KR20240051794A - Cylindrical battery cell, and battery pack and vehicle including the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 원통형 배터리 셀과 그 제조 방법, 상기 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩, 이를 포함하는 차량에 관한 것이다. 상기 배터리 셀은, 측벽부, 상기 측벽부의 축방향 일측 단부에 연결된 바닥부, 및 상기 측벽부의 축방향 타측 단부에 마련된 개방 단부를 구비하는 전지캔과, 상기 전지캔 내부에 수용된 전극조립체와, 상기 전지캔의 개방 단부를 덮고 상기 제2전극과 연결되는 캡을 포함한다. 상기 측벽부는 상기 측벽부의 개방 단부에 마련되고 반경방향 내측으로 경사진 크림핑부를 구비하고, 상기 캡은 상기 크림핑부의 외주면에 접하는 제1경사면을 구비하며, 상기 제1경사면은 상기 크림핑부의 선단부보다 반경방향 내측으로 더 연장되는 구간을 더 구비하고, 상기 구간은 상기 크림핑부와 맞닿지 않는 비맞댐구간을 구성한다. 상기 제1경사면의 반경방향 외측 가장자리가 상기 크림핑부의 외주면에 접합된다. 본 발명은 이러한 배터리 셀을 구비한 배터리 팩 및 상기 배터리 팩을 탑재한 자동차를 포함한다.The present invention relates to a cylindrical battery cell, a method of manufacturing the same, a battery pack including the battery cell, and a vehicle including the same. The battery cell includes a battery can having a side wall, a bottom connected to one axial end of the side wall, and an open end provided at the other axial end of the side wall, an electrode assembly accommodated inside the battery can, and It includes a cap that covers the open end of the battery can and is connected to the second electrode. The side wall portion is provided at an open end of the side wall portion and has a crimping portion inclined radially inward, and the cap has a first inclined surface in contact with an outer peripheral surface of the crimping portion, and the first inclined surface is a tip of the crimping portion. It further includes a section extending further radially inward, and the section constitutes a non-butting section that does not contact the crimping portion. A radial outer edge of the first inclined surface is joined to the outer peripheral surface of the crimping portion. The present invention includes a battery pack equipped with such battery cells and a vehicle equipped with the battery pack.
Description
본 발명은 원통형 배터리 셀과 제조 방법, 이를 포함하는 배터리 팩, 이를 포함하는 차량에 관한 것이다.The present invention relates to a cylindrical battery cell, a manufacturing method, a battery pack including the same, and a vehicle including the same.
원통형 배터리 셀은 젤리-롤 형태의 전극조립체를 원통형의 금속 캔 내부에 수용하는 구조로서, 파우치형 전지보다 충격이나 온도에 더 강건하다. 이에, 차량용 배터리 팩에 적용되는 전지 셀로서 캔 형태의 셀을 이용하고자 하는 수요가 증가하고 있다.Cylindrical battery cells have a structure that accommodates a jelly-roll-shaped electrode assembly inside a cylindrical metal can, and are more robust to shock and temperature than pouch-type batteries. Accordingly, the demand for using can-shaped cells as battery cells applied to vehicle battery packs is increasing.
원통형 전지의 캔을 제작하는 과정은, 금속 시트를 딥 드로잉(deep drawing)하여 원형의 바닥부(12) 및 이에 연결된 원형 관 형상의 측벽부(11)를 성형하고, 도 1에 도시된 바와 같이 측벽부(11)의 선단부를 블랭크 홀더(91)로 파지하고 펀치(92)로 트리밍하여 전지캔(10)의 측벽부(11)의 선단부를 마무리 성형한다.The process of manufacturing a cylindrical battery can is to deep draw a metal sheet to form a
트리밍 공정을 진행하면 상기 측벽부(11)의 선단면은 파단면으로 구성된다. 통상 전지캔(10)을 성형할 때 사용되는 모재는 스틸 플레이트(10St)의 표면에 니켈(10Ni)이 도금된 NPS(Nickel Plated Steel) 플레이트인데, 상기 트리밍 공정이 진행되면 도 2에 도시된 것처럼 파단면을 통해 도금 내부의 스틸 부위(10St)가 외부로 노출되어버린다.When the trimming process is performed, the front end surface of the
그러면 노출 부위에는 녹이 발생하게 되고, 이러한 녹은 계속 성장하는 바, 배터리의 안정성에 악영향을 미칠 우려가 있다. 그렇다고 스틸 재질이 노출된 파단면을 다시 도금처리 한다면, 이는 비용의 증가를 야기함은 물론, 추가 도금 부위의 두께가 다른 부위와 달라진다는 문제가 발생한다.Then, rust occurs in the exposed areas, and as this rust continues to grow, there is a risk that it may have a negative impact on the stability of the battery. However, if the fractured surface where the steel material is exposed is re-plated, this not only causes an increase in cost, but also causes the problem that the thickness of the additional plating area is different from that of other areas.
한편, 이러한 전지 캔을 사용하여 배터리 셀을 제작할 때에는, 상기 전지 캔 내부에 젤리-롤 전극 조립체를 수용한 뒤 전해액을 주입한다. 전해액을 채우는 공정은, 전지 캔의 개방 단부를 캡으로 덮기 전에 이루어지거나, 전지 캔의 개방 단부를 캡으로 덮은 뒤 캡에 형성된 주액구를 통해 이루어진다.Meanwhile, when manufacturing a battery cell using such a battery can, a jelly-roll electrode assembly is accommodated inside the battery can and then an electrolyte is injected. The process of filling the electrolyte solution is performed before covering the open end of the battery can with a cap, or after covering the open end of the battery can with a cap, through a liquid injection port formed in the cap.
전지 캔의 개방 단부를 캡으로 덮고 캡과 캔을 고정하는 방식은, 가령 크림핑이나 심 용접(seam welding)이 적용될 수 있다. A method of covering the open end of the battery can with a cap and fixing the cap and the can may include, for example, crimping or seam welding.
크림핑 방식은 캔의 물리적인 변형을 통해 캡의 가장자리를 강하게 잡아 고정하므로, 공정 중 열이 발생하지 않는다. 이에 크림핑 공정을 통한 캡과 캔의 결합은, 캔 내부에 전해액을 주액한 뒤 이루어질 수 있다. 그러나, 도 2에 도시된 것처럼 캔의 선단면의 반경방향 외측 코너 부위는 파단면이기 때문에, 크림핑 방식을 적용할 경우, 크림핑 방식으로 캡을 캔에 고정하더라도, 파단면은 여전히 외부 공간으로 노출된다.The crimping method strongly grabs and secures the edge of the cap through physical deformation of the can, so no heat is generated during the process. Accordingly, the bonding of the cap and the can through the crimping process can be accomplished after injecting the electrolyte into the can. However, as shown in Figure 2, since the radial outer corner of the front end surface of the can is a fracture surface, when applying the crimping method, even if the cap is fixed to the can by crimping, the fracture surface is still exposed to the external space. exposed.
반면 심 용접은 캡과 캔이 상당히 고온으로 가열되기 때문에, 전해액이 발화할 우려가 있다. 이에, 심 용접을 통한 캔과 캡의 연결은, 캔에 전해액을 주액하기 전에 먼저 이루어지고, 그 후에 캡에 마련된 주액구를 통해 전해액을 주액할 수 있다. 상기 심 용접은, 도 3에 도시된 바와 같이 이러한 전지캔(10)의 개방 단부에 캔(10)을 압입하고 측벽부(11)의 축방향 단부와 캔(10)을 용접하거나, 도 4에 도시된 바와 같이 이러한 전지캔(10)의 개방 단부를 캔(10)으로 덮고 측벽부(11)의 외주면을 구심방향으로 용접하는 방식으로 이루어질 수 있다. 그러나 이처럼 캔과 캡을 심 용접하더라도, 도 3과 도 4에 도시된 것처럼, 스틸 부위가 노출되는 파단면은 여전히 외부 공간으로 노출된다.On the other hand, since seam welding heats the cap and can to a fairly high temperature, there is a risk that the electrolyte may ignite. Accordingly, the connection between the can and the cap through seam welding is made before injecting the electrolyte into the can, and then the electrolyte can be injected through the injection port provided in the cap. The seam welding is performed by press-fitting the
즉, 어떠한 방식으로 캡과 캡을 서로 밀봉 고정하더라도, 캔의 개방 단부의 반경방향 외측 코너에 생긴 파단면은 외부로 노출된다는 문제가 있다.That is, no matter how the caps are sealed and fixed to each other, there is a problem that the fracture surface formed at the radial outer corner of the open end of the can is exposed to the outside.
한편 상기 전지캔은 금속이기 때문에, 파우치형 전지보다 무게가 더 나갈 수 있다. 이에, 개별 전지캔의 체적을 키워 하나의 전지캔의 전기 용량을 증가시키는 연구가 활발히 이루어지고 있다.Meanwhile, because the battery can is made of metal, it may weigh more than a pouch-type battery. Accordingly, research is being actively conducted to increase the electric capacity of a single battery can by increasing the volume of individual battery cans.
전지캔의 체적이 커지면, 그만큼 직경이 커지게 되어, 종래와 달리 양극단자와 음극단자가 모두 전지캔의 축방향 일측, 즉 상측에 배치되는 구조가 적용될 수 있다.As the volume of the battery can increases, the diameter becomes correspondingly larger, so unlike the prior art, a structure in which both the positive and negative terminals are disposed on one axial side of the battery can, that is, on the upper side, can be applied.
이러한 원통형 캔을 적용한 배터리 셀을 제작하는 과정은, 앞서 설명한 바와 같이 금속 시트를 딥 드로잉(deep drawing)하여 원형의 바닥부(12) 및 이에 연결된 원형 관 형상의 측벽부(11)를 성형하고, 상기 캔의 원형의 바닥부 중앙에 제1전극단자를 절연 밀봉하며 고정하는 캔 준비 단계와, 축방향 양단부에 제1집전판과 제2집전판이 구비된 젤리-롤 형태의 전극조립체를 준비하는 단계를 포함한다. 그리고 상기 전극조립체를 상기 캔에 수용하고, 상기 제1집전판을 상기 제1전극단자에 연결하고, 상기 제2집전판을 상기 캔이나 캡에 연결하고, 캔 내부에 전해액을 채우고, 상기 측벽부의 개방 단부를 캡으로 덮어 마감하는 조립 단계를 포함한다.The process of manufacturing a battery cell using such a cylindrical can involves forming a
위와 같이 제작된 원통형 배터리 셀은, 캔 내부에 상기 제2집전판을 수용하기 위한 공간을 확보하여야 하므로, 그만큼 전극조립체의 체적을 줄일 수밖에 없어 에너지 밀도가 낮아진다는 문제가 있다. 그리고 전극조립체 준비 과정에서, 제2집전판을 전극조립체의 제2전극에 연결하는 추가적인 공정이 필요하므로, 공정 단계가 늘어난다. 또한 제2집전판이 부품으로서 추가되고 이를 전극조립체의 제2전극에 연결하는 공정도 추가됨으로 인해, 배터리 셀의 제조 단가 상승의 원인이 된다.The cylindrical battery cell manufactured as above has the problem of lowering the energy density by having to secure a space inside the can to accommodate the second current collector, and thus reducing the volume of the electrode assembly. Also, in the process of preparing the electrode assembly, an additional process is required to connect the second current collector plate to the second electrode of the electrode assembly, thereby increasing the number of process steps. Additionally, since the second current collector plate is added as a component and the process of connecting it to the second electrode of the electrode assembly is also added, this causes an increase in the manufacturing cost of the battery cell.
반면, 집전판은 어느 정도 가요성이 있기 때문에, 전극조립체의 전극에 집전판을 용접하고 이러한 집전판을 전지캔의 전극단자에 연결하면, 집전판 없이 전극조립체의 전극을 직접 전지캔의 전극단자에 연결한 구조와 대비하여, 전기적 연결의 신뢰성이 높아진다는 이점이 있다.On the other hand, since the current collector plate is flexible to some extent, if a current collector plate is welded to the electrode of the electrode assembly and this current collector plate is connected to the electrode terminal of the battery can, the electrode of the electrode assembly can be directly connected to the electrode terminal of the battery can without the current collector plate. Compared to a structure connected to , there is an advantage that the reliability of the electrical connection is increased.
따라서 배터리 셀의 에너지 밀도를 높이기 위해 집전판을 생략하고 전극조립체의 전극과 전지캔의 전극단자를 직접 연결한 구조가, 집전판을 사용하는 구조보다 개선된 구조라고 할 수도 없다.Therefore, in order to increase the energy density of the battery cell, a structure that omits the current collector plate and directly connects the electrode of the electrode assembly to the electrode terminal of the battery can cannot be said to be an improved structure over the structure that uses a current collector plate.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 캡을 캔에 고정하는 과정에서 캔의 파단면이 외부로 노출되지 않도록 하여, 캔의 파단면에 녹이 발생하는 현상을 방지할 수 있는 전지 캔과 캡의 결합 구조 및 이를 적용한 배터리 셀을 제공하고자 한다.The present invention was developed to solve the above-mentioned problems, and is a battery can that prevents rust from occurring on the broken surface of the can by preventing the broken surface of the can from being exposed to the outside during the process of fixing the cap to the can. The aim is to provide a combination structure of a cap and a battery cell using the same.
또한 본 발명은 캡을 캔에 용접하기 위해 캡과 캔을 정위치에 배치할 때, 캔에 대한 캡의 상대적인 위치를 정확하게 규제할 수 있어 조립이 용이한 구조를 가지는 전지 캔과 캡의 결합 구조 및 이를 적용한 배터리 셀을 제공하고자 한다.In addition, the present invention provides a combined structure of a battery can and a cap that has a structure that is easy to assemble by accurately regulating the relative position of the cap with respect to the can when placing the cap and can in the correct position to weld the cap to the can. We would like to provide battery cells using this.
또한 본 발명은, 캡을 캔에 용접하기 위해 캡과 캔을 정위치에 배치할 때, 캡과 캔 간에 강한 외력을 가하지 않아도 되는 구조를 가지어, 캡과 캔의 용접 정합성이 뛰어난 전지 캔과 캡의 결합 구조 및 이를 적용한 배터리 셀을 제공하고자 한다.In addition, the present invention provides a battery can and cap that has a structure that does not require a strong external force to be applied between the cap and the can when placing the cap and can in the correct position to weld the cap to the can, and has excellent welding consistency between the cap and can. The aim is to provide a combination structure and a battery cell to which it is applied.
또한 본 발명은 캡을 캔에 용접하는 구조를 적용하면서도 캔의 파단면을 내부로 감추어, 배터리 셀의 에너지 밀도를 더욱 높일 수 있는 배터리 셀을 제공하고자 한다.In addition, the present invention seeks to provide a battery cell that can further increase the energy density of the battery cell by applying a structure in which the cap is welded to the can while hiding the broken surface of the can inside.
또한 전극조립체를 캔의 전극단자와 연결함에 있어서 집전판을 생략하면서도 전극조립체의 전극과 전키 캔의 전극단자 간의 전기적 연결의 신뢰성이 확보된 배터리 셀을 제공하고자 한다.In addition, the present invention aims to provide a battery cell that ensures the reliability of the electrical connection between the electrodes of the electrode assembly and the electrode terminals of the key can while omitting the current collector plate when connecting the electrode assembly to the electrode terminal of the can.
본 발명은 부품 수와 제조 공수가 더 적고 간편하여 제조 단가를 줄일 수 있는 배터리 셀을 제공하고자 한다.The present invention seeks to provide a battery cell that can reduce manufacturing costs by reducing the number of parts and manufacturing processes and making it simple.
본 발명은 에너지밀도가 높아 차량에 탑재하기 유리한 배터리 셀과, 이를 포함하는 패터리 팩 및 자동차를 제공하고자 한다.The present invention seeks to provide a battery cell that has high energy density and is therefore advantageous for mounting in a vehicle, as well as a battery pack and automobile containing the same.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the purposes mentioned above, and other purposes and advantages of the present invention that are not mentioned can be understood through the following description and will be more clearly understood by the examples of the present invention. . Additionally, it will be readily apparent that the objects and advantages of the present invention can be realized by the means and combinations thereof indicated in the patent claims.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 전극조립체(20)를 전지캔(10) 내부에 수용한 상태에서 전지캔(10)과 캡(40)이 전기적으로 연결되도록 상기 전지캔(10)의 측벽부(11)와 캡(40)의 가장자리를 접합하여 마감하는 배터리 셀에 적용할 수 있다.The present invention to solve the above-described problem is to install the battery can 10 so that the battery can 10 and the
상기 전지캔(10)은, 바닥부(12) 및 상기 바닥부(12)에 연결되고 축방향으로 연장되는 측벽부(11)를 포함한다.The battery can 10 includes a
상기 측벽부(11)의 축방향 일측 단부에는 반경방향 내측으로 경사진 크림핑부(113)가 마련된다.A crimping
상기 캡(40)은 상기 측벽부(11)의 축방향 일측 단부에 마련된 개방 단부를 덮는다.The
상기 캡(40)의 가장자리에는 상기 크림핑부(113)의 외주면에 접하는 제1경사면(46)이 마련된다.A first
상기 제1경사면(46)의 반경방향 외측 가장자리는 상기 크림핑부(113)의 외주면에 접합되고, 이에 따라 상기 캡(40)은 상기 측벽부(11)에 전기적으로 연결되며 고정된다. The radial outer edge of the first
상기 접합은, 용접, 브레이징 또는 솔더링에 의해 이루어질 수 있다.The joining may be accomplished by welding, brazing, or soldering.
상기 제1경사면(46)과 상기 크림핑부(113)는 심 용접에 의해 접합될 수 있다.The first
상기 용접은 구심 방향으로 조사되는 레이저에 의해 이루어질 수 있다.The welding may be performed by a laser irradiated in a centripetal direction.
상기 제1경사면(46)은, 상기 크림핑부(113)의 선단부보다 반경방향 내측으로 더 연장되는 구간을 포함한다. 상기 구간은 상기 크림핑부(113)와 맞닿지 않는 비맞댐구간(L)을 구성한다.The first
상기 크림핑부(113)의 경사각(a)과 상기 제1경사면(46)의 경사각은 실질적으로 대응할 수 있다.The inclination angle (a) of the crimping
상기 측벽부(11)가 연장되는 축방향과 수직한 평면에 대한 상기 크림핑부(113)의 경사각(a)은 상기 크림핑부(113)의 경사방향을 따라 실질적으로 일정할 수 있다.The inclination angle (a) of the crimping
상기 측벽부(11)가 연장되는 축방향과 수직한 평면에 대한 상기 제1경사면(46)의 경사각은 상기 제1경사면(46)의 경사방향을 따라 실질적으로 일정할 수 있다.The inclination angle of the first
상기 제1경사면(46)의 내주면에서 상기 크림핑부(113)의 선단부와 대응하는 위치에는 노치(47)가 마련될 수 있다.A
상기 제1경사면(46)의 반경방향 내측에는 평평한 표면을 제공하는 받침면(48)이 연결될 수 있다.A
상기 캡(40)은, 상기 받침면(48)의 반경방향 내측에 연결되고 상기 전지캔(10)의 내측으로 함몰된 전극연결부(41)를 구비할 수 있다.The
상기 전극연결부(41)는 금속 시트 형태의 캡(40)의 소정 부위가 축방향 내측으로 함몰되도록 소성 가공하여 제공될 수 있다.The
일 예에서, 상기 캡(40)에는 주액구(42)가 마련되지 않을 수 있다.In one example, the
다른 일 예에서, 상기 캡(40)에는 주액구(42)가 마련될 수 있다.In another example, the
상기 주액구(42)는 상기 전극연결부(41)의 중앙부에 마련될 수 있다.The
상기 주액구(42)는, 상기 주액구(42) 둘레에서 상기 전극연결부(41)보다 축방향 외측으로 더 돌출된 돌출부(43)에 마련될 수 있다.The
상기 전극연결부(41)는 복수 개 마련되고, 복수 개의 상기 전극연결부(41)는, 각각 상기 전지캔(10)의 내측으로 함몰되고 반경방향으로 연장될 수 있다.A plurality of
상기 복수 개의 전극연결부(41)는, 상기 캡(40)의 중심에 대해 방사상으로 배치될 수 있다.The plurality of
상기 전극연결부(41)는, 원주방향으로 등 간격 배치될 수 있다.The
상기 캡(40)의 중심에 대해 서로 마주하는 한 쌍의 전극연결부(41)는 일렬로 정렬될 수 있다.A pair of
상기 전극연결부(41)는 90도 간격으로 4개 마련될 수 있다.Four
원주방향으로 이웃하는 두 전극연결부(41) 사이에는, 상기 전극연결부(41)보다 축방향 외측으로 더 돌출된 외측 표면(44)이 마련될 수 있다.Between two circumferentially neighboring
상기 외측 표면(44)은 상기 받침면(48)의 반경방향 내측에 연결될 수 있다.The
상기 외측 표면(44)의 돌출 높이는, 상기 받침면(48)의 돌출 높이와 대응하거나 그보다 낮을 수 있다.The protrusion height of the
상기 외측 표면(44)은 상기 돌출부(43)보다 축방향으로 더 돌출될 수 있다.The
상기 돌출부(43)는 상기 외측 표면(44)의 반경방향 내측에 연결될 수 있다.The
상기 캡(40)은 벤트(60)를 구비할 수 있다.The
상기 벤트(60)는 상기 전극연결부(41)보다 반경방향 외측에 마련될 수 있다.The
상기 벤트(60)는, 반경방향으로 상기 제1경사면(46)과 상기 전극연결부(41)로부터 이격되도록 상기 받침면(48)에 마련될 수 있다.The
상기 벤트(60)는 상기 캡(40)에 마련된 박육부에 의해 규정될 수 있다.The
상기 벤트(60)는 상기 주액구(42)를 덮는 마개(50)에 의해 규정될 수 있다.The
상기 벤트(60)는 상기 캡(40)과 전지캔(10)의 접합 부위에 의해 규정될 수 있다.The
상기 전지캔(10)의 바닥부(12)의 중앙부에는 제1전극단자(13)가 설치될 수 있다.A
상기 제1전극단자(13)는 상기 바닥부(12)와 절연된 상태로 상기 바닥부(12)에 설치될 수 있다.The
상기 제1전극단자(13) 둘레의 바닥부(12)는 제2전극단자(15)를 구성하고, 상기 바닥부(12)와 연결된 측벽부(11) 역시 제2전극단자를 구성할 수 있다.The
상기 전극조립체(20)는 제1전극(21)과 제2전극(22)을 젤리-롤 형태로 권취한 형태이다.The
상기 전극조립체(20)는 상기 전지캔(10)과 축방향으로 정렬된 상태에서 상기 전지캔(10) 내부에 수용된다.The
상기 주액구(42)와 상기 전극조립체(20)의 권심 중공부는 축방향으로 정렬될 수 있다.The
상기 제1전극(21)의 탭은 상기 전극조립체(20)의 축방향 일측 단부에 위치할 수 있다. The tab of the
상기 탭은 상기 제1전극(21)의 금속포일(23)이 상기 전극조립체(20)의 축방향 일측 단부로 연장된 부분일 수 있다.The tab may be a portion of the
상기 제1전극(21)의 탭 부위는 반경방향으로 절곡되어 서로 중첩되고, 이에 따라 상기 축방향에 실질적으로 수직한 평면을 제공할 수 있다.The tab portions of the
상기 제1전극(21)의 탭에는 집전판(31)이 연결될 수 있다.A
상기 집전판(31)은 상기 제1전극단자(13)에 연결될 수 있다.The
이에 따라 상기 제1전극단자(13)는 제1극성을 띌 수 있다.Accordingly, the
상기 제2전극(22)의 탭은 상기 전극조립체(20)의 축방향 타측 단부에 위치할 수 있다.The tab of the
상기 탭은 상기 제2전극(22)의 금속포일(23)이 상기 전극조립체(20)의 축방향 타측 단부로 연장된 부분일 수 있다.The tab may be a portion of the
상기 제2전극(22)의 탭 부위는 반경방향으로 절곡되어 서로 중첩되고, 이에 따라 상기 축방향에 실질적으로 수직한 평면을 제공할 수 있다. The tab portions of the
상기 제2전극(22)의 탭은 상기 개방 단부 쪽에 배치될 수 있다.The tab of the
상기 캡(40)은 상기 제2전극(22)의 탭과 전기적으로 연결될 수 있다.The
상기 제2전극(22)의 탭에는 집전판(35)이 접합되어 전기적으로 연결되고, 상기 전극연결부(41)는 상기 집전판(35)에 접합되어 상기 제2전극(22)의 탭에 전기적으로 연결될 수 있다.A
이에 따라, 상기 캡(40)과 전지캔(10)은 제2극성을 띌 수 있다.Accordingly, the
이와 달리, 상기 전극연결부(41)는 상기 제2전극(22)의 탭에 직접 접합되어 전기적으로 연결될 수 있다.Alternatively, the
상기 전극연결부(41)와 제2전극(22)의 탭의 접합 부위는 반경방향으로 연장될 수 있다.The joint portion of the
상기 전극연결부(41)와 제2전극(22)의 탭은, 반경방향을 따라 상기 전극연결부(41)의 표면에 조사된 레이저에 의해 형성된 용접부(W)에 의해 접합되어 상호 고정되고 전기적으로 연결될 수 있다.The tabs of the
상기 전극연결부(41)와 제2전극(22)의 탭은, 용접 방식 외의 다른 방식으로 연결 고정될 수도 있다. 이는 가령 브레이징이나 솔더링 방식을 포함할 수 있다.The tabs of the
상기 전지캔(10)에 대한 상기 캡(40)의 고정 깊이는, 상기 전극연결부(41)에 의해 규제될 수 있다.The fixing depth of the
상기 캡(40)과 상기 전극조립체(20)의 제2전극(22)의 탭의 연결은, 상기 전극조립체(20)를 전지캔(10)에 수용하고 상기 캡(40)으로 상기 개방 단부를 덮은 상태에서 이루어질 수 있다.The connection between the
상기 캡(40)과 상기 전극조립체(20)의 제2전극(22)의 탭의 연결은, 상기 캡(40)과 상기 전지캔(10)의 고정 전에 이루어질 수 있다.The connection between the
이와 달리, 상기 캡(40)과 상기 전극조립체(20)의 제2전극(22)의 탭의 연결은, 상기 캡(40)과 상기 전지캔(10)의 고정 후에 이루어질 수도 있다.Alternatively, the connection between the
상기 캡(40)은, 상기 전지캔(10)에 전해액을 주액한 뒤 상기 전지캔(10)의 개방 단부를 덮으며 전지캔(10)에 고정될 수 있다.The
상기 캡(40)과 상기 전극조립체(20)의 제2전극(22)의 탭의 연결은, 상기 전지캔(10)에 전해액을 주액하기 전에 이루어질 수 있다.The connection between the
상기 캡(40)은, 상기 전지캔(10)에 전해액을 주액하기 전에, 상기 전지캔(10)에 고정될 수 있다.The
본 발명은 상술한 배터리 셀을 포함한 고 에너지 밀도의 배터리 팩을 제공한다.The present invention provides a high energy density battery pack including the above-described battery cells.
본 발명은, 고 에너지 밀도의 배터리 팩을 구비하여, 배터리 팩이 차지하는 부피나 하중을 줄인 자동차를 제공한다.The present invention provides a vehicle equipped with a high energy density battery pack, thereby reducing the volume or load occupied by the battery pack.
본 발명에 따르면, 캔의 측벽부의 개방측 선단부를 반경방향 내측으로 크림핑하여 소정의 경사각으로 경사진 크림핑부를 형성하고, 캡의 가장자리에 상기 크림핑부와 대응하는 경사각을 가지는 제1경사면을 형성하며, 상기 크림핑부의 외주면에 상기 제1경사면의 내주면을 맞대어 접합한다. 그러면 캔의 측벽부의 선단부에 위치하는 파단면이 전지 캔 외부로 노출되지 않는다. 이에 따라 캔의 파단면에 녹이 발생하는 현상을 방지할 수 있다.According to the present invention, the open end of the side wall of the can is crimped radially inward to form a crimping portion inclined at a predetermined inclination angle, and a first inclined surface having an inclination angle corresponding to the crimping portion is formed at the edge of the cap. And the inner peripheral surface of the first inclined surface is joined to the outer peripheral surface of the crimping part. Then, the fracture surface located at the tip of the side wall of the can is not exposed to the outside of the battery can. Accordingly, it is possible to prevent rust from occurring on the fractured surface of the can.
또한 본 발명에 따르면, 측벽부의 크림핑부와 캡의 제1경사면이 소정의 경사각을 가지기 때문에, 캡을 캔에 용접하기 위해 캡과 캔을 정위치에 배치할 때, 캔에 대한 캡의 상대적인 위치를 축방향으로, 그리고 반경방향으로 정확하게 규제할 수 있어 조립이 용이하다.Additionally, according to the present invention, since the crimping portion of the side wall portion and the first inclined surface of the cap have a predetermined inclination angle, when placing the cap and the can in place to weld the cap to the can, the relative position of the cap with respect to the can is determined. It is easy to assemble as it can be accurately regulated in the axial and radial directions.
또한 본 발명에 따르면, 제1경사면의 내주면에 마련된 노치가 크림핑부에 대한 걸림 구조를 제공하므로, 크림핑부와 제1경사면의 중심 정렬이 매우 용이하게 이루어질 수 있다.In addition, according to the present invention, since the notch provided on the inner peripheral surface of the first inclined surface provides a locking structure for the crimping part, the centers of the crimping part and the first inclined surface can be aligned very easily.
또한 본 발명은, 제1경사면을 크림핑부 상에 올려 놓는 방식으로 캡의 위치를 정렬하기 때문에, 캡에 강한 외력을 가하지 않은 상태, 즉 캡이 외력에 의해 변형되지 않은 상태에서 용접할 수 있어, 캡의 용접 정합성이 뛰어나다.In addition, since the present invention aligns the position of the cap by placing the first inclined surface on the crimping part, welding can be done without applying a strong external force to the cap, that is, without the cap being deformed by the external force. The welding consistency of the cap is excellent.
또한 본 발명은 캡을 캔에 용접하는 구조를 적용하여 배터리 셀의 에너지 밀도를 더 높일 수 있으면서, 동시에 측벽부의 파단면을 캔 내부로 감출 수 있다는 이점이 있다.In addition, the present invention has the advantage of being able to further increase the energy density of the battery cell by applying a structure in which the cap is welded to the can, and at the same time, the fractured surface of the side wall can be hidden inside the can.
또한 본 발명은, 캡의 제1경사면에, 전지캔의 크림핑부와 맞대어지지 않는 여유 구간(L)이 마련되므로, 전지캔과 캡의 제조 공차를 흡수하며 캡을 전지캔에 대해 정확히 정렬할 수 있다.In addition, in the present invention, a clearance section (L) that does not butt against the crimping portion of the battery can is provided on the first inclined surface of the cap, so that the manufacturing tolerance of the battery can and the cap can be absorbed and the cap can be accurately aligned with the battery can. there is.
또한 본 발명은, 크림핑부와 제1경사면의 경사각에 오차가 발생하더라도 캡을 전지캔에 밀착시키는 과정에서 이들의 경사각이 자연스럽게 보정되어 정합성을 확보할 수 있다.In addition, according to the present invention, even if an error occurs in the inclination angle of the crimping portion and the first inclined surface, the inclination angle is naturally corrected in the process of attaching the cap to the battery can, thereby ensuring alignment.
본 발명에 따르면, 캡을 직접 제2전극의 탭과 전기적으로 연결하며 고정하고, 상기 캡을 캔의 측벽부에 전기적으로 연결하며 고정하므로, 집전판을 생략할 수 있어 배터리 셀의 에너지 밀도를 높일 수 있고, 배터리 셀의 부품 수를 줄이며 제조 공정을 단순화할 수 있다. 이에 따라, 배터리 셀의 제조 단가를 낮출 수 있다.According to the present invention, the cap is directly electrically connected and fixed to the tab of the second electrode, and the cap is electrically connected and fixed to the side wall of the can, so the current collector plate can be omitted, increasing the energy density of the battery cell. The number of battery cell components can be reduced and the manufacturing process can be simplified. Accordingly, the manufacturing cost of the battery cell can be lowered.
본 발명에 따르면, 제2전극의 탭과 연결되는 캡의 전극연결부가 반경방향을 따라 연장되므로, 캡이 제2전극의 권심 부위로부터 외주 부위까지 전기적으로 직접 연결되어, 내부 저항을 크게 줄일 수 있다.According to the present invention, the electrode connection portion of the cap connected to the tab of the second electrode extends along the radial direction, so that the cap is directly electrically connected from the core portion of the second electrode to the outer peripheral portion, thereby significantly reducing internal resistance. .
본 발명에 따르면, 캡에 반경방향으로 연장되는 전극연결부가 복수 개 구비되고, 각각의 전극연결부가 축방향 내측으로 함몰되어 제2전극의 탭을 향해 돌출된 형태이므로, 각 전극연결부와 제2전극의 탭 간의 밀착성을 확보할 수 있고, 이에 따라 이들 간의 접합 품질을 확보할 수 있다.According to the present invention, the cap is provided with a plurality of electrode connection parts extending in the radial direction, and each electrode connection part is recessed inward in the axial direction and protrudes toward the tab of the second electrode, so that each electrode connection part and the second electrode Adhesion between the tabs can be secured, and thus the quality of the joint between them can be secured.
또한 이러한 형상은 캡의 뒤틀림 저항성을 크게 향상시키므로, 캡과 전지캔의 마련된 고정 부위에서 둘레방향을 따라 전체적으로 밀착성을 높일 수 있다. 따라서 전지캔과 캡의 접합 품질도 크게 높일 수 있다.In addition, this shape greatly improves the warping resistance of the cap, thereby improving overall adhesion along the circumferential direction at the fixed portion of the cap and the battery can. Therefore, the bonding quality of the battery can and cap can be greatly improved.
본 발명에 따르면, 캡의 전극연결부가 방사상으로 배치되고, 원주방향으로 등 간격 배치되어, 원주방향을 따라 고르게 뒤틀림 저항성을 확보할 수 있고, 전류 패쓰(path)가 고르게 분포될 수 있다.According to the present invention, the electrode connection portions of the cap are arranged radially and at equal intervals in the circumferential direction, so that distortion resistance can be secured evenly along the circumferential direction and the current path can be evenly distributed.
본 발명에 따르면, 캡의 중심에 대해 서로 마주하는 한 쌍의 전극연결부가 일렬로 정렬되어, 캡을 전지캔에 압입하거나 전극조립체에 밀착시키기 위한 지그의 형상이 단순하게 구현될 수 있고, 용접 라인의 궤적을 단순화할 수 있다.According to the present invention, a pair of electrode connection parts facing each other with respect to the center of the cap are aligned in a line, so that the shape of a jig for press-fitting the cap into the battery can or in close contact with the electrode assembly can be simply implemented, and a welding line is provided. The trajectory can be simplified.
본 발명에 따르면, 전극연결부가 90도 간격으로 4개 배치되어, 캡의 뒤틀림 저항성을 확보하고, 용접 공정을 단순화할 수 있으면서도, 제2전극의 탭에 대한 복수 개의 전극연결부 각각의 밀착성을 모두 확보할 수 있고, 캡의 소성 가공 개소를 억제하여 소성 가공으로 인한 캡의 강성 저하를 억제할 수 있다.According to the present invention, four electrode connection parts are arranged at 90-degree intervals to secure the cap's distortion resistance and simplify the welding process, while also ensuring adhesion of each of the plurality of electrode connection parts to the tab of the second electrode. This can be done, and by suppressing the plastic processing portions of the cap, a decrease in the rigidity of the cap due to plastic processing can be suppressed.
본 발명에 따르면, 캡의 제1경사면과 전지캔의 크림핑부의 경사각이 이들의 탄성변형에 의해 어느 정도 조절될 수 있고, 이에 따라 캡의 압입 깊이가 전극연결부에 의해 규제됨으로써, 전극연결부와 제2전극의 탭 간의 밀착력을 충분히 확보한 상태에서 이들의 접합이 이루어질 수 있다.According to the present invention, the inclination angle of the first inclined surface of the cap and the crimping portion of the battery can can be adjusted to some extent by their elastic deformation, and the indentation depth of the cap is regulated by the electrode connection portion, so that the electrode connection portion and the Bonding of the tabs of the two electrodes can be achieved with sufficient adhesion between the tabs.
본 발명에 따르면, 원주방향으로 이웃하는 두 전극연결부 사이에, 상기 캡과 전지캔 간의 접합 부위보다 축방향으로 더 외측에 위치하는 캡의 외측 표면이 배치되므로, 캡과 전지캔의 접합 부위를 보호할 수 있다.According to the present invention, the outer surface of the cap, which is located axially further outside the joint area between the cap and the battery can, is disposed between two electrode connection parts neighboring in the circumferential direction, thereby protecting the joint area between the cap and the battery can. can do.
그러면 전지캔을 바르게 놓았을 때, 즉 외측 표면이 바닥에 놓이도록 놓았을 때, 상기 외측 표면이 배터리 셀의 하중을 지지하게 되는데, 이때 상기 전극연결부의 원주방향 양측에 위치하는 상기 외측 표면이 상기 전극연결부를 상기 제2전극의 탭 쪽으로 가압하는 효과를 발휘하여, 진동이나 충격에 의해 캡과 제2전극의 탭 간의 접합 부위가 손상되는 현상을 최소화할 수 있다.Then, when the battery can is placed correctly, that is, when the outer surface is placed on the floor, the outer surface supports the load of the battery cell. At this time, the outer surface located on both sides of the electrode connection part in the circumferential direction is the By exerting pressure on the electrode connection portion toward the tab of the second electrode, it is possible to minimize damage to the joint area between the cap and the tab of the second electrode due to vibration or impact.
상기 캡의 중앙부에 마련된 주액구는 전극연결부보다 돌출됨으로 인해, 주액구를 마개로 막을 때 발생하는 용접 열이나 접합 열이 전극조립체에 전달되는 현상을 최소화할 수 있다.Since the liquid injection port provided in the center of the cap protrudes beyond the electrode connection portion, it is possible to minimize the transfer of welding heat or joining heat generated when the liquid injection hole is closed with a stopper to the electrode assembly.
상기 캡에 마련된 벤트가 전극연결부 또는 용접부보다 반경방향 외측에 마련되면, 전지캔의 내압이 작용하는 캡의 면적을 넓게 확보할 수 있어, 벤팅 작용이 더 수월하게 일어날 수 있고, 벤팅에 의해 벤트 부위가 파손되면, 제2전극과 전지캔 간의 전기적 연결을 차단할 수 있다.If the vent provided in the cap is provided radially outside the electrode connection or welding portion, the area of the cap on which the internal pressure of the battery can acts can be secured, so the venting action can occur more easily, and the vent area can be vented by venting. If damaged, the electrical connection between the second electrode and the battery can can be blocked.
본 발명에 따르면, 상기 벤트가 받침면의 반경방향 중앙부에 마련되므로, 배터리 셀의 무게나 베터리 셀에 연결되는 구조물로 인해 상기 받침면에 가해지는 하중이 벤트에 전달되지 않고, 각각 상기 제1경사면과 전극연결부를 통해 캔과 전극조립체에 의해 지지되므로, 의도치 않은 외력에 의해 발생하는 벤트의 파손을 방지할 수 있다.According to the present invention, since the vent is provided at the radial center of the support surface, the load applied to the support surface due to the weight of the battery cell or the structure connected to the battery cell is not transmitted to the vent, and the first inclined surface is Since it is supported by the can and electrode assembly through the and electrode connection parts, damage to the vent caused by unintended external force can be prevented.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.In addition to the above-described effects, specific effects of the present invention are described below while explaining specific details for carrying out the invention.
도 1은 전지캔의 제조 과정의 일부를 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1의 제조 과정을 통해 트리밍이 이루어진 전지캔과 그 개방 단부를 확대하여 나타낸 도면이다.
도 3과 도 4는 도 2의 전지캔에 캡을 압입하거나 덮어 마감한 부위의 확대도이다.
도 5는 실시예의 배터리 셀에 적용될 수 있는 전지캔의 사시도이다.
도 6과 도 7은 전지캔에 수용될 전극조립체를 제작하기 위한 제1전극 및 제2전극과 분리막들의 적층 전 상태와 적층 후의 상태를 각각 나타낸 사시도이고, 도 8은 도 7의 적층 상태의 평면도이다.
도 9 및 도 10은 도 7과 도 8의 적층체를 젤리-롤 형태로 권취하여 제작된 전극조립체의 사시도 및 측면도이다.
도 11 및 도 12는 전극조립체의 상부에 집전판이 접합되고 하부에는 집전판을 접합하지 않은 상태를 나타낸 사시도이다.
도 13은 도 11과 도 12의 전극조립체를 전지캔에 수용하는 과정을 나타낸 다면도이다.
도 14는 제1전극단자와 집전판을 용접하는 과정을 나타낸 단면도이다.
도 15는 전극조립체를 수용한 전지캔의 개방 단부에서 측벽부를 내측으로 크림핑한 상태를 나타낸 도면이다.
도 16은 전지캔에 캡을 씌우는 과정을 나타낸 도면이다.
도 17은 캡의 전극연결부를 전극조립체의 제2전극의 탭에 접합하고 캡의 제1경사면을 전지캔의 크림핑부 외주면에 접합한 상태를 나타낸 단면도이다.
도 18 내지 도 20은 제1실시예의 캡의 상부사시도, 하부사시도 및 평면도이다.
도 21은 도 20의 해당 부위의 단면도이다.
도 22 내지 도 24는 전지캔의 크림핑부와 캔의 제1경사면의 경사각에 오차가 있을 때 오차가 보정되는 과정을 나타낸 도면이다.
도 25는 제1실시예의 캡을 적용하여 전지캔을 조립하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 26은 도 25의 전지캔의 개방 단부의 확대도이다.
도 27은 제2실시예의 캡의 상부사시도이다.
도 28은 도 27의 해당 부위의 단면도이다.
도 29와 도 30은 제2실시예의 캡을 적용하여 전지캔을 조립하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 31 내지 도 33은 제3실시예의 캡의 상부사시도, 하부사시도 및 평면도이다.
도 34와 도 35는 도 33의 해당 부위의 단면도이다.
도 36과 도 37은 제3실시예의 캡을 적용하여 전지캔을 조립하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 38 내지 도 40은 제4실시예의 캡의 상부사시도, 하부사시도 및 평면도이다.
도 41 내지 도 43은 도 40의 해당 부위의 단면도이다.
도 45와 도 46은 실시예의 캡을 적용한 배터리 셀의 조립 방법의 실시예들을 나타낸 플로우차트이다.
도 47과 도 48은 실시예의 배터리 셀이 적용된 배터리 팩과, 이러한 배터리 팩을 탑재한 자동차를 도시한다.Figure 1 is a cross-sectional view showing part of the manufacturing process of a battery can.
Figure 2 is an enlarged view of a battery can and its open end that has been trimmed through the manufacturing process of Figure 1.
Figures 3 and 4 are enlarged views of the area where the cap was press-fitted or covered with the battery can of Figure 2.
Figure 5 is a perspective view of a battery can that can be applied to the battery cell of the embodiment.
FIGS. 6 and 7 are perspective views showing the state before and after lamination of the first electrode, the second electrode, and the separator for manufacturing the electrode assembly to be accommodated in the battery can, respectively, and FIG. 8 is a plan view of the lamination state of FIG. 7. am.
Figures 9 and 10 are a perspective view and a side view of an electrode assembly manufactured by winding the laminate of Figures 7 and 8 in a jelly-roll shape.
Figures 11 and 12 are perspective views showing a state in which a current collector plate is attached to the upper part of the electrode assembly and the current collector plate is not attached to the lower part.
Figure 13 is a cross-sectional view showing the process of receiving the electrode assembly of Figures 11 and 12 into a battery can.
Figure 14 is a cross-sectional view showing the process of welding the first electrode terminal and the current collector plate.
Figure 15 is a view showing a state in which the side wall portion is crimped inward from the open end of the battery can containing the electrode assembly.
Figure 16 is a diagram showing the process of putting a cap on a battery can.
Figure 17 is a cross-sectional view showing a state in which the electrode connection portion of the cap is bonded to the tab of the second electrode of the electrode assembly and the first inclined surface of the cap is bonded to the outer peripheral surface of the crimping portion of the battery can.
18 to 20 are an upper perspective view, a lower perspective view, and a top view of the cap of the first embodiment.
Figure 21 is a cross-sectional view of the corresponding portion of Figure 20.
Figures 22 to 24 are diagrams showing the process of correcting the error when there is an error in the inclination angle between the crimping part of the battery can and the first slope of the can.
Figure 25 is a diagram showing the process of assembling a battery can by applying the cap of the first embodiment.
Figure 26 is an enlarged view of the open end of the battery can of Figure 25.
Figure 27 is a top perspective view of the cap of the second embodiment.
Figure 28 is a cross-sectional view of the corresponding portion of Figure 27.
Figures 29 and 30 are diagrams showing the process of assembling a battery can by applying the cap of the second embodiment.
31 to 33 are an upper perspective view, a lower perspective view, and a top view of the cap of the third embodiment.
Figures 34 and 35 are cross-sectional views of the corresponding portion of Figure 33.
Figures 36 and 37 are diagrams showing the process of assembling a battery can by applying the cap of the third embodiment.
38 to 40 are an upper perspective view, a lower perspective view, and a top view of the cap of the fourth embodiment.
Figures 41 to 43 are cross-sectional views of the corresponding portions of Figure 40.
Figures 45 and 46 are flow charts showing embodiments of a method of assembling a battery cell using the cap of the embodiment.
Figures 47 and 48 show a battery pack to which the battery cells of the embodiment are applied and a vehicle equipped with such a battery pack.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.The above-described objects, features, and advantages will be described in detail later with reference to the attached drawings, so that those skilled in the art will be able to easily implement the technical idea of the present invention. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of known techniques related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. In the drawings, identical reference numerals are used to indicate identical or similar components.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것으로, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 제1 구성요소는 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.Although first, second, etc. are used to describe various components, these components are of course not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another component, and unless specifically stated to the contrary, the first component may also be a second component.
명세서 전체에서, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 각 구성요소는 단수일 수도 있고 복수일 수도 있다.Throughout the specification, unless otherwise stated, each element may be singular or plural.
이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.Hereinafter, the “top (or bottom)” of a component or the arrangement of any component on the “top (or bottom)” of a component means that any component is placed in contact with the top (or bottom) of the component. Additionally, it may mean that other components may be interposed between the component and any component disposed on (or under) the component.
또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.Additionally, when a component is described as being “connected,” “coupled,” or “connected” to another component, the components may be directly connected or connected to each other, but the other component is “interposed” between each component. It should be understood that “or, each component may be “connected,” “combined,” or “connected” through other components.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.As used herein, singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as “consists of” or “comprises” should not be construed as necessarily including all of the various components or steps described in the specification, and some of the components or steps may include It may not be included, or it should be interpreted as including additional components or steps.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.Additionally, as used herein, singular expressions include plural expressions, unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as “consists of” or “comprises” should not be construed as necessarily including all of the various components or steps described in the specification, and some of the components or steps may include It may not be included, or it should be interpreted as including additional components or steps.
명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, A, B 또는 A 및 B를 의미하며, "C 내지 D" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, C 이상이고 D 이하인 것을 의미한다.Throughout the specification, when referred to as “A and/or B”, this means A, B or A and B, unless specifically stated to the contrary, and when referred to as “C to D”, this means unless specifically stated to the contrary. Unless there is one, it means that it is C or higher and D or lower.
실시예를 설명함에 있어서 축방향이라 함은 젤리-롤 형태의 전극조립체의 권취 중심을 이루는 축이 연장되는 방향을 지칭하고, 반경방향이라 함은 상기 축에서 가까워지거나(구심) 멀어지는(원심) 방향을 지칭하고, 둘레(원주)방향이라 함은 상기 축을 둘러싸는 방향을 지칭한다.In describing the embodiment, the axial direction refers to the direction in which the axis forming the winding center of the jelly-roll type electrode assembly extends, and the radial direction refers to the direction approaching (centripetal) or moving away (centrifugal) from the axis. , and the circumferential direction refers to the direction surrounding the axis.
전극조립체의 전개 상태에서의 폭방향은 젤리-롤의 축방향과 대응한다. 전극조립체의 전개 상태에서의 길이방향은 젤리-롤의 둘레방향과 대응한다.The width direction of the electrode assembly in the deployed state corresponds to the axial direction of the jelly-roll. The longitudinal direction of the electrode assembly in the deployed state corresponds to the circumferential direction of the jelly-roll.
이하 도 5 내지 도 17을 참조하여, 본 발명에 따른 실시예의 원통형 배터리 셀의 구조에 대해 설명한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 5 to 17, the structure of the cylindrical battery cell of an embodiment according to the present invention will be described.
실시예의 배터리 셀은, 예를 들어 폼 팩터의 비(원통형 배터리 셀의 직경을 높이로 나눈 값, 즉 높이(H) 대비 직경(Φ)의 비로 정의됨)가 대략 0.4 보다 큰 원통형 배터리 셀일 수 있다.The battery cell of the embodiment may be, for example, a cylindrical battery cell whose form factor ratio (defined as the diameter of the cylindrical battery cell divided by the height, i.e., the ratio of the diameter (Φ) to the height (H)) is greater than approximately 0.4. .
여기서, 폼 팩터란, 원통형 배터리 셀의 직경 및 높이를 나타내는 값을 의미한다. 가압 테스터에 적용될 원통형 배터리 셀은, 예를 들어 46110 셀, 48750 셀, 48110 셀, 48800 셀, 46800 셀일 수 있다. 폼 팩터를 나타내는 수치에서, 앞의 숫자 2개는 셀의 직경을 나타내고, 그 다음 숫자 2개는 셀의 높이를 나타내고, 마지막 숫자 0은 셀의 단면이 원형임을 나타낸다.Here, the form factor refers to values representing the diameter and height of a cylindrical battery cell. Cylindrical battery cells to be applied to the pressure tester may be, for example, 46110 cells, 48750 cells, 48110 cells, 48800 cells, and 46800 cells. In the numerical value representing the form factor, the first two numbers indicate the diameter of the cell, the next two numbers indicate the height of the cell, and the last number 0 indicates that the cross section of the cell is circular.
가압 테스터에 적용될 배터리 셀은, 대략 원기둥 형태의 셀로서, 그직경이 대략 46mm이고, 그 높이는 대략 110mm이고, 폼 팩터의 비는 0.418인 원통형 배터리 셀일 수 있다.The battery cell to be applied to the pressure tester may be a cylindrical battery cell with a diameter of approximately 46 mm, a height of approximately 110 mm, and a form factor ratio of 0.418.
다른 실시예에 따른 배터리 셀은, 대략 원기둥 형태의 셀로서, 그 직경이 대략 48mm이고, 그 높이는 대략 75mm이고, 폼 팩터의 비는 0.640인 원통형 배터리 셀 일 수 있다.A battery cell according to another embodiment may be a cylindrical battery cell with a diameter of approximately 48 mm, a height of approximately 75 mm, and a form factor ratio of 0.640.
또 다른 실시예에 따른 배터리 셀은, 대략 원기둥 형태의 셀로서, 그 직경이 대략 48mm이고, 그 높이는 대략 110mm이고, 폼 팩터의 비는 0.418인 원통형 배터리 셀일 수 있다.A battery cell according to another embodiment may be a cylindrical battery cell with a diameter of approximately 48 mm, a height of approximately 110 mm, and a form factor ratio of 0.418.
또 다른 실시예에 따른 배터리 셀은, 대략 원기둥 형태의 셀로서, 그 직경이 대략 48mm이고, 그 높이는 대략 80mm이고, 폼 팩터의 비는 0.600인 원통형 배터리 셀일 수 있다.A battery cell according to another embodiment may be a cylindrical battery cell with a diameter of approximately 48 mm, a height of approximately 80 mm, and a form factor ratio of 0.600.
또 다른 실시예에 따른 배터리 셀은, 대략 원기둥 형태의 셀로서, 그 직경이 대략 46mm이고, 그 높이는 대략 80mm이고, 폼 팩터의 비는 0.575인 원통형 배터리 셀일 수 있다.A battery cell according to another embodiment may be a cylindrical battery cell with a diameter of approximately 46 mm, a height of approximately 80 mm, and a form factor ratio of 0.575.
본 발명의 가압 테스터는, 폼 팩터의 비가 대략 0.4 이하인 배터리 셀들, 예를 들어 18650 셀, 21700 셀 등에 적용될 수도 있음은 물론이다. 18650셀의 경우, 그 직경이 대략 18mm이고, 그 높이는 대략 65mm이고, 폼 팩터의 비는 0.277이다. 21700 셀의 경우, 그 직경이 대략 21mm이고, 그 높이는 대략 70mm이고, 폼 팩터의 비는 0.300이다.Of course, the pressure tester of the present invention can be applied to battery cells with a form factor ratio of approximately 0.4 or less, for example, 18650 cells, 21700 cells, etc. For an 18650 cell, its diameter is approximately 18 mm, its height is approximately 65 mm, and the form factor ratio is 0.277. For a 21700 cell, its diameter is approximately 21 mm, its height is approximately 70 mm, and the form factor ratio is 0.300.
도 5와 도 13을 참조하면, 상기 전지캔(10)은 원통형의 측벽부(11)와, 상기 측벽부(11)의 축방향 일측 단부에 연결된 바닥부(12)를 포함한다.Referring to FIGS. 5 and 13 , the battery can 10 includes a
상기 바닥부(12)의 중앙부에는 홀이 형성되고, 상기 홀에 제1전극단자(13)가 끼움 결합될 수 있다. 상기 제1전극단자(13)는, 단자가스켓(14)을 개재한 상태에서 상기 바닥부(12)에 리벳팅되어 고정될 수 있다. 상기 단자가스켓(14)은 상기 제1전극단자(13)와 상기 바닥부(12) 사이에 개재되어, 전지캔(10)의 내부와 외부를 밀봉하여 전해액의 누액을 방지하고, 제1전극단자(13)와 바닥부(12)를 전기적으로 절연할 수 있다.A hole is formed in the center of the
다만, 상기 제1전극단자(13)와 바닥부(12)의 연결 방식이 이에 한정되는 것은 아니다. 가령 제1전극단자(13)와 바닥부(12) 사이를 밀봉하고, 제1전극단자(13)와 바닥부(12)를 전기적으로 절연할 수 있는 구조라면, 이 외에도 다양한 고정 방법, 가령 볼트-너트 결합 방식, 글라스 씰(glass seal) 방식, 또는 크롬코팅 & PP-MAH 열접합 방식과 같은 다양한 다른 방식 역시 적용 가능하다.However, the connection method between the
상기 제1전극단자(13)는 제1극성을 띄고, 상기 전지캔(10)은 제2극성을 띌 수 있다. 이에 따라, 상기 전지캔(10)의 바닥부(12) 및 이와 연결되는 측벽부(11)는 모두 제2극성을 띌 수 있다.The
이에 따라, 상기 전지캔(10)은, 축방향 일측 단부에 제1전극단자(13)와 제2전극단자(15)가 모두 배치될 수 있다. 그러면, 상기 전지캔(10)은 제1전극단자(13)에 연결되는 버스바와 제2전극단자(15)에 연결되는 버스바가 모두 전지캔(10)의 축방향 일측 단부, 즉 상부에 위치할 수 있다.Accordingly, the battery can 10 may have both the
일 예에서, 상기 제1전극단자(13)는 양극단자이고, 상기 제2전극단자(15)는 음극단자일 수 있다. 물론 그 반대일 수도 있다.In one example, the
상기 전지캔(10) 내에는 전극조립체(20)가 수용된다. 상기 전극조립체(20)는, 도 6에 도시된 바와 같이 소정의 폭을 가지고 길이방향으로 연장된 제1전극(21), 제2전극(22) 및 분리막(28)을 준비하고, 도 7과 도 8에 도시된 바와 같이 제1전극(21), 분리막(28), 제2전극(22), 분리막(28)의 순으로 적층한 적층체를 형성한 뒤, 이를 권심축 둘레로 권취한 젤리롤 형태로 제작된다.An
상기 제1전극(21)은 양극일 수 있고, 상기 제2전극(22)은 음극일 수 있다. 물론 그 반대일 수도 있다.The
상기 제1전극(21)과 제2전극(22)은 시트 형태로 제작된다. 상기 전극시트는, 금속포일(23)의 표면에 활물질층(24)이 도포된 형태로 제작된다. 상기 전극시트는, 활물질층(24)이 도포된 유지부(25) 영역과, 활물질층(24)을 도포하지 않은 무지부(26) 영역을 구비한다. 양극시트는 폭방향 일측에 무지부(26) 영역이 구비되고, 음극시트는 폭방향 타측에 무지부(26) 영역이 구비된다.The
무지부(26) 영역은 적층체에서 폭방향으로 노출 또는 돌출된다. 상기 무지부(26)는 그 자체가 전극 탭으로서 기능한다.The
상기 무지부(26)에는 소정의 간격을 두고 노치를 형성하여 플래그(flag) 형태의 노칭탭(27)들을 형성할 수 있다.Notches may be formed at predetermined intervals in the
실시예에서는 상기 노칭탭(27)들이 등변 사다리꼴 형태임이 예시된다. 그러나 이들의 형태는 반원형, 반타원형, 삼각형, 직사각형, 평행사변형 등 다양한 형태일 수 있다. In the embodiment, the notching
또한 실시예에서는 길이방향을 따라 배열되는 상기 노칭탭(27)들이 동일한 너비를 가지는 형태가 예시된다. 그러나 노칭탭들의 너비는, 권심 측에서 외주 측으로 갈수록 점진적으로 또는 단계적으로 넓어지는 형태일 수도 있다.Also, in the embodiment, the notching
또한 실시예에서는 권심 측에서 외주 측으로 갈수록 상기 노칭탭(27)들의 높이가 단계적으로 높아지는 형태가 예시된다. 그러나 이러한 노칭탭들의 높이는 일정하거나 점차 낮아지는 형태로 구현될 수도 있다.Also, in the embodiment, the height of the notching
또한 실시예에서는 상기 무지부(26)의 구심측 단부의 소정 구간과 원심측 단부의 소정 구간에 노칭탭(27)이 삭제된 구조가 예시된다. 그러나 무지부의 구심측 단부에서 노칭탭이 삭제되지 않을 수도 있고, 무지부의 원심측 단부에서 노칭탭이 삭제되지 않을 수도 있음은 물론이다.In addition, in the embodiment, a structure in which the notching
젤리롤 형태의 전극조립체(20)에서, 상기 노칭탭(27)은 반경방향으로 절곡되어 평탄화될 수 있다. 상기 노칭탭(27)은 반경방향 내측으로 절곡되거나 외측으로 절곡될 수 있다. 실시예에서는 도 9와 도 10에 도시된 바와 같이 노칭탭(27)이 반경방향 내측으로 절곡된 구조가 예시된다.In the jelly roll-shaped
상기 노칭탭(27)은, 적층체를 권취하여 젤리롤 형태의 전극조립체(20)를 형성하는 과정에서 하나씩 절곡 가공될 수 있다. 이와 달리 상기 노칭탭(27)은, 적층체를 권취하여 젤리롤 형태의 전극조립체를 형성한 뒤, 한꺼번에 절곡 가공될 수도 있다.The notched
이렇게 반경방향으로 절곡되며 포개어진 제1전극(21)의 노칭탭(27)들과 제2전극(22)의 노칭탭(27)들은, 각각 도 10에 도시된 바와 같이 전극조립체(20)의 축방향 양측 단부에서 축방향에 대해 실직적으로 수직한 평면을 제공할 수 있다.The notched
상기 전극조립체(20)의 축방향 양단부로 노출된 노칭탭(27)이 절곡되어 제공되는 실질적으로 평평한 표면에는 도 11에 도시된 바와 같이 집전판(31)이 접합될 수 있다.As shown in FIG. 11 , a
상기 집전판(31)은, 금속 시트를 펀칭하고 트리밍하고 피어싱하고 절곡하여 제작될 수 있다.The
도 11을 참조하면 상기 집전판(31)은, 중심부로부터 방사상으로 연장되는 단자연결부(32)와, 상기 단자연결부(32)의 원심측 가장자리를 원주방향으로 연결하는 링부(33)와, 상기 링부(33)로부터 구심측으로 연장되되 상기 단자연결부(32)와는 연결되지 않는 전극연결부(34)를 구비한다. 상기 단자연결부(32)의 중심부는 전극조립체(20)의 권심 중공부의 적어도 일부를 덮는다.Referring to FIG. 11, the
상기 전극연결부(34)는, 상기 전극조립체(20)를 전지캔(10)에 넣기 전에, 전극조립체(20)의 제1전극(21)의 노칭탭(27)에 레이저 용접 등의 방식으로 접합된다.The
도 12를 참조하면, 상기 전극조립체(20)의 제2전극(22)의 노칭탭(27)에는 집전판이 연결되지 않을 수 있다. 물론 본 발명이 제2전극(22)의 노칭탭(27)에 집전판을 연결하지 않은 구조에 한정되는 것은 아니다.Referring to FIG. 12, a current collector plate may not be connected to the notched
도 13과 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 전극조립체(20)는, 상기 집전판(31)이 전지캔(10)의 바닥부(12)를 향하도록 정렬된 상태에서 상기 전지캔(10)에 수용된다. 이 때, 집전판(31)과 전지캔(10)의 바닥부(12) 사이에 인슐레이터(19)를 개재하여 상기 집전판(31)과 상기 바닥부(12)를 전기적으로 절연되도록 한다. As shown in FIGS. 13 and 14, the
그리고, 상기 집전판(31)의 단자연결부(32)는 상기 전지캔(10)에 고정된 제1전극단자(13)와 저항 용접, 초음파 용접 또는 레이저 용접 등의 방식으로 접합된다. 상기 집전판(31)과 제1전극단자(13)의 용접을 위한 용접장치는 상기 전극조립체(20)의 축방향 타측 단부로부터 상기 전극조립체(20)의 권심 중공부를 통해 상기 집전판(31)의 단자연결부(32) 중심의 이면에 접근하여 용접을 진행할 수 있다. 물론 이 외에도 브레이징이나 솔더링 방식 등에 의해 집전판(31)과 제1전극단자(13)가 접합될 수도 있음은 물론이다. 즉 상기 집전판(31)과 제1전극단자(13)는 이들을 전기적으로 연결하며 상호 고정할 수 있는 결합 방식이라면 다양한 방식이 적용 가능하다.And, the
도 15를 참조하면, 상기 전지캔(10)의 측벽부(11)의 선단부는 반경방향 내측으로 예각만큼 절곡되어 크림핑부(113)를 구성할 수 있다. 이러한 크림핑 공정은 전지캔(10)에 전극조립체(20)를 수용한 이후 이루어질 수 있다. 다만 집전판(31)과 제1전극단자(13)의 접합 공정과 상기 크림핑 공정은, 필요에 따라 또는 편의상 어느 공정이 먼저 진행되어도 무방하다.Referring to FIG. 15, the distal end of the
실시예에서는 상기 크림핑 가공에 의해 규정되는 크림핑부(113)의 기단부, 즉 상기 크림핑부(113)가 크림핑되지 않은 측벽부(11)와 연결되는 부위의 높이가, 상기 전극조립체(20)의 제2전극(22)의 탭의 상단부의 높이보다 더 높게 위치하는 구조가 예시된다.In the embodiment, the height of the base end of the crimping
상기 크림핑부(113)가 상기 전극조립체(20)의 축방향과 수직한 평면에 대해서 이루는 경사각(a)은 예각일 수 있다. 보다 구체적으로 상기 경사각(a)은, 10도 내지 80도의 범위일 수 있다. 경사각(a)이 10도보다 작으면, 후술할 캡(40)의 중심과 전지캔(10)의 측벽부(11)의 중심을 정렬하는 기능이 발휘되기 어렵다. 경사각(a)이 80도를 초과하면 후술할 캡(40)의 가장자리의 외경이 상기 측벽부(11)의 외경보다 더 커질 우려가 있고, 크림핑부(113)가 의미 없이 캔(10)의 높이를 차지하기 때문에 캔(10)에 수용되는 전극조립체(20)의 높이를 더 줄여야 하는 불합리가 있다.The inclination angle (a) formed by the crimping
바람직하게 상기 경사각(a)은 20도 내지 50도일 수 있고, 보다 바람직하게 상기 경사각(a)은 약 30도 내지 45도일 수 있다. 실시예에서는 경사각(a)이 45도인 형태가 예시된다.Preferably, the inclination angle (a) may be from 20 degrees to 50 degrees, and more preferably, the inclination angle (a) may be from about 30 degrees to 45 degrees. In the embodiment, a form in which the inclination angle (a) is 45 degrees is exemplified.
도 16과 도 17을 참조하면, 상기 전지캔(10)에 전극조립체(20)를 수용하고 제1전극(21)을 제1전극단자(13)에 연결한 상태에서, 상기 제2전극(22)의 노칭탭(27)은, 상기 전지캔(10)의 개방 단부를 덮는 캡(40)에 직접 연결될 수 있다. 이에 따라 상기 제2전극(22)은, 노칭탭(27)과 캡(40)의 용접부(W)를 통해 전기적으로 연결된다. 물론 노칭탭(27)과 캡(40) 역시, 용접 방식 외에 브레이징이나 솔더링과 같은 다른 접합 방식이 적용될 수 있음은 물론이다.Referring to FIGS. 16 and 17, in a state where the
상기 캡(40)의 가장자리는 상기 전지캔(10)의 측벽부(11)와 접합되어 전기적으로 연결되며 밀봉 고정된다. 이에 따라 상기 제2전극(22)은, 상기 캡(40)과 전지캔(10)에 전기적으로 연결될 수 있다. 캡(40)과 전지캔(10)의 접합 역시 용접, 브레이징, 솔더링과 같이 전기적으로 연결되며 밀봉 접합할 수 있는 다양한 방식이 적용될 수 있다.The edge of the
도 13 내지 도 17에 도시된 캡(40)과 그 조립 과정은 일예로서 예시된 것이며, 이하, 캡(40)의 구조 및 이에 따른 조립 방법의 다양한 실시예들에 대해 설명한다. 후술할 실시예에서는 이들의 접합 부위가 용접으로 접합됨을 예시하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것이 아님은 당연하다.The
[제1실시예][First Embodiment]
이하 도 18 내지 도 26을 참조하여, 캡의 제1실시예와 이를 적용한 배터리 셀의 구조를 설명한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 18 to 26, a first embodiment of the cap and the structure of a battery cell to which it is applied will be described.
상기 캡(40)은, 원형의 금속 시트로 제작될 수 있다. The
상기 캡(40)은, 가장자리에, 상기 크림핑부(113)의 외주면에 접하는 제1경사면(46)을 구비한다.The
상기 크림핑부(113)의 경사각(a)과 상기 제1경사면(46)의 경사각(b)은 실질적으로 대응할 수 있다. 실시예에서 상기 제1경사면(46)의 경사각(b)은 45도인 것이 예시된다.The inclination angle (a) of the crimping
상기 크림핑부(113)의 경사방향을 따라 측정되는 상기 크림핑부(113)의 경사각(a)은 일정할 수 있다. 즉 상기 크림핑부(113)는 원뿔대의 외주면과 유사한 형상일 수 있다. 상기 제1경사면(46)의 경사각(b) 역시 일정하여 원뿔대의 외주면과 유사한 형상을 가질 수 있다.The inclination angle (a) of the crimping
이들의 경사각이 상호 대응하고, 크림핑부(113)의 외주면과 제1경사면(46)의 내주면이 면 접촉하도록 크림핑부(113)의 상부에 캡(40)을 재치하면, 크림핑부(113)의 중심과 제1경사면(46)의 중심이 일치할 뿐만 아니라, 크림핑부(113)의 중심을 지나는 축과 제1경사면(46)의 중심을 지나는 축이 일치하게 된다.When the
이는 도 3에 도시된 비교예의 압입 방식의 캡(40)과 구분되는 특징이다. This is a feature that distinguishes it from the press-
도 3에 도시된 원형의 캡은 그 중심이 원형의 측벽부의 중심과 일치하고, 또한 캡의 중심을 지나는 중심축이 측벽부의 중심을 지나는 중심축과 일치하도록 측벽부와 캡을 정확히 정렬한 상태에서 캡을 측벽부의 개방 단부에 압입하여야만, 캡이 타원형으로 변형되는 현상이 방지되어, 캡의 가장자리와 측벽부의 가장자리가 원주방향을 따르는 전체 구간에서 정확히 면 접촉할 수 있게 된다.The circular cap shown in Figure 3 has its center coincident with the center of the circular side wall, and the side wall and the cap are precisely aligned so that the central axis passing through the center of the cap coincides with the central axis passing through the center of the side wall. The cap must be press-fitted into the open end of the side wall to prevent the cap from being deformed into an oval shape and to ensure that the edge of the cap and the edge of the side wall are in exact surface contact throughout the entire section along the circumferential direction.
이렇게 강제 압입하여 캡을 측벽부에 끼워 넣는 방식은, 조금이라도 압입력의 균형이 맞지 않거나 중심(축)이 일치하지 않으면, 캡이나 측벽부가 타원형으로 변형되어, 원주방향을 따라 심 용접해야 하는 용접 라인에서 두 모재의 용접부위가 밀착되지 않고 간극을 가지는 경우가 발생할 가능성이 있다.In this method of forcibly press-fitting the cap into the side wall, if the press-fitting force is not even slightly balanced or the center (axis) is not aligned, the cap or the side wall is deformed into an oval shape, requiring seam welding along the circumferential direction. There is a possibility that the welded area of the two base materials in the line may not be in close contact and may have a gap.
반면 제1실시예와 같이, 캡(40)과 크림핑부(113)에 큰 외력이 가해지지 않은 상태에서 기하학적으로 캡(40)의 제1경사면(46)과 크림핑부(113)가 면 접촉하도록 캡(40)을 크림핑부(113) 상에 재치하면, 크림핑부(113)의 중심(축)과 제1경사면(46)의 중심(축)이 일치하게 되는 것이다. 이는 마치, 원뿔대형 종이컵 위에 종이컵을 포개어 쌓을 때, 종이컵의 기하학적 형상에 의해 종이컵들이 별다른 어려움 없이 면 접촉되며 축 정렬되는 것과 유사한 작용 효과라고 이해할 수 있을 것이다.On the other hand, as in the first embodiment, in a state where a large external force is not applied to the
물론 이러한 효과는, 비단 크림핑부(113)의 외주면과 제1경사면(46)이 완벽한 원뿔대의 외주면 형태가 아니라 하더라도, 즉, 도시된 단면처럼 경사진 직선형상이 아니라 하더라도, 그 단면이 약간 외부로 볼록한 곡선을 이루며 경사져 있거나(있고), 그 단면이 약간 내부로 함몰된 곡선을 이루며 경사져 있다 하더라도 발휘될 수 있는 효과이다.Of course, this effect is achieved even if the outer peripheral surface of the crimping
가령, 서로 접해야 할 제1경사면(46)의 내주면과 크림핑부(113)의 외주면의 단면 프로파일이, 동일한 곡률 중심에 대해 동일한 곡률 반경을 가지는 형상이라면, 두 면이 면 접촉하도록 제1경사면(46)을 크림핑부(113) 상에 재치하는 과정만으로, 위와 같은 정렬 안내 효과를 충분히 가질 수 있다.For example, if the cross-sectional profile of the inner peripheral surface of the first
추가적으로, 상기 제1경사면(46)의 내주면에서 상기 크림핑부(113)의 선단부와 대응하는 위치에는 노치(47)가 마련될 수 있다. 상기 노치(47)는 상기 제1경사면(46)의 내주면에 소정의 홈 형상을 제공하게 된다. 그러면, 기하학적으로 캡(40)의 제1경사면(46)과 크림핑부(113)가 면 접촉하도록 캡(40)을 크림핑부(113) 상에 재치하는 과정에서, 제1경사면(46)이 정위치에서 상기 크림핑부(113) 상에 놓이도록 임시 정렬된 상태를 제공하게 된다. 이는 크림핑부(113)에 대한 제1경사면(46)의 정위치 정렬 과정을 더욱 용이하게 해준다.Additionally, a
도 25와 도 26을 참조하면, 상기 제1경사면(46)의 반경방향 외측 가장자리는, 상기 크림핑부(113)의 기단부보다 반경방향 내측에 존재한다. 즉 상기 제1경사면(46)의 외경은 상기 측벽부(11) 또는 상기 크림핑부(113)의 기단부의 외경보다 작다. Referring to FIGS. 25 and 26, the radially outer edge of the first
이에 따라, 상기 캔(10)의 직경의 규격은, 상기 캡(40)의 외경이 아닌 상기 측벽부(11)의 외경에 의해 결정될 수 있다. Accordingly, the diameter standard of the
또한 이에 따라, 기단부에 가까운 상기 크림핑부(113)의 외주면의 일부가 상기 제1경사면(46)의 반경방향 외측 가장자리보다 더 반경방향 외측에서 외부로 노출된 상태가 되고, 상기 크림핑부(113)의 외주면과 상기 제1경사면(46)의 가장자리가 접하는 부위가 외부로 노출된 상태가 된다.In addition, according to this, a portion of the outer peripheral surface of the crimping
그러면, 도 25에 도시된 바와 같이 해당 부위보다 반경방향 외측에서 구심방향으로 레이저를 조사하여 해당 부위를 심 용접하는 것이 가능하다. 이처럼 용접을 위한 두 모재가 경사표면을 가지며 밀착된 상태에서 레이저를 반경방향으로 조사하면, 레이저가 전지캔(10) 내부로 직접 조사되어 전극조립체(20)를 손상시킬 우려가 없다.Then, as shown in FIG. 25, it is possible to seam weld the relevant area by irradiating the laser in a centripetal direction from a radial direction outside of the relevant area. In this way, if the laser is irradiated in the radial direction while the two base materials for welding have inclined surfaces and are in close contact, there is no risk of damaging the
물론 레이저의 조사 방향은 이에 한정되는 것은 아니다. 가령, 해당 부위의 축방향 상부로부터 축방향으로 해당 부위에 레이저를 조사할 수도 있음은 물론이고, 이와 같은 경우에도 레이저가 전지캔(10) 내부로 직접 조사되어 전극조립체(20)를 손상시킬 우려가 없다.Of course, the direction of laser irradiation is not limited to this. For example, not only can the laser be irradiated to the area in the axial direction from the axial top of the area, but also in this case, there is a risk that the laser may be irradiated directly into the battery can 10 and damage the
다음으로, 상기 제1경사면(46)은, 상기 크림핑부(113)의 선단부보다 반경방향 내측으로 더 연장되는 구간을 더 구비할 수 있다. 이러한 구간은 상기 크림핑부(113)와 맞닿지 않는 비맞댐구간(L)을 구성할 수 있다.Next, the first
캔(10)을 제조하는 과정(딥 드로잉, 트리밍 등)에서 부품들 간에 제조 공차가 발생할 수 있다. 도 3에 도시된 강제 압입 방식의 캡 결합 구조에서는, 이러한 제조 공차나 조립 오차가 용접 품질에 지대한 영향을 미칠 수 있다.In the process of manufacturing the can 10 (deep drawing, trimming, etc.), manufacturing tolerances may occur between parts. In the forced press-fit cap coupling structure shown in FIG. 3, such manufacturing tolerances or assembly errors can have a significant impact on welding quality.
그러나 실시예와 같은 구조에서는, 이러한 제조 공차나 조립 오차가 용접 품질에 영향을 미치지 않는다. 가령, 크림핑부(113)의 경사방향의 길이가 부품마다 어느 정도 오차를 가지거나, 제1경사면(46)의 경사방향 길이가 부품마다 어느 정도 오차를 가진다 하더라도, 상기 비맞댐구간(L)이 이러한 오차를 흡수하므로, 제조 오차나 조립 공차가 용접의 품질에 영향을 미치지 않게 된다.However, in a structure like the embodiment, such manufacturing tolerances or assembly errors do not affect welding quality. For example, even if the length of the crimping
상기 캡(40)은 금속 시트 부재로 제작될 수 있으므로, 외력에 의해 어느 정도 탄성 변형이 가능하다. 따라서 상기 받침면(48)에 대한 상기 제1경사면(46)의 경사각은 외력에 의해 약간의 범위 내에서 변화할 수 있다. 이는 측벽부(11)와 크림핑부(113)의 관계에서도 마찬가지이다. 따라서, 도 22와 도 23에 도시된 바와 같이 상기 제1경사면(46)과 상기 크림핑부(113)의 경사각이 엄밀히 일치하지 않는다 하더라도, 제1경사면(46)과 크림핑부(113)가 면 접촉하는 데에 별다른 어려움이 없다.Since the
이를 구체적으로 설명하면, 도 22에 도시된 바와 같이 크림핑부(113)의 경사각이 제1경사면(46)의 경사각보다 큰 경우, 크림핑부(113)의 선단부(P1)가 제1경사면(46)에 의해 눌리게 된다. 이때, 크림핑부(113)의 기단부로부터 하중이 가해지는 선단부까지의 거리가 길기 때문에, 크림핑부(113)가 탄성 변형되어 그 경사각이 줄어들어서, 도 24에 도시된 바와 같이 크림핑부(113)와 제1경사면(46)이 정합할 수 있다.To explain this in detail, as shown in FIG. 22, when the inclination angle of the crimping
마찬가지로, 도 23에 도시된 바와 같이 제1경사면(46)의 경사각이 크림핑부(113)의 경사각보다 큰 경우, 제1경사면(46)의 선단부(P2)가 크림핑부(113)에 의해 눌리게 된다. 이때, 제1경사면(46)의 기단부로부터 하중이 가해지는 선단부까지의 거리가 길기 때문에, 제1경사면(46)이 탄성 변형되어 그 경사각이 줄어들어서, 도 24에 도시된 바와 같이 크림핑부(113)와 제1경사면(46)이 정합할 수 있다.Likewise, as shown in FIG. 23, when the inclination angle of the first
다음으로, 상기 캡(40)은, 상기 제1경사면(46)의 반경방향 내측 단부에 연결되고 수평하게 반경방향으로 연장되는 받침면(48)을 구비한다. 상기 받침면(48)은 평평한 원형의 링 표면을 가지므로, 배터리 셀을 뒤집어 상기 받침면(48)이 지면(floor)에 놓이게 하였을 때, 상기 배터리 셀을 안정적으로 지지하는 발 역할을 하게 된다. 또한 상기 받침면(48)은, 캡(40)과 전지캔(10)의 접합부(M)보다 축방향으로 더 외측에 존재하게 되므로, 배터리 셀을 바로 세워 두더라도, 접합부(M)가 직접 지면에 닿지 않도록 하여, 접합부(M)를 보호할 수 있다.Next, the
상기 제1경사면(46)과 크림핑부(113)의 경사각에 따른 정렬 안내 효과로 인해, 상기 받침면(48)은 상기 배터리 셀의 축에 대해 수직한 평면을 이룰 수 있다. 이에 따라 상기 배터리 셀은 안정적으로 바닥(floor)에 올려질 수 있다.Due to the alignment guidance effect according to the inclination angle of the first
상기 캡(40)은, 상기 받침면(48)의 반경방향 내측 단부에 연결되고, 구심방향으로 갈수록 제2전극(22)의 탭에 가까워지는 방향으로 연장되는 제2경사면(49)을 구비한다. 그리고 상기 캡(40)은, 상기 제2경사면(49)의 반경방향 내측 단부에 연결되고 수평하게 반경방향으로 연장되는 전극연결부(41)를 구비한다. 이에 따라, 상기 전극연결부(41)는 받침면(48)으로부터 배터리셀(72)의 축방향과 대응하는 방향으로 함몰된 형태를 구비한다.The
도시된 바와 같이 상기 제2경사면(49)은 상기 제1경사면(46)보다 그 경사가 더 가파를 수 있다. 이에 따라, 받침면(48)과 전극연결부(41)의 면적을 최대한 확보할 수 있다.As shown, the
상기 제1경사면(46), 받침면(48), 제2경사면(49), 및 전극연결부(41)는, 금속 시트를 프레스로 성형 가공하여 형성될 수 있다.The first
상기 전극연결부(41)는 그 저면이 상기 전극조립체(20)의 제2전극(22)의 탭과 접합되어 전기적으로 연결되는 부위이다. 이에 따라, 상기 캡(40)은 제2극성을 띄고, 이와 용접된 측벽부(11) 및 이에 연결된 바닥부(12)도 제2극성을 띄게 된다.The
상기 전극연결부(41)은 그 자체로 평평한 원반 내지 원반 링 형상을 가지므로, 제2전극(22)의 탭과의 접합 영역을 충분히 확보할 수 있다. 실시예에서는, 별도의 집전판 없이 제2전극(22)의 탭이 직접 캡(40)의 전극연결부(41)에 용접 등의 방식으로 접합되어 전기적으로 연결되는 구조를 예시한다. 그러나, 본 발명이 별도의 집전판을 사용하는 것을 배제하는 것은 아니다. 즉 상기 제2전극(22)의 탭에 집전판(35; 도 37 참조)이 용접되고, 상기 집전판에 상기 캡(40)이 용접될 수도 있음은 물론이다.Since the
상기 캡(40)에서 상기 받침면(48)과 전극연결부(41)는 평평한 부분이고, 상기 제1경사면(46)과 제2경사면(49)은 경사진 부분이다. 상기 캡(40)은 외력에 의해 어느 정도 탄성 변형이 가능하므로, 상기 받침면(48)과 전극연결부(41)의 높이 오차는 상기 받침면(48)과 상기 제1경사면(46) 사이의 각도, 상기 받침면(48)과 상기 제2경사면(49) 사이의 각도, 그리고 상기 전극연결부(41)과 상기 제2경사면(49) 사이의 각도의 변화로 흡수 가능하다.In the
따라서, 상기 전지캔(10)과 전극조립체(20)에 대한 상기 캡(40)의 고정 위치는, 상기 전극연결부(41)에 의해 규정될 수 있다. 가령, 상기 전지캔(10)의 개방 단부를 캡(40)으로 덮고 가압하면, 위 경사면들의 연결 부위가 탄성 변형되며 상기 전극연결부(41)의 저면이 전극조립체(20)의 제2전극(22)의 노칭탭(27)에 밀착될 수 있다.Accordingly, the fixed position of the
이러한 상태에서 레이저를 상기 전극연결부(41)의 표면에 조사하면, 레이저로 인해 발생하는 국부적인 열이 전극연결부(41) 및 그 저면에 접하는 노칭탭(27) 표면을 용융 접합할 수 있다.In this state, when a laser is irradiated to the surface of the
상기 레이저는 도 25에 도시된 바와 같이 반경방향으로 이동하며 상기 전극연결부(41)에 조사된다. 이에 따라, 전극연결부(41)의 용접부(W)는 반경방향으로 연장된다. 상기 용접부(W)는 상기 방사상으로 배치될 수 있고, 원주방향을 따라 등 간격 복수 개 배치될 수 있다.The laser moves in the radial direction as shown in FIG. 25 and is irradiated to the
상기 용접부(W)는 반경방향으로 길게 연장되고, 이에 따라 상기 전극연결부(41)는 전극조립체의 외주측으로부터 권심측까지 배치되어 있는 상기 제2전극(22)의 노칭탭(27)들에 모두 연결될 수 있다. 이러한 용접 라인은, 전류 경로(path)를 넓혀주고, 이에 따라 제2전극의 내부저항을 크게 줄일 수 있다.The welding portion (W) extends long in the radial direction, and accordingly, the electrode connecting portion (41) is connected to all of the notched tabs (27) of the second electrode (22) disposed from the outer peripheral side to the core side of the electrode assembly. can be connected This welding line widens the current path, thereby greatly reducing the internal resistance of the second electrode.
상술한 캡(40)을 적용하면, 캡(40)과 전지캔(10)의 접합 부위가 간소하고, 제2전극(22)의 탭을 전지캔(10)에 전기적으로 연결함에 있어서 집전판을 사용할 필요가 없어 부품 수와 조립 공수를 줄이고 내부 체적을 더 확보하여 에너지 밀도를 높일 수 있다. When the
한편, 제1실시예의 캡(40)은 후술할 주액구(42)를 구비하지 않는다. Meanwhile, the
이하 도 45를 참조하여, 이러한 제1실시예의 캡(40)을 적용한 원통형 배터리 셀의 제조 방법을 설명한다. 다만 앞서 이미 그 제조 방법을 설명한 바 있으므로, 이하에서는 간략한 순서를 설명한다.Hereinafter, with reference to FIG. 45, a method of manufacturing a cylindrical battery cell using the
먼저, 제1전극단자(13)를 바닥부(12)에 고정한 전지캔(10)을 준비하고, 제1전극(21)과 제2전극(22)을 구비한 젤리-롤 형태의 전극조립체(20)를 준비한다.First, prepare a battery can 10 with the
다음으로, 상기 전극조립체(20)의 제1전극(21)의 탭 및 집전판(31)이 바닥부(12)를 향하도록 하며 상기 전극조립체(20)를 상기 전지캔(10)에 수용한다.Next, the tab of the
다음으로, 상기 제1전극단자(13)에 상기 제1전극(21)을 접합하여 전기적으로 연결하고, 상기 전지캔(10)의 개방 단부의 측벽부(11)를 크림핑하여 크림핑부(113)를 성형한다.Next, the
다음으로, 전지캔(10) 내에 전해액을 주입한다.Next, the electrolyte solution is injected into the battery can 10.
전해액 주입이 완료되면, 상기 전지캔(10)의 개방 단부를 캡(40)으로 덮고, 상기 캡(40)의 전극연결부(41)와 상기 전극조립체(20)의 제2전극(22)을 접합하고 상기 전지캔(10)의 크림핑부(113)와 캡(40)의 제1경사면(46)을 접합하여 이들을 전기적으로 연결한다.When electrolyte injection is completed, the open end of the battery can 10 is covered with a
[제2실시예][Second Embodiment]
이하 도 27 내지 도 30을 참조하여, 캡의 제2실시예와 이를 적용한 배터리 셀 구조를 설명한다. 제2실시예를 설명함에 있어서, 앞서 설명한 제1실시예와 중복되는 내용은 생략할 수 있다. 따라서 어느 한 실시예에서 설명하지 아니한 부분은 다른 실시예로부터 이해할 수 있을 것이다. 아울러 어느 한 실시예의 구성과 다른 실시예의 구성은 서로 치환하거나 부가하거나 생략하는 것 역시 쉽게 이해할 수 있을 것이다.Hereinafter, with reference to FIGS. 27 to 30, a second embodiment of the cap and a battery cell structure to which it is applied will be described. In describing the second embodiment, content that overlaps with the first embodiment described above may be omitted. Therefore, parts not explained in one embodiment can be understood from other embodiments. In addition, it will be easy to understand that the configuration of one embodiment and the configuration of another embodiment can be replaced, added, or omitted.
제2실시예의 캡(40)은, 제1실시예와 대비하여 캡(40)의 중앙부에 주액구(42)가 더 마련된다. 상기 캡(40)으로 상기 전지캔(10)의 개방 단부를 덮은 상태에서, 상기 주액구(42)는 전지캔(10)에 수용된 전극조립체(20)의 권심 중공부와 정렬될 수 있다.Compared to the first embodiment, the
상기 주액구(42)는, 상기 캡(40)의 바닥면, 즉 상기 캡(40)의 전극연결부(41)보다 약간 상방으로 돌출된 돌출부(43) 상에 마련될 수 있다. 상기 돌출부(43)의 높이는 받침면(48)의 높이보다 낮게 설정되며, 후술할 마개(50)를 덮어 마감한 상태에서 마개(50)의 높이 역시 받침면(48)의 높이보다 낮을 수 있다.The
상기 돌출부(43)는 상기 전극연결부(41)의 구심측 가장자리와 연결되고, 구심 방향으로 갈수록 상기 축방향 외측으로 연장되는 형태를 가진다.The
상기 돌출부(43)는 캡의 바닥, 즉 전극연결부보다 높게 돌출되어 있으므로, 주액구(42)를 통해 전해액을 주액한 뒤 마개(50)를 덮어 용접 등의 방식으로 접합할 때, 접합을 위한 열이 전극조립체(20) 쪽으로 전달되어 분리막을 손상시키는 등, 배터리의 성능에 영향을 미칠 우려를 줄여준다.Since the
앞서 제1실시예의 캡(40)은 별도의 주액구를 구비하지 않는다. 이에 따라 앞서 제1실시예의 캡(40)을 적용하여 배터리 셀을 제조할 때에는, 전지캔(10)의 바닥부(12) 등에 별도의 주액구가 없다면, 캡(40)으로 전지캔(10)을 덮기 전에 전해액의 주액 공정이 먼저 이루어질 수 있다.The
그러나 제2실시예와 같이 캡(40)에 주액구(42)가 마련되면, 캡(40)을 전지캔(10)에 삽입하고 용접부(W)와 접합부(M)를 형성한 뒤에도, 상기 주액구(42)를 통해 전해액을 주액할 수 있다. 그러면, 주액이 된 상태의 전지캔(10)에 캡(40)을 접합하는 것에 비해, 접합 열이 전해액에 영향을 미칠 가능성을 더욱 줄일 수 있다. 아울러 마개(50)와 주액구(42) 둘레의 접합 시에도, 돌출부(43)가 상부로 돌출되어 있기 때문에, 마개(50)의 접합 열이 전해액이 영향을 미칠 가능성도 줄일 수 있다.However, when the
상기 마개(50) 역시 받침면(48)보다 낮게 위치하므로, 캡(40)이 지면에 닿도록 배터리 셀을 세운 상태에서도, 상기 마개(50)는 직접적인 하중을 받지 않는다.Since the
한편, 상기 캡(40)의 중앙에 형성된 주액구(42)는, 제1전극단자(13)와 제1전극(21)의 집전판(31)의 용접을 위한 설비 구성이 드나들 수 있는 통로가 될 수도 있다. 이에 따라, 상기 캡(40)을 전지캔(10)에 접합한 후에도, 상기 주액구(42)를 통해 용접 설비를 전지캔(10) 내부로 진입시켜 제1전극(21)과 제1전극단자(13)를 접합하는 것이 가능하다.Meanwhile, the
이하 도 46을 참조하여, 이러한 제2실시예의 캡(40)을 적용한 원통형 배터리 셀의 제조 방법을 설명한다. 다만 앞서 이미 그 제조 방법을 설명한 바 있으므로, 이하에서는 간략한 순서를 설명한다.Hereinafter, with reference to FIG. 46, a method of manufacturing a cylindrical battery cell using the
먼저, 제1전극단자(13)를 바닥부(12)에 고정한 전지캔(10)을 준비하고, 제1전극(21)과 제2전극(22)을 구비한 젤리-롤 형태의 전극조립체(20)를 준비한다. First, prepare a battery can 10 with the
다음으로 상기 전극조립체(20)의 제1전극(21)의 탭 및 집전판(31)이 바닥부(12)를 향하도록 하며 상기 전극조립체(20)를 상기 전지캔(10)에 수용한다.Next, the tab of the
다음으로, 상기 제1전극단자(13)에 상기 제1전극(21)을 접합하여 전기적으로 연결하는 공정과, 상기 전지캔(10)의 개방 단부의 측벽부(11)를 크림핑하여 크림핑부(113)를 성형한 뒤 상기 전지캔(10)의 개방 단부를 캡(40)으로 덮고, 상기 캡(40)의 전극연결부(41)와 상기 전극조립체(20)의 제2전극(22)을 접합하고 상기 전지캔(10)의 크림핑부(113)와 캡(40)의 제1경사면(46)을 접합하여 이들을 전기적으로 연결하는 공정을 진행한다.Next, a process of electrically connecting the
다음으로, 주액구(42)를 통해 전지캔(10) 내에 전해액을 주입한다. Next, the electrolyte is injected into the battery can 10 through the
전해액 주입이 완료되면, 상기 주액구(42)를 마개(50)로 덮고 용접 등의 방식으로 접합하여 마감한다. 상기 주액구(42) 둘레의 돌출부(43)와 마개(50)의 접합은, 이 외에도 밀봉 고정이 가능한 다양한 방식이 적용될 수 있다.When electrolyte injection is completed, the
[제3실시예][Third Embodiment]
이하 도 31 내지 도 37을 참조하여, 캡의 제3실시예와 이를 적용한 배터리 셀 구조를 설명한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 31 to 37, a third embodiment of the cap and a battery cell structure to which it is applied will be described.
제3실시예의 캡(40)은, 제2실시예와 대비하여 전극연결부(41) 구조에 차이가 있다. The
앞서 설명한 제1실시예와 제2실시예의 전극연결부(41)는, 평평한 원반 형상이며, 상기 전극연결부(41) 상에, 반경방향으로 연장된 복수 개의 용접부(W)가 방사상으로 배치된다.The
반면 제3실시예의 캡(40)은, 복수 개의 용접부(W)에 대응하여 복수 개의 전극연결부(41)를 제공한다. 즉 제3실시예의 캡(40)은, 각각 상기 전지캔(10)의 내측으로 함몰되고 반경방향으로 연장된 복수 개의 전극연결부(41)를 구비한다.On the other hand, the
상기 전극연결부(41)는 상기 금속 시트를 프레스로 성형 가공하여 형성될 수 있다. The
상기 복수 개의 전극연결부(41)는, 상기 캡(40)의 중심에 대해 방사상으로 배치될 수 있고, 원주방향으로 등 간격 배치될 수 있다.The plurality of
상기 캡(40)의 중심에 대해 서로 마주하는 한 쌍의 전극연결부(41)는 일렬로 정렬된다. 제3실시예는 상기 전극연결부(41)가 90도 간격으로 4개 마련됨을 예시한다.A pair of
이와 같은 형태로 복수 개의 전극연결부(41)를 성형하면, 원주방향으로 이웃하는 두 전극연결부(41) 사이에는, 상기 전극연결부(41)보다 축방향 외측으로 더 돌출된 외측 표면(44)이 마련된다. 상기 외측 표면(44)은 상기 받침면(48)의 반경방향 내측에 연결될 수 있다.When a plurality of
상기 외측 표면(44)의 돌출 높이는, 상기 받침면(48)의 돌출 높이와 대응하거나 그보다 낮을 수 있다. The protrusion height of the
제3실시예에서는 외측 표면(44)의 돌출 높이가 받침면(48)의 돌출 높이와 대응하여, 이들이 하나의 평면을 구성함을 예시한다. 그러면, 전지캔(10)의 캡(40)이 지면(floor)을 향하도록 전지캔(10)을 세워 두었을 때, 상기 외측 표면(44)도 상기 받침면(48)과 함께 지면에 접할 수 있다.The third embodiment illustrates that the protrusion height of the
상기 받침면(48)보다 상기 외측 표면(44)의 높이가 더 낮으면, 상기 받침면(48)이 환형의 지지면을 제공할 수 있다.If the height of the
상기 외측 표면(44)은 주액구(42)를 규정하는 돌출부(43)보다 축방향으로 더 돌출된다.The
상기 전극연결부(41)의 저면은 전극조립체(20)의 제2전극(22)의 노칭탭(27)과 밀착되고 접합되는 부위이다. 금속 시트를 프레스 가공하여 제작된 전극연결부(41)는 가공 전 금속 시트의 두께보다 약간 얇은 두께를 가질 수 있다. 이에 따라, 레이저를 상기 전극연결부(41)의 표면에 조사하면, 레이저로 인해 발생하는 국부적인 열이 전극연결부(41) 및 그 저면에 접하는 노칭탭(27) 표면을 용융 접합할 수 있다.The bottom of the
상기 전극연결부(41)는 반경방향으로 연장되고, 상기 전극연결부(41)를 상기 전극조립체(20)의 제2전극(22)의 노칭탭(27)에 접합하기 위한 용접부(W)는 상기 전극연결부(41)의 연장방향과 대응하도록 반경방향으로 형성된 용접 라인 형상을 가질 수 있다.The
실시예에 따르면, 복수 개의 전극연결부(41)마다 반경방향으로 연장된 라인 형상의 용접부(W)가 형성된다.According to the embodiment, a line-shaped welding portion W extending in the radial direction is formed for each of the plurality of
상기 외측 표면(44)은 상기 전극연결부(41)보다 융기된 위치에서 원주방향으로 이웃하는 두 전극연결부(41) 사이에 배치된다.The
이에 따라, 전극연결부(41)의 원주방향 양 측에 있는 외측 표면(44)을 지그로 가압하여 전극연결부(41)와 노칭탭(27)을 밀착시킨 상태에서, 전극연결부(41)의 표면에 레이저를 조사하여 전극연결부(41)와 노칭탭(27)을 용접하는 것이 가능하다. 그러면, 용접라인의 양측에서 용접라인의 길이방향을 따라 지그의 압력이 전극연결부(41)를 노칭탭(27)으로 밀착 가압시키므로, 용접이 확실하게 이루어질 수 있다.Accordingly, the
상기 캡(40)의 중심에 대해 서로 대향하는 한 쌍의 전극연결부(41)는 상기 캡(40)의 중심을 지나는 직선 상에 배치되는 형태를 가진다. 이에 따라 용접 라인을 형성할 때, 서로 일렬로 정렬된 두 개의 전극연결부(41)의 용접 라인이 레이저 용접기의 1회 이동만으로 형성될 수 있다. 가령 제1실시예의 캡(40)에서 원주방향을 따라 제1전극연결부, 제2전극연결부, 제3전극연결부 및 제4전극연결부가 순차적으로 배치되어 있다고 하였을 때, 제1전극연결부와 제3전극연결부가 한 번에 용접될 수 있고, 제2전극연결부와 제4전극연결부가 한 번에 용접될 수 있다.A pair of
또한 실시예에 따르면, 가령 캡(40)의 중심에 대해 일렬로 배치되는 제1전극연결부와 제3전극연결부의 양측에 마련된 외측 표면(44)을 지그로 가압할 때, 제2전극연결부와 제4전극연결부의 함몰 형상이 구성하는 2차 관성모멘트가 크기 때문에, 지그의 압력에도 불구하고 캡(40)이 뒤틀리거나 휘지 않고 강체로서 거동할 수 있게 된다.Also, according to the embodiment, when pressing the
실시예에서는 위와 같이 4개의 전극연결부(41)를 구성함으로써, 2회의 레이저 스캔 궤적으로 4개의 전극연결부(41)를 모두 용접할 수 있다.In the embodiment, by configuring the four
상기 전극연결부(41)의 개수를 지나치게 많이 가공하면, 금속 시트로 제작되는 캡(40)의 강도가 약해질 우려가 있다. 또한 전극연결부(41)가 2개이거나 3개만 형성되면, 원주방향을 따라 충분한 2차 관성모멘트를 확보하기 위한 단면을 구성하기 어렵다.If the number of
실시예와 같이 캡(40)에 4개의 전극연결부(41)를 “+” 형태로 구성하면, 용접 공정도 정확하고 간편하게 진행될 수 있고, 캡(40)의 뒤틀림 저항성 및 휨 저항성도 확보할 수 있으며, 성형 가공으로 인해 캡(40)의 강도가 약해지는 것 역시 방지할 수 있다. 이처럼 제3실시예의 캡(40)은, 복수 개의 상기 전극연결부(41)를 통해 제2전극(22)과의 용접 강도를 더욱 충분히 확보할 수 있다.If the four
또한 원주방향으로 상기 전극연결부(41)들 사이에 마련된 복수 개의 외측 표면(44)이 지면에 닿아 받는 하중은 전극연결부(41)와 제2전극(22)의 탭을 서로 압착하는 방향으로 작용하므로, 캡(40)과 노칭탭(27)의 용접부(W)의 보호 효과가 더욱 뛰어나다.In addition, the load received when the plurality of
[제4실시예][Fourth Embodiment]
이하 도 38 내지 도 44를 참조하여, 캡의 제4실시예와 이를 적용한 배터리 셀 구조를 설명한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 38 to 44, a fourth embodiment of the cap and a battery cell structure to which it is applied will be described.
제4실시예의 캡은, 제3실시예와 대비하여, 돌출부(43)와 외측 표면(44)이 반경방향으로 직접 연결되어 있다는 점에 차이가 있다. The cap of the fourth embodiment differs from the third embodiment in that the
도 35를 참조하면, 제3실시예의 캡은, 반경방향 외측으로 갈수록 돌출부(43)가 일단 낮아져서 바닥에 이른 후 다시 높아지며 외측 표면(44)에 연결됨으로써, 돌출부(43) 둘레로 원형의 바닥이 둘러싼 구조를 가진다.Referring to FIG. 35, in the cap of the third embodiment, the
반면 제4실시예의 캡(40)은, 도 42에 도시된 바와 같이 돌출부(43)가 바로 외측 표면(44)에 연결된다. 이러한 구조에 따르면, 주액구(42)를 마감하기 위해 마개(50)를 접합할 때 발생하는 열이 전극조립체 쪽으로 전도되지 않고 즉시 외측 표면(44)으로 전도되도록 열 전도 경로가 형성되므로, 접합 열이 전극조립체(20)에 영향을 주는 현상을 더욱 줄일 수 있다.On the other hand, in the
또한 앞서 실시예들에서도 마찬가지이지만, 도 43에 도시된 바와 같이 상기 전극연결부(41)는 원주방향으로 그 양측에 외측 표면(44)이 인접하므로, 전극연결부(41)와 제2전극(22)의 금속포일(23)을 용접할 때 발생하는 열이 그 양측의 외측 표면(44)을 통해 발산되어, 접합 열이 전극조립체(20)에 영향을 주는 현상을 더욱 줄일 수 있다.Also, as in the previous embodiments, as shown in FIG. 43, the
한편 도 41을 참조하면, 상기 캡(40)의 받침면(48)에는 양 표면이 노칭 가공된 연약부 내지 박육부 형태의 벤트(60)가 마련된다. 상기 벤트(60)는 상기 전극연결부(41)보다 반경방향 외측에서 원주방향을 따라 마련된다.Meanwhile, referring to FIG. 41, a
상기 벤트(60)의 강도는, 상기 캡(40)을 상기 전지캔(10)에 접합할 때 가해지는 힘에는 변형되지 않는 강도를 가지고, 전지캔(10) 내부에서 발생한 단락 등으로 인해 내부 압력이 폭증할 때 파손되어, 캡(40)의 전극연결부(41)와 캡(40)의 제1경사면(46)을 분리한다. 이에 따라 제2전극(22)의 탭에 연결된 전극연결부(41)와 전지캔(10)의 전기적 연결을 끊게 되고, 전지캔(10)의 내부 공간을 외부로 개방하여, 내압의 원인이 된 가스를 배출시킨다.The strength of the
상기 벤트(60)는, 반경방향으로 상기 제1경사면(46)과 상기 전극연결부(41)로부터 이격되도록, 반경방향으로 상기 받침면(48)의 중앙부 부근에 마련될 수 있다.The
그러면, 상기 받침면(48)이 가압되더라도, 그 가압력은 상기 제1경사면(46)과 상기 제2경사면(49)으로 전달되고, 상기 벤트(60)에는 영향을 미치지 않는다. 따라서 캡(40)을 전지캔(10)과 전극조립체(20)에 접합할 때 가해지는 힘은, 벤트(60)를 변형시키지 않는다.Then, even if the receiving
상기 벤트(60)는 외측 표면(44)보다 반경방향 외측에 마련된다. 그리고 이러한 외측 표면(44)들은 원주방향으로 상기 전극연결부(41)들 사이에 마련된다. 또한 상기 외측 표면(44)의 축방향 내측에는, 상기 외측 표면(44)과 전극연결부(41)의 높이 차이에 해당하는 만큼의 공간이 마련된다(도 42 등 참조).The
따라서 전지캔(10)의 내압이 높아질 때, 이러한 압력은 원주방향으로 상기 전극연결부(41)들 사이에 배치된 외측 표면(44)의 하부 공간에 원활하게 전달되고, 상기 외측 표면(44)을 상방으로 들어올리는 힘으로 작용한다. 아울러 이러한 힘의 작용은, 원주 방향을 따라 4개소에 집중적으로 발생한다. 따라서 상기 전지캔(10)의 내압은 벤트(60)에 원활하게 전달되어 벤트(60)의 원활한 파단을 유도할 수 있다.Therefore, when the internal pressure of the battery can 10 increases, this pressure is smoothly transmitted to the lower space of the
제4실시예에서는, 벤트(60)가 받침면(48)에 박육부 형태로 마련됨을 예시한다. 그러나 캡(40)에 의해 구성되는 벤트(60)가 이에 한정되는 것은 아니다. 가령 벤트는, 주액구(42)를 덮는 마개(50)에 마련될 수도 있고, 주액구(42)와 마개(50)의 접합 부위에 의해 구성될 수도 있으며, 상기 캡(40)과 전지캔(10)의 접합부(M)에 의해 구성될 수도 있다. In the fourth embodiment, the
즉, 실시예에 따르면, 캡(40) 자체 또는 캡(40)과 타 부품의 접합 부위에 벤트 구조를 구현함으로써, 벤트 구조를 위한 별도의 체적을 확보하지 않도록 할 수 있다. 이에 따라, 배터리 셀의 에너지 밀도를 더 높일 수 있다That is, according to the embodiment, the vent structure is implemented in the
[배터리 팩과 차량][Battery pack and vehicle]
도 47을 참조하면, 앞서 설명한 캡을 적용한 배터리셀(72), 및/또는 앞서 설명한 제조방법을 적용한 배터리셀(72)은, 배터리팩(70)의 하우징(71)에 수용될 수 있다. 상기 배터리팩(70)은 조립의 중간 형태인 배터리 모듈을 사용하여 구성될 수도 있고, 도시된 바와 같이 배터리 모듈 없이 직접 배터리팩(70)을 구성할 수도 있다. Referring to FIG. 47 , the
상술한 배터리셀(72)은 그 자체적으로 체적이 크기 때문에, 배터리 모듈이라는 중간 구조물을 사용하지 않더라도 배터리팩(70)을 구현함에 별다른 어려움이 없다. 그리고 상기 배터리셀(72)은, 제2전극이 캡을 통해 연결되므로, 내부 저항도 적고 에너지 밀도도 더욱 높다. 또한 벤트(60) 구조를 캡(40)에 마련하여 별도의 공간을 차지하지 아니하므로, 에너지 밀도를 더 확보할 수 있다. 이에 따라, 상기 배터리셀(72)을 구비한 배터리팩(70)의 에너지 밀도는 더욱 높게 구현될 수 있다.Since the above-described
이렇게 에너지 밀도를 높인 배터리팩(70)은 동일한 에너지를 저장할 수 있으면서도, 그 체적과 하중을 줄일 수 있다. 따라서 이러한 배터리셀(72)이 적용된 배터리팩(70)을, 도 43에 도시된 바와 같이 전기를 에너지원으로 하는 자동차(80)와 같은 차량에 탑재하면, 에너지 대비 차량의 마일리지를 더욱 확대할 수 있다.The
전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의해 나타내어질 것이다. 그리고 후술될 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The above-described embodiments should be understood in all respects as illustrative and not restrictive, and the scope of the present invention will be indicated by the claims to be described later rather than the detailed description given above. In addition, the meaning and scope of the patent claims to be described later, as well as all changes and modifications derived from the equivalent concept, should be construed as being included in the scope of the present invention.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.As described above, the present invention has been described with reference to the illustrative drawings, but the present invention is not limited to the embodiments and drawings disclosed herein, and various modifications may be made by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention. It is obvious that transformation can occur. In addition, although the operational effects according to the configuration of the present invention were not explicitly described and explained in the above description of the embodiments of the present invention, it is natural that the predictable effects due to the configuration should also be recognized.
10: 전지캔
10St: 금속시트
10Ni: 코팅부
11: 측벽부
113: 크림핑부
a: 경사각
12: 바닥부
13: 양극단자(제1전극단자)
14: 단자가스켓
15: 음극단자(제2전극단자)
19: 인슐레이터
20: 전극조립체
21: 제1전극
22: 제2전극
23: 금속포일
24: 활물질층
25: 유지부
26: 무지부
27: 노칭탭
28: 분리막
31: 집전판
32: 단자연결부
33: 링부
34: 전극연결부
35: 집전판
40: 캡
41: 전극연결부
W: 용접부
42: 주액구
43: 돌출부
44: 외측 표면
46: 제1경사면
b: 경사각
47: 노치
L: 비맞댐구간
48: 받침면
49: 제2경사면
M: 접합부
50: 마개
60: 벤트
70: 배터리팩
71: 하우징
72: 배터리셀
80: 차량
91: 블랭크 홀더
92: 펀치10: Battery can
10St: Metal sheet
10Ni: coating part
11: side wall part
113: Crimping part
a: inclination angle
12: bottom part
13: Positive terminal (first electrode terminal)
14: Terminal gasket
15: Negative terminal (second electrode terminal)
19: Insulator
20: Electrode assembly
21: first electrode
22: second electrode
23: Metal foil
24: Active material layer
25: maintenance part
26: No part
27: Notching tab
28: Separator
31: Current collector
32: terminal connection part
33: Ringbu
34: Electrode connection part
35: Current collector
40: cap
41: Electrode connection part
W: Weld area
42: Liquid injection port
43: protrusion
44: outer surface
46: First slope
b: inclination angle
47: notch
L: Non-butting section
48: support surface
49: Second slope
M: joint
50: Stopper
60: vent
70: Battery pack
71: housing
72: Battery cell
80: vehicle
91: Blank holder
92: Punch
Claims (30)
상기 전지캔(10) 내부에 수용된 전극조립체(20); 및
상기 전지캔(10)의 개방 단부를 덮고, 상기 제2전극(22)과 연결되는 캡(40);을 포함하고,
상기 측벽부(11)는, 상기 측벽부(11)의 개방 단부에 마련되고 반경방향 내측으로 경사진 크림핑부(113)를 구비하고,
상기 캡(40)은 상기 크림핑부(113)의 외주면에 접하는 제1경사면(46)을 구비하고,
상기 제1경사면(27)은, 상기 크림핑부(113)의 선단부보다 반경방향 내측으로 더 연장되는 구간을 더 구비하고, 상기 구간은 상기 크림핑부(113)와 맞닿지 않는 비맞댐구간(L)을 구성하며,
상기 제1경사면(46)의 반경방향 외측 가장자리가 상기 크림핑부(113)의 외주면에 접합된, 배터리 셀.
A battery can (10) including a side wall portion (11), a bottom portion (12) connected to one axial end of the side wall portion (11), and an open end provided at the other axial end of the side wall portion (11). ;
An electrode assembly (20) accommodated inside the battery can (10); and
A cap 40 covers the open end of the battery can 10 and is connected to the second electrode 22,
The side wall portion 11 has a crimping portion 113 provided at an open end of the side wall portion 11 and inclined radially inward,
The cap 40 has a first inclined surface 46 in contact with the outer peripheral surface of the crimping portion 113,
The first inclined surface 27 further includes a section extending further inward in the radial direction than the tip of the crimping portion 113, and the section is a non-abutting section (L) that does not contact the crimping portion 113. , which consists of
A battery cell in which the radial outer edge of the first inclined surface (46) is bonded to the outer peripheral surface of the crimping portion (113).
상기 전지캔(10)과 상기 캡(40)은, 상기 제1경사면(46)과 크림핑부(113)의 접합 부위를 통해 전기적으로 연결된, 배터리 셀.
In claim 1,
The battery can 10 and the cap 40 are electrically connected to each other through a joint between the first inclined surface 46 and the crimping portion 113.
상기 제1경사면(46)의 반경방향 외측 가장자리와 상기 크림핑부(113)의 외주면은 심 용접에 의해 접합된, 배터리 셀.
In claim 2,
A battery cell in which the radial outer edge of the first inclined surface 46 and the outer peripheral surface of the crimping portion 113 are joined by seam welding.
상기 크림핑부(113)의 경사각(a)과 상기 제1경사면(46)의 경사각(b)은 실질적으로 대응하는, 배터리 셀.
In claim 1,
The battery cell wherein the inclination angle (a) of the crimping portion 113 and the inclination angle (b) of the first inclined surface 46 substantially correspond to each other.
상기 측벽부(11)가 연장되는 축방향과 수직한 평면에 대한 상기 크림핑부(113)의 경사각(a)은 상기 크림핑부(113)의 경사방향을 따라 실질적으로 일정하고,
상기 측벽부(11)가 연장되는 축방향과 수직한 평면에 대한 상기 제1경사면(46)의 경사각은 상기 제1경사면(46)의 경사방향을 따라 실질적으로 일정한, 배터리 셀.
In claim 4,
The inclination angle (a) of the crimping portion 113 with respect to a plane perpendicular to the axial direction along which the side wall portion 11 extends is substantially constant along the inclination direction of the crimping portion 113,
The battery cell wherein the inclination angle of the first inclined surface (46) with respect to a plane perpendicular to the axial direction along which the side wall portion (11) extends is substantially constant along the inclination direction of the first inclined surface (46).
상기 제1경사면(46)의 내주면에서 상기 크림핑부(113)의 선단부와 대응하는 위치에는 노치(47)가 마련된, 배터리 셀.
In claim 1,
A battery cell in which a notch 47 is provided at a position corresponding to the tip of the crimping portion 113 on the inner peripheral surface of the first inclined surface 46.
상기 제1경사면(46)의 반경방향 내측에는 평평한 표면을 제공하는 받침면(48)이 연결된, 배터리 셀.
In claim 1,
A battery cell connected to a radial inner side of the first inclined surface (46) is a support surface (48) providing a flat surface.
상기 전극조립체(20)는 제1전극(21)과 제2전극(22)을 구비하고, 상기 제2전극(22)의 탭이 상기 개방 단부 쪽에 배치되며,
상기 캡(40)은, 상기 받침면(48)의 반경방향 내측에 연결되고 상기 전지캔(10)의 내측으로 함몰된 전극연결부(41)를 구비하고,
상기 전극연결부(41)는 상기 제2전극(22)의 탭에 전기적으로 연결된, 배터리 셀.
In claim 7,
The electrode assembly 20 includes a first electrode 21 and a second electrode 22, and a tab of the second electrode 22 is disposed at the open end,
The cap 40 has an electrode connection portion 41 connected to the radial inner side of the receiving surface 48 and recessed into the inside of the battery can 10,
A battery cell in which the electrode connection portion 41 is electrically connected to the tab of the second electrode 22.
상기 제2전극(22)의 탭에는 집전판(35)이 접합되어 전기적으로 연결되고,
상기 전극연결부(41)는 상기 집전판(35)에 접합되어 상기 제2전극(22)의 탭에 전기적으로 연결된, 배터리 셀.
In claim 8,
A current collector 35 is bonded to the tab of the second electrode 22 and is electrically connected,
A battery cell in which the electrode connection portion 41 is bonded to the current collector plate 35 and electrically connected to the tab of the second electrode 22.
상기 전극연결부(41)는 상기 제2전극(22)의 탭에 직접 접합되어 전기적으로 연결된, 배터리 셀.
In claim 8,
The electrode connection portion 41 is directly bonded to the tab of the second electrode 22 and is electrically connected.
상기 전극연결부(41)와 제2전극(22)의 탭의 접합 부위는 반경방향으로 연장된, 배터리 셀.
In claim 10,
A battery cell in which a joint portion of the electrode connection portion 41 and the tab of the second electrode 22 extends in the radial direction.
상기 전극연결부(41)와 제2전극(22)의 탭은, 반경방향을 따라 상기 전극연결부(41)의 표면에 조사된 레이저에 의해 형성된 용접부(W)에 의해 접합된, 배터리 셀.
In claim 11,
A battery cell in which the tabs of the electrode connection portion 41 and the second electrode 22 are joined by a welding portion W formed by a laser irradiated to the surface of the electrode connection portion 41 along the radial direction.
상기 전극연결부(41)의 중앙부에는 주액구(42)가 마련된, 배터리 셀.
In claim 8,
A battery cell in which a liquid injection port (42) is provided in the center of the electrode connection portion (41).
상기 주액구(42)는, 상기 주액구(42) 둘레에서 상기 전극연결부(41)보다 축방향 외측으로 더 돌출된 돌출부(43)에 마련된, 배터리 셀.
In claim 13,
The liquid injection port (42) is provided on a protrusion (43) that protrudes further outward in the axial direction than the electrode connection portion (41) around the liquid injection port (42).
상기 전극연결부(41)는 복수 개 마련되고,
복수 개의 상기 전극연결부(41)는, 각각 상기 전지캔(10)의 내측으로 함몰되고 반경방향으로 연장된, 배터리 셀.
In claim 8,
A plurality of electrode connection parts 41 are provided,
A battery cell in which the plurality of electrode connection portions 41 are each recessed inside the battery can 10 and extend in the radial direction.
상기 복수 개의 전극연결부(41)는, 상기 캡(40)의 중심에 대해 방사상으로 배치된, 배터리 셀.
In claim 15,
A battery cell in which the plurality of electrode connection parts 41 are arranged radially with respect to the center of the cap 40.
상기 전극연결부(41)는, 원주방향으로 등 간격 배치된, 배터리 셀.
In claim 15,
The electrode connection portions 41 are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the battery cell.
상기 전극연결부(41)는 90도 간격으로 4개 마련된, 배터리 셀.
In claim 15,
A battery cell in which four electrode connection parts 41 are provided at 90-degree intervals.
상기 캡(40)의 중심에 대해 서로 마주하는 한 쌍의 전극연결부(41)는 일렬로 정렬된, 배터리 셀.
In claim 15,
A battery cell in which a pair of electrode connection portions 41 facing each other with respect to the center of the cap 40 are aligned in a line.
원주방향으로 이웃하는 두 전극연결부(41) 사이에는, 상기 전극연결부(41)보다 축방향 외측으로 더 돌출된 외측 표면(44)이 마련되고,
상기 외측 표면(44)은 상기 받침면(48)의 반경방향 내측에 연결된, 배터리 셀.
In claim 15,
Between two circumferentially neighboring electrode connecting portions 41, an outer surface 44 is provided that protrudes further outward in the axial direction than the electrode connecting portion 41,
The battery cell, wherein the outer surface (44) is connected radially to the inner side of the bearing surface (48).
상기 외측 표면(44)의 돌출 높이는, 상기 받침면(48)의 돌출 높이와 대응하거나 그보다 낮은, 배터리 셀.
In claim 20,
The battery cell, wherein the protruding height of the outer surface (44) corresponds to or is lower than the protruding height of the receiving surface (48).
상기 전극연결부(41)의 중앙부에는 상기 전극연결부(41)보다 축방향 외측으로 더 돌출된 돌출부(43)가 마련되고, 상기 돌출부(43)에는 주액구(42)가 마련되며,
상기 외측 표면(44)은 상기 돌출부(43)보다 축방향으로 더 돌출된, 배터리 셀.
In claim 21,
At the center of the electrode connection part 41, a protrusion 43 is provided that protrudes further outward in the axial direction than the electrode connection part 41, and a liquid injection port 42 is provided in the protrusion 43,
The battery cell, wherein the outer surface (44) protrudes axially more than the protrusion (43).
상기 돌출부(43)는 상기 외측 표면(44)의 반경방향 내측에 연결된, 배터리 셀.
In claim 22,
The battery cell, wherein the protrusion (43) is connected radially to the inner side of the outer surface (44).
상기 캡(40)은 벤트(60)를 구비하고,
상기 벤트(60)는 상기 전극연결부(41)보다 반경방향 외측에 마련된, 배터리 셀.
In claim 8,
The cap 40 has a vent 60,
The vent 60 is a battery cell provided radially outside the electrode connection portion 41.
상기 벤트(60)는, 반경방향으로 상기 제1경사면(46)과 상기 전극연결부(41)로부터 이격되도록 상기 받침면(48)에 마련된, 배터리 셀.
In claim 24,
The vent 60 is provided on the support surface 48 to be spaced apart from the first inclined surface 46 and the electrode connection part 41 in the radial direction.
상기 제2전극(22)의 탭은 상기 전극조립체(20)의 축방향 타측 단부로 노출된 상기 제2전극(22)의 금속포일(23)이 반경방향으로 절곡되어 중첩된 형태로 제공되는, 배터리 셀.
In claim 8,
The tab of the second electrode 22 is provided in a form in which the metal foil 23 of the second electrode 22 exposed to the other axial end of the electrode assembly 20 is bent in the radial direction and overlapped. battery cell.
상기 전지캔(10)의 바닥부(12)에는 상기 바닥부(12)와 전기적으로 절연되며 고정되는 제1전극단자(13)가 설치되고,
상기 전극조립체(20)의 제1전극(21)은 상기 전극조립체(20)의 축방향 일측 단부에 마련된 집전판(31)을 통해 상기 제1전극단자(13)에 연결된, 배터리 셀.
In claim 1,
A first electrode terminal 13 is installed on the bottom 12 of the battery can 10 and is electrically insulated from and fixed to the bottom 12,
A battery cell in which the first electrode 21 of the electrode assembly 20 is connected to the first electrode terminal 13 through a current collector 31 provided at one end of the electrode assembly 20 in the axial direction.
제1전극(21)과 제2전극(22)을 구비하고, 제1전극(21)의 탭과 제2전극(22)의 탭이 각각 축방향 양측에 배치된 전극조립체(20)를 준비하는 전극조립체 준비 단계;
상기 전지캔 준비 단계 및 상기 전극조립체 준비 단계 이후, 상기 제1전극(21)의 탭이 전지캔(10)의 바닥부(12)를 향하도록 전극조립체(20)를 상기 전지캔(10)에 수용하는 전극조립체 수용 단계;
상기 전극조립체 수용 단계 이후, 상기 제1전극(21)의 탭과 상기 제1전극단자(13)를 연결하는 제1전극단자 연결 단계;
상기 전극조립체 수용 단계 이후, 상기 개방 단부 측 측벽부(11)를 반경방향 내측으로 크림핑하여 크림핑부(113)를 형성하는 크림핑 단계;
상기 크림핑 단계 이후, 상기 캔(10)의 개방 단부를 캡(40)으로 덮고, 상기 제2전극(22)의 탭에 상기 캡(40)을 연결하고, 상기 캡(40)의 가장자리를 상기 크림핑부(113)에 연결하는 제2전극 연결 단계; 및
상기 제1전극단자 연결 단계 이후, 상기 전지캔(10)에 전해액을 주액하는 주액 단계;를 포함하는 배터리 셀 제조 방법.
A battery can (10) including a side wall portion (11), a bottom portion (12) connected to one axial end of the side wall portion (11), and an open end provided at the other axial end of the side wall portion (11). A battery can preparation step of sealing and insulating and fixing the first electrode terminal 13 at the center of the bottom 12;
To prepare an electrode assembly 20 having a first electrode 21 and a second electrode 22, and the tabs of the first electrode 21 and the tabs of the second electrode 22 are disposed on both sides of the axial direction, respectively. Electrode assembly preparation step;
After the battery can preparation step and the electrode assembly preparation step, the electrode assembly 20 is placed on the battery can 10 so that the tab of the first electrode 21 faces the bottom 12 of the battery can 10. A step of receiving an electrode assembly;
After the electrode assembly receiving step, a first electrode terminal connecting step of connecting the tab of the first electrode 21 and the first electrode terminal 13;
After the electrode assembly receiving step, a crimping step of crimping the side wall portion 11 at the open end side radially inward to form a crimping portion 113;
After the crimping step, the open end of the can 10 is covered with a cap 40, the cap 40 is connected to the tab of the second electrode 22, and the edge of the cap 40 is connected to the cap 40. A second electrode connecting step to connect to the crimping part 113; and
A method of manufacturing a battery cell comprising: an injection step of injecting electrolyte into the battery can (10) after the step of connecting the first electrode terminal.
A battery pack including the battery cell of any one of claims 1 to 27.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220131297 | 2022-10-13 | ||
| KR20220131297 | 2022-10-13 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240051794A true KR20240051794A (en) | 2024-04-22 |
Family
ID=90881529
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020230026218A KR20240051794A (en) | 2022-10-13 | 2023-02-27 | Cylindrical battery cell, and battery pack and vehicle including the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20240051794A (en) |
-
2023
- 2023-02-27 KR KR1020230026218A patent/KR20240051794A/en unknown
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