KR100782886B1 - 이차전지의 제조 방법 및 이를 위한 충전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이차전지의 제조방법 및 이에 사용되는 충전장치에 관한 것이다. 본 발명에 의한 이차전지의 제조방법에 의하면, 분리막을 사이에 두고 양극판과 음극판을 겹쳐서 전지부를 제조하는 단계; 상기 전지부를 전지캔에 삽입하는 단계; 상기 전지부를 수용하는 전지캔 내부에 전해액을 주입하는 단계; 상기 전지캔에 충전을 실시하는 단계; 그리고 상기 전지캔을 밀봉하는 단계를 포함하여 구성된다. 상기 전지캔에 충전을 실시하는 단계에서 사용되는 충전장치는 상기 전지(10)가 삽입되는 다수개의 안착홈(42)이 형성된 트레이(40); 상기 트레이(40)의 상부에 설치되고 상기 전지(10)가 통과하여 상기 안착홈(42)에 삽입될 수 있도록 하는 슬롯(55)이 관통되어 형성되는 상부플레이트(50); 그리고 상기 상부플레이트(50)에 구비되고 상기 슬롯(55)의 양측에서 더 돌출되는 쇼트방지부(57)를 포함하여 구성된다. 이와 같은 본 발명에 의하면 이차전지의 고용량화에 따른 전지의 성능향상을 기대할 수 있고, 전지의 압력을 줄여 전지의 안정성을 확보하고 전지의 생산성을 증가시키는 이점이 있다.

이차전지, 제조, 충전

Description

이차전지의 제조 방법 및 이를 위한 충전장치{Method for preparing secondary battery and Charging apparatus for using the same}

도 1은 종래의 원통형 리튬이차전지의 내부를 보인 단면도.

도 2는 본 발명에 의한 이차전지의 제조과정의 바람직한 실시예를 보인 순서도.

도 3은 본 발명에 의한 충전장치의 바람직한 실시예를 보인 사시도.

도 4는 도 3의 충전장치에서 상부플레이트가 트레이에 체결된 상태를 보인 사시도.

도 5는 도 4의 I-II에서 보인 단면도.

도 6는 도 4의 충전장치에서 상부플레이트의 슬라이딩 과정을 나타낸 동작상태도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10: 전지 12: 전지캔

20: 캡어셈블리 30: 충전장치

40: 트레이 42: 안착홈

43: 고정블록 45: 가이드돌기

47: 플랜지부 50: 상부플레이트

53: 가이드홈 55: 슬롯

56: 구획부 57: 쇼트방지부

58: 인출구 59: 흡수부재

본 발명은 이차전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전지 조립 전에 충전을 실시하고 이때 발생하는 가스를 제거함으로써 전지의 고용량화 및 안전성 확보를 꾀할 수 있도록 한 이차전지의 제조방법 및 이에 사용되는 충전장치에 관한 것이다.

2차 전지는 충방전에 의해 반복적으로 사용되는 것으로서, 대표적으로 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소전지, 니켈 아연전지, 리튬 2차 전지 등이 있다. 일반적으로, 비디오 카메라, 휴대용 전화기, 휴대용 PC 등과 같은 전자제품의 구조가 경량화 또는 고기능화됨에 따라 이러한 전자제품의 전원으로 사용되는 2차 전지에 대해서 많은 연구가 진행되고 있다.

특히 리튬이차전지는 작동전압이 높고, 단위중량당 에너지 밀도가 높다는 측면에서 현재 일반적으로 사용되고 있다. 이러한 리튬이차전지는 액체전해질을 사용한 리튬 이온전지와 고분자전해질을 사용한 리튬 폴리머 전지가 있으며, 대표적인 형상으로는 원통형과, 각형과, 파우치형을 들 수 있다.

본 명세서에서는 원통형 리튬이차전지를 예를 들어 설명한다.

원통형 리튬이차전지를 중심으로 그 구성 및 제조방법을 살펴보면, 먼저 양극판, 격리막, 음극판을 순서대로 적층시켜 원통형으로 감은 전지부를 캔에 삽입한다. 그리고 상기 캔의 상부에 절연판을 안착한 다음에 상기 캔 내부에 전해액을 주입한다. 이어서 캔의 상부에 과충전 방지장치인 안전벤트와, 온도감응소자인 PTC소자와, 캡커버를 포함하는 캡조립체를 결합한다.

이렇게 형성된 전지는 충방전의 활성화과정(Formation)을 통하여 충전이 올바로 되어 사용가능한지를 검토하고 불량전지를 선별한 후 제품으로 출하하게 된다.

그러나 최근 각종 휴대용 정보통신기기와 전기전자 제품의 고성능화 및 경향화를 실현하는데 가장 중요한 요소는 이차전지의 고용량화를 통한 이차전지의 성능개선이다. 또한, 이차전지의 양산과정에서 가스발생률을 줄여 전지의 안전성을 확보하고 불량품 발생을 억제하여 이차전지의 생산성을 향상시키는 것이 요구된다.

종래의 이차전지 제작방법에 의하면 전지에 전해액을 주입한 후에 캡조립체를 결합하여 밀봉한 후 양산성 검사를 위해 최종적으로 충방전을 실시하는 것으로서, 전지의 캔 내부에 전해액 주입공간이 한정된 관계로 전지의 고용량화가 어렵다. 또한 충방전 실시 후 과도한 가스발생에 대한 방지책 없어 전지의 안전성이 떨어지는 문제가 있고, 이는 전지의 불량률을 증가시키는 원인이 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전지 내에 전해액 주입량을 늘리면서도 전지 내부의 가스를 미리 제거하는 이차전지 의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 이차전지 제조방법에 사용되는 충전장치를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명에 의한 이차전지의 제조방법은, 분리막을 사이에 두고 양극판과 음극판을 겹쳐서 전지부를 제조하는 제1단계; 상기 전지부를 전지캔에 삽입하는 제2단계; 상기 전지부를 수용하는 전지캔 내부에 본래의 용량에 비해 더 많은 용량의 전해액을 주입하는 제3단계; 상기 제3단계의 전지캔에 충전을 실시하고 충전에 의해 발생되는 가스를 제거하는 제4단계; 그리고 상기 제4단계의 전지캔에 줄어든 전해액을 본래의 용량이 되도록 채워 넣는 제5단계; 상기 제5단계의 전지캔을 완전히 밀봉하는 제6단계를 포함하여 구성된다.

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상기 제2단계에서 상기 전지부의 양극리드를 캡어셈블리의 저면에 용접하는 것을 특징으로 한다.

상기 제4단계에서 충전 및 가스제거는 상기 전지캔을 충전장치에 안착시킨 상태에서 진행됨을 특징으로 한다.
상기 제6단계의 전지캔에 충방전을 실시하여 전지의 양산성을 검사하는 제7단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 전지부를 수용하는 전지캔과 상기 전지캔의 상부에 설치되는 캡어셈블리를 포함하는 전지에 있어서, 상기 전지가 삽입되는 다수개의 안착홈이 형성된 트레이; 상기 트레이의 상부에 설치되고 상기 전지가 통과하여 상기 안착홈에 삽입될 수 있도록 하는 슬롯이 관통되어 형성되는 상부플레이트; 그리고 상기 상부플레이트에 구비되고 상기 슬롯의 양측에서 더 돌출되는 쇼트방지부를 포함하여 구성된다.

상기 트레이에는 상방향으로 돌출되는 가이드돌기가 형성되고, 상기 상부플레이트에는 상기 가이드돌기가 삽입되어 좌우로 이동가능하도록 가이드홈이 형성되어, 상기 가이드돌기가 상기 가이드홈에 삽입된 채로 상기 상부플레이트를 슬라이딩시키면, 상기 쇼트방지부가 전지의 전지캔과 캡어셈블리 사이에 삽입된다.

상기 쇼트방지부는 상기 전지 내부의 전해액에 의해 산화되는 것이 방지되는 재질로 형성된다.

상기 쇼트방지부는 피크재질로 형성된다.

상기 상부플레이트의 일측에 설치되고 전지의 충전시에 발생하는 가스를 흡수하는 흡수부재가 더 포함된다.

상기 흡수부재는 상기 쇼트방지부의 저면에 탈부착이 가능하도록 설치된다.

이와 같은 본 발명에 의하면 이차전지의 고용량화에 따른 전지의 성능향상을 기대할 수 있고, 전지의 압력을 줄여 전지의 안정성을 확보하고 전지의 생산성을 증가시키는 이점이 있다.

이하 본 발명에 의한 이차전지 제작방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

본 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 원통형 리튬이온이차전지(이하 '전지'라 한다.)를 예를 들어 설명한다.

도 1은 일반적인 원통형 전지를 보인 단면도이다.

도시된 바와 같이, 전지(10)는 극판과 분리막이 서로 번갈아가며 권취된 전 지부(11)와, 상기 전지부(11)가 수용되는 전지캔(12), 그리고 상기 전지캔(12)의 상부에 결합되는 캡어셈블리(20)를 포함한다.

상기 전지부(11)는 양극판(13), 분리막(14), 음극판(15), 분리막(14)이 순서대로 겹쳐진 후 원통형으로 감겨 있는 것이다. 상기 양극판(13)은 박막의 금속호일, 예컨대 알루미늄박으로 된 양극집전체와, 상기 양극집전체의 적어도 일면에 코팅되는 양극활물질층으로 이루어져있다. 양극활물질층은 리튬계산화물을 주성분으로 하고, 양극바인더, 양극도전제 등을 함유하고 있다. 상기 양극판(13)의 일면에 양극리드(16)가 전기적으로 연결되어 있다.

상기 분리막(14)은 다공성의 절연재로서, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 또는 이들의 복합필름이 사용된다.

상기 음극판(15)은 박막의 금속호일, 이를테면 구리박으로 된 음극집전체와, 상기 음극집전체의 적어도 일면에 코팅되는 음극활물질층으로 이루어져 있다. 음극활물질층은 카본블랙을 주성분으로 하고, 음극바인더, 결합제 등을 함유하고 있다. 상기 음극판(15)에는 일면에 음극리드(미도시)가 전기적으로 연결되어 있다. 그리고 도시되지는 않았지만 상기 음극리드는 다른 공정을 통하여 상기 전지캔(12)과 전기적으로 연결된다.

상기 전지부(11)는 양극판(13), 음극판(15)이 번갈아가며 겹치져고, 분리막(14)이 그 사이에 배치되어 상기 양극판(13)과 음극판(15)이 직접 접하지 않도록 되어 있다. 이러한 상태에서 롤형으로 감겨져 전지부(11)가 형성되며, 상기 전지부(11)는 전지캔(12) 내부에 삽입되어 있다.

한편, 전지캔(12) 내부에 주입되는 전해액은 EC, DMC, PC등의 유기용매에 리튬염을 녹인것으로, 리튬염은 LiPF₆가 대표적이다.

전지캔(12) 내부에 수용되는 전지부(11)의 상단에는 링형상의 절연판(18)이 구비된다. 상기 절연판(18) 상부에는 캡어셈블리(20)가 조립된다. 그리고 상기 캡어셈블리(20)의 외주연에는 절연성 소재로 형성된 가스켓(29)이 설치되며, 상기 가스켓(29)은 상기 캡어셈블리(20)와 상기 전지캔(12)을 절연시킨다.

상기 캡어셈블리(20)를 자세히 설명하면, 상기 캡어셈블리(20)는 상기 절연판(18) 상부에 설치되는 안전벤트(21)와 온도감응 소자인 PTC소자(positive temperature coefficient element)(23)와 캡커버(27)를 포함한다.

여기서 상기 안전벤트(21)는 과충전 방지장치로서 상기 절연판(18) 상면에 순차적으로 적층되는 캡플레이트(24), 절연부재(25), 알루미늄 디스크(26)로 이루어진다. 상기 캡플레이트(24)의 저면에는 상기 전지부(11)로부터 인출된 양극리드(16)가 용접되어 있다. 상기 안전벤트(21)는 전지 내부의 압력이 일정치를 초과하면 상기 디스크(26)가 상방으로 올려지면서 상기 양극리드(16)의 접속을 차단시킴으로써 충전전류가 정지되도록 하여 더 이상 과충전이 이루어지지 않도록 하는 것이다.

상기 PTC소자(23)는 온도가 일정 수준을 넘어서면 이 소자의 전기저항치가 급속히 무한대로 커지는 장치로서, 전지의 내부가 이상고온이 되면 전류를 저지하고 그 이상의 온도 상승을 막는 것이다. 상기 PTC소자(23)는 가역적인 동작을 하기 때문에, 이 소자가 동작하여 전류를 정지시킨 후 전지의 온도가 내려가면 소자저항이 작아져 다시 원상태가 된다.

이외에도, 전지(10)의 내부에는 과충전, 과방전, 이상전류등을 방지하기 위한 안전수단이 추가적으로 설치될 수 있다.

이하 본 발명에 의한 이차전지 제조방법의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 의한 이차전지의 제조과정의 바람직한 실시예를 보인 순서도이다.

설명의 명확성을 위하여 도 1과 2를 중심으로 상기와 같은 원통형 리튬이온 이차전지의 제조과정을 예를 들어 설명한다.

먼저, 양극판(13)과 음극판(15)과 두 장의 분리막(14)을 마련한다. 상기 양극판(13)의 상면에 분리막(14), 음극판(15), 분리막(14)을 순서대로 적층시킨 후 롤형으로 감아 전지부(11)를 완성한다.(S1)

상기 전지부(11)를 전지캔(12)에 삽입한 다음 상기 전지부(11) 상부에 절연판(18)을 올려놓는다.(S2) 그리고 상기 전지캔(12)의 상부에 비딩(beading)공정을 통하여 비딩부(12a)를 형성시킨다. 상기 비딩부(12a)는 상기 전지캔(12)에서 절연판(18)의 상부에 해당하는 위치를 요입하여 형성시킨 것으로서, 캡어셈블리(20)로 전지를 밀봉시킬때, 상기 캡어셈블리(20)가 상기 전지부(12)와 접촉하는 것을 방지한다.

이어서 상기 전지캔(12) 내부에 전해액을 주입한다.(S3) 그리고 상기 전지 캔(12)의 외부로 인출된 양극리드(16)를 지그재그로 접고, 상기 양극리드(16)의 단부를 캡어셈블리(20)의 저면에 용접하여 결합시킨다. 이때, 상기 양극리드(16)의 접힌부분에 의하여 상기 캡어셈블리(20)가 상기 전지캔(12)의 상단으로부터 소정거리 이격된 상태가 된다.

위와 같은 상태의 전지에 충전을 실시한다.(S4) 더욱 자세히 설명하면, 상기 전지를 아래에서 설명할 충전장치(30)에 안착시킨 후 일반적인 프로브핀을 사용하여 상기 전지(10)의 상하단에 일정한 전류를 흘려주는 방식으로 진행된다. 여기서 상기 충전장치(30)는 전지(10)의 유동을 방지함과 동시에 충전을 실시하는 과정에서 전지(10) 내부에서 발생되는 가스를 제거하기 위한 것이다. 상기 충전장치(30)의 특징부 및 상기 충전장치(30)를 통한 가스제거과정은 후술하기로 한다.

전지캔(12)을 완전히 밀폐시켜 전지를 완성한 후 충방전 활성화과정인 포메이션을 실시한다.(S5) 더욱 자세히 설명하면 도시하지는 않았으나 완전히 밀봉된 다수개의 전지가 종래의 충방전장치에 세팅되고, 프로브핀을 사용하여 전지에 전류를 인가하는 과정으로 이루어진다. 이러한 포메이션 과정을 통하여 완성된 전지의 불량여부를 판단하게 된다.

이처럼 본 발명에 의한 이차전지 제조방법에 의하면 전지캔을 완전히 밀봉시키기 전에 충전을 실시하는 단계가 포함된다. 이하 본 발명에 의한 이차전지 제조방법의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 충전과정에서 전해액이 반응하여 상기 전지(10) 밖으로 가스가 방출되는데, 이때 방출되는 가스를 제거함으로써 전지캔(12) 내부의 압력을 줄일 수 있게 되어 전지의 고압력에 따른 위험을 방지하게 된다.

그리고, 충전을 통하여 전해액을 반응시키게 되므로 이미 주입했던 전해액이 상기 전지부(12)에 잘 스며들게 된다. 따라서, 충전에 의한 가스발생량을 고려하여 상기 전해액 주입단계(S3)에서 전지캔(12)에 주입되는 전해액 양을 늘릴 수 있다. 또한, 가스 발생량에 해당되는 부피만큼 상기 전지(10) 내부에 공간의 여유가 생기므로 여유공간의 부피만큼 전해액을 더 주입하는 것도 가능하다. 따라서, 전지(10)의 고용량화가 가능하게 된다.

이하, 본 발명의 이차전지 제조방법에서 사용되는 충전장치(30)의 구성 및 충전시 발생하는 가스제거 과정을 자세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 의한 충전장치의 바람직한 실시예를 보인 사시도이다.

충전장치(30)는 전지의 충전 과정에서 전지를 고정하여 그 유동을 방지하고, 전류 인가시 발생되는 가스를 제거하는 역할을 한다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 상기 충전장치(30)는 전지(10)가 삽입되는 트레이(40)를 포함하는데, 상기 트레이(40)는 대략 직육면체이고, 트레이(40) 상면에서 개방되고 내측으로 일정깊이 구멍이 형성되어 전지(10)가 삽입되도록 하는 다수개의 안착홈(42)이 규칙적으로 형성되어 있다. 상기 안착홈(42)에 상기 이차전지(10)가 삽입됨으로써 이차전지(10)의 좌우유동이 방지된다.

본 실시예에서 상기 안착홈(42)은 원통형 전지(10)와 대응되는 원기둥 형상의 홀이다. 그러나 반드시 그러한 것은 아니고, 전지의 형태에 따라 이를 고정시킬 수 있는 형상이면 충분하다. 예를 들어 각형 전지이면 각형 전지의 외면과 접하도 록 직육면체 형상의 홀이 형성될 수 있다.

상기 트레이(40)의 마주보는 한 쌍의 외측면에는 대략 모서리 부분에 각각 고정블록(43)이 설치되고, 상기 고정블록(43)의 중앙에는 상기 고정블록(43)의 상부로 돌출되는 가이드돌기(45)가 형성된다. 상기 가이드돌기(45)는 아래에서 설명될 상부플레이트(50)를 체결위치를 안내하기 위한 것이다.

상기 가이드돌기(45)의 하단에는 상기 가이드돌기(45)의 외주연에서 더 돌출되는 플랜지부(47)가 형성되고, 상기 플랜지부(47)는 상기 상부플레이트(50)의 저면과 접촉하여 상부플레이트(50)를 지지한다.

한편, 상기 트레이(40)의 상부에는 판형상의 상부플레이트(50)가 설치된다. 그리고 상기 상부플레이트(50)에는 상기 가이드돌기(45)와 대응되는 위치에 가이드홈(53)이 각각 형성된다. 상기 가이드홈(53)은 상부플레이트(50)를 관통하는 것으로, 상기 가이드돌기(45)가 삽입된 상태에서 좌우로 이동될 수 있도록 일정한 길이로 길게 형성된다. 즉, 상기 가이드돌기(45)의 일측이 상기 가이드홈(53)의 일단에 접한 상태에서 상기 가이드돌기(45)가 가이드홈(53)의 타단에 접하도록 상기 상부플레이트(50)를 슬라이딩시킬 수 있다.

그리고 상기 상부플레이트(50)에는 다수개의 슬롯(55)이 관통되어 형성된다. 상기 슬롯(55)의 폭은 상기 전지(10)의 지름 보다 크게 형성하여 상기 슬롯(55)의 일측과 트레이(40) 삽입된 전지(10)가 서로 접촉되지 않도록 한다. 또한, 슬롯과 슬롯 사이에는 구획부(56)가 형성된다.

상기 구획부(56)의 저면에는 쇼트방지부(57)가 설치된다. 상기 쇼트방지 부(57)는 상기 구획부(56)를 중심으로 양방향으로 돌출되도록 형성되어 상기 슬롯(55)의 폭을 좁아지게 한다. 반면, 상기 쇼트방지부(57)가 돌출되지 않는 부분에서는 상기 슬롯(55)의 폭이 상대적으로 넓은 인출구(58)가 형성된다. 상기 인출구(58)의 형태는 바람직하게는 상기 안착홈(42)의 입구보다 지름이 큰 원형으로 형성된다.

도 3에 도시된 바와 같이 상부플레이트(50)의 초기위치에서는 상기 인출구(58)가 상기 안착홈(42)의 상부에 위치하며, 각각의 중심이 상하로 동일한 축 상에 위치하므로, 이차전지(10)가 상기 인출구(58)를 통과한 후 안착홈(42)에 삽입될 수 있다. 상기 인출구(58)는 원통형 전지(10)와 접촉되지 않는 상태를 유지한다.

도 4는 도 3의 충전장치의 체결상태를 보인 사시도이고, 도 5는 도 4의 I-II에서 보인 단면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 충전장치(30)에 전지(10)를 삽입한 후에 상기 상부플레이트(50)를 상기 트레이(40)에 대하여 슬라이딩시키면 충전장치(30)가 체결되고, 이와 같은 상태에서 충전이 실시된다. 이때 전지(10)는 캡어셈블리(20)의 저면에 양극리드(16)가 용접된 상태인데, 상기 양극리드(16)가 캡어셈블리(20)를 지지함으로써 캡어셈블리(20)가 전지캔(12)의 상단에서 이격되어 있는 상태이다.

상기 상부플레이트(50)가 슬라이딩될 때, 상기 쇼트방지부(57)가 상기 전지(10)의 전지캔(12) 상단과 캡어셈블리(20)의 사이에 삽입되어, 상기 전지캔(12)과 캡어셈블리(20)가 서로 접촉하지 않도록 한다. 이는 충전시에 전류를 인가하는 프로브핀(미도시)이 상기 캡어셈블리(20)의 상단을 누르게 되는 힘에 의해서 상기 캡어셈블리(20)가 눌러져 전지의 캡어셈블리(20)와 전지캔(12)간의 쇼트가 발생하는 것을 방지하기 위함이다.

여기서 상기 쇼트방지부(57)는 상기 전지(10)에서 유출될 가능성이 있는 전해액에 견딜 수 있는 재질로 형성한다. 예를 들면 전해액이 잘 산화시키지 못하는 것으로 피크재질이 있다.

그리고 상기 쇼트방지부(57)의 저면에 흡수부재(59)가 구비된다. 본 실시예에서는 상기 쇼트방지부(57)의 저면에 흡수부재(59)를 부착하여 설치하였다. 상기 흡수부재(59)에 의하여 전지 내부에서 발생하는 가스가 흡수된다. 본 실시예에서 충전장치에 의한 가스제거과정은 상기 흡수부재(59)가 충전시에 전지(10) 내부에서 방출되는 가스를 흡수하여, 공기중에 발산되는 가스를 포획하는 방식으로 이루어진다.

이때 발생하는 가스는 전해액의 성분이 포함되는데, 전해액은 이와 접촉되는 물질을 산화시키는 성질이 강하다. 따라서 상기 흡수부재(59)가 가스를 포획함으로써 전지 제작과정 중 기타 장치의 손상을 막을 수 있다. 본 실시예에서 상기 흡수부재(59)는 부직포를 사용하였는데, 반드시 그러한 것은 아니고 가스를 흡수할 수 있는 재질이면 충분하다.

또한 상기 흡수부재(59)는 소모품으로써 가스가 오염되면 새것으로 교환하는 것이 가능하다. 즉, 본 실시예에서와 같이 충전을 실시하고 나면 상기 쇼트방지부(57)로부터 흡수부재를 떼어내고 새로운 흡수부재를 다시 부착할 수 있다.

이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 충전장치의 체결과정을 설명한다. 도 6은 본 발명에 의한 충전장치의 바람직한 실시예에서 상부플레이트의 슬라이딩 과정을 나타낸 동작상태도이다.

먼저, 도 6a는 상부플레이트(50)가 트레이(40)의 상부에 안착된 상태를 보인 것인데, 이때 트레이(40)의 안착홈(42)과 상부플레이트(50)의 인출구(58)이 동일한 종축을 가지도록 위치시킨다. 이러한 상태에서 전지(10)를 상기 인출구(58)를 통과시켜 안착홈(42)에 삽입시킨다. 다음으로 화살표 방향으로 상부플레이트(50)를 슬라이딩시킨다.

그러면 도 6b와 같이 쇼트방지부(57)가 전지(10)의 캡어셈블리(20)와 전지캔(12) 사이 공간으로 삽입되고, 캡어셈블리(20)과 전지캔(12)이 서로 접촉되지 않는 상태가 유지된다. 이와 같은 상태에서 전지(10)에 충전을 실시한다. 도시되지는 않았으나, 충전은 전지에 전류를 인가하는 과정으로 이루어진다.

충전을 실시한 후에는 다시 도 6a와 같이 상부플레이트(50)를 다시 원위치로 슬라이딩시킨다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 이차전지의 제조방법에서는 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

본 발명에 의하면, 전지의 완성 전에 전지가 밀봉되기 전 상태에서 충전을 실시함으로써 가스를 제거한다. 따라서 전지부에 전해액이 잘 스며들고, 가스가 빠져나간 공간만큼 전해액 주입공간을 확보하게 되므로 더 많은 용량의 전해액 주입이 가능하게 된다. 따라서 이차전지의 고용량화를 통한 이차전지의 성능개선 효과가 기대된다.

또한, 위와 같이 전지의 제작과정 중에 미리 가스를 제거하게 되므로 이차전지의 내부압력을 감소시키게 되어 전지의 안전성이 확보된다. 또한, 전지의 밀봉 후 완성된 전지에 수행되는 충방전 과정(포메이션)에서 불량품 발생을 줄일 수 있게되어 이차전지의 생산성이 향상되는 효과가 있다.

Claims (10)

1. 분리막을 사이에 두고 양극판과 음극판을 겹쳐서 전지부를 제조하는 제1단계;

   상기 전지부를 전지캔에 삽입하는 제2단계;

   상기 전지부를 수용하는 전지캔 내부에 본래의 용량에 비해 더 많은 용량의 전해액을 주입하는 제3단계;

   상기 제3단계의 전지캔에 충전을 실시하고 충전에 의해 발생되는 가스를 제거하는 제4단계; 그리고

   상기 제4단계의 전지캔에 줄어든 전해액을 본래의 용량이 되도록 채워 넣는 제5단계;

   상기 제5단계의 전지캔을 완전히 밀봉하는 제6단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제2단계에서 상기 전지부의 양극리드를 캡어셈블

   리의 저면에 용접하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 제4단계에서 충전 및 가스제거는 상기 전지캔을 충

   전장치에 안착시킨 상태에서 진행됨을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제6단계의 전지캔에 충방전을 실시하여 전지의 양산성을 검사하는 제7단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
5. 전지부를 수용하는 전지캔과 상기 전지캔의 상부에 설치되는 캡어셈블리를 포함하는 전지에 있어서,

   상기 전지가 삽입되는 다수개의 안착홈이 형성된 트레이;

   상기 트레이의 상부에 설치되고 상기 전지가 통과하여 상기 안착홈에 삽입될 수 있도록 하는 슬롯이 관통되어 형성되는 상부플레이트; 그리고

   상기 상부플레이트에 구비되고 상기 슬롯의 양측에서 더 돌출되는 쇼트방지부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 충전장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 트레이에는 상방향으로 돌출되는 가이드돌기가 형성되고, 상기 상부플레이트에는 상기 가이드돌기가 삽입되어 좌우로 이동가능하도록 가이드홈이 형성되어,

   상기 가이드돌기가 상기 가이드홈에 삽입된 채로 상기 상부플레이트를 슬라이딩시키면, 상기 쇼트방지부가 전지의 전지캔과 캡어셈블리 사이에 삽입되는 것을 특징으로 하는 충전장치.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 쇼트방지부는 상기 전지 내부의 전해액에 의해 산화되는 것이 방지되는 재질로 형성됨을 특징으로 하는 충전장치.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 쇼트방지부는 피크재질로 형성됨을 특징으로 하는 충전장치.
9. 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상부플레이트의 일측에 설치되고 전지의 충전시에 발생하는 가스를 흡수하는 흡수부재가 더 포함됨을 특징으로 하는 충전장치.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 흡수부재는 상기 쇼트방지부의 저면에 탈부착이 가능하도록 설치됨을 특징으로 하는 충전장치.

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