KR100627289B1 - Secondary battery and cap assembly thereof - Google Patents

Abstract

본 발명은 전해액 누수를 방지하면서도 제작 공정을 단순하게 개선한 이차 전지에 관한 것으로, 전기 에너지를 발생하는 전극군, 상기 전극군을 그 내부에 수납하는 케이스, 상기 전극군 위로 상기 케이스에 설치되고, 주입홀이 구비된 캡 조립체, 및 상기 주입홀을 가리면서 상기 캡 조립체에 고정되고, 상기 주입홀의 외주보다 큰 용접라인을 형성하고 있는 밀봉 부재를 포함해서 구성된다.The present invention relates to a secondary battery that simply improves the manufacturing process while preventing leakage of electrolyte, an electrode group for generating electrical energy, a case for accommodating the electrode group therein, is installed in the case over the electrode group, And a sealing member fixed to the cap assembly while covering the injection hole and forming a welding line larger than an outer circumference of the injection hole.

이차전지, 전해액, 누수, 밀봉, 보호소자, 전극부Secondary battery, electrolyte, leakage, sealing, protection element, electrode

Description

이차 전지 및 이에 사용되는 캡 조립체{SECONDARY BATTERY AND CAP ASSEMBLY THEREOF}Secondary battery and cap assembly used therein {SECONDARY BATTERY AND CAP ASSEMBLY THEREOF}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 분해 사시도이다.1 is an exploded perspective view of a rechargeable battery according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2는 도 1에 도시한 이차 전지를 결합해서 보여주는 결합 사시도이다.FIG. 2 is a combined perspective view illustrating the secondary battery illustrated in FIG. 1 in combination.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 부분 결합 단면도이다.3 is a partially bonded cross-sectional view of a rechargeable battery according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4는 리드 플레이트가 주입홀에 용접되는 위치를 설명하는 도면이다.4 is a view for explaining a position where the lead plate is welded to the injection hole.

도 5는 몰딩부를 구비하는 본 발명의 다른 실시예의 이차 전지 모습을 보여주는 사시도이다.5 is a perspective view illustrating a secondary battery according to another embodiment of the present invention having a molding part.

본 발명은 이차 전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전해액 누수를 방지하면서도 제작 공정을 단순하게 개선한 이차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery, and more particularly, to a secondary battery in which the manufacturing process is simply improved while preventing electrolyte leakage.

이차전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 1차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지로서, 하나의 전지 셀이 팩 형태로 포장된 저용량 전지의 경우 휴대용 전화기나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같은 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 전지 셀을 수십 개 연결된 전지 팩 단위의 대용량 전지의 경우 하이브리 드 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.A secondary battery is a battery that can be charged and discharged unlike a primary battery that cannot be charged. In the case of a low-capacity battery in which one battery cell is packaged in a pack form, a secondary battery is portable such as a portable telephone, a notebook computer, and a camcorder. In the case of a large-capacity battery in a battery pack unit, which is used in small electronic devices and dozens of battery cells are connected, it is widely used as a power source for driving a motor such as a hybrid vehicle.

상기 이차 전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형, 각형, 파우치형을 들 수 있으며, 격리판을 사이에 두고 양극판과 음극판을 배치하고, 이를 권취해서 형성한 전극군을 캔에 설치하고, 이로부터 형성되는 전극 단자를 구비하는 형태로 이루어진다.The secondary battery is manufactured in various shapes, and typical shapes include cylindrical, rectangular, and pouch types, and the electrode group formed by disposing a positive electrode plate and a negative electrode plate with a separator therebetween and winding the same into a can And an electrode terminal formed therefrom.

한편, 이차 전지를 제조하는 과정에서 전극군을 캔에 수납하고, 이 전극군을 전해액으로 함침시키게 된다. 이때, 캔의 개구부에 결합되는 캡 플레이트에 마련된 전해액 주입홀을 통해서 캔 내부로 전해액을 주입하게 된다. 그리고, 캔의 밀봉을 위해서 전해액 주입홀을 막는데, 이때 통상적으로 주입홀에 대응하는 구 형상의 볼을 주입홀에 압입하고, 그 주변을 레이저 용접하는 것으로 전해액 주입홀을 밀봉하게 된다. 이에 추가해서, 핀홀(pin hole) 현상을 방지하기 위해 추가적으로 UV 공정을 거치게 된다.In the process of manufacturing the secondary battery, the electrode group is accommodated in a can, and the electrode group is impregnated with the electrolyte solution. At this time, the electrolyte is injected into the can through the electrolyte injection hole provided in the cap plate coupled to the opening of the can. In order to seal the can, the electrolyte injection hole is clogged. At this time, the spherical ball corresponding to the injection hole is press-fitted into the injection hole, and the electrolyte injection hole is sealed by laser welding the periphery thereof. In addition to this, an additional UV process is performed to prevent pin holes.

그럼에도 불구하고, 일반적으로 전해액 주입홀 주변에서 발생하는 모세관 현상으로 인해 전해액이 누수되는 문제가 발생하고 있다. 또한, 이처럼 전해액이 누수된 상태에서 용접을 실시하는 경우에는 모재의 접촉 상태가 좋지 않아 용접 불량이 발생하게 된다.Nevertheless, there is a problem in that the electrolyte leaks due to the capillary phenomenon occurring around the electrolyte injection hole. In addition, when welding is performed in a state where the electrolyte is leaked in this way, the contact state of the base material is not good, and welding failure occurs.

한편, 이차 전지는 과충전, 과방전등의 오작동을 방지하기 위해서 통상적으로 보호소자들이 부가된 형태로 이루어진다. 이 보호 소자들로는 PTC 소자, 보호 회로등이 사용되고 있다.On the other hand, the secondary battery is usually formed in the form of protection elements added in order to prevent malfunction such as overcharge, overdischarge. PTC elements, protection circuits, etc. are used as these protection elements.

이 보호 소자들은 이차 전지의 양극 및 음극으로 연결되는 플레이트를 사용 해서 이차 전지와 연결된 상태로 캔의 외부에 고정된다.These protection elements are fixed to the outside of the can in a state of being connected to the secondary battery using a plate connected to the positive and negative electrodes of the secondary battery.

따라서, 종래와 같이 이차 전지를 제조하는 방법은 전해액 주입홀을 밀봉하는 과정과, 보호소자를 설치하는 공정이 서로 동떨어져 진행되고 있는 바, 부가적이 단계, 즉 UV 공정과 같은 제작 공정이 추가되어야 하며, 이로 인해서 작업성의 불편함과 제조비 상승 등의 문제점이 있다.Therefore, the method of manufacturing a secondary battery as in the prior art is a process of sealing the electrolyte injection hole and the process of installing the protection element is proceeding apart from each other, an additional step, that is, manufacturing process such as UV process must be added. And, due to this there is a problem such as inconvenience of workability and manufacturing cost increase.

이에, 본 발명은 상술한 문제점을 개선해서, 이차 전지의 제작 공정을 단순히 하면서도, 전해액 누수 문제를 해결한 본 발명의 이차 전지를 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention is to provide a secondary battery of the present invention that solves the problem of electrolyte leakage while simplifying the manufacturing process of the secondary battery by improving the above problems.

상술한 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 일 실시예에서 제공하는 이차 전지는,In order to achieve the above object, the secondary battery provided in one embodiment of the present invention,

전기 에너지를 발생하는 전극군, 상기 전극군을 그 내부에 수납하는 케이스, 상기 전극군 위로 상기 케이스에 설치되고, 주입홀이 구비된 캡 조립체, 및 상기 주입홀을 가리면서 상기 캡 조립체에 고정되고, 상기 주입홀의 외주보다 큰 용접라인을 형성하고 있는 밀봉 부재를 포함해서 구성된다.An electrode group generating electrical energy, a case accommodating the electrode group therein, a cap assembly installed in the case over the electrode group, and provided with an injection hole, and fixed to the cap assembly while covering the injection hole; And a sealing member forming a welding line larger than the outer circumference of the injection hole.

본 발명에서, 상기 용접라인은 실질적으로 상기 주입홀의 외주를 둘러쌓는 형상으로 이루어질 수 있으며, 이때 상기 주입홀의 단면적보다 상기 용접 라인에 의해 형성되는 면적이 적어도 2배 이상 큰 것이 바람직하다.In the present invention, the welding line may be formed in a shape substantially surrounding the outer periphery of the injection hole, wherein the area formed by the welding line is preferably at least two times larger than the cross-sectional area of the injection hole.

본 발명에서, 상기 용접 라인은 적어도 2 이상의 조합으로 어느 하나가 다른 용접 라인을 감싸고 있는 형태로 형성되는 것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable that the welding line is formed in a form in which one wraps the other welding line in at least two or more combinations.

이처럼 형성되는 용접 라인은 레이저 용접에 의해서 형성될 수 있다.The welding line thus formed may be formed by laser welding.

그리고, 본 발명을 다른 실시예에서 제공하는 이차 전지는,And the secondary battery which provides this invention in another Example,

케이스의 내부에 전극군을 수납하며, 전해액 주입홀이 구비된 캡 조립체가 상기 케이스를 밀봉하는 이차 전지에 있어서, 상기 이차 전지의 양, 음극에 연결되는 양, 음극용 전극부를 구비하고 있으며 상기 이차 전지의 오작동을 제어하는 보호소자를 포함해서 구성되고, 상기 전극부 중 어느 하나가 상기 주입홀의 외주보다 큰 용접 라인을 형성하면서 상기 주입홀 위로 고정되는 구조로 이루어진다.A secondary battery in which an electrode group is accommodated in a case and a cap assembly provided with an electrolyte injection hole seals the case, the secondary battery includes a quantity of the secondary battery, a quantity connected to a negative electrode, and an electrode part for a negative electrode. It is configured to include a protection element for controlling the malfunction of the battery, wherein any one of the electrode portion is formed of a structure fixed to the injection hole while forming a welding line larger than the outer periphery of the injection hole.

이때, 상기 보호소자의 전극부는 도전성 플레이트로 구성되는 것이 바람직하며, 선택적으로 음극용 전극부가 이차 전지의 음극 단자에 용접으로 고정되고, 상기 양극용 전극부가 상기 주입홀이 구비된 캡 조립체에 용접으로 고정될 수 있다.At this time, the electrode portion of the protection element is preferably composed of a conductive plate, optionally the electrode portion for the negative electrode is fixed by welding to the negative terminal of the secondary battery, the positive electrode portion by welding to the cap assembly provided with the injection hole Can be fixed.

이때, 상기 보호 소자는 상기 캡 조립체 위로 위치하는 것이 바람직하다.In this case, the protection element is preferably located above the cap assembly.

그리고, 본 발명의 또 다른 실시예에서 제공하는 이차 전지용 캡 조립체는,And, the secondary battery cap assembly provided in another embodiment of the present invention,

단자 통공과, 그 일측으로 주입홀이 형성되어 있는 캡 플레이트, 상기 주입홀을 가리면서 상기 주입홀의 외주보다 큰 용접 라인을 형성하고 있는 밀봉 부재, 및 상기 단자 통공을 관통해서 설치되는 전극 단자를 포함해서 구성된다.A terminal hole, a cap plate having an injection hole formed on one side thereof, a sealing member covering the injection hole and forming a welding line larger than an outer periphery of the injection hole, and an electrode terminal provided through the terminal hole. It is configured.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에서 제공하는 이차 전지용 캡 조립체는,In addition, the secondary battery cap assembly provided in another embodiment of the present invention,

단자 통공과, 그 일측으로 주입홀이 형성되어 있는 캡 플레이트, 상기 단자 통공을 관통해서 설치되는 전극 단자, 및 이차 전지의 양, 음극에 연결되는 양, 음극용 전극부를 구비하고 있으며, 상기 이차 전지의 오작동을 제어하는 보호소자를 포함하며, 상기 보호소자의 전극부 중 어느 하나가 상기 주입홀의 외주보다 큰 용 접 라인을 형성하면서 상기 주입홀 위로 고정되는 구조로 이루어진다.And a terminal plate, a cap plate having an injection hole formed at one side thereof, an electrode terminal provided through the terminal hole, and an amount of a secondary battery, a quantity connected to a negative electrode, and an electrode part for a negative electrode. It includes a protection element for controlling the malfunction of, wherein any one of the electrode portion of the protection element is made of a structure that is fixed over the injection hole while forming a welding line larger than the outer periphery of the injection hole.

이러한 본 실시예에서 제공하는 이차 전지는, 복수의 이차 전지들을 서로 연결해서 팩(pack) 단위로 구성되는 전지 모듈로 구성해서 사용할 수 있다. 이때, 서로 연결된 복수의 이차 전지는 동작 및 온도를 제어 관리하는 BMS(battery management system)에 연결된 상태에서 하우징에 담겨 포장된다.The secondary battery provided in this embodiment can be used by configuring a plurality of secondary batteries connected to each other by a battery module configured in a pack unit. In this case, the plurality of secondary batteries connected to each other are packaged in a housing in a state connected to a battery management system (BMS) that controls and manages operation and temperature.

그리고, 본 발명의 이차 전지(또는, 전지 모듈)는 HEV(하이브리드 전기 자동차), EV(전기 자동차), 무선 청소기, 전동 자전거, 전동 스쿠터 등과 같이 모터를 사용하여 작동하는 기기에 있어, 해당 기기의 모터를 구동하기 위한 에너지원으로서 사용될 수 있다The secondary battery (or battery module) of the present invention is a device that operates by using a motor such as a HEV (hybrid electric vehicle), an EV (electric vehicle), a wireless cleaner, an electric bicycle, an electric scooter, and the like. Can be used as an energy source for driving a motor

이하, 첨부한 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 당업자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 이 명세서에 첨부되고, 실시예를 통해서 설명되는 이차 전지는 도 1에서 보여지는 각형 이차 전지를 대상으로 하나, 본 발명이 이에 한정되고자 함은 아니다. 따라서, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily implement the present invention. The secondary battery, which is attached to this specification and described through examples, is intended for the rectangular secondary battery shown in FIG. 1, but the present invention is not limited thereto. Accordingly, the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

도 1은 본 발명의 실시예에 따라 구성된 각형의 이차 전지를 도시한 분해 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시한 이차 전지를 결합해서 보여주는 결합 사시도이다. 그리고, 도 3은 도 1 및 도 2에 도시한 이차전지의 결합 단면도이다.1 is an exploded perspective view showing a rectangular secondary battery configured according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a combined perspective view showing the secondary battery shown in FIG. 3 is a cross-sectional view of the secondary battery illustrated in FIGS. 1 and 2.

도시한 바와 같이, 본 실시예의 이차 전지는 격리판(4)을 사이에 두고 양극판(6)과 음극판(8)을 배치하고, 이를 횡권해서 구성한 전극군(10)이 케이스(2) 내부에 수납되어 있고, 상기 케이스(2)를 밀봉하는 캡 조립체(10)에 형성된 전해액 주입홀(14b)이 보호 소자의 전극 연결용 전극부(51a, 51b)로 밀봉된 형태로 이루어져 있다.As shown, in the secondary battery of the present embodiment, the electrode group 10 formed by arranging the positive electrode plate 6 and the negative electrode plate 8 with the separator plate 4 interposed therebetween and transversely wound them is housed inside the case 2. The electrolyte injection hole 14b formed in the cap assembly 10 that seals the case 2 is sealed by electrode portions 51a and 51b for electrode connection of the protection element.

보다 상세히, 상기 케이스(2)는 그 내부에 중공이 형성되어 있으며 그 일면이 개방된 개구부(2a)를 갖는 각진 형상의 금속재로서, 케이스 자체가 단자 역할을 한다. 이 케이스(2)의 중공으로는 전극군(10)이 개구부(2a) 방향으로 삽입 안착된다. 그리고, 케이스(2)는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재질로 이루어진다. In more detail, the case 2 is an angled metal material having a hollow formed therein and having an opening 2a open at one surface thereof, and the case itself serves as a terminal. The electrode group 10 is inserted and seated in the direction of the opening 2a in the hollow of the case 2. The case 2 is made of aluminum or aluminum alloy.

한편, 본 실시예에서 이 케이스(2)가 전극 조립체(10)의 양극판(6)과 전기적으로 연결되어 이차전지의 양극(+)으로 작용하는 경우를 예로 하여 설명한다.In the present embodiment, the case 2 is electrically connected to the positive electrode plate 6 of the electrode assembly 10 to serve as a positive electrode (+) of the secondary battery.

본 실시예에서 전극군(10)을 이루는 양극판(6) 및 음극판(8) 각각은 집전체에 양, 음극용 활물질을 코팅해서 형성되는데, 부분적으로 양, 음극 리드(20, 22)가 부착되는 영역에 대해서는 활물질이 코팅되어 있지 않다. 이처럼 활물질이 코팅되지 않은 영역에는 양, 음극 리드(20, 22)가 용접되어 전극군(10)의 위로 인출되어 있다.In the present embodiment, each of the positive electrode plate 6 and the negative electrode plate 8 constituting the electrode group 10 is formed by coating positive and negative electrode active materials on a current collector, in which positive and negative electrode leads 20 and 22 are partially attached. The area is not coated with an active material. In this way, the positive and negative lead 20 and 22 are welded to the region where the active material is not coated, and are drawn out above the electrode group 10.

그리고, 케이스(2)의 개구부(2a)에 설치되는 캡 조립체(12)는 캡 플레이트(14)를 포함한다. 이 캡 플레이트(14)는 케이스(11)의 개구부(2a)에 대응되는 크기 및 형상을 갖는 평판형의 금속재로 이루어진다. 이 캡 플레이트(14)의 일측에는 소정 크기의 단자 통공(14a)이 형성되며, 그 일측으로는 전해액 주입홀(14b)이 형성되어 있다.The cap assembly 12 installed in the opening 2a of the case 2 includes a cap plate 14. The cap plate 14 is made of a flat metal material having a size and a shape corresponding to the opening 2a of the case 11. One side of the cap plate 14 has a terminal through hole 14a of a predetermined size, and an electrolyte injection hole 14b is formed at one side thereof.

이 전해액 주입홀(14b)은 보호 소자(51)의 일부로 구성되며, 이 보호 소자(51)를 이차 전지와 전기적으로 연결하는 양, 음극용 전극부(51a, 51b)로 밀봉되는 데, 이에 대해서는 도면을 달리해서 아래에서 자세히 설명한다.The electrolyte injection hole 14b is formed as a part of the protection element 51, and is sealed by the positive electrode portions 51a and 51b for electrically connecting the protection element 51 with the secondary battery. Different drawings will be described in detail below.

그리고, 캡 플레이트(14)에는 이차 전지의 이상 동작에 따라 발생하는 가스를 방출해서 전지의 안정성을 확보하는 안전 벤트(18)가 더 형성될 수 있다. 이처럼 작용하는 안전 벤트(18)는 케이스의 두께보다 작은 얇은 호일로 형성된다.The cap plate 14 may further include a safety vent 18 releasing a gas generated by an abnormal operation of the secondary battery to ensure stability of the battery. This acting safety vent 18 is formed of a thin foil smaller than the thickness of the case.

한편, 캡 플레이트(14)의 단자 통공(14a)에는 음극 단자(26)가 삽입된 상태로 위치한다. 이때 캡 플레이트(14)와 음극 단자(26) 사이의 절연을 위해서 튜브 형태의 가스켓(24)이 설치된다.On the other hand, the negative electrode terminal 26 is inserted in the terminal through hole 14a of the cap plate 14. In this case, a tube-shaped gasket 24 is installed to insulate between the cap plate 14 and the negative electrode terminal 26.

그리고, 이처럼 음극 단자(26)가 설치되는 캡 플레이트(14) 아래로는 순차적으로 절연 플레이트(30) 및 단자 플레이트(28)가 설치된다.In addition, the insulating plate 30 and the terminal plate 28 are sequentially installed below the cap plate 14 on which the negative electrode terminal 26 is installed.

이처럼 구성되는 캡 조립체(12)의 결합 관계를 보다 구체적으로 설명하면, 음극 단자(26)가 가스켓(24)을 매개로 캡 플레이트(14)와 절연된 상태로 단자 통공(14a)에 삽입 결합된다. 그리고, 이 음극 단자(26)의 단부는 케이스(2)의 내부까지 진입해서 그 사이로 절연 플레이트(30) 및 단자 플레이트(26)가 개재된 상태로 캡 플레이트(14)에 고정이 되면서 음극판(6)과 연결된 음극 리드(22)와 전기적으로 연결되어 전지의 음극을 형성하게 된다.Referring to the coupling relationship of the cap assembly 12 configured as described above in more detail, the negative terminal 26 is inserted and coupled to the terminal through hole 14a in an insulated state from the cap plate 14 via the gasket 24. . An end of the negative electrode terminal 26 enters the inside of the case 2 and is fixed to the cap plate 14 with the insulating plate 30 and the terminal plate 26 interposed therebetween, and the negative electrode plate 6 ) Is electrically connected to the negative lead 22 connected to form a negative electrode of the battery.

한편, 전극군(10)의 양극판(8)에서 인출된 양극 리드(20)는 그 상부의 캡 플레이트(14)에 전기적으로 연결됨으로써 케이스(2)가 전지의 양극을 형성하게 된다.On the other hand, the positive lead 20 drawn from the positive electrode plate 8 of the electrode group 10 is electrically connected to the cap plate 14 of the upper portion, the case 2 forms the positive electrode of the battery.

그리고, 캡 조립체(12)와 전극군(12) 사이에는 둘 사이를 전기적으로 절연시키면서, 전해액이 주입될 때 유동 경로를 제공하는 절연 케이스(32)가 부가적으로 더 설치된다.In addition, an insulating case 32 is additionally provided between the cap assembly 12 and the electrode group 12 to provide a flow path when the electrolyte is injected while electrically insulated therebetween.

이하, 도 4를 참조해서 본 실시예에 따라 전해액 주입홀이 보호소자(51)의 전극부에 의해서 밀봉되는 구조에 대해서 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 4는 전해액 주입홀(14b)을 밀봉하는 보호소자의 전극부(51a) 위치와 용접 라인을 보여주는 도면이다.Hereinafter, a structure in which the electrolyte injection hole is sealed by the electrode part of the protection element 51 according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIG. 4. 4 is a view showing the position and the welding line of the electrode portion 51a of the protection element for sealing the electrolyte injection hole (14b).

본 실시예에서, 캡 플레이트(14)의 일측으로 형성되어 있는 주입홀(14b) 위로는 보호 소자(51)의 양, 음극용 전극부(51a, 51b) 중 어느 하나가 위치하게 된다. 이때, 이차 전지의 극성에 따라 주입홀(14b)을 가리는 전극부는 선택적으로 사용될 것이다. 따라서, 상기에서 전제한 바처럼 전지 케이스가 양극(+)으로 사용되는 예에 맞추어 본 실시예를 설명한다. 이에 따라, 전기적으로 양극을 띠는 캡 플레이트 위로는 양극용 전극부(51a)가 위치하게 된다.In the present embodiment, any one of the amount of the protection element 51 and the electrode portions 51a and 51b for the cathode is positioned above the injection hole 14b formed to one side of the cap plate 14. In this case, the electrode part covering the injection hole 14b may be selectively used according to the polarity of the secondary battery. Therefore, the present embodiment will be described in accordance with the example in which the battery case is used as the positive electrode (+) as presupposed above. As a result, the electrode part 51a for the anode is positioned on the cap plate having the electrically positive electrode.

보호소자(51)의 전극부(51a, 51b)는 전기적으로 보호소자와 이차전지를 서로 연결하는 작용을 하며, 그 형상은 판 모양, 즉 플레이트(plate)로 구성된다. 그리고, 전도성을 갖는 금속재로서, 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 또는 알루미늄에 니켈을 코팅해서 사용하거나 니켈 박판 및 알루미늄 박판을 서로 겹쳐 사용할 수도 있다.The electrode portions 51a and 51b of the protection element 51 electrically connect the protection element and the secondary battery to each other, and the shape thereof is formed in a plate shape, that is, a plate. In addition, as a conductive metal material, nickel (Ni), aluminum (Al), or aluminum may be coated with nickel, or a nickel thin plate and an aluminum thin plate may be overlapped with each other.

주입홀(14b)은 전극부(51a)가 완전하게 주입홀(14b)을 가린 상태에서, 주입홀 주변으로 형성되는 용접 라인(L)을 따라 용접을 실시하는 것으로 밀봉된다. 이때, 용접은 레이저 용접이 바람직하며, 실험적으로 용접 라인(L)으로 둘러 쌓이는 용접 면적이 주입홀(14b)의 단면적보다 2배 이상 큰 것이 그 밀폐성을 높일 수 있어 바람직하다.The injection hole 14b is sealed by welding along the welding line L formed around the injection hole, with the electrode part 51a completely covering the injection hole 14b. At this time, the welding is preferably laser welding, it is preferable that the weld area enclosed by the welding line (L) experimentally larger than the cross-sectional area of the injection hole (14b) can increase the sealing property.

도 4에서는 용접 라인(L)이 주입홀(14b)의 외주를 둘러쌓는 폐루프로 되어 있으며, 내측과 외측의 이중 라인으로 도시되어 있다. 이처럼 이중으로 용접 라인(L)을 형성하면, 밀폐성을 더욱 높일 수 있는 장점이 있다. 즉, 내측 용접 라인에서 용접 불량이 발생하더라도 2차적으로 외측 용접 라인이 이를 보완하므로 그 밀폐성을 더욱 높일 수가 있는 것이다.In FIG. 4, the welding line L is a closed loop surrounding the outer circumference of the injection hole 14b, and is illustrated as a double line inside and outside. Thus, if the welding line (L) is formed in a double, there is an advantage that can further improve the sealing. In other words, even if a welding defect occurs in the inner welding line, the outer welding line compensates for the secondary, so that the sealing property can be further increased.

한편, 도 4에서 개시한 용접 라인은 바람직한 형태의 하나로써 예시한 것이며, 이에 한정되고자 함은 아니다. 따라서, 용접 라인(L)이 주입홀(14b) 자체를 밀폐시킬 수 있는 형상이라면 어느 형태가 되어도 무방하다.On the other hand, the welding line disclosed in Figure 4 is illustrated as one of the preferred forms, it is not intended to be limited thereto. Therefore, as long as the welding line L is a shape which can seal the injection hole 14b itself, it may be any form.

그리고, 도 4에서 예시한 바처럼 용접 라인(L)이 주입홀(14b)의 외주보다 바깥쪽으로 배치되면 용접성을 더욱 개선할 수 있는 효과가 있는데, 즉 종전처럼 볼을 압입하게 되면, 모세관 현상에 의해서 주입구 외주가 전해액으로 오염되는데, 이 상태에서 이 외주를 따라 용접을 실시함으로 전해액에 의한 용접 불량 문제가 발생하였다.And, as illustrated in FIG. 4, when the welding line L is disposed outside the outer circumference of the injection hole 14b, the weldability may be further improved, that is, when the ball is press-fitted as before, the capillary phenomenon may occur. The outer periphery of the injection port is contaminated with the electrolyte, and welding is performed along the outer periphery in this state, thereby causing a problem of poor welding due to the electrolyte.

이와 비교해서 본 실시예에 따르면, 전해액 주입홀을 막고 있는 볼이 없기 때문에 주입홀 주변으로 모세관 현상이 발생하지 않으며, 주입홀 외주가 오염된다고 하더라도, 용접 라인(L)과 주입홀(14b) 사이에는 이 오염 부분을 수용할 만한 공간적 여유가 있기 때문에 실질적으로 용접이 이루어지는 용접 라인(L) 부분에서는 전해액에 의한 오염이 발생하지 않아 종전의 용접 불량 문제를 개선할 수가 있다.In contrast, according to the present embodiment, since there is no ball blocking the electrolyte injection hole, no capillary phenomenon occurs around the injection hole, even if the injection hole outer circumference is contaminated, between the welding line L and the injection hole 14b. Since there is a space allowance for accommodating this contaminated portion, contamination by the electrolytic solution does not occur in the portion of the welding line L which is substantially welded, so that the problem of conventional welding failure can be improved.

이처럼 리드 플레이트를 사용해서 주입홀(14b)을 밀봉하는 구조는 전지의 작업 공수를 줄이는 장점이 있다. 이에 대해서는 이하에서 본 실시예에 따른 이차 전 지의 제조 과정을 설명하면서 같이 설명된다.As such, the structure of sealing the injection hole 14b using the lead plate has an advantage of reducing the work manpower of the battery. This will be described below with reference to the manufacturing process of the secondary battery according to the present embodiment.

본 실시예에 따라 이차 전지가 조립되는 과정을 설명하면 다음과 같다.Referring to the process of assembling the secondary battery according to this embodiment is as follows.

먼저, 상술한 구조의 전극 조립체(12)를 구성하는데, 음극 단자(26)에 가스켓(24)을 끼운 상태로 캡 플레이트(14)의 단자 통공(14a)에 음극 단자(26)를 끼운다. 그리고, 음극 단자(26)가 결합된 방향과 반대되는 위치에서 절연 플레이트(30) 및 단자 플레이트(28)를 각각 음극 단자(26)에 결합한 상태로 음극 단자(26)를 리벳 가공해서 캡 플레이트(14)에 결합시킨다.First, the electrode assembly 12 having the above-described structure is configured, and the negative electrode terminal 26 is inserted into the terminal through hole 14a of the cap plate 14 while the gasket 24 is inserted into the negative electrode terminal 26. Then, the negative terminal 26 is riveted in a state in which the insulating plate 30 and the terminal plate 28 are respectively coupled to the negative terminal 26 at positions opposite to the direction in which the negative terminal 26 is coupled to each other. 14).

다음으로, 양극판(6) 및 음극판(8)에 각각의 리드(20, 22)를 용접으로 결합시키고, 격리판(4)을 사이에 두고 양극판(6) 및 음극판(8)을 권취해서 전극군(10)을 구성한다. 그리고, 이 전극군(10)을 케이스(2)의 중공에 삽입 안착시킨다. 이때, 전극군(10)의 리드(20, 22)가 위를 향하도록 전극군(10)을 케이스(2)에 삽입한다.Next, each of the leads 20 and 22 is bonded to the positive electrode plate 6 and the negative electrode plate 8 by welding, and the positive electrode plate 6 and the negative electrode plate 8 are wound with the separator 4 interposed therebetween. Configure (10). Then, the electrode group 10 is inserted and seated in the hollow of the case 2. At this time, the electrode group 10 is inserted into the case 2 so that the leads 20 and 22 of the electrode group 10 face upward.

이 상태에서, 음극 리드(22)를 음극 단자(26)와 연결하고, 양극 리드(20)는 캡 플레이트(14)에 각각 결합해서 전지의 양극 및 음극을 구성한다. 그리고, 캡 조립체(12)를 케이스의 개구부에 위치시킨 상태에서 캡 조립체(12) 및 케이스(2)가 만나는 접면을 따라 레이저 용접하는 것으로 캡 조립체(12)를 케이스(2)에 조립한다. 이때, 캡 조립체(12) 및 케이스(2)의 사이로는 절연 케이스(32)를 위치시킨다.In this state, the negative lead 22 is connected with the negative electrode terminal 26, and the positive lead 20 is coupled to the cap plate 14, respectively, to constitute the positive and negative electrodes of the battery. The cap assembly 12 is assembled to the case 2 by laser welding along the contact surface where the cap assembly 12 and the case 2 meet while the cap assembly 12 is positioned at the opening of the case. At this time, the insulating case 32 is positioned between the cap assembly 12 and the case 2.

다음으로, 캡 플레이트(14)의 일측에 구비된 전해액 주입홀(14b)을 통해서 케이스(2) 내부로 전해액을 주입해서 전극군(10)을 함침시키고, 이 전해액 주입홀(14b)을 보호 소자(51)의 양극용 전극부(51a)로 밀봉하는데, 전해액 주입홀(14b)의 면적보다 적어도 2배 이상의 용접 영역을 갖도록 용접 라인을 형성해서 그 라인을 따라 레이저 용접하는 것으로 주입홀(14b)을 밀봉한다.Next, the electrolyte is injected into the case 2 through the electrolyte injection hole 14b provided on one side of the cap plate 14 to impregnate the electrode group 10, and the electrolyte injection hole 14b is protected. The anode portion 51a of the anode 51 is sealed, and a welding line is formed to have a welding area at least two times larger than the area of the electrolyte injection hole 14b, and laser welding along the line to inject the injection hole 14b. Seal it.

그리고, 음극 단자(26) 위로도 음극용 전극부(51b)를 용접으로 고정시켜, 이차 전지에 보호소자(51)를 연결한다.The negative electrode portion 51b is also fixed on the negative electrode terminal 26 by welding to connect the protection element 51 to the secondary battery.

따라서, 종전의 이차 전지 제조 공정과 비교해 보면, 첫 째로 주입홀(14b)에 볼을 압입해서 밀봉하는 과정이 생략되며, 보호 소자를 연결하는 공정을 이루면서 주입홀(14b) 자체가 밀봉되므로 작업 공정 자체를 줄이는 효과가 있다.Therefore, in comparison with the conventional secondary battery manufacturing process, first, the process of injecting and sealing the ball into the injection hole 14b is omitted, and the injection hole 14b itself is sealed while forming the process of connecting the protection element, thus the working process. It has the effect of reducing itself.

더욱이, 종전과 같은 제조 공정상에서는 주입홀 밀봉을 한 후에는 UV 공정을 추가로 실시해야 하나, 본 발명에 따르면 이 또한 줄이는 효과가 있다.Moreover, in the manufacturing process as before, after the injection hole sealing, the UV process should be further performed, but according to the present invention, this also has the effect of reducing.

나아가서는, 종전의 보호소자를 연결하는 전극부 중 양극의 경우에는 케이스의 바닥면으로 용접 개선용 플레이트를 고정하고, 이 위에 다시 양극용 전극부를 고정해서 사용했으나, 본 실시예에서는 이 공정 역시 줄이는 효과가 있다. 또한, 이로 인해서 전지의 전체 높이가 줄어드는 추가적인 효과가 있어, 이차 전지를 슬림형으로 제작할 수 있는 장점이 있다.Further, in the case of the positive electrode among the electrode parts connecting the conventional protection element, the welding improvement plate was fixed to the bottom surface of the case, and the positive electrode part was fixed on this again, but in this embodiment, the process is also reduced. It works. In addition, this has the additional effect of reducing the overall height of the battery, there is an advantage that the secondary battery can be made slim.

한편, 상술한 실시예에서는 주입홀(14b)이 보호소자의 전극부에 의해서 밀봉되는 구조로 설명을 하였으나, 아래에서 일 예로 설명하는 몰딩부의 가이드와 같은 밀봉 부재에 의해서도 실현될 수 있다.Meanwhile, in the above-described embodiment, the injection hole 14b is described as being sealed by the electrode part of the protection element. However, the injection hole 14b may be realized by a sealing member such as a guide of the molding part described below as an example.

이하, 도 5를 참조해서 본 발명의 다른 실시예를 설명하면 다음과 같다. 도 5는 몰딩부가 형성된 이차전지를 예시한 것이며, 그 내부 구성은 상술한 이차 전지의 구성과 동일하므로 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 5. FIG. 5 illustrates a secondary battery in which a molding part is formed, and since an internal configuration thereof is the same as that of the secondary battery described above, a detailed description thereof will be omitted.

도 5에서, 몰딩부(61)는 보호 소자(51)를 실질적으로 보호하면서, 캡 플레이트(14)와 보호 소자(51)의 일체화를 위한 몰딩으로, 발포성 수지 등으로 형성된다.In FIG. 5, the molding part 61 is a molding for integrating the cap plate 14 and the protection element 51 while substantially protecting the protection element 51, and is formed of a foamable resin or the like.

이 몰딩부(61)의 형성 과정을 보면, 이차 전지가 만들어지면, 캡 플레이트(14)에 가이드(61a)를 용접으로 고정한다. 이 가이드(61a)는 금속 재질의 입방체 모양으로 형성이 되는데, 몰딩 수지가 경화될 때 그 형상을 잡아주는 역할을 한다.Looking at the formation process of this molding part 61, when a secondary battery is made, the guide 61a is fixed to the cap plate 14 by welding. The guide 61a is formed in a metal cube shape, and serves to hold the shape when the molding resin is cured.

본 실시예에 따르면, 이 가이드(61a)를 캡 플레이트(14)에 용접으로 고정할 때, 상술한 도 4와 같은 형태로 주입홀(14b) 주변으로 용접 라인을 부가적으로 형성해서 몰딩부(61)를 형성함으로써, 그 제작 공정을 줄이면서도 주입홀을 밀봉할 수가 있는 것이다.According to the present embodiment, when the guide 61a is fixed to the cap plate 14 by welding, a welding line is additionally formed around the injection hole 14b in the form as shown in FIG. 61), the injection hole can be sealed while reducing the manufacturing process.

이처럼 본 실시예에서 개시되는 주입홀 밀봉 구조는 실질적으로 플레이트를 캡 플레이트(14)에 고정하는 작업 공정에서 별도의 부품없이 그 공정 상에서 사용되는 플레이트를 밀봉 부재로 활용하는 형태로 이루어지므로, 부품수 및 작업 공수를 줄이는 효과가 있는 것이다.As described above, the injection hole sealing structure disclosed in the present embodiment is formed in the form of utilizing the plate used in the process as a sealing member without a separate part in the work process of fixing the plate to the cap plate 14, and thus, the number of parts And it has the effect of reducing the work manpower.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to

본 발명에 따르면, 상술한 문제점을 해결해서 주입홀을 신뢰성있게 밀봉하면서도 작업 공정은 줄이는 효과가 있다. 이로 인해서, 이차 전지의 생산 시간 및 단 가를 줄여 제품의 경쟁력을 높이는 추가적인 효과가 있다.According to the present invention, there is an effect of reducing the work process while sealing the injection hole reliably by solving the above problems. As a result, there is an additional effect of increasing the competitiveness of the product by reducing the production time and cost of the secondary battery.

Claims (27)

전기 에너지를 발생하는 전극군;Electrode group for generating electrical energy; 상기 전극군을 그 내부에 수납하는 케이스; 및,A case accommodating the electrode group therein; And, 상기 전극군 위로 상기 케이스에 설치되고, 주입홀이 구비된 캡 조립체; 및,A cap assembly installed in the case above the electrode group and having an injection hole; And, 상기 주입홀을 가리면서 상기 캡 조립체에 고정되고, 상기 주입홀의 외주보다 큰 용접라인을 형성하고 있는 밀봉 부재;A sealing member fixed to the cap assembly while covering the injection hole and forming a welding line larger than an outer circumference of the injection hole; 를 포함하고,Including, 상기 용접 라인은 복수 개로 형성되어 어느 하나가 다른 용접 라인을 감싸고 있는 형태로 이루어지는 이차 전지.The secondary battery is formed of a plurality of the welding line is formed of any one surrounding the other welding line. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 용접라인이 실질적으로 상기 주입홀의 외주를 둘러쌓는 형상으로 이루어지는 이차 전지.The secondary battery has a shape in which the welding line substantially surrounds the outer circumference of the injection hole. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 주입홀의 단면적보다 상기 용접 라인에 의해 형성되는 면적이 2배 큰 이차 전지.A secondary battery having an area formed by the welding line twice as large as a cross-sectional area of the injection hole. 삭제delete 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 용접 라인이 레이저 용접으로 형성되는 이차 전지.The secondary battery is the welding line is formed by laser welding. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 이차 전지가 모터 구동용인 이차 전지.A secondary battery, wherein the secondary battery is for driving a motor. 케이스의 내부에 전극군을 수납하며, 전해액 주입홀이 구비된 캡 조립체가 상기 케이스를 밀봉하는 이차 전지에 있어서,In the secondary battery that accommodates the electrode group in the case, the cap assembly provided with an electrolyte injection hole to seal the case, 상기 이차 전지의 양, 음극에 연결되는 양, 음극용 전극부를 구비하고 있으며 상기 이차 전지의 오작동을 제어하는 보호소자를 포함해서 구성되고, 상기 전극부 중 어느 하나가 상기 주입홀의 외주보다 큰 용접 라인을 형성하면서 상기 주입홀 위로 고정되는 이차 전지.A welding line having a quantity of the secondary battery, a quantity connected to the negative electrode, and a negative electrode portion, and including a protection element for controlling a malfunction of the secondary battery, wherein any one of the electrode portions is larger than the outer circumference of the injection hole. The secondary battery is fixed above the injection hole while forming a. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 전극부가 도전성 플레이트로 구성되는 이차 전지.A secondary battery, wherein the electrode portion is composed of a conductive plate. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 음극용 전극부가 이차 전지의 음극 단자에 용접으로 고정되고, 상기 양극용 전극부가 상기 주입홀이 구비된 캡 조립체에 용접으로 고정되는 이차 전지.And a cathode electrode portion fixed by welding to a cathode terminal of the secondary battery, and the cathode electrode portion fixed by welding to a cap assembly provided with the injection hole. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 보호 소자가 상기 캡 조립체 위로 위치하는 이차 전지.The secondary battery is positioned above the cap assembly. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 용접라인이 실질적으로 상기 주입홀의 외주를 둘러쌓는 형상으로 이루어지는 이차 전지.The secondary battery has a shape in which the welding line substantially surrounds the outer circumference of the injection hole. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 주입홀의 단면적보다 상기 용접 라인에 의해 형성되는 면적이 2배 큰 이차 전지.A secondary battery having an area formed by the welding line twice as large as a cross-sectional area of the injection hole. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 용접 라인은 복수 개로 형성되어 어느 하나가 다른 용접 라인을 감싸고 있는 형태로 이루어지는 이차 전지.The secondary battery is formed of a plurality of the welding line is formed of any one surrounding the other welding line. 제7항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 7 to 13, 상기 용접 라인이 레이저 용접으로 형성되는 이차 전지.The secondary battery is the welding line is formed by laser welding. 제7항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 7 to 13, 상기 이차 전지가 모터 구동용인 이차 전지.A secondary battery, wherein the secondary battery is for driving a motor. 단자 통공과, 그 일측으로 주입홀이 형성되어 있는 캡 플레이트;A terminal plate and a cap plate having an injection hole formed at one side thereof; 상기 주입홀을 가리면서 상기 주입홀의 외주보다 큰 용접 라인을 형성하고 있는 밀봉 부재; 및,A sealing member covering the injection hole and forming a welding line larger than an outer circumference of the injection hole; And, 상기 단자 통공을 관통해서 설치되는 전극 단자;An electrode terminal provided through the terminal through hole; 를 포함하고,Including, 상기 용접 라인은 복수 개로 형성되어 어느 하나가 다른 용접 라인을 감싸고 있는 형태로 이루어지는 이차 전지용 캡 조립체.The welding line is formed of a plurality of secondary battery cap assembly is formed in the form of any one surrounding the other welding line. 제16항에 있어서,The method of claim 16, 상기 용접라인이 실질적으로 상기 주입홀의 외주를 둘러쌓는 형상으로 이루어지는 이차 전지용 캡 조립체.The cap assembly for a secondary battery of the welding line is formed in a shape substantially surrounding the outer periphery of the injection hole. 제17항에 있어서,The method of claim 17, 상기 주입홀의 단면적보다 상기 용접 라인에 의해 형성되는 면적이 2배 큰 이차 전지용 캡 조립체.The cap assembly for a secondary battery having a larger area formed by the welding line than the cross-sectional area of the injection hole. 삭제delete 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 16 to 18, 상기 용접 라인이 레이저 용접으로 형성되는 이차 전지용 캡 조립체.Cap assembly for secondary batteries wherein the welding line is formed by laser welding. 단자 통공과, 그 일측으로 주입홀이 형성되어 있는 캡 플레이트;A terminal plate and a cap plate having an injection hole formed at one side thereof; 상기 단자 통공을 관통해서 설치되는 전극 단자; 및,An electrode terminal provided through the terminal through hole; And, 이차 전지의 양, 음극에 연결되는 양, 음극용 전극부를 구비하고 있으며, 상기 이차 전지의 오작동을 제어하는 보호소자;를 포함하며,It includes a quantity of the secondary battery, the amount connected to the negative electrode, a negative electrode electrode portion, and a protection element for controlling the malfunction of the secondary battery; 상기 보호소자의 전극부 중 어느 하나가 상기 주입홀의 외주보다 큰 용접 라인을 형성하면서 상기 주입홀 위로 고정되는 이차 전지용 캡 조립체. Any one of the electrode portion of the protective element is a secondary battery cap assembly is fixed over the injection hole while forming a welding line larger than the outer periphery of the injection hole. 제21항에 있어서,The method of claim 21, 상기 전극 단자가 도전성 플레이트로 구성되는 이차 전지용 캡 조립체.A cap assembly for a secondary battery, wherein the electrode terminal is composed of a conductive plate. 제21항에 있어서,The method of claim 21, 상기 음극용 전극부가 이차 전지의 음극 단자에 용접으로 고정되고, 상기 양극용 전극부가 상기 주입홀이 구비된 캡 조립체에 용접으로 고정되는 이차 전지용 캡 조립체.The electrode assembly for the negative electrode is fixed to the negative electrode terminal of the secondary battery by welding, the positive electrode portion is a secondary battery cap assembly is fixed by welding to the cap assembly provided with the injection hole. 제21항에 있어서,The method of claim 21, 상기 용접라인이 실질적으로 상기 주입홀의 외주를 둘러쌓는 형상으로 이루 어지는 이차 전지용 캡 조립체.The cap assembly for a secondary battery of the welding line is formed in a shape substantially surrounding the outer periphery of the injection hole. 제24항에 있어서,The method of claim 24, 상기 주입홀의 단면적보다 상기 용접 라인에 의해 형성되는 면적이 2배 큰 이차 전지용 캡 조립체.The cap assembly for a secondary battery having a larger area formed by the welding line than the cross-sectional area of the injection hole. 제24항에 있어서,The method of claim 24, 상기 용접 라인은 복수 개로 형성되어 어느 하나가 다른 용접 라인을 감싸고 있는 형태로 이루어지는 이차 전지용 캡 조립체.The welding line is formed of a plurality of secondary battery cap assembly is formed in the form of any one surrounding the other welding line. 제21항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 21 to 26, 상기 용접 라인이 레이저 용접으로 형성되는 이차 전지용 캡 조립체.Cap assembly for secondary batteries wherein the welding line is formed by laser welding.

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