KR101253989B1 - 리튬 배터리 코어 및 쉘 구조 - Google Patents

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Abstract

리튬 배터리 코어 및 쉘 구조는 쉘 몸체, 쉘 몸체의 커버 플레이트 상에 각각 연결된 제 1 및 제 2 단자 소자, 및 쉘 몸체의 커버 플레이트 아래에 각각 연결된 애노드 탭 및 캐소드 탭을 포함한다. 애노드 탭은 제 1 단자 소자에 전기 접속되며, 캐소드 탭은 일단은 제 2 단자 소자에 전기 접속되고, 캐소드 탭의 타단은 아래로 연장된 후 구부러져 결합부를 형성하며, 결합부와 애노드 탭 사이에 절연 소자가 형성되어 애노드 탭과 캐소드 탭의 접촉으로 인한 회로 쇼트를 방지한다.

Description

리튬 배터리 코어 및 쉘 구조{Lithium Battery Core and Shell Structure}
본 발명은 리튬 배터리 코어 및 쉘(shell) 구조에 관한 것으로, 특히, 공정 비용을 절감하고 전해질 용액의 누출을 방지할 수 있으며 단자들이 효과적으로 고정되어 사용자 안전을 보장할 수 있는 구조에 관한 것이다.
기존의 리튬 배터리 코어 및 쉘 구조는 크게 쉘 몸체, 전해질 용액, 적층 및 권선에 의해 조립되어 쉘 몸체에 내장되는 애노드 플레이트, 세파레이터 및 캐소드 플레이트를 포함한다. 애노드 플레이트는 각각 애노드 탭과 용접되어 쉘 몸체의 애노드 단자 기둥의 바닥에 용접된다. 캐소드 플레이트는 각각 캐소드 탭과 용접되어 쉘 몸체의 캐소드 단자 기둥의 바닥에 용접된다. 애노드 및 캐소드 단자 기둥의 상단에는 각각 나사산이 형성되어 너트가 끼워져 단자들이 고정된다.
그러나 기존의 리튬 배터리 코어 및 쉘 구조는 사용시 하기와 같은 단점이 있다.
1. 기존의 리튬 배터리 코어 및 쉘 구조가 전기 자동차와 같은 동적 기기에 장착되는 경우, 전기 자동차가 움직일 때의 진동으로 인해 단자들이 헐거워지기 쉽고 전해질 용액이 누출되기 쉽다.
2. 권선된 (winding cored) 애노드 탭이 쉘 몸체의 애노드 단자 기둥의 바닥부에 용접되고 권선된 캐소드 탭이 쉘 몸체의 캐소드 단자 기둥의 바닥에 용접될 때, 점 접촉의 특성상 용접점의 품질이 보장될 수 없기 때문에 전기 전도성 및 열 발산 특성이 저하하는 문제가 있다.
3. 리튬 배터리 코어 및 쉘의 적층 또는 권선에 의해 조립되는 사양, 형태 및 권선 코어는 달라지므로, 애노드 탭과 캐소드 탭의 위치 또한 달라지며, 그러한 다른 위치에는 다른 접속 방법이 사용되어야 하므로, 인력에 의한 공정시간이 실질적으로 증가되고 비용도 증가한다.
4. 상기 언급된 문제점을 해결하기 위하여, 전해질 누출을 방지할 수 있으며 단자들이 헐거워지는 것을 방지하여 안전성을 보장할 수 있으며, 전기 전도성 및 열 발산이 안정적이며, 따라서 공정 비용이 효과적으로 절감될 수 있는 리튬 배터리 코어 및 쉘 구조가 필요하다.
본 발명에 따른 리튬 배터리 코어 및 쉘 구조는 수년간에 걸친 R&D 연구 개발과 기술 축적의 결과이다.
본 발명의 목적은 하부에 연장된 캐소드 탭을 가진 커버 플레이트를 포함하며, 대형 및 소형 사양의 쉘 몸체는 물론 다양한 종류의 권선 코어에 사용될 수 있으며, 공정속도가 빠르고 인건비가 효과적으로 절감될 수 있는 리튬 배터리 코어 및 쉘 구조를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 단자들이 고정된 후 진동으로 인해 단자들이 헐거워 지는 것을 효과적으로 방지하여 안전성이 보장될 수 있는 리튬 배터리 코어 및 쉘 구조를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 구조적으로 콤팩트하게 제작되어 전해질 용액의 누출을 효과적으로 방지할 수 있는 리튬 배터리 코어 및 쉘 구조를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 애노드 탭과 캐소드 탭이 넓은 접촉 영역을 통해 각각 단자에 전기 접속되어 전기 전도성이 향상되고 열이 효과적으로 발산될 수 있는 리튬 배터리 코어 및 쉘 구조를 제공하는 것이다.
상기 설명된 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 리튬 배터리 및 쉘 구조는 쉘 몸체, 제 1 단자 소자, 제 2 단자 소자, 애노드 탭, 캐소드 탭 및 절연 소자를 포함한다. 쉘 몸체는 상단에 개구를 갖는 바닥 쉘 몸체와 바닥 쉘 몸체의 상단을 덮어 개구를 밀폐시키는 커버 플레이트를 포함한다. 제 1 및 제 2 단자 소자는 각각 쉘 몸체의 커버 플레이트 위에 연결된다. 애노드 탭은 쉘 몸체의 커버 플레이트 하부에 결합되고 제 1 단자 소자에 전기 접속된다. 캐소드 탭은 제 2 단자 소자에 전기 접속되고 그의 일단이 쉘 몸체의 커버 플레이트의 하부에 결합되며, 그의 타단이 아래로 연장되고 구부러져 결합부를 형성한다. 절연 소자는 캐소드 탭의 결합부와 애노드 탭 사이에 위치된다.
일 실시예에 따르면, 쉘 몸체의 커버 플레이트와 애노드 탭 및 캐소드 탭 사이에 플라스틱 절연 보드가 제공된다. 플라스틱 절연 보드는 길고 가느다란 판 모양으로 형성되며, 넓은 영역과 좁은 영역을 포함한다. 넓은 영역은 커버 플레이트와 캐소드 탭 사이에 위치되고, 좁은 영역은 커버 플레이트와 애노드 탭 사이에 위치되며, 애노드 탭의 외주는 커버 플레이트에 결합된다.
일 실시예에 따르면, 캐소드 탭의 결합부는 애노드 탭 하부에 연장되어 형성된다.
일 실시예에 따르면, 각각의 제1 및 제 2 단자 소자는 고정 소자, 고정부 및 미끄럼 방지 소자를 포함한다. 고정 소자는 바닥부와 바닥부 위로 연장된 수직부를 포함한다. 커버 플레이트를 관통하는 적어도 하나의 위치지정 소자를 통해 바닥부는 애노드 탭 또는 캐소드 탭 중 하나의 단자 플레이트에 연결된다. 고정부는 수직부에 결합되며, 고정부의 바닥은 미끄럼 방지 표면으로 형성된다. 미끄럼 방지 소자는 수직부에 결합되어 고정부 상에 위치되며, 바닥면과 고정부의 상부 표면 중 적어도 하나가 거친 표면으로 형성된다.
일 실시예에 따르면, 고정부의 바닥면인 미끄럼 방지 표면은 동일 면상에 형성된 복수개의 아래로 경사진 톱니를 포함한다. 고정부의 상부는 거친 표면으로 형성되고, 거친 표면은 동일 면상에 형성된 복수개의 위로 경사진 톱니를 포함하고, 위로 경사진 톱니 간의 간격은 아래로 경사진 톱니 간의 간격보다 넓다.
일 실시예에 따르면, 미끄럼 방지 소자의 바닥면은 거친 표면으로 형성되고, 거친 표면은 동일 면상에 형성된 복수개의 경사진 톱니를 포함하고, 경사진 톱니 간의 간격은 상기 위로 경사진 톱니 간의 간격과 동일하다.
그러므로, 본 발명은 다음과 같은 이점이 있다.
1. 본 발명의 캐소드 탭은 애노드 탭의 아래로 연장될 수 있고, 캐소드 탭의 길이는 권선 코어의 사양에 따라 조절될 수 있으므로, 대형 및 소형 사양의 다양한 쉘 몸체에는 물론 다양한 종류의 권선 코어에 적용될 수 있다. 따라서 공정 속도를 빠르게 할 수 있고 인건비가 효과적으로 절감될 수 있다.
2. 본 발명에 따르면, 애노드 탭과 캐소드 탭이 단자에 전기 접속되므로 전기 전도성을 위한 전압 및 전류가 대전류가 인가될 때에도 안정될 수 있을 뿐 아니라 열이 효율적으로 발산될 수 있으므로 내구성 있고 수명이 긴 제품을 제조할 수 있다.
3. 본 발명은 단자의 상부 표면에 단단히 고정되는 톱니 구조를 가진 미끄럼 방지 표면을 구현하며, 미끄럼 방지 소자의 바닥면과 고정부의 상부는 서로 맞물리는 톱니를 가지므로, 단자들이 효과적으로 고정되며 진동으로 인해 헐거워지는 것이 방지되어 안전성이 보장된다.
4. 본 발명에 따른 고정 소자, 쉘 몸체의 커버 플레이트 및 플라스틱 재킷, 및 단자 플레이트는 리벳으로 고정되어 단단히 결합되어, 사용시에 전해질 용액이 누출되는 것이 효과적으로 방지될 수 있다.
결론적으로, 상기 설명된 바와 같이 본 발명은 전해질 용액의 누출이 효과적으로 방지되고 단자들이 적절하게 고정되어 안정성이 확보될 수 있으며 따라서 공정 비용이 절감될 수 있으므로 실용적이고 상업적인 가치를 갖게 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 코어 및 쉘 구조의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 리튬 배터리 코어 및 쉘 구조의 미끄럼 방지 소자의 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 리튬 배터리 코어 및 쉘 구조의 고정부의 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 리튬 배터리 코어 및 쉘 구조가 구부러지기 전의 캐소드 탭의 상면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 리튬 배터리 코어 및 쉘 구조의 바닥 쉘 몸체가 조립되기 전의 횡단면도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리튬 배터리 코어 및 쉘 구조의 개략도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1 내지 3을 참조하면 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리튬 배터리 코어 및 쉘 구조(1)는 쉘 몸체(2), 제 1 단자 소자(3), 제 2 단자 소자(4), 플라스틱 절연 보드(5), 애노드 탭(6), 캐소드 탭(7) 및 절연 소자(8)을 포함한다.
쉘 몸체(2)는 속이 빈 사각형 몸체이며, 상부에 개구를 가진 바닥 쉘 몸체(22), 바닥 쉘 몸체(22)의 상부를 덮어 개구를 밀폐시키기 위한 커버 플레이트(23)를 포함한다. 커버 플레이트(23)의 중앙부에는 폭발 방지 홀이 형성되며, 커버 플레이트 상의 폭발 방지 홀(24)의 양측에는 플라스틱 재킷(27)이 배치된다. 각각의 플라스틱 재킷(27)에는 2개의 원형 통로(271)가 형성되어 있다.
제 1 및 제 2 단자 소자(3,4)는 쉘 몸체(2)의 커버 플레이트에 결합되며, 각각 고정 소자(31), 고정부(32) 및 미끄럼 방지 소자(33)를 포함한다. 본 실시예에서는, 고정 소자(31)는 거꾸로 된 T-자 모양으로 형성되고 사각형 바닥부(311), 바닥부(311)를 관통하는 두개의 리벳, 바닥부(311)의 중앙부로부터 위로 연장된 나사를 포함한다. 여기서 리벳은 위치지정 소자(312)이며 나사는 수직 부분(313)이다. 고정부(32)는 수직 부분(313)에 끼워진 고리 모양의 개스킷이다. 미끄럼 방지 표면(321)은 고정부(32)의 바닥에 형성되고 동일 면상에 정렬된 복수개의 아래로 경사진 톱니(322)로 형성된다. 고정부(32)의 상단은 거친 표면(323)으로 형성되고, 거친 표면(323)은 동일 면상에 정렬된 복수개의 위로 경사진 톱니(324)로 형성된다. 위로 경사진 톱니(324) 간의 간격은 아래로 경사진 톱니(322) 간의 간격보다 넓다.
미끄럼 방지 소자(33)는 고정 소자(31)의 수직 부분(313)에 끼워지는 너트이다. 일 실시예에 따르면, 미끄럼 방지 소자(33)가 고정 소자(31)와 끼워져 결합될 수 있도록 미끄럼 방지 소자(33)는 볼트이고 고정 소자(31)의 수직 부분(313)은 너트일 수 있다. 미끄럼 방지 소자(33)가 고정 소자(31)의 수직 부분(313)에 끼워진 후, 미끄럼 방지 소자(33)는 고정부(32) 위에 위치된다. 또한, 미끄럼 방지 소자(33)의 바닥면은 거친 표면(331)으로 형성되고, 거친 표면(331)은 동일 면상에 배열된 복수개의 경사진 톱니(332)를 포함하며, 미끄럼 방지 소자(33)와 고정부(32)가 서로 맞물릴 수 있도록 경사진 톱니(332) 간의 간격은 고정부(32)의 위로 경사진 톱니(324)의 간격과 같다.
플라스틱 절연 보드(5)는 길고 가느다란 판 모양으로 형성되며, 넓은 영역(51), 넓은 영역(51)의 일단으로부터 연장된 좁은 영역(52) 및 복수개의 관통홀을 포함한다.
애노드 탭(6)은 플라스틱 절연 보드(5)의 좁은 영역(52) 아래에 배치되는 사각형의 금속 플레이트이며, 애노드 탭(6)의 외주는 커버 플레이트(23)의 바닥에 용접되어 플라스틱 절연 보드(5)의 좁은 영역(52)은 커버 플레이트(23)와 애노드 탭(6) 사이에 위치된다.
캐소드 탭(7)은 길고 가느다란 판 모양의 금속 플레이트이며, 그의 일단은 플라스틱 절연 보드(5)의 넓은 영역(51) 아래에 위치하며, 타단은 아래로 연장된 후 애노드 탭(6)을 향해 구부러져 결합부(71)를 형성한다. 결합부(71)는 절연막으로 코팅되고 절연막은 절연 소자(8)이다. 일 실시예에 따르면, 절연 소자(8)는 캐소드 탭(7)의 결합부(71)와 애노드 탭(6) 사이에 위치되는 절연 보드이며 애노드 탭(6)과 캐소드 탭(7)의 접촉으로 인한 회로 쇼트를 방지한다.
따라서, 도 4 및 5에 도시된 바와 같이, 위치지정 소자(312)가 플라스틱 재킷(27), 커버 플레이트(23) 및 플라스틱 절연 보드(5)의 좁은 영역(52)를 관통한 후, 리벳 머신으로 리벳을 고정시킴으로써 고정 소자(31), 플라스틱 재킷(27), 커버 플레이트(23), 플라스틱 절연 보드(5)의 좁은 영역(52) 및 애노드 탭(6)은 단단히 서로 결합된다. 일 실시예에 따르면, 위치지정 소자(312)는 볼트이며, 대응하는 너트를 사용하여, 고정 소자(31), 플라스틱 재킷(27), 커버 플레이트(23), 플라스틱 절연 보드(5)의 좁은 영역(52) 및 애노드 탭(6)은 단단히 서로 결합될 수 있다. 제 2 단자 소자(4)도 동일하게, 고정 소자(31), 플라스틱 재킷(27), 커버 플레이트(23), 플라스틱 절연 보드(31)의 넓은 영역(51) 및 캐소드 탭(7)이 단단히 서로 결합될 수 있다. 여기서, 캐소드 탭(7)은 도 4에 도시된 바와 같이 일직선의 길고 가느다란 판 모양이다. 이러한 결합을 통해, 애노드 탭(6)은 커버 플레이트(23) 및 제 1 단자 소자(3)와 전기 접속되고, 캐소드 탭(7)은 제 2 단자 소자와 전기 접속된다.
도 5 및 6을 참조하면, 권선된 애노드 탭(9)이 바닥 쉘 몸체(22) 상에 용접되고, 권선된 캐소드 탭(91)은 커버 플레이트(23) 아래에 위치된 캐소드 탭(7)의 결합부(71)에 용접된 후, 캐소드 탭(7)이 평평한 U-자형으로 구부러지거나 결합부(71)가 구부러진 후 애노드 탭(6) 아래로 연장되어 애노드 플레이트, 세파레이터 및 캐소드 플레이트는 바닥 쉘 몸체(22) 안에 내장되고 바닥 쉘 몸체(22)는 상부에 커버 플레이트를 덮음으로써 완전히 밀폐된다.
도 6을 참조하면, 애노드 단자(92)와 캐소드 단자(93)가 각각 제 1 및 제 2 단자 소자(3,4)의 고정 소자(31)의 수직 부분(313)에 연결되면, 고정 소자(31)의 바닥부(311)와 고정부(32) 사이에 위치되게 되며, 고정부(32)의 바닥 미끄럼 방지 표면(321)은 애노드 단자(92)와 캐소드 단자(93)의 상부 표면에 단단히 고정되고 애노드 단자(92)와 캐소드 단자(93)는 단단히 눌러져 헐거워 지는 것이 방지된다. 미끄럼 방지 소자(33)의 바닥면상의 경사진 톱니(332)와 고정부(32)의 상단 상의 위로 경사진 톱니(324)는 서로 맞물려서 고정된다. 따라서 미끄럼 방지 소자(33)의 바닥면과 고정부(32)의 상단이 접촉상태에 있을 때, 미끄럼 방지 소자(33)가 진동으로 인해 회전되거나 헐거워지는 것이 방지될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
2: 쉘 몸체 22: 바닥 쉘 몸체
23: 커버 플레이트 3: 제 1 단자 소자
4: 제 2 단자 소자: 6: 애노드 탭
7: 캐소드 탭 8: 절연 소자
5: 플라스틱 절연 보드 31: 고정 소자
32: 고정부 33: 미끄럼 방지 소자

Claims (6)

  1. 상단에 개구를 갖는 바닥 쉘 몸체와 바닥 쉘 몸체의 상단을 덮어 개구를 밀폐시키는 커버 플레이트를 포함하는 쉘 몸체;
    쉘 몸체의 커버 플레이트 위에 각각 연결된 제 1 및 제 2 단자 소자;
    쉘 몸체의 커버 플레이트 하부에 결합되고 제 1 단자 소자에 전기 접속된 애노드 탭;
    제 2 단자 소자에 전기 접속되고 그의 일단이 쉘 몸체의 커버 플레이트의 하부에 결합되며, 그의 타단이 아래로 연장되고 구부러져 결합부를 형성하는 캐소드 탭; 및
    캐소드 탭의 결합부와 애노드 탭 사이에 위치된 절연 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 배터리 코어 및 쉘 구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    쉘 몸체의 커버 플레이트와 애노드 탭 및 캐소드 탭 사이에 플라스틱 절연 보드가 위치되고, 플라스틱 절연 보드는 길고 가느다란 판 모양으로 형성되며, 넓은 영역과 좁은 영역을 포함하며, 넓은 영역은 커버 플레이트와 캐소드 탭 사이에 위치되고, 좁은 영역은 커버 플레이트와 애노드 탭 사이에 위치되며, 애노드 탭의 외주는 커버 플레이트에 결합되는 것을 특징으로 하는 리튬 배터리 코어 및 쉘 구조.
  3. 제 1 항 또는 2 항에 있어서,
    상기 캐소드 탭의 결합부는 애노드 탭 하부에 연장되어 형성된 것을 특징으로 하는 리튬 배터리 코어 및 쉘 구조.
  4. 제 1 항 또는 2 항에 있어서, 상기 각각의 제1 및 제 2 단자 소자는,
    바닥부와 바닥부 위로 연장된 수직부를 포함하며, 커버 플레이트를 관통하는 적어도 하나의 위치지정 소자를 통해 상기 바닥부가 상기 애노드 탭 또는 상기 캐소드 탭 중 하나의 단자 플레이트에 연결되는, 고정 소자;
    상기 수직부에 결합되며, 미끄럼 방지 표면이 바닥에 형성된 고정부; 및
    상기 수직부에 결합되어 상기 고정부 상에 위치되며, 바닥면과 상기 고정부의 상부 표면 중 적어도 하나가 거친 표면으로 형성된, 미끄럼 방지 소자
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 배터리 코어 및 쉘 구조.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 고정부의 바닥면인 미끄럼 방지 표면은 동일 면상에 형성된 복수개의 아래로 경사진 톱니를 포함하며, 상기 고정부의 상부는 거친 표면으로 형성되고, 상기 거친 표면은 동일 면상에 형성된 복수개의 위로 경사진 톱니를 포함하고, 상기 위로 경사진 톱니 간의 간격은 상기 아래로 경사진 톱니 간의 간격보다 넓은 것을 특징으로 하는 리튬 배터리 코어 및 쉘 구조.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 고정부의 바닥면인 미끄럼 방지 표면은 동일 면상에 형성된 복수개의 아래로 경사진 톱니를 포함하고, 상기 고정부의 상부는 거친 표면으로 형성되며, 상기 거친 표면은 동일 면상에 형성된 복수개의 위로 경사진 톱니를 포함하며, 상기 위로 경사진 톱니 간의 간격은 상기 아래로 경사진 톱니 간의 간격보다 넓으며, 상기 미끄럼 방지 소자의 바닥면은 거친 표면으로 형성되고, 상기 거친 표면은 동일 면상에 형성된 복수개의 경사진 톱니를 포함하고, 상기 경사진 톱니 간의 간격은 상기 위로 경사진 톱니 간의 간격과 동일한 것을 특징으로 하는 리튬 배터리 코어 및 쉘 구조.
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