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KR20060085444A - 원통형 이차전지 - Google Patents

원통형 이차전지 Download PDF

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KR20060085444A
KR20060085444A KR1020050006310A KR20050006310A KR20060085444A KR 20060085444 A KR20060085444 A KR 20060085444A KR 1020050006310 A KR1020050006310 A KR 1020050006310A KR 20050006310 A KR20050006310 A KR 20050006310A KR 20060085444 A KR20060085444 A KR 20060085444A
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positive electrode
secondary battery
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cylindrical
insulating plate
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전관식
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Abstract

본 발명은 원통형 이차전지에 관한 것으로, 상기 상부절연판과 상기 캡조립체 사이에, 상기 상부절연판의 삽입공을 통해 인출되는 상기 양극탭이 상기 캔의 비딩부와 접촉되어 쇼트되는 현상을 방지하기 위한 차단부를 구비한 것으로, 바람직하게는 상기 차단부는 상기 상부절연판의 상면에 삽입공의 외측으로 돌출형성함으로써 양극탭이 조립시 절곡되거나, 테스트시 변형되면서 캔의 비딩부와 접촉되지 않도록 하여 쇼트 발생을 방지하는 효과가 있다.
양극탭, 상부절연판, 캡조립체, 차단부

Description

원통형 이차전지{Cylindrical Battery}
도 1은 종래 기술에 의한 원통형 이차전지의 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 원통형 이차전지의 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 상부절연판의 사시도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 원통형 이차전지의 단면도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100 ; 원통형 이차전지 110 ; 전극조립체
120 ; 캔 120a ; 비딩부
130 ; 양극판 140 ; 음극판
150 ; 세퍼레이터 160 ; 양극탭
180 ; 상부절연판 182 ; 삽입공
184a,184b ; 차단부 200 ; 캡조립체
본 발명은 원통형 이차전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상부절연판의 삽입공을 통해 인출된 양극탭이 조립시 절곡되거나, 테스트시 변형되면서 캔의 비 딩부와 접촉되지 않도록 하여 쇼트 발생을 방지하도록 한 원통형 이차전지에 관한 것이다.
통상적으로, 이차전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하는 것으로서, 셀룰라 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 휴대용 첨단 전자기기 분야에서 널리 사용되고 있다. 특히, 리튬 이차전지는 작동전압이 3.6V로서, 전자장비전원으로 많이 사용되고 있는 니켈-카드뮴전지나, 니켈-수소전지보다 3배나 높고, 단위중량당 에너지 밀도가 높다는 측면에서 급속도로 신장되고 있는 추세이다.
이러한 리튬이차전지는 주로 양극활물질로 리튬계산화물, 음극활물질로는 탄소재를 사용하고 있다. 일반적으로는, 전해액의 종류에 따라 액체전해질전지와, 고분자전해질전지로 분류되며, 액체전해질을 사용하는 전지를 리튬이온전지라 하고, 고분자전해질을 사용하는 전지를 리튬폴리머전지라고 한다. 또한, 리튬이차전지는 여러가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형과, 각형과, 파우치형을 들 수 있다.
도 1은 종래의 원통형 리튬이차전지(10)를 도시한 것으로, 리튬이차전지(10)는 전극조립체(11)와, 전극조립체(11)가 수용되는 원통형 캔(12)과, 원통형 캔(12)의 상부에 결합되는 캡조립체(20)를 포함하여 구성된다.
전극조립체(11)는 양극판(13)과, 음극판(14)과, 세퍼레이터(15)를 포함하며, 양극판(13), 세퍼레이터(15), 음극판(14)으로 배치된 다음에 젤리-롤형(jelly-roll type)으로 감겨져있다. 양극판(13)에는 양극탭(16)이 부착되어 있고, 음극판(14)에 는 음극탭(미도시)이 부착되어 있다. 전극조립체(11)의 상단에는 상부절연판(18)이 안착되어 있다.
캡조립체(20)는 캡커버(21)와, PTC소자(positive temperature coefficient element,22)와, 안전벤트 조립체를 포함하며, 캡조립체(100)의 외주면에는 가스켓(26)이 개재되어 있다. 안전벤트 조립체는 안전벤트(23)와, 절연부재(24)와, 캡플레이트(25)가 순차적으로 적층되어 있으며, 캡플레이트(25)의 저면에는 양극탭(16)이 전기적으로 연결되어 있다.
이와 같은 구성을 가지는 종래의 원통형 리튬이차전지(10)의 제조과정을 간략하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 전극조립체(11)를 젤리-롤형으로 와인딩하고, 이를 상기 원통형 캔(12) 내에 삽입한다. 전극조립체(11) 상단에 상부절연판(18)를 안착한 다음에, 캔(12)은 비딩(beading) 공정을 통하여 비딩부(12a)를 형성시킨다.
다음으로, 캔(12)의 내부에 전해액을 주입하고, 가스켓(26)을 삽입하게 된다. 가스켓(26)은 비딩부(12a)의 윗면에 안착된다. 전극조립체(11)의 양극판(13)과 전기적으로 연결된 양극탭(16)은 안전벤트 조립체의 저면에 용접하게 된다. 도시되어 있지 않지만, 전극조립체(11)의 음극판(14)과 전기적으로 연결된 음극탭은 다른 공정을 통하여 캔(12)과 전기적으로 연결된다.
이어서, 안전벤트 조립체의 상부에 PTC소자(22)와, 캡커버(21)를 순차적으로 안착한다. 캡조립체(20)의 배치가 완료된 다음에는 크림핑(crimping) 공정을 통하여 전지(10)를 봉합하고, 프레싱(pressing) 공정을 통하여 전지(10)의 전체적인 높 이를 일정하게 유지시켜서, 리튬이차전지(10)를 완성하게 되는 것이다.
이처럼 원통형 리튬이차전지(10)는 젤리-롤형의 전극조립체(11)가 캔(12) 내부에 삽입된 상태에서 캔(12)의 상단부에 가스켓(26)이 안착될 수 있도록 캔(12)의 외측벽로부터 소정의 압력을 인가하여 비딩부(12a)을 형성시키는 공정을 수행하게 된다. 또한, 가스켓(26)상에 캡조립체(20)를 배치한 다음에, 상기 비딩부(12a) 상단부를 가압하여 캔(12)과, 캡커버(21)와, PTC소자(22)와, 안전벤트 조립체를 공히 밀폐시키는 공정을 수행하게 된다.
그러나 종래에는 캡조립체(20)에 양극탭(16)이 용접된 상태에서 캡조립체(20)를 배치하는 과정에서 양극탭(16)의 절곡되면서 캔(12)의 내측으로 절곡형성되어 있는 비딩부(12a)에 양극탭(16)이 접촉되어 쇼트가 발생되는 문제가 있다.
이러한 쇼트 현상은 양극탭(16)에 절연 테이프의 부착 오류에 의해 발생될 수 있으며, 드럼 테스트(drum test)시에도 양극탭이 변형되거나, 절단되어 쇼트가 발생되는 문제가 있다.
이와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 양극탭과 캔의 비딩부 사이에 차단부를 상부절연판에 형성하여 양극탭이 캔의 비딩부와 접촉되는 쇼트의 발생을 방지하도록 한 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전극조립체와, 상기 전극조립체가 수용되는 원통형 캔과, 상기 원통형 캔의 상부에 결합되는 캡조립체를 포함하고, 상기 전극조립체는 양극판과, 음극판과, 세퍼레이터를 포함하며, 상기 양극판에는 양극탭이 부착되고, 상기 전극조립체의 상단에는 상부절연판이 안착되며, 상기 캔의 외주에는 비딩부가 형성되어 있는 원통형 이차전지에 있어서, 상기 상부절연판과 상기 캡조립체 사이에, 상기 상부절연판의 삽입공을 통해 인출되는 상기 양극탭이 상기 캔의 비딩부와 접촉되어 쇼트되는 현상을 방지하기 위한 차단부를 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 차단부는 상기 상부절연판의 상면에 돌출형성된 것이 바람직하다.
상기 차단부는 상기 삽입공을 둘러싸도록 원통형의 벽체 형상으로 형성된 것이 바람직하다.
상기 차단부는 상기 캔과 캡조립체 사이에 개재되는 가스켓의 하단부에 밀착되는 높이로 형성되어 양극탭이 캔의 비딩부와 접촉되지 않도록 하는 것이 바람직하다.
아울러 상기 차단부는 상기 캔과 캡조립체 사이에 개재되는 가스켓의 하단부와 양극탭이 캔의 비딩부와 접촉되지 않을 정도의 소정 간격을 갖는 높이로 형성될 수도 있다.
상기 차단부는 상기 상부절연판과 일체로 형성된 것이 바람직하다.
이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.
첨부도면 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 원통형 이차전지의 단면도이 고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 상부절연판의 사시도이며, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 원통형 이차전지의 단면도이다.
도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 이차전지는 통상의 원통형 이차전지의 구성과 동일하게 전극조립체(110)와, 전극조립체(110)가 수용되는 원통형 캔(120)과, 원통형 캔(120)의 상부에 결합되는 캡조립체(200)를 포함하여 구성되고, 전극조립체(110)는 양극판(130)과, 음극판(140)과, 세퍼레이터(150)를 포함하며, 양극판(130), 세퍼레이터(150), 음극판(140)으로 배치된 다음에 젤리-롤형(jelly-roll type)으로 감겨져있다. 양극판(130)에는 양극탭(160)이 부착되어 있고, 음극판(140)에는 음극탭(미도시)이 부착되어 있다. 전극조립체(110)의 상단에는 상부절연판(180)이 안착되어 있으며, 캡조립체(200)는 캡커버(210)와, PTC소자(220)와, 안전벤트 조립체를 포함하며, 캡조립체(200)의 외주면에는 가스켓(260)이 개재되어 있다. 안전벤트 조립체는 안전벤트(230)와, 절연부재(240)와, 캡플레이트(250)가 순차적으로 적층되어 있으며, 캡플레이트(250)의 저면에는 양극탭(160)이 전기적으로 연결되어 있다.
여기서 본 발명 일 실시예에 의한 상부절연판(180)은 다음의 형상을 갖고 형성되어 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 상부절연판(180)의 중앙에는 양극탭(160)이 배치되도록 삽입공(182)이 형성되어 있는데, 이러한 삽입공(182)의 외측에는 양극탭(160)이 캔(120)의 비딩부(120a)와 접촉되지 않도록 차단부(184a)가 일체로 형성되어 있다.
이러한 차단부(184a)의 형상은 삽입공(182)의 가장자리에서 상부절연판(180)의 상면에 대하여 수직으로 형성되어 있고, 캔(120)과 캡조립체(200) 사이에 개재되는 가스켓(260)과 대향되는 위치에서 가스켓(260)의 하단부와 차단부(184a)의 상단부 사이의 간격을 최소화시키도록 구성되어 있다.
본 발명의 일 실시예는 도 4에 도시한 바와 같이, 차단부(184a)의 형상이 상부절연판(180)의 삽입공(182)을 둘러싸도록 원통형 벽체의 형상으로 형성되어 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 차단부(184a)의 상단부와 가스켓(260)과 일정 간격만큼 이격되되, 양극탭(160)이 이격된 틈새를 통해 비딩부(120a)와 접촉되지 않을만한 높이로 형성되어 있다. 도 5는 본 발명의 다른 실시예로서, 차단부(184b)가 가스켓(260)의 하단부와 밀착되는 높이로 형성되어 있어 원천적으로 양극탭(160)이 비딩부(120a)와 접촉되지 않도록 구성되어 있다.
이와 같이 구성되는 본 발명에 의한 원통형 리튬이차전지의 제조과정을 설명하면 다음과 같다.
전극조립체(110)를 젤리-롤형으로 와인딩하고, 이를 상기 원통형 캔(120) 내에 삽입한다. 전극조립체(110) 상단에 상부절연판(180)을 안착한 다음에, 캔(120)은 비딩 공정을 통하여 비딩부(120a)를 형성시킨다.
다음으로 캔(120)의 내부에 전해액을 주입하고, 가스켓(260)을 삽입하면 가스켓(260)은 비딩부(120a)의 상측에 안착된다. 전극조립체(110)의 양극판(130)과 전기적으로 연결된 양극탭(160)은 캡조립체(200)인 안전벤트 조립체의 저면에 용접 하게 된다.
이처럼 양극탭(160)이 용접된 안전벤트 조립체를 캔(120)에 안착시키는 과정에서 양극탭(160)이 구부러지게 되는데, 이때 상부절연판(180)의 상면에는 삽입공(120)의 외측으로 차단부(184a)(184b)가 빙둘러싸는 형태로 형성되어 있기 때문에 양극탭(160)이 캔(120)의 비딩부(120a)와 접촉되지 않게 되어 쇼트 발생을 방지하게 된다.
이어서, 안전벤트 조립체의 상부에 PTC소자(220)와, 캡커버(210)를 순차적으로 안착시켜 캡조립체(200)의 배치가 완료된 다음에는 크림핑(crimping) 공정을 통하여 전지(100)를 봉합하고, 프레싱(pressing) 공정을 통하여 전지(100)의 전체적인 높이를 일정하게 유지시켜서, 리튬이차전지(100)를 완성하게 되는 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 원통형 이차전지는 상부절연판의 삽입공을 통해 인출된 양극탭이 조립시 절곡되거나, 테스트시 변형되면서 캔의 비딩부와 접촉되지 않게 되어 양극탭의 쇼트 발생을 방지하는 효과가 있다.
상술한 바에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 기술 사상의 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (6)

  1. 전극조립체와, 상기 전극조립체가 수용되는 원통형 캔과, 상기 원통형 캔의 상부에 결합되는 캡조립체를 포함하고, 상기 전극조립체는 양극판과, 음극판과, 세퍼레이터를 포함하며, 상기 양극판에는 양극탭이 부착되고, 상기 전극조립체의 상단에는 상부절연판이 안착되며, 상기 캔의 외주에는 비딩부가 형성되어 있는 원통형 이차전지에 있어서,
    상기 상부절연판과 상기 캡조립체 사이에, 상기 상부절연판의 삽입공을 통해 인출되는 상기 양극탭이 상기 캔의 비딩부와 접촉되어 쇼트되는 현상을 방지하기 위한 차단부를 구비한 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 차단부는 상기 상부절연판의 상면에 돌출형성된 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 차단부는 상기 삽입공을 둘러싸도록 원통형으로 형성된 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 차단부는 상기 캔과 캡조립체 사이에 개재되는 가스켓의 하단부에 밀착되는 높이로 형성된 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 차단부는 상기 캔과 캡조립체 사이에 개재되는 가스켓의 하단부와 상기 양극탭이 캔의 비딩부와 접촉되지 않도록 차단할 수 있는 소정 간격을 갖는 높이로 형성된 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  6. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 차단부는 상기 상부절연판과 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
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