KR100563034B1

KR100563034B1 - 원통형 이차 전지

Info

Publication number: KR100563034B1
Application number: KR1019990014255A
Authority: KR
Inventors: 은영찬; 신동엽; 정진동; 김광섭
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 1999-04-21
Filing date: 1999-04-21
Publication date: 2006-03-24
Also published as: KR20000066867A

Abstract

원통형 이차 전지를 개시한다. 본 발명은 케이스와, 케이스에 삽입되는 전극 조립체와, 상기 전극 조립체로부터 인출되는 전극 탭과, 상기 전극 조립체의 상하부에 설치되어 상기 탭과 접속되는 복수개의 극주와, 상기 케이스와 결합되는 캡 조립체와, 상기 캡 조립체에 형성된 통공에 결합되는 전해액 주입포트와 안전변이 일체로 된 안전 장치를 포함한다.

Description

원통형 이차 전지{Cylindrical type second battery}

도 1은 종래의 전지를 도시한 단면도,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지를 도시한 단면도,

도 3은 도 2의 안전 장치를 도시한 분리 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

10,20. 전지 11,21. 케이스

12,22. 전극 조립체 13,23. 양극

13a,23a. 양극탭 14,24. 음극

15,25. 세퍼레이터 16,26. 극주

16a,26a,29a. 암나사부 17,27. 세라믹 와셔

18,28. 세라믹 와셔 19,29. 캡

30. 안전 장치 32. 밸브

33. 탄성 부재 34. 수나사부

35. 밀봉 부재 100. 전해액 주입포트

31,110. 안전변 120,200. 보울트

130,210. 너트

본 발명은 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 안전변과 전해액 주입포트의 장착 구조가 개선된 원통형 이차 전지에 관한 것이다.

통상적으로 이차 전지(secondary battery)는 충방전이 가능한 전지로서, 휴대폰, 노트북 컴퓨터, 컴퓨터 캠코더등 첨단 전자 기기 분야에서 널리 사용되고 있다. 최근 들어서는, 특히 대기 오염의 환경 문제 해결을 위한 전기 자동차의 실용화가 크게 기대되고 있고, 그 전원으로서, 고성능의 전기 자동차용 전지의 개발을 열망하고 있다.

특히, 리튬 이차 전지는 전자 장비 전원으로서 많이 사용되고 있는 니켈-카드늄(Ni-Cd) 전지나 니켈-수소(Ni-MH) 전지보다 작동 전압이 3배에 해당되고, 단위 중량당 에너지 밀도가 우수하다는 점에서 많은 연구개발이 진행되고 있다.

이차 전지는 여러 가지 형상으로 제조가능한데, 대표적인 형상으로는 리튬-이온 전지에 주로 사용되는 원통형 및 각형을 들 수 있다.

도 1은 종래의 전기 자동차용 전지로 사용되는 원통형 전지(10)의 일 예를 도시한 것이다.

도면을 참조하면, 상기 전지(10)는 원통형으로 된 케이스(11)와, 상기 케이스(11) 내부에 설치되는 전극 조립체(12)를 포함한다. 상기 전극 조립체(12)에는 양극(13)과 음극(14)이 세퍼레이터(15)를 사이에 두고 맨드렐(16)을 중심으로 감겨져 있다. 그리고, 상기 양극(13)과 음극(14)의 단부에는 소정 길이의 양극 탭(13a) 과 음극 탭(미도시)이 상호 반대되는 변에 인출되어 있다.

상기 전극 조립체(12)의 상하부에는 디스크 형으로 된 극주(pole,16)가 설치된다. 상기 극주(16)에는 두 탭이 전극(13)(14)별로 집합되어 용접되어 있다. 상기 극주(16)의 상부에는 세라믹 와셔(17)와 세라믹 패티(18)를 절연체로 하여 캡(19)이 설치되는데, 상기 캡(19)은 복수개의 통공을 가지고 상기 케이스(11)의 내주면을 따라 그 가장자리가 부착된다.

여기서, 상기 캡(19)에는 복수개의 통공이 형성되어 있고, 상기 통공에는 전해액을 주입하기 위한 전해액 주입포트(100)와, 전지(10) 내부의 가스를 외부로 배출시키기 위한 릴리즈형 안전변(safety vent,110)이 각각 설치된다.

그리고, 상기 극주(16)의 중앙부에는 소정 길이를 가지는 암나사부(16a)가 형성되어 있고, 상기 암나사부(16a)에는 보울트(120)가 체결되어 있다. 또한, 상기 캡(19) 상면으로 돌출된 극주(16)의 외주면에는 수나사부(16b)가 형성되어 있고, 상기 수나사부(16b)에는 너트(130)가 체결된다.

상기와 같은 구조를 가지는 종래의 전지(10)는 전극 조립체가 상기 케이스(11) 내부에 설치된 다음, 전해액 주입포트(100)가 통공이 형성된 캡(19)에 결합된다. 또한, 안전변(110)이 또 하나의 통공이 형성된 캡(19)에 결합하게 된다.

이러한 전지(10)의 조립 과정은 상기 캡(19)에 복수개의 통공을 형성하고, 별도의 제조 과정을 통하여 전해액 주입포트(100)와 안전변(110)을 제조하여, 이를 통공이 형성된 캡(19)에 결합시켜야 한다. 따라서, 전지(10)의 제조 공정수가 많아지고, 이에 따른 부품수도 늘어나게 됨에 따라, 전지(10)의 구조를 단순하게 할 필 요성이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 캡에 설치되는 안전변과 전해액 주입포트가 일체형으로 형성되도록 구조가 개선된 원통형 이차 전지를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 원통형 이차 전지는,

케이스;

상기 케이스 내부에 설치되는 양극, 세퍼레이터, 음극으로 된 전극 조립체;

상기 양극과 음극으로부터 인출되는 양극 탭과 음극탭;

상기 전극 조립체의 상하부에 설치되어 상기 탭과 접속되는 복수개의 극주;

상기 케이스와 결합되는 캡 조립체; 및

상기 캡 조립체에 형성된 통공에 결합되는 전해액 주입포트와 안전변이 일체로 된 안전 장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 안전 장치는 안전변과, 상기 안전변의 하단부에 형성되는 수나사부와, 상기 통공이 형성된 캡 조립체의 내주벽을 따라서 형성된 암나사부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

게다가, 상기 수나사부의 외주면에는 밀봉 부재가 감겨진 것을 특징으로 한다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 일 실시예에 다른 이차 전지 를 상세하게 설명하고자 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 전지(20)를 도시한 것이고, 도 3은 도 2의 안전 장치(30)를 도시한 것이다.

도면을 참조하면, 상기 전지(20)는 원통형으로 된 케이스(21)가 마련된다. 상기 케이스(21) 내부에는 전극 조립체(22)가 설치된다. 상기 전극 조립체(22)는 소정 폭과 길이를 가지는 직사각형의 박편으로 된 양극(23)과 음극(24)이 세퍼레이터(25)를 사이에 두고 멘드렐(26)을 중심으로 감겨진 형태이다.

상기 양극(23)은 양극 활물질용 분말에 바인더 및 도전성 첨가제등을 혼합하여 슬러리 형태의 활물질로 제조하여 집전체, 예컨대 알루미늄 포일(foil) 상에 소정 두께로 균일하게 코팅하여 제조한다. 또한, 상기 음극(24)은 음극 활물질용 분말에 바인더 및 첨가제등을 혼합하여 양극판(23)처럼 슬러리 형태의 활물질을 제조한 다음 구리 포일과 같은 집전체상에 코팅하여 제조한다. 또한, 상기 세퍼레이터(25)는 미세한 기공을 가지는 폴리머 계열, 예컨대 폴리에틸렌 쉬트등으로 제조한다.

상기 양극(23)과 음극(24)의 가장자리에는 양극 탭(23a)과 음극 탭(미도시)이 단부로부터 인출되어 전극(23)(24)별로 집합된다. 상기 전극 조립체(22)의 상하부에는 양극 탭(23a)과 음극 탭에 연결되는 주상의 전기 도체인 극주(26)가 설치된다.

그리고, 상기 극주(26) 상에는 세라믹 와셔(27)와 세라믹 패치(28)를 절연체로 하여 상기 케이스(21)의 내주면 가장자리를 따라서 그 외주면이 용접되는 캡(29)이 설치된다.

그리고, 상기 극주(26)의 중앙부에는 소정 길이를 가지는 암나사부(26a)가 형성되어 있고, 상기 암나사부(26a)에는 보울트(200)가 체결되어 외부의 버스 바아나 전도성 라인인 상기 캡(29)의 상면으로 돌출하는 상기 극주(26)와 보울트(200) 의 헤더부 사이에 위치가능하다. 또한, 캡(19)의 상면에 돌출한 극주(16)의 외주면에는 수나사부(26b)가 형성되어 있는데, 상기 수나사부(26b)에는 너트(210)가 체결된다.

여기서, 상기 캡(29)의 일측에 형성된 통공에는 전해액 주입포트와 안전변이 일체로 형성된 안전 장치(30)가 설치된다.

보다 상세하게는, 상기 안전 장치(30)에는 캡(29)의 통공과 상응하는 크기를 가지는 릴리즈형의 안전변(31)이 마련된다. 상기 안전변(31)에는 그 내부에 탄성 부재(33)가 탄성적으로 지지하는 밸브(32)가 설치된다.

상기 탄성 부재(33)는 밸브(32)를 전지(20)의 내측으로 가압하여 지지하고 있는데, 전지(20) 내부로부터 가스가 발생되면, 이 가스에 의하여 상측으로 탄성 바이어스되어 상기 밸브(32)를 상부로 이동시켜 가스를 배출시키는 역할을 한다.

상기 안전 장치(30)의 하단부에는 그 외주면을 따라서 수나사부(34)가 소정 길이 형성된다. 그리고, 상기 수나사부(34)에 대응하여 캡(29)의 통공에는 암나사부(29a)가 형성되어 완전 끼워맞춤이 가능하다. 이때, 상기 암나사부(29a)에 수나사부(34)가 체결되어 완전한 밀봉 상태를 유지하기 위하여, 상기 수나사부(34)의 외주면에는 밀봉 부재(35), 예컨대 테프론(teflon) 테이프가 감겨질 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따른 원통형 전지(20)는 상기 케이스(21) 내부로 전극 조립체(22)를 인입한 이후에 상기 안전 장치(30)을 해제하여 상기 캡(29)의 통공을 통하여 전해액을 주입한 후, 안전 장치(30)의 하단부에 형성된 수나사부(34)를 캡(29)의 암나사부(29a)에 체결하여 결합하게 된다. 이때, 상기 밀봉 부재(35)에 의하여 완전한 밀봉이 이루어지게 된다.

이상의 설명에서와 같이, 본 발명의 원통형 전지는 캡에 설치되는 전해액 주입부와 안전변을 일체형으로 형성시킴으로써 전지의 제조 공정이 단순해지고, 부품수도 줄일 수 있다.

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 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims

케이스와,

상기 케이스 내부에 설치되는 양극, 세퍼레이터, 음극으로 된 전극 조립체와,

상기 양극과 음극으로부터 인출되는 양극 탭과 음극탭과,

상기 전극 조립체의 상하부에 설치되어 상기 탭과 접속되는 복수개의 극주와,

상기 케이스와 결합되는 캡 조립체와,

상기 캡 조립체에 형성된 통공에 결합되는 전해액 주입포트와 안전변이 일체로 된 안전 장치를 포함하고,

상기 안전 장치는 안전변과, 상기 안전변의 하단부에 형성되는 수나사부와, 상기 통공이 형성된 캡 조립체의 내주벽을 따라서 형성된 암나사부를 포함하는 원통형 이차 전지.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 수나사부의 외주면에는 밀봉 부재가 감겨진 것을 특징으로 하는 원통형 이차 전지.
제 3 항에 있어서,

상기 밀봉 부재는 테프론 테이프인 것을 특징으로 하는 원통형 이차 전지.