KR100768181B1 - 각형 전지 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 각형 전지는, 양극판과, 음극판 및, 세퍼레이터를 감아서 형성된 전극 조립체와; 전극 조립체를 그 내부에 수용하는 캔과; 양극판 및 음극판으로부터 각각 인출된 전극탭들과; 캔을 밀폐시키는 캡 플레이트와; 캡 플레이트에 형성된 관통공에 삽입되는 가스켓과; 가스켓에 형성된 중공에 삽입되며 전극탭들 중 선택된 하나와 전기적으로 연결되는 전극 단자와; 캡 플레이트와 가스켓 사이에 혐기성 접착제로 형성된 실링부;를 구비한다.

Description

각형 전지{Prismatic type battery}

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 각형 전지에 대한 단면도.

도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 캡 조립체를 제조하는 과정을 도시한 사시도.

〈도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명〉

11..캔 12..전극 조립체

13..전극탭 20..캡 조립체

21..캡 플레이트 24..가스켓

25..전극단자 26..절연체

30..실링부 31..접착제

본 발명은 각형 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전지의 안정성을 확보하기 위하여 전지를 밀폐시키는 구조가 개선된 각형 전지에 관한 것이다.

이차 전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하는 것으로서, 셀룰러 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등 의 첨단 전자기기분야에서 널리 사용되고 있다. 특히, 리튬 이차 전지는 작동 전압이 3.6V로서, 전자장비의 전원으로 많이 사용되고 있는 니켈-카드뮴 전지나, 니켈-수소 전지의 3배에 해당되며, 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 측면에서 급속도로 신장되고 있는 추세이다.

이러한 리튬 이차 전지는 주로 양극 활물질로 리튬계 산화물, 음극 활물질로는 탄소재를 사용하고 있다. 일반적으로는, 전해액의 종류에 따라 액제 전해질 전지와 고분자 전해질 전지로 분류되며, 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬 이온 전지라 하고, 고분자 전해질을 사용하는 전지를 리튬 폴리머 전지라고 한다. 또한, 리튬 이차 전지는 여러가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형, 각형, 및 파우치형을 들 수 있다.

이중에서, 각형 전지는 양극판, 세퍼레이터, 및 음극판이 적층되어 권취된 전극 조립체가 캔 내에 설치되고, 캔의 상부에는 캡 조립체가 결합되어 있다. 통상적으로, 전극 조립체의 극판들로부터 각각 인출된 전극탭 중 적어도 하나는 캡 조립체에 구비된 캡 플레이트의 관통공을 통하여 외부로 노출되는 전극단자와 통전되고, 상기 캡 플레이트와 전극단자 사이에는 가스켓 및 절연체를 개재하여 밀봉하고 있다. 상기 캡 조립체를 이루는 캡 플레이트, 가스켓, 및 절연체는 적층되며, 단순히 상호간에 밀착되어 있다.

상기의 구조를 가지는 각형 전지는, 캡 조립체와 캔이 결합이 된 후, 캔 내의 압력이 상승하게 되면 캔이 물리적으로 변형되고, 이에 따라 캡 조립체도 변형될 수 있다. 또한, 캔과 캡 플레이트 간의 용접공정에 의하여 고온의 열이 가해질 경우에도 캡 조립체가 변형될 수 있다. 캡 조립체에 있어서, 적층된 부재들은 단순히 밀착되어 있으므로, 상기와 같이 캡 조립체가 변형되면 이들 사이 특히, 인출된 전극단자와 캡 플레이트 사이에 갭(gap)이 생기게 되어 밀폐 불량이 다량 발생될 수 있다. 이와 같이 밀폐 불량이 생기게 되면 전지의 내부에 저장된 전해액이 누출되게 됨으로써, 전지의 안정성이 확보되지 못하게 된다. 따라서, 전지의 신뢰성을 얻을 수가 없으며, 전지의 수명 또한 단축시키는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 캡 조립체에 캡 플레이트와 가스켓이 결합되는 부위에 실링부를 구비함으로써, 전지의 밀폐성을 향상시킬 수 있는 각형 전지를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 각형 전지는,

양극판과, 음극판 및, 세퍼레이터를 감아서 형성된 전극 조립체와;

상기 전극 조립체를 그 내부에 수용하는 캔과;

상기 양극판 및 음극판으로부터 각각 인출된 전극탭들과;

상기 캔을 밀폐시키는 캡 플레이트와;

상기 캡 플레이트에 형성된 관통공에 삽입되는 가스켓과;

상기 가스켓에 형성된 중공에 삽입되며 상기 전극탭들 중 선택된 하나와 전기적으로 연결되는 전극 단자와;

상기 캡 플레이트와 가스켓 사이에 혐기성 접착제로 형성된 실링부;를 구비 하여 된 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 각형 전지를 도시한 단면도이다.

도면을 참조하면, 전지에는 전체적으로 직육면체 공간을 한정하는 캔(11)이 마련되어 있다. 상기 캔(11)의 내부 공간에는 전극 조립체(12)가 수용되어 있다. 상기 전극 조립체(12)는 전극 활물질이 도포된 양극판(12a)과 음극판(12b)을 세퍼레이터(separator,12c)로 상호 격리시키고, 이들을 젤리 롤(jelly roll)의 형태로 감아서 형성한 것이다. 상기 양극판(12a) 및 음극판(12b)으로부터는 각각 금속재의 전극탭(13)이 인출되어 있다. 도면에 도시된 전극탭(13)은 양극판(12a) 및 음극판(12b) 중 선택된 어느 하나로부터 인출된 것이다. 한편, 다른 하나의 전극탭은 캔(11)과 통전되어진다. 상기 전극 조립체(12)의 상부에는 상부 절연판(14)이 설치될 수 있다.

그리고, 상기 캔(11)의 상부에는 캡 조립체(20)가 설치되어 있다. 상기 캡 조립체(20)에는 금속재의 캡 플레이트(21)가 마련된다. 상기 캡 플레이트(21)의 가장자리는 캔(11)의 상단부와 상호 용접이 되어 캔(11)을 밀폐시키게 된다. 상기 캡 플레이트(21)에는 관통공(21a)이 형성되며, 일측부에 전해액이 주입될 전해액 주입공(22)과, 타측부에 안전변(23)이 형성될 수 있다. 상기 캡 플레이트(21)에 형성된 관통공(21a)에는 절연물인 가스켓(24)을 매개로 하여 금속재의 전극단자(25)가 결합되어 있다.

상기 가스켓(24)의 상부는 플렌지 형상을 가지며, 상기 전극단자(25)가 안착될 수 있도록 단차부(24a)가 형성되는 것이 바람직하다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 상기 전극단자와 캡 플레이트 사이에 절연시킬 수 있는 구조의 범위 내에서, 여러 가지 변형이 가능할 것이다.

상기 전극단자(25)는 양극판(12a) 및 음극판(12b)으로부터 각각 인출된 전극탭(13)들 중 선택된 하나와 통전된다. 즉, 상기 전극단자(25)의 단부는 상기 캡 플레이트(21)의 하부에 설치되는 절연체(26)에 형성된 구멍(26b) 및 전극탭(13)의 구멍에 삽입될 수 있다. 전극단자(25)의 단부는 스피닝(spinning) 또는 코킹(calking) 작업을 통해 변형됨으로써, 전극탭(13)과 절연체(26)를 캡 플레이트(21)측을 향해 가압 밀착시키게 된다. 이에 따라, 전극단자(25)는 가스켓(24)상에 안정적으로 고정이 된다.

한편, 상기 가스켓(24)과 캡 플레이트(21) 사이에는 실링부(30)가 형성되어 있다. 즉, 상기 실링부(30)는 상기 가스켓(24)의 외주면과 캡 플레이트(21)에 형성된 관통공(21a)의 내주면에 형성되는데, 상기 실링부(30)는 가스켓(24)의 외주면과 절연체(26)에 형성된 구멍(26a)의 내주면 사이에도 형성될 수 있다. 상기 실링부(30)는 캡 조립체(20)가 변형되는 경우에 가스켓(24)이 삽입되는 부위의 기밀성을 유지하게 된다. 상기 실링부(30)가 형성되는 과정은 도 2a 및 도 2b를 참조하면서 상술하기로 한다.

도 2a 및 도 2b에는 도 1의 캡 조립체의 제조 과정이 개략적으로 도시되어 있다.

도 2a를 참조하면, 가스켓(24)에 형성된 내측 구멍에 전극단자(25)를 삽입시킨다. 상기 가스켓(24)에 전극단자(25)가 삽입되어 결합된 상태에서 소정의 구동수단에 의하여 이들을 회전시킨다. 이와 동시에, 상기 가스켓(24)의 하측 외주면에 접착제(31)를 분사시키는 분사수단(32)을 통하여 접착제(31)를 고르게 분사시킨다. 상기 접착제(31)는 메타크릴산 에스테르(methacrylic acid ester)를 주성분으로 하는 것으로서, 혐기성 접착제인 것이 바람직하다. 혐기성 접착제란 공기중의 산소와 접촉시에는 경화되지 않으나, 산소와의 접촉을 단절시키면 경화가 촉진되는 성질을 가진 접착제를 말한다.

상기 접착제(31)가 가스켓(24)의 일부 외주면에 분사되어 부착된 상태에서 가스켓(24)을 캡 플레이트(21)의 관통공(21a) 및 절연체(26)의 구멍(2a)으로 삽입시킨다.

그러면, 상기 가스켓(24)의 일단부가 캡 플레이트(21) 및 절연체(26)로 삽입되어, 가스켓(24)의 외주면과 캡 플레이트(21)의 관통공(1a) 및 절연체(26)의 구멍(26a)의 내주면 사이에 개재된 접착제(31)는 공기와 접촉이 이루어지지 않기 때문에, 혐기성을 가지는 특성상 상기 접착제(31)는 경화되기 시작한다.

한편, 상기 가스켓(24)과 캡 플레이트(21) 사이로부터 캡 플레이트(21)의 상면으로 흘러나온 접착제(31)에는 도 4b에 도시된 바와 같이, 자외선을 발생시키는 광원(33)으로부터 자외선(34)을 투사시키게 된다. 투사된 자외선(34)은 접착제(31)의 경화를 촉진시킬 수 있다.

상기의 과정을 거치게 되면, 상기 가스켓(24)과 캡 플레이트(21) 및 절연체(26) 사이에는 기밀성을 유지할 수 있는 실링부(30)가 형성될 수 있다. 또한, 상기 캡 조립체(20)가 여러 가지 요인으로 변형되더라도 가스켓(24)과 캡 플레이트(21) 및 절연체(26) 사이에 갭이 발생되는 것을 방지할 수 있게 되어, 전지의 밀폐성을 향상시킬 수 있게 된다.

이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 각형 전지는 캡 조립체의 밀폐성을 향상시킴으로써, 캡 조립체의 변형에 따른 전해액의 누출을 미연에 방지할 수 있게 되어, 전지의 안정성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일실시예를 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 보호범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (2)

1. 양극판과, 음극판 및, 세퍼레이터를 감아서 형성된 전극 조립체와;

   상기 전극 조립체를 그 내부에 수용하는 캔과;

   상기 양극판 및 음극판으로부터 각각 인출된 전극탭들과;

   상기 캔을 밀폐시키는 캡 플레이트와;

   상기 캡 플레이트에 형성된 관통공에 삽입되는 가스켓과;

   상기 가스켓에 형성된 중공에 삽입되며 상기 전극탭들 중 선택된 하나와 전 기적으로 연결되는 전극 단자와;

   상기 캡 플레이트와 가스켓 사이에 혐기성 접착제로 형성된 실링부;를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 각형 전지.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 혐기성 접착제는 메타크릴산 에스테르를 주성분으로 하는 것을 특징으로 하는 각형 전지.

Images