KR101845855B1 - 단자-구비형 전지 케이스 덮개 및 밀폐형 전지 - Google Patents

단자-구비형 전지 케이스 덮개 및 밀폐형 전지 Download PDF

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도요타 지도샤（주）
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Abstract

본 절연 부재의 일부는, 코킹 부재로부터 코킹력을 직접 받거나 또는 다른 부재를 통해 간접으로 받아 덮개체의 표면과 접촉한다. 상기 코킹력을 받고 있지 않는 경우, 상기 덮개체에 대향하고 있는 상기 절연 부재의 일부의 표면은, 상기 덮개체의 길이 방향으로 상기 절연 부재의 일부를 절단하는 절단면에 있어서, 코킹 하중의 하중 방향으로 튀어나오는 곡선을 나타내는 만곡면이 된다. 상기 코킹력을 받아 체결된 상태를 유지하는 경우에는, 상기 절연 부재의 일부가 탄성적으로 변형되고, 또한 상기 덮개체에 대향하고 있는 상기 절연 부재의 일부의 표면이 상기 덮개체의 표면과 밀착하게 된다.

Description

단자-구비형 전지 케이스 덮개 및 밀폐형 전지{TERMINAL-EQUIPPED BATTERY CASE LID AND SEALED BATTERY}
본 발명은 단자-구비형 전지 케이스 덮개 및 이것을 사용하는 밀폐형 전지에 관한 것이다.
여러 가지 종류의 단자-구비형 전지 케이스 덮개들과 밀폐형 전지들이 제안되어 있다(예를 들면, 일본특허출원공보 제2013-48047호(JP 2013-48047 A) 참조).
JP 2013-48047 A는, 아래에 제시된 단자-구비형 전지 케이스 덮개를 개시하고 있다. 구체적으로는, JP 2013-48047 A는, 기다란 평판 형상으로 형성된 덮개체로서, 상기 덮개체를 통과하여 연장하도록 상기 덮개체의 길이 방향의 양단부들에 형성된 덮개 관통 구멍들을 구비한 상기 덮개체; 상기 덮개체와 접촉하도록 배치된 절연 부재로서, 상기 절연 부재를 통과하여 연장되는 절연 관통 구멍(절연체 개구부)을 구비한 상기 절연 부재; 외부 단자를 통과하여 연장되는 단자 관통 구멍(코킹 구멍부)을 구비한 상기 외부 단자(접속 단자); 및 상기 덮개 관통 구멍들, 상기 절연 관통 구멍 및 상기 단자 관통 구멍 각각에 삽입된 코킹 부재(집전체 단자)를 포함하되, 상기 코킹 부재는, 코킹 하중이 일측으로부터 상기 코킹 부재에 인가될 때, 상기 덮개체, 상기 절연 부재 및 상기 외부 단자를 함께 체결하도록 변형된 것을 특징으로 하는 단자-구비형 전지 케이스 덮개를 개시하고 있다.
나아가, JP 2013-48047 A는, 개구를 구비한 상자형으로 형성되어, 전극체 등을 수용하도록 구성된 전지 케이스; 및 상기 전지 케이스의 상기 개구를 폐쇄하는 덮개체를 구비한 단자-구비형 전지 케이스 덮개를 포함하는 밀폐형 전지를 개시하고 있다. 상기 밀폐형 전지에 있어서는, 상기 전극체 등을 수용하기 위한 상기 전지 케이스의 개구가, 상기 단자-구비형 전지 케이스 덮개의 상기 덮개체에 의하여 폐쇄된 상태에서, 상기 덮개체와 상기 전지 케이스를 용접시킴으로써, 상기 전지 케이스의 개구가 밀폐된다.
하지만, 상기 덮개체는, 상술된 바와 같이 구성된 상기 단자-구비형 전지 케이스 덮개를 제조할 때에 변형된다. 구체적으로는, 상기 덮개체, 상기 절연 부재 및 상기 외부 단자가, 상기 덮개체의 상기 덮개 관통 구멍들, 상기 절연 부재의 상기 절연 관통 구멍 및 상기 외부 단자의 상기 단자 관통 구멍 각각에 상기 코킹 부재(코킹부)를 삽입하고, 코킹 하중을 일측으로부터 상기 코킹 부재에 인가하며, 또한 반경 방향으로 확대되도록 상기 코킹부를 압축 변형시킴으로써 함께 체결되면, 상기 코킹 부재에 의해 인가된 코킹력을 받는 상기 덮개체의 영역(각각의 덮개 관통 구멍들 주위의 영역)이 굴곡(만곡)된다. 상기 굴곡(만곡)은, 상기 덮개체의 길이 방향으로 상기 덮개체를 절단하는 절단면(cut plane)에 있어서, 상기 덮개체의 영역이 상기 코킹 하중의 하중 방향과는 반대 방향으로 튀어나오는(bulges) 형태로 일어난다. 상기 코킹은 상기 덮개체의 양단부들에서 행하여지기 때문에, 상기 굴곡(만곡)이 상기 덮개체의 상기 양단부들에서 발생된다. 그 결과, 상기 덮개체의 양단부들 사이에 위치한 상기 덮개체의 영역(상기 덮개체의 대부분)은, 상기 덮개체의 길이 방향으로 상기 덮개체를 절단하는 절단면에 있어서, 상기 코킹 하중의 하중 방향과는 반대 방향으로 튀어나오는 형태로 만곡된다.
따라서, 상기 덮개체의 변형의 정도가 크다면, 상기 전지 케이스의 개구가 상기 덮개체에 의해 폐쇄될 때, 상기 전지 케이스와 상기 덮개체 사이에 간극이 발생되는 경우가 있을 수도 있다. 이러한 상태에서, 상기 덮개체와 상기 전지 케이스가 용접된다면, 용접의 침투 깊이(penetration depth)에 편차(variations)가 발생된다. 용접 결함들(예를 들면, 상기 전지 케이스의 상기 개구가 상기 덮개체에 의해 폐쇄될 때, 상기 간극이 발생되는 영역에 있어서, 상기 용접의 침투 깊이가 허용가능한 하한값보다 작아지는 용접 결함)이 발생할 가능성도 있다.
본 발명은 덮개체의 변형의 정도가 작아지는 단자-구비형 전지 케이스 덮개, 및 이것을 사용하는 밀폐형 전지를 제공한다.
본 발명의 일 형태는, 기다란 평판 형상으로 형성된 덮개체로서, 상기 덮개체의 길이 방향의 양단부들에 형성된 덮개 관통 구멍들을 구비한 상기 덮개체; 상기 덮개체의 표면과 접촉하도록 배치된 절연 부재로서, 상기 절연 부재를 통과하여 연장되는 절연 관통 구멍을 구비한 상기 절연 부재; 외부 단자를 통과하여 연장되는 단자 관통 구멍을 구비한 상기 외부 단자; 및 상기 덮개 관통 구멍들, 상기 절연 관통 구멍 및 상기 단자 관통 구멍 각각에 삽입된 코킹 부재를 포함하되, 상기 코킹 부재는, 일측으로부터 상기 코킹 부재에 인가되는 코킹 하중에 의해 변형되어, 상기 덮개체, 상기 절연 부재 및 상기 외부 단자를 함께 체결하는 단자-구비형 전지 케이스 덮개에 관한 것이다. 상기 코킹 부재로부터 코킹력을 직접 받거나 또는 다른 부재를 통해 간접으로 받아 상기 덮개체의 표면과 접촉하는 상기 절연 부재의 일부는, 상기 코킹력을 받고 있지 않는 경우, 상기 덮개체에 대향하고 있는 상기 절연 부재의 일부의 표면이, 상기 덮개체의 길이 방향으로 상기 절연 부재의 일부를 절단하는 절단면에 있어서, 상기 코킹 하중의 하중 방향으로 튀어나오는 곡선을 나타내는 만곡면이 되도록; 그리고 상기 코킹력을 받아 체결된 상태로 유지되는 경우에는, 상기 절연 부재의 일부가 탄성적으로 변형되고, 또한 상기 덮개체에 대향하고 있는 상기 절연 부재의 일부의 표면이, 상기 덮개체의 표면과 밀착하게 되도록 구성되어 있다.
상술된 단자-구비형 전지 케이스 덮개에 있어서, 상기 코킹력을 상기 코킹 부재로부터 직접 받거나 또는 다른 부재를 통해 간접으로 받아 상기 덮개체의 표면과 접촉하는 상기 절연 부재의 일부("절연 수력부(force-receiving insulation portion)"라고 함)는 하기 형태를 가진다. 구체적으로는, 상기 코킹력을 받고 있지 않는 경우, 상기 덮개체에 대향하고 있는 상기 절연 수력부의 표면은, 상기 덮개체의 길이 방향으로 상기 절연 수력부를 절단하는 절단면에 있어서, 상기 코킹 하중의 하중 방향(상기 코킹 하중의 인가 방향)으로 튀어나오는 곡선을 나타내는 만곡면이 된다. 다시 말해, 상기 덮개체에 대향하고 있는 상기 절연 수력부의 표면은, "상기 코킹 부재의 코킹력을 받는 상기 덮개체의 일부("덮개체 수력부(force-receiving lid body portion)"라고 함)가 상기 코킹력에 의해 변형되려는 경향이 있는 형태"와는 반대인 형태를 취한다. 상술된 바와 같이 상기 코킹력에 의해 체결된 경우, 상기 절연 수력부는 탄성적으로 변형되고, 또한 상기 덮개체에 대향하고 있는 상기 절연 수력부의 표면은, 상기 덮개체의 표면과 밀착하게 된다(즉, 편평면으로 변형됨).
따라서, 상기 체결이 상기 코킹 부재에 의해 행하여지는 경우, 상기 덮개체에 대향하고 있는 표면을, 예비-변형(pre-deformation) 형태(즉, 상기 코킹 부재의 상기 코킹력을 받는 상기 덮개체의 일부가 변형되려는 경향이 있는 형태와는 반대인 형태)로 되돌리려고 하는 힘(복원력)은, 상기 코킹력에 의해 탄성적으로 변형된 상기 절연 수력부에 발생된다. 따라서, 상기 덮개체의 길이 방향으로 상기 덮개체를 절단하는 절단면에 있어서, 상기 코킹 하중의 하중 방향과는 반대인 방향으로 튀어나오는 형태로 굴곡되는 경향이 있는 상기 덮개체 수력부(상기 코킹 부재의 상기 코킹력을 받는 상기 덮개체의 일부)가, 상기 덮개체에 대향하고 있는 상기 절연 수력부의 표면에 의해 변형-방지 방향으로 가압된다. 이는 상기 체결이 상기 코킹 부재에 의해 행하여질 때, 상기 덮개체 수력부의 굴곡의 정도를 저감시킬 수 있게 한다. 그 결과, 상기 덮개체의 양단부들(2개의 덮개체 수력부) 사이에 위치한 상기 덮개체의 영역의 굴곡의 정도를 저감시킬 수도 있다. 이에 따라, 상술된 단자-구비형 전지 케이스 덮개는, 상기 덮개체의 변형 정도가 작아지는 단자-구비형 전지 케이스 덮개가 된다.
상술된 단자-구비형 전지 케이스 덮개에 있어서, 상기 절연 부재는, 상기 덮개체와 상기 외부 단자 사이에 개재될 수도 있고, 또한 상기 덮개체와 상기 외부 단자를 전기적으로 절연시킬 수도 있다. 상기 외부 단자를 통해 상기 코킹력을 받고, 상기 외부 단자에 의해 가압되어, 상기 덮개체의 표면과 접촉하는 상기 절연 부재의 일부는, 상기 외부 단자로부터 가압력을 받고 있지 않는 경우, 상기 덮개체에 대향하고 있는 상기 절연 부재의 일부의 표면이, 상기 덮개체의 길이 방향으로 상기 절연 부재의 일부를 절단하는 절단면에 있어서, 상기 가압력의 방향으로 튀어나오는 곡선을 나타내는 만곡면이 되도록; 그리고 상기 가압력을 받고 있는 경우에는, 상기 절연 부재의 일부가 탄성적으로 변형되고, 또한 상기 덮개체에 대향하고 있는 상기 절연 부재의 일부의 표면이 상기 덮개체의 표면과 밀착하게 되도록 구성될 수도 있다.
상술된 단자-구비형 전지 케이스 덮개는, "절연 부재"로서, 상기 덮개체와 상기 외부 단자 사이에 개재되어, 상기 덮개체와 상기 외부 단자를 전기적으로 절연시키도록 구성된 절연 부재를 포함한다. 이러한 절연 부재에 있어서, "상기 외부 단자를 통해 상기 코킹력을 받고, 상기 외부 단자에 의해 가압되어, 상기 덮개체의 표면과 접촉하는 상기 절연 부재의 일부"는, "상기 코킹 부재로부터 상기 코킹력을 직접 받거나 또는 다른 부재를 통해 간접으로 받아 상기 덮개체의 표면과 접촉하는 상기 절연 부재의 일부(절연 수력부)"에 대응한다.
상기 절연 부재에 있어서, "상기 외부 단자를 통해 상기 코킹력을 받고, 상기 외부 단자에 의해 가압되어, 상기 덮개체의 표면과 접촉하는 일부(절연 수력부)"는 하기 형태를 가진다. 구체적으로는, 상기 외부 단자로부터 상기 가압력을 받고 있지 않는 경우, 상기 덮개체에 대향하고 있는 표면은, 상기 덮개체의 길이 방향으로 상기 절연 수력부를 절단하는 절단면에 있어서, 상기 가압력의 방향으로 튀어나오는 곡선을 나타내는 만곡면이 된다. 상기 가압력을 받고 있는 경우에는, 상기 절연 수력부가 탄성적으로 변형되고, 또한 상기 덮개체에 대향하고 있는 상기 절연 수력부의 표면이 상기 덮개체와 밀착하게 된다(즉, 편평면으로 변형됨). 상기 절연 부재의 사용은, 상술된 코킹을 행할 때에 전술된 작용 및 효과들을 달성할 수 있게 한다. 이에 따라, 상술된 단자-구비형 전지 케이스 덮개는, 상기 덮개체의 변형 정도가 작아지는 단자-구비형 전지 케이스 덮개가 된다.
상기 단자-구비형 전지 케이스 덮개에 있어서, 상기 외부 단자는, 상기 절연 부재를 가압하고, 상기 단자 관통 구멍을 구비한 평판형 가압부; 상기 가압부보다 멀리 상기 덮개체로부터 이격되고, 상기 가압부에 평행하게 연장되는 평판형 이격부; 및 상기 가압부와 상기 이격부를 상호연결하는 연결부를 포함할 수도 있다.
본 발명의 다른 형태는, 개구를 구비한 상자형 전지 케이스; 및 상기 전지 케이스의 상기 개구를 폐쇄하는 덮개체를 포함하는 단자-구비형 전지 케이스 덮개를 포함하되, 상기 전지 케이스의 상기 개구가 상기 덮개체에 의해 폐쇄된 상태에서, 상기 덮개체와 상기 전지 케이스가 용접되고, 상기 단자-구비형 전지 케이스 덮개는, 상술된 단자-구비형 전지 케이스 덮개들 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 밀폐형 전지에 관한 것이다.
전술된 밀폐형 전지는, 단자-구비형 전지 케이스 덮개로서, 상술된 단자-구비형 전지 케이스 덮개들 중 어느 하나를 포함한다. 상기 단자-구비형 전지 케이스 덮개는, 상기 덮개체의 변형의 정도가 작은 단자-구비형 전지 케이스 덮개이다. 이는 상기 전지 케이스의 상기 개구가 상기 단자-구비형 전지 케이스 덮개의 상기 덮개체에 의해 폐쇄되는 경우, 상기 전지 케이스와 상기 덮개체 사이의 간극을 저감시키거나 또는 간극의 발생을 방지할 수 있게 한다. 그러므로, 상기 덮개체와 상기 전지 케이스가 용접될 때, 상기 용접의 침투 깊이의 편차를 저감시킬 수 있다. 용접 결함들(예를 들면, 상기 전지 케이스의 상기 개구가 상기 덮개체에 의해 폐쇄될 때, 상기 간극이 발생되는 영역에 있어서, 상기 용접의 침투 깊이가 허용가능한 하한값보다 작아지는 용접 결함)의 발생을 저감(또는 방지)시킬 수도 있다.
이하, 본 발명의 예시적인 실시예들의 특징, 장점, 그리고 기술적 및 산업적 현저성은, 동일한 부호들이 동일한 요소들을 나타내는 첨부 도면들을 참조하여 설명될 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 밀폐형 전지를 나타내는 도면;
도 2는 도 1에 표시된 B 영역 및 C 영역의 확대도;
도 3은 일 실시예에 따른 단자-구비형 전지 케이스 덮개의 분해 사시도;
도 4는 일 실시예에 따른 제1절연부재의 측면도;
도 5는 제1절연부재의 평면도;
도 6은 도 5의 D-D선을 따라 취한 단면도;
도 7은 도 2에 예시된 것과 동일한 영역에 있어서, 코킹부를 코킹하기 직전의 이용가능한 상태를 나타내는 도면;
도 8은 제1절연부재의 사출 성형을 설명하는 도면;
도 9는 도 5의 K-K선을 따라 취한 단면도;
도 10은 일 변형예에 따른 제1절연부재의 평면도;
도 11은 도 10의 E-E선을 따라 취한 단면도;
도 12는 제1절연부재 및 외부 단자가 덮개체에 고정된 상태를 나타내는 도면;
도 13은 다른 실시예에 따른 제2절연부재의 측면도;
도 14는 제2절연부재의 평면도;
도 15는 도 14의 M-M선을 따라 취한 단면도; 및
도 16은 종래예 및 비교예 1에 따른 단자-구비형 전지 케이스 덮개의 단면도이다.
이제, 본 발명의 실시예들이 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도 1은 본 실시예에 따른 밀폐형 전지(1)의 단면도이다. 도 2는 도 1에 표시된 B 영역 및 C 영역의 확대도이다. 상기 B 영역의 것과 상이한 상기 C 영역의 부재들은, 도 2의 괄호들에 있는 참조 부호들로 지정되어 있다. 도 3은 본 실시예에 따른 단자-구비형 전지 케이스 덮개(15)의 부분 분해 사시도이다.
도 1에 예시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 상기 밀폐형 전지(1)는, 개구(11d)를 구비한 직사각형의 상자형 전지 케이스(11) 및 상기 전지 케이스(11) 내부에 설치된 전극체(50)를 포함하는 리튬-이온 이차 전지이다. 나아가, 상기 밀폐형 전지(1)는, 상기 전지 케이스(11)의 상기 개구(11d)를 폐쇄하는 덮개체(13)를 구비한 상기 단자-구비형 전지 케이스 덮개(15)를 포함한다. 상기 전지 케이스(11) 및 상기 덮개체(13)는, 전체 둘레 용접에 의해 형성된 단편(single piece)이다.
상기 전극체(50)는 타원형의 단면 형상을 가진다. 상기 전극체(50)는, 그 모두가 시트형 모양을 가지는 양극판(55), 음극판(56) 및 세퍼레이터(57)를 적층 및 권회시켜 형성된 편평형 권회체이다. 상기 전극체(50)는, 상기 전극체(50)의 축선 방향(도 1에서의 좌우 방향)의 일단부(도 1에서의 좌단부)에 위치하여, 상기 양극판(55)의 일부만을 나선형으로 중첩시켜 형성된 양극 권회부(55b), 및 타단부(도 1에서의 우측단)에 위치하여, 상기 음극판(56)의 일부만을 나선형으로 중첩시켜 형성된 음극 권회부(56b)를 포함한다. 상기 양극 귄회부(55b)를 제외한 상기 양극판(55)의 영역에 있어서는, 양극 활물질을 함유하는 양극 합재층(positive electrode combining layer)이 형성되어 있다. 마찬가지로, 상기 음극 귄회부(56b)를 제외한 상기 음극판(56)의 영역에 있어서는, 음극 활물질을 함유하는 음극 합재층이 형성되어 있다.
상기 단자-구비형 전지 케이스 덮개(15)는, 상기 덮개체(13), 제1절연부재(80), 양극 단자 부재(positive terminal member; 30), 음극 단자 부재(negative terminal member; 40) 및 제2절연부재(70)를 포함한다. 그들 가운데, 상기 덮개체(13)는 기다란 평판 모양으로 형성되어 있다. 상기 덮개체(13)를 통과하여 연장되는 원형의 관통 구멍들(덮개 관통 구멍들)(13h, 13k)은, 상기 덮개체(13)의 길이 방향(X)(도 1에서의 좌우 방향)의 양단부들에 형성되어 있다. 나아가, 안전 밸브(13j)는 상기 덮개체(13)의 길이 방향(X)의 중앙부에 설치되어 있다. 더욱이, 전해질(예시되어 있지 않음)을 상기 전지 케이스(11) 안으로 주입하기 위한 액체 주입 구멍(13n)은, 상기 안전 밸브(13j)와 상기 관통 구멍(13k) 사이에 형성되어 있다. 상기 액체 주입 구멍(13n)은, 액체 주입 플러그(13m)에 의해 밀폐되어 있다.
상기 양극 단자 부재(30)는, 양극 접속 부재(코킹 부재)(35), 양극 외부 단자(37) 및 양극 체결 부재(39)로 구성되어 있다(도 1 및 도 3 참조). 그들 가운데, 상기 양극 접속 부재(35)는 금속으로 이루어지고, 또한 상기 전극체(50)의 상기 양극 귄회부(55b)에 접속된다. 상기 양극 접속 부재(35)는, 상기 덮개체(13)의 상기 관통 구멍(13h)을 통과하여 바깥쪽으로 연장된다. 상기 양극 외부 단자(37)는 금속으로 이루어지고, 또한 상기 덮개체(13) 상방에(상기 전지 케이스(11) 외부에) 위치한다. 상기 양극 외부 단자(37)는, 상기 전지 케이스(11) 외부에서 상기 양극 접속 부재(35)에 전기적으로 접속되어 있다. 상기 양극 체결 부재(39)는 금속으로 이루어진 볼트이며, 또한 상기 전지 케이스(11) 외부에 위치한다. 상기 양극 체결 부재(39)는, 상기 양극 외부 단자(37) 및 예시되지 않은 버스 바를 체결한다.
상기 음극 단자 부재(40)는, 음극 접속 부재(코킹 부재)(45), 음극 외부 단자(47) 및 음극 체결 부재(49)로 구성되어 있다(도 1 및 도 3 참조). 그들 가운데, 상기 음극 접속 부재(45)는 금속으로 이루어지고, 또한 상기 전극체(50)의 상기 음극 귄회부(56b)에 접속된다. 상기 음극 접속 부재(45)는, 상기 덮개체(13)의 상기 관통 구멍(13k)을 통과하여 바깥쪽으로 연장된다. 상기 음극 외부 단자(47)는 금속으로 이루어지고, 또한 상기 덮개체(13) 상방에(상기 전지 케이스(11) 외부에) 위치한다. 상기 음극 외부 단자(47)는, 상기 전지 케이스(11) 외부에서 상기 음극 접속 부재(45)에 전기적으로 접속되어 있다. 상기 음극 체결 부재(49)는 금속으로 이루어진 볼트이며, 또한 상기 덮개체(13) 상방에(상기 전지 케이스(11) 외부에) 위치한다. 상기 음극 체결 부재(49)는, 상기 음극 외부 단자(47) 및 예시되지 않은 버스 바를 체결한다.
상기 양극 외부 단자(37)(상기 음극 외부 단자(47))는 금속판으로 이루어지고, 또한 측면에서 볼 때 실질적으로 Z형 모양으로 형성되어 있다(도 1 및 도 3 참조). 상기 양극 외부 단자(37)(상기 음극 외부 단자(47))는, 가압부(37f)(가압부(47f)), 이격부(37g)(이격부(47g)) 및 상기 가압부(37f)(상기 가압부(47f))와 상기 이격부(37g)(상기 이격부(47g))를 상호연결하는 연결부(37h)(연결부(47h))를 포함한다. 그들 가운데, 상기 가압부(37f)(가압부(47f))는 평판형으로 형성되어 있다. 상기 가압부(37f)(가압부(47f))는, 후술하는 코킹부(33)(코킹부(43))에 의해 가압될 때, 상기 제1절연부재(80)를 가압하는 부분이다.
상기 이격부(37g)(상기 이격부(47g))는, 상기 가압부(37f)(상기 가압부(47f))보다 더욱 상방으로 위치하도록 상기 덮개체(13)로부터 상방으로 이격되어 있다. 상기 이격부(37g)(상기 이격부(47g))는, 평판 모양을 가지면서, 상기 가압부(37f)(상기 가압부(47f))에 평행하게 연장되어 있는 부분이다. 상기 가압부(37f)(상기 가압부(47f))를 통과하여 연장되는 관통 구멍(37b)(관통 구멍(47b))(이는 단자 관통 구멍에 대응함)은, 상기 가압부(37f)(가압부(47f))에 형성되어 있다. 상기 양극 접속 부재(35)(상기 음극 접속 부재(45))의 삽입부(32)(삽입부(42))는, 상기 관통 구멍(37b)(상기 관통 구멍(47b)) 안으로 삽입되어 있다(도 2 참조). 또한, 상기 이격부(37g)(상기 이격부(47g))를 통과하여 연장되는 관통 구멍(37c)(관통 구멍(47c))은 상기 이격부(37g)(상기 이격부(47g))에 형성되어 있다.
상기 양극 체결 부재(39)(상기 음극 체결 부재(49))는 금속제 볼트이며, 또한 직사각형의 판형 헤드부(39b)(헤드부(49b)) 및 원기둥형 축부(39c)(축부(49c))를 포함하고 있다(도 1 및 도 3 참조). 상기 축부(39c)(상기 축부(49c))의 선단부는 나사부(39d)(나사부(49d))이다. 상기 양극 체결 부재(39)(상기 음극 체결 부재(49))의 상기 축부(39c)(상기 축부(49c))는, 상기 양극 외부 단자(37)(상기 음극 외부 단자(47))의 상기 관통 구멍(37c)(상기 관통 구멍(47c)) 안으로 삽입되어 있다.
상기 제2절연부재(70)는 전기 절연성을 가진다. 상기 제2절연부재(70)는, 탄성-변형가능한 수지로 이루어지고, 또한 평판 모양으로 형성되어 있다(도 2 및 도 3 참조). 상기 제2절연부재(70)는, 그 중앙부에 형성된 원형의 관통 구멍(70b)을 구비한다. 상기 양극 단자 부재(30)(상기 음극 단자 부재(40))의 상기 삽입부(32)(상기 삽입부(42))는, 상기 관통 구멍(70b) 안으로 삽입되어 있다. 상기 제2절연부재(70)는, 상기 양극 단자 부재(30)(상기 음극 단자 부재(40))의 시트부(seat portion; 31)(시트부(41))의 상면(31f)(상면(41f))과 상기 덮개체(13)의 하면(13b)(표면) 사이에 개재되어 있다. 상기 제2절연부재(70)는, 상기 양극 접속 부재(35)(상기 음극 접속 부재(45))와 상기 덮개체(13)를 전기적으로 절연시킨다.
상기 제1절연부재(80)는 전기 절연성을 가진다. 상기 제1절연부재(80)는, 탄성-변형가능한 수지로 이루어지고, 또한 상기 덮개체(13)의 상면(13p)(표면)과 접촉하도록 배치되어 있다(도 2 및 도 3 참조). 상기 제1절연부재(80)는, 상기 덮개체(13)와 상기 양극 외부 단자(37)(상기 음극 외부 단자(47)) 사이에 개재되어, 상기 덮개체(13)와 상기 양극 외부 단자(37)를 전기적으로 절연시킨다. 상기 제1절연부재(80)는, 상기 양극 체결 부재(39)의 상기 헤드부(39b)(상기 음극 체결 부재(49)의 상기 헤드부(49b))가 배치되는 헤드부 배치부(81) 및 상기 양극 외부 단자(37)의 상기 가압부(37f)(상기 음극 외부 단자(47)의 상기 가압부(47f))에 의해 가압되어, 상기 덮개체(13)의 상면(13p)(표면)과 접촉하는 부분(절연 수력부(83)라고 함)을 포함한다. 그들 가운데, 상기 절연 수력부(83)는 판형으로 형성되어 있다. 상기 절연 수력부(83)를 통과하여 연장되는 관통 구멍(80b)(절연 관통 구멍)은, 상기 제1절연부재(80)의 상기 절연 수력부(83)에 형성되어 있다. 상기 양극 단자 부재(30)의 상기 삽입부(32)(상기 음극 단자 부재(40)의 상기 삽입부(42))는, 상기 관통 구멍(80b) 안으로 삽입되어 있다.
상기 양극 접속 부재(35)는, 상기 시트부(31), 상기 삽입부(32), 전극체 접속부(34) 및 상기 코킹부(33)를 포함한다(도 1 내지 도 3 참조). 그들 가운데, 상기 시트부(31)는 직사각형의 판형으로 형성되어 있고, 또한 상기 전지 케이스(11)에 위치하고 있다. 상기 삽입부(32)는, 원기둥 형상으로 상기 시트부(31)의 상기 상면(31f)으로부터 돌출하고 있다. 상기 삽입부(32)는, 상기 제2절연부재(70)의 상기 관통 구멍(70b), 상기 덮개체(13)의 상기 관통 구멍(13h)(상기 덮개 관통 구멍), 상기 제1절연부재(80)의 상기 관통 구멍(80b)(상기 절연 관통 구멍) 및 상기 양극 외부 단자(37)의 상기 관통 구멍(37b)(상기 단자 관통 구멍) 안으로 삽입되어 있다(도 2 참조). 상기 전극체 접속부(34)는, 상기 시트부(31)로부터 상기 전지 케이스(11)의 바닥면(11b)을 향해 연장된다. 상기 전극체 접속부(34)는, 상기 전극체(50)의 상기 양극 귄회부(55b)에 용접되어 있다.
상기 코킹부(33)는, 상기 삽입부(32)의 상단에 이어진 부분이다. 도 7에 예시된 바와 같이, 상기 코킹부(33)는, 상기 코킹부(33)가 코킹되기 전에 원통형으로 유지된다. 코킹 하중(F)이 일측(도 7에서의 상측)으로부터 상기 코킹부(33)에 인가되는 경우, 상기 코킹부(33)는, 상기 코킹부(33)가 가압되어, 상기 코킹부(33)의 내주면(33g)으로부터 상기 코킹부(33)의 외주면(33h)을 향해 진행되는 방향으로 확장되는(직경이 확대되는) 방식으로 변형된다. 따라서, 상기 코킹부(33)가 디스크 모양으로 형성된다. 상기 코킹부(33)는, 상기 양극 외부 단자(37)를 상기 코킹 하중(F)의 하중 방향(Y)(도 7에서의 하방)으로 가압한다. 따라서, 상기 제2절연부재(70), 상기 덮개체(13), 상기 제1절연부재(80) 및 상기 양극 외부 단자(37)가, 상기 코킹부(33)와 상기 시트부(31) 사이에 클램핑되어, 상기 제2절연부재(70), 상기 덮개체(13), 상기 제1절연부재(80) 및 상기 양극 외부 단자(37)가 함께 체결된다.
상기 음극 접속 부재(45)는, 상기 시트부(41), 상기 삽입부(42), 전극체 접속부(44) 및 상기 코킹부(43)를 포함한다(도 1 내지 도 3 참조). 그들 가운데, 상기 시트부(41)는 직사각형의 판형으로 형성되고, 또한 상기 전지 케이스(11)에 위치하고 있다. 상기 삽입부(42)는, 원기둥 형상으로 상기 시트부(41)의 상기 상면(41f)으로부터 돌출하고 있다. 상기 삽입부(42)는, 상기 제2절연부재(70)의 상기 관통 구멍(70b), 상기 덮개체(13)의 상기 관통 구멍(13k)(상기 덮개 관통 구멍), 상기 제1절연부재(80)의 상기 관통 구멍(80b)(상기 절연 관통 구멍) 및 상기 음극 외부 단자(47)의 상기 관통 구멍(47b)(상기 단자 관통 구멍) 안으로 삽입되어 있다(도 2 참조). 상기 전극체 접속부(44)는, 상기 시트부(41)로부터 상기 전지 케이스(11)의 상기 바닥면(11b)을 향해 연장된다. 상기 전극체 접속부(44)는, 상기 전극체(50)의 상기 음극 귄회부(56b)에 용접되어 있다.
상기 코킹부(43)는, 상기 삽입부(42)의 상단에 이어진 부분이다. 도 7에 예시된 바와 같이, 상기 코킹부(43)는, 상기 코킹부(43)가 코킹되기 전에 원통형으로 유지된다. 코킹 하중(F)이 일측(도 7에서의 상측)으로부터 상기 코킹부(43)에 인가되는 경우, 상기 코킹부(43)는, 상기 코킹부(43)가 가압되어, 상기 코킹부(43)의 내주면(43g)으로부터 상기 코킹부(43)의 외주면(43h)을 향해 진행되는 방향으로 확장되는(지름이 확대되는) 방식으로 변형된다. 따라서, 상기 코킹부(43)가 디스크 모양으로 형성된다. 상기 코킹부(43)는, 상기 음극 외부 단자(47)를 상기 코킹 하중(F)의 하중 방향(Y)(도 7에서의 하방)으로 가압한다. 따라서, 상기 제2절연부재(70), 상기 덮개체(13), 상기 제1절연부재(80) 및 상기 음극 외부 단자(47)가 상기 코킹부(43)와 상기 시트부(41) 사이에 클램핑되어, 상기 제2절연부재(70), 상기 덮개체(13), 상기 제1절연부재(80) 및 상기 음극 외부 단자(47)가 함께 체결된다.
본 실시예에 있어서는, 상기 양극 접속 부재(35) 및 상기 음극 접속 부재(45)가 "코킹 부재"에 대응한다. 나아가, 상기 절연 수력부(83)는, "상기 코킹 부재로부터의 상기 코킹력을 다른 부재를 통해 간접으로 받아 상기 덮개체(13)의 표면과 접촉하는 부분"에 대응한다.
도 16에 예시된 바와 같이, 종래 기술에 있어서는, 상술된 바와 같이 구성된 단자-구비형 전지 케이스 덮개(215)를 제조하는 경우, 덮개체(213)가 변형된다. 구체적으로는, 코킹부들(233, 243)이, 제2절연부재(270), 상기 덮개체(213), 제1절연부재(280) 및 양극 외부 단자(237)(음극 외부 단자(247))를 체결하도록 코킹된다면, 코킹력을 받는 상기 덮개체(213)의 영역들(덮개 관통 구멍들(213h, 213k) 주위의 영역들)이 굴곡(만곡)된다. 상기 코킹력을 받고 있지 않는 경우에는, 상기 제1절연부재(280)의 절연 수력부(283)의 하면(283c)이 편평하게 남아 있다.
도 16에 예시된 바와 같이, 상기 굴곡(만곡)은, 상기 덮개체(213)의 길이 방향(X)(도 16에서의 좌우 방향)으로 절단하는 절단면(도 16에 예시된 단면)에 있어서, 상기 덮개체(213)가 상기 코킹 하중의 하중 방향(Y)과는 반대인 방향(도 16에서의 상방)으로 튀어나오는 형태로 일어난다. 상기 코킹은 상기 덮개체(213)의 양단부들에서 행하여지기 때문에, 상기 덮개체(213)의 양단부들에서 상기 굴곡(만곡)이 발생된다. 그 결과, 상기 덮개체(213)의 양단부들 사이에 위치한 상기 영역이, 상기 덮개체(213)의 길이 방향(X)으로 상기 덮개체(213)를 절단하는 절단면(도 16에 예시된 단면)에 있어서, 상기 코킹 하중의 하중 방향(Y)과는 반대인 방향으로 튀어나오는 형태로 만곡된다.
따라서, 상기 덮개체(213)의 변형의 정도가 크다면, 상기 전지 케이스(11)의 상기 개구(11d)가 상기 덮개체(213)에 의해 폐쇄될 때, 상기 전지 케이스(11)와 상기 덮개체(213) 사이에 간극이 발생되는 경우가 있을 수도 있다. 이러한 상태에서, 상기 덮개체(213)와 상기 전지 케이스(11)가 용접된다면, 용접의 침투 깊이에 있어서 편차가 발생된다. 용접 결함들(예를 들면, 상기 전지 케이스(11)의 상기 개구(11d)가 상기 덮개체(213)에 의해 폐쇄될 때, 상기 간극이 발생되는 영역에 있어서, 상기 용접의 침투 깊이가 허용가능한 하한값보다 작아지는 용접 결함)의 발생 가능성도 있다.
이와는 대조적으로, 본 실시예의 단자-구비형 전지 케이스 덮개(15)에 있어서는, 상기 코킹력을 직접 받거나 또는 다른 부재를 통해 간접으로 받아 상기 덮개체(13)의 표면(상기 상면(13p))과 접촉하는, 상기 제1절연부재(80)의 부분(상기 절연 수력부(83))은 후술하는 형태를 가진다. 도 4 내지 도 7은 상기 제1절연부재(80)가 상기 코킹력을 받고 있지 않는 상태의 상기 제1절연부재(80)를 예시하고 있다.
구체적으로는, 도 4 내지 도 7에 예시된 바와 같이, 상기 코킹력을 받고 있지 않는 경우에는, 상기 덮개체(13)에 대향하고 있는 상기 절연 수력부(83)의 표면(하면(83c))이, 상기 덮개체(13)의 길이 방향(X)(도 4 내지 도 7에서의 좌우 방향)으로 상기 절연 수력부(83)를 절단하는 절단면(도 6에 예시된 단면)에 있어서, 상기 코킹 하중(F)의 하중 방향(Y)(상기 코킹 하중(F)의 인가 방향, 즉 도 4 내지 도 7에서의 하방)으로 튀어나오는 곡선을 나타내는 만곡면이 된다. 다시 말해, 상기 덮개체(13)에 대향하고 있는 상기 절연 수력부(83)의 표면(하면(83c))은, "상기 코킹력을 받는 상기 덮개체(13)의 부분들(덮개체 수력부들(13q, 13r); 도 1 및 도 2 참조)이 상기 코킹력에 의해 변형되려는 경향이 있는 형태"와는 반대인 형태를 가진다. 도 2에 예시된 바와 같이, 상술된 바와 같이 상기 코킹력에 의해 체결된 경우에는, 상기 절연 수력부(83)가 탄성적으로 변형되고, 또한 상기 덮개체(13)에 대향하고 있는 상기 절연 수력부(83)의 표면(상기 하면(83c))이 상기 덮개체(13)의 표면(상기 상면(13p))과 밀착하게 된다(즉, 편평면으로 변형됨).
따라서, 상술된 바와 같이, 상기 코킹부들(33, 43)이 코킹되어(상기 코킹 하중(F)을 인가하여 변형됨), 상기 제2절연부재(70), 상기 덮개체(13), 상기 제1절연부재(80) 및 상기 양극 외부 단자(37)(상기 음극 외부 단자(47))를 체결하는 경우, 상기 덮개체(13)에 대향하고 있는 상기 표면(상기 하면(83c))을 상기 예비-변형 형태(즉, 덮개체 수력부들(13q, 13r)이 변형되려는 경향이 있는 형태와는 반대인 형태)로 되돌리려고 하는 힘(복원력)이, 상기 코킹력에 의해 탄성적으로 변형된 상기 절연 수력부(83)에서 발생된다.
따라서, 상기 코킹부들(33, 43)이 상술된 바와 같이 코킹되는 경우에는, 상기 덮개체(13)의 길이 방향(X)으로 절단하는 절단면에 있어서, 상기 코킹 하중(F)의 하중 방향(Y)과는 반대인 방향(도 2 및 도 7에서의 상방)으로 튀어나오는 형태로 굴곡(만곡)되려는 경향이 있는 상기 덮개체 수력부들(13q, 13r)이, 상기 절연 수력부(83)의 상기 하면(83c)에 의해 상기 변형-방지 방향으로 가압된다. 이는 상기 덮개체 수력부들(13q, 13r)의 굴곡(만곡)의 정도를 저감시킬 수 있게 한다. 그 결과, 상기 덮개체(13)의 양단부들(2개의 덮개체 수력부들(13q, 13r)) 사이에 위치한 상기 덮개체(13)의 영역의 변형(만곡)의 정도를 저감시킬 수도 있다. 이에 따라, 본 실시예의 단자-구비형 전지 케이스 덮개(15)가, 상기 덮개체(13)의 변형 정도가 작아지는 단자-구비형 전지 케이스 덮개가 된다.
이는 상기 전지 케이스(11)의 상기 개구(11d)가 상기 단자-구비형 전지 케이스 덮개(15)의 상기 덮개체(13)에 의해 폐쇄될 때, 상기 전지 케이스(11)와 상기 덮개체(13) 사이의 간극을 저감시키거나 또는 상기 간극의 발생을 방지할 수 있게 한다. 그러므로, 상기 덮개체(13)와 상기 전지 케이스(11)가 용접될 때, 용접의 침투 깊이에 있어서의 편차를 저감시킬 수 있다. 또한, 용접 결함들(예를 들면, 상기 전지 케이스(11)의 상기 개구가 상기 덮개체(13)에 의해 폐쇄될 때, 상기 간극이 발생되는 영역에 있어서, 상기 용접의 침투 깊이가 허용가능한 하한값보다 작아지는 용접 결함)의 발생을 저감(또는 방지)시킬 수도 있다.
다음으로, 본 실시예의 밀폐형 전지(1)를 제조하는 방법에 대해서 설명될 것이다. 우선, 상기 단자-구비형 전지 케이스 덮개(15)가 제조된다. 구체적으로는, 기다란 평판 모양을 갖는 상기 덮개체(13)가 준비된다. 이 때, 상기 덮개체(13)의 상기 액체 주입 구멍(13n)은, 상기 액체 주입 플러그(13m)에 의해 밀폐되지 않는다(상기 액체 주입 플러그(13m)가 설치되지 않음). 나아가, 상기 양극 접속 부재(35), 상기 양극 외부 단자(37) 및 상기 양극 체결 부재(39)가 준비된다. 더욱이, 상기 음극 접속 부재(45), 상기 음극 외부 단자(47) 및 상기 음극 체결 부재(49)가 준비된다. 또한, 2개의 제1절연부재(80) 및 2개의 제2절연부재(70)가 준비된다. 이 때, 상기 양극 접속 부재(35)의 상기 코킹부(33) 및 상기 음극 접속 부재(45)의 상기 코킹부(43)는 아직 코킹되지 않았으므로, 원통형 모양을 가진다(도 7 참조).
후속해서, 전술된 부재들이 함께 조립된다. 구체적으로는, 상기 양극 접속 부재(35)의 상기 코킹부(33)(이 때에는 원통형 모양을 가짐) 및 상기 삽입부(32)가 우선 상기 양극 접속 부재(35)의 선단측으로부터, 상기 제2절연부재(70)의 상기 관통 구멍(70b), 상기 덮개체(13)의 상기 관통 구멍(13h), 상기 제1절연부재(80)의 상기 관통 구멍(80b) 및 상기 양극 외부 단자(37)의 상기 관통 구멍(37b)에 상기 순서로 삽입된다(도 7 참조). 이러한 작업에 앞서, 상기 양극 체결 부재(39)의 상기 헤드부(39b)는, 상기 제1절연부재(80)의 상기 헤드부 배치부(81)에 배치되고, 또한 상기 양극 체결 부재(39)의 상기 축부(39c)는, 상기 양극 외부 단자(37)의 상기 관통 구멍(37c) 안으로 삽입된다.
그 후, 전술된 상태에서, 상기 코킹부(33)가 코킹되고, 또한 상기 양극 외부 단자(37)가 하방으로(상기 시트부(31)를 향해) 가압된다. 구체적으로는, 일측(도 7에서의 상측)으로부터 상기 원통형 코킹부(33)에 대하여 상기 코킹 하중(F)을 인가함으로써, 상기 코킹부(33)가 가압되어, 상기 코킹부(33)의 상기 내주면(33g)으로부터 상기 외주면(33h)을 향해 진행되는 방향으로 확장되며(직경이 확대됨), 또한 상기 하중 방향(Y)(도 7에서의 하방)으로 상기 코킹부(33)를 가압 및 크러싱(crushing)하면서 디스크 모양으로 변형된다. 이렇게 변형된 상기 코킹부(33)에 의하여, 상기 양극 외부 단자(37)가, 상기 코킹 하중(F)의 하중 방향(Y)(도 7에서의 하방)으로 가압된다. 따라서, 상기 제2절연부재(70), 상기 덮개체(13), 상기 제1절연부재(80) 및 상기 양극 외부 단자(37)가 상기 코킹부(33)와 상기 시트부(31) 사이에 클램핑되어, 상기 제2절연부재(70), 상기 덮개체(13), 상기 제1절연부재(80) 및 상기 양극 외부 단자(37)가 함께 체결된다.
나아가, 상기 음극측 부재들(상기 음극 접속 부재(45), 상기 음극 외부 단자(47) 및 상기 음극 체결 부재(49))은, 상술된 상기 양극측 부재들과 동일한 방식으로 조립된다. 따라서, 상기 제2절연부재(70), 상기 덮개체(13), 상기 제1절연부재(80) 및 상기 음극 외부 단자(47)가 상기 코킹부(43)와 상기 시트부(41) 사이에 클램핑되어, 상기 제2절연부재(70), 상기 덮개체(13), 상기 제1절연부재(80) 및 상기 음극 외부 단자(47)가 함께 체결된다. 결과적으로는, 상기 단자-구비형 전지 케이스 덮개(15)가 완성된다.
그 후, 상기 양극 접속 부재(35)의 상기 전극체 접속부(34)는, 상기 전극체(50)의 상기 양극 귄회부(55b)에 용접된다. 나아가, 상기 음극 접속 부재(45)의 상기 전극체 접속부(44)는, 상기 전극체(50)의 상기 음극 귄회부(56b)에 용접된다. 따라서, 상기 양극 단자 부재(30) 및 상기 양극판(55)이 서로 전기적으로 접속되고, 상기 음극 단자 부재(40) 및 상기 음극판(56)이 서로 전기적으로 접속되며, 또한 상기 단자-구비형 전지 케이스 덮개(15) 및 상기 전극체(50)가 일체화된다.
후속해서, 상기 전극체(50)가 상기 전지 케이스(11)에 설치되면서, 상기 전지 케이스(11)의 상기 개구(11d)가 상기 덮개체(13)에 의해 폐쇄된다. 이러한 상태에서, 상기 덮개체(13) 및 상기 전지 케이스(11)가 전체 둘레 용접에 의해 접합된다. 그 후, 전해질(예시되지 않음)이, 상기 덮개체(13)의 상기 액체 주입 구멍(13n)을 통해 상기 전지 케이스(11) 안으로 주입된다. 상기 전해질은, 상기 전극체(50) 안으로 함침된다. 후속해서, 상기 덮개체(13)의 상기 액체 주입 구멍(13n)은, 상기 액체 주입 플러그(13m)에 의해 밀폐된다. 그 후, 본 실시예의 상기 밀폐형 전지(1)는, 소정의 처리를 행함으로써 완성된다.
(실시예 1)
실시예 1에 있어서는, 상기 절연 수력부(83)의 상기 하면(83c)(상기 덮개체(13)에 대향하고 있는 표면)의 굴곡량(H)이 0.045 mm인 제1절연부재(80)가, 상기 제1절연부재(80)로서 준비되었다(도 4 참조). 실시예 1에 따른 단자-구비형 전지 케이스 덮개(15)는 상기 제1절연부재(80)를 사용하여 제조되었다.
상기 하면(83c)의 상기 굴곡량(H)은, 상기 하면(83c)의 굴곡의 정도를 나타내는 값이다. 상기 수치값이 클수록, 상기 굴곡의 정도가 크다. 상기 굴곡량(H)은, 상기 하면(83c)에 있어서 최고점과 최하점 사이의 Y-방향 거리(높이차)이다. 구체적으로는, 상기 하면(83c) 전체에 걸쳐 존재하는 복수의 지점들에서 상기 코킹 하중(F)의 하중 방향(Y)을 따라 연장되는 방향(도 4에서의 상하 방향)에 있어서의 위치들이 측정되고, 상기 최고점과 상기 최하점 간의 차이가 상기 굴곡량(H)으로서 간주된다.
(실시예 2)
실시예 2에 있어서는, 상기 절연 수력부(83)의 상기 하면(83c)(상기 덮개체(13)에 대향하고 있는 표면)의 굴곡량(H)이 0.10 mm인 제1절연부재(80)가, 상기 제1절연부재(80)로서 준비되었다. 실시예 2에 따른 단자-구비형 전지 케이스 덮개(15)는 상기 제1절연부재(80)를 사용하여 제조되었다.
(비교예 1)
비교예 1에 있어서는, 상기 절연 수력부(283)의 상기 하면(283c)(상기 덮개체(213)에 대향하고 있는 표면)의 굴곡량(H)이 0 mm인 제1절연부재(280)가, 상기 제1절연부재로서 준비되었다(도 16 참조). 다시 말해, 상기 절연 수력부(283)의 상기 하면(283c)이 편평면인 상기 제1절연부재(280)가 준비되었다. 비교예 1에 따른 단자-구비형 전지 케이스 덮개(215)는 상기 제1절연부재(280)를 사용하여 제조되었다.
(덮개체의 굴곡량의 측정)
상기 덮개체 굴곡량(J)(도 16 참조)은, 실시예들 1 및 2 그리고 비교예 1의 단자-구비형 전지 케이스 덮개들에 대하여 측정되었다. 상기 덮개체 굴곡량(J)은, 상기 덮개체의 상기 하면에 있어서의 상기 최고점과 상기 최하점 사이의 Y-방향 거리(높이차)이다. 구체적으로는, 상기 덮개체의 상기 하면 전체에 걸쳐 존재하는 복수의 지점들에서 상기 코킹 하중(F)의 하중 방향(Y)을 따라 연장되는 방향(도 16에서의 상하 방향)에 있어서의 위치들이 측정되고, 상기 최고점과 상기 최하점 간의 차이가 상기 덮개체 굴곡량(J)으로서 간주된다.
상기 측정의 결과로서, 상기 덮개체 굴곡량(J)은, 비교예 1의 단자-구비형 전지 케이스 덮개에서보다, 실시예들 1 및 2의 단자-구비형 전지 케이스 덮개들에서 작아졌다. 구체적으로는, 실시예들 1 및 2에 있어서는, 비교예 1에 비해, 상기 덮개체 굴곡량(J)을 대략 24% 정도 저감할 수 있었다. 나아가, 실시예들 1 및 2에 있어서는, 상기 덮개체 굴곡량(J)이 동등하였다. 이러한 결과로부터, 본 실시예의 단자-구비형 전지 케이스 덮개(15)가, 상기 덮개체(13)의 변형 정도가 작아지는 단자-구비형 전지 케이스 덮개라고 할 수 있다.
(변형예)
다음으로, 본 발명의 실시예들의 변형예가 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 본 변형예는, 상기 제1절연부재의 일부의 형태 및 상기 덮개체의 일부의 형태의 관점에 있어서만 전술된 실시예와 상이하다. 다른 면들에 있어서는, 본 변형예가 전술된 실시예와 동일하게 유지된다. 이러한 이유로, 여기서는 전술된 실시예와 상이한 점들이 기술될 것이다. 도 10은 일 변형예에 따른 제1절연부재(180)의 평면도이다. 도 11은 도 10의 E-E선을 따라 취한 단면도이다.
한편, 전술된 실시예의 상기 제1절연부재(80)는, 예를 들면 도 8에 예시된 바와 같이, 금형(5)의 사용을 통해 수지를 사출-성형하여 제조된다. 상기 제1절연부재(80)에 있어서는 상기 관통 구멍(80b)을 형성할 필요가 있기 때문에(도 3 및 도 5 참조), 상기 관통 구멍(80b)을 형성하기 위한 부분(5b)이 상기 금형(5)에 설치된다. 게이트(5g)로부터 상기 금형(5) 안으로 유입되는 용융 수지는, 상기 부분(5b)의 전방에서 분기된 다음, 상기 분기된 용융 수지들이 합류된다(merged). 따라서, 상기 제1절연부재(80)에 있어서는, 상기 용융 수지들이 합류되는 위치에서 합류부(W1)가 발생된다(도 8 및 도 9 참조).
상기 합류부는 다른 부품보다 강도가 낮아지기 때문에, 상기 제1절연부재(80)가 상기 합류부(W1)에서 파손될(균열 등이 발생됨) 가능성이 있다. 구체적으로는, 도 9에 예시된 바와 같이, 상기 제1절연부재(80)의 상기 합류부(W1)는, 상기 코킹력을 받는 상기 절연 수력부(83)에 존재한다. 이러한 이유로, 예를 들면, 전술된 방식으로 상기 코킹을 행함으로써, 상기 절연 수력부(83)가 상기 양극 외부 단자(37)의 상기 가압부(37f)에 의해 하방으로(하중 방향(Y)으로) 가압되는 경우, 휨 응력(bending stress)이 상기 합류부(W1)에서 발생된다. 따라서, 상기 제1절연부재(80)가, 기점(starting point)으로서 상기 합류부(W1)로부터 파손될(균열 등이 발생됨) 가능성이 있다.
이와는 대조적으로, 본 변형예의 상기 제1절연부재(180)에 있어서는, 도 11에 예시된 바와 같이, 합류부(W2)의 두께(T2)를, 상기 제1절연부재(80)의 상기 ㅎ합류(W1)의 두께(T1)보다 커지게 허용함으로써, 상기 합류부가 강해진다. 도 11에서는, 비교의 편의를 위하여, 전술된 실시예에 따른 상기 제1절연부재(80)의 상기 합류부(W1)의 두께(T1)가 T1로 표시되어 있다. 더욱이, 본 변형예의 상기 제1절연부재(180)에 있어서는, 상기 합류부(W2)의 폭 치수(L)보다 큰 치수를 갖는 리브(185)(폭 치수(G)를 가짐)가, 상기 합류부(W2)를 커버하는 형태로 설치되어 있다. 따라서, 전술된 코킹을 행함으로써, 절연 수력부(183)가 상기 양극 외부 단자(37)의 상기 가압부(37f)에 의해 하방으로(하중 방향(Y)으로) 가압되는 경우, 상기 리브(185)의 루트(185b)(상기 리브(185)와 상기 절연 수력부(183) 사이의 경계)에서 휨 응력이 발생된다. 상기 리브(185)는 상기 합류부(W2)보다 강하기 때문에, 상기 제1절연부재(180)의 파손을 억제할 수 있다.
전술된 실시예의 상기 밀폐형 전지(1)에 있어서는, 버스 바의 관통 구멍 안으로 상기 양극 체결 부재(39)의 상기 축부(39c)를 삽입시키고, 또한 상기 양극 체결 부재(39)의 상기 나사부(39d)에 대하여 예시되지 않은 너트를 나사-결합시킴으로써, 상기 양극 외부 단자(37) 및 예시되지 않은 버스 바가 체결된다. 이 때, 도 1 내지 도 3에 예시된 바와 같이, 상기 양극 외부 단자(37)는, 상기 가압부(37f)가 상기 제1절연부재(80)에 설치되면서, 상기 양극 접속 부재(35)의 상기 삽입부(32)를, 상기 제1절연부재(80)의 상기 관통 구멍(80b) 및 상기 양극 외부 단자(37)의 상기 관통 구멍(37b) 안으로 삽입시킴으로써, 코킹을 사용하여 상기 덮개체(13)에 고정된다. 하지만, 상기 너트의 결합력(tightening force)이 크다면, 상기 양극 외부 단자(37) 및 상기 제1절연부재(80)가, 회전축으로서 상기 양극 접속 부재(35)의 상기 삽입부(32)를 중심으로 회전할 수도 있는 가능성이 있다. 이는 상기 음극 외부 단자(47)에도 적용된다.
이와는 대조적으로, 본 변형예에 있어서는, 상기 제1절연부재(180)의 상기 리브(185)가 삽입되는 오목부(113t)가 덮개체(113)에 설치되어 있다(도 12 참조). 상기 오목부(113t)는, 상기 리브(185)의 외측 치수보다 약간 큰 내측 치수를 가진다. 도 12는 상기 제1절연부재(180) 및 상기 양극 외부 단자(37)(상기 음극 외부 단자(47))가 상기 덮개체(113)에 고정된 상태를 나타내는 단면도이다. 도 12는 상기 단자-구비형 전지 케이스 덮개를 상기 덮개체(113)의 횡방향으로 절단하여 얻어진 단면도에 대응한다.
본 변형예에 있어서는, 도 12에 예시된 바와 같이, 상기 제1절연부재(180)의 상기 리브(185)를 상기 덮개체(113)의 상기 오목부(113t) 안으로 삽입하면서, 전술된 실시예와 동일한 방식으로 밀폐형 전지(단자-구비형 전지 케이스 덮개)가 제조된다. 이는 상기 양극 외부 단자(37) 및 상기 제1절연부재(180)가, 회전축으로서 상기 양극 접속 부재(35)의 상기 삽입부(32)를 중심으로 회전하는 것을 억제시킬 수 있게 한다. 이는 상기 양극 외부 단자(37) 및 상기 제1절연부재(180)가, 회전축으로서 상기 양극 접속 부재(35)의 상기 삽입부(32)를 중심으로 회전하고자 한다면, 상기 제1절연부재(180)의 상기 리브(185)가 상기 덮개체(113)의 상기 오목부(113t)의 내측면과 접촉함으로써, 상기 회전을 방해하기 때문이다. 이는 상기 음극 외부 단자(47)에도 적용된다.
본 발명의 실시예들은 상기 실시예 및 상기 변형예에 의거하여 상술되었지만, 본 발명이 전술된 실시예 등으로 한정되는 것은 아니며, 그 기술적 사상에서 벗어나지 않으면서 적절하게 변형될 수도 있다는 점은 자명하다.
예를 들어, 전술된 실시예에 있어서는, 상기 제1절연부재(80)의 상기 절연 수력부(83)의 상기 하면(83c)(상기 덮개체(13)에 대향하고 있는 표면)이 만곡된 모양으로 형성되어, 상기 덮개체(13)의 변형을 억제시킨다. 대안적으로는, 상기 제2절연부재(70)의 상기 상면(70f)이 만곡된 모양으로 형성될 수도 있다. 구체적으로는, 도 13 내지 도 15에 예시된 제2절연부재(170)를 사용할 수도 있다. 상기 제2절연부재(170) 전체는, "상기 코킹력을 상기 양극 접속 부재(35) 및 상기 음극 접속 부재(45)(상기 코킹 부재)로부터 직접 받거나 또는 다른 부재를 통해 간접으로 받아 상기 덮개체(13)의 표면(상기 하면(13b))과 접촉하는 부분(절연 수력부)"이 된다.
상기 제2절연부재(170)는 하기 형태를 가진다. 구체적으로는, 도 13 내지 도 15에 예시된 바와 같이, 상기 코킹력을 받고 있지 않는 경우, 상기 덮개체(13)에 대향하고 있는 상기 제2절연부재(170)(상기 절연 수력부)의 표면(상기 상면(170f))이, 상기 덮개체(13)의 길이 방향(X)으로 상기 제2절연부재(170)를 절단하는 상기 절단면(도 15에 예시된 단면)에 있어서, 상기 코킹 하중(F)의 하중 방향(Y)으로 튀어나오는 곡선을 나타내는 만곡면이 된다. 다시 말해, 상기 덮개체(13)에 대향하고 있는 상기 제2절연부재(170)의 표면(상기 상면(170f))은, "상기 코킹력을 받고 있는 상기 덮개체(13)의 부분들(덮개체 수력부들(13q, 13r))이 상기 코킹력에 의해 변형되려는 경향이 있는 형태"와는 반대인 형태를 취한다. 상술된 바와 같이 상기 코킹력에 의해 체결된 경우, 상기 제2절연부재(170)는 탄성적으로 변형되고, 또한 상기 덮개체(13)에 대향하고 있는 상기 제2절연부재(170)의 표면(상기 상면(170f))은 상기 덮개체(13)의 표면(상기 하면(13b))과 밀착하게 된다(즉, 편평면으로 변형됨).
따라서, 상술된 바와 같이, 상기 코킹부들(33, 43)이 코킹되어(상기 코킹 하중(F)을 인가하여 변형됨), 상기 제2절연부재(170), 상기 덮개체(13), 상기 제1절연부재 및 상기 양극 외부 단자(37)(상기 음극 외부 단자(47))를 체결하는 경우, 상기 덮개체(13)에 대향하고 있는 표면(상기 상면(170f))을 상기 예비-변형 형태(즉, 상기 덮개체 수력부들(13q, 13r)이 변형되려는 경향이 있는 형태와는 반대인 형태)로 되돌리려고 하는 힘(복원력)은, 상기 코킹력에 의해 탄성적으로 변형된 상기 제2절연부재(170)에서 발생된다.
따라서, 상기 코킹부들(33, 43)이 상술된 바와 같이 코킹되는 경우, 상기 덮개체(13)의 길이 방향(X)으로 상기 덮개체(13)를 절단하는 상기 절단면에 있어서, 상기 코킹 하중(F)의 하중 방향(Y)과는 반대인 방향(상방)으로 튀어나오는 형태로 굴곡(만곡)되는 경향이 있는 상기 덮개체 수력부들(13q, 13r)은, 상기 제2절연부재(170)의 상기 상면(170f)에 의해 상기 변형-방지 방향으로 가압된다. 이는 상기 덮개체 수력부들(13q, 13r)의 굴곡(만곡)의 정도를 저감시킬 수 있게 한다. 그 결과, 상기 덮개체(13)의 양단부들(2개의 덮개체 수력부들(13q, 13r)) 사이에 위치한 상기 덮개체(13)의 영역의 굴곡(만곡)의 정도를 저감시킬 수도 있다. 이에 따라, 상기 덮개체(13)의 변형 정도를 저감시킬 수 있다.
나아가, 전술된 실시예에 있어서, 상기 제1절연부재(80)의 상기 하면 전체는, 만곡된 모양(도 4 및 도 6 참조)으로 형성된다. 대안적으로는, 상기 절연 수력부(83)의 상기 하면(83c)만이 만곡된 모양으로 형성될 수도 있다. 더욱이, 전술된 실시예에 있어서는, 상기 절연 수력부(83)의 상기 하면(83c) 뿐만 아니라, 상기 절연 수력부(83)의 상기 상면도 만곡된 모양으로 형성된다(상기 절연 수력부(83)는 두께가 일정한 만곡판 모양으로 형성됨). 대안적으로는, 상기 하면(83c)만이 만곡된 모양(예를 들면, 상기 상면이 편평면일 수도 있음)으로 형성될 수도 있다. 이는 본 발명의 효과들이 상기 절연 수력부(83)의 상기 하면(83c)을 만곡된 모양으로 형성함으로써 달성될 수도 있기 때문이다.
나아가, 전술된 변형예에 있어서는, 상기 제1절연부재(180)의 상기 리브(185)가 상기 합류부(W2) 전체를 포위하는 형태를 가진다. 대안적으로는, 상기 제1절연부재(180)의 상기 리브(185)가 상기 합류부(W2)의 일부를 포위하는 형태를 가질 수도 있다. 이는 기점으로서 상기 합류부(W2)로부터의 상기 제1절연부재의 파손이, 적어도 상기 리브가 형성되어 있는 영역에서는 억제될 수도 있기 때문이다.

Claims (4)

  1. 단자-구비형 전지 케이스 덮개(15)에 있어서,
    기다란 평판 모양으로 형성된 덮개체(13; 113)로서, 상기 덮개체(13; 113)의 길이 방향의 양단부에 형성된 덮개 관통 구멍들(13h; 13k)을 구비한 상기 덮개체(13; 113);
    상기 덮개체(13; 113)의 표면과 접촉하도록 배치된 절연 부재(80; 180)로서, 상기 절연 부재(80; 180)를 통과하여 연장되는 절연 관통 구멍(80b; 180b)을 구비한 상기 절연 부재(80; 180);
    외부 단자(37, 47)를 통과하여 연장되는 단자 관통 구멍(37b; 47b)을 구비한 상기 외부 단자(37, 47); 및
    상기 덮개 관통 구멍들(13h; 13k), 상기 절연 관통 구멍(80b; 180b) 및 상기 단자 관통 구멍(37b; 47b) 각각에 삽입된 코킹 부재(35, 45)를 포함하되, 상기 코킹 부재(35, 45)는, 상기 덮개체(13; 113), 상기 절연 부재(80; 180) 및 상기 외부 단자(37, 47)를 함께 체결하기 위하여, 일측으로부터 상기 코킹 부재(35, 45)에 인가되는 코킹 하중에 의해 변형되고,
    상기 코킹 부재(35, 45)로부터 코킹력을 직접 받거나 또는 다른 부재를 통해 간접으로 받아 상기 덮개체(13; 113)의 표면과 접촉하는 상기 절연 부재(80; 180)의 일부는,
    상기 코킹력을 받고 있지 않는 경우, 상기 덮개체(13; 113)에 대향하고 있는 상기 절연 부재(80; 180)의 일부의 표면(83c)이, 상기 덮개체(13; 113)의 길이 방향으로 상기 절연 부재(80; 180)의 일부를 절단하는 절단면에 있어서, 상기 코킹 하중의 하중 방향으로 튀어나오는 곡선을 나타내는 만곡면이 되도록; 그리고
    상기 코킹력을 받아 체결된 상태를 유지하는 경우, 상기 절연 부재(80; 180)의 일부가 탄성적으로 변형되고, 또한 상기 덮개체(13; 113)에 대향하고 있는 상기 절연 부재(80; 180)의 일부의 표면(83c)이 상기 덮개체(13; 113)의 표면과 밀착하게 되도록 구성되어 있는 단자-구비형 전지 케이스 덮개.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 절연 부재(80; 180)는, 상기 덮개체(13; 113)와 상기 외부 단자(37, 47) 사이에 개재되어, 상기 덮개체(13; 113)와 상기 외부 단자(37, 47)를 전기적으로 절연시키고,
    상기 외부 단자(37, 47)를 통해 상기 코킹력을 받아, 상기 덮개체(13; 113)의 표면과 접촉하도록 상기 외부 단자(37, 47)에 의해 가압되는 상기 절연 부재(80; 180)의 일부는,
    상기 외부 단자(37, 47)로부터 가압력을 받고 있지 않는 경우, 상기 덮개체(13; 113)에 대향하고 있는 상기 절연 부재(80; 180)의 일부의 표면(83c)이, 상기 덮개체(13; 113)의 길이 방향으로 상기 절연 부재(80; 180)의 일부를 절단하는 절단면에 있어서, 상기 가압력의 방향으로 튀어나오는 곡선을 나타내는 만곡면이 되도록; 그리고
    상기 가압력을 받고 있는 경우에는, 상기 절연 부재(80; 180)의 일부가 탄성적으로 변형되고, 또한 상기 덮개체(13; 113)에 대향하고 있는 상기 절연 부재(80; 180)의 일부의 표면(83c)이 상기 덮개체(13; 113)의 표면과 밀착하게 되도록 구성되어 있는 단자-구비형 전지 케이스 덮개.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 외부 단자(37, 47)는, 상기 단자 관통 구멍(37b; 47b)을 구비하고 상기 절연 부재(80; 180)를 가압하는 평판형 가압부(37f; 47f); 상기 평판형 가압부(37f; 47f)보다 상기 덮개체(13; 113)로부터 이격되고, 상기 평판형 가압부(37f; 47f)에 평행하게 연장되는 평판형 이격부(37g; 47g); 및 상기 평판형 가압부(37f; 47f)와 상기 평판형 이격부(37g; 47g)를 상호연결하는 연결부(37h; 47h)를 포함하는 단자-구비형 전지 케이스 덮개.
  4. 밀폐형 전지로서,
    개구를 구비한 상자형 전지 케이스; 및
    제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 상기 단자-구비형 전지 케이스 덮개(15)를 포함하고,
    상기 덮개체(13; 113)는, 상기 전지 케이스의 상기 개구를 폐쇄하고, 또한 상기 덮개체(13; 113) 및 상기 전지 케이스는, 상기 전지 케이스의 상기 개구가 상기 덮개체(13; 113)에 의해 폐쇄된 상태에서 용접되는 밀폐형 전지.
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