KR101464539B1 - Lithium battery with safety - Google Patents
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Abstract
본 발명은 리튬 전지의 헤더 형상을 변경하여 고온에서도 헤더의 치수 변형성이 적어 외부로 전해액이 누출되지 않는 안전성이 우수한 리튬 전지에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 헤더; 상기 헤더의 적어도 일부와 접촉하며, 상기 헤더의 표면으로부터 돌출되도록 형성된 지지대; 상기 헤더와 결합하는 전지 수용부; 상기 전지 수용부 내에 설치되는 양극 및 음극; 상기 양극 또는 음극을 절연시키는 세퍼레이터; 및 상기 헤더와 절연되도록 상기 헤더의 일면 중심에 배치되어, 상기 양극 또는 음극과 접촉되는 전극핀;을 포함하는 리튬 전지를 제공할 수 있다.The present invention relates to a lithium battery which is excellent in safety such that the header shape of a lithium battery is changed to prevent the electrolyte from leaking to the outside due to low dimensional deformability of the header even at a high temperature.
According to the present invention, A support that contacts at least a portion of the header and is configured to protrude from a surface of the header; A battery receiving portion coupled to the header; A positive electrode and a negative electrode provided in the battery accommodating portion; A separator for insulating the anode or the cathode; And an electrode pin disposed at the center of one side of the header to be insulated from the header, the electrode pin being in contact with the anode or the cathode.
Description
본 발명은 리튬 전지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 리튬 전지의 헤더 형상을 변경하여 고온에서도 헤더의 치수 변형성이 적어 외부로 전해액이 누출되지 않는 안전성이 우수한 리튬 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a lithium battery, and more particularly, to a lithium battery having excellent safety that does not leak electrolytic solution to the outside due to low dimensional deformability of the header even at a high temperature by changing the header shape of the lithium battery.
리튬 전지, 예를 들면, 리튬 티오닐(Li/SOCl2) 전지는 고용량, 낮은 자가방전율, 우수한 저온특성 등에서 있어 타 전지에 비해 큰 장점이 있어 AMR, RFID 통신 전원용으로 널리 사용되고 있다. 리튬전지의 수명은 1회 장비에 장착 후 사용조건에 따라 5년에서 20년 이상 사용할 수 있으며, -40℃ ~ 150℃의 넓은 온도범위에서 사용되고 있기 때문에 고온에서 전지 외부로 전해액이 누출되지 않도록 밀봉하는 기술이 매우 중요하다.Lithium batteries, for example, lithium thionyl (Li / SOCl2) batteries are widely used for AMR and RFID communication power sources because of their high capacity, low self-discharge rate and excellent low temperature characteristics. Lithium battery life can be used for 5 years to 20 years depending on usage conditions after it is installed in the equipment once. It is used in a wide temperature range from -40 ° C to 150 ° C, so that the electrolyte is sealed Technology is very important.
이러한 밀봉을 위하여 리튬 전지에서는 리튬 이온 전지, 알카라인 전지, 망간 전지에서 케이스와 헤더 사이에 가스켓을 삽입한 후 클림핑 방식으로 밀봉하는 방식과 달리 레이져 용접을 통해 케이스와 헤더를 용접하여, 전해액이 누액되지 않도록 하고 있다.In this lithium-ion battery, lithium-ion batteries, alkaline batteries, and manganese batteries have a gasket inserted between the case and the header, and then sealed by a clamping method. However, the case and the header are welded by laser welding, .
도 1은 종래의 리튬 전지를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 2는 도 1의 상부 평면도이며, 도 3은 도 1의 헤더의 단면도이다.FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a conventional lithium battery, FIG. 2 is a top plan view of FIG. 1, and FIG. 3 is a sectional view of the header of FIG.
종래의 리튬 전지(10)는 헤더(11), 헤더(110와 결합하는 전지 수용부(10); 전지 수용부(10) 내에 설치되는 양극(14a) 및 음극(14b), 양극(14a)과 음극(14b) 사이에 개재된 세퍼레이터(15) 및 헤더(11)의 일면 중심에 배치되어, 양극(14a)과 접촉되는 전극핀(16)을 포함한다.The
헤더(11)의 중앙에는 전극핀 수용부(12)가 형성되고, 전극핀(16)이 전극핀 수용부(12)를 관통하여 양극(140a)과 접촉된다.The electrode
130℃ 이상의 고온에서 리튬 전지(10)를 사용할 경우, 전해액이 증발함에 따라서 리튬 전지(10)가 내압을 견디지 못하고 헤더(11)가 부풀어 올라 전해액(17)의 누액이 발생한다.When the
상기와 같은 전해액(17)의 누액 발생을 방지하기 위하여, 헤더(11)의 두께를 두껍게 하거나 전해액(17)을 적게 넣는 방법이 제시되었다. 하지만, 두 방법 모두 전해액의 양을 감소시키므로 전지의 용량이 감소하는 문제점이 있었다.In order to prevent leakage of the
본 발명에 관련된 배경기술로는 대한민국 특허공개공보 제10-2010-0111023호(2010.10.14. 공개)에 개시된 리튬 전지 및 리튬전지의 제조방법이 있다.Background art related to the present invention is a lithium battery and a lithium battery manufacturing method disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2010-0111023 (published on October 14, 2010).
본 발명의 목적은 리튬 전지의 헤더 형상을 변경하여 고온에서도 헤더의 치수 변형성이 적어 전해액의 누액 현상을 방지할 수 있는 리튬 전지를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a lithium battery which can change the header shape of a lithium battery to prevent leakage of the electrolyte solution due to low dimensional deformability of the header even at a high temperature.
또한, 본 발명의 다른 목적은 리튬 전지의 헤더 형상을 변경함으로써 기존의 리튬 전지와 동량의 전해액을 함유하면서도 고용량을 갖는 리튬 전지를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a lithium battery having a high capacity by containing the same amount of electrolyte as that of a conventional lithium battery by changing the header shape of the lithium battery.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 케이스는, 헤더; 상기 헤더의 적어도 일부와 접촉하며, 상기 헤더의 표면으로부터 돌출되도록 형성된 지지대; 및 상기 헤더와 결합하여 양극 및 음극을 수용하는 전지 수용부;를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a battery case comprising: a header; A support that contacts at least a portion of the header and is configured to protrude from a surface of the header; And a battery receiving part for receiving the positive electrode and the negative electrode in combination with the header.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 전지는, 헤더; 상기 헤더의 적어도 일부와 접촉하며, 상기 헤더의 표면으로부터 돌출되도록 형성된 지지대; 상기 헤더와 결합하는 전지 수용부; 상기 전지 수용부 내에 설치되는 양극 및 음극; 상기 양극 또는 음극을 절연시키는 세퍼레이터; 및 상기 헤더와 절연되도록 상기 헤더의 일면 중심에 배치되어, 상기 양극 또는 음극과 접촉되는 전극핀;을 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a lithium battery including: a header; A support that contacts at least a portion of the header and is configured to protrude from a surface of the header; A battery receiving portion coupled to the header; A positive electrode and a negative electrode provided in the battery accommodating portion; A separator for insulating the anode or the cathode; And an electrode pin disposed at the center of one side of the header to be insulated from the header, the electrode pin being in contact with the anode or the cathode.
상기 지지대는 고리형상의 본체와 상기 본체로부터 수지형상으로 연장된 연장부로 이루어질 수 있다.The support may comprise an annular body and an extension extending in a resin form from the body.
상기 지지대는 상기 헤더와 일체로 형성될 수도 있는데, 프레스 가공되어 형성될 수 있다.The support may be integrally formed with the header, and may be formed by press working.
상기 지지대는 상기 헤더와 별도로 제작되어, 상기 헤더의 상부면 또는 하부면 상에 접합될 수도 있다.The support may be fabricated separately from the header and bonded onto an upper or lower surface of the header.
본 발명에 따르면, 리튬 전지의 헤더 형상을 변경하여 고온에서도 헤더의 치수 변형성이 적어 전해액의 누액 현상을 방지함으로써, 안전성이 우수한 리튬 전지를 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a lithium battery excellent in safety by preventing the electrolyte from leaking due to a small dimensional change of the header even at a high temperature by changing the header shape of the lithium battery.
또한, 리튬 전지의 헤더 형상을 변경함으로써 기존의 리튬 전지와 동량의 전해액을 함유하면서도 고용량을 갖도록 할 수 있다.Further, by changing the header shape of the lithium battery, it is possible to have a high capacity while containing the same amount of electrolyte as that of the existing lithium battery.
도 1은 종래의 리튬 전지를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1의 상부 평면도이다.
도 3은 도 1의 헤더의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 리튬 전지를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 5는 도 4의 상부 평면도이다.
도 6은 도 5의 A-A'에 따른 측부 단면도이다.
도 7은 도 5의 B-B'에 따른 측부 단면도이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 리튬 전지의 일부분을 분해하여 개략적으로 나타낸 상부 평면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a conventional lithium battery.
Figure 2 is a top plan view of Figure 1;
3 is a cross-sectional view of the header of Fig.
4 is a cross-sectional view schematically showing a lithium battery according to a first embodiment of the present invention.
Figure 5 is a top plan view of Figure 4;
6 is a cross-sectional side view taken along line A-A 'in Fig.
7 is a side sectional view taken along the line B-B 'in Fig.
8A and 8B are top plan views schematically illustrating a part of a lithium battery according to a second embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and the manner of achieving them, will be apparent from and elucidated with reference to the embodiments described hereinafter in conjunction with the accompanying drawings. However, it should be understood that the present invention is not limited to the embodiments disclosed herein but may be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
이하, 도 4 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 리튬 전지에 대하여 상세하게 설명한다.
Hereinafter, the lithium battery according to the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 4 to 7. FIG.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 리튬 전지를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 5는 도 4의 상부 평면도이다.FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a lithium battery according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a top plan view of FIG.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 리튬 전지(100)는 헤더(110); 헤더(110)의 표면으로부터 돌출되도록 형성된 지지대(120); 헤더(110)와 결합하는 전지 수용부(130); 전지 수용부(130) 내에 설치되는 양극(140a) 및 음극(140b); 양극(140a)과 음극(140b) 사이에 개재된 세퍼레이터(150); 및 헤더(110)의 일면 중심에 배치되어, 양극(140a)과 접촉되는 전극핀(160);을 포함한다.Referring to FIG. 4, a
리튬 전지(100)의 전지 수용부(130)는 상부가 개방된 원통형으로 형성되고, 내부에 양극(140a), 음극(140b) 및 세퍼레이터(150)가 수용된다. 또한, 전지 수용부(130)의 상부에는 전지 수용부(130)의 내경과 동일한 외경을 갖는 헤더(110)가 레이져 용접되어 형성된다.The
헤더(110)의 중앙에는 전극핀 수용부(111, 도 5 참조)가 형성되고, 전극핀(160)이 전극핀 수용부(111)를 관통하여 양극(140a)과 접촉된다. 또한, 도시하지는 않았으나, 헤더(110)에는 전해액 주입구가 형성되어 있어, 헤더(110)가 전지 수용부(130)에 용접되고 전지 수용부(130)의 내부에 전해액이 주입된 후 금속볼이 용접됨으로써 리튬 전지(100)가 밀봉된다.5) is formed at the center of the
여기서, 양극(140a)은 탄소층을 포함하고, 음극(140b)은 리튬을 포함한다. 양극(140a)과 음극(140b) 사이에 개재된 세퍼레이터(150)는 전기적 절연물이면서 이온을 통과시킨다. 한편, 전지 수용부(130)는 내부 공간에 전해액(170)을 수용한다.Here, the
도 5를 참조하면, 지지대(120)는 본체(121) 및 연장부(122)로 이루어진다. 제1 실시예에 따른 지지대(120)는 헤더(110)와 일체로 형성된다. 지지대(120)는 프레스 가공, 구체적으로 타발(打拔)되어 형성될 수 있다. 타발이란 소재에 전단응력을 발생시켜 소정의 형상을 갖도록 절단하는 것으로, 폐곡윤곽(閉曲輪廓)을 뽑아내는 가공이다.Referring to FIG. 5, the
본체(121)는 고리형상을 갖도록 형성되는데, 헤더(110)와 접촉하면서 헤더(110)의 표면으로부터 돌출되도록 형성된다. 연장부(122)는 도 5에 도시된 바와 같이 방사상의 수지형상을 갖도록 형성되는데, 본체(121)와 같이 헤더(110)와 접촉하면서 헤더(110)의 표면으로부터 돌출되도록 형성된다. 한편, 연장부(122)는 본체(121)로부터 연장되도록 형성된다.The
여기서, 헤더(23) 중앙의 전극핀 수용부(111)는 전극핀(160)이 관통하는 통로이다. 한편, 헤더(110)의 외주면 둘레에는 전지 수용부(130)가 배치되어 있으며, 헤더(110)가 전지 수용부(130)에 용접되어 결합된다.Here, the electrode
도 6은 도 5의 A-A'에 따른 측부 단면도이고, 도 7은 도 5의 B-B'에 따른 측부 단면도이다.FIG. 6 is a side sectional view taken along the line A-A 'of FIG. 5, and FIG. 7 is a side sectional view taken along the line B-B' of FIG.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 헤더(110)의 일면 중심에는 전극핀(160, 도 4 참조)을 수용하는 전극핀 수용부(111)가 형성된다. 전극핀 수용부(111) 주변에는 전극핀 수용부(111)를 둘러싸는 형상을 갖도록 지지대(120)의 본체(121)가 고리형상으로 형성된다. 연장부(122)는 수지형상을 갖도록 본체(121)로부터 연장되게 형성된다.
Referring to FIGS. 6 and 7, an electrode
이하, 도 8a 내지 도 8b을 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 리튬 전지에 대하여 상세하게 설명한다.
Hereinafter, a lithium battery according to a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 8A to 8B. FIG.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 리튬 전지의 일부분을 분해하여 개략적으로 나타낸 상부 평면도이다.8A and 8B are top plan views schematically illustrating a part of a lithium battery according to a second embodiment of the present invention.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 본 발명의 본 발명의 제2 실시예에 따른 헤더(110)의 일면 중심에는 전극핀(160, 도 4 참조)을 수용하는 전극핀 수용부(111)가 형성된다. 전극핀 수용부(111) 주변에는 지지대(120)가 배치된다. 지지대(120)는 본체(121) 및 연장부(122)로 이루어진다. 연장부(122)는 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이 방사상의 수지형상을 갖도록 형성된다.8A and 8B, an electrode
본 발명의 제2 실시예에 따른 지지대(120)는 제1 실시예와는 다르게 별도로 제작되어, 헤더(110)의 상부면 또는 하부면 중 적어도 어느 일면에 접합된다. 지지대(120)는 전극핀 수용부(111)가 중심에 오도록 배치된다.
The
본 발명에 따르면, 리튬 전지의 헤더 형상을 변경하여 고온에서도 헤더의 치수 변형성이 적어 전해액의 누액 현상을 방지함으로써, 안전성이 우수한 리튬 전지를 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a lithium battery excellent in safety by preventing the electrolyte from leaking due to a small dimensional change of the header even at a high temperature by changing the header shape of the lithium battery.
또한, 리튬 전지의 헤더 형상을 변경함으로써 기존의 리튬 전지와 동량의 전해액을 함유하면서도 고용량을 갖도록 할 수 있다.
Further, by changing the header shape of the lithium battery, it is possible to have a high capacity while containing the same amount of electrolyte as that of the existing lithium battery.
본 발명의 실시예 전반에서 전극핀이 양극에 접촉되는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고 필요에 따라 전극핀이 음극에 접촉되도록 형성될 수도 있다.Although the electrode pin is described as being in contact with the anode in the first embodiment of the present invention, the present invention is not limited thereto, and if necessary, the electrode pin may be formed in contact with the cathode.
또한, 본 발명의 실시예 전반에서 리튬 전지는 코인형 전지인 것을 일예로 하여 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고 리튬 전지는 다양한 형태, 예를 들어 원통형 전지일 수도 있다.
In the first embodiment of the present invention, the lithium battery is a coin-type battery. However, the present invention is not limited thereto. The lithium battery may be in various forms, for example, a cylindrical battery.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been disclosed for illustrative purposes, those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. These changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the scope of the present invention should be determined by the following claims.
100 : 리튬 전지 110 : 헤더
111 : 전극핀 수용부 120 : 지지대
121 : 본체 122 : 연장부
130 : 전지 수용부 140a : 양극
140b : 음극 150 : 세퍼레이터
160 : 전극핀 170 : 전해액100: lithium battery 110: header
111: electrode pin receiving portion 120:
121: main body 122: extension part
130:
140b: cathode 150: separator
160: Electrode pin 170: Electrolyte
Claims (16)
상기 헤더의 적어도 일부와 접촉하며, 상기 헤더의 표면으로부터 돌출되도록 형성된 지지대; 및
상기 헤더와 결합하여 양극 및 음극을 수용하는 전지 수용부;를 포함하고,
상기 지지대는 고리형상의 본체와 상기 본체로부터 방사상의 수지형상으로 연장된 연장부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전지 케이스.Header;
A support that contacts at least a portion of the header and is configured to protrude from a surface of the header; And
And a battery accommodating portion accommodating the positive electrode and the negative electrode in combination with the header,
Wherein the support base comprises an annular main body and an extension extending in a radial resin form from the main body.
상기 지지대는 상기 헤더와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 전지 케이스.The method according to claim 1,
And the support base is integrally formed with the header.
상기 지지대는 프레스 가공되어 형성되는 것을 특징으로 하는 전지 케이스.The method of claim 3,
Wherein the support base is formed by press working.
상기 지지대는 상기 헤더와 별도로 제작되어, 상기 헤더의 상부면 및 하부면 중 적어도 어느 일면에 접합되는 것을 특징으로 하는 전지 케이스.The method according to claim 1,
Wherein the support is separately formed from the header and is bonded to at least one of an upper surface and a lower surface of the header.
상기 헤더의 적어도 일부와 접촉하며, 상기 헤더의 표면으로부터 돌출되도록 형성된 지지대;
상기 헤더와 결합하는 전지 수용부;
상기 전지 수용부 내에 설치되는 양극 및 음극;
상기 양극 또는 음극을 절연시키는 세퍼레이터; 및
상기 헤더와 절연되도록 상기 헤더의 일면 중심에 배치되어, 상기 양극 또는 음극과 접촉되는 전극핀;을 포함하고,
상기 지지대는 고리형상의 본체와 상기 본체로부터 방사상의 수지형상으로 연장된 연장부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬 전지.Header;
A support that contacts at least a portion of the header and is configured to protrude from a surface of the header;
A battery receiving portion coupled to the header;
A positive electrode and a negative electrode provided in the battery accommodating portion;
A separator for insulating the anode or the cathode; And
And an electrode pin disposed at the center of one side of the header to be insulated from the header, the electrode pin being in contact with the anode or the cathode,
Wherein the support base comprises an annular main body and an extension extending in a radial resin form from the main body.
상기 지지대는 상기 헤더와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 전지.The method according to claim 6,
Wherein the support is integrally formed with the header.
상기 지지대는 프레스 가공되어 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 전지.9. The method of claim 8,
Wherein the support is formed by press working.
상기 지지대는 상기 헤더와 별도로 제작되어, 상기 헤더의 상부면 또는 하부면 상에 접합되는 것을 특징으로 하는 리튬 전지.The method according to claim 6,
Wherein the support is fabricated separately from the header and is bonded onto an upper surface or a lower surface of the header.
상기 전극핀이 상기 양극에 접촉되는 것을 특징으로 하는 리튬 전지.The method according to claim 6,
And the electrode pin is in contact with the positive electrode.
상기 전극핀이 상기 음극에 접촉되는 것을 특징으로 하는 리튬 전지.The method according to claim 6,
And the electrode pin is in contact with the negative electrode.
상기 전극핀에 결합되는 음극 또는 양극은 상기 세퍼레이터에 의해 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 리튬 전지.The method according to claim 6,
And the negative electrode or the positive electrode coupled to the electrode pin is separated by the separator.
상기 리튬 전지는 코인형 전지인 것을 특징으로 하는 리튬 전지.The method according to claim 6,
Wherein the lithium battery is a coin-type battery.
상기 리튬 전지는 원통형 전지인 것을 특징으로 하는 리튬 전지.The method according to claim 6,
Wherein the lithium battery is a cylindrical battery.
상기 헤더의 중심에는 전극핀을 수용하는 전극핀 수용부가 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 전지.The method according to claim 6,
And an electrode pin accommodating portion for accommodating the electrode pin is formed at the center of the header.
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