WO2025095461A1 - 실링이 강화된 원통형 전지 - Google Patents

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crimping
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gasket
horizontal
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김대천
김응서
박대현
김종성
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LG Energy Solution Ltd
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LG Energy Solution Ltd
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a cylindrical battery with reinforced sealing. Specifically, it relates to a cylindrical battery with reinforced crimping portion sealing, a sealing method for the cylindrical battery, and a crimping device for the cylindrical battery.
  • Lithium secondary batteries are classified into cylindrical and square batteries, in which the electrode assembly is built into a cylindrical or square metal can, depending on the shape of the battery case, and pouch-type batteries, in which the electrode assembly is built into a pouch-type case made of aluminum laminate sheet. Cylindrical batteries have the advantages of relatively large capacity and structural stability.
  • Figures 1 and 2 are two examples of cross-sectional views illustrating a typical cylindrical battery.
  • Figures 1 and 2 illustrate a cylindrical battery including an electrode assembly including a positive electrode, a negative electrode, and a separator.
  • the battery includes a cylindrical can including a top opening, a cap assembly coupled to the cylindrical can by a crimping portion formed on an upper outer surface of the cylindrical can and formed by bending a portion of the top opening inward, and a gasket interposed between the cylindrical can and the cap assembly.
  • the crimping portion is formed on the upper end of the cylindrical can so that the cap assembly can be mounted on the open end of the cylindrical can. More specifically, the crimping portion is formed by forming an indentation inwardly by beading the upper end of the cylindrical can, inserting a gasket into the open end, sequentially inserting the outer surface of the top cap, the PTC element, and the safety vent, and then bending the upper end of the cylindrical can inwardly. As a result, the gasket positioned on the inner surface of the crimping portion is wrapped, and the cap assembly is mounted by performing a crimping and pressing process.
  • the above crimping portion is structured so that the end is bent inward so that the cap assembly can be stably mounted on the open top of the cylindrical can while the gasket is inserted.
  • the side wall of the crimping portion is formed vertically, identical to the side surface of the battery.
  • the material of the cylindrical can is not particularly limited, and may be formed of any one of stainless steel, steel, aluminum, or an equivalent thereof. Since the cylindrical can must be conductive, it uses metal components, and these metal components may be susceptible to corrosion due to contact with moisture from the outside.
  • a cylindrical battery (100) includes a cylindrical can (20) that houses an electrode assembly (10) together with an electrolyte, a cap assembly (30) that is sealingly connected to an open end of the cylindrical can (20), and a gasket (40) interposed between the cylindrical can (20) and the cap assembly (30).
  • the cap assembly (30) may be a top cap that seals the open end of the cylindrical can (20), one side of which is bent and arranged to contact all of the side, upper and lower surfaces of the top cap and the other side of which is bent and arranged to contact the inner surface of the gasket (40), and may be a safety vent (36) electrically connected to the electrode assembly (10).
  • a battery equipped with such a cap assembly (30) can provide high output momentarily when used as a power source for a power tool such as an electric drill and can be stable even against external physical shocks such as vibration and dropping.
  • the cap assembly (30) in which the safety vent (36) is folded and wraps around the top cap can form one or more connection portions at the contact surfaces of the safety vent (36) and the top cap, and the connection portions are formed by welding or the like.
  • welding used in the present invention is used as a concept that includes not only welding in the literal sense of laser welding, ultrasonic welding, resistance welding, etc., but also fastening methods such as soldering. Welding may be performed during the assembly process of the cap assembly (30) itself, or may be performed when the cap assembly (30) is installed in the cylindrical can (20).
  • the above safety vent (36) serves to block current or discharge gas when the pressure inside the battery rises, and is preferably made of metal.
  • the thickness of the safety vent (36) may vary depending on the material and structure, and is not particularly limited as long as it can discharge gas, etc. by bursting when a certain high pressure occurs inside the battery. For example, it may be 0.2 to 0.6 mm.
  • the thickness of the top cap portion in contact with the safety vent (36) is not particularly limited as long as it can protect various components of the cap assembly (30) from pressure applied from the outside, and may be, for example, 0.3 to 0.5 mm. If the thickness of the top cap portion is too thin, it is difficult to exhibit mechanical rigidity, and conversely, if it is too thick, the capacity of the battery may be reduced compared to the same standard due to an increase in size and weight, which is not preferable.
  • the above gasket (40) has a cylindrical shape with both ends open overall, and it is preferable that one end facing the inner surface of the cylindrical can (20) is bent perpendicularly toward the center so as to be placed at the open portion, i.e., the crimping portion, of the cylindrical can (20).
  • the other end of the gasket (40) is initially straightened and faces the axial direction of the cylindrical gasket (40), and during the pressurizing process with the cylindrical can (20), it is bent perpendicularly toward the center so that the inner and outer surfaces are folded in a state in which they are in close contact with the top cap of the cap assembly (30) and the inner surface of the cylindrical can (20), respectively.
  • the above gasket (40) is composed of an elastic polymer resin having electrical insulation properties, and the polymer resin needs to have electrical insulation properties, impact resistance, elasticity, and durability.
  • the gasket has insulation properties, and in order to prevent leakage of the electrolyte, it needs to have excellent chemical resistance to the electrolyte, and because the gasket needs to maintain airtightness under the harsh conditions of high temperature and high humidity inside the battery, heat resistance is required.
  • the gasket generally uses a polypropylene material, but is not limited thereto.
  • the gasket (40) may include a vaporizable rust inhibitor.
  • the electrode assembly (10) comprises two electrode plates (11) having different polarities and having a wide roll-shaped plate shape, and a separator (12) interposed between the electrode plates (11) or positioned on the left or right side of one of the electrode plates (11) to mutually insulate the electrode plates (11), and is preferably wound in the form of a so-called 'jelly roll'.
  • a separator (12) interposed between the electrode plates (11) or positioned on the left or right side of one of the electrode plates (11) to mutually insulate the electrode plates (11), and is preferably wound in the form of a so-called 'jelly roll'.
  • it may also be in the form of a stack in which positive and negative electrode plates of a predetermined size are laminated with the separator (12) interposed.
  • the two electrode plates (11) each have a structure in which an active material slurry is applied to a current collector in the form of a metal foil or metal mesh containing aluminum and copper.
  • the slurry is typically formed by stirring a granular active material, an auxiliary conductor, a binder, a plasticizer, etc. in a state in which a solvent is added. The solvent is removed in a subsequent process.
  • a pair of leads corresponding to each electrode plate (11) are attached to the non-coated portion.
  • the first lead (13) attached to the upper end of the electrode assembly (10) is electrically connected to the cap assembly (30), and the second lead (not shown) attached to the lower end of the electrode assembly (10) is connected to the bottom of a cylindrical can (20).
  • both the first lead (13) and the second lead may be drawn out in the direction of the cap assembly (30).
  • the electrode assembly (10) is preferably placed on a first insulating plate (not shown) installed on the bottom of a cylindrical can (20), and a second insulating plate (not shown) is preferably placed on the top of the electrode assembly (10).
  • the first insulating plate insulates between the electrode assembly (10) and the bottom of the cylindrical can (20), and the second insulating plate insulates between the electrode assembly (10) and the cap assembly (30).
  • the cylindrical can (20) is made of a lightweight conductive metal material such as aluminum or an aluminum alloy, and has a cylindrical structure having an open top and a sealed bottom opposite thereto.
  • An electrode assembly (10) and an electrolyte (not shown) are accommodated in the internal space of the cylindrical can (20).
  • the electrolyte is for moving lithium ions generated by an electrochemical reaction of an electrode plate (11) when charging and discharging a secondary battery (100).
  • the electrolyte may be a non-aqueous organic electrolyte that is a mixture of a lithium salt and a high-purity organic solvent, or a polymer using a polymer electrolyte, but the type of the electrolyte is not limited in the present invention.
  • a center pin (not shown) may be inserted into the center of the cylindrical can (20) to prevent the electrode assembly (10) wound in a jelly roll shape from being unwound and to serve as a passage for the movement of gas inside the secondary battery (100).
  • a beading portion (24) formed by pressing and bending from the outside to the inside is provided on the upper part of the cylindrical can (20), that is, the upper part of the electrode assembly (10), to prevent the upward and downward flow of the electrode assembly (10).
  • the cap assembly (30) is assembled to the opening of the cylindrical can (20) in a sealed state by interposing a gasket (40), and includes a top cap and a safety vent (36).
  • the top cap has an electrode terminal (not shown) formed to be electrically connected to the outside.
  • the safety vent (36) is formed in a form that is folded and wraps around the outer surface of the top cap.
  • the cylindrical battery (100) may further include a current interrupting device welded to the lower end of the safety vent (36) and having a lower end that can be connected to the electrode assembly (10).
  • the safety vent (36) is welded to a current interrupting device (CID: Current InterruptDevice) (38) that protrudes convexly in the center, and the current interrupting device (38) can be deformed together with the safety vent (36) by the internal pressure of the secondary battery (100), and may be divided into a CID gasket and a CID filter.
  • CID Current InterruptDevice
  • the cylindrical battery (100) may further include an auxiliary gasket.
  • the auxiliary gasket (42) is a gasket for the current blocking element (38) and is configured to surround the outer surface of the current blocking element (38).
  • the auxiliary gasket (42) contacts the upper and side surfaces of the outer surface of the current blocking element (38) and supports the upper and side surfaces of the current blocking element (38).
  • the auxiliary gasket (42) serves to electrically insulate the current blocking element (38) and the safety vent (36) from each other except for the portion where the protruding portion of the safety vent (36) and the current blocking element (38) come into contact.
  • the positive lead welded to the positive foil of the jelly-roll type electrode assembly (10) is electrically connected to the cap assembly (30) and connected to the protruding terminal on the top of the top cap, and the negative lead welded to the negative foil is welded to the sealed end of the cylindrical can (20) so that the cylindrical can (20) itself forms the negative terminal.
  • the material of the cylindrical can (20) is not particularly limited and may be formed of any one of stainless steel, steel, aluminum, or an equivalent thereof.
  • the above secondary battery may be a lithium (ion) secondary battery having high energy density, discharge voltage, and high output stability.
  • the lithium secondary battery is composed of a cathode, an anode, a separator (12), a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt, etc.
  • the cathode is manufactured by, for example, applying a mixture of a cathode active material, a conductive material, and a binder onto a cathode current collector and drying it, and if necessary, a filler may be further added.
  • the anode is manufactured by applying a cathode active material onto a cathode current collector and drying it, and if necessary, the above-mentioned components may be further included.
  • the separator (12) is interposed between the cathode and the anode, and a thin insulating film having high ion permeability and mechanical strength is used.
  • the non-aqueous electrolyte containing a lithium salt is composed of a non-aqueous electrolyte and a lithium salt, and the non-aqueous electrolyte uses a liquid non-aqueous electrolyte, a solid electrolyte, an inorganic solid electrolyte, etc.
  • the current collector, electrode active material, conductive material, binder, filler, separator (12), electrolyte, lithium salt, etc. are widely known in the art, so a detailed description thereof is omitted.
  • Fig. 2 is another example of a cross-sectional view illustrating a typical cylindrical battery.
  • the cap assembly (30) may include a top cap positioned to seal the open end of the cylindrical can (20) and contact a protrusion of the gasket (40), a PTC element (positive temperature coefficient) (34) positioned to contact the top cap, and a safety vent (36) positioned such that one surface contacts the PTC element (34) and a portion of the other surface contacts the gasket (40).
  • the gasket (40) is the same as the gasket used in Fig. 1.
  • the above PTC element (34) plays a role in blocking current by greatly increasing battery resistance when the temperature inside the battery rises, and the thickness of the PTC element (34) may also vary depending on the material and structure, and may be, for example, 0.2 mm to 0.4 mm. If the thickness of the PTC element (34) is thicker than 0.4 mm, the internal resistance increases and the size of the battery may increase, which may reduce the capacity of the battery compared to the same standard. On the other hand, if the thickness of the PTC element (34) is thinner than 0.2 mm, it may be difficult to exhibit the desired current blocking effect at high temperatures and may be destroyed by even a weak external impact. Therefore, the thickness of the PTC element (34) may be appropriately determined within the above thickness range by comprehensively considering these points.
  • the thickness of the top cap portion that comes into contact with the PTC element (34) is not particularly limited as long as it can protect various components of the cap assembly (30) from pressure applied from the outside, and may be, for example, 0.3 to 0.5 mm. If the thickness of the top cap portion is too thin, it is difficult to exhibit mechanical rigidity, and conversely, if it is too thick, the capacity of the battery may be reduced compared to the same standard due to an increase in size and weight, which is not desirable.
  • a secondary battery including a top cap, a PTC element (34), and a cap assembly (30) equipped with a safety vent can be used as a power source for mobile phones, laptops, etc., that stably provides constant output.
  • the present invention relates to a cylindrical battery with reinforced sealing, and more particularly, to a cylindrical battery with reinforced crimping portion sealing.
  • the following description schematically illustrates components related to the crimping portion sealing, namely, a crimping portion, a beading portion, a gasket, a cylindrical can, and a cap assembly.
  • a cylindrical battery is a structure in which an open end is formed and sealed by a crimping portion formed at the open end.
  • the cylindrical battery is sealed by a mechanical compression method, and the sealing by this mechanical compression method may operate as a path for leakage when a minute gap occurs between two interfaces. Due to this, the cylindrical battery has a disadvantage in that the sealing characteristics are not as good as those of a pouch type battery.
  • a cylindrical battery is used as a power source for electric vehicles, hybrid vehicles, etc., a long lifespan is required and a large number of battery cells are densely packed, so the sealing characteristics of such a battery are very important.
  • Patent Document 1 describes a configuration for filling the space formed between a gasket and a sealed can by inserting an O-shaped anode ring into the space
  • Patent Document 2 describes a configuration for improving the airtightness of the internal space between the gasket and the can through a sealing film
  • Patent Document 3 describes a configuration for improving sealing performance and forming electrical insulation by filling the space between the gasket and the can, and the can and the anode plate, through a sealant and a binder.
  • Patent Documents 1 and 2 only serve to seal the space between the gasket and the sealed can, and do not specify the basic features of a washer, such as electrical insulation and corrosion prevention, so it does not seem that the anode ring is used as a washer.
  • the sealant and binder of Patent Document 3 are not a type of component, but a type of material that fills the space between the gasket and the can, or the can and the anode plate, and even if they have the functions of insulation and sealing, they cannot be corresponding to a washer.
  • Patent Document 4 prevents leakage of electrolyte by suppressing the sealing portion from opening when subjected to external physical impacts such as vibration or dropping and an increase in internal pressure by continuously bending the upper portion of the crimping portion of a cylindrical can twice under predetermined conditions, and minimizes deformation such as wrinkles formed on the can when bent with a small radius of curvature.
  • Patent Document 5 relates to a cylindrical battery, which includes a first crimping mold that applies a first pressure so that an end of an upper opening portion forms an incline that is inclined toward the central axis of a metal can in a vertical cross-section, and a second crimping mold that applies a second pressure to an end of an upper opening portion on which the incline is formed so that a flat section parallel to a lower surface of the metal can is formed in the crimping portion, and a flat section corresponding to the flat section is formed on the lower surface of the second crimping mold facing the end of the upper opening portion so as to form a flat section in the crimping portion.
  • Patent document 4 is intended to strengthen the sealing, but does not recognize that a special phenomenon may occur in the bending of the crimping portion.
  • Patent document 5 is intended simply to form a flat section in the crimping portion to facilitate welding, and does not provide a solution for strengthening the sealing.
  • the inventor of the present invention observed an abnormal phenomenon in which the sealing (pressure) actually decreased when additional crimping was performed two or more times in addition to the first crimping, but the prior art not only did not recognize this, but also did not present a solution to this.
  • the characteristic that the pressing force of the crimping part changes from + to 0 to - depending on the length or angle of the bending was observed as a simulation result. It is generally recognized that the pressing force increases when the bending part is provided, but the simulation result observed a negative effect in which the pressing force actually decreases beyond a certain length, which is not something that a person skilled in the art can easily predict.
  • the present invention is intended to solve the above problems, and aims to provide a cylindrical battery having reinforced sealing of a crimping portion and a method for reinforcing the sealing of a crimping portion of a cylindrical battery by solving the problem of sealing degradation occurring in the first crimping by applying the first pressure and the second crimping by applying the second pressure in sealing by a crimping portion of a cylindrical battery.
  • the secondary crimping mentioned here refers to additional crimping performed after the primary crimping. More specifically, it refers to the process of processing the last fold of the crimped section.
  • the present invention relates to a cylindrical battery including a cylindrical can containing an electrode assembly, a cap assembly mounted on an opening of the cylindrical can, and a gasket interposed between the cylindrical can and the cap assembly.
  • the upper part of the cylindrical can is provided with a crimping portion that wraps around the outer periphery of the gasket, and a bending portion is provided at the end of the crimping portion that is further bent into the inside of the gasket, and a cylindrical battery is provided in which the length of the bending portion is less than 0.175 mm.
  • the length of the bending portion corresponds to a case where it is less than 31.8% of the thickness of the gasket.
  • the length of the above-mentioned bend portion may be 0.15 mm or less.
  • the length of the above-mentioned bend portion corresponds to 27.2% or less of the gasket thickness.
  • the angle at which the above-mentioned bending portion is bent may be 15 degrees or more downward from the horizontal or 90 degrees or less at a right angle.
  • the above gasket may contain polybutylene terephthalate (PBT).
  • PBT polybutylene terephthalate
  • the above crimping portion may include a horizontal portion forming a horizontal plane at the uppermost end, and the bending portion may be provided at an end of the horizontal portion.
  • the length of the above horizontal portion may be 0.9 mm or more.
  • the thickness of the above cylindrical can may be 0.3 mm or more.
  • the present invention also relates to a sealing method for a cylindrical battery, comprising a cylindrical can containing an electrode assembly, a cap assembly mounted on an opening of the cylindrical can, and a gasket interposed between the cylindrical can and the cap assembly.
  • a method for sealing a cylindrical battery comprising: a step of forming a crimping portion that wraps around the outer periphery of the gasket by bending the upper portion of the cylindrical can; and a step of further bending an end of the crimping portion into the inside of the gasket to form a folded portion, wherein the length of the folded portion is less than 0.175 mm.
  • the length of the folded portion corresponds to a case where it is less than 31.8% of the thickness of the gasket.
  • the length of the above-mentioned bend portion may be 0.15 mm or less.
  • the length of the above-mentioned bend portion corresponds to 27.2% or less of the gasket thickness.
  • the angle at which the above-mentioned bending portion is bent may be 15 degrees or more downward from the horizontal or 90 degrees or less at a right angle.
  • the above gasket may contain polybutylene terephthalate (PBT).
  • PBT polybutylene terephthalate
  • the above crimping portion may include a horizontal portion forming a horizontal plane at the uppermost end, and the bending portion may be provided at an end of the horizontal portion.
  • the length of the above horizontal portion may be 0.9 mm or more.
  • the thickness of the above cylindrical can may be 0.3 mm or more.
  • the present invention also provides a battery pack including the cylindrical battery.
  • the present invention also provides a cylindrical battery crimping device which forms a crimping portion that wraps around the outer periphery of a gasket by processing the upper portion of a cylindrical battery cylindrical can, the device including three jaws that fix a cylindrical side surface of the cylindrical can, one or more crimping portions that crimp the cylindrical battery in stages, and a final crimping portion that finally crimps the cylindrical battery, wherein the length of the bending portion by which the final crimping portion further bends the end of the crimping portion into the inside of the gasket is less than 0.175 mm.
  • the length of the bending portion corresponds to a case where it is less than 31.8% of the thickness of the gasket.
  • the length of the above-mentioned bend portion may be 0.15 mm or less.
  • the length of the above-mentioned bend portion corresponds to 27.2% or less of the gasket thickness.
  • the angle at which the above-mentioned bending portion is bent may be 15 degrees or more downward from the horizontal or 90 degrees or less at a right angle.
  • the above crimping portion may include a horizontal portion forming a horizontal plane at the uppermost end, and the bending portion may be provided at an end of the horizontal portion.
  • the length of the above horizontal portion may be 0.9 mm or more.
  • the thickness of the above cylindrical can may be 0.3 mm or more.
  • the present invention can also be provided in a configuration that arbitrarily combines the problems to be solved above.
  • the present invention provides a cylindrical battery including a cylindrical can storing an electrode assembly, a cap assembly mounted on an opening of the cylindrical can, and a gasket interposed between the cylindrical can and the cap assembly, wherein the upper portion of the cylindrical can is provided with a crimping portion that wraps around the outer periphery of the gasket, and a folded portion is provided at an end of the crimping portion that is further folded into the gasket, and a length of the folded portion is less than 0.175 mm.
  • the present invention also provides a method for sealing a cylindrical battery, the method comprising: a cylindrical can containing an electrode assembly; a cap assembly mounted on an opening of the cylindrical can; and a gasket interposed between the cylindrical can and the cap assembly, the method comprising: a step of forming a crimping portion that wraps around an outer periphery of the gasket by bending an upper portion of the cylindrical can; and a step of further bending an end of the crimping portion into the inside of the gasket to form a folded portion, wherein a length of the folded portion is less than 0.175 mm.
  • the present invention also provides a cylindrical battery crimping device which forms a crimping portion that wraps around the outer periphery of a gasket by processing the upper portion of a cylindrical battery cylindrical can, the device including three jaws that fix a cylindrical side surface of the cylindrical can, one or more crimping portions that crimp the cylindrical battery in stages, and a final crimping portion that finally crimps the cylindrical battery, wherein the length of the bending portion of the final crimping portion that further bends the end of the crimping portion into the inside of the gasket is less than 0.175 mm.
  • the cylindrical battery according to the present invention has the characteristic that the sealing is further strengthened by the second sealing.
  • Figure 1 is an example of a cross-sectional view illustrating a cylindrical battery.
  • Figure 2 is another example of a cross-sectional view illustrating a cylindrical battery.
  • Figure 3 is a schematic diagram of a crimping section according to the present invention.
  • Figure 4 is an example of a calculation method for conducting a simulation according to the present invention.
  • Figure 5 is another example of a calculation method for conducting a simulation according to the present invention.
  • Figure 6 is a simulation result according to the present invention.
  • Figure 7 is an exploded perspective view of a creeping device according to the present invention.
  • Figure 8 is a cross-sectional view of a creeping device according to the present invention.
  • Figure 9 is a partially enlarged view of the final creeping processing section according to the present invention.
  • Fig. 3 is a schematic diagram of a crimping part according to the present invention.
  • Fig. 3 is a simple schematic diagram of a crimping part for simulation.
  • a cylindrical battery is provided with a beading part (24), and a gasket (40) is primarily sealed by the crimping part (21), and a cap assembly (30) is also sealed by the gasket (40).
  • the crimping part (21) includes a horizontal part (26) forming a horizontal plane at the top, and a bending part (25) is provided at the end of the horizontal part (26).
  • the length of the bending part (25) and the angle (25D) at which the bending part is bent are variables used in the simulation.
  • Table 1 is a list of sets on which simulations were performed in embodiments according to the present invention.
  • the simulation was conducted using the following analysis method.
  • the secondary crimping was simulated through Interference Fit Analysis.
  • the 3rd crimping was simulated by applying the hinge (corner) and boundary conditions to the bending part of the cylindrical can.
  • the contact pressure of the gasket (PBT) according to the angle of the bending part was calculated.
  • the thickness of the gasket used in the simulation was 0.55 mm and the material was PBT.
  • the PBT was calculated by dividing the properties into elastic and plastic regions. When the plastic stress is less than 42 MPa, it is considered as an elastic region, and the stress is calculated by multiplying the elastic modulus of 1567 by the elongation. In the plastic region, the plastic stress-plastic strain curve was used.
  • the length of the horizontal section was calculated based on a minimum of 0.9 mm.
  • the material of the cylindrical can was nickel-plated steel, and the thickness of the crimping section was considered to be 0.3 mm.
  • Figure 4 is an example of a calculation method for conducting a simulation according to the present invention
  • Figure 5 is another example of a calculation method for conducting a simulation according to the present invention.
  • FIGS. 4 and 5 the red-marked part on the left side of FIGS. 4 and 5 is the part where the contact pressure is calculated.
  • FIGS. 4 and 5 show the pressure inside and outside the gasket for one case.
  • the upper left of the part marked in red that is, the starting part of the U shape, was designated as 0, and the contact pressure corresponding to each part was calculated while moving along it.
  • the calculation result according to one example is shown on the right side of FIGS. 4 and 5.
  • the contact pressure of the graph on the right is integrated along the length to calculate the contact pressure for each, and all cases of FIGS. 4 and 5 are combined to derive the total contact pressure for one case.
  • the part marked in red in FIGS. 4 and 5 is the area where sealing actually occurs by the gasket, and the contact pressure in all of these parts was calculated to determine the pressure generated by the overall sealing.
  • Figure 6 is a simulation result according to the present invention.
  • the contact pressure actually decreases as the bending angle of the bending part increases. This corresponds to a case where it is 31.8% or more of the gasket thickness when compared to a gasket thickness of 0.55mm. In other words, it was found that sealing by an additional bending part actually has the opposite effect. This is interpreted as a dead space being generated between the gasket and the cylindrical can due to the bending part, which reduces the contact pressure. In addition, it is interpreted as a large plastic deformation of the gasket occurring due to the bending part, which reduces the contact pressure.
  • the crimping process section is usually composed of two or more stages, and the upper part of a cylindrical can is crimped by gradually bending it. Based on the beading part of the cylindrical can, three groups fix the cylindrical can, and the end of the cylindrical can is bent and deformed by the crimping process section coming down from the top.
  • the crimping process that is usually performed is the same as that of the crimping device according to the prior art.
  • the crimping process that is performed stepwise is performed sequentially along a circular orbit by a cam-type device.
  • the crimping device according to the present invention has a characteristic in the final crimping process section, and FIGS. 7 to 9 show only this section.
  • Fig. 7 is an exploded perspective view of a crimping device according to the present invention
  • Fig. 8 is a cross-sectional view of a crimping device according to the present invention
  • Fig. 9 is a partially enlarged view of a final crimping processing section according to the present invention.
  • a cylindrical battery crimping device for forming a crimping portion that wraps around the outer periphery of a gasket by processing the upper portion of a cylindrical can of a cylindrical battery (100), comprises three jaws (50) for fixing a cylindrical side surface of the cylindrical can, one or more crimping portions for stepwise crimping the cylindrical battery, and a final crimping portion (60) for finally crimping the cylindrical battery, wherein the length of the bending portion of the final crimping portion (60) that further bends the end of the crimping portion into the inside of the gasket is less than 0.175 mm.
  • the length of the bending portion corresponds to a case where it is less than 31.8% of the thickness of the gasket.
  • Fig. 8 is a diagram showing the state of the connection between the cylindrical battery and the final crimping processing section (60), in which the cylindrical battery is omitted.
  • the four lower drawings of Fig. 9 are enlarged implementation views of the portion where actual crimping occurs in the final crimping processing section (60).
  • the portion indicated by the dotted square in the four lower drawings of Fig. 9 is a portion that contacts the horizontal portion (26) forming a horizontal plane at the top of the crimping portion (21) of the cylindrical battery.
  • the horizontal portion (26) is already bent by the crimping processing section in the previous stage, but it also contacts the final crimping processing.
  • the part indicated by the dotted circle is the part for processing the folded part (25) provided at the end of the horizontal part (26).
  • the length of the folded part (25) is 0.175 mm, which corresponds to the case where it is less than 31.8% of the gasket thickness. Since the final crimping processing part (60) according to Fig. 9 does not perform separate cutting on the cylindrical can (20) but only folds it, the length of the inclined surface among the parts indicated by the circle in Fig. 9 should not be excessively longer than the length of the folded part (25), which is 0.175 mm.
  • the length of the inclined surface among the parts indicated by the circle in Fig. 9 should be shorter than or similar to the length of the folded part (25). This is because if the length of the inclined surface of the final crimping processing part (60) becomes excessively long, the gasket may be damaged.
  • the angle at which the bending portion (25) is bent is 15 degrees or more downward from the horizontal and 90 degrees or less at a right angle, so the angle of the inclined surface among the parts indicated by the circle in Fig. 9 must also be 15 degrees or more and 90 degrees or less at a right angle.
  • the lower part of Fig. 9 schematically illustrates each case separately.
  • the final crimping processing section includes a horizontal processing section that comes into contact with the horizontal section (26), and a bending processing section for processing the bending section (25).
  • the length of the bending processing section should be shorter than or similar to the length of the bending section (25), and preferably is less than or equal to the length of the bending section (25), and the angle formed by the horizontal processing section and the bending processing section is 15 degrees or more and 90 degrees or less, which is a right angle.

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Abstract

본원발명은 전극조립체를 수납한 원통형 캔, 상기 원통형 캔의 개방부에 탑재되는 캡 조립체, 및 상기 원통형 캔과 상기 캡 조립체 사이에 개재되는 개스킷을 포함하는 원통형 전지에 있어서, 상기 원통형 캔의 상부는 상기 개스킷의 외주변을 감싸는 크림핑부가 마련되며, 상기 크림핑부의 말단에는 상기 개스킷 내부로 더 절곡되는 절곡부가 마련되고, 상기 절곡부의 길이는 0.175mm 미만인 원통형 전지, 상기 원통형 전지의 실링방법, 및 상기 원통형 전지의 크림핑 장치에 관한 것이다. 본원발명은 원통형 전지의 크림핑부에 의한 밀봉에 있어서, 1차 압력을 인가하는 1차 크림핑과 2차 압력을 인가하는 2차 크림핑에서 발생하는 실링 저하 문제를 해결하였으며, 이를 통해서 본원발명에 따른 원통형 전지는 2차 실링에 의해서 실링이 더 강화되는 특징이 있다.

Description

실링이 강화된 원통형 전지
본원발명은 실링이 강화된 원통형 전지에 관한 것이다. 구체적으로 크림핑부 실링이 강화된 원통형 전지, 상기 원통형 전지의 실링방법, 및 상기 원통형 전지의 크림핑 장치에 관한 것이다.
리튬 이차전지는 전지케이스의 형상에 따라 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다. 원통형 전지는 상대적으로 용량이 크고 구조적으로 안정하다는 장점을 가진다.
도 1 및 도 2는 통상적인 원통형 전지를 도시한 단면도의 두 가지 예시이다. 도 1 및 도 2는 양극, 음극, 분리막을 포함하는 전극조립체를 포함하는 원통형 전지이다. 상단 개구부를 포함하는 원통형 캔, 상기 원통형 캔의 상부 외주면에 형성되어 상기 상단 개구부의 일부가 내측으로 구부러져 형성되는 크림핑부에 의하여 상기 원통형 캔과 결합되는 캡 조립체, 상기 원통형 캔과 상기 캡 조립체 사이에 개재되는 개스킷을 포함한다.
크림핑부는 캡 조립체를 원통형 캔의 개방단에 장착할 수 있도록 원통형 캔의 상단에 형성되어 있다. 보다 구체적으로, 크림핑부는 원통형 캔의 상단부를 비딩 가공함으로써 내측으로 만입부를 형성하고, 개스킷을 개방단에 탐재하고, 탑 캡, PTC 소자, 안전 벤트의 외주면을 차례로 삽입한 다음, 원통형 캔의 상단부를 내측으로 절곡함으로써 형성된다. 결과적으로, 크림핑부의 내측면에 위치하는 개스킷을 감싸는 형태로 되고, 크림핑(crimping) 및 프레싱 공정을 수행함으로써 캡 조립체를 장착한다.
상기 크림핑부는 개스킷이 개재된 상태에서 캡 조립체가 원통형 캔의 개방 상단에 안정적으로 장착할 수 있도록 단부가 내측으로 절곡되어 있는 구조로 이루어져 있다. 이러한 크림핑 부의 측벽은 전지의 측면과 동일하게 수직으로 형성되어 있다.
원통형 캔의 소재는, 특별히 제한되지 않으며, 스테인리스 스틸, 스틸, 알루미늄 또는 그 등가물 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 원통형 캔은 도전성을 가져야 하기 때문에 금속 성분을 이용하게 되며, 이러한 금속 성분은 외부로부터의 수분 접촉에 따른 부식에 취약할 수 있다.
도 1을 참고하면, 원통형 전지(100)는, 전극조립체(10)를 전해액과 함께 수납하는 원통형 캔(20)과, 원통형 캔(20)의 개방단에 밀봉 결합되는 캡 조립체(30), 원통형 캔(20)과 캡 조립체(30) 사이에 개재되는 개스킷(40)을 포함한다.
상기 캡 조립체(30)는 상기 원통형 캔(20)의 개방단을 밀봉하는 탑 캡, 일면은 상기 탑 캡의 측면, 상면 및 하면 모두에 접촉되고, 타면은 개스킷(40)의 내측면에 접촉되도록 절곡되어 배치되고, 상기 전극조립체(10)에 전기적으로 연결된 안전 벤트(36)일 수 있다.
이러한 캡 조립체(30)를 구비한 전지는, 전동드릴 등과 같은 파워툴의 동력원으로 사용되는 경우에는 순간적으로 높은 출력을 제공할 수 있고 진동, 낙하 등과 같은 외부의 물리적 충격에 대해서도 안정적일 수 있다.
안전 벤트(36)가 절곡되어 탑 캡을 감싸는 형태인 상기 캡 조립체(30)는 안전 벤트(36)와 탑 캡의 접촉면이 한 곳 이상의 연결부를 형성할 수 있으며, 상기 연결부는 용접 등에 의하여 형성된다. 본원발명에 사용된 용어 "용접"은 레이저 용접, 초음파 용접, 저항 용접 등의 문언적 의미에서의 용접뿐만 아니라, 납땜 등의 체결방법 등을 또한 포함하는 개념으로 사용되고 있다. 용접은 캡 조립체(30) 자체의 조립과정에서 행해질 수도 있고, 캡 조립체(30)를 원통형 캔(20)에 설치한 상태에서도 행해질 수 있다.
상기 안전 벤트(36)는 전지 내부의 압력 상승시 전류를 차단하거나 가스를 배기하는 역할을 하며, 금속 재질인 것이 바람직하다. 안전 벤트(36)의 두께는 소재 및 구조 등에 따라 달라질 수 있으며, 전지 내부의 소정의 고압 발생시 파열되면서 가스 등을 배출할 수 있다면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들면 0.2 내지 0.6㎜일 수 있다.
상기 안전 벤트(36)와 접촉되는 상기 탑 캡 부위의 두께는, 외부로부터 인가되는 압력으로부터 캡 조립체(30)의 여러 구성 요소들을 보호할 수 있는 범위라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들면, 0.3 내지 0.5㎜일 수 있다. 탑 캡 부위의 두께가 너무 얇으면 기계적 강성을 발휘하기 어렵고, 반대로 너무 두꺼우면 크기 및 중량 증가에 의해 동일 규격 대비 전지의 용량을 감소시킬 수 있으므로 바람직하지 않다.
상기 개스킷(40)은 전체적으로 양단이 개방된 원통 형태를 이루며, 원통형 캔(20)의 내면을 향하는 일 측단은 원통형 캔(20)의 개방부 즉, 크림핑부에 놓이도록 중심부를 향해 직각으로 절곡된 구조가 바람직하다. 개스킷(40)의 다른 쪽 선단은 최초에는 직선으로 펴져 원통형 개스킷(40)의 축방향으로 향하고 있으며, 원통형 캔(20)과의 가압 공정시 중심부를 향해 직각으로 절곡되어 내주면과 외주면이 각각 캡 조립체(30) 탑 캡과 원통형 캔(20)의 내측면에 밀착된 상태로 접히게 된다.
상기 개스킷(40)은 전기 절연성의 탄력적인 고분자 수지로 구성되며, 이러한 고분자 수지는 전기 절연성과, 내충격성, 탄력성 및 내구성을 가진 것이 필요하다. 일반적으로 개스킷은 절연성을 가지고 있고, 전해액에 대한 누출 방지를 위해 전해액에 대한 내화학성이 우수하여야 하고, 전지 내부의 고온 고습의 가혹한 조건에서 개스킷의 기밀성을 유지해야 하기 때문에 내열성이 요구된다. 이러한 개스킷은 일반적으로 폴리프로필렌 소재를 이용하나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 상기 개스킷(40)은 기화성 방청제를 포함할 수 있다.
전극조립체(10)는 서로 극성이 다르고 롤 형태의 넓은 판형을 가진 두 개의 전극판(11)과 이러한 전극판(11)을 상호 절연시키기 위해 전극판(11) 사이에 개재되거나 어느 하나의 전극판(11)의 좌측 또는 우측에 배치되는 분리막(12)을 구비하고, 이른바 '젤리롤(Jelly Roll)' 형태로 권취된 구조가 바람직하다. 물론, 소정 규격의 양극판과 음극판이 분리막(12)을 사이에 두고 적층된 형태일 수도 있다.
두 개의 전극판(11)은 각각 알루미늄과 구리를 포함하는 금속 포일 또는 금속 메쉬 형태의 집전체에 활물질 슬러리가 도포된 구조이다. 슬러리는 통상적으로 입상의 활물질, 보조 도체, 바인더 및 가소제 등이 용매가 첨가된 상태에서 교반되어 형성된다. 용매는 후속 공정에서 제거된다. 전극판(11)이 감기는 방향으로 집전체의 시작단과 끝단에는 슬러리가 도포되지 않는 무지부가 존재할 수 있다. 무지부에는 각각의 전극판(11)에 대응되는 한 쌍의 리드가 부착된다. 전극조립체(10)의 상단에 부착되는 제1리드(13)는 캡 조립체(30)에 전기적으로 연결되고, 전극조립체(10)의 하단에 부착되는 제2리드(미도시)는 원통형 캔(20)의 바닥에 연결된다. 물론, 제1리드(13)와 제2리드는 모두 캡 조립체(30) 방향으로 인출될 수도 있다. 전극조립체(10)는 원통형 캔(20)의 바닥부에 설치된 제1절연판(미도시) 위에 배치되고, 전극조립체(10)의 상단에는 제2절연판(미도시)이 배치되는 것이 바람직하다. 제1절연판은 전극조립체(10)와 원통형 캔(20)의 바닥부 사이를 절연시키고, 제2절연판은 전극조립체(10)와 캡 조립체(30) 사이를 절연시킨다.
상기 원통형 캔(20)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 같은 경량의 전도성 금속 재질로 구성되며, 상단이 개방된 개방부와 그와 대향되는 밀폐된 바닥부를 가진 원통 구조를 가진다. 원통형 캔(20)의 내부 공간에는 전극조립체(10)와 전해액(미도시)이 수용된다. 상기 전해액은 이차 전지(100)의 충, 방전 시 전극판(11)의 전기 화학적 반응에 의해 생성되는 리튬 이온을 이동시키기 위한 것이다. 이러한 전해액은 리튬염과 고순도 유기 용매류의 혼합물인 비수질계 유기전해액 또는 고분자 전해질을 이용한 폴리머일 수도 있으나, 전해액의 종류는 본원발명에 있어서 제한되지 않는다.
한편, 원통형 캔(20)의 중앙에는 젤리롤 형태로 권취된 전극조립체(10)가 풀리는 것을 방지하고 이차 전지(100) 내부의 가스의 이동 통로의 역할을 수행하는 센터핀(미도시)이 삽입될 수도 있다. 원통형 캔(20)의 상부 즉, 전극조립체(10)의 상단 윗 부분에는 외부에서 내측으로 가압 절곡 형성된 비딩부(24)가 마련되어 전극조립체(10)의 상, 하 방향의 유동을 방지한다.
캡 조립체(30)는 개스킷(40)을 개재시켜 밀폐된 상태에서 원통형 캔(20)의 개방부에 조립되는 것으로서, 탑 캡, 안전 벤트(36)를 포함한다. 탑 캡은 외부와 전기적으로 접속되도록 형성된 전극 단자(미도시)를 갖는다. 상기 안전 벤트(36)는 절곡되어 탑 캡의 외주면을 감싸는 형태로 이루어져 있다.
원통형 전지(100)는 상기 안전 벤트(36)의 하단에 용접되고, 하부가 상기 전극조립체(10)와 연결될 수 있는 전류차단소자를 더 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로 상기 안전 벤트(36)는 중앙에 볼록하게 돌출되어 전류차단소자(CID: current InterruptDevice)(38)에 용접되고 전류차단소자(38)는 이차 전지(100)의 내부 압력에 의해 안전 벤트(36)와 함께 변형될 수 있는 것으로서, CID 개스킷 및 CID 필터로 구분될 수도 있다.
원통형 전지(100)는 보조 개스킷을 더 포함할 수 있다. 상기 보조 개스킷(42)은 전류차단소자(38)용 개스킷으로서 전류차단소자(38)의 외주면을 감싸도록 구성된다. 특히, 상기 보조 개스킷(42)은, 전류차단소자(38)의 외주면에서 상부와 측면부에 접촉되어, 전류차단소자(38)의 상부 및 측면부를 지지한다. 그리고, 보조 개스킷(42)은 안전 벤트(36)의 돌출 부분과 전류차단소자(38)가 접촉되는 부분을 제외하고는 전류차단소자(38)와 안전 벤트(36)가 서로 전기적으로 절연되도록 하는 역할을 한다.
젤리-롤 타입의 전극조립체(10)의 양극 호일에 용접된 양극 리드는 캡 조립체(30)와 전기적으로 연결되어 탑 캡 상단의 돌출 단자에 연결되며, 음극 호일에 용접된 음극 리드는 원통형 캔(20)의 밀폐단에 용접되어 원통형 캔(20) 자체가 음극 단자를 구성한다. 원통형 캔(20)의 소재는 특별히 제한되지 않으며 스테인리스 스틸, 스틸, 알루미늄 또는 그 등가물 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 전극조립체(10)가 원통형 캔(20)에 수납된 상태에서 전해액이 주입되고, 원통형 캔(20)의 개방단에 캡 조립체(30)를 장착하여 밀봉시키면 이차 전지의 조립이 완성된다.
상기 이차 전지는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 및 출력 안정성이 높은 리튬(이온) 이차전지일 수 있다. 이러한 리튬 이차 전지는 양극, 음극, 분리막(12), 리튬염을 함유한 비수 전해액 등으로 구성된다. 양극은 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 충진제를 더 참가하기도 한다. 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라 전술한 성분들이 더 포함될 수도 있다. 분리막(12)은 음극과 양극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가진 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 리튬염 함유 비수계 전해액은, 비수 전해액과 리튬염으로 구성되며, 비수 전해액은 액상 비수 전해액, 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다. 여기서, 집전체, 전극 활물질, 도전재, 바인더, 충진제, 분리막(12), 전해액, 리튬염 등은 당업계에 널리 알려져 있으므로, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 통상적인 원통형 전지를 도시한 단면도의 또 다른 예시이다. 도 2에 기재된 도면 부호 중 도 1에서 설명된 참조부호와 동일한 구성요소는 동일한 기능을 가진 동일부재이다. 도 2를 참고하면, 상기 캡 조립체(30)는 상기 원통형 캔(20)의 개방단을 밀봉하고 상기 개스킷(40)의 돌출부에 접촉되도록 배치된 탑 캡, 상기 탑 캡에 접촉되도록 배치된 PTC 소자(positive temperature coefficient)(34), 및 일면은 상기 PTC 소자(34)에 접촉되고 타면의 일부가 상기 개스킷(40)에 접촉되도록 배치된 안전 벤트(36)를 포함하는 것일 수 있다. 상기 개스킷(40)은 도 1에서 사용된 개스킷과 동일한 것이다.
상기 PTC 소자(34)는 전지 내부의 온도 상승시 전지저항이 크게 증가하여 전류를 차단하는 역할을 하고, 이러한 PTC 소자(34)의 두께 역시 소재 및 구조 등에 따라 달라질 수 있으며, 예를 들면 0.2㎜ 내지 0.4㎜일 수 있다. PTC 소자(34)의 두께가 0.4㎜ 보다 두꺼우면 내부 저항이 상승하고, 전지의 크기를 증가시켜 동일 규격 대비 전지의 용량을 감소시킬 수 있다. 반대로, PTC 소자(34)의 두께가 0.2㎜ 보다 얇으면, 고온에서 소망하는 전류 차단 효과를 발휘하기 어렵고 약한 외부 충격에 의해서도 파괴될 수 있다. 따라서, PTC 소자(34)의 두께는 이러한 점들을 복합적으로 고려하여 상기 두께 범위 내에서 적절히 결정될 수 있다.
PTC 소자(34)와 접촉되는 탑 캡 부위의 두께는, 외부로부터 인가되는 압력으로부터 캡 조립체(30)의 여러 구성 요소들을 보호할 수 있는 범위라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들면, 0.3 내지 0.5㎜일 수 있다. 탑 캡 부위의 두께가 너무 얇으면 기계적 강성을 발휘하기 어렵고, 반대로 너무 두꺼우면 크기 및 중량 증가에 의해 동일 규격 대비 전지의 용량을 감소시킬 수 있으므로 바람직하지 않다.
이렇게 탑 캡, PTC 소자(34), 및 안전 벤트를 구비한 캡 조립체(30)를 포함하는 이차전지는 일정한 출력을 안정적으로 제공하는 휴대폰, 노트북 등의 전원으로 사용될 수 있다.
본원발명은 실링이 강화된 원통형 전지, 구체적으로 크림핑부 실링이 강화된 원통형 전지에 관한 것인바, 이하 설명은 크림핑부 실링과 관련된 구성 요소인 크림핑부, 비딩부, 개스킷, 원통형 캔, 캡 조립체를 모식적으로 도시화하여 설명한다.
원통형 전지는 개방단이 형성되어 있고 상기 개방단에 형성되는 크림핑부에 의하여 밀봉되는 구조이다. 원통형 전지는 기계적 압축방식으로 밀봉이 되며, 이러한 기계적 압축방식에 의한 밀봉은 두 계면간의 미세한 틈이 발생할 경우 상기 틈이 누액이 되는 경로로 작동될 수 있다. 이로 인해 원통형 전지는 파우치 타입의 전지에 비해서 밀봉 특성이 좋지 않다는 단점이 있다. 전기자동차, 하이브리드 자동차 등의 전원으로 원통형 전지가 사용되는 경우 장기간의 수명이 필요하고, 다수의 전지 셀들이 밀집되므로 이와 같은 전지의 밀봉 특성이 매우 중요하다.
원통형 전지를 포함하는 캔 형태의 전지의 밀봉을 위한 많은 연구가 진행되고 있다.
특허문헌 1은 개스킷과 밀봉캔 사이에 형성되는 공간 내에 O형의 양극 링을 투입하여 공간을 채워주는 구성을 기재하고 있으며, 특허문헌 2는 실링막을 통해 개스킷과 캔 사이의 내부 공간의 기밀성을 향상시키는 구성에 대해서 기재하고 있다. 특허문헌 3은 실링제와 결착제를 통해 개스킷과 캔, 캔과 양극판 사이의 공간을 채움으로써 밀봉 성능을 향상시키고 전기적 절연성을 형성하는 구성을 기재하고 있다.
특허문헌 1, 2의 양극 링, 실링막은 개스킷과 밀봉캔 사이의 공간을 밀봉하는 역할을 할 뿐 전기적 절연, 부식 방지 등 와셔의 기본적인 특징에 대해 명시하지 않아 양극 링을 와셔로서 사용하는 것으로 보이지 않는다. 특허문헌 3의 실링제, 결착제는 일종의 구성 요소가 아니라 개스킷과 캔, 캔과 양극판 사이의 공간을 채우는 일종의 물질로서, 절연 및 밀봉의 기능을 갖고 있을지라도 이를 와셔와 대응시킬 수는 없을 것이다. 또한, 특허문헌 3의 실링제와 결착제를 주입하는 구성은 단순히 밀봉, 절연을 하기 위한 것으로써 전해액 흡수를 통해 내부 공간의 미세한 틈을 채우기 위해 개스킷과 캔 사이에 와셔로 보기는 어렵다.
특허문헌 4는 원통형 캔에서 크림핑 부위의 상단부를 소정의 조건으로 2 회 연속 절곡함으로써, 진동, 낙하 등과 같은 외부의 물리적 충격과 내압의 증가시 밀봉 부위가 벌어지는 것을 억제하여 전해액의 누출을 방지하고, 작은 곡률반경으로 절곡시 캔에 형성되는 주름과 같은 변형을 최소화한 것이다.
특허문헌 5는 상단 개방부의 단부가 수직 단면상에서 금속 캔의 중심축 쪽으로 기울어진 경사를 형성하도록, 1차 압력을 인가하는 1차 크림핑 금형, 및 상기 금속 캔의 하면에 대해 평행한 평탄 구간을 크림핑부에 형성하도록, 상기 경사가 형성된 상단 개방부의 단부에 2차 압력을 인가하는 2차 크림핑 금형을 포함하고 있고, 상기 크림핑부에 평탄 구간을 형성하도록, 상기 평탄 구간에 대응되는 평탄부가 상단 개방부의 단부에 대면하는 2차 크림핑 금형의 하면에 형성되어 있는 원통형 전지에 관한 것이다.
특허문헌 4는 실링을 강화하기 위한 것이나, 크림핑 부위의 절곡에 대해서 특이한 현상이 나타날 수 있음을 인식하지 못하고 있다. 특허문헌 5는 단순히 크림핑 부위에 평탄 구간을 형성하여 용접을 원할하게 하기 위한 것으로서 실링 강화에 대해서는 해결책을 제시하지 않고 있다.
특히 본원발명의 발명자는 1차 크림핑 외에 2차 이상의 추가 크림핑을 진행할 경우 오히려 실링(가압력)이 감소하는 이상 현상을 관측하였으나, 종래 기술은 이에 대해서 인식조차 못하고 있을 뿐만 아니라 이에 대한 해결책 또한 제시하지 않고 있다.
상기 구성과 관련하여 절곡되는 길이 또는 각도에 따라서 크림핑부의 가압력이 +, 0, -로 변하는 특성이 시뮬레이션 결과로 관측되었다. 통상적으로 절곡부를 구비할 경우 가압력이 증가하는 것이 당연한 것으로 인식되나, 시뮬레이션 결과는 특정 길이 이상에서는 가압력이 오히려 감소하는 부정적인 효과가 관측된바, 이는 통상의 기술자가 쉽게 예상할 수 있는 것이 아니다.
일본 공개특허공보 제2016-213126호 ('특허문헌 1')
일본 공개특허공보 제2004-079355호 ('특허문헌 2')
일본 등록특허공보 제5238153호 ('특허문헌 3')
대한민국 공개특허공보 제2008-0053538호 ('특허문헌 4')
대한민국 공개특허공보 제2018-0072990호 ('특허문헌 5')
본원발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 원통형 전지의 크림핑부에 의한 밀봉에 있어서, 1차 압력을 인가하는 1차 크림핑과 2차 압력을 인가하는 2차 크림핑에서 발생하는 실링 저하 문제를 해결하여 크림핑부 실링이 강화된 원통형 전지 및 원통형 전지의 크림핑부 실링을 강화하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
여기서 언급하는 2차 크림핑은 1차 크림핑을 진행한 후 추가로 진행하는 크림핑을 말한다. 좀 더 구체적으로는 크림핑부 마지막 절곡부를 가공하는 과정을 말한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본원발명은 전극조립체를 수납한 원통형 캔, 상기 원통형 캔의 개방부에 탑재되는 캡 조립체, 및 상기 원통형 캔과 상기 캡 조립체 사이에 개재되는 개스킷을 포함하는 원통형 전지에 있어서,
상기 원통형 캔의 상부는 상기 개스킷의 외주변을 감싸는 크림핑부가 마련되며, 상기 크림핑부의 말단에는 상기 개스킷 내부로 더 절곡되는 절곡부가 마련되고, 상기 절곡부의 길이는 0.175㎜ 미만인 원통형 전지를 제공한다. 상기 절곡부의 길이는 개스킷 두께의 31.8% 미만인 경우에 해당한다.
상기 절곡부의 길이는 0.15㎜ 이하일 수 있다. 상기 절곡부의 길이는 개스킷 두께의 27.2% 이하에 해당한다.
상기 절곡부가 절곡되는 각도는 수평에서 하방으로 15도 이상 내지 직각인 90도 이하일 수 있다.
상기 개스킷은 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)를 포함할 수 있다.
상기 크림핑부는 최상단에 수평면을 이루는 수평부를 포함하고, 상기 절곡부는 상기 수평부의 말단에 마련될 수 있다.
상기 수평부의 길이는 0.9㎜ 이상일 수 있다.
상기 원통형 캔의 두께는 0.3㎜ 이상일 수 있다.
본원발명은 또한 전극조립체를 수납한 원통형 캔, 상기 원통형 캔의 개방부에 탑재되는 캡 조립체 및 상기 원통형 캔과 상기 캡 조립체 사이에 개재되는 개스킷을 포함하는 원통형 전지의 실링방법에 있어서,
상기 원통형 캔의 상부를 굴곡하여 상기 개스킷의 외주변을 감싸는 크림핑부를 형성하는 단계, 상기 크림핑부의 말단을 상기 개스킷 내부로 더 절곡하여 절곡부를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 절곡부의 길이는 0.175㎜ 미만인 원통형 전지의 실링방법을 제공한다. 상기 절곡부의 길이는 개스킷 두께의 31.8% 미만인 경우에 해당한다.
또한 상기 절곡부의 길이는 0.15㎜ 이하일 수 있다. 상기 절곡부의 길이는 개스킷 두께의 27.2% 이하에 해당한다.
상기 절곡부가 절곡되는 각도는 수평에서 하방으로 15도 이상 내지 직각인 90도 이하일 수 있다.
상기 개스킷은 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)를 포함할 수 있다.
상기 크림핑부는 최상단에 수평면을 이루는 수평부를 포함하고, 상기 절곡부는 상기 수평부의 말단에 마련될 수 있다.
상기 수평부의 길이는 0.9㎜ 이상일 수 있다.
상기 원통형 캔의 두께는 0.3㎜ 이상일 수 있다.
본원발명은 또한 상기 원통형 전지를 포함하는 전지팩을 제공한다.
본원발명은 또한 원통형 전지 원통형 캔의 상부를 가공하여 개스킷의 외주변을 감싸는 크림핑부를 형성하는 원통형 전지의 크림핑 장치에 있어서, 상기 원통형 캔의 원기둥 측면을 고정하는 3 개의 조(jaw), 상기 원통형 전지를 단계적으로 크림핑 가공하는 1개 이상의 크림핑 가공부, 상기 원통형 전지를 최종적으로 크림핑 가공하는 최종 크림핑 가공부를 포함하며, 상기 최종 크림핑 가공부가 상기 크림핑부의 말단을 상기 개스킷 내부로 더 절곡하는 절곡부의 길이는 0.175㎜ 미만인 원통형 전지의 크림핑 장치를 제공한다. 상기 절곡부의 길이는 개스킷 두께의 31.8% 미만인 경우에 해당한다.
상기 절곡부의 길이는 0.15㎜ 이하일 수 있다. 상기 절곡부의 길이는 개스킷 두께의 27.2% 이하에 해당한다.
상기 절곡부가 절곡되는 각도는 수평에서 하방으로 15도 이상 내지 직각인 90도 이하일 수 있다.
상기 크림핑부는 최상단에 수평면을 이루는 수평부를 포함하고, 상기 절곡부는 상기 수평부의 말단에 마련될 수 있다.
상기 수평부의 길이는 0.9㎜ 이상일 수 있다.
상기 원통형 캔의 두께는 0.3㎜ 이상일 수 있다.
본원발명은 상기 해결하고자 하는 과제를 임의로 조합한 구성으로도 제공이 가능하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본원발명은 전극조립체를 수납한 원통형 캔, 상기 원통형 캔의 개방부에 탑재되는 캡 조립체, 및 상기 원통형 캔과 상기 캡 조립체 사이에 개재되는 개스킷을 포함하는 원통형 전지에 있어서, 상기 원통형 캔의 상부는 상기 개스킷의 외주변을 감싸는 크림핑부가 마련되며, 상기 크림핑부의 말단에는 상기 개스킷 내부로 더 절곡되는 절곡부가 마련되고, 상기 절곡부의 길이는 0.175㎜ 미만인 원통형 전지를 제공한다.
본원발명은 또한 전극조립체를 수납한 원통형 캔, 상기 원통형 캔의 개방부에 탑재되는 캡 조립체 및 상기 원통형 캔과 상기 캡 조립체 사이에 개재되는 개스킷을 포함하는 원통형 전지의 실링방법에 있어서, 상기 원통형 캔의 상부를 굴곡하여 상기 개스킷의 외주변을 감싸는 크림핑부를 형성하는 단계, 상기 크림핑부의 말단을 상기 개스킷 내부로 더 절곡하여 절곡부를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 절곡부의 길이는 0.175㎜ 미만인 원통형 전지의 실링방법을 제공한다.
본원발명은 또한 원통형 전지 원통형 캔의 상부를 가공하여 개스킷의 외주변을 감싸는 크림핑부를 형성하는 원통형 전지의 크림핑 장치에 있어서, 상기 원통형 캔의 원기둥 측면을 고정하는 3 개의 조(jaw), 상기 원통형 전지를 단계적으로 크림핑 가공하는 1개 이상의 크림핑 가공부, 상기 원통형 전지를 최종적으로 크림핑 가공하는 최종 크림핑 가공부를 포함하며, 상기 최종 크림핑 가공부가 상기 크림핑부의 말단을 상기 개스킷 내부로 더 절곡하는 절곡부의 길이는 0.175㎜ 미만인 원통형 전지의 크림핑 장치를 제공한다.
이를 통해서 원통형 전지의 크림핑부에 의한 밀봉에 있어서, 1차 압력을 인가하는 1차 크림핑과 2차 압력을 인가하는 2차 크림핑에서 발생하는 실링 저하 문제를 해결하였다. 본원발명에 따른 원통형 전지는 2차 실링에 의해서 실링이 더 강화되는 특징이 있다.
도 1은 원통형 전지를 도시한 단면도의 일 예시이다.
도 2는 원통형 전지를 도시한 단면도의 또 따른 일 예시이다.
도 3은 본원발명에 따른 크림핑부에 대한 모식도이다.
도 4는 본원발명에 따른 시뮬레이션을 진행한 계산 방법에 대한 예시자료이다.
도 5는 본원발명에 따른 시뮬레이션을 진행한 계산 방법에 대한 또 다른 예시자료이다.
도 6은 본원발명에 따른 시뮬레이션 결과이다.
도 7은 본원발명에 따른 크리핑 장치의 분해 사시도이다.
도 8은 본원발명에 따른 크리핑 장치의 단면도이다.
도 9는 본원발명에 따른 최종 크리핑 가공부의 부분 확대도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본원발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본원발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본원발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본원발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 3은 본원발명에 따른 크림핑부에 대한 모식도이다. 도 3은 시뮬레이션을 위해서 크링핑부를 간단하게 모식화한 것이다. 원통형 전지는 비딩부(24)가 마련되어 있고, 크림핑부(21)에 의해서 개스킷(40)이 일차적으로 실링하며, 개스킷(40)에 의해서 캡 조립체(30) 또한 같이 실링된다. 크림핑부(21)는 최상단에 수평면을 이루는 수평부(26)를 포함하고, 절곡부(25)는 수평부(26)의 말단에 마련된다. 절곡부(25)의 길이와 절곡부가 절곡되는 각도(25D)가 시뮬레이션에서 사용되는 변수이다.
표 1은 본원발명에 따른 실시예에서 시뮬레이션을 진행한 세트에 대한 목록이다.
Figure PCTKR2024016288-appb-img-000001
시뮬레이션은 다음과 같은 해석 방법에 의해서 진행하였다.
Interference Fit Analysis를 통해서 2차 크림핑을 모사하였다. 원통형 캔의 밴딩부에 대한 힌지(모서리) 및 Boundary condition을 적용하여 3차 크림핑을 모사하였다. 절곡부의 각도에 따른 개스킷(PBT)의 접촉 압력을 계산하였다. 시뮬레이션에 사용한 개스킷의 두께는 0.55㎜이며, 재질은 PBT이다. 상기 PBT는 탄성 영역과 플라스틱 영역으로 물성을 나누어서 계산하였다. 플라스틱 스트레스가 42MPa 이하일 경우에는 탄성영역으로 간주하여 탄성 모듈러스 1567에 연신율을 곱하여 스트레스를 계산하였다. 플라스틱 영역일 경우에는 플라스틱 스트레스-플라스틱 스트레인 곡선을 사용하였다.
수평부의 길이는 최소 0.9㎜를 기준으로 계산하였다. 원통형 캔의 소재는 니켈도금강으로서 크림핑 부위의 두께는 0.3㎜로 고려하였다.
도 4는 본원발명에 따른 시뮬레이션을 진행한 계산 방법에 대한 예시자료이며, 도 5는 본원발명에 따른 시뮬레이션을 진행한 계산 방법에 대한 또 다른 예시자료이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 도 4 및 도 5에서 좌측의 붉은색으로 표시한 부분은 접촉압력을 계산한 부분이다. 도 4 및 도 5는 하나의 경우에 대해서 개스킷 안쪽과 바깥쪽의 압력을 표시한 것이다. 붉은색으로 표시한 부분 중 상부 좌측, 즉 U자 형태의 시작 부분을 0으로 지정하고 이를 따라서 이동하면서 각 부위에 해당하는 접촉 압력(Contact Pressure)을 계산하였다. 하나의 예시에 따른 계산 결과를 도 4 및 도 5의 우측에 나타냈다. 우측 그래프의 접촉 압력을 길이에 따라 적분하여 각각에 대한 접촉 압력이 계산되며, 도 4 및 도 5의 모든 경우를 합하여 하나의 케이스에 대한 전체 접촉 압력을 도출하였다. 도 4 및 도 5에서 붉은색으로 표시한 부분이 실질적으로 개스킷에 의해서 실링이 일어나는 영역인바, 이들의 모든 부분에서 접촉 압력을 계산하여 전체적인 실링에 의해서 발생한 압력을 파악하였다.
도 6은 본원발명에 따른 시뮬레이션 결과이다.
도 6을 참조하면 절곡부의 길이(Bending)가 0.15㎜ 이하인 경우 절곡부의 절곡되는 각도(Bending Angle)가 증가할수록 접촉 압력이 증가한다. 즉 추가적인 절곡부에 의한 실링은 절곡부의 길이가 0.15㎜ 이하인 경우에만 효과가 있는 것으로 보이며, 0.15㎜를 초과하는 경우 오히려 역효과를 나타내는 것으로 파악되었다. 이를 개스킷의 두께 0.55㎜에 대비해 볼 때 개스킷 두께의 27.3% 이하인 경우에 해당한다.
절곡부의 길이(Bending)가 0.175㎜ 이상인 경우 절곡부의 절곡되는 각도(Bending Angle)가 증가할수록 오히려 접촉 압력이 감소한다. 이를 개스킷의 두께 0.55㎜에 대비해 볼 때 개스킷 두께의 31.8% 이상인 경우에 해당한다. 즉 추가적인 절곡부에 의한 실링은 오히려 역효과를 나타내는 것으로 파악되었다. 이는 절곡부에 의해서 개스킷과 원통형 캔 사이에 빈 공간(dead space)가 발생하여 접촉 압력이 감소하는 것으로 해석된다. 또한 절곡부에 의해서 개스킷의 소성 변형이 크게 발생하여 접촉 압력이 감소하는 것으로 해석된다.
이와 같이 절곡부에 의해서 2차 실링을 진행하는 경우 통상적인 예측과 달리 오히려 접촉 압력(실링 정도)가 감소하는 경우가 발생하는 것을 파악할 수 있다. 절곡부에 의해서 실링을 강화하기 위해서는 절곡부에 의해서 개스킷과 원통형 캔 사이에 빈 공간(dead space)이 발생하지 않아야 하며, 또한 절곡부에 의해서 개스킷의 소성 변형이 크게 발생하지 않는 범위에서 절곡부의 크기 및 절곡 각도를 한정해야 한다.
크림핑 가공부는 통상 2단계 이상으로 구성되며, 원통 형태의 원통형 캔 상부를 단계적으로 절곡하여 크림핑한다. 원통형 캔의 비딩부를 기준으로 3개의 조가 원통형 캔을 고정하고, 상부에서 내려오는 크림핑 가공부에 의해서 원통형 캔의 말단이 절곡 변형된다.
본원발명에 따른 크림핑 장치에 있어서, 통상적으로 진행되는 크림핑 가공은 종래 기술에 따른 크림핑 장치와 동일하다. 단계적으로 진행되는 크림핑 가공은 캠 형식의 장치에 의해서 원형 궤도를 따라서 순차적으로 진행된다. 다만, 본원발명에 따른 크림핑 장치는 최종 크림핑 가공부에 특징이 있는바, 도 7 내지 9는 이 부분만을 나타내었다.
도 7은 본원발명에 따른 크림핑 장치의 분해 사시도이며, 도 8은 본원발명에 따른 크림핑 장치의 단면도이고, 도 9는 본원발명에 따른 최종 크림핑 가공부의 부분 확대도이다.
도 7 내지 도 9을 참고하면, 원통형 전지(100) 원통형 캔의 상부를 가공하여 개스킷의 외주변을 감싸는 크림핑부를 형성하는 원통형 전지의 크림핑 장치에 있어서, 상기 원통형 캔의 원기둥 측면을 고정하는 3 개의 조(jaw)(50), 상기 원통형 전지를 단계적으로 크림핑 가공하는 1개 이상의 크림핑 가공부, 상기 원통형 전지를 최종적으로 크림핑 가공하는 최종 크림핑 가공부(60)를 포함하며, 상기 최종 크림핑 가공부(60)가 상기 크림핑부의 말단을 상기 개스킷 내부로 더 절곡하는 절곡부의 길이는 0.175㎜ 미만인 원통형 전지의 크림핑 장치를 제공한다. 상기 절곡부의 길이는 개스킷 두께의 31.8% 미만인 경우에 해당한다.
도 8은 조와 최종 크림핑 가공부(60)의 결합 상태를 나타내기 위해서 원통형 전지는 생략하였다. 도 9의 하단 4개의 도면은 최종 크림핑 가공부(60)에서 실제 크림핑이 일어나는 부분에 대한 확대 실시도이다. 도 9 및 도 3을 참조하면 도 9의 하단 4개 도면에서 점선 사각형으로 표시된 부분은 원통형 전지의 크림핑부(21)에서 최상단에 수평면을 이루는 수평부(26)와 접촉하는 부분이다. 실제 가공에 있어서, 상기 수평부(26)는 이미 전단계의 크림핑 가공부에 의해서 절곡된 상태이나. 최종 크림핑 가공에 있어서도 접촉한다.
도 9에서 점선 원형으로 표시된 부분은 상기 수평부(26)의 말단에 마련된 절곡부(25)를 가공하기 위한 부분이다. 절곡부(25)의 길이는 0.175㎜으로서 개스킷 두께의 31.8% 미만인 경우에 해당한다. 도 9에 따른 최종 크림핑 가공부(60)는 원통형 캔(20)에 대해서 별도의 절삭은 진행하지 않고 절곡만하므로 도 9에서 원형으로 표시된 부분 중 경사면의 길이는 상기 절곡부(25)의 길이 0.175㎜보다 지나치게 크지 않아야 한다. 절곡부(25)가 개스킷(40)과 접촉하여 개스킷(40)의 내부로 삽입이 될 수 있는바, 도 9에서 원형으로 표시된 부분 중 경사면의 길이는 절곡부(25)의 길이보다 짧거나 유사해야 한다. 최종 크림핑 가공부(60)의 상기 경사면의 길이가 지나치게 길어질 경우 개스킷을 손상시킬 수 있기 때문이다.
절곡부(25)가 절곡되는 각도는 수평에서 하방으로 15도 이상 내지 직각인 90도 이하이므로 도 9에서 원형으로 표시된 부분 중 경사면의 각도 또한 15도 이상 내지 직각인 90도 이하가 되어야 한다. 도 9의 하단부는 이를 각각의 경우에 대해서 따로 모식화 한 것이다.
즉 본원발명에 따른 최종 크림핑 가공부는 수평부(26)와 접촉하는 수평가공부, 절곡부(25)를 가공하기 위한 절곡가공부를 포함하며, 절곡가공부의 길이는 절곡부(25)의 길이보다 짧거나 유사해야 하며, 바람직하게는 절곡부(25) 길이 이하이고, 상기 수평가공부와 상기 절곡가공부가 이루는 각도는 15도 이상 내지 직각인 90도 이하이다.
본원발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본원발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.
(부호의 설명)
10: 전극조립체
11: 전극판
12: 분리막
13: 제1리드
20: 원통형 캔
21: 크림핑부
24: 비딩부
25: 절곡부
25D: 절곡부의 절곡되는 각도
26: 수평부
30: 캡 조립체
34: PTC 소자
36: 안전 벤트
38: 전류차단소자
40: 개스킷
42: 보조 개스킷
50: 조(jaw)
60: 최종 크림핑 가공부
100: 원통형 전지

Claims (16)

  1. 전극조립체를 수납한 원통형 캔;
    상기 원통형 캔의 개방부에 탑재되는 캡 조립체; 및
    상기 원통형 캔과 상기 캡 조립체 사이에 개재되는 개스킷;
    을 포함하는 원통형 전지에 있어서,
    상기 원통형 캔의 상부는 상기 개스킷의 외주변을 감싸는 크림핑부가 마련되며,
    상기 크림핑부의 말단에는 상기 개스킷 내부로 더 절곡되는 절곡부가 마련되고,
    상기 절곡부의 길이는 0.175㎜ 미만인 원통형 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 절곡부의 길이는 0.15㎜ 이하인 원통형 전지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 절곡부가 절곡되는 각도는 수평에서 하방으로 15도 이상 내지 직각인 90도 이하인 원통형 전지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 크림핑부는 최상단에 수평면을 이루는 수평부를 포함하고,
    상기 절곡부는 상기 수평부의 말단에 마련되는 원통형 전지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 수평부의 길이는 0.9㎜ 이상인 원통형 전지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 원통형 캔의 두께는 0.3㎜ 이상인 원통형 전지.
  7. 전극조립체를 수납한 원통형 캔;
    상기 원통형 캔의 개방부에 탑재되는 캡 조립체; 및
    상기 원통형 캔과 상기 캡 조립체 사이에 개재되는 개스킷;
    을 포함하는 원통형 전지의 실링방법에 있어서,
    상기 원통형 캔의 상부를 굴곡하여 상기 개스킷의 외주변을 감싸는 크림핑부를 형성하는 단계;
    상기 크림핑부의 말단을 상기 개스킷 내부로 더 절곡하여 절곡부를 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 절곡부의 길이는 0.175㎜ 미만인 원통형 전지의 실링방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 절곡부의 길이는 0.15㎜ 이하인 원통형 전지의 실링방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 절곡부가 절곡되는 각도는 수평에서 하방으로 15도 이상 내지 직각인 90도 이하인 원통형 전지의 실링방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 크림핑부는 최상단에 수평면을 이루는 수평부를 포함하고,
    상기 절곡부는 상기 수평부의 말단에 마련되는 원통형 전지의 실링방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 수평부의 길이는 0.9㎜ 이상인 원통형 전지의 실링방법.
  12. 원통형 전지 원통형 캔의 상부를 가공하여 개스킷의 외주변을 감싸는 크림핑부를 형성하는 원통형 전지의 크림핑 장치에 있어서,
    상기 원통형 캔의 원기둥 측면을 고정하는 3 개의 조(jaw);
    상기 원통형 전지를 단계적으로 크림핑 가공하는 1개 이상의 크림핑 가공부;
    상기 원통형 전지를 최종적으로 크림핑 가공하는 최종 크림핑 가공부;를 포함하며,
    상기 최종 크림핑 가공부가 상기 크림핑부의 말단을 상기 개스킷 내부로 더 절곡하는 절곡부의 길이는 0.175㎜ 미만인 원통형 전지의 크림핑 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 절곡부의 길이는 0.15㎜ 이하인 원통형 전지의 크림핑 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 절곡부가 절곡되는 각도는 수평에서 하방으로 15도 이상 내지 직각인 90도 이하인 원통형 전지의 크림핑 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 크림핑부는 최상단에 수평면을 이루는 수평부를 포함하고,
    상기 절곡부는 상기 수평부의 말단에 마련되는 원통형 전지의 크림핑 장치.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 수평부의 길이는 0.9㎜ 이상인 원통형 전지의 크림핑 장치.
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