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1. WO2020111646 - ENSEMBLE BOUCHON, BATTERIE SECONDAIRE ET SON PROCÉDÉ DE FABRICATION, ET BLOC-BATTERIE

Document

명세서

발명의 명칭

기술분야

1   2   3   4  

배경기술

5   6   7   8  

발명의 상세한 설명

기술적 과제

9  

과제 해결 수단

10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21   22   23   24   25   26  

발명의 효과

27  

도면의 간단한 설명

28   29   30   31   32   33  

발명의 실시를 위한 최선의 형태

34   35   36   37   38   39   40   41   42   43   44   45   46   47   48   49   50   51   52   53   54   55   56   57   58   59   60   61   62   63   64   65   66   67   68   69   70   71   72   73   74   75   76   77   78   79   80   81   82   83   84   85   86   87   88   89   90   91   92   93   94  

청구범위

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16  

도면

1   2   3   4   5   6  

명세서

발명의 명칭 : 캡조립체, 이차전지 및 그의 제조방법, 전지팩

기술분야

[1]
관련출원과의 상호인용
[2]
본 출원은 2018년 11월 28일자 한국특허출원 제10-2018-0149368호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
[3]
기술분야
[4]
본 발명은 캡조립체, 이차전지 및 그의 제조방법, 전지팩에 관한 것으로서, 특히 구조를 단순화한 캡조립체, 그를 포함하는 이차전지 및 이차전지 제조방법, 전지팩에 관한 것이다.

배경기술

[5]
일반적으로 이차 전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하며, 이러한 이차 전지는 폰, 노트북 컴퓨터 및 캠코더 등의 첨단 전자 기기 분야에서 널리 사용되고 있다.
[6]
상기한 이차전지는 전극조립체가 금속 캔에 내장되는 캔형 이차전지와, 전극조립체가 파우치에 내장되는 파우치형 이차전지로 분류되며, 상기 캔형 이차전지는 전극과 분리막이 교대로 적층되고 롤 형태로 권취된 전극조립체, 상기 전극조립체를 수용하는 캔, 및 상기 캔의 개구부에 실장되는 캡 조립체를 포함한다. 그리고 상기 캡 조립체는 탑캡, 안전벤트, 안전소자 및 가스켓을 포함한다.
[7]
여기서 상기 이차전지는 캡 조립체의 고정력을 높이기 위해 상기 캔의 개구부 상단을 크림핑(crimping)하여 상기 캡 조립체를 고정한다.
[8]
그러나 상기한 이차전지는 상기 캡 조립체의 부품 수가 많기 때문에 구조가 복잡하고, 그에 따라 제작비용이 증가되는 문제점이 있었다. 특히 상기 이차전지는 상기 캔의 개구부 상단을 크림핑(crimping)하는 공정으로 인해 작업효율성이 떨어지는 문제점이 있었다.

발명의 상세한 설명

기술적 과제

[9]
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 본 발명은 캡 조립체의 구조를 단순화하여 제작비용을 절감하고, 특히 캡 조립체와 캔의 결합시 크림핑 공정을 삭제하여 제작효율성을 높인 캡조립체 및 그를 포함하는 이차전지 및 이차전지 제조방법, 전지팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.

과제 해결 수단

[10]
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지는 전극조립체를 수용하는 캔; 및 상기 캔의 개구부에 결합되는 캡 조립체를 포함하며, 상기 캡 조립체는, 상기 개구부에 구비되고 상기 전극조립체의 전극탭과 연결되는 상부캡; 및 상기 상부캡을 상기 개구부에 결합시키는 하부캡을 포함하고, 상기 하부캡은, 상기 상부캡의 저면과 결합되면서 상기 상부캡을 지지하는 제1 결합부와, 상기 제1 결합부의 외주면에 형성되고 상기 캔의 개구부에 결합되면서 상기 상부캡을 고정하는 제2 결합부를 포함할 수 있다.
[11]
상기 제2 결합부는, 상기 상부캡 방향으로 연장되면서 상기 상부캡의 외주면을 감쌀 수 있다.
[12]
상기 상부캡과 상기 제1 결합부 사이는 상기 제1 결합부가 용융되면서 밀봉될 수 있다.
[13]
상기 상부캡과 상기 제2 결합부 사이 또는 상기 제2 결합부와 상기 개구부 사이는 상기 제2 결합부가 용융되면서 밀봉될 수 있다.
[14]
상기 제1 결합부는 상기 전극조립체의 전극탭이 관통하도록 관통구멍을 구비할 수 있다.
[15]
상기 상부캡의 외주면에는 결합홈이 구비되고, 상기 제2 결합부의 내주면에는 상기 결합홈에 결합되는 결합돌기가 형성될 수 있다.
[16]
상기 결합홈은 상기 상부캡의 외주면을 따라 링 형태로 형성되고, 상기 결합돌기는 상기 링 형태의 결합홈에 결합되도록 상기 제2 결합부의 내주면에 링 형태로 형성될 수 있다.
[17]
상기 하부캡은, 상기 제2 결합부의 상면에 구비되고 상기 개구부 상단에 결합되는 제3 결합부를 더 포함할 수 있다.
[18]
상기 제3 결합부는 상기 제2 결합부의 외주면을 따라 링 형태로 형성되면서 상기 개구부 상단 전체에 결합될 수 있다.
[19]
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지의 제조방법은 상부캡을 제조하는 상부캡 제조공정(S11)과, 상기 상부캡의 저면을 지지하는 제1 결합부와 상기 제1 결합부의 외주면에 형성되고 상기 상부캡의 외주면을 감싸는 제2 결합부를 구비한 하부캡을 제조하는 하부캡 제조공정(S12)을 구비한 캡 조립체 제조단계(S10); 전극조립체의 전극탭을 상기 캡 조립체의 하부캡을 통과해 상기 상부캡에 연결한 다음, 상기 전극조립체를 캔에 수용하는 전극조립체 수용단계(S20); 상기 캡 조립체를 상기 캔의 개구부에 삽입하는 캡 조립체 삽입단계(S30); 및 상기 캔의 개구부 외주면을 가열하고, 상기 개구부에 지지된 상기 하부캡의 제2 결합부를 용융시켜서 상기 캡 조립체를 상기 개구부에 결합하는 1차 결합공정(S41)을 구비한 캡 조립체 결합단계(S40)를 포함할 수 있다.
[20]
상기 캡 조립체 결합단계(S40)는, 1차 결합공정(S41) 후, 상기 상부캡을 더 가열하고 상기 상부캡에 지지된 상기 하부캡의 제1 결합부를 용융시켜서 상기 상부캡과 하부캡을 결합하는 공정과, 상기 하부캡의 제2 결합부를 용융시켜서 상기 상부캡과 상기 제2 결합부를 결합하는 공정을 구비한 2차 결합공정(S42)을 더 포함할 수 있다.
[21]
상기 하부캡 제조공정(S12)은, 상기 제2 결합부의 상면에 구비되고 상기 개구부 상단에 결합되는 제3 결합부를 더 형성하며, 상기 제3 결합부는 상기 1차 결합공정(S41)시 상기 캔에 가해지는 열에 의해 용융되면서 상기 개구부에 결합될 수 있다.
[22]
상기 상부캡 제조공정(S11)은 상기 상부캡의 외주면에 결합홈을 더 형성하고,
[23]
상기 하부캡 제조공정(S12)은 상기 결합홈에 결합되도록 상기 제2 결합부의 내주면에 결합돌기를 더 형성할 수 있다.
[24]
상기 하부캡 제조공정(S12)은 상기 제1 결합부에 상기 전극조립체의 전극탭이 관통하도록 관통구멍을 더 형성할 수 있다.
[25]
한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 캡 조립체는 전극조립체가 수용된 캔의 개구부에 결합되는 것으로, 상기 개구부에 구비되고 상기 전극조립체의 전극탭과 연결되는 상부캡; 및 상기 상부캡을 상기 개구부에 결합시키는 하부캡을 포함하며, 상기 하부캡은, 상기 상부캡의 저면과 결합되면서 상기 상부캡을 지지하는 제1 결합부와, 상기 제1 결합부의 외주면에 형성되고 상기 상부캡에 결합되면서 상기 상부캡을 고정하는 제2 결합부를 포함할 수 있다.
[26]
한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 전지팩은 전극조립체를 수용하는 캔, 및 상기 캔의 개구부에 결합되는 캡 조립체를 구비한 이차전지를 포함하며, 상기 캡 조립체는, 상기 개구부에 구비되고 상기 전극조립체의 전극탭과 연결되는 상부캡; 및 상기 상부캡을 상기 개구부에 결합시키는 하부캡을 포함하고, 상기 하부캡은, 상기 상부캡의 저면과 결합되면서 상기 상부캡을 지지하는 제1 결합부와, 상기 제1 결합부의 외주면에 형성되고 상기 상부캡에 결합되면서 상기 상부캡을 고정하는 제2 결합부를 포함할 수 있다.

발명의 효과

[27]
본 발명에 따른 이차전지는 상부캡과 하부캡을 구비한 캡 조립체를 포함하는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 캡 조립체의 구조를 단순화할 수 있고, 이에 따라 캡 조립체의 제조비용을 절감할 수 있으며, 특히 캔을 클림핑할 필요가 없기 때문에 작업의 효율성을 높일 수 있다.

도면의 간단한 설명

[28]
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지를 도시한 분리사시도.
[29]
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지를 도시한 단면도.
[30]
도 3은 도 2에 표시된 'A'부분 확대도.
[31]
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 제조방법을 나타낸 순서도.
[32]
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 캡 조립체를 도시한 분리사시도.
[33]
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 전지팩을 대략적으로 도시한 부분단면도.

발명의 실시를 위한 최선의 형태

[34]
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.
[35]
[본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지]
[36]
본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지(100)는 도 1 및 도 2에 도시되어 있는 것과 같이, 전극조립체(120)를 수용하는 캔(110), 및 상기 캔(110)의 개구부에 결합되는 캡 조립체(130)를 포함한다.
[37]
[38]
상기 캔(110)은 전극조립체를 수용하기 위한 것으로, 상기 전극조립체(120)를 저장하는 수용부(111), 상기 캡 조립체(130)를 지지하는 비딩부(112) 및 상기 전극조립체(120)를 수용하는 통로인 개구부(113)를 포함한다. 즉, 상기 수용부(111), 비딩부(112) 및 개구부(113)는 도 1을 참조하면, 하에서 상으로 연결되는 구조를 가진다.
[39]
전극조립체
[40]
상기 전극조립체(120)는 복수의 전극과 복수의 분리막이 교대로 적층되는 구조를 가지며, 상기 복수의 전극은 복수의 전극탭을 포함하고, 상기 복수의 전극탭 중 어느 하나의 전극탭(121)은 상기 캡 조립체(130)와 연결된다.
[41]
캡 조립체
[42]
상기 캡 조립체(130)는, 상기 캔(110)의 개구부(113)에 구비되고 상기 전극조립체(120)의 전극탭(121)과 연결되는 상부캡(131), 및 상기 상부캡(131)을 상기 개구부(113)에 결합시키는 하부캡(132)을 포함한다.
[43]
상기 상부캡(131)은 캔의 개구부를 마감함과 동시에 전극탭과 연결되는 것으로, 전도성을 가진 금속 소재로 형성되고, 소정의 두께를 가진 판 형태를 가진다. 특히 상기 상부캡(131)은 캔(110)의 외벽면 두께 보다 크게 형성되며, 이에 따라 캔(110)에 열과 압력을 가할 경우 상기 상부캡(131)이 변형되는 것을 방지할 수 있다.
[44]
상기 하부캡(132)은 상부캡을 상기 캔에 고정함과 동시에 상부캡과 캔 사이를 밀봉하기 위한 것으로, 상기 상부캡(131)의 저면과 결합되면서 상기 상부캡(131)을 지지하는 제1 결합부(132a)와, 상기 제1 결합부(132a)의 외주면에 형성되고 상기 캔(110)에 결합되면서 상기 상부캡(131)을 상기 캔(110)에 고정하는 제2 결합부(132b)를 포함한다. 여기서 하부캡(132)은 절연성과 밀봉성을 가지며 열에 의해 용융되는 합성수지로 형성된다.
[45]
상기 제1 결합부(132a)는 도 2를 참조하면, 상부캡(131)과 비딩부(112) 사이에 구비되고 상기 상부캡(131)과 유사한 판 형태를 가진다.
[46]
여기서 상호 밀착된 상기 제1 결합부(132a)와 상부캡(131)은 도 3에 도시되어 있는 것과 같이, 일체로 접합될 수 있다. 즉, 상기 제1 결합부(132a)의 상면은 열에 의해 용융되면서 상기 상부캡(131)에 접합되며, 이에 따라 상기 제1 결합부(132a)와 상부캡(131)의 결합력과 밀봉력을 높일 수 있다.
[47]
그리고 상기 제1 결합부(132a)의 상면에는 상기 전극조립체(120)의 전극탭(121)이 통과하도록 관통구멍(132a-1)이 형성되며, 상기 관통구멍(132a-1)을 통해 상기 전극탭(121)을 상기 상부캡(131)에 용이하게 결합시킬 수 있다.
[48]
한편, 상호 밀착되는 상기 제1 결합부(132a)와 상기 비딩부(112)는 도 3에 도시되어 있는 것과 같이, 일체로 접합될 수 있다. 즉, 상기 제1 결합부(132a)의 저면은 열에 의해 용융되면서 상기 비딩부(112)에 접합되며, 이에 따라 상기 제1 결합부(132a)와 상기 비딩부(112)의 결합력과 밀봉력을 높일 수 있다.
[49]
상기 제2 결합부(132b)는 상기 상부캡(131)의 상면 방향으로 연장되면서 상기 상부캡(131)의 외주면을 감싸며, 이에 따라 상기 제2 결합부(132b)와 상기 상부캡(131)의 결합력 및 밀착력을 높일 수 있다. 특히, 상기 제2 결합부(132b)가 연장되면 상기 제2 결합부(132b)와 상기 캔(110)의 결합력 및 밀착력도 높일 수 있다.
[50]
한편, 상호 밀착되는 상기 제2 결합부(132b)와 상기 상부캡(131)은 도 3에 도시되어 있는 것과 같이, 일체로 접합될 수 있다. 즉, 상기 제2 결합부(132b)의 내주면은 열에 의해 용융되면서 상기 상부캡(131)의 외주면에 접합되며, 이에 따라 상기 제2 결합부(132b)와 상부캡(131)의 결합력과 밀봉력을 높일 수 있다.
[51]
또한, 상호 밀착되는 상기 제2 결합부(132b)의 외주면과 개구부(113)는 일체로 접합될 수 있다. 즉, 상기 제2 결합부(132b)의 외주면은 열에 의해 용융되면서 상기 개구부(113)에 접합되며, 이에 따라 상기 제2 결합부(132b)와 개구부(113)의 결합력과 밀봉력을 높일 수 있다.
[52]
한편, 상기 제2 결합부(132b)가 밀착되는 상기 개구부(113)의 내주면은 지그재그 형태의 요철면이 형성될 수 있으며, 이에 따라 용융된 상기 제2 결합부(132b)과 요철면이 지그재그로 연결되고, 그 결과 제2 결합부(132b)와 개구부(113)의 결합력을 높일 수 있다.
[53]
이와 같은 구성을 가진 하부캡(132)은 상부캡(131)을 상기 캔(110)의 개구부(113)에 안정적으로 고정할 수 있다.
[54]
한편, 상기 하부캡(132)은 상부캡의 고정력을 높이기 위한 제3 결합부(132c)를 더 포함하며, 상기 제3 결합부(132c)는 상기 제2 결합부(132b)의 상면에서 상기 개구부 방향으로 연장되고 상기 개구부(113) 상단에 결합된다.
[55]
즉, 상기 제3 결합부(132c)는 상기 개구부(113)에 결합되면서 상기 하부캡(132)이 상기 캔(110) 내부로 삽입되는 것을 방지할 수 있으며, 이에 따라 캡 조립체(130)의 고정력을 높일 수 있다. 특히 상기 제3 결합부(132c)는 상단캡(131)과 캔(110) 사이의 접촉을 차단하며, 그 결과 절연성을 크게 높일 수 있다.
[56]
한편, 상기 제3 결합부(132c)과 개구부(113)는 도 3에 도시되어 있는 것과 같이, 일체로 접합될 수 있다. 즉, 상기 제3 결합부(132c)는 열에 의해 용융되면서 상기 개구부(113) 상단에 접합되며, 이에 따라 결합력과 밀봉력을 높일 수 있다.
[57]
한편, 상기 제3 결합부(132c)는 상기 제2 결합부(132b)의 외주면을 따라 링 형태로 형성되며, 이에 따라 상기 제3 결합부(132c)와 상기 개구부(113) 사이의 밀봉력을 크게 높일 수 있다. 특히 상기 하부캡(132)은 제3 결합부(132c)를 포함함에 따라 캔(110)의 비딩부(112)가 없더라도 상기 캔(110)의 개구부(113)에 하부캡(132)을 고정시킬 수 있으며, 이에 따라 캔(110) 제작시 비딩부(112)를 삭제하여 전지의 용량을 증대시킬 수 있고, 더불어 제작의 용이성과 비용을 절감할 수 있다.
[58]
한편, 하부캡(132)은 소정의 용융온도를 가지며, 상기 용융온도는 하부캡(132)의 용융이 시작되는 시작온도와 하부캡이 완전히 용융되는 최종온도를 가진다. 즉, 하부캡(132)은 상기 시작온도로 가열되면서 제1 결합부(132a), 제2 결합부(132b) 및 제3 결합부(132c)의 일부면을 용융시켜서 접합력을 높일 수 있다. 여기서 캔(110) 내부에 고온의 열이 발생하여 하부캡(132)이 상기 최종온도까지 가열될 경우 하부캡(132)의 제1 결합부(132a), 제2 결합부(132b) 및 제3 결합부(132c)가 완전히 용융되어 제거되면서 상기 제1 결합부(132a)와 상부캡(131) 사이, 제2 결합부(132b)와 캔(110) 사이에 틈새를 형성시키게 되고, 상기 틈새로 상기 캔(110) 내부에 발생한 고온의 열을 외부로 방출하여 폭발 또는 발화를 방지할 수 있다.
[59]
여기서 상기 시작온도는 80℃~110℃일 수 있고, 상기 최종온도는 130℃~150℃일 수 있다.
[60]
이와 같은 구성을 가진 캡 조립체(130)는 상부캡(131)과 하부캡(132)을 포함하는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 구조를 크게 단순화시킬 수 있어 비용을 크게 절감할 수 있고, 특히 캔을 절곡하는 크림핑(crimping) 공정 없이도 캡 조립체를 캔에 결합할 수 있어 작업 효율성을 높일 수 있다.
[61]
한편, 하부캡(132)은 절연성을 가지며, 이에 따라 상부캡(131)과 캔(110) 사이를 안정적으로 절연할 수 있고, 이에 따라 별도의 절연체를 구비해야 할 필요가 없으며. 그 결과 캡 조립체의 구조를 단순화할 수 있고, 비용 절감 및 제작의 용이성을 높일 수 있다.
[62]
한편, 캡 조립체(130)는 상부캡(131)과 하부캡(132)의 결합성을 높이기 위한 구조를 가진다. 즉, 상기 상부캡(131)의 외주면에는 결합홈(131a)이 구비되고, 상기 제2 결합부(132b)의 내주면에는 상기 결합홈(131a)에 결합되는 결합돌기(132b-1)가 형성된다. 즉, 상기 결합돌기(132b-1)가 상기 결합홈(131a)에 결합되면서 상기 상부캡(131)과 상기 하부캡(132)의 결합성을 높일 수 있고, 특히 상기 상부캡(131)과 상기 하부캡(132)의 밀봉력을 높일 수 있다.
[63]
한편, 상기 결합홈(131a)은 상기 상부캡(131)의 외주면을 따라 링 형태로 형성되고, 상기 결합돌기(132b-1)는 상기 링 형태의 결합홈(131a)에 결합되도록 상기 제2 결합부(132b)의 내주면에 링 형태로 형성된다. 이에 따라 상기 결합돌기(132b-1)가 상기 결합홈(131a)의 결합력과 밀봉력을 크게 높일 수 있다.
[64]
따라서 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지(100)는 상부캡(131)과 하부캡(132)을 구비한 캡 조립체(130)를 포함하는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 캡 조립체(130)의 구조를 단순화할 수 있고, 특히 캔을 크리핑할 필요가 없어 제작비용 절감 및 제작 효율성을 높일 수 있다.
[65]
이하, 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지(100)의 제조방법을 설명한다.
[66]
[본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 제조방법]
[67]
본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 제조방법은 도 4에 도시되어 있는 것과 같이, 캡 조립체(130)를 제조하는 캡 조립체 제조단계(S10), 전극조립체(120)를 캔(110)에 수용하는 전극조립체 수용단계(S20), 캔(110)의 개구부에 캡 조립체(130)를 삽입하는 캡 조립체 삽입단계(S30), 및 캔(110)과 캡 조립체(130)를 결합시키는 캡 조립체 결합단계(S40)를 포함한다.
[68]
상기 캡 조립체 제조단계(S10)는 상부캡(131)을 제조하는 상부캡 제조공정(S11)과, 하부캡을 제조하는 하부캡 제조공정(S12)을 포함한다.
[69]
상기 상부캡 제조공정(S11)은 소정의 크기를 가진 금속판을 준비하고, 준비한 금속판을 상부캡 형태를 가진 압착부를 가진 프레스(미도시)로 펀칭하여 상부캡(131)을 제조한다.
[70]
상기 하부캡 제조공정(S12)은 상부캡(131)의 저면을 지지하는 제1 결합부(132a)와, 상기 제1 결합부(132a)의 외주면에 형성되고 상기 상부캡(131)의 외주면을 감싸는 제2 결합부(132b), 및 제2 결합부(132b)의 외주면을 따라 형성되는 제3 결합부(132c)로 구비된 하부캡(132)을 제조한다. 이때 하부캡(132)은 밀봉력과 절연성을 높이기 위한 합성수지 소재로 제조한다.
[71]
여기서, 상기 하부캡 제조공정(S12)은 제1 결합부(132a)에 관통구멍(132a-1)을 더 형성하며, 상기 관통구멍(132a-1)은 전극조립체의 전극탭이 통과하는 통로역할을 한다.
[72]
상부캡(131)과 하부캡(132)의 제조가 완료되면, 상기 상부캡(131)과 하부캡(132)을 조립하여 완제품 캡 조립체(130)를 완성한다. 이때 상부캡(131)의 저면은 하부캡(132)의 제1 결합부(132a)에 밀착되고, 상부캡(131)의 외주면은 하부캡(132)의 제2 결합부(132b) 내주면에 밀착되면서 결합력을 높일 수 있다.
[73]
한편, 상기 상부캡 제조공정(S11)은 상부캡(131)의 외주면에 결합홈(131a)을 더 형성하고, 상기 하부캡 제조공정(S12)은 상기 결합홈(131a)에 결합되는 결합돌기(132b-1)을 더 형성한다. 이에 따라 상부캡(131)과 하부캡(132)의 결합력과 밀봉력을 높일 수 있다.
[74]
여기서 상기 하부캡(132)은 금형을 이용하여 손쉽게 제조할 수도 있다. 예로, 하부캡(132)과 동일한 형태의 성형공간을 가진 금형 내부에 상기 상부캡(131)을 삽입하고, 상기 성형공간에 절연성과 전도성을 가진 합성수지액을 주입한 다음, 소정시간 냉각한다. 그러면 상부캡(131)이 일체로 결합된 하부캡(132)을 제조할 수 있다.
[75]
상기 전극조립체 수용단계(S20)는 전극조립체에 구비된 전극탭(121)을 상기 캡 조립체(130)의 하부캡(132)의 관통구멍(132b-1)을 통과해 상기 상부캡(131)에 연결한 다음, 상기 전극조립체(120)를 캔(110)의 수용부(111)에 수용한다. 한편, 전극조립체(120)의 다른 하나의 전극탭은 캔(110)의 바닥면에 연결한다.
[76]
상기 캡 조립체 삽입단계(S30)는 상기 캡 조립체(130)를 상기 캔(110)의 개구부(113)에 삽입한다. 그러면 하부캡(132)의 제1 결합부(132a)가 상기 캔(110)의 비딩부(112) 상면에 지지되고, 제2 결합부(132b)가 캔(110)의 개구부(113) 내주면에 지지되며, 제3 결합부(132c)가 캔(110)의 개구부(113) 상단에 지지된다.
[77]
상기 캡 조립체 결합단계(S40)는 1차 결합공정(S41)과, 상기 1차 결합공정(S41) 후 수행하는 2차 결합공정(S42)을 포함한다.
[78]
상기 1차 결합공정(S41)은 가열장치(미도시)를 이용하여 상기 캔(110)의 개구부(113) 외주면을 가열한다. 그러면 상기 개구부(113)에 지지된 상기 하부캡(132)의 제2 결합부(132b)가 용융되면서 개구부(113)의 내주면에 접합되고, 이에 따라 상기 캡 조립체(130)를 상기 개구부(113)에 결합할 수 있다.
[79]
또한, 상기 1차 결합공정(S41)은 상기 캔(110)에 가해지는 열에 의해 제3 결합부(132c)가 용융되면서 개구부(113)의 상단에 접합되고, 이에 따라 상기 캡 조립체(130)를 상기 개구부(113)에 견고하게 결합할 수 있다.
[80]
상기 2차 결합공정(S42)은 가열장치를 이용하여 상기 상부캡(131)을 더 가열한다. 그러면 상기 상부캡(131)에 지지된 상기 하부캡(132)의 제1 결합부(132a)가 용융되면서 상기 상부캡(131)과 하부캡(132)을 접합할 수 있고, 이와 동시에 상기 하부캡(132)의 제2 결합부(132b)가 용융되면서 상기 상부캡(131)의 외주면과 상기 제2 결합부(132b)의 내주면을 결합할 수 있다. 이와 같은 공정이 완료되면 완제품 이차전지(100)를 제조할 수 있다.
[81]
이하, 본 발명의 다른 실시예를 설명함에 있어 전술한 실시예와 동일하거나 유사한 구성에 대해서는 유사한 구성부호를 사용하며, 중복되는 설명은 생략한다.
[82]
[본 발명의 제2 실시예에 따른 캡 조립체]
[83]
본 발명의 제2 실시예에 따른 캡 조립체(10)는 도 5에 도시되어 있는 것과 같이, 전극조립체가 수용된 캔의 개구부에 결합되는 것으로, 상기 개구부에 구비되고 상기 전극조립체의 전극탭과 연결되는 상부캡(11), 및 상기 상부캡(11)을 상기 개구부에 결합시키는 하부캡(12)을 포함한다.
[84]
여기서 상기 하부캡(12)은, 상기 상부캡(11)의 저면과 결합되면서 상기 상부캡(11)을 지지하는 제1 결합부(12a)와, 상기 제1 결합부(12a)의 외주면에 형성되고 상기 상부캡(11)에 결합되면서 상기 상부캡(11)을 고정하는 제2 결합부(12b)를 포함한다.
[85]
또한, 상기 하부캡(12)은 제2 결합부(12b)의 내주면에 결합돌기(12b-1)가 형성되고, 상기 상부캡(11)은 내주면에 상기 결합돌기(12b-1)가 결합되는 결합홈(11a)이 형성된다.
[86]
또한, 상기 하부캡(12)은 제2 결합부(12b)의 상면에 제3 결합부(12c)가 형성되고, 상기 제3 결합부(12c)는 캡 조립체와 캔의 결합시 캔의 개구부 상단에 지지된다.
[87]
여기서 상기 캡 조립체(10)는 전술한 제1 실시예에 기재된 캡 조립체(130)와 동일한 구성을 가지며, 이에 따라 중복되는 설명은 생략한다.
[88]
따라서 본 발명의 제2 실시예에 따른 캡 조립체(10)는 상부캡(11)과 하부캡(12)을 포함하는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 캡 조립체의 구조를 단순화할 수 있고, 이에 따라 제조비용 절감 및 제작의 효율성을 높일 수 있다.
[89]
[본 발명의 제3 실시예에 따른 전지팩]
[90]
본 발명의 제3 실시예에 따른 전지팩(1)은 도 6에 도시되어 있는 것과 같이, 전술한 제1 실시예에 따른 이차전지를 포함하는 것으로, 전극조립체를 수용하는 캔, 및 상기 캔의 개구부에 결합되는 캡 조립체를 구비한 이차전지(100)와, 하나 이상의 상기 이차전지(100)를 수용한 팩케이스(200)를 포함한다.
[91]
상기 캡 조립체는, 상기 개구부에 구비되고 상기 전극조립체의 전극탭과 연결되는 상부캡; 및 상기 상부캡을 상기 개구부에 결합시키는 하부캡을 포함하고, 상기 하부캡은, 상기 상부캡의 저면과 결합되면서 상기 상부캡을 지지하는 제1 결합부와, 상기 제1 결합부의 외주면에 형성되고 상기 상부캡에 결합되면서 상기 상부캡을 고정하는 제2 결합부를 포함한다.
[92]
여기서 상기 이차전지(100)는 전술한 제1 실시예에 따른 이차전지와 동일한 구성을 가지며, 이에 따라 중복되는 설명은 생략한다.
[93]
따라서 본 발명의 제3 실시예에 따른 전지팩(1)은 상부캡과 하부캡을 구비한 캡 조립체를 가진이차전지(100)를 포함하는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 이차전지의 구조를 단순화할 수 있고, 그 결과 비용 절감 및 제조의 효율성을 높일 수 있다.
[94]
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 다양한 실시 형태가 가능하다.

청구범위

[청구항 1]
전극조립체를 수용하는 캔; 및 상기 캔의 개구부에 결합되는 캡 조립체를 포함하며, 상기 캡 조립체는, 상기 개구부에 구비되고 상기 전극조립체의 전극탭과 연결되는 상부캡; 및 상기 상부캡을 상기 개구부에 결합시키는 하부캡을 포함하고, 상기 하부캡은, 상기 상부캡의 저면과 결합되면서 상기 상부캡을 지지하는 제1 결합부와, 상기 제1 결합부의 외주면에 형성되고 상기 캔의 개구부에 결합되면서 상기 상부캡을 고정하는 제2 결합부를 포함하는 이차전지.
[청구항 2]
청구항 1에 있어서, 상기 제2 결합부는, 상기 상부캡 방향으로 연장되면서 상기 상부캡의 외주면을 감싸는 이차전지.
[청구항 3]
청구항 1에 있어서, 상기 상부캡과 상기 제1 결합부 사이는 상기 제1 결합부가 용융되면서 밀봉되는 이차전지.
[청구항 4]
청구항 2에 있어서, 상기 상부캡과 상기 제2 결합부 사이 또는 상기 제2 결합부와 상기 개구부 사이는 상기 제2 결합부가 용융되면서 밀봉되는 이차전지.
[청구항 5]
청구항 1에 있어서, 상기 제1 결합부는 상기 전극조립체의 전극탭이 관통하도록 관통구멍을 구비하는 이차전지.
[청구항 6]
청구항 2에 있어서, 상기 상부캡의 외주면에는 결합홈이 구비되고, 상기 제2 결합부의 내주면에는 상기 결합홈에 결합되는 결합돌기가 형성되는 이차전지.
[청구항 7]
청구항 6에 있어서, 상기 결합홈은 상기 상부캡의 외주면을 따라 링 형태로 형성되고, 상기 결합돌기는 상기 링 형태의 결합홈에 결합되도록 상기 제2 결합부의 내주면에 링 형태로 형성되는 이차전지.
[청구항 8]
청구항 2에 있어서, 상기 하부캡은, 상기 제2 결합부의 상면에 구비되고 상기 개구부 상단에 결합되는 제3 결합부를 더 포함하는 이차전지.
[청구항 9]
청구항 8에 있어서, 상기 제3 결합부는 상기 제2 결합부의 외주면을 따라 링 형태로 형성되면서 상기 개구부 상단 전체에 결합되는 이차전지.
[청구항 10]
상부캡을 제조하는 상부캡 제조공정(S11)과, 상기 상부캡의 저면을 지지하는 제1 결합부와 상기 제1 결합부의 외주면에 형성되고 상기 상부캡의 외주면을 감싸는 제2 결합부를 구비한 하부캡을 제조하는 하부캡 제조공정(S12)을 구비한 캡 조립체 제조단계(S10); 전극조립체의 전극탭을 상기 캡 조립체의 하부캡을 통과해 상기 상부캡에 연결한 다음, 상기 전극조립체를 캔에 수용하는 전극조립체 수용단계(S20); 상기 캡 조립체를 상기 캔의 개구부에 삽입하는 캡 조립체 삽입단계(S30); 및 상기 캔의 개구부 외주면을 가열하고, 상기 개구부에 지지된 상기 하부캡의 제2 결합부를 용융시켜서 상기 캡 조립체를 상기 개구부에 결합하는 1차 결합공정(S41)을 구비한 캡 조립체 결합단계(S40)를 포함하는 이차전지 제조방법.
[청구항 11]
청구항 10에 있어서, 상기 캡 조립체 결합단계(S40)는, 1차 결합공정(S41) 후, 상기 상부캡을 더 가열하고 상기 상부캡에 지지된 상기 하부캡의 제1 결합부를 용융시켜서 상기 상부캡과 하부캡을 결합하는 공정과, 상기 하부캡의 제2 결합부를 용융시켜서 상기 상부캡과 상기 제2 결합부를 결합하는 공정을 구비한 2차 결합공정(S42)을 더 포함하는 이차전지 제조방법.
[청구항 12]
청구항 11에 있어서, 상기 하부캡 제조공정(S12)은, 상기 제2 결합부의 상면에 구비되고 상기 개구부 상단에 결합되는 제3 결합부를 더 형성하며, 상기 제3 결합부는 상기 1차 결합공정(S41)시 상기 캔에 가해지는 열에 의해 용융되면서 상기 개구부에 결합되는 이차전지 제조방법.
[청구항 13]
청구항 10에 있어서, 상기 상부캡 제조공정(S11)은 상기 상부캡의 외주면에 결합홈을 더 형성하고, 상기 하부캡 제조공정(S12)은 상기 결합홈에 결합되도록 상기 제2 결합부의 내주면에 결합돌기를 더 형성하는 이차전지 제조방법.
[청구항 14]
청구항 10에 있어서, 상기 하부캡 제조공정(S12)은 상기 제1 결합부에 상기 전극조립체의 전극탭이 관통하도록 관통구멍을 더 형성하는 이차전지 제조방법.
[청구항 15]
전극조립체가 수용된 캔의 개구부에 결합되는 캡 조립체로서, 상기 개구부에 구비되고 상기 전극조립체의 전극탭과 연결되는 상부캡; 및 상기 상부캡을 상기 개구부에 결합시키는 하부캡을 포함하며, 상기 하부캡은, 상기 상부캡의 저면과 결합되면서 상기 상부캡을 지지하는 제1 결합부와, 상기 제1 결합부의 외주면에 형성되고 상기 상부캡에 결합되면서 상기 상부캡을 고정하는 제2 결합부를 포함하는 캡 조립체.
[청구항 16]
전극조립체를 수용하는 캔, 및 상기 캔의 개구부에 결합되는 캡 조립체를 구비한 이차전지를 포함하며, 상기 캡 조립체는, 상기 개구부에 구비되고 상기 전극조립체의 전극탭과 연결되는 상부캡; 및 상기 상부캡을 상기 개구부에 결합시키는 하부캡을 포함하고, 상기 하부캡은, 상기 상부캡의 저면과 결합되면서 상기 상부캡을 지지하는 제1 결합부와, 상기 제1 결합부의 외주면에 형성되고 상기 상부캡에 결합되면서 상기 상부캡을 고정하는 제2 결합부를 포함하는 전지팩.

도면

[도1]

[도2]

[도3]

[도4]

[도5]

[도6]