KR101803864B1 - 절연 소자 및 이를 포함하는 전기에너지 저장 장치 - Google Patents

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Abstract

베어셀이 수용되는 금속 케이스; 상기 금속 케이스 내에서 상기 베어셀의 상부에 결합되는 제 1 극성 터미널; 상기 금속 케이스 내에서 상기 베어셀의 하부에 결합되는 제 2 극성 터미널; 및 상기 제 1 극성 터미널의 상면에 위치하여, 상기 제 2 극성 터미널에 연결된 상기 금속 케이스와 상기 제 1 극성 터미널 사이를 절연하는 절연 소자를 포함하며, 상기 절연 소자는, 폐곡선 형상으로서, 절연 소자의 내부 측의 제 1 영역과 절연 소자의 외부 측의 제 2 영역으로 구분되고, 상기 제 2 영역의 두께는 상기 제 1 영역의 두께보다 큰 것을 특징으로 하는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기에너지 저장 장치가 개시된다.

Description

절연 소자 및 이를 포함하는 전기에너지 저장 장치{INSULATION ELEMENT AND ELECTRIC ENERGY STORAGE APPARATUS COMPRISING THE SAME}
본 발명은 전기에너지 저장 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로, 본 발명은 전기에너지 저장 장치의 양극과 음극을 절연하는 소자에 관한 것이다.
일반적으로, 전기에너지를 저장하는 소자로는 전지(Battery)와 커패시터(Capacitor)가 대표적이다. 이 중 커패시터로서, 울트라 커패시터(Ultra Capacitor)는 슈퍼 커패시터(Super Capacitor)라고도 불리우며, 전해 콘덴서와 이차전지의 중간적인 특성을 갖는 에너지 저장장치로서 높은 효율, 반영구적인 수명특성으로 인해 이차전지와의 병용 및 대체가 가능한 차세대 전기에너지 저장장치이다.
울트라 커패시터는, 유지보수(Maintenance)가 용이하지 않고, 장기간의 사용 수명이 요구되는 애플리케이션(Application)에 대해서는 축전지 대체용으로 이용되기도 한다. 울트라 커패시터는 빠른 충방전 특성을 가지며, 이에 따라 이동통신 정보기기인 핸드폰, 노트북, PDA 등의 보조 전원으로서뿐만 아니라, 고용량이 요구되는 전기자동차, 야간 도로 표시등, UPS(Uninterrupted Power Supply) 등의 주 전원 혹은 보조 전원으로 매우 적합하며, 이와 같은 용도로 많이 이용되고 있다. 이러한 다양한 용도를 가지는 울트라 커패시터의 전극은 넓은 비표면적을 통한 고 에너지와, 낮은 비저항을 통한 고 출력화, 그리고 계면에서의 전기화학 반응의 억제를 통한 전기화학적 안정성 등을 가지는 것이 중요하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 절연 소자 및 이를 포함하는 전기에너지 저장 장치는 양극과 음극 사이의 절연을 안정적으로 유지하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 절연 소자 및 이를 포함하는 전기에너지 저장 장치는 전기에너지 저장 장치의 실링 성능을 향상시키는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 절연 소자 및 이를 포함하는 전기에너지 저장 장치는 전기에너지 저장 장치의 회전 토크에 대한 강성을 증대시키는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기에너지 저장 장치는,
베어셀이 수용되는 금속 케이스; 상기 금속 케이스 내에서 상기 베어셀의 상부에 결합되는 제 1 극성 터미널; 상기 금속 케이스 내에서 상기 베어셀의 하부에 결합되는 제 2 극성 터미널; 및 상기 제 1 극성 터미널의 상면에 위치하여, 상기 제 2 극성 터미널에 연결된 상기 금속 케이스와 상기 제 1 극성 터미널 사이를 절연하는 절연 소자를 포함하며, 상기 절연 소자는, 폐곡선 형상으로서, 절연 소자의 내부 측의 제 1 영역과 절연 소자의 외부 측의 제 2 영역으로 구분되고, 상기 제 2 영역의 두께는 상기 제 1 영역의 두께보다 클 수 있다.
상기 제 2 영역은, 상기 절연 소자의 상면 방향으로 볼록할 수 있다.
상기 금속 케이스는 상기 제 1 극성 터미널 측의 단부가 굽은 만곡부를 가지되, 상기 제 1 영역은, 상기 만곡부의 단부면과 접촉하고, 상기 제 2 영역은, 상기 만곡부의 만곡면과 접촉할 수 있다.
상기 제 2 영역에는, 적어도 하나의 접촉 돌기가 형성될 수 있다.
상기 적어도 하나의 접촉 돌기는, 상기 제 2 영역의 상면에 적어도 하나, 상기 제 2 영역의 하면에 적어도 하나가 형성될 수 있다.
상기 제 2 영역의 상면에 형성된 접촉 돌기는 상기 금속 케이스의 만곡부의 만곡면에 접촉되고, 상기 제 2 영역의 하면에 형성된 접촉 돌기는 상기 제 1 극성 터미널의 상면에 접촉될 수 있다.
상기 절연 소자의 직경은, 상기 제 1 극성 터미널의 직경보다 클 수 있다.
상기 절연 소자가 상기 제 1 극성 터미널의 상면에 안착될 때, 상기 금속 케이스의 측면에 의해 압축 변형될 수 있다.
상기 절연 소자의 제 1 영역의 적어도 일부 영역은, 상기 금속 케이스의 단부면이 접촉됨으로써 압축 변형될 수 있다.
상기 제 1 금속 터미널의 상면에는, 상기 절연 소자를 위한 안착홈이 형성되되, 상기 안착홈의 깊이는 상기 절연 소자의 제 1 영역의 두께와 동일할 수 있다.
상기 절연 소자는, EPDM(ethylene propylene diene monomer)으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 절연 소자는,
전기에너지 저장장치의 제 1 극성 터미널의 상면에 위치하여 제 2 극성 터미널에 연결된 금속 케이스와 상기 제 1 극성 터미널 사이를 절연하는 절연 소자에 있어서, 상기 절연 소자는 폐곡선의 형상을 가지며, 절연 소자의 내부 측의 제 1 영역과 절연 소자의 외부 측의 제 2 영역으로 구분되고, 상기 제 2 영역의 두께는 상기 제 1 영역의 두께보다 클 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 절연 소자 및 이를 포함하는 전기에너지 저장 장치가 달성할 수 있는 일부의 효과는 다음과 같다.
i) 양극과 음극 사이의 절연을 안정적으로 유지할 수 있다.
ii) 전기에너지 저장 장치의 실링 성능을 향상시킬 수 있다.
iii) 전기에너지 저장 장치의 회전 토크에 대한 강성을 증대시킬 수 있다.
다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 절연 소자 및 이를 포함하는 전기에너지 저장 장치가 달성할 수 있는 효과는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일반적인 울트라 커패시터의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2(a) 및 도 2(b)는 일반적인 울트라 커패시터의 사용에 따라 금속 케이스와 음극 터미널의 형상이 변형되는 현상을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 절연 소자의 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 절연 소자의 측면의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 절연 소자가 적용된 전기 에너지 저장 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 6(a) 및 도 6(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 절연 소자가 적용된 전기 에너지 저장 장치의 사용에 따른 상태를 나타내는 도면이다.
도 7은 전기에너지 저장 장치에서의 전해액의 유출 경로를 도시하는 도면이다.
도 8(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 극성 터미널의 평면도이고, 도 8(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 절연 소자의 평면도이다.
도 9는 전기 에너지 저장 장치에 도 8(b)에 도시된 절연 소자가 장착된 경우, 절연 소자에 가해지는 압축력을 나타내는 도면이다.
도 10은 도 5의 B 영역의 확대도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 절연 소자가 전기에너지 저장 장치에 결합되었을 때, 절연 소자의 압축 변형을 도시하는 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제 1, 제 2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서 '~부(유닛)', '모듈' 등으로 표현되는 구성요소는 2개 이상의 구성요소가 하나의 구성요소로 합쳐지거나 또는 하나의 구성요소가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화될 수도 있다. 또한, 이하에서 설명할 구성요소 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성요소가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성요소 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성요소에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.
이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상에 따른 예시적인 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 일반적인 울트라 커패시터(1)의 구성을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 일반적인 울트라 커패시터(1)는 양극, 음극 및 세퍼레이터를 구비한 권취소자 형태의 베어셀(10)과, 베어셀(10)을 수용하는 금속 케이스(20)와, 금속 케이스(20)의 내부에서 베어셀(10)의 음극과 양극 각각에 연결되는 음극 터미널(30)과 양극 터미널(40)을 포함한다. 음극 터미널(30) 및 양극 터미널(40) 각각은 내부 터미널과 외부 터미널로 구분될 수 있다.
이러한 울트라 커패시터(1)에 있어서, 음극 터미널(30)은 측부 절연 소자(50)에 의해 금속 케이스(20)에 대하여 절연되며, 양극 터미널(40)은 금속 케이스(20)와 전기적으로 연결된다.
금속 케이스(20)는 울트라 커패시터(1)의 상부에서 구부러져 그 단부가 음극 터미널(30) 방향으로 연장된다. 이때, 금속 케이스(20)의 단부와 음극 터미널(30)이 접촉되는 것을 방지하기 위한 상부 절연 소자(60)가 마련된다.
일반적인 울트라 커패시터(1)에 사용되는 상부 절연 소자(60)는, 금속 케이스(20)의 단부가 완만하게 구부러지는 형상을 가지고 있음에도 그 두께가 일정하여 금속 케이스(20)의 만곡부와 음극 터미널(30) 사이에 일정한 공극(V)이 발생하게 된다. 이 공극(V)은 울트라 커패시터(1)의 운용에 있어서 여러 문제점을 야기한다.
첫 번째로, 상부 절연 소자(60)와 금속 케이스(20)의 접촉 면적이 매우 작기 때문에 울트라 커패시터(1)의 내부 전해액 또는 가스가 외부로 누출될 수 있고, 또는, 외부로부터의 이물질이 울트라 커패시터(1) 내부로 유입될 수도 있다. 즉, 상부 절연 소자(60)의 실링 성능의 신뢰성이 보장되지 않는다.
두 번째로, 금속 케이스(20)와 음극 터미널(30)의 형상 변형과 함께 상부 절연 소자(60)가 절연 기능을 수행하지 못할 수 있다. 울트라 커패시터(1)를 사용하는 동안 과충전이나 과방전과 같은 현상 발생시, 전해질과 전극의 계면에서 부반응이 진행되어 부산물 가스가 발생하게 되고, 이러한 가스는 울트라 커패시터(1)의 형상을 변형시킬 수 있다. 도 2(a) 및 도 2(b)는 일반적인 울트라 커패시터(1)의 사용에 따라 금속 케이스(20)와 음극 터미널(30)의 형상이 변형되는 현상을 보여주는 도면으로서, 도 2(a)는 사용 전 울트라 커패시터(1), 도 2(b)는 일정시간 사용한 뒤의 울트라 커패시터(1)를 나타낸다. 도 2(a)와 도 2(b)를 비교하면, 울트라 커패시터(1)의 사용에 따라 금속 케이스(20)의 단부와 음극 터미널(30)의 상부면 사이의 간격이 점점 좁아지는 것을 알 수 있다. 이는, 금속 케이스(20)와 음극 터미널(30) 사이를 절연하는 상부 절연 소자(60)가 금속 케이스(20)와 음극 터미널(30)의 형상 변형을 방지하는데 기여하지 못한다는 것을 의미한다. 또한, 금속 케이스(20)와 상부 절연 소자(60)가 접촉하는 면의 면적이 매우 작기 때문에, 금속 케이스(20)와 음극 터미널(30)의 형상이 변형되는 경우, 금속 케이스(20)와 상부 절연 소자(60)가 접촉되는 부분에 부하가 집중되어 상부 절연 소자(60)가 변형 또는 파손될 수 있다. 상부 절연 소자(60)가 변형 또는 파손되면, 금속 케이스(20)와 음극 터미널(30)이 적접 접촉하여 상부 절연 소자(60)가 절연 기능을 수행하지 못하게 되고, 결국, 쇼트(short)의 발생으로 울트라 커패시터(1)의 기능이 제대로 발휘되지 않게 된다. 또한, 상부 절연 소자(60)의 변형 또는 파손으로, 실링 성능의 신뢰성 역시 보장되지 않게 된다.
세 번째로, 일반적인 울트라 커패시터(1)를 두 개 이상 연결할 때 가해지는 회전 토크로 인해 상부 절연 소자(60)가 파손될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 절연 소자는 절연 소자와 금속 케이스 사이의 접촉 면적을 증대시켜 위와 같은 문제점을 해결할 수 있는데 이에 대해서는 도 3 내지 도 6을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 절연 소자(300)의 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 절연 소자(300)의 측면의 단면도이다. 또한, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 절연 소자(300)가 적용된 전기에너지 저장 장치(600)의 구성을 나타내는 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 절연 소자(300)는 전기에너지 저장장치(600)에 이용된다. 전기에너지 저장장치(600)는 상부에 제 1 극성 터미널(630), 예를 들어, 음극 터미널을 포함하고, 하부에 제 2 극성 터미널(640), 예를 들어, 양극 터미널을 포함한다. 제 1 극성 터미널(630)과 제 2 극성 터미널(640)은 금속 케이스(620)의 내부에 위치하되, 제 2 극성 터미널(640)과 금속 케이스(620)는 서로 전기적으로 연결되고, 제 1 극성 터미널(630)과 금속 케이스(620)는 절연 소자(300) 및 측면 절연 소자(650)를 통해 서로 절연된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 절연 소자(300)는 제 1 극성 터미널(630)의 상부면에 위치하는데, 제 2 극성 터미널(640)에 연결된 금속 케이스(620)는 전기에너지 저장장치(600)의 상부에서 구부러져 그 단부가 절연 소자(300)에 부착되는 만곡부(622)를 포함한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 절연 소자(300)는 원형, 사각형 등의 폐곡선의 형상을 가지며, 절연 소자(300)의 내부 측의 제 1 영역(310)과 절연 소자(300)의 외부 측의 제 2 영역(320)으로 구분된다. 제 1 영역(310)은 금속 케이스(620)의 단부면이 접촉하는 부위이며, 제 2 영역(320)은 금속 케이스(620)의 만곡부(622)와 접촉하는 부위이다. 제 2 영역(320)은 절연 소자(300)의 상면 방향으로 볼록한 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 절연 소자(300)는 내열성 및 내화학성이 우수한 EPDM(ethylene propylene diene monomer)으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 구체적으로, 절연 소자(300)는 열에 강하며, 전해액과의 반응성이 낮은 다양한 종류의 절연 물질로 형성될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 영역(310)의 두께(t1)보다 제 2 영역(320)의 두께(t2)가 더 두꺼울 수 있다. 이는, 구부러진 만곡부(622)의 만곡면과 제 1 극성 터미널(630) 사이의 공극을 메우기 위함이다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 절연 소자(300)와 금속 케이스(620) 사이의 접촉 면적이 증가함으로써, 금속 케이스(620)와 제 1 극성 터미널(630)의 형상 변형을 보다 효율적으로 방지하고, 회전 토크에 대한 강성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 절연 소자(300)는 제 2 영역(320)에 적어도 하나의 접촉 돌기(325)를 포함할 수 있다. 도 4는 제 2 영역(320)의 상부에 두 개의 접촉 돌기(325)가 형성되고, 제 2 영역(320)의 하부에 두 개의 접촉 돌기(325)가 형성된 것으로 도시하고 있으나, 접촉 돌기(325)는 제 2 영역(320)의 상부와 하부 중 어느 하나에만 형성될 수 있고, 그 개수 또한 다양하게 변경될 수 있다.
접촉 돌기(325)는 금속 케이스(620)의 만곡면 및 제 1 극성 터미널(630)의 상부면에 밀착됨으로써, 이들과의 접촉력이 보다 증대되고, 이에 따라, 절연 소자(300)의 실링 성능을 보다 향상시킬 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 절연 소자(300)는 제 1 극성 터미널(630)의 상부에서 금속 케이스(620)와 제 1 극성 터미널(630) 사이를 절연한다. 도 2와 비교하여, 금속 케이스(620)와 절연 소자(300) 사이의 접촉 면적이 증가함으로써, 금속 케이스(620)와 제 1 극성 터미널(630) 사이의 공극이 사라진 것을 알 수 있다.
도 2에 도시된 일반적인 울트라 커패시터(1)와 비교하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 절연 소자(300)가 적용된 전기 에너지 저장 장치(600)에 따르면, 절연 소자(300)와 금속 케이스(620)의 접촉 면적이 증가하여, 실링 성능이 안정적으로 유지될 수 있다.
도 6(a) 및 도 6(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 절연 소자(300)가 적용된 전기 에너지 저장 장치(600)의 사용에 따른 상태를 나타내는 도면으로서, 도 6(a)는 사용 전의 전기에너지 저장 장치, 도 6(b)는 일정시간 사용 후의 전기에너지 저장 장치를 나타낸다.
도 6(a) 및 도 6(b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 절연 소자(300)와 금속 케이스(620) 사이의 접촉 면적이 증가하기 때문에 금속 케이스(620)와 제 1 극성 터미널(630)의 형상 변형을 절연 소자(300)가 안정적으로 차단 또는 최소화할 수 있으며, 절연 소자(300)에 대해 금속 케이스(620)가 가하는 부하가 분산되어 절연 소자(300)의 변형 또는 파손이 방지될 수 있다.
또한, 절연 소자(300)와 금속 케이스(620) 사이의 마찰력의 증가로 회전 토크에 대한 강성이 향상되어 두 개 이상의 전기에너지 저장 장치(600)를 연결할 때에도 절연 소자(300)가 파손되지 않게 된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 절연 소자(300)의 경우, 그 직경이나 두께가 적절하지 않으면, 절연 소자(300)가 존재함에도 실링 성능이 안정적으로 유지되지 않을 수도 있다. 도 7은 전기에너지 저장장치(600)의 전해액의 유출 경로를 나타내고 있는데, 도 7에 도시된 바와 같이, 절연 소자(300)와 제 1 극성 터미널(630) 사이 공간의 A 경로 및 절연 소자(300)와 만곡부(622)의 만곡면 사이 공간의 B 경로를 통해 전해액이 유출될 수 있는 것이다.
도 8(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 극성 터미널(630)의 평면도이고, 도 8(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 절연 소자(300)의 평면도이다. 또한, 도 9는 도 8(b)에 도시된 절연 소자(300)가 전기에너지 저장장치(600)에 장착된 경우 절연 소자(300)에 가해지는 압축력을 나타내는 도면이다.
도 8(a) 및 도 8(b)에 도시된 바와 같이, 제 1 극성 터미널(630)의 직경(D1)보다 절연 소자(300)의 직경(D2)을 더 크게 구성할 수도 있다. 예를 들어, 절연 소자(300)의 직경(D2)이 제 1 극성 터미널(630)의 직경(D1) 대비 20% 내지 30% 더 클 수 있다. 이에 따라 도 9에 도시된 바와 같이, 절연 소자(300)가 제 1 극성 터미널(630)의 안착홈(632)에 안착되면, 금속 케이스(620)의 측면으로부터 절연 소자(300)로 압축력(P)가 가해지게 되고, 절연 소자(300)는 압축 변형되며 안착홈(632)에 안정적으로 고정될 수 있다.
압축력(P)이 가해지면, 절연 소자(300)의 제 1 영역(310)과 안착홈(632)의 단차면(633) 사이의 밀착력이 증대되고, 절연 소자(300)의 제 2 영역(320)과 만곡부(622)의 만곡면 사이의 밀착력 역시 증대되므로, 도 7과 같이 A 경로 및 B 경로를 통해 전해액이 유출되는 것을 차단할 수 있다.
도 10은 도 5의 B 영역을 확대한 도면이다.
도 10에 도시된 제 1 극성 터미널(630)의 안착홈(632)의 깊이(D)는 절연 소자(300)의 제 1 영역(310)의 두께(T)와 동일할 수 있다.
만약, 안착홈(632)의 깊이(D)가 절연 소자(300)의 제 1 영역(310)의 두께(T)보다 작다면, 절연 소자(300)의 제 1 영역(310)의 일부가 돌출되게 되므로 전기 에너지 저장 장치(600)를 사용하는 동안 제 1 영역(310)이 파손될 수 있다. 또한, 전기 에너지 저장 장치(600)를 제조하는 동안에 제 1 영역(310)이 파손될 수도 있다.
반대로, 안착홈(632)의 깊이(D)가 절연 소자(300)의 제 1 영역(310)의 두께(T)보다 크다면, 만곡부(622)의 단부면을 제 1 영역(310)에 접촉시키기 위해 만곡부(622)를 더 길게 형성하거나, 만곡부(622)를 더 많이 구부려야 하는데, 이 경우, 만곡부(622)의 변형이 발생하기 쉬워진다. 또한, 제 1 영역(310)의 두께(T)가 매우 작다면 고온 고압에서 동작하는 전기 에너지 저장 장치(600)의 특성상 파손이 쉽게 발생할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 절연 소자(300)가 전기 에너지 저장 장치(600)에 결합되었을 때, 절연 소자(300)의 압축 변형을 도시하는 도면이다.
도 8 및 도 10과 관련하여 설명한 절연 소자(300)를 전기 에너지 저장 장치(600)에 결합하면, 도 11과 같은 압축 변형이 발생한다. 도 11에서 점선(S)은 절연 소자(300)의 원래의 모양을 나타내는데, 도 11에 도시된 바와 같이, 금속 케이스(620)의 만곡부(622)의 단부면이 절연 소자(300)의 제 1 영역을 누르고, 금속 케이스(620)가 측면 방향으로 절연 소자(300)에 압축력을 가하면, 절연 소자(300)는 금속 케이스(620)와 제 1 극성 터미널(630) 사이의 공간에서 압축 변형되며 안정적으로 결합된다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
300: 절연 소자
310: 제 1 영역
320: 제 2 영역
325: 접촉 돌기
600: 전기에너지 저장 장치
610: 베어셀
620: 금속 케이스
622: 만곡부
630: 제 1 극성 터미널
640: 제 2 극성 터미널
650: 측면 절연 소자

Claims (12)

  1. 베어셀이 수용되는 금속 케이스;
    상기 금속 케이스 내에서 상기 베어셀의 상부에 결합되는 제 1 극성 터미널;
    상기 금속 케이스 내에서 상기 베어셀의 하부에 결합되는 제 2 극성 터미널; 및
    상기 제 1 극성 터미널의 상면에 위치하여, 상기 제 2 극성 터미널에 연결된 상기 금속 케이스와 상기 제 1 극성 터미널 사이를 절연하는 절연 소자를 포함하며,
    상기 절연 소자는, 폐곡선 형상으로서, 절연 소자의 내부 측의 제 1 영역과 절연 소자의 외부 측의 제 2 영역으로 구분되고, 상기 제 2 영역의 두께는 상기 제 1 영역의 두께보다 크며,
    상기 제 2 영역의 상면에 적어도 하나의 접촉 돌기가 형성되고, 상기 제 2 영역의 하면에 적어도 하나의 접촉 돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 전기에너지 저장 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제 2 영역은,
    상기 절연 소자의 상면 방향으로 볼록한 것을 특징으로 하는 전기에너지 저장 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 금속 케이스는 상기 제 1 극성 터미널 측의 단부가 굽은 만곡부를 가지되,
    상기 제 1 영역은,
    상기 만곡부의 단부면과 접촉하고,
    상기 제 2 영역은,
    상기 만곡부의 만곡면과 접촉하는 것을 특징으로 하는 전기에너지 저장 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제 2 영역의 상면에 형성된 접촉 돌기는 상기 금속 케이스의 만곡부의 만곡면에 접촉되고,
    상기 제 2 영역의 하면에 형성된 접촉 돌기는 상기 제 1 극성 터미널의 상면에 접촉되는 것을 특징으로 하는 전기에너지 저장 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 절연 소자의 직경은,
    상기 제 1 극성 터미널의 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 전기에너지 저장 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 절연 소자가 상기 제 1 극성 터미널의 상면에 안착될 때, 상기 금속 케이스의 측면에 의해 압축 변형되는 것을 특징으로 하는 전기에너지 저장 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 절연 소자의 제 1 영역의 적어도 일부 영역은, 상기 금속 케이스의 단부면이 접촉됨으로써 압축 변형되는 것을 특징으로 전기에너지 저장 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 금속 터미널의 상면에는,
    상기 절연 소자를 위한 안착홈이 형성되되,
    상기 안착홈의 깊이는 상기 절연 소자의 제 1 영역의 두께와 동일한 것을 특징으로 하는 전기에너지 저장 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 절연 소자는,
    EPDM(ethylene propylene diene monomer)으로 형성된 것을 특징으로 하는 전기에너지 저장 장치.
  12. 전기에너지 저장장치의 제 1 극성 터미널의 상면에 위치하여 제 2 극성 터미널에 연결된 금속 케이스와 상기 제 1 극성 터미널 사이를 절연하는 절연 소자에 있어서,
    상기 절연 소자는 폐곡선의 형상을 가지며, 절연 소자의 내부 측의 제 1 영역과 절연 소자의 외부 측의 제 2 영역으로 구분되고,
    상기 제 2 영역의 두께는 상기 제 1 영역의 두께보다 크며,
    상기 제 2 영역의 상면에 적어도 하나의 접촉 돌기가 형성되고, 상기 제 2 영역의 하면에 적어도 하나의 접촉 돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 절연 소자.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101067240B1 (ko) * 2008-12-02 2011-09-27 삼화전기주식회사 전기이중층 커패시터
KR101258545B1 (ko) * 2011-03-11 2013-05-02 엘에스엠트론 주식회사 저항특성이 개선된 전기에너지 저장장치 및 그 제조방법과, 이를 위한 내부 터미널

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101067240B1 (ko) * 2008-12-02 2011-09-27 삼화전기주식회사 전기이중층 커패시터
KR101258545B1 (ko) * 2011-03-11 2013-05-02 엘에스엠트론 주식회사 저항특성이 개선된 전기에너지 저장장치 및 그 제조방법과, 이를 위한 내부 터미널

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