KR101634847B1

KR101634847B1 - 충방전 장치의 충방전 전극핀

Info

Publication number: KR101634847B1
Application number: KR1020130117165A
Authority: KR
Inventors: 박주현; 양현정; 임상균; 윤인애
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2013-10-01
Filing date: 2013-10-01
Publication date: 2016-06-29
Also published as: KR20150038865A

Abstract

본 발명은 각형 전지의 탑 캡에 구비되는 제1 전극 단자와 충방전을 위해 전기적으로 접촉하는 충방전 장치의 충방전 전극핀에 관한 것으로서, 핀 몸체와; 상기 핀 몸체로부터 연장되어 상기 제1 전극 단자와 접촉되는 접촉단을 포함하며, 상기 접촉단은 상기 제1 전극 단자의 폭 전체에 걸쳐 접촉 가능한 형상을 가져, 상기 제1 전극 단자에 접촉될 때, 상기 제1 전극 단자와, 상기 제1 전극 단자에 반대되는 제2 전극 단자 사이의 단차 부분에서의 외부 단락이 방지되는 것을 특징으로 한다.

Description

충방전 장치의 충방전 전극핀{CHARGE/DISCHARGE ELECTRODE PIN OF CHARGE AND DISCHARGE}

본 발명은 충방전 장치의 충방전 전극핀에 관한 것으로서, 제1 전극 단자와 제2 전극 단자 사이의 단차 부분에서 외부 단락이 발생하는 것을 방지할 수 있는 충방전 장치의 충방전 전극핀에 관한 것이다.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요의 증가로, 이차전지의 수요 또한 급격히 증가하고 있으며, 그 중에서도 에너지 밀도와 작동 전압이 높고 보존과 수명 특성이 우수한 리튬 이차전지는 각종 모바일 기기는 물론 다양한 전자제품의 에너지원으로 널리 사용되고 있다.

이차전지는 외부 및 내부의 구조적 특징에 따라 대략 원통형 전지, 각형 전지 및 파우치형 전지로 분류된다. 구체적으로, 파우치형 전지는 라미네이트 시트의 일측 단부에 전극단자가 돌출되도록 전극조립체를 내장한 구조로 전지셀을 형성하며, 원통형 전지 및 각형 전지는 금속 전지 캔에 전극조립체를 내장하고 캔의 개방 상단에 전극단자가 마련되어 있는 탑 캡을 장착하는 구조로 전지셀을 형성한다.

한편, 이차전지는 양산 공정시 팩 케이스에 내장하기 전의 전지셀 단계에서 별도의 충방전 장치에 각각의 전지셀들을 장착하여 활성화를 위한 충방전을 행하고, 그 후 전지팩으로 제조되어 출하된다. 이 때, 충방전 장치에서 전지의 충방전을 위해 전극단자에 접촉되는 접속단자는 일반적으로 핀의 형태로 이루어져 있으며, 양산 공정의 자동화에 의해 짧은 시간 내에 전극단자에 접촉하여 충전을 행한 후 분리된다.

종래 충방전 장치의 충방전 전극핀(101)은 도 1에 도시되어 있다. 즉, 종래의 충방전 전극핀(101)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 핀 몸체(110)와, 핀 몸체(110)로부터 연장되어 음극 단자(120)와 접촉되는 접촉단(150)으로 구성된다.

이러한 충방전 전극핀(101)의 접촉단(150)은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 음극 단자(120)에 접촉함으로써, 이차전지의 활성화 공정이 이루어진다.

그런데, 종래 충방전 전극핀(101)의 경우, 도 2에 도시된 바와 같이 접촉단(150)이 음극 단자(120)의 중앙에 접촉되지 않고, 도 3에 도시된 바와 같이 음극 단자(120)와 양극 단자측의 가스켓(G) 사이의 단차 부분(S)에 접촉될 때, 단차 부분(S)에서 외부 단락이 발생하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 제1 전극 단자와 제1 전극 단자에 반대되는 제2 전극 단자 사이의 단차 부분에서 외부 단락이 발생하는 것을 방지할 수 있는 충방전 장치의 충방전 전극핀을 제공하는 것이다.

상기 목적은 본 발명의 각형 전지의 탑 캡에 구비되는 제1 전극 단자와 충방전을 위해 전기적으로 접촉하는 충방전 장치의 충방전 전극핀에 있어서, 핀 몸체와; 상기 핀 몸체로부터 연장되어 상기 제1 전극 단자와 접촉되는 접촉단을 포함하며, 상기 접촉단은 상기 제1 전극 단자의 폭 전체에 걸쳐 접촉 가능한 형상을 가져, 상기 제1 전극 단자에 접촉될 때, 상기 제1 전극 단자와, 상기 제1 전극 단자에 반대되는 제2 전극 단자 사이의 단차 부분에서의 외부 단락이 방지되는 것에 의해서 달성된다.

여기서, 상기 접촉단의 단면은 다각 형상이며, 보다 바람직하게는, 직사각 형상인 것이 좋다.

한편, 상기 제1 전극 단자는 음극 단자이고, 상기 제2 전극 단자는 양극 단자인 것이 바람직하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 제1 전극 단자와 제2 전극 단자 사이의 단차 부분에서 외부 단락이 발생하는 것을 방지할 수 있는 충방전 장치의 충방전 전극핀이 제공된다.

도 1은 종래 충방전 장치의 충방전 전극핀을 개략적으로 도시한 사시도.
도 2는 전지의 활성화 공정시, 종래 충방전 장치의 음극핀이 각형 전지의 음극 단자의 중앙에 접촉된 상태를 나타내는 평면도이다.
도 3은 전지의 활성화 공정시, 종래 충방전 장치의 음극핀이 각형 전지의 음극 단자의 가스켓 사이의 단차 부분에 접촉된 상태를 나타내는 평면도이다.
도 4는 일반적인 각형 전지에서 탑 캡과 음극 단자의 분리 사시도.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 충방전 장치의 충방전 전극핀을 개략적으로 도시한 사시도.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 충방전 장치의 충방전 전극핀이 각형 전지의 제1 전극 단자의 중앙에 접촉된 상태를 나타내는 평면도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 충방전 장치의 충방전 전극핀이 각형 전지의 제1 전극 단자와 제2 전극 단자의 단차 부분에 접촉된 상태를 나타내는 평면도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 충방전 장치의 충방전 전극핀의 단면을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 충방전 장치의 충방전 전극핀의 단면을 나타낸 도면이다.

이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1 실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.

도 4는 일반적인 각형 전지에서 탑 캡과 제1 전극 단자의 분리 사시도이다. 도 4를 참조하면, 각형 전지의 제1 전극 단자(20)는 리벳으로 마련되며, 원기둥 형태의 본체(21)와, 본체(21)의 상단에 연장되며 평평한 판상체(22)로 구성된다. 여기서, 제1 전극 단자(20)는 제2 전극 단자인 탑 캡(30)에 형성된 안착부(35)에 관통하여 안착된 후, 탑 캡(30)의 하단면에 리벳팅된다.

여기서, 본 실시예에서의 제1 전극 단자(20)는 음극 단자이고, 제2 전극 단자(30)는 제1 전극 단자(20)와 반대되는 양극 단자로 구성된다.

안착부(35)에는, 그 자체로서 제2 전극 단자의 역할을 하는 탑 캡(30)과, 제1 전극 단자(20)가 상호 절연된 상태를 유지하도록, 전기 절연성의 가스켓(G)이 설치된다.

가스켓(G)은 상기와 같은 절연 상태를 제공함과 동시에, 제1 전극 단자(20)와 안착부(35) 사이를 탄력적으로 밀봉하여 전해액 등이 외부로 누출되거나 외부의 물질이 유입되는 것을 방지한다.

이와 같은 각형 전지는 출하되기 전에, 충방전 장치를 이용하여 전지셀을 충방전시키는 전지의 활성화 공정이 행해진다.

전지 활성화 공정은 통상 양극, 음극 전극핀을 보유한 충방전 장치가 충방전 대상인 전지셀에 필요 전류를 인가함으로써 이루어지게 된다.

충방전 장치의 충방전 전극핀(1)은 도 5에 도시되어 있다. 본 실시예에서의 충방전 전극핀(1)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 각형 전지의 음극 단자에 접촉하는 음극핀으로서, 핀 몸체(10)와, 핀 몸체(10)로부터 연장되어 음극 단자인 제1 전극 단자(20)와 접촉되는 접촉단(50)으로 구성된다.

여기서, 접촉단(50)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 전극 단자(20)의 폭 전체에 걸쳐 접촉 가능한 형상을 가진다.

이와 같이, 본 발명의 주요 특징은, 음극 단자(120)와 접촉되는 접촉단(50)의 접촉 면적이 작았던 종래와 달리, 제1 전극 단자(20)와 접촉되는 접촉단(50)의 접촉 면적이 제1 전극 단자(20)의 폭 전체에 접촉 가능할 정도로 크게 구성한 점에 있다. 이에, 충방전을 위해, 충방전 전극핀(1)의 접촉단(50)이 제1 전극 단자(20)에 접촉될 때, 도 7에 도시된 바와 같이 제1 전극 단자(20)와 제2 전극 단자(30)의 가스켓(G) 사이의 단차 부분(S)에 접촉될 때, 외부 단락이 방지될 수 있다.

보다 자세하게는, 음극 단자(120)와 접촉되는 접촉단(50)의 접촉 면적이 작았던 종래에는 음극 단자(120)와 양극 단자측의 가스켓(G) 사이의 단차 부분(S)에서 외부 단락이 발생했던 반면, 본 발명에서는 접촉단(50)이 제1 전극 단자(20)의 폭 전체에 걸쳐서 접촉되기 때문에, 음극 단자인 제1 전극 단자(20)와 양극 단자인 제2 전극 단자(30)측의 가스켓(G) 사이의 단차 부분(S)에서 외부 단락이 발생하지 않는다.

이 때, 접촉단(50)의 단면은 다각 형상으로 이루어지는데, 제1 실시예에서의 접촉단(50)은 직사각 형상이다. 즉, 제1 실시예에서의 충방전 전극핀(1)의 접촉단(50)의 단면은 얇고 긴 모양의 직사각 형상으로 이루어져 있어, 직사각 이외의 다른 다각 형상 대비 보다 간단히 제조할 수 있기 때문에 제조 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.

하지만, 접촉단(50)의 단면은 이에 한정되지 않고, 도 8에 도시된 제2 실시예와 같이 접촉단(250)의 단면이 마름모 형상일 수도 있고, 도 9에 도시된 제3 실시예와 같이 접촉단(350)의 단면이 육각 형상으로 이루어질 수도 있음은 물론이다.

이와 같이, 본 발명에 따르면, 제1 전극 단자(20)와 접촉되는 접촉단(50)의 접촉 면적이 제1 전극 단자(20)의 폭 전체에 걸쳐 접촉되기 때문에, 제1 전극 단자(20)와 제2 전극 단자(30) 사이의 단차 부분(S)에서 외부 단락이 발생하는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.

전술한 실시예에서, 제1 전극 단자는 음극 단자이고 제2 전극 단자는 양극 단자이나, 이와 반대로 제1 전극 단자는 양극 단자이고 제2 전극 단자는 음극 단자일 수도 있다.

1 : 충방전 전극핀 10 : 핀 몸체
20 : 제1 전극 단자 30 : 제2 전극 단자
35 : 안착부

Claims

각형 전지의 탑 캡에 구비되는 제1 전극 단자와 충방전을 위해 전기적으로 접촉하는 충방전 장치의 충방전 전극핀에 있어서,
핀 몸체와;
상기 핀 몸체로부터 연장되어 상기 제1 전극 단자와 접촉되는 접촉단을 포함하며,
상기 접촉단은 상기 제1 전극 단자의 폭 전체에 걸쳐 접촉 가능한 형상을 가져, 상기 제1 전극 단자에 접촉될 때, 상기 제1 전극 단자와, 상기 제1 전극 단자에 반대되는 제2 전극 단자 사이의 단차 부분에서의 외부 단락이 방지되는 것을 특징으로 하는 충방전 장치의 충방전 전극핀.
청구항 1에 있어서,
상기 접촉단의 단면은 다각 형상인 것을 특징으로 하는 충방전 장치의 충방전 전극핀.
청구항 2에 있어서,
상기 접촉단의 단면은 직사각 형상인 것을 특징으로 하는 충방전 장치의 충방전 전극핀.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 전극 단자는 음극 단자이고, 상기 제2 전극 단자는 양극 단자인 것을 특징으로 하는 충방전 장치의 충방전 전극핀.