KR101264461B1 - 캡조립체와 이를 이용하는 이차 전지 및 캡조립체 조립방법 - Google Patents

캡조립체와 이를 이용하는 이차 전지 및 캡조립체 조립방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 캡조립체와 이를 이용하는 이차 전지 및 캡조립체 조립방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전극단자와 단자플레이트를 일체로 고정하기 위해 상기 전극단자의 저면에 고정부재를 형성함으로써, 스피닝에 의한 전극단자와 단자플레이트의 결합력을 증대시키고 접촉저항을 감소시켜 전지의 내부저항 증가를 억제한다.
고정부재, 코킹홈, 스피닝, 코킹, 전극단자, 단자플레이트

Description

캡조립체와 이를 이용하는 이차 전지 및 캡조립체 조립방법{CAP ASSEMBLY AND RECHARGEABLE BATTERY USING THIS SAME AND ASSEMBLY METHOD OF CAP ASSEMBLY}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 캡조립체의 결합 사시도.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극단자의 일 실시도.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극단자의 다른 실시도.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 캡조립체의 결합 상태도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 종단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 캡조립체 조립방법의 블록도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10:캡플레이트 11:제1 단자통공
12:전해액주입구 13:밀폐수단
14:안전밴트 20:전극단자
30:고정부재,코킹홈 40:가스켓
41:단차부 50:절연플레이트
60:단자플레이트 61:제2 단자통공
70:스피닝 툴(Spinning Tool) 100:캡조립체
200:전극조립체 210:양극판
220:음극판 230:세퍼레이터
240:양극탭 250:음극탭
300:케이스,캔
S10:스피닝 툴(Spinning Tool) 삽입단계
S20:스피닝 툴(Spinning Tool) 회전가압단계
S30:코킹홈 확장단계
S40:단자통공 밀폐단계
S50:전극단자 고정단계
본 발명은 캡조립체와 이를 이용하는 이차 전지 및 캡조립체 조립방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전극단자와 단자플레이트의 결합 방식을 개선하여 단자플레이트에 대한 전극단자의 결합력을 증대시키고, 전극단자와 단자플레이트의 접촉저항을 감소시켜 전지의 내부저항 증가를 억제하는 캡조립체와 이를 이용하는 이차 전지 및 캡조립체 조립방법에 관한 것이다.
최근, 정보통신기술의 발전과 더불어 셀룰라 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 콤팩트하고 경량화된 휴대용 전기기기들이 활발하게 개발 및 생산되고 있다. 이러한 휴대용 전기기기들은 별도의 전원이 구비되지 않은 장소에서도 작동될 수 있도록 충방전이 가능한 이차 전지가 전원으로 사용된다.
상기 이차 전지는 대표적으로 니켈-카드뮴(Ni-Cd)전지와, 니켈-수소(Ni-MH)전지 및 리튬 이차 전지 등이 있는데, 상기 리튬 이차 전지는 작동 전압이 3.6V로서 니켈-카드뮴 전지나 니켈-수소 전지보다 3배나 높고, 단위 중량당 에너지 밀도도 높다는 측면에서 급속도로 신장되고 있는 추세이다.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 양극 활물질로 리튬계 산화물, 음극 활물질로 탄소재를 사용하고 있다. 일반적으로 전해액의 종류에 따라 액체 전해질 전지와 고분자 전해질 전지로 분류되며, 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬 이온 전지라 하고 고분자 전해질을 사용하는 전지를 리튬 폴리머 전지라고 한다. 또한, 리튬 이차 전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형과, 각형과, 파우치형을 들 수 있다.
종래의 일반적인 리튬 이차 전지는 양극 활물질이 코팅된 양극 전극판, 음극 활물질이 코팅된 음극 전극판 및 상기 양극 전극판과 음극 전극판 사이에 위치되어 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 세퍼레이터가 권취된 젤리롤 형태의 전극조립체와, 상기 전극조립체를 수용하는 케이스와, 상기 케이스 내측에 주입되어 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 전해액과, 케이스 상부에 고정되어 케이스를 밀봉하는 캡조립체로 이루어진다.
상기 캡조립체는 케이스에 고정되어 케이스를 밀봉하는 캡플레이트와, 음극판에서 연장된 음극탭이 고정되는 단자플레이트와, 캡플레이트와 단자플레이트 사이에 설치되어 절연을 행하는 절연플레이트와, 캡플레이트와 절연플레이트 및 단자플레이트에 형성된 통공을 관통하여 단자플레이트에 연결되는 전극단자와, 전극단 자를 감싸 절연을 행하는 가스켓을 포함한다.
상기 전극단자는 단자플레이트와 전기적으로 연결되어 음극단자 역할을 하는데, 상기한 전극단자는 가스켓에 둘러싸인 상태로 캡플레이트의 상부에서 단자플레이트를 향해 삽입되고, 전극단자의 하부가 통상의 코킹공정을 통해 단자플레이트에 일체로 고정된다.
한편, 전극단자를 코킹하여 단자플레이트에 고정시키는 종래의 방식에서는 전극단자와 단자플레이트 사이의 접촉저항에 의해 전지의 내부저항이 증가하는 문제가 발생한다. 이러한 전지의 내부저항 증가는 전지의 수명과 용량을 저하시키는 문제점이 있다.
또한, 전극단자를 단자플레이트에 코킹할 때, 높은 코킹 압력 때문에 단자플레이트의 퍼짐현상이 유발되는 문제점이 있다.
또한, 종래의 캡조립체는 단자플레이트에 대한 전극단자의 결합력이 우수하지 못하기 때문에 외력에 의해 전극단자가 단자플레이트에서 쉽게 분리된다. 따라서, 음극단자의 기능성이 저하되어 전지의 불량이 유발되는 문제점이 있다.
따라서, 상기 단자플레이트와 전극단자의 접촉저항을 감소시키고, 결합 강도를 극대화하도록 단자플레이트와 전극단자의 결합방식의 변경이 요청된다.
이에 본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로 전극단자와 단자플레이트의 결합 방식을 개선하여 단자플레이트에 대한 전극단자의 결합력을 증대시키고, 전극단자와 단자플레이트의 접촉저항을 감소시켜 전지의 내 부저항 증가를 방지할 수 있는 캡조립체와 이를 이용하는 이차 전지 및 캡조립체 조립방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은, 전극단자의 스피닝이 원활하여 전극단자와 단자플레이트의 밀착성을 높이는 캡조립체와 이를 이용하는 이차 전지 및 캡조립체 조립방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 스피닝 압력이 감소되어 단자플레이트의 퍼짐현상을 방지하는 캡조립체와 이를 이용하는 이차 전지 및 캡조립체 조립방법을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 캡조립체는 제1 단자통공이 형성된 캡플레이트와, 상기 캡플레이트 하부에 설치되고 제2 단자통공이 형성된 단자플레이트 및 상기 제1 단자통공과 제2 단자통공을 관통하고 저면에 외력에 의해 변형되어 상기 제2 단자통공을 밀폐하면서 단자플레이트와 일체로 연결되는 고정부재가 구비된 전극단자가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 고정부재는 스피닝 툴(Spinning Tool)이 삽입되는 코킹홈으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 코킹홈은 전극단자 저면 중심부에 형성될 수 있다.
또한, 상기 코킹홈은 원기둥형상으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 코킹홈은 각기둥형상으로 이루어질 수 있다.
또한, 양극판과 음극판과 세퍼레이터가 적층되어 권취된 전극조립체와, 상기 전극조립체와 전해액을 내부에 수용하는 케이스 및 상기 케이스의 상단 개구부를 밀봉하는 캡조립체가 포함되어 구성되는 이차 전지에 있어서, 상기 캡조립체는 제1 단자통공이 형성된 캡플레이트; 상기 캡플레이트 하부에 설치되고, 제2 단자통공이 형성된 단자플레이트; 및 상기 제1 단자통공과 제2 단자통공을 관통하고, 저면에 외력에 의해 변형되어 상기 제2 단자통공을 밀폐하면서 단자플레이트와 일체로 연결되는 고정부재가 구비된 전극단자가 포함되어 구성될 수 있다.
이때, 상기 고정부재는 스피닝 툴(Spinning Tool)이 삽입되는 코킹홈으로 이루어질 수 있고, 상기 코킹홈은 전극단자 저면 중심부에 형성될 수 있다. 또한, 상기 코킹홈은 원기둥형상이나 각기둥형상으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 캡조립체 조립방법은 캡플레이트의 제1 단자통공과 단자플레이트의 제2 단자통공을 관통하는 전극단자의 저면에 형성되는 코킹홈 내부로 스피닝 툴(Spinning Tool)이 삽입되는 스피닝 툴(Spinning Tool) 삽입단계와, 상기 코킹홈 내부에서 스피닝 툴(Spinning Tool)이 회전하여 코킹홈 주변부를 가압하는 스피닝 툴(Spinning Tool) 회전가압단계와, 상기 코킹홈 주변부가 스피닝 툴(Spinning Tool)의 회전가압에 의해 변형되며 단자플레이트로 확장되는 코킹홈 확장단계와, 상기 코킹홈의 주변부가 확장되며 상기 제2 단자통공을 밀폐하는 단자통공 밀폐단계 및 상기 단자플레이트와 전극단자가 스피닝(Spinning)에 의해 일체로 연결되는 전극단자 고정단계가 포함되어 구성될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 캡조립체의 바람직한 실시예 를 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 캡조립체의 바람직한 실시예는 도 1, 도 3a, 도 3b 에 도시된 바와 같이, 캡플레이트(10)와, 상기 캡플레이트(10)를 관통하는 전극단자(20)와, 상기 캡플레이트(10)와 전극단자(20) 사이에 개재되는 가스켓(40)과, 상기 캡플레이트(10) 하면에 배치된 절연플레이트(50) 및 상기 절연플레이트(50)의 아랫면에 설치된 단자플레이트(60)가 포함되어 구성된다.
상기 캡플레이트(10)는 케이스(미도시)의 상단 개구부를 밀봉하도록 대응하는 크기와 형상을 가지는 평판형으로 형성되며, 중앙에 상기 전극단자(20)가 관통되는 제1 단자통공(11)이 형성되고 일측에 전해액주입구(12)가 구비된다.
상기 전극단자(20)는 가스켓(40)에 둘러싸인 상태로 캡플레이트(10)의 상부에서 단자플레이트(60)를 향해 삽입되고, 전극단자(20)의 하부가 스피닝에 의해 단자플레이트(60)에 일체로 고정된다. 즉, 상기 전극단자(20)는 상기 캡플레이트(10)의 제1 단자통공(11)을 관통하고, 상기 전극단자(20)의 하부는 상기 단자플레이트(60)의 후술할 제2 단자통공(61)을 관통하여 상기 단자플레이트(60) 하부에서 전기적으로 연결된다. 따라서, 상기 전극단자(20)와 단자플레이트(60)의 전기적 연결에 의해 상기 제2 단자통공(61)은 밀폐된다.
한편, 상기 가스켓(40)은 절연재질의 튜브형상으로 상기 전극단자(20)와 캡플레이트(10) 사이에서 전기적 절연을 위해 설치되며, 상부에 두께 방향으로 단차부(41)가 형성된다.
상기 전극단자(20)의 상부는 상기 가스켓(40)의 단차부(41)와 대응하도록 단 차지게 형성되어 상기 가스켓(40)의 단차부(41)에 안착함으로써 상기 제 1 단자통공(11)을 밀폐한다.
상기 전극단자(20)는 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 저면에 외력에 의해 변형되어 상기 단자플레이트(60)와 연결되는 고정부재(30)가 포함되어 구성된다. 상기 고정부재(30)는 본 실시예에서 코킹홈(30)으로 이루어진다. 상기 코킹홈(30)은 상기 전극단자(20)의 저면 중심부에서 내부로 함몰된 홈으로 형성되는데, 그 형상은 원기둥형상이나, 삼각 또는 사각 등의 각기둥형상으로 이루어진다.
상기 코킹홈(30)을 스피닝하는 스피닝 툴(Spinning Tool)(70)의 회전가압에 의해 코킹홈(30) 주변부가 변형되어 단자플레이트(60)로 확장되면서 전극단자(20)와 단자플레이트(60)가 일체로 연결된다. 따라서, 상기 코킹홈(30)을 이용하여 코킹 효과와 스피닝 효과를 동시에 만족할 수 있다. 또한, 스피닝 툴(Spinning Tool)(70)이 상기 코킹홈(30)에 삽입되면서 스피닝하기 때문에 스피닝 공정이 원활하고 상기 전극단자(20)와 단자플레이트(60)의 밀착성이 높아진다.
상기 절연플레이트(50)는 상기 캡플레이트(10)의 하부에 설치되어 상기 캡플레이트(10)와 단자플레이트(60)의 전기적 쇼트를 방지한다.
상기 단자플레이트(60)는 상기 절연플레이트(50)의 하부에 설치되며, 상기 제1 단자통공(11)과 대응하는 위치에 상기 전극단자(20)가 관통하는 제2 단자통공(61)이 형성된다. 이때, 상기 제2 단자통공(61)을 관통한 전극단자(20)와 단자플레이트(60)가 스피닝 공정에 의해 일체로 고정됨으로써 상기 제2 단자통공(61)은 밀폐된다. 한편, 상기 전극단자(20)에 형성된 코킹홈(30)을 이용하여 스피닝할 때, 상기 전극단자(20)와 단자플레이트(60)는 접촉저항이 감소하게 되고 이에 따라 전지의 내부저항이 감소한다. 또한, 상기 코킹홈(30)에 의해 스피닝 압력이 최소화되어 단자플레이트(60)의 퍼짐현상이 방지된다.
다음에는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 이차 전지의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 이차 전지의 바람직한 실시예는 도 4에 도시된 바와 같이, 전극조립체(200)와, 상기 전극조립체(200)와 전해액이 수용되는 케이스(300)와, 상기 케이스(300)의 상단 개구부를 밀봉하는 캡조립체(100)로 이루어진다.
상기 전극조립체(200)는 양극판(210)과 음극판(220) 사이에 세퍼레이터(230)가 개재되면서 권취되어 형성된다. 상기 양극판(210) 및 음극판(220)은 적어도 일면에 양극 활물질 또는 음극 활물질이 도포되어 있다. 상기 양극판(210)에는 양극 활물질층이 형성되지 않은 양극 집전체의 영역에 양극탭(240)이 결합되어 전극조립체(200)의 상단부로 돌출되며, 음극판(220)에는 음극 활물질층이 형성되지 않은 음극 집전체의 영역에 음극탭(250)이 결합되어 전극조립체(200)의 상단부로 또한 돌출된다. 상기 전극조립체(200)에서 상기 양극탭(240)과 음극탭(250)은 소정거리 떨어져 전기적으로 절연된다. 상기 양극탭(240)과 음극탭(250)은 일반적으로 니켈(Ni) 금속으로 형성된다.
상기 케이스(300)는 본 실시예에서는 캔(300)으로 구성된다. 즉, 직육면체로 상부가 개방된 형상을 가진 알루미늄 혹은 알루미늄 합금의 용기로 이루어진다. 상 기 캔(300)은 딥 드로잉(Deep Drawing) 방식에 의해 제작되며, 개방된 상단을 통해 전극조립체(200)가 수용되어 전극조립체(200) 및 전해액의 용기 역할을 하게 된다. 캔(300)은 그 자체가 단자역할을 수행할 수 있으며, 캡조립체(100)에 의해 밀봉된다.
상기 캡조립체(100)는 상기 캔(300)의 상부를 밀봉하는 캡플레이트(10)와, 상기 캡플레이트(10)를 관통하는 전극단자(20)와, 상기 캡플레이트(10)와 전극단자(20) 사이에 개재되는 가스켓(40)과, 상기 캡플레이트(10) 하면에 설치되는 절연플레이트(50) 및 상기 절연플레이트(50) 하면에 설치되는 단자플레이트(60)가 포함되어 구성된다.
상기 캡플레이트(10)는 상기 캔(300)의 상단 개구부와 상응하는 크기와 형상을 가지는 금속판으로 형성된다. 상기 캡플레이트(10)의 중앙에는 소정 크기의 제1 단자통공(11)이 형성되며, 제1 단자통공(11)에는 전극단자(20)가 삽입된다. 상기 전극단자(20)가 제1 단자통공(11)에 삽입될 때는 전극단자(20)와 캡플레이트(10)의 절연을 위하여 전극단자(20)의 외면에는 튜브형의 가스켓(40)이 결합되어 함께 삽입된다. 한편, 상기 캡플레이트(10)의 일측에는 전해액주입구(12)가 형성된다. 상기 캡조립체(100)가 상기 캔(300)의 상단 개구부에 조립된 후 전해액주입구(12)를 통하여 전해액이 주입되고 전해액주입구(12)는 별도의 밀폐수단(13)에 의하여 밀폐된다.
상기 밀폐수단(13)은 알루미늄이나 알루미늄 함유 금속으로 형성된 볼형 모재로 전해액주입구(12) 위에 놓고 기계적으로 전해액주입구(12)에 압입된다. 또한, 밀봉을 위해 밀폐수단(13)은 전해액주입구(12) 주변에서 캡플레이트(10)에 용접된다.
또한, 상기 캡플레이트(10)는 타측에 내압이 상승하여 일정 압력 이상 도달시 가스가 방출될 수 있도록 하는 안전밴트(14)가 형성된다. 상기 안전밴트(14)는 전지 내부의 압력이 소정 압력 이상으로 상승하면 파손되어 전지의 발화, 폭발을 방지하는 역할을 한다.
상기 전극단자(20)와 단자플레이트(60)는 전술한 본 발명에 따른 캡조립체(100)의 바람직한 실시예의 전극단자(20) 및 단자플레이트(60)와 동일한 구성을 가진다.
즉, 상기 전극단자(20)는 상기 음극판(220)의 음극탭(250)에 연결되어 음극단자로 작용하며, 상기 음극탭과 연결되기 전, 외력에 의해 변형되어 상기 단자플레이트(60)와 연결되는 고정부재(30)가 저면에 형성된다. 상기 고정부재(30)는 본 실시예에서는 스피닝에 의해 상기 단자플레이트(60)와 고정되는 코킹홈(30)으로 이루어진다.
상기 코킹홈(30)은 상기 전극단자(20)의 저면 중앙부에 형성되며, 회전하는 스피닝 툴(Spinning Tool)(70)이 상기 코킹홈(30)에 삽입되어 코킹홈 주변부가 가압에 의해 단자플레이트(60)로 확장되면서 전극단자(20)와 단자플레이트(60)가 일체로 고정된다. 또한, 상기 코킹홈(30)은 원기둥형상이나, 삼각 또는 사각 등의 각기둥형상으로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 전극단자(20)의 상부는 상기 가스켓(40)의 상부에 안착하여 상기 캡플레이트(10)의 제1 단자통공(11)을 밀폐한다. 즉, 상기 가스켓(40)은 상부에 두께 방향으로 단차부(41)가 형성되고, 상기 전극단자(20)의 상부는 상기 단차부(41)와 대응하도록 단차지게 형성된다. 따라서, 상기 전극단자(20)의 상부가 상기 가스켓(40)의 단차부(41)에 안착함으로써 제1 단자통공(11)을 밀폐한다.
상기 단자플레이트(60)와 전극단자(20)의 하단부는 상기한 바와 같이 스피닝에 의해 전기적으로 연결되어 있고, 전극단자(20)의 하단부에는 음극판(220)으로 부터 인출된 음극탭(250)이 지그재그형상의 절곡부를 가진 상태에서 용접된다.
한편, 상술한 바와 같이, 상기 전극단자(20)와 음극탭(250)이 용접되기 전에 상기 전극단자(20)에 형성된 코킹홈(30)이 외력에 의해 변형되어 상기 단자플레이트(60)와 일체로 고정된다. 따라서, 용접시 보다 넓은 용접면적을 확보할 수 있기 때문에 전극단자(20)와 음극탭(250)의 용접 작업이 용이하다.
또한, 캡플레이트(10) 하면에는 양극판(210)으로부터 인출된 양극탭(240)이 용접되어 있다. 이때, 상기 음극탭(250)과 양극탭(240)을 결합시키는 용접방법으로는 저항 용접, 레이저 용접 등이 사용되며 일반적으로는 저항용접이 사용된다.
또한, 상기 캡조립체(100)는 상기 캡플레이트(10) 주변부를 캔(300) 개구부 측벽에 용접하여 캔(300)에 결합된다.
상기 절연플레이트(50)는 가스켓(40)과 같은 절연물질로 형성되며, 캡플레이트(10)의 하면에 결합된다. 절연플레이트(50)에는 상기 캡플레이트(10)의 제1 단자통공(11)에 대응되는 위치에 상기 전극단자(20)가 삽입되는 통공이 형성되어 있다.
상기 단자플레이트(60)는 일반적으로 니켈(Ni) 합금으로 형성되며, 상기 절 연플레이트(50)의 하면에 장착된다. 상기 단자플레이트(60)에는 캡플레이트(10)의 제1 단자통공(11)에 대응되는 위치에 상기 전극단자(20)가 삽입되는 제2 단자통공(61)이 형성되어 있으며, 상기 전극단자(20)가 가스켓(40)에 의하여 절연되면서 캡플레이트(10)의 제1 단자통공(11)을 통하여 결합하므로 상기 단자플레이트(60)는 캡플레이트(10)와 전기적으로 절연되면서 전극단자(20)와 전기적으로 연결된다.
다음에는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 캡조립체 조립방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 캡조립체 조립방법의 바람직한 실시예는 도 3a, 도 3b, 도 5에 도시된 바와 같이, i)스피닝 툴(Spinning Tool) 삽입단계(S10)와, ii)스피닝 툴(Spinning Tool) 회전가압단계(S20)와, iii)코킹홈 확장단계(S30)와, iv)단자통공 밀폐단계(S40) 및 v)전극단자 고정단계(S50)가 포함되어 구성된다.
상기 스피닝 툴(Spinning Tool) 삽입단계(S10)는 캡플레이트(10)에 형성된 제1 단자통공(11)과 단자플레이트(60)에 형성된 제2 단자통공(61)을 관통하는 전극단자(20)의 저면에 내부로 함몰된 코킹홈(30)이 형성되고, 상기 코킹홈(30) 내부로 회전가압하는 스피닝 툴(Spinning Tool)(70)이 삽입되는 단계이다.
상기 캡플레이트(10)와 단자플레이트(60) 사이에 설치되는 절연플레이트(50)에는 상기 전극단자(20)가 관통하는 통공이 형성된다.
상기 스피닝 툴(Spinning Tool) 회전가압단계(S20)는 상기 코킹홈(30) 내부에 삽입된 스피닝 툴(Spinning Tool)(70)이 회전하며 코킹홈(30) 주변부를 가압하 는 단계이다. 이때, 코킹홈(30)의 가압되는 부분은 변형되기 시작한다.
상기 코킹홈 확장단계(S30)는 상기 코킹홈(30) 주변부가 스피닝 툴(Spinning Tool)(70)의 회전가압에 의해 변형되며 단자플레이트(60)로 확장되는 단계이다. 이때, 상기 코킹홈(30)은 상기 전극단자(20) 저면 중앙부에 형성되어 외력에 의해 동심원 방향으로 균일하게 확장된다.
상기 단자통공 밀폐단계(S40)는 상기 코킹홈(30)의 주변부가 확장되며 상기 제2 단자통공(61)을 밀폐하는 단계이다.
상기 전극단자 고정단계(S50)는 상기 단자플레이트(60)와 전극단자(20)가 스피닝(Spinning)에 의해 일체로 연결되는 단계이다. 따라서, 이후, 상기 전극단자(20)는 음극판(220)에 연결된 음극탭(250)과 용접되어 음극단자로 기능한다.
다음에는 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 캡조립체와 이를 이용하는 이차 전지 및 캡조립체 조립방법의 작용을 설명한다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 캡플레이트(10)에 형성된 제1 단자통공(11)과, 단자플레이트(60)에 형성된 제2 단자통공(61)을 관통하도록 전극단자(20)를 삽입한다. 전극단자(20) 삽입 후, 전극단자(20)의 상부는 외주부를 감싼 가스켓(40)과 함께 상기 제1 단자통공(11)을 밀폐하게 되고, 상기 전극단자(20)의 하부는 제2 단자통공(61) 하부로 노출된다.
한편, 상기 전극단자(20)는 단자플레이트(60)와의 고정부재(30)로 저면에 내부로 함몰된 코킹홈(30)이 형성되어 있다. 상기 코킹홈(30) 내부로 스피닝 툴(Spinning Tool)(70)을 삽입하여 도 3b에 도시된 바와 같이, 회전에 의해 가압함으로써 상기 코킹홈(30)의 주변부는 변형되면서 코킹홈(30) 외부로 확장하게 되고 이와 같은 스피닝 공정 및 코킹 공정으로 상기 전극단자(20)와 단자플레이트(60)는 일체로 고정된다. 따라서, 상기 단자플레이트(60)에 형성된 제2 단자통공(61)은 밀폐된다.
상기 전극단자(20) 저면에 단자플레이트(60)와의 고정부재(30)로 코킹홈(30)이 형성되기 때문에 상기 전극단자(20)와 단자플레이트(60)의 고정시 접촉저항이 감소되고 이에 따라 제조되는 전지의 내부저항이 현격하게 감소된다. 따라서, 용량과 사용시간이 증대된 이차 전지의 제조가 가능하다. 또한, 코킹홈(30) 내부에 스피닝 툴(Spinning Tool)(70)이 삽입되어 회전가압하기 때문에 스피닝이 원활하며, 스피닝 압력이 감소되어 단자플레이트(60)의 퍼짐현상이 방지된다. 따라서, 전극단자(20)와 단자플레이트(60)의 밀착성이 향상된다.
본 발명은 상술한 특정의 실시예나 도면에 기재된 내용에 그 기술적 사상이 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 본 발명의 청구범위 내에 있게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명은 전극단자와 단자플레이트의 결합 방식을 개선하여 단자플레이트에 대한 전극단자의 결합력을 증대시키고, 전극단자와 단자플레이 트의 접촉저항을 감소시켜 전지의 내부저항 증가를 억제할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 또 다른 효과는, 전극단자의 스피닝이 원활하여 단자플레이트와의 밀착성을 높이는 것이다.
본 발명의 또 다른 효과는, 스피닝 압력이 감소되어 단자플레이트의 퍼짐현상을 방지하는 것이다.

Claims (10)

  1. 제1 단자통공이 형성된 캡플레이트;
    상기 캡플레이트 하부에 설치되며 제2 단자통공이 형성된 단자플레이트; 및
    상기 제1 단자통공과 제2 단자통공을 관통하며, 저면에 외력에 의해 변형되어 상기 제2 단자통공을 밀폐하면서 단자플레이트와 일체로 연결되는 고정부재가 구비된 전극단자가 포함되어 구성되고,
    상기 고정부재는 스피닝 툴(Spinning Tool)이 삽입되는 코킹홈으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 캡조립체.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 코킹홈은 전극단자 저면 중심부에 형성되는 것을 특징으로 하는 캡조립체.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 코킹홈은 원기둥형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 캡조립체.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 코킹홈은 각기둥형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 캡조립체.
  6. 양극판과, 음극판과, 세퍼레이터가 적층되어 권취된 전극조립체;
    상기 전극조립체와 전해액을 내부에 수용하는 케이스; 및
    상기 케이스의 상단 개구부를 밀봉하는 캡조립체가 포함되어 구성되는 이차 전지에 있어서,
    상기 캡조립체는,
    제1 단자통공이 형성된 캡플레이트;
    상기 캡플레이트 하부에 설치되고, 제2 단자통공이 형성된 단자플레이트; 및
    상기 제1 단자통공과 제2 단자통공을 관통하고, 저면에 외력에 의해 변형되어 상기 제2 단자통공을 밀폐하면서 단자플레이트와 일체로 연결되는 고정부재가 구비된 전극단자가 포함되어 구성되고,
    상기 고정부재는 스피닝 툴(Spinning Tool)이 삽입되는 코킹홈으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  7. 삭제
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 코킹홈은 전극단자 저면 중심부에 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 코킹홈은 원기둥형상이나 각기둥형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  10. 캡플레이트의 제1 단자통공과 단자플레이트의 제2 단자통공을 관통하는 전극단자의 저면에 형성되는 코킹홈 내부로 스피닝 툴(Spinning Tool)이 삽입되는 스피닝 툴(Spinning Tool) 삽입단계;
    상기 코킹홈 내부에서 스피닝 툴(Spinning Tool)이 회전하여 코킹홈 주변부를 가압하는 스피닝 툴(Spinning Tool) 회전가압단계;
    상기 코킹홈 주변부가 스피닝 툴(Spinning Tool)의 회전가압에 의해 변형되며 단자플레이트로 확장되는 코킹홈 확장단계;
    상기 코킹홈의 주변부가 확장되며 상기 제2 단자통공을 밀폐하는 단자통공 밀폐단계; 및
    상기 단자플레이트와 전극단자가 스피닝(Spinning)에 의해 일체로 연결되는 전극단자 고정단계가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 캡조립체 조립방법.
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