KR100879763B1 - 밀폐 각형 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 방폭을 위하여 전지의 제조공정을 늘리거나 전지 케이스를 그다지 얇게 하거나 하지 않아도 되는 밀폐 각형 전지를 얻을 수 있다.
상하 높이치수 및 좌우 길이치수에 대하여 전후 폭 치수가 작은 각진 형상의 전지 케이스(1)를 구비하고 있다. 전지 케이스(1)의 케이스 본체(4)의 전후 좌우의 측벽(4a, 4b, 4c) 중, 넓은 면적을 가지는 전·후벽(4a, 4b)에 있어서, 전벽(4a)의 두께치수(L1)를 후벽(4b)의 두께치수(L2)보다도 작게 하고 있다.

Description

밀폐 각형 전지{SEALED AND SQUARE TYPE BATTERY}
도 1은 도 2의 A-A 선 단면도,
도 2는 제 1 실시예의 일부 노치 정면도,
도 3은 전지의 이상 팽창상태를 나타내는 사시도,
도 4는 제 2 실시예의 케이스 본체의 종단 측면도이다.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 전지 케이스 4 : 케이스 본체
4a : 케이스 본체의 전벽(前壁) 4b : 케이스 본체의 후벽(後壁)
5 : 덮개
본 발명은, 리튬이온(lithium Ion) 2차 전지 등의 각진 형상의 박형의 밀폐 각형 전지에 관한 것이다.
특허문헌 1, 2에는 과충전 등으로 발생한 가스(gas)에 의하여 전지 내압이 이상 상승하였을 때에 전지 케이스의 케이스 본체나 덮개에 형성한 두께가 얇은 부가 파단되어 상기 가스를 전지 밖으로 방출하는 안전밸브를 구비한 밀폐 각형 전지 가 개시되어 있다.
[특허문헌 1]
일본국 특개평11-111244호 공보(단락번호 0018 - 0022, 도 4)
[특허문헌 2]
일본국 특개2001-23595호 공보(단락번호 0017 - 0018, 도 1)
특허문헌 1, 2에서는 두께가 얇은 부는 케이스 본체나 덮개의 성형 후에 프레스(press)가공이나 절삭가공으로 형성하게 되기 때문에, 이 가공분만큼 제조공정이 증가하여 전지의 제조효율이 저하한다. 또 전지 내압의 이상 상승시에 두께가 얇은 부를 확실하게 파단시키기 위해서는, 특허문헌 1의 단락번호[0011]에 나타내는 바와 같이 두께가 얇은 부의 두께를 0.1mm 정도로 매우 얇게 형성할 필요가 있고, 두께가 얇은 부를 형성하기 위한 제조관리가 용이하지는 않은 점에 문제가 있다.
그래서 본 발명의 목적은, 방폭을 위하여 전지의 제조공정을 늘리거나 전지 케이스를 그다지 얇게 하지 않아도 되는 밀폐 각형 전지를 제공하는 것에 있다.
본 발명은, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 상하 높이치수 및 좌우 길이치수에 대하여 전후 폭 치수가 작은 각진 형상의 전지 케이스(1)를 구비하고 있고, 전지 케이스(1)의 전후 좌우의 측벽(4a, 4b, 4c) 중, 넓은 면적을 가지는 전·후벽(4a, 4b)에 있어서, 전벽(前壁)(4a)의 두께치수(L1)를 후벽(後壁)(4b)의 두께치수(L2)보다도 작게 한 것을 특징으로 한다. 여기서는 전벽(4a)의 전체의 두께치수(L1)가, 후벽(4b)의 두께치수(L2)보다도 작아도 되고, 상반분(上半分)이나 우반분(右半分) 등의 전벽(4a)의 일부의 두께치수(L1)가, 후벽(4b)의 두께치수(L2)보다도 작아도 된다.
구체적으로는 전지 케이스(1)의 전벽(4a)의 두께치수가 후벽(4b)의 두께치수보다도 0.05 내지 0.10 mm만큼 작게 되어 있다. 전벽(4a)과 후벽(4b)의 두께치수의 차가 0.05 mm보다도 작으면, 전지 내압이 이상 상승하였을 때에 전벽(4a)과 후벽(4b)의 팽창의 차가 지나치게 작아져, 전벽(4a)보다도 후벽(4b)이 먼저 터질 염려가 있다. 전벽(4a)과 후벽(4b)의 두께치수의 차가 0.10 mm보다도 크면, 전벽(4a)이 지나치게 얇아져 케이스 본체(4)의 성형이 곤란하게 되고, 또는 후벽(4b)이 지나치게 두꺼워져 케이스 본체(4)의 중량의 증가(up)를 초래한다.
또, 본 발명은 상하 높이치수 및 좌우 길이치수에 대하여 전후 폭 치수가 작은 각진 형상의 전지 케이스(1)를 구비하고 있고, 전지 케이스(1)는 상면이 개구하는 바닥이 있는 각진 통형상의 케이스 본체(4)와, 케이스 본체(4)의 개구 상면을 폐쇄하는 좌우 가로로 긴 덮개(5)로 이루어지고, 케이스 본체(4)의 전후 좌우의 측벽(4a, 4b, 4c) 중, 넓은 면적을 가지는 전·후벽(4a, 4b)에 있어서, 전벽(4a)의 두께치수(L1)를 후벽(4b)의 두께치수(L2)보다도 작게 하고 있고, 덮개(5)의 바깥 둘레 가장자리가 케이스 본체(4)의 상단 개구 둘레 가장자리에 밀폐형상으로 용접되어 있는 것을 특징으로 한다.
그 케이스 본체(4)의 전벽(4a)의 두께치수(L1)는 케이스 본체(4)의 좌우 측벽(4c), 바닥벽(4d) 및 덮개(5)의 두께치수보다도 작게 하고 있다.
케이스 본체(4)의 전벽(4a)의 두께치수는, 0.15 내지 0.4 mm의 범위 내로 하고 있음과 동시에, 후벽(4b)의 두께치수보다도 0.05 내지 0.10 mm만큼 작게 하고 있다. 케이스 본체(4)의 전벽(4a)의 두께치수가 0.15 mm보다도 작으면, 전벽(4a)이 지나치게 얇아져 케이스 본체(4)의 상단 개구 둘레 가장자리인 전벽(4a)의 상단에 덮개(5)를 용접하는 것이 곤란하게 되고, 전벽(4a)의 두께치수가 0.4 mm보다도 크면, 케이스 본체(4)의 중량 감소의 점에서 불리하게 된다.
(제 1 실시예)
도 1과 도 2는 본 발명에 관한 밀폐 각형 전지의 제 1 실시예를 나타내고 있고, 상하 높이치수 및 좌우 길이치수에 대하여 전후 폭 치수가 작은 좌우 가로로 길게 한 각진 형상의 박형의 전지 케이스(1)에, 전극체(2) 및 비수전해액이 밀폐 수용되어 있고, 전지 케이스(1) 내의 상단에 플라스틱제의 인슐레이터(insulator)(3)가 배치되어 있다. 이와 관련하여 전지 케이스(1)의 좌우 길이치수는 34 mm, 전후 폭 치수는 5 mm, 상하 높이치수는 45 mm 이다.
전지 케이스(1)는, 상면이 개구하는 바닥이 있는 각진 통형상의 케이스 본체(4)와, 케이스 본체(4)의 개구 상면을 밀폐형상으로 폐쇄하는 좌우 가로로 긴 덮개(5)로 이루어진다. 케이스 본체(4)는, 알루미늄(aluminum)판을 딥드로잉 가공하여 형성되어 있다. 전지 케이스(1)의 전후 좌우의 4개의 각은, 도 1에 나타내는 바와 같이 원호형상으로 형성되어 있다.
전극체(2)는, 시트(sheet)형상의 양극과 음극의 전극을 세퍼레이터(separator)를 사이에 두고 소용돌이 형상으로 권회한 후, 전지 케이스(1)의 단면형상에 합치하도록 전체를 단면 사각형의 편평형상으로 눌러 찌그러트려 변형하고 있다. 전극체(2)의 양극 및 음극의 각 전극으로부터는 도 2에 나타내는 바와 같이 음양의 집전 리드(6, 7)가 각각 상향으로 도출되어 있다.
덮개(5)는, 알루미늄합금판으로 이루어지는 프레스성형품이고, 바깥 둘레 가장자리가 케이스 본체(4)의 상단 개구 둘레 가장자리에 레이저(laser)로 밀폐형상으로 밀봉(seal)용접되어 있다. 덮개(5)의 중앙에는, 절연패킹(packing)(8)을 거쳐 음극단자(9)가 관통형상으로 설치되어 있다. 덮개(5)의 두께치수는 3 mm로 하였다.
덮개(5)의 좌우의 한쪽 끝측에는 주액구멍(10)을 설치하고 있고, 이 주액구멍(10)을 거쳐 전해액이 전지 케이스(1) 내에 주입된다. 주액구멍(10)은 전해액의 주입후에 밀봉된다. 음극단자(9)의 하단에, 음극 집전리드(lead)(7)가 용접된다. 양극 집전리드(6)는, 절연패킹(8)과 주액구멍(10)과의 사이에 있어서 덮개(5)의 내면에 용접된다. 이것에 의하여 양극 집전리드(6)는 전지 케이스(1)에 도통하여, 전지 케이스(1)가 양극 단자를 겸한다.
케이스 본체(4)는, 전벽(4a)의 두께치수(L1)가 후벽(4b)의 두께치수(L2)보다도 작게 되어 있다. 즉, 전벽(4a)의 두께치수(L1)는 0.2 mm, 후벽(4b)의 두께치수(L2)는 0.3 mm 이다. 케이스 본체(4)의 좌우 측벽(4c, 4c)의 두께치수는, 각각 0.3 mm 이다.
전지 내압이 소정치를 초과하여 이상 상승하면, 도 3에 나타내는 바와 같이 전지 케이스(1)가 팽창 변형된다. 즉, 케이스 본체(4)의 넓은 면적을 가지는 전·후벽(4a, 4b)이 전후방향 바깥쪽으로 팽창하고, 이것에 수반하여 케이스 본체(4)의 좌우 측벽(4c, 4c)과 바닥벽(4d)과 덮개(5)는, 각각의 중앙측이 만곡형상이 되는 함몰 변형된다.
상기 전지 내압의 상승에 수반하여, 케이스 본체(4)의 전·후벽(4a, 4b)은 더욱 팽창하여 두께가 점차로 얇아지고, 또 좌우 측벽(4c, 4c)이나 바닥벽(4d)이나 덮개(5)가, 길이방향의 끝 근처에서 크게 굴곡된다. 전벽(4a)은 후벽(4b)보다도 얇은 분만큼 얇아지는 정도가 빠르다.
지금 전지 케이스(1)가 한계점 근처로까지 팽창 변형되어 가면, 전벽(4a)이 후벽(4b)에 앞서 상기 좌우 측벽(4c, 4c)이나 바닥벽(4d)이나 덮개(5)의 굴곡부위를 기점으로 터진다. 이 터진 곳으로부터 전지 내의 가스가 방출되어 전지의 방폭이 도모된다.
이와 같이, 전지 내압이 이상 상승하였을 때에는 전지 케이스(1)의 전벽(4a)이 제일 먼저 터져 전지 내의 가스를 방출하기 때문에, 전지 내압으로 후벽(4b)이나 좌우 측벽(4c, 4c)이나 바닥벽(4d)이나 덮개(5)가 터지는 일이 없다.
(제 2 실시예)
도 4는 본 발명에 관한 밀폐 각형 전지의 제 2 실시예를 나타내고 있고, 케이스 본체(4)의 전벽(4a)의 상반분의 두께치수(L3)는 0.2 mm, 전벽(4a)의 하반분의 두께치수(L4)는 0.3 mm 이다. 그 밖의 점은, 제 1 실시예와 동일하기 때문에 설명을 생략한다.
제 2 실시예에서는 전벽(4a)의 두께치수를 상반분(上半分)과 하반분(下半分)에서 단차형상으로 바꾸고 있으나, 전벽(4a)의 두께치수는 상반분과 하반분에서 경사형상으로 변하도록 하여도 좋다. 케이스 본체(4)의 전벽(4a)의 우반분(右半分)의 두께치수를 0.2 mm, 전벽(4a)의 좌반분(左半分)의 두께치수를 0.3 mm 으로 하여도 좋다.
본 발명은, 특히 전지 케이스(1)의 좌우 길이치수가 30 내지 34 mm, 전후 폭 치수가 3 내지 6 mm, 상하 높이치수가 20 내지 50 mm의 밀폐 각형 전지에 적합하나, 이들의 치수는 임의로 변경할 수 있다.
본 발명의 밀폐 각형 전지는, 전지 내압이 이상 상승하였을 때에 전지 케이스(1)의 넓은 면적을 가지는 전·후벽(4a, 4b)이 전후방향 바깥쪽으로 팽창하여 얇아지고, 또한 전벽(4a)은 두께가 후벽(4b)보다도 얇은 분만큼 얇아지는 정도가 빠르다. 지금 전지 케이스(1)가 한계점 근처로 까지 팽창 변형하여 가면, 전벽(4a)이 후벽(4b)에 앞서 터지고, 이 터진 곳으로부터 전지 내의 가스가 방출되어 전지의 방폭이 도모된다. 전벽(4a)이 바깥쪽으로 팽창함으로써 얇아져 터지기 때문에, 전벽(4a)을 종래의 두께가 얇은 부의 두께치수까지는 얇게 할 필요가 없어, 그 만큼 전지 케이스(1)의 제조관리가 용이하게 되는데다가, 전벽(4a)의 강도저하를 억제할 수 있다.
전벽(4a)의 두께를 후벽(4b)보다도 얇게 하기 위해서는 전지 케이스(1)를 성형할 때 펀치(punch)와 다이스(dies) 사이의 클리어런스(clearance)를 조절하는 것만으로 되기 때문에, 전지 케이스(1)의 성형 후에 방폭을 위해 프레스가공이나 절삭가공 등을 할 필요가 없어, 전지의 제조효율을 향상할 수 있다. 또한 상기 가스의 방출부분을 전벽(4a)에 특정할 수 있기 때문에, 본 발명의 전지를 사용하는 기기에 있어서 상기 가스의 배출경로를 전벽(4a)에 대면하는 부분에만 설치하면 되어, 기기의 설계의 용이성을 도모할 수 있다.
상기한 바와 같이 전벽(4a)을 종래의 두께가 얇은 부의 두께치수까지는 얇게 하지 않아도 되기 때문에, 전지 케이스(1)의 덮개(5)의 바깥 둘레 가장자리를 케이스 본체(4)의 상단 개구 둘레 가장자리에 대하여 확실하게 밀폐형상으로 용접할 수 있다.

Claims (6)

  1. 전후 폭 치수가 상하 높이치수 및 좌우 길이치수보다 작은 각진 형상의 전지 케이스(case)를 구비하고 있고, 상기 전지 케이스(1)의 전후 좌우의 측벽 중, 넓은 면적을 가지는 전·후벽에 있어서, 상기 전벽 전체의 두께치수를 상기 후벽의 두께치수보다도 작게 한 것을 특징으로 하는 밀폐 각형 전지.
  2. 전후 폭 치수가 상하 높이치수 및 좌우 길이치수보다 작은 각진 형상의 전지 케이스를 구비하고 있고, 상기 전지 케이스의 전후 좌우의 측벽 중, 넓은 면적을 가지는 전·후벽에 있어서, 상기 전벽의 상반분(上半分) 또는 우반분(右半分)의 두께치수를 상기 후벽의 두께치수보다도 작게 한 것을 특징으로 하는 밀폐 각형 전지.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 전벽의 두께치수가, 상기 후벽의 두께치수보다도 0.05 내지 0.10 mm 만큼 작게 되어 있는 것을 특징으로 하는 밀폐 각형 전지.
  4. 전후 폭 치수가 상하 높이치수 및 좌우 길이치수보다 작은 각진 형상의 전지 케이스를 구비하고 있고, 상기 전지 케이스는 상면이 개구하는 바닥이 있는 각진 통형상의 케이스 본체와, 상기 케이스 본체의 개구 상면을 폐쇄하는 좌우 가로로 긴 덮개로 이루어지고, 상기 케이스 본체의 전후 좌우의 측벽 중, 넓은 면적을 가지는 전·후벽에 있어서, 상기 전벽의 두께치수(L1)를 상기 후벽의 두께치수보다도 작게 하고 있고,
    상기 덮개의 바깥 둘레 가장자리가, 상기 케이스 본체의 상단 개구 둘레 가장자리에 밀폐형상으로 용접되어 있는 것을 특징으로 하는 밀폐 각형 전지.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 케이스 본체의 상기 전벽의 두께치수를, 상기 케이스 본체의 상기 좌우 측벽, 바닥벽 및 상기 덮개의 두께치수보다도 작게 하고 있는 것을 특징으로 하는 밀폐 각형 전지.
  6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 전벽의 두께치수가, 0.15 내지 0.4 mm의 범위 내로 되어 있음과 동시에, 상기 후벽의 두께치수보다도 0.05 내지 0.10 mm 만큼 작게 되어 있는 것을 특징으로 하는 밀폐 각형 전지.
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