KR100669670B1 - 각형 밀폐전지 - Google Patents

Abstract

목적 : 고용량 전지를 실현하고 아울러 전지의 조립 공정 중에 발생하는 제품 불량을 최소화할 수 있도록 하는 각형 밀폐전지를 제공한다.

구성 : 정극, 부극 및 세퍼레이터를 권취한 전극군(2)과 함께 전해액을 수납하는 캔(4)과, 그 캔의 개구에 결합 밀봉되는 캡 어셈블리(18)와, 상기 전극군과 캡 어셈블리의 사이에 설치되는 절연체(22)를 포함하며, 상기 절연체는 플레이트(22a)와 그 플레이트의 표면으로 돌출된 비이드(22b)와 그 플레이트를 관통하여 형성된 구멍(22c)을 포함하고, 상기 구멍의 적어도 하나는 전극군의 한 전극과 인출 단자(14)를 전기적으로 연결하는 탭(16)이 통과하도록 구성한다.

효과 : 전극군과 캡 어셈블리의 사이공간을 최소화하고, 실제 충·방전 반응에 기여하는 전극군의 용량을 최대화하므로 고용량 전지를 실현할 수 있으며, 절연체에 비이드를 형성하여 휨 및 변형을 방지하므로 제품 불량을 해소할 수 있다.

전극군, 캡 어셈블리, 절연체, 비이드, 구멍

Description

각형 밀폐전지{Prismatic type sealed battery}

도 1은 본 발명에 의한 각형 밀폐전지를 도시한 분해 사시도.

도 2는 본 발명의 의한 각형 밀폐전지의 단면도.

도 3은 종래 공지된 밀폐전지를 도시한 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

2-전극군 4-캔

6-캡 플레이트 14-인출 단자

18-캡 어셈블리 22-절연체

22a-플레이트 22b-비이드

22c-구멍 24-탭

본 발명은 전극군과 캡 어셈블리 사이를 절연하면서 동시에 그 공간을 축소하여 고용량화를 실현하는데 적합한 절연체를 구비하는 각형 밀폐전지에 관한 것이 다.

밀폐전지는 재충전이 가능하고 소형 및 대용량화가 가능한 것으로, 대표적으로는 니켈수소(Ni-MH)전지와 리튬(Li)전지 및 리튬이온(Li-ion)전지가 사용되고 있으며, 외관상으로는 원통형과 각형 전지로 구분된다.

도 3은 종래 공지된 각형 밀폐전지를 보여주고 있다.

도면에서와 같이 각형 밀폐전지는 정극과 부극의 사이에 세퍼레이터를 개재하여 함께 권취하므로 전극군(2)을 형성하고, 그 전극군(2)을 압착한 후 캔(4) 내부에 삽입하며, 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 것이며, 상기 캡 플레이트(6)에 형성된 주입구(6a)를 통하여 전해액을 주입한 후 밀봉 결합되어진다.

상기 전극군(2) 중에서 부극은 도시 생략한 단자 탭을 이용하여 혹은 캔(4)과 직접 접촉됨에 의해 전기적으로 연결되고, 정극은 단자 탭(16)과 용접된 인출 단자(14)를 통하여 단자 플레이트(10)에 접속된 후 외부로 연결되어진다.

여기서 상기 인출 단자(14)는 캡 플레이트(6), 절연판(8), 가스켓(12) 및 단자 플레이트(10)를 물리적으로 체결하여 캡 어셈블리(18)를 구성함과 동시에, 전지 외부로 연결되는 전기적인 단자 역할을 겸한다.

또 상기한 전극군(2)은 상면과 하면에 각각 절연체(20a)(20b)를 설치하여 캡 어셈블리(18) 및 캔(4)과 절연되어진다.

이렇게 구성된 각형 밀폐전지에서 전극군(2)과 캡 어셈블리(18)를 절연하기 위해 설치되는 상부 절연체(20a)는 90도 절곡된 후 다시 구부러진 단자 탭(16)의 절연을 확실히 하기 위해 상자 모양으로 형성되었지만, 이러한 구조는 실제적으로 충·방전 반응을 일으키는 전극군(2)의 높이 즉, 캔(4) 내부의 유효(有效) 공간을 축소하므로 전지의 용량을 감소시키게 된다. 이에 따라 근래에는 상부 절연체(20a)를 얇고 편평하게 형성하여 내부 유효 공간을 넓히고자 하는 노력이 진행되고 있으나, 이때에는 재질의 특성상 조립 공정의 진행 중에 휨 및 변형이 쉽게 발생하여 제품 불량을 초래하는 문제점이 있다.

앞서 설명한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명은 상부 절연체의 설치 공간을 축소하여 고용량 전지를 실현하고, 아울러 그 자체의 휨 및 변형을 방지하여 제품 불량을 최소화할 수 있도록 함에 그 목적을 두고 있다.

이에 따라 본 발명에서는 정극, 부극 및 세퍼레이터를 권취한 전극군과 함께 전해액을 수납하는 캔과, 그 캔의 개구에 결합 밀봉되는 캡 어셈블리와, 상기 전극군과 캡 어셈블리의 사이에 설치되는 절연체를 포함하며, 상기 절연체는 플레이트와 그 플레이트의 표면으로 돌출된 비이드와 그 플레이트를 관통하여 형성된 구멍을 포함하고, 상기 구멍의 적어도 하나는 전극군의 한 전극과 인출 단자를 전기적으로 연결하는 탭이 통과하는 구성으로 된 각형 밀폐전지를 제안한다.

여기서 상기 캡 어셈블리는 상기 캔의 개구에 용접되는 캡 플레이트와, 상기 캡 플레이트를 관통하고 절연체를 개재하여 결합되며 상기 전극군의 한 전극에 연 결되는 인출 단자를 포함한다.

또한 전극군과 캔의 사이에는 편평하게 형성된 제 2 절연체를 설치할 수 있다.

탭은 90도 트위스트되고 동시에 구부러지도록 하여 전극군과 캡 어셈블리 사이의 공간을 최소로 구성한다.

이와 같은 구성에 따라 본 발명의 각형 밀폐전지는 실제 충·방전 반응에 기여하는 전극군의 용량을 최대화하고, 그 전극군과 캡 어셈블리의 사이공간을 최소화하므로 고용량 전지를 실현할 수 있다. 또한 절연체에 비이드를 형성하므로 휨 및 변형을 방지하여 조립 공정 중에 발생하는 제품 불량을 해결할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 각형 밀폐전지를 도시한 분해 사시도 및 단면도이다. 도면에서의 각형 밀폐전지는 리튬이온의 이동에 의해 충·방전이 이루어지는 리튬(이온)전지의 일 예를 보여주고 있으며, 참고로 종래의 구성과 동일한 부분에 대하여는 동일 부호를 부여하기로 한다.

본 발명의 각형 밀폐전지는 외관상 캔(4)과 그 캔(4)의 상측 개구에 용접 결합되는 캡 플레이트(6)로 구성된 각형 케이스를 포함한다.

캔(4)은 내부에 정극, 부극, 그리고 정극과 부극을 절연하는 세퍼레이터를 함께 권취한 전극군(2) 및 전해액을 수납하고 있으며, 그 중에서 전해액은 캡 플레 이트(6)의 결합 후 전해액 주입구(6a)를 통해 주입되고 별도의 플러그를 이용하여 상기 주입구(6a)를 막음에 의해 밀봉되어진다.

캡 플레이트(6)는 중앙의 관통 구멍으로 삽입되고 절연판(8) 및 가스켓(12)을 개재하여 절연된 인출 단자(14)를 체결하므로 캡 어셈블리(18)로 구성되어진다. 캡 어셈블리(18)는 절연판(8)의 상부에 전기적인 연결성을 고려하여 단자 플레이트(10)를 더 설치할 수 있다.

이와 같은 구성에서 전극군(2)과 캡 어셈블리(18)의 사이에는 본 발명의 목적을 달성하기 위한 특징적인 구성으로 절연체(22)를 설치하고 있다. 절연체(22)는 전극군(2)과 캡 어셈블리(18)의 사이공간을 최소화하기 위해 대략 판상으로 구성하고 있으며, 이때 발생할 수 있는 휨이나 변형을 방지하기 위해 보강 수단을 구비하여 이루어진다.

보다 구체적으로 상기한 절연체(22)는 플레이트(22a)와, 그 플레이트(22a)의 표면으로 돌출된 비이드(22b)와, 플레이트(22a)를 관통하여 형성된 구멍(22c)으로 되어 있다. 플레이트(22a)는 종래의 두께 보다 작거나 같게 형성한다. 플레이트(22a)에 형성되는 비이드(22b)는 돌출 높이를 0.5∼1㎜, 폭을 0.2∼0.3㎜로 변환시킬 수 있으며, 그 크기에 따라 3∼6개를 형성한다. 이러한 비이드(22b)는 사출 성형시 플레이트(22a)와 함께 일체로 성형되어진다. 또 상기 구멍(22c)은 적어도 2개를 대칭으로 형성할 수 있으며, 그 중에서 적어도 하나는 전극군(2)의 한 전극과 인출 단자(14)를 전기적으로 연결하는 탭(24)이 통과하도록 한다.

상기한 단자 탭(24)은 절연체(22)와 마찬가지의 목적으로 전극군(2)과 캡 어 셈블리(18)의 사이공간을 최소화하기 위해, 90만큼 한번 트위스트됨과 동시에 구부러지도록 한다. 이러한 구조는 종래의 구성과 비교할 때 탭(24)에 의한 필요 공간을 적어도 절반까지 줄일 수 있는 것이다.

한편 전극군(2)의 하부와 캔(4)을 절연하기 위한 하부 절연판으로는 종래와 같이 편평하게 된 제 2 절연체(20b)를 사용할 수 있다.

이러한 구성에 따라 본 발명의 각형 밀폐전지는 전극군(2)의 상부와 캡 어셈블리(18)의 사이공간을 최소화하므로, 그에 해당하는 체적만큼 전극군(2)을 더 형성할 수 있는 것이며, 그 결과 전지의 용량을 향상시키게 된다.

실제적으로 충·방전 반응에 기여하는 유효 체적이 증대된 본 발명의 전극군(2)은 정극이 탭(24)과 인출 단자(14) 및 단자 플레이트(10)를 통하여 연결되고, 부극이 캔(4)과 직접 접촉 혹은 도시하지 않은 탭을 통하여 연결되므로, 전기적인 외부 접속을 실현하게 된다.

이상에서 설명한 구성 및 작용을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 전극군과 캡 어셈블리를 절연하는 상부 절연체의 구조를 얇고 강하게 함으로써, 전지 내부의 불필요 공간을 최소화하고 전극군의 유효 체적을 최대화할 수 있으며, 그 결과 전지의 고용량화를 실현하는 효과를 얻을 수 있다.

또한 본 발명은 강도를 보강하여 절연체의 휨 및 변형을 방지하므로, 전극군 과 캡 어셈블리의 사이에서 발생할 수 있는 쇼트를 예방하고 조립 공정중의 부품 공급 불량을 예방할 수 있으며, 그 결과 제품 불량 및 생산성 저하 문제를 해소할 수 있다.

Claims (5)

1. 정극, 부극 및 세퍼레이터를 권취한 전극군과 함께 전해액을 수납하는 캔과, 그 캔의 개구에 결합 밀봉되는 캡 어셈블리를 포함하는 각형 밀폐전지에 있어서, 상기 전극군과 캡 어셈블리의 사이에 설치되는 절연체를 포함하며, 상기 절연체는 플레이트와 그 플레이트의 표면으로 돌출된 비이드와 그 플레이트를 관통하여 형성된 구멍을 포함하고, 상기 구멍의 적어도 하나는 전극군의 한 전극과 인출 단자를 전기적으로 연결하는 탭이 통과하는 것임을 특징으로 하는 각형 밀폐전지.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 전극군과 캔의 사이에 편평하게 형성된 제 2 절연체를 설치한 구성을 특징으로 하는 각형 밀폐전지.
4. 제 1 항에 있어서, 탭은 90도 트위스트되고 동시에 구부러진 것임을 특징으로 하는 각형 밀폐전지.
5. 정극, 부극 및 세퍼레이터를 권취한 전극군과 함께 전해액을 수납하는 캔과; 그 캔의 개구에 결합 밀봉되는 캡 어셈블리를 포함하고; 상기 캡 어셈블리는 상기 캔의 개구에 용접되는 캡 플레이트와, 상기 캡 플레이트를 관통하고 절연체를 개재하여 결합되며 상기 전극군의 한 전극에 연결된 인출 단자를 포함하며; 상기 전극군의 다른 전극은 캔과 전기적으로 연결되고; 상기 전극군과 캡 어셈블리의 사이에 설치되는 절연체를 포함하며; 상기 절연체는 플레이트와 그 플레이트의 표면으로 돌출된 비이드와 그 플레이트를 관통하여 형성된 구멍을 포함하고, 상기 구멍의 적어도 하나는 전극군의 한 전극과 인출 단자를 전기적으로 연결하는 탭이 통과하며; 상기 전극군과 캔의 사이에 설치되는 것으로 편평하게 형성된 제 2 절연체를 포함하는 각형 밀폐전지.

Images