KR100553739B1

KR100553739B1 - 밀폐전지

Info

Publication number: KR100553739B1
Application number: KR1019990047816A
Authority: KR
Inventors: 김창섭; 김상권
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 1999-10-30
Filing date: 1999-10-30
Publication date: 2006-02-20
Also published as: KR20010039431A

Abstract

목적 : 캡 플레이트를 관통하여 외부로 연결 및 결합되는 인출단자의 회전 변형을 방지할 수 있는 밀폐전지를 제공함에 목적을 두고 있다.

구성 : 발전요소를 수납하는 캔(4)과, 그 캔의 상측 개구에 결합되는 것으로 관통 구멍(62)이 형성된 캡 플레이트(60)와, 상기 관통 구멍으로 삽입되며 안착부(94)를 갖는 가스켓(80)과, 상기 캡 플레이트에 돌기(64)를 형성하고 그 돌기에 대향하는 위치의 가스켓에 홈(82)을 형성하여 상호 결합 지지되게 한 구성과, 상기 가스켓의 중공(86)으로 삽입되고 그 가스켓의 안착부에 결합되며 상기 가스켓의 반대쪽에 절연체(100)를 개재하여 상기 캡 플레이트의 상측 및 하측에서 결합되는 전극 인출단자(120)를 포함하고, 상기 발전요소의 한 전극은 각형 캔과 전기적으로 연결하며, 나머지 한 전극은 인출단자에 전기적으로 연결하여 구성한다.

효과 : 가스켓과 캡 플레이트가 상호 결합되고, 전극 인출단자의 헤드부가 상기 가스켓의 안착부에 의해 지지되므로 회전 변형이 방지되고, 그 결과 전지의 밀폐성 및 신뢰성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

캡 플레이트, 가스켓, 인출단자, 스토퍼, 돌기 홈

Description

밀폐전지{Sealed battery}

도 1은 본 발명의 밀폐전지를 도시한 분해 사시도.

도 2는 본 발명의 밀폐전지를 도시한 단면도.

도 3 및 도 4는 본 발명의 다른 예를 보인 단면도 및 분해 사시도.

도 5는 종래 공지된 밀폐전지를 도시한 분해 사시도.

도 6은 종래 밀폐전지의 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

4-캔 60-캡 플레이트

62-관통 구멍 64,72,78,84-돌기

66,82-홈 68-전해액 주입구

74-밴트 76-박막

76a-구멍 80-가스켓

86-중공 88-중공 로드

90-상부 플레이트 92-상향 플랜지

94-안착부 100-절연체

140-접속 플레이트

본 발명은 캡 어셈블리를 조립 및 조립한 후에 케이스 외부로 연결된 인출단자의 회전 및 변형을 방지할 수 있도록 한 구성을 포함하는 밀폐전지에 관한 것이다.

밀폐전지는 재충전이 가능한 것으로 니켈수소(Ni-MH)전지와 리튬(Li)전지 및 리튬이온(Li-ion)전지가 주로 사용되고 있으며, 외관상으로는 원통형과 각형 전지로 구분되고 있다.

도 5 및 도 6은 종래 공지된 각형 밀폐전지를 보여주고 있다.

도면에서와 같이 각형 밀폐전지는 정극과 부극의 사이에 세퍼레이터를 개재하여 함께 권취 및 압착하여 전극군(2)을 형성하고, 그 전극군(2)을 캔(4)의 내부에 삽입하며, 그 캔(4)의 상측 개구에 캡 플레이트(6)를 용접 결합하되, 캡 플레이트(6)의 하부에 가스켓(8)을 배치하고 그 중심에 절연체(10)를 개재하여 절연된 리벳단자(12)를 체결하고 있다. 리벳단자(6)의 상측 리벳팅부와 절연체(10)의 사이에는 전기적인 연결성을 고려하여 전극 플레이트(14)를 더 설치하고 있다.

상기 전극군(2) 중에서 부극은 도시 생략한 단자 탭 혹은 캔(4)과 직접 접속되고, 정극은 단자 탭(16)을 통하여 리벳단자(12)에 접속된 후 외부로 연결되어진다. 여기서 상기 리벳단자(12)는 캡 플레이트(6), 가스켓(8), 절연체(10) 및 전극 플레이트(14)를 물리적으로 체결함으로써 캡 어셈블리를 구성하고, 동시에 케이스 외부로 정극을 인출하는 단자 역할을 겸하게 된다.

이러한 종래의 밀폐전지에서 캔(4)과 캡 플레이트(6)로 구성되는 케이스는 전지의 경량화 및 소형화 추세에 맞추어 강도가 큰 금속 재질에서 알루미늄 혹은 알루미늄 합금을 사용하는 추세로 변화되고 있다.

그러나 종래의 밀폐전지를 보면 리벳단자(12)의 결합후 작업자의 실수로 인해 절연체(10) 및 리벳단자(12)가 회전 변형할 수 있으며, 이 경우에는 캡 어셈블리의 실링이 손상되는 문제점이 있다. 그 결과 종래의 밀폐전지에서는 밀폐성 불량으로 인해 전해액이 누출되는 심각한 문제를 초래하고 있으며, 또 리벳단자의 위치 변형으로 충·방전시 프로브 핀과의 접촉 불량을 초래하게 된다.

이러한 문제점을 감안하여 종래에는 캡 플레이트(6)에 단차부(6a)를 형성하여 그 자체의 변형 및 상기 리벳단자(12) 및 절연체(10)의 위치 변형을 최소화하고 있으나, 그 효과가 미미한 정도에 그치고 있는 실정이다.

앞서 설명한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 인출단자를 이용하여 캡 어셈블리를 구성함에 있어서 그 인출단자 및 가스켓의 회전 변형을 방지하여, 전지의 밀폐성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 함에 그 목적을 두고 있다.

이를 위하여 본 발명에서는 정극, 부극 및 전해액으로 구성되는 발전요소를 캔과 캡 플레이트로 구성된 케이스에 수납하고, 상기 캡 플레이트의 관통 구멍에 가스켓과 절연체를 개재하여 인출단자를 삽입하고 클랩(clasp) 및 실(seal) 결합하되, 상기 캡 플레이트 및 가스켓에 상호 결합 혹은 지지되는 스토퍼를 형성하여 회전 변형이 방지되도록 한 밀폐전지를 제안한다.

여기서 상기한 스토퍼는 캡 플레이트와 가스켓에 대향 형성되어서 상호 결합되는 돌기와 홈으로 구성할 수 있고, 또 캡 플레이트에 적어도 2개의 상향 돌기를 형성하고 그 상향 돌기가 가스켓의 테두리에 접촉되어 회전을 방지토록 구성할 수 있다.

상기한 가스켓은 비원형으로 된 상부 플레이트와 중공 로드를 포함하여 구성되고, 상기 상부 플레이트의 테두리에서 연장된 상향 플랜지를 포함하여 안착부를 구성한다. 상기 안착부에는 전극 인출단자의 비원형 헤드부가 설치되므로 회전이 방지되고, 상기 인출단자는 상기 헤드부에서 연장되어 중공을 관통하는 로드부와 절연체의 하부에 형성되는 리벳팅부를 포함하여 구성된다.

이러한 구성에 따라 본 발명의 밀폐전지는 가스켓과 캡 플레이트가 스토퍼에 의해 상호 끼움 결합되고, 전극 인출단자의 헤드부가 상기 가스켓의 안착부에 설치됨에 의해 회전 변형이 방지되는 효과를 얻을 수 있다. 따라서 본 발명에 의하면 전지의 밀폐성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 설명한다. 참고 로 종래의 구성과 동일한 부분에 대하여는 동일 부호를 부여하기로 한다.

실시예 1

도 1은 본 발명에 의한 밀폐전지의 조립 상태를 보여주고 있으며, 도 2는 본 발명에 의한 조립된 상태를 보여주고 있다.

도면에서와 같이 본 발명의 밀폐전지는 외관상 각형 캔(4)과 그 캔(4)의 상측 개구에 용접 결합되는 캡 플레이트(60)로 구성된 케이스를 포함하며, 그 내부에 정극, 부극, 그리고 정극과 부극을 절연하는 세퍼레이터를 함께 권취하고 압착한 전극군(2)과 함께 전해액으로 구성된 발전 요소를 수납하여 이루어진다.

상기 전극군(2) 중에서 정극 및 부극은 금속 기재에 활물질을 도포 형성하여 이루어지는 바, 특히 본 발명에서는 그 일 예로서 리튬이온의 이동에 의해 충·방전이 이루어지는 리튬(이온) 전지에 대하여 설명하고 있다. 따라서 정극은 활물질로 리튬-천이금속산화물을 사용하고, 부극은 활물질로 탄소 및 탄소복합체를 사용하여 이루어진다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 각형 밀폐전지에서 캡 플레이트(60)는 전극 인출단자(120)를 설치하기 위하여 관통 구멍(62)을 형성하고, 여기에 가스켓(80)을 삽입하며 그 반대쪽에 절연체(100)를 개재하여 상기 전극 인출단자(120)를 클랩 및 실 결합하게 되는 바, 이때 본 발명에서는 캡 플레이트(60) 및 가스켓(80)에 스토퍼를 설치하여 상기 가스켓(80) 및 전극 인출단자(120)의 회전 변형을 방지하고 있다.

보다 구체적으로 상기 스토퍼는 캡 플레이트(60)에 형성된 돌기(64)와 가스 켓(80)의 하부에 형성된 홈(82)으로 구성되며, 상기 돌기(64)와 홈(82)의 상호 결합에 의해 그 회전 변형을 방지한다. 또 상기한 스토퍼의 다른 예로서 도 3에서는 캡 플레이트(60)에 홈(66)을 형성하고 가스켓(80)에 돌기(84)를 형성하여 상호 결합되게 한 구성을 보여주고 있다.

또한 본 발명에서는 상기 가스켓(80)을 구성함에 있어, 중공(86)이 형성된 로드(88)의 상측으로 연장된 상부 플레이트(90)를 비원형으로 형성하고, 예를 들어 캡 플레이트(60)의 형상에 맞추어 그 길이 방향으로 연장 및 확대한 구조로 형성하고, 그 상부 플레이트(90)의 테두리에 상향 플랜지(92)를 형성하므로 박스 형태로 오목하게 된 안착부(94)를 형성하고 있다.

이때 전극 인출단자(120)의 헤드부(122)는 상기 가스켓(80)의 안착부(94)에 꼭 맞게 결합되어서 회전 변형이 방지되어진다. 또 본 발명의 전극 인출단자(120)는 헤드부(122)에서 아래쪽으로 연장되어 가스켓(80)의 중공(86)을 관통하는 로드부(124)를 포함한다. 또 상기 로드부(124)의 하부에는 리벳팅부(126)가 형성되는 바, 이것은 클랩 및 실 결합에 의해 형성되어서 절연체(100)의 하부에 배치되어진다.

한편 전극 인출단자(120)의 리벳팅부(126)와 절연체(100)의 사이에는 발전요소의 한 전극에서 인출된 단자 탭(16)과의 전기적인 연결성을 고려하여 접속 플레이트(140)를 더 설치할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 전극 인출단자(120)에 의해 조립 구성되어지는 본 발명의 캡 어셈블리는 가스켓(80)과 캡 플레이트(60)가 스토퍼에 의해 상호 결 합 지지되고, 전극 인출단자(120)의 헤드부(122)가 가스켓(80)의 안착부(94)에 설치됨에 의해 회전 변형이 방지되며 견고하게 지지됨을 알 수 있다.

한편 캡 어셈블리가 조립된 후 그것을 구성하는 캡 플레이트(60)는 발전요소가 수납된 캔(4)의 상부에 용접 결합되는 바, 이때 캡 플레이트(60)는 종래의 구성과 달리 단차부를 형성할 필요가 없으므로 그 두께를 증가시켜 강도를 보강할 수 있다. 캔(4)과 캡 플레이트(60)의 용접후, 상기 캡 플레이트(60)에 형성된 전해액 주입구(68)를 통하여 전해액을 주입하고, 그 주입구(68)에 플러그(70)로 막아 밀봉하므로 밀폐전지가 이루어진다.

이와 같은 구성에서 본 발명의 밀폐전지는 단자 탭(16)과 전극 인출단자(120)의 연결을 보다 용이하게 실현하기 위해, 전극 인출단자(120)를 캡 플레이트(60)의 중심에서 일측으로 편심되게 설치한다. 또 이때 상기 전해액 주입구(66)를 캡 플레이트(60)의 중심에 위치되게 할 수 있다.

실시예 2

도 4는 본 발명에 의한 밀폐전지의 다른 실시예를 보여주고 있다.

본 실시예의 전체적인 구성은 도면을 통하여 알 수 있는 바와 같이 실시예 1과 동일하게 되어 있다. 다만 본 실시예에서는 스토퍼의 다른 예를 보여주고 있으며, 아울러 캡 플레이트(60)에 안전수단을 설치함에 있어 상기 스토퍼의 구조를 적용하고 있다.

보다 구체적으로 본 실시예에 의한 스토퍼 구조는 가스켓(80)의 회전 변형을 방지하기 위하여, 그 가스켓(80)을 둘러싸는 위치의 캡 플레이트(60)에 상향 돌기(72)를 다수 설치하고 있다. 상향 돌기(72)는 상기 목적을 달성하기 위해 최소한 2개 이상을 설치해야 되며, 그 위치는 가스켓(80)의 테두리에 직접 접촉되도록 한다.

이에 따라 전극 인출단자(120)의 결합에 의해 캡 플레이트(60)의 상부에 조립되는 가스켓(80)은 상향 돌기(72)에 의해 지지되고, 이때 상기 전극 인출단자(120)의 헤드부(122)는 가스켓(80)의 안착부(94)에 설치되어 지지되므로, 가스켓(80)과 전극 인출단자(120)는 함께 회전 변형이 방지될 수 있다.

한편 본 발명에서는 캡 플레이트(60)에 밴트(74)를 형성하고 그 밴트(74)를 박막(76)으로 막아 밀폐하므로 전지의 이상 작동에 의한 방폭 대책으로 안전수단을 설치하게 되는바, 이때 본 발명에서는 상기 박막(76)의 결합시 위치가 변형되는 것이 방지하기 위해 스토퍼를 설치하고 있다.

상기 스토퍼는 캡 플레이트(60)에 돌기(78)를 형성하고, 그 돌기(78)에 대향하는 위치의 박막(76)에 구멍(76a)을 형성하여 상호 결합되게 하므로 달성할 수 있다. 또 본 실시예의 구성과 같이 캡 플레이트(60)에 적어도 2개 이상의 상향 돌기를 형성하되, 그 상향 돌기가 박막(76)의 테두리에 접촉되어 상기 박막(76)의 회전을 방지하도록 구성할 수 있다.

이상에서 설명한 실시예를 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 밀폐전 지는 캡 플레이트 및 가스켓에 스토퍼를 형성하여 그 캡 플레이트와 가스켓이 상호 결합되어 지지되게 하고, 전극 인출단자의 헤드부가 상기 가스켓의 안착부에 결합되게 함으로써 회전 변형을 방지할 수 있다.

또한 본 발명에서는 스토퍼를 이용하여 안전수단을 구성하는 박막의 회전 병형을 방지할 수 있다.

따라서 본 발명에 의하면 캡 어셈블리의 조립을 용이하게 실현할 수 있고, 조립후 제품의 품질을 향상시킬 수 있으며, 그 결과 전지의 밀폐성 및 신뢰성을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.

Claims

발전요소를 수납하는 캔과, 그 캔의 상측 개구에 결합되는 것으로 관통 구멍이 형성된 캡 플레이트와, 상기 관통 구멍으로 삽입되는 가스켓과, 상기 가스켓의 중공으로 삽입되고 상기 가스켓의 반대쪽에 절연체를 개재하여 절연되며 상기 캡 플레이트의 상측 및 하측에서 결합되는 전극 인출단자를 포함하고, 상기 캡 플레이트 및 가스켓의 어느 한쪽에 상기 가스켓의 회전을 차단하는 스토퍼를 설치하며, 상기 발전요소의 한 전극은 각형 캔과 전기적으로 연결하고, 나머지 한 전극은 인출단자에 전기적으로 연결한 구성을 포함하고,

스토퍼는 캡 플레이트에 형성된 돌기와, 그 돌기에 대향하는 위치의 가스켓에 형성된 홈을 포함하는 밀폐전지.
제 1 항에 있어서, 가스켓은 중공이 형성된 로드와 비원형으로 된 상부 플레이트를 포함하고, 상기 상부 플레이트의 테두리에서 연장된 상향 플랜지를 포함하여 구성된 밀폐전지.
제 2 항에 있어서, 인출단자는 가스켓의 상부 플레이트와 상향 플랜지로 구성된 안착부의 안쪽으로 설치되는 비원형 헤드부와, 그 헤드부에서 연장되어 중공을 관통하는 로드부와, 절연체의 하부에 형성되는 리벳팅부를 포함하는 밀폐전지.
제 3 항에 있어서, 절연체와 리벳팅부와의 사이에 접속 플레이트를 설치한 구성을 더 포함하는 밀폐전지.
제 1 항에 있어서, 캡 플레이트의 관통 구멍은 그 캡 플레이트의 중심에서 편심된 것임을 특징으로 하는 밀폐전지.
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발전요소를 수납하는 캔과, 그 캔의 상측 개구에 결합되는 것으로 관통 구멍이 형성된 캡 플레이트와, 상기 관통 구멍으로 삽입되는 가스켓과, 상기 가스켓의 중공으로 삽입되고 상기 가스켓의 반대쪽에 절연체를 개재하여 절연되며 상기 캡 플레이트의 상측 및 하측에서 결합되는 전극 인출단자를 포함하고, 상기 캡 플레이트 및 가스켓의 어느 한쪽에 상기 가스켓의 회전을 차단하는 스토퍼를 설치하며, 상기 발전요소의 한 전극은 각형 캔과 전기적으로 연결하고, 나머지 한 전극은 인출단자에 전기적으로 연결한 구성을 포함하고,

상기 스토퍼는 캡 플레이트에 형성된 적어도 2개 이상의 상향 돌기를 포함하고, 그 상향 돌기를 가스켓의 테두리에 접촉되게 한 구성을 포함하는 밀폐전지.
삭제
발전요소를 수납하는 캔과, 그 캔의 상측 개구에 결합되는 것으로 관통 구멍이 형성된 캡 플레이트와, 상기 관통 구멍으로 삽입되는 가스켓과, 상기 가스켓의 중공으로 삽입되고 상기 가스켓의 반대쪽에 절연체를 개재하여 절연되며 상기 캡 플레이트의 상측 및 하측에서 결합되는 전극 인출단자를 포함하고, 상기 캡 플레이트 및 가스켓의 어느 한쪽에 상기 가스켓의 회전을 차단하는 스토퍼를 설치하며, 상기 발전요소의 한 전극은 각형 캔과 전기적으로 연결하고, 나머지 한 전극은 인출단자에 전기적으로 연결한 구성을 포함하고,

상기 캡 플레이트에 밴트를 형성하고 그 밴트를 막도록 박막을 부착하되, 상기 캡 플레이트 및 박막에 상기 박막의 회전을 차단하는 스토퍼를 설치하며, 상기 스토퍼는 캡 플레이트에 형성된 돌기와, 그 돌기에 대향하는 위치의 박막에 형성된 구멍을 포함하는 밀폐전지.
발전요소를 수납하는 캔과, 그 캔의 상측 개구에 결합되는 것으로 관통 구멍이 형성된 캡 플레이트와, 상기 관통 구멍으로 삽입되는 가스켓과, 상기 가스켓의 중공으로 삽입되고 상기 가스켓의 반대쪽에 절연체를 개재하여 절연되며 상기 캡 플레이트의 상측 및 하측에서 결합되는 전극 인출단자를 포함하고, 상기 캡 플레이트 및 가스켓의 어느 한쪽에 상기 가스켓의 회전을 차단하는 스토퍼를 설치하며, 상기 발전요소의 한 전극은 각형 캔과 전기적으로 연결하고, 나머지 한 전극은 인출단자에 전기적으로 연결한 구성을 포함하고,

상기 캡 플레이트에 밴트를 형성하고 그 밴트를 막도록 박막을 부착하되, 상기 캡 플레이트 및 박막에 상기 박막의 회전을 차단하는 스토퍼를 설치하며, 상기 스토퍼는 캡 플레이트에 형성된 적어도 2개 이상의 상향 돌기를 포함하고, 그 상향 돌기가 박막의 테두리에 접촉되게 한 구성을 포함하는 밀폐전지.