KR101818790B1

KR101818790B1 - 이차전지용 음극탭 고정구조

Info

Publication number: KR101818790B1
Application number: KR1020130122468A
Authority: KR
Inventors: 윤항섭; 이정규; 김현진; 이향목; 유형남; 서동희; 고현경
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2013-10-15
Filing date: 2013-10-15
Publication date: 2018-01-15
Also published as: KR20150043728A

Abstract

본 발명은 이차전지용 음극탭 고정구조에 관한 것으로, 캔의 상부에 설치된 음극단자와 전기적으로 연결되는 단자플레이트; 및 상기 단자플레이트의 저면에 고정되는 전극조립체의 음극탭을 포함하며, 상기 단자플레이트의 저면에는 상기 음극탭이 삽입되어 고정되는 고정홈이 형성된 돌출부가 구비된다.
즉, 상기 돌출부는 상기 고정홈에 상기 음극탭이 삽입된 후, 상기 단자플레이트 방향으로 압착되어 상기 단자플레이트에 상기 음극탭을 고정시킬 수 있다.

Description

이차전지용 음극탭 고정구조{NEGATIVE TAB FIXING STRUCTURE FOR SECONDARY BATTERY}

본 발명은 이차전지의 단자플레이트에 음극탭을 고정하되, 용접 공정 없이 단자플레이트에 음극탭을 고정하는 이차전지용 음극탭 고정구조에 관한 것이다.

일반적으로 전지는 화학적 또는 물리적 반응을 이용하여 전기에너지를 얻도록 한 것으로서, 이러한 화학적인 전지는 1차전지와 이차전지로 나누어진다. 즉, 망간전지, 알칼리전지 및 수은전지 등과 같이 한번 사용하고 버리는 전지를 1차 전지라 하고, 충전지나 납축전지처럼 전기를 다 쓰고 난 뒤 다시 충전시켜 사용할 수 있는 전지를 이차전지라 한다.

최근에는 핸드폰, PDA, 스마트폰 및 노트북컴퓨터 등 휴대용 전자기기의 보급이 증가되면서, 1회 충전으로 오래 사용할 수 있고, 수명이 긴 이차전지에 대한 기술개발이 요구되고 있다.

이러한 이차전지는 충방전 효율이나 전류용량 등을 고려하여 내부에 여러 개의 셀, 다시 말해, 단위전지들을 연결한 전지셀 형식으로 마련되고 있으며, 현재는 높은 에너지 밀도, 경량, 고전압, 무공해, 고출력, 고속충전, 우수한 수명 등의 장점을 지닌 리튬 이차전지가 각광을 받고 있다.

즉, 상기한 리튬이차전지는 주로 양극 활물질로 리튬계 산화물, 음극 활물질로는 탄소재를 사용하고 있다. 전해액의 종류에 따라 액체 전해질전지와 고분자 전해질전지로 분류되며, 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬이온전지라 하고, 고분자 전해질을 사용하는 전지를 리튬폴리머전지라고 한다.

또한, 리튬이차전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형과, 각형과, 파우치형을 들 수 있다.

상기한 이차전지에 대한 자세한 내용은 한국 특허등록번호 제10-0741058호에 개시되어 있다.

한편 종래기술에 따른 이차전지는 도 1에 도시된 바와 같이, 양극판(11), 세퍼레이터(13), 음극판(12)순으로 감겨진 전극조립체(10), 전극조립체(10)가 수용되는 캔(20), 캔(20)의 상부에 설치되는 탑캡(30), 탑캡(30)에 형성된 단자통공을 통하여 캔(20)의 내부로 삽입되는 음극단자(40), 음극단자(40)의 저면에 부착되는 단자플레이트(50), 일단은 음극판(12)에 부착되고 타단은 단자플레이트(50)에 부착되는 음극탭(60)을 포함한다.

여기서 단자플레이트(50)는 도 2에 도시된 바와 같이, 판 형태로 형성되며, 저면에 음극탭(60)이 용접을 통해 부착된다.

즉, 도 3의 (a)와 같이, 단자플레이트(50)의 저면에 음극탭(60)의 선단을 밀착시킨 상태로 용접봉(70)을 통해 스폿 용접하며, 이에 도 3의 (b)와 같이 단자플레이트(50)와 음극탭(60)이 부착된다.

그러나 종래기술에 따른 이차전지는 단자플레이트(50)와 음극탭(60)을 부착하기 위해 용접설비가 필요하며, 더욱이 숙련된 작업자 이외에는 작업이 불가능하여 작업성이 크게 떨어지는 문제가 있었다.

한국 특허등록번호 제10-0741058호

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 용접 공정 없이 단자플레이트에 음극탭을 고정하는 이차전지용 음극탭 고정구조를 제공하는데 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은 단자플레이트에 돌출부를 형성하고, 이 돌출부의 고정홈에 음극탭을 삽입한 상태로 돌출부를 압착시켜서 음극탭을 고정하며, 이에 별도의 용접 공정 없이도 단자플레이트에 음극탭을 고정할 수 있다.

이를 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 음극탭 고정구조는 캔의 상부에 설치된 음극단자와 전기적으로 연결되는 단자플레이트; 및 상기 단자플레이트의 저면에 고정되는 전극조립체의 음극탭을 포함하며, 상기 단자플레이트의 저면에는 상기 음극탭이 삽입되어 고정되는 고정홈이 형성된 돌출부가 구비되고, 상기 돌출부는 상기 고정홈에 상기 음극탭이 삽입된 후, 상기 단자플레이트 방향으로 압착되어 상기 단자플레이트에 상기 음극탭을 고정시킬 수 있다.

상기 돌출부는, 상기 단자플레이트의 길이방향으로 상기 단자플레이트를 절단하여 형성되는 제1 절단선과, 상기 제1 절단선으로부터 상기 단자플레이트의 폭방향으로 이격되되 상기 단자플레이트의 길이방향으로 상기 단자플레이트를 절단하여 형성되는 제2 절단선과, 제1 및 제2 절단선 사이를 상기 단자플레이트의 하부 방향으로 가압하여 형성될 수 있다.

상기 돌출부는 수평하게 연장되는 수평편과, 상기 수평편의 양측 말단에서 각각 수직하게 연장되어 그 사이에 상기 고정홈을 형성하는 수직편을 포함하며, 또한 상기 수직편의 말단이 상기 단자플레이트에 결합될 수 있다.

상기 고정홈은 상기 단자플레이트의 폭방향으로 상기 음극탭이 상기 고정부를 관통하게 형성될 수 있다.

상기 돌출부는 상기 단자플레이트의 길이방향으로 연장 형성될 수 있다.

상기 돌출부는 상기 단자플레이트의 폭방향으로 복수개가 형성될 수 있다.

상기 음극탭의 선단에는 상기 고정홈에 삽입된 후 상기 고정홈에서 이탈되는 것을 방지하는 걸림돌기가 형성될 수 있다.

상기 고정홈의 내면에는 상기 음극탭을 가압하는 적어도 하나의 가압돌기가 형성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 단자플레이트와 음극탭을 용접 없이 결합함으로써 결합공정을 단순화시킬 수 있고, 이에 작업성을 높일 수 있으며, 더욱이 숙련된 작업자가 아니라도 작업이 가능한 효과가 있다.

도 1은 종래기술에 따른 이차전지를 도시한 단면도.
도 2는 종래기술에 따른 이차전지의 단자플레이트를 도시한 사시도.
도 3은 종래기술에 따른 이차전지의 단자플레이트와 음극탭의 용접 상태를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 이차전지를 도시한 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 이차전지의 단자플레이트를 도시한 사시도.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 이차전지의 단자플레이트와 음극탭의 결합상태를 나타낸 것으로, 도 6은 단자플레이트와 음극탭의 압착 전 상태를 나타낸 도면이고, 도 7은 단자플레이트와 음극탭의 압착 후 상태를 나타낸 도면임.
도 8은 본 발명에서 돌출부의 다른 실시예를 나타낸 도면.
도 9는 본 발명에서 음극탭의 다른 실시예를 나타낸 도면.
도 10은 본 발명에서 돌출부의 또 다른 실시예를 나타낸 도면.

본 발명에 따른 이차전지용 음극탭 고정구조는 단자플레이트의 저면에 음극탭이 삽입된 상태로 압착하여 음극탭을 고정하는 돌출부를 형성하며, 이에 용접 공정 없이도 음극탭을 고정할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본 발명의 실시예에 따른 이차전지는 도 4에 도시된 바와 같이, 양극판(110), 세퍼레이터(130), 음극판(120)순으로 감겨진 전극조립체(100), 전극조립체(100)가 수용되는 캔(200), 캔(200)의 상부에 설치되는 탑캡(300), 탑캡(300)에 형성된 단자통공(310)을 통하여 캔(200)의 내부로 삽입되는 음극단자(400), 음극단자(400)의 저면에 부착되어 음극단자(400)와 전기적으로 연결되는 단자플레이트(500)를 포함한다.

그리고 양극판(110)에는 양극탭(111)이, 음극판(120)에는 음극탭(121)이 부착된다.

여기서 음극탭(121)은 용접 공정없이 단자플레이트(500)의 저면에 고정되는 구조를 가진다.

즉, 이차전지용 음극탭 고정구조는 도 5에 도시된 바와 같이, 단자플레이트(500)의 저면에 음극탭(121)이 삽입되어 고정되는 고정홈(511)이 형성된 돌출부(510)가 구비된다.

돌출부(510)는 단자플레이트(500)로부터 이격된 상태로 수평하게 연장되는 수평편(512)과, 수평편(512)의 양측 말단에서 각각 수직하게 연장되어 단자플레이트(500)에 연결되게 결합되는 한편 그 사이에 고정홈(511)을 형성하는 수직편(513)을 포함한다.

즉, 단자플레이트(500)의 길이방향으로 단자플레이트(500)를 절단하여 형성되는 제1 절단선과, 상기 제1 절단선으로부터 단자플레이트(500)의 폭방향으로 이격되되 단자플레이트(500)의 길이방향으로 단자플레이트(500)를 절단하여 형성되는 제2 절단선과, 제1 및 제2 절단선 사이를 단자플레이트(500)의 하부 방향으로 가압하여 수직편(513)와 수평편(512)을 포함하는 돌출부(510)가 형성된다.

한편, 고정홈(511)은 단자플레이트(500)의 폭방향으로 음극탭(121)이 돌출부(510)를 관통하게 형성될 수 있으며, 이에 고정홈(511)의 길이를 크게 연장할 수 있어 음극탭(121)의 면적이 증대되더라도 삽입하여 고정할 수 있다. 즉, 다양한 크기를 가지는 음극탭(121)에 적용이 가능하다.

한편, 돌출부(510)는 단자플레이트(500)의 길이방향으로 연장 형성될 수 있으며, 이에 음극탭(121)의 위치 변화가 발생하더라도 음극탭(121)을 돌출부(510)의 고정홈(511)에 삽입하여 고정할 수 있다.

이와 같은 구성을 가지는 이차전지용 음극탭 고정구조의 결합상태를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 6에 도시된 바와 같이, 돌출부(510)가 형성된 단자플레이트(500)를 절연체를 사이에 두고 탑캡(300)에 고정한 다음, 돌출부(510)가 상부를 향하게 탑캡(300)을 압착장치(1)의 하부에 배치한다. 그런 다음, 돌출부(510)의 고정홈(511)에 음극탭(121)의 선단을 삽입하여 관통시킨다.

이와 같은 상태에서 도 7에 도시된 바와 같이, 압착장치(1)를 하강시켜서 돌출부(510)를 단자플레이트(500) 방향으로 압착하며, 이에 돌출부(510)가 압착되면서 고정홈(511)에 삽입된 음극탭(121)을 고정할 수 있다. (그런 다음 음극탭을 수직하게 절곡한다.)

따라서 본 발명의 실시예에 따른 이차전지용 음극탭 고정구조는 용접 공정 없이도 음극탭을 단자플레이트에 고정할 수 있으며, 이에 작업성을 높일 수 있다.

이하, 본 발명의 다른 실시예를 설명함에 있어 전술한 실시예와 동일한 구성과 기능을 가지는 구성에 대해서는 동일한 구성부호를 사용하며, 중복되는 설명은 생략한다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 돌출부의 다른 실시예를 나타낸 것이다.

본 실시예는 도 8에 도시된 바와 같이, 단자플레이트(500')의 저면에 폭방향으로 복수개의 돌출부(510')가 형성될 수 있다.

즉, 복수개의 돌출부(510')를 순차적으로 관통하도록 음극탭(121)을 삽입한 다음, 복수개의 돌출부(510')를 압착하여 음극탭(121)을 고정하며, 이에 다단으로 음극탭(121)을 고정할 수 있어 음극탭(121)의 고정력을 높일 수 있다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 음극탭의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.

본 실시예에 따른 음극탭(121')은 선단에 돌출부(510)의 고정홈(511)에 삽입된 후 고정홈(511)에서 이탈되는 것을 방지하는 걸림돌기(121a)가 형성될 수 있다.

즉, 걸림돌기(121a)는 음극탭(121')의 선단으로부터 외측으로 돌출되게 형성되어 고정홈(511)의 일측에서 타측으로 삽입된 후 돌출부(510)의 타측면에 걸려서 고정되며, 이와 같은 상태에서 돌출부(510)를 단자플레이트(500) 방향으로 압착하면, 음극탭(121')에 형성된 걸림돌기(121a)에 의해 음극탭(121')을 견고하게 고정할 수 있다.

한편, 걸림돌기(12a)는 음극탭(121')의 선단을 수직으로 접어서 형성될 수도 있다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 돌출부의 또 다른 실시예를 나타낸 것이다.

본 실시예에 따른 돌출부(510")는 도 10에 도시된 바와 같이, 고정홈(511) 내면에 음극탭(121)을 가압하는 적어도 하나의 가압돌기(512)가 형성될 수 있다.

즉, 고정홈(511)에 음극탭(121)을 삽입한 상태로 돌출부(510)를 압착하면, 돌출부(510)가 단자플레이트(500) 방향으로 압착되면서 음극탭(121)을 1차로 고정하는 한편, 가압돌기(512)가 음극탭(121)의 표면을 압착하면서 음극탭(121)을 2차로 고정하며, 이에 음극탭(121)의 고정력을 높일 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 전극조립체
110: 양극판
111: 양극탭
120: 음극판
121: 음극탭
130: 세퍼레이터
200: 캔
300: 탑캡
400: 음극단자
500: 단자플레이트
510: 돌출부

Claims

캔의 상부에 설치된 음극단자와 전기적으로 연결되는 단자플레이트; 및
상기 단자플레이트의 저면에 고정되는 전극조립체의 음극탭을 포함하며,
상기 단자플레이트의 저면에는 상기 음극탭이 삽입되어 고정되는 고정홈이 형성된 돌출부가 구비되고,
상기 돌출부는 상기 고정홈에 상기 음극탭이 삽입된 후, 상기 단자플레이트 방향으로 압착되어 상기 단자플레이트에 상기 음극탭을 고정시키며,
상기 돌출부는, 상기 단자플레이트의 길이방향으로 상기 단자플레이트를 절단하여 형성되는 제1 절단선과, 상기 제1 절단선으로부터 상기 단자플레이트의 폭방향으로 이격되되 상기 단자플레이트의 길이방향으로 상기 단자플레이트를 절단하여 형성되는 제2 절단선과, 제1 및 제2 절단선 사이를 상기 단자플레이트의 하부 방향으로 가압하여 상기 단자플레이트로부터 이격된 상태로 수평하게 연장되는 수평편과, 수평편의 양측 말단에서 각각 수직하게 연장되어 단자플레이트에 연결되게 결합되는 한편 그 사이에 고정홈을 형성하는 수직편를 형성하고,
상기 음극탭의 선단에는 상기 고정홈에 삽입된 후 상기 고정홈에서 이탈되는 것을 방지하는 걸림돌기가 형성되며,
상기 걸림돌기는 음극탭의 선단을 수직으로 접어서 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 음극탭 고정구조.
삭제
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 고정홈은 상기 단자플레이트의 폭방향으로 상기 음극탭이 상기 돌출부를 관통하게 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 음극탭 고정구조.
청구항 4에 있어서,
상기 돌출부는 상기 단자플레이트의 길이방향으로 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 음극탭 고정구조.
청구항 4에 있어서,
상기 돌출부는 상기 단자플레이트의 폭방향으로 복수개가 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 음극탭 고정구조.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 고정홈의 내면에는 상기 음극탭을 가압하는 적어도 하나의 가압돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 음극탭 고정구조.