JP2023542315A - ボタン型二次電池 - Google Patents

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Abstract

本発明は、下部缶に電極組立体が搭載されると上部缶が下部缶に結合されるボタン型二次電池において、電極組立体が載置される第１平面部及び前記第１平面部の周縁に沿って垂直に形成された第１側壁部を有し、前記第１側壁部には外側面から凹状に窪んだ形状を有するように凹部が形成された下部缶と、前記下部缶の開口した上面を覆うことのできる面積を有する第２平面部及び前記第２平面部の周縁に沿って垂直に形成された第２側壁部を有し、前記第２側壁部には内側面から凸状に突出するように凸部が形成された上部缶とを含み、前記第２側壁部が第１側壁部の外側に置かれるように結合が行われる際に、前記凸部が凹部に嵌められることを特徴とする。

Description

本出願は、２０２０年９月２１日付けの韓国特許出願第１０－２０２０－０１２１８２６号に基づく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を本明細書の一部として組み込む。
本発明は、直径が高さよりさらに大きい形態を有するボタン型二次電池に関し、より詳細には、上部缶と下部缶との結合力を増大させて上部缶と下部缶との分離を防止すると同時に、ガスケットをさらに強固に固定することにより上部缶と下部缶との間のシール性能を向上させて電解液の漏液可能性を低減することのできるボタン型二次電池に関する。
通常、コイン型電池、釦型電池などとも通用するボタン型電池は、直径が高さよりさらに大きい形態であって、薄い釦又はボタン形状を有し、リモコン、時計、玩具、コンピュータ部品など様々な機器で広く使用されている。
このようなボタン型電池は、主に再充電が不可能な一次電池として製造されていたが、近年、小型化機器の開発に合わせて充放電が可能な二次電池としても広く製造されている。また、ボタン型二次電池も、円筒型又はパウチ型二次電池のように、ケース内に電極組立体と電解液が内蔵されて繰り返し充放電が可能な構造を有する。
図１は従来のボタン型二次電池の縦断面を示す図である。
同図に示すように、ボタン型二次電池は、上部缶２と下部缶１とが結合される構造を有し、かつ上部缶２及び下部缶１は直径が高さよりさらに大きい平たい円筒状に形成され、上部缶２は下部缶１より若干大きい直径を有するように構成される。
下部缶１には、正極、分離膜、負極が積層された状態で巻き取られた電極組立体４及び電解液（図示せず）が搭載される。電極組立体４は、回転する巻芯に分離膜、負極、分離膜、正極の順に投入されて巻き取られた構造を有する。また、負極から延びた負極タブ及び正極から延びた正極タブが突出し、前記負極タブ及び前記正極タブは、下部缶１の平面部１ａ及び上部缶２の平面部２ａのそれぞれに接合される。
さらに、上部缶２と下部缶１との結合時のショートの発生を防止するように、上部缶２の平面部２ａ及び側壁部２ｂが下部缶１の側壁部１ｂに接触する地点には、電気伝導性のないガスケット３が位置するように締結される。
しかし、このような締結方式は、外部衝撃が加わったとき、上部缶と下部缶との分離が発生し得るという問題があった。そこで、本発明は、このような問題を解消するように、外部衝撃の発生時にも上部缶と下部缶との分離を防止することができ、下部缶と上部缶との間のシール性能を増大させることができるボタン型二次電池を提供することを主目的とする。
上記目的を達成するための本発明は、下部缶に電極組立体が搭載されると上部缶が下部缶に結合されるボタン型二次電池において、電極組立体が載置される第１平面部及び前記第１平面部の周縁に沿って垂直に形成された第１側壁部を有し、前記第１側壁部には外側面から凹状に窪んだ形状を有するように凹部が形成された下部缶と、前記下部缶の開口した上面を覆うことのできる面積を有する第２平面部及び前記第２平面部の周縁に沿って垂直に形成された第２側壁部を有し、前記第２側壁部には内側面から凸状に突出するように凸部が形成された上部缶とを含み、前記第２側壁部が第１側壁部の外側に置かれるように結合が行われる際に、前記凸部が凹部に嵌められることを特徴とする。
前記凹部及び凸部は、当接する部分が曲面をなすように形成される。
前記凸部が凹部に嵌められて固定されたとき、第１側壁部の端部と第２平面部とが離隔している。
前記下部缶には、第１側壁部の端部を囲むようにガスケットが結合され、前記凸部が凹部に嵌められて固定されたとき、第１側壁部の端部に結合されたガスケットと第２平面部とが離隔している。
前記第１側壁部は、第１平面部から延び、相対的にさらに小さい内径を有する側壁本体と、前記側壁本体から延び、前記側壁本体より相対的にさらに大きい内径を有する拡張部とを含む。
前記側壁本体と拡張部との間には、直径が次第に増加するように傾斜した断面を有する傾斜部が形成される。
上部缶と下部缶との結合が行われたとき、前記凹部及び凸部は、第２平面部より第１平面部にさらに近く配置される。
前記凸部は、第２側壁部の外側面から凹状に窪んだ形状を有する。
前記凹部は、第１側壁部において互いに離隔するように複数形成され、前記凸部は、凹部に対をなして嵌められるように前記凹部と同じ数だけ第２側壁部に形成される。
また、本発明は、上記構成を有する複数のボタン型二次電池が互いに電気的に接続された二次電池モジュールをさらに提供することができる。
上記構成を有する本発明は、上部缶と下部缶との結合が行われる際に、下部缶に形成された凹部に上部缶に形成された凸部が嵌められるので、上部缶と下部缶との結合力を増大させることができる。
前記凹部及び凸部は、当接する部分が曲面をなすように形成されるので、上部缶と下部缶との結合時に発生する衝撃及び変形を最小限に抑えることができる。
前記下部缶と上部缶との結合が行われたとき、下部缶の第１側壁部は、上部缶の第２平面部から離隔してガスケットに伝わる衝撃や振動を遮断することにより、前記ガスケットの破損を防止することができ、よって、ガスケットの破損に起因するショートの発生を遮断することができる。
また、前記ガスケットは、第１側壁部と第２側壁部との間はもとより、凹部と凸部との間にも嵌められてさらに堅固に固定されることにより、シール性能を増大させることができる。
前記第１側壁部において凹部が２つ以上形成され、前記第２側壁部において凸部が凹部と同じ数で形成されることにより、凹部及び凸部の数の増加により上部缶と下部缶との締結力をさらに増大させることができる。
従来のボタン型二次電池の断面を示す断面図である。 本発明の実施形態によるボタン型二次電池の断面を示す断面図である。 図２の状態で下部缶にガスケットが結合された様子を示す断面図である。 図３の状態で凹部に凸部が嵌められた様子を示す断面図である。 複数の凹部及び凸部が形成された様子を示す断面図である。
以下、添付図面に基づいて、本発明について、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。しかし、本発明は、様々な異なる形態で実現することができ、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
本発明を明確に説明するために説明と関係ない部分は省略し、明細書全体にわたって同一又は類似の構成要素には同一の参照符号を付す。
なお、本明細書及び特許請求の範囲に用いられた用語や単語は通常的又は辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者は自らの発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に基づいて、本発明の技術的思想に合致する意味と概念に解釈されるべきである。
本発明は、直径が高さよりさらに大きい形状を有するボタン型二次電池に関し、以下、添付図面を参照して本発明の実施形態をより詳細に説明する。
第１実施形態
図２は本発明の実施形態によるボタン型二次電池の断面を示す断面図であり、図３は図２の状態で下部缶にガスケットが結合された様子を示す断面図であり、図４は図３の状態で凹部に凸部が嵌められた様子を示す断面図である。
図２～図４を参照すると、本実施形態において提供されるボタン型二次電池は、下部缶１０に電極組立体４０が搭載されると電解液が注液されて上部缶２０が下部缶１０に結合される構造を有する。
下部缶１０は、電極組立体４０が載置される第１平面部１０ａと、第１平面部１０ａの周縁に沿って垂直に形成された第１側壁部１０ｂとを有する。第１平面部１０ａは、ボタン状の電極組立体４０の直径に合わせて円板型形状に提供され、第１側壁部１０ｂは、第１平面部１０ａの周縁に沿って上方に立てられた構造を有する。
なお、第１側壁部１０ｂには、外側面から凹状に窪んだ形状を有するように凹部１１が形成される。凹部１１は、同図に示すように、第１側壁部１０ｂの外側面から凹状に窪んだ形状を有するので、内側面では内側に突出した形状を有する。
また、下部缶１０に結合される上部缶２０も、第２平面部２０ａと、第２側壁部２０ｂとを含んで構成される。第２平面部２０ａは、下部缶２０の開口した上面を覆うことのできる面積を有し、第１平面部１０ａと同様に円板状に形成される。第２側壁部２０ｂは、第２平面部２０ａの周縁に沿って垂直下方に延設される。
なお、第２側壁部２０ｂには、内側面から凸状に突出するように凸部２１が形成される。
凸部２１は、第２側壁部２０ｂが第１側壁部１０ｂの外側に置かれるように結合が行われる際に、凹部１１に嵌められる。また、凸部２１は、凸部２１が凹部１１に嵌められる際に、第２平面部２０ａの底面が第１側壁部１０ｂの端部から離隔する位置に形成される。
なお、凹部１１に凸部２１が嵌められる際の衝撃の発生を低減するように、本実施形態において提供される凹部１１及び凸部２１は、当接する部分が曲面をなすように形成される。
一方、図３に示すように、本実施形態において、下部缶１０は、ガスケット３０が結合された状態で提供される。すなわち、下部缶１０と上部缶２０とが結合される際に、上部缶２０は電極組立体４０の正極に接続され、下部缶１０は電極組立体４０の負極に接続される。
よって、上部缶２０と下部缶１０とを電気的に絶縁し、上部缶２０と下部缶１０との間からの電解液の漏液を防止するように上部缶２０と下部缶１０との間に位置するように、下部缶１０には、第１側壁部１０ｂの端部を囲むようにガスケット３０が結合される。
図３に示すように、ガスケット３０は、上端が折り曲げられて第１側壁部１０ｂの端部に据え付けられて固定され、下端が凹部１１の下方まで延びるように提供される。
また、凸部２１が凹部１１に嵌められる際に、図４に示すように、ガスケット３０は、第１側壁部１０ｂと第２側壁部２０ｂとの間はもとより、凹部１１と凸部２１との間にも嵌められる。
よって、凹部１１と凸部２１とによりさらなる固定が行われるので、ガスケット３０は、下部缶１０と上部缶２０との間でさらに強固に固定される。このとき、ガスケット３０は、第２平面部２０ａの底面から離隔して配置され、第２平面部２０ｂから伝達される直接的な衝撃が遮断される。よって、ガスケット３０に伝達される衝撃や振動を遮断することにより、ガスケット３０の破損を防止することができ、ガスケット３０の破損に起因するショートの発生を遮断することができる。
一方、本実施形態において、第１側壁部１０ｂは、第１平面部１０ａから延び、相対的にさらに小さい内径を有する側壁本体Ｂと、側壁本体Ｂから延び、側壁本体Ｂより相対的にさらに大きい内径を有する拡張部Ｄとを含む構造を有する。また、側壁本体Ｂと拡張部Ｄとの間には、直径が次第に増加するように傾斜した断面を有する傾斜部Ｃが形成される。
このように、第１側壁部１０ｂは側壁本体Ｂ、傾斜部Ｃ、拡張部Ｄにおいてそれぞれ直径が異なり、それに対応して、第２側壁部２０ｂも結合が行われると直径が異なるように形成されることにより、下部缶１０と上部缶２０との噛み合う地点が増加し、結合力はさらに増大する。なお、第１側壁部１０ｂの形状に対応して、上部缶２０の第２側壁部２０ｂは、側壁本体Ｂ、傾斜部Ｃ、拡張部Ｄに密着できる形状に製造された後、上部缶２０と下部缶１０との強制圧入により結合が行われるようにしてもよく、同図に示すように、垂直板形状を有するように提供された後、上部缶２０が下部缶１０の上に覆われると、側壁本体Ｂ、傾斜部Ｃ、拡張部Ｄに密着するように側方向から加圧成形して結合が行われるようにしてもよい。
また、本実施形態において、上部缶２０と下部缶１０との結合が行われたとき、凹部１１及び凸部２１は、第２平面部２０ａより第１平面部１０ａにさらに近く配置されることが好ましい。
一方、凸部２１は、重量が減少すると共に上部缶２０の締結時に若干の弾性変形が許容されるように、第２側壁部２０ｂの外側面から凹状に窪んだ形状を有する。
第２実施形態
図５は複数の凹部１１及び凸部２１が形成された様子を示す断面図である。
図５を参照すると、本実施形態において提供される下部缶１０及び上部缶２０は、それぞれ凹部１１及び凸部２１が複数提供される。
すなわち、下部缶１０の第１側壁部１０ｂにおいて、凹部１１は、互いの間に間隔をおいて２つ以上形成されてもよい。ここで、凹部１１は、互いに同じ大きさ及び形状を有する必要はない。例えば、上部缶２０と下部缶１０とを結合する際に、第２側壁部２０ｂの通過を容易にするために、相対的に上方に位置する凹部１１は、さらに浅い深さを有するように構成され、下方に位置する凹部１１は、さらに強い締結力を有するように深い深さを有するように構成されてもよい。
また、それぞれの凹部１１と対をなして結合されるように、上部缶２０の第２側壁部２０ｂには、凹部１１と同じ数の凸部２１が形成される。それぞれの凸部２１は、対応するそれぞれの凹部１１に嵌められて固定される大きさ及び形状を有する。
なお、本実施形態においても、ガスケット３０は、対をなすそれぞれの凹部１１と凸部２１との間に嵌められて固定されてもよい。また、上部缶２０と下部缶１０との結合が行われたとき、その上端は第２平面部２０ｂの底面から離隔するように構成される。
さらに、本実施形態においても、下部缶１０と上部缶２０との結合が行われたとき、ガスケット３０は、第２平面部２０ａの底面から離隔して配置され、第２平面部２０ｂから伝達される直接的な衝撃が遮断される。よって、ガスケット３０に伝達される衝撃や振動を遮断することにより、ガスケット３０の破損を防止することができ、ガスケット３０の破損に起因するショートの発生を遮断することができる。
上記構成を有する本発明は、上部缶２０と下部缶１０との結合が行われる際に、下部缶１０に形成された凹部１１に上部缶２０に形成された凸部２１が嵌められるので、上部缶２０と下部缶１０との結合力を増大させることができる。
凹部１１及び凸部２１は、当接する部分が曲面をなすように形成されるので、上部缶２０と下部缶１０との結合時に発生する衝撃及び変形を最小限に抑えることができる。
下部缶１０と上部缶２０との結合が行われたとき、下部缶１０の第１側壁部１０ｂは、上部缶２０の第２平面部２０ａから離隔してガスケット３０に伝わる衝撃や振動を遮断することにより、ガスケット３０の破損を防止することができ、よって、ガスケット３０の破損に起因するショートの発生を遮断することができる。
また、ガスケット３０は、第１側壁部１０ｂと第２側壁部２０ｂとの間はもとより、凹部１１と凸部２１との間にも嵌められてさらに堅固に固定されることにより、シール性能を増大させることができる。
第１側壁部１０ｂにおいて凹部１１が２つ以上形成され、第２側壁部２０ｂにおいて凸部２１が凹部１１と同じ数で形成されることにより、凹部１１及び凸部２１の数の増加により上部缶２０と下部缶１０との締結力をさらに増大させることができる。
なお、本発明は、上記構成を有する複数のボタン型二次電池が互いに電気的に接続された二次電池モジュールをさらに提供することができる。
以上、本発明は、たとえ限定された実施形態と図面により説明されたが、本発明は、これに限定されるものではなく、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者により本発明の技術思想と添付の特許請求の範囲の均等範囲内で様々な実施が可能である。
１０ 下部缶
１０ａ 第１平面部
１０ｂ 第１側壁部
１１ 凹部
２０ 上部缶
２０ａ 第２平面部
２０ｂ 第２側壁部
２１ 凸部
３０ ガスケット

Claims (10)

  1. 下部缶に電極組立体が搭載されると上部缶が前記下部缶に結合されるボタン型二次電池において、
    電極組立体が載置される第１平面部及び前記第１平面部の周縁に沿って垂直に形成された第１側壁部を有し、前記第１側壁部には外側面から凹状に窪んだ形状を有するように凹部が形成された下部缶と、
    前記下部缶の開口した上面を覆うことのできる面積を有する第２平面部及び前記第２平面部の周縁に沿って垂直に形成された第２側壁部を有し、前記第２側壁部には内側面から凸状に突出するように凸部が形成された上部缶とを含み、
    前記第２側壁部が前記第１側壁部の外側に置かれるように結合が行われる際に、前記凸部が前記凹部に嵌められるボタン型二次電池。
  2. 前記凹部及び前記凸部は、当接する部分が曲面をなすように形成されている、請求項１に記載のボタン型二次電池。
  3. 前記凸部が前記凹部に嵌められて固定されたとき、前記第１側壁部の端部と前記第２平面部とが離隔している、請求項１または２に記載のボタン型二次電池。
  4. 前記下部缶には、前記第１側壁部の端部を囲むようにガスケットが結合され、前記凸部が前記凹部に嵌められて固定されたとき、前記第１側壁部の端部に結合された前記ガスケットと前記第２平面部とが離隔している、請求項３に記載のボタン型二次電池。
  5. 前記第１側壁部は、前記第１平面部から延び、相対的にさらに小さい内径を有する側壁本体と、前記側壁本体から延び、前記側壁本体より相対的にさらに大きい内径を有する拡張部とを含む、請求項１～４のいずれか１項に記載のボタン型二次電池。
  6. 前記側壁本体と前記拡張部との間には、直径が次第に増加するように傾斜した断面を有する傾斜部が形成されている、請求項５に記載のボタン型二次電池。
  7. 前記上部缶と前記下部缶との結合が行われたとき、前記凹部及び前記凸部は、前記第２平面部より前記第１平面部にさらに近く配置されている、請求項１～６のいずれか１項に記載のボタン型二次電池。
  8. 前記凸部は、前記第２側壁部の外側面から凹状に窪んだ形状を有する、請求項１～７のいずれか１項に記載のボタン型二次電池。
  9. 前記凹部は、前記第１側壁部において互いに離隔するように複数形成され、前記凸部は、前記凹部に対をなして嵌められるように前記凹部と同じ数だけ前記第２側壁部に形成されている、請求項１～８のいずれか１項に記載のボタン型二次電池。
  10. 複数の請求項１～９のいずれか１項に記載のボタン型二次電池が互いに電気的に接続されている二次電池モジュール。
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