KR102018296B1 - 이차전지용 캡 어셈블리 - Google Patents
이차전지용 캡 어셈블리 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102018296B1 KR102018296B1 KR1020180021759A KR20180021759A KR102018296B1 KR 102018296 B1 KR102018296 B1 KR 102018296B1 KR 1020180021759 A KR1020180021759 A KR 1020180021759A KR 20180021759 A KR20180021759 A KR 20180021759A KR 102018296 B1 KR102018296 B1 KR 102018296B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- cap plate
- hole
- close contact
- bent
- insulator
- Prior art date
Links
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims abstract description 106
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 100
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 100
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 100
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims abstract description 79
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims abstract description 79
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 40
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000009751 slip forming Methods 0.000 claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 27
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 23
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 23
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 7
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 7
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 6
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 4
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 4
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 4
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 4
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 2
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- 229910001290 LiPF6 Inorganic materials 0.000 description 1
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- CIGCVFBTJCDPAM-UHFFFAOYSA-J [F-].[Li+].[B+3].[F-].[F-].[F-] Chemical compound [F-].[Li+].[B+3].[F-].[F-].[F-] CIGCVFBTJCDPAM-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 1
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/172—Arrangements of electric connectors penetrating the casing
-
- H01M2/06—
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
-
- H01M2/0473—
-
- H01M2/08—
-
- H01M2/30—
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/147—Lids or covers
- H01M50/148—Lids or covers characterised by their shape
- H01M50/15—Lids or covers characterised by their shape for prismatic or rectangular cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/183—Sealing members
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/543—Terminals
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
- Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
Abstract
이차전지용 캡 어셈블리가 개시된다. 본 발명에 따른 이차전지용 캡 어셈블리는 전지 케이스의 개방 상단에 결합되는 캡 플레이트; 전지 케이스 내의 전극 조립체에 연결되고 캡 플레이트의 하부에 배치되는 플랜지부와, 플랜지부와 일체로 형성되고 캡 플레이트에 형성된 관통홀에 관통 삽입되는 삽입부와, 캡 플레이트의 상부에 돌출되게 배치되고 결합홀이 형성되며 삽입부가 결합홀에 압입되어 결합되는 결합부재를 구비한 한 쌍의 전극 단자; 캡 플레이트의 하면과 플랜지부의 상면 사이에 밀착되게 배치되는 실링부재; 캡 플레이트의 하면과 플랜지부의 상면 사이에 밀착되게 배치되는 하부 절연체; 및 캡 플레이트와 한 쌍의 전극 단자와 실링부재와 하부 절연체가 조립된 상태에서 인서트 사출성형되어 결합부재의 하면과 캡 플레이트의 상면 사이 및 관통홀과 삽입부 사이에 밀착되게 배치되는 상부 절연체를 포함한다.
Description
본 발명은 이차전지용 캡 어셈블리에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고품질 및 생산성을 향상시킬 수 있는 이차전지용 캡 어셈블리에 관한 것이다.
이차전지는 충전 및 방전이 가능한 전지이며, 하나의 전지 셀이 팩 형태로 포장된 저용량 전지의 경우에는 휴대폰 및 캠코더와 같은 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되며, 전지 팩이 수십 개 연결된 전지 팩 단위의 대용량 전지의 경우에는 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.
이차전지는 원통형 및 각형 등 여러 형상으로 형성될 수 있으며, 양극판과 음극판 사이에 절연체인 세퍼레이터(separator)를 개재하여 형성된 전극 조립체와 전해액을 전지 케이스에 수용하고, 전지 케이스의 개방 상단에 캡 플레이트를 설치한다. 그리고 전극 조립체는 전극 단자와 연결되며 전극 단자는 캡 플레이트를 통해 외부로 노출된다.
상기한 이차전지는 진동, 낙하 등의 외부충격이 가해지는 경우에 캡 플레이트와 전극단자 사이로 전해액이 누수될 수 있다. 즉 반복되는 진동, 낙하 등에 의해 캡 플레이트와 전극단자 사이에 밀착력이 약화되거나 캡 플레이트와 전극단자 사이에 틈이 생겨 전지 케이스 내부의 전해액이 누수될 수 있다. 이처럼 전해액이 누수되는 경우에 전지의 쇼트, 폭발의 원인이 되며 이차전지 자체의 수명이 단축될 수 있다. 따라서 이차전지의 전해액의 누수현상을 방지하고 생산성을 향상시킬 수 있는 연구가 요구된다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 진동 또는 낙하 등의 반복적인 외부 충격이 가해지는 경우에도 캡 플레이트와 전극 단자들 사이에 틈이 생기는 것을 방지하며 또한 조립이 용이하여 생산성을 향상시킬 수 있으며 제조원가를 절감할 수 있는 이차전지용 캡 어셈블리를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 전지 케이스의 개방 상단에 결합되는 캡 플레이트; 상기 전지 케이스 내의 전극 조립체에 연결되고 상기 캡 플레이트의 하부에 배치되는 플랜지부와, 상기 플랜지부와 일체로 형성되고 상기 캡 플레이트에 형성된 관통홀에 관통 삽입되는 삽입부와, 상기 캡 플레이트의 상부에 돌출되게 배치되고 결합홀이 형성되며 상기 삽입부가 상기 결합홀에 압입되어 결합되는 결합부재를 구비한 한 쌍의 전극 단자; 상기 캡 플레이트의 하면과 상기 플랜지부의 상면 사이에 밀착되게 배치되는 실링부재; 상기 캡 플레이트의 하면과 상기 플랜지부의 상면 사이에 밀착되게 배치되는 하부 절연체; 및 상기 캡 플레이트와 상기 한 쌍의 전극 단자와 상기 실링부재와 상기 하부 절연체가 조립된 상태에서 인서트 사출성형되어 상기 결합부재의 하면과 상기 캡 플레이트의 상면 사이 및 상기 관통홀과 상기 삽입부 사이에 밀착되게 배치되는 상부 절연체를 포함하는 이차전지용 캡 어셈블리가 제공될 수 있다.
상기 상부 절연체는 상기 결합부재의 하면과 상기 캡 플레이트의 상면 사이에 밀착되게 배치되는 제1 수평부; 및 상기 제1 수평부의 일단에서 연속되고 하방으로 절곡되게 형성되며 상기 관통홀과 상기 삽입부 사이에 밀착되게 배치되는 제1 절곡부를 포함할 수 있다.
상기 상부 절연체는 상기 제1 수평부의 타단에서 연속되고 상방으로 절곡되게 형성되며 상기 결합부재의 측부를 감싸며 밀착되는 제2 절곡부를 더 포함할 수 있다.
상기 상부 절연체는 상기 제1 절곡부에서 연속되고 수평방향으로 절곡되게 형성되며 상기 캡 플레이트의 하면과 상기 플랜지부의 상면 사이에 밀착되게 배치되는 제2 수평부를 더 포함할 수 있다.
상기 삽입부는 외주면에 형성된 적어도 하나의 제1 요홈을 구비하며, 상기 제1 절곡부는 일측에 형성되어 상기 제1 요홈에 걸림결합되는 돌기를 포함할 수 있다.
상기 삽입부는 끝단면에 형성된 "V"자형의 제2 요홈을 더 구비하며, 상기 삽입부가 상기 결합홀에 삽입된 후 상기 삽입부의 끝단부는 상기 결합부재의 상기 결합홀에 연속되고 상방으로 단차지게 형성된 걸림턱에 리벳결합될 수 있다.
상기 플랜지부와 상기 결합부재는 다각형 형상을 갖을 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 전지 케이스의 개방 상단에 결합되는 캡 플레이트; 인서트 사출성형되어 상기 캡 플레이트의 상면에 밀착되게 배치되고 일측이 상기 캡 플레이트에 형성된 관통홀에 걸림결합되는 상부 절연체; 인서트 사출성형되어 상기 캡 플레이트의 하면에 밀착되게 배치되고 일측이 상기 캡 플레이트의 하면에 상방으로 형성된 걸림홈부에 걸림결합되는 하부 절연체; 상기 전지 케이스 내의 전극 조립체에 연결되고 상기 하부 절연체의 하면에 밀착되게 배치되는 플랜지부와, 상기 플랜지부와 일체로 형성되고 상기 캡 플레이트의 상기 관통홀에 관통 삽입되는 삽입부와, 상기 상부 절연체의 상면에서 돌출되게 밀착되게 배치되고 결합홀이 형성되며 상기 삽입부가 상기 결합홀에 압입되어 결합되는 결합부재를 구비한 한 쌍의 전극 단자; 및 상기 캡 플레이트의 하면과 상기 플랜지부의 상면 사이에 밀착되게 배치되는 실링부재를 포함하는 이차전지용 캡 어셈블리가 제공될 수 있다.
상기 상부 절연체는 상기 결합부재의 하면과 상기 캡 플레이트의 상면 사이에 밀착되게 배치되는 제1 수평부; 및 상기 제1 수평부의 일단에서 연속되고 하방으로 절곡되게 형성되며 상기 관통홀에 연속되고 상방으로 단차지게 형성된 상기 캡 플레이트의 제1 걸림턱에 걸림결합되고 상기 관통홀과 상기 삽입부 사이에 밀착되게 배치되는 제1 절곡부를 포함할 수 있다.
상기 상부 절연체는 상기 제1 수평부의 타단에서 연속되고 상방으로 절곡되게 형성되며 상기 결합부재의 측부를 감싸며 밀착되는 제2 절곡부를 더 포함할 수 있다.
상기 상부 절연체는 상기 제1 절곡부에서 연속되고 수평방향으로 절곡되게 형성되며 상기 캡 플레이트의 하면과 상기 플랜지부의 상면 사이에 밀착되게 배치되는 제2 수평부를 더 포함할 수 있다.
상기 삽입부는 외주면에 형성된 적어도 하나의 제1 요홈을 구비하며, 상기 제1 절곡부는 일측에 형성되어 상기 제1 요홈에 걸림결합되는 돌기를 포함할 수 있다.
상기 삽입부는 끝단면에 형성된 "V"자형의 제2 요홈을 더 구비하며, 상기 삽입부가 상기 결합홀에 삽입된 후 상기 삽입부의 끝단부는 상기 결합부재의 상기 결합홀에 연속되고 상방으로 단차지게 형성된 제2 걸림턱에 리벳결합될 수 있다.
상기 플랜지부와 상기 결합부재는 다각형 형상을 갖을 수 있다.
본 발명의 실시예들은 진동 또는 낙하 등의 반복적인 외부 충격이 가해지는 경우에도 캡 플레이트와 전극 단자들 사이에 틈이 생기는 것을 방지할 수 있으므로 전해액의 누수 현상을 방지할 수 있어 밀폐성 및 안전성을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명의 실시예들은 캡 플레이트와 전극 단자 등이 조립된 상태에서 캡 플레이트와 전극 단자 사이에 인서트 사출성형에 의한 상부 절연체 및/또는 하부 절연체를 형성하므로 조립성 및 생산성을 향상시킬 수 있으며 아울러 제조원가를 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 캡 어셈블리의 조립 전 상태도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 캡 어셈블리의 조립 후 상태도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 캡 어셈블리의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 캡 어셈블리의 조립 전 상태도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 캡 어셈블리의 조립 후 상태도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 캡 어셈블리의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 캡 어셈블리의 조립 전 상태도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 캡 어셈블리의 조립 후 상태도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 캡 어셈블리의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 캡 어셈블리의 조립 전 상태도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 캡 어셈블리의 조립 후 상태도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 캡 어셈블리의 단면도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
이하에서는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 캡 어셈블리의 조립 전 상태도이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 캡 어셈블리의 조립 후 상태도이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 캡 어셈블리의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지(100)는 전극 조립체(130)와 전지 케이스(110) 및 캡 어셈블리(200)를 포함한다.
전극 조립체(130)는 얇은 판형 혹은 막형으로 형성된 제1 전극판(131)과 세퍼레이터(separator,133)와 제2 전극판(135)의 적층체를 권취하거나 겹쳐 형성한다. 그리고 제1 전극판(131)은 양극으로서 작용할 수 있으며, 제2 전극판(135)은 음극으로서 작용할 수 있다.
제1 전극판(131)은 알루미늄과 같은 금속 포일로 형성된 제1 전극 집전체에 전이금속 산화물 등의 제1 전극 활물질을 도포하여 형성되며, 제1 전극 활물질이 도포되지 않은 영역인 제1 전극 무지부(132)를 포함한다. 제1 전극 무지부(132)는 제1 전극판(131)과 제1 전극 단자(230) 간의 전류 흐름 통로 역할을 한다.
제2 전극판(135)은 니켈 또는 구리와 같은 금속 포일로 형성된 제2 전극 집전체에 흑연 또는 탄소 등의 제2 전극 활물질을 도포하여 형성되며, 제2 전극 활물질이 도포되지 않은 영역인 제2 전극 무지부(136)를 포함한다. 제2 전극 무지부(136)는 제2 전극판(135)과 제2 전극 단자(240) 간의 전류 흐름 통로 역할을 한다.
세퍼레이터(133)는 제1 전극판(131)과 제2 전극판(135) 사이에 위치되어 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 역할을 한다.
세퍼레이터(133)는 폴리에틸렌, 폴리 프로필렌, 폴리 에틸렌과 폴리 프로필렌의 복합필름으로 이뤄질 수 있으나, 본 발명의 권리범위가 이에 의해 한정되는 것은 아니다.
상기와 같은 전극 조립체(130)의 양단부는 각각 후술할 제1 전극 단자(230)와 제2 전극 단자(240)에 연결되며, 전극 조립체(130)는 전해액과 함께 전지 케이스(110)에 수용된다. 한편, 전해액은 에틸렌 카보네이트(EC; ethylene carbonate), 폴리 카보네이트(PC: polycarbonate), 디에틸 카보네이트(DEC: diethyl carbonate), 에틸 메틸 카보네이트(EMC: ethyl methyl carbonate), 디메틸 카보네이트(DMC:dimethyl carbonate) 등과 같은 유기 용매와, 육플루오르화 인산 리틈(LiPF6), 보론 플루오르화 리튬(LiBF4) 등과 같은 리튬염으로 이루어진다. 또한, 전해액은 액체, 고체 또는 겔상태이다.
이러한 전해액이 제1 전극 단자(230)와 캡 어셈블리(200) 사이 영역 또는 제2 전극 단자(240)와 캡 어셈블리(200)의 사이 영역에 침투할 경우, 절연 파괴 전압이 낮아져서 제1 전극 단자(230)와 캡 어셈블리(200) 또는 제2 전극 단자(240)와 캡 어셈블리(200) 사이의 전기적 쇼트를 유발할 수 있다.
그리고 전지 케이스(110)는 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 니켈이 도금된 스틸과 같은 도전성 금속으로 형성되며, 전극 조립체(130)와, 제1 전극 단자(230)와, 제2 전극 단자(240) 및 전해액(미도시)이 수용될 수 있는 상단이 개방된 육면체 형상 등으로 형성된다. 그리고 전지 케이스(110)의 내면은 절연처리되어 전극 조립체(130)와, 제1 전극 단자(230) 및 제2 전극 단자(240)와 전기적으로 절연된다.
그리고 캡 어셈블리(200)는 전지 케이스(110)의 개방된 상단에 결합된다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 캡 어셈블리(200)는 캡 플레이트(210)와 제1 전극 단자(230)와 제2 전극 단자(240)와 실링부재(250)와 하부 절연체(290) 및 상부 절연체(270)를 포함한다. 본 실시예에서는 캡 플레이트(210)와 제1 전극 단자(230)와 제2 전극 단자(240)와 실링부재(250)와 하부 절연체(290)를 조립한 조립체를 금형에 투입한 후 투입된 조립체에 인서트 사출방식으로 상부 절연체(270)를 사출성형하여 캡 어셈블리(200)를 제작하며 이러한 캡 어셈블리(200)를 전지 케이스(110)의 개방된 상단에 결합한다.
캡 플레이트(210)는 전지 케이스(110)의 개방된 상단에 결합되어 전지 케이스(110)를 밀봉한다. 캡 플레이트(210)는 전지 케이스(110)와 동일 재질로 형성될 수 있다.
그리고 캡 플레이트(210)에는 전해액이 주입되는 전해액 주입홀(213)과 후술할 제1 전극 단자(230) 및 제2 전극 단자(240)가 각각 관통결합되는 관통홀(211)이 형성된다. 본 실시예에서는 전해액 주입홀(213)의 양측에 각각 관통홀(211)이 형성된다.
전지 케이스(110) 내에 전해액을 충진할 필요가 있는 경우에 전해액 주입홀(213)을 통해 전지 케이스(110)의 내부로 전해액을 주입한 후 플러그(215)를 이용하여 전해액 주입홀(213)을 막는다.
그리고 캡 플레이트(210)에 형성된 관통홀(211)에 각각 한 쌍의 전극 단자(230,240)인 제1 전극 단자(230)와 제2 전극 단자(240)가 결합된다. 본 실시예에서 제1 전극 단자(230)는 양극으로 작용할 수 있으며 제2 전극 단자(240)는 음극으로 작용할 수 있으나, 제1 전극 단자(230)와 제2 전극 단자(240)의 극성이 바뀌어도 무방하다.
제1 전극 단자(230)는 플랜지부(231)와 삽입부(233) 및 결합부재(236)를 포함한다. 그리고 제2 전극 단자(240)는 플랜지부(241)와 삽입부(243) 및 결합부재(246)를 포함한다. 본 실시예에서 제1 전극 단자(230)와 제2 전극 단자(240)는 동일한 구조를 가지므로 이하에서는 제1 전극 단자(230)에 대한 설명으로 제2 전극 단자(240)에 대한 설명을 대체하기로 한다.
플랜지부(231)는 전지 케이스(110) 내의 전극 조립체(130)에 연결되고 캡 플레이트(210)의 하부에 배치된다. 삽입부(233)는 플랜지부(231)와 일체로 형성되고 캡 플레이트(210)의 관통홀(211)에 관통 삽입된다. 결합부재(236)는 캡 플레이트(210)의 상부에 돌출되게 배치되고 삽입부(233)가 압입되어 결합되도록 결합홀(237)이 형성된다. 그리고 도 2 내지 도 4에서 플랜지부(231)와 결합부재(236)는 사각형 형상을 가지도록 도시되었으나, 본 발명의 권리범위가 이에 의해 한정되는 것은 아니며 플랜지부(231)와 결합부재(236)가 다각형 형상으로 형성될 수 있다.
또한 삽입부(233)와 결합부재(236)의 결합은 삽입부(233)가 결합부재(236)의 결합홀(237)에 압입되는 프레스 핏(press fit) 구조로 결합된다. 따라서 진동 또는 낙하 등의 반복적인 외부 충격이 가해지는 경우에도 삽입부(233)와 결합부재(236)가 상호 결합해제 또는 분리되는 것을 방지할 수 있다.
또한 삽입부(233)는 외주면에 적어도 하나의 제1 요홈(234)을 구비할 수 있다. 도 4에서 도시한 바와 같이 제1 요홈(234)이 삽입부(233)의 외주면에 높이방향으로 복수 개 형성될 수 있다. 이는 후술할 상부 절연체(270)를 인서트 사출성형하는 경우에 상부 절연체(270)의 일측이 제1 요홈(234)에 걸림결합되게 함으로써 상부 절연체(270)가 이탈되는 것을 방지할 수 있으며 또한 삽입부(233)가 결합부재(236)에서 분리되는 것을 방지할 수 있다. 즉 상부 절연체(270)가 사출성형되는 과정에서 일측에 제1 요홈(234)에 삽입되어 걸림결합되는 제1 돌기(276)가 형성된다.
또한 삽입부(233)는 끝단면에 형성된 "V"자형의 제2 요홈(235)을 더 구비할 수 있다. 이는 삽입부(233)를 결합부재(236)의 결합홀(237)에 삽입한 후 결합부재(236)의 결합홀(237)에 연속되고 상방으로 단차지게 형성된 걸림턱(238)에 삽입부(233)의 끝단부를 리벳결합하기 위함이다. 즉 삽입부(233)를 결합홀(237)에 삽입한 후 "V"자형의 제2 요홈(235)이 형성된 삽입부(233)의 끝단부를 가압하고 절곡시켜 걸림턱(238)에 리벳결합한다. 이로써 진동 또는 낙하 등의 반복적인 외부 충격이 가해지는 경우에도 삽입부(233)와 결합부재(236)가 상호 간에 결합해제 또는 분리되는 것을 더욱 더 방지할 수 있다.
실링부재(250)는 캡 플레이트(210)의 하면과 플랜지부(231)의 상면 사이에 밀착되게 배치된다. 실링부재(250)는 전지 케이스(110) 내의 전해액이 외부로 누설되는 것을 방지한다. 본 실시예에서 실링부재(250)는 테프론, 실리콘, 고무 등의 재질로 형성될 수 있으나, 본 발명의 권리범위가 이에 의해 한정되는 것은 아니다. 실링부재(250)는 관통홀(211)에서 이격되며 관통홀(211)의 둘레를 따라 캡 플레이트(210)의 하면과 플랜지부(231)의 상면 사이에 배치된 오링(o-ring)형상으로 형성될 수 있다. 또한 실링부재(250)는 플랜지부(231)의 상면에 형성된 삽입홀(232)에 삽입된 상태에서 캡 플레이트(210)의 하면과 플랜지부(231)의 상면 사이에 밀착된다.
상부 절연체(270)는 결합부재(236)의 하면과 캡 플레이트(210)의 상면 사이 및 관통홀(211)과 삽입부(233) 사이에 밀착되게 배치된다. 본 실시예에서 상부 절연체(270)는 캡 플레이트(210)와 한 쌍의 전극 단자(230,240)와 실링부재(250) 및 하부 절연체(290)가 조립된 상태에서 인서트 사출성형된다. 즉 캡 플레이트(210)와 한 쌍의 전극 단자(230,240)와 실링부재(250) 및 하부 절연체(290)가 조립된 상태에서 금형에 투입된 후 결합부재(236)의 하면과 캡 플레이트(210)의 상면 사이 및 관통홀(211)과 삽입부(233) 사이에 절연물질을 사출하여 상부 절연체(270)를 형성한다.
구체적으로 상부 절연체(270)는 결합부재(236)의 하면과 캡 플레이트(210)의 상면 사이에 밀착되게 배치되는 제1 수평부(271)와 제1 수평부(271)의 일단에서 연속되고 하방으로 절곡되게 형성되며 관통홀(211)과 삽입부(233) 사이에 밀착되게 배치되는 제1 절곡부(275)를 포함한다. 제1 수평부(271)는 캡 플레이트(210)의 상면과 결합부재(236)의 하면 사이의 전기적 쇼트를 방지하며, 제1 절곡부(275)는 삽입부(233)와 캡 플레이트(210)의 관통홀(211) 사이의 전기적 쇼트를 방지한다.
또한 전술한 바와 같이 상부 절연체(270)가 이탈되는 것을 방지하기 위해 삽입부(233)의 외주면에 형성된 제1 요홈(234)에 제1 절곡부(275)의 일측이 걸림결합된다. 즉 제1 절곡부(275)의 일측에 제1 돌기(276)가 사출 성형되어 제1 요홈(234)에 삽입되고 걸림결합된다.
또한 상부 절연체(270)는 제1 수평부(271)의 타단에서 연속되고 상방으로 절곡되게 형성되며 결합부재(236)의 측부를 감싸는 제2 절곡부(277)를 더 포함할 수 있다. 이는 제2 절곡부(277)가 다각형의 결합부재(236)의 측부를 감싸는 구조로 형성되므로 결합부재(236)가 외부 충격에 의해 회전되는 것을 방지할 수 있으며 충방전 핀(미도시)이 결합되는 결합부재(236)의 손상을 방지할 수 있다.
또한 상부 절연체(270)는 제1 절곡부(275)에서 연속되고 수평방향으로 절곡되게 형성되며 캡 플레이트(210)의 하면과 플랜지부(231)의 상면 사이에 밀착되게 배치되는 제2 수평부(273)를 더 포함할 수 있다. 제2 수평부(273)는 캡 플레이트(210)의 하면과 플랜지부(231)의 상면 사이의 전기적 쇼트를 방지한다. 제2 수평부(273)의 끝단부는 캡 플레이트(210)의 관통홀(211)의 외측방향으로 연장되며 실링부재(250)에 인접하게 배치된다.
하부 절연체(290)는 캡 플레이트(210)의 하면과 플랜지부(231)의 상면 사이에 밀착되게 배치된다. 하부 절연체(290)는 캡 플레이트(210)의 하면과 플랜지부(231)의 상면 사이에 밀착되게 배치되어 전해액의 누설을 방지함과 아울러 캡 플레이트(210)와 제1 전극 단자(230) 및/또는 제2 전극 단자(240) 사이의 전기적 쇼트를 방지한다.
구체적으로 하부 절연체(290)는 캡 플레이트(210)의 하면과 플랜지부(231)의 상면 사이에 밀착되게 배치되는 제3 수평부(291)와 제3 수평부(291)의 일단에서 연속되고 하방으로 절곡되게 형성되며 플랜지부(231)의 측부를 감싸며 밀착되는 제3 절곡부(293)를 포함한다.
제3 수평부(291)는 캡 플레이트(210)의 하면과 플랜지부(231)의 상면 사이의 전기적 쇼트를 방지한다. 또한 제3 수평부(291)의 끝단부는 캡 플레이트(210)의 관통홀(211)의 중심방향으로 연장되며 실링부재(250)에 인접하게 배치된다. 그리고 제3 절곡부(293)가 다각형의 플랜지부(231)의 측부를 감싸는 구조로 형성되므로 플랜지부(231)가 외부 충격에 의해 회전되는 것을 방지할 수 있다.
본 실시예에서 상부 절연체(270)와 하부 절연체(290)의 재질은 폴리페닐렌설파이드(PPS; polyphenylene sulfide), 폴리퍼플르오로알콕시에틸렌(PFA), 폴리프로필렌(PP; polryproylene) 중 어느 하나일 수 있으나, 본 발명의 권리범위가 이에 의해 한정되는 것은 아니다.
상기와 같이 구성되는 캡 어셈블리(200)의 조립동작을 설명하면 다음과 같다.
도 2에서 도시한 바와 같이, 먼저 캡 플레이트(210)와 제1 전극 단자(230)와 제2 전극 단자(240) 및 실링부재(250)를 배치한다.
그리고 하부 절연체(290)를 캡 플레이트(210)의 하면에 밀착되게 배치하고 실링부재(250)를 플랜지부(231)의 삽입홀(232)에 배치한 상태에서 삽입부(233)를 캡 플레이트(210)의 관통홀(211)에 삽입하고 관통홀(211)을 관통한 삽입부(233)의 끝단부를 결합부재(236)의 결합홀(237)에 압입한다. 그리고 삽입부(233)의 끝단면에 형성된 "V"자형의 제2 요홈(235)을 가압하고 절곡시켜 결합부재(236)에 형성된 걸림턱(238)에 리벳결합한다.
그리고 도 3 및 도 4에서 도시한 바와 같이, 캡 플레이트(210)와 제1 전극 단자(230)와 제2 전극 단자(240)와 실링부재(250)와 하부 절연체(290)를 조립한 조립체를 금형에 투입하며, 투입된 조립체에 인서트 사출방식으로 상부 절연체(270)를 성형한다.
상부 절연체(270)는 결합부재(236)의 하면과 캡 플레이트(210)의 상면 사이에 밀착되게 배치되는 제1 수평부(271)와 제1 수평부(271)의 일단에서 연속되고 하방으로 절곡되게 형성되며 관통홀(211)과 삽입부(233) 사이에 밀착되게 배치되는 제1 절곡부(275)와 제1 수평부(271)의 타단에서 연속되고 상방으로 절곡되게 형성되며 결합부재(236)의 측부를 감싸는 제2 절곡부(277)와 제1 절곡부(275)에서 연속되고 수평방향으로 절곡되게 형성되며 캡 플레이트(210)의 하면과 플랜지부(231)의 상면 사이에 밀착되게 배치되는 제2 수평부(273)를 포함한다.
상기와 같이 캡 플레이트(210)와 제1 전극 단자(230)와 제2 전극 단자(240)와 실링부재(250) 및 하부 절연체(290)를 조립한 상태에서 상부 절연체(270)를 인서트 사출성형하여 조립성 및 생산성을 향상시킬 수 있으며 아울러 제조원가를 절감할 수 있다. 또한 상부 절연체(270)가 결합부재(236)의 하면과 캡 플레이트(210)의 상면 사이 및 제1 관통홀(211)과 삽입부(233) 사이에 밀착되게 배치되어 밀폐성 및 안전성을 향상시킬 수 있으며 전해액의 누수 현상을 효율적으로 방지할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지에 대해 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지의 단면도이고, 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 캡 어셈블리의 조립 전 상태도이고, 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 캡 어셈블리의 조립 후 상태도이고, 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 캡 어셈블리의 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지(100a)는 전극 조립체(130a)와 전지 케이스(110a) 및 캡 어셈블리(200a)를 포함한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 전극 조립체(130a)와 전지 케이스(110a)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극 조립체(130)와 전지 케이스(110)와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 그리고 이하에서는 차이점인 캡 어셈블리(200a)에 대하여 설명하기로 한다.
본 실시예에 따른 캡 어셈블리(200a)는 전지 케이스(110a)의 개방된 상단에 결합된다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 캡 어셈블리(200a)는 캡 플레이트(210a)와 제1 전극 단자(230a)와 제2 전극 단자(240a)와 실링부재(250a)와 상부 절연체(270a) 및 하부 절연체(290a)를 포함한다. 본 실시예에서는 캡 플레이트(210a)를 금형에 투입한 후 투입된 캡 플레이트(210a)에 인서트 사출방식으로 상부 절연체(270a)와 하부 절연체(290a)를 사출성형하고 제1 전극 단자(230a)와 제2 전극 단자(240a) 및 실링부재(250a)를 조립하여 제작며 이러한 캡 어셈블리(200a)를 전지 케이스(110a)의 개방된 상단에 결합한다.
캡 플레이트(210a)는 전지 케이스(110a)의 개방된 상단에 결합되어 전지 케이스(110a)를 밀봉한다. 캡 플레이트(210a)는 전지 케이스(110a)와 동일 재질로 형성될 수 있다.
그리고 캡 플레이트(210a)에는 전해액이 주입되는 전해액 주입홀(213a)과 후술할 제1 전극 단자(230a) 및 제2 전극 단자(240a)가 각각 관통결합되는 관통홀(211a)이 형성된다. 본 실시예에서는 전해액 주입홀(213a)의 양측에 각각 관통홀(211a)이 형성된다.
전지 케이스(110a) 내에 전해액을 충진할 필요가 있는 경우에 전해액 주입홀(213a)을 통해 전지 케이스(110a)의 내부로 전해액을 주입한 후 플러그(215a)를 이용하여 전해액 주입홀(213a)을 막는다.
그리고 캡 플레이트(210a)에 형성된 관통홀(211a)에 각각 제1 전극 단자(230a)와 제2 전극 단자(240a)가 결합된다. 본 실시예에서 제1 전극 단자(230a)는 양극으로 작용할 수 있으며 제2 전극 단자(240a)는 음극으로 작용할 수 있으나, 제1 전극 단자(230a)와 제2 전극 단자(240a)의 극성이 바뀌어도 무방하다.
제1 전극 단자(230a)는 플랜지부(231a)와 삽입부(233a) 및 결합부재(236a)를 포함한다. 그리고 제2 전극 단자(240a)는 플랜지부(241a)와 삽입부(243a) 및 결합부재(246a)를 포함한다. 본 실시예에서 제1 전극 단자(230a)와 제2 전극 단자(240a)는 동일한 구조를 가지므로 이하에서는 제1 전극 단자(230a)에 대한 설명으로 제2 전극 단자(240a)에 대한 설명을 대체하기로 한다.
플랜지부(231a)는 전지 케이스(110a) 내의 전극 조립체(130a)에 연결되고 캡 플레이트(210a)의 하부에 배치된다. 삽입부(233a)는 플랜지부(231a)와 일체로 형성되고 캡 플레이트(210a)의 관통홀(211a)에 관통 삽입된다. 결합부재(236a)는 캡 플레이트(210a)의 상부에 돌출되게 배치되고 삽입부(233a)가 압입되어 결합되도록 결합홀(237a)이 형성된다. 그리고 도 6 내지 도 8에서 플랜지부(231a)와 결합부재(236a)는 사각형 형상을 가지도록 도시되었으나, 본 발명의 권리범위가 이에 의해 한정되는 것은 아니며 플랜지부(231a)와 결합부재(236a)가 다각형 형상으로 형성될 수 있다.
또한 삽입부(233a)와 결합부재(236a)의 결합은 삽입부(233a)가 결합부재(236a)의 결합홀(237a)에 압입되는 프레스 핏(press fita) 구조로 결합된다. 따라서 진동 또는 낙하 등의 반복적인 외부 충격이 가해지는 경우에도 삽입부(233a)와 결합부재(236a)가 상호 결합해제 또는 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
또한 삽입부(233a)는 외주면에 적어도 하나의 제1 요홈(234a)을 구비할 수 있다. 도 8에서 도시한 바와 같이 제1 요홈(234a)이 삽입부(233a)의 외주면에 높이방향으로 복수 개 형성될 수 있다. 이는 후술할 상부 절연체(270a)의 일측이 제1 요홈(234a)에 걸림결합되게 함으로써 상부 절연체(270a)가 이탈되는 것을 방지할 수 있으며 또한 삽입부(233a)가 결합부재(236a)에서 분리되는 것을 방지할 수 있다. 즉 상부 절연체(270a)가 사출성형되는 과정에서 일측에 제1 요홈(234a)에 삽입되어 걸림결합되는 제1 돌기(276a)가 형성된다.
또한 삽입부(233a)는 끝단면에 형성된 "V"자형의 제2 요홈(235a)을 더 구비할 수 있다. 이는 삽입부(233a)를 결합부재(236a)의 결합홀(237a)에 삽입한 후 결합부재(236a)의 결합홀(237a)에 연속되고 상방으로 단차지게 형성된 제2 걸림턱(238a)에 삽입부(233a)의 끝단부를 리벳결합하기 위함이다. 즉 삽입부(233a)를 결합홀(237a)에 삽입한 후 "V"자형의 제2 요홈(235a)이 형성된 삽입부(233a)의 끝단부를 가압하고 절곡시켜 제2 걸림턱(238a)에 리벳결합한다. 이로써 진동 또는 낙하 등의 반복적인 외부 충격이 가해지는 경우에도 삽입부(233a)와 결합부재(236a)가 상호 간에 결합해제 또는 분리되는 것을 더욱 더 방지할 수 있다.
실링부재(250a)는 캡 플레이트(210a)의 하면과 플랜지부(231a)의 상면 사이에 밀착되게 배치된다. 실링부재(250a)는 전지 케이스(110a) 내의 전해액이 외부로 누설되는 것을 방지한다. 본 실시예에서 실링부재(250a)는 테프론, 실리콘, 고무 등의 재질로 형성될 수 있으나, 본 발명의 권리범위가 이에 의해 한정되는 것은 아니다. 실링부재(250a)는 관통홀(211a)에서 이격되며 관통홀(211a)의 둘레를 따라 캡 플레이트(210a)의 하면과 플랜지부(231a)의 상면 사이에 배치된 오링(o-ring)형상으로 형성될 수 있다. 또한 실링부재(250a)는 플랜지부(231a)의 상면에 형성된 삽입홀(232a)에 삽입된 상태에서 캡 플레이트(210a)의 하면과 플랜지부(231a)의 상면 사이에 밀착된다.
상부 절연체(270a)는 캡 플레이트(210a)의 상면에 밀착되게 배치되고 일측이 캡 플레이트(210a)에 형성된 관통홀(211a)에 걸림결합된다. 본 실시예에서 상부 절연체(270a)는 캡 플레이트(210a)의 상면에 인서트 사출성형된다. 즉 캡 플레이트(210a)를 금형에 투입한 후 캡 플레이트(210a)의 상면에 절연물질을 사출하여 상부 절연체(270a)를 성형한다.
구체적으로 상부 절연체(270a)는 결합부재(236a)의 하면과 캡 플레이트(210a)의 상면 사이에 밀착되게 배치되는 제1 수평부(271a)와 제1 수평부(271a)의 일단에서 연속되고 하방으로 절곡되게 형성되며 관통홀(211a)에 연속되고 상방으로 단차지게 형성된 캡 플레이트(210a)의 제1 걸림턱(219a)에 걸림결합되고 관통홀(211a)과 삽입부(233a) 사이에 밀착되게 배치되는 제1 절곡부(275a)를 포함한다. 제1 수평부(271a)는 캡 플레이트(210a)의 상면과 결합부재(236a)의 하면 사이의 전기적 쇼트를 방지하며, 제1 절곡부(275a)는 삽입부(233a)와 캡 플레이트(210a)의 관통홀(211a) 사이의 전기적 쇼트를 방지한다.
또한 전술한 바와 같이 상부 절연체(270a)가 이탈되는 것을 방지하기 위해 삽입부(233a)의 외주면에 형성된 제1 요홈(234a)에 제1 절곡부(275a)의 일측이 걸림결합되게 인서트 사출성형된다. 즉 제1 절곡부(275a)의 일측에 제1 돌기(276a)가 사출 성형되어 제1 요홈(234a)에 삽입되고 걸림결합된다.
또한 상부 절연체(270a)를 캡 플레이트(210a)의 상면에 인서트 사출 성형함에 있어서 상부 절연체(270a)가 캡 플레이트(210a)의 상면에 고정될 수 있도록 캡 플레이트(210a)의 상면에 관통홀(211a)에 연속되고 상방으로 단차지게 형성된 제1 걸림턱(219a)을 형성하며, 상부 절연체(270a)는 제1 절곡부(275a)의 타측이 제1 걸림턱(219a)에 걸림결합되게 인서트 사출성형된다.
또한 상부 절연체(270a)는 제1 수평부(271a)의 타단에서 연속되고 상방으로 절곡되게 형성되며 결합부재(236a)의 측부를 감싸며 밀착되는 제2 절곡부(277a)를 더 포함할 수 있다. 이는 제2 절곡부(277a)가 다각형의 결합부재(236a)의 측부를 감싸는 구조로 형성되므로 결합부재(236a)가 외부 충격에 의해 회전되는 것을 방지할 수 있으며 충방전 핀(미도시)이 결합되는 결합부재(236a)의 손상을 방지할 수 있다.
또한 상부 절연체(270a)는 제1 절곡부(275a)에서 연속되고 수평방향으로 절곡되게 형성되며 캡 플레이트(210a)의 하면과 플랜지부(231a)의 상면 사이에 밀착되게 배치되는 제2 수평부(273a)를 더 포함할 수 있다. 제2 수평부(273a)는 캡 플레이트(210a)의 하면과 플랜지부(231a)의 상면 사이의 전기적 쇼트를 방지한다. 그리고 제2 수평부(273a)의 끝단부는 캡 플레이트(210a)의 관통홀(211a)의 외측방향으로 연장되며 실링부재(250a)에 인접하게 배치된다.
하부 절연체(290a)는 캡 플레이트(210a)의 하면과 플랜지부(231a)의 상면 사이에 밀착되게 배치된다. 하부 절연체(290a)는 캡 플레이트(210a)의 하면과 플랜지부(231a)의 상면 사이에 밀착되게 배치되어 전해액의 누설을 방지함과 아울러 캡 플레이트(210a)와 제1 전극 단자(230a) 및/또는 제2 전극 단자(240a) 사이의 전기적 쇼트를 방지한다.
본 실시예에서 하부 절연체(290a)는 캡 플레이트(210a)의 하면에 인서트 사출성형된다. 즉 캡 플레이트(210a)를 금형에 투입한 후 캡 플레이트(210a)의 상면에 절연물질을 사출하여 하부 절연체(290a)를 형성한다. 이때 하부 절연체(290a)는 금형 내에서 상부 절연체(270a)에 동시에 인서트 사출성형될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 상부 절연체(270a) 성형 후 하부 절연체(290a)를 성형할 수도 있으며 반대로 하부 절연체(290a)를 성형한 후 상부 절연체(270a)를 성형할 수도 있다.
하부 절연체(290a)를 캡 플레이트(210a)의 하면에 성형하기 위해 캡 플레이트(210a)의 하면에 상방으로 형성된 걸림홈부(217a)를 형성하며, 하부 절연체(290a)의 일측이 걸림홈부(217a)에 걸림결합되게 한다.
구체적으로 하부 절연체(290a)는 캡 플레이트(210a)의 하면과 플랜지부(231a)의 상면 사이에 밀착되게 배치되는 제3 수평부(291a)와 제3 수평부(291a)의 일단에서 연속되고 하방으로 절곡되게 형성되며 플랜지부(231a)의 측부를 감싸며 밀착되는 제3 절곡부(293a)를 포함한다.
제3 수평부(291a)는 캡 플레이트(210a)의 하면과 플랜지부(231a)의 상면 사이의 전기적 쇼트를 방지한다. 또한 제3 수평부(291a)의 끝단부는 캡 플레이트(210a)의 관통홀(211a)의 중심방향으로 연장되며 실링부재(250a)에 인접하게 배치된다. 그리고 제3 수평부(291a)가 사출성형되는 과정에서 제3 수평부(291a)의 상면에 캡 플레이트(210a)의 하면에 형성된 걸림홈부(217a)에 삽입되어 걸림결합되는 제2 돌기(292a)가 형성된다.
그리고 제3 절곡부(293a)가 다각형의 플랜지부(231a)의 측부를 감싸는 구조로 형성되므로 플랜지부(231a)가 외부 충격에 의해 회전되는 것을 방지할 수 있다.
본 실시예에서 상부 절연체(270a)와 하부 절연체(290a)의 재질은 폴리페닐렌설파이드(PPS; polyphenylene sulfide), 폴리퍼플르오로알콕시에틸렌(PFA), 폴리프로필렌(PP; polryproylene) 중 어느 하나일 수 있으나, 본 발명의 권리범위가 이에 의해 한정되는 것은 아니다.
상기와 같이 구성되는 캡 어셈블리(200a)의 조립동작을 설명하면 다음과 같다.
도 6에서 도시한 바와 같이, 먼저 캡 플레이트(210a)를 금형에 투입하며, 캡 플레이트(210a)의 상면에 인서트 사출방식으로 상부 절연체(270a)를 사출성형하고 캡 플레이트(210a)의 하면에 인서트 사출방식으로 하부 절연체(290a)를 사출성형한다. 본 실시예에서는 상부 절연체(270a)와 하부 절연체(290a)를 동시에 캡 플레이트(210a)의 상면 및 하면에 성형할 수 있으며 또한 상부 절연체(270a) 및 하부 절연체(290a)를 순차로 성형할 수도 있다.
상부 절연체(270a)는 결합부재(236a)의 하면과 캡 플레이트(210a)의 상면 사이에 밀착되게 배치되는 제1 수평부(271a)와 제1 수평부(271a)의 일단에서 연속되고 하방으로 절곡되게 형성되며 관통홀(211a)에 연속되고 상방으로 단차지게 형성된 제1 걸림턱(219a)에 걸림결합되고 관통홀(211a)과 삽입부(233a) 사이에 밀착되게 배치되는 제1 절곡부(275a)와 제1 수평부(271a)의 타단에서 연속되고 상방으로 절곡되게 형성되며 결합부재(236a)의 측부를 감싸며 밀착되는 제2 절곡부(277a)와 제1 절곡부(275a)에서 연속되고 수평방향으로 절곡되게 형성되며 캡 플레이트(210a)의 하면과 플랜지부(231a)의 상면 사이에 밀착되게 배치되는 제2 수평부(273a)를 포함한다.
상기와 같이 상부 절연체(270a)를 캡 플레이트(210a)의 상면에 인서트 사출성형하여 조립성 및 생산성을 향상시킬 수 있으며 아울러 제조원가를 절감할 수 있다. 또한 상부 절연체(270a)가 결합부재(236a)의 하면과 캡 플레이트(210a)의 상면 사이 및 제1 관통홀(211a)과 삽입부(233a) 사이에 밀착되게 배치되어 밀폐성 및 안전성을 향상시킬 수 있으며 전해액의 누수 현상을 효율적으로 방지할 수 있다.
그리고 하부 절연체(290a)는 캡 플레이트(210a)의 하면과 플랜지부(231a)의 상면 사이에 밀착되게 배치되는 제3 수평부(291a)와 제3 수평부(291a)의 일단에서 연속되고 하방으로 절곡되게 형성되며 플랜지부(231a)의 측부를 감싸며 밀착되는 제3 절곡부(293a)를 포함한다.
상기와 같이 하부 절연체(290a)를 캡 플레이트(210a)의 하면에 인서트 사출성형하여 조립성 및 생산성을 향상시킬 수 있으며 아울러 제조원가를 절감할 수 있다. 또한 하부 절연체(290a)가 캡 플레이트(210a)의 하면과 플랜지부(231a)의 상면 사이에 밀착되게 배치되어 밀폐성 및 안전성을 향상시킬 수 있으며 전해액의 누수 현상을 효율적으로 방지할 수 있다.
그리고 상부 절연체(270a)와 하부 절연체(290a)가 결합된 캡 플레이트(210a)와 제1 전극 단자(230a)와 제2 전극 단자(240a) 및 실링부재(250a)를 배치한다.
그리고 도 7 및 도 8에서 도시한 바와 같이, 실링부재(250a)를 플랜지부(231a)의 삽입홀(232a)에 배치한 상태에서 삽입부(233a)를 캡 플레이트(210a)의 관통홀(211a)에 삽입하고 관통홀(211a)을 관통한 삽입부(233a)의 끝단부를 결합부재(236a)의 결합홀(237a)에 압입한다. 그리고 삽입부(233a)의 끝단면에 형성된 "V"자형의 제2 요홈(235a)을 가압하고 절곡시켜 결합부재(236a)에 형성된 제2 걸림턱(238a)에 리벳결합한다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100, 100a: 이차전지 110, 110a: 전지 케이스
130, 130a: 전극 조립체 200, 200a: 캡 어셈블리
210, 210a: 캡 플레이트 211, 211a: 관통홀
213, 213a: 전해액 주입홀 215, 215a: 플러그
217a: 걸림홈부 219a: 제1 걸림턱
230, 230a: 제1 전극 단자 231, 231a: 플랜지부
232, 232a: 삽입홀 233, 233a: 삽입부
234, 234a: 제1 요홈 235, 235a: 제2 요홈
236, 236a: 결합부재 237, 237a: 결합홀
238: 걸림턱 238a: 제2 걸림턱
240, 240a: 제2 전극 단자 241, 241a: 플랜지부
243, 243a: 삽입부 246, 246a: 결합부재
250, 250a: 실링부재 270, 270a: 상부 절연체
271, 271a: 제1 수평부 273, 273a: 제2 수평부
275, 275a: 제1 절곡부 276, 276a: 제1 돌기
277, 277a: 제2 절곡부 290, 290a: 하부 절연체
291, 291a: 제3 수평부 292a: 제2 돌기
293, 293a: 제3 절곡부
130, 130a: 전극 조립체 200, 200a: 캡 어셈블리
210, 210a: 캡 플레이트 211, 211a: 관통홀
213, 213a: 전해액 주입홀 215, 215a: 플러그
217a: 걸림홈부 219a: 제1 걸림턱
230, 230a: 제1 전극 단자 231, 231a: 플랜지부
232, 232a: 삽입홀 233, 233a: 삽입부
234, 234a: 제1 요홈 235, 235a: 제2 요홈
236, 236a: 결합부재 237, 237a: 결합홀
238: 걸림턱 238a: 제2 걸림턱
240, 240a: 제2 전극 단자 241, 241a: 플랜지부
243, 243a: 삽입부 246, 246a: 결합부재
250, 250a: 실링부재 270, 270a: 상부 절연체
271, 271a: 제1 수평부 273, 273a: 제2 수평부
275, 275a: 제1 절곡부 276, 276a: 제1 돌기
277, 277a: 제2 절곡부 290, 290a: 하부 절연체
291, 291a: 제3 수평부 292a: 제2 돌기
293, 293a: 제3 절곡부
Claims (14)
- 전지 케이스의 개방 상단에 결합되는 캡 플레이트;
상기 전지 케이스 내의 전극 조립체에 연결되고 상기 캡 플레이트의 하부에 배치되는 다각형 형상을 갖는 플랜지부와, 상기 플랜지부와 일체로 형성되고 상기 캡 플레이트에 형성된 관통홀에 관통 삽입되며 외주면에 적어도 하나의 제1 요홈이 형성되고 끝단면에 "V"자형의 제2 요홈이 형성된 삽입부와, 상기 캡 플레이트의 상부에 돌출되게 배치되고 결합홀이 형성되며 상기 삽입부가 상기 결합홀에 압입되어 결합되는 다각형 형상을 갖는 결합부재를 구비한 한 쌍의 전극 단자;
상기 플랜지부의 상면에 상기 관통홀에서 이격되며 상기 관통홀의 둘레를 따라 형성된 삽입홀에 삽입되어 상기 캡 플레이트의 하면과 상기 플랜지부의 상면 사이에 밀착되게 배치되는 실링부재;
상기 캡 플레이트의 하면과 상기 플랜지부의 상면 사이에 밀착되게 배치되는 제3 수평부와, 상기 제3 수평부에서 연속되고 하방으로 절곡되게 형성되며 상기 플랜지부의 측부를 감싸며 밀착되는 제3 절곡부를 구비한 하부 절연체; 및
상기 캡 플레이트와 상기 한 쌍의 전극 단자와 상기 실링부재와 상기 하부 절연체가 조립된 상태에서 인서트 사출성형되되, 상기 결합부재의 하면과 상기 캡 플레이트의 상면 사이에 밀착되게 배치되는 제1 수평부와, 상기 제1 수평부의 일단에서 연속되고 하방으로 절곡되게 형성되며 상기 관통홀과 상기 삽입부 사이에 밀착되게 배치되고 상기 제1 요홈에 걸림결합되는 제1 돌기가 형성된 제1 절곡부와, 상기 제1 수평부의 타단에서 연속되고 상방으로 절곡되게 형성되며 상기 결합부재의 측부를 감싸며 밀착되는 제2 절곡부를 구비한 상부 절연체를 포함하며,
상기 삽입부를 상기 결합홀에 압입한 후 상기 제2 요홈을 가압하고 절곡시켜 상기 결합부재의 상기 결합홀에 연속되고 상방으로 단차지게 형성된 걸림턱에 리벳결합하는 이차전지용 캡 어셈블리. - 제1항에 있어서,
상기 상부 절연체는,
상기 제1 절곡부에서 연속되고 수평방향으로 절곡되게 형성되며 상기 캡 플레이트의 하면과 상기 플랜지부의 상면 사이에 밀착되게 배치되는 제2 수평부를 더 포함하는 이차전지용 캡 어셈블리. - 전지 케이스의 개방 상단에 결합되는 캡 플레이트;
인서트 사출성형되어 상기 캡 플레이트의 상면에 밀착되게 배치되고 일측이 상기 캡 플레이트에 형성된 관통홀에 걸림결합되는 상부 절연체;
인서트 사출성형되어 상기 캡 플레이트의 하면에 밀착되게 배치되고 일측이 상기 캡 플레이트의 하면에 상방으로 형성된 걸림홈부에 걸림결합되는 하부 절연체;
상기 전지 케이스 내의 전극 조립체에 연결되고 상기 하부 절연체의 하면에 밀착되게 배치되는 다각형 형상을 갖는 플랜지부와, 상기 플랜지부와 일체로 형성되고 상기 캡 플레이트의 상기 관통홀에 관통 삽입되며 외주면에 적어도 하나의 제1 요홈이 형성되고 끝단면에 "V"자형의 제2 요홈이 형성된 삽입부와, 상기 상부 절연체의 상면에 밀착되고 돌출되게 배치되되 결합홀이 형성되며 상기 삽입부가 상기 결합홀에 압입되어 결합되는 다각형 형상을 갖는 결합부재를 구비한 한 쌍의 전극 단자; 및
상기 플랜지부의 상면에 상기 관통홀에서 이격되며 상기 관통홀의 둘레를 따라 형성된 삽입홀에 삽입되어 상기 캡 플레이트의 하면과 상기 플랜지부의 상면 사이에 밀착되게 배치되는 실링부재를 포함하며,
상기 상부 절연체는,
상기 결합부재의 하면과 상기 캡 플레이트의 상면 사이에 밀착되게 배치되는 제1 수평부;
상기 제1 수평부의 일단에서 연속되고 하방으로 절곡되게 형성되며 상기 관통홀에 연속되고 상방으로 단차지게 형성된 상기 캡 플레이트의 제1 걸림턱에 걸림결합되고 상기 관통홀과 상기 삽입부 사이에 밀착되게 배치되고 상기 제1 요홈에 걸림결합되는 제1 돌기가 형성된 제1 절곡부; 및
상기 제1 수평부의 타단에서 연속되고 상방으로 절곡되게 형성되며 상기 결합부재의 측부를 감싸며 밀착되는 제2 절곡부를 포함하며,
상기 하부 절연체는,
상기 캡 플레이트의 하면과 상기 플랜지부의 상면 사이에 밀착되게 배치되고 상면에 상기 걸림홈부에 삽입되어 걸림결합되는 제2 돌기가 형성된 제3 수평부; 및
상기 제3 수평부에서 연속되고 하방으로 절곡되게 형성되며 상기 플랜지부의 측부를 감싸며 밀착되는 제3 절곡부를 포함하며,
상기 삽입부를 상기 결합홀에 압입한 후 상기 제2 요홈을 가압하고 절곡시켜 상기 결합부재의 상기 결합홀에 연속되고 상방으로 단차지게 형성된 제2 걸림턱에 리벳결합하는 이차전지용 캡 어셈블리. - 제3항에 있어서,
상기 상부 절연체는,
상기 제1 절곡부에서 연속되고 수평방향으로 절곡되게 형성되며 상기 캡 플레이트의 하면과 상기 플랜지부의 상면 사이에 밀착되게 배치되는 제2 수평부를 더 포함하는 이차전지용 캡 어셈블리. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180021759A KR102018296B1 (ko) | 2018-02-23 | 2018-02-23 | 이차전지용 캡 어셈블리 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180021759A KR102018296B1 (ko) | 2018-02-23 | 2018-02-23 | 이차전지용 캡 어셈블리 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20190101589A KR20190101589A (ko) | 2019-09-02 |
| KR102018296B1 true KR102018296B1 (ko) | 2019-09-04 |
Family
ID=67950265
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020180021759A KR102018296B1 (ko) | 2018-02-23 | 2018-02-23 | 이차전지용 캡 어셈블리 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102018296B1 (ko) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112864542A (zh) * | 2019-11-27 | 2021-05-28 | 江苏海四达电源股份有限公司 | 极柱结构及锂离子电池 |
| EP4131588A4 (en) * | 2020-03-31 | 2024-07-10 | Panasonic Ip Man Co Ltd | SEALING BODY AND BATTERY |
| KR20210156607A (ko) * | 2020-06-18 | 2021-12-27 | 삼성에스디아이 주식회사 | 이차 전지 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005339990A (ja) * | 2004-05-27 | 2005-12-08 | Toyota Motor Corp | 密閉型電池及び密閉型電池の製造方法 |
| KR100551396B1 (ko) | 2003-10-15 | 2006-02-09 | 삼성에스디아이 주식회사 | 일체형 캡조립체를 갖는 이차전지 및 일체형 캡조립체형성 방법 |
| JP2015138622A (ja) * | 2014-01-21 | 2015-07-30 | トヨタ自動車株式会社 | 二次電池および二次電池の製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030058009A (ko) * | 2001-12-29 | 2003-07-07 | 주식회사 진우엔지니어링 | 리튬이온전지용 캡 조립방법 및 그 구조 |
| WO2010146701A1 (ja) | 2009-06-19 | 2010-12-23 | トヨタ自動車株式会社 | 電池，その電池を搭載した車両および機器 |
-
2018
- 2018-02-23 KR KR1020180021759A patent/KR102018296B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100551396B1 (ko) | 2003-10-15 | 2006-02-09 | 삼성에스디아이 주식회사 | 일체형 캡조립체를 갖는 이차전지 및 일체형 캡조립체형성 방법 |
| JP2005339990A (ja) * | 2004-05-27 | 2005-12-08 | Toyota Motor Corp | 密閉型電池及び密閉型電池の製造方法 |
| JP2015138622A (ja) * | 2014-01-21 | 2015-07-30 | トヨタ自動車株式会社 | 二次電池および二次電池の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20190101589A (ko) | 2019-09-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101649136B1 (ko) | 이차 전지 | |
| KR101254871B1 (ko) | 이차전지 | |
| KR101254886B1 (ko) | 이차 전지 | |
| US10109838B2 (en) | Rechargeable battery and manufacturing method thereof | |
| KR102201306B1 (ko) | 이차 전지 | |
| KR101222376B1 (ko) | 이차전지 | |
| US8852793B2 (en) | Secondary battery | |
| KR100467703B1 (ko) | 캡 조립체 및 이를 채용한 이차전지 | |
| US9136524B2 (en) | Secondary battery | |
| KR102397857B1 (ko) | 이차 전지 및 이를 이용한 전지 모듈 | |
| US10367186B2 (en) | Secondary battery including an insulating member | |
| KR20190024292A (ko) | 이차 전지 | |
| KR101696008B1 (ko) | 이차 전지 | |
| US20140199562A1 (en) | Rechargeable battery | |
| KR101657334B1 (ko) | 이차 전지 | |
| US8852795B2 (en) | Secondary battery | |
| KR102018296B1 (ko) | 이차전지용 캡 어셈블리 | |
| KR20130118232A (ko) | 이차 전지 | |
| KR101126888B1 (ko) | 이차 전지 | |
| KR20130065574A (ko) | 이차 전지 | |
| KR101233459B1 (ko) | 이차 전지 | |
| KR101222306B1 (ko) | 이차 전지 | |
| KR20160036912A (ko) | 이차 전지 | |
| KR20150089311A (ko) | 이차 전지 | |
| KR102281736B1 (ko) | 이차 전지 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GRNT | Written decision to grant |