KR101797978B1 - 전기에너지 저장장치 - Google Patents

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허진우
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Abstract

본 발명은 전기에너지 저장장치에 관한 것이다. 본 발명은 제1 전극, 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 제2 전극의 사이에 형성된 세퍼레이터를 포함하고, 전해액이 함침되는 셀 소자; 상기 셀 소자가 내장되는 셀 케이스; 상기 셀 케이스의 내측 상부에 내장되고, 상기 셀 소자의 제1 전극과 결합되는 제1 도전성 결합판; 상기 제1 도전성 결합판에 연결되는 제1 단자 부재; 상기 제1 도전성 결합판 상에 설치되고, 상기 셀 케이스의 상부에 결합되는 제1 결합 유닛; 상기 제1 단자 부재에 결합되는 제1 마감 캡; 상기 셀 케이스의 내측 하부에 내장되고, 상기 셀 소자의 제2 전극과 결합되는 제2 도전성 결합판; 상기 제2 도전성 결합판에 연결되는 제2 단자 부재; 상기 제2 도전성 결합판 상에 설치되고, 상기 셀 케이스의 하부에 결합되는 결합되는 제2 결합 유닛; 상기 제2 단자 부재에 결합되는 제2 마감 캡; 및 상기 제1 결합 유닛과 제2 결합 유닛 중에서 선택된 하나 이상에 형성된 안전변을 포함하는 전기에너지 저장장치를 제공한다. 본 발명에 따르면, 전기에너지 저장장치를 구성하는 구성 부품의 구조적 및/또는 형태적 개선을 통해 구성 부품의 수 및 조립 공정의 수 등이 감소되어, 적어도 경량성 및 생산성 등이 향상된다.

Description

전기에너지 저장장치 {ELECTRIC ENERGY STORAGE DEVICE}
본 발명은 전기에너지 저장장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기이중층 커패시터(EDLC) 등의 전기에너지 저장장치를 구성하는 구성 부품의 구조적 및/또는 형태적 개선을 통해 구성 부품의 수 및 조립 공정의 수 등이 감소되어, 적어도 경량성 및 생산성 등이 향상된 전기에너지 저장장치에 관한 것이다.
충/방전이 가능한 전기에너지 저장장치, 예를 들어 전기 화학 소자로서의 커패시터(capacitor)나 리튬 이온(Li+) 전지 등의 2차 전지는 여러 산업 분야에서 널리 사용되고 있다. 예를 들어, 전기이중층 커패시터(EDLC ; Electric Double Layer Capacitor)는 에너지 밀도가 높고, 충전과 방전의 반복으로 인한 열화가 작아 보수가 거의 필요 없어 그 수요가 높다.　이에 따라, 전기이중층 커패시터(EDLC)는 각종 전기ㆍ전자기기의 보조전원이나 IC 백업 전원 등으로 주로 사용되고 있으며, 최근에는 장난감, 산업용 전원, UPS(UNINTERRUPTED POWER SUPPLY), 태양열 에너지 저장, HEV/EV SUB POWER 등에까지 폭넓게 응용되고 있다.
일반적으로, 전기이중층 커패시터(EDLC) 등의 전기에너지 저장장치는 복수의 단위 셀(unit cell)을 직렬 및/또는 병렬로 연결하여 적정 전압을 갖도록 모듈화하여 사용된다. 이때, 상기 각 단위 셀은 셀 소자와, 상기 셀 소자를 전해액이 함침된 상태로 내장하는 셀 케이스(cell case)를 포함한다. 구체적으로, 상기 셀 소자는 양극 및 음극의 두 전극과, 상기 두 전극의 사이에 개재되어 이온(ion) 이동만 가능하게 하고 단락 방지(절연)를 위한 다공성 재질의 세퍼레이터(separator)를 포함한다. 이러한 셀 소자, 즉 상기 두 전극(양극 및 음극)과 세퍼레이터는 셀 케이스 내에 내장되며, 이는 또한 전해액에 함침된다.
예를 들어, 대한민국 등록특허 제10-0967504호, 대한민국 등록특허 제10-1049282호, 대한민국 등록특허 제10-1416809호, 대한민국 등록특허 제10-1462155호, 대한민국 등록특허 제10-1527126호, 대한민국 등록특허 제10-1537999호, 대한민국 공개특허 제10-2011-0131250호, 일본 공개특허 제2007-66530호 및 일본 공개특허 제2007-87704호 등에는 위와 관련한 기술이 제시되어 있다.
상기 선행 특허문헌들에 제시된 바와 같이, 상기 셀 케이스의 상부 및 하부에는 각각 복수 개의 구성 부품들이 결합되며, 이러한 구성 부품들은 거의 대부분이 금속재로 구성된다. 이때, 상기 셀 케이스의 상부 및 하부에 결합되는 구성 부품들은 도전성 결합판, 단자 부재, 절연 부재, 실링 부재, 너트 및 마감 캡(볼트) 등을 포함하며, 이들은 각각 1개 이상으로서 개수가 많다.
이에 따라, 종래 기술에 따른 전기에너지 저장장치는 구성 부품의 수 및 조립 공정의 수가 많아 경량화가 어렵고 생산성 등이 떨어지는 문제점이 있다. 이는 전기에너지 저장장치의 용량이 커질수록 심해질 수 있다. 일례를 들어 3,000F의 용량을 가지는 고용량 전기이중층 커패시터(EDLC)는 직경 약 60mm, 높이 약 138mm인 원통형 셀 케이스가 사용되고 있다. 이와 같이 고용량의 경우, 각 구성 부품의 크기도 커져 전체적으로 높은 중량을 가지며, 생산성 및 경제성 등이 떨어지는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허 제10-0967504호 대한민국 등록특허 제10-1049282호 대한민국 등록특허 제10-1416809호 대한민국 등록특허 제10-1462155호 대한민국 등록특허 제10-1527126호 대한민국 등록특허 제10-1537999호 대한민국 공개특허 제10-2011-0131250호 일본 공개특허 제2007-66530호 일본 공개특허 제2007-87704호
이에, 본 발명은 개선된 전기에너지 저장장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다. 구체적으로, 본 발명은 전기에너지 저장장치를 구성하는 각 구성 부품들의 구조적, 형태적 및/또는 결합(조립) 방법 등의 개선을 통해 구성 부품의 수 및 조립 공정의 수 등이 감소되어, 적어도 경량성 및 생산성 등이 향상된 전기에너지 저장장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
제1 전극, 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 제2 전극의 사이에 형성된 세퍼레이터를 포함하고, 전해액이 함침되는 셀 소자;
상기 셀 소자가 내장되는 셀 케이스;
상기 셀 케이스의 내측 상부에 내장되고, 상기 셀 소자의 제1 전극과 결합되는 제1 도전성 결합판;
상기 제1 도전성 결합판에 연결되는 제1 단자 부재;
상기 제1 도전성 결합판 상에 설치되고, 상기 셀 케이스의 상부에 결합되는 제1 결합 유닛;
상기 제1 단자 부재에 결합되는 제1 마감 캡;
상기 셀 케이스의 내측 하부에 내장되고, 상기 셀 소자의 제2 전극과 결합되는 제2 도전성 결합판;
상기 제2 도전성 결합판에 연결되는 제2 단자 부재;
상기 제2 도전성 결합판 상에 설치되고, 상기 셀 케이스의 하부에 결합되는 결합되는 제2 결합 유닛;
상기 제2 단자 부재에 결합되는 제2 마감 캡; 및
상기 제1 결합 유닛과 제2 결합 유닛 중에서 선택된 하나 이상에 형성된 안전변을 포함하는 전기에너지 저장장치를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시 형태에 따라서, 본 발명에 따른 전기에너지 저장장치는,
상기 제1 도전성 결합판의 중앙에는 결합홀이 형성되고,
상기 제1 단자 부재는,
제1 단자 본체와,
상기 제1 단자 본체에 형성되고, 상기 제1 마감 캡이 삽입, 결합되는 제1 마감 캡 삽입부와,
상기 제1 단자 본체의 하단에 형성되고, 상기 제1 도전성 결합판과 표면 결합되는 체결판과,
상기 체결판의 하부에 형성되고, 상기 제1 도전성 결합판에 형성된 결합홀에 삽입, 결합되는 홀 체결부를 포함하고,
상기 제1 결합 유닛은,
상기 셀 케이스의 상부에 밀폐, 결합되는 제1 밀폐 커버와,
상기 제1 밀폐 커버의 중앙에 형성되고, 상기 제1 단자 본체가 삽입되는 결합공과,
상기 제1 밀폐 커버와 제1 단자 본체를 체결하는 너트 체결부재와,
상기 체결판과 제1 밀폐 커버의 사이에 개재된 밀봉 부재와,
상기 제1 밀폐 커버와 너트 체결부재의 사이에 개재된 절연 부재를 포함하며,
상기 제2 도전성 결합판의 중앙에는 결합홀이 형성되고,
상기 제2 단자 부재는,
제2 단자 본체와,
상기 제2 단자 본체에 형성되고, 상기 제2 마감 캡이 삽입, 결합되는 제2 마감 캡 삽입부와,
상기 제2 단자 본체에 형성되고, 상기 제2 도전성 결합판에 형성된 결합홀에 삽입, 결합되는 홀 체결부를 포함하고,
상기 제2 결합 유닛은, 상기 셀 케이스의 하부에 밀폐, 결합되는 제2 밀폐 커버를 포함한다.
아울러, 본 발명의 구체적인 실시 형태에 따라서, 상기 제1 마감 캡 삽입부의 내부 면에는 제1 단턱 및 제2 단턱이 형성되고, 상기 제1 마감 캡의 외부 면에는 상기 제1 단턱에 밀착되는 걸림턱이 형성되며, 상기 걸림턱과 제2 단턱의 사이에는 실링재가 삽입, 패킹된 구조를 가질 수 있다. 본 발명에 따른 전기에너지 저장장치는, 예를 들어 전기이중층 커패시터(EDLC) 등으로부터 선택될 수 있다.
본 발명에 따르면, 개선된 전기에너지 저장장치가 제공된다. 구체적으로, 본 발명에 따르면, 전기에너지 저장장치를 구성하는 각 구성 부품들의 구조적, 형태적 및/또는 결합(조립) 방법 등의 개선으로 구성 부품의 수 및 조립 공정의 수 등이 감소되어, 적어도 경량성 및 생산성 등이 향상되는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 전기에너지 저장장치의 결합 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 전기에너지 저장장치의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전기에너지 저장장치를 구성하는 셀 소자의 예시적인 실시예를 보인 사시도이다.
도 4는 상기 도 3에 보인 셀 소자의 요부 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 전기에너지 저장장치의 상측에 해당하는 부분의 절단 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 전기에너지 저장장치의 상측에 해당하는 부분의 분해 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 전기에너지 저장장치의 하측에 해당하는 부분의 절단 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 전기에너지 저장장치의 하측에 해당하는 부분의 분해 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시 형태에 따른 전기에너지 저장장치의 요부에 대한 정면 분해 사시도이다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "및/또는"은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나 이상을 포함하는 의미로 사용된다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "하나 이상"은 하나 또는 둘 이상의 복수를 의미한다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "제1", "제2", "제3", "제4", "일측" 및 "타측" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되며, 각 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "상에 형성", "상부(상측)에 형성", "하부(하측)에 형성", "상에 설치", "상부(상측)에 설치" 및 "하부(하측)에 설치" 등은, 당해 구성요소들이 직접 접하여 적층 형성(설치)되는 것만을 의미하는 것은 아니고, 당해 구성요소들 간의 사이에 다른 구성요소가 더 형성(설치)되어 있는 의미를 포함한다. 예를 들어, "상에 형성된다", "상에 설치된다" 라는 것은, 제1구성요소에 제2구성요소가 직접 접하여 형성(설치)되는 의미는 물론, 상기 제1구성요소와 제2구성요소의 사이에 제3구성요소가 더 형성(설치)될 수 있는 의미를 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 용어 '형성', '설치', '연결', '결합' 및 '체결' 등은, 두 개의 부재가 착탈(결합과 분리)이 가능하게 결합된 것은 물론, 일체 구조의 의미를 포함한다. 구체적으로, 본 명세서에서 사용되는 용어 '형성', '설치', '연결', '결합' 및 '체결' 등은, 예를 들어 강제 끼움 방식(억지 끼움 방식); 홈과 돌기를 이용한 끼움 방식; 및 나사, 볼트, 피스, 리벳 등의 체결 부재를 이용한 체결 방식 등을 통하여, 두 개의 부재가 결합과 분리가 가능하도록 결합되는 것은 물론 용접, 접착제 및/또는 일체적 성형 등을 통하여 두 개의 부재가 결합된 후, 분리가 불가능하게 구성된 의미를 포함한다. 또한, 상기 '형성' 및 '설치'의 경우에는 별도의 결합력 없이 두 개의 부재가 적층(안착)되어 있는 의미도 포함할 수 있다.
본 발명은 제1형태에 따라서, 전기에너지 저장장치를 구성하는 주요 구성 부품들의 구조적, 형태적 및/또는 결합(조립) 방법 등이 개선되어 종래보다 구성 부품의 수 및 조립 공정의 수 등이 감소된 전기에너지 저장장치를 제공한다. 또한, 본 발명은 제2형태에 따라서, 상기 전기에너지 저장장치를 적은 공정 수 및 높은 생산성을 갖도록 제조(조립)할 수 있는 하는 전기에너지 저장장치의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 전기에너지 저장장치의 형상, 크기 및 용량 등은 제한되지 않는다. 형상은, 예를 들어 원통형이나 각형 등을 가질 수 있으며, 도면에서는 원통형을 예시하였다. 또한, 본 발명에 따른 전기에너지 저장장치는, 일례를 들어 2.7V의 전압과 3,000F의 용량을 가질 수 있으며, 이러한 용량을 구현할 수 있는 크기(용적 등)를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 전기에너지 저장장치는, 충/방전이 가능한 것이면 특별히 제한되지 않는다. 본 발명에 따른 전기에너지 저장장치는 전기 화학 소자로서, 예를 들어 전기이중층 커패시터(EDLC ; Electric Double Layer Capacitor), 의사 커패시터(Pseudo Capacitor) 및 하이브리드 커패시터(Hybrid Capacitor) 등의 슈퍼 커패시터(Super Capacitor); 세라믹 커패시터, Al 전해 커패시터 및 Ta 커패시터 등의 일반 커패시터; 그리고 리튬 이온(Li+) 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈-수소(Ni-H) 전지, 납축 전지 및 전해 콘덴서 등의 일반 2차 전지 등으로부터 선택될 수 있다.
하나의 예시에서, 본 발명에 따른 전기에너지 저장장치는 전기이중층 커패시터(EDLC)로부터 선택될 수 있다. 이하, 본 발명에 따른 전기에너지 저장장치를 설명함에 있어, 경우에 따라 전기이중층 커패시터(이하, "EDLC"로 약칭한다.)를 예로 들어 설명한다. 아울러, 이하에서 사용되는 용어, "전기적 특성"은 전기에너지 저장장치(예, EDLC)의 용량, 저항, 파워 밀도, 에너지 밀도, 전압 및 누설 전류 등으로부터 선택된 적어도 하나 이상을 의미한다. 예를 들어, "전기적 특성이 우수하다(개선된다)."라는 것은 "전기에너지 저장장치(예, EDLC)의 용량, 저항, 파워 밀도, 에너지 밀도, 전압 및 누설 전류 등으로부터 선택된 적어도 하나 이상이 우수하다(개선된다)."라는 것을 의미한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태를 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 실시 형태를 도시한 것으로, 이는 단지 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공된다. 또한, 본 발명의 실시 형태를 설명함에 있어서, 관련된 공지의 범용적인 기능 및/또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 전기에너지 저장장치의 결합 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 전기에너지 저장장치의 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 전기에너지 저장장치를 구성하는 셀 소자의 예시적인 실시예를 보인 사시도이고, 도 4는 상기 도 3에 보인 셀 소자의 요부 단면도이다. 또한, 도 5는 본 발명의 실시 형태에 따른 전기에너지 저장장치의 상측에 해당하는 부분의 절단 사시도이고, 도 6은 본 발명의 실시 형태에 따른 전기에너지 저장장치의 상측에 해당하는 부분의 분해 단면도이다. 그리고 도 7은 본 발명의 실시 형태에 따른 전기에너지 저장장치의 하측에 해당하는 부분의 절단 사시도이고, 도 8은 본 발명의 실시 형태에 따른 전기에너지 저장장치의 하측에 해당하는 부분의 분해 단면도이며, 도 9는 본 발명의 실시 형태에 따른 전기에너지 저장장치의 요부에 대한 정면 분해 사시도이다.
도 1 내지 도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 전기에너지 저장장치는 셀 소자(100)와, 상기 셀 소자(100)가 내장되는 셀 케이스(200)와, 상기 셀 케이스(200)의 상부에 결합되는 상부 조립체(300)와, 상기 셀 케이스(200)의 하부에 결합되는 하부 조립체(400)와, 상기 상부 조립체(300) 및 하부 조립체(400) 중에서 선택된 하나 이상에 형성된 안전변(500)을 포함한다.
상기 셀 소자(100)는 전지적 구동이 가능한 것이면 특별히 제한되지 않으며, 이는 예를 들어 통상과 같이 구성될 수 있다. 셀 소자(100)는 충/방전이 가능한 전지적 셀 구성 요소로서, 이는 적어도 하나 이상의 제1 전극(10)과, 적어도 하나 이상의 제2 전극(20)과, 적어도 하나 이상의 세퍼레이터(30)를 포함한다.
본 발명에서, 상기 제1 전극(10), 제2 전극(20) 및 세퍼레이터(30)의 개수는 제한되지 않는다. 또한, 상기 세퍼레이터(30)는 적어도 제1 전극(10)과 제2 전극(20)의 사이에는 형성된다. 이때, 상기 제1 전극(10)은 양극(anode)이고, 상기 제2 전극(20)은 음극(cathode)일 수 있으며, 이와는 반대로 상기 제1 전극(10)이 음극이고, 상기 제2 전극(20)이 양극일 수 있다.
상기 셀 소자(100)는, 하나 이상의 세퍼레이터(30)를 사이에 두고 제1 전극(10)과 제2 전극(20)이 교대로 적층된 적층체를 포함하되, 이러한 적층체를 적어도 하나 이상 포함한다. 셀 소자(100)는 전해액에 함침된다. 셀 소자(100)는, 전해액에 함침된 후에 셀 케이스(200)의 내부에 내장되거나, 셀 케이스(200)의 내부에 내장된 후에 전해액의 주입을 통해 함침될 수 있다. 셀 소자(100)를 구성하는 각 구성 요소의 성분, 재질 및 형상 등은 특별히 제한되지 않는다. 도면에는 원통형의 셀 소자(100)가 예시되어 있다. 도면에 예시한 바와 같이, 셀 소자(100)는 제1 전극(10), 제2 전극(20) 및 세퍼레이터(30)를 포함하는 적층체가 원통형으로 와인딩(winding)된 다음, 테이프 등에 의해 밴딩(banding)된 권취 소자(W)로 구성될 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, EDLC의 경우, 상기 제1 전극(10) 및 제2 전극(20)은 각각 금속 집전체(12)(22)와, 상기 금속 집전체(12)(22) 상에 형성된 활성탄 전극(14)(24)을 포함할 수 있다. 상기 활성탄 전극(14)(24)은 금속 집전체(12)(22)의 적어도 한 면에 형성된다. 구체적으로, 상기 활성탄 전극(14)(24)은 금속 집전체(12)(22)의 한쪽 면에만 형성되거나, 양쪽 면 모두에 형성될 수 있다. 도 3 및 도 4에는 활성탄 전극(14)(24)이 금속 집전체(12)(22)의 양쪽 면 모두에 형성된 모습이 예시되어 있다. 상기 금속 집전체(12)(22)는, 예를 들어 알루미늄 포일(Al foil)이 사용될 수 있으며, 상기 활성탄 전극(14)(24)는 활성탄, 바인더(binder) 및 도전재를 포함하는 활성탄 전극 조성물이 금속 집전체(12)(22) 상에 코팅, 압연되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 전극(10) 및 제2 전극(20)은 각각 용접 결합부(12a)(22a)를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 전극(10) 및 제2 전극(20)은 금속 집전체(12)(22) 상에 활성탄 전극 조성물이 코팅, 형성된 활성탄 전극(14)(24)을 포함하되, 상기 활성탄 전극(14)(24)이 형성(코팅)되지 않은 부분으로서의 제1 용접 결합부(12a) 및 제2 용접 결합부(22a)를 포함할 수 있다. 이때, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1 전극(10)에 형성된 제1 용접 결합부(12a)는 상측으로 인출되고, 상기 제2 전극(20)에 형성된 제2 용접 결합부(22a)는 하측으로 인출될 수 있다. 이와는 반대로, 상기 제1 용접 결합부(12a)는 하측으로 인출되고, 상기 제2 용접 결합부(22a)는 상측으로 인출될 수 있다. 이러한 각 용접 결합부(12a)(22a)는 EDLC의 내부 단자 기능을 할 수 있으며, 이들은 도전성 결합판(310)(410)과 용접, 결합된다. 구체적으로, 상기 제1 용접 결합부(12a)는 제1 도전성 결합판(310)에 용접되고, 상기 제2 용접 결합부(22a)는 제2 도전성 결합판(410)에 용접된다.
상기 셀 케이스(200)는, 예를 들어 원통형 및 각형 등의 형상을 갖는다. 도면에는 원통형의 셀 케이스(200)가 예시되어 있다. 셀 케이스(200)의 상부 및 하부는 개방되어 있다. 셀 케이스(200)는 금속재 또는 플라스틱재로 구성될 수 있다. 셀 케이스(200)는, 구체적인 예를 들어 알루미늄(Al), 알루미늄(Al) 합금 및/또는 SUS 등의 금속재로 구성된 원통형의 형상을 가질 수 있다. 또한, 셀 케이스(200)는, 일례를 들어 약 60mm의 직경과, 약 138mm의 높이를 가질 수 있다. 이러한 셀 케이스(200)의 내부에는 전술한 바와 같은 셀 소자(100)가 내장된다. 셀 케이스(200)의 내부에 셀 소자(100)가 내장된 후, 셀 케이스(200)의 상부 및 하부에는 각각 상부 조립체(300) 및 하부 조립체(400)가 결합된다.
상기 상부 조립체(300)는 셀 케이스(200)의 상부를 밀폐시키면서 셀 소자(100)의 제1 전극(10)이 외부 전원과 전기적으로 통전(연결)되게 할 수 있는 구조를 갖는다. 상부 조립체(300)는, 구체적으로 상기 셀 소자(100)와 결합되는 제1 도전성 결합판(310)과, 상기 제1 도전성 결합판(310)에 연결되는 제1 단자 부재(320)와, 상기 셀 케이스(200)의 상부에 밀폐 결합되는 제1 결합 유닛(330)과, 상기 제1 단자 부재(320)에 결합되는 제1 마감 캡(340)을 포함한다.
상기 제1 도전성 결합판(310)은 셀 케이스(200)의 내측 상부에 내장되되, 이는 상기 셀 소자(100)의 제1 전극(10)과 결합된다. 제1 도전성 결합판(310)은 도전성을 가지는 것으로서, 이는 예를 들어 금속재 등으로부터 선택될 수 있다. 본 발명에서, 도전성은 전기 전도성을 의미한다. 제1 도전성 결합판(310)은, 구체적인 예를 들어 알루미늄(Al), 알루미늄(Al) 합금 및/또는 SUS 등의 금속재로부터 선택될 수 있다. 제1 도전성 결합판(310)은 셀 소자(100)의 형상에 따라 원판이나 다각판 등의 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 셀 소자(100)가 원통형의 권취 소자(W)인 경우, 제1 도전성 결합판(310)은 도면에 도시한 바와 같이 원판 형상을 갖는다.
상기 제1 도전성 결합판(310)의 중앙에는 제1 단자 부재(320)와의 결합을 위한 결합홀(312)이 형성되어 있다. 또한, 제1 도전성 결합판(310)은 상기 결합홀(312)의 주위에 방사형으로 형성된 복수의 관통홀(314)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 결합홀(312)에는 제1 단자 부재(320)의 홀 체결부(324)가 끼움, 결합되고, 상기 관통홀(314)을 통해 전해액 및/또는 가스가 통과될 수 있다. 제1 도전성 결합판(310)은 제1 전극(10)과 용접, 결합된다. 구체적으로, 제1 도전성 결합판(310)의 하부 면은 제1 전극(10)의 제1 용접 결합부(12a)와 용접, 결합되어 전기적으로 통전되며, 이들(310)(12a)은 일례를 들어 레이저(Laser) 용접을 통해 결합될 수 있다.
상기 제1 단자 부재(320)는 도전성을 가지는 것으로서, 이는 예를 들어 금속재 등으로부터 선택될 수 있다. 제1 단자 부재(320)는, 구체적인 예를 들어 알루미늄(Al), 알루미늄(Al) 합금 및/또는 SUS 등의 금속재로 구성될 수 있다. 제1 단자 부재(320)는 상기 제1 도전성 결합판(310)과 결합되고, 이와 함께 제1 결합 유닛(330)과도 결합된다.
바람직한 구현예에 따라서, 상기 제1 단자 부재(320)는 제1 단자 본체(321)와, 상기 제1 단자 본체(321)의 길이 방향(도면에서, 수직 방향)으로 관통 형성된 제1 마감 캡 삽입부(322)와, 상기 제1 단자 본체(321)의 하단에 형성된 체결판(323)과, 상기 체결판(323)의 하부에 형성된 홀 체결부(324)를 포함한다.
상기 제1 단자 본체(321)는 외부 전원과 연결되며, 이는 EDLC의 외부 단자 기능을 할 수 있다. 제1 단자 본체(321)의 상단은 제1 밀폐 커버(331)를 관통한 후, 너트 체결부재(333)와 결합된다. 이때, 제1 단자 본체(321)의 적어도 상단에는 상기 너트 체결부재(333)와의 나사 결합을 위한 나사산(도시하지 않음)이 형성될 수 있다.
상기 제1 마감 캡 삽입부(322)에는 제1 마감 캡(340)이 착탈 가능하도록 삽입, 결합된다. 제1 마감 캡 삽입부(322)의 내부 면에는 하나 이상의 단턱(322a)(322b)이 형성될 수 있다. 상기 단턱(322a)(322b)은 적어도 제1 단턱(322a) 및 제2 단턱(322b)을 포함할 수 있으며, 이들(322a)(322b)은 예를 들어 제1 마감 캡(340)과의 걸림력을 제공하고, 밀봉성을 위한 제1 실링재(351)가 삽입될 수 있는 공간이 형성되게 할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 단턱(322a)에는 제1 마감 캡(340)에 형성된 걸림턱(341)이 밀착되어 걸리게 되고, 상기 제2 단턱(322b)은 걸림턱(341)과 함께 공간이 형성되게 할 수 있다. 그리고 상기 제2 단턱(322b)과 걸림턱(341)에 의해 형성된 공간에는 제1 실링재(351)가 삽입되어 밀봉성이 도모될 수 있다.
상기 체결판(323)은 환형의 형상을 가지며, 이는 상기 제1 단자 본체(321)의 하단 외주연에 일체로 돌출, 형성된다. 이러한 체결판(323)은 상기 제1 도전성 결합판(310)과 표면 결합된다. 구체적으로, 체결판(323)의 하부 면과 제1 도전성 결합판(310)의 상부 면은 용접, 결합되며, 이들(323)(310)은 일례를 들어 레이저(Laser) 용접을 통해 결합될 수 있다. 그리고 이러한 체결판(323)의 하부에 형성된 상기 홀 체결부(324)는 제1 도전성 결합판(310)에 형성된 결합홀(312)에 삽입, 결합된다. 보다 구체적으로, 제1 단자 부재(320)의 홀 체결부(324)는 제1 도전성 결합판(310)의 결합홀(312)에 삽입, 결합되고, 제1 단자 부재(320)의 체결판(323)은 제1 도전성 결합판(310)과 접촉되는 면에서 용접, 결합된다.
본 발명의 실시 형태에 따라서, 상기 제1 도전성 결합판(310)과 제1 단자 부재(320)가 위와 같이 결합되는 경우, 견고한 결합력을 가지면서 전기적 특성이 향상될 수 있다. 구체적으로, 먼저 1차적으로 결합홀(312)과 홀 체결부(324)의 결합, 그리고 2차적으로 체결판(323)을 통한 표면 결합(용접 결합)에 의해, 양자간의 견고한 결합과 접촉 면적이 넓어져 저항이 최소화되고, 이에 따라 전기적 특성이 향상될 수 있다.
구체적인 조립 공정에 따라서, 상기 제1 도전성 결합판(310)은 제1 단자 부재(320)와 먼저 결합된 후에 상기 셀 소자(100)와 결합될 수 있다. 보다 구체적인 조립 공정에 따라서, 상기 제1 도전성 결합판(310)은 홀 체결부(324)와의 끼움, 결합과 적어도 체결판(323)과의 용접, 결합을 통해 상기 제1 단자 부재(320)와 결합된 다음, 상기 제1 전극(10)의 제1 용접 결합부(12a)와 용접, 결합될 수 있다.
또한, 상기 제1 결합 유닛(330)은 제1 도전성 결합판(310) 상에 설치되되, 이는 상기 셀 케이스(200)의 상부에 결합된다. 바람직한 구현예에 따라서, 제1 결합 유닛(330)은 제1 밀폐 커버(331)와, 상기 제1 밀폐 커버(331)의 중앙에 형성된 결합공(332)과, 상기 제1 밀폐 커버(331)와 제1 단자 본체(321)를 체결하는 너트 체결부재(333)와, 상기 체결판(323)과 제1 밀폐 커버(331)의 사이에 설치되는 밀봉 부재(334)와, 상기 제1 밀폐 커버(331)와 너트 체결부재(333)의 사이에 개재된 절연 부재(335)를 포함한다.
상기 제1 밀폐 커버(331)는 제1 도전성 결합판(310)의 상부에 설치되되, 이는 셀 케이스(200)의 상부를 밀폐, 커버링(covering)한다. 제1 밀폐 커버(331)는 금속재 또는 플라스틱재로 구성된다. 제1 밀폐 커버(331)는, 예를 들어 원판 등의 형상을 갖는다. 제1 밀폐 커버(331)는 측벽(331a)을 가지며, 이러한 제1 밀폐 커버(331)의 측벽(331a)과 상기 셀 케이스(200)의 상단 내주면(201)은 밀폐 구조로 결합된다. 상기 측벽(331a)과 내부면(201)은 용접(용융)을 통해 밀폐, 결합될 수 있다. 이러한 제1 밀폐 커버(331)의 중앙에 형성된 상기 결합공(332)에는 제1 단자 본체(321)가 삽입된다. 또한, 제1 밀폐 커버(331)의 하부면에는 밀봉 부재(334)의 상단이 삽입되는 삽입턱(331b)이 단차지게 형성될 수 있다.
상기 너트 체결부재(333)는 제1 단자 본체(321)의 대략 상단에 결합되며, 이러한 너트 체결부재(333)에 의해 제1 밀폐 커버(331)와 제1 단자 본체(321)는 결합력을 갖는다. 너트 체결부재(333)의 중앙에는 제1 단자 본체(321)가 삽입, 관통되는 중앙홀(333a)이 형성되어 있으며, 상기 중앙홀(333a)의 내면에는 제1 단자 본체(321)와의 나사 결합을 위한 나사산(도시하지 않음)이 형성될 수 있다.
상기 밀봉 부재(334)는 밀봉성을 위한 것으로서, 이는 원판 등의 형상을 가지되, 중앙에는 제1 단자 본체(321)가 삽입, 관통되는 중앙홀(334a)이 형성되어 있다. 또한, 바람직한 구현예에 따라서, 밀봉 부재(334)는 상기 제1 단자 부재(320)의 체결판(323)과 제1 밀폐 커버(331)의 사이에 개재되는 원판 형상의 패킹부(334b)와, 상기 패킹부(334b)의 가장자리에서 하향 연장하여 형성된 측벽부(334c)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 측벽부(334c)는 체결판(323)의 측면(323c)에 밀착된다. 이와 같이, 밀봉 부재(334)에 측벽부(334c)가 형성된 경우, 상기 측벽부(334c)에 의해 밀봉성이 향상되어 전해액 및 가스의 유출이 효과적으로 방지될 수 있다.
상기 절연 부재(335)는 절연성을 위한 것으로서, 이는 원판 등의 형상을 갖는다. 상기 절연 부재(335)의 중앙에는 제1 단자 본체(321)가 삽입, 관통되는 중앙홀(335a)이 형성되어 있다. 또한, 바람직한 구현예에 따라서, 상기 절연 부재(335)는 상기 제1 밀폐 커버(331)와 너트 체결부재(333)의 사이에 개재되는 원판 형상의 절연부(335b)와, 상기 절연부(335b)의 거의 중앙 영역에서 하향 연장하여 형성된 삽입부(335c)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 삽입부(335c)는 제1 밀폐 커버(331)의 결합공(332)에 삽입된다. 즉, 상기 삽입부(335c)는 상기 결합공(332)에 삽입되어, 제1 밀폐 커버(331)와 제1 단자 본체(321) 간의 접촉을 방지한다. 이와 같이, 절연 부재(335)에 삽입부(335c)가 형성된 경우, 상기 삽입부(335c)에 의해 제1 밀폐 커버(331)와 제1 단자 본체(321) 간의 접촉이 효과적으로 방지되어, 예를 들어 심한 흔들림으로 인해 제1 단자 본체(321)가 어느 한쪽으로 편심된 경우에도 절연성이 보장될 수 있다.
상기 절연 부재(335)는 절연성을 가지는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 이는 예를 들어 절연성의 세라믹재, 압착 부직포 등의 섬유재, 플라스틱재 및/또는 탄성재 등으로 구성될 수 있다. 상기 탄성재로는, 예를 들어 실리콘이나 고무 등을 들 수 있다. 이때, 절연 부재(335)가 위와 같은 탄성재로 구성되는 경우, 전해액 및 가스의 유출도 방지할 수 있어 제2의 밀봉 부재로서 작용할 수 있다.
상기 제1 마감 캡(340)은, 예를 들어 금속재로부터 선택될 수 있으며, 이는 볼트(bolt) 등의 형상을 가질 수 있다. 제1 마감 캡(340)은 상기 제1 단자 부재(320)의 제1 마감 캡 삽입부(322)에 삽입되어, 제1 마감 캡 삽입부(322)의 내부 면과 나사산(S)을 통해 결합될 수 있다. 제1 마감 캡(340)의 적어도 상부 중앙에는 끼움 홈(342)이 형성될 수 있으며, 상기 끼움 홈(342)에 렌치 등의 체결 기구를 끼워 제1 마감 캡(340)의 결합/분리가 도모될 수 있다. 이러한 제1 마감 캡(340)을 분리한 후, 제1 마감 캡 삽입부(322)를 통해 전해액의 초기 주입 및 보충 주입이 진행될 수 있다. 또한, 제1 마감 캡(340)의 외부 면에는 하나 이상의 걸림턱(341)이 형성될 수 있다. 걸림턱(341)은 상기 제1 마감 캡 삽입부(322)의 내부 면에 형성된 제1 단턱(322a)에 밀착되고, 이러한 걸림턱(341)과 제2 단턱(322b)의 사이에는 제1 실링재(351)가 삽입, 패킹되어 밀봉성이 도모될 수 있다.
상기 하부 조립체(400)는 셀 케이스(200)의 하부를 밀폐시키면서 셀 소자(100)의 제2 전극(20)이 외부 전원과 전기적으로 통전(연결)되게 할 수 있는 구조를 갖는다. 또한, 상기 하부 조립체(400)는 상부 조립체(300)와 동일하게 구성될 수 있다. 바람직한 실시 형태에 따라서, 상기 하부 조립체(400)는 아래와 같이 구성된다.
상기 하부 조립체(400)는, 구체적으로 상기 셀 소자(100)와 결합되는 제2 도전성 결합판(410)과, 상기 제2 도전성 결합판(410)에 연결되는 제2 단자 부재(420)와, 상기 셀 케이스(200)의 하부에 밀폐 결합되는 제2 결합 유닛(430)과, 상기 제2 단자 부재(420)에 결합되는 제2 마감 캡(440)을 포함한다.
상기 제2 도전성 결합판(410)은 셀 케이스(200)의 내측 하부에 내장되되, 이는 상기 셀 소자(100)의 제2 전극(20)과 결합된다. 제2 도전성 결합판(410)은 상기 제1 도전성 결합판(310)과 동일하게 구성될 수 있으며, 이는 예를 들어 알루미늄(Al), 알루미늄(Al) 합금 및/또는 SUS 등의 금속재로부터 선택될 수 있다. 제2 도전성 결합판(410)은 셀 소자(100)의 형상에 따라 원판이나 다각판 등의 형상을 가질 수 있으며, 이는 예를 들어 상기 셀 소자(100)가 원통형의 권취 소자(W)인 경우 도면에 도시한 바와 같이 원판 형상을 갖는다.
상기 제2 도전성 결합판(410)의 중앙에는 제2 단자 부재(420)와의 결합을 위한 결합홀(412)이 형성되어 있다. 또한, 제2 도전성 결합판(410)은 상기 결합홀(412)의 주위에 방사형으로 형성된 복수의 관통홀(414)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 결합홀(412)에는 제2 단자 부재(420)의 홀 체결부(424)가 끼움, 결합되고, 상기 관통홀(414)을 통해 전해액 및/또는 가스가 통과될 수 있다. 제2 도전성 결합판(410)은 제2 전극(20)과 용접, 결합된다. 구체적으로, 제2 도전성 결합판(410)의 상부 면은 제2 전극(20)의 제2 용접 결합부(22a)와 용접, 결합되어 전기적으로 통전되며, 이들(410)(22a)은 일례를 들어 레이저(Laser) 용접을 통해 결합될 수 있다.
상기 제2 단자 부재(420)는 도전성을 가지는 것으로서, 이는 예를 들어 금속재 등으로부터 선택될 수 있다. 제2 단자 부재(420)는, 구체적인 예를 들어 알루미늄(Al), 알루미늄(Al) 합금 및/또는 SUS 등의 금속재로 구성될 수 있다. 제2 단자 부재(420)는 상기 제2 도전성 결합판(410)과 결합되고, 이와 함께 제2 결합 유닛(430)과도 결합된다. 이러한 제2 단자 부재(420)는 상기 제1 단자 부재(320)와 동일하게 구성될 수 있다.
바람직한 구현예에 따라서, 상기 제2 단자 부재(420)는 제2 단자 본체(421)와, 상기 제2 단자 본체(421)의 길이 방향(도면에서, 수직 방향)으로 관통 형성된 제2 마감 캡 삽입부(422)와, 상기 제2 단자 본체(421)의 일측(도면에서, 상단)에 형성된 홀 체결부(424)를 포함한다. 이때, 도면에 도시한 바와 같이, 제2 단자 본체(421)와 홀 체결부(424)는 일체 구조를 가질 수 있다. 제2 단자 본체(421)는 외부 전원과 연결되며, 이는 EDLC의 외부 단자 기능을 할 수 있다. 또한, 상기 홀 체결부(424)에는 관통홀(424a)이 형성되고, 이러한 관통홀(424a)에는 제2 마감 캡(440)에 형성된 권취 축(445)이 삽입, 관통될 수 있다.
상기 제2 마감 캡 삽입부(422)에는 제2 마감 캡(440)이 착탈 가능하도록 삽입, 결합된다. 제2 마감 캡 삽입부(422)의 내부 면에는 하나 이상의 단턱(422a)(422b)이 형성될 수 있다. 상기 단턱(422a)(422b)은 적어도 제1 단턱(422a) 및 제2 단턱(422b)을 포함할 수 있으며, 이들(422a)(422b)은 예를 들어 제2 마감 캡(440)과의 걸림력을 제공하고, 밀봉성을 위한 제2 실링재(451)가 삽입될 수 있는 공간이 형성되게 할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 단턱(422a)에는 제2 마감 캡(440)에 형성된 걸림턱(441)이 밀착되어 걸리게 되고, 상기 제2 단턱(422b)은 걸림턱(441)과 함께 공간이 형성되게 할 수 있다. 그리고 상기 제2 단턱(422b)과 걸림턱(441)에 의해 형성된 공간에는 제2 실링재(451)가 삽입되어 밀봉성이 도모될 수 있다.
상기 제2 결합 유닛(430)은 제2 도전성 결합판(410) 상에 설치되되, 이는 상기 셀 케이스(200)의 하부에 결합된다. 이러한 제2 결합 유닛(430)은 전술한 바와 같은 제1 결합 유닛(330)과 동일하게 구성될 수 있다. 바람직한 구현예에 따라서, 제2 결합 유닛(430)은 제2 밀폐 커버(431)를 포함하되, 이러한 제2 밀폐 커버(431)에는 상기 제2 단자 부재(420)가 일체 구조로 형성될 수 있다. 구체적으로, 도 7 및 도 8에 예시한 바와 같이, 제2 밀폐 커버(431)의 하부에는 제2 단자 부재(420)의 제2 단자 본체(421)가 일체로 돌출, 형성되고, 제2 밀폐 커버(431)의 상부에는 제2 단자 부재(420)의 홀 체결부(424)가 일체로 돌출, 형성될 수 있다. 그리고 상기 홀 체결부(424)에는 경사면(424b)이 형성되어, 상기 제2 도전성 결합판(410)의 결합홀(412)에 끼움, 결합이 용이하도록 구성될 수 있다.
상기 제2 밀폐 커버(431)는 제2 도전성 결합판(410)의 하부에 설치되되, 이는 셀 케이스(200)의 하부를 밀폐, 커버링(covering)한다. 제2 밀폐 커버(431)는 금속재 또는 플라스틱재로 구성될 수 있다. 제2 밀폐 커버(431)는, 예를 들어 원판 등의 형상을 갖는다. 제2 밀폐 커버(431)는 측벽(431a)을 가지며, 이러한 제2 밀폐 커버(431)의 측벽(431a)과 상기 셀 케이스(200)의 하단 내주면(202)은 밀폐 구조로 결합된다. 상기 측벽(431a)과 내부면(202)은 용접(용융)을 통해 밀폐, 결합될 수 있다. 또한, 상기 제2 밀폐 커버(431)는 제2 도전성 결합판(410)과 맞닿는 면에서 용접, 결합될 수 있다. 구체적으로, 도 8을 참조하면, 제2 밀폐 커버(431)의 상부 면과 제2 도전성 결합판(410)의 하부 면은 레이저를 통해 용접될 수 있다.
상기 제2 마감 캡(440)은 전술한 바와 같은 제1 마감 캡(340)과 동일하게 구성될 수 있다. 제2 마감 캡(440)은, 예를 들어 금속재로부터 선택될 수 있으며, 이는 볼트(bolt) 등의 형상을 가질 수 있다. 제2 마감 캡(440)은 상기 제2 단자 부재(420)의 제2 마감 캡 삽입부(422)에 삽입되어, 제2 마감 캡 삽입부(422)의 내부 면과 나사산(S)을 통해 결합될 수 있다. 제2 마감 캡(440)의 적어도 상부 중앙에는 끼움 홈(442)이 형성될 수 있으며, 상기 끼움 홈(442)에 렌치 등의 체결 기구를 끼워 제2 마감 캡(440)의 결합/분리가 도모될 수 있다. 이러한 제2 마감 캡(440)을 분리한 후, 제2 마감 캡 삽입부(422)를 통해 전해액의 초기 주입 및 보충 주입이 진행될 수 있다. 아울러, 상기 제2 마감 캡(440)의 외부 면에는 하나 이상의 걸림턱(441)이 형성될 수 있다. 걸림턱(441)은 상기 제2 마감 캡 삽입부(422)의 내부 면에 형성된 제1 단턱(422a)에 밀착되고, 이러한 걸림턱(441)과 제2 단턱(422b)의 사이에는 제2 실링재(451)가 삽입, 패킹되어 밀봉성이 도모될 수 있다.
또한, 상기 제2 마감 캡(440)에는 상향 돌출된 권취 축(445)이 형성될 수 있다. 권취 축(445)은 상기 홀 체결부(424)의 관통홀(424a)을 삽입, 관통한 다음, 상기 셀 소자(100)의 중앙에 삽입된다. 권취 축(445)은 셀 소자(100), 즉 권취 소자(W)의 중앙에 삽입되어, 권취 소자(W)의 축 부재로서의 역할을 할 수 있다. 이때, 상기 축 부재는 상부 조립체(300) 및/또는 하부 조립체(400)에 별도로 형성될 수 있으며, 위와 같이 제2 마감 캡(440)에 형성된 권취 축(445)이 축 부재로서의 기능을 하거나, 또는 상기 홀 체결부(424)가 축 부재로서의 기능을 겸할 수 있다.
한편, 상기 안전변(500)은 전술한 바와 같은 제1 결합 유닛(330)과 제2 결합 유닛(430) 중에서 선택된 하나 이상에 형성된다. 안전변(500)은, 구체적으로 상기 제1 밀폐 커버(331) 및 제2 밀폐 커버(431) 중에서 선택된 하나 이상에 형성될 수 있다. 본 발명에서, 안전변(500)은 EDLC의 내압 상승 및/또는 폭발에 대한 안전성을 위한 것이면 특별히 제한되지 않는다. 안전변(500)은, 하나의 예시에서 밀폐 커버(331)(431)에 형성된 가스 누출공(510)과, 상기 가스 누출공(510)에 부착된 가스 투과막(520)을 포함할 수 있다. 상기 가스 누출공(510)는 각 밀폐 커버(331)(431)에 예를 들어 1개 형성될 수 있다. 또한, 상기 가스 투과막(520)은 가스 누출공(510)을 통해 전해액의 누액을 방지하면서 가스를 통과시킬 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 가스 투과막(520)은, 예를 들어 합성수지나 고무재의 필름(film) 및/또는 멤브레인(Membrane) 등으로부터 선택될 수 있다.
본 발명에서, 상기 밀봉 부재(334) 및 실링재(351)(451)는 적어도 전해액의 누액을 방지하고, 이와 함께 가스의 누출을 방지할 수 있는 밀봉성을 가지는 것이면 좋다. 상기 밀봉 부재(334) 및 실링재(351)(451)는, 예를 들어 실리콘이나 고무 등으로 구성될 수 있다. 그리고 상기 실링재(351(451)의 경우에는 O-링(O-ring) 등으로부터 선택될 수 있으나, 이에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 9는 본 발명의 실시 형태에 따른 전기에너지 저장장치의 요부에 대한 정면 분해 사시도를 보인 것으로서, 여기에는 셀 소자(100)의 상부에 제1 도전성 결합판(310)이 결합되고 있는 모습이 도시되어 있다. 도 9를 참조하면, 상기 각 도전성 결합판(310)(410)은 각 전극(10)(20)에 용접, 결합되되, 이들은 레이저(Laser) 용접을 통해 결합되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 방사형으로 레이저 용접되는 것이 좋다. 보다 구체적으로, 상기 제1 도전성 결합판(310)은 제1 전극(10)의 제1 용접 결합부(12a)와 방사형 레이저 용접부(L)에 의해 용접, 결합되고, 상기 제2 도전성 결합판(410)은 제2 전극(20)의 제2 용접 결합부(22a)와 방사형 레이저 용접부(L)에 의해 용접, 결합되는 것이 바람직하다. 이때, 용접부(L)는, 하나의 예시에서 파이버 레이저(Fiber Laser)를 이용한 용접에 의해 형성될 수 있다.
도 9에는 상기 방사형 레이저 용접부(L)를 점선으로 나타내었다. 도 9를 참조하면, 상기 방사형 레이저 용접부(L)는 적어도 8개 이상인 것이 좋다. 구체적인 예를 들어, 상기 방사형 레이저 용접부(L)는 도전성 결합판(310)(410) 상에 8개 내지 40개, 12개 내지 40개, 또는 16개 내지 40개가 형성된 것이 좋다. 도 9에는 방사형 레이저 용접부(L)가 20개인 것을 예시적으로 도시하였다.
위와 같이, 각 도전성 결합판(310)(410)과 용접 결합부(12a)(22a)가 적어도 8개 이상의 방사형 레이저 용접부(L)에 의해 용접, 결합된 경우, 도전성 결합판(310)(410)과 용접 결합부(12a)(22a) 간의 용접 면적(접촉 면적)이 증가되어, EDLC의 적어도 저항이 개선(내부 저항의 감소)된다. 이는 또한 저항의 개선(내부 저항의 감소)으로 EDLC의 파워 밀도 및/또는 에너지 밀도 등을 향상시킬 수 있다.
위와 같이 셀 소자(100)의 상/하부에 도전성 결합판(310)(410)과 단자 부재(320)(420)가 결합된 소자 결합체는, 예를 들어 먼저 셀 케이스(200)에 내장된 다음, 셀 케이스(200)의 상/하부에 각각 밀폐 커버(331)(431)가 결합될 수 있다. 이후, 마감 캡 삽입부(322)(422)를 통해 전해액이 주입된 다음, 각 마감 캡 삽입부(322)(422)에 각 마감 캡(340)(440)이 밀폐, 결합되어 조립이 완성될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명에 따르면, 전기에너지 저장장치를 구성하는 각 구성 부품들의 구조적, 형태적 및/또는 결합(조립) 방법 등의 개선에 의해 셀 케이스(200)의 상부와 하부가 최소의 구성요소 및 최소의 부피로 컴팩트(compact)하게 마감된다. 또한, 각 구성요소들이 상호간 간단한 조립 구조로 결합된다.
이에 따라, 본 발명에 따르면, 전기에너지 저장장치(및 이의 모듈)의 구성 부품의 수 및 조립 공정의 수가 감소되어 경량성 및 생산성 등이 향상된다. 또한, 전기에너지 저장장치(및 이의 모듈)의 경량화에 의해 취급이 양호함은 물론, 예를 들어 자동차에 탑재된 경우 중량 감소로 자동차의 연비를 절감할 수 있다. 아울러, 전기에너지 저장장치의 제조 공정(조립 공정)이 단순화되고, 제조비용(생산 단가) 등이 절감된다. 부가적으로, 본 발명에 따르면, 각 구성 부품 간의 결합 구조 및/또는 결합 방법 등의 개선에 의해 전기에너지 저장장치의 전기적 특성이 향상될 수 있다.
10 : 제1 전극 20 : 제2 전극
30 : 세퍼레이터 100 : 셀 소자
200 : 셀 케이스 300 : 상부 조립체
310 : 제1 도전성 결합판 312 : 결합홀
320 : 제1 단자 부재 321 : 제1 단자 본체
322 : 제1 마감 캡 삽입부 323 : 체결판
324 : 홀 체결부 330 : 제1 결합 유닛
331 : 제1 밀폐 커버 332 : 결합공
333 : 너트 체결부재 334 : 밀봉 부재
335 : 절연 부재 340 : 제1 마감 캡
400 : 하부 조립체 410 : 제2 도전성 결합판
420 : 제2 단자 부재 421 : 제2 단자 본체
422 : 제2 마감 캡 삽입부 424 : 홀 체결부
430 : 제2 결합 유닛 431 : 제2 밀폐 커버
440 : 제2 마감 캡 500 : 안전변

Claims (4)

  1. 제1 전극(10), 제2 전극(20), 및 상기 제1 전극(10)과 제2 전극(20)의 사이에 형성된 세퍼레이터(30)를 포함하고, 전해액이 함침되는 셀 소자(100);
    상기 셀 소자(100)가 내장되는 셀 케이스(200);
    상기 셀 케이스(200)의 내측 상부에 내장되고, 상기 셀 소자(100)의 제1 전극(10)과 결합되는 제1 도전성 결합판(310);
    상기 제1 도전성 결합판(310)에 연결되는 제1 단자 부재(320);
    상기 제1 도전성 결합판(310) 상에 설치되고, 상기 셀 케이스(200)의 상부에 결합되는 제1 결합 유닛(330);
    상기 제1 단자 부재(320)에 결합되는 제1 마감 캡(340);
    상기 셀 케이스(200)의 내측 하부에 내장되고, 상기 셀 소자(100)의 제2 전극(20)과 결합되는 제2 도전성 결합판(410);
    상기 제2 도전성 결합판(410)에 연결되는 제2 단자 부재(420);
    상기 제2 도전성 결합판(410) 상에 설치되고, 상기 셀 케이스(200)의 하부에 결합되는 제2 결합 유닛(430);
    상기 제2 단자 부재(420)에 결합되는 제2 마감 캡(440); 및
    상기 제1 결합 유닛(330)과 제2 결합 유닛(430) 중에서 선택된 하나 이상에 형성된 안전변(500)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기에너지 저장장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도전성 결합판(310)의 중앙에는 결합홀(312)이 형성되고,
    상기 제1 단자 부재(320)는,
    제1 단자 본체(321)와,
    상기 제1 단자 본체(321)에 형성되고, 상기 제1 마감 캡(340)이 삽입, 결합되는 제1 마감 캡 삽입부(322)와,
    상기 제1 단자 본체(321)의 하단에 형성되고, 상기 제1 도전성 결합판(310)과 표면 결합되는 체결판(323)과,
    상기 체결판(323)의 하부에 형성되고, 상기 제1 도전성 결합판(310)에 형성된 결합홀(312)에 삽입, 결합되는 홀 체결부(324)를 포함하고,
    상기 제1 결합 유닛(330)은,
    상기 셀 케이스(200)의 상부에 밀폐, 결합되는 제1 밀폐 커버(331)와,
    상기 제1 밀폐 커버(331)의 중앙에 형성되고, 상기 제1 단자 본체(321)가 삽입되는 결합공(332)과,
    상기 제1 밀폐 커버(331)와 제1 단자 본체(321)를 체결하는 너트 체결부재(333)와,
    상기 체결판(323)과 제1 밀폐 커버(331)의 사이에 개재된 밀봉 부재(334)와,
    상기 제1 밀폐 커버(331)와 너트 체결부재(333)의 사이에 개재된 절연 부재(335)를 포함하며,
    상기 제2 도전성 결합판(410)의 중앙에는 결합홀(412)이 형성되고,
    상기 제2 단자 부재(420)는,
    제2 단자 본체(421)와,
    상기 제2 단자 본체(421)에 형성되고, 상기 제2 마감 캡(440)이 삽입, 결합되는 제2 마감 캡 삽입부(422)와,
    상기 제2 단자 본체(421)에 형성되고, 상기 제2 도전성 결합판(410)에 형성된 결합홀(412)에 삽입, 결합되는 홀 체결부(424)를 포함하고,
    상기 제2 결합 유닛(430)은, 상기 셀 케이스(200)의 하부에 밀폐, 결합되는 제2 밀폐 커버(431)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기에너지 저장장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 전극(10)은 제1 도전성 결합판(310)과 용접, 결합되는 제1 용접 결합부(12a)를 포함하고,
    상기 제2 전극(20)은 제2 도전성 결합판(410)와 용접, 결합되는 제2 용접 결합부(22a)를 포함하되,
    상기 제1 도전성 결합판(310)은 제1 용접 결합부(12a)와 8개 이상의 방사형 레이저 용접부(L)에 의해 용접, 결합되고,
    상기 제2 도전성 결합판(410)은 제2 용접 결합부(22a)와 8개 이상의 방사형 레이저 용접부(L)에 의해 용접, 결합되는 것을 특징으로 하는 전기에너지 저장장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 마감 캡 삽입부(322)의 내부 면에는 제1 단턱(322a) 및 제2 단턱(322b)이 형성되고,
    상기 제1 마감 캡(340)의 외부 면에는 상기 제1 단턱(322a)에 밀착되는 걸림턱(341)이 형성되며,
    상기 걸림턱(341)과 제2 단턱(322b)의 사이에는 실링재(351)가 삽입, 패킹된 것을 특징으로 하는 전기에너지 저장장치.
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