WO2022060134A1 - 버튼형 이차전지 - Google Patents

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임재원
이용곤
이제준
민건우
조민수
김민규
김학균
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주식회사 엘지에너지솔루션
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • an upper cap provided with a cover portion installed in the accommodation portion to cover the accommodation portion, and a curl portion provided on an outer circumferential surface of the cover portion; a terminal member coupled to the upper cap and connected to the second electrode tab; and an insulating member that insulates and seals between the terminal member and the upper cap, wherein the flange part and the curl part are coupled to each other by a seaming method to seal between the lower can and the upper cap.
  • the flange portion is provided with a first flange provided on the outer circumferential surface of the receiving portion, and a second flange provided to be bent from the end of the first flange in the direction of the bottom surface of the receiving portion, and the curl portion is provided on the outer circumferential surface of the cover portion and the
  • the first Curl surface supported on the first flange, the second Curl surface provided at the end of the first Curl surface and supported on the outer circumferential surface of the second flange, the second Curl face provided at the end of the second Curl surface and inserted between the receiving part and the second flange It may be provided as a third curl surface.
  • the second flange may be provided to gradually increase in thickness toward the end.
  • An uneven portion may be formed between the accommodation portion and the cover portion to increase a coupling force between the accommodation portion and the cover portion, and the uneven portion may be formed on an outer peripheral surface of the cover portion facing the accommodation portion.
  • the button-type secondary battery of the present invention includes an electrode assembly, a lower can, an upper cap, a terminal member, an insulating member, and a seaming part, wherein the seaming part includes a flange part provided in the lower can and a curl part provided in the upper cap, the plan
  • the branch and the curl part are characterized in that they are coupled to each other in a seaming manner. Due to these features, it is possible to increase the bonding force and sealing force between the lower can and the upper cap without a gasket or welding.
  • the thickness b1 of the curl part 132 is smaller than the thickness b2 of the cover part 131 . That is, when the thickness of the cover part 131 is 0.15t, the thickness a1 of the curl part 132 is 0.10t.
  • a sealing member 160 for increasing sealing force may be further provided at the coupling portion between the flange portion 122 and the curl portion 132 .
  • the sealing member 160 is provided between the outer peripheral surface of the receiving portion 121 and the third curled surface 132c, and between the second flange 122b and the second curled surface 132b. Accordingly, the sealing force between the flange portion 122 and the curl portion 132 can be greatly increased.
  • the sealing member may be formed of a conductive material.
  • the sealing member may be formed of a high-temperature silicone resin. Accordingly, current may be induced to flow stably from the lower can 120 to the upper cap 130 .
  • the flange portion 122 is a first flange (122a) provided on the outer peripheral surface of the receiving portion 121, and the end of the first flange is bent toward the bottom surface direction of the receiving portion (lower direction when viewed in FIG. 4) It is provided as a second flange (122b).
  • the thickness of the flange part 232 is smaller than the thickness of the cover part 231
  • the thickness of the curl part 222 is smaller than the thickness of the receiving part 221 . Accordingly, the flange portion and the curl portion can be easily deformed for seaming.
  • the thickness of the second flange 232b is provided to gradually increase toward the end
  • the third curl surface 222c is provided to gradually increase in thickness toward the end. Accordingly, it is possible to increase the coupling force between the flange portion and the curl portion.
  • the button-type secondary battery 100 includes a lower can 120 and an upper cap 130 , and the lower can 120 is the electrode assembly. It is provided with a receiving part 121 in which 110 is accommodated and to which the first electrode tab 111 is connected, and a flange part 122 provided on an outer circumferential surface of the receiving part 121 .
  • the upper cap 130 is provided with a cover portion 131 installed in the accommodation portion 121 to cover the accommodation portion 121 , and a curl portion 132 provided on an outer circumferential surface of the cover portion 131 .

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Abstract

본 발명은 버튼형 이차전지로서, 제1 전극탭과 제2 전극탭이 마련된 전극조립체; 및 상기 전극조립체가 수용되고 상기 제1 전극탭이 연결되는 수용부와, 상기 수용부의 외주면에 구비되는 플랜지부로 마련된 하부 캔; 상기 수용부에 설치되어 상기 수용부를 덮는 덮개부와, 상기 덮개부의 외주면에 구비되는 컬부로 마련된 상부 캡; 상기 상부 캡에 결합되고, 상기 제2 전극탭과 연결되는 단자부재; 상기 단자부재와 상기 상부 캡 사이를 절연하고 밀봉하는 절연부재를 포함하며, 상기 플랜지부와 상기 컬부는, 시밍(seaming) 방식에 의해 서로 결합되면서 상기 하부 캔과 상기 상부 캡 사이를 밀봉한다.

Description

버튼형 이차전지
관련출원과의 상호인용
본 출원은 2020년 09월 16일자 한국특허출원 제10-2020-0119499호 및 2021년 09월 15일자 한국특허출원 제10-2021-0123504호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
기술분야
본 발명은 하부 캔과 상부 캡을 시밍 방식으로 서로 접합하여 결합성을 높인 버튼형 이차전지에 관한 것이다.
일반적으로 이차전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하며, 이러한 이차전지는 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 및 전기자동차 등에 널리 사용되고 있다.
한편, 이차전지는 높은 에너지 밀도, 높은 출력, 긴 수명을 가진 버튼형 이차전지를 포함하며, 상기 버튼형 이차전지는 전극조립체, 상기 전극조립체를 수용하는 하부 캔, 상기 하부 캔에 결합되는 상부 캡, 상기 하부 캔과 상부 캡 사이를 절연하고 밀봉하는 가스켓을 포함한다.
여기서 상기 하부 캔과 상기 상부 캡은 억지끼움 또는 용접을 통해 결합된다.
그러나 상기 버튼형 이차전지는 상기 하부 캔과 상기 상부 캡의 결합시 상기 가스켓이 손상되거나 또는 용접 불량이 발생할 경우 하부 캔과 상기 상부 캡 사이의 결합성 및 밀봉력에 문제가 발생할 수 있고, 이에 따라 전해액 누출이 발생할 수 있는 문제점이 있었다.
본 발명은 하부 캔과 상부 캡을 시밍(Seaming) 방식으로 서로 접합함으로써 가스켓 또는 용접 없이도 하부 캔과 상부 캡 사이의 결합력 및 밀봉력을 높일 수 있는 버튼형 이차전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 버튼형 이차전지는 제1 전극탭과 제2 전극탭이 마련된 전극조립체; 및 상기 전극조립체가 수용되고 상기 제1 전극탭이 연결되는 수용부와, 상기 수용부의 외주면에 구비되는 플랜지부로 마련된 하부 캔; 상기 수용부에 설치되어 상기 수용부를 덮는 덮개부와, 상기 덮개부의 외주면에 구비되는 컬부로 마련된 상부 캡; 상기 상부 캡에 결합되고, 상기 제2 전극탭과 연결되는 단자부재; 상기 단자부재와 상기 상부 캡 사이를 절연하고 밀봉하는 절연부재를 포함하며, 상기 플랜지부와 상기 컬부는, 시밍(seaming) 방식에 의해 서로 결합되면서 상기 하부 캔과 상기 상부 캡 사이를 밀봉할 수 있다.
한편, 버튼형 이차전지 제1 전극탭과 제2 전극탭이 마련된 전극조립체; 및 상기 전극조립체가 수용되고 상기 제1 전극탭이 연결되는 수용부와, 상기 수용부의 외주면에 구비되는 컬부로 마련된 하부 캔; 상기 수용부에 설치되어 상기 수용부를 덮는 덮개부와, 상기 덮개부의 외주면에 구비되는 플랜지부로 마련된 상부 캡; 상기 상부 캡에 결합되고, 상기 제2 전극탭과 연결되는 단자부재; 상기 단자부재와 상기 상부 캡 사이를 절연하고 밀봉하는 절연부재를 포함하며, 상기 플랜지부와 상기 컬부는, 시밍(seaming) 방식에 의해 서로 결합되면서 상기 하부 캔과 상기 상부 캡 사이를 밀봉할 수 있다.
상기 플랜지부의 두께는, 상기 수용부의 두께 보다 작은 두께를 가지고, 상기 컬부의 두께는 상기 덮개부의 두께 보다 작은 두께를 가질 수 있다.
상기 플랜지부의 두께는, 상기 덮개부의 두께 보다 작은 두께를 가지고, 상기 컬부의 두께는 상기 수용부의 두께 보다 작은 두께를 가질 수 있다.
상기 플랜지부는, 수용부의 외주면에 구비되는 제1 플랜지와, 상기 제1 플랜지의 끝단에서 수용부의 바닥면 방향으로 절곡되게 구비되는 제2 플랜지로 마련되고, 상기 컬부는, 덮개부의 외주면에 구비되고 상기 제1 플랜지에 지지되는 제1 컬면, 제1 컬면의 끝단에 구비되고 상기 제2 플랜지의 외주면에 지지되는 제2 컬면, 제2 컬면의 끝단에 구비되고 상기 수용부와 상기 제2 플랜지 사이에 삽입되는 제3 컬면으로 마련될 수 있다.
한편, 상기 플랜지부는, 덮개부의 외주면에 구비되는 제1 플랜지와, 상기 제1 플랜지의 끝단에서 수용부의 바닥면 방향으로 절곡되게 구비되는 제2 플랜지로 마련되고, 상기 컬부는, 수용부의 외주면에 구비되고 상기 제1 플랜지에 지지되는 제1 컬면, 제1 컬면의 끝단에 구비되고 상기 제2 플랜지의 외주면에 지지되는 제2 컬면, 제2 컬면의 끝단에 구비되고 상기 덮개부와 상기 제2 플랜지 사이에 삽입되는 제3 컬면으로 마련될 수 있다.
상기 제2 플랜지는 끝단으로 갈수록 두께가 점차 증대되게 마련될 수 있다.
상기 제3 컬면는 끝단으로 갈수록 두께가 점차 증대되게 마련될 수 있다.
상기 제3 컬면을 향하는 상기 제2 플랜지의 내면은 끝단으로 갈수록 두께가 점차 증대되는 제1 경사면으로 형성되고, 상기 제2 플랜지를 향하는 제3 컬면의 외면은 제1 경사면에 면밀착되게 제2 경사면을 가질 수 있다.
상기 플랜지부와 상기 컬부의 접합 부분에는 밀봉력을 높이기 위한 밀봉부재가 마련될 수 있다.
상기 단자부재는 상기 상부 캡의 관통홀에 삽입되면서 상기 전극조립체의 제2 전극탭이 결합되는 단자부와, 상기 관통홀 보다 큰 직경을 가지고 상기 상부 캡의 상면에 지지되는 지지부를 포함할 수 있다.
상기 수용부와 상기 덮개부 사이에는 수용부와 덮개부 사이의 결합력을 높이기 위한 요철부가 형성되고, 상기 요철부는 상기 수용부를 향하는 덮개부의 외주면에 형성될 수 있다.
상기 제1 전극탭과 상기 제2 전극탭에는 절연테이프가 부착될 수 있다.
본 발명의 버튼형 이차전지는 전극조립체, 하부 캔, 상부 캡, 단자부재, 절연부재 및 시밍부를 포함하되, 상기 시밍부는 하부 캔에 구비되는 플랜지부와 상부 캡에 구비되는 컬부를 포함하며, 상기 플랜지부와 상기 컬부는 시밍 방식으로 서로 결합되는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 가스켓 또는 용접 없이도 하부 캔과 상부 캡 사이의 결합력과 밀봉력을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 버튼형 이차전지를 도시한 조립사시도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 버튼형 이차전지를 도시한 분리사시도.
도 3은 도 1의 단면도.
도 4는 도 3의 부분 확대도.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 버튼형 이차전지를 도시한 단면도.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 버튼형 이차전지를 도시한 단면도.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 버튼형 이차전지를 도시한 단면도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
[본 발명의 제1 실시예에 따른 버튼형 이차전지]
본 발명의 제1 실시예에 따른 버튼형 이차전지(100)는 도 1 내지 도 4에 도시되어 있는 것과 같이, 지름의 길이가 높이보다 큰 이차전지로서, 전극조립체(110)와, 상기 전극조립체(110)를 수용하는 하부 캔(120), 상기 하부 캔(120)에 결합되는 상부 캡(130), 상기 상부 캡(130)에 삽입되는 단자부재(140), 상기 단자부재(140)와 상기 상부 캡(130) 사이를 절연하는 절연부재(150), 상기 하부 캔(120)과 상기 상부 캡(130)을 시밍(seaming) 방식으로 서로 접합하는 시밍부를 포함한다.
전극조립체
전극조립체(110)는 분리막을 개재한 상태로 제1 전극과 제2 전극이 교대로 적층되는 구조를 가진다. 그리고 상기 제1 전극에는 제1 전극탭(111)이 연결되고, 상기 제2 전극에는 제2 전극탭(112)이 연결된다.
한편, 상기 제1 전극은 음극이고, 상기 제2 전극은 양극이다. 이에 따라 제1 전극탭(111)은 음극탭이고, 제2 전극탭(112)은 양극탭이다.
하부 캔
하부 캔(120)은 전극조립체를 수용하기 위한 것으로, 도 2에서 보았을 때 상면에 전극조립체(110)를 수용하는 수용홈(121a)이 형성된 수용부(121)를 포함하고, 상기 수용홈(121a)의 바닥면에는 상기 전극조립체(110)의 제1 전극탭(111)이 결합된다.
상부 캡
상부 캡(130)은 상기 수용홈을 덮기 위한 것으로, 상기 하부 캔(120)의 수용홈에 삽입되면서 상기 수용홈을 덮는 덮개부(131)를 포함한다.
그리고, 상기 덮개부(131)는 수용부(121)의 수용홈(121a)에 삽입되면서 상기 수용홈(121a)을 덮는 덮개면(131a)과, 상기 덮개면(131a)의 테두리에 구비되고 상기 수용홈(121a)의 내면에 지지되는 지지면(131b)을 포함한다.
여기서 도 3에서 보았을 때, 상기 상부 캡(130)의 지지면(131b)과 상기 하부 캔(120)의 수용홈(121a) 상단은 동일한 수평 선상에 위치한다. 이에 따라 상기 상부 캡(130)과 상기 하부 캔(120) 사이의 단차 및 틈새 발생을 방지할 수 있다.
또한, 상기 수용홈(121a)에 삽입된 상기 덮개면(131a)의 위치는 상기 지지면(131b)의 높이에 따라 결정된다. 즉, 지지면(131b)의 높이를 크게 형성하면 덮개면(131a)을 상기 수용홈(121a)에 수용된 전극조립체(110)에 근접되게 삽입할 수 있다. 이에 따라 덮개부(131)와 전극조립체(110) 사이의 공간을 최소화할 수 있고, 그 결과 전극조립체(110)의 유동 현상을 크게 방지할 수 있다. 한편 지지면(131b)의 높이를 작게 형성하면 덮개부(131)를 수용홈(121a)에 수용된 전극조립체(110)로부터 멀어진 상태로 삽입할 수 있다. 이에 따라 덮개부(131)와 전극조립체(110) 사이의 공간을 크게 증대할 수 있고, 그 결과 공간 활용성을 높일 수 있다.
단자부재
단자부재(140)는 상기 덮개부(131)에 형성된 관통홀에 삽입되고, 상기 전극조립체(110)의 제2 전극탭(112)이 결합되는 구조를 가진다.
즉, 단자부재(140)는 덮개면(131a)의 관통홀을 상부에서 하부로 관통되게 삽입된 상태로 상기 전극조립체(110)의 제2 전극탭(112)이 결합되는 단자부(141)와, 상기 덮개면(131a)의 관통홀 보다 큰 직경을 가지고 상기 덮개면(131a)의 상면에 지지되는 지지부(142)를 포함한다.
한편, 본 발명에서는 단자부재(140)를 도 2에서 보았을 때 "T"자 단면 형태로 형성된 것을 설명하였으나, 적용함에 따라 "ㅗ"자 단면 형태로 형성될 수도 있고, "H"자 단면 형태로 형성될 수도 있다.
한편, 상기 지지부(142)의 높이(β)는 상기 상부 캡(130)의 지지면(131b) 높이(α)보다 낮게 형성된다. 이에 따라 단자부재(140)가 상기 상부 캡(130) 밖으로 돌출되는 것을 방지할 수 있고, 그 결과 단자부재의 훼손 및 파손을 방지할 수 있다.
절연부재
절연부재(150)는 상기 단자부재와 상기 상부 캡 사이를 절연하기 위한 것이다. 즉, 절연부재(150)는 단자부(141)와 덮개면(131a)의 관통홀 사이에 구비되고 단자부(141)와 관통홀 사이를 절연하는 하측 절연부와, 지지부(142)와 덮개면(131a) 사이에 구비되고 지지부(142)와 덮개면(131a) 사이를 절연하는 상측 절연부를 포함한다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 버튼형 이차전지(100)에서 하부 캔(120)과 상부 캡(130)은 시밍(seaming) 방식에 의해 서로 결합되는 구조를 가진다. 즉, 본 발명의 제1 실시예에 따른 버튼형 이차전지(100)는 하부 캔(120)과 상부 캡(130)을 시밍(seaming) 방식에 의해 서로 결합하는 시밍부를 포함한다. 이에 따라 가스켓 또는 용접 없이도 하부 캔(120)과 상부 캡(130) 사이의 결합력과 밀봉력을 높일 수 있다.
한편, 시밍(seaming)은 2개의 부품을 접어서 굽히거나, 말아 넣거나, 맞붙여 잇는 이음 작업을 말한다. 예로, 하부 캔(120)과 상부 캡(130)의 밀착된 단부를 롤 형태로 말아 넣거나 또는 절곡하며, 이에 따라 하부 캔(120)과 상부 캡(130)의 밀착된 단부를 밀봉되게 결합할 수 있다.
이하, 본 발명의 기술적 특징인 시밍부를 보다 상세히 설명한다.
시밍부
시밍부는 상기 하부 캔(120)의 수용부(121) 외주면에 구비되는 플랜지부(122)와, 상기 덮개부(131)의 외주면에 구비되는 컬부(132)로 마련된다.
이와 같은 구조를 가진 시밍부는 상기 플랜지부(122)와 상기 컬부(132)를 시밍(seaming) 방식에 의해 서로 결합하며, 이에 따라 상기 하부 캔(120)과 상기 상부 캡(130) 사이를 밀봉할 수 있다.
제1 예로, 시밍부는 도 4를 참조하면, 수용부(121)의 상단 외주면에 구비되는 플랜지부(122)와, 상기 덮개부(131)의 상단 외주면에 구비되는 컬부(132)로 마련된다.
그리고 플랜지부(122)는 수용부(121)의 외주면에 구비되는 제1 플랜지(122a)와, 상기 제1 플랜지(122a) 끝단에서 수용부(121)의 바닥면 방향(도 4에서 보았을 때 하측 방향)을 향하게 절곡되는 제2 플랜지(122b)로 마련된다. 즉, 제1 플랜지(122a)와 제2 플랜지(122b)는 도 4에서 보았을 때 'ㄱ'자 단면 형태를 가진다.
그리고 컬부(132)는 수용부(121)의 외주면에 구비되고 상기 제1 플랜지(122a)에 지지되는 제1 컬면(132a), 제1 컬면(132a)의 끝단에 구비되고 상기 제2 플랜지(122b)의 외주면에 지지되는 제2 컬면(132b), 제2 컬면(132b)의 끝단에 구비되고 상기 제1 및 제2 플랜지(122a)(122b) 사이에 삽입되는 제3 컬면(132c)으로 마련된다.
이와 같은 구조를 가진 플랜지부(122)와 컬부(132)는 시밍 방식으로 서로 결합됨으로써 상기 하부 캔(120)과 상기 상부 캡(130) 사이의 압입력과 밀착력, 밀봉력을 크게 증대시킬 수 있고, 그 결과 가스켓 또는 용접 없이도 상기 하부 캔(120)과 상기 상부 캡(130) 사이의 밀봉력을 높일 수 있다.
여기서 상기 플랜지부(122)의 두께(a1)는, 상기 수용부(121)의 두께(a2) 보다 작은 두께를 가진다. 즉, 상기 수용부(121)의 두께(a2)가 0.15t로 마련되면, 상기 플랜지부(122)의 두께(a1)는 0.10t로 마련된다.
또한, 상기 컬부(132)의 두께(b1)는 상기 덮개부(131)의 두께(b2) 보다 작은 두께를 가진다. 즉, 상기 덮개부(131)의 두께가 0.15t로 마련되면, 상기 컬부(132)의 두께(a1)는 0.10t로 마련된다.
한편, 상기 플랜지부(122)와 컬부(132)는 동일한 두께를 가진다. 상기 수용부(121)와 덮개부(131)는 동일한 두께를 가진다.
이에 따라 플랜지부(122)와 컬부(132)는 상기 수용부와 덮개부 보다 얇기 때문에 시밍 방식으로 결합할 경우 용이하게 변형시켜서 접합할 수 있고, 특히 플랜지부(122)와 컬부(12)의 결합시 수용부(121)와 덮개부(131)가 함께 변형되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 제2 컬면(132b)과 제3 컬면(132c) 사이의 연결부분은 수평면(132d)으로 형성되고, 상기 수평면(132d)은 수용부(121)의 외주면에 접촉되게 마련된다. 이에 따라 수평면과 수용부 사이에 틈새가 형성되는 것을 방지할 수 있고, 그 결과 수평면과 수용부 사이에 이물질이 유입되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 플랜지부(122)와 컬부(132)의 결합 부분에는 밀봉력을 높이기 위한 밀봉부재(160)가 더 마련될 수 있다. 예로, 상기 밀봉부재(160)는 수용부(121)의 외주면과 제3 컬면(132c) 사이, 제2 플랜지(122b)와 제2 컬면(132b) 사이에 구비된다. 이에 따라 플랜지부(122)와 컬부(132)의 밀봉력을 크게 높일 수 있다. 한편, 밀봉부재는 전도성을 가진 소재로 형성될 수 있다. 예로, 밀봉부재는 고온용 실리콘 수지로 형성될 수 있다. 이에 따라 하부 캔(120)으로부터 상부 캡(130)으로 전류가 안정적으로 흐르게 유도할 수 있다.
여기서 상기 밀봉부재(160)는 폐곡선 형태를 가진 복수개의 코팅면으로 형성될 수 있고, 복수개의 코팅면은 플랜지부와 컬부의 접합 부분에 일정 간격으로 이격되게 배치될 수 있다.
한편, 시밍부의 하단은 도 4를 참조하면, 상기 상부 캡(130)을 기준으로 보았을 때 상기 하부 캔(120)에 삽입된 덮개부(131)의 저면 보다 하측에 위치한다.
즉, 상기 시밍부의 길이를 충분히 확보함으로써 시밍부와 하부 캔(120) 사이의 밀착 면적을 크게 확보할 수 있고, 그 결과 시밍부가 상부 캡 방향으로 휘어지는 등의 변형을 방지할 수 있다.
한편, 상기 제1 전극탭(111)과 상기 제2 전극탭(112)에는 절연성을 높이기 위한 절연테이프(170)가 부착된다. 이에 따라 상기 제1 전극탭(111)과 전극조립체에 포함된 제2 전극 사이, 제2 전극탭(112)과 전극조립체에 포함된 제1 전극 사이를 안정적으로 절연할 수 있다.
따라서 본 발명의 제1 실시예에 따른 버튼형 이차전지(100)는 하부 캔에 구비된 플랜지부와 상부 캡에 구비된 컬부를 시밍 방식으로 서로 결합함으로써 가스켓 또는 용접 없이도 하부 캔과 상부 캡 사이를 밀봉할 수 있다. 특히 플랜지부와 컬부는 하부 캔의 수용부와 상부 캡의 덮개부 보다 얇게 구비됨으로써 플랜지부와 컬부를 용이하게 시밍하여 접합할 수 있고, 수용부와 덮개부가 함께 변형되는 것을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예를 설명함에 있어 전술한 제1 실시예와 동일한 기능을 가진 구성에 대해서는 동일한 구성부호를 사용하며, 중복되는 설명은 생략한다.
[본 발명의 제2 실시예에 따른 버튼형 이차전지]
본 발명의 제2 실시예에 따른 버튼형 이차전지(100)는 도 5에 도시되어 있는 것과 같이, 하부 캔(120)과 상부 캡(130)을 시밍방식으로 서로 접합하는 시밍부를 포함한다.
상기 시밍부는 상기 하부 캔(120)에 구비된 수용부(121)의 외주면에 구비되는 플랜지부(122)와, 상기 상부 캡(130)에 구비된 덮개부(131)의 외주면에 구비되는 컬부(132)로 마련된다. 여기서 상기 플랜지부(122)와 상기 컬부(132)는, 시밍(seaming) 방식에 의해 서로 결합되면서 상기 하부 캔과 상기 상부 캡 사이를 밀봉한다.
그리고 플랜지부(122)는 수용부(121)의 외주면에 구비되는 제1 플랜지(122a)와, 상기 제1 플랜지의 끝단에서 수용부의 바닥면 방향(도 4에서 보았을 때 하측 방향)을 향하게 절곡되는 제2 플랜지(122b)로 마련된다.
그리고 컬부(132)는 수용부(121)의 외주면에 구비되고 상기 제1 플랜지(122a)에 지지되는 제1 컬면(132a), 제1 컬면(132a)의 끝단에 구비되고 상기 제2 플랜지(122b)의 외주면에 지지되는 제2 컬면(132b), 제2 컬면(132b)의 끝단에 구비되고 수용부(121)와 제2 플랜지(132b) 사이에 삽입되는 제3 컬면(132c)으로 마련된다.
여기서 상기 제2 플랜지(122b)는 끝단으로 갈수록 두께가 점차 증대되게 마련된다. 즉, 상기 제2 플랜지(122b)의 끝단이 제2 플랜지의 나머지 부분 보다 두껍다. 그리고 상기 제3 컬면(132c)은 끝단으로 갈수록 두께가 점차 증대되게 마련된다. 즉, 제3 컬면(132c)의 끝단은 제3 컬면의 나머지 부분 보다 두껍다.
이에 따라 플랜지부(122)와 컬부(132)는 도 5에 도시되어 있는 것과 같이, 시밍방식으로 서로 결합할 때 상기 제2 플랜지의 끝단과 제3 컬면의 끝단이 반대방향에서 서로 겹치게 되는데, 이때 제2 플랜지의 끝단과 제3 컬면의 끝단은 두께가 두껍기 때문에 결합력을 높일 수 있고, 그에 따라 플랜지부와 컬부가 분리되는 문제를 방지할 수 있다.
특히, 상기 제3 컬면(132c)을 향하는 상기 제2 플랜지(122b)의 내면(도 5에서 제2 플랜지의 좌측면)은 끝단으로 갈수록 두께가 점차 증대되는 제1 경사면(122b-1)으로 형성되고, 상기 제2 플랜지(122b)를 향하는 제3 컬면(132c)의 외면(도 5에서 제3 컬면의 우측면)은 제1 경사면(122b-1)에 면밀착되게 제2 경사면(132c-1)을 가진다. 이에 따라 상기 제2 플랜지의 끝단과 제3 컬면의 끝단이 반대방향에서 서로 겹칠 때 제1 경사면(122b-1)과 제2 경사면(132c-1)이 면밀착되고, 이에 따라 제2 플랜지의 끝단과 제3 컬면의 끝단의 결합력을 높일 수 있다.
또한 제1 및 제2 경사면(122b-1)(132c-1)에 의해 제2 플랜지(122b)의 끝단과 제3 컬면(132c)의 끝단이 서로 반대방향(도 5에서 보았을 때 제2 플랜지의 끝단은 하측방향, 제3 컬면은 상측방향)으로 가이드되면서 제2 플랜지(122b)의 끝단과 제3 컬면(132c)의 끝단의 결합력을 높일 수 있다. 즉, 도 5에 표시된 화살표 방향으로 제2 플랜지(122b)의 끝단과 제3 컬면(132c)의 끝단이 움직일 수 있기 때문에 제 2 플랜지(122b)의 끝단과 제3 컬면(132c)의 끝단의 결합력을 높일 수 있다.
따라서 본 발명의 제2 실시예에 따른 버튼형 이차전지(100)는 하부 캔과 상부 캡 사이의 결합력을 크게 높일 수 있다.
[본 발명의 제3 실시예에 따른 버튼형 이차전지]
본 발명의 제3 실시예에 따른 버튼형 이차전지(200)는 도 6에 도시되어 있는 것과 같이, 제1 전극탭(211)과 제2 전극탭(212)이 마련된 전극조립체(210), 및 상기 전극조립체(210)가 수용되고 상기 제1 전극탭(211)이 연결되는 수용부(221)와, 상기 수용부(221)의 외주면에 구비되는 컬부(222)로 마련된 하부 캔(220), 상기 수용부(221)에 설치되어 상기 수용부(221)를 덮는 덮개부(231)와, 상기 덮개부(231)의 외주면에 구비되는 플랜지부(232)로 마련된 상부 캡(230), 상기 상부 캡(230)에 결합되고, 상기 제2 전극탭(212)과 연결되는 단자부재(240), 및 상기 단자부재(240)와 상기 상부 캡(230) 사이를 절연하고 밀봉하는 절연부재(250), 제1 전극탭(211)과 제2 전극탭(212)을 절연하는 절연테이프(270)를 포함한다.
한편, 전극조립체, 단자부재, 절연부재, 절연테이프는 제1 실시예에서 설명한 전극조립체, 단자부재, 절연부재, 절연테이프와 동일한 구성을 가지며, 이에 따라 중복되는 설명은 생략한다.
상기 덮개부(231)는 수용부(221)를 덮는 덮개면(231a)과 수용부(221)의 내면에 지지되는 지지면(231b)을 포함한다.
여기서 상기 플랜지부(232)와 상기 컬부(222)는, 시밍(seaming) 방식에 의해 서로 결합되면서 상기 하부 캔(220)과 상기 상부 캡(230) 사이의 밀봉력을 높일 수 있다.
즉, 상기 플랜지부(232)는, 덮개부(231)의 외주면에 구비되는 제1 플랜지(232a)와, 상기 제1 플랜지(232a)의 끝단에서 수용부(221)의 바닥면 방향으로 절곡되게 구비되는 제2 플랜지(232b)로 마련된다
상기 컬부(222)는, 수용부(221)의 외주면에 구비되고 상기 제1 플랜지(232a)에 지지되는 제1 컬면(222a), 제1 컬면(222a)의 끝단에 구비되고 상기 제2 플랜지(232b)의 외주면에 지지되는 제2 컬면(222b), 제2 컬면(222b)의 끝단에 구비되고 상기 덮개부(231)및 제2 플랜지(232b) 사이에 삽입되는 제3 컬면(222c)으로 마련된다.
이에 따라 하부 캔(220)과 상부 캡(230)은 상기 플랜지부(232)와 상기 컬부(222)가 버튼형 이차전지의 내부를 향하는 방향, 다시 말해 덮개부 상부 방향으로 시밍되면서 서로 결합되는 구조를 가진다. 그 결과 하부 캔(220)과 상부 캡(230) 사이의 밀봉력을 높일 수 있다.
한편, 상기 플랜지부(232)의 두께는, 상기 덮개부(231)의 두께 보다 작은 두께를 가지고, 상기 컬부(222)의 두께는 상기 수용부(221)의 두께 보다 작은 두께를 가진다. 이에 따라 플랜지부와 컬부를 용이하게 변형시켜서 시밍할 수 있다.
한편, 상기 제2 플랜지(232b)는 끝단으로 갈수록 두께가 점차 증대되게 마련되고, 상기 제3 컬면(222c)은 끝단으로 갈수록 두께가 점차 증대되게 마련된다. 이에 따라 플랜지부와 컬부의 결합력을 높일 수 있다.
한편, 상기 제3 컬면(222c)을 향하는 상기 제2 플랜지(232b)의 내면은 끝단으로 갈수록 두께가 점차 증대되는 제1 경사면으로 형성되고, 상기 제2 플랜지를 향하는 제3 컬면의 외면은 제1 경사면에 면밀착되게 제2 경사면을 가진다. 이에 따라 플랜지부와 컬부를 시밍방식으로 서로 결합할 때 결합력을 높일 수 있다.
따라서 본 발명의 제3 실시예에 따른 버튼형 이차전지(200)는 이차전지의 내측을 향하는 방향으로 상기 플랜지부와 상기 컬부를 시밍방식으로 서로 결합할 수도 있다.
[본 발명의 제4 실시예에 따른 버튼형 이차전지]
본 발명의 제4 실시예에 따른 버튼형 이차전지(100)는 도 7에 도시되어 있는 것과 같이, 하부 캔(120)과 상부 캡(130)을 포함하고, 상기 하부 캔(120)은 상기 전극조립체(110)가 수용되고 상기 제1 전극탭(111)이 연결되는 수용부(121)와, 상기 수용부(121)의 외주면에 구비되는 플랜지부(122)로 마련된다. 그리고 상부 캡(130)은 상기 수용부(121)에 설치되어 상기 수용부(121)를 덮는 덮개부(131)와, 상기 덮개부(131)의 외주면에 구비되는 컬부(132)로 마련된다.
여기서 상기 수용부(121)와 상기 덮개부(131) 사이에는 결합력을 높이기 위한 요철부(131c)가 형성되고, 상기 요철부(131c)는 상기 수용부를 향하는 덮개부의 외주면에 형성되고, 양단이 연결되는 폐곡선 형태를 가진다.
따라서 본 발명의 제4 실시예에 따른 버튼형 이차전지(100)는 요철부를 포함함으로써 하부 캔(120)과 상부 캡(130) 사이의 결합력을 높일 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 다양한 실시 형태가 가능하다.
[부호의 설명]
110: 전극조립체
111: 제1 전극탭
112: 제2 전극탭
120: 하부 캔
121: 수용부
121a: 수용홈
122: 플랜지부
122a: 제1 플랜지
122b: 제2 플랜지
130: 상부 캡
131: 덮개부
131a: 덮개면
131b: 지지면
131c: 요철부
132: 컬부
132a: 제1 컬면
132b: 제2 컬면
132c: 제3 컬면
132d: 수평면
140: 단자부재
141: 단자부
142: 지지부
150: 절연부재
160: 밀봉부재
170: 절연테이프

Claims (13)

  1. 제1 전극탭과 제2 전극탭이 마련된 전극조립체; 및
    상기 전극조립체가 수용되고 상기 제1 전극탭이 연결되는 수용부와, 상기 수용부의 외주면에 구비되는 플랜지부로 마련된 하부 캔;
    상기 수용부에 설치되어 상기 수용부를 덮는 덮개부와, 상기 덮개부의 외주면에 구비되는 컬부로 마련된 상부 캡;
    상기 상부 캡에 결합되고, 상기 제2 전극탭과 연결되는 단자부재; 및
    상기 단자부재와 상기 상부 캡 사이를 절연하고 밀봉하는 절연부재를 포함하며,
    상기 플랜지부와 상기 컬부는, 시밍(seaming) 방식에 의해 서로 결합되면서 상기 하부 캔과 상기 상부 캡 사이를 밀봉하는 버튼형 이차전지.
  2. 제1 전극탭과 제2 전극탭이 마련된 전극조립체; 및
    상기 전극조립체가 수용되고 상기 제1 전극탭이 연결되는 수용부와, 상기 수용부의 외주면에 구비되는 컬부로 마련된 하부 캔;
    상기 수용부에 설치되어 상기 수용부를 덮는 덮개부와, 상기 덮개부의 외주면에 구비되는 플랜지부로 마련된 상부 캡;
    상기 상부 캡에 결합되고, 상기 제2 전극탭과 연결되는 단자부재;
    상기 단자부재와 상기 상부 캡 사이를 절연하고 밀봉하는 절연부재를 포함하며,
    상기 플랜지부와 상기 컬부는, 시밍(seaming) 방식에 의해 서로 결합되면서 상기 하부 캔과 상기 상부 캡 사이를 밀봉하는 버튼형 이차전지.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 플랜지부의 두께는, 상기 수용부의 두께 보다 작은 두께를 가지고,
    상기 컬부의 두께는 상기 덮개부의 두께 보다 작은 두께를 가지는 버튼형 이차전지.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 플랜지부의 두께는, 상기 덮개부의 두께 보다 작은 두께를 가지고,
    상기 컬부의 두께는 상기 수용부의 두께 보다 작은 두께를 가지는 버튼형 이차전지.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 플랜지부는, 수용부의 외주면에 구비되는 제1 플랜지와, 상기 제1 플랜지의 끝단에서 수용부의 바닥면 방향으로 절곡되게 구비되는 제2 플랜지로 마련되고,
    상기 컬부는, 덮개부의 외주면에 구비되고 상기 제1 플랜지에 지지되는 제1 컬면, 제1 컬면의 끝단에 구비되고 상기 제2 플랜지의 외주면에 지지되는 제2 컬면, 제2 컬면의 끝단에 구비되고 상기 수용부와 상기 제2 플랜지 사이에 삽입되는 제3 컬면으로 마련되는 버튼형 이차전지.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 플랜지부는, 덮개부의 외주면에 구비되는 제1 플랜지와, 상기 제1 플랜지의 끝단에서 수용부의 바닥면 방향으로 절곡되게 구비되는 제2 플랜지로 마련되고,
    상기 컬부는, 수용부의 외주면에 구비되고 상기 제1 플랜지에 지지되는 제1 컬면, 제1 컬면의 끝단에 구비되고 상기 제2 플랜지의 외주면에 지지되는 제2 컬면, 제2 컬면의 끝단에 구비되고 상기 덮개부와 상기 제2 플랜지 사이에 삽입되는 제3 컬면으로 마련되는 버튼형 이차전지.
  7. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
    상기 제2 플랜지는 끝단으로 갈수록 두께가 점차 증대되게 마련되는 버튼형 이차전지.
  8. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
    상기 제3 컬면는 끝단으로 갈수록 두께가 점차 증대되게 마련되는 버튼형 이차전지.
  9. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
    상기 제3 컬면을 향하는 상기 제2 플랜지의 내면은 끝단으로 갈수록 두께가 점차 증대되는 제1 경사면으로 형성되고,
    상기 제2 플랜지를 향하는 제3 컬면의 외면은 제1 경사면에 면밀착되게 제2 경사면을 가지는 버튼형 이차전지.
  10. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 플랜지부와 상기 컬부의 접합 부분에는 밀봉력을 높이기 위한 밀봉부재가 마련되는 버튼형 이차전지.
  11. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 단자부재는 상기 상부 캡의 관통홀에 삽입되면서 상기 전극조립체의 제2 전극탭이 결합되는 단자부와, 상기 관통홀 보다 큰 직경을 가지고 상기 상부 캡의 상면에 지지되는 지지부를 포함하는 버튼형 이차전지.
  12. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 수용부와 상기 덮개부 사이에는 수용부와 덮개부 사이의 결합력을 높이기 위한 요철부가 형성되고,
    상기 요철부는 상기 수용부를 향하는 덮개부의 외주면에 형성되는 버튼형 이차전지.
  13. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 전극탭과 상기 제2 전극탭에는 절연테이프가 부착되는 버튼형 이차전지.
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