▶ エルジー エナジー ソリューション リミテッドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-11-15
(54)【発明の名称】二次電池およびその製造方法
(51)【国際特許分類】
H01M 50/578 20210101AFI20231108BHJP
H01M 50/107 20210101ALI20231108BHJP
H01M 50/152 20210101ALI20231108BHJP
H01M 50/342 20210101ALI20231108BHJP
H01M 50/559 20210101ALI20231108BHJP
H01M 50/534 20210101ALI20231108BHJP
H01M 50/566 20210101ALI20231108BHJP
H01M 50/533 20210101ALI20231108BHJP
H01M 50/167 20210101ALI20231108BHJP
【ＦＩ】
H01M50/578
H01M50/107
H01M50/152
H01M50/342 101
H01M50/559
H01M50/534
H01M50/566
H01M50/533
H01M50/167
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023526136
(86)(22)【出願日】2022-05-09
(85)【翻訳文提出日】2023-05-09
(86)【国際出願番号】 KR2022006535
(87)【国際公開番号】W WO2022255673
(87)【国際公開日】2022-12-08
(31)【優先権主張番号】10-2021-0072370
(32)【優先日】2021-06-03
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】521065355
【氏名又は名称】エルジー エナジー ソリューション リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110000877
【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ソン、ジョンギン
(72)【発明者】
【氏名】キム、ジェーウン
【テーマコード（参考）】
5H011
5H012
5H043
【Ｆターム（参考）】
5H011AA09
5H011AA13
5H011BB03
5H012AA01
5H012BB02
5H043AA04
5H043AA13
5H043AA15
5H043AA19
5H043BA18
5H043BA19
5H043BA20
5H043CA03
5H043DA03
5H043EA06
5H043EA36
5H043EA39
5H043GA13
5H043HA11E
5H043JA02D
5H043JA12D
5H043LA03D
5H043LA25D
5H043LA25E
(57)【要約】
本発明の一実施形態による二次電池は、電極組立体；前記電極組立体が収納され、上部が開放された電池ケース；および前記電池ケースの開放された上部に結合するキャップ組立体を含む。前記キャップ組立体は、安全ベント；および前記安全ベントの下に位置したＣＩＤフィルターを含む。前記安全ベントは、上端で外部に露出し、前記安全ベントに上下に貫通したベントホールが形成され、前記ＣＩＤフィルターに、上下に貫通し、前記ベントホールと連結されるＣＩＤホールが形成される。前記電極組立体から延長された第１電極タブが前記ＣＩＤフィルターに接合され、前記ＣＩＤホールは前記第１電極タブにより閉鎖されるか開放される。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電極組立体；前記電極組立体が収納され、上部が開放された電池ケース；および
前記電池ケースの開放された上部に結合するキャップ組立体を含み、
前記キャップ組立体は、安全ベント；および前記安全ベントの下に位置したＣＩＤフィルターを含み、
前記安全ベントは、上端で外部に露出し、
前記安全ベントに上下に貫通したベントホールが形成され、
前記ＣＩＤフィルターに、上下に貫通し、前記ベントホールと連結されるＣＩＤホールが形成され、
前記電極組立体から延長された第１電極タブが前記ＣＩＤフィルターに接合され、
前記ＣＩＤホールは前記第１電極タブにより閉鎖されるか開放される二次電池。
【請求項2】
前記ベントホールおよび前記ＣＩＤホールは同一の垂直線上に位置し、前記ＣＩＤホールを閉鎖した前記第１電極タブが前記ベントホールおよび前記ＣＩＤホールを通じて外部から見える、請求項１に記載の二次電池。
【請求項3】
前記ベントホールは、前記ＣＩＤホールより大きい直径を有する、請求項１に記載の二次電池。
【請求項4】
前記第１電極タブは、上側タブ部および下側タブ部を含み、前記下側タブ部は前記電極組立体に連結され、
前記下側タブ部と連結された前記上側タブ部の一端が前記ＣＩＤフィルターに接合される、請求項１に記載の二次電池。
【請求項5】
前記上側タブ部の他端が前記ＣＩＤフィルターの下面に密着するか離隔しながら、前記ＣＩＤホールを閉鎖するか開放する、請求項４に記載の二次電池。
【請求項6】
前記第１電極タブは、弾性復原力を有する素材を含み、前記上側タブ部の前記他端が前記ＣＩＤフィルターの下面に弾力的に密着する、請求項５に記載の二次電池。
【請求項7】
前記ＣＩＤホールの内周面下端と前記上側タブ部が溶接接合される、請求項４に記載の二次電池。
【請求項8】
前記第１電極タブは、前記ＣＩＤホールに挿入される突起部を含む、請求項１に記載の二次電池。
【請求項9】
前記ＣＩＤホールに挿入された密閉ボールをさらに含む、請求項１に記載の二次電池。
【請求項10】
前記電池ケースの上部一端が曲がって前記安全ベントの外周部分を囲みながらクリンピング部を形成する、請求項１から９のいずれか一項に記載の二次電池。
【請求項11】
電極組立体を上部が開放された電池ケースに収納する段階；前記電池ケースの開放された上部に、安全ベントおよびＣＩＤフィルターを含むキャップ組立体を結合する段階；
前記電極組立体を活性化する活性化段階；および
前記活性化段階で発生したガスを前記安全ベントに形成されたベントホールと前記ＣＩＤフィルターに形成されたＣＩＤホールを通じて外部に排出するガス排出段階を含み、
前記安全ベントは、上端で外部に露出し、
前記電極組立体から延長された第１電極タブが前記ＣＩＤホールを閉じた状態で前記ＣＩＤフィルターに接合され、
前記ガス排出段階で、前記ベントホールと前記ＣＩＤホールを通じて前記第１電極タブを下部方向に押して前記ＣＩＤホールを開放させ、前記ガスが前記ＣＩＤホールと前記ベントホールを通じて外部に排出される二次電池の製造方法。
【請求項12】
前記ガス排出段階で、棒部材や吸入装置を前記ベントホールと前記ＣＩＤホールを通じて挿入して、前記第１電極タブを下部方向に押す、請求項１１に記載の二次電池の製造方法。
【請求項13】
前記ガス排出段階以降、前記第１電極タブを押す力を除去し、前記第１電極タブを元の位置に復帰させて前記ＣＩＤホールを再び閉鎖する、請求項１１に記載の二次電池の製造方法。
【請求項14】
前記ガス排出段階以降、前記ＣＩＤホールの内周面下端を前記第１電極タブと溶接する溶接段階をさらに含む、請求項１１に記載の二次電池の製造方法。
【請求項15】
前記ベントホールを通じて前記ＣＩＤホールに密閉ボールを挿入する密閉ボール挿入段階をさらに含む、請求項１１から１４のいずれか一項に記載の二次電池の製造方法。
【請求項16】
前記ＣＩＤホールに挿入された前記密閉ボールを溶融する段階をさらに含む、請求項１５に記載の二次電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願（ら）との相互引用
本出願は、２０２１年６月３日付韓国特許出願第１０－２０２１－００７２３７０号に基づいた優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は本明細書の一部として組み含まれる。
本出願は、２０２１年６月３日付韓国特許出願第１０－２０２１－００７２３７０号に基づいた優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は本明細書の一部として組み含まれる。
【0002】
本発明は、二次電池およびその製造方法に関し、より具体的には活性化工程で発生したガスの排出が可能な二次電池およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【0003】
最近、化石燃料の枯渇によるエネルギー源の価格上昇、環境汚染への関心が増幅しつつ、環境にやさしい代替エネルギー源に対する要求が未来の生活のための必須不可欠な要因になってきている。そこで、原子力、太陽光、風力、潮力など多様な電力生産技術に対する研究が続いており、このように生産されたエネルギーをより効率的に使用するための電力貯蔵装置にも大きな関心が持続している。
【0004】
特に、モバイル機器に対する技術開発と需要が増加することに伴いエネルギー源としての電池の需要が急激に増加しており、そのため、多様な要求に応えることができる電池に対する多くの研究が行われている。
【0005】
代表的に高いエネルギー密度、放電電圧、出力安定性などの長所を有するリチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池などのようなリチウム二次電池に対する需要が高い。
【0006】
また、二次電池は、正極、負極、および正極と負極との間に介される分離膜が積層された構造の電極組立体が如何なる構造からなっているのかにより分類されたりもする。代表的には、長いシート形の正極と負極を分離膜が介された状態で巻き取った構造のジェリーロール型電極組立体、所定の大きさの単位に切り取った多数の正極と負極を分離膜を介した状態で順次に積層したスタック型電極組立体などが挙げられる。最近は、前記ジェリーロール型電極組立体およびスタック型電極組立体が有する問題点を解決するために、前記ジェリーロール型とスタック型の混合形態として、所定単位の正極と負極を分離膜を介した状態で積層した単位セルを分離フィルム上に位置させた状態で順次に巻き取った構造のスタック／フォルディング型電極組立体が開発されている。
【0007】
また、二次電池は、ケースの形状により、電極組立体が円筒型のケースに内装されている円筒型電池、電極組立体が角型のケースに内装されている角型電池、および電極組立体がアルミニウムラミネートシートのパウチ型ケースに内装されているパウチ型電池に分類され得る。
【0008】
一方、二次電池は使用用途に適した性能を満足させると同時に安全性を備えてこそ市場で適宜に活用可能である。二次電池を設計する時はこのような性能と安全性の側面を同時に考慮して設計因子を決定するようになる。設計および製作が完了した電池は寿命、高率特性、高温／低温特性などの性能評価と共に過充電、過放電、衝撃（ｉｍｐａｃｔ）、ネール試験（Ｎａｉｌ Ｔｅｓｔ）、ホットボックス（ｈｏｔ ｂｏｘ）などの安全性評価を行うようになる。
【0009】
多様な形態の二次電池のうち、円筒型二次電池は、過充電などの非正常な状態で二次電池内部にガスが急激に発生して内圧が一定水準以上になると、電極端子と電極タブ間の電流を遮断して追加的な反応が起こらないように防止するＣＩＤ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ Ｄｅｖｉｃｅ）フィルターを含むことができる。
【0010】
図１は従来の円筒型二次電池の上部の断面を示す部分断面図である。
【0011】
図１を参照すると、電極組立体２０が円筒型ケース３０に収納され、円筒型ケース３０の開放された上部にキャップ組立体４０が装着されて円筒型二次電池１０が製造され得る。
【0012】
電極組立体２０は、第１電極２１、第２電極２２および分離膜２３が巻き取られたジェリーロール型電極組立体であり得る。
【0013】
キャップ組立体４０は、上端キャップ４１、内部圧力降下用安全ベント４２および電流遮断部材（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ Ｄｅｖｉｃｅ、ＣＩＤ）４３を含むことができる。上端キャップ４１と安全ベント４２は互いに密着した構造を形成することができ、安全ベント４２は電流遮断部材４３の中心部と連結され得る。ＣＩＤフィルター４３の下端部に第１電極２１から突出した第１電極タブ２１ｔが連結され得る。ここで第１電極２１は正極であり、第１電極タブ２１ｔは正極タブであり得る。
【0014】
前記のように、上端キャップ４１は、安全ベント４２、電流遮断部材４３および第１電極タブ２１ｔと直間接的に連結されて電極組立体２０と電気的に連結され得、電極端子として機能することができる。
【0015】
一方、キャップ組立体４０と円筒型ケース３０間の密封のためのガスケット７０および電流遮断部材４３の周縁を囲むＣＩＤガスケット８０が配置され得る。
【0016】
【0017】
図２を参照すると、円筒型二次電池１０が高温に露出したり非正常な作動状態になって内部圧力が上昇すると、安全ベント４２の形状が逆転し、ＣＩＤフィルター４３が分離されて電流を遮断する。具体的に、ＣＩＤフィルター４３が安全ベント４２と連結された部分４３ａおよび第１電極タブ２１ｔと連結された部分４３ｂに分けられることで、電極端子として機能する上端キャップ４１と第１電極タブ２１ｔ間の電流の流れが遮断される。また内部圧力が大きく上昇した場合、安全ベント４２のノッチ部分が切られながら安全ベント４２が開かれ、内部ガスが排出される。
【0018】
従来の円筒型二次電池１０のように上端キャップ４１を備えた場合、構造的剛性には優れるが、安全ベント４２が開かれながら内部ガスが排出される時、上端キャップ４１により空間的な部分が劣位にあるため、安全ベント４２が完全に開かれず、ガス排出が制限されるという短所がある。また、ＣＩＤフィルター４３が確実に分離されない場合が発生して、非正常な作動状態でも電流が継続して流れる問題があり得る。
【0019】
一方、一般にリチウム二次電池は製造過程で化成（ｆｏｒｍａｔｉｏｎ）工程、つまり、活性化工程を行う。前記活性化工程は、電池の組立後に充電と放電を行って電池を活性化する工程であり、充電時に正極から出たリチウムイオンが負極に移動して挿入され、この時、負極表面で固体電解質界面（ｓｏｌｉｄ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ：ＳＥＩ）膜が形成される。このような活性化工程は、一般に一定範囲の定電流または定電圧で充放電を繰り返すことで行われる。
【0020】
このような活性化工程で、電極被膜形成やセル内部水分の分解により多量のガスが発生するが、活性化工程で発生したガスは量も多く、電極被膜と持続的に反応するため、これを排出させる工程が必要となる。これを脱気（ｄｅｇａｓ）工程という。
【0021】
しかし、図１および図２を再び参照すると、従来の円筒型二次電池１０は、電解液注入後に密閉を維持しなければならないため、活性化工程で発生したガスを排出することが容易でない。活性化工程で発生したガスが排出されないと、正極と負極間の電池反応を妨害して、電池の初期容量、安定的固体電解質界面（ＳＥＩ）形成、寿命性能発現特性などに悪影響を与えることがある。また、ガスが排出されず、前述した安全性評価の結果に影響を与えたりもする。
【0022】
そこで、活性化工程で発生したガスの排出が可能な円筒型二次電池に対する開発が必要であるのが実情である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0023】
本発明が解決しようとする課題は、活性化工程以降にガス排出が可能な二次電池およびその製造方法を提供することにある。
【0024】
しかし、本発明の実施形態が解決しようとする課題は、前述した課題に限定されず、本発明に含まれている技術的な思想の範囲で多様に拡張され得る。
【課題を解決するための手段】
【0025】
本発明の一実施形態による二次電池は、電極組立体；前記電極組立体が収納され、上部が開放された電池ケース；および前記電池ケースの開放された上部に結合するキャップ組立体を含む。前記キャップ組立体は、安全ベント；および前記安全ベントの下に位置したＣＩＤフィルターを含む。前記安全ベントは、上端で外部に露出し、前記安全ベントに上下に貫通したベントホールが形成され、前記ＣＩＤフィルターに、上下に貫通し、前記ベントホールと連結されるＣＩＤホールが形成される。前記電極組立体から延長された第１電極タブが前記ＣＩＤフィルターに接合され、前記ＣＩＤホールは前記第１電極タブにより閉鎖されるか開放される。
【0026】
前記ベントホールおよび前記ＣＩＤホールは同一の垂直線上に位置することができ、前記ＣＩＤホールを閉鎖した前記第１電極タブが前記ベントホールおよび前記ＣＩＤホールを通じて外部から見えることができる。
【0027】
前記ベントホールは、前記ＣＩＤホールより大きい直径を有することができる。
【0028】
前記第１電極タブは、上側タブ部および下側タブ部を含むことができる。前記下側タブ部は前記電極組立体に連結され得、前記下側タブ部と連結された前記上側タブ部の一端が前記ＣＩＤフィルターに接合され得る。
【0029】
前記上側タブ部の他端が前記ＣＩＤフィルターの下面に密着するか離隔しながら、前記ＣＩＤホールを閉鎖するか開放することができる。
【0030】
前記第１電極タブは、弾性復原力を有する素材を含むことができ、前記上側タブ部の前記他端が前記ＣＩＤフィルターの下面に弾力的に密着することができる。
【0031】
前記ＣＩＤホールの内周面下端と前記上側タブ部が溶接接合され得る。
【0032】
前記第１電極タブは、前記ＣＩＤホールに挿入される突起部を含むことができる。
【0033】
前記二次電池は、前記ＣＩＤホールに挿入された密閉ボールをさらに含むことができる。
【0034】
前記電池ケースの上部一端が曲がって前記安全ベントの外周部分を囲みながらクリンピング部を形成することができる。
【0035】
本発明の一実施形態による二次電池の製造方法は、電極組立体を上部が開放された電池ケースに収納する段階；前記電池ケースの開放された上部に、安全ベントおよびＣＩＤフィルターを含むキャップ組立体を結合する段階；前記電極組立体を活性化する活性化段階；および前記活性化段階で発生したガスを前記安全ベントに形成されたベントホールと前記ＣＩＤフィルターに形成されたＣＩＤホールを通じて外部に排出するガス排出段階を含む。前記安全ベントは、上端で外部に露出し、前記電極組立体から延長された第１電極タブが前記ＣＩＤホールを閉じた状態で前記ＣＩＤフィルターに接合される。前記ガス排出段階で、前記ベントホールと前記ＣＩＤホールを通じて前記第１電極タブを下部方向に押して前記ＣＩＤホールを開放させ、前記ガスが前記ＣＩＤホールと前記ベントホールを通じて外部に排出され得る。
【0036】
前記ガス排出段階で、棒部材や吸入装置を前記ベントホールと前記ＣＩＤホールを通じて挿入して、前記第１電極タブを下部方向に押すことができる。
【0037】
前記ガス排出段階以降、前記第１電極タブを押す力を除去し、前記第１電極タブを元の位置に復帰させて前記ＣＩＤホールを再び閉鎖することができる。
【0038】
前記二次電池の製造方法は、前記ガス排出段階以降、前記ＣＩＤホールの内周面下端を前記第１電極タブと溶接する溶接段階をさらに含むことができる。
【0039】
前記二次電池の製造方法は、前記ベントホールを通じて前記ＣＩＤホールに密閉ボールを挿入する密閉ボール挿入段階をさらに含むことができる。
【0040】
前記二次電池の製造方法は、前記ＣＩＤホールに挿入された前記密閉ボールを溶融する段階をさらに含むことができる。
【発明の効果】
【0041】
本発明の実施形態によると、上端キャップを除去し、安全ベントを外部に露出させて安全ベントに対する空間的制約をなくすことによって、内部圧力の上昇時に安全ベントが完全に開かれることができ、ガス排出に効果的になり得る。
【0042】
また、安全ベントが外部に露出しているため、安全ベントに別途のベントホールを形成して活性化工程で発生したガスを容易に排出させることができる。そのために、ガスによる電極組立体の膨張、変形などの問題や残留ガス気泡によるリチウム析出誘発の問題を解決することができる。
【0043】
本発明の効果は、以上で言及した効果に制限されず、言及されていないまた他の効果は特許請求の範囲の記載から当業者に明確に理解され得るだろう。
【図面の簡単な説明】
【0044】
【図1】従来の円筒型二次電池の上部の断面を示す部分断面図である。
【図3】本発明の一実施形態による二次電池の分解斜視図である。
【図5】本発明の一実施形態による二次電池の上部の断面図である。
【図7】本発明の変形された一実施形態により突起部が形成された第１電極タブを示す部分図面である。
【図8】本発明の一実施形態によりＣＩＤホールに挿入された密閉ボールを示す部分図面である。
【図9】本発明の一実施形態による二次電池の製造方法を説明するための断面図である。
【図10】本発明の一実施形態による二次電池の製造方法を説明するための断面図である。
【図11】本発明の一実施形態による二次電池の製造方法を説明するための断面図である。
【図12】本発明の一実施形態による二次電池の製造方法を説明するための断面図である。
【図13】本発明の一実施形態による二次電池の製造方法を説明するための断面図である。
【図14】本発明の一実施形態による二次電池の製造方法を説明するための断面図である。
【図15】本発明の一実施形態による二次電池の製造方法を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0045】
以下、添付した図面を参照して本発明の多様な実施形態について本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施することができるように詳細に説明する。本発明は、多様な異なる形態に実現することができ、ここで説明する実施形態に限定されない。
【0046】
本発明を明確に説明するために、説明上不要な部分は省略し、明細書全体にわたって同一または類似の構成要素については同一の参照符号を付した。
【0047】
また、図面に示された各構成の大きさおよび厚さは、説明の便宜のために任意に示したため、本発明が必ずしも図示されたところに限定されるのではない。図面において、複数の層および領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。そして図面において、説明の便宜のために、一部の層および領域の厚さを誇張して示した。
【0048】
また、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上」にあるという時、これは他の部分の「直上」にある場合だけでなく、その中間にまた他の部分がある場合も含む。反対に、ある部分が他の部分の「直上」にあるという時には中間にまた他の部分がないことを意味する。また、基準となる部分の「上」にあるということは、基準となる部分の上または下に位置することであり、必ずしも重力反対方向に向かって「上」に位置することを意味するのではない。
【0049】
また、明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」という時、これは特に反対になる記載がない限り、他の構成要素を除外せず、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。
【0050】
また、明細書全体において、「平面上」という時、これは対象部分を上方から見た時を意味し、「断面上」という時、これは対象部分を垂直に切断した断面を側方から見た時を意味する。
【0051】
図３は本発明の一実施形態による二次電池の分解斜視図である。図４は図３の二次電池に含まれている安全ベントの断面斜視図である。図５は本発明の一実施形態による二次電池の上部の断面図である。特に、図５は図３の二次電池の各部品を組立てた後、ｘｚ平面に沿って切断した断面の上部を示す断面図である。
【0052】
図３から図５を参照すると、本発明の一実施形態による二次電池１００は、電極組立体２００；電極組立体２００が収納され、上部が開放された電池ケース３００；および電池ケース３００の開放された上部に結合するキャップ組立体４００を含む。
【0053】
まず、本実施形態による電極組立体２００は、第１電極２１０、第２電極２２０および分離膜２３０を含むことができる。第１電極２１０、第２電極２２０および分離膜２３０が共に巻き取られてジェリーロール型電極組立体２００が形成され得る。分離膜２３０は第１電極２１０と第２電極２２０の間に介され得る。
【0054】
具体的に図示していないが、第１電極２１０は、第１電極集電体上に電極活物質を塗布して形成され得る。一方、前記第１電極集電体のうち、電極活物質が塗布されず、前記第１電極集電体が露出する部分に第１電極タブ２１３が溶接などの方法で付着され得る。
【0055】
第２電極２２０は、第２電極集電体上に電極活物質が塗布されて形成され得る。一方、前記第２電極集電体のうち、電極活物質が塗布されず、前記第２電極集電体が露出する部分に第２電極タブ２２３が溶接などの方法で付着され得る。
【0056】
この時、第１電極２１０は正極であり、第２電極２２０は負極であり得る。そのために、第１電極タブ２１３は正極タブであり、第２電極タブ２２３は負極タブであり得る。一方、巻き取られた電極組立体２００に対して、第１電極タブ２１３と第２電極タブ２２３は互いに反対方向に突出することができる。図３に示されているように、第１電極タブ２１３はキャップ組立体４００が位置した方向（ｚ軸方向）に突出することができ、第２電極タブ２２３は電池ケース３００の底部が位置した方向（－ｚ軸方向）に突出することができる。第１電極タブ２１３はキャップ組立体４００と連結され、第２電極タブ２２３は電池ケース３００の底部と連結され得る。つまり、キャップ組立体４００と電池ケース３００がそれぞれ二次電池１００の電極端子として機能することができる。
【0057】
一方、電池ケース３００は、電解液が含浸された電極組立体２００を収納する構造物であって、金属素材を含むことができ、円筒型ケースであり得る。
【0058】
本実施形態によるキャップ組立体４００は、安全ベント（Ｓａｆｅｔｙ ｖｅｎｔ）４１０、および安全ベント４１０の下に位置したＣＩＤ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ Ｄｅｖｉｃｅ）フィルター４２０を含む。安全ベント４１０は上端で外部に露出する。安全ベント４１０に上下に貫通したベントホール４１０Ｈが形成され、ＣＩＤフィルター４２０に上下に貫通し、ベントホール４１０Ｈと連結されるＣＩＤホール４２０Ｈが形成される。ここでベントホール４１０ＨとＣＩＤホール４２０Ｈが連結されるという意味は、それぞれが形成するホール内部の空間が互いに連結されることを意味する。
【0059】
本実施形態によるキャップ組立体４００は、従来の円筒型二次電池１０（図１参照）とは異なり、上端キャップが除去された構造であり、安全ベント４１０が上端で外部に露出する。
【0060】
このような安全ベント４１０はＣＩＤフィルター４２０上に位置し、ＣＩＤフィルター４２０に電気的に連結され得る。具体的に、ベントホール４１０Ｈを除いた安全ベント４１０の中心部分とＣＩＤホール４２０Ｈを除いた後述するＣＩＤフィルター４２０の第１部分４２１が物理的、電気的に連結され得る。ＣＩＤフィルター４２０には電極組立体２００から延長された第１電極タブ２１３が接合される。具体的に、ＣＩＤフィルター４２０の下端部には第１電極２１０から突出した第１電極タブ２１３が接合され得る。
【0061】
安全ベント４１０は電流を通じる薄膜構造物であって、円盤形プレートであり得る。安全ベント４１０、ＣＩＤフィルター４２０および第１電極タブ２１３が順次に連結されて、安全ベント４１０が電極組立体２００の電気的連結を案内する電極端子として機能することができる。
【0062】
本実施形態によるＣＩＤフィルター４２０は、電流を通じる板材部材であり、ガスの排出のための排出口４２２Ｈが形成され得る。また、ＣＩＤフィルター４２０は、安全ベント４１０と連結された第１部分４２１、および第１電極タブ２１３と連結された第２部分４２２を含むことができ、第１部分４２１はＣＩＤフィルター４２０の中心部分に位置し、第２部分４２２はＣＩＤフィルター４２０の外周部分に位置することができる。
【0063】
二次電池１００の内圧が上昇する場合、安全ベント４１０の形状が逆転され得る。安全ベント４１０の形状逆転により、ＣＩＤフィルター４２０の第１部分４２１が共に上昇して、ＣＩＤフィルター４２０の第１部分４２１と第２部分４２２が互いに分離され得る。内圧上昇によるこのような分離を誘導するために第１部分４２１と第２部分４２２の間は多少弱い強度を有するように設計され得る。第１部分４２１と第２部分４２２の分離により、安全ベント４１０と第１電極タブ２１３間の電流が遮断される。
【0064】
また、図５に示されたように、安全ベント４１０に一種の溝（ｇｒｏｏｖｅ）のようなノッチ構造が設けられ得る。内圧上昇により、このようなノッチ構造が切れたり破れながら安全ベント４１０が開かれるようになり、内部ガスが排出される。従来の円筒型二次電池１０（図１参照）の場合、上端キャップ４１が安全ベント４２上に位置しているため、空間的な部分が劣位にあり、安全ベント４２が完全に開かれない。そのため、ガスが効果的に排出されない。また上端キャップ４１自体がガス排出に邪魔になることがある。これとは異なり、本実施形態による二次電池１００は、上端キャップなしに安全ベント４１０が上端で外部に露出しているため、内圧上昇時に安全ベント４１０の形状逆転や分離が邪魔なしに自由になされ得る。したがって、従来の円筒型二次電池１０と比較して、ガス排出により効果的であり、非正常な作動状態で第１部分４２１と第２部分４２２の分離による電流遮断がより確実になされ得る。
【0065】
以下、本実施形態によるベントホール４１０Ｈ、ＣＩＤホール４２０Ｈ、第１電極タブ２１３の構造について詳細に説明する。
【0066】
【0067】
図５および図６を参照すると、前述したとおり、電極組立体２００から延長された第１電極タブ２１３がＣＩＤフィルター４２０に接合される。ＣＩＤホール４２０Ｈは第１電極タブ２１３により閉鎖されるか開放される。
【0068】
また、ベントホール４１０ＨとＣＩＤホール４２０Ｈが連結される。特に、安全ベント４１０とＣＩＤフィルター４２０が結合し、安全ベント４１０とＣＩＤフィルター４２０が結合した部分でベントホール４１０ＨとＣＩＤホール４２０Ｈが互いに連結され得る。より具体的に、ＣＩＤホール４２０ＨはＣＩＤフィルター４２０のうち、安全ベント４１０と連結された第１部分４２１に形成され得る。
【0069】
具体的に、第１電極タブ２１３がＣＩＤフィルター４２０に密着する場合、ＣＩＤホール４２０Ｈが閉鎖され、第１電極タブ２１３がＣＩＤフィルター４２０から離隔する場合、ＣＩＤホール４２０Ｈが開放される。
【0070】
後述するが、長い棒を安全ベント４１０のベントホール４１０ＨおよびＣＩＤフィルター４２０のＣＩＤホール４２０Ｈに貫通させた後、ＣＩＤホール４２０Ｈを閉じている第１電極タブ２１３を下部方向に押すことができる。そのため、ＣＩＤホール４２０Ｈが開放されながら後述する活性化過程で発生したガスをＣＩＤホール４２０Ｈとベントホール４１０Ｈを通じて外部に排出させることができる。したがって、残存ガスによる電極組立体の膨張、変形などの問題や残留ガス気泡によるリチウム析出誘発の問題を解決することができる。
【0071】
また、本実施形態による二次電池１００は、上端キャップが除去された構造であるため、長い棒をベントホール４１０ＨとＣＩＤホール４２０Ｈに通過させやすい。言い換えると、ベントホール４１０ＨとＣＩＤホール４２０Ｈを毀損させずに棒を挿入させて第１電極タブ２１３を押すことができる。
【0072】
本実施形態による二次電池１００は、第１電極タブ２１３によりＣＩＤホール４２０Ｈが閉鎖されているため、活性化工程で安定的に充放電を行うことができる。活性化工程以降、第１電極タブ２１３を下部方向に押して開放されたＣＩＤホール４２０Ｈを通じて内部ガスを外部に排出することができる。ガス排出が完了されると第１電極タブ２１３とＣＩＤホール４２０Ｈが密封されるように溶接して電解液漏出を防止する。このような一連の製造過程は、図９から図１５を通じて再び詳細に説明する。
【0073】
一方、ベントホール４１０ＨおよびＣＩＤホール４２０Ｈは棒が挿入され得る最小限の直径を有することができる。一例として、ベントホール４１０ＨおよびＣＩＤホール４２０Ｈは１～３ｍｍの直径を有することができ、そのために電池ケース３００内部のガスを外部に排出する一方で、ベントホール４１０ＨおよびＣＩＤホール４２０Ｈを通じた異物流入は防止することができる。
【0074】
一方、ベントホール４１０ＨおよびＣＩＤホール４２０Ｈは同一の垂直線上に位置することができる。ベントホール４１０ＨおよびＣＩＤホール４２０Ｈが上下方向に配置され、同一の垂直線上に位置することができる。そのためにＣＩＤホール４２０Ｈを塞いでいる第１電極タブ２１３がベントホール４１０ＨおよびＣＩＤホール４２０Ｈを通じて外部から見えることができる。その結果、二次電池１００外部でＣＩＤホール４２０Ｈの閉鎖有無を容易に確認することができる。さらに、本実施形態による二次電池１００は、上端キャップが除去された形態であるため、ＣＩＤホール４２０Ｈの閉鎖有無をより容易に確認することができる。
【0075】
また、ベントホール４１０ＨおよびＣＩＤホール４２０Ｈが一直線上に位置することによって、第１電極タブ２１３をより効果的に押してＣＩＤホール４２０Ｈを開放することができる。ここで、ベントホール４１０Ｈは安全ベント４１０の中心点に形成され、ＣＩＤホール４２０ＨはＣＩＤフィルター４２０の中心点に形成されて、強度弱化を最小化することができる。
【0076】
一方、本発明の他の一実施形態として、ベントホール４１０ＨおよびＣＩＤホール４２０Ｈは一部だけ同一の垂直線上に位置することができる。一例として、ベントホール４１０ＨおよびＣＩＤホール４２０Ｈは半分だけ同一の垂直線上に位置し、残りの半分は互いに異なる垂直線上に位置することができる。そのためにベントホール４１０ＨおよびＣＩＤホール４２０Ｈに不必要な物体や異物が流入することを防止することができ、同時に、不必要な物体により第１電極タブ２１３が押されることを防止することができる。
【0077】
一方、ベントホール４１０Ｈの直径ｄ１はＣＩＤホール４２０Ｈの直径ｄ２より大きくてもよい。ベントホール４１０Ｈに第１電極タブ２１３を押すための長い棒を挿入する時、前記棒の遊動現象により簡単に挿入し難いこともある。そのために、ベントホール４１０ＨはＣＩＤホール４２０Ｈより大きい直径を有することによって、棒を容易に貫通させることができる。特に、第１電極タブ２１３を押す棒によりベントホール４１０Ｈが毀損されることを防止することができる。安全ベント４１０は、前述したとおり、二次電池１００の爆発防止のために形状逆転や分離が行われなければならないが、ベントホール４１０Ｈとその周辺部の毀損により不良が発生することがある。これを防止するためにベントホール４１０ＨはＣＩＤホール４２０Ｈの直径より大きくてもよい。一例として、ベントホール４１０Ｈの直径は３ｍｍであり、ＣＩＤホール４２０Ｈの直径は２ｍｍであり得る。
【0078】
前述したとおり、安全ベント４１０とＣＩＤフィルター４２０が結合し、安全ベント４１０とＣＩＤフィルター４２０が結合した部分でベントホール４１０ＨとＣＩＤホール４２０Ｈが互いに連結され得る。特に、ベントホール４１０Ｈの外周面とＣＩＤホール４２０Ｈの外周面とが互いに接合され得る。具体的に、ベントホール４１０Ｈの下部外周面とＣＩＤホール４２０Ｈの上部外周面とが溶接接合されて接合部分Ｗが形成され得る。つまり、安全ベント４１０とＣＩＤフィルター４２０が密封されるように接合されて、安全ベント４１０とＣＩＤフィルター４２０との間を通じてベントホール４１０ＨとＣＩＤホール４２０Ｈに異物が流入したり電解液が漏れ出ることを防止することができる。
【0079】
本実施形態による第１電極タブ２１３は、上側タブ部２１３ａおよび下側タブ部２１３ｂを含むことができる。下側タブ部２１３ｂは電極組立体２００に連結され得る。つまり、下側タブ部２１３ｂは電極組立体２００から延長された部分であり得る。
【0080】
下側タブ部２１３ｂと連結された上側タブ部２１３ａの一端がＣＩＤフィルター４２０に接合され得る。特に、上側タブ部２１３ａの前記一端がＣＩＤフィルター４２０の下面と溶接接合されて接合部分Ｗが形成され得る。
【0081】
また、上側タブ部２１３ａの他端はＣＩＤフィルター４２０の下面に密着するか離隔しながら、ＣＩＤホール４２０Ｈを閉鎖するか開放することができる。具体的に、ＣＩＤホール４２０Ｈを閉じている上側タブ部２１３ａを後述する棒などで押すと、上側タブ部２１３ａの他端がＣＩＤフィルター４２０から離隔しながらＣＩＤホール４２０Ｈが開放される。上側タブ部２１３ａの他端を押した力を除去すると、上側タブ部２１３ａの弾性復原力により上側タブ部２１３ａの他端がＣＩＤフィルター４２０に再び密着しながらＣＩＤホール４２０Ｈを閉鎖する。
【0082】
そのために第１電極タブ２１３は、二次電池１００の活性化工程の間にＣＩＤホール４２０Ｈを安定的に密閉することができ、活性化工程後、ＣＩＤフィルター４２０から離隔してＣＩＤホール４２０Ｈを開放してガスを排出することができる。
【0083】
第１電極タブ２１３は、弾性復原力を有する素材を含むことができ、上側タブ部２１３ａの前記他端がＣＩＤフィルター４２０の下面に弾力的に密着することができる。上側タブ部２１３ａの他端を押した外力を除去すると弾性復原力により上側タブ部２１３ａの他端が元の位置に迅速に復帰し、その結果、ＣＩＤホール４２０Ｈを迅速かつ安定的に閉鎖することができる。ここで第１電極タブ２１３は弾性復原力を有する素材を含有する合金鋼であり得る。
【0084】
一方、ガス排出後、ＣＩＤホール４２０Ｈの内周面下端と第１電極タブ２１３の上側タブ部２１３ａとが溶接接合され得る。つまり、ＣＩＤフィルター４２０の下面に密着した上側タブ部２１３ａの他端は、ガス排出後、ＣＩＤフィルター４２０に接合され、そのためにＣＩＤホール４２０Ｈが完全に密封される。その結果、ガス排出以降に異物が流入したり電解液が漏れ出ることを防止することができる。
【0085】
図７は本発明の変形された一実施形態により突起部が形成された第１電極タブを示す部分図面である。
【0086】
図７を参照すると、本発明の変形された一実施形態による第１電極タブ２１３は、ＣＩＤホール４２０Ｈに挿入される突起部２１３ａ－１を含むことができる。具体的に、前述したとおり、第１電極タブ２１３は上側タブ部２１３ａおよび下側タブ部２１３ｂを含むことができるが、上側タブ部２１３ａに突出した形態の突起部２１３ａ－１が形成され得る。
【0087】
突起部２１３ａ－１は、第１電極タブ２１３とＣＩＤホール４２０Ｈ間の密封力を高めるためのものであり、ＣＩＤホール４２０Ｈの直径と同一の直径を有することができる。このような突起部２１３ａ－１がＣＩＤホール４２０Ｈに挿入されながら第１電極タブ２１３とＣＩＤホール４２０Ｈの間の密封力を高める。特に突起部２１３ａ－１は、半球形態の隆起構造で形成され、そのために突起部２１３ａ－１をＣＩＤホール４２０Ｈに容易に結合することもでき、容易に分離させることもできる。
【0088】
図８は本発明の一実施形態によりＣＩＤホールに挿入された密閉ボールを示す部分図面である。
【0089】
図５、図６および図８を共に参照すると、本実施形態による二次電池１００は、ＣＩＤホール４２０Ｈに挿入された密閉ボール５００をさらに含むことができる。活性化工程以降に発生したガスの排出が完了されると、ＣＩＤホール４２０Ｈに密閉ボール５００が挿入され得る。密閉ボール５００はＣＩＤホール４２０Ｈを密封するためのもので、円柱形態または球形態を有し、ベントホール４１０Ｈを通じてＣＩＤホール４２０Ｈに挿入されながらＣＩＤホール４２０Ｈを密封する。
【0090】
この時、円柱形態または球形態の密閉ボール５００がＣＩＤホール４２０Ｈにボール溶接（Ｂａｌｌ ｗｅｌｄｉｎｇ）で接合され得る。ここでボール溶接とは、ボール形態の構成を前記ボールより直径が小さい孔に発射して、前記孔を詰める接合方式を意味する。つまり、ＣＩＤホール４２０Ｈに満たされる前に密閉ボール５００の直径はＣＩＤホール４２０Ｈの内径より大きくてもよい。このような密閉ボール５００を強く発射してＣＩＤホール４２０Ｈに無理に挿入させることによって、ＣＩＤホール４２０Ｈを塞ぐことができる。図８は密閉ボール５００がＣＩＤホール４２０Ｈにボール溶接で挿入および接合された状態を示す図面である。
【0091】
また、密閉ボール５００はＣＩＤホール４２０Ｈに挿入された後、熱融着装置（図示せず）を通じて溶融され得る。そのために密閉ボール５００がＣＩＤホール４２０Ｈの内周面に接合されながらＣＩＤホール４２０Ｈと密閉ボール５００間の密封力を高めることができる
【0092】
この時、本実施形態による安全ベント４１０は、上端キャップの除去により外部に露出する構造であるため、ＣＩＤホール４２０Ｈを密閉することが容易である。従来の円筒型二次電池１０（図１参照）の場合、ＣＩＤホールが形成されているとしても、上端キャップ４１が存在するため、ガスの排出以降にＣＩＤホールを再び塞ぐことが構造的に非常に難しい。ガス排出のためには上端キャップ４１と安全ベント４２共にホールが形成されなければならないが、上端キャップ４１の存在により安全ベント４２とＣＩＤフィルター４３に形成されたホールを塞ぐことが構造的に複雑で、難しくならざるを得ない。これとは異なり、本実施形態によるキャップ組立体４００は、安全ベント４１０が最上端に露出した構造であるため、ガス排出以降に前述したとおり、ＣＩＤホール４２０Ｈの内周面下端と上側タブ部２１３ａ間の溶接接合や密閉ボール５００の挿入などの方法でＣＩＤホール４２０Ｈを密封することが容易である。
【0093】
一方、図３から図５を再び参照すると、本実施形態による電池ケース３００は、クリンピング部３００Ｃおよびビーディング部３００Ｂを含むことができる。ビーディング部３００Ｂは円筒型の電池ケース３００のうちの一部が電極組立体２００の中心方向に湾入された部分を称すもので、電極組立体２００の遊動防止のためのものである。
【0094】
クリンピング部３００Ｃはビーディング部３００Ｂの上部に位置して、キャップ組立体４００を囲む部分を称すもので、キャップ組立体４００の安定した結合のためのものである。電池ケース３００の上部一端が曲がってキャップ組立体４００を囲みながらクリンピング部３００Ｃを形成することができる。より具体的には、電池ケース３００の上部一端が曲がって安全ベント４１０の外周部分を囲みながらクリンピング部３００Ｃを形成することができる。
【0095】
密封用ガスケット７００は、クリンピング部３００Ｃとビーディング部３００Ｂの内面に装着されてキャップ組立体４００と電池ケース３００間の密封力を増大させることができる。また、ガスケット７００はキャップ組立体４００と電池ケース３００間の電気的連結を遮断することができる。電池ケース３００とキャップ組立体４００間にガスケット７００を位置させ、電池ケース３００の上部一端を曲げてクリンピング（Ｃｒｉｍｐｉｎｇ）結合を実施してクリンピング部３００Ｃを形成することができる。つまり、クリンピング結合によりキャップ組立体４００の装着、二次電池１００の密封および電池ケース３００とキャップ組立体４００間の絶縁がなされ得る。このようなガスケット７００はクリンピング部３００Ｃと安全ベント４１０との間に位置することができる。
【0096】
一方、本実施形態による安全ベント４１０には屈曲部４１０Ｂが形成され得る。具体的に、図４および図５に示されているように、安全ベント４１０の一部分が上向き方向に曲がって屈曲部４１０Ｂが形成され得る。このような屈曲部４１０Ｂが形成されて、クリンピング結合時に安全ベント４１０に伝達される変形を減らすことができる。また、前述したとおり、非正常な作動状態で安全ベント４１０の形状逆転により、ＣＩＤフィルター４２０の第１部分４２１が共に上昇して、ＣＩＤフィルター４２０の第１部分４２１と第２部分４２２が互いに分離される。これにより電流の流れが遮断されるが、効果的な電流遮断のために安全ベント４１０とＣＩＤフィルター４２０との間にある程度の間隔が形成されることが好ましい。そこで、キャップ組立体４００自体の高さは最小化すると共に、安全ベント４１０とＣＩＤフィルター４２０間の間隔を増やすために上向き方向に曲がった屈曲部４１０Ｂを形成することができる。
【0097】
一方、前述したクリンピング結合の場合、強い物理的圧着がキャップ組立体４００に印加され得、そのためにキャップ組立体４００が損傷する問題があり得る。特に、本実施形態でのように、上端キャップなしに安全ベント４１０が露出する構造で安全ベント４１０が損傷する虞がある。それでも安全ベント４１０の剛性補完のために安全ベント４１０の厚さを既存より厚く形成すれば、内圧上昇時に安全ベント４１０の形状逆転や分離などが良好になされない可能性が高い。
【0098】
本実施形態によるキャップ組立体では、単純に安全ベント４１０の厚さを厚くするのではなく、安全ベント４１０のうちクリンピング部３００Ｃと対応する部分にカーリング部（Ｃｕｒｌｉｎｇ ｐａｒｔ）４１０Ｃを設けることができる。具体的に、安全ベント４１０は安全ベント４１０の外周部分で曲がったカーリング部４１０Ｃを含むことができる。説明の便宜のために図３および図４にはカーリング部４１０Ｃが形成される以前にフランジ部（Ｆｌａｎｇｅ ｐａｒｔ）４１０Ｆの様子を示し、図５ではフランジ部４１０Ｆが内側に曲がってカーリング部４１０Ｃを形成した様子を示した。
【0099】
電池ケース３００のクリンピング部３００Ｃがガスケット７００を間に置いて安全ベント４１０を囲むことができるが、その中でも安全ベント４１０のカーリング部４１０Ｃを囲みながらクリンピング結合がなされ得る。そこで、安全ベント４１０の中心部分は１重で形成されるが、クリンピング部３００Ｃが囲む安全ベント４１０の外周部分は２重で形成され得る。つまり、カーリング部４１０Ｃを設けることによって、クリンピング結合時に発生し得る安全ベント４１０の損傷を防止すると同時に内圧上昇時に安全ベント４１０の形状逆転や分離などに邪魔にならないようにした。
【0100】
【0101】
【0102】
まず、図３、図４および図９を参照すると、本発明の一実施形態による二次電池の製造方法は、電極組立体２００を上部が開放された電池ケース３００に収納する段階、および電池ケース３００の開放された上部に、安全ベント４１０およびＣＩＤフィルター４２０を含むキャップ組立体４００を結合する段階を含む。この時、前述したとおり、電極組立体２００は第１電極２１０、第２電極２２０および分離膜２３０が共に巻き取りされてジェリーロール形態であり、電池ケース３００は円筒型ケースであり得る。また、キャップ組立体４００の結合以前に電極組立体２００と共に電解液を電池ケース３００内部に注入することができる。
【0103】
キャップ組立体４００の安全ベント４１０は上端で外部に露出し、安全ベント４１０にベントホール４１０Ｈが形成され、ＣＩＤフィルター４２０にＣＩＤホール４２０Ｈが形成される。安全ベント４１０とＣＩＤフィルター４２０の具体的な構造は先に説明した内容であるため省略する。
【0104】
図５および図６を再び参照すると、キャップ組立体４００を配置する時、電極組立体２００から延長された第１電極タブ２１３がＣＩＤホール４２０Ｈを閉じた状態でＣＩＤフィルター４２０の下面に接合される。この時、前述したとおり、第１電極タブ２１３は上側タブ部２１３ａおよび下側タブ部２１３ｂを含むことができる。
【0105】
前記キャップ組立体４００を結合する段階で、上側タブ部２１３ａをＣＩＤフィルター４２０の下面に密着させた後、上側タブ部２１３ａの他端を移動させてＣＩＤホール４２０Ｈを閉鎖する。次に、上側タブ部２１３ａの一端をＣＩＤフィルター４２０の下面に溶接接合する。言い換えると、上側タブ部２１３ａの他端はＣＩＤホール４２０Ｈを含むＣＩＤフィルター４２０の下面に密着しながらＣＩＤホール４２０Ｈを閉鎖し、上側タブ部２１３ａの一端はＣＩＤフィルター４２０に溶接される。このような形態で、ＣＩＤフィルター４２０と第１電極タブ２１３が連結される。特に第１電極タブ２１３はＣＩＤホール４２０Ｈ方向に弾性力を有し、そのために前記ＣＩＤホール４２０Ｈが閉じられた状態で維持され得る。
【0106】
一方、図７に示されているように、第１電極タブ２１３の上側タブ部２１３ａに突起部２１３ａ－１が形成された場合、ＣＩＤフィルター４２０と第１電極タブ２１３を連結する過程で、突起部２１３ａ－１がＣＩＤホール４２０Ｈに挿入され得る。
【0107】
図９および図１０を参照すると、前記キャップ組立体４００を結合する段階は、電池ケース３００の上部一端３００Ｕを曲げて安全ベント４１０を囲むクリンピング部３００Ｃを形成する段階を含むことができる。より具体的に、ガスケット７００をキャップ組立体４００の安全ベント４１０と電池ケース３００との間に位置させ、電池ケース３００の上部一端３００Ｕを曲げてクリンピング結合を実施することができる。
【0108】
この時、安全ベント４１０は安全ベント４１０の外周部分で曲がったカーリング部４１０Ｃを含むことができ、クリンピング部３００Ｃがカーリング部４１０Ｃを囲むようにクリンピング結合がなされ得る。このようなカーリング部４１０Ｃは上向きのフランジ部４１０Ｆ（図４参照）を内側に曲げることにより形成され得る。
【0109】
次に図１０を参照すると、本実施形態による二次電池の製造方法は、電極組立体２００を活性化する活性化段階を含む。第１電極タブ２１３がＣＩＤホール４２０Ｈを閉じている状態で、一定範囲の定電流または定電圧で充放電を繰り返して前記活性化段階がなされ得る。活性化段階は、負極表面での固体電解質界面（ｓｏｌｉｄ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ：ＳＥＩ）膜の形成および低電圧選別などを目的で、充電と放電を繰り返して行う工程である。電極端子として機能する安全ベント４１０と電池ケース３００に定電流または定電圧を印加して、充放電を繰り返すことができる。活性化段階の間、電極組立体と電解液の相互反応により電池ケース３００内部にガスが発生し、前記ガスは電池ケース３００内部に蓄積されながら圧力を増大させる。
【0110】
図１１を参照すると、本実施形態による二次電池の製造方法は、前記活性化段階で発生したガスを安全ベント４１０に形成されたベントホール４１０ＨとＣＩＤフィルター４２０に形成されたＣＩＤホール４２０Ｈを通じて外部に排出するガス排出段階を含む。具体的に、前記ガス排出段階で、ベントホール４１０ＨとＣＩＤホール４２０Ｈを通じて第１電極タブ２１３を下部方向に押してＣＩＤホール４２０Ｈを開放させ、前記ガスがＣＩＤホール４２０Ｈとベントホール４１０Ｈを通じて外部に排出される。第１電極タブ２１３の中でも上側タブ部２１３ａを押す。
【0111】
本実施形態によると、前記ガス排出段階で、棒部材１０００をベントホール４１０ＨとＣＩＤホール４２０Ｈを通じて挿入して、第１電極タブ２１３を下部方向に押すことができる。同様に、棒部材１０００が第１電極タブ２１３の中でも上側タブ部２１３ａを下部方向に押すことができる。すると、ＣＩＤホール４２０Ｈが開放されながら電池ケース３００内部に発生したガスがＣＩＤホール４２０Ｈとベントホール４１０Ｈを通じて外部に排出される。
【0112】
特に、本実施形態による二次電池１００は、上端キャップが除去された構造であるため、棒部材１０００をベントホール４１０ＨとＣＩＤホール４２０Ｈに通過させやすい。言い換えると、ベントホール４１０ＨとＣＩＤホール４２０Ｈを毀損させずに棒を挿入させて第１電極タブ２１３を押すことができる。また、上端キャップが除去されているため、ガス排出もより円滑になされ得る。
【0113】
一方、図１２を参照すると、本発明の変形された一実施形態による二次電池の製造方法は、吸入装置１１００を利用したガス排出段階を含むことができる。具体的に、図１１での棒部材１０００でなく、別途の吸入装置１１００をベントホール４１０ＨとＣＩＤホール４２０Ｈを通じて挿入させて第１電極タブ２１３の上側タブ部２１３ａを下部方向に押すことができる。ＣＩＤホール４２０Ｈが開放された状態で、吸入装置１１００が電池ケース３００内部のガスを吸入することができる。単純に棒部材１０００を挿入する場合に比べて、より効果的に電池ケース３００内部のガスを除去することができる。
【0114】
次に図１３を参照すると、前記ガス排出段階以降、第１電極タブ２１３を押す力を除去し、第１電極タブ２１３を元の位置に復帰させてＣＩＤホール４２０Ｈを再び閉鎖することができる。第１電極タブ２１３を押す力を除去することは、棒部材１０００や吸入装置１１００を除去することを意味する。ＣＩＤホール４２０Ｈが閉じられると、ガス排出は仕上げられる。
【0115】
本実施形態による二次電池の製造方法は、前記ガス排出段階以降、ＣＩＤホール４２０Ｈの内周面下端を第１電極タブ２１３と溶接する溶接段階をさらに含むことができる。具体的に、別途の溶接装置（図示せず）をベントホール４１０ＨおよびＣＩＤホール４２０Ｈを通過するように挿入してＣＩＤホール４２０Ｈの内周面下端を第１電極タブ２１３に溶接する。図１３には当該部分に溶接による接合部分Ｗが形成されたことが表現されている。特に上側タブ部２１３ａがＣＩＤホール４２０Ｈに密着した状態で、上側タブ部２１３ａとＣＩＤホール４２０Ｈの内周面を溶接してＣＩＤフィルター４２０と第１電極タブ２１３との間を密封する。これによりガス排出段階以降、ＣＩＤホール４２０Ｈが一次的に密封され得る。
【0116】
次に図１４を参照すると、本実施形態による二次電池の製造方法は、ベントホール４１０Ｈを通じてＣＩＤホール４２０Ｈに密閉ボール５００を挿入する密閉ボール挿入段階をさらに含むことができる。前記密閉ボール挿入段階で、ＣＩＤホール４２０Ｈに密閉ボール５００を締まりばめ方式で挿入することができる。そのためにＣＩＤホール４２０Ｈが効果的に密封され得る。具体的に、ＣＩＤホール４２０Ｈに密閉ボール５００をボール溶接で接合させることができる。ＣＩＤホール４２０Ｈは円形の貫通口であり、密閉ボール５００は円柱形態または球形態であり得る。密閉ボール５００がＣＩＤホール４２０Ｈに強く発射され、密閉ボール５００がＣＩＤホール４２０Ｈに挿入され得る。
【0117】
次に図１５を参照すると、本実施形態による二次電池の製造方法は、ＣＩＤホール４２０Ｈに挿入された密閉ボール５００を溶融する段階をさらに含むことができる。具体的に、ベントホール４１０Ｈを通じて溶融装置１２００を挿入した後、密閉ボール５００に熱を加えることができる。これにより、一部が溶融された密閉ボール５００がＣＩＤホール４２０Ｈの内周面と接合する。すると、ＣＩＤホール４２０Ｈを完全に密封することができる。
【0118】
活性化段階で、電極被膜形成やセル内部水分の分解により多量のガスが発生するが、活性化段階で発生したガスは量も多く、電極被膜と持続的に反応するため、これを排出させる工程が必要である。前記のように、本発明の一実施形態により製造された二次電池１００は、活性化段階で発生したガスを排出してから最終的に密封されることによって、残存ガスによる電極組立体の膨張、変形などの問題や残留ガス気泡によるリチウム析出誘発の問題を解決することができる。
【0119】
本実施形態で前、後、左、右、上、下のような方向を示す用語が使用されているが、このような用語は説明の便宜のためのものに過ぎず、対象となる事物の位置や観測者の位置などにより変わり得る。
【0120】
前述した本実施形態による二次電池が複数で集まって電池モジュールを形成することができる。前記電池モジュールは、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）、冷却システムなどの各種制御および保護システムと共に装着されて電池パックを形成することができる。
【0121】
前記二次電池、前記電池モジュールや前記電池パックは、多様なデバイスに適用され得る。具体的には、電気自転車、電気自動車、ハイブリッドなどの運送手段やＥＳＳ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ）に適用され得るが、これに制限されず、二次電池を使用することができる多様なデバイスに適用可能である。
【0122】
以上で本発明の好ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明の範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の多様な変形および改良形態も本発明の範囲に属する。
【符号の説明】
【0123】
１００：二次電池
２００：電極組立体
３００：電池ケース
４００：キャップ組立体
４１０：安全ベント
４１０Ｈ：ベントホール
４２０：ＣＩＤフィルター
４２０Ｈ：ＣＩＤホール
２００：電極組立体
３００：電池ケース
４００：キャップ組立体
４１０：安全ベント
４１０Ｈ：ベントホール
４２０：ＣＩＤフィルター
４２０Ｈ：ＣＩＤホール
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【国際調査報告】