KR100858806B1 - 전지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전해액 주입공을 밀봉부재로 밀봉하는데 필요한 시간과 비용을 저감시키고, 또한 안전변이 전지의 제작 중에 파손되지 않는 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은:

양극판과 음극판, 및 이들 간의 직접적 접촉을 막는 세퍼레이터를 구비한 전극조립체;

상기 전극조립체를 내부에 수납하며, 전해액 주입공이 형성되어 있는 전극조립체 수납수단; 및

탄성소재로 형성되며, 상기 전해액 주입공에 끼워져서 이를 밀봉하는 밀봉부재;를 구비한 전지를 제공한다.

Description

전지{Battery}

도 1 은 종래의 밀봉부재를 구비한 전지를 도시하는 분리사시도이고,

도 2 는 본 발명에 따른 밀봉부재를 구비한 전지를 도시하는 분리사시도이고,

도 3 은 본 발명에 따른 밀봉부재가 전해액 주입공에 끼워지지 아니한 상태를 도시하는 부분단면사시도이고,

도 4 는 본 발명에 따른 밀봉부재가 전해액 주입공에 끼워진 상태를 도시하는 부분단면사시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10: 전극조립체 20: 절연 플레이트

30: 캡 플레이트 32, 132: 전해액 주입공

33, 133: 밀봉부재 40: 상부단자

50: 캔 132A: 상측걸림부 수용부

132B: 경사부 133A: 상측걸림부

133B: 몸체부 133C: 하측걸림부

본 발명은 전지에 관한 것이며, 전해액 주입공을 밀봉하는 밀봉부재를 구비한 전지에 관한 것이다.

전지는 내부에 들어있는 화학물질의 화학적 에너지를 전기화학적 산화환원반응에 의해 전기 에너지로 변환하는 장치이다. 이와 같은 전지는 양극판, 음극판, 이들 두 전극판 간의 이온의 전달을 가능하게 하는 전해액, 및 상기 양극판과 음극판이 직접 접촉하는 것을 방지하는 세퍼레이터를 주요 구성요소로 하는 것이 일반적이다. 상기 전지의 에너지 변환원리는 양극판 및 음극판을 이루는 두 금속의 이온화경향에 근거하는데, 이는 공지된 사실이므로 이에 대한 설명은 생략한다. 상기 양극판, 음극판, 및 세퍼레이터가 조립되어 형성되는 전극조립체는 전극조립체 수납수단 내에 밀봉되어 수납되는데, 상기 전극조립체 수납수단은 금속으로 제조된 캔을 구비할 수 있으며, 이를 구비한 전지를 캔형 전지라 부른다.

도 1 에 도시된 종래의 캔형 전지는 전극조립체(10), 도전성 캔(50), 도전성 캡플레이트(30), 절연부재(41), 절연플레이트(20), 및 상부단자(40)를 구비한다.

상기 캡플레이트에는 전해액을 주입하기 위한 전해액 주입공(32)과 전지 내압의 과도 상승시 파단되어 전지의 폭발을 방지하는 안전변(31)이 형성되며, 상기 전해액 주입공(32)은 전해액의 주입 후에 밀봉부재(33)에 의하여 밀봉된다.

통상적으로 상기와 같은 구조를 갖는 전지의 밀봉부재(33)는 금속으로 형성되는 것이 일반적이며, 상기 전해액 주입공(32)에 끼워진 후에 용접됨으로써 상기 전해액 주입공을 밀봉하게 된다. 상기와 같이 밀봉부재(33)를 용접하는 경우에는 레이저용접이나 초음파용접과 같은 용접방법이 사용될 수 있다.

그러나 레이저용접의 경우에는 공정에 소요되는 비용이 매우 높으며, 초음파용접의 경우에는 초음파에 의하여 상기 안전변(31)이 파손되어 전지가 불량하게 된다는 문제점이 있다. 또한 레이저용접과 초음파용접 모두 소정의 시간을 요한다는 문제점도 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하여, 전해액 주입공을 밀봉부재로 밀봉하는데 필요한 시간과 비용을 저감시키고, 또한 안전변이 전지의 제작 중에 파손되지 않는 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은:

양극판과 음극판, 및 이들 간의 직접적 접촉을 막는 세퍼레이터를 구비한 전극조립체;

상기 전극조립체를 내부에 수납하며, 전해액 주입공이 형성되어 있는 전극조립체 수납수단; 및

탄성소재로 형성되며, 상기 전해액 주입공에 끼워져서 이를 밀봉하는 밀봉부재;를 구비한 전지를 제공한다.

상기 밀봉부재는 상기 전해액 주입공에 끼워지는 몸체부와, 상기 몸체부가 상기 전해액 주입공으로부터 이탈하는 것을 방지하는 하측걸림부 및 상측걸림부를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 전해액 주입공의 상부에는 상기 밀봉부재의 상측걸림부를 수용하는 상측걸림부 수용부가 형성되는 것이 바람직하다.

상기 전해액 주입공의 상부에는 상기 밀봉부재의 끼움을 용이하게 하는 경사부가 형성되는 것이 바람직하다.

이어서, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하며, 상기 종래의 전지와 동일기능을 하는 동일구성요소에 대하여는 동일한 부호를 사용한다.

도 2 내지 도 4 에 도시된 본 실시예에 따른 전지는 전극조립체(10), 전극조립체 수납수단(100), 및 밀봉부재를 구비하며, 상기 전극조립체 수납수단은 캔(50) 및 캡플레이트(30)를 구비한다. 상기 전지는 그밖에도 절연부재(41), 절연플레이트(20), 및 상부단자(40) 등을 더 구비한다.

상기 전극조립체(10)는 양극판과 음극판, 및 상기 양극판과 음극판의 직접적 접촉을 막는 세퍼레이터를 구비하며, 상기 캔(50)의 내부에 수납된다. 도 2 에는 상기 전극조립체가 젤리롤(jelly roll) 형태인 것으로 도시되었으나, 상기 전극조립체는 적층된 형태를 가진 것일 수도 있다. 상기 양극판과 음극판은 각각 전극탭(11)들과 연결되며, 상기 전극탭(11)들은 그 하단이 뜻하지 않게 전극조립체(10)의 일 부분과 단락되는 것을 방지하기 위하여 절연성 보호테이프(12)에 의하여 감겨진다.

상기 전극조립체 수납수단(100)은 상기 전극조립체를 내부에 수납하는 캔(50) 및 캡플레이트(30)를 구비한다. 본 실시예에서는 캔형 전지를 예로 들었기 때문에 전극조립체 수납수단(100)이 도 2 에 도시된 바와 같이 캔(50)과 이 캔의 개구부를 밀봉하는 캡플레이트(30)을 구비하지만, 전극조립체 수납수단은 예를 들어 두 개의 대칭되는 부재를 구비하여 상기 전극조립체를 내부에 수납할 수도 있다.

상기 캔(50)은 도전성의 재료로서 형성되는 것이 일반적이다. 상기 캔의 상단부에는 전극조립체를 수납하기 위한 개구부가 형성되어 있으며, 후술하는 캡플레이트(30)에 의하여 밀봉된다. 도 2 에는 상기 캔의 내면에 절연막(51)이 설치되는 것으로 도시되었으나, 상기 전극조립체의 양극판과 음극판 중 일 전극판을 상기 캔에 직접 전기적으로 연결하는 경우에는 절연막이 설치되지 않을 수도 있다.

상기 캡플레이트(30)에는 그 중앙에는 개구(30a)가 형성되어 있으며, 그 개구의 양측에는 전해액을 주입하기 위한 전해액 주입공(132)과 전지 내압의 과도 상승시 파단되는 안전변(31)이 각각 형성되어 있다. 상기 캡플레이트(30)를 상기 캔(50)과 밀봉접합한 후에, 상기 전해액 주입공(132)을 통하여 전해액을 주입하고나서 밀봉부재(33)로 상기 전해액 주입공(132)을 밀봉한다. 본 실시예에서는 상기 전해액 주입공이 상기 캡플레이트(30)에 형성된 것으로 예시하였으나, 전해액 주입공은 상기 캔(50)에 형성될 수도 있다.

상기 밀봉부재(133)는 탄성소재로 형성되며 상기 전해액 주입공(132)에 끼워져서 이를 밀봉하는 몸체부(133B)를 구비하는데, 상기 밀봉부재는 종래의 밀봉부재와는 달리 상기 전해액 주입공(132) 또는 그 주변부과 용접되는 것이 아니라 전해액 주입공에 견고하게 끼워짐으로써 전해액 주입공을 밀봉한다. 상기 밀봉부재는 수작업으로 끼울 수도 있으며 소정의 장치를 이용하여 끼우는 것도 가능하다.

바람직하게는 상기 밀봉부재(133)는 상기 몸체부(133B)의 하측에 상기 몸체부로부터 측방향으로 연장된 부분을 구비한 하측걸림부(133C)를 더 구비하는데, 이 하측걸림부는 전지의 정상작동 범위 내의 내압상승시 상기 밀봉부재(133)가 상기 전해액 주입공(132)으로부터 외부로 이탈하는 것을 방지한다. 다만 상기 하측걸림부(133C)가 상기 전해액 주입공을 관통하여 삽입되어야 하므로, 상기 몸체부(133B)로부터 측방향으로 연장된 부분은 하측걸림부가 상기 전해액 주입공을 관통할 수 있는 범위 내에서 가능한 많이 연장되는 것이 바람직하다.

또한 바람직하게는 상기 밀봉부재(133)는 상기 몸체부의 상측에 상기 몸체부(133B)로부터 측방향으로 연장된 부분을 구비한 상측걸림부(133A)를 더 구비하는데, 이 상측걸림부는 상기 밀봉부재를 전해액 주입공(132)에 끼우는 과정에서 밀봉부재가 전극조립체 수납부재(100) 내부로 완전히 빠지거나 전지의 사용중에 불측의 접촉 또는 외압상승으로 인하여 동일한 결과가 발생하는 것을 방지한다. 도 2 에는 상기 몸체부(133B), 상측걸림부(133A), 및 하측걸림부(133C)를 모두 구비한 밀봉부재의 확대도가 포함되어 있다.

도 3 및 도 4 에는 상기 밀봉부재(133) 및 이 밀봉부재가 끼워지는 전해액 주입공(132)의 부분단면사시도가 도시되어 있다. 본 실시예를 도시하는 도면에는 전해액 주입공(132)이 캡플레이트(30)에 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 전해액 주입공(132)은 전극조립체 수납부재(100)를 구성하는 임의의 구성요소에 형성될 수 있다.

상기 전해액 주입공(132)의 상부에는 상기 밀봉부재의 상측걸림부(133A)를 수용하는 상측걸림부 수용부(132A)가 형성되는 것이 바람직한데, 이는 상기 상측걸림부가 불측의 물체에 걸림으로 인하여 밀봉부재(133)가 전해액 주입공(132)로부터 이탈되는 것을 방지하는 기능을 한다.

또한 상기 전해액 주입공(132)의 상부에는 상기 밀봉부재(133)의 끼움을 용이하게 하는 경사부(132B)가 형성되는 것이 바람직한데, 이는 상기 밀봉부재의 몸체부(133B)가 상기 전해액 주입공에 견고하게 끼워지기 위하여 전해액 주입공(132)보다 큰 직경을 가지기 때문에 전해액 주입공(132)의 입구부분에서 밀봉부재를 끼우는 것이 어려운 점을 해결하기 위한 것이다. 상기 경사부(132B)는 상기와 같은 이유로 인하여 상기 밀봉부재(133)가 하측걸림부(133C)를 구비하는 경우에 그 필요성이 더 증가한다.

도 2 에 도시된 본 실시예에서는 전극조립체의 주변부에 연결된 일 전극탭(11)이 상기 캡플레이트(30)와 전기적으로 연결되고 상기 캡플레이트는 캔(50)과 전기적으로 연결되며, 타 전극탭과 연결되는 상부단자(40)는 절연부재(41)에 의하여 상기 캡플레이트(30)로부터 절연되는 것으로 구성되었다. 그러나 상기 캡플레이트(30)는 상기 캔(50)과 절연될 수도 있으며, 이 경우에는 이들 사이에 별도의 절연부재가 개재되는 것이 일반적이다. 또한 이 경우에는 상기 캡플레이트(30)가 후술하는 상부단자로서 기능할 수 있으며, 이 때는 후술하는 상부단자(40)와 상기 캡플레이트(30)는 동일한 구성요소를 지칭할 수 있게 되고, 이 경우에는 도 2 에 도시된 절연부재(41)가 본 발명에 따른 전지에 포함되지 않게 된 다.

본 실시예에 있어서 상기 캡플레이트와 상기 전극조립체(10) 사이에는 중앙에 제 2 단자통공(20a)이 형성된 절연플레이트(20)가 개재되는 것이 바람직한데, 이는 상기 캡플레이트와 전극조립체가 불측의 이유로 통전되는 것을 방지하기 위한 것이다. 다만, 절연 플레이트가 반드시 필요한 것은 아니다.

상기 상부단자(40)는 상기 제 1 단자통공 및 제 2 단자통공을 통하여 상기 전극조립체의 타 전극탭, 즉 전극조립체의 중앙부에서 인출된 전극탭과 연결된다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 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 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

본 발명은 전해액 주입공을 밀봉부재로 밀봉하는데 필요한 시간과 비용을 저감시키고, 또한 안전변이 전지의 제작 중에 파손되지 않는 전지를 제공한다.

Claims (4)

1. 양극판과 음극판, 및 이들 간의 직접적 접촉을 막는 세퍼레이터를 구비한 전극조립체;

   상기 전극조립체를 내부에 수납하며, 전해액 주입공이 형성되어 있는 전극조 립체 수납수단; 및

   탄성소재로 형성되며, 상기 전해액 주입공에 끼워져서 이를 밀봉하는 밀봉부재;를 구비한 전지.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 밀봉부재는 상기 전해액 주입공에 끼워지는 몸체부와, 상기 몸체부가 상기 전해액 주입공으로부터 이탈하는 것을 방지하는 하측걸림부 및 상측걸림부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전지.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 전해액 주입공의 상부에는 상기 밀봉부재의 상측걸림부를 수용하는 상측걸림부 수용부가 형성된 것을 특징으로 하는 전지.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 전해액 주입공의 상부에는 상기 밀봉부재의 끼움을 용이하게 하는 경사부가 형성된 것을 특징으로 하는 전지.

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