KR102234221B1 - Cylindrical Battery Cell Comprising Gasket Coupled by Welding - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되어 있는 분리막을 포함하는 전극조립체; 상기 전극조립체가 내장되는 수납부를 형성하도록, 상부가 개방된 원통형 구조로 이루어진 셀 케이스; 상기 셀 케이스에 전극조립체와 전해액이 내장된 상태에서, 셀 케이스의 개방된 상부를 밀봉하도록 셀 케이스에 결합되는 캡 어셈블리; 및 상기 캡 어셈블리의 외주변과 셀 케이스 사이에 전기절연 상태를 유지하면서 밀봉성을 제공하도록, 캡 어셈블리의 외주변을 감싸는 구조로 장착되어 있는 가스켓;을 포함하고 있고, 상기 가스켓의 외주면에는, 셀 케이스의 상단부를 수용하면서 결합되도록, 내측으로 만입된 결합형 단차가 형성되어 있으며, 상기 가스켓은 결합형 단차가 셀 케이스의 상단부와 결합되어 셀 케이스를 밀봉하는 것을 특징으로 하는 원통형 전지셀을 제공한다.The present invention, an electrode assembly comprising an anode, a cathode, and a separator interposed between the anode and the cathode; A cell case having a cylindrical structure with an open top so as to form an accommodating portion in which the electrode assembly is embedded; A cap assembly coupled to the cell case to seal the open upper portion of the cell case while the electrode assembly and the electrolyte are embedded in the cell case; And a gasket mounted in a structure surrounding the outer periphery of the cap assembly so as to provide sealing properties while maintaining an electrical insulation state between the outer periphery of the cap assembly and the cell case, wherein the outer periphery of the gasket includes a cell A coupling-type step recessed inward is formed so as to be coupled while receiving the upper end of the case, and the gasket provides a cylindrical battery cell, characterized in that the coupling-type step is combined with the upper end of the cell case to seal the cell case. .
Description
본 발명은 가스켓이 용접에 의해 결합되어 있는 원통형 전지셀에 관한 것이다.The present invention relates to a cylindrical battery cell to which a gasket is bonded by welding.
최근, 화석연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경 오염의 관심이 증폭되며, 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있다. 이에 원자력, 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 전력 생산기술들에 대한 연구가 지속되고 있으며, 이렇게 생산된 에너지를 더욱 효율적으로 사용하기 위한 전력저장장치 또한 지대한 관심이 이어지고 있다.Recently, interest in environmental pollution and rising prices of energy sources due to depletion of fossil fuels has been amplified, and the demand for eco-friendly alternative energy sources has become an indispensable factor for future life. Accordingly, research on various power generation technologies such as nuclear power, solar power, wind power, and tidal power is continuing, and a power storage device for more efficient use of the energy produced in this way is also attracting great interest.
특히, 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.In particular, as technology development and demand for mobile devices increase, the demand for batteries as an energy source is rapidly increasing, and accordingly, many studies on batteries that can meet various demands are being conducted.
대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.Typically, in terms of the shape of the battery, there is a high demand for prismatic secondary batteries and pouch-type secondary batteries that can be applied to products such as mobile phones with a thin thickness, and in terms of materials, it has advantages such as high energy density, discharge voltage, and output stability. There is high demand for lithium secondary batteries such as lithium ion batteries and lithium ion polymer batteries.
또한, 이차전지는 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막이 적층된 구조의 전극조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 하는 바, 대표적으로는, 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤형(권취형) 전극조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극조립체 등을 들 수 있으며, 최근에는, 상기 젤리-롤형 전극조립체 및 스택형 전극조립체가 갖는 문제점을 해결하기 위해, 상기 젤리-롤형과 스택형의 혼합 형태인 진일보한 구조의 전극조립체로서, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 단위셀들을 분리필름 상에 위치시킨 상태에서 순차적으로 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체가 개발되었다.In addition, secondary batteries are classified according to the structure of an electrode assembly having a stacked structure of a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode. A jelly-roll type (wound type) electrode assembly wound with a separator interposed therebetween, a stacked (stacked) electrode assembly in which a plurality of anodes and cathodes cut into units of a predetermined size are sequentially stacked with a separator interposed therebetween In recent years, in order to solve the problems of the jelly-roll type electrode assembly and the stack type electrode assembly, as an electrode assembly of an advanced structure, which is a mixture of the jelly-roll type and the stack type, A stack/folding electrode assembly having a structure in which the unit cells stacked with the anode and the cathode interposed between the separator and the unit cells stacked on the separation film were sequentially wound up has been developed.
또한, 이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다.In addition, secondary batteries are cylindrical and prismatic batteries in which an electrode assembly is built into a cylindrical or square metal can, and a pouch-type battery in which the electrode assembly is built into a pouch-shaped case of an aluminum laminate sheet, depending on the shape of the battery case. Classified.
도 1에는 종래의 원통형 전지셀의 구조를 개략적으로 나타낸 수직 단면도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 "A"부분의 구조를 확대하여 나타낸 모식도가 도시되어 있다.1 is a vertical cross-sectional view schematically showing the structure of a conventional cylindrical battery cell, and FIG. 2 is a schematic diagram showing an enlarged structure of the “A” portion of FIG. 1.
도 1 및 2를 함께 참조하면, 원통형 전지셀(100)은 권취형 구조의 전극조립체(120)를 원통형의 셀 케이스(130)에 수납하고, 셀 케이스(130) 내에 전해액을 주입한 후에, 셀 케이스(130)의 개방 상단에 전극 단자(예를 들어, 양극 단자; 도시하지 않음)가 형성되어 있는 캡 어셈블리(140)를 결합하여 제작한다.1 and 2 together, the
전극조립체(120)는 양극(121)과 음극(122), 및 분리막(123)을 차례로 적층하고 둥근 형태로 권취하여 제조된다. The
전극조립체(120)의 중앙 부위에 형성된 관통형의 권심부(150)에는 원통형의 센터 핀(160)이 삽입되어 있다. 센터 핀(160)은 일반적으로 소정의 강도를 부여하기 위해 금속 소재로 이루어져 있으며, 판재를 둥글게 절곡한 중공형의 원통형 구조로 이루어져 있다. 이러한 센터 핀(160)은 전극조립체(120)를 고정 및 지지하는 작용과 충방전 및 작동시 내부 반응에 의해 발생되는 가스를 방출하는 통로로서 작용한다. A
캡 어셈블리(140)의 외주변에는 셀 케이스(130)와의 사이에서 전기절연 상태를 유지하면서 밀봉성을 제공하도록, 가스켓(170)이 캡 어셈블리(140)의 외주변을 감싸는 구조로 장착되어 있다.A
캡 어셈블리(140)와 가스켓(170)을 셀 케이스(130)의 개방 상단에 장착하는 경우에는, 캡 어셈블리(140)가 안정적으로 안착되도록 이에 대응되는 셀 케이스(130)의 외주변이 내측으로 만입된 비딩부(beading portion; 220)를 형성한다.When the
캡 어셈블리(140)와 가스켓(170)이 안착된 상태에서, 셀 케이스(130)의 개방 상단은 캡 어셈블리(140)의 외주변을 고정함으로써, 셀 케이스(130)로부터의 이탈을 방지하도록, 단부 부위가 가스켓(170)과 함께 내측으로 만입되어 크림핑부(crimping portion; 230)를 형성한다.In the state in which the
그러나, 상기 셀 케이스의 개방 상단에 형성되는 비딩부와 크림핑부는 내측으로 만입된 형상으로 인해, 전극조립체가 수납되는 셀 케이스 내의 수납부 부피를 필수적으로 감소시키게 되며, 이에 따라, 상기 수납부에 수납될 수 있는 전극조립체의 크기가 제한됨으로써, 전지셀의 크기에 비해 용량을 증가시키는데 한계가 있다.However, due to the shape of the beading portion and the crimping portion formed on the open top of the cell case being recessed inward, the volume of the storage portion in the cell case in which the electrode assembly is accommodated is essentially reduced, and accordingly, the storage portion As the size of the electrode assembly that can be accommodated is limited, there is a limit to increasing the capacity compared to the size of the battery cell.
또한, 상기 비딩부와 크림핑부는 셀 케이스의 개방 상단 부위에 물리적 외력을 인가함으로써 형성되므로, 제품의 불량률을 증가시키거나, 각각의 셀 케이스에 따라, 형상 내지 만입 깊이가 상이해질 수 있어, 제품의 치수 안정성을 저하시키는 요인으로 작용할 수 있다.In addition, since the beading part and the crimping part are formed by applying a physical external force to the open upper part of the cell case, the defect rate of the product may be increased, or the shape or the indentation depth may be different depending on each cell case. It can act as a factor to deteriorate the dimensional stability of.
따라서, 이러한 문제점을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a high need for a technology that can fundamentally solve this problem.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to solve the problems of the prior art and technical problems that have been requested from the past.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 캡 어셈블리의 외주변에 장착된 가스켓의 외주면에 셀 케이스의 상단부를 수용하면서 결합되도록, 내측으로 만입된 결합형 단차가 형성됨으로써, 상기 결합형 단차가 셀 케이스의 상단부와 결합되어 셀 케이스를 밀봉하므로, 캡 어셈블리를 안착하여 고정하기 위한 비딩부 및 크림핑부를 형성할 필요가 없으며, 이에 따라 상기 셀 케이스 내의 수납부 공간을 보다 증가시킬 수 있어, 상기 수납부에 수납되는 전극조립체의 크기 및 용량을 증가시킬 수 있고, 상기 비딩부 및 크림핑부를 형성하는 과정에서 물리적 외력으로 인해 발생할 수 있는 가스켓의 손상 및 밀봉력 저하와 제품의 불량을 예방할 수 있는 동시에, 상기 비딩부 및 크림핑부의 불균일한 형상 내지 크기로 인해 발생할 수 있는 치수 안정성 저하를 방지해, 균일한 형상 내지 크기를 갖는 전지셀을 보다 용이하게 제작할 수 있으며, 상기 캡 어셈블리의 외주변에 장착된 가스켓과 셀 케이스는 레이저 플라스틱 용접에 의해 결합됨으로써, 상기 가스켓과 셀 케이스가 상이한 소재로 이루어져 있음에도 불구하고 우수한 결합력을 발휘해, 전체적인 구조적 안정성을 향상시킬 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The inventors of the present application have undergone in-depth research and various experiments, and as will be described later, a coupling type indented inward so as to be coupled while receiving the upper end of the cell case to the outer peripheral surface of the gasket mounted on the outer periphery of the cap assembly. Since the step is formed, the combined step is combined with the upper end of the cell case to seal the cell case, so there is no need to form a beading part and a crimping part for seating and fixing the cap assembly. As the payment space can be increased, the size and capacity of the electrode assembly accommodated in the receiving unit can be increased, and damage and sealing of the gasket may occur due to physical external force in the process of forming the beading unit and the crimping unit. It is possible to prevent a decrease in power and product defects, and at the same time prevent a decrease in dimensional stability that may occur due to the uneven shape or size of the beading part and the crimping part, making it easier to manufacture a battery cell having a uniform shape or size. The gasket and the cell case mounted on the outer periphery of the cap assembly are coupled by laser plastic welding, so that despite the fact that the gasket and the cell case are made of different materials, they exhibit excellent bonding force, thereby improving overall structural stability. It was confirmed that there was, and came to complete the present invention.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 원통형 전지셀은,Cylindrical battery cell according to the present invention for achieving this purpose,
양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되어 있는 분리막을 포함하는 전극조립체;An electrode assembly including an anode, a cathode, and a separator interposed between the anode and the cathode;
상기 전극조립체가 내장되는 수납부를 형성하도록, 상부가 개방된 원통형 구조로 이루어진 셀 케이스;A cell case having a cylindrical structure with an open top so as to form an accommodating portion in which the electrode assembly is embedded;
상기 셀 케이스에 전극조립체와 전해액이 내장된 상태에서, 셀 케이스의 개방된 상부를 밀봉하도록 셀 케이스에 결합되는 캡 어셈블리; 및A cap assembly coupled to the cell case to seal the open upper portion of the cell case while the electrode assembly and the electrolyte are embedded in the cell case; And
상기 캡 어셈블리의 외주변과 셀 케이스 사이에 전기절연 상태를 유지하면서 밀봉성을 제공하도록, 캡 어셈블리의 외주변을 감싸는 구조로 장착되어 있는 가스켓;A gasket mounted in a structure surrounding the outer periphery of the cap assembly to provide sealing properties while maintaining an electrical insulation state between the outer periphery of the cap assembly and the cell case;
을 포함하고 있고,Contains,
상기 가스켓의 외주면에는, 셀 케이스의 상단부를 수용하면서 결합되도록, 내측으로 만입된 결합형 단차가 형성되어 있으며, On the outer circumferential surface of the gasket, a coupling-type step recessed inward is formed so as to be coupled while receiving the upper end of the cell case,
상기 가스켓은 결합형 단차가 셀 케이스의 상단부와 결합되어 셀 케이스를 밀봉하는 구조일 수 있다.The gasket may have a structure in which a combined step is combined with an upper end of the cell case to seal the cell case.
따라서, 상기 캡 어셈블리를 안착하여 고정하기 위한 비딩부 및 크림핑부를 형성할 필요가 없으며, 이에 따라 상기 셀 케이스 내의 수납부 공간을 보다 증가시킬 수 있어, 상기 수납부에 수납되는 전극조립체의 크기 및 용량을 증가시킬 수 있고, 상기 비딩부 및 크림핑부를 형성하는 과정에서 물리적 외력으로 인해 발생할 수 있는 가스켓의 손상 및 밀봉력 저하와 제품의 불량을 예방할 수 있는 동시에, 상기 비딩부 및 크림핑부의 불균일한 형상 내지 크기로 인해 발생할 수 있는 치수 안정성 저하를 방지해, 균일한 형상 내지 크기를 갖는 전지셀을 보다 용이하게 제작할 수 있으며, 상기 캡 어셈블리의 외주변에 장착된 가스켓과 셀 케이스는 레이저 플라스틱 용접에 의해 결합됨으로써, 상기 가스켓과 셀 케이스가 상이한 소재로 이루어져 있음에도 불구하고 우수한 결합력을 발휘해, 전체적인 구조적 안정성을 향상시킬 수 있다.Therefore, it is not necessary to form a beading part and a crimping part for seating and fixing the cap assembly, and accordingly, the space of the storage part in the cell case can be further increased, and the size of the electrode assembly accommodated in the storage part and It is possible to increase the capacity and prevent damage to the gasket and deterioration of sealing force and product defects that may occur due to physical external force in the process of forming the beading part and the crimping part, and at the same time, the non-uniformity of the beading part and the crimping part. By preventing the decrease in dimensional stability that may occur due to one shape or size, it is possible to more easily manufacture a battery cell having a uniform shape or size, and the gasket and the cell case mounted on the outer periphery of the cap assembly are laser plastic welding. By being combined by, despite the fact that the gasket and the cell case are made of different materials, excellent bonding force can be exhibited, and overall structural stability can be improved.
하나의 구체적인 예에서, 상기 가스켓의 결합형 단차가 내측으로 만입된 깊이는 셀 케이스의 두께와 동일한 구조일 수 있다.In one specific example, the depth of the coupling type step of the gasket may be the same as the thickness of the cell case.
따라서, 상기 가스켓의 결합형 단차가 셀 케이스의 상단부와 결합됨으로써, 상기 셀 케이스를 밀봉하는 경우, 상기 결합 부위에서 가스켓의 결합형 단차의 만입 깊이와 셀 케이스의 두께 차이로 인한 단차의 발생을 예방할 수 있고, 이에 따라 보다 균일한 외면을 형성할 수 있다.Therefore, when the cell case is sealed by the coupling-type step of the gasket coupled with the upper end of the cell case, the occurrence of a step due to the difference in the depth of the indentation of the coupling-type step of the gasket and the thickness of the cell case at the coupling portion can be prevented. It can be, and thus a more uniform outer surface can be formed.
또한, 상기 가스켓은 고분자 수지 또는 고무 소재로 이루어져 있고, 상기 셀 케이스는 금속 소재로 이루어진 구조일 수 있다.In addition, the gasket may be made of a polymer resin or a rubber material, and the cell case may have a structure made of a metal material.
따라서, 상기 가스켓은 금속 소재로 이루어진 셀 케이스에 비해 우수한 탄성을 발휘할 수 있으며, 이에 따라, 셀 케이스의 상부와 캡 어셈블리의 외주변 사이에 밀착되어, 보다 우수한 밀봉력을 발휘할 수 있다.Accordingly, the gasket may exhibit superior elasticity compared to the cell case made of a metal material, and thus, may be in close contact between the upper portion of the cell case and the outer periphery of the cap assembly, thereby exhibiting a more excellent sealing force.
한편, 상기 가스켓의 결합형 단차와 셀 케이스의 상단부는 레이저 플라스틱 용접에 의해 결합되어 있는 구조일 수 있다.On the other hand, the combined step of the gasket and the upper end of the cell case may have a structure that is coupled by laser plastic welding.
구체적으로, 상기 레이저 플라스틱 용접은 LAMP(Laser-Assisted Metal and Plastic) 용접으로서, 이러한 용접은 라인 형상의 레이저 빔을 이용하여 고분자 수지와 같은 플라스틱과 금속을 접합하는데 이용된다.Specifically, the laser plastic welding is LAMP (Laser-Assisted Metal and Plastic) welding, which is used to join plastics such as polymer resins and metals using a line-shaped laser beam.
더욱 구체적으로, 상기 레이저 플라스틱 용접, 보다 상세하게는, LAMP 용접은 플라스틱과 금속이 중첩되도록 고정시킨 상태에서, 상기 플라스틱 또는 금속 방향으로부터 연속 또는 펄스 레이저, 또는 2-레이저 빔을 조사함으로써, 상기 금속에 접촉된 계면 부위의 플라스틱을 용융시키고, 상기 용융된 부위에 미세한 기포를 발생시킴으로써 용착시키는 용접 방법이다.More specifically, the laser plastic welding, more specifically, LAMP welding, in a state where the plastic and the metal are fixed to overlap, by irradiating a continuous or pulsed laser or a two-laser beam from the plastic or metal direction, the metal This is a welding method in which the plastic at the interface portion contacted with is melted and fine bubbles are generated in the melted portion.
이에 따라, 상기 레이저 플라스틱 용접은 가스켓의 결합형 단차와 셀 케이스의 상단부가 중첩된 상태에서, 상기 중첩 부위에 대응되는 가스켓의 적어도 일부가 용융되도록 레이저를 조사함으로써 수행되는 구조일 수 있다.Accordingly, the laser plastic welding may be a structure performed by irradiating a laser such that at least a part of the gasket corresponding to the overlapping portion is melted while the combined step of the gasket and the upper end of the cell case are overlapped.
이러한 경우에, 상기 가스켓의 결합형 단차와 셀 케이스 상단부 사이의 중첩 부위에는 탄성 시트가 개재되는 구조일 수 있다.In this case, an elastic sheet may be interposed at an overlapping portion between the coupling-type step of the gasket and the upper end of the cell case.
더욱 구체적으로, 상기 가스켓의 결합형 단차와 셀 케이스 상단부 사이의 중첩 부위에서는, 상기 레이저에 의해 용융된 가스켓의 부위가 접합되는 과정, 또는 접합된 이후의 온도 변화로 인한 응력이 발생할 수 있으며, 이에 따라 상기 중첩 부위의 형상이 변형되거나, 이로 인한 결합력의 저하가 발생할 수 있다.More specifically, in the overlapping portion between the coupling-type step of the gasket and the upper portion of the cell case, stress may occur due to a process in which the portion of the gasket melted by the laser is bonded, or due to a temperature change after bonding. Accordingly, the shape of the overlapping portion may be deformed, or a decrease in bonding force may occur due to this.
그러나, 본 발명에 따른 원통형 전지셀은 상기 가스켓의 결합형 단차와 셀 케이스 상단부 사이의 중첩 부위에 탄성 시트가 개재됨으로써, 상기 가스켓과 셀 케이스 상단부 사이의 물리적 특성 차이를 완화 내지 해소할 수 있으며, 이에 따라 상기 중첩 부위 내지 결합 부위에서 발생하는 응력을 완화시켜 내구성과 강도를 향상시킬 수 있다.However, in the cylindrical battery cell according to the present invention, the elastic sheet is interposed at the overlapping portion between the combined step of the gasket and the upper portion of the cell case, thereby reducing or eliminating the difference in physical properties between the gasket and the upper portion of the cell case, Accordingly, it is possible to improve durability and strength by alleviating the stress generated in the overlapping portion or the bonding portion.
여기서, 상기 탄성 시트의 두께는 50 마이크로미터 내지 200 마이크로미터일 수 있다.Here, the thickness of the elastic sheet may be 50 micrometers to 200 micrometers.
만일, 상기 탄성 시트의 두께가 상기 범위를 벗어나, 지나치게 얇을 경우에는, 상기 탄성 시트의 개재를 통해 소망하는 효과를 충분히 발휘하지 못할 수 있으며, 이와 반대로 상기 탄성 시트의 두께가 상기 범위를 벗어나, 지나치게 두꺼울 경우에는, 오히려 가스켓의 결합형 단차와 셀 케이스 상단부 사이의 결합력이 저하되거나, 상기 중첩 부위로부터 용융된 탄성 시트가 외부로 용출됨으로써, 전지셀의 외면을 깔끔하게 형성하지 못할 수 있다.If the thickness of the elastic sheet is out of the above range and is too thin, the desired effect may not be sufficiently exhibited through the intervening of the elastic sheet. Conversely, the thickness of the elastic sheet is out of the above range and is excessively thin. If it is thick, the bonding force between the coupling-type step of the gasket and the upper end of the cell case may be lowered, or the elastic sheet melted from the overlapping portion may be eluted outward, so that the outer surface of the battery cell may not be neatly formed.
또한, 이러한 레이저 플라스틱 용접을 통해 가스켓과 셀 케이스 상단부를 결합하는 경우, 일반적인 접착 내지 기계적 체결 방법에 비해 레이저에 의한 순간적인 결합이 가능하므로, 전지셀의 제작에 소요되는 시간 및 비용을 효과적으로 절약할 수 있다.In addition, when bonding the gasket and the upper part of the cell case through such laser plastic welding, instant bonding by laser is possible compared to general bonding or mechanical fastening methods, thus effectively saving the time and cost required for manufacturing the battery cell. I can.
하나의 구체적인 예에서, 상기 가스켓은, In one specific example, the gasket,
상기 캡 어셈블리의 하면의 외주변 부위를 지지하는 지지부; 및A support portion supporting an outer peripheral portion of the lower surface of the cap assembly; And
상기 캡 어셈블리의 외주변을 감싸도록, 상기 지지부의 외측 단부로부터 상향 연장되어 있는 측벽;A side wall extending upward from an outer end of the support part to surround the outer periphery of the cap assembly;
을 포함하고 있으며, Contains,
상기 결합형 단차는 상기 측벽의 외면 상에 형성되어 있는 구조일 수 있다.The combined step may be a structure formed on an outer surface of the sidewall.
즉, 상기 가스켓은 측벽의 외면 상에 형성되어 있는 결합형 단차 부위에서 셀 케이스의 상단부와 결합되는 동시에, 상기 측벽과 연결된 지지부가 캡 어셈블리의 하면의 외주변 부위를 보다 지지하는 구조로 이루어질 수 있다.That is, the gasket may be combined with the upper end of the cell case at the combined stepped portion formed on the outer surface of the sidewall, and the support portion connected to the sidewall may have a structure that more supports the outer periphery of the lower surface of the cap assembly. .
이때, 상기 측벽은 캡 어셈블리의 상단에 대응하는 높이만큼 상향 연장되어 있는 구조일 수 있다.In this case, the sidewall may have a structure extending upward by a height corresponding to an upper end of the cap assembly.
만일, 상기 측벽이 캡 어셈블리의 상단에 비해 지나치게 높은 구조로 상향 연장되어 있는 경우에는, 상기 상향 연장된 측벽으로 인해, 전지셀의 전체적인 크기가 증가하며, 이로 인해 상기 전지셀이 탑재되는 공간에 제약이 발생할 수 있다.If the sidewall extends upward in a structure that is too high compared to the upper end of the cap assembly, the overall size of the battery cell increases due to the upwardly extended sidewall, thereby limiting the space in which the battery cell is mounted. This can happen.
이와 반대로, 상기 측벽이 캡 어셈블리의 상단에 비해 지나치게 낮은 구조로 상향 연장되어 있는 경우에는, 전지셀의 전극 단자를 형성하는 캡 어셈블리의 상단이 돌출된 구조를 형성하게 되므로, 상기 가스켓의 측벽에 의해 캡 어셈블리의 상단을 효과적으로 보호하지 못할 수 있다.On the contrary, when the sidewall extends upwardly in a structure that is too low compared to the upper end of the cap assembly, the upper end of the cap assembly forming the electrode terminal of the battery cell forms a protruding structure. It may not effectively protect the top of the cap assembly.
또한, 상기 결합형 단차는, 가스켓 측벽의 전체 높이를 기준으로, 상기 상향 연장된 가스켓 측벽의 상단으로부터 10% 내지 50% 길이로 이격된 부위에 형성되어 있는 구조일 수 있다.In addition, the combined step may have a structure formed at a portion spaced apart from the upper end of the gasket sidewall extending 10% to 50% in length based on the total height of the gasket sidewall.
만일, 상기 결합형 단차가, 가스켓 측벽의 전체 높이를 기준으로, 상기 상향 연장된 가스켓 측벽의 상단으로부터 10% 미만의 길이로 이격된 부위에 형성되는 경우에는, 상기 셀 케이스의 상단부 상에 돌출된 가스켓 측벽의 상단부가 지나치게 짧아, 외부로부터의 물리적 자극으로 인한 손상 내지 마모가 발생하는 경우, 셀 케이스와 캡 어셈블리 사이의 안정적인 결합력을 유지하지 못할 수 있다.If, based on the total height of the gasket sidewall, the combined step is formed at a portion spaced apart from the upper end of the gasket sidewall extending upward by less than 10% in length, protruding on the upper end of the cell case. When the upper end portion of the gasket sidewall is too short to cause damage or wear due to physical stimulation from the outside, it may not be possible to maintain a stable bonding force between the cell case and the cap assembly.
이와 반대로, 상기 결합형 단차가, 가스켓 측벽의 전체 높이를 기준으로, 상기 상향 연장된 가스켓 측벽의 상단으로부터 50%를 초과하는 길이로 이격된 부위에 형성되는 경우에는, 상기 가스켓 측벽의 결합형 단차와 셀 케이스 상단부 사이의 중첩 면적이 지나치게 좁아, 셀 케이스와 캡 어셈블리 사이의 안정적인 결합력을 유지하지 못할 수 있다.Conversely, when the coupling-type step is formed in a portion spaced apart from the upper end of the gasket sidewall extending upward by a length of more than 50% based on the total height of the gasket sidewall, the coupling-type step of the gasket sidewall The overlapping area between the upper part of the cell case and the cell case is too narrow, so it may not be possible to maintain a stable bonding force between the cell case and the cap assembly.
한편, 상기 결합형 단차는 가스켓 측벽의 외면을 따라 연속적으로 형성되어 있는 구조일 수 있다.Meanwhile, the combined step may have a structure continuously formed along the outer surface of the sidewall of the gasket.
따라서, 상기 가스켓은 결합형 단차가 셀 케이스 상단부와 모두 접촉된 상태로 결합되므로, 보다 안정적인 결합력을 발휘할 수 있는 동시에, 보다 우수한 밀봉력을 발휘할 수 있다.Therefore, since the gasket is coupled with the coupling type step in contact with the upper end of the cell case, a more stable coupling force can be exhibited, and a more excellent sealing force can be exhibited.
하나의 구체적인 예에서, 상기 가스켓 측벽의 외면 중에서, 상향 연장된 단부로부터 결합형 단차에 이르는 외면에는, 셀 케이스의 개방된 상부에 대한 용접 면적을 증가시키도록, 상기 결합형 단차와 동일한 깊이로 만입된 부분 결합형 단차들이 소정의 간격을 두고 규칙적으로 이격되어 형성되어 있는 구조일 수 있다.In one specific example, of the outer surface of the sidewall of the gasket, the outer surface extending from the upwardly extending end to the coupling-type step is indented to a depth equal to the coupling-type step so as to increase the welding area for the open upper part of the cell case. It may have a structure in which the partially coupled steps are regularly spaced apart at a predetermined interval.
더욱 구체적으로, 상기 용접이 수행되는 가스켓 측벽의 결합형 단차와 셀 케이스의 개방된 상부의 중첩 부위는 외측 방향으로 노출된 가스켓 측벽의 결합형 단차와 셀 케이스의 상단부 사이의 접촉 계면일 수 있다.More specifically, the overlapping portion of the joint-type step of the sidewall of the gasket where welding is performed and the open upper part of the cell case may be a contact interface between the coupling-type step of the sidewall of the gasket exposed in an outward direction and the upper end of the cell case.
이에 따라, 상기 가스켓 측벽의 외면 중에서, 상향 연장된 단부로부터 결합형 단차에 이르는 외면에, 상기 결합형 단차와 동일한 깊이로 만입된 부분 결합형 단차들이 소정의 간격을 두고 규칙적으로 이격되어 형성됨으로써, 상기 외측 방향으로 노출된 가스켓 측벽의 결합형 단차와 셀 케이스의 상단부 사이의 접촉 계면을 증가시킬 수 있고, 상기 접촉 계면에 대한 용접 부위가 증가함으로써, 보다 우수한 결합력을 발휘할 수 있다.Accordingly, on the outer surface of the sidewall of the gasket, from the end extending upwardly to the coupling step, partial coupling steps depressed to the same depth as the coupling step are formed regularly spaced apart at a predetermined interval, It is possible to increase the contact interface between the coupling-type step difference of the sidewall of the gasket exposed in the outer direction and the upper end of the cell case, and by increasing the welding portion to the contact interface, it is possible to exhibit more excellent bonding force.
또한, 상기 가스켓 측벽의 내면에는, 캡 어셈블리의 이탈을 방지하도록, 내측으로 돌출된 테이퍼 형상의 고정용 돌기가 형성되어 있는 구조일 수 있다.In addition, the inner surface of the side wall of the gasket may have a structure in which a tapered fixing protrusion protruding inward is formed to prevent separation of the cap assembly.
따라서, 상기 가스켓은 측벽의 내면에 돌출된 고정용 돌기의 테이퍼 형상으로 인해, 보다 용이하게 캡 어셈블리의 측벽에 장착될 수 있는 동시에, 상기 고정용 돌기에 의해 가스켓으로부터 캡 어셈블리의 이탈을 효과적으로 방지할 수 있다.Therefore, the gasket can be mounted on the side wall of the cap assembly more easily due to the tapered shape of the fixing protrusion protruding from the inner surface of the side wall, and at the same time, it can effectively prevent the cap assembly from being separated from the gasket by the fixing protrusion. I can.
한편, 상기 가스켓의 지지부와 측벽은 캡 어셈블리의 안전 벤트 부재와 접하고 있는 구조일 수 있다.Meanwhile, the support portion and the sidewall of the gasket may have a structure in contact with the safety vent member of the cap assembly.
구체적으로, 상기 캡 어셈블리는 전지셀의 이상 작동 시에, 셀 케이스 내부에서 발생하는 가스로 인해 내압이 증가하는 경우, 상기 가스를 외부로 배출하도록 개방되는 안전 벤트 부재를 포함할 수 있다.Specifically, the cap assembly may include a safety vent member that is opened to discharge the gas to the outside when the internal pressure increases due to gas generated inside the cell case during abnormal operation of the battery cell.
이때, 상기 안전 벤트 부재는 전지셀의 안전성을 확보할 수 있도록, 소망하는 압력에서 필수적으로 개방되어야 하나, 상기 안전 벤트 부재가 장착된 캡 어셈블리의 외주변 부위에서, 밀봉성이 저하되는 경우, 상기 셀 케이스 내부에서 발생하는 가스가 상기 외주변 부위를 통해 유출될 수 있으며, 이로 인해 전지셀의 내압이 충분히 상승하지 않아 안전 벤트 부재가 소망하는 수준에서 개방되지 않을 수 있고, 이러한 현상이 지속되는 경우 전지셀의 오작동으로 인한 발화 내지 폭발을 유발할 수 있는 문제점이 있다.At this time, the safety vent member must be essentially opened at a desired pressure so as to ensure the safety of the battery cell, but at the outer periphery of the cap assembly in which the safety vent member is mounted, when the sealing property is deteriorated, the Gas generated inside the cell case may leak through the outer periphery, and as a result, the internal pressure of the battery cell may not increase sufficiently, so that the safety vent member may not be opened at a desired level, and this phenomenon persists. There is a problem that may cause ignition or explosion due to a malfunction of the battery cell.
이에 따라, 본 발명에 따른 원통형 전지셀은 상기 가스켓의 지지부와 측벽은 캡 어셈블리의 안전 벤트 부재와 접하고 있는 구조로 이루어짐으로써, 상기 안전 벤트 부재가 장착된 부위에서의 밀봉성을 확보할 수 있으며, 상기 안전 벤트 부재의 미개방으로 인해 발생할 수 있는 안전성 저하의 문제점을 효과적으로 예방할 수 있다.Accordingly, the cylindrical battery cell according to the present invention has a structure in which the support part and the side wall of the gasket are in contact with the safety vent member of the cap assembly, so that sealing property at the portion where the safety vent member is mounted can be secured, It is possible to effectively prevent a problem of deterioration in safety that may occur due to the unopened safety vent member.
하나의 구체적인 예에서, 상기 캡 어셈블리는 소망하는 강도를 발휘하는 동시에, 상기 캡 어셈블리의 상단이 전극 단자로서의 역할을 수행할 수 있도록, 금속 소재로 이루어질 수 있다.In one specific example, the cap assembly may be made of a metal material so that the upper end of the cap assembly can serve as an electrode terminal while exhibiting a desired strength.
또한, 상기 캡 어셈블리와 가스켓은 접착제에 의한 접착 또는 레이저 플라스틱 용접으로 결합되어 있는 구조일 수 있다.In addition, the cap assembly and the gasket may be bonded by adhesive or laser plastic welding.
그러나, 상기 캡 어셈블리와 가스켓의 결합 방법이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 캡 어셈블리와 가스켓 사이의 우수한 결합력을 발휘함으로써, 구조적 안정성을 발휘할 수 있는 것이라면, 그 결합 방법이 크게 제한되는 것은 아니다.However, the coupling method of the cap assembly and the gasket is not limited thereto, and as long as structural stability can be exhibited by exerting an excellent coupling force between the cap assembly and the gasket, the coupling method is not largely limited.
한편, 상기 가스켓의 지지부의 하단은 캡 어셈블리의 전류 차단 부재를 지지하도록 내향 연장된 구조로 이루어질 수 있다.Meanwhile, the lower end of the support portion of the gasket may have a structure extending inward to support the current blocking member of the cap assembly.
일반적으로 원통형 전지셀은 비정상적인 작동시 전류를 차단하고 내압을 해소하기 위한 전류 차단 부재와 안전 벤트 부재가 전극조립체와 캡 어셈블리의 상단 사이의 공간에 장착되어 있다.In general, a cylindrical battery cell is equipped with a current blocking member and a safety vent member for blocking current and relieving internal pressure during abnormal operation in the space between the electrode assembly and the upper end of the cap assembly.
이에 따라, 상기 가스켓의 지지부의 하단은 내향 연장된 구조로 이루어짐으로써, 상기 캡 어셈블리 상단과의 사이에 위치한 전류 차단 부재를 보다 안정적으로 지지할 수 있다.Accordingly, since the lower end of the support portion of the gasket has a structure extending inward, it is possible to more stably support the current blocking member located between the upper end of the cap assembly.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전극조립체는, 원통형 구조로 이루어진 셀 케이스의 수납부 공간을 최대한 활용함으로써, 용량 및 에너지 밀도를 최대화할 수 있도록, 긴 시트 형상의 양극과 음극 사이에 분리막 시트가 개재된 상태에서, 일방향으로 권취된 구조로 이루어질 수 있다.In one specific example, the electrode assembly includes a separator sheet interposed between a long sheet-shaped positive electrode and a negative electrode in order to maximize capacity and energy density by maximizing the space of the storage part of the cell case made of a cylindrical structure. In the state, it may be made of a structure wound in one direction.
또한, 본 발명에 따른 원통형 전지셀은,In addition, the cylindrical battery cell according to the present invention,
양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되어 있는 분리막을 포함하는 전극조립체;An electrode assembly including an anode, a cathode, and a separator interposed between the anode and the cathode;
상기 전극조립체가 내장되는 수납부를 형성하도록, 상부가 개방된 원통형 구조로 이루어진 셀 케이스;A cell case having a cylindrical structure with an open top so as to form an accommodating portion in which the electrode assembly is embedded;
상기 셀 케이스에 전극조립체와 전해액이 내장된 상태에서, 셀 케이스의 개방된 상부를 밀봉하도록 셀 케이스에 결합되는 캡 어셈블리; 및A cap assembly coupled to the cell case to seal the open upper portion of the cell case while the electrode assembly and the electrolyte are embedded in the cell case; And
상기 캡 어셈블리의 외주변과 셀 케이스 사이에 전기절연 상태를 유지하면서 밀봉성을 제공하도록, 캡 어셈블리의 외주변을 감싸는 구조로 장착되어 있는 가스켓;A gasket mounted in a structure surrounding the outer periphery of the cap assembly to provide sealing properties while maintaining an electrical insulation state between the outer periphery of the cap assembly and the cell case;
을 포함하고 있고,Contains,
상기 가스켓의 외주면에는, 셀 케이스의 상단부를 수용하면서 결합되도록, 내측으로 만입된 결합형 단차가 형성되어 있으며, On the outer circumferential surface of the gasket, a coupling-type step recessed inward is formed so as to be coupled while receiving the upper end of the cell case,
상기 가스켓은 결합형 단차가 셀 케이스의 상단부와 용접된 상태로 결합되어 셀 케이스를 밀봉하는 구조일 수 있다.The gasket may have a structure that seals the cell case by being coupled to the upper end of the cell case in a welded state.
상기 구성 내지 구조를 제외한 원통형 전지셀의 나머지 구성 내지 구조는 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.Since the remaining configurations or structures of the cylindrical battery cells except for the above configurations and structures are known in the art, detailed descriptions thereof will be omitted in the present specification.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 원통형 전지셀은, 캡 어셈블리의 외주변에 장착된 가스켓의 외주면에 셀 케이스의 상단부를 수용하면서 결합되도록, 내측으로 만입된 결합형 단차가 형성됨으로써, 상기 결합형 단차가 셀 케이스의 상단부와 결합되어 셀 케이스를 밀봉하므로, 캡 어셈블리를 안착하여 고정하기 위한 비딩부 및 크림핑부를 형성할 필요가 없으며, 이에 따라 상기 셀 케이스 내의 수납부 공간을 보다 증가시킬 수 있어, 상기 수납부에 수납되는 전극조립체의 크기 및 용량을 증가시킬 수 있고, 상기 비딩부 및 크림핑부를 형성하는 과정에서 물리적 외력으로 인해 발생할 수 있는 가스켓의 손상 및 밀봉력 저하와 제품의 불량을 예방할 수 있는 동시에, 상기 비딩부 및 크림핑부의 불균일한 형상 내지 크기로 인해 발생할 수 있는 치수 안정성 저하를 방지해, 균일한 형상 내지 크기를 갖는 전지셀을 보다 용이하게 제작할 수 있으며, 상기 캡 어셈블리의 외주변에 장착된 가스켓과 셀 케이스는 레이저 플라스틱 용접에 의해 결합됨으로써, 상기 가스켓과 셀 케이스가 상이한 소재로 이루어져 있음에도 불구하고 우수한 결합력을 발휘해, 전체적인 구조적 안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, the cylindrical battery cell according to the present invention has a coupling-type step recessed inwardly formed so as to be coupled while receiving the upper end of the cell case on the outer circumferential surface of the gasket mounted on the outer periphery of the cap assembly. Since the mold step is combined with the upper end of the cell case to seal the cell case, there is no need to form a beading part and a crimping part for seating and fixing the cap assembly, and accordingly, the space of the storage part in the cell case can be further increased. Therefore, it is possible to increase the size and capacity of the electrode assembly accommodated in the receiving unit, and damage to the gasket and deterioration of sealing force and product defects that may occur due to physical external force in the process of forming the beading unit and the crimping unit are reduced. At the same time, it is possible to prevent the reduction in dimensional stability that may occur due to the non-uniform shape or size of the beading portion and the crimping portion, thereby making it easier to manufacture a battery cell having a uniform shape or size. The gasket and the cell case mounted on the outer periphery are coupled by laser plastic welding, so that despite the fact that the gasket and the cell case are made of different materials, they exhibit excellent bonding force, thereby improving overall structural stability.
도 1은 종래의 원통형 전지셀의 구조를 개략적으로 나타낸 수직 단면도이다;
도 2는 도 1의 "A"부분의 구조를 확대하여 나타낸 모식도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 원통형 전지셀의 캡 어셈블리가 결합된 구조를 개략적으로 나타낸 수직 단면도이다;
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 원통형 전지셀의 상면 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다.1 is a vertical cross-sectional view schematically showing the structure of a conventional cylindrical battery cell;
Fig. 2 is a schematic diagram showing an enlarged structure of a portion "A" of Fig. 1;
3 is a vertical cross-sectional view schematically showing a structure in which a cap assembly of a cylindrical battery cell is coupled according to an embodiment of the present invention;
4 is a schematic diagram schematically showing a top surface structure of a cylindrical battery cell according to another embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 도면들을 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings according to an embodiment of the present invention, but the scope of the present invention is not limited thereto.
도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 원통형 전지셀의 캡 어셈블리가 결합된 구조를 개략적으로 나타낸 수직 단면도가 도시되어 있다.3 is a vertical cross-sectional view schematically showing a structure in which a cap assembly of a cylindrical battery cell according to an embodiment of the present invention is coupled.
도 3을 참조하면, 원통형 전지셀(300)은 셀 케이스(310)의 개방된 상부에 캡 어셈블리(320)가 결합되어 밀봉된 구조로 이루어져 있다.Referring to FIG. 3, the
캡 어셈블리(320)의 외주변과 셀 케이스(310)의 내면 사이에는, 가스켓이 캡 어셈블리(320)의 외주변을 감싸는 구조로 장착되어 있다.A gasket is mounted between the outer periphery of the
가스켓(330)은 캡 어셈블리(320)의 하면의 외주변 부위를 지지하는 지지부(331) 및 캡 어셈블리(320)의 외주변을 감싸도록, 지지부(331)의 외측 단부로부터 상향 연장되어 있는 측벽(332)을 포함하고 있다.The
가스켓(330)의 측벽(332)의 외주면에는 셀 케이스(310)의 상단부를 수용하면서 결합되도록, 셀 케이스(310)의 두께와 동일한 깊이로 내측으로 만입된 결합형 단차(333)가 형성되어 있다.On the outer circumferential surface of the
결합형 단차(333)는, 가스켓(330)의 측벽(332)의 전체 높이(L1)를 기준으로, 가스켓(330)의 측벽(332)의 상단으로부터 약 25% 길이(L2)로 이격된 부위에 형성되어 있다.The combined
결합형 단차(333)와 셀 케이스(310)의 상단부가 대면하여 외측 방향으로 노출된 접촉 계면(P1)는 레이저 플라스틱 용접에 의해 결합되어 있다.The contact interface P1 exposed to the outside by facing the coupling-
가스켓(330)의 측벽(332)의 내면에는, 캡 어셈블리(320)의 이탈을 방지하도록, 내측으로 돌출된 테이퍼 형상의 고정용 돌기(334)가 형성되어 있다.On the inner surface of the
안전 벤트 부재(322)는 외주변 부위가 캡 어셈블리(320)의 상단부(321)의 외주변 부위를 감싸도록 연장 및 절곡되어 있으며, 가스켓(330)의 지지부(331)와 측벽(332)은 연장 및 절곡된 캡 어셈블리(320)의 안전 벤트 부재(322)의 외주변과 접하고 있어, 밀봉성을 향상시킬 수 있다.The
가스켓(330)의 지지부(331)의 하단(335)은 캡 어셈블리(320)의 전류 차단 부재를 지지하도록 내향 연장된 구조로 이루어져 있다.The
도 4에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 원통형 전지셀의 상면 구조를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.4 is a schematic diagram schematically showing a top surface structure of a cylindrical battery cell according to another embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 가스켓(430)의 측벽의 외면에는, 셀 케이스의 개방된 상부에 대한 용접 면적을 증가시키도록, 결합형 단차와 동일한 깊이로 만입된 부분 결합형 단차(431)가 소정의 간격을 두고 규칙적으로 이격되어 형성되어 있다.Referring to FIG. 4, on the outer surface of the side wall of the
따라서, 외측 방향으로 노출된 가스켓(430)의 결합형 단차와 셀 케이스의 상단부 사이의 접촉 계면(432)을 증가시킬 수 있고, 이에 따라 접촉 계면(432)에 대한 용접 면적이 증가함으로써, 보다 우수한 결합력을 발휘할 수 있다.Therefore, it is possible to increase the
상기 구조를 제외한 원통형 전지셀의 나머지 구조는 도 3의 전지셀과 동일하므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.The rest of the structure of the cylindrical battery cell except for the above structure is the same as that of the battery cell of FIG. 3, and a detailed description thereof will be omitted.
이하, 본 발명의 실시예를 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be further described with reference to the embodiments of the present invention, but the scope of the present invention is not limited thereto.
<실시예 1><Example 1>
측벽의 외주면에 내측으로 만입된 결합형 단차를 포함하는 가스켓을 캡 어셈블리의 외주변에 장착하고, 상기 캡 어셈블리를 원통형 구조로 이루어진 셀 케이스의 개방된 상단에 결합하는 과정에서, 상기 가스켓의 결합형 단차와 셀 케이스 상단부 사이의 중첩 부위에 100 마이크로미터 두께의 탄성 시트를 개재한 상태에서, LAMP 용접에 의해 상기 캡 어셈블리를 셀 케이스의 개방된 상단에 결합함으로써, 도 3과 같은 구조의 원통형 전지셀을 제조하였다.In the process of mounting a gasket including an inwardly coupled stepped step on the outer peripheral surface of the sidewall to the outer periphery of the cap assembly, and coupling the cap assembly to the open upper end of the cell case having a cylindrical structure, the gasket is combined. A cylindrical battery cell having a structure as shown in FIG. 3 by bonding the cap assembly to the open top of the cell case by LAMP welding in a state where an elastic sheet having a thickness of 100 micrometers is interposed between the step and the upper part of the cell case. Was prepared.
<비교예 1><Comparative Example 1>
캡 어셈블리의 결합시 LAMP 용접을 사용하지 않고, 비딩부와 크림핑부를 형성해 결합함으로써, 도 2와 같은 구조의 원통형 전지셀을 제조한 점을 제외하고, 실시예 1과 동일한 크기의 원통형 전지셀을 제조하였다.When combining the cap assembly, a cylindrical battery cell of the same size as in Example 1 was prepared, except that a cylindrical battery cell having a structure as shown in FIG. 2 was manufactured by forming and bonding the beading part and the crimping part without using LAMP welding. Was prepared.
<비교예 2><Comparative Example 2>
LAMP 용접에 의해 캡 어셈블리를 결합하는 과정에서, 가스켓의 결합형 단차와 셀 케이스 상단부 사이의 중첩 부위에 탄성 시트를 개재하지 않은 점을 제외하고, 실시예 1과 동일한 구조의 원통형 전지셀을 제조하였다.In the process of combining the cap assembly by LAMP welding, a cylindrical battery cell having the same structure as in Example 1 was manufactured, except that the elastic sheet was not interposed at the overlapping portion between the coupling-type step of the gasket and the upper part of the cell case. .
<실험예 1><Experimental Example 1>
실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 원통형 전지셀의 하면에 관통구를 각각 천공하고, 물이 담긴 수조에 침지시켰다. 상기 천공된 관통구로부터 기포가 새어 나오지 않을 때까지 대기한 후, 내부가 완전히 물로 채워진 각각의 전지셀들을 상기 물이 담긴 수조에서 꺼내었다. 이후, 상기 전지셀들의 내부에 채워져 있는 물의 부피를 각각 별도로 준비된 눈금 실린더를 사용해 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.Each through hole was drilled in the lower surface of the cylindrical battery cells prepared in Example 1 and Comparative Example 1, and immersed in a water tank containing water. After waiting until air bubbles did not leak out from the perforated through hole, each of the battery cells completely filled with water were taken out from the water tank. Thereafter, the volume of water filled in the battery cells was measured using a separately prepared graduated cylinder, and the results are shown in Table 1 below.
표 1에서 보이는 바와 같이, 캡 어셈블리가 LAMP 용접에 의해 결합됨으로써, 별도의 비딩부 및 크림핑부를 형성하지 않은 실시예 1의 경우, 상기 비딩부 및 크림핑부를 형성해 캡 어셈블리를 결합한 비교예 1에 비해, 전체적인 크기가 동일함에도 불구하고, 전지셀 내부 공간의 부피가 증가하였음을 알 수 있다. 이는 내측으로 만입되는 구조로 형성된 비딩부와 크림핑부가 전지셀 내부의 수납부 공간을 감소시키는 요인으로 작용하였음을 나타내며, 이에 따라 상기 비딩부 및 크림핑부를 형성하지 않는 본원발명의 전지셀은 보다 큰 수납부로 인해, 상기 수납부에 수납되는 전극조립체의 크기를 증가시킬 수 있어, 보다 높은 용량을 갖도록 형성될 수 있음을 나타낸다.As shown in Table 1, in the case of Example 1 in which a separate beading portion and a crimping portion were not formed by bonding the cap assembly by LAMP welding, the beading portion and the crimping portion were formed to combine the cap assembly. In comparison, it can be seen that the volume of the internal space of the battery cell is increased despite the same overall size. This indicates that the beading portion and the crimping portion formed in the indented structure acted as a factor to reduce the space of the receiving portion inside the battery cell, and accordingly, the battery cell of the present invention that does not form the beading portion and the crimping portion is more Due to the large accommodating portion, it is possible to increase the size of the electrode assembly accommodated in the accommodating portion, indicating that it can be formed to have a higher capacity.
<실험예 2><Experimental Example 2>
실시예 1 및 비교예 2에서 제조된 각각의 원통형 전지셀의 하면과 캡 어셈블리의 상면에 대해, 서로 대향하는 방향으로 작용하는 장력을 인가함으로써, 상기 원통형 전지셀의 셀 케이스로부터 캡 어셈블리가 완전히 분리될 때까지의 장력을 각각 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The cap assembly was completely separated from the cell case of the cylindrical battery cell by applying tension acting in opposite directions to the lower surface of each cylindrical battery cell prepared in Example 1 and Comparative Example 2 and the upper surface of the cap assembly. Each of the tensile strength until it became, was measured, and the results are shown in Table 2 below.
표 2에서 보이는 바와 같이, 캡 어셈블리가 LAMP 용접에 의해 결합되는 과정에서, 가스켓의 결합형 단차와 셀 케이스 상단부 사이의 중첩 부위에 탄성 시트가 개재된 실시예 1의 경우, 상기 탄성 시트가 개재되지 않은 비교예 2에 비해, 캡 어셈블리가 셀 케이스로부터 완전히 분리된 시점에서의 장력이 보다 큰 것을 알 수 있다. 이는 상기 탄성 시트가 LAMP 용접에 의한 캡 어셈블리의 결합시, 가스켓과 셀 케이스 사이의 물리적 특성 차이를 완화 내지 해소함으로써, 상기 결합 부위에서 발생하는 응력을 완화시켜 결합력을 향상시켰음을 나타내며, 이에 따라 상기 결합 부위의 내구성과 강도가 향상되었음을 나타낸다.As shown in Table 2, in the case of Example 1 in which an elastic sheet is interposed in an overlapping portion between the coupling-type step of the gasket and the upper portion of the cell case in the process of bonding the cap assembly by LAMP welding, the elastic sheet was not interposed. It can be seen that the tension when the cap assembly is completely separated from the cell case is greater than that of Comparative Example 2, which is not. This indicates that when the elastic sheet is coupled to the cap assembly by LAMP welding, the difference in physical properties between the gasket and the cell case is relaxed or eliminated, thereby reducing the stress generated at the bonding site to improve the bonding force. It shows that the durability and strength of the bonding site are improved.
이상 본 발명의 실시예 및 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕을 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Although it has been described above with reference to the embodiments of the present invention and the drawings according to the embodiments, those of ordinary skill in the field to which the present invention belongs, it is possible to perform various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above contents. It will be possible.
Claims (20)
상기 전극조립체가 내장되는 수납부를 형성하도록, 상부가 개방된 원통형 구조로 이루어진 셀 케이스;
상기 셀 케이스에 전극조립체와 전해액이 내장된 상태에서, 셀 케이스의 개방된 상부를 밀봉하도록 셀 케이스에 결합되는 캡 어셈블리; 및
상기 캡 어셈블리의 외주변과 셀 케이스 사이에 전기절연 상태를 유지하면서 밀봉성을 제공하도록, 캡 어셈블리의 외주변을 감싸는 구조로 장착되어 있는 가스켓;
을 포함하고 있고,
상기 가스켓의 외주면에는, 셀 케이스의 상단부를 수용하면서 결합되도록, 내측으로 만입된 결합형 단차가 형성되어 있으며,
상기 가스켓은 결합형 단차가 셀 케이스의 상단부와 결합되어 셀 케이스를 밀봉하며,
상기 가스켓은 상기 캡 어셈블리의 하면의 외주변 부위를 지지하는 지지부 및 상기 캡 어셈블리의 외주변을 감싸도록, 상기 지지부의 외측 단부로부터 상향 연장되어 있는 측벽을 포함하고 있으며,
상기 결합형 단차는 상기 측벽의 외면 상에 형성되어 있으며,
상기 가스켓 측벽의 내면에는, 캡 어셈블리의 이탈을 방지하도록, 내측으로 돌출된 테이퍼 형상의 고정용 돌기가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 원통형 전지셀.An electrode assembly including an anode, a cathode, and a separator interposed between the anode and the cathode;
A cell case having a cylindrical structure with an open top so as to form an accommodating portion in which the electrode assembly is embedded;
A cap assembly coupled to the cell case to seal the open upper portion of the cell case while the electrode assembly and the electrolyte are embedded in the cell case; And
A gasket mounted in a structure surrounding the outer periphery of the cap assembly to provide sealing properties while maintaining an electrical insulation state between the outer periphery of the cap assembly and the cell case;
Contains,
On the outer circumferential surface of the gasket, a coupling-type step recessed inward is formed so as to be coupled while receiving the upper end of the cell case,
The gasket seals the cell case by combining the coupling-type step with the upper end of the cell case,
The gasket includes a support portion supporting an outer peripheral portion of a lower surface of the cap assembly and a sidewall extending upward from an outer end of the support portion so as to surround the outer periphery of the cap assembly,
The combined step is formed on the outer surface of the sidewall,
Cylindrical battery cell, characterized in that a tapered fixing protrusion protruding inward is formed on the inner surface of the sidewall of the gasket to prevent the cap assembly from being separated.
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