KR100490538B1 - 전지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강성이 강하고 내부에 수납된 전극조립체의 안정성을 훼손하지 않는 전극조립체 수납부재를 구비한 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은:

양극판과 음극판, 및 이들 간의 직접적 접촉을 막는 세퍼레이터를 구비한 전극조립체; 및

상기 전극조립체를 내부에 수납하며, 적어도 일면에는 구조적 강성을 보강하는 보강수단을 구비한 전극조립체 수납수단;을 구비한 전지를 제공한다.

Description

전지{Battery}

본 발명은 전지에 관한 것이며, 더 상세하게는 전극조립체 수납수단을 구비한 전지에 관한 것이다.

전지는 내부에 들어있는 화학물질의 화학적 에너지를 전기화학적 산화환원반응에 의해 전기 에너지로 변환하는 장치이다. 이와 같은 전지는 양극판, 음극판, 이들 두 전극판 간의 이온의 전달을 가능하게 하는 전해액, 및 상기 양극판과 음극판이 직접 접촉하는 것을 방지하는 세퍼레이터를 주요 구성요소로 하는 것이 일반적이다. 상기 전지의 에너지 변환원리는 양극판 및 음극판을 이루는 두 금속의 이온화경향에 근거하는데, 이는 공지된 사실이므로 이에 대한 설명은 생략한다. 상기 양극판, 음극판, 및 세퍼레이터가 조립되어 형성되는 전극조립체는 전극조립체 수납수단 내에 밀봉되어 수납되는데, 상기 전극조립체 수납수단은 금속으로 제조된 캔을 구비할 수 있으며, 이를 구비한 전지를 캔형 전지라 부른다.

도 1 에 도시된 종래의 캔형 전지는 전극조립체(10), 도전성 캔(50), 도전성 캡플레이트(30), 절연부재(41), 절연플레이트(20), 및 상부단자(40)를 구비한다.

상기 전극조립체(10)는 양극판, 음극판, 및 상기 양극판과 음극판의 직접적 접촉을 막는 세퍼레이터를 구비하며, 상기 캔(50) 내부에 수납된다.

상기 양극판과 음극판은 각각 전극탭(11)들과 연결되며, 상기 전극탭(11)들은 그 하단이 의도되지 않은 전극조립체(10)의 일 부분과 단락되는 것을 방지하기 위하여 절연성 보호테이프에 의하여 감겨진다.

상기 캔(50)의 내부에는 필요에 따라서 절연막(51)이 설치되며, 상기 캔의 상부에 형성된 개구부는 중앙에 개구(30a)가 형성되어 있는 캡플레이트(30)에 의하여 밀봉된다.

상기 캡플레이트에는 전해액을 주입하기 위한 전해액 주입공(32)과 전지 내압의 과도 상승시 파단되어 전지의 폭발을 방지하는 안전변(31)이 형성되며, 상기 전해액 주입공(32)은 전해액의 주입 후에 밀봉부재(33)에 의하여 밀봉된다. 상기 캡플레이트(30)는 상기 전극탭(11)들 중 일 전극탭과 전기적으로 연결되며 또한 상기 캔과도 전기적으로 연결된다. 또한 상기 캡플레이트의 개구(30a)에는 제 1 단자통공(41a)이 형성되어 있는 절연부재(41)가 끼워진다.

또한 상기 캡플레이트가 상기 전극조립체(10)와 단락되는 것을 방지하기 위하여 이들 사이에 중앙에 제 2 단자통공(20a)이 형성된 절연플레이트(20)가 개재된다.

상기 전극조립체의 타 전극탭은 상기 제 1 단자통공 및 제 2 단자통공을 통하여 상부단자(40)와 연결된다.

통상적으로 상기와 같은 구조를 갖는 전지의 경우, 특히 상기 캔(50)이 얇은 강판(steel plate)으로 형성된 경우에는 캔의 원형을 유지하는 강성이 약하다는 문제점이 있다. 또한 상기 캔(50)의 내면과 전극조립체(10) 사이에는 전해액을 위한 소정의 간극이 제공되는 것이 일반적인바, 전극조립체가 이 간극에 의하여 제공되는 공간에서 이동함으로써 상기 캔과 충돌하여 전극조립체의 안정성을 훼손할 수 있다는 문제점 등이 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하여, 강성이 강하고 내부에 수납된 전극조립체의 안정성을 훼손하지 않는 전극조립체 수납부재를 구비한 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은:

양극판과 음극판, 및 이들 간의 직접적 접촉을 막는 세퍼레이터를 구비한 전극조립체; 및

상기 전극조립체를 내부에 수납하며, 적어도 일면에는 구조적 강성을 보강하는 보강수단을 구비한 전극조립체 수납수단;을 구비한 전지를 제공한다.

상기 전극조립체 수납수단은 캔과 캡플레이트를 구비하고, 상기 캔은 상기 보강수단을 구비하는 것이 바람직하다.

상기 보강수단은 상기 전극조립체 수납수단의 내부로 인입된 인입부를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 양극판과 음극판 중 일 전극판은 상기 인입부와 전기적으로 직접 연결되는 것이 바람직하다.

상기 인입부는 상기 전극조립체 수납수단의 대면하는 양면에 형성되는 것이 바람직하다.

상기 인입부는 X자 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

이어서, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 2 에 도시된 본 실시예에 따른 전지는 전극조립체(110) 및 전극조립체 수납수단(200)을 구비하며, 상기 전극조립체 수납수단은 캔(150) 및 캡플레이트(130)를 구비한다. 상기 전지는 그밖에도 절연부재(141), 절연플레이트(120), 및 상부단자(140)를 더 구비한다.

상기 전극조립체(110)는 양극판과 음극판, 및 상기 양극판과 음극판의 직접적 접촉을 막는 세퍼레이터를 구비하며, 상기 캔(150) 내부에 수납된다. 도 2 에는 상기 전극조립체가 젤리롤(jelly roll) 형태인 것으로 도시되었으나, 상기 전극조립체는 적층된 형태를 가진 것일 수도 있다. 상기 양극판과 음극판은 각각 전극탭(111)들과 연결되며, 상기 전극탭(111)들은 그 하단이 의도하지 않게 전극조립체(110)의 일 부분과 단락되는 것을 방지하기 위하여 절연성 보호테이프에 의하여 감겨진다.

상기 전극조립체 수납수단(200)은 상기 전극조립체를 내부에 수납하는 캔(150) 및 캡플레이트(130)를 구비한다. 본 실시예에서는 캔형 전지를 예로 들었기 때문에 전극조립체 수납수단(200)이 도 2 에 도시된 바와 같이 캔(150)과 이 캔의 개구부를 밀봉하는 캡플레이트(130)을 구비하지만, 전극조립체 수납수단은 예를 들어 두 개의 대칭되는 부재를 구비하여 상기 전극조립체를 내부에 수납할 수도 있다. 상기 캔(150)은 금속으로서 형성되는 것이 일반적이다. 상기 캔의 상단부에는 전극조립체를 수납하기 위한 개구부가 형성되어 있으며, 후술하는 캡플레이트(130)에 의하여 밀봉된다.

상기 전극조립체 수납수단(200), 특히 본 실시예에서는 상기 캔(150)의 적어도 일면에 구조적 강성을 보강하는 인입부(150a)가 형성된다. 이와 같은 인입부는 상기 캔(150)의 두께가 얇은 금속(주로 강(steel)이 사용된다)으로써 형성되는 경우에 특히 유리한데, 이와 같은 인입부가 형성되어 강성이 보강되는 경우에는 전지의 충방전시의 스웰링(swelling)현상을 억제할 수 있다.

이와 같이 캔(150)의 강성을 보강하기 위하여는, 도 2 에 도시된 바와 같이 상기 인입부가 상기 전극조립체 수납수단의 가장 넓은 면에 X자 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 다만, 상기 인입부의 형상이 이에 한정되는 것은 아니며, 전지의 외관 향상을 위하여 예를 들면 전지 제조회사의 로고와 같은 형상으로 형성할 수도 있다.

또한 상기 인입부(150a)는 상기 전극조립체 수납수단의 외부 또는 내부를 향해 돌출되도록 형성되는 것이 가능한데, 특히 내부를 향해 돌출되는 경우에는 전극조립체가 내부에서 이동하지 않도록 고정할 수도 있다. 이와 같이 전극조립체를 내부에서 이동하지 않게 하면서도 상기 전극조립체가 전해액에 충분히 담겨져 있기 위하여는, 도 3 에 도시된 바와 같이 상기 인입부가 상기 전극조립체의 서로 마주보는 양면에 형성되는 것이 바람직하다.

도 3 에는 상기 캔의 내면 전체에 절연막(151)이 설치되는 것으로 도시되었으나, 세퍼레이터(110c)에 의하여 서로 차단되는 양극판(110b)과 음극판(110a) 중 일 전극판을 상기 캔에 직접 전기적으로 연결하는 경우에는 절연막이 설치되지 않을 수도 있다. 이 경우에는 이미 전술된 인입부(150a)의 구조에 의하여 상기 전극판이 인입부와 전기적으로 직접 연결될 수 있는 바, 이 경우에는 전극판과 연결되는 전극탭(111)의 개수가 감소되어 이와 관련된 공정에 소요되는 비용과 시간이 저감된다는 장점이 있다.

상기 캡플레이트(130)에는 그 중앙에는 개구(130a)가 형성되어 있으며, 그 개구의 양측에는 전해액을 주입하기 위한 전해액 주입공(132)과 전지 내압의 과도 상승시 파단되는 안전변(131)이 각각 형성되어 있다. 상기 캡플레이트(130)를 상기 캔(150)과 밀봉접합한 후에, 상기 전해액 주입공(132)을 통하여 전해액을 주입하고나서 밀봉부재(133)로 상기 전해액 주입공(132)을 밀봉한다.

도 2 에 도시된 본 실시예에서는 전극조립체의 주변부에 연결된 일 전극탭(111)이 상기 캡플레이트(130)와 전기적으로 연결되고 상기 캡플레이트는 캔(150)과 전기적으로 연결되며, 타 전극탭과 연결되는 상부단자(140)는 절연부재(141)에 의하여 상기 캡플레이트(130)로부터 절연되는 것으로 구성되었다. 그러나 상기 캡플레이트(130)는 상기 캔(150)과 절연될 수도 있으며, 이 경우에는 이들 사이에 별도의 절연부재가 개재되는 것이 일반적이다. 또한 이 경우에는 상기 캡플레이트(130)가 후술하는 상부단자로서 기능할 수 있으며, 이 때는 후술하는 상부단자(140)와 상기 캡플레이트(130)는 동일한 구성요소를 지칭할 수 있게 되고, 이 경우에는 도 2 에 도시된 절연부재(141)가 본 발명에 따른 전지에 포함되지 않게 된다.

본 실시예에 있어서 상기 캡플레이트와 상기 전극조립체(110) 사이에는 중앙에 제 2 단자통공(120a)이 형성된 절연플레이트(120)가 개재되는 것이 바람직한데, 이는 상기 캡플레이트와 전극조립체가 불측의 이유로 통전되는 것을 방지하기 위한 것이다. 다만, 절연 플레이트가 반드시 필요한 것은 아니다.

상기 상부단자(140)는 상기 제 1 단자통공 및 제 2 단자통공을 통하여 상기 전극조립체의 타 전극탭, 즉 전극조립체의 중앙부에서 인출된 전극탭과 연결된다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

본 발명은, 인입부를 구비하여 강성이 보강된 전극조립체 수납부재를 구비한 전지를 제공하며, 상기 전지에 의하여 전지의 충방전시에 발생하는 스웰링현상이 억제된다. 특히 상기 인입부의 형상을 이용하여 전지의 외관을 향상시킬 수 있다.

또한 상기 인입부가 전극조립체 수납수단의 내부를 향해 돌출되는 경우에는, 전극조립체가 내부에서 이동하지 않도록 고정하여 전극조립체의 안정성을 향상시킬 수 있다.

나아가 상기 인입부가 상기 전극조립체의 일 전극판과 직접 전기적으로 연결되는 경우에는 전극탭의 개수가 감소되어 이와 관련된 공정에 소요되는 비용과 시간이 저감된다.

도 1 은 종래의 전극조립체 수납수단을 구비한 전지를 도시하는 분해사시도이고,

도 2 는 본 발명에 따른 전극조립체 수납수단을 구비한 전지를 도시하는 분해사시도이고,

도 3 은 도 2 의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 취한 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10, 110: 전극조립체 20, 120: 절연플레이트

30, 130: 캡 플레이트 50, 150: 캔

150a: 인입부

Claims (6)

1. 양극판과 음극판, 및 이들 간의 직접적 접촉을 막는 세퍼레이터를 구비한 전극조립체;

   상기 전극조립체를 내부에 수납하는 것으로, 금속으로 형성되고, 적어도 일면에는 구조적 강성을 보강하는 보강수단을 구비하며, 양극 및 음극 중 어느 한 극성을 갖는 캔;

   상기 캔에 밀봉 접합되는 캡플레이트; 및

   절연부재가 개재되어 상기 캡플레이트에 삽입되고, 상기 캔과 다른 극성을 갖는 상부단자;를 구비한 것으로,

   상기 보강수단은 상기 캔의 내부로 인입된 인입부를 포함하고,

   상기 캔의 내면 전체에 절연막이 설치된 것을 특징으로 하는 전지.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 인입부는 상기 전극조립체 수납수단의 대면하는 양면에 형성된 것을 특징으로 한 전지.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 인입부는 X자 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 전지.