KR100284030B1 - Structure of positive electrode terminal of lithium ion battery - Google Patents
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Abstract
본 발명은 리튬이온 전지의 양극단자 설치구조에 관한 것이다.The present invention relates to a cathode terminal mounting structure of a lithium ion battery.
본 발명은 각형 리튬이온 전지의 케이스 상부에 조립되어 그 내부를 밀폐하는 배터리 캡에 있어서, 이 배터리 캡의 일측에 형성되어 상단부가 하단부에 비해 보다 작은 내경을 지님으로써, 단부를 가짐과 동시에 단계적으로 넓어지는 가이드 삽입구멍과; 선단부의 직경이 점차로 작아지는 테이퍼 형상의 양극단자와; 일측에 양극단자를 삽입하는 단자 삽입구멍이 형성되고, 이 단자 삽입구멍의 가장자리면을 따라 보스가 형성되어 배터리 캡의 가이드 삽입구멍에 끼워지며, 보스의 선단부 양측에는 훅이 각각 형성되어 그 선단의 걸림턱이 가이드 삽입구멍의 상부 가장자리면에 고정됨으로써, 배터리 캡의 하면에 밀착되어 양극단자 및 배터리 캡을 절연하는 양극단자 가이드와; 이 양극단자 가이드의 보스 선단과 가이드 삽입구멍의 단부 사이에 위치되어 기밀을 유지하는 밀봉링;으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The present invention provides a battery cap assembled to an upper case of a rectangular lithium ion battery and sealing the inside thereof, the battery cap being formed at one side of the battery cap and having an upper end portion having a smaller inner diameter than the lower end portion, thereby having an end portion and being stepwise. A guide insertion hole widening; A tapered anode terminal whose diameter gradually decreases; A terminal insertion hole for inserting the positive terminal is formed at one side, and a boss is formed along the edge of the terminal insertion hole to be inserted into the guide insertion hole of the battery cap, and hooks are formed at both ends of the boss, respectively, to catch the tip. A jaw is fixed to the upper edge surface of the guide insertion hole, and is in close contact with the lower surface of the battery cap to insulate the positive electrode terminal and the battery cap; And a sealing ring positioned between the boss tip of the positive electrode terminal guide and the end of the guide insertion hole to maintain airtightness.
따라서, 본 발명에 의하면 배터리 캡을 절연시키기 위한 절연재를 별도로 구비할 필요가 없게 되고, 양극단자의 조립과정에서 열처리 공정 또는 리벳팅 공정 등이 생략되게함으로써, 간단한 조립공정을 통해 제작성을 개선하여 비용절감 및 생산성 향상의 효과를 얻을 수 있다.Therefore, according to the present invention, there is no need to separately provide an insulating material for insulating the battery cap, and the heat treatment process or the riveting process is omitted in the assembly process of the positive electrode terminal, thereby improving the manufacturability through a simple assembly process Savings and productivity can be achieved.
Description
본 발명은 리튬이온 이차전지(Lithium ion secondary battery)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 각형 리튬이온 전지에 있어서의 양극단자의 설치구조에 관한 것이다.The present invention relates to a lithium ion secondary battery, and more particularly, to a mounting structure of a positive electrode terminal in a square lithium ion battery.
리튬이온 전지는 이동전화, 노트북 컴퓨터, 캠코더(Camcorder) 등 휴대용 전자제품의 전원공급장치에 주로 이용되는 차세대 전지로서, 망간이나 수은전지에 비해 수명이 현저하게 긴 장점을 지니고 있다.Lithium-ion batteries are the next-generation batteries mainly used for power supply of portable electronic products such as mobile phones, notebook computers, camcorders, etc., and have a long lifespan compared to manganese or mercury batteries.
도 1은 일반적인 각형 리튬이온 전지를 나타낸 것으로서, 케이스(Case :1)내에는 전원을 발생하는 젤리롤(Jelly roll: 2)이 내장되어 있고, 그 상측에 절연재(Insulator: 5)가 삽입된 후 배터리 캡(6)이 조립되어 케이스(1)를 밀폐하는 구조로 되어 있다. 젤리롤(2)은 캐소드 탭(Cathode tap: 3)과 애노드 탭(Anode tap: 4)이 각각 구비되어 배터리 캡(6)의 양극단자(陽極端子: 8)에 캐소드 탭(3)이 연결되고, 애노드 탭(4)은 케이스(1) 내면에 접해짐으로써 케이스(1) 전체가 음극단자(陰極端子)를 이루게 된다.Figure 1 shows a typical rectangular lithium ion battery, a case (Case: 1) has a built-in jelly roll (Jelly roll: 2) for generating a power, after the insulating material (Insulator: 5) is inserted into the upper side The battery cap 6 is assembled so as to seal the case 1. Jelly roll (2) is provided with a cathode tap (Cathode tap 3) and an anode tap (Anode tap 4), respectively, the cathode tab (3) is connected to the positive terminal (8) of the battery cap (6) The anode tab 4 is in contact with the inner surface of the case 1 so that the entire case 1 forms a negative electrode terminal.
리튬이온 전지는 쇼트(Short) 또는 과충전에 의해 전지 내부의 온도와 압력이 증가하게되는데, 이러한 상태가 계속되면 전지는 폭발할 위험이 있게 된다. 이를 방지하기 위해 케이스(1)를 밀폐하는 배터리 캡(6)에는 전지 내부가 일정한 압력에 도달되면 자동적으로 파손되어 전지 내부의 개스가 배출되게함으로써 전지의 폭발을 방지할 수 있게 하는 안전밸브(Safety vent valve: 11)가 설치되어 있다.Lithium-ion batteries increase the temperature and pressure inside the battery due to short or overcharging. If this condition continues, the battery may explode. To prevent this, the battery cap 6 that seals the case 1 has a safety valve to prevent explosion of the battery by automatically breaking when the inside of the battery reaches a predetermined pressure to discharge the gas inside the battery. vent valve: 11) installed.
도 2(a)(2b)는 종래 리튬이온 전지의 양극단자 조립구조를 나타내는 것으로서, 배터리 캡(6)의 일측에는 전해액을 주입하기 위한 전해액 주입구(Filling hole: 10)가 형성되어 있으며, 양극단자(8)는 글래스 몰딩(Glass moulding: 9)을 이용하여 배터리 캡(6)에 조립됨으로써 절연 및 기밀을 유지할 수 있도록 되어 있다.2 (a) and (2b) show a structure for assembling a positive electrode terminal of a conventional lithium ion battery. An electrolyte injection hole (10) for injecting an electrolyte is formed at one side of the battery cap 6, and a positive electrode terminal 8 is assembled to the battery cap 6 using glass molding 9 so as to maintain insulation and airtightness.
이와 같은 글래스 몰딩(9)의 형성과정은, 고온에서의 내열성이 뛰어나고, 전기 절연성, 화학적 안전성이 우수한 세라믹 파이버(Caramic fiber) 분말을 1차 열처리 공정을 통해 성형한 후, 성형체와 양극단자(8)를 양극단자 삽입구(7)에 끼운후 2차 열처리 가공하여 고정시킨다.The glass molding 9 is formed by forming a ceramic fiber powder having excellent heat resistance at high temperature, excellent electrical insulation, and chemical safety through a first heat treatment process, and then forming a molded body and an anode terminal 8. ) Is inserted into the anode terminal insertion hole (7) and then fixed by secondary heat treatment.
도 3(a)(b)에서는 절연 및 기밀유지에 개스킷(9')을 이용하는 양극단자 조립구조를 나타내고 있는데, 여기서는 먼저 개스킷(9')에 양극단자(8')를 끼워 조립한 후, 이들을 배터리 캡(6')의 양극단자 삽입구(7')에 끼우고 리벳팅(Riveting) 공정으로 고정하는 방법을 사용하고 있다.Fig. 3 (a) and (b) show an anode terminal assembly structure using a gasket 9 'for insulation and airtightness. Here, the anode terminal 8' is fitted to the gasket 9 'and then assembled. The battery cap 6 'is inserted into the positive terminal insertion hole 7' and fixed by a riveting process.
이와 같은 기존의 제작방법에 따르면, 리튬이온 전지의 제작과정에서 배터리 캡(6)을 절연시키는 절연재(5)가 별도로 구비되고, 양극단자(8, 8')의 조립과정에서는 글래스 몰딩(9)을 형성하는 열처리 공정 또는 개스킷(9')을 이용하는 경우에는 리벳팅 공정을 포함하게되므로, 전체적인 작업량이 많아지고 공정이 복잡화됨으로써 비용이 상승하게 되고 생산성 향상을 저해하는 단점이 있다.According to the existing manufacturing method, an insulating material 5 for insulating the battery cap 6 is provided separately in the manufacturing process of the lithium ion battery, and the glass molding 9 in the assembling process of the positive electrode terminals 8 and 8 '. In the case of using a heat treatment process or a gasket 9 'to form a riveting process, the overall work load is increased and the process is complicated, the cost is increased and there is a disadvantage of inhibiting the productivity improvement.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 양극단자의 절연 및 기밀을 유지하기 위한 글래스 몰딩 또는 개스킷과, 절연재가 일체화된 것으로서, 양극단자를 배터리 캡에 조립하는 양극단자 가이드의 조립구조를 단순화함으로써, 제작 및 조립이 간편하고 비용절감을 가능하게 한 리튬이온 전지의 양극단자 설치구조를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the conventional problems as described above, the glass molding or gasket for maintaining the insulation and airtight of the positive electrode terminal, and the insulating material is integrated, the assembly structure of the positive electrode terminal guide for assembling the positive electrode terminal to the battery cap The purpose of the present invention is to provide a positive electrode terminal installation structure of a lithium ion battery, which is simple to manufacture and assemble and enables cost reduction.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 각형 리튬이온 전지의 케이스 상부에 조립되어 그 내부를 밀폐하는 배터리 캡에 있어서, 이 배터리 캡의 일측에 형성되어 상단부가 하단부에 비해 보다 작은 내경을 지님으로써, 단부를 가짐과 동시에 단계적으로 넓어지는 가이드 삽입구멍과; 선단부의 직경이 점차로 작아지는 테이퍼 형상의 양극단자와; 일측에 양극단자를 삽입하는 단자 삽입구멍이 형성되고, 이 단자 삽입구멍의 가장자리면을 따라 보스(Boss)가 형성되어 배터리 캡의 가이드 삽입구멍에 끼워지며, 보스의 선단부 양측에는 훅(Hook)이 각각 형성되어 그 선단의 걸림턱이 가이드 삽입구멍의 상부 가장자리면에 고정됨으로써, 배터리 캡의 하면에 밀착되어 양극단자 및 배터리 캡을 절연하는 양극단자 가이드와; 이 양극단자 가이드의 보스 선단과 가이드 삽입구멍의 단부 사이에 위치되어 기밀을 유지하는 밀봉링;으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, in the battery cap is assembled on the upper case of the rectangular lithium-ion battery to seal the inside, formed on one side of the battery cap, the upper end has a smaller inner diameter than the lower end A guide insertion hole having an end portion and widening stepwise; A tapered anode terminal whose diameter gradually decreases; A terminal insertion hole for inserting the positive terminal is formed at one side, and a boss is formed along the edge of the terminal insertion hole, and is inserted into the guide insertion hole of the battery cap, and hooks are provided at both ends of the boss. A positive electrode terminal guide formed to be secured to the upper edge surface of the guide insertion hole so that the locking step of the front end is in close contact with the lower surface of the battery cap to insulate the positive electrode terminal and the battery cap; And a sealing ring positioned between the boss tip of the positive electrode terminal guide and the end of the guide insertion hole to maintain airtightness.
이와 같은 본 발명에 의하면, 양극단자 가이드는 사출성형 등을 통해 양극단자와 일체화되도록 제작하고 그 조립체를 밀봉링과 같이 배터리 캡의 가이드 삽입구멍에 끼움으로써, 종래 여러 단계로 진행되는 조립공정이 간소화되어 제작성을 향상시킬 수 있게 된다.According to the present invention, the positive electrode terminal guide is manufactured to be integrated with the positive electrode terminal through injection molding, etc., and the assembly is inserted into the guide insertion hole of the battery cap like a sealing ring, thereby simplifying the assembly process that is conventionally performed in several steps. It is possible to improve the manufacturability.
도 1은 종래의 일반적인 각형 리튬이온 전지를 나타내는 조립도,1 is an assembly view showing a conventional general rectangular lithium ion battery,
도 2(a)(b)는 종래 리튬이온 전지의 양극단자 조립구조를 나타내는 것으로서, 글래스 몰딩을 이용한 양극단자 조립 공정도,Figure 2 (a) (b) shows a positive electrode terminal assembly structure of a conventional lithium ion battery, a positive electrode terminal assembly process using glass molding,
도 3(a)(b)는 종래 리튬이온 전지의 양극단자 조립구조를 나타내는 것으로서, 개스킷을 이용한 양극단자 조립 공정도,Figure 3 (a) (b) shows a positive electrode terminal assembly structure of a conventional lithium ion battery, a cathode terminal assembly process using a gasket,
도 4(a)는 본 발명에 따른 양극단자 조립체를 나타내는 단면도,Figure 4 (a) is a cross-sectional view showing a positive electrode terminal assembly according to the present invention,
도 4(b)는 본 발명에 따른 양극단자 조립체를 나타내는 평면도,Figure 4 (b) is a plan view showing a positive electrode terminal assembly according to the present invention,
도 5(a) 내지 도 5(c)는 본 발명에 따른 양극단자 조립체의 조립 공정도,5 (a) to 5 (c) is a process diagram of assembling the positive electrode terminal assembly according to the present invention,
도 6은 본 발명에 따른 양극단자 조립체의 조립 단면도.6 is a cross-sectional view of the assembly of the positive terminal assembly according to the present invention.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
100 ; 양극단자(陽極端子) 110 ; (양극단자) 가이드(Guide)100; Anode terminal 110; (Anode Terminal) Guide
120 ; 배터리 캡(Battery cap) 130 ; 밀봉링(Seal ring)120; Battery cap 130; Seal ring
이와 같은 본 발명의 특징적인 구성 및 이에 따른 작용효과는 후술하는 첨부된 도면을 참조한 실시예의 상세한 설명을 통해 더욱 명확해 질 것이다.Such a characteristic configuration and the effects thereof according to the present invention will be more clearly understood through detailed description of the embodiments with reference to the accompanying drawings.
도 4(a) 및 도 4(b)는 본 발명에 따른 양극단자 조립체를 나타낸 것이다.4 (a) and 4 (b) show the anode terminal assembly according to the present invention.
도시된 바와 같이, 양극단자 가이드(110)는 양극단자(100)의 둘레면에 사출성형으로 형성되는 직사각형상의 플레이트(Plate) 형태로 이루어짐으로써 그 중앙의 단자 삽입구멍(111)에 양극단자(100)를 삽입, 고정한다.As shown, the positive electrode terminal guide 110 is formed in the form of a rectangular plate (Plate) formed by injection molding on the peripheral surface of the positive electrode terminal 100, the positive terminal 100 in the terminal insertion hole 111 in the center thereof Insert and fix the).
또한, 양극단자 가이드(110)의 단자 삽입구멍(111)에는 상면 가장자리를 따라 보스(112)가 돌출 형성되고, 보스(112)의 선단부 양측에는 배터리 캡(120)과의 조립을 위한 훅(113)이 형성된다. 이 훅(113)은 배터리 캡(120)과의 조립시 내측으로 휘어졌다가 다시 펴지면서 그 선단의 걸림턱(114)이 훅(113)이 삽입되는 구멍의 바깥면에 걸리게 됨으로써, 양극단자 가이드(110)를 고정시키는 기능을 하게 된다. 따라서, 양극단자(100)와 훅(113) 사이에는 훅(113)이 휘어질 수 있는 여유공간이 확보되어야하므로, 본 발명의 양극단자(100)는 양 훅(113)의 사이에 위치되는 선단부가 테이퍼(Taper) 형상을 지니도록 구성된다.In addition, a boss 112 protrudes along the upper edge of the terminal insertion hole 111 of the positive electrode terminal guide 110, and a hook 113 for assembling with the battery cap 120 at both ends of the boss 112. ) Is formed. The hook 113 is bent inward when it is assembled with the battery cap 120 and then reopened, and the locking jaw 114 of the tip is caught by the outer surface of the hole into which the hook 113 is inserted, thereby providing a positive terminal guide. It is to function to fix the (110). Therefore, the free space for the hook 113 to be bent between the positive electrode terminal 100 and the hook 113 should be secured, so that the positive electrode terminal 100 of the present invention is a tip portion positioned between both hooks 113. Is configured to have a Taper shape.
도 5(a)에서 도 5(c)까지는 도 4(a)와 도 4(b)에 도시된 양극단자 조립체의 조립 공정을 나타낸 것으로서, 각형 리튬이온 전지의 케이스(도시되지 않음) 상부에 조립되어 그 내부를 밀폐하는 배터리 캡(120)에는, 상단부가 하단부에 비해 작은 내경을 지님으로써 단부(122)를 가짐과 동시에 단계적으로 넓어지는 가이드 삽입구멍(121)이 형성된다. 이때, 가이드 삽입구멍(121) 하단부의 내경은 양극단자 가이드(110)의 보스(112)의 외경과 동일한 크기를 지니도록 형성된다.5 (a) to 5 (c) illustrate the assembling process of the positive electrode terminal assembly shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), and is assembled on the case (not shown) of the rectangular lithium ion battery. In the battery cap 120 sealing the inside, a guide insertion hole 121 is formed in which the upper end portion has a smaller inner diameter than the lower end portion and has an end portion 122 and is gradually widened. At this time, the inner diameter of the lower end of the guide insertion hole 121 is formed to have the same size as the outer diameter of the boss 112 of the positive electrode terminal guide (110).
양극단자 조립체는 도 5(a)에서와 같이, 먼저 배터리 캡(120)의 하면이 상방을 향하도록 한 상태에서 기밀을 위한 밀봉링(130)을 가이드 삽입구멍(121)의 단부(122)에 위치시킨다. 그리고 도 5(b)에서와 같이, 양극단자 가이드(110)의 단자 삽입구멍(111) 상면 가장자리부를 따라 형성된 보스(112)를 배터리 캡(120)의 가이드 삽입구멍(121) 하단부에 끼워지게 하면서 배터리 캡(120)의 하면(도면에서는 상면)에 밀착시킨다.As shown in FIG. 5 (a), the anode terminal assembly includes a sealing ring 130 for airtightness at the end 122 of the guide insertion hole 121 with the lower surface of the battery cap 120 facing upward. Position it. 5 (b), the boss 112 formed along the upper edge of the terminal insertion hole 111 of the positive electrode terminal guide 110 is inserted into the lower end of the guide insertion hole 121 of the battery cap 120. The battery cap 120 comes into close contact with the bottom surface (upper surface in the drawing).
이때, 보스(112) 선단부 양측에 구비된 훅(113)은 가이드 삽입구멍(121) 상단부를 관통하여 도 5(c)에서와 같이, 그 내주면에 의해 안쪽으로 휘어지면서 가이드 삽입구멍(121)을 관통하여 끼워지고, 훅(113) 선단부의 걸림턱(114)은 가이드 삽입구멍(121)의 가장자리 바깥면에 걸려 고정됨으로써 양극단자 가이드(110)와 배터리 캡(120)이 분리되지 않도록 결속시키게 된다. 도 6에서는 이와 같은 과정을 따라 배터리 캡(120)과 양극단자 조립체가 최종적으로 조립된 상태를 나타낸 것이다.At this time, the hook 113 provided at both ends of the boss 112 penetrates through the upper end of the guide insertion hole 121, and as shown in FIG. 5 (c), is bent inward by the inner circumferential surface thereof to open the guide insertion hole 121. It is inserted through, and the locking jaw 114 of the tip of the hook 113 is caught by the outer surface of the edge of the guide insertion hole 121 to be fixed so that the positive electrode terminal guide 110 and the battery cap 120 are not separated. . In FIG. 6, the battery cap 120 and the positive electrode terminal assembly are finally assembled according to the above process.
이에 의하면, 양극단자 가이드(110)는 배터리 캡(120)의 하면에 밀착되어 양극단자(100)와 배터리 캡(120)을 각각 절연시키게 되고, 양극단자 가이드(110)와 배터리 캡(120) 사이의 기밀은 양극단자 가이드(110)의 보스(113)의 선단과 가이드 삽입구멍(121)의 단부(122) 사이에 위치되는 밀봉링(130)에 의해 유지된다.Accordingly, the positive electrode terminal guide 110 is in close contact with the lower surface of the battery cap 120 to insulate the positive electrode terminal 100 and the battery cap 120, respectively, between the positive electrode terminal guide 110 and the battery cap 120 The airtightness is maintained by the sealing ring 130 positioned between the tip of the boss 113 of the positive electrode terminal guide 110 and the end 122 of the guide insertion hole 121.
위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 양극단자의 둘레면을 따라 사출성형을 통해 양극단자 가이드를 형성함으로써 일체화 된 양극단자 조립체를, 배터리 캡에 형성된 가이드 삽입구멍에 끼움으로써 배터리 캡을 절연시키기 위한 절연재를 별도로 구비할 필요가 없게 되고, 양극단자의 조립과정에서 글래스 몰딩을 형성하는 열처리 공정 또는 개스킷을 이용하는 경우의 리벳팅 공정 등이 생략되게함으로써, 간단한 조립공정을 통해 제작성을 개선하여 비용절감 및 생산성 향상의 효과를 얻을 수 있다.As described above, according to the present invention, an insulating material for insulating the battery cap by inserting the integrated positive electrode terminal assembly into the guide insertion hole formed in the battery cap is formed by forming the positive electrode terminal guide through injection molding along the peripheral surface of the positive electrode terminal. It does not need to be separately provided, and the heat treatment process for forming glass molding or the riveting process in the case of using a gasket is omitted in the assembly process of the positive electrode terminal, thereby improving the manufacturability through a simple assembly process, thereby reducing cost and improving productivity. The effect can be obtained.
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- 1998-08-26 KR KR1019980034634A patent/KR100284030B1/en not_active IP Right Cessation
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