KR100319110B1 - 각형 이차 전지 - Google Patents

Abstract

목적: 각형 이차 전지의 단자부를 각형 캔의 외장 중 장면부의 일측에 형성하고 전극군의 극판과 직접 접촉을 통한 단자 형성으로 공정이 단순하고 안전성이 향상된 각형 이차 전지를 제공함을 그 목적으로 한다.

구성: 각형 캔에서 면이 넓은 부분이 전지의 상,하판을 형성하고, 권취된 전극군의 넓은 면이 전지의 상,하판과 접촉되도록 수납되며, 각형 캔의 상판에는 소정 개소에서 융기한 부분의 상,하에 절연체를 개재하여 리벳으로 단자부를 형성하고, 수납된 전극군의 넓은 일면에는 음극 기재가 배치되고, 반대면에는 양극 기재가 배치되며, 상기 전극 기재 중 하나는 단자와 접촉되고 다른 전극은 캔과 접촉되도록 구성된다.

효과: 각형 이차 전지의 케이스에서 넓은 벽면부에 종래의 캡 어셈블리와 같은 단자부를 형성함으로써, 간벽 접촉만으로 단자를 형성시킬 수 있고, 종래 전극군에서 인출되던 탭을 제거하여 충방전으로 인한 극판의 수축 팽창시 내부에 있는 탭의 영향으로 발생하는 전지의 극판 손상이나 내부 단락을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

각형 이차 전지 {Prismatic type Secondary battery}

본 발명은 각형 이차 전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 각형 이차 전지에서 각형 캔의 상측에 설치되던 단자부를 각형 캔의 외장의 장면부에 설치하여 전극군의 극판과 직접적인 접촉으로 단자를 형성하는 각형 이차 전지에 관한 것이다.

각형 이차 전지는 1회용으로 수명을 다하는 일차전지와 달리 전기 전자제품에 장착된 후 제품의 사용에 의해 소모된 에너지를 충전기로 재충전하여 반복 사용이 가능한 전지로서, 캠 코더, 휴대폰 및 노트 컴퓨터 등의 포터블화하는 전기 전자제품과 더불어 급속한 신장을 보이고 있다.

이러한 각형 이차전지는 정극과 부극이 전해액에 잠겨진 상태에서 전류를 인가했을 때 전해액의 분자들과 활물질 사이에서 발생되는 물리화학적 반응을 이용한 전지인데, 양극이나 음극 혹은 전해액을 어떤 물질로 사용하냐에 따라 니켈카드뮴전지, 니켈수소전지, 리튬이온전지 및 리튬폴리머 전지 등으로 나뉜다.

도 4는 종래 공지된 각형 리튬 이온 이차 전지를 보여주고 있다.

도면에서와 같이, 각형 리튬 이온 이차 전지는 정극과 부극 사이에 세퍼레이터를 개재시켜 일거에 권취하여 전극군(2)을 형성하고, 상기 전극군(2)을 압착한 후 캔(4) 내부에 수납하고, 다음에 그 캔(4)의 상측 개구에 캡 플레이트(6)를 용접 결합하되, 캡 플레이트(6)의 상부에 절연판(8)을 개재하여 단자 플레이트(10)를 설치하고 그들의 중심에 가스켓(12)으로 절연된 인출 단자(14)를 체결한 구조를 갖추고 있으며 내부의 전해액은 상기 캡 플레이트(6)에 형성된 주입구(6a)를 통해 주입되고 밀봉 결합되어진다.

상기 전극군 중에서 부극에 적용되는 음극 활물질은 캔(4)과 직접 접촉을 통해 전기적으로 연결되고, 또 정극에 적용되는 양극 활물질은 인출단자(14)를 통해 단자 플레이트(10)로 접속되어진다. 상기 음극 활물질과 양극 활물질이 접속되는 부분은 서로 바뀌어도 전지의 작용에는 차이가 없다.

이와 같이 결선함으로써 상기 인출 단자(14)는 캡 플레이트(6), 절연판(8), 가스켓(12), 및 단자 플레이트(10)를 물리적으로 체결하여 캡 어셈블리(18)를 구성한다.

상기와 같은 캡 어셈블리(18)가 각형 캔(4)에 밀봉 결합되기 전에 전극군의 정극 또는 부극에서 인출된 탭(16)이 인출단자(14)와 접속되어져야 한다. 상기 인출되는 탭(16)의 극성은 도전된 각형 캔(4)의 극성과 반대이어야 하며 인출 단자(14)와 결합시에는 저항 용접 또는 레이저 용접 등의 방법을 채용한다.

그러나 상기와 같은 캡 어셈블리(18)의 구성은 공정이 복잡할 뿐 아니라 전지의 충방전으로 인해 극판이 수축, 팽창할 때 전극군 내에서 인출탭(16)에 의해 극판이 손상될 염려가 있고, 내부에서 단락이 일어날 가능성이 있는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 각형 이차 전지의 단자부를 각형 캔의 외장 중 장면부의 일측에 형성하여 전극군의 극판과 직접 접촉을 통한 단자 형성으로 공정이 단순하고 안전성이 향상된 각형 이차 전지를 제공함을 그 목적으로 한다.

이를 위하여 본 발명에서는, 정극, 부극 및 세퍼레이터를 함께 권취하는 전극군이 각형 캔에 수납되는 각형 이차 전지에 있어서, 상기 각형 캔은 면이 넓은 장면부가 상, 하측이 되고 상기 전극군은 상측면이 개방된 각형 캔의 내부에 수납되고 상측면이 각형 캔에 밀봉 결합되는 구성으로 이루어진다.

상기 상측면의 소정 개소에는 일부에 융기부가 형성되고, 상기 융기부에는 단자부가 형성되며 상기 단자부는 상, 하면에 절연체를 개재하여 인출단자가 양 절연체와 캔을 동시에 체결하면서 형성된다. 상기 캔은 정극, 또는 부극 중 하나의 극판과 직접 면 접촉을 하여 접속되고, 캔에 접속되지 않은 극판은 일부가 인출단자와 직접 접속된다.

상기 구성으로 본 발명에 의한 각형 이차 전지의 단자부는 인출 단자와 극판 사이에서 직접 접속하여 종래 형성되어 있던 인출탭과 같은 연결 부재를 제거할 수 있게 되는 것이다.

상술한 구성의 본 발명은 종래 캡 어셈블리의 공정보다 용이하게 조립 공정을 수행할 수 있고, 종래 극판에 용접 연결되던 인출된 탭을 제거하므로 충방전으로 인한 수축팽창시 극판의 손상을 방지할 수 있으며, 전지 내부의 단락의 가능성을 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예를 도시한 사시도.

도 2는 본 발명의 일실시예를 도시한 단면도.

도 3은 본 발명의 다른 실시예를 도시한 측단면도.

도 4는 종래 각형 이차 전지를 도시한 단면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

2: 전극군 2a: 정극

2b: 세퍼레이터 2c: 부극

4: 각형 캔 6: 캡 플레이트

20: 단자부 22,23: 절연체

24,25: 단자

본 발명의 구성에 대하여 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다. 참고로 설명의 중복을 피하기 위하여 종래 도면과 동일한 부분에 대해서는 종래 도면 부호를 인용하기로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 각형 이차 전지의 일실시예를 도시한 분리 사시도이고, 도 2는 본 발명에 의한 일실시예를 A-A 방향으로 절단한 측단면도이다.

도면에서 보면, 본 발명에 의한 각형 이차 전지에서 각형 캔(4)은 도 1과 같이 면적이 넓은 장면부를 상측으로 하여 캡 플레이트(6)를 구성하고 상측부가 개방된 각형 캔(4)에 정극, 부극 및 세퍼레이터를 함께 권취한 전극군(2)이 A-A 방향으로 롤링 축을 향하여 수납되며, 개방된 상측부에 캡 플레이트(6)를 용접하여 밀폐시키는 구조로 이루어진다.

상기 캡 플레이트(6)의 소정 개소에는 단자부(20)가 형성될 수 있도록 주변보다 약간 융기한 부분이 생성되고, 상기 융기부의 상면과 하면에는 절연체(22)(23)가 부착되고 정극 단자(24)(25)가 각형 캔(4)과 절연체(22)(23)를 일거에 체결하면서 압착되어 형성된다.

도 2에서 권취되는 전극군(2)의 형태를 보면 각형 캔(4)의 내측 표면에는 부극(2c)이 접속되고, 단자부(20) 하단에는 정극(2a)이 접속될 수 있도록 단자부(20) 주위에서 부극(2c)과 세퍼레이터(2b)가 절단되어 있는 형태를 볼 수 있다. 또한 부극(2c)이 단자(25)에 접촉되지 않도록 부극(2c)은 단자부(20)에서 일정 거리를 두고 캔(4)에 접촉되도록 하고 있다.

단자부(20)의 단자(25) 하단과 전극군(2)에서 인출된 정극(2a)은 상기 캡 플레이트(6)를 각형 캔(4)에 용접 결합하는 것만으로도 간벽 접촉에 의한 접속이 가능하고, 필요에 따라 직접 단자(25)와 전극군(2)의 정극(2a)을 용접 결합시켜 접속성을 강화시킬 수 있다.

상술한 구조로 각형 이차 전지의 케이스가 구성되어 종래 캡 어셈블리의 구조가 단순해지고, 간벽 접촉만으로도 정극과 부극 모두 접속되므로 공정이 용이하며, 종래 전극군의 극판과 극판 사이에 삽입되던 인출탭을 제거하여 극판의 손상이나 내부 단락을 방지할 수 있다.

도 3은 본 발명에 의한 각형 이차 전지의 다른 실시예를 도시한 측단면도이다.

도면에서 보면 전극군(2)이 본 발명의 일실시예와 동일한 형태로 상측이 개방된 각형 캔(4)에 수납되고, 각형 캔(4)의 상측 개구부에 용접 결합되어 상측을 밀봉하는 캡 플레이트(6)에 직접 단자부(20)가 형성된다. 일실시예에서는 소정의 융기부를 구성하여 단자(25)와 캡 플레이트(6)의 높이를 같게 하였으나 본 실시예에서는 단자(25)를 캡 플레이트(6)보다 낮게 형성하여 단자(25)와 전극군(2)의 정극(2a)과의 밀착력을 강화하는 것이다. 즉 하단 단자(25)가 전극군(2)의 정극(2a)을 약간 압착하게 되고 이로 인해 용접 및 기타 접착부재에 의하지 않고도 간벽 접촉에 의한 단자와 정극의 접속력은 강화되는 것이다.

상술한 본 발명의 실시예에 의하여 종래 기술에서 도출된 문제점을 보다 효율적으로 해결할 수 있다.

각형 이차 전지의 케이스에서 넓은 벽면부에 종래의 캡 어셈블리와 같은 단자부를 형성함으로써, 간벽 접촉만으로 단자를 형성시킬 수 있고, 종래 전극군에서 인출되던 탭을 제거하여 충방전으로 인한 극판의 수축 팽창시 내부에 있는 탭의 영향으로 발생하는 전지의 극판 손상이나 내부 단락을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 직육면체의 각형 캔에 수납되는 전극군을 포함하는 각형 이차 전지에 있어서,

   각형 캔에서 면이 넓은 부분이 전지의 상,하판을 형성하고, 권취된 전극군의 넓은 면이 전지의 상,하판과 접촉되도록 수납되며, 각형 캔의 상판에는 소정 개소에 융기부가 형성되고, 상기 융기부에는 상,하에 절연체를 개재하여 리벳으로 단자부가 형성되고, 수납된 전극군의 넓은 일면에는 음극 기재가 배치되고, 반대면에는 양극 기재가 배치되며, 상기 전극 기재 중 하나는 단자부와 접촉되고 다른 전극 기재는 캔과 접촉되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 각형 이차 전지.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 단자부와 접속되는 전극 기재는 단자의 면적과 같거나 작도록 절삭한 것을 특징으로 하는 각형 이차 전지.
3. 각형 캔에 수납되는 전극군을 포함하는 각형 이차 전지에 있어서,

   각형 캔에서 면이 넓은 부분이 전지의 상,하판을 형성하고, 권취된 전극군의 넓은 면이 전지의 상,하판과 접촉되도록 수납되며, 각형 캔의 상판에는 상,하에 절연체를 개재하여 리벳으로 형성된 단자부가 용접되고, 수납된 전극군의 넓은 일면에는 음극 기재가 배치되고, 반대면에는 양극 기재가 배치되며, 상기 전극 기재 중 하나는 단자부와 접촉되고 다른 전극 기재는 캔과 접촉되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 각형 이차 전지.