KR100693079B1 - 밀폐형 전지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전극 도출 핀과 전극 인출용 부재사이의 도전 접촉이 안정된 전지를 제공하는 것으로서, 판상체로 형성한 개공부 내부에 관통 구멍을 가지는 절연성 부재를 끼우고, 상기 관통 구멍내의 발전 요소에 도전 접속한 전극 도출 핀을 관통시켜 코킹하여 고착한 밀폐형 전지에 있어서, 절연성 부재상에 전극 인출용 부재를 배치하고, 전극 인출용 부재와 전극 도출 핀은 용접에 의해 접합시킨 밀폐형 전지이다.

Description

밀폐형 전지{Sealed cell}

도1은 본 발명의 밀폐형 전지의 전지캔의 상부 개구부에 부착하는 헤더부를 설명하는 도면,

도2는 본 발명의 밀폐형 전지의 다른 실시예를 설명하는 도면,

도3은 각형 전지의 일례를 설명하는 도면,

도4는 헤더의 일례를 설명하는 도면이다.

본 발명은 밀폐형 전지에 관한 것으로, 특히 전극 단자부의 밀봉 구조와 도전 접속 특성이 뛰어난 전극 단자를 가지는 비수(非水) 전해액 전지에 관한 것이다.

소형의 전자 기기의 전원으로서 각종 전지가 이용되고 있고, 휴대전화, 노트 퍼스널 컴퓨터, 캠코더 등의 전원으로서, 소형이고 대용량인 밀폐형 전지가 이용되고 있고, 고용량의 리튬 전지나 리튬 이온 이차 전지 등의 비수 전해액 전지가 이용되고 있다.

기기의 소형화에 대응하여, 원통형 전지에 추가하여, 작은 공간을 유효하게 이용할 수 있는 각형의 밀폐식 전지가 폭넓게 이용되고 있다. 각형 전지에서는 전지의 한쪽 전극으로서 작용하는 전지캔과 절연성 부재에 의해 격리한 전극 단자가 부착되어 있다.

도3에, 각형 전지의 일례를 설명하는 도면을 도시한다.

스테인레스강, 니켈 도금을 표면에 실시한 연한 강 등으로 이루어지는 각통 형상의 전지캔(1)에 양극과 음극을 세퍼레이터를 통하여 적층한 것을 감은 발전 요소가 수납되어 있고, 전지캔(1)의 상단(2)에는 금속판(3)에 형성한 개구부에 절연성 부재(4)를 통하여 전극 도출 핀(5)을 부착한 헤더(6)를 부착하여 용접하고 있다.

도4는 헤더의 일례를 설명하는 도면으로, 전지 상부의 단면을 도시하는 도면이며, 도4(A)는 헤더의 각 구성 부재를 설명하는 사시도이고, 도4(B)는 헤더를 조립한 단면도이다.

헤더(6)는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 등의 도전성이 양호한 금속으로 이루어지는 양극 도출 핀(5)이 상부 절연성 부재(4A) 및 하부 절연성 부재(4B)로 이루어지는 절연성 부재(4)의 관통 구멍내에 금속판(3)과의 사이가 도통하지 않도록 배치되어 있고, 상부의 절연성 부재(4A)상에는 전극 인출용 부재(7)가 실려있다. 전극 인출용 부재(7)로는 니켈판, 니켈 도금을 실시한 철판, 구리판, 화이트 메탈 플레이트 등이 이용되고 있고, 전극 도출 핀(5)과 전극 인출용 부재(7)는 전극 도출 핀(5)을 코킹하여 금속판(3), 절연성 부재(4A 및 4B), 전극 도출 핀(5) 및 전극 인출용 부재(7)의 상호간을 기밀하게 유지함과 동시에, 전극 도출 핀(5)과 전극 인 출용 부재(7)간의 도전 접속을 형성하고 있다.

또한, 양극 도출 핀(5)의 하부에는 폴리이미드, 불소수지 등의 절연체(8)에 의해 보호된 양극 탭(9)이 도전 접속되어 있다.

이러한 헤더는 양극 또는 음극의 도출 핀을 코킹하여 전극 헤더를 일체화하여 각 구성 부재사이를 밀봉함으로써 전지의 밀폐화를 도모하고 있는데, 전극 도출 핀과 전극 인출용 부재사이의 밀폐성이 충분하지 않다는 문제점이 생기는 일이 있었다.

본 발명은 전극 도출 핀을 코킹하여 밀봉한 전극 밀봉 구조를 가지는 전지에서, 전극 도출 핀과 전극 인출용 부재사이의 도전 접속이 양호하고, 또한 경시적인 변화도 작은 밀폐형 전지를 제공하는 것을 과제로 하는 것이다.

본 발명은 판상체로 형성한 개공부의 내부에 관통 구멍을 가지는 절연성 부재를 끼우고, 상기 관통 구멍의 발전 요소에 도전 접속한 전극 도출 핀을 관통시켜 코킹하여 고착한 밀폐형 전지에 있어서, 절연성 부재상에 전극 인출용 부재를 배치하고, 전극 인출용 부재와 전극 도출 핀을 용접에 의해 도전 접속을 형성한 밀폐형 전지이다.

전극 도출 핀이 알루미늄 또는 알루미늄 합금이고, 전극 인출용 부재가 니켈 또는 그 합금인 상기 밀폐형 전지이다.

전극 도출 핀과 전극 인출용 부재를 조립하기 전에 용접에 의해 접합한 상기 밀폐형 전지이다.

또한, 용접이 저항 용접에 의해 행한 것인 상기 밀폐형 전지이다.

리튬 이온 이차 전지인 상기 밀폐형 전지이다.

본 발명은 밀폐형 전지 헤더의 전극 도출 핀과 전극 인출용 부재 사이의 밀봉에 특징을 가지는 것으로, 전극 도출 핀과 전극 인출용 부재 사이의 도전 접속을 양자의 접촉만에 의하지 않고, 양자의 용접에 의해 접합하여 전극 도출 핀과 전극 인출용 부재 사이의 도전 접속을 양호하게 함과 동시에 경시변화를 작게 한 것이다.

도1은 본 발명의 밀폐형 전지의 전지캔 상부의 개구부에 부착하는 헤더부를 설명하는 도면으로, 도1(A)는 각 구성 부재를 설명하는 사시도이며, 도1(B)는 단면도이다.

헤더(6)는 금속판(3)의 개구부(10)에 상부 절연성 부재(4A) 및 하부 절연성 부재(4B)로 이루어지는 절연성 부재(4)를 부착하고, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 등의 도전성이 양호한 금속으로 이루어지는 전극 도출 핀(5)의 차양부(5A)에 니켈판, 니켈 도금을 실시한 철판, 구리판, 화이트 메탈 플레이트 등으로 이루어지는 전극 인출용 부재(7)를 저항 용접에 의해 접합한 후에, 기둥 형상부(5B)를 상부 절연성 부재(4A) 및 하부 절연성 부재(4B)의 개구부에 관통시킨 후에, 기둥 형상부(5B)의 단부를 코킹하여 변형시켜 일체화하고, 또한 전극 도출 핀(5)의 기둥 형상부(5B)의 코킹된 부분에 폴리이미드, 불소수지 등의 절연체(8)에 의해 보호된 양극 탭(9)이 용접되어 있다.

전극 도출 핀(5)의 차양부(5A)에의 전극 인출용 부재(7)의 용접은 저항 용접 이외에도 레이저 용접으로 행해도 된다.

또한, 절연성 부재는 상부 절연성 부재와 하부 절연성 부재로 분리한 것이나, 금속판과 합성 수지를 일체로 성형한 것이어도 된다.

도2는 본 발명의 밀폐형 전지의 다른 예를 설명하는 도면으로, 도2(A)는 각 구성부재를 설명하는 사시도이고, 도2(B) 및 도2(C)는 조립 공정을 설명하는 단면도이다.

헤더(6)는 금속판(3)의 개구부(10)에 상부 절연성 부재(4A) 및 하부 절연성 부재(4B)로 이루어지는 절연성 부재(4)를 부착하고, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 등의 도전성이 양호한 금속으로 이루어지는 전극 도출 핀(5)의 차양부(5A)를 니켈판, 니켈 도금을 실시한 철판, 구리판, 화이트 메탈 플레이트 등으로 이루어지는 전극 인출용 부재(7)를 저항 용접에 의해 접합한 후에, 기둥 형상부(5B)를 상부 절연성 부재(4A) 및 하부 절연성 부재(4B)의 개구부에 관통시키고, 기둥 형상부(5B)의 단부를 코킹하여 변형시켜 일체화시킨 후에, 도2(B)에 도시하는 바와같이 전극 도출 핀(5)과 전극 인출용 부재(7)에 용접용 전극(11)을 닿게해 통전하고, 전극 도출 핀(5)의 차양부와 전극 인출용 부재(7)사이를 저항 용접에 의해 접합하며, 그 후에 도2(C)에 도시하는 바와같이 전극 도출 핀의 차양부(5)에 폴리이미드, 불소수지 등의 절연체(8)에 의해 보호된 양극 탭(9)을 용접하여 헤더와의 도전 접속을 행한 것이다.

전극 도출 핀과 전극 인출용 부재의 접합에는 저항 용접을 적용하는 것이 바 람직하고, 교류식 저항 용접, 직류식 저항 용접 중 어느것이나 이용할 수 있다.

또한, 전극 도출 핀과 전극 인출용 부재의 접합은 저항 용접에 의하지 않고 레이저 용접에 의해 행해도 되는데, 저항 용접이 접합해야할 금속의 접촉면에서 발열하는데 대해, 레이저 용접에서는 외부에서 조사된 레이저의 열 에너지에 의해 가열 용융하여 접합되므로, 절연성 부재가 가열되어 열화될 위험성도 있으므로 가열시의 열이 절연성 부재에 미치지 않도록 하는 것이 필요하다.

또한, 본 발명의 헤더는 각종의 밀폐형 전지에 적용할 수 있는데, 리튬을 도프, 탈 도프하는 활물질을 함유하는 양극 전극 및 음극 전극을 세퍼레이터를 통하여 적층한 것은 감은 전지 요소를 이용하여 제조한 리튬 이온 전지의 제조에 적합하고, 전지캔을 음극으로 하고, 전극 도출 핀이 알루미늄으로 이루어지는 양극에 적합한 재료로 한 전지에 적합하다.

실시예

이하에 실시예를 나타내 본 발명을 설명한다.

실시예1

장변 33mm, 단변 8mm의 장방형 니켈 도금 철재의 중앙부에 직경 2.6mm의 개구부를 형성한 판상태의 부재를 이용하고, 판상태의 부재 중앙부의 개구부에 전극 도출 핀을 관통시키는 개구를 가지는 불소 수지제의 절연성 부재를 부착한 후에, 조립한 전지캔의 외측에 위치하는 측의 절연성 부재상에, 중앙부에 2.0mm의 개구를 가진 두께 0.3mm의 전극 인출 부재용의 니켈판을 실은 후에 기둥 형상부의 직경이 1.5mm이고, 직경 2.6mm인 차양부를 가지는 알루미늄제의 전극 도출 핀을, 조립한 전지캔의 내측에 위치하는 측으로부터 삽입하여 상하에서 코킹하여 전극 도출 핀을 변형시켜 일체화했다.

이어서, 전극 도출 핀과 전극 인출용 부재에 직경 1.5mm의 전극을 닿게 해, 교류식 저항 용접에 의해 500A의 전류를 0.02초동안 통전하고, 전극 도출 핀과 전극 인출용 부재 사이를 접합하여 전지 헤더를 제작했다.

리튬 망간 복합 산화물, 도전성 물질, 결착제를 혼련하여 알루미늄박상에 도포하여 제조한 양극 전극과, 탄소질 재료를 도전성 물질, 결착제와 함께 혼련하여 구리박상에 도포하여 제조한 음극 전극을 각각에 양극 탭 및 음극 탭을 부착했다. 이어서, 양극 전극, 음극 전극을 세퍼레이터를 통하여 세퍼레이터/음극 전극/세퍼레이터/양극 전극의 순으로 적층한 것을 감아 전지 요소를 제조했다. 이어서, 양극 탭 및 음극 탭을 전지 헤더의 전극 도출 핀 및 전지캔의 내벽면에 접합한 후, 전지캔에 헤더를 부착하여 용접하고, 이어서 전해액을 주입하여 입구를 막음으로써, 높이 48mm, 횡폭 34mm, 두께 8mm의 전지를 제조했다.

얻어진 전지의 전극 도출 핀과 전극 인출용 부재 사이의 임피던스를 측정하는 동시에, 전극 도출 핀과 전극 인출용 부재의 계면에 전해액을 한방울 부착시킨 후, 500시간 경과후의 임피던스를 측정한 바, 임피던스에 변화는 없었다.

실시예2

전극 도출 핀의 차양부와 전극 인출용 부재를 교류식 저항 용접에 의해 접합한 것을 전지 조립후의 전지캔의 외측에 위치하는 측에서 절연성 부재의 관통 구멍에 삽입하고, 이어서 코킹하여 일체화한 점을 제외하고 실시예1과 동일하게 하여 전지를 제조하고, 실시예1과 동일하게 임피던스 변화를 측정한 바, 임피던스의 변화는 없었다.

비교예1

전극 도출 핀과 전극 인출용 부재 사이를 접합하지 않은 점을 제외하고 실시예1과 동일하게 하여 전지를 제작했다. 1000개의 전지를 제조하여 실시예1과 동일하게 시험한 바, 0.1%의 전지에 임피던스가 5mΩ 이상으로 된 것이 생겼다.

본 발명에 의해 전극 도출 핀을 코킹함으로써, 전지의 전극 도출 핀과 전극 인출 단자사이의 도전 접속을 형성하는 밀폐형 전지에 있어서, 전기적 접촉의 경시 변화가 작고 특성이 안정된 전지를 제조할 수 있다.

Claims (7)

1. 금속판에 설치한 개구부에 내부에 관통 구멍을 가지는 절연성 부재를 개재시키고, 상기 관통 구멍에 발전 요소에 도전 접속한 전극 도출 핀을 관통시키고, 상기 전극 도출 핀을 코킹하고 고정한 밀폐형 전지로서,

   상기 금속판에 절연성 부재를 사이에 두고 배치된 전극 인출용 부재는, 상기 전극 도출 핀의 코킹에 의한 상기 전극 도출 핀과의 접촉과 동시에 상기 전극 도출 핀과의 용접에 의한 접합의 양자에 의해 도전 접속을 형성한 것을 특징으로 하는 밀폐형 전지.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서, 상기 전극 도출 핀과 상기 전극 인출용 부재가 조립하기 전에 용접에 의해 접합한 것을 특징으로 하는 밀폐형 전지.
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5. 삭제
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