KR100776766B1 - 상부 단자식 전지 - Google Patents

상부 단자식 전지 Download PDF

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KR100776766B1
KR100776766B1 KR1020060044316A KR20060044316A KR100776766B1 KR 100776766 B1 KR100776766 B1 KR 100776766B1 KR 1020060044316 A KR1020060044316 A KR 1020060044316A KR 20060044316 A KR20060044316 A KR 20060044316A KR 100776766 B1 KR100776766 B1 KR 100776766B1
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임동규
최성훈
김인중
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현대에너셀 주식회사
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Abstract

본 발명은, 단자가 전조의 상부에 위치된 상부 단자식 전지에 관한 것이다. 본 발명은 극탭이 형성된 극판들이 격리판을 사이에 두고 교호로 적층되어 구성된 극판군과 상기 극판군에 전기적으로 연결된 집전판과 상기 극판군과 집전판이 내장되는 전조와 상기 전조에 밀폐 결합되는 커버와 상기 극판군에 함침되는 전해액과 상기 극판군에 전기적으로 연결되는 단자를 포함하고, 상기 극탭은 극판의 사이드 방향에 위치되어지되, 양극 극탭과 음극 극탭이 서로 반대되는 방향으로 배치되고, 상기 양극 극탭 간의 사이, 그리고 음극 극탭 간의 사이에 중간집전체가 개재되어 극탭들이 중간집전체와 용접 결합되며, 상기 집전판은 극판군의 사이드 방향에 위치되어 중간집전체와 용접 결합되고, 상기 단자는 전조의 상부 위치되어 집전판과 전기적으로 연결된 상부 단자식 전지를 제공한다. 본 발명은 극탭이 사이드 방향에 위치되어 전극활물질과 극탭 간의 전기적인 흐름거리가 최소화되어 저항이 감소되고, 전극활물질의 이용 효율이 높은 효과를 갖는다.
전지, 사이드, 단자, 극판, 극탭, 집전판, 용접

Description

상부 단자식 전지{BATTERY HAVING UPPER TERMINAL}
도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 극판을 도시한 평면도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 극판군을 도시한 사시도이다.
도 4는 상기 도 3에 보인 종래의 극판군이 내장되어 조립된 전지의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 극판의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 극판의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 극판의 평면도이다.
도 8은 본 발명의 제1형태에 따른 극판조립체의 분해 사시도이다.
도 9는 상기 도 8에 보인 극판조립체의 요부 단면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 중간집전체의 다른 실시예를 보인 사시도이다.
도 11은 본 발명에 따른 격리판의 바람직한 실시예를 보인 사시도이다.
도 12는 도 10에 보인 중간집전체를 이용한 극판조립체의 요부 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제2형태에 따른 극판조립체의 요부 단면도이다.
도 14는 상기 도 13에 보인 극판조립체의 제조과정을 설명하기 위한 단면도이다.
도 15는 본 발명의 제1형태에 따른 전지를 보인 사시도 및 요부 조립 단면도이다.
도 16은 본 발명의 제2형태에 따른 전지를 보인 사시도 및 요부 조립 단면도이다.
도 17은 본 발명의 제3형태에 따른 전지를 보인 요부 조립 사시도이다.
도 18은 본 발명의 제4형태에 따른 전지의 요부 조립 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 극판 20 : 극탭
25 : 극탭 연결부 30 : 격리판
35 : 단열 재료 50 : 극판군
60 : 집전판 61 : 집전판 본체
62 : 플랩 63 : 수평부
64 : 끼움부 65 : 경사부
66 : 리브 67 : 삽입홈
70 : 중간집전체 72 : 인서트
74 : 지지체 80 : 금형
100 : 극판조립체 210 : 전조
220 : 단자 221 : 연장부
280 : 커버
본 발명은 상부 단자식 전지에 관한 것으로, 특히 극판의 극탭을 사이드 방향에 위치시키고, 상기 극탭과 집전판을 중간집전체를 이용하여 전기적으로 연결한 다음, 단자를 전조의 상부에 위치시켜 집전판과 연결함으로써, 전극활물질과 극탭 간의 전기적인 흐름거리가 최소화되어 저항이 감소되고, 전극활물질의 이용 효율이 높으며, 부피가 감소된 상부 단자식 전지에 관한 것이다.
일반적으로, 니켈-수소(Ni-MH) 전지, 납축전지, 니켈-카드뮴(Ni-Cd) 전지 등의 이차전지는, 양극판과 음극판이 격리판을 사이에 두고 교호로 다수개 적층된 극판군을 갖는다. 전지는 위와 같은 극판군을 전조에 내장한 후, 전해액이 함침된 상태에서 전조의 상부에 커버를 밀폐, 결합함으로써 제작, 완성된다. 그리고 양극판과 음극판은 (+)단자와 (-)단자에 각각 연결되며, 단자는 전조의 외부에 노출된다. 전지는 전원을 필요로 하는 기기의 형태 및 용도에 따라 여러 가지 형상을 가지는데, 원통형 또는 다각주형(일례로, 직사각형) 등과 같은 전지가 보편적으로 많이 사용된다.
이때, 상기 양극판 및 음극판에는 전극활물질이 고착된 후 전해액이 함침되어 전기적인 성능을 발휘한다. 예를 들어, 니켈-수소(Ni-MH) 전지의 경우에는, 양 극판은 니켈(Ni) 폼 메탈에 니켈산화물이 고착되어 구성되고, 음극판은 니켈(Ni) 펀칭 메탈에 수소저장합금이 고착되어 구성된다. 그리고 이러한 양극판 및 음극판에는 상호 간의 전기적인 연결을 위한 극탭이 각각 형성되고 있다.
도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 극판을 도시한 것이고, 도 3은 종래 기술에 따른 극판군을 도시한 것이며, 도 4는 상기 도 3에 보인 극판군이 내장되어 조립된 종래 기술에 따른 전지의 단면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 납축전지에 사용되는 극판(1)의 경우에는, 일반적으로 그의 상단 일측에 극탭(2)이 형성되어지되, 극탭(2)은 극판(1)과 일체로 성형되어 일체구조를 갖는다.
또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 니켈-수소(Ni-MH) 전지의 경우에는, 극탭(2)이 극판(1)의 상단 일측에 형성되어지되, 극탭(2)과 일체로 마련된 연결부(2a)에 의해 용접 결합된다. 그리고 상기와 같은 극판(1)에는 전극활물질이 소결이나 냉간 압착 등의 방법으로 고착되어 있다.
도 3 및 도 4를 참조하여 설명하면, 극판(1)은 격리판(3)을 사이에 두고 다수 개 적층되어 극판군(4)을 구성하는데, 이때 양극(+)은 양극 극탭(2)끼리, 음극(-)은 음극 극탭(2)끼리 용접 또는 볼팅에 의해 상호 연결된다. 그리고 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 극판군(4)은 전조(5)에 내장된 다음 (+)(-)단자(6)와 극주(7)를 매개로 연결되며, 전해액이 함침된다. 전조(5)의 상부에는 커버(8)가 밀봉 결합되며, 상기 커버(8)의 중앙에는 전조(5) 내부에 발생된 가스를 외부로 배기시키기 위한 벤트 캡(9)이 설치되어 전지가 완성 제작된다.
그러나 종래기술에 따른 극판(1)은 극탭(2)이 1개로서 상단의 일측에 치우쳐 위치해 있음에 따라, 저항이 증가되고 극판(1)의 이용 효율이 낮아 출력특성과 수명특성이 떨어지는 문제점이 있었다.
구체적으로, 도 2를 참조하여 설명하면, 극판(1)에 고착된 전극활물질의 전기적인 흐름은 모두 부위에서 가능한 한 최단거리로 극탭(2)에 도달하여야 할 것이 요구되는데, 도 2의 점 P 부분에 고착된 전극활물질은 극탭(2)까지의 거리가 최장거리로 멀어 전기적인 흐름과정에서 저항이 증가되고, 이 부분(점 P)의 전극활물질의 이용 효율이 떨어져 고율방전, 용량 등의 출력특성이 불안정하고 수명이 저하되는 문제점이 있었다.
또한, 극탭(2)들은 양극은 양극끼리, 음극은 음극끼리 집합된 상태에서, 극주(7)를 매개로 하여 전조(5)의 상단에서 (+)(-)단자(6)와 용접 또는 볼팅되고 있는데, 이때 용접 또는 볼팅을 위한 충분한 길이(L)를 확보해야 함에 따라 극탭(2)의 길이(L)가 길어져 저항이 증가되고, 이와 함께 전조(5)의 상단에서 많은 공간(S, 도 4 참조)을 차지하게 되어 전지의 부피가 증가되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 극판의 극탭을 사이드 방향에 위치시키고, 극탭과 극탭 사이에 중간집전체를 개재하여 집전판과 결합시킴으로써, 전극활물질과 극탭 간의 전기적인 흐름거리가 최소화됨은 물론 극탭의 길이가 최소화되어 저항이 감소되고, 전극활물질의 이 용 효율이 높으며, 부피가 감소된 상부 단자식 전지를 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 상기 사이드 극탭에 집전판을 결합시킴에 있어서, 금형에 극판군을 거치시킨 상태에서 집전판 형성용 주물을 주입하여 집전판의 성형과 동시에 극탭에 결합되게 함으로써, 극탭의 길이가 최소화되어 저항이 감소됨과 동시에 부피가 줄어들고 제조공정이 단순한 상부 단자식 전지를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 극탭이 형성된 극판들이 격리판을 사이에 두고 교호로 적층되어 구성된 극판군과 상기 극판군에 전기적으로 연결된 집전판과 상기 극판군과 집전판이 내장되는 전조와 상기 전조에 밀폐 결합되는 커버와 상기 극판군에 함침되는 전해액과 상기 극판군에 전기적으로 연결되는 단자를 포함하고,
상기 극탭은 극판의 사이드 방향에 위치되어지되, 양극 극탭과 음극 극탭이 서로 반대되는 방향으로 배치되고, 상기 양극 극탭 간의 사이, 그리고 음극 극탭 간의 사이에 중간집전체가 개재되어 극탭들이 중간집전체와 용접 결합되며, 상기 집전판은 극판군의 사이드 방향에 위치되어 중간집전체와 용접 결합되고, 상기 단자는 전조의 상부에 위치되어 집전판과 전기적으로 연결된 상부 단자식 전지를 제공한다.
또한, 본 발명은 극탭이 형성된 극판들이 격리판을 사이에 두고 교호로 적층되어 구성된 극판군과 상기 극판군에 전기적으로 연결된 집전판과 상기 극판군과 집전판이 내장되는 전조와 상기 전조에 밀폐 결합되는 커버와 상기 극판군에 함침되는 전해액과 상기 극판군에 전기적으로 연결되는 단자를 포함하고,
상기 극탭은 극판의 사이드 방향에 위치되어지되, 양극 극탭과 음극 극탭이 서로 반대되는 방향으로 배치하여 극판군을 적층 구성하고, 집전판 성형용 금형에 상기 극판군을 거치시킨 상태에서 집전판 형성용 주물을 주입하여 집전판의 성형과 동시에 집전판과 극탭들이 일체로 결합되고, 상기 단자는 전조의 상부에 위치되어 집전판과 전기적으로 연결된 상부 단자식 전지를 제공한다.
이때, 상기 집전판과 단자는 볼팅 또는 용접 결합된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 실시예를 도시한 것으로서, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 극판의 평면도이고, 도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 극판의 평면도이며, 도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 극판의 평면도이다.
도 5 내지 도 7을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 극판(10)은 극탭(20)이 형성되어지되, 상기 극탭(20)은 극판(10)의 사이드 방향에 위치된다. 극판(10)에는 통상과 같이 페이스트 코팅, 소결, 냉간 압착 등의 방법으로 전극활물질이 고 착된다. 이때, 극탭(20)은 극판(10)과 일체로 성형되어 일체구조를 갖거나, 별도로 성형 제작되어 연결부(25)에 의해 용접 결합된 것을 포함한다.
상기 극탭(20)은 적어도 1개 또는 적어도 2개 이상이다. 이때, 극탭(20)은 모든 부위에서 전극활물질과의 거리가 최소화될 수 있도록 배치된다. 예를 들어, 극탭(20)은 3개 ~ 5개로서, 각 극탭(20)은 동일한 간격(d)으로 배치된다.
도 5는 본 발명에 따른 극판(10)의 제1실시예를 보인 것으로, 극탭(20)이 극판(10)의 오른쪽 사이드 방향에 위치되어지되, 극판(10)과 일체로 성형되어 4개 형성된 모습을 예시하였다.
그리고 도 6은 본 발명에 따른 극판(10)의 제2실시예를 보인 것으로, 극탭(20)이 극판(10)의 오른쪽 사이드 방향에 4개 위치되어지되, 극판(10)과 별도로 성형된 다음, 연결부(25)를 갖도록 재단되어 극판(10)에 연결부(25)에 의해 용접 결합된 모습을 예시하였다.
상기 도 5 및 도 6에 보인 바와 같이, 극탭(20)이 2개 이상으로서, 다수 개 형성된 경우, 전극활물질과 극탭(20) 간의 거리가 모든 부위에서 가능한 한 최단거리를 갖도록 극탭(20) 간의 간격(d)은 동일하게 배치된다. 또한, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 극탭(20)이 다수 개 형성된 경우, 최상측과 최하측에 위치된 극탭(20)은 그의 끝단(21)이 극판(10)의 끝단(11)과 동일선상에 위치된 것이 바람직하다.
또한, 도 7은 본 발명에 따른 극판(10)의 제3실시예를 보인 것으로, 극탭(20)이 극판(10)의 오른쪽 사이드 방향에 1개 위치되어지되, 극판(10)과 별도로 성형된 다음, 연결부(25)를 갖도록 재단되어 극판(10)의 사이드에 용접 결합된 모습을 예시하였다. 이와 같이, 극탭(20)이 1개 형성된 경우, 전극활물질과 극탭(20) 간의 거리가 모든 부위에서 가능한 한 최단거리를 갖도록 상기 극탭(20)은 극판(10)의 중앙에 위치된다. 즉, 극탭(20)의 중심은 극판(10)의 수직 길이(H)의 2분의 1 지점에 위치된다.
본 발명에 따르면, 극탭(20)이 극판(10)의 사이드 방향에 위치되어 전극활물질과 극탭(20) 간의 전기적인 흐름거리가 최소화되어 저항이 감소된다. 그리고 전극활물질의 이용 효율이 높다. 또한, 집전판(60)이 극판군(50)의 사이드 방향에서 결합되는데(도 8 참조), 이때 극탭(20)의 길이(L)가 최소화되어 저항이 더욱 감소되며, 전지의 부피를 줄일 수 있다.
이하에서는, 위와 같은 극판(10)을 이용한 극판조립체(100)를 설명한다.
도 8은 본 발명의 제1형태에 따른 극판조립체(100)의 분해 사시도이고, 도 9는 상기 도 8에 보인 극판조립체(100)의 요부 단면도이다.
도 8 및 도 9를 참조하여 설명하면, 극판조립체(100)는 극판군(50)과, 상기 극판군(50)의 사이드 방향에 결합된 집전판(60)을 포함한다.
상기 극판군(50)은 격리판(30)을 사이에 두고 다수의 극판(10)들이 교호로 적층되어 구성된다. 상기 극판(10)은 본 발명에 따라서 그 사이드 방향에 극탭(20)이 위치된 것으로서, 이는 전술한 바와 같다. 이때, 극판(10)들은 전극활물질이 고착된 상태에서 격리판(30)을 사이에 두고 양극은 양극끼리, 음극은 음극끼리 양쪽으로 배향되어 극탭(20)들이 사이드 방향에 노출되도록 적층된다. 도 8에서는, 왼 쪽에는 양극 극탭(20A)이, 오른쪽에는 음극 극탭(20B)이 배향되도록 적층된 모습을 예시하였다.
이때, 각 극탭(20A)(20B)들 간의 사이에는 중간집전체(70)가 개재된다. 구체적으로, 양극 극탭(20A)들의 사이, 그리고 음극 극탭(20B)들 간의 사이에는 중간집전체(70)가 개재되어, 이들은 용접에 의해 결합된다. 그리고 중간집전체(70)에는 사이드 집전판(60)이 용접 결합된다. 본 발명에서 용접은 전자빔, 레이저 빔, 고주파 플라즈마 등에 의한 용접을 포함한다. 도 9에서 도면부호 W는 용접점이다. 상기 극탭(20A)(20B)과 중간집전체(70) 그리고 집전판(60)은 니켈(Ni), 니켈 합금 또는 SUS 합금 등으로서 가능한 한 동일한 재질인 것이 바람직하다.
또한, 상기 집전판(60)은 판상의 본체(61)로 구성되거나, 바람직하게는 판상의 본체(61)와, 상기 본체(61)로부터 직각을 이루면서 일체로 성형된 플랩(flap, 62)으로 구성된 것이 좋다. 이때, 플랩(62)은 극탭(20A)(20B)과 동일한 개수이며, 도 9에 도시한 바와 같이, 플랩(62)은 최외측에 위치된 극탭(20A)(20B)에 용접 결합된다.
따라서 극탭(20A)(20B)과 집전판(60)은 중간집전체(70)에 의해 전기적으로 연결되면서 결합력이 견고하고, 극탭(20A)(20B)의 길이(L)가 최소화된다. 이에 따라 저항이 감소되고 전지의 부피가 감소된다.
도 10은 중간집전체(70)의 다른 실시예를 보인 것이고, 도 11은 격리판(30)의 바람직한 실시예를 보인 것이다. 그리고 도 12는 도 10에 보인 중간집전체(70)를 이용한 극판조립체(100)의 요부 단면도이다.
도 10을 참조하여 설명하면, 상기 중간집전체(70)는 극탭(20A)(20B)들 간의 사이에 개재되는 다수의 인서트(72)와, 상기 인서트(72)들을 연결, 지지하는 지지체(74)로 구성될 수 있다. 그리고 인서트(72)들의 사이에는 극탭(20A)(20B)들이 끼워지는 삽입홀(73)이 마련된다. 이때, 인서트(72)들과 극탭(20A)(20B)들은 용접 결합된다.
한편, 용접 과정에서는 높은 열이 발생될 수 있으며, 이러한 열에 의해 격리판(30)이 탄화되거나, 극판(10A)(10B)에 고착된 전극활물질의 전기적 성능이 저하될 수 있다. 이를 위해, 격리판(30)은 도 11에 도시한 바와 같이, 그의 테두리(30a)에 단열 재료(35)가 도포되어 단열 처리된 것이 좋다.
상기 단열 재료(35)는 격리판(30)의 테두리(30a)에 코팅, 함침 등의 방법으로 도포될 수 있으며, 이는 비전도성이고 내열성이면 어떠한 것이든 사용할 수 있다. 단열 재료(35)는 예를 들어 불소수지 등의 내열수지로부터 선택될 수 있다. 이때, 불소수지는 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE), 테드라플루오르에틸렌-헥사플루오르프로필렌 공중합체(FEP), 테드라플루오르-에틸렌 퍼플루오르알킬비닐에테르 공중합체(PFA) 및 폴리불화비닐리덴(PVDF) 등을 예로 들 수 있으며, 바람직하게는 내열성이 우수한 폴리테트라플루오르-에틸렌(PTFE)이 좋다.
또한, 단열 재료(35)는 코르크(cork) 파우더(powder)나 무기물 파우더가 포함된 내열 재료를 사용할 수 있다. 구체적으로, 상기 내열 재료는 바인더 수지에, 코르크나 무기물로부터 선택된 1종 이상으로서 입경 5㎛ ~ 400㎛의 크기를 가지는 파우더가 혼합되어 이루어진다. 이때, 특별히 한정하는 것은 아니지만, 코르크나 무기물 파우더는 바인더 수지 100중량부에 대하여 20~400중량부가 첨가될 수 있다.
아울러, 상기 내열 재료를 구성하는 바인더 수지는 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리아미드(PA), 나일론(PA66), 폴리페닐렌-설파이드(PPS) 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 상기 불소수지를 사용하는 것이 좋다. 그리고 상기 무기물은 탄산칼슘, 수산화칼슘, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘 등을 사용할 수 있다.
따라서, 도 12를 참조하여 설명하면, 극탭(20A)(20B)과 중간집전체(70)의 용접 시, 높은 열이 발생하더라도 단열 재료(35)에 의해 열이 차단되어 격리판(30)의 탄화가 방지된다. 격리판(30)의 단열 처리는 용접 시 발생된 열이 극판(10A)(10B)의 전극활물질에 직접적으로 전달되는 것을 차단하여 극판(10A)(10B)의 전기적 성능 저하를 방지하고 불량률을 감소시킨다.
도 13은 본 발명의 제2형태에 따른 극판조립체(100)의 요부 단면도이고, 도 14는 상기 도 13에 보인 극판조립체(100)의 제조과정을 설명하기 위한 단면도이다.
도 13을 참조하여 설명하면, 극판조립체(100)는 극판군(50)과, 상기 극판군(50)의 사이드 방향에 위치된 집전판(60)을 포함한다. 극판군(50)은 전술한 바와 같이, 양극 극탭(20A)과 음극 극탭(20B)이 서로 반대되는 방향으로 배치된 상태로 적층 구성된다. 이때, 본 발명의 제2형태에 따라서, 상기 집전판(60)은 그의 성형과 동시에 극탭(20A)(20B)과 일체로 연결된다.
보다 구체적으로, 도 14를 참조하여 설명하면, 극판군(50)은 극판(10A)(10B) 들이 격리판(30)을 사이에 두고 적층 구성된 다음, 집전판(60) 성형용 금형(80)에 소정의 거리로 이격되어 거치된다. 이때, 극탭(20A)(20B)은 금형(80)의 바닥면(82)과 집전판(60)의 두께(T) 만큼의 거리를 두고 이격된다. 이와 같이, 극판군(50)을 금형(80) 내에 이격 거치한 다음, 집전판(60) 형성용 주물(일례로, 납(Pb) 용융액)을 주입하여 냉각시킨다. 이에 따라, 집전판(60)은 그의 성형과 동시에 극탭(20A)(20B)과 일체로 결합된다.
본 발명에 따른 전지는 이상에서 설명한 극판조립체(100)를 이용한 것으로서, 단자(220, 도 15 참조)가 전조(210, 도 15 참조)의 상부에 위치되어 극판조립체(100)와 전기적으로 연결된다.
도 15는 본 발명의 제1형태에 따른 전지를 보인 사시도 및 요부 조립 단면도이고, 도 16은 본 발명의 제2형태에 따른 전지를 보인 사시도 및 요부 조립 단면도이다. 그리고 도 17은 본 발명의 제3형태에 따른 전지를 보인 요부 조립 사시도이고, 도 18은 본 발명의 제4형태에 따른 전지의 요부 조립 단면도이다.
먼저, 도 15를 참조하여 설명하면, 전지는 전조(210)와, 이 전조(210)의 상부에서 밀폐 결합된 커버(280)와, 상기 전조(210) 내부에 내장되는 극판조립체(100)와, 상기 극판조립체(100)를 구성하는 극판군(50)에 함침되는 전해액과, 상기 극판조립체(100)를 구성하는 집전판(60)과 전기적으로 연결되는 단자(220)를 포함하되, 상기 단자(220)는 전조(210)의 상부에 위치되어 집전판(60)의 상단과 용접 또는 볼팅 결합된다. 도 15에서 도면부호 270은 전조(210) 내부에서 발생된 가스를 설정 압력 하에서 외부로 배기시키는 벤트 캡이다.
도 15에 도시된 바와 같이, 집전판(60)은 그의 상단에 본체(61)로부터 직각으로 꺾이되, 내측으로 꺾이어서 마련된 수평부(63)와, 상기 수평부(63)로부터 직각으로 꺾이되, 상향하여 꺾이어서 마련된 끼움부(64)를 갖는다. 그리고 단자(220)는 그의 하단에 상기 끼움부(64)가 끼워지는 끼움홈(227)이 마련된다. 이때, 상기 끼움홈(227)은 단자(220)의 하단에 형성된 두개의 연장부(221)에 의해 마련된다.
상기 집전판(60)과 단자(220)는 용접에 의해, 또는 볼팅에 의해 결합될 수 있는데, 도 15는 볼팅에 의한 결합 구조를 보인 것이다. 구체적으로, 상기 끼움부(64)와 연장부(221)에는 삽입공(64a)(221a)이 형성되고, 상기 삽입공(64a)(221a)에 볼트(B)가 삽입된 후, 너트(N)가 체결되어 결합될 수 있다.
위와 같이, 집전판(60)과 단자(220)를 결합시킨 다음에는, 이들은 전조(210)에 내장된다. 그리고 단자(220)에 와셔(240)와 너트(250)가 체결되고 커버(280)가 밀봉 결합됨으로써 완성된다. 도 15에서 도면부호 230은 전해액의 누액을 방지하기 위한 패킹이다.
따라서, 도 15에 보인 바와 같이, 극탭(20)이 사이드에 위치되고, 극탭(20)과 집전판(60)이 사이드 방향에서 연결되어, 상부의 공간이 최소화되어 전지의 부피가 감소된다. 또한, 단자(220)와 집전판(60)은, 단자(220)에 마련된 끼움홈(227)에 의해 접촉 면적이 넓어 효과적인 전기적인 흐름을 갖는다.
또한, 도 16을 참조하여 설명하면, 상기 집전판(60)과 단자(220)는 볼팅에 의해, 또는 용접에 의해 결합될 수 있는데, 도 16은 용접에 의한 결합 구조를 보인 것이다. 도 16에서 도면부호 W는 용접점이다.
이때, 도 16에 도시한 바와 같이, 상기 집전판(60)은 그의 상단에 본체(61)로부터 내측으로 꺾이어서 마련된 양쪽의 경사부(65)와, 이 경사부(65)로부터 연장된 양쪽의 리브(rib, 66)가 형성되어 삽입홈(67)이 마련될 수 있다. 그리고 상기 단자(220)는 그의 말단에 1개의 연장부(221)가 형성되어, 상기 연장부(221)가 집전판(60)의 삽입홈(67)이 끼워진 다음 용접 결합될 수 있다. 이와 같이, 집전판(60)이 삽입홈(67)이 마련되어 여기에 연장부(221)가 끼워져 결합된 경우 집전판(60)과 단자(220)의 접촉 면적이 넓어 우수한 전기적 흐름을 갖는다. 이때, 상기 경사부(65)는 상기 연장부(221)의 두께와 거의 동일한 폭의 삽입홈(67)이 마련되도록 하기 위해, 본체(61)의 상단에서 내측 방향으로 경사지게 꺾이어서 마련된 것이다.
또한, 도 17에 도시한 바와 같이, 상기 집전판(60)은 본체(61)의 상단에 경사면(61a)이 형성되고, 이 경사면(61a)에 의해 본체(61)의 말단(61b)의 폭이 본체(61)보다 작게 구성될 수 있다. 그리고 상기 말단(61b)에 두개의 리브(66)가 연장 형성되어, 상기 두개의 리브(66) 사이에 삽입홈(67)이 형성된 구조를 가질 수 있다. 그리고, 도 16에서와 같이, 상기 삽입홈(67)에 단자(220)의 연장부(221)가 끼워진 다음, 용접 또는 볼팅 결합된다.
아울러, 도 18을 참조하여 설명하면, 집전판(60)과 단자(220)가 결합됨에 있어, 상기 집전판(60)은 그의 상단에 본체(61)로부터 직각으로 내측으로 꺾이어서 마련된 수평부(63)를 가지되, 상기 수평부(63)가 단자(220)의 끼움홈(227)에 직접 끼워진 다음, 용접되어 결합될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 극탭(20)이 사이드 방향에 위치되고, 극탭(20)과 극탭(20) 사이에 중간집전체(70)가 개재되어 집전판(60)과 결합되어, 전극활물질과 극탭(20) 간의 전기적인 흐름거리가 최소화됨은 물론 극탭의 길이가 최소화되어 저항이 감소되고, 전극활물질의 이용 효율이 높으며, 부피가 감소되는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 극탭(20)과 집전판(60)을 결합시킴에 있어서, 금형(80)에 집전판(60) 형성용 주물을 주입하여 결합하는 경우 집전판(60)의 성형과 동시에 극탭(20)에 결합되어 극탭(20)과 집전판(60)의 전기적인 결합력이 향상된다.
이에 더하여, 상기 집전판(60)과 단자(220)가 결합됨에 있어서, 접촉 면적이 넓어 우수한 전기적 흐름을 갖는 효과를 갖는다.

Claims (5)

  1. 극탭(20)이 형성된 극판(10)들이 격리판(30)을 사이에 두고 교호로 적층되어 구성된 극판군(50)과 상기 극판군(50)에 전기적으로 연결된 집전판(60)과 상기 극판군(50)과 집전판(60)이 내장되는 전조(210)와 상기 전조(210)에 밀폐 결합되는 커버(280)와 상기 극판군(50)에 함침되는 전해액과 상기 극판군(50)에 전기적으로 연결되는 단자(220);를 포함하고,
    상기 극탭(20)은 극판(10)의 사이드 방향에 위치되어지되, 양극 극탭(20A)과 음극 극탭(20B)이 서로 반대되는 방향으로 배치되고, 상기 양극 극탭(20A) 간의 사이, 그리고 음극 극탭(20B) 간의 사이에 중간집전체(70)가 개재되어 극탭(20)들이 중간집전체(70)와 용접 결합되며, 상기 집전판(60)은 극판군(50)의 사이드 방향에 위치되어 중간집전체(70)와 용접 결합되고, 상기 단자(220)는 전조(210)의 상부에 위치되어 집전판(60)과 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 상부 단자식 전지.
  2. 극탭(20)이 형성된 극판(10)들이 격리판(30)을 사이에 두고 교호로 적층되어 구성된 극판군(50)과 상기 극판군(50)에 전기적으로 연결된 집전판(60)과 상기 극판군(50)과 집전판(60)이 내장되는 전조(210)와 상기 전조(210)에 밀폐 결합되는 커버(280)와 상기 극판군(50)에 함침되는 전해액과 상기 극판군(50)에 전기적으로 연결되는 단자(220);를 포함하고,
    상기 극탭(20)은 극판(10)의 사이드 방향에 위치되어지되, 양극 극탭(20A)과 음극 극탭(20B)이 서로 반대되는 방향으로 배치하여 극판군(50)을 적층 구성하고, 집전판(60) 성형용 금형(80)에 상기 극판군(50)을 거치시킨 상태에서 집전판(60) 형성용 주물을 주입하여 집전판(60)의 성형과 동시에 집전판(60)과 극탭(20)들이 일체로 결합되고, 상기 단자(220)는 전조(210)의 상부에 위치되어 집전판(60)과 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 상부 단자식 전지.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 집전판(60)과 단자(220)는 볼팅 또는 용접 결합된 것을 특징으로 하는 상부 단자식 전지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 집전판(60)은 그의 상단에 끼움부(64)가 마련되고, 상기 단자(220)는 그의 하단에 상기 끼움부(64)가 끼워지는 끼움홈(227)이 마련되어, 상기 끼움홈(227)에 끼움부(64)가 끼워진 상태에서 볼팅 또는 용접 결합된 것을 특징으로 하는 상부 단자식 전지.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 집전판(60)은 그의 상단에 두개의 리브(66)가 형성되어 삽입홈(67)이 마련되고, 상기 단자(220)는 그의 말단에 연장부(221)가 형성되어, 상기 삽입홈(67)에 연장부(221)가 끼워진 상태에서 볼팅 또는 용접 결합된 것을 특징으로 하는 상부 단자식 전지.
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