KR101489283B1 - 커패시터 및 그의 조립방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 금속 케이스의 비드부를 젤리 롤(jelly roll)의 일측과 타측의 끝단에 접합되는 내부단자 중 하나에 형성된 걸림홈부와 체결하며 다른 하나의 내부단자를 비드부로 지지하여 체결함으로써 체결 강도를 개선시킬 수 있는 커패시터 및 그의 조립방법에 관한 것으로, 젤리 롤(jelly roll)의 일측의 끝단과 접합되며 외주면에 걸림홈부가 형성되는 제1내부단자와; 젤리 롤의 타측의 끝단에 접합되는 제2내부단자와; 젤리 롤이 내측에 삽입되며 일측의 내주면에 제1비드(bead)부가 돌출되도록 형성되며 타측의 내주면에 제2비드부가 돌출되도록 형성되는 금속 케이스로 구성되며, 금속 케이스는 제1내부단자의 걸림홈부에 제1비드부가 삽입되어 고정되며 제2내부단자의 가장자리부를 제2비드부로 지지하여 내측에 제1내부단자와 제2내부단자가 접합된 젤리 롤을 지지하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 커패시터 및 그의 조립방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 금속 케이스의 비드부를 젤리 롤(jelly roll)의 일측과 타측의 끝단에 접합되는 내부단자 중 하나에 형성된 걸림홈부와 체결하며 다른 하나의 내부단자를 비드부로 지지하여 체결함으로써 체결 강도를 개선시킬 수 있는 커패시터 및 그의 조립방법에 관한 것이다.
커패시터는 전극재질의 종류에 따라 전기 이중층 커패시터(EDLC; Electric Double Layer Capacitor), 하이브리드 커패시터 및 유사 커패시터 등이 있다. 전기 이중층 커패시터는 양극재질이나 음극재질이 활성탄소나 카본 나노튜브 및 기공성 카본 등이 사용되며, 하이브리드 커패시터는 양극이나 음극재질에 일반전지 소재가 사용된다. 유사 커패시터는 전극재질로 금속산화물이나 전도성 폴리머가 사용된다.
전극재질에 따라 다양한 종류로 개발되고 있는 슈퍼 커패시터는 스마트폰, 하이브리드 자동차, 전기자동차나 태양광 발전에 적용되는 에너지 저장장치 분야 등에 적용되고 있으며, 이러한 슈퍼 커패시터의 개략적인 구성을 첨부된 선행기술 문헌을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
한국등록특허 제1118188호(특허문헌 1)는 고전력 커패시터에 관한 것으로, 보빈, 전극조립체, 도전성연결부재, 플러그, 외부단자 및 하우징으로 구성된다. 보빈은 전극조립체의 지지부재로 사용되며, 전극조립체는 보빈에 젤리 롤형으로 권취된다. 도전성연결부재는 전극조립체의 일단과 타단에 형성되며, 플러그는 보빈의 일단과 타단에 각각 삽입되며 도전성연결부재와 접합되어 전극조립체와 전기적으로 연결된다. 외부단자는 플러그와 전기적으로 연결되도록 하우징에 연결되며, 하우징은 일단과 타단에 그루빙(grooving) 방법으로 홈이 형성된다. 하우징에 형성된 홈은 외부단자를 지지하는 스톱퍼 작용을 하며, 하우징의 내측에 전극조립체가 열간압입으로 삽입되어 조립된다.
특허문헌 1과 같은 구성을 갖는 종래의 커패시터는 장기간 사용이나 열악한 환경(고온,고압의 조건)에서 동작 시 가스가 발생될 수 있으며, 이 가스는 슈퍼 커패시터의 하우징의 내부압력을 증가시킨다. 하우징의 내부 압력이 증가되면 내부 압력에 의해 제품이 변형되어 열간압연으로 조립된 하우징과 전극조립체 사이나 전극조립체와 플러그 사이가 벌어져 접촉 저항이 증가됨에 의해 제품의 전기적인 특성이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 금속 케이스의 비드부를 젤리 롤(jelly roll)의 일측과 타측의 끝단에 접합되는 내부단자 중 하나에 형성된 걸림홈부와 체결하며 다른 하나의 내부단자를 비드부로 지지하여 체결함으로써 체결 강도를 개선시킬 수 있는 커패시터 및 그의 조립방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 금속 케이스의 외주면에 형성된 비드부와 내부단자를 이용하여 체결하여 체결 강도를 개선시킴으로써 제품 내구성이나 신뢰성을 개선시킬 수 있는 커패시터 및 그의 조립방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 케이스나 내부단자에 각각 형성된 구멍을 통해 케이스 내부를 감압할 수 있도록 함으로써 감압을 통해 전해액 함침 시간을 줄여 제품 생산성을 개선시킬 수 있는 커패시터 및 그의 조립방법을 제공함에 있다.
본 발명의 커패시터는 젤리 롤(jelly roll)의 일측의 끝단과 접합되며 외주면에 걸림홈부가 형성되는 제1내부단자와; 상기 젤리 롤의 타측의 끝단에 접합되는 제2내부단자와; 상기 젤리 롤이 내측에 삽입되며 일측의 내주면에 제1비드(bead)부가 돌출되도록 형성되며 타측의 내주면에 제2비드부가 돌출되도록 형성되는 금속 케이스로 구성되며, 상기 금속 케이스는 상기 제1내부단자의 걸림홈부에 제1비드부가 삽입되어 고정되며 상기 제2내부단자의 가장자리부를 제2비드부로 지지하여 내측에 제1내부단자와 제2내부단자가 접합된 젤리 롤을 지지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 커패시터의 조립방법은 일측과 타측의 끝단에 각각 제1내부단자와 제2내부단자가 접합된 젤리 롤(jelly roll)을 열간압입방법으로 제1외부단자가 일측의 끝단에 일체로 형성된 금속 케이스에 압입시켜 체결하는 단계와; 상기 젤리 롤이 금속 케이스에 체결되면 제1내부단자에 형성된 걸림홈부에 삽입되어 체결되도록 금속 케이스 일측에 제1비드부를 형성하는 단계와; 상기 제1비드부가 형성되면 제2내부단자의 가장자리부를 지지하도록 금속 케이스 타측에 제2비드부를 형성하는 단계와; 상기 제2비드부가 형성되면 상기 제2비드부의 오목면이 서로 접하도록 압착시키는 단계와; 상기 제2비드부가 압착되면 실링 가스켓이 개재된 제2내부단자에 열간압입방법으로 제2외부단자를 압입시켜 체결하는 단계와; 상기 제2외부단자가 압입되어 체결되면 금속 케이스의 일측의 끝단이 실링 가스켓과 접하도록 컬링부를 형성하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 커패시터 및 그의 조립방법은 금속 케이스의 비드부를 젤리 롤(jelly roll)의 일측과 타측의 끝단에 접합되는 내부단자 중 하나에 형성된 걸림홈부와 체결하며 다른 하나의 내부단자를 비드부로 지지하여 체결함으로써 체결 강도를 개선시킬 수 있는 이점이 있고, 금속 케이스의 외주면에 형성된 비드부와 내부단자를 이용하여 체결하여 체결 강도를 개선시킴으로써 제품 내구성이나 신뢰성을 개선시킬 수 있는 이점이 있으며, 케이스나 내부단자에 각각 형성된 구멍을 통해 케이스 내부를 감압할 수 있도록 함으로써 감압을 통해 전해액 함침 시간을 줄여 제품 생산성을 개선시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 커패시터의 단면도,
도 2는 도 1에 도시된 커패시터의 분해 조립 단면도,
도 3은 도 1에 도시된 젤리 롤의 사시도,
도 4 내지 도 12는 각각 도 1에 도시된 커패시터의 조립 과정을 나타낸 부분 확대 단면도.
도 2는 도 1에 도시된 커패시터의 분해 조립 단면도,
도 3은 도 1에 도시된 젤리 롤의 사시도,
도 4 내지 도 12는 각각 도 1에 도시된 커패시터의 조립 과정을 나타낸 부분 확대 단면도.
이하, 본 발명의 커패시터 및 그의 조립방법의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1 및 도 2에서와 같이 본 발명의 커패시터는 젤리 롤(jelly roll)(10), 제1내부단자(20), 제2내부단자(30), 금속 케이스(40), 제1외부단자(41) 및 제2외부단자(50)로 구성된다.
젤리 롤(10)은 권취형 소자로 본 발명의 커패시터의 정전용량을 결정하며, 제1내부단자(20)는 젤리 롤(10)의 일측의 끝단과 접합되어 전기적으로 통하도록 연결되며 외주면에 걸림홈부(22a)가 형성된다. 제2내부단자(30)는 젤리 롤(10)의 타측의 끝단에 접합되어 전기적으로 통하도록 연결되며, 금속 케이스(40)는 젤리 롤(10)이 내측에 삽입되며 일측의 내주면에 제1비드(bead)부(42)가 돌출되도록 형성되고 타측의 내주면에 제2비드부(43)가 돌출되도록 형성되며 타측의 끝단에 컬링(curling)부(44)가 형성된다.
금속 케이스(40)는 또한, 제1내부단자(20)의 걸림홈부에 제1비드부(42)가 삽입되어 고정되며, 제2내부단자(30)의 가장자리부를 제2비드부(43)로 지지하여 내측에 제1내부단자(20)와 제2내부단자(30)가 접합된 젤리 롤(10)을 지지한다. 제1외부단자(41)는 금속 케이스(40)의 일측의 끝단으로부터 연장되도록 형성되어 제1내부단자(20)와 전기적으로 통하도록 연결되며, 제2외부단자(50)는 제2내부단자(30)에 삽입되어 체결되어 금속 케이스(40)의 타측의 끝단에 형성된 컬링부(44)에 의해 지지된다.
상기 구성을 갖는 본 발명의 커패시터의 구성을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
젤리 롤(10)은 도 3에서와 같이 다수개의 제1집전체판(11)과 다수개의 제2집전체판(12)과 다수개의 분리막(13)으로 이루어지며, 각각은 길이방향으로 중심에 관통공(10a)이 형성되도록 권취되어 형성된다. 젤리 롤(10)의 다수개의 제1집전체판(11)은 각각 제1내부단자(20)와 접합되어 전기적으로 통하도록 연결되고 양면에 전극 활물질층(11a)이 형성된다. 다수개의 제2집전체판(12)은 각각 제1집전체판(11) 사이에 각각 배치되고 제2내부단자(30)와 접합되어 전기적으로 통하도록 연결되며 양면에 각각 전극 활물질층(12a)이 형성된다. 다수개의 분리막(13)은 제1집전체판(11)과 제2집전체판(12) 사이에 배치되어 제1집전체판(11)과 제2집전체판(12)이 물리적으로 서로 접촉되어 전기적으로 통하도록 연결되는 것을 방지한다.
제1내부단자(20)는 도 2에서와 같이 삽입부(21), 림(rim)부(22) 및 체결부(23)로 구성된다.
삽입부(21)는 젤리 롤(10)의 일측의 끝단에서 관통공(10a)으로 삽입되며, 림부(22)는 삽입부(21)의 일측의 끝단으로부터 연장되도록 일체로 형성된다. 즉, 림부(22)는 원판으로 형성되며 외주면을 따라 제1비드부(42)가 삽입되어 고정되는 걸힘홈부(22a)가 형성되며, 일측의 면이 젤리 롤(10)의 다수개의 제1집전체판(11)과 접합되어 전기적으로 통하도록 연결된다. 체결부(23)는 림부(22)의 일측의 끝단으로부터 연장되도록 일체로 형성되어 금속 케이스(40)와 체결된다.
삽입부(21)와 첼결부(22)의 외형은 각각 원통형으로 형성되며 체결부(22)의 지름의 길이(D2)는 삽입부(21)의 지름의 길이(D1)보다 크도록 형성되어 체결부(22)가 금속 케이스(40)의 일측의 끝단에 형성된 금속커버부재(45)의 압입홈부(45a)와 접촉면적이 넓어지도록 하여 등가직렬저항 특성과 같은 전기적인 특성을 개선한다. 림부(22)와 삽입부(23)는 각각 길이방향으로 와셔(62)를 개재한 볼트(61)가 체결되는 체결홈(22b,23a)이 서로 연통되도록 형성된다. 즉, 제1내부단자(20)는 체결홈(22b,23a)을 통해 제1외부단자(41)와 볼트(62)로 체결되어 견고한 조립이 이루어지도록 한다.
제2내부단자(30)는 도 2에서와 같이 삽입부(31), 림부(32) 및 체결부(33)로 구성된다.
삽입부(31)는 젤리 롤(10)의 타측의 끝단에서 관통공(10a)으로 삽입되며, 림부(32)는 삽입부(31)의 일측의 끝단으로부터 연장되도록 일체로 형성된다. 이러한 림부(32)는 원판으로 형성되며 가장자리부(32a)가 절연 가스켓(32b)이 개재된 상태에서 제2비드부(43)에 의해 지지되며, 타측의 면이 젤리 롤(10)의 다수개의 제2집전체판(12)과 접합되어 전기적으로 통하도록 연결된다.
체결부(33)는 림부(32)의 일측의 끝단으로부터 연장되도록 일체로 형성되며 제2외부단자(50)가 체결된다. 이러한 삽입부(31)와 체결부(33)는 각각 원통형으로 형성되며 체결부(33)의 지름의 길이(D2)는 삽입부(31)의 지름의 길이(D1)보다 크도록 형성되어 제2외부단자(50)와의 압입 시 접촉면적을 증가시켜 등가직렬저항 특성과 같은 전기적인 특성을 개선시킨다.
림부(32)와 체결부(33)는 각각 길이방향으로 와셔(62)가 개재된 볼트(61)가 체결되는 체결홈(32a,33a)이 서로 연통되도록 형성된다. 체결홈(32a,33a)은 제2외부단자(50)가 제2내부단자(40)의 체결부(33)에 압입되어 상태에서 볼트(61)가 삽입되어 체결되도록 하여 제2내부단자(40)와 제2외부단자(50)가 서로 견고하게 조립되면 접합의 견고성을 개선시킨다.
금속 케이스(40)는 도 2에서와 같이 제1외부단자(41), 제1비드부(42), 제2비드부(43), 컬링부(44), 금속커버부재(45) 및 금속 하우징(46)으로 구성되어 각각이 일체로 형성된다.
제1외부단자(41)는 금속 케이스(40)의 일측의 끝단에 일체로 형성되며 상세한 설명은 후술하였다. 제1비드부(42)는 금속 하우징(46)의 일측에 내주면으로 돌출되도록 형성되며, 제1내부단자(20)의 걸림홈부(22a)에 삽입되어 금속 케이스(40)의 내측에 제1내부단자(20)가 견고하게 지지되도록 한다. 제2비드부(43)는 금속 하우징(46)의 타측에 내주면으로 돌출되도록 형성되어 절연성 가스켓(32b)이 개재된 상태에서 제2내부단자(30)의 가장자리부(32c)를 지지한다.
즉, 금속 케이스(40)는 제1내부단자(20)의 걸림홈부(22a)와 제1비드부(42)가 삽입된 상태에서 제2비드부(43)가 제2내부단자(30)를 지지하여 조립 구조를 유지시켜 내측에 제1내부단자(20)와 제2내부단자(30)가 접합된 젤리 롤(10)을 견고하게 지지한다. 제1내부단자(20)와 제2내부단자(30)가 접합된 젤리 롤(10)과 금속 케이스(40)의 체결 강도가 개선되면 본 발명의 커패시터는 장기간 사용하거나 열악한 환경(고온,고압의 조건)에서 동작되어 가스가 발생하여 내부압력이 증가하는 경우에도 제품 내구성이나 신뢰성을 개선시킨다.
금속커버부재(45)는 금속 하우징(46)의 일측의 끝단에 연장되도록 형성되며, 중심에 제1내부단자(20)의 체결부(23)가 압입되도록 압입홈부(45a)가 형성된다. 이러한 금속커버부재(45)는 일측의 끝단에 제1외부단자(41)가 일체로 형성되며, 압입홈부(45a)에 볼트(61)가 체결되는 체결공(45b)이 형성된다. 금속 하우징(46)은 일측과 타측이 개방되도록 형성된 원통형으로 형성되며 본 발명의 금속 케이스(40)를 전반적으로 지지한다.
제1외부단자(41)는 도 2에서와 같이 금속 케이스(40)의 일측의 끝단과 연통되도록 금속 케이스(40)의 일측의 끝단에 일체로 형성되며, 길이방향으로 와셔(62)를 개재한 볼트(61)가 체결되도록 체결공(41a)이 형성된다. 체결공(41a)에 체결되는 볼트(61)는 체결홈(22b,23a)에 체결되어 제1내부단자(20)가 금속 케이스(40)에 일체로 형성된 제1외부단자(41)에 견고하게 실링(sealing)이 유지되도록 조립된다.
제2외부단자(50)는 도 1 및 도 2에서와 같이 제2내부단자(30)에 삽입되어 체결되어 금속 케이스(40)의 타측의 끝단에 형성된 컬링부(44)에 의해 지지되며, 외부단자 몸체부(51), 압입부(52), 단자연결부재(53) 및 림부(54)로 구성된다.
외부단자 몸체부(51)는 외부 다른 회로장치(도시 않음)와 전기적으로 연결되며, 압입부(52)는 외부단자 몸체부(51)의 일측의 끝단으로부터 연장되도록 일체로 형성되며. 제2내부단자(30)의 체결부(33)에 압입되어 체결되도록 일측의 끝단에 압입홈부(52b)가 형성된다. 단자연결부재(53)는 외부단자 몸체부(51)의 타측의 끝단으로부터 연장되도록 일체로 형성되며, 림부(54)는 압입부(52)와 단자연결부재(53) 사이에 배치되도록 압입부(52)와 단자연결부재(53)에 일체로 형성된다. 이러한 림부(54)는 외부단자 몸체부(51)의 외주면에 형성되며 실링 가스켓(54b)을 개재하여 금속 케이스(40)의 컬링부(44)에 의해 가장자리부(54a)가 지지되도록 배치된다. 여기서, 외부단자 몸체부(51)와 압입부(52)와 단자연결부재(53)는 각각 와셔(62)를 개재한 볼트(61)가 삽입되어 체결되도록 서로 연통되는 체결공(51a,52a,53a)이 형성된다.
상기 구성을 갖는 본 발명의 커패시터의 조립방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 커패시터의 조립방법은 먼저 도 6에서와 같이 일측과 타측의 끝단에 각각 제1내부단자(20)와 제2내부단자(30)가 접합된 젤리 롤(jelly roll)(10)을 열간압입방법으로 제1외부단자(41)가 일측의 끝단에 일체로 형성된 금속 케이스(40)에 압입시켜 체결한다. 즉, 제1내부단자(20)의 체결부(23)는 열간압입방법으로 젤리 롤(10)의 일측의 끝단에 접합된 제1내부단자(20)를 금속 케이스(50)의 금속커버부재(45)에 형성된 압입홈부(45a)에 압입시켜 체결한다.
도 6에 도시된 제1내부단자(20)를 열간압입방법으로 금속 케이스(40)에 압입시켜 체결하기 위해 먼저 도 3에 도시된 젤리 롤(10)과 도 4에 도시된 금속 케이스(40)를 준비한다.
젤리 롤(10)을 준비 시 젤리 롤(10)을 먼저 전해액에 함침할 지 여부를 결정한다. 전해액을 먼저 함침할 경우에 전해액은 감압과 가압을 이용해 전해액이 함침되며, 감압과 가압은 챔버이용방법과 금속 케이스 이용방법과 외부단자 이용방법 중 하나를 통해 감압과 가압한다.
챔버이용방법은 먼저 젤리 롤(10)을 전해액에 함침하기 위한 것으로 젤리 롤(10)을 진공 챔버(도시 않음)에 수납하여 감압과 가압을 하며, 여기서, 진공 챔버는 진공 공정에 사용되는 공지된 기술이 적용된다. 금속 케이스 이용방법은 젤리 롤(10)을 후술되는 조립 상태 즉, 도 6에서와 같이 금속 케이스(40)의 내측에 수납한 상태에서 금속 케이스(40)의 타측의 끝단을 개방한 상태에서 제1외부단자(41)에 형성된 체결공을 통해 화살표 방향(A1,A2)으로 감압과 가압한다. 외부단자 이용방법은 전술한 금속 케이스 이용방법과 같이 후술되는 조립 상태 즉, 도 6 및 도 도 12에서와 같이 금속 케이스(40)에 젤리 롤(10)이 수납된 상태에서 금속 케이스(40)의 일측과 타측에 배치되는 제1외부단자(41)와 제2외부단자(50)에 각각 형성된 체결공을 통해 화살표 방향(A1,A3)으로 감압과 가압하여 전해액을 함침한다. 이러한 감압과 가압을 이용한 전해액 함침은 감암과 가압 및 전해액 함침을 여러번 반복하여 수행된다.
젤리 롤(10)과 금속 케이스(40)가 준비되면 도 5에 도시된 바와 같이 젤리 롤(10)의 일측과 타측의 끝단에 각각 제1내부단자(20)와 제2내부단자(30)를 레이저 용접과 같은 전기 에너지를 이용하여 접합한다. 젤리 롤(10)에 제1내부단자(20)와 제2내부단자(30)가 접합되면 도 6에 도시된 바와 같이 젤리 롤(10)을 금속 케이스(40)의 내측에 삽입한 후 열간압입방법으로 제1내부단자(20)를 금속 케이스(40)의 금속커버부재(45)에 형성된 압입홈부(45a)에 압입시켜 체결한다. 압입홈부(45a)에 제1내부단자(20)가 압입되어 체결되면 금속 케이스(40)의 일측의 끝단에 일체로 형성된 제1외부단자(41)에 제1내부단자(20)를 와셔(62)를 개재한 볼트(61)를 이용하여 체결시킨다.
젤리 롤(10)의 금속 케이스(40)의 내측에 배치되어 젤리 롤(10)이 금속 케이스(40)에 체결되면 도 7에서와 같이 젤 제1내부단자(20)에 형성된 걸림홈부(22a)에 삽입되어 체결되도록 금속 케이스(40) 일측에 제1비드부(42)를 형성한다. 제1비드부(42)가 형성되면 도 8에서와 같이 림부(32)의 가장자리부(32c)를 절연 가스켓(32b)을 개재한 후 도 9에서와 같이 제2내부단자(30)의 림부(32)의 가장자리부(32c)를 절연 가스켓(32b)이 개재된 상태에서 지지하도록 금속 케이스(40) 타측에 제2비드부(43)를 형성한다.
제2비드부(43)가 형성되면 도 10에서와 같이 제2비드부(43)의 오목면(43a)이 서로 접하도록 프레스 등을 이용하여 압착시켜 제2내부단자(30)가 금속 케이스(40)에 보다 견고하게 조립되도록 하여 체결 강도를 개선시킨다. 제2비드부(43)가 압착되면 실링 가스켓(54b)이 개재된 제2내부단자(30)에 열간압입방법으로 제2외부단자(50)를 압입시켜 체결한다. 즉, 제2외부단자(50)의 압입부(52)에 형성된 압입홈부(52b)를 제2내부단자(30)의 체결부(33)에 압입시켜 체결한다.
제2외부단자(50)가 압입되어 체결되면 도 12에서와 같이 금속 케이스(40)의 일측의 끝단이 실링 가스켓(54c)과 접하도록 즉, 실링 가스켓(54c)을 가압하여 금속 케이스(40)가 실링되도록 컬링부(44)를 형성한다. 이러한 컬링부(44)가 형성되면 제2내부단자(30)와 제2외부단자(50)에 각각 형성된 체결공(32a,33a,51a,52a,53a)에 와셔(62)를 개재한 볼트(62)를 체결하여 제2내부단자(30)에 제2외부단자(50)가 체결되도록 하여 본 발명의 커패시터의 조립을 완료한다.
이상과 같이 본 발명의 본 발명의 커패시터 및 그의 조립방법은 금속 케이스의 비드부를 젤리 롤(jelly roll)의 일측과 타측의 끝단에 접합되는 내부단자 중 하나에 형성된 걸림홈부와 체결하며 다른 하나의 내부단자를 비드부로 지지하여 체결함으로써 체결 강도를 개선시킬 수 있고, 금속 케이스의 외주면에 형성된 비드부와 내부단자를 이용하여 체결하여 체결 강도를 개선시킴으로써 제품 내구성이나 신뢰성을 개선시킬 수 있으며, 케이스나 내부단자에 각각 형성된 구멍을 통해 케이스 내부를 감압할 수 있도록 함으로써 감압을 통해 전해액 함침 시간을 줄여 제품 생산성을 개선시킬 수 있다.
본 발명의 커패시터 및 그의 조립방법은 슈퍼 커패시터나 하이브리드 커패시터의 제조산업 분야에 적용된다.
10: 젤리 롤 11: 제1집전체판
12: 제2집전체판 13: 분리막
20: 제1내부단자 30: 제2내부단자
21,31: 삽입부 22,32: 림부
23,33: 체결부 40: 금속 케이스
41: 제1외부단자 42: 제1비드부
43: 제2비드부 44: 컬링부
45: 금속커버부재 46: 금속 하우징
50: 2외부단자 51: 외부단자 몸체부
52: 압입부 53: 단자연결부재
54: 림부
12: 제2집전체판 13: 분리막
20: 제1내부단자 30: 제2내부단자
21,31: 삽입부 22,32: 림부
23,33: 체결부 40: 금속 케이스
41: 제1외부단자 42: 제1비드부
43: 제2비드부 44: 컬링부
45: 금속커버부재 46: 금속 하우징
50: 2외부단자 51: 외부단자 몸체부
52: 압입부 53: 단자연결부재
54: 림부
Claims (12)
- 젤리 롤(jelly roll)의 일측의 끝단과 접합되며 외주면에 걸림홈부가 형성되는 제1내부단자와;
상기 젤리 롤의 타측의 끝단에 접합되는 제2내부단자와;
상기 젤리 롤이 내측에 삽입되며 일측의 내주면에 제1비드(bead)부가 돌출되도록 형성되며 타측의 내주면에 제2비드부가 돌출되도록 형성되는 금속 케이스로 구성되며,
상기 금속 케이스는 상기 제1내부단자의 걸림홈부에 제1비드부가 삽입되어 고정되며 상기 제2내부단자의 가장자리부를 제2비드부로 지지하여 내측에 제1내부단자와 제2내부단자가 접합된 젤리 롤을 지지하고, 상기 금속 케이스는 일측과 타측이 개방되도록 형성된 원통형 금속 하우징과, 상기 금속 하우징의 일측에 내주면으로 돌출되도록 형성되어 제1내부단자의 걸림홈부에 삽입되는 제1비드부와, 상기 금속 하우징의 타측에 내주면으로 돌출되도록 형성되어 제2내부단자의 가장자리부를 지지하는 제2비드부와, 상기 금속 하우징의 일측의 끝단에 연장되도록 형성되며 중심에 제1내부단자의 체결부가 압입되도록 압입홈부가 형성되는 금속커버부재로 이루어지며, 상기 금속커버부재는 일측의 끝단에 제1외부단자가 일체로 형성되며, 상기 압입홈부에 볼트가 체결되는 체결공이 형성되는 것을 특징으로 하는 커패시터. - 젤리 롤(jelly roll)과;
상기 젤리 롤의 일측의 끝단과 접합되며 외주면에 걸림홈부가 형성되는 제1내부단자와;
상기 젤리 롤의 타측의 끝단에 접합되는 제2내부단자와;
상기 젤리 롤이 내측에 삽입되며 일측의 내주면에 제1비드(bead)부가 돌출되도록 형성되고 타측의 내주면에 제2비드부가 돌출되도록 형성되며 타측의 끝단에 컬링(curling)부가 형성되는 금속 케이스와;
상기 금속 케이스의 일측의 끝단으로부터 연장되도록 형성되는 제1외부단자와;
상기 제2내부단자에 삽입되어 체결되어 금속 케이스의 타측의 끝단에 형성된 컬링부에 의해 지지되는 제2외부단자로 구성되며,
상기 금속 케이스는 상기 제1내부단자의 걸림홈부에 제1비드부가 삽입되어 고정되고 상기 제2내부단자의 가장자리부를 제2비드부로 지지하여 내측에 제1내부단자와 제2내부단자가 접합된 젤리 롤을 지지하고, 상기 금속 케이스는 일측과 타측이 개방되도록 형성된 원통형 금속 하우징과, 상기 금속 하우징의 일측에 내주면으로 돌출되도록 형성되어 제1내부단자의 걸림홈부에 삽입되는 제1비드부와, 상기 금속 하우징의 타측에 내주면으로 돌출되도록 형성되어 제2내부단자의 가장자리부를 지지하는 제2비드부와, 상기 금속 하우징의 일측의 끝단에 연장되도록 형성되며 중심에 제1내부단자의 체결부가 압입되도록 압입홈부가 형성되는 금속커버부재로 이루어지며, 상기 금속커버부재는 일측의 끝단에 제1외부단자가 일체로 형성되며, 상기 압입홈부에 볼트가 체결되는 체결공이 형성되는 것을 특징으로 하는 커패시터. - 제2항에 있어서, 상기 젤리 롤은 다수개의 제1집전체판과 다수개의 제2집전체판과 다수개의 분리막이 길이방향으로 중심에 관통공이 형성되도록 권취되어 형성되고, 상기 다수개의 제1집전체판은 각각 제1내부단자와 접합되어 연결되고 양면에 전극 활물질층이 형성되며, 상기 다수개의 제2집전체판은 각각 상기 제1집전체판 사이에 각각 배치되고 제2내부단자와 접합되어 연결되며 양면에 각각 전극 활물질층이 형성되며, 상기 다수개의 분리막은 상기 제1집전체판과 상기 제2집전체판 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 커패시터.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1내부단자는 젤리 롤의 관통공에 삽입되는 삽입부와;
상기 삽입부의 일측의 끝단으로부터 연장되도록 형성되는 림(rim)부와;
상기 림부의 일측의 끝단으로부터 연장되도록 형성되어 금속 케이스와 체결되는 체결부로 구성되며,
상기 삽입부와 상기 체결부는 각각 원통형으로 형성되며 체결부의 지름의 길이는 삽입부의 지름의 길이보다 크도록 형성되고, 상기 림부는 원판으로 형성되며 외주면을 따라 제1비드부가 삽입되어 고정되는 걸힘홈부가 형성되며, 상기 림부와 상기 체결부는 각각 길이방향으로 볼트가 체결되는 체결홈이 서로 연통되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 커패시터. - 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2내부단자는 젤리 롤의 관통공에 삽입되는 삽입부와;
상기 삽입부의 일측의 끝단으로부터 연장되도록 형성되는 림(rim)부와;
상기 림부의 일측의 끝단으로부터 연장되도록 형성되어 제2외부단자가 체결되는 체결부로 구성되며,
상기 삽입부와 상기 체결부는 각각 원통형으로 형성되며 체결부의 지름의 길이는 삽입부의 지름의 길이보다 크도록 형성되고, 상기 림부는 원판으로 형성되며 가장자리부가 제2비드부에 의해 지지되며, 상기 림부와 상기 체결부는 각각 길이방향으로 볼트가 체결되는 체결홈이 서로 연통되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 커패시터. - 제2항에 있어서, 상기 제1외부단자는 상기 금속 케이스의 일측의 끝단과 연통되도록 금속 케이스의 일측의 끝단에 일체로 형성되며, 길이방향으로 와셔를 개재한 볼트가 체결되도록 체결공이 형성되는 것을 특징으로 하는 커패시터.
- 제2항에 있어서, 상기 제2외부단자는 외부단자 몸체부와;
상기 외부단자 몸체부의 일측의 끝단으로부터 연장되도록 형성되어 제2내부단자의 체결부에 압입되어 체결되는 압입부와;
상기 외부단자 몸체부의 타측의 끝단으로부터 연장되도록 형성되는 단자연결부재와;
상기 압입부와 상기 단자연결부재 사이에 배치되도록 외부단자 몸체부의 외주면에 형성되며 실링 가스켓을 개재하여 금속 케이스의 컬링부에 지지되도록 배치되는 림부로 구성되며,
상기 외부단자 몸체부와 상기 압입부와 상기 단자연결부재와 상기 림부는 각각 와셔를 개재한 볼트가 삽입되어 체결되도록 서로 연통되는 체결공이 형성되는 것을 특징으로 하는 커패시터. - 삭제
- 일측과 타측의 끝단에 각각 제1내부단자와 제2내부단자가 접합된 젤리 롤(jelly roll)을 열간압입방법으로 제1외부단자가 일측의 끝단에 일체로 형성된 금속 케이스에 압입시켜 체결하는 단계와;
상기 젤리 롤이 금속 케이스에 체결되면 제1내부단자에 형성된 걸림홈부에 삽입되어 체결되도록 금속 케이스 일측에 제1비드부를 형성하는 단계와;
상기 제1비드부가 형성되면 제2내부단자의 가장자리부를 지지하도록 금속 케이스 타측에 제2비드부를 형성하는 단계와;
상기 제2비드부가 형성되면 상기 제2비드부의 오목면이 서로 접하도록 압착시키는 단계와;
상기 제2비드부가 압착되면 실링 가스켓이 개재된 제2내부단자에 열간압입방법으로 제2외부단자를 압입시켜 체결하는 단계와;
상기 제2외부단자가 압입되어 체결되면 금속 케이스의 일측의 끝단이 실링 가스켓과 접하도록 컬링부를 형성하는 단계로 구성되며,
상기 컬링부를 형성하는 단계에서 컬링부가 형성되면 제2내부단자와 제2외부단자에 각각 형성된 체결공에 와셔를 개재한 볼트를 체결하여 제2내부단자에 제2외부단자가 체결되도록 하는 것을 특징으로 하는 커패시터 조립방법. - 제9항에 있어서, 상기 금속 케이스에 압입시켜 체결하는 단계는 젤리 롤을 준비하는 단계와;
상기 젤리 롤이 준비되면 젤리 롤의 일측과 타측의 끝단에 각각 제1내부단자와 제2내부단자를 접합하는 단계와;
상기 젤리 롤에 제1내부단자와 제2내부단자가 접합되면 젤리 롤을 금속 케이스의 내측에 삽입한 후 열간압입방법으로 제1내부단자를 금속 케이스의 금속커버부재에 형성된 압입홈부에 압입시켜 체결하는 단계와;
상기 압입홈부에 제1내부단자가 압입되어 체결되면 금속 케이스의 일측의 끝단에 일체로 형성된 제1외부단자에 상기 제1내부단자를 와셔를 개재한 볼트를 이용하여 체결시키는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 커패시터 조립방법. - 제10항에 있어서, 상기 젤리 롤을 준비하는 단계에서 젤리 롤은 감압과 가압을 이용해 전해액이 함침되며, 상기 감압과 가압은 챔버이용방법과 금속 케이스이용방법과 외부단자 이용방법 중 하나를 통해 감압과 가압을 하여 전해액을 함침하며,
상기 챔버이용방법은 젤리 롤을 진공 챔버에 수납하여 감압과 가압을 하고, 상기 금속 케이스이용방법은 젤리 롤을 금속 케이스의 내측에 수납한 상태에서 금속 케이스의 타측의 끝단을 개방한 상태에서 제1외부단자에 형성된 체결공을 통해 감압과 가압하며, 상기 외부단자 이용방법은 금속 케이스에 젤리 롤이 수납된 상태에서 금속 케이스의 일측과 타측에 배치되는 제1외부단자와 제2외부단자에 각각 형성된 체결공을 통해 감압과 가압하는 것을 특징으로 하는 커패시터 조립방법. - 삭제
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