KR102259159B1 - 이차전지용 캡플레이트 제조방법 및 이로부터 제조되는 이차전지용 캡플레이트 - Google Patents

이차전지용 캡플레이트 제조방법 및 이로부터 제조되는 이차전지용 캡플레이트 Download PDF

Info

Publication number
KR102259159B1
KR102259159B1 KR1020200130827A KR20200130827A KR102259159B1 KR 102259159 B1 KR102259159 B1 KR 102259159B1 KR 1020200130827 A KR1020200130827 A KR 1020200130827A KR 20200130827 A KR20200130827 A KR 20200130827A KR 102259159 B1 KR102259159 B1 KR 102259159B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cap plate
vent
forming
cut
secondary battery
Prior art date
Application number
KR1020200130827A
Other languages
English (en)
Inventor
최윤호
김병국
서창욱
Original Assignee
(주)성우
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)성우 filed Critical (주)성우
Priority to KR1020200130827A priority Critical patent/KR102259159B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102259159B1 publication Critical patent/KR102259159B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/342Non-re-sealable arrangements
    • H01M50/3425Non-re-sealable arrangements in the form of rupturable membranes or weakened parts, e.g. pierced with the aid of a sharp member
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147Lids or covers
    • H01M50/148Lids or covers characterised by their shape
    • H01M50/152Lids or covers characterised by their shape for cells having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/574Devices or arrangements for the interruption of current
    • H01M50/578Devices or arrangements for the interruption of current in response to pressure
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/20Pressure-sensitive devices
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)

Abstract

본 발명은 전지의 내부 압력이 설정된 단락압력을 초과할 경우 파단되어 전지의 내부 압력을 외부로 방출할 수 있을 뿐만 아니라, 제조 과정에서 외력에 의한 캡플레이트의 변형이나 손상을 억제하여, 전지의 안정성과 신뢰성을 높일 수 있는 이차전지용 캡플레이트 제조방법 및 이로부터 제조되는 이차전지용 캡플레이트를 제공함에 있다. 이를 위한 본 발명은 벤트부와, 상기 벤트부의 주변부에 연장 형성되는 본체부를 가지는 캡플레이트 원판을 형성하는 원판 형성단계; 단락압력 발생 시 상기 본체부로부터 상기 벤트부가 파단되도록 상기 본체부와 상기 벤트부의 경계영역에 홈부를 형성하는 홈부 형성단계; 상기 캡플레이트 원판을 압착 가공하여 상기 홈부를 메워 절개이음부를 형성하는 절개이음부 형성단계; 및 상기 절개이음부와 반대되는 상기 캡플레이트 원판의 타면에 외부 회로와의 접촉을 위한 단자탭을 결합하는 단자탭 형성단계;를 거치면서 제조되는 특징을 개시한다.

Description

이차전지용 캡플레이트 제조방법 및 이로부터 제조되는 이차전지용 캡플레이트{CAP PLATE MANUFACTURING MATHOD FOR SECONDARY BATTERIES AND CAP PLATE FOR SECONDARY BATTERIES PREPARED FROM THE SAME}
본 발명은 이차전지용 캡플레이트 제조방법 및 이로부터 제조되는 이차전지용 캡플레이트에 관한 것으로, 상세하게는 이차전지의 열폭주 현상을 방지하기 위한 안전벤트를 가지는 이차전지용 캡플레이트 제조방법 및 이로부터 제조되는 이차전지용 캡플레이트에 관한 것이다.
이차전지는 양극, 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 배치된 분리막 구조로 이루어진 충방전이 가능한 전극조립체를 가진다.
이차전지는 전극조립체의 구조에 따라 활성물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 배치하여 권취한 젤리롤형과, 소정 크기의 다수의 양극과 음극 사이에 분리막을 배치한 상태에서 순차적으로 적층한 스택형으로 분류될 수 있다.
그리고, 이차전지는 전극조립체가 내장되는 전지케이스의 형상에 따라 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 또는 각형 이차전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류될 수 있다.
이러한 다양한 종류의 이차전극 중 젤리롤형 전극조립체는 제조가 용이하고 중량당 에너지 밀도가 높은 장점을 가지고, 특히, 고에너지 밀도를 갖는 젤리롤형 전극조립체를 원통형 금속 캔에 내장한 원통형 이차전지는 전기자동차와 같이 고용량의 이차전지를 필요로 하는 분야에서 널리 사용되고 있다.
도 1은 원통형 이차전지의 부분 단면 예시도이다.
도 1을 참조하면, 먼저 이차전지는 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 배치되는 분리막을 포함하는 전극조립체(10)와, 전극조립체(10)가 삽입되는 캔(20)과, 캔(20)의 개방된 상부에 결합되어 캡조립체(30)를 포함할 수 있다. 즉, 상부가 개방된 캔(20)의 내부에 전극조립체(10)를 삽입하고, 전해액을 주입한 다음 캔(20)의 개방된 상부에 캡조립체(30)를 장착함으로써 제조될 수 있다.
캡조립체(30)는 캔(20)의 개방된 상부에 결합되는 캡플레이트(31)를 가질 수 있다.
캡플레이트(31)는 전류가 통하는 소재로 이루어질 수 있고, 외부 회로와의 접속를 위한 단자(양극 단자)로서 역할을 수행할 수 있다. 캡플레이트(31)는 전류차단 및 기밀유지용 가스켓(37)을 사이에 두고 캔(20)의 개방된 상부에 장착될 수 있다.
이러한 캡플레이트(31)는 이차전지의 내부 압력이 설정된 압력 값보다 높아질 경우 일부분이 변형되면서 분리될 수 있다. 따라서, 이차전지의 열폭주 현상을 방지할 수 있다. 이때, 캡플레이트(31)의 분리되는 부분이 벤트부에 해당된다.
또한, 캡조립체(30)는 전류차단필터(35)를 가질 수 있다.
전류차단필터(35)는 일부분이 캡플레이트(31)의 하부에 밀착(예컨대, 용접에 의해 결합)되도록 설치될 수 있으며, 전류가 통하는 소재로 이루어질 수 있다. 전류차단필터(35)는 전류차단용 가스켓(38)을 사이에 두고 캔(20)의 개방된 상부에 장착될 수 있다.
이러한 전류차단필터(35)는 이차전지 내부의 가스를 통과시킬 수 있고, 전류차단필터(35)는 전극조립체(10)의 양극과 캡플레이트(31)를 전기적으로 연결할 수 있다. 그리고, 캡플레이트(31)로 전달되는 전류를 차단할 수 있는데, 즉, 캡플레이트(31)의 변형 및 단락 시 전류차단필터(35)의 일부분이 함께 분리 단락되기 때문에 외부 회로와 전극조립체(10) 사이의 전류를 차단할 수 있다.
결과적으로, 과충전 등으로 인하여 이차전지의 내부 압력이 설정된 단락압력을 초과하게 되면, 캡플레이트(31)의 벤트부(32)가 분리되므로, 이차전지의 내부 압력을 외부로 방출할 수 있고, 동시에 전류를 차단하여 이차전지의 안정성과 신뢰성을 높일 수 있다.
한편, 이차전지의 내부 압력이 설정된 단락압력을 초과할 경우 캡플레이트(31)의 변형과 분리를 촉진 및 유도하기 위하여 벤트부(32)의 가장자리를 따라 노치(33)를 형성하게 된다.
하지만, 종래의 캡플레이트(31)에는 다음과 같은 문제점이 있다.
상술한 바와 같이, 기본적으로 전지의 내부 압력에 의해 노치(33)가 형성된 부분이 파단됨으로써 전지의 안전성을 확보하는 역할을 수행하는데, 노치(33)가 형성되는 부분의 두께는 수십 마이크로미터에 불과하므로, 작은 외부 충격에도 크랙(crack)이 발생하거나 파단될 수 있는 위험이 있다.
예를 들어, 캡플레이트(31)에 상부캡(36)을 초음파 와이어 본딩시키거나, 캡플레이트(31)를 프레스 가공하는 과정에서 노치(33)가 형성된 부분의 강성을 약화시키거나 손상시키게 된다. 즉, 캡플레이트(31)의 제조과정에서 노치 또는 벤트 부분이 손상될 수 있어 전지의 안정성뿐만 아니라 신뢰성이 떨어지게 된다.
대한민국 등록특허공보 제1471958호(2014.12.11.공고)
본 발명의 목적은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 전지의 내부 압력이 설정된 단락압력을 초과할 경우 파단되어 전지의 내부 압력을 외부로 방출할 수 있을 뿐만 아니라, 제조 과정에서 외력에 의한 캡플레이트의 변형이나 손상을 억제하여, 전지의 안정성과 신뢰성을 높일 수 있는 이차전지용 캡플레이트 제조방법 및 이로부터 제조되는 이차전지용 캡플레이트를 제공함에 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 이차전지용 캡플레이트 제조방법은, 설정된 단락압력에서 파단되는 벤트부를 가지는 이차전지용 캡플레이트의 제조방법으로서, 상기 벤트부와, 상기 벤트부의 주변부에 연장 형성되는 본체부를 가지는 캡플레이트 원판을 형성하는 원판 형성단계; 상기 단락압력 발생 시 상기 본체부로부터 상기 벤트부가 파단되도록 상기 본체부와 상기 벤트부의 경계영역 일면에 홈부를 형성하는 홈부 형성단계; 상기 캡플레이트 원판을 압착 가공하여 상기 홈부를 메워 절개이음부를 형성하는 절개이음부 형성단계; 및 상기 절개이음부와 반대되는 상기 캡플레이트 원판의 타면에 외부 회로와의 접촉을 위한 단자탭을 결합하는 단자탭 형성단계;를 포함하고, 상기 절개이음부 형성단계는 상기 캡플레이트 원판을 압착 가공함에 따라, 상기 본체부 소재가 상기 벤트부 방향으로 유동하거나 상기 벤트부의 소재가 상기 본체부 방향으로 유동하면서 상기 홈부의 공백을 메우면서 상기 벤트부와 상기 본체부의 경계영역에 상기 절개이음부가 마련되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 이차전지용 캡플레이트 제조방법에 있어서, 상기 절개이음부 형성단계 이후에 수행되며, 상기 캡플레이트 원판을 벤딩 가공하여 상기 절개이음부가 형성된 주변에 주름부를 형성하는 주름부 형성단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 이차전지용 캡플레이트 제조방법에 있어서, 상기 절개이음부 형성단계 및 상기 주름부 형성단계는 연속된 다단 프레스 공법에 의해 압착 및 벤딩 가공이 순차적으로 수행될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 이차전지용 캡플레이트 제조방법에 있어서, 상기 주름부의 두께는 상기 본체부 및 상기 벤트부의 두께보다 얇게 형성될 수 있다.
삭제
본 발명의 실시예에 따른 이차전지용 캡플레이트 제조방법에 있어서, 상기 절개이음부는 깊이가 깊어질수록 상기 벤트부 방향으로 휘어지게 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 벤트부의 변형 및 파단을 촉진하는 홈부를 형성한 후 홈부의 공백을 메워서 절개이음부를 형성함으로써, 전지의 내부 압력이 설정된 단락압력을 초과할 경우 파단되어 전지의 내부 압력을 효과적으로 방출할 수 있을 뿐 아니라, 제조 과정에서 외력에 의한 캡플레이트의 변형이나 손상을 억제할 수 있으며, 결과적으로, 전지의 안정성과 함께 신뢰성을 높일 수 있다.
도 1은 원통형 이차전지의 부분 단면 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 캡플레이트 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 캡플레이트 제조방법을 나타낸 예시도이다.
도 4는 도 3의 단자탭 형성단계 시 작용을 설명하기 위한 비교 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 캡플레이트가 적용된 원통형 이차전지의 부분 단면 예시도이다.
이하 상술한 해결하고자 하는 과제가 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시예들을 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용될 수 있으며 이에 따른 부가적인 설명은 생략될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 캡플레이트 제조방법을 나타낸 흐름도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 캡플레이트 제조방법을 나타낸 예시도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이차전지용 캡플레이트 제조방법은, 원판 형성단계(S110), 홈부 형성단계(S120), 절개이음부 형성단계(S130) 및 단자탭 형성단계(S150)를 포함할 수 있다.
원판 형성단계(S110)는 캡플레이트 원판(100A)을 형성하는 단계일 수 있다. (도 3 (a) 참조)
캡플레이트 원판(100A)은 중앙의 벤트부(110)와, 벤트부(110)의 주변부에 연장 형성되는 본체부(130)를 포함할 수 있다.
원판 형성단계(S110)를 거친 후 본체부(130)는 제1두께(T1)를 가질 수 있고, 벤트부(110)는 제2두께(T2)를 가질 수 있다.
이때, 제2두께(T2)는 제1두께(T1)보다 두꺼울 수 있고, 이후 후술되는 절개음부 형성단계(S130) 또는 주름부 형성단계(S140)에서 수행되는 압착 또는 벤딩 가공 시 제2두께(T2)는 제1두께(T1)보다 얇은 두께를 가지도록 성형될 수 있다. 이에 따라, 벤트부(110)는 외부 충격으로부터 강한 내구성을 가질 수 있다.
캡플레이트 원판(100A)은 프레스 가공법의 드로잉(Drawing) 공정을 이용하여 판부재의 캡플레이트 원판(100A)을 용기 모양으로 성형할 수 있으며, 이때 본체부(130)의 가장자리 끝단(131)은 상부방향으로 절곡되어 리세스를 형성될 수 있다. 도 3 (f) 및 도 5에서와 같이, 본체부(130)의 리세스 형성된 끝단(131)은 이후 캔(20)의 개구된 상부에 장착하는 과정에서 절곡되면서 절첩될 수 있다.
홈부 형성단계(S120)는 캡플레이트 원판(100A)에 홈부(150)를 형성하는 단계일 수 있다. (도 3 (b) 참조)
홈부(150)는 본체부(130)와 벤트부(110)의 경계영역에 형성될 수 있고, 전극조립체(10)가 내장되는 전지의 내부공간을 대향하는 일면에 형성될 수 있다.
이러한 홈부(150)가 형성되는 본체부(130)와 벤트부(110)의 경계영역은 본체부(130)와 벤트부(110)의 두께보다 얇은 두께를 가지기 때문에, 전지의 내부 압력이 설정된 단락압력을 초과할 시 변형 및 파단될 수 있다.
홈부(150)는 본체부(130)와 벤트부(110)의 경계영역을 연결하는 폐곡선 구조를 이룰 수 있고, 본체부(130)와 벤트부(110)의 경계영역을 연결하는 개곡선 구조를 이룰 수도 있다.
홈부(150)는 프레스 가공법의 노치금형을 이용하여 캡플레이트 원판(100A)의 일면에 V자 형상으로 오목하게 형성될 수 있다.
절개이음부 형성단계(S130)는 홈부(150)를 메우는 단계일 수 있다. (도 3 (c) 참조)
즉, 캡플레이트 원판(100A)을 압착 가공하여 홈부(150)의 공백을 메울 수 있고, 이에 따라, 홈부(150)의 공백이 없어지면서 본체부(130)와 벤트부(110)의 경계영역에는 절개이음부(160)가 마련될 수 있다.
절개이음부(160)는 프레스 가공법의 단조 공정을 이용하여 캡플레이트 원판(100A)을 압착 가공함에 따라 형성될 수 있다.
홈부(150)를 메워 절개이음부(160)를 형성하는 과정에서 캡플레이트 원판(100A)을 여러 번에 걸쳐 압착 가공함에 따라, 본체부(130) 소재가 벤트부(110) 방향으로 유동되거나, 벤트부(110)의 소재가 본체부(130) 방향으로 유동될 수 있고, 이에 따라 홈부(150)의 공백이 메워질 수 있다. 그리고, 이러한 과정에서 절개이음부(160)의 주변부는 본체부(130) 및 벤트부(110)의 두께보다 얇은 두께를 가질 수도 있다.
또한, 압착 가공에 의해 홈부(150)가 메워져 절개이음부(160)가 형성되는 과정에서, 절개이음부(160)는 깊이가 깊어질수록 벤트부(110) 방향으로 휘어지게 형성될 수 있다. 압착 가공에 의해 절개이음부(160) 형성 시, 본체부(130) 소재가 벤트부(110) 방향으로 유동되거나, 벤트부(110)의 소재가 본체부(130) 방향으로 유동될 수 있는데, 이러한 압착 가공 시 캡플레이트 원판(100A) 소재의 측면 유동을 제어함으로써 절개이음부(160)의 휨 정도를 형성할 수 있다.
만일 전지의 내부 압력이 단락압력과 일치되기 전, 벤트부(110)는 파단 없이 외측으로 볼록하게 변형되는 과정을 거치게 된다. 이때 절개이음부(160)의 깊이가 깊어질수록 벤트부(110) 방향으로 휘어지게 형성되면, 벤트부(110)가 외측으로 볼록하게 변형되는 과정에서 절개이음부(160)의 변형 및 파손을 방지할 수 있다.
즉, 절개이음부(160)는 전지의 내부 압력이 단락압력과 일치되기 전에는 벤트부(110)가 볼록하게 변형되는 현상을 자연스레 유도하다가 전지의 내부 압력이 단락압력과 일치되는 정확한 시점에 절개이음부(160)에서 변형 및 파단이 발생될 수 있다. 이에 따라 안전벤트 고유 역활의 신뢰성을 높일 수 있다.
그리고, 절개이음부(160)는 후술되는 주름부(170) 형성을 위한 벤딩 가공 과정 중에도 깊이가 길어길수록 벤트부(110) 방향으로 휘어지게 형성될 수도 있다.
한편 본 발명에 따른 이차전지용 캡플레이트 제조방법은 주름부 형성단계(S140)를 더 포함할 수 있다.
주름부 형성단계(S140)는 절개이음부(160)가 형성된 주변에 주름부(170)를 형성하는 단계일 수 있다. (도 3 (d) 참조)
즉, 본체부(130)와 벤트부(110)는 주름부(170)에 의해 연결될 수 있고, 절개이음부(160)는 주름부(170) 상에 형성될 수 있다.
주름부(170)는 벤트부(110) 또는 본체부(130)로부터 가해지는 외부 충격을 흡수하여 벤트부(110)의 파손을 방지하는 역할을 할 수 있다. 즉, 주름부(170)는 전지의 내부 압력 외의 원인으로 인한 벤트부(110)의 파손을 방지할 수 있다.
만일 벤트부(110) 또는 본체부(130)의 외측에서 내측으로 외부 충격이 가해지게 되면, 주름부(170)를 거쳐 절개이음부(160)로 충격이 전달된다. 따라서, 외부 충격이 절개이음부(160)로 직접 가해지지 않고, 주름부(170)에서 충격이 완충되기 때문에, 절개이음부(160)가 형성된 부분이 외부 충격에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있다.
이처럼 주름부(170)를 갖는 캡플레이트(100)는 안전벤트의 고유 역할을 정상적으로 수행하면서 우수한 내충격성을 가질 수 있다.
주름부(170)는 프레스 가공법의 벤딩 공정을 이용하여 절개이음부(160)가 형성된 주변부 즉, 본체부(130)와 벤트부(110)의 연결부를 벤딩 가공함에 따라 형성될 수 있다.
이러한 벤딩 가공에 의해 형성되는 주름부(170)의 두께(T3)는 본체부(130) 및 벤트부(110)의 두께보다 얇게 형성될 수 있다.
그리고, 주름부(170) 형성을 위한 벤딩 가공 과정 중 절개이음부(160)는 깊이가 길어길수록 벤트부(110) 방향으로 휘어지게 형성될 수 있다. 즉, 벤딩 가공함에 따라 절개이음부(160)는 입구쪽에서 안쪽으로 깊이가 깊어질수록 자연스레 휘어질 수 있고, 입구쪽에서 안쪽으로 깊이가 깊어질수록 벤트부(110) 방향으로 휘어질 수 있다.
주름부(170)의 형상은 절개이음부(160)의 고유 역할 즉, 전지의 내부 압력에 의한 변형 및 파단 작용에 방해되지 않는 조건에서 다양한 곡률을 가지도록 형성될 수 있다.
한편, 절개이음부 형성단계(S130) 및 주름부 형성단계(S140)는 하나의 금형에서 일련의 공정이 연속적으로 이루어지는 프로그레시브 금형에 의해 이루어질 수 있다. 즉, 하나의 금형으로 캡플레이트 원판(100A)을 압착과 동시에 벤딩함에 따라 홈부(150)가 메워져 절개이음부(160)가 형성되고, 이후 절개이음부(160)의 주변부에 주름부(170)가 순차적으로 형성될 수 있다.
단자탭 형성단계(S150)는 절개이음부(160)와 반대되는 캡플레이트 원판(100A)의 타면에 단자탭(180)을 결합하는 단계일 수 있다. (도 3 (e) 참조)
단자탭(180)은 외부 회로와 접촉될 수 있다.
단자탭(180)은 초음파 와이어 본딩 장치를 이용하여 캡플레이트 원판(100A)에 고정 결합될 수 있다. 초음파 와이어 본딩은 대상물과의 사이에 작은 와이어를 장착하여 일체로 접착하는 것으로, 통상 와이어를 약 60,000Hz 이상의 높은 진동수로 진동시키면서 와이어를 본딩하게 된다. 즉, 초음파 와이어 본딩과 같이, 캡플레이트 원판(100A)에 단자탭(180)을 결합하는 과정에서 캡플레이트 원판(100A)에는 진동 등의 외력이 가해질 수 있다.
도 4는 도 3의 단자탭 형성단계 시 작용을 설명하기 위한 비교 도면이다.
도 4 (a)에 나타낸 바와 같이, 만약 홈부(150A)를 가지는 캡플레이트 원판에 단자탭(180)을 초음파 와이어 본딩하게 되면, 본딩 과정에서 진동이 캡플레이트 원판에 가해지고, 이에 따라 다른 영역보다 두께가 얇은 홈부(150A)가 변형되거나 손상될 수 있다.
반면에, 도 4 (b)에 나타낸 바와 같이, 절개이음부(160)를 가지는 캡플레이트 원판에 단자탭(180)을 초음파 와이어 본딩하게 되면, 본딩 과정에서 진동이 캡플레이트 원판에 가해지더라도, 절개이음부(160)는 공백 없이 솔리드 구조를 유지하기 때문에, 절개이음부(160)의 주변부가 변형되거나 손상되는 문제를 억제할 수 있다. 결과적으로, 본 발명은 전지의 안정성과 함께 제품의 신뢰성을 높일 수 있다.
단자탭(180)을 일체로 하는 캡플레이트 제조가 완료되면, 도 3 (f)에서와 같이, 본체부(130)의 가장자리 끝단(131)을 절곡하여 보강할 수 있다.
그리고, 단자탭(180)을 일체로 하는 캡플레이트(100)가 제조되면, 캡플레이트(100)의 벤트부(110) 하면에 전류차단필터(200:도 5참조)를 추가적으로 용접 결합할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 캡플레이트가 적용된 원통형 이차전지의 부분 단면 예시도이다.
먼저 상부가 개방된 캔(20)의 내부에 전극조립체(10)를 삽입하고, 전해액을 주입한 다음, 캔(20)의 개방된 상부에 캡조립체(30)를 장착하게 된다.
즉, 캔(20)의 개방된 상부에 전류차단 및 기밀유지용 가스켓(37,38)을 사이에 두고 전류차단필터(200)를 포함한 캡플레이트(100)를 장착하게 된다.
전지의 내부 압력이 설정된 단락압력에 가깝게 상승하게 되면, 전류차단필터(200)와 함께 캡플레이트(100)의 벤트부(110)는 상부방향으로 볼록하게 변형될 수 있다. 여기서 만일 전지의 내부 압력이 설정된 단락압력을 초과하게 되면, 캡플레이트(100)의 절개이음부(160)가 파단되면서 벤트부(110)가 본체부(130)로부터 분리되고, 이와 함께 전류차단필터(200)의 일부분이 함께 파단될 수 있다. 따라서, 외부 회로와 연결되는 전류를 차단하는 것과 동시에 전지의 내부 압력을 외부로 효과적으로 방출하여, 전지의 안정성과 신뢰성을 크게 높일 수 있다.
한편, 본 실시예에 의해 제조되는 캡플레이트(100)는 상부면에 결합된 단자탭(180)을 일체로 하기 때문에, 도 1에서와 같이 기존 상부캡(36)을 배제하여 이차전지의 소형화 및 캡조립체(30)의 제조 공정을 더욱 간소화할 수 있다.
상술한 바와 같이 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면, 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있다.
100: 캡플레이트
110: 벤트부
130: 본체부
150: 홈부
160: 절개이음부
170: 주름부
180: 단자탭

Claims (7)

  1. 설정된 단락압력에서 파단되는 벤트부를 가지는 이차전지용 캡플레이트의 제조방법으로서,
    상기 벤트부와, 상기 벤트부의 주변부에 연장 형성되는 본체부를 가지는 캡플레이트 원판을 형성하는 원판 형성단계;
    상기 단락압력 발생 시 상기 본체부로부터 상기 벤트부가 파단되도록 상기 본체부와 상기 벤트부의 경계영역 일면에 홈부를 형성하는 홈부 형성단계;
    상기 캡플레이트 원판을 압착 가공하여 상기 홈부를 메워 절개이음부를 형성하는 절개이음부 형성단계; 및
    상기 절개이음부와 반대되는 상기 캡플레이트 원판의 타면에 외부 회로와의 접촉을 위한 단자탭을 결합하는 단자탭 형성단계;를 포함하고,
    상기 절개이음부 형성단계는 상기 캡플레이트 원판을 압착 가공함에 따라, 상기 본체부 소재가 상기 벤트부 방향으로 유동하거나 상기 벤트부의 소재가 상기 본체부 방향으로 유동하면서 상기 홈부의 공백을 메우면서 상기 벤트부와 상기 본체부의 경계영역에 상기 절개이음부가 마련되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 캡플레이트 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 절개이음부 형성단계 이후에 수행되며,
    상기 캡플레이트 원판을 벤딩 가공하여 상기 절개이음부가 형성된 주변에 주름부를 형성하는 주름부 형성단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 캡플레이트 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 절개이음부 형성단계 및 상기 주름부 형성단계는 연속된 다단 프레스 공법에 의해 압착 및 벤딩 가공이 순차적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 캡플레이트 제조방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 주름부의 두께는 상기 본체부 및 상기 벤트부의 두께보다 얇게 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 캡플레이트 제조방법.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 절개이음부는 깊이가 깊어질수록 상기 벤트부 방향으로 휘어지게 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 캡플레이트 제조방법.
  7. 제1항 내지 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 기재된 이차전지용 캡플레이트 제조방법에 의해 제조되는 이차전지용 캡플레이트.
KR1020200130827A 2020-10-12 2020-10-12 이차전지용 캡플레이트 제조방법 및 이로부터 제조되는 이차전지용 캡플레이트 KR102259159B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200130827A KR102259159B1 (ko) 2020-10-12 2020-10-12 이차전지용 캡플레이트 제조방법 및 이로부터 제조되는 이차전지용 캡플레이트

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200130827A KR102259159B1 (ko) 2020-10-12 2020-10-12 이차전지용 캡플레이트 제조방법 및 이로부터 제조되는 이차전지용 캡플레이트

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102259159B1 true KR102259159B1 (ko) 2021-06-01

Family

ID=76375733

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200130827A KR102259159B1 (ko) 2020-10-12 2020-10-12 이차전지용 캡플레이트 제조방법 및 이로부터 제조되는 이차전지용 캡플레이트

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102259159B1 (ko)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100601500B1 (ko) * 2004-06-22 2006-07-14 삼성에스디아이 주식회사 온도와 압력 감응형 안전 벤트를 갖는 리튬 이온 이차 전지
JP2008130482A (ja) * 2006-11-24 2008-06-05 Hitachi Vehicle Energy Ltd 円筒型二次電池
KR20130034284A (ko) * 2011-09-28 2013-04-05 (주)아이비티 전류차단소자 및 이를 구비한 이차 전지
KR101471958B1 (ko) 2013-08-16 2014-12-11 (주)영하이테크 벤트 구조를 갖는 2차 전지용 캡 플레이트의 제조 방법 및 그를 이용한 캡 플레이트
KR20190041294A (ko) * 2017-10-12 2019-04-22 주식회사 엘지화학 안전 벤트
JP2019522334A (ja) * 2016-07-29 2019-08-08 ビーワイディー カンパニー リミテッド 防爆弁、蓋板アセンブリおよびバッテリー
KR20200033665A (ko) * 2018-09-20 2020-03-30 주식회사 엘지화학 가스배출 탭을 구비한 파우치형 이차전지 및 파우치형 이차전지 디가스 장치

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100601500B1 (ko) * 2004-06-22 2006-07-14 삼성에스디아이 주식회사 온도와 압력 감응형 안전 벤트를 갖는 리튬 이온 이차 전지
JP2008130482A (ja) * 2006-11-24 2008-06-05 Hitachi Vehicle Energy Ltd 円筒型二次電池
KR20130034284A (ko) * 2011-09-28 2013-04-05 (주)아이비티 전류차단소자 및 이를 구비한 이차 전지
KR101471958B1 (ko) 2013-08-16 2014-12-11 (주)영하이테크 벤트 구조를 갖는 2차 전지용 캡 플레이트의 제조 방법 및 그를 이용한 캡 플레이트
JP2019522334A (ja) * 2016-07-29 2019-08-08 ビーワイディー カンパニー リミテッド 防爆弁、蓋板アセンブリおよびバッテリー
KR20190041294A (ko) * 2017-10-12 2019-04-22 주식회사 엘지화학 안전 벤트
KR20200033665A (ko) * 2018-09-20 2020-03-30 주식회사 엘지화학 가스배출 탭을 구비한 파우치형 이차전지 및 파우치형 이차전지 디가스 장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1280938C (zh) 带有安全排气口的袋形二次电池
US20060292437A1 (en) Sealed prismatic battery
KR100824850B1 (ko) 이차전지의 벤트 형성방법
KR102659830B1 (ko) 이차 전지 및 그 제조 방법
KR20170109919A (ko) 이차전지
KR20080023372A (ko) 안전성이 향상된 원통형 이차전지
KR20110033038A (ko) 노치홈이 구비된 각형 이차전지
US10644294B2 (en) Secondary battery
US20060068273A1 (en) Cap assembly having a vent plate and rechargeable battery with same
JP4247831B2 (ja) 密閉角形電池
US20220278432A1 (en) Secondary battery and secondary battery assembly
KR102064471B1 (ko) 이차 전지
KR102484264B1 (ko) 이차 전지 및 그의 제조 방법
KR100578805B1 (ko) 캡 조립체와 이를 구비한 이차 전지
KR101416520B1 (ko) 벤트 구조를 갖는 2차 전지용 캡 플레이트 및 그의 제조방법
KR102522701B1 (ko) 이차 전지
JP2002008615A (ja) 密閉型電池
KR102259159B1 (ko) 이차전지용 캡플레이트 제조방법 및 이로부터 제조되는 이차전지용 캡플레이트
KR101471958B1 (ko) 벤트 구조를 갖는 2차 전지용 캡 플레이트의 제조 방법 및 그를 이용한 캡 플레이트
KR20180080847A (ko) 이차 전지
EP4148879A1 (en) Cylindrical secondary battery
CN115210951B (zh) 电池的排气阀及电池
CN102110790A (zh) 二次电池及其形成方法
KR101175008B1 (ko) 원통형 이차전지
KR102250195B1 (ko) 이차 전지용 캡 어셈블리 및 그 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant