KR101464220B1 - 체결턱을 구비하는 이차전지용 케이스 - Google Patents

체결턱을 구비하는 이차전지용 케이스 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의한 이차전지용 케이스는, 하판과, 상기 하판으로부터 상향으로 연장되는 상향측벽으로 구성되어, 상측이 개방된 내부공간을 구비하는 캔; 상판과, 상기 상판으로부터 하향으로 연장되는 하향측벽으로 구성되어 하측이 개방된 내부공간을 구비하며, 상기 하향측벽의 하단이 상기 하판의 상면에 안착되도록 상기 캔의 내부공간에 삽입되어 상기 캔의 내부공간을 외부와 격리시키는 캡; 을 포함하되, 상기 하향측벽은 외측으로 연장되었다가 다시 하향으로 연장되는 체결턱을 구비하고, 상기 상향측벽은 체결턱의 상면에 안착되도록 벤딩되는 벤딩부를 구비한다. 본 발명에 의한 이차전지용 케이스는, 외부로 돌출되는 부위 없이 캔과 캡이 결합될 수 있고, 내부압력이 증가되더라도 캔과 캡 간의 결합 및 밀폐가 유지되며, 전극조립체와의 통전성이 개선된다는 장점이 있다.

Description

체결턱을 구비하는 이차전지용 케이스 {Case for secondary battery having locking part}
본 발명은 캔과 캡으로 구성되는 이차전지용 케이스에 관한 것으로, 더 상세하게는 외측으로 돌출되는 부위 없이 캔과 캡이 결합 가능하고, 캔과 캡의 체결력 및 내부공간 밀폐성을 향상시킬 수 있으며, 전극조립체와의 통전성이 개선될 수 있는 이차전지용 케이스에 관한 것이다.
일반적으로 이차전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지로, 최근 들어 고에너지 밀도의 비수전해액을 이용한 고출력 이차 전지가 개발되고 있으며, 하나의 전지 셀이 팩 형태로 포장된 저 용량 전지의 경우 폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같은 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 대 전력을 필요로 하는 기기 예컨대, 전기 자동차 등의 모터 구동용 전원의 경우에는 상기 전지 셀을 수십 개 직렬 또는 병렬로 연결하여 대용량의 이차 전지를 구성하게 된다.
상기 이차전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데 대표적인 형상으로는, 띠 상의 양극판과 음극판 사이에 절연체인 격리막(separator)을 개재하여 이를 와류 상으로 감아 전극군(또는, 젤리롤)을 형성한 원통형과, 양극판과 음극판 및 격리막을 복수개로 적층하여 전극조립체를 형성한 후 이를 케이스에 내장 설치한 스택형이 있다.
상기 케이스는 통상적으로 기준치 이상의 강도를 갖도록 금속판으로 제작되며, 전해액과 전극조립체가 삽입되는 캔과, 캔의 입구를 덮어 밀봉하는 캡으로 이루어진다. 그런데 리튬이온 이차전지를 사용하는 중에는 가스 발생에 따른 내압의 상승으로 캔과 캡의 접촉 부위에서 전해액이 누액되는 상황이 종종 발생된다. 만일 이와 같이 전해액이 누액되는 경우에는, 그 자체로 전지의 성능에 치명적인 영향을 미칠 뿐 만 아니라, 더욱 심각하게는 전지가 사용되고 있는 전자기기의 전자회로를 오염시켜 고가인 전자기기의 수명을 단축시키게 된다. 따라서 상기 캔과 캡은 완전히 밀봉되도록 결합된다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 종래의 이차전지용 케이스에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 종래의 이차전지용 케이스의 분해사시도이고, 도 2는 종래의 이차전지용 케이스의 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 종래의 이차전지용 케이스는, 상측이 개방되도록 오목한 형상으로 형성되며 상측 입구에 플랜지(12)가 구비되는 캔(10)과, 상기 캔(10)의 상측 입구 및 플랜지(12)를 덮도록 안착되며 가장자리 끝단이 플랜지(12)를 감싸도록 결합되는 캡(20)과, 상기 캔(10)과 캡(20)이 이루는 내부공간에 인입되는 전극조립체(30)를 포함하여 구성된다. 이때, 전극조립체(30)가 인입되는 내부공간에는 전해액이 채워지며, 상기 전해액이 외부로 유출되지 아니하도록 캔(10)과 캡(20)이 맞닿는 부위에는 개스킷(40)이 삽입된다.
그러나 상기와 같이 구성되는 종래의 이차전지용 케이스는, 내부압력이 증가에 따라 캡(20)이 위로 들리게 될 때 플랜지(12)의 상면과 캡(20)의 저면 사이가 벌어지게 되는바, 내부의 전해액 및 가스가 외부로 유출될 우려가 있다는 단점이 있다. 물론, 플랜지(12)의 길이를 증가시키거나 캡(20)의 가장자리로 감싸진 플랜지(12)를 추가적으로 절곡시키는 경우 상기와 같은 전해액 및 가스의 유출 우려가 감소될 수 있지만, 플랜지(12)의 길이를 증가시키면 이차전지의 전체 크기가 증가하게 된다는 문제점이 있고, 플랜지(12)를 절곡시키기 위해서는 별도의 공정이 추가적으로 요구된다는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 외부로 돌출되는 부위 없이 캔과 캡이 결합될 수 있고, 내부압력 증가에 대한 캔과 캡 간의 체결력 및 밀폐성이 향성되며, 전극조립체와의 통전성이 개선된 이차전지용 케이스를 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 이차전지용 케이스는, 하판과, 상기 하판으로부터 상향으로 연장되는 상향측벽으로 구성되어, 상측이 개방된 내부공간을 구비하는 캔; 상판과, 상기 상판으로부터 하향으로 연장되는 하향측벽으로 구성되어 하측이 개방된 내부공간을 구비하며, 상기 하향측벽의 하단이 상기 하판의 상면에 안착되도록 상기 캔의 내부공간에 삽입되어 상기 캔의 내부공간을 외부와 격리시키는 캡; 을 포함하되, 상기 하향측벽은 외측으로 연장되었다가 다시 하향으로 연장되는 체결턱을 구비하고, 상기 상향측벽은 체결턱의 상면에 안착되도록 벤딩되는 벤딩부를 구비한다.
상기 체결턱은 상기 하향측벽의 중단에 형성되고, 상기 상향측벽은, 상기 벤딩부 끝단으로부터 상향 연장되면서 상기 하향측벽에 밀착되는 연장부를 더 포함한다.
상기 벤딩부는 상기 상향측벽의 상측 끝단에 형성되며, 상기 체결턱의 상면에 안착된 벤딩부의 최고점 높이는 상기 상판의 상면 높이 이하로 설정된다.
상기 벤딩부의 상면은 상기 상판의 상면과 하나의 평면을 이루도록 구성된다.
상기 하향측벽은 상기 체결턱이 상하 방향으로 둘 이상 형성되고, 상기 상향측벽은 상기 벤딩부가 상하 방향으로 둘 이상 형성되어, 상기 둘 이상의 체결턱에 서로 다른 벤딩부가 각각 안착된다.
상기 벤딩부는 상기 체결턱을 하향 가압하도록 벤딩되어, 상기 하향측벽의 하단이 상기 하판에 압착되도록 구성된다.
상기 벤딩부의 끝단은, 상기 체결턱보다 아래에 위치하는 하향측벽의 내측면보다 상기 캡의 수직 중심에 가깝도록 위치된다.
상기 상판은, 하향으로 함몰되어 상기 상향측벽의 벤딩에 의해 하향 가압될 때 상기 전극조립체를 하향 가압하는 함몰부를 구비한다.
상기 함몰부의 측벽은, 아래로 갈수록 상기 함몰부의 수직 중심선과 가까워지는 방향으로 경사지게 형성된다.
상기 상향측벽과 상기 하향측벽 사이, 상기 하향측벽과 상기 하판 사이에 삽입되어, 상기 캔과 상기 캡 사이를 밀폐시키는 개스킷을 더 포함한다.
본 발명에 의한 이차전지용 케이스는, 외부로 돌출되는 부위 없이 캔과 캡이 결합될 수 있고, 내부압력이 증가되더라도 캔과 캡 간의 결합 및 밀폐가 유지되며, 전극조립체와의 통전성이 개선된다는 장점이 있다.
도 1은 종래의 이차전지용 케이스의 분해사시도이다.
도 2는 종래의 이차전지용 케이스의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 의한 이차전지용 케이스의 분해사시도이다.
도 4 및 도 5는 캔과 캡이 결합되는 과정을 순차적으로 도시하는 단면도이다.
도 6은 캔과 캡의 결합구조를 도시하는 부분단면도이다.
도 7은 본 발명에 의한 이차전지용 케이스 제2 실시예의 단면도이다.
도 8은 본 발명에 의한 이차전지용 케이스 제3 실시예의 단면도이다.
도 9는 본 발명에 의한 이차전지용 케이스 제4 실시예의 단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 이차전지용 케이스의 실시예를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 의한 이차전지용 케이스의 분해사시도이고, 도 4 및 도 5는 캔과 캡이 결합되는 과정을 순차적으로 도시하는 단면도이며, 도 6은 캔과 캡의 결합구조를 도시하는 부분단면도이다.
본 발명에 의한 이차전지용 케이스는 일반적인 이차전지용 케이스와 마찬가지로, 내부에 전극조립체(300)가 인입되고 전해액이 채워지질 수 있도록 내부공간이 마련되는 캔(100)과, 상기 캔(100)의 내부공간 입구를 덮어 밀폐시킴으로써 전해액이나 내부에서 발생되는 가스가 외부로 유출되는 것을 방지하는 캡(200)으로 구성된다. 캔(100)은, 바닥체 역할을 하는 하판(110)과, 상기 하판(110)으로부터 상향으로 연장되어 하판(110)의 상측공간 측방을 둘러싸는 상향측벽(120)으로 이루어져, 내부공간이 상측으로 개방되도록 마련된다. 또한 캡(200)은, 캔(100)의 내부공간 상측을 덮을 수 있는 크기 및 형상을 갖는 상판(210)과, 상기 상판(210)의 가장자리로부터 하향으로 연장되어 상판(210)의 하측공간 측방을 둘러싸는 하향측벽(220)으로 이루어져, 내부공간이 하측으로 개방되도록 마련된다.
상기 하향측벽(220)에 의해 둘러싸여지는 공간은 상향측벽(120)에 의해 둘러싸여지는 공간보다 약간 작게 설정되는바, 캡(200)이 캔(100)의 내측으로 인입됨에 따라 하향측벽(220)이 상향측벽(120)과 겹쳐지게 되고, 상기 캡(200)의 내측공간에 전극판조립체(300) 및 전해액이 위치된다. 이때, 캡(200) 내부에 채워져 있는 전해액과 전극판조립체(300)의 화학반응 시 발생되는 가스가 하향측벽(220)과 상향측벽(120)의 사이를 통해 외부로 배출되는 현상을 방지할 수 있도록, 캔(100)과 캡(200)이 결합될 때 하향측벽(220)의 외측면은 상향측벽(120)의 내측면에 밀착된다.
한편, 이차전지용 케이스를 이루는 캔(100)과 캡(200)은 일반적으로 금속으로 제작되는데, 서로 다른 두 개의 금속이 직접 맞닿게 되면 두 개의 금속이 완벽하게 밀착되지 못하고 미세하게나마 이격 공간이 발생되기 쉬우므로, 본 발명에 의한 이차전지용 케이스는 캔(100)과 캡(200)이 맞닿는 부위 즉, 상향측벽(120)과 하향측벽(220) 사이, 하향측벽(220)과 하판(110) 사이에 삽입되어 상기 캔(100)과 캡(200) 사이를 밀폐시키는 개스킷(400)이 추가로 구비될 수 있다.
이와 같이 하향측벽(220)과 상향측벽(120)이 겹쳐지도록 장착되고 하향측벽(220)과 상향측벽(120) 사이에 개스킷(400)이 장착되면, 이차전지용 케이스의 내부압력이 증가하여 내부공간이 팽창되더라도 캔(100)과 캡(200) 사이로는 전해액이나 가스가 외부로 유출되지 아니하게 된다. 그러나 케이스 내부압력이 증가되면 캡(200)은 상향으로 슬라이딩되도록 힘을 받게 되고, 이에 따라 캔(100)과 캡(200)이 분리될 수 있다는 문제점이 있다. 본 발명에 의한 이차전지용 케이스는 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있도록 즉, 내부압력이 발생되더라도 캡(200)이 상향으로 슬라이딩되어 캔(100)으로부터 분리되지 아니하도록, 캔(100)의 상향측벽(120) 상측부가 내측으로 벤딩되어 캡(200)에 걸리는 구조를 갖는다. 종래의 이차전지용 케이스는(도 1 및 도 2 참조), 내부압력 상승 시 캔(10)과 캡(20)이 상호 멀어지는 방향으로 힘을 받게 되어 캔(10)과 캡(20) 사이가 벌어지게 되지만, 본 발명에 의한 이차전지용 케이스는 내부압력이 상승되어 캡(200)의 상판(210)이 하판(110)과 멀어지는 방향으로 힘을 받고 캡(200)의 하향측벽(220)이 외측으로 벌어지는 방향으로 힘을 받더라도, 상기 캡(200)은 상향측벽(120)의 벤딩된 부위(이하 벤딩부(122)라고 약칭한다.)에 걸려 상승되지 못하고, 캡(200)의 하향측벽(220)은 캔(100)의 상향측벽(120)에 압착되는바, 캔(100)과 캡(200) 사이에 이격공간이 발생되지 아니하게 된다. 오히려, 내부압력이 상승되었을 때 캡(200)은 더욱 큰 힘으로 벤딩부(122) 및 상향측벽(120)에 압착되므로, 캔(100)과 캡(200) 사이의 밀폐성은 더욱 향상된다고 할 수 있다.
이때, 상향측벽(120)의 벤딩된 부위(이하 벤딩부(122)라고 약칭한다.)가 캡(210)의 상면에 안착되도록 구성되면, 상기 벤딩부(122)가 캡(210)의 상면보다 더 위로 돌출되므로, 이차전지 장착공간이 더욱 크게 확보되어야 한다는 단점이 있다. 또한, 큰 전압 및 큰 전류가 요구될 때에는 복수개의 이차전지를 적층시킨 후 전기적으로 연결하는데, 상기 벤딩부(122)가 캡(210)의 상면으로부터 상향 돌출되면 이차전지가 안정적으로 적층되지 못하고 흔들리게 되며, 이차전지 적층과정에서 벤딩부(122)에 충격이 가해져 상기 벤딩부(122)가 파손될 수 있다는 문제점이 있다. 따라서 본 발명에 의한 이차전지용 케이스는, 외측으로 돌출되는 방향으로 연장되었다가 다시 하향으로 연장되는 체결턱(230)이 하향측벽(220)에 구비되고, 상기 벤딩부(122)는 체결턱(230)의 상면에 안착되도록 구성된다는 점에 특징이 있다. 이와 같이 벤딩부(122)가 상판(210)의 상면에 밀착되는 것이 아니라 하향측벽(220)에 형성된 체결턱(230)에 밀착되도록 구성되면, 벤딩부(122)가 상판(210)의 상면보다 더 위로 돌출되지 아니하므로, 복수 개의 이차전지를 안정적으로 적층시킬 수 있으며, 벤딩부(122)의 파손을 방지할 수 있다는 장점이 있다.
따라서 본 발명에 의한 이차전지용 케이스를 조립할 때에는, 먼저 캔(100)의 내부공간에 전극조립체(300)를 안착시킨 후, 도 4에 도시된 바와 같이 캡(200)의 하향측벽(220)이 캔(100)의 상향측벽(120) 내측면에 밀착되도록 끼워맞춤 방식으로 캡(200)을 캔(100)에 삽입시킨다. 이때까지 캔(100)의 상향측벽(120)은 상측을 향해 곧게 펴져 있는 상태를 유지한다. 캡(200)이 캔(100)에 완전히 삽입되면, 조립자는 도 5에 도시된 바와 같이 상향측벽(120)의 상측부를 안쪽으로 벤딩시켜 체결턱(230)의 상면에 밀착시킴으로써, 캡(200)이 벤딩부(122)에 걸려 상향으로 빠지지 아니하도록 한다. 이때, 도 5에 도시된 바와 같이 체결턱(230)이 하향측벽(220)의 중단에 형성되는 경우, 상판(210)이 측방으로 흔들리는 현상이 발생되지 아니하도록 상기 벤딩부(122) 끝단으로부터 상향 연장되면서 하향측벽(220)(더 명확하게는 하향측벽(220) 중 체결턱(230)보다 상측에 위치하는 지점)에 밀착되는 연장부(124)가 구비될 수 있다.
또한, 상향측벽(120)의 벤딩부(122)가 체결턱(230)의 상면을 덮도록 절곡됨으로써 캔(100)과 캡(200)이 결합되도록 구성되면, 도 1 및 도 2에 도시된 플랜지(12)를 생략할 수 있으므로, 전극조립체(300)의 크기를 동일하게 유지하면서도 상기 플랜지(12)의 길이만큼 제품의 폭방향 규격을 줄일 수 있다는 장점이 있다. 이와 같이 이차전지를 소형화시킬 수 있으면, 이차전지가 내장되는 다양한 종류의 전자제품의 크기를 줄일 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 케이스 내부의 전해액 및 가스가 외부로 유출되는 것을 방지하기 위해서는, 하향측벽(220)의 하단이 하판(110)의 상면에 압착되도록 구성됨이 바람직하다. 따라서 벤딩부(122)가 체결턱(230)의 상면에 적층되도록 벤딩될 때, 상기 벤딩부(122)는 하향측벽(220)을 하향 가압하도록 구성됨이 바람직하다. 즉, 도 4에 도시된 상태에서 도 5에 도시된 상태가 되도록 벤딩부(122)를 벤딩시킬 때, 벤딩부(122)가 단순히 체결턱(230)을 덮는 것으로 끝나는 것이 아니라 체결턱(230)을 하향으로 가압할 때까지 상기 벤딩부(122)를 충분히 벤딩시킴으로써, 하향측벽(220)의 하측단이 하판(110)의 상면에 압착되도록 할 수 있다. 이와 같이 벤딩부(122)를 벤딩시키면, 벤딩부(122)와 체결턱(230)이 상호 압착될 뿐만 아니라 하향측벽(220)의 하단과 하판(110) 역시 상호 압착되므로, 케이스 내부의 전해액 및 가스가 외부로 유출되는 현상을 더욱 효과적으로 방지할 수 있게 된다. 이때, 체결턱(230) 아래에 위치하는 하향측벽(220)이 하판(110)에 대해 수직으로 세워지지 아니하고 일측으로 경사지게 비스듬히 세워지면, 벤딩부(122)가 체결턱(230)을 하향으로 가압할 때 하향측벽(220)이 일측으로 넘어지게 된다. 따라서 체결턱(230) 아래에 위치하는 하향측벽(220)은 상기 하판(110)과 직각을 이루도록 배치되며, 상기 벤딩부(122)는 하향측벽(220)을 하판(110)과 직각인 방향으로 가압하도록 구성됨이 바람직하다.
한편, 벤딩부(122)의 길이가 짧아 체결턱(230)의 상면을 충분히 덮지 못하면, 벤딩부(122)가 벤딩되어 체결턱(230)을 하향 가압할 때, 하향측벽(220)의 수평단면 중 일부에만(더 명확하게는 벤딩부(122)의 수직 하방에 위치하는 부위에만) 하중이 인가되므로, 하향측벽(220)이 비틀어지거나 변형될 우려가 있다. 따라서 본 발명에 의한 이차전지용 케이스는, 벤딩부(122)가 체결턱(230)을 하향 가압할 때 하향측벽(220)의 전체에 걸쳐 고르게 하중이 인가될 수 있도록 하기 위하여, 상기 벤딩부(122)의 끝단은 체결턱(230)보다 아래에 위치하는 하향측벽(220)의 내측면보다 캡(200)의 수직 중심에 가깝도록 즉, 도 6에 도시된 바와 같이 벤딩부(122)의 끝단이 아래측 하향측벽(220)의 내측면보다 적어도 'a'라는 거리만큼 내측으로 연장되도록 설계됨이 바람직하다. 이와 같이 벤딩부(122)가 충분히 길게 연장되면, 상기 벤딩부(122)가 체결턱(230)을 하향 가압할 때 하향측벽(220) 전체에 걸쳐 고르게 하중이 인가되는바, 상기 하향측벽(220)이 일측으로 기울어지거나 비틀어지는 현상을 방지할 수 있게 된다.
또한 본 실시예에서는 하향측벽(220)에 체결턱(230)이 하나만 형성되고 상향측벽(120)에 벤딩부(122)가 하나만 형성되는 경우만을 도시하고 있으나, 본 발명에 의한 이차전지용 케이스는 체결턱(230)과 벤딩부(122)가 하향측벽(220)과 상향측벽(120)에 각각 둘 이상 형성되도록 즉, 체결턱(230)과 벤딩부(122)가 각각 상하방향으로 둘 이상씩 배열되어 하향측벽(220)과 상향측벽(120)이 다단으로 절곡되는 구조로 제작될 수 있다. 이와 같이 하향측벽(220)과 상향측벽(120)이 다단으로 절곡된 구조로 제작되면, 상향측벽(120)을 벤딩하여 하향측벽(220)을 하향 가압할 때 상기 가압력이 둘 이상의 체결턱(230)에 분산되어 인가되므로, 보다 안정적인 가압이 가능해진다는 장점이 있다. 이때 체결턱(230)과 벤딩부(122)의 개수는 이차전지용 케이스의 특성에 따라 자유롭게 변경될 수 있다.
또한, 상향측벽(120)의 상측부를 안쪽방향(케이스의 중심방향)으로 절곡하게 되면, 벤딩된 부위가 접히는 경우 즉, 이웃하는 벤딩부(122)의 모서리 부위가 겹쳐져 체결턱(230)의 상면에 적층되지 아니하고 세워지는 경우가 발생될 수 있다. 이와 같이 벤딩부(122) 일부가 접혀진 부위는 높이가 높아지게 되고, 체결턱(230)을 하향 가압하는 기능을 정상적으로 수행할 수 없게 된다. 예를 들어 본 실시예에 도시된 바와 같이 체결턱(230)이 사각형을 이루도록 배열되는 경우, 각 모서리 부위에서는 벤딩부(122)가 두 겹으로 접혀져 수평으로 눕혀지지 아니하는 현상이 발생된다. 따라서 본 발명에 의한 이차전지용 케이스는, 벤딩부(122) 중 겹치는 부위(본 실시예에서는 모서리 부위)에 절개선이 형성되어 해당 부위에서 벤딩부(122)가 두 겹으로 포개어 적층되거나, 벤딩부(122) 중 겹쳐지는 부위(본 실시예에서는 모서리 부위)가 따내어져 상기 벤딩부(122)가 모서리 부위에서 겹쳐지지 아니하도록 구성될 수도 있다.
도 7은 본 발명에 의한 이차전지용 케이스 제2 실시예의 단면도이고, 도 8은 본 발명에 의한 이차전지용 케이스 제3 실시예의 단면도이다.
본 발명에 의한 이차전지용 케이스는, 상향측벽(120)의 상측에 연장부(124)가 형성되지 아니하고 벤딩부(122)만이 형성되더라도 상판(210)이 측방향으로 흔들리지 아니하고 안정적으로 고정되도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 벤딩부(122)는 상향측벽(120)의 상측 끝단에 형성되고, 상기 체결턱(230)은 벤딩부(122)와 개스킷(400)의 두께를 합친 거리만큼 상판(210)보다 낮은 지점에 형성되어, 벤딩부(122)가 체결턱(230)의 상면에 안착되었을 때 상기 벤딩부(122)의 상면과 상판(210)의 상면이 일치하도록 구성될 수 있다.
이와 같이 벤딩부(122)의 상면과 상판(210)의 상면이 일치하도록 즉, 벤딩부(122)의 상면과 상판(210)의 상면이 하나의 평면을 이루도록 제작되면, 다수 개의 이차전지를 적층시켰을 때 벤딩부(122)가 파손될 우려가 없을 뿐만 아니라, 벤딩부(122)의 끝단이 상판(210)의 외측단을 지지하므로 상판(210)이 측방향으로 흔들리지 아니하게 된다는 장점이 있다. 또한, 벤딩부(122)의 상면과 상판(210)의 상면이 하나의 평면을 이루면, 두 개의 이차전지가 상하로 적층되었을 때 상측 이차전지가 하측 이차전지의 벤딩부(122)를 자중으로 하향 가압하므로, 하측 이차전지의 내압이 상승되어 벤딩부(122)에 상향 외력이 인가될 때 상기 벤딩부(122)가 펴지게 될 우려가 감소된다는 이점도 있다. 이때, 벤딩부(122)의 상면과 상판(210)의 상면이 동일한 높이가 되도록 설계를 하면, 각 부품의 제조공차 및 조립공차에 의해 벤딩부(122)의 상면이 상판(210)의 상면보다 높아질 수 있는바, 상기 벤딩부(122)의 상면이 상판(210)의 상면보다 약간 낮게 설정될 수도 있다.
또한, 체결턱(230)과 벤딩부(122)가 하향측벽(220)과 상향측벽(120)에 두 쌍 이상 형성되는 경우, 한 쌍의 체결턱(230)과 벤딩부(122)는 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이 하향측벽(220)과 상향측벽(120)의 중단에 형성 되고, 또 다른 한 쌍의 체결턱(230)과 벤딩부(122)는 도 7에 도시된 바와 같이 하향측벽(220)과 상향측벽(120)의 상측 끝부분에 형성될 수 있다. 이와 같이 체결턱(230)과 벤딩부(122)가 형성되면, 캔(100)과 캡(200) 간의 체결력을 보다 고르게 분산시킬 수 있고, 복수 개의 이차전지를 안정적으로 적층시킬 수 있게 된다는 장점이 있다.
한편, 이차전지용 전극조립체(300)는 일반적으로 도 7에 도시된 바와 같이 양극판(310)과 음극판(320)이 교번으로 적층되되, 양극판(310)과 음극판(320) 사이에는 분리막(330)이 삽입되며, 각각의 양극판(310)에 형성되어 있는 양극단자(312)들은 하나로 합쳐져 캡(200)에 접지되고, 각각의 음극판(320)에 형성되어 있는 음극단자(322)들은 하나로 합쳐져 캔(100)에 접지되도록 구성된다. 따라서 캡(200)은 양극단 역할을 하고, 캔(100)은 음극단 역할을 하게 된다.
이때, 양극단자(312)만이 캡(200)에 접촉되는 것이 아니라, 가장 상측에 위치하는 양극판(310) 자체가 캡(200)에 접촉되도록 구성되면, 양극판(310)과 캡(200) 간의 통전성이 더욱 향상된다는 효과를 얻을 수 있다. 그러나 전극조립체(300)의 두께에 비해 하향측판의 길이가 길면 캡(200)이 캔(100)에 결합되었을 때 전극조립체(300) 상면과 상판(210) 저면이 접촉되지 아니하고, 전극조립체(300)의 두께에 비해 하향측판의 길이가 너무 짧으면 하향측판의 하단이 하판(110)에 접촉되지 아니하게 된다는 문제가 발생되므로, 전극조립체(300)의 두께와 하향측판의 길이를 정확하게 일치시켜야 함이 바람직하다.
이때, 상기 전극조립체(300)는 양극판(310)과 음극판(320), 분리막(330)을 여러겹 겹치는 과정에서 약간씩 두께차가 발생되는바, 전극조립체(300)의 두께와 하향측판의 길이를 정확하게 일치시키는데 어려움이 있다. 따라서 본 발명에 의한 이차전지용 케이스는, 전극조립체(300)의 두께와 하향측판의 길이에 약간의 오차가 발생되더라도, 하향측판의 끝단이 하판(110)에 밀착되는 것과 전극조립체(300)의 상면이 상판(210)에 접촉되는 것이 동시에 이루어질 수 있도록, 상기 상판(210)에는 전극조립체(300)와 대응되는 부위에 함몰부(212)가 형성될 수 있다. 이때 상기 함몰부(212)는 상판(210)에 추가적으로 결합되는 것이 아니라 상판(210)을 엠보싱 가공하는 공정을 통해 형성되는 구성이므로, 벤딩부(122)에 의해 상판(210)이 하향 가압될 때 함몰부(212)는 전극조립체(300)에 접촉된 이후 납작해지도록 탄성적으로 변형 가능하다. 따라서 상기 상판(210)은 함몰부(212)가 전극조립체(300)에 접촉된 이후에도 추가적으로 하강될 수 있는바, 하향측벽(220)의 하단을 하판(110)의 상면에 압착시킬 수 있게 된다.
물론, 상기 캡(200)이 두꺼운 금속판으로 제작된다면 상기 함몰부(212)가 탄성적으로 변형되기 어려우므로, 상판(210)에 함몰부(212)를 형성하더라도 하향측판의 끝단이 하판(110)에 밀착되는 것과 전극조립체(300)의 상면이 상판(210)에 접촉되는 것이 동시에 이루어지는데 큰 도움이 되지 못한다. 그러나 이차전지용 케이스를 이루는 캔(100)과 캡(200)은 일반적으로 얇은 금속판으로 제작되므로, 도 9에 도시된 바와 같이 일측으로 돌출되도록 엠보싱 가공되는 경우 탄성적으로 변형 및 복원이 가능해진다.
이때 상기 함몰부(212)의 측벽이 수직으로 세워지면, 상판(210)을 하향 가압할 때 함몰부(212)가 쉽게 변형되기 어려울 수 있으므로, 상기 함몰부(212)의 측벽은 경사지게 형성됨이 바람직하다. 물론, 상기 함몰부(212)의 측벽이 아래로 갈수록 함몰부(212)의 수직 중심선과 멀어지는 방향으로 즉, 아래로 갈수록 벌어지는 방향으로 경사지게 형성하는 경우에 있어서도 함몰부(212)의 탄성 변형이 용이하도록 할 수 있으나, 이와 같은 경우 단순한 타발공정으로 함몰부(212)를 가공할 수 없게 된다. 따라서 상기 함몰부(212)는 본 실시예에 도시된 바와 같이 아래로 갈수록 상기 함몰부(212)의 수직 중심선과 가까워지는 방향으로 경사지게 형성됨이 바람직하다.
도 9는 본 발명에 의한 이차전지용 케이스 제4 실시예의 단면도이다.
도 3 내지 도 8에서는 본 발명에 의한 이차전지용 케이스가 평면 형상이 사각형인 경우만을 설명하였으나, 본 발명에 의한 이차전지용 케이스는 평면 형상이 도 10에 도시된 바와 같이 원형을 이루도록 즉, 코인형 또는 버튼형으로 제작될 수도 있다. 이와 같이 본 발명에 의한 이차전지용 케이스가 코인형 또는 버튼형으로 제작되는 경우 캔과 캡 간의 체결력 및 내부공간 밀폐성이 모든 구역에 있어 동일하게 확보될 수 있으므로, 본 발명에 의한 이차전지용 케이스는 코인형이나 버튼형 등의 리튬이온이차전지에 적용됨이 바람직하다. 물론, 본 발명에 의한 이차전지용 케이스는 코인형이나 버튼형 등의 리튬이온이차전지용으로 한정되지 아니하고, 다양한 형상의 이차전지용으로 적용될 수 있다.
한편, 본 실시예와 같이 본 발명에 의한 이차전지용 케이스가 코인형 또는 버튼형으로 제작되는 경우에 있어서도, 하향측벽(220)에 체결턱(230)이 형성되고, 상향측벽(120)에 구비된 벤딩부(122)가 체결턱(230)에 안착되어 상기 체결턱(230)을 하향 가압하도록 구성될 수 있다. 또한, 캔(100)과 캡(200)이 코인형상 또는 버튼형상으로 형성되는 경우에 있어서도, 상기 벤딩부(122)가 체결턱(230)에 안착됨으로써 캔(100)과 캡(200)이 결합되는 구조나, 이로 인해 얻어질 수 있는 효과 등은 상기 도 3 내지 도 8에 도시된 실시예와 실질적으로 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
100 : 캔 110 : 하판
120 : 상향측벽 122 : 벤딩부
122 : 벤딩부 124 : 연장부
200 : 캡 210 : 상판
212 : 함몰부 220 : 하향측벽
230 : 체결턱 300 : 전극조립체
310 : 양극판 312 : 양극단자
320 : 음극판 322 : 음극단자
330 : 분리막 400 : 개스킷

Claims (10)

  1. 하판과, 상기 하판으로부터 상향으로 연장되는 상향측벽으로 구성되어, 상측이 개방된 내부공간을 구비하는 캔;
    상판과, 상기 상판으로부터 하향으로 연장되는 하향측벽으로 구성되어 하측이 개방된 내부공간을 구비하며, 상기 하향측벽의 하단이 상기 하판의 상면에 안착되도록 상기 캔의 내부공간에 삽입되어 상기 캔의 내부공간을 외부와 격리시키는 캡;
    을 포함하며, 상기 하향측벽은 외측으로 연장되었다가 다시 하향으로 연장되는 체결턱을 구비하고, 상기 상향측벽은 체결턱의 상면에 안착되도록 벤딩되는 벤딩부를 구비하며,
    상기 체결턱은 상기 하향측벽의 중단에 형성되고,
    상기 상향측벽은, 상기 벤딩부 끝단으로부터 상향 연장되면서 상기 하향측벽에 밀착되는 연장부를 더 포함하되,
    상기 벤딩부의 끝단은, 상기 체결턱보다 아래에 위치하는 하향측벽의 내측면보다 상기 캡의 수직 중심에 가깝도록 위치되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 케이스.
  2. 삭제
  3. 하판과, 상기 하판으로부터 상향으로 연장되는 상향측벽으로 구성되어, 상측이 개방된 내부공간을 구비하는 캔;
    상판과, 상기 상판으로부터 하향으로 연장되는 하향측벽으로 구성되어 하측이 개방된 내부공간을 구비하며, 상기 하향측벽의 하단이 상기 하판의 상면에 안착되도록 상기 캔의 내부공간에 삽입되어 상기 캔의 내부공간을 외부와 격리시키는 캡;
    을 포함하며, 상기 하향측벽은 외측으로 연장되었다가 다시 하향으로 연장되는 체결턱을 구비하고, 상기 상향측벽은 체결턱의 상면에 안착되도록 벤딩되는 벤딩부를 구비하며,
    상기 벤딩부는 상기 상향측벽의 상측 끝단에 형성되며, 상기 체결턱의 상면에 안착된 벤딩부의 최고점 높이는 상기 상판의 상면 높이 이하이되,
    상기 벤딩부의 끝단은, 상기 체결턱보다 아래에 위치하는 하향측벽의 내측면보다 상기 캡의 수직 중심에 가깝도록 위치되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 케이스.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 벤딩부의 상면은 상기 상판의 상면과 하나의 평면을 이루는 것을 특징으로 하는 이차전지용 케이스.
  5. 제1항, 제3항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하향측벽은 상기 체결턱이 상하 방향으로 둘 이상 형성되고, 상기 상향측벽은 상기 벤딩부가 상하 방향으로 둘 이상 형성되어,
    상기 둘 이상의 체결턱에 서로 다른 벤딩부가 각각 안착되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 케이스.
  6. 제1항, 제3항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 벤딩부는 상기 체결턱을 하향 가압하도록 벤딩되어, 상기 하향측벽의 하단이 상기 하판에 압착되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 케이스.
  7. 삭제
  8. 제1항, 제3항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상판은, 하향으로 함몰되어 상기 상향측벽의 벤딩에 의해 하향 가압될 때 상기 캔과 상기 캡이 형성하는 내부공간에 수용되는 전극조립체를 하향 가압하는 함몰부를 구비하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 케이스.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 함몰부의 측벽은, 아래로 갈수록 상기 함몰부의 수직 중심선과 가까워지는 방향으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 케이스.
  10. 제1항, 제3항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상향측벽과 상기 하향측벽 사이, 상기 하향측벽과 상기 하판 사이에 삽입되어, 상기 캔과 상기 캡 사이를 밀폐시키는 개스킷을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 케이스.
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