[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

KR101737644B1 - 고출력 전기 화학 전지 내의 내부 부품들의 외부에서 인가된 레이저 용접을 위한 방법 및 디자인 - Google Patents

고출력 전기 화학 전지 내의 내부 부품들의 외부에서 인가된 레이저 용접을 위한 방법 및 디자인 Download PDF

Info

Publication number
KR101737644B1
KR101737644B1 KR1020117014265A KR20117014265A KR101737644B1 KR 101737644 B1 KR101737644 B1 KR 101737644B1 KR 1020117014265 A KR1020117014265 A KR 1020117014265A KR 20117014265 A KR20117014265 A KR 20117014265A KR 101737644 B1 KR101737644 B1 KR 101737644B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
end cap
insert
cap insert
electrochemical cell
core
Prior art date
Application number
KR1020117014265A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110099110A (ko
Inventor
챨스 이. 마틴
루치엔 폰테인
윌리암 에이치. 가드너
Original Assignee
에이일이삼 시스템즈, 엘엘씨
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에이일이삼 시스템즈, 엘엘씨 filed Critical 에이일이삼 시스템즈, 엘엘씨
Publication of KR20110099110A publication Critical patent/KR20110099110A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101737644B1 publication Critical patent/KR101737644B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/32—Bonding taking account of the properties of the material involved
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/32—Bonding taking account of the properties of the material involved
    • B23K26/323—Bonding taking account of the properties of the material involved involving parts made of dissimilar metallic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0431—Cells with wound or folded electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0587—Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/124—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147—Lids or covers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/172—Arrangements of electric connectors penetrating the casing
    • H01M50/174—Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells
    • H01M50/179—Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells for cells having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183—Sealing members
    • H01M50/184—Sealing members characterised by their shape or structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183—Sealing members
    • H01M50/186—Sealing members characterised by the disposition of the sealing members
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/528—Fixed electrical connections, i.e. not intended for disconnection
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/34—Coated articles, e.g. plated or painted; Surface treated articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
    • B23K2103/04—Steel or steel alloys
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
    • B23K2103/04—Steel or steel alloys
    • B23K2103/05—Stainless steel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/08—Non-ferrous metals or alloys
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/08—Non-ferrous metals or alloys
    • B23K2103/10—Aluminium or alloys thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/08—Non-ferrous metals or alloys
    • B23K2103/12—Copper or alloys thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/18—Dissimilar materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/18—Dissimilar materials
    • B23K2103/26—Alloys of Nickel and Cobalt and Chromium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/53—Means to assemble or disassemble
    • Y10T29/5313—Means to assemble electrical device
    • Y10T29/53135—Storage cell or battery

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)

Abstract

전기 화학 전지는 부품이 전지 캐니스터에 조립된 후에 외부원으로부터 용접된 부품을 포함한다. 전지 캐니스터는 전극 탭 및 코어 인서트를 수납한다. 캡 단부 인서트가 코어 인서트에 대향하여 배치된다. 레이저 빔과 같은 외부 용접원이 단부 캡 인서트에 적용되어, 단부 캡 인서트, 전극 탭 및 코어 인서트가 단부 캡 인서트로부터 코어 인서트로 연장하는 용접부에 의해 전기적으로 결합되게 된다.

Description

고출력 전기 화학 전지 내의 내부 부품들의 외부에서 인가된 레이저 용접을 위한 방법 및 디자인{METHOD AND DESIGN FOR EXTERNALLY APPLIED LASER WELDING OF INTERNAL CONNECTIONS IN A HIGH POWER ELECTROCHEMICAL CELL}
본 출원은 본 명세서에 참조로서 포함되어 있는 발명의 명칭이 "고출력 전기 화학 전지의 내부 접속부의 외부에서 인가된 레이저 용접용 방법 및 디자인(Method and Design for Externally Applied Laser Welding of Internal Connections in a High Power Electrochemical Cell)"인 2008년 11월 25일 출원된 미국 가출원 제 61/117,760호의 이득을 청구한다.
본 발명에 따른 실시예는 전기 화학 전지에 관한 것으로서, 특히 레이저 용접에 의해 제공된 내부 부품 사이의 고강도 저임피던스 전기 접점에 관한 것이다.
전기 화학 전지, 예를 들어 배터리 셀에서, 전류는 배터리 전극 포일로부터 중앙에 위치된 단자로 운반된다. 전극 포일은 중앙 단자에 직접 접속될 수 있고, 또는 집전 탭을 통해 중앙 단자에 접속될 수 있다. 몇몇 통상의 에너지 전달 디바이스에서, 중앙 단자에 접속되는 위치에서의 포일 또는 탭의 평면의 배향은 주로 전지의 종축과 일치한다. 이러한 접속부를 이용하는 것은 전지 내의 상당한 수직 공간을 필요로 한다.
초음파, 저항 또는 다른 용접 방법을 사용하여 전극 탭을 접합하는 공지의 방법은 내부 배터리 셀 부품, 예를 들어 탭이 용접 앤빌, 전극, 레이저 빔 등에 접근 가능한 것을 요구한다. 종래의 접합 기술의 예는 본 명세서에 참조로서 포함되어 있는 발명의 명칭이 "고전류 용량 에너지 전달 디바이스용 캡 조립체"인 미국 특허 출원 제 12/135,708호에 개시되어 있다.
리튬 이온 배터리 셀(10)의 상업적으로 입수 가능한 종래의 디자인이 도 1에 도시된다. 배터리 셀(10)은 단자 단부(20) 및 비단자 단부(30)를 포함한다. 배터리 셀(10)은 도 2에서 단자 단부(20)가 제거된 상태로 도시된다. 연장 탭(40)은 배터리 셀(10)의 내부 작동부에 단자 캡(20)을 전기적으로 결합하도록 제공된다. 더 구체적으로, 연장 탭(40)은 와셔(70) 아래에 위치된 네거티브 단자(50)와 네거티브 집전 전극 탭(60) 사이의 콘딧(conduit)으로서 기능한다. 연장 탭은 이 구성에서 필수적이지만, 이는 더 높은 용량 배터리를 제공하는데 사용될 수 있는 전지의 체적으로부터 제외된다. 포지티브 단자(80)가 셀(10)에 전기적으로 결합되어 포지티브 전위를 유지한다. 반경방향 용접부가 전극 탭(60)을 코어 인서트(90)에 결합하도록 형성되고 용접 마크(94)를 생성한다.
본 발명의 예시적인 실시예는 적어도 하나의 전극 탭을 통한 레이저 에너지의 통과를 허용하도록 구체적으로 설계된 전기 화학 전지에 사용을 위한 단부 캡 인서트를 제공한다. 캡 인서트 디자인은 또한 기초 전극 탭이 이들 사이에 공간이 없이 완전히 중첩되는 것을 보장하기 위해 원형 용접 경로를 구속하는 기능을 수행한다. 내부 간격의 존재 없이, 레이저 생성된 키홀(keyhole)에 의해 형성된 모든 스패터(spatter)가 전지로부터 유도되어 이에 의해 전지의 내부 부품을 용접할 때 자유 금속 입자와 관련된 위험을 감소시킨다.
예시적인 양태에 따르면, 캐니스터(canister), 캐니스터 내에 배치된 코어 인서트, 코어 인서트로부터 멀어지게 향하는 외부면을 갖는 단부 캡 인서트를 갖는 전기 화학 전지가 제공된다. 적어도 하나의 전극 탭이 단부 캡 인서트와 코어 인서트 사이에 배치된다. 단부 캡 인서트, 적어도 하나의 전극 탭 및 코어 인서트는 외부 레이저 빔에 의해 제공된 용접부에 의해 전기적으로 결합된다. 용접부는 단부 캡 인서트의 외부면으로부터 코어 인서트로 연장하는 용접된 부품의 물리적 변형부를 제공한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 전기 화학 전지의 내부 부품을 외부에서 접속하는 방법이 제공된다. 이 방법은 전지 캐니스터를 제공하는 단계, 캐니스터 내에 적어도 하나의 전극 탭을 배치하는 단계, 캐니스터 내에 코어 인서트를 삽입하는 단계, 코어 인서트에 대향하여 단부 캡 인서트를 배치하는 단계, 및 단부 캡 인서트에 외부 용접원을 적용하는 단계를 포함하고, 단부 캡 인서트, 적어도 하나의 전극 탭 및 코어 인서트는 단부 캡 인서트로부터 코어 인서트로 연장하는 용접부에 의해 전기적으로 결합된다.
이전의 실시예들 중 임의의 하나에서, 단부 캡 인서트는 전지의 캐소드 및 애노드 전위 중 하나이다. 용접부는 전기 화학 전지의 길이 방향으로 연장되고, 단부 캡 인서트의 중공 영역에서 시작된다. 용접부는 단부 캡 인서트 및 적어도 하나의 전극 탭을 통과한다.
이전의 실시예들 중 임의의 하나에서, 용접부는 단부 캡 인서트, 적어도 하나의 전극 탭 및 코어 인서트 내에 완전히 수납된다.
이전의 실시예들 중 임의의 하나에서, 용접부는 단부 캡 인서트, 적어도 하나의 전극 탭 및 코어 인서트 사이의 임의의 내부 간격을 통과하지 않는다.
이전의 실시예들 중 임의의 하나에서, 단부 캡이 단부 캡 인서트를 둘러싸고 시임 용접에 의해 캐니스터에 부착된다.
이전의 실시예들 중 임의의 하나에서, 단부 캡은 캐니스터와는 다른 전위에 제공된다. 단부 캡 인서트는 포지티브 전위에 있고 알루미늄을 포함할 수 있다. 단부 캡 인서트는 네거티브 전위에 있고, 철, 강, 니켈 도금강, 니켈, 스테인레스강, 구리 및 구리 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료로 제조될 수 있다.
이전의 실시예들 중 임의의 하나에서, 리벳이 단부 캡 인서트 둘레에 배치된다. 단부 캡 인서트는 네거티브 단자의 부분을 형성할 수 있고, 리벳은 니켈 도금강을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 리벳 및 코어 인서트는 단일의 단일형 피스(unitary piece)부분 또는 부품의 형태로 제공된다.
이전의 실시예들 중 임의의 하나에서, 용접부는 키홀 용접부이다. 용접부는 적어도 하나의 전극 탭 폭의 대략 1/2인 원형 경로를 형성하며, 따라서 결과적인 용접부는 단부 캡 인서트, 적어도 하나의 전극 탭 및 코어 인서트를 포함하는 재료의 고체 스택 내에 완전히 구속된다.
이전의 실시예들 중 임의의 하나에서, 단부 캡 인서트는 컵의 형상이고, 외부 레이저 빔이 단부 캡 인서트의 중공부에서 원형 경로를 따른다.
이전의 실시예들 중 임의의 하나에서, 단부 캡 인서트는 비다공성 접착제 폴리머 코팅으로 코팅된다.
본 발명의 예시적인 실시예는 더욱 체적 및 중량적으로 효율적이 되도록 종래의 기술보다 적은 공간을 점유하는 컵 디자인을 제공한다. 따라서, 더 큰 양의 활성 질량이 전기 화학 전지 내에 형성될 수 있다. 전술된 특징들은 서로 조합하여 구현될 수 있다는 사실이 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 예시적인 실시예는 도면과 함께 취한 이하의 상세한 설명으로부터 더 완전히 이해되고 인식될 수 있을 것이다.
도 1은 전통적인 전기 화학 전지 디자인의 도면.
도 2는 단자 단부가 제거된 전통적인 전기 화학 전지의 도면.
도 3a는 전극 탭의 외부 레이저 용접을 이용하는 배터리 셀 디자인의 단면도.
도 3b는 밀봉 캡을 이용하는 배터리 셀 디자인의 단면도.
도 4는 탭 스택을 통해 코어 인서트 내에 용접부를 제공하는 외부 레이저 빔 용접 너겟(nugget)의 단면도.
도 5a는 본 발명의 양태에 따른 인서트를 갖는 캐소드 캡의 개략도.
도 5b는 본 발명의 양태에 따른 애노드 캡의 개략도.
도 5c는 본 발명의 양태에 따른 인서트를 갖는 캐소드 캡의 단면도.
도 6은 본 발명의 양태에 따른 비일체형 캐소드 단부 캡/인서트 디자인의 단면도.
도 7은 본 발명의 양태에 따른 일체형 캐소드 단부 캡/인서트 디자인의 단면도.
도 8은 본 발명의 양태에 따른 단부 캡과 일체로 형성된 캐니스터의 단면도.
본 발명에 따른 실시예는 배터리 셀의 내부 부품에 캡 부품을 결합하기 위해 외부 레이저 에너지를 이용한다. 고출력 레이저 빔이 용접될 부분 내에 증기 캐비티를 생성하고 이어서 캐비티가 액체 금속으로 충전되는 키홀 용접(keyhole welding)이 사용될 수 있다. 레이저 용접 이외의 다른 용접 수단이 외부 용접을 실행하기 위해 이용될 수 있다. 가능한 용접 방법은 전자 빔 용접, 플라즈마 아크 용접 또는 저항 용접을 포함할 수 있다. 납땜 또는 브레이징 기술이 또한 부분들을 접합하는데 이용될 수 있다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 예시적인 고출력 리튬 이온 배터리 셀(100) 내의 단부 캡 인서트(120), 전극 탭(130) 및 젤리롤(jellyroll) 코어 인서트(140)를 포함하는 용접된 부품을 도시하는 배터리 셀의 단면도이다. 이들 부품은 원형 젤리롤 코어 인서트(140)를 포함하는 캔 상의 단부 캡의 조립체를 거쳐 서로 통신적으로 접합되어, 단부 캡 인서트(120), 전극 탭(130) 및 젤리롤 코어 인서트(140)가 용접부를 적용하기 전에 이들의 조립된 위치에 배치되게 된다. 예시적인 실시예에서, 젤리롤은 원통형 형상을 갖는다.
외부에서 발생된 레이저 에너지(110)가 캡 인서트(120)의 표면에 유도되고, 이는 이어서 단부 캡 인서트(120)를 통과하여 기초 탭(130)에 용접하고 레이저 접합 포스트 또는 용접 너겟(150)을 형성함으로써 코어 인서트(140)를 지지한다. 실시예에서, 예를 들어 대략 4 mm 용접부 직경은 용접부가 예를 들어 8 mm의 넓은 전극 탭(130)의 모든 탭층을 완전히 통과하며, 그에 의해 전지의 내부의 스패터의 위험을 상당히 감소시키거나 완전히 배제한다. 따라서, 코어 인서트(140)의 임의의 부분을 통과하여 젤리롤을 손상시키는 레이저 에너지(110)의 위험이 최소화된다. 레이저 경로의 직경은 전극들 사이의 간격 또는 공간을 에워싸지 않도록 치수 설정되어야 한다. 캡 인서트(120)의 표면은 레이저의 효율적인 통과를 허용하는 두께를 갖는다. 예시적인 실시예에서, 레이저를 받게 되는 캡 인서트(120)의 부분은 대략 0.5 mm의 두께를 갖는다.
감소된 직경 코어 인서트(140)가 또한 사용되어 잠재적으로 2개의 최내측 탭(130)의 역방향 굽힘의 요구를 제거할 수 있다. 단부 캡 인서트(120)는 리벳(121)을 거쳐 배터리 셀(100)에 견고하게 부착되고, 이는 모든 전극 탭(130)을 함께 효과적으로 조합하고 주위 부품의 과도한 열을 감소시키기 위해 외부에서 인가된 레이저(110)가 통과되어야 하는 재료의 양을 최소화하도록 설계되고, 이는 그렇지 않으면 배터리 셀의 작동에 악영향을 미칠 수 있다. 캡 인서트(120)의 컵형 디자인은 키홀 용접 경로를 제한하고 전기 화학 전지의 내부의 소형 자유 부유 금속 입자 및 용융된 재료를 생성하는 가능성을 제거함으로써 내부 부품의 내부 용접에 비해 장점을 제공하기 위해 전지 외부에 스패터를 유지한다.
특정 재료들은 Li-이온 배터리 셀의 포지티브 전극 전위에서 전기 화학적으로 적합성을 가지며, 특정 재료들은 Li-이온 배터리 셀의 네거티브 전극 전위에서 전기 화학적으로 적합성을 갖는다. 몇몇 실시예에서, 일 전위에서 적합성이 있는 재료는 배터리 셀의 반대 전위에서 적합성이 있지 않을 수 있다. 전지의 포지티브 전위부를 위한 예시적인 재료는 알루미늄 및 알루미늄 합금이다. 이들 재료는 일반적으로 이용 가능한 레이저 기술에 의해 용접될 능력을 갖는 추가의 장점을 제시한다.
Li-이온 전지의 네거티브 전위에서 부품에 통합된 재료의 예는 이온, 강, 니켈 도금강, 니켈, 스테인레스강 및 구리 또는 예를 들어 황동 또는 청동과 같은 구리의 합금을 포함한다. 본 발명의 실시예에서, 단부 캡 인서트(120)는 고순도 니켈(Ni 200 또는 Ni 201)로 구성되고, 이는 탭(130)의 구성을 위한 예시적인 재료인 구리에 즉시 용접될 수 있다. 구리는 종종 리튬 이온 전지 내의 네거티브 전극 탭 재료로서 이용된다. 구리는 니켈보다 상당히 낮은 전기 비저항을 갖는다. 구리는 또한 니켈보다 더 큰 체적 및 중량 밀도를 성취하는 것을 용이하게 한다. 구리의 단점은 융합 용접에 의해 강에 접합될 때 균열이 용접부 내에 형성되어 이러한 용접의 밀폐 특성을 신뢰적이지 않게 하는 경향이 있다는 것이다. 그러나, 니켈은 레이저 용접에 의해 구리에 즉시 용접될 수 있고, 캡 인서트 디자인의 구성을 위한 예시적인 재료이다. 니켈은 또한 전지의 네거티브 단자의 리벳 부품을 위한 예시적인 재료인 니켈 도금강에 즉시 접합될 수 있다. 강 또는 니켈 도금강이 단부 캡 인서트 재료로서 이용될 때와 같이, 단부 캡 인서트가 분위기 부식에 민감한 재료로 제조될 때, 에폭시 또는 아크릴과 같은 비다공성 접착제 폴리머 코팅이 부식 환경으로부터 보호하는데 사용될 수 있다.
도 3b는 단부 캡 인서트(120), 전극 탭(130) 및 고출력 리튬 이온 배터리 셀(100)을 제공하기 위해 용접 너겟(nugget; 150)에 결합된 젤리롤 코어 인서트(140)를 포함하는 도 3a의 용접된 부품을 도시하는 대안적인 배터리 셀의 단면도이다. 예시적인 실시예에 따르면, 단부 캡 인서트(120)는 단부 캡 인서트(120)의 통기 구멍(170) 상부에 위치된 밀봉 컵(160)을 수용한다. 통기 구멍(170)은 단부 캡 인서트(120)의 저부를 통해 연장된다. 밀봉 컵(160)은 예를 들어 컵(160)의 상부 림 둘레에 용접부(162)를 제공함으로써 단부 캡 인서트(120)에 결합될 수 있다.
통상적으로, 너겟 또는 다른 유형의 용접부(150)에 의해 제공된 원형 용접부는 셀(100)의 내부 영역과 외부 영역 사이에 밀폐 밀봉부를 생성한다. 용접부(150)는 또한 결합된 부품에 구조적 안정성을 제공하고 부품들 사이의 전기 접속성을 추가한다. 특정 상황에서, 용접 너겟(150)은 균열 또는 불완전부가 발생하면 밀폐 밀봉부를 손상시킬 수 있다. 본 실시예의 예시적인 양태는 용접부(150)에 기인하는 임의의 밀봉부를 상쇄하기 위해 통기구(170)를 제공한다. 또한, 용접부(150)는 예로서 단지 대략 350도 등으로 용접부를 연장시킴으로써 360도 서클(circle) 미만으로 형성될 수 있다. 350도 또는 360도 미만으로 용접부를 연장시킴으로서, 완전한 밀폐 밀봉부를 보장하지 않으면서 결합된 부품 사이의 전기 접속성 및 요구된 구조적 완전성을 여전히 제공할 수 있다. 대신에, 단부 캡 인서트(120)는 밀봉 컵(160)에 의해 밀폐 밀봉된다. 밀봉 컵(160)이 삽입된 후에, 누설 시험이 수행될 수 있다. 누설 시험은 당 기술 분야의 숙련자에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 전지 내로 질소 또는 헬륨을 주입하고 가스의 탈출을 모니터링함으로써 압축을 포함하는 임의의 적합한 방식으로 수행될 수 있다.
밀폐 밀봉부를 제공하기 위해 용접부(150)에 의존하지 않음으로써, 시험은 밀봉 컵(160)만이 밀폐 밀봉부를 제공하기에 충분한지 여부를 판정할 수 있다. 이는 누설 시험이 어떠한 누설도 존재하지 않는다고 판정하고 밀봉부가 컵(160) 대신에 용접부(150)에 의해 일시적으로 제공되는 상황에서 지속적인 밀폐 밀봉부의 존재에 대한 잘못된 의존성을 제거한다. 전지가 여전히 누설 시험을 통과하는 동안 컵(160)이 시작으로부터 결함이 있으면, 이이서 용접부(150)가 이후에 열화되거나 밀폐 밀봉부를 제거하거나 감소시키는 불완전부를 발생시키는 상황이 존재할 수 있다. 이 시나리오는 밀봉 컵(160)보다 이후의 시간에 불완전부를 발생시키는 경향이 더 많은 용접부(150)에 기인하여 문제점을 발생시킨다. 시작으로부터 밀폐 밀봉부가 용접부(150) 대신에 밀봉 컵(160)에 의해 적절하게 제공되어 있다는 것이 인지되면, 시간 경과에 따라 밀폐 밀봉부를 유지하는 전지의 능력의 확신이 증가될 수 있다.
도 4를 참조하면, 외부에서 인가된 레이저 용접 너겟의 단면도가 도시된다. 외부 레이저 빔 에너지(110)는 단부 캡 인서트(120)를 통해 유도되어 전극 탭(130)이 젤리롤 코어 인서트(140)에 용접되게 된다. 용접된 재료는 원형 방식으로 단부 캡 인서트(120)의 내부면으로부터 젤리롤 코어 인서트(140)로 연장된다. 용접 너겟의 이 실시예는 키홀 레이저 용접의 전형적인 형상을 나타낸다. 전도 용접과 같은 다른 형태의 용접이 사용될 수 있다. 전도 용접은 재료에 덜 침습성이지만, 주위 요소에 더 큰 열 전파를 허용할 수도 있다. 키홀 용접이 전도 용접보다 더 집중되지만, 통상적으로 짧은 시간 동안 더 높은 최고 파워를 사용한다. 용접은 단부 캡 인서트(120)의 내부 부분을 따라 원형 운동을 수행된다.
도 5a는 일체로 구성된 단부 캡 인서트(310A)를 갖는 단자 단부 캐소드 캡(300A)을 포함하는 대안 실시예를 도시한다. 이 예시적인 실시예에서, 전지의 하나 또는 양 단자는 전지 캔(미도시)으로부터 전기적으로 절연될 수 있다. 도 5b는 캡(300A)의 저부(300B)를 도시하고, 조립될 때 전극에 대해 가압되는 돌출부(310B)를 포함한다. 도 5c는 단부 캡 인서트(310A), 통기구(402) 및 충전 구멍(440)을 도시하는 단면도이다. 도 5a 내지 도 5c의 실시예는 전술된 바와 같이, 외부에서 인가된 레이저가 단부 캡 인서트(310A)의 외향 지향 저부면으로부터 돌출부(310B)를 통해 젤리롤 코어 인서트(140)로 연장할 수 있게 한다.
도 6을 참조하면, 캡 조립체(400)는 대안적인 단부 캡 인서트(410)와 함께 도시된다. 외부 레이저 에너지가 단부 캡 인서트(410)의 내부 외향 지향면(422)에 유도되어 전술된 방식으로 코어 인서트에 기초 전극 탭을 결합한다. 통기구(420)가 배터리 셀 내에 형성된 압력을 해제하기 위해 단부 캡 인서트(410) 내에 제공된다. 리벳(460)이 단부 캡 인서트(410) 둘레에 배치되고 단부 캡 인서트(410)에 결합되어 외부 디바이스로의 전기 접촉을 제공한다. 리벳(460)은 전지의 전기 화학과 적합성이 있는 전기 및 열 전도성 재료로 제조될 수 있다.
와셔(430)가 인접한 부품과 단부 캡 인서트(410)를 견고하게 끼워맞추도록 제공된다. 폴리머 가스켓(470)이 캡과 전지의 탭 사이에 밀봉부로서 제공된다. 다른 재료는 글래스 기반 인터페이스와 같은 밀봉부를 형성하는데 사용될 수 있다. 가스켓(470)은 캡 플레이트(450)와 리벳(460) 사이에 액밀 밀봉 및 전기 절연을 제공한다. 충전 구멍(440)이 전지에 전해질 용액을 추가하도록 제공된다. 캡 플레이트(450)는 리벳(460)을 둘러싸서, 캡 조립체(400)가 전지 캔과 병합되게 한다. 단부 캡 인서트(410)는 캐소드 또는 애노드 접속부의 부분으로서 작용할 수 있다.
도 7을 참조하면, 일체형 캐소드 캡 컵 디자인의 예시적인 비한정적인 실시예가 도시된다. 이 디자인은 도 6에 도시된 비일체형 실시예의 것과 유사하지만, 리벳(500) 및 단부 캡 인서트(510)가 단일의 단일형 부품으로 성형된다. 도시된 바와 같이, 나사산(520)이 에너지를 필요로 하는 디바이스 또는 다른 전지에 전기 화학 전지를 결합하기 위해 제공될 수 있다.
도 8을 참조하면, 전지 캔(600)의 부분으로서 단부 캡 인서트(610)를 갖는 일체형 캐소드 캡/캔 디자인을 포함하는 다른 실시예가 도시된다. 용접 입자가 전지에 진입하는 가능성을 제거하는 것에 추가하여, 이 실시예의 장점은 전지를 구성하도록 요구되는 적은 수의 부품이 존재한다는 것이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 본 실시예는 전지의 일 단자가 전지 캐니스터(600)로부터 격리될 수 있게 한다. 격리된 또는 비일체형 단자는 네거티브 단자를 위해 사용된 재료의 비용 및 특성에 기인하여 네거티브 단자에 적절할 수 있다. 예를 들어, 알루미늄이 일체형 단자에 사용되면, 전지 캐니스터(600)는 대부분의 그 구성에 대해 경량의 재료를 가질 것이다. 재료의 부식 가능성은 전지의 네거티브 전위에서 적다. 이 실시예에서, 전지의 내부 부품은 전지의 개방 단부를 거쳐 전지 캐니스터(600) 내에 배치된다. 단부 캡 인서트(640)는, 예를 들어 도 3에 도시된 바와 같이, 외부 레이저 에너지가 원형 방식으로 개구(640)를 통해 유도됨으로써 전극 탭을 코어 인서트에 부착할 수 있게 한다. 통기구(420) 및 충전 구멍(440)이 또한 포함될 수 있고, 미-통합된 캡/캔 조립체들과 유사한 방식으로 작동한다.
전술된 특징은 서로 조합하여 구현되어 본 발명에 따른 다양한 예시적인 실시예를 제공할 수 있다.
상기에는 본 발명의 다양한 실시예를 설명하고 있지만, 당 기술 분야의 숙련자들은 특히 본 명세서, 첨부 도면 및 청구범위의 견지에서 즉시 가능한 바와 같은 다수의 변형, 변경, 수정, 치환 등을 인식할 수 있을 것이다. 어느 경우든, 본 발명의 범주는 특정 실시예보다 훨씬 넓을 수 있기 때문에, 상기 상세한 설명은 여기에 첨부된 청구범위에 의해서만 한정되며, 본 발명의 범주의 한정으로서 해석되어서는 안된다.
100: 배터리 셀 110: 레이저 에너지
120: 단부 캡 인서트 121: 리벳
130: 전극 탭 140: 코어 인서트
150: 용접부 160: 밀봉 컵
170: 통기 구멍 300A: 캡
300B: 저부 310A: 단부 캡 인서트
310B: 돌출부 400: 캡 조립체
402: 통기구 404: 충전 구멍
410: 단부 캡 인서트 420: 통기구
440: 충전 구멍 460: 리벳
500: 리벳 510: 단부 캡 인서트
520: 나사산 600: 전지 캔
610: 단부 캡 인서트 640: 개구

Claims (40)

  1. 전기 화학 전지에 있어서,
    캐니스터(canister);
    상기 캐니스터 내에 배치된 코어 인서트(core insert);
    상기 코어 인서트로부터 멀어지게 향하는 외부면을 갖는 단부 캡 인서트(end cap insert); 및
    상기 단부 캡 인서트와 상기 코어 인서트 사이에 배치된 복수의 전극 탭들을 포함하고,
    상기 단부 캡 인서트, 상기 복수의 전극 탭들, 및 상기 코어 인서트는 상기 캐니스터 외부의 용접원에 의해 제공된 단일형 용접부에 의해 전기적으로 결합되고, 상기 단일형 용접부는 상기 단부 캡 인서트, 상기 복수의 전극 탭들, 및 상기 코어 인서트의 물리적 변형부를 포함하고, 상기 물리적 변형부는 상기 단부 캡 인서트의 외부면으로부터 상기 코어 인서트로 연장하고,
    상기 단부 캡 인서트의 상기 외부면을 통해 조립된 셀 내에서 상기 전기 화학 전지가 상기 단부 캡 인서트, 상기 복수의 전극 탭들, 및 상기 코어 인서트를 용접함으로써 조립된 후에 상기 단일형 용접부가 형성되는, 전기 화학 전지.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 용접원은 레이저 빔이고, 상기 물리적 변형부는 고화된 용융 재료를 포함하는, 전기 화학 전지.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 용접부는 상기 전기 화학 전지의 길이 방향으로 연장되고, 상기 단부 캡 인서트의 중공 영역에서 시작되는, 전기 화학 전지.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 용접부는 상기 전지의 길이 방향에서 상기 단부 캡 인서트의 오목한 부분 및 상기 복수의 전극 탭들의 전체 두께를 통과하는, 전기 화학 전지.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 용접부는 상기 단부 캡 인서트, 상기 복수의 전극 탭들 및 상기 코어 인서트 내에 완전히 수납되는, 전기 화학 전지.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 용접부는 상기 단부 캡 인서트, 상기 복수의 전극 탭들 및 상기 코어 인서트 사이의 어떠한 내부 간격들도 통과하지 않는, 전기 화학 전지.
  7. 제 1 항에 있어서, 단부 캡이 상기 단부 캡 인서트를 둘러싸고 시임 용접(seam weld)에 의해 상기 캐니스터에 부착되는, 전기 화학 전지.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 단부 캡은 상기 캐니스터와는 다른 전위에 제공되는, 전기 화학 전지.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 단부 캡 인서트는 포지티브 전위에 있고 알루미늄을 포함하는, 전기 화학 전지.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 단부 캡 인서트는 네거티브 전위에 있고, 철, 강, 니켈 도금강, 니켈, 스테인레스강, 구리 및 구리 합금들로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료로 제조되는, 전기 화학 전지.
  11. 제 1 항에 있어서, 리벳(rivet)이 상기 단부 캡 인서트 둘레에 배치되는, 전기 화학 전지.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 단부 캡 인서트는 네거티브 단자의 부분을 형성하고, 상기 리벳은 니켈 도금강을 포함하는, 전기 화학 전지.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 리벳 및 코어 인서트는 하나의 단일형 피스(single unitary piece) 형태로 제공되는, 전기 화학 전지.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 용접부는 키홀 용접부인, 전기 화학 전지.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 용접부는 복수의 전극 탭들의 폭의 1/2인 원형 경로를 형성하며, 따라서 결과적인 용접부는 상기 단부 캡 인서트, 상기 복수의 전극 탭들 및 상기 코어 인서트를 포함하는 재료의 고체 스택(solid stack) 내에 완전히 구속되는, 전기 화학 전지.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 단부 캡 인서트는 컵 형상인, 전기 화학 전지.
  17. 제 2 항에 있어서, 상기 외부 레이저 빔이 원형 경로를 따르고, 상기 단부 캡 인서트는 상기 원형 경로를 구속하는 중공부를 갖는, 전기 화학 전지.
  18. 제 1 항에 있어서, 상기 단부 캡 인서트는 비다공성 접착제 폴리머 코팅으로 코팅되는, 전기 화학 전지.
  19. 제 1 항에 있어서, 상기 단부 캡 인서트와 상기 전기 화학 전지의 내부 영역 사이에 밀폐 밀봉부를 제공하기 위해 상기 단부 캡 인서트에 부착된 밀봉 컵을 포함하는, 전기 화학 전지.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 단부 캡 인서트는 상기 외부면을 통해 연장되는 통기 구멍을 포함하는, 전기 화학 전지.
  21. 전기 화학 전지의 내부 부품들을 외부에서 접속하는 방법에 있어서,
    전지 캐니스터를 제공하는 단계;
    상기 캐니스터 내에 복수의 전극 탭들을 배치하는 단계;
    상기 캐니스터 내에 코어 인서트를 삽입하는 단계;
    상기 코어 인서트에 대향하여 단부 캡 인서트를 배치함으로써, 상기 복수의 전극 탭들이 상기 단부 캡 인서트와 상기 코어 인서트 사이에 있게 하고 상기 단부 캡 인서트의 외부면이 상기 코어 인서트로부터 멀어지게 향하는 단계; 및
    상기 단부 캡 인서트가 상기 캐니스터 내에 상기 코어 인서트에 대향하여 배치된 후에 상기 단부 캡 인서트의 상기 외부면에 외부 용접원을 적용하는 단계로서, 상기 단부 캡 인서트, 상기 전극 탭들, 및 상기 코어 인서트는 상기 단부 캡 인서트로부터 상기 코어 인서트로 연장하고 상기 단부 캡 인서트, 상기 복수의 전극 탭들, 및 상기 코어 인서트의 물리적 변형부를 제공하는 단일형 용접부에 의해 전기적으로 결합되는, 상기 적용 단계를 포함하는, 전기 화학 전지의 내부 부품들을 외부에서 접속하는 방법.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 용접원은 레이저 빔인, 전기 화학 전지의 내부 부품들을 외부에서 접속하는 방법.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 외부 레이저 빔은 상기 단부 캡 인서트의 중공 영역을 통해 유도되는, 전기 화학 전지의 내부 부품들을 외부에서 접속하는 방법.
  24. 제 21 항에 있어서, 상기 용접부는 상기 전지의 길이 방향에서 상기 단부 캡 인서트의 오목한 부분 및 상기 복수의 전극 탭들의 전체 두께를 통과하는, 전기 화학 전지의 내부 부품들을 외부에서 접속하는 방법.
  25. 제 21 항에 있어서, 상기 용접부는 상기 단부 캡 인서트, 상기 복수의 전극 탭들 및 상기 코어 인서트 내에 완전히 수납되는, 전기 화학 전지의 내부 부품들을 외부에서 접속하는 방법.
  26. 제 21 항에 있어서, 상기 용접부는 상기 단부 캡 인서트, 상기 복수의 전극 탭들 및 상기 코어 인서트 사이의 어떠한 내부 간격들도 통과하지 않는, 전기 화학 전지의 내부 부품들을 외부에서 접속하는 방법.
  27. 제 21 항에 있어서, 단부 캡이 상기 단부 캡 인서트를 둘러싸도록 제공되는, 전기 화학 전지의 내부 부품들을 외부에서 접속하는 방법.
  28. 제 27 항에 있어서, 상기 단부 캡은 상기 캐니스터와는 다른 전위에 제공되는, 전기 화학 전지의 내부 부품들을 외부에서 접속하는 방법.
  29. 제 21 항에 있어서, 상기 단부 캡 인서트는 포지티브 전위에 있고 알루미늄을 포함하는, 전기 화학 전지의 내부 부품들을 외부에서 접속하는 방법.
  30. 제 21 항에 있어서, 상기 단부 캡 인서트는 네거티브 전위에 있고, 철, 강, 니켈 도금강, 니켈, 스테인레스강, 구리 및 구리 합금들로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료로 제조되는, 전기 화학 전지의 내부 부품들을 외부에서 접속하는 방법.
  31. 제 21 항에 있어서, 리벳이 상기 단부 캡 인서트 둘레에 배치되는, 전기 화학 전지의 내부 부품들을 외부에서 접속하는 방법.
  32. 제 31 항에 있어서, 상기 단부 캡 인서트는 네거티브 단자의 부분을 형성하고, 상기 리벳은 니켈 도금강을 포함하는, 전기 화학 전지의 내부 부품들을 외부에서 접속하는 방법.
  33. 제 31 항에 있어서, 상기 리벳 및 코어 인서트는 하나의 단일형 피스 형태로 제공되는, 전기 화학 전지의 내부 부품들을 외부에서 접속하는 방법.
  34. 제 21 항에 있어서, 상기 용접부는 키홀 용접부인, 전기 화학 전지의 내부 부품들을 외부에서 접속하는 방법.
  35. 제 21 항에 있어서, 상기 용접부는 복수의 전극 탭들의 폭의 1/2인 원형 경로 둘레에 제공되며, 따라서 결과적인 용접부는 상기 단부 캡 인서트, 상기 복수의 전극 탭들 및 상기 코어 인서트를 포함하는 재료의 고체 스택 내에 완전히 구속되는, 전기 화학 전지의 내부 부품들을 외부에서 접속하는 방법.
  36. 제 21 항에 있어서, 상기 단부 캡 인서트는 컵 형상으로 제공되는, 전기 화학 전지의 내부 부품들을 외부에서 접속하는 방법.
  37. 제 22 항에 있어서, 상기 외부 레이저 빔이 원형 경로를 따르고, 상기 단부 캡 인서트는 상기 원형 경로를 구속하는 중공부를 갖는, 전기 화학 전지의 내부 부품들을 외부에서 접속하는 방법.
  38. 제 21 항에 있어서, 상기 단부 캡 인서트는 비다공성 접착제 폴리머 코팅으로 코팅되는, 전기 화학 전지의 내부 부품들을 외부에서 접속하는 방법.
  39. 제 21 항에 있어서, 상기 단부 캡 인서트 내에 밀봉 컵을 삽입함으로써 상기 단부 캡 인서트와 상기 전기 화학 전지의 내부 영역 사이에 밀폐 밀봉부가 형성되는, 전기 화학 전지의 내부 부품들을 외부에서 접속하는 방법.
  40. 제 39 항에 있어서, 상기 단부 캡 인서트의 외부면을 통해 통기구를 제공함으로써 상기 단부 캡 인서트를 통해 누설이 유도되는, 전기 화학 전지의 내부 부품들을 외부에서 접속하는 방법.
KR1020117014265A 2008-11-25 2009-11-23 고출력 전기 화학 전지 내의 내부 부품들의 외부에서 인가된 레이저 용접을 위한 방법 및 디자인 KR101737644B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11776008P 2008-11-25 2008-11-25
US61/117,760 2008-11-25
PCT/US2009/065567 WO2010065378A1 (en) 2008-11-25 2009-11-23 Method and design for externally applied laser welding of internal connections in a high power electrochemical cell

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110099110A KR20110099110A (ko) 2011-09-06
KR101737644B1 true KR101737644B1 (ko) 2017-05-18

Family

ID=42233559

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020117014265A KR101737644B1 (ko) 2008-11-25 2009-11-23 고출력 전기 화학 전지 내의 내부 부품들의 외부에서 인가된 레이저 용접을 위한 방법 및 디자인

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8632907B2 (ko)
JP (1) JP5693462B2 (ko)
KR (1) KR101737644B1 (ko)
CN (2) CN101916876B (ko)
DE (1) DE112009003624B4 (ko)
WO (1) WO2010065378A1 (ko)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102318122B (zh) 2009-02-09 2015-08-19 瓦尔达微电池有限责任公司 纽扣电池和用于产生该纽扣电池的方法
DE102009060800A1 (de) 2009-06-18 2011-06-09 Varta Microbattery Gmbh Knopfzelle mit Wickelelektrode und Verfahren zu ihrer Herstellung
CN102172797B (zh) * 2011-01-28 2012-07-04 福建南平南孚电池有限公司 锂-二硫化铁电池正极极耳的连接方法
CN102697542B (zh) * 2012-07-18 2014-04-23 绍兴市人民医院 全髋关节置换术中髋臼安装调节装置
JP6364752B2 (ja) * 2012-12-28 2018-08-01 株式会社Ｇｓユアサ 封止部材キャップ、蓄電素子、蓄電素子の製造方法
US20150047180A1 (en) * 2013-08-14 2015-02-19 The Gillette Company Battery manufacturing
JP6252359B2 (ja) * 2014-05-27 2017-12-27 日立化成株式会社 蓄電デバイスおよびその製造方法
USD766181S1 (en) * 2015-04-13 2016-09-13 Wilmar Corporation Battery holder
USD760166S1 (en) * 2015-04-13 2016-06-28 Wilmar Corporation Battery holder
EP3157077B1 (de) 2015-10-12 2020-12-09 Robert Bosch GmbH Batteriezelle
CN108496269B (zh) * 2016-11-02 2021-06-11 株式会社Lg化学 电极组件及用于制造该电极组件的方法
DE102017006229B4 (de) * 2017-07-03 2024-02-01 Monbat New Power GmbH Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Akkumulators und Akkumulator
CN107322201A (zh) * 2017-08-08 2017-11-07 广东利元亨智能装备有限公司 一种电池正负极自动焊接设备
CN107403900A (zh) * 2017-09-13 2017-11-28 杭州韦孚智能科技有限公司 硬软复合导电连接块
US20220102789A1 (en) * 2018-12-28 2022-03-31 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Battery and method for producing same
CN111129417B (zh) * 2019-12-30 2022-10-11 广东微电新能源有限公司 软包电池的制造方法
WO2021172233A1 (ja) * 2020-02-28 2021-09-02 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 蓄電デバイス
WO2022059797A1 (ja) * 2020-09-21 2022-03-24 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 蓄電装置
US12132227B2 (en) 2021-01-19 2024-10-29 Lg Energy Solution, Ltd. Battery, and battery pack and vehicle comprising the same
DE202022002791U1 (de) 2021-01-19 2023-06-28 Lg Energy Solution, Ltd. Batterie, Batteriepack und Fahrzeug damit
US20220271405A1 (en) 2021-02-19 2022-08-25 Lg Energy Solution, Ltd. Riveting structure of electrode terminal, and cylindrical battery cell, battery pack and vehicle including the same
DE102021123713A1 (de) 2021-09-14 2023-03-16 Schott Ag Gehäuseteil für einen Energiespeicher und Energiespeicher
TWI810894B (zh) * 2022-04-14 2023-08-01 昇陽電池股份有限公司 繞捲式電池結構及其製作方法
CN114883757A (zh) 2022-05-31 2022-08-09 远景动力技术(江苏)有限公司 一种圆柱电池及电子设备

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002324541A (ja) * 2001-04-25 2002-11-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd 密閉型電池
JP2005004975A (ja) * 2003-06-09 2005-01-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd 密閉式電池とその製造方法

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0763002B2 (ja) * 1985-01-31 1995-07-05 三洋電機株式会社 密閉型電池
JPH11111246A (ja) * 1997-08-06 1999-04-23 Toshiba Corp 密閉電池およびその製造方法
KR100405873B1 (ko) 1995-07-28 2004-03-30 산요덴키가부시키가이샤 레이저밀봉전지
KR19990027311A (ko) 1997-09-29 1999-04-15 손욱 각형전지의 켑 조립체
JPH11176414A (ja) * 1997-12-10 1999-07-02 Toyota Autom Loom Works Ltd 組電池用円筒形電池の製造方法
JPH11245066A (ja) * 1998-03-05 1999-09-14 Toshiba Corp レーザ溶接方法および二次電池の製法
US6204635B1 (en) * 1998-05-22 2001-03-20 Texas Instruments Incorporated Current interrupt apparatus particularly adapted for use with prismatic electrochemical cells
JP3497380B2 (ja) * 1998-06-02 2004-02-16 日本碍子株式会社 リチウム二次電池
JP3418551B2 (ja) * 1998-06-12 2003-06-23 日本碍子株式会社 リチウム二次電池
JP3738136B2 (ja) * 1998-08-31 2006-01-25 三洋電機株式会社 電池
EP1142043B1 (en) 1998-12-15 2004-08-11 Duracell Inc. Electrochemical cell closure
JP2001135358A (ja) * 1999-08-24 2001-05-18 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 密閉二次電池
JP3407699B2 (ja) * 1999-08-26 2003-05-19 新神戸電機株式会社 捲回式二次電池
JP3863351B2 (ja) * 2000-02-18 2006-12-27 松下電器産業株式会社 角形電池および角形電池の安全機構の製造方法
JP4304919B2 (ja) * 2002-06-04 2009-07-29 株式会社ジーエス・ユアサコーポレーション 電池
US7491464B2 (en) * 2003-01-03 2009-02-17 The Gillette Company Alkaline cell with flat housing
JP2004319308A (ja) * 2003-04-17 2004-11-11 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd リチウム二次電池
KR100614372B1 (ko) * 2004-06-25 2006-08-21 삼성에스디아이 주식회사 원통형 리튬 이차 전지 및 그의 제조 방법
WO2006035597A1 (ja) * 2004-09-30 2006-04-06 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha 密閉型電池及び密閉型電池の製造方法
CN101305481B (zh) * 2005-09-02 2011-01-12 A123系统公司 电池设计及其构造方法
JP4934318B2 (ja) * 2005-12-14 2012-05-16 日立ビークルエナジー株式会社 二次電池
JP5116235B2 (ja) 2006-01-23 2013-01-09 三洋電機株式会社 密閉型電池
EP1880791A1 (en) * 2006-07-21 2008-01-23 Aleris Aluminum Koblenz GmbH Process and apparatus for laser joining two components through the use of a laminar inert gas flow coaxial to a metal filler wire
US20080220316A1 (en) * 2007-03-06 2008-09-11 Berkowitz Fred J End cap seal assembly for a lithium cell
JP5378366B2 (ja) * 2007-06-07 2013-12-25 エー１２３ システムズ， インコーポレイテッド 高電流容量エネルギー供給装置用のキャップアセンブリ

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002324541A (ja) * 2001-04-25 2002-11-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd 密閉型電池
JP2005004975A (ja) * 2003-06-09 2005-01-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd 密閉式電池とその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE112009003624T5 (de) 2012-05-16
JP2012510143A (ja) 2012-04-26
US8632907B2 (en) 2014-01-21
KR20110099110A (ko) 2011-09-06
WO2010065378A1 (en) 2010-06-10
US20100266893A1 (en) 2010-10-21
CN201773900U (zh) 2011-03-23
CN101916876B (zh) 2014-04-02
DE112009003624B4 (de) 2023-10-19
JP5693462B2 (ja) 2015-04-01
CN101916876A (zh) 2010-12-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101737644B1 (ko) 고출력 전기 화학 전지 내의 내부 부품들의 외부에서 인가된 레이저 용접을 위한 방법 및 디자인
JP4463512B2 (ja) キャップ組立体を具備した２次電池及びその密閉部材
KR101427018B1 (ko) 전지 및 그 제조 방법
JP4297367B2 (ja) 二次電池及びその製造方法
CN111162205A (zh) 二次电池以及二次电池的制造方法
CN105849939B (zh) 二次电池
JPWO2015059826A1 (ja) 角形二次電池
JPH11111246A (ja) 密閉電池およびその製造方法
CN109643773A (zh) 用于电池外壳壁的集成电气馈通件
KR101566040B1 (ko) 높은 전류 용량의 에너지 전달 장치용 캡 조립체
JP3252846B2 (ja) 非水電解液二次電池およびその製造方法
JP3231495U (ja) 接触ラグを有する電気化学セル
KR20220162580A (ko) 원통형 배터리 캔조립체 및 그 제조방법
JP2006114490A (ja) 密閉型電池及び組電池
JP2024037388A (ja) 電池、および電池の製造方法
JPH07183011A (ja) 角形密閉電池の製造方法
KR100508947B1 (ko) 이차 전지 및 이의 밀봉 방법
US20080092368A1 (en) Electric coupling of a connection to a terminal
TWI485915B (zh) 高功率電化學電池中內部連接之外加雷射熔接的方法與設計
KR100435038B1 (ko) 리튬이온 이차전지의 음극단자 형성방법
CN219832960U (zh) 电池、电池组
JP2002141099A (ja) 密閉電池
KR100457627B1 (ko) 비용접식 바닥 플레이트를 구비한 이차 전지
KR102539637B1 (ko) 제품신뢰성 및 생산성이 증대된 일차전지 제조방법
JP2024018222A (ja) 端子およびこれを備える電池

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right