in the bottom part 141 through the long side bent part 141b, and the short sides 144 and 145 It may have a shape that is bent and extended by approximately 90 degrees from the short side through the short side bent portion 141a, and may also be bent by approximately 90 degrees from the long side portions 142 and 143 through the side bent portions 142a and 143a to extend. .
  • the vertex angle between the upper circumference of the first short side portion 144a and the short side of the bottom portion 141 may be approximately 40 degrees to 50 degrees, preferably 45 degrees.
  • the angle of the vertex facing the second and third short side portions 144b and 144c among the first short side portions 144a may be approximately 80 degrees to 100 degrees, preferably 90 degrees.
  • the angle between the two upper circumferences of the first short side portion 144a and the short side of the bottom portion 141 is approximately 40 degrees to 50 degrees, preferably 45 degrees
  • the angle between the circumference of the second short side portion 144b facing one circumference and the long side portion 142 on one side is approximately 40 degrees to 50 degrees, preferably 45 degrees
  • the angle between the circumference of the third short side portion 144c facing the other side and the long side portion 143 of the other side is approximately 40 degrees to 50 degrees, preferably 45 degrees
  • the long side part 142, the edge where the first short side part 144a and the second short side part 144b meet, and the bottom part 141, the long side part 143 of the other side, the first short side part 144a and the third The edge where the short side portion 144c meets may be bent in an approximately round shape.
  • the bent metal plate 140A is a bent bent portion between the bottom portion 141 and the long side portions 142 and 143, between the bottom portion 141 and the short side portions 144 and 145, and between the long side portions 142 and 143 and the short side portions 144 and 145
  • the grooves 140x may be located on the inner surfaces of (141a, 141b, 142a, and 143a).
  • the groove portion 140x is also located on the inner surface of the vertex where the bottom portion 141, the long side portions 142, 143, and the short side portions 144, 145 meet, so that the round shape bending may be easier.
  • a welding process may be performed on the metal plate 140A in which the long side portions 142 and 143 and the short side portions 144 and 145 are bent around the bottom portion 141.
  • the weld 146 may be formed on the short sides 144 and 145.
  • the welding portion 146 includes a first welding portion 146a formed in a boundary region between the first short edge portion 144a and the second short edge portion 144b, and the first short edge portion 144a and the third short edge portion ( A second welding portion 146b formed in the boundary region of 144c), and a third welding portion 146c formed in a boundary region between the second short-side portion 144b and the third short-side portion 144c.
  • the first welding part 146a may extend to a vertex that is a boundary between the bottom part 141, the long side part 142, the first short side part 144a and the second short side part 144b.
  • the second welding part 146b may extend to a vertex that is a boundary between the bottom part 141, the long side part 143, the first short side part 144a and the third short side part 144c.
  • the first welding part 146a is the short side of the bottom part 141 at the vertex where the bottom part 141, one long side part 142, the first short side part 144a, and the second short side part 144b meet. It can be formed with an acute angle to.
  • the second welding part 146b has an acute angle with respect to the short side of the bottom part 141 at the vertex where the bottom part 141, the other long side part 143, the first short side part 144a, and the second short side part 144c meet. And can be formed.
  • the third welding portion 146c may extend from the lower end of the second and third short side portions 144b and 144c to the upper end of the second and third short side portions 144b and 144c (ie, the opening 147 ).
  • first and second welding portions 146a and 146b may be formed continuously, followed by the third welding portion 146c.
  • the welding process may be formed in the order of the first welding portion 146a, the third welding portion 146c, and the second welding portion 146b, and vice versa.
  • the third welding part 146 it may start at the lower end and end at the upper end.
  • the first, second, and third welds 146a, 146b, and 146c may include a butt joint structure, an overlap joint structure, a cover plate joint structure, or a corner joint structure.
  • the weld 146 is approximately "
  • the welded portion 146 may be formed in the shape of a solid line. Accordingly, the first and second welded portions 146a and 146b make the first and third short sides 144a It can be completely and surely fixed to the (144b, 144c), and the second and third short sides (144b, 144c) (or the second short sides (144b, 144c)) are mutually secured by the third welding part (146c). And can be completely fixed.
  • first and second welded portions 146a and 146b connected to each other may have a straight line shape having at least one vertex
  • the third welded portion 146c is an opening from the vertices of the first and second welded portions 146a and 146b. It may be a straight line extending to (147).
  • the vertices of the first and second welding portions 146a and 146b may have an angle of about 80 degrees to about 100 degrees, preferably about 90 degrees.
  • first welding portion 146a and the bottom portion 141 may have an angle of about 40 to 50 degrees, preferably about 45 degrees, and also the second welding portion 146b and the bottom portion 141 Between the short sides of the can also have an angle of about 40 to 50 degrees, preferably about 45 degrees.
  • the first short side portions 144a are bent and extended from the bottom portion 141, and the second and third short sides 144b, 144c are bent from the long sides 142 and 143. And the first, second, and third short sides 144a, 144b, and 144c are connected to each other by the first, second, and third welds 146a, 146b, and 146c to form one short side part 144. It provides a can 140 capable of preventing an electrolyte leakage phenomenon due to excellent workability for bending and welding, and excellent sealing property.
  • first short side part 144a is bent and extended from the corresponding bottom part 141, welding is required between the first short side part 144a and the corresponding bottom part 141 and the first short side part 144a.
  • second and third short sides 144b and 144c are bent and extended from the corresponding long sides 142 and 143, respectively, the long sides 142 and 143 and the second side corresponding to the second and third short sides 144b and 144c are There is no need for welding even between the three short sides (144b, 144c).
  • such a configuration may be applied equally to between the long side portions 142 and 143 and the other short side portions 145.
  • the can 140 manufactured as described above is provided with the groove 140x on the inner surface of the bent portion, it is not only easy to bend but also the springback phenomenon can be reduced without forming a separate temporary joint before the welding portion is formed.
  • the present invention can be applied to the field of a secondary battery and a battery pack composed of a secondary battery.

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Abstract

본 발명은 캔의 절곡부의 내면 홈부를 형성하여 절곡이 용이하고 스프링 백 현상을 저감시킬 수 있는 이차 전지에 관한 것이다. 일예로, 본 발명은 전극 조립체와, 전극 조립체를 수용하도록 바닥부, 장변부들 및 단변부들을 포함하는 케이스 및, 케이스에 결합되어 케이스를 밀봉하는 캡 조립체를 포함하고, 케이스는 바닥부, 장변부들 및 단변부들 중 적어도 하나가 절곡되어 형성된 절곡부와, 절곡부의 내면에 형성된 홈부를 포함하는 이차 전지를 개시한다.

Description

이차 전지
본 발명은 이차 전지에 관한 것이다.
전지는 형상에 따라 각형, 원통형, 파우치형 등으로 분류될 수 있다. 각형 또는 원통형 전지는 금속 캔의 내부에 양극, 음극 및 분리막을 갖는 전극 조립체가 삽입된 후 밀봉되어 제조되는 반면, 파우치형 전지는 전극 조립체가 절연체로 코팅된 알루미늄 포일로 감싸져 제조될 수 있다.
전통적인 전지용 캔의 제조 방식은 딥 드로잉 방식, 임팩트 방식 등을 포함할 수 있다. 일례로, 딥 드로잉 방식은 성형 다이 위에 시트 형상의 금속판이 위치되고, 펀치에 의해 대략 10번의 펀칭이 금속판에 가해져 캔이 완성되도록 한다. 다른 예로, 임팩트 방식은 성형 다이 위에 빌렛(billet) 형태의 슬러그(slug)가 위치되고, 펀치에 의해 대략 1번의 강한 펀칭이 슬러그에 가해져 캔이 완성되도록 한다. 이러한 임팩트 방식은 공정 횟수를 감소시켜 캔의 제조 원가를 낮출 수 있다.
그러나, 이러한 종래의 딥 드로잉 방식 및 임팩트 방식은 모두 제조 공정의 특성으로 인해, 캔의 두께를 얇게 하는데 한계가 있고, 캔의 영역에 따라 두께의 편차가 큰 문제가 있었다. 또한, 종래의 방식은 캔의 제조 원가도 높은 문제가 있었다.
이러한 발명의 배경이 되는 기술에 개시된 상술한 정보는 본 발명의 배경에 대한 이해도를 향상시키기 위한 것뿐이며, 따라서 종래 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수도 있다.
본 발명은 캔의 절곡부의 내면에 홈부를 형성하여 절곡이 용이하고 스프링 백 현상을 방지할 수 있는 이차 전지를 제공한다.
또한, 본 발명은 캔의 바닥면의 두께를 얇게 형성하여, 크기 대비 용량을 향상시킬 수 있는 이차 전지를 제공하는데 있다.
본 발명의 실시예에 따른 이차 전지는 전극 조립체와, 상기 전극 조립체를 수용하도록 바닥부, 장변부들 및 단변부들을 포함하는 케이스 및, 상기 케이스에 결합되어 상기 케이스를 밀봉하는 캡 조립체를 포함하고, 상기 케이스는 상기 바닥부, 장변부들 및 단변부들 중 적어도 하나가 절곡되어 형성된 절곡부와, 상기 절곡부의 내면에 형성된 홈부를 포함할 수 있다.
상기 절곡부는 상기 바닥부와 상기 장변부들 사이, 상기 장변부들과 상기 단변부들사이, 상기 바닥부와 상기 단변부들 사이에 구비될 수 있다.
상기 홈부는 상기 바닥부, 장변부 및 단변부가 만나는 꼭짓점의 내면에 형성될 수 있다.
상기 홈부는 상기 케이스의 내면에서 단조 또는 프레스에 의해 압력을 가함으로써 형성된 일정깊이를 갖는 요홈일 수 있다.
상기 장변부들은 상기 바닥부로부터 절곡되어 연장되고, 상기 단변부들은 상기 바닥부로부터 절곡되어 연장된 제1단변부와, 상기 장변부들 중 일측 장변부로부터 연장된 제2단변부 및, 상기 장변부들 중 타측 장변부로부터 연장된 제3단변부가 결합되어 형성될 수 있다.
상기 절곡부는 상기 바닥부와 상기 일측 장변부 사이, 상기 바닥부와 상기 타측 장변부 사이, 상기 바닥부와 상기 제1단변부 사이, 상기 일측 장변부와 상기 제2단변부 사이, 상기 타측 장변부와 상기 제3단변부 사이에 구비되고, 상기 케이스에서 상기 절곡부의 내면에 상기 홈부가 형성될 수 있다.
상기 케이스는 상기 제1단변부와 상기 제2단변부 사이에 형성된 제1용접부와, 상기 제1단변부와 상기 제3단변부 사이에 형성된 제2용접부와, 상기 제2단변부와 상기 제3단변부 사이에 형성된 제3용접부를 포함할 수 있다.
상기 바닥부는 상기 장변부들과 상기 단변부들에 비해서 두께가 더 얇을 수 있다.
상기 홈부는 상기 케이스의 다른 영역에 비해서 두께가 더 얇을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 캔의 절곡부의 내면에 홈부를 형성하여 절곡이 용이하고 스프링 백 현상을 저감시킬 수 있다.
또한 본 발명의 다양한 실시예에 이차 전지는 본 발명은 캔의 바닥면의 두께를 얇게 형성하여, 크기 대비 용량을 향상시킬 수 있게 된다.
도 1은 예시적인 이차 전지를 도시한 사시도이다.
도 2a 및 도 2b는 예시적인 이차 전지를 도시한 단면도이다.
도 3a 내지 도 3d는 예시적인 이차 전지의 제조를 위한 예시적 방법의 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
"하부(beneath)", "아래(below)", "낮은(lower)", "상부(above)", "위(upper)"와 같은 공간에 관련된 용어가 도면에 도시된 한 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징의 용이한 이해를 위해 이용된다. 이러한 공간에 관련된 용어는 본 발명의 다양한 공정 상태 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 요소 또는 특징이 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소는 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "아래"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.
한편, 본 명세서에서 용접은 주로 레이저 용접을 의미하며, 일례로, 한정하는 것은 아니지만, CO2 레이저, 파이버 레이저, 디스크 레이저, 반도체 레이저 및/또는 YAG(Yttrium Aluminum Garnet) 레이저를 포함할 수 있다. 더불어, 본 명세서에서 제2단변부 및 제3단변부는 경우에 따라 제2단변부들로 통합되어 지칭될 수 있다.
도 1은 예시적인 이차 전지를 도시한 사시도이다. 도 1에 도시된 예에서, 이차 전지(100)는 전극 조립체(110, 210, 도 2a 및 도 2b 참조), 제1단자(120), 제2단자(130), 캔(140) 및 캡 조립체(150)를 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 캔(140)은 금속판이 블랭킹 및/또는 노칭, 절곡 및 용접되어 형성될 수 있고, 또한 전극 조립체를 수용하고 캡 조립체(150)가 안착될 수 있는 개구부를 갖는 대략 육면체 형태일 수 있다. 일부 예들에서, 캔(140)은 장변과 단변을 갖는 직사각형 바닥부(141)와, 바닥부(141)의 각 장변으로부터 캡 조립체(150)를 향하여 절곡되고 연장된 장변부(142,143)와, 바닥부(141)의 각 단변 및 장변부(142,143)로부터 연장된 단변부(144,145)를 포함할 수 있다. 상기 캔(140)은 케이스를 포함하거나 지칭될 수 있으며, 캔(140)에 대해서는 하기에서 보다 자세히 설명하기로 한다.
도 1에서는 캔(140)과 캡 조립체(150)가 결합된 상태로 도시되어, 개구부가 도시되어 있지 않지만, 캡 조립체(150)와 대응하는 영역이 실질적으로 개방된 부분일 수 있다. 한편, 캔(140)의 내면은 절연 처리되어, 전극 조립체, 제1단자(120), 제2단자(130) 및 캡 조립체(150)와 절연될 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 예시적인 이차 전지(100,200)를 도시한 단면도이다. 도 2a에 도시된 예에서 이차 전지(100)는 권취 축이 수평 방향(즉, 캡 조립체(150)의 길이 방향과 대략 평행한 방향)인 전극 조립체(110)를 포함할 수 있고, 도 2b에 도시된 예에서 이차 전지(200)는 권취 축이 수직 방향(즉, 캡 조립체(150)의 길이 방향과 대략 수직인 방향)인 전극 조립체(210)를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 전극 조립체는 권취 타입이 아닌 스택 타입일 수 있다.
도 2a에 도시된 이차 전지(100)를 설명한다. 전극 조립체(110)는 얇은 판형 혹은 막형으로 형성된 제1전극판(111), 세퍼레이터(113), 제2전극판(112)의 적층체가 권취되거나 겹쳐서 형성될 수 있다. 일부 예들에서, 제1전극판(111)은 음극 역할을 할 수 있으며, 제2전극판(112)은 양극 역할을 할 수 있다. 물론, 그 반대도 가능하다. 일부 예들에서, 제1전극판(111)은 구리, 구리 합금, 니켈 또는 니켈 합금과 같은 금속 포일로 형성된 제1전극 집전체에 흑연 또는 탄소 등의 제1전극 활물질이 도포되어 형성되며, 제1전극 활물질이 도포되지 않는 영역인 제1전극 무지부(111a)를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 제2전극판(112)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 같은 금속 포일로 형성된 제2전극 집전체에 전이금속산화물 등의 제2전극 활물질이 도포되어 형성되며, 제2전극 활물질이 도포되지 않은 영역인 제2전극 무지부(112a)를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 세퍼레이터(113)는 제1전극판(111)과 제2전극판(112) 사이에 위치되어 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 역할을 하며, 폴리에틸렌, 폴리 프로필렌 또는 폴리 에틸렌과 폴리 프로필렌의 복합 필름을 포함할 수 있다. 또한, 세퍼레이터(113)는 액체 또는 겔 상태의 전해액을 필요로 하지 않는 황화물계, 산화물계 또는 인산염화합물계와 같은 무기물계 고체 전해질로 대체될 수도 있다. 상기와 같은 전극 조립체(110)의 양측 단부에는 제1전극판(111)과 제2전극판(112) 각각에 전기적으로 연결되는 제1단자(120) 및 제2단자(130)가 위치된다. 일부 예들에서, 전극 조립체(110)는 전해액과 함께 캔(140)에 수용될 수 있다. 일부 예들에서, 전해액은 EC, PC, DEC, EMC, DMC와 같은 유기 용매에 LiPF6, LiBF4와 같은 리튬염을 포함할 수 있다. 또한, 전해액은 액체 또는 겔상일 수 있다. 일부 예들에서, 무기물계 고체 전해질이 사용될 경우, 전해액은 생략될 수도 있다.
제1단자(120)는 금속으로 형성되며, 제1전극판(111)과 전기적으로 연결될 수 있다. 일부 예들에서, 제1단자(120)는 제1집전판(121), 제1단자 기둥(122) 및 제1단자 플레이트(124)를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 제1집전판(121)은 전극 조립체(110)의 일측 단부로 돌출된 제1전극 무지부(111a)와 접촉될 수 있다. 실질적으로, 제1집전판(121)은 제1전극 무지부(111a)에 용접될 수 있다. 일부 예들에서, 제1집전판(121)은 대략 '┎' 형태로 형성되며, 상부에는 단자홀(121a)이 형성될 수 있다. 일부 예들에서, 단자홀(121a)에는 제1단자 기둥(122)이 끼워져 리벳팅 및/또는 용접될 수 있다. 일부 예들에서, 제1집전판(121)은 구리 또는 구리 합금으로 제조될 수 있다. 일부 예들에서, 제1단자 기둥(122)은 후술되는 캡 플레이트(151)를 관통하여 상부로 일정 길이 돌출 및 연장되며, 캡 플레이트(151)의 하부에서 제1집전판(121)과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 일부 예들에서, 제1단자 기둥(122)은 캡 플레이트(151)의 상부로 일정 길이 돌출 및 연장된 동시에, 캡 플레이트(151)의 하부에 제1단자 기둥(122)이 캡 플레이트(151)로부터 빠지지 않도록 플랜지(122a)가 형성될 수 있다. 제1단자 기둥(122)에서 플랜지(122a)의 하부에 위치하는 영역은 제1집전판(121)의 제1단자홀(121a)에 끼워진 후 리벳팅 및/또는 용접될 수 있다. 일부 예들에서, 제1단자 기둥(122)은 캡 플레이트(151)와 전기적으로 절연될 수 있다. 일부 예들에서, 제1단자 기둥(122)은 구리, 구리 합금, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조될 수 있다. 제1단자 플레이트(124)는 홀(124a)을 가지며, 이러한 홀(124a)에 제1단자 기둥(122)이 결합되고 리벳팅 및/또는 용접될 수 있다. 일부 예들에서, 상부로 노출된 제1단자 기둥(122)과 제1단자 플레이트(124) 사이의 계면이 상호간 용접될 수 있다. 예를 들면, 레이저 빔이 상부로 노출된 제1단자 기둥(122)과 제1단자 플레이트(124)의 경계 영역에 제공됨으로써, 상기 경계 영역이 상호간 용융된 후 냉각되어 용접될 수 있다. 이러한 용접 영역은 도 2a에서 도면 부호 125로 표시되어 있다. 한편, 상술한 제1단자 플레이트(124)에 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성된 버스바(도시되지 않음)가 용접될 수 있다.
제2단자(130) 역시 금속으로 형성되며, 제2전극판(112)과 전기적으로 연결될 수 있다. 일부 예들에서, 제2단자(130)는 제2집전판(131), 제2단자 기둥(132) 및 제2단자 플레이트(134)를 포함할 수 있다. 제2집전판(131)은 전극 조립체(110)의 일측 단부로 돌출된 제2전극 무지부(112a)와 접촉될 수 있다. 일부 예들에서, 상기 제2집전판(131)은 대략 '┑' 형태로 형성되며, 상부에는 단자홀(131a)이 형성될 수 있다. 일부 예들에서, 단자홀(131a)에는 상기 제2단자 기둥(132)이 끼워져 결합된다. 이러한 제2집전판(131)은, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조될 수 있다. 제2단자 기둥(132)은 후술되는 캡 플레이트(151)를 관통하여 상부로 일정 길이 돌출 및 연장되며, 또한 캡 플레이트(151)의 하부에서 상기 제2집전판(131)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2단자 기둥(132)은 캡 플레이트(151)의 상부로 일정 길이 돌출 및 연장된 동시에, 캡 플레이트(151)의 하부에는 제2단자 기둥(132)이 캡 플레이트(151)로부터 빠지지 않도록 플랜지(132a)가 형성될 수 있다. 제2단자 기둥(132)에서 플랜지(132a)의 하부에 위치하는 영역은 제2집전판(131)의 제2단자홀(131a)에 끼워진 후 리벳팅 및/또는 용접될 수 있다. 여기서, 제2단자 기둥(132)은 캡 플레이트(151)와 전기적으로 절연된다. 일부 예들에서, 제2단자 기둥(132)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조될 수 있다. 제2단자 플레이트(134)는 홀(134a)을 갖는다. 또한, 제2단자 플레이트(134)는 제2단자 기둥(132)에 결합된다. 즉, 제2단자 플레이트(134)의 홀(134a)에 제2단자 기둥(132)이 결합된다. 또한, 제2단자 기둥(132)과 제2단자 플레이트(134)는 상호간 리벳팅 및/또는 용접될 수 있다. 일부 예들에서, 상부로 노출된 제2단자 기둥(132)과 제2단자 플레이트(134)의 경계 영역은 상호간 용접될 수 있다. 예를 들면, 레이저 빔이 상부로 노출된 제2단자 기둥(132)과 제2단자플레이트(134)의 경계 영역에 제공됨으로써, 상기 경계 영역이 상호간 용융 및 냉각되어 용접될 수 있다. 이러한 용접 영역은 도 2a에서 도면 부호 135로 표시되어 있다. 더불어, 제2단자 플레이트(134)에 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 버스바(도시되지 않음)가 용이하게 용접될 수 있다. 여기서, 제2단자 플레이트(134)는 캡 플레이트(151)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 따라서 이하에서 설명될 캡 플레이트(151) 및 캔(140)은 제2단자(130)와 같은 극성(예를 들면, 양극)을 가질 수 있다.
캡 조립체(150)는 캔(140)에 결합될 수 있다. 일부 예들에서, 캡 조립체(150)는 캡 플레이트(151), 시일 가스켓(152), 마개(153), 안전벤트(154), 상부 결합부재(155) 및 하부 절연부재(156)를 포함할 수 있다. 캡 플레이트(151)는 캔(140)의 개구부를 밀봉하며, 캔(140)과 동일한 재질로 형성될 수 있다. 일부 예들에서, 캡 플레이트(151)는 레이저 용접 방식으로 캔(140)에 결합될 수 있다. 여기서, 캡 플레이트(151)는 상술한 바와 같이 제2단자(130)와 동일한 극성을 가질 수 있으므로, 캡 플레이트(151) 및 캔(140)은 동일한 극성을 가질 수 있다. 시일 가스켓(152)은 절연성 재질로 캡 플레이트(151)의 하부에서 제1단자 기둥(122) 및 제2단자 기둥(132) 각각과 캡 플레이트(151) 사이에 형성되어, 제1단자 기둥(122) 및 제2단자 기둥(132) 각각과 캡 플레이트(151) 사이를 밀봉시킨다. 이러한 시일 가스켓(152)은 외부의 수분이 이차 전지(100)의 내부에 침투하지 못하도록 하거나, 이차 전지(100)의 내부에 수용된 전해액이 외부로 유출되지 못하도록 한다. 마개(153)는 캡 플레이트(151)의 전해액 주입구(151a)를 밀봉하며, 안전벤트(154)는 캡 플레이트(151)의 벤트홀(151b)에 설치되며, 설정된 압력에서 개방될 수 있도록 노치(154a)가 형성될 수 있다. 상부 결합부재(155)는 캡 플레이트(151)의 상부에서 제1단자 기둥(122) 및 제2단자 기둥(132) 각각과 캡 플레이트(151) 사이에 형성될 수 있다. 또한, 상부 결합부재(155)는 캡 플레이트(151)와 밀착된다. 더욱이, 상부 결합부재(155)는 시일 가스켓(152)에도 밀착될 수 있다. 상부 결합부재(155)는 제1단자 기둥(122) 및 제2단자 기둥(132)과 캡 플레이트(151)를 절연시킬 수 있다. 일부 예들에서, 제2단자 기둥(132)에 형성된 상부 결합부재(155)는 제2단자 플레이트(134)와 캡 플레이트(151)를 사이를 전기적으로 연결할 수 있으며, 이에 따라 제2단자(130)는 캡 플레이트(151) 및 캔(140)과 동일한 극성을 가질 수 있다. 하부 절연부재(156)는 제1집전판(121) 및 제2집전판(131) 각각과 캡 플레이트(151) 사이에 형성되어, 불필요한 단락의 발생을 방지한다. 즉, 하부 절연부재(156)는 제1집전판(121)과 캡 플레이트(151) 사이의 단락, 그리고 제2집전판(131)과 캡 플레이트(151) 사이의 단락을 방지한다.
도 2b에 도시된 이차 전지(200)를 설명한다. 이차 전지(200)는 전극 조립체(220), 전극 조립체(220)와 단자(120,130) 사이의 접속 관계에 있어서, 상술한 실시예의 이차 전지(100)와 다른 구조를 갖는다. 전극 조립체(210)와 제1단자(120)의 제1단자 기둥(122) 사이에는 제1전극 탭(211a)이 개재될 수 있고, 전극 조립체(210)와 제2단자(130)의 제2단자 기둥(132) 사이에는 제2전극 탭(212a)이 개재될 수 있다. 즉, 제1전극 탭(211a)은 전극 조립체(210)의 상단으로부터 제1단자(120)중 제1단자 기둥(122)의 하단을 향하여 연장되어, 제1단자 기둥(122)에 구비된 평평한 플랜지(122a)에 전기적으로 접속 또는 용접될 수 있다. 또한, 제2전극 탭(212a)은 전극 조립체(210)의 상단으로부터 제2단자(130)중 제2단자 기둥(132)의 하단을 향하여 연장되어, 제2단자 기둥(132)에 구비된 평평한 플랜지(132a)에 전기적으로 접속 또는 용접될 수 있다. 실질적으로, 제1전극 탭(211a)은 전극 조립체(210)의 제1전극판(211) 중 제1활물질(211b)이 도포되지 않은 제1무지부 자체이거나, 또는 제1무지부에 접속된 별도 부재일 수 있다. 여기서, 제1무지부의 재질은 제1전극판(211)의 재질과 동일하고, 별도 부재의 재질은 니켈, 니켈 합금, 구리, 구리 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금 및 그 등가물 중에서 선택된 하나일 수 있다. 또한, 실질적으로, 제2전극 탭(212a)은 전극 조립체(210)의 제2전극판(212) 중 제2활물질이 도포되지 않은 제2무지부 자체이거나, 또는 제2무지부에 접속된 별도의 부재일 수 있다. 여기서, 제2무지부의 재질은 제2전극판(212)의 재질과 동일하고, 별도 부재의 재질은 알루미늄, 알루미늄 합금, 니켈, 니켈 합금, 구리, 구리 합금 및 그 등가물 중에서 선택된 하나일 수 있다.
이와 같이, 전극 조립체(210)가 갖는 권취 축과 단자(120,130)가 갖는 단자 축이 상호간 대략 평행 또는 수평하게 형성됨으로써, 전해액 주입 시 전극 조립체(210)의 전해액 함침성이 우수할 뿐만 아니라, 과충전 시 내부 가스가 안전벤트(154)로 신속하게 이동하여 안전벤트(154)가 빠르게 동작한다. 또한, 전극 조립체(210)가 갖는 전극 탭(무지부 자체 또는 별도 부재)이 직접 단자(120,130)에 전기적으로 접속되어 전기적 경로가 짧아짐으로써, 이차 전지(100)의 내부 저항이 감소할 뿐만 아니라 부품 개수가 감소한다.
도 3a 내지 도 3d는 예시적인 이차 전지(100, 200)의 제조를 위한 예시적 방법의 사시도 또는 측면도이다.
도 3a는 캔을 제조하기 위한 초기 단계를 도시한 것이다. 도 3a에 도시된 예에서, 균일한 두께를 갖는 대략 평평한 금속판(140A)이 블랭킹 방식 및/또는 노칭 방식으로 형성될 수 있다. 일부 예들에서, 금속판(140A)은 장변과 단변을 갖는 대략 직사각 형태의 바닥부(141)와, 바닥부(141)의 장변 각각으로부터 수평 방향으로 연장된 장변부(142,143)와, 바닥부(141) 및 장변부(142,143)로부터 각각 수평 방향으로 연장된 단변부(144,145)를 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 단변부(144,145)는 각각 상기 바닥부(141)의 단변으로부터 대략 삼각 형태로 연장된 제1단변부(144a, 145a)와, 일측 장변부(142)로부터 수평 방향으로 연장된 제2단변부(144b, 145b)와, 타측 장변부(143)로부터 수평 방향으로 연장된 제3단변부(144c, 145c)를 포함할 수 있다.
일측 단변부(144)는 바닥부(141)의 단변으로부터 대략 삼각 형태로 연장된 제1단변부(144a)와, 일측 장변부(142)로부터 수평 방향으로 연장된 제2단변부(144b)와, 타측 장변부(143)로부터 수평 방향으로 연장된 제3단변부(144c)를 포함할 수 있다. 여기서, 제2단변부(144b)는 상기 제1단변부(144a)를 향하는 영역에 형성된 경사진 둘레를 포함할 수 있고, 또한 제3단변부(144c) 역시 상기 제1단변부(144a)를 향하는 영역에 형성된 경사진 둘레를 포함할 수 있다. 다르게 설명하면, 제2,3단변부(144b,144c)는 제1단변부(144a)에 정합하는 형태일 수 있다. 더불어, 장변부(142,143)의 폭은 바닥부(141)의 장변 폭과 대략 동일할 수 있다. 또한, 제1단변부(144a)의 폭은 바닥부(141)의 단변 폭과 대략 동일할 수 있다. 또한, 제2,3단변부(144b,144c)의 합친 폭은 바닥부(141)의 단변 폭과 대략 동일할 수 있다. 또한, 장변부(142,143)의 길이는 단변부(144,145)의 길이와 대략 동일할 수 있다. 도 3a에서, 점선은 하기할 후속 공정에서 절곡되는 라인을 도시한 것이다.
상기 일측 단변부(144)와 마주보는 타측 단변부(145) 역시, 일측 단변부(144)와 동일한 구조로 이루어질 수 있다.
일부 예들에서, 금속판(140A)은 알루미늄(Al), 철(Fe), 구리(Cu), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 마그네슘(Mg), 크롬(Cr), 망간(Mn), 아연(Zn) 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 금속판(140A)은 니켈(Ni)이 도금된 철(Fe) 또는 SUS(예를 들면, SUS 301, SUS 304, SUS 305, SUS 316L, 또는 SUS 321 등)를 포함할 수도 있다.
또한, 일부 예들에서, 금속판(140A)의 두께는 대략 0.1 mm 내지 대략 10 mm일 수 있고, 모든 영역에서 두께 편차는 대략 0.1% 내지 대략 1%보다 작을 수 있다. 따라서, 본 발명은 종래에 비해 얇고, 두께 편차가 작은 캔(140)을 제공할 수 있게 된다.
또한, 일부 예들에서, 금속판(140A)은 하기할 절곡 공정 및/또는 용접 공정이 용이하게 수행될 수 있도록 전 처리될 수 있다. 일부 예들에서, 금속판(140A)은 특정 기체 분위기인 동시에 특정 온도 범위에서 특정 시간동안 어닐링 처리될 수 있다. 일부 예들에서, 어닐링 처리는 아르곤(Ar), 질소(N2)와 같은 불활성 기체 분위기인 동시에, 대략 300℃ 내지 대략 1000℃의 온도에서 대략 10초 내지 60분 동안 수행될 수 있다. 이러한 어닐링 공정에 의해 금속판(140A)의 연신율이 대략 5% 내지 대략 60%까지 증가할 수 있고, 이에 따라 하기할 금속판(140A)의 절곡 공정이 용이하게 수행되고, 특히 절곡 공정 이후 스프링 백(spring back) 현상이 감소시킬 수 있다.
또한, 금속판(140A)은 대략 평평한 상면과 대략 평평한 하면을 포함할 수 있는데, 상면은 절연 처리될 수 있다. 일부 예들에서, 금속판(140A)의 상면에 금속 산화 공정에 의해 얇은 산화막(예를 들면, 애노다이징층)이 형성되거나 또는 절연 수지(예를 들면, 폴리이미드, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌)가 코팅되거나 라미네이팅되어 얇은 절연막이 형성될 수 있다. 일부 예들에서, 금속판(140A)의 상면은 캔(140)의 내면에 대응하고, 금속판(140A)의 하면은 캔(140)의 외면에 대응할 수 있다. 이러한 금속판(140A)의 특징은 하기할 실시예에 개시된 모든 금속판에 공통으로 적용될 수 있다.
도 3b는 캔(140)을 제조하기 위한 후속 단계를 도시한 것이다. 도 3b에 도시된 예에서, 금속판(140A)은 후속공정에서 절곡되는 절곡부에 홈부(140x)가 형성될 수 있다. 상기 홈부(140x)는 금속판(140A)의 상면에서 압력을 가함으로써, 하면 방향으로 일정 깊이를 갖도록 형성된 요홈일 수 있다. 상기 홈부(140x)는 단조 또는 프레스등에 의해서 금속판(140A)에 압력을 가함으로써 형성될 수 있다. 이때 금속판(140A)의 하면은 평평한 상태를 유지할 수 있다. 즉, 홈부(140x)는 금속판(140A)의 다른 영역에 비해서 그 두께가 더 얇을 수 있다.
또한 홈부(140x)는 바닥부(141)와 장변부(142,143)와 단변부(144,145)가 만나는 꼭짓점과 인접한 영역의 금속판(140A)의 절곡되는 라인에 형성될 수 있다.
바람직하게, 상기 홈부(140x)는 바닥부(141)와 일측 장변부(142) 사이, 바닥부(141)와 타측 장변부(143)사이에 형성될 수 있다. 또한 홈부(140x)는 바닥부(141)와 일측 단변부(144) 사이 바닥부(141)와 타측 단변부(145) 사이에도 형성될 수 있다. 즉, 홈부(140x)는 바닥부(141)와 제1단변부(144a, 145a)사이에 형성될 수 있다. 또한 홈부(140x)는 일측 장변부(142)와 제2단변부(144b, 145b)사이, 타측 장변부(143)와 제3단변부(144c, 145c)사이에도 형성될 수 있다. 즉, 홈부(140x)는 후속공정에서 금속판(140A)의 상면(내면) 중 절곡부가 형성되기 위한 라인에 모두 형성될 수 있다.
추가적으로 바닥부(141)는 홈부(140x) 형성시, 압력에 의해 가압하여 그 두께가 장변부(142,143)와 단변부(144,145)에 비해서 더 얇을 수 있다. 바람직하게 상기 바닥부(141)는 장변부(142,143)와 단변부(144,145)보다 0.1mm 내지 0.2mm 중 어느 하나의 수치만큼 더 작을 수 있다. 이와 같이 바닥부(141)를 장변부(142,143)와 단변부(144,145)에 비해서 더 얇게 형성함으로써, 동일한 사이즈의 이차 전지에 비해서 크기 대비 용량을 향상시킬 수 있다.
도 3c는 캔(140)을 제조하기 위한 후속 단계를 도시한 것이다. 도 3c에 도시된 예에서, 금속판(140A)은 소정 형태로 절곡될 수 있다. 일부 예들에서, 금속판(140A)은 절곡기 또는 프레스 금형에 고정된 후 소정 형태로 절곡될 수 있다.
일부 예들에서, 절곡 공정에 의해, 바닥부(141) 및 장변부(142,143)로부터 각각 대략 직각 방향으로 절곡 및 연장된 단변부(144,145)가 형성될 수 있다. 즉, 단변부(144,145)는 바닥부(141)의 단변으로부터 90도 절곡되어 연장되고 또한 장변부(142,143)로부터 대략 90도 절곡되어 연장된 형태일 수 있다.
일부 예들에서 제1단변부(144a)와 바닥부(141)의 사이에 단변 절곡부(141a)가 형성될 수 있고, 제2단변부(144b)와 일측 장변부(142)의 사이에 측면 절곡부(142a)가 형성될 수 있으며, 제3단변부(144c)와 타측 장변부(143)의 사이에 측면 절곡부(143a)가 형성될 수 있다.
또한 금속판(140A)은 내면에 형성된 홈부(140x)는 절곡부(141a, 142a, 143a)의 내면에 위치할 수 있다. 즉, 금속판(140A)은 상면에 형성된 홈부(140x)에 의해서, 두께가 금속판(140A)의 다른 영역의 두께에 비해서 더 얇으므로 절곡부(141a, 142a, 143a)의 절곡이 보다 용이할 수 있다. 상기 금속판(140A)은 홈부(140x)를 구비하므로, 바닥부(141) 및 장변부(142,143)로부터 홈부(140x)를 따라 절곡된 단변부(144,145)의 스프링 백 현상을 저감시킬 수 있다.
한편, 도 3c에서는, 바닥부(141)와 장변부(142,143)로부터 단변부(144,145)가 절곡된 예가 도시되어 있다. 즉, 도 3c에서는, 바닥부(141)로부터 장변부(142,143)가 아직 절곡되기 전의 예가 도시되어 있으나, 본 발명에서 절곡 순서를 한정하는 것은 아니다.
도 3d는 캔(140)을 제조하기 위한 후속 단계를 도시한 것이다.
도 3d에 도시된 예에서, 절곡 공정에 의해 바닥부(141)의 장변 각각으로부터 장변부(142,143)가 대략 직각 방향으로 절곡 및 연장될 수 있다. 일부 에들에서 바닥부(141)와 장변부들(142,143)의 사이에 장변 절곡부(141b)가 형성될 수 있다.
또한 금속판(140A)은 내면에 형성된 홈부(140x)는 장변 절곡부(141b)의 내면에 위치할 수 있다. 즉, 금속판(140A)은 상면에 형성된 홈부(140x)에 의해서, 두께가 금속판(140A)의 다른 영역의 두께에 비해서 더 얇으므로 장변 절곡부(141b)의 절곡이 보다 용이할 수 있다. 상기 금속판(140A)은 홈부(140x)를 구비하므로, 스프링 백 현상을 저감시킬 수 있다. 상기 금속판(140A)은 홈부(140x)를 구비하므로, 바닥부(141)로 부터 홈부(140x)를 따라 절곡된 장변부(142,143)의 스프링 백 현상을 저감시킬 수 있다.
이로 인하여 장변부들(142,143)은 바닥부(141)에 구비된 장변으로부터 장변 절곡부(141b)를 통해 대략 90도로 절곡되어 연장된 형태일 수 있고, 단변부(144,145)는 바닥부(141)의 단변으로부터 단변 절곡부(141a)를 통해 대략 90도 절곡되어 연장된 형태일 수 있으며, 또한 장변부(142,143)로부터 측면 절곡부(142a,143a)를 통해 대략 90도 절곡되어 연장된 형태일 수 있다.
상기 단변부(144)인 제1단변부(144a), 제2단변부(144b) 및 제3단변부(144c)는 상호간 마주보며 각각의 둘레가 상호간 정합 또는 접촉할 수 있다. 여기서, 제1단변부(144a)의 상부 둘레와 바닥부(141)의 단변 사이의 꼭짓점 각도는 대략 40도 내지 50도, 바람직하기로는 45도일 수 있다. 또한, 제1단변부(144a)중 제2,3단변부(144b,144c)와 마주보는 꼭짓점의 각도는 대략 80도 내지 100도, 바람직하기로는 90도일 수 있다.
구체적으로, 제1단변부(144a)의 상측 2개의 둘레와 바닥부(141)의 단변 사이의 각도가 대략 40도 내지 50도, 바람직하기로는 45도를 이루고, 제1단변부(144a)의 일측 둘레를 마주보는 제2단변부(144b)의 둘레와 일측의 장변부(142) 사이의 각도가 대략 40도 내지 50도, 바람직하기로는 45도를 이루며, 또한 제1단변부(144a)의 타측 둘레를 마주보는 제3단변부(144c)의 둘레와 타측의 장변부(143) 사이의 각도가 대략 40도 내지 50도, 바람직하기로는 45도를 이룸으로써, 바닥부(141), 일측의 장변부(142), 제1단변부(144a) 및 제2단변부(144b)가 만나는 모서리, 그리고 바닥부(141), 타측의 장변부(143), 제1단변부(144a) 및 제3단변부(144c)가 만나는 모서리가 대략 라운드 형태로 절곡될 수 있다.
절곡된 금속판(140A)은 바닥부(141)와 장변부(142,143)사이, 바닥부(141)와 단변부(144,145)사이, 장변부(142,143)와 단변부(144,145)사이의 절곡된 절곡부(141a,141b,142a,143a)의 내면에 홈부(140x)가 위치할 수 있다. 또한 절곡된 금속판(140A)에서 바닥부(141)와 장변부(142,143)와 단변부(144,145)가 만나는 꼭짓점의 내면에도 홈부(140x)가 위치하여, 라운드 형태 절곡이 보다 용이할 수 있다.
이와 같이 바닥부(141)를 중심으로 장변부들(142,143)와 단변부들(144,145)들이 절곡된 금속판(140A)에는 용접 공정이 수행될 수 있다.
일부 예들에서, 용접부(146)가 단변부(144,145)에 형성될 수 있다. 일부 예들에서, 용접부(146)는 제1단변부(144a)와 제2단변부(144b)의 경계 영역에 형성된 제1용접부(146a)와, 제1단변부(144a)와 제3단변부(144c)의 경계 영역에 형성된 제2용접부(146b)와, 제2단변부(144b)와 제3단변부(144c)의 경계 영역에 형성된 제3용접부(146c)를 포함할 수 있다. 상기 제1용접부(146a)는 바닥부(141), 장변부(142), 제1단변부(144a) 및 제2단변부(144b)의 경계인 꼭짓점까지 연장될 수 있다. 상기 제2용접부(146b)는 바닥부(141), 장변부(143), 제1단변부(144a) 및 제3단변부(144c)의 경계인 꼭짓점까지 연장될 수 있다.
다르게 설명하면, 제1용접부(146a)는 바닥부(141), 일측 장변부(142), 제1단변부(144a) 및 제2단변부(144b)가 만나는 꼭짓점에서 바닥부(141)의 단변에 대하여 예각을 가지며 형성될 수 있다. 또한 제2용접부(146b)는 바닥부(141), 타측 장변부(143), 제1단변부(144a) 및 제2단변부(144c)가 만나는 꼭짓점에서 바닥부(141)의 단변에 대하여 예각을 가지며 형성될 수 있다. 또한, 제3용접부(146c)는 제2,3단변부(144b,144c)의 하단으로부터 제2,3단변부(144b,144c)의 상단(즉, 개구부(147))까지 연장될 수 있다.
일부 예들에서, 제1,2용접부(146a,146b)가 연속적으로 형성되고 이어서 제3용접부(146c)가 형성될 수 있다. 그 반대도 가능하다. 또한, 용접 공정은 제1용접부(146a), 제3용접부(146c) 및 제2용접부(146b)의 순서로 형성될 수 있고, 그 반대도 가능하다. 또한, 제3용접부(146)의 경우 하단에서 시작하여 상단에서 종료될 수 있다. 그 반대도 가능하다. 일부 예들에서, 제1,2,3용접부(146a,146b,146c)는 맞대기 이음 구조, 겹치기 이음 구조, 덮개판 이음 구조 또는 모서리 이음 구조를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 용접부(146)는 대략 "
Figure PCTKR2020011974-appb-I000001
" 형태로 형성될 수 있다. 이러한 용접부(146)는 실선 형태로 형성될 수 있다. 따라서, 제1,2용접부(146a,146b)에 의해 제1단변부(144a)가 제2,3단변부(144b,144c)에 완전하고 확실하게 고정될 수 있고, 또한 제3용접부(146c)에 의해 제2,3단변부(144b,144c)(또는 제2단변부들( 144b,144c))가 상호간 확실하고 완전하게 고정될 수 있다.
다르게 설명하면, 상호간 연결된 제1,2용접부(146a,146b)는 적어도 하나의 꼭짓점을 갖는 직선 형태일 수 있고, 제3용접부(146c)는 제1,2용접부(146a,146b)의 꼭짓점으로부터 개구부(147)까지 연장된 직선 형태일 수 있다. 여기서 , 제1,2용접부(146a,146b)의 꼭짓점은 대략 80도 내지 대략 100도, 바람직하기 로 대략 90도의 각도를 가질 수 있다. 더불어, 제1용접부(146a)와 바닥부(141)의 단변 사이는 대략 40도 내지 50도, 바람직하기로 대략 45도의 각도를 가질 수 있으며, 또한 제2용접부(146b)와 바닥부(141)의 단변 사이 역시 대략 40도 내지 50도, 바람직하기로 대략 45도의 각도를 가질 수 있다.
이와 같이 하여, 본 발명의 실시예는 바닥부(141)로부터 제1단변부(144a)가 절곡 및 연장되고, 장변부(142 ,143)로부터 제2,3단변부(144b,144c)가 절곡 및 연장되며, 이들 제1,2,3단변부(144a,144b,144c)가 제1,2,3용접부(146a,146b,146c)에 의해 상호간 연결되어 하나의 단변부(144)를 구성함으로써, 절곡 및 용접에 관한 작업성이 우수하고, 또한 밀폐성이 우수하여 전해액의 누액 현상을 방지할 수 있는 캔(140)을 제공한다.
여기서, 제1단변부(144a)는 대응하는 바닥부(141)로부터 절곡되어 연장되므로 제1단변부(144a)와 대응하는 바닥부(141) 및 제1단변부(144a) 사이에는 용접이 필요 없고, 또한 제2,3단변부(144b,144c)는 대응하는 장변부(142,143)로부터 각각 절곡되어 연장되므로 제2,3단변부(144b,144c)에 대응하는 장변부(142,143)와 제2,3단변부(144b,144c)의 사이에도 용접이 필요 없다. 더불어, 이러한 구성은 장변부(142,143)와 다른 단변부(145)의 사이에도 동일하게 적용될 수 있다.
이와같이 제조된 캔(140)은 절곡부의 내면에 홈부(140x)가 구비되어 있으므로 절곡이 용이할 뿐만 아니라 용접부가 형성 전에, 별도의 가접부를 형성하지 않아도, 스프링 백 현상을 저감시킬 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 이차 전지를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
본 발명은 이차전지, 이차전지로 구성된 배터리팩 분야에 적용할 수 있다.

Claims (9)

  1. 전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 수용하도록 바닥부, 장변부들 및 단변부들을 포함하는 케이스; 및
    상기 케이스에 결합되어 상기 케이스를 밀봉하는 캡 조립체를 포함하고,
    상기 케이스는 상기 바닥부, 상기 장변부들 및 상기 단변부들 중 적어도 하나가 절곡되어 형성된 절곡부와, 상기 절곡부의 내면에 형성된 홈부를 포함하는, 이차 전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 절곡부는 상기 바닥부와 상기 장변부들 사이, 상기 장변부들과 상기 단변부들사이, 상기 바닥부와 상기 단변부들 사이에 구비된, 이차전지.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 홈부는 상기 바닥부, 장변부 및 단변부가 만나는 꼭짓점의 내면에 형성된, 이차 전지.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 홈부는 상기 케이스의 내면에서 단조 또는 프레스에 의해 압력을 가함으로써 형성된 일정깊이를 갖는 요홈인, 이차 전지.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 장변부들은 상기 바닥부로부터 절곡되어 연장되고,
    상기 단변부들은 상기 바닥부로부터 절곡되어 연장된 제1단변부와, 상기 장변부들 중 일측 장변부로부터 연장된 제2단변부 및, 상기 장변부들 중 타측 장변부로부터 연장된 제3단변부가 결합되어 형성된, 이차 전지.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 절곡부는 상기 바닥부와 상기 일측 장변부 사이, 상기 바닥부와 상기 타측 장변부 사이, 상기 바닥부와 상기 제1단변부 사이, 상기 일측 장변부와 상기 제2단변부 사이, 상기 타측 장변부와 상기 제3단변부 사이에 구비된, 이차 전지.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 케이스는 상기 제1단변부와 상기 제2단변부 사이에 형성된 제1용접부와, 상기 제1단변부와 상기 제3단변부 사이에 형성된 제2용접부와, 상기 제2단변부와 상기 제3단변부 사이에 형성된 제3용접부를 포함하는, 이차 전지.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 바닥부는 상기 장변부들과 상기 단변부들에 비해서 두께가 더 얇은, 이차 전지.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 홈부는 상기 케이스의 다른 영역에 비해서 두께가 더 얇은, 이차 전지.
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