KR100319107B1 - 밀폐전지 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

목적 : 정극 및 부극 중에서 한 전극과 캔을 물리적인 접촉방식에 의해 전기적으로 연결하는 밀폐전지 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 그 전기적인 연결 통로를 확보하여 접속 불량을 방지할 수 있도록 한다.

구성 : 원통형 캔(100) 내부에 나선형으로 권취된 전극군(8)을 수납하되 상기 원통형 캔 내벽에 내향 돌기(102)를 형성하여 전극군의 최외곽에 배치된 부극(4)과의 물리적인 접촉성을 향상시키고, 상기 원통형 캔의 내부에 전해액을 주입한 후 그 상측 개구에 캡 어셈블리(12)를 설치하되, 그 캡 어셈블리와 상기 전극군 중에서 정극(2)을 전기적으로 연결한 후 밀봉한다.

효과 : 원통형 캔의 내향 돌기에 의해 전극군의 최외곽 전극과의 물리적인 접촉성이 향상되고, 접속 불량을 방지할 수 있으며, 전지의 수명을 연장시킬 수 있다.

Description

밀폐전지 및 그 제조방법{Sealed battery and method for making the same}

본 발명은 정극 및 부극 중에서 한 전극과 캔을 물리적인 접촉방식에 의해 전기적으로 연결하는 밀폐전지 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 그 전기적인연결 통로를 확보하여 접속 불량을 방지할 수 있도록 한 밀폐전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.

밀폐전지는 외관상 원통형과 각형으로 구분되며, 양극 및 음극 물질에 따라 니켈-수소(Ni-MH) 전지, 리튬(Li) 전지, 리튬이온(Li-ion) 전지 등으로 구분된다.

도 2 및 도 3은 원통형 밀폐전지의 일반적인 구성을 보여주고 있다.

도면에서와 같이 원통형 밀폐전지는 정극(2), 부극(4) 및 세퍼레이터(6)를 함께 권취하여 나선형(spirally-wound) 전극군(8)을 형성하고, 그 전극군(2)과 전해액으로 구성된 발전요소를 금속 캔(10) 내부에 수납하며, 그 캔(10)의 상측 개구에 캡 어셈블리(12)를 설치 및 밀봉하여 이루어진다.

전극군(8)은 상·하측에 도시 생략한 절연판을 개재하여 캡 어셈블리(12) 및 캔(10)과 절연되며, 그 중에서 정극(2)은 단자 탭(도시생략)을 이용하여 캡 어셈블리(12)와 연결되고, 부극(4)은 관벽 접촉방식에 의해 캔(10) 내면에 물리적으로 직접 접촉됨에 의해 전기적으로 연결되어진다.

여기서 관벽 접촉방식에 의한 밀폐전지는 전극군(8)의 최외곽에 부극(4)을 배치하고 그 부극(4)을 캔(10)의 내벽에 직접 물리적으로 접촉되게 함으로써, 별도의 단자 탭을 제거하는 것이며, 그 공간만큼 나선형 전극군(8)의 권취 수를 늘여 결과적으로 전극 활물질의 양을 증가시키고 고용량의 전지를 실현하는데 유리하다.

그러나 종래의 관벽 접촉방식에 의하면 전지의 충·방전시 반복되는 팽창 및 수축에 의해 나선형 전극군(8)이 변형하고, 그 결과 전극군(8)의 최외곽 전극과 캔(10) 내벽과의 접촉성이 나빠져 접속 불량이 발생하는 문제점이 있다. 또 상기한 전극군(8)은 장기간 사용시 각 전극간의 충·방전 반응에 의해 열화되고 크기가 작아져, 최외곽의 전극과 캔(10)의 접속 불량이 발생하는 문제점이 있다.

앞서 설명한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 전극군의 최외곽 전극과 캔의 물리적인 접촉성을 향상시켜, 전지의 접속 불량을 방지하고 전지의 수명을 연장시킬 수 있도록 함에 그 목적을 두고 있다.

이에 따라 본 발명에서는 정극, 부극 및 세퍼레이터를 포함하는 전극군과, 그 전극군과 함께 전해액을 수납하는 원통형 캔과, 상기 원통형 캔의 내벽에 형성된 내향 돌기를 포함하며, 상기 내향 돌기는 전극군의 최외곽에 배치된 부극을 압박하면서 물리적으로 접촉되고, 상기 원통형 캔의 개구에 가스켓을 개재하여 캡 어셈블리를 결합 밀봉하되 상기 캡 어셈블리와 전극군의 정극을 단자 탭으로 연결하여 구성한 밀폐전지를 제안한다.

여기서 상기한 내향 돌기는 캔의 내주면을 따라 원주상으로 형성되며, 그 수는 하나 혹은 다수개를 형성할 수 있다.

또 본 발명에서는 상기 밀폐전지를 실현하기 위하여, 정극, 부극 및 세퍼레이터를 권취하여 전극군을 형성하되 그 전극군의 최외곽에 부극이 배치되게 권취하고, 상기 전극군을 원통형 캔 내부에 수납하며 그 전극군의 상측에 비딩부를 형성한 다음, 상기 비딩부 아래쪽의 원통형 캔을 비딩하여 내향 돌기를 형성하며, 상기 캔의 내부에 전해액을 주입한 후, 상기 비딩부의 내주면 상측에 가스켓을 개재하여캡 어셈블리를 설치하고, 상기 전극군의 정극에서 인출된 단자 탭에 상기 캡 어셈블리를 용접한 후 밀봉하는 밀폐전지의 제조방법을 제안한다.

도 1은 본 발명에 의한 밀폐전지를 도시한 종단면도.

도 2는 종래 공지된 밀폐전지를 도시한 일부 절개 사시도.

도 3은 종래 공지된 밀폐전지의 횡단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

2-정극 4-부극

8-전극군 12-캡 어셈블리

14-가스켓 16-단자 탭

100-원통형 캔 102-내향 돌기

104-비딩부

이하, 본 발명을 실현하기 위한 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 설명한다. 참고로 종래 기술의 도면에서 인용한 구성과 동일한 부분에 대하여는 동일 부호를 부여하기로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 밀폐전지를 보여준다. 본 발명에서 밀폐전지는 리튬이온의 이동에 의해 충·방전이 이루어지는 리튬 및 리튬이온 전지의 일 예로서, 특히 원통형 외장 케이스를 갖는 구성을 보여주고 있다.

도면에서와 같이 본 발명의 밀폐전지는 외관상 원통형 캔(100)과, 그 캔(100)의 상측 개구에 가스켓(14)을 개재하여 절연 및 밀봉 결합되는 캡 어셈블리(12)를 포함하여 외장 케이스를 구성하고 있다. 상기 원통형 캔(100)의 내부에는 나선형 전극군(8)과 함께 전해액으로 구성되는 발전요소를 수납하여 이루어진다.

전극군(8)은 금속 재질의 베이스 플레이트에 활물질을 도포 및 경화하여 각각 정극(2)과 부극(4)을 형성하고, 그 정극(2) 및 부극(4)의 사이에 세퍼레이터(6)를 개재하여 함께 권취 형성한 것이며, 권취시 안쪽에 정극을 배치하고 그 최외곽에는 부극(4)을 배치 형성한다. 부극(4)은 최외곽에 활물질이 도포되지 않은 상태의 무지부 즉 베이스 플레이트가 권취되어져 있다.

전극군(8)의 최외곽에 배치된 부극(4)의 베이스 플레이트는 관벽 접촉방식에 의해 원통형 캔(100)의 내벽에 직접 물리적으로 접촉되어서 전기적으로 연결되고, 상기 전극군(8)의 정극(2)은 단자 탭(16)을 이용하여 캡 어셈블리(12)의 하부면에 전기적으로 연결되어진다.

여기서 본 발명의 밀폐전지는 전극군(8)의 최외곽 전극(부극)과 원통형 캔(100)의 전기적인 연결성을 향상시키려는 목적을 위해, 상기 원통형 캔(100)에 내향 돌기(102)를 형성하여 그 내향 돌기(102)에 의해 전극군(8)의 최외곽 전극 즉 부극(4)의 베이스 플레이트가 압박되도록 함으로써, 상호 간에 물리적인 접촉 및 전기적인 연결성이 향상되도록 한다.

보다 구체적으로 상기한 내향 돌기(102)는 정극, 부극 및 세퍼레이터를 권취하여 전극군(8)을 형성하고, 상기 전극군(8)을 원통형 캔(100) 내부에 수납하며 그 전극군(8)의 상측에 비딩부(104)를 형성한 후, 상기 비딩부(104)의 아래쪽 임의의 위치를 비딩함으로써 형성할 수 있다. 이때 내향 돌기(102)는 원통형 캔(100)의 중심을 향하여 돌출되면서 그 내부에 수납된 전극군(8)을 압박하면서 견고하게 밀착되어진다.

이렇게 형성되는 내향 돌기(102)는 원통형 캔(100)의 내주면을 따라 원주상으로 형성되어지고, 그 수는 하나 혹은 다수개를 형성할 수 있다. 또한 상기 내향 돌기(102)는 원주상 구조에만 한정되는 것은 않으며 반원 및 도트상으로 돌기를 형성함으로써 실현할 수도 있다.

이후 상기한 원통형 캔(100)의 내부에는 전해액이 주입되어지며, 원통형캔(100)의 비딩부(104) 상측에는 가스켓(14)을 개재하여 캡 어셈블리(12)를 설치하고, 상기 전극군(8)의 정극에서 인출된 단자 탭(16)의 단부에 상기 캡 어셈블리(12)를 용접한 후 밀봉함으로써 밀폐전지로 구성할 수 있다.

한편 상기한 캡 어셈블리(12)는 원통형 캔(100)의 개구에 설치되어서 그 내부를 밀봉하는 가변 플레이트(18)를 구비하여 이루어지는바, 그 가변 플레이트(18)는 전지 내부에서 발생한 압력에 의해 그 압력이 작용하는 방향으로 변형되어진다. 가변 플레이트(18)의 상부에는 통기공을 갖는 커버 캡(20)을 설치하고, 그 커버 캡(20)과 가변 플레이트(18)의 사이에는 전류제한기(22)를 더 설치할 수 있다. 또 가변 플레이트(18)의 하부에는 절연체(24)를 개재하여 설치되고, 전극군(8)의 정극에서 인출된 탭(16)과 연결되며, 통기공(26a)을 구비하는 고정 플레이트(26)를 설치한다. 가변 플레이트(18)의 하향 돌기부는 고정 플레이트(26)와 용접에 의해 결합 및 전기적으로 연결되어진다.

고정 플레이트(26)의 통기공(26a)은 전지 내부의 가스 압력을 통과시켜 상기 가변 플레이트(18)의 저면에 작용되도록 함으로써, 전지 내부 압력이 규정 이상으로 상승할 경우 가변 플레이트(18)와 고정 플레이트(26)가 떨어져 커런트 브레이크 작용을 하도록 한다.

이상에서 설명한 구성 및 작용을 통하여 알 수 있듯이, 본 발명은 전극군의 최외곽 전극과 캔의 물리적인 접촉성을 향상시켜, 전류의 외부 통로를 확보하고 접속 불량을 방지할 수 있으며, 전지의 수명을 연장시키는 효과를 얻을 수 있다.

또한 본 발명에 의하면 내향 돌기으 스프링 작용에 의해 전극군의 변형을 억제할 수 있으며, 그 결과 전극의 열화를 방지하여 수명을 연장시키는 효과도 얻을 수 있다.

Claims (6)

1. 정극, 부극 및 세퍼레이터를 포함하는 전극군과; 그 전극군과 함께 전해액을 수납하는 케이스와; 상기 케이스의 내벽에 형성된 내향 돌기를 포함하고; 상기 내향 돌기는 전극군의 최외곽에 배치된 전극을 압박하며 물리적으로 접촉된 구성을 포함하는 밀폐전지.
2. 제 1 항에 있어서, 전극군의 최외곽에 배치된 전극은 부극인 것을 특징으로 하는 밀폐전지.
3. 제 1 항에 있어서, 케이스는 내향 돌기가 형성된 원통형 캔과 그 캔의 상측 개구에 결합 밀봉되는 캡 어셈블리로 구성되고, 상기 캡 어셈블리는 케이스의 내압에 의해 변형되는 가변 플레이트와, 그 가변 플레이트의 하부에 절연체를 개재하여 배치되고 상기 가변 플레이트의 하향 돌기부와 용접된 고정 플레이트를 포함하는 밀폐전지.
4. 제 3 항에 있어서, 고정 플레이트는 단자 탭을 이용하여 전극군의 정극과 전기적으로 연결된 구성을 포함하는 밀폐전지.
5. 제 1 항에 있어서, 내향 돌기는 케이스의 내주면을 따라 원주상으로 형성된것임을 특징으로 하는 밀폐전지.
6. 정극, 부극 및 세퍼레이터를 권취하여 전극군을 형성하되, 그 전극군의 최외곽에 부극이 배치되게 권취하는 단계와; 상기 전극군을 원통형 캔 내부에 수납하고 그 전극군의 상측에 비딩부를 형성하는 단계와; 상기 비딩부 아래쪽의 원통형 캔을 비딩하여 내향 돌기를 형성하는 단계와; 상기 캔의 내부에 전해액을 주입하는 단계와; 상기 비딩부의 내주면 상측에 가스켓을 개재하여 캡 어셈블리를 설치하고, 상기 전극군의 정극에서 인출된 단자 탭에 상기 캡 어셈블리를 용접한 후 밀봉하는 단계를 포함하는 밀폐전지의 제조방법.