KR100702157B1 - 산업용 축전지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음극주와 결합되는 음극판, 분리막 및 양극주와 결합되는 양극판이 교호로 적층되는 극판군과 전해질용액, 그리고 이들을 수용하는 전조와 상기 전조를 밀폐하는 커버를 포함하는 축전지에 있어서, 상기 음극주 및 양극주가 음극판 및 양극판의 일측 단면에 결합되어 상기 커버를 관통 연장되는 판상의 도체인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 축전지는 극판군의 측면에 음극주 및 양극주가 결합됨으로써 전하의 이동 경로가 단방향을 이용하게 되어 기존의 상부 탭 방식에 비하여 내부 저항을 현저히 감소시킬 수 있고, 음극주와 양극주를 판상으로 구성하여 인접 셀의 판상의 극주와 직접 접속함으로써 커넥팅 저항을 감소시키며 극판의 이용율을 극대화할 수 있어 종래 제품에 비하여 출력 특성을 현저히 개선하고 우수한 성능을 발휘하는 효과가 있다.

축전지, 니켈-수소 전지, 측면용접, 판상극주, 커넥팅부,

Description

산업용 축전지 {INDUSTRIAL BATTERY}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 축전지를 나타낸 투사 사시도,

도 2는 본 발명의 극주의 일 실시예를 나타낸 사시도,

도 3은 본 발명의 커버 어셈블리의 일 실시예를 나타낸 사시도,

도 4는 본 발명의 커버어셈블리를 장착하고 인접 전지와 연결된 상태를 나타낸 부분 사시도,

도 5는 본 발명에 의한 전지와 기존 방식의 셀간 접속 상태를 나타낸 도면, 그리고,

도 6은 본 발명에 의한 전지의 측면 용접된 극판과 기존의 상부 볼팅된 극판의 저항 비교 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 전조(電解槽) 110 : 음극판

120 : 양극판 130 : 극주

131 : 커넥팅부 132 : 체결공

133 : 홈 134 : 고정홀

140 : 극판고정구 200 : 커버어셈블리

210 : 관통공 220 : 단턱

221 : 사각홈 230 : 고정핀

231 : 고정핀 삽입공 240 : 고무링

250 : 고정용 링

본 발명은 축전지에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 음극주와 결합되는 음극판, 분리막 및 양극주와 결합되는 양극판이 교호로 적층되는 극판군과 전해질용액, 그리고 이들을 수용하는 전조와 상기 전조를 밀폐하는 커버를 포함하는 축전지에 있어서, 상기 음극주 및 양극주가 음극판 및 양극판의 일측 단면에 결합되어 상기 커버를 관통 연장되는 판상의 도체인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 전지는 극판과 극주를 연결하는 탭의 길이를 최소화 하고, 극판의 단방향(短方向)으로 전류가 흐르도록 하여 내부 저항은 최소화하고 극판의 이용 효율은 극대화함으로써 출력특성과 수명특성 및 유지보수주기를 현저하게 개선하였으며, 극주가 셀간 커넥터의 역할을 겸하도록 하여 셀간 저항을 최소화하고, 필드 설치가 용이하고 고가의 구리 재질 커넥터의 사용을 없앰으로써 제품의 단가를 낮춰 기존 전지의 대체 뿐 아니라 고부가가치의 신규 시장 창출을 기대할 수 있는 축전 지에 관한 것이다.

일반적으로 축전지 중에서 이차전지는 재충전이 가능하고 소형 및 대용량화가 가능한 것으로, 대표적으로는 니켈수소전지와 리튬 이차전지가 사용되고 있다.

이차전지는 극판 조립체를 수용하고 있는 케이스의 외관에 따라 원통형 금속제 캔을 사용하는 원통형 전지, 각형의 금속제 캔을 사용하는 각형 전지 및 박판의 유연성을 소재로 만들어진 파우치 케이스에 수납되는 파우치형 전지로 구분할 수 있다. 충방전이 가능한 이러한 이차전지에는 연축전지, 니켈-카드뮴(Ni-Cd) 전지, 니켈-수소(Ni-MH) 전지 등이 있다.

종래, 위와 같은 축전지는 소용량의 페이스트식 극판을 이용한 밀폐형 전지와 대용량의 포켓식 극판을 적용한 배기식 전지가 사용되어 왔다.

대용량 전지는 전기를 저장하는 음극판과 양극판, 격리판과 전해질, 그리고 전조 등으로 구성되어 있다. 즉, 전지는 격리판에 차입된 음극과 양극을 교대로 쌓아 제작된 극판군을 커버의 +단자 및 -단자에 양극군과 음극군을 볼트 또는 용접으로 연결하여 전조에 차입한 후 용접하여 구성된다.

니켈-수소(Ni-MH) 전지를 예로 들어 자세히 설명하면 탭 방식 극판의 음극은 MH합금을 제조한 후 2차원적 집전체인 니켈 메쉬 압착/소결 과정을 거쳐서 제조된 극판을 원하는 크기로 자른 후, 탭 부위를 형성하기 위해서 수소 저장 합금(MH)을 제거하여 나타난 메쉬에 -단자와 연결하기 위하여 니켈 탭을 용접하는 구조로 되어 있다.

이와 같이 대용량 포켓식 극판을 적용한 니켈-수소(Ni-MH) 전지는 포켓식 극 판의 구조상 전해액이 완전 고갈될 가능성이 있으며, 전해액이 완전 고갈될 경우 외부에 그대로 노출되어 수소저장합금 음극 내부의 수소가 대기 중의 산소와 접촉하여 외부의 열원 없이도 자연 발화할 수 있기 때문에 화재의 위험성이 있었다. 이를 방지하기 위해 겔 전해액을 사용하여 전극활물질이 대기와 직접적인 접촉을 차단하기도 했으나, 겔 전해액은 단가상승의 요인이 되고 전해액의 저항증가로 전극성능이 낮아지는 단점이 있다.

그리고, 극판 상단의 탭을 향하는 장방향으로 전하의 흐름이 생성되므로 내부 저항이 크고, 극판 상단의 일측에 용접된 탭을 향하여 전하의 흐름이 생성되므로 탭이 용접된 부분으로만 전하가 흘러 극판 전체를 효율적으로 사용하지 못하여 전극 성능이 낮아지는 단점이 있다.

또한, 페이스트식 극판을 적용한 전지의 경우 극판 간격이 0.2mm 정도인데 반해 포켓식 극판은 1.6mm~2.6mm 정도로 넓어 전지 효율이 떨어져 자기방전특성을 제외한 율별특성, 감액특성, 온도특성, 정 저항특성 등의 모든 성능이 열악하고, 에너지밀도가 낮아 용량 대비 체적이 커짐에 따라 기존의 연축전지나 니켈-카드뮴 전지 기준으로 설계된 공간에는 설치할 수가 없어 이들의 대체가 불가능하였다.

따라서 최근에는 포켓식 극판이 갖는 구조적인 결함을 해결하기 위하여 페이스트식 극판을 적용한 전지들이 개발되어졌으며 기존 전지에 비하여 무게와 중량이 절반 이하로 작아졌으나 출력특성은 페이스트식 니켈 수소 전지가 갖는 특성에 크게 미흡한 실정이다.

페이스트식 극판이나 소결식 극판 및 냉간 압착식 극판들은 극판 자체가 기 존 타입의 극판에 비하여 매우 얇기 때문에 탭 또한 얇을 수 밖에 없어서 페이스트식 극판을 적용한 전지의 경우 탭은 극판에서 얻어진 전기에너지를 외부 단자에 공급하기까지 가장 큰 저항으로 작용하지만 소용량 전지의 경우 탭의 길이가 5mm 이내로 매우 짧으며 사용하는 전류도 크지 않기 때문에 탭의 저항이 전지특성에 미치는 영향은 미미하다. 그러나 대용량 전지의 경우 일반적으로 탭의 길이가 20mm 이상이며 공칭용량의 30배에 달하는 전류로도 방전하여야 하기 때문에 탭의 저항은 전지의 특성에 직접적인 원인이 된다.

종래의 상부 용접 방식이나 상부 볼팅 방식에서는 극판과 극주를 연결하는 탭의 길이가 20mm 이상 필요하여 출력 특성 개선에 한계가 있고, 탭의 두께를 키우는 것이 불가능하고 전도성이 높은 구리와 같은 재질로 탭을 적용할 경우 전해액에 의한 부식과 단가상승 때문에 적용할 수가 없어서 개선에 한계가 있다.

또한 종래의 상부 용접 방식이나 상부 볼팅 방식은 극판의 장방향으로 전류가 흐르도록 설계되어 있으며 음극과 양극의 숏트를 방지하기 위해서 탭의 폭도 극판 상부 어느 한쪽에 치우쳐 있어서 극판의 부위별 이용률이 달라 극판의 효율이 낮고 수명특성이 열악하다.

수 십 내지 수 백 개를 직렬로 연결하여 사용하는 산업용 전지들의 경우 전지특성이 우수하다 하여도 셀간 커넥팅 저항이 높게 되면 실제 필드에서 사용 시에는 전지 개별 성능에 현저하게 미달되는 성능을 보인다. 따라서 산업용 전지의 경우는 셀 간 커넥팅 저항의 최소화도 매우 중요한 인자이다. 그러나 페이스트식과 같은 고에너지 밀도 특성을 갖는 극판을 적용한 전지들이 기존의 전지에 비해서 크 기가 절반 이하로 작아지면서 극주의 수도 줄었기 때문에 결과적으로 기존전지보다 셀간 커텍터의 수가 줄면서 셀간 저항이 높아져 셀간 커넥팅 저항에 의한 전지 셋트의 출력 특성은 페이스트식 축전지의 기본성능에 크게 미달되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 극주를 적층된 극판군 측면에 용접 결합함으로써, 극판과 극주를 연결하는 탭의 길이를 최소화 하고 극판의 단방향(短方向)으로 전류가 흐르도록 하여 내부 저항은 최소화하고 극판의 이용 효율은 극대화하여 출력특성과 수명특성 및 유지보수주기를 현저하게 개선한 축전지를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 커버를 관통 연장되는 극주를 설치하고 극주의 상단을 절곡하여 셀간 커넥팅부를 형성하여 극주를 이용하여 셀간 커넥팅이 이루어지도록 함으로써 셀간 커넥팅 저항을 감소시켜 출력 특성이 우수한 축전지를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 극주의 상단을 절곡하여 셀간 커넥팅부를 형성하고, 적층된 음극판의 측단면에 용접 결합하는 음극주와 양극판의 측단면에 용접 결합하는 양극주의 높이가 상기 양극주와 음극주를 구성하는 판상 도체의 두께만큼 차이가 나도록 구성함으로써 셀간 결합시 양극주의 커넥팅부와 음극주의 커넥팅부가 서로 포개어 결합하여 셀간 단자 결합이 용이한 축전지를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 음극주와 결합되는 음극판, 분리막 및 양극주와 결합되는 양극판이 교호로 적층되는 극판군과 전해질용액, 그리고 이들을 수용하는 전조와 상기 전조를 밀폐하는 커버를 포함하는 축전지에 있어서, 상기 음극주 및 양극주가 음극판 및 양극판의 일측 단면에 결합되어 상기 커버를 관통하여 외부로 연장되는 직사각형의 판상 도체인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 상기 극판군은 일측은 음극판들이 돌출 적층되어 음(-)극주와 용접 결합하고, 타측은 양극판들이 돌출 적층되어 양(+)극주와 용접 결합하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 상기 두 극주는 외부로 연장된 소정 길이를 상기 극판군과 결합된 면과 반대 방향으로 절곡하여 커넥팅부를 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 상기 커넥팅부는 극주를 극판군과 결합되는 면과 반대방향으로 90ㅀ 꺾어 형성되며 꺾인 면에는 단자 또는 셀간 접속 시 인접 셀의 커넥팅부와 결합기 위한 결합공이 형성된다. 상기 극주의 높이는 양극주와 음극주가 상기 극주의 두께 만큼 차이가 나도록 형성하는 것이 바람직하다.

또한 상기 판상 도체인 극주의 극판군과의 접촉면의 일면 또는 양면에는 소정 폭의 용접용 홈을 수평 또는 수직 방향으로 소정 개수 형성한다. 상기 홈은 폭을 3mm 이내로 1 내지 5개 직선 또는 점선으로 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 상기 커버는 극주가 관통 외부로 연장될 수 있는 4각형상의 극주 관통공이 형성되고, 상기 관통공의 상·하 주연부에는 4각 홈이 형성된 단턱이 형성되며, 상기 단턱에는 극주를 결합, 고정시키기 위한 극주 고정핀 삽입공이 형성된다. 본 발명에 따른 커버는 상기 커버와 상기 커버에 형성된 4각 홈에 삽입되는 극주 밀폐용 고무링과 상기 고무링의 압착, 밀폐시키고 극주를 고정시키는 극주 고정용 링 및 극주 고정핀으로 이루어지는 커버어셈블리로 구성된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명 및 첨부도면과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있으나, 이들 특정 상세들은 본 발명의 설명을 위해 예시한 것으로 본 발명이 그들에 한정됨을 의미하는 것은 아니다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지된 구성 및 그 작용에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 축전지를 나타낸 투사 사시도이고, 도 2는 본 발명의 극주의 일 실시예를 나타낸 사시도이며, 도 3은 본 발명의 커버 어셈블리의 일 실시예를 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명의 커버어셈블리를 장착하고 인접 전지와 연결된 상태를 나타낸 부분 사시도이며, 도 5는 본 발명에 의한 전지와 기존 방식의 셀간 접속 상태를 나타낸 도면이다.

도시하는 바와 같이, 본 발명에 의한 축전지는 음극판(110), 양극판(120), 분리막으로 구성되는 극판군, 상기 극판군의 양극판의 일측단에 용접 결합되는 판상의 양극주(130), 상기 음극판의 일측단에 용접 결합하는 판상의 음극주(130), 상기 극판군과 극주 및 전해액이 하우징되는 전조(100) 및 커버어셈블리를 포함한다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 전지는 전조(100)내에 서로 교번적으로 배치되는 복수의 음극판(110) 및 복수의 양극판(120)과, 상기 음극판(110) 및 양극판(120) 사이에 각각 설치되는 복수의 분리막(separator)을 구비한다. 상기 니켈 양극판(120)은 페이스트식 또는 소결식으로 형성될 수 있고, 수소저장합금 음극판(110)은 페이스트식 또는 냉간압착식으로 형성될 수 있다.

전조(電解槽,100)는 상부가 개방된 상자형 케이스로서 극판군과 극주(130) 및 전해액이 하우징 된다.

분리막(도면중 미도시)은 인접한 음극판(110) 및 양극판(120)을 격리시켜, 음극판(110)과 양극판(120)의 단락을 방지한다. 극판군은 음극판(110), 분리막, 양극판(120), 분리막 순서로 교번적으로 적층하되, 극판군 적층 시 양극판(120)을 좌우 양측 중에서 일측으로 돌출되게 적층하고, 음극판(110)을 타측으로 돌출되게 적층하면 극주 결합 시 일측 극주(130)에는 양극판(120)들만 용접 결합되고, 타측 극주(130')에는 음극판(110)들만 용접 결합된다. 양극판이 결합되는 극주가 양극주(130)이고, 음극판이 결합되는 극주가 음극주(130')이다. 바람직하게는 도 1에 도시된 바와 같이 극판 고정구(140)에 의해 극판군을 리벳팅함으로써 고정하여 적층된 극판군을 이용하여 전지 조립 시 조작이 용이하도록 한다.

극주(130, 130')는 극판군의 양측 단면에서 양극판(120)의 측단면(측단부) 또는 측단면에 결합된 탭(미 도시)과 음극판(110)의 측단면 또는 측단면에 결합된 탭(미 도시)에 각각 용접 결합한다. 도 2는 극주의 일 실시예를 나타낸 사시도로서 도시하는 바와 같이 극주(130)는 세로 방향이 긴 직사각형의 판상 도체로 구성된 다. 판상 도체의 상단의 소정 길이를 절곡하여 커넥팅부(131)를 형성한다. 커넥팅부(131)는 극판군과 접촉하는 면의 반대쪽으로 판상 도체를 90ㅀ 꺾어 형성한다. 커넥팅부(131)에는 체결공(132)이 형성되어 도 4에 도시된 바와 같이 이웃 셀(충전지)의 극주와 접속 시 볼트와 너트 등의 체결 수단에 의해 이웃 셀의 커넥팅부(131')와 결합된다. 상기 극주에는 극판군과 접촉하는 부위의 양면에 소정 개수의 홈(133)이 형성된다. 상기 홈(133)은 가로 방향(즉, 바닥과 수평방향)인 단방향에 평행하게 형성하거나, 또는 세로방향으로 형성할 수 있다. 홈(133)의 개수는 극주(130)의 길이에 따라 결정하되 1 내지 5개 형성하는 것이 바람직하다. 홈(133)은 측면 용접을 위한 것으로 실선 또는 점선으로 형성할 수 있고, 홈(133)은 폭이 3mm이하로 형성하는 것이 바람직하다. 극주(130)를 극판군의 단면에 접촉시킨 상태에서 홈(133) 위를 용접 불꽃이 지나면 두께가 얇은 홈(133) 위치가 용접되어 극판(110)(120)의 측단부 또는 측단부에 결합된 탭이 극주(130)에 결합된다. 극판(110)(120)과의 접촉면에 극판과의 스택킹 및 측면 용접이 용이하도록 극판들을 고정할 수 있는 홀(도면 중 미도시)을 형성할 수 있다.

극주(130)의 높이는 양극과 음극이 상기 극주의 두께 만큼 차이가 나도록 커넥팅부(131)를 형성하여 셀간 접속 시 일일이 극의 종류를 확인하지 않고도 극주들을 서로 접속할 수 있도록 한다. 즉, 도 4 의 실시예와 같이 음극주(130')를 극주의 두께 만큼 양극주(130)보다 길이가 길게 형성하면 셀 간 커넥팅시 양극주(130)의 커넥팅부(131)가 아래에 위치하고 음극주(130)의 커넥팅부(131)가 위에 위치한 상태에서 포개어 체결공을 일치시키고 볼트와 너트 같은 체결구(135)를 이용 하여 결합 고정한다. 즉, 극주의 높이를 양극주와 음극주 사이에 극주를 구성하는 판상 도체의 두께 만큼 차이가 나도록 판상 도체를 꺾어 커넥팅부(131)를 형성함으로써 양극주와 음극주가 용이하게 결합할 수 있도록 한다.

도 3은 커버의 일 실시예를 나타낸 사시도이고, 도 4는 커버어셈블리가 전조(100)와 결합되고, 셀간 접속을 위하여 커넥팅부가 인접 셀의 커넥팅부와 결합된 상태를 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이 커버(200)는 결합 시 극주에 대응하는 위칭에 양극주, 음극주가 삽입되는 극주 관통공(210)이 형성된다. 따라서, 전조(100)와 커버어셈블리를 결합하면 극주(130)가 극주관통공(210)에 삽입 설치된다. 커버어셈블리와 전조(100)는 실링 또는 고무링 등 공지의 방법을 이용하여 밀폐 결합한다.

본 발명에 따른 상기 커버(200)는 극주가 관통되어 외부로 연장될 수 있는 4각형상의 극주 관통공(210)이 형성되고, 상기 관통공(210)의 상·하 주연부에는 4각 홈(221)이 형성된 단턱(220)이 형성되며, 상기 단턱(220)에는 극주를 결합, 고정시키기 위한 극주 고정핀(230) 삽입공(231)이 형성된다. 본 발명에 따른 커버는 상기 커버(200)와 상기 커버(200)에 형성된 4각 홈(220)에 삽입되는 극주 밀폐용 고무링(240)과 상기 고무링을 압착, 밀폐시키고 극주를 고정시키는 극주 고정용 링(250) 및 극주 고정핀(230)으로 이루어지는 커버어셈블리로 구성된다.

도면번호 260은 배기수단으로 사용되는 통공이다.

상기와 같이 구성된 축전지의 제조 과정을 설명하면 다음과 같다. 먼저 양극판(120), 음극판(110), 분리막을 교호로 적층한 후, 고정구(140)를 리벳팅하여 고 정하여 극판군을 준비한다. 이와는 별도로 극주(130)를 커버의 극주관통공(210)에 삽입한 다음, 극주밀폐용 고무링(240)을 극주(130)에 끼우고 커버의 상·하 단턱(220)에 형성된 4각 홈(221)에 삽입한 후, 상기 4각 홈(221)에 끼워진 극주밀폐용 고무링(240)위에 극주고정용 링(250)을 끼워 압착시켜 완전 밀폐 결합되도록 한다. 다음, 극주 고정핀(230)을 커버의 단턱(220)에 형성된 일측의 극주 고정핀 삽입공(231)과 극주 고정용 링 및 타측의 극주 고정핀 삽입공(231)을 관통, 결합시켜 극주를 완전 밀폐 고정시킨다.

그리고, 양 극주(130)(130') 사이에 미리 준비한 극판군을 끼우고, 극주의 외면 홈(133)에 용접 불꽃이 지나가도록 하면 홈(133) 위치의 극주(130)가 극판군의 측단면에 용접 결합하게 된다. 이를 전조(100)에 삽입하고 커버어셈블리를 전조(100)에 밀폐 결합시킨다.

전지의 직렬연결은 위와 같이 조립된 인접 셀간 양극주(130)의 커넥팅부(131)와 음극주의 커넥팅부를 볼트와 너트 같은 체결구(135)로 체결함으로써 대용량의 축전지로 연결할 수 있다.

도 5는 기존 방식과 본 발명에 의한 축전지의 셀간 접속 상태와 셀간 저항을 나타낸 도면으로 도시하는 바와 같이 본 발명에 의한 축전지는 기존의 전지가 별도의 커넥팅 수단을 구비하여 셀간 접속이 이루어지는데 비해, 극주 상부의 커넥팅부를 겹친 후 볼트와 너트 같은 결합수단에 의해 결합하여 셀간 저항이 0.041㏁에서 0.017㏁으로 감소함을 알 수 있다. 즉, 본 발명에 의하면 셀간 커넥팅 저항이 40% 감소함을 알 수 있다.

또한, 도 6은 기존 탭 방식의 내부저항과 본 발명에 의한 축전지의 내부 저항 평균을 비교한 그래프이다. 도시하는 바와 같이 본 발명에 의한 니켈 수소 전지는 탭 방식에 비해 1/3 이하로 내부저항이 저하됨을 알 수 있다.

본 발명에 의한 축전지는 납 축전지, 니켈-카드뮴 전지와 니켈-수소전지를 포함하는 알칼리 축전지, 연축전지에 적용 가능하다. 특히 니켈-수소(Ni-MH) 전지의 경우 소형화 경량화되면서도 대용량제품에 적용가능하여 기존 연축전지나 니켈-카드뮴 전지 기준으로 설계된 공간에 제약 없이 설치 가능하여, 특히 환경규제물질을 함유하고 있는 연축전지나 니켈-카드뮴 전지를 기존 설계 변경 없이 대용량의 환경친화적인 Ni-MH 전지로 대체할 수 있는 효과를 가진다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 환경친화적인 축전지로서 판상의 극주를 극판군과 측면용접법을 적용함으로써 극판과 극주간의 저항 및 커넥팅 저항을 최소화하고, 극판의 이용율을 극대화함으로써 종래 제품에 비하여 출력특성이 현저히 개선되어 공칭용량의 30배에 달하는 전류로 방전하여도 성능이 우수하며 2000회(기존 1000 ~ 1500회) 이상의 수명특성과 유지보수 주기(기존 3 ~ 6개월)가 6년 정도로 유지보수특성이 현저히 개선된 제품으로 극주가 고가의 구리커넥터를 대체하고 극판의 모양이 직사각형의 구조를 가지기 때문에 공정이 단순하고 자동화가 용이하여 단가절감효과가 매우 크다.

또한, 본 발명은 페이스트식, 냉간압착식 또는 소결식의 극판으로 구성함으로써 에너지밀도가 향상되어 소형화 및 경량화되면서도 대용량 제품으로 적용이 가능하다.

본 발명에 따른 전지의 구성은 축전지에 국한되지 않고 종래의 전지를 비롯하여 새로이 개발되는 모든 전지에 적용이 가능하므로 종래의 상부 탭방식의 한계를 극복할 수 있어 그 효과는 매우 크다.

본 발명에 따르면, 극판군의 측면에 극주를 용접 결합하여 전하의 이동 경로가 단방향을 이용하게 되어 기존의 탭방식에 비하여 내부 저항을 현저히 감소시키고, 양극판들이 용접 결합되는 양극주와 음극판들이 용접 결합되는 음극주를 이용하여 인접 셀과 직접 접속함으로써 커넥팅 저항을 감소시키며, 극판의 이용율을 극대화함으로써 종래 제품에 비하여 출력 특성을 현저히 개선하고 우수한 성능을 발휘하는 효과가 있다.

Claims (12)

1. 삭제
2. 음극주와 결합되는 음극판, 분리막 및 양극주와 결합되는 양극판이 교호로 적층되는 극판군과 전해질용액, 그리고 이들을 수용하는 전조와 상기 전조를 밀폐하는 커버를 포함하는 축전지에 있어서,

   상기 음극주 및 양극주가 음극판 및 양극판 각각의 일 측단면에 결합되고, 상기 커버를 관통하여 외부로 연장되는 직사각형의 판상 도체이며,

   상기 음극주 및 양극주가 상기 극판군과의 접촉면과 반대 방향으로 절곡된 커넥팅부가 형성되는 것을 특징으로 하는 축전지.
3. 제 2항에 있어서, 상기 음극주 및 양극주가 상기 극주의 두께 만큼 높이에 차이가 나도록 형성되는 것을 특징으로 하는 축전지.
4. 제 2항에 있어서, 상기 음극주 및 양극주가 상기 극판군과의 접촉면에 용접용 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 축전지.
5. 제 2항에 있어서, 상기 극판군은 일측은 음극판들이 돌출되고, 타측은 양극판들이 돌출되어 적층되는 것을 특징으로 하는 축전지.
6. 제 2항에 있어서, 상기 커넥팅부는 단자 또는 인접 셀의 커넥팅부와 결합을 위한 결합공이 형성된 것을 특징으로 하는 축전지.
7. 제 4항에 있어서, 상기 용접용 홈은 실선 또는 점선으로 형성되는 것을 특징으로 하는 축전지.
8. 제 2항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커버는 음극주 및 양극주가 관통하여 외부로 연장될 수 있는 4각형상의 극주 관통공이 형성되고, 상기 관통공의 상·하 주연부에는 4각 홈이 형성된 단턱이 형성되며, 상기 단턱에는 극주를 결합, 고정시키기 위한 극주 고정핀 삽입공이 형성되는 것을 특징으로 하는 축전지.
9. 제 8항에 있어서, 상기 축전지가 납축전지, 니켈-카드뮴 축전지 또는 니켈-수소 축전지인 것을 특징으로 하는 축전지.
10. 제 9항에 있어서, 상기 축전지가 인접 셀간 양극주의 커넥팅부와 음극주의 커넥팅부를 연속 체결시킨 대용량인 것을 특징으로 하는 축전지.
11. 양극판, 분리막, 음극판을 교호로 적층한 후, 고정구를 리벳팅하여 고정하여 극판군을 준비하는 단계;

    커넥팅부가 형성된 음극주 및 양극주를 커버의 극주관통공에 삽입한 다음, 극주밀폐용 고무링을 극주에 끼우고 커버의 상·하 단턱에 형성된 4각 홈에 삽입한 후, 상기 4각 홈에 끼워진 극주밀폐용 고무링위에 극주고정용 사각링을 끼우고, 극주 고정핀을 커버의 단턱에 형성된 일측의 극주 고정핀 삽입공과 극주 고정용 링 및 타측의 극주 고정핀 삽입공을 관통, 결합시켜 극주를 커버에 완전 밀폐 고정시키는 단계;

    상기 준비된 극판군을 상기 커버와 결합된 음극주와 양극주의 사이에 끼우고, 상기 극판의 측면과 극주를 용접시켜 결합하는 단계; 및

    상기 음극주와 양극주의 사이에 결합된 극판군을 전조에 삽입하고 커버를 전조와 밀폐 결합시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 축전지의 제조방법.
12. 제 11항에 있어서, 상기 양극주의 커넥팅부와 인접 셀의 음극주의 커넥팅부를 볼트와 너트로 체결시켜 전지를 직렬 연결하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 축전지의 제조방법.

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