(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビーディング部が形成されていない二次電池であって、
正極板と負極板とがセパレータを介して配置された電極組立体と；
内部空間に前記電極組立体と電解液とを収納し、かつ、上端及び下端が開放されてなり、上端が内側方向に折り曲げられた上部缶と、前記上部缶の下端に結合されて下端を密閉する下部密閉部材とを備えた電池ケースと；並びに
最上部に突出した形態で配置されて正極端子を形成するトップキャップと、前記トップキャップの下部で前記電池ケースの内圧が増加するときに形態が変形される安全ベントと、及び前記トップキャップと前記安全ベントの縁を囲むガスケットとを備えたキャップ組立体と；を備えてなり、
前記上部缶の上端開放部は前記キャップ組立体及び前記電極組立体が通れない程度の大きさを有する一方、前記上部缶の下端開放部は前記キャップ組立体及び前記電極組立体が通れる程度の大きさを有してなり、
前記ガスケットは前記安全ベントの縁の下端を上方に支持する突出部を備えてなり、上端部が前記上部缶の上端折曲部の内面に接触してなり、下端部が前記電極組立体の上面に接触するか、又は、前記電極組立体の上部に含まれる上部絶縁板に接触して、前記キャップ組立体に対して溶接されることなく、前記キャップ組立体及び前記電極組立体の揺れを防止するものであることを特徴とする、二次電池。
【請求項２】
前記上部缶の下端と前記下部密閉部材との間に、レーザー溶接結合部を備えてなることを特徴とする、請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
前記下部密閉部材には溝が形成され、前記上部缶は前記下部密閉部材の溝に挿入されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の二次電池。
【請求項４】
上部が前記安全ベントの下端に連結され、下部が電極組立体と連結可能な電流遮断部材と；及び、
前記安全ベントと前記電流遮断部材との間に介在され、一部分を除いては前記電流遮断部材と前記安全ベントとを電気的に絶縁させる絶縁部材と；を更に備えてなることを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載の二次電池。
【請求項５】
前記トップキャップと前記安全ベントとの間に配置されてなり、温度が上昇するときに電流を遮断する安全素子を更に備えてなることを特徴とする、請求項１〜４の何れか一項に記載の二次電池。
【請求項６】
前記上部缶が、円筒型に形成されたことを特徴とする、請求項１〜５の何れか一項に記載の二次電池。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項に記載の二次電池を備えた、バッテリーパック。
【請求項８】
ビーディング部が形成されていない二次電池を製造する方法であって、
正極板と負極板とがセパレータを介して配置された電極組立体を用意する段階と；
前記電極組立体と電解液とを収納できるように内部空間が形成され、上端及び下端が開放され、上端が内側方向に折り曲げられた上部缶と、前記上部缶と分離された下部密閉部材とを備えた電池ケースを用意する段階と；
最上部に突出した形態で配置されて正極端子を形成するトップキャップと、前記トップキャップの下部で前記電池ケースの内圧が増加するときに形態が変形される安全ベントと、及び前記トップキャップと前記安全ベントの縁を囲むガスケットとを備えたキャップ組立体を用意する段階と；
前記ガスケットの上端部が、前記上部缶の折り曲げられた上部内面に接触するように前記キャップ組立体を前記上部缶の下端開放部を通じて上向に挿入する段階と；
前記キャップ組立体の下部に位置するように前記電極組立体を前記上部缶の下端開放部を通じて上向に挿入する段階と；並びに
前記上部缶の下端を密閉するように、前記下部密閉部材を前記上部缶の下端に結合する段階と；を含んでなり、
前記上部缶の上端開放部は前記キャップ組立体及び前記電極組立体が通れない程度の大きさを有する一方、前記上部缶の下端開放部は前記キャップ組立体及び前記電極組立体が通れる程度の大きさを有してなり、前記上部缶の下端開放部を通じて前記キャップ組立体及び電極組立体が前記電池ケースの内部に挿入されてなり、
前記ガスケットは前記安全ベントの縁の下端を上方に支持する突出部を備えてなり、上端部が前記上部缶の上端折曲部の内面に接触してなり、下端部が前記電極組立体の上面に接触するか、又は、前記電極組立体の上部に含まれる上部絶縁板に接触して、前記キャップ組立体に対して溶接されることなく、前記キャップ組立体及び前記電極組立体の揺れを防止するものであることを特徴とする、二次電池の製造方法。
【請求項９】
前記下部密閉部材と前記上部缶との結合段階において、前記下部密閉部材がレーザー溶接によって前記上部缶の下端と結合されることを特徴とする、請求項８に記載の二次電池の製造方法。
【請求項１０】
前記下部密閉部材と前記上部缶との結合段階において、前記上部缶が前記下部密閉部材の溝に挿入されることを特徴とする、請求項８又は９に記載の二次電池の製造方法。
【請求項１１】
前記キャップ組立体の用意段階において、前記キャップ組立体が、上部が前記安全ベントの下端に連結され、下部が電極組立体と連結可能な電流遮断部材、及び前記安全ベントと前記電流遮断部材との間に介在され、一部分を除いては前記電流遮断部材と前記安全ベントとを電気的に絶縁させる絶縁部材を更に含むことを特徴とする、請求項８〜１０の何れか一項に記載の二次電池の製造方法。
【請求項１２】
前記キャップ組立体の用意段階において、前記キャップ組立体が、前記トップキャップと前記安全ベントとの間に配置され、温度が上昇するときに電流を遮断する安全素子を更に含むことを特徴とする、請求項８〜１１の何れか一項に記載の二次電池の製造方法。
【請求項１３】
前記上部缶が、円筒型であることを特徴とする、請求項８〜１２の何れか一項に記載の二次電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池を製造する技術に関し、より詳しくは、ビーディング部が形成されず、かつ、キャップ組立体と電池ケースとの溶接を必要としないため、容量及び安全性が向上された二次電池とその製造方法に関する。
【０００２】
本出願は、２０１３年２月２６日出願の韓国特許出願第１０−２０１３−００２０７４４号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。
【背景技術】
【０００３】
一般に、二次電池は充電が不可能な一次電池と違って、充放電が可能な電池を意味し、携帯電話、ノートパソコン、カムコーダなどの電子機器または電気自動車などに拡く使用されている。特に、リチウム二次電池は、作動電圧が３．６Ｖ程度であって、電子装置の電源として多く使用されるニッケル‐カドミウム電池またはニッケル‐水素電池より約３倍の容量を有し、単位重量当たりエネルギー密度が高いため、その活用が急増している。
【０００４】
このようなリチウム二次電池は、主にリチウム系酸化物及び炭素材をそれぞれ正極活物質及び負極活物質として使用する。リチウム二次電池は、このような正極活物質及び負極活物質がそれぞれ塗布された正極板と負極板とがセパレータを介して配置された電極組立体と、電極組立体を電解液とともに密封収納する電池ケース（外装材）とを備える。
【０００５】
尚、リチウム二次電池は、電池ケースの種類によって電極組立体が金属缶に内蔵されている缶型二次電池と、電極組立体がアルミニウムラミネートシートのパウチに内蔵されているパウチ型二次電池とに大別され得る。そして、缶型二次電池は、さらに金属缶の形状によって円筒型電池と角形電池とに分類され得る。このような角形または円筒型二次電池の外装材は、開放端が形成された電池ケースと、電池ケースの開放端に密封結合されるキャップ組立体とを備える。
図１は、電池ケースにビーディング部が形成された従来の円筒型二次電池の概略的な断面図である。
【０００６】
図１を参照すれば、一般に円筒型二次電池は下端が密閉され、かつ上端は開放された円筒型電池ケース２０、電池ケース２０の内部に収容されるゼリーロール形態の電極組立体３０、電池ケース２０の上部に結合されるキャップ組立体１０、キャップ組立体１０を装着するために電池ケース２０の先端に設けられたビーディング部４０、及び電池を密封するためのクリンピング部５０を備える。
【０００７】
電極組立体３０は、通常、正極板と負極板との間にセパレータが介在された状態でゼリーロール形態に巻き取られた構造であって、正極板には正極リード３１が付着されキャップ組立体１０に接続され、負極板には負極リード３２が付着され電池ケース２０の下端に接続されている。
【０００８】
キャップ組立体１０は、正極端子を形成するトップキャップ１１、電池内部の圧力が上昇したとき、電流を遮断し、及び／または、ガスを排気する安全ベント１２、特定の部分を除き、安全ベント１２を電流遮断部材１４から電気的に分離させる絶縁部材１３、並びに正極板に連結された正極リード３１が接続されている電流遮断部材１４が順次積層された構造を有する。そして、このようなキャップ組立体１０は、ガスケット１５に装着された状態で電池ケース２０のビーディング部４０に安着される。したがって、正常な作動条件で電極組立体３０の正極は、正極リード３１、電流遮断部材１４、及び安全ベント１２を経由してトップキャップ１１に連結されて通電する。
【０００９】
しかし、このようなビーディング部が備えられた従来の二次電池の場合、キャップ組立体１０を結合及び固定するために電池ケース２０にビーディング部４０が形成されねばならないが、このようなビーディング部４０が占める分電極組立体３０の収納容量が減るため、結局は電池容量が減少するという問題点がある。したがって、このような問題を解決するため、最近は電池ケース２０にビーディング部４０が形成されていない二次電池が提案されている。
図２は、電池ケース２０にビーディング部が形成されていない従来の円筒型二次電池の概略的な断面図である。
【００１０】
図２を参照すれば、電池ケース２０にビーディング部が形成されていない。そして、キャップ組立体１０を電池ケース２０の上端でＬで示されたように、レーザー溶接などの方式で結合させて電池ケース２０を密封する。このとき、キャップ組立体１０を電池ケース２０と溶接するためには、図面に示されたように、キャップ組立体１０の最外郭にカバー１６を備えることが通常である。このようなカバー１６は、電池ケース２０と溶接するための構成要素であるため、電池ケース２０との溶接が可能な材質、例えば金属材質からなり得る。
【００１１】
このように従来のビーディング部が形成されていない二次電池の場合、キャップ組立体１０と電池ケース２０とを溶接する工程が行われる。ところが、このような溶接工程では、溶接の残りかすが生じ得、このような溶接の残りかすはキャップ組立体１０や電極組立体３０に付着されて電池内部でショートを起こす恐れがある。
【００１２】
また、キャップ組立体１０と電池ケース２０との溶接時には熱が発生し得るが、このような熱はキャップ組立体１０の様々な構成要素を損傷させる恐れがある。更に、キャップ組立体１０に、電池ケース２０と溶接するために金属のような材質のカバー１６を別途備えねばならないため、キャップ組立体１０の構造がより複雑になり、製造コストが増加し得、二次電池の重さが増加する恐れがある。
【発明の概要】
【００１３】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、電池ケースにビーディング部が形成されず容量を向上させることができ、かつ、キャップ組立体と電池ケースとが溶接されないため、溶接の残りかすによるショート及びキャップ組立体の損傷が防止され、生産性を向上させることができる二次電池、並びにその製造方法を提供することを目的とする。
【００１４】
本発明の他の目的及び長所は、下記の説明によって理解され得、本発明の実施例によってより明確に理解され得る。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示された手段及びその組合せによって実現できる。
【００１５】
上記の課題を達成するため、本発明による二次電池は、ビーディング部が形成されていない二次電池であって、正極板と負極板とがセパレータを介して配置された電極組立体；内部空間に前記電極組立体と電解液とを収納し、上端及び下端が開放され、上端が内側方向に折り曲げられた上部缶と、前記上部缶の下端に結合されて下端を密閉する下部密閉部材とを含む電池ケース；並びに最上部に突出した形態で配置されて正極端子を形成するトップキャップ、前記トップキャップの下部で前記電池ケースの内圧が増加するときに形態が変形される安全ベント、及び前記トップキャップと前記安全ベントの縁を囲むガスケットを含むキャップ組立体を含む。
望ましくは、前記ガスケットは、上端部が前記上部缶の上端折曲部の内面に接触し、下端部が前記電極組立体の上面に接触する。
【００１６】
また、望ましくは、前記電極組立体の上部に上部絶縁板を更に含み、前記ガスケットは、上端部が前記上部缶の上端折曲部の内面に接触し、下端部が前記上部絶縁板の上面に接触する。
また、望ましくは、前記上部缶と前記下部密閉部材とは、レーザー溶接によって結合される。
また、望ましくは、前記下部密閉部材には溝が形成され、前記上部缶は前記下部密閉部材の溝に挿入される。
また、上記のような目的を果たすため、本発明によるバッテリーパックは、上述した二次電池を含む。
【００１７】
また、上記のような目的を果たすため、本発明による二次電池の製造方法は、ビーディング部が形成されていない二次電池を製造する方法であって、正極板と負極板とがセパレータを介して配置された電極組立体を用意する段階；前記電極組立体と電解液とを収納できるように内部空間が形成され、上端及び下端が開放され、上端が内側方向に折り曲げられた上部缶と、前記上部缶と分離された下部密閉部材とを含む電池ケースを用意する段階；最上部に突出した形態で配置されて正極端子を形成するトップキャップ、前記トップキャップの下部で前記電池ケースの内圧が増加するときに形態が変形される安全ベント、及び前記トップキャップと前記安全ベントの縁を囲むガスケットを含むキャップ組立体を用意する段階；前記ガスケットの上端部が前記上部缶の折り曲げられた上部内面に接触されるように、前記キャップ組立体を前記上部缶の下端開放部を通じて上向に挿入する段階；前記キャップ組立体の下部に位置するように、前記電極組立体を前記上部缶の下端開放部を通じて上向に挿入する段階；並びに前記上部缶の下端を密閉するように、前記下部密閉部材を前記上部缶の下端に結合する段階を含む。
望ましくは、前記電極組立体の挿入段階では、前記電極組立体の上面が前記ガスケットの下端部に接触するように前記電極組立体を挿入する。
【００１８】
また、望ましくは、前記電極組立体の用意段階では、前記電極組立体の上部に上部絶縁板を更に備え、前記電極組立体の挿入段階では、前記上部絶縁板の上面が前記ガスケットの下端部に接触するように前記電極組立体を挿入する。
また、望ましくは、前記下部密閉部材と上部缶との結合段階では、前記下部密閉部材はレーザー溶接によって前記上部缶の下端に結合される。
また、望ましくは、前記下部密閉部材と上部缶との結合段階では、前記上部缶は前記下部密閉部材の溝に挿入される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の一側面によれば、電池ケースにビーディング部が形成されないため、電極組立体の収納空間が増加して二次電池の容量を向上させることができる。
【００２０】
また、本発明の一側面によれば、電池ケースとキャップ組立体とが溶接されないため、このような溶接時に生じる溶接の残りかすによって二次電池の内部でショートが発生することを防止することができる。更に、溶接過程で生じる熱がキャップ組立体に伝達されキャップ組立体が損傷されることを防止することができる。
【００２１】
また、本発明の一側面によれば、キャップ組立体に電池ケースと溶接するためのカバーを別途備える必要がないため、これによりキャップ組立体の構造が複雑になることを防止し、製造コスト及び時間を減少させることができる。
したがって、本発明によれば、二次電池の生産性及び品質を向上させることができ、二次電池の軽量化を容易に達成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
【図１】電池ケースにビーディング部が形成された従来の円筒型二次電池の概略的な断面図である。
【図２】電池ケースにビーディング部が形成されていない従来の円筒型二次電池の概略的な断面図である。
【図３】本発明の一実施例による二次電池の構成を概略的に示す断面図である。
【図４】本発明の一実施例による上部缶と下部密閉部材との結合構成を概略的に示す図である。
【図５】本発明の他の実施例による上部缶と下部密閉部材との結合構成を概略的に示す図である。
【図６】本発明の他の実施例による上部缶と下部密閉部材との結合構成を概略的に示す図である。
【図７】本発明の更に他の実施例による上部缶と下部密閉部材との結合構成を概略的に示す図である。
【図８】本発明の一実施例によるビーディング部が形成されていない二次電池を製造する方法を概略的に示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。
【００２４】
したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。
図３は、本発明の一実施例による二次電池の構成を概略的に示す断面図である。
図３を参照すれば、本発明による二次電池は、電極組立体３００、電池ケース２００、及びキャップ組立体１００を含む。
【００２５】
前記電極組立体３００は、正極板と負極板とがセパレータを介して配置された形態を有し得、電池ケース２００に収納される。このとき、電極組立体３００はゼリーロール形態に巻き取られて配置され得、この場合、ゼリーロール型とも呼ばれる。電極組立体３００の電極板は、集電体に活物質スラリーが塗布された構造で形成されるが、スラリーは、通常、溶媒が添加された状態で粒状の活物質、補助導体、バインダー、及び可塑剤などが混合されて形成され得る。 電極板の巻回方向において集電体の先端と終端には、スラリーが塗布されていない無地部が存在し得、このような無地部にはそれぞれの電極板に対応する電極リードが付着され得る。一般に、正極リード３１０は電極組立体３００の上端に付着されてキャップ組立体１００に電気的に連結され、負極リード３２０は電極組立体３００の下端に付着されて電池ケース２００の底に連結される。
【００２６】
前記電池ケース２００は、アルミニウム、ステンレススチールまたはこれらの合金のような軽量の伝導性金属材質から構成され得、内部空間が形成されて該内部空間に電極組立体３００及び電解液を収納することができる。
特に、本発明による電池ケース２００は、上部缶２１０及び下部密閉部材２２０から構成され得る。
【００２７】
ここで、上部缶２１０は、電池ケース２００の大部分を占める構成であって、電池ケース２００の上部及び側部を構成し、電極組立体３００及び電解液を収納するための内部空間を提供する。
【００２８】
そして、上部缶２１０は、上端及び下端が開放されている。したがって、上部缶２１０の上端開放部を通じて、キャップ組立体１００の上部が二次電池の外部に露出して外部装置と電気的に接続できる。特に、上部缶２１０の上端開放部は、キャップ組立体１００及び電極組立体３００が通れない程度の大きさを有する一方、上部缶２１０の下端開放部は、キャップ組立体１００及び電極組立体３００が通れる程度の大きさを有する。したがって、上部缶２１０の下端開放部を通じてキャップ組立体１００及び電極組立体３００が電池ケース２００の内部に挿入できる。
【００２９】
このとき、上部缶２１０の上端は、内側方向に折り曲げられ得る。すなわち、上部缶２１０は上端に折曲部２１１を有し得る。このような上端折曲部２１１は、キャップ組立体１００が上部缶２１０の上向に離脱することを防止することができる。特に、前記上部缶２１０の上端折曲部２１１は、従来の二次電池のクリンピング部のように電極組立体３００及びキャップ組立体１００を電池ケース２００に挿入した後に形成されたものではなく、電極組立体３００及びキャップ組立体１００の挿入前に予め形成されていたものである。したがって、クリンピング部を形成するための従来のクリンピング工程で、電極組立体３００やキャップ組立体１００が損傷されるなどの問題が発生しない。
【００３０】
望ましくは、前記上部缶２１０は、円筒型に形成され得る。したがって、本発明による二次電池は円筒型二次電池に適用され得る。但し、本発明が特にこのような上部缶２１０の形態によって制限されることはなく、上部缶２１０は、円筒型以外の他の形態、例えば四角筒に形成され得る。
【００３１】
前記下部密閉部材２２０は、上部缶２１０の下端に結合されて電池ケース２００の下端を密閉する役割をする。すなわち、本発明による二次電池は、上部缶２１０の下端が開放され、このような下端開放部を塞ぐために下部密閉部材２２０が上部缶２１０の下端に結合される。したがって、下部密閉部材２２０は、上部缶２１０に収納されている電極組立体３００及び電解液が上部缶２１０の下端を通じて漏れることを防止することができる。
【００３２】
このような下部密閉部材２２０は、下端開放部を通じて上部缶２１０の内部空間にキャップ組立体１００及び電極組立体３００が挿入された後、上部缶２１０と結合される。ここで、電解液は、キャップ組立体１００及び電極組立体３００が挿入された後、そして下部密閉部材２２０が上部缶２１０と結合される前に、上部缶２１０の下端を通じて注入され得る。但し、電解液は、下部密閉部材２２０が上部缶２１０と結合された後、キャップ組立体１００を通じて上部缶２１０に挿入されてもよい。
望ましくは、上部缶２１０と下部密閉部材２２０とは、レーザー溶接によって結合され得る。
【００３３】
図４は、本発明の一実施例による上部缶２１０と下部密閉部材２２０との結合構成を概略的に示す図である。図４では、説明の便宜上、図３のＡ部分を中心に示す。
【００３４】
まず、図４の（ａ）に示されたように、上部缶２１０の下端は開放され、下部密閉部材２２０は電極組立体３００が挿入された後、上部缶２１０の下端に移動する。そして、下部密閉部材２２０が上部缶２１０の下端に密着すれば、図４の（ｂ）のＬで示されたように、上部缶２１０の下端と下部密閉部材２２０とは、レーザー溶接などの接合方法で互いに結合され、この部分は密閉可能になる。
図４には、図３の電池ケース２００における左側下端の構成について示したが、電池ケースの下端全体においてこのような形態の結合が行われ得る。
【００３５】
尚、図４に示された上部缶２１０と下部密閉部材２２０との結合形態は一例に過ぎず、本発明が特にこのような結合形態に限定されることはなく、多様な結合形態が存在し得る。
【００３６】
望ましくは、前記下部密閉部材２２０には溝が形成され、上部缶２１０はこのような下部密閉部材２２０の溝に挿入されることで、上部缶２１０と下部密閉部材２２０とが結合され得る。
【００３７】
図５及び図６は、本発明の他の実施例による上部缶２１０と下部密閉部材２２０との結合構成を概略的に示す図である。図５及び図６でも、説明の便宜上、図３のＡ部分に対応する部分を中心に示す。
【００３８】
まず、図５に示されたように、下部密閉部材２２０の上部には溝２２１、すなわち凹部が形成され得る。このような溝２２１は、上部缶２１０の下端に対応する形態で形成され得る。したがって、図５の矢印で示されたように、下部密閉部材２２０が上部缶２１０の下端に移動して密着するとき、このような溝２２１に上部缶２１０の下端を挿入させることができる。
【００３９】
但し、このような下部密閉部材２２０の溝２２１は多様に形成され得る。例えば、図６に示されたように、下部密閉部材２２０の上端外周部に突出部２２２が備えられれば、突出部２２２の内側は凹部になるため、このような部分も溝と言える。したがって、図６の矢印で示されたように、下部密閉部材２２０が上部缶２１０の下端に移動して密着するとき、このような溝、すなわち突出部２２２の内側に上部缶２１０の下端を位置させることができる。
【００４０】
特に、このような実施例によれば、上部缶２１０と下部密閉部材２２０の左右揺れを防止することができ、上部缶２１０と下部密閉部材２２０との結合力を向上させることができる。
【００４１】
尚、図５及び図６に示されたように、上部缶２１０が下部密閉部材２２０の溝に挿入される実施例においても、上部缶２１０と下部密閉部材２２０とは互いにレーザー溶接によって結合され得る。
図７は、本発明の更に他の実施例による上部缶２１０と下部密閉部材２２０との結合構成を概略的に示す図である。
【００４２】
図７に示されたように、下部密閉部材２２０は、上部缶２１０の下端の内側面に挿入されるように構成され得る。そして、下部密閉部材２２０と上部缶２１０とは、Ｌで示されたようにレーザー溶接によって互いに結合され得る。
このような図４〜図７の実施例の外にも、上部缶２１０と下部密閉部材２２０との結合構成に関する実施例は多様に存在し得る。
【００４３】
前記キャップ組立体１００は、トップキャップ１１０、安全ベント１２０、及びガスケット１５０を含む。そして、このようなキャップ組立体１００は、電池ケース２００の形態によって円形または角形などの多様な形態で形成され得る。
【００４４】
前記トップキャップ１１０は、キャップ組立体１００の最上部に上向に突出した形態で配置されて正極端子を形成する。したがって、前記トップキャップ１１０は、二次電池を外部と電気的に接続させる。また、このようなトップキャップ１１０には、ガスを排出できるガスホールが形成され得る。したがって、電極組立体３００からガスが発生するとき、このようなガスホールを通じて電池ケース２００の外部へガスを排出することができる。前記トップキャップ１１０は、例えばステンレススチールやアルミニウムのような金属材質から形成され得る。
【００４５】
前記安全ベント１２０は、前記トップキャップ１１０の下部でトップキャップ１１０と外周面、すなわち縁部とが接触するように配置され得る。そして、このような安全ベント１２０は、二次電池の内圧、すなわち電池ケース２００の内圧が一定水準以上に増加する場合、形態が変形されるように構成される。例えば、前記安全ベント１２０は、二次電池の内圧が１２〜２５ｋｇｆ／ｃｍ2であるとき、形態が変形されて破裂するように構成され得る。
【００４６】
そのため、前記安全ベント１２０は、図面に示されたように、中心部が下向に突出するように形成され、そのような中心部付近で所定のノッチが形成され得る。したがって、二次電池の内部、すなわち電極組立体３００側からガスが発生して内圧が増加すれば、安全ベント１２０は、その形態が変形して上向に突出し、ノッチを中心に破裂することができる。したがって、このような安全ベント１２０の破裂した部分を通じて、電池ケース２００の内部に満ちていたガスを外部へ排出することができる。
【００４７】
前記ガスケット１５０は、トップキャップ１１０及び安全ベント１２０の縁を囲むように構成される。特に、前記ガスケット１５０は、図３に示されたように、上部缶２１０とトップキャップ１１０及び安全ベント１２０の縁との間に介在され得る。このようなガスケット１５０は、トップキャップ１１０及び安全ベント１２０の縁部を上部缶２１０と絶縁させるため、電気絶縁性を有する材質からなり得る。また、前記ガスケット１５０は、キャップ組立体１００を支持及び保護するために耐衝撃性、弾力性、及び耐久性を有する材質からなり得る。したがって、前記ガスケット１５０は、例えばポリオレフィン（ｐｏｌｙｏｌｅｆｉｎｅ）またはポリプロピレン（ＰＰ）から製造され得る。そして、前記ガスケット１５０は、電気絶縁性の弱化を防止するため、熱処理ではなく機械的加工によって折り曲げられることが望ましい。
【００４８】
特に、前記ガスケット１５０には、安全ベント１２０の縁の下端を上向に支持する突出部１５１が形成され得る。このようなガスケット１５０の突出部１５１は、安全ベント１２０及びトップキャップ１１０が下向に離脱することを防止することができる。
【００４９】
但し、ガスケット１５０は、このような突出部１５１を備えない場合もあり、この場合、折り曲げられた形態などによってトップキャップ１１０及び安全ベント１２０を上向に支持することもできる。
【００５０】
望ましくは、前記ガスケット１５０は、図３のＢ部分で示されたように、下端部が電極組立体３００の上面に接触するように構成され得る。そして、前記ガスケット１５０は、上端部が上部缶２１０の上端折曲部２１１の内面に接触するように構成され得る。このような実施例によれば、ガスケット１５０によって電池ケース２００の内部で電極組立体３００が揺れること、特に、電極組立体３００が上下に揺れることを防止することができる。
【００５１】
また、望ましくは、本発明による二次電池は、電極組立体３００の上部に上部絶縁板を更に含むことができる。このような上部絶縁板は、電気的絶縁性を有する材質から構成され、電極組立体３００とキャップ組立体１００とを絶縁させる役割を果たすことができる。
【００５２】
この場合、前記ガスケット１５０は、下端部が上部絶縁板の上面に接触するように構成され得る。そして、ガスケット１５０は、上端部が上部缶２１０の上端折曲部２１１の内面に接触することで、電極組立体３００の揺れを防止することができる。
また、望ましくは、本発明による二次電池のキャップ組立体１００は、図３に示されたように、電流遮断部材１４０を更に含むことができる。
【００５３】
前記電流遮断部材１４０は、ＣＩＤ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ Ｄｅｖｉｃｅ）とも呼ばれるが、安全ベント１２０と電極組立体３００との間に位置して、電極組立体３００と安全ベント１２０とを電気的に接続させる。すなわち、電流遮断部材１４０は、上部の少なくとも一部分が安全ベント１２０の中央の突出部下端に連結され、下部が電極組立体３００の電極リード、例えば正極リード３１０と連結される。したがって、正常の状態では電極組立体３００から生成された電流が正極リード３１０を経て電流遮断部材１４０、安全ベント１２０、及びトップキャップ１１０に流れることで、二次電池の放電が行われる。しかし、ガスの発生により電池の内圧が増加して安全ベント１２０の形態が変形されれば、安全ベント１２０と電流遮断部材１４０との間の接触が切れるか、または電流遮断部材１４０が破損され、安全ベント１２０と電流遮断部材１４０との間の電気的接続は遮断される。
このように、キャップ組立体１００は電流遮断部材１４０を含み得るが、この場合、図３に示されたように絶縁部材１３０を更に含むことができる。
【００５４】
前記絶縁部材１３０は、安全ベント１２０と電流遮断部材１４０との間に介在され、安全ベント１２０の中央の突出部と電流遮断部材１４０とが接触する部分を除き、電流遮断部材１４０と安全ベント１２０とを互いに電気的に絶縁させる。
尚、図３に示されたキャップ組立体１００の形態は一実施例に過ぎず、本発明が特にこのようなキャップ組立体１００の形態に制限されることはない。
一例として、本発明による二次電池のキャップ組立体１００は、安全素子（図示せず）を更に含むことができる。
【００５５】
前記安全素子は、トップキャップ１１０と安全ベント１２０との間に配置されてトップキャップ１１０と安全ベント１２０とを電気的に連結する。このような安全素子は、二次電池の温度が上昇する場合、電池内部の電流の流れを遮断することができるが、例えばＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）素子で形成され得る。
【００５６】
本発明によるバッテリーパックは、上述した二次電池を一つ以上含む。そして、このようなバッテリーパックは、上述した二次電池の外にも、充放電動作を制御するためにＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）のようなバッテリー管理装置を含むことができる。
図８は、本発明の一実施例によるビーディング部が形成されていない二次電池を製造する方法を概略的に示すフロー図である。
【００５７】
図８を参照すれば、本発明によって二次電池を製造するためには、まず、正極板と負極板とがセパレータを介して配置された電極組立体３００を用意し（Ｓ１１０）、上部缶２１０及び下部密閉部材２２０を含む電池ケース２００を用意する（Ｓ１２０）。そして、トップキャップ１１０、安全ベント１２０、及びガスケット１５０を含むキャップ組立体１００も用意する（Ｓ１３０）。
【００５８】
ここで、前記段階Ｓ１２０で用意される電池ケース２００において、上部缶２１０は、電極組立体３００及び電解液を収納できるように内部空間が形成され、上端及び下端は開放され、特に上端は内側方向に折り曲げられている。そして、前記段階Ｓ１２０では、前記電池ケース２００の下部密閉部材２２０が上部缶２１０と分離された状態で用意される。したがって、前記上部缶２１０の下端は開放状態になる。尚、前記上部缶２１０は円筒型であり得るが、本発明が特にこのような上部缶２１０の形態によって制限されることはない。
【００５９】
また、前記段階Ｓ１３０で用意されるキャップ組立体１００において、トップキャップ１１０は、二次電池の最上部に突出した形態で配置されて正極端子を形成し、安全ベント１２０は、トップキャップ１１０の下部で電池ケース２００の内圧が増加するときに形態が変形され、ガスケット１５０は、トップキャップ１１０及び安全ベント１２０の縁を囲むように構成される。
【００６０】
尚、図８では、説明の便宜上、前記段階Ｓ１１０、段階Ｓ１２０及び段階Ｓ１３０が順に示されているが、前記段階Ｓ１１０、段階Ｓ１２０及び段階Ｓ１３０は、その手順が変わるかまたは同時に行われてもよい。
【００６１】
このように、電極組立体３００、電池ケース２００及びキャップ組立体１００が用意されれば、次にガスケット１５０の上端部が上部缶２１０の折り曲げられた上部内面に接触するように、キャップ組立体１００を上部缶２１０の下端開放部を通じて挿入する（Ｓ１４０）。
そして、キャップ組立体１００の下部に位置するように、電極組立体３００を上部缶２１０の下端開放部を通じて上向に上部缶２１０に挿入する（Ｓ１５０）。
その後、上部缶２１０の下端開放部が密閉されるように、下部密閉部材２２０を上部缶２１０の下端に結合する（Ｓ１６０）。
【００６２】
望ましくは、前記段階Ｓ１５０では、図３のＢ部分で示されたように、電極組立体３００の上面がガスケット１５０の下端部に接触するように電極組立体３００を挿入することが望ましい。
【００６３】
また、前記段階Ｓ１１０では、電極組立体３００の上部に上部絶縁板を更に備えることができるが、この場合、前記段階Ｓ１５０では、上部絶縁板の上面がガスケット１５０の下端部に接触するように電極組立体３００を挿入することが望ましい。
また、望ましくは、前記段階Ｓ１６０では、レーザー溶接によって下部密閉部材２２０が上部缶２１０の下端に結合され得る。
【００６４】
また、望ましくは、前記段階Ｓ１６０では、上部缶２１０が下部密閉部材２２０の溝に挿入され得る。そのため、前記段階Ｓ１２０では、上部缶２１０の下端を挿入できるように、下部密閉部材２２０に溝が形成された電池ケース２００を用意し得る。
【００６５】
また、望ましくは、前記段階記Ｓ１３０では、キャップ組立体１００は、上部が安全ベント１２０の下端に連結され、下部が電極組立体３００と連結され得る電流遮断部材１４０、及び安全ベント１２０と電流遮断部材１４０との間に介在され、一部分を除いて電流遮断部材１４０と安全ベント１２０とを電気的に絶縁させる絶縁部材１３０を更に含み得る。
【００６６】
また、望ましくは、前記段階Ｓ１３０では、キャップ組立体１００は、トップキャップ１１０と安全ベント１２０との間に配置され、温度が上昇するときに電流を遮断する安全素子を更に含み得る。
【００６７】
以上、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、これらによって限定されず、本発明が属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは勿論である。
【００６８】
尚、本明細書では、説明の便宜上、上、下、左、右などのように方向を示す用語が用いられたが、観測者の位置や対象の位置などによって異なる表現が可能であることは本発明の当業者にとって自明である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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