KR102116524B1 - 전기에너지 저장장치의 내부 터미널 - Google Patents

전기에너지 저장장치의 내부 터미널 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원통형의 금속 케이스의 내부에 배치되어 셀 조립체의 전극과 연결되는 전기에너지 저장장치의 내부 터미널에 있어서, 원형의 외주를 가진 판상의 터미널 몸체; 상기 터미널 몸체를 두께 방향으로 관통하도록 형성된 적어도 하나 이상의 전해질 함침용 통공; 상기 터미널 몸체의 외주에 위치하고 상기 터미널 몸체의 평면에 대하여 수직하게 연장된 플랜지부; 및 적어도 어느 하나의 전해질 함침용 통공의 둘레에 돌출되어 형성된 스페이서부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기에너지 저장장치 내부 터미널을 개시한다.

Description

전기에너지 저장장치의 내부 터미널{INNER TERMINAL FOR ELECTRIC ENERGY STORAGE DEVICE}
본 발명은 전기에너지 저장장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 판상의 몸체에 스페이서부를 가진 전기에너지 저장장치의 내부 터미널에 관한 것이다.
차세대 전기에너지 저장장치로 각광받고 있는 고 정전용량 저장 장치는 커패시터의 일종인 울트라 커패시터(Ultra Capacitor; UC), 슈퍼 커패시터(Super Capacitor; SC), 전기 이중층 커패시터(Electric Double Layer Capacitor; EDLC) 등을 말하며, 이는 전해콘덴서와 이차전지의 중간자적 특성을 지니는 에너지 저장장치로서, 높은 효율과 반영구적인 수명 특성으로 인해 이차전지와의 병용 및 대용이 가능한 에너지 저장 장치이다.
고 정전용량 저장 장치는, 유지보수(Maintenance)가 용이하지 않고 장기간의 사용 수명이 요구되는 애플리케이션(Application)에 대해서는 축전지 대체용으로 이용되기도 한다. 고 정전용량 저장 장치는 빠른 충방전 특성을 가지며, 이에 따라 이동통신 정보기기인 핸드폰, 노트북, PDA 등의 보조 전원으로서 뿐만 아니라, 고용량이 요구되는 전기자동차, 야간 도로 표시등, UPS(Uninterrupted Power Supply) 등의 주전원 혹은 보조전원으로 매우 적합하며, 이와 같은 용도로 많이 이용되고 있다.
고 정전용량 저장 장치는 소형화를 위해 도 1에 도시된 바와 같이 원통 형상으로 이루어진 형태가 많이 이용되고 있다.
도 1을 참조하면, 고 정전용량 저장 장치는 양극, 음극, 세퍼레이터 및 전해질로 구성된 셀 조립체가 담긴 내부 하우징(10)과, 내부 하우징(10)을 수용하는 금속 케이스(40)와, 금속 케이스(40)의 상부와 하부에 결합되어 각각 셀 조립체의 음극과 양극에 연결되는 실질적인 판상형의 음극측 내부 터미널(20) 및 양극측 내부 터미널(30)을 포함한다.
음극측 내부 터미널(20)은 절연부재(60)에 의해 금속 케이스(40)에 대하여 절연되는 동시에 상판(50)과 접촉되고, 양극측 내부 터미널(30)은 금속 케이스(40)와 접촉된다. 상판(50)의 중심과 금속 케이스(40)의 하단 중심에는 단자부(70,80)가 마련되는 것이 일반적이다.
근래에 들어 음극측 내부 터미널(20)과 양극측 내부 터미널(30)은 금속 케이스(40)의 내부공간 확충을 위해 실질적인 플레이트 형상으로 구성되는 것이 일반적이다.
도 2에는 음극측 내부 터미널(20)의 구성이 상세히 도시되어 있다. 이러한 구성은 양극측 내부 터미널(30)에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 2에 나타난 바와 같이, 음극측 내부 터미널(20)은 얇고 평탄한 형상을 가진 터미널 몸체(21)와, 상기 터미널 몸체(21)를 두께 방향으로 관통하도록 형성된 전해질 함침용 통공(22)과, 상기 터미널 몸체(21)의 외주에 상기 터미널 몸체(21)의 평면에 대하여 수직하게 연장된 플랜지부(23)를 구비한다.
그러나, 상기와 같은 구조를 가진 종래의 내부 터미널은 부품 삽입 등을 위한 자동화 공정중에 취급이 용이하지 않은 단점이 있다. 즉, 자동화 공정중에 복수개의 내부 터미널들은 서로 상하로 적층되어 겹쳐진 상태에서 이송이 되는데, 이 과정에서 도 3에 도시된 바와 같이 어느 하나의 내부 터미널(20)이 다른 하나의 내부 터미널(20) 안쪽에 긴밀히 결합되어 꽉 끼는 현상이 발생하여 상호 간에 탈거가 쉽지 않아 자동화 공정이 중지되어 제품 생산효율이 떨어질뿐만 아니라 내부 터미널의 표면이 손상되어 내부저항이 커지는 문제점이 있었다.
한편, 얇고 평탄한 형상을 가진 종래의 내부 터미널은, 고 정전용량 저장 장치가 세워진 상태에서 장시간 방치된 채로 사용되는 경우에 외력이 터미널 몸체의 평면에 대해 수직한 방향으로 가해짐에 따라 중심 부분이 아래로 처져서 변형되는 문제도 발생하게 된다. 이러한 문제는 고 정전용량 저장 장치가 풍력발전기나 자동차 등과 같이 외부 진동이나 충격이 지속적으로 가해지는 분야의 전원으로 적용되는 경우에 더욱 심하게 나타난다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 자동화 공정중에 내부 터미널들이 서로 겹쳐진 상태에서 용이하게 탈거될 수 있는 구조 또는 내부 터미널들이 서로 겹쳐지지 않는 구조를 가진 전기에너지 저장장치의 내부 터미널을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 내부 터미널의 터미널 몸체가 외력 등에 의해 변형되는 것을 방지할 수 있도록 강성이 부여된 구조를 가진 전기에너지 저장장치의 내부 터미널을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 원통형의 금속 케이스의 내부에 배치되어 셀 조립체의 전극과 연결되는 전기에너지 저장장치의 내부 터미널에 있어서, 원형의 외주를 가진 판상의 터미널 몸체; 상기 터미널 몸체를 두께 방향으로 관통하도록 형성된 적어도 하나 이상의 전해질 함침용 통공; 상기 터미널 몸체의 외주에 위치하고 상기 터미널 몸체의 평면에 대하여 수직하게 연장된 플랜지부; 및 적어도 어느 하나의 전해질 함침용 통공의 둘레에 돌출되어 형성된 스페이서부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기에너지 저장장치 내부 터미널을 제공한다.
상기 스페이서부는 상기 전해질 함침용 통공들 중 적어도 어느 하나의 가장자리 둘레가 버링 가공되어 형성될 수 있다.
상기 스페이서부는 상기 터미널 몸체의 중심에 위치하는 전해질 함침용 통공의 가장자리 둘레에 형성될 수 있다.
상기 터미널 몸체에는 엠보 가공부가 형성되는 것이 바람직하다.
상기 엠보 가공부의 돌기 부분은 상기 터미널 몸체에 있어서 상기 스페이서부가 돌출된 쪽의 면에 위치하고, 상기 엠보 가공부의 홈 부분은 상기 터미널 몸체에 있어서 상기 스페이서부가 돌출된 쪽의 반대면에 위치하는 것이 바람직하다.
상기 엠보 가공부는 상기 터미널 몸체의 중심으로부터 바깥 방향으로 연장되고 상기 터미널 몸체의 평면상에 방사상으로 형성될 수 있다.
상기 전해질 함침용 통공들 중 어느 하나의 전해질 함침용 통공은 상기 터미널 몸체 중심과 통공의 중심이 일치되도록 형성되고, 나머지 전해질 함침용 통공들은 이웃한 전해질 함침용 통공들의 중심 간 거리가 동일하고, 상기 터미널 몸체 중심에서 원주방향을 따라 동일한 거리를 가지는 위치에 형성되며, 상기 터미널 몸체 중심에서 원주 방향을 따라 위치한 상기 전해질 함침용 통공들 중 상기 스페이서부가 형성된 상기 전해질 함침용 통공들과 상기 스페이서부가 형성되지 않은 통공들이 서로 번갈아 교대로 위치될 수 있다.
상기 스페이서부가 형성된 상기 전해질 함침용 통공들은 상기 터미널 몸체 중심을 기준으로 삼각형으로 배치될 수 있다.
상기 스페이서부의 돌출 높이는 상기 플랜지부 높이와 동일하거나 상기 플랜지부 높이보다 낮은 것이 바람직하다.
상기 스페이서부의 적어도 일부에는 상기 스페이서부의 안팎을 관통하도록 형성된 전해질 배출홀이 마련될 수 있다.
상기 스페이서부는 상기 내부 터미널 몸체의 평면을 기준으로 수직으로 형성되거나 일정한 각도를 가지고 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 원통형의 금속 케이스의 내부에 배치되어 셀 조립체의 전극과 연결되는 전기에너지 저장장치의 내부 터미널에 있어서, 원형의 외주를 가진 판상의 터미널 몸체; 상기 터미널 몸체를 두께 방향으로 관통하도록 형성된 적어도 하나 이상의 전해질 함침용 통공; 상기 터미널 몸체의 외주에 위치하고 상기 터미널 몸체의 평면에 대하여 수직하게 연장된 플랜지부; 및 상기 터미널 몸체의 평면이 부분적으로 돌출되어 형성된 스페이서부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기에너지 저장장치 내부 터미널이 제공된다.
본 발명에 따르면 전기에너지 저장장치의 내부 터미널은 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 자동화 공정중에 내부 터미널들이 상하로 겹쳐진 상태에서 긴밀히 결합되어 탈거가 곤란한 문제를 해소하여 제품 생산 효율을 높일 수 있다.
둘째, 내부 터미널들의 취급 시 서로 간의 간섭을 최소화함으로써 표면손상을 방지하여 내부저항을 줄일 수 있다.
셋째, 스페이서부에 의해 터미널 몸체가 보강되어 내구성이 강화되므로 내부 터미널의 높이를 낮게 설계하기가 용이하다. 따라서, 금속 케이스의 내부공간을 확충하는 것이 가능하므로 내압을 낮추어 안정성 및 수명을 향상시킬 수 있다.
넷째, 터미널 몸체의 중심에 형성된 스페이서부에 의해 터미널 몸체에 균형있게 강성을 부여할 수 있으며, 내부 터미널의 조립 시 중심 부분의 스페이서부에 의해 내부 터미널이 안정적으로 지지될 수 있으므로 외력 등에 의해 내부 터미널이 변형되는 것을 방지할 수 있다.
다섯째, 내부 터미널에 방사상으로 형성된 엠보 가공부에 의해 터미널 몸체가 더욱 균형있게 보강될 수 있다.
여섯째, 내부 터미널에 형성된 엠보 가공부의 홈 부분이 전해질의 유로 역할을 하게 되어 전해질이 보다 쉽게 퍼질 수 있으므로 함침 시간을 줄일 수 있다. 또한, 상기 엠보 가공부의 홈 부분을 통하여 공기의 이동이 보다 원활히 이루어질 수 있으므로 진공 공정 효율을 높일 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 종래기술에 따른 전기에너지 저장장치의 구성을 도시한 단면도,
도 2는 도 1에서 내부 터미널의 구성을 도시한 사시도,
도 3은 종래기술에 따라 내부 터미널들이 서로 긴밀히 끼인 상태를 도시한 측면도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내부 터미널을 구비한 전기에너지 저장장치의 외관을 도시한 사시도,
도 5는 도 4의 단면도,
도 6a는 도 4에서 음극측 내부 터미널의 구성을 도시한 사시도,
도 6b는 도 6a의 변형예를 도시한 사시도,
도 7a는 도 6a에서 전해질 배출홀이 부가된 구성을 도시한 사시도,
도 7b는 도 6b에서 전해질 배출홀이 부가된 구성을 도시한 사시도,
도 8a 및 도 8b는 스페이서부와 플랜지부 간의 높이관계를 나타낸 단면도,
도 9는 도 6a의 다른 변형예를 도시한 사시도,
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제공되는 음극측 내부 터미널이 서로 상하로 겹쳐진 상태를 도시한 사시도,
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 내부 터미널의 구성을 도시한 사시도,
도 12는 도 11에서 엠보 가공부가 부가된 구성을 도시한 사시도,
도 13은 도 12에서 전해질 배출홀이 부가된 구성을 도시한 사시도,
도 14는 도 11에 도시된 내부 터미널의 적용예를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내부 터미널을 구비한 전기에너지 저장장치의 외관을 도시한 사시도이며, 도 5는 도 4의 단면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기에너지 저장장치는 셀 조립체(미도시)와, 상기 셀 조립체를 수용하는 원통형의 금속 케이스(100)와, 금속 케이스(100)의 상부에 위치하는 음극측 외부 터미널(110)과, 상기 음극측 외부 터미널(110)의 안쪽에 배치되어 상기 셀 조립체의 음극에 연결되는 제1 내부 터미널인 음극측 내부 터미널(140)과, 금속 케이스(100)의 하부에 위치하는 양극측 외부 터미널(150)과, 양극측 외부 터미널(150)의 안쪽에 배치되어 상기 셀 조립체의 양극에 연결되는 제2 내부 터미널인 양극측 내부 터미널(111)을 포함한다.
상기 셀 조립체는 양극, 음극, 세퍼레이터 및 전해질로 구성되어 전기화학적 에너지 저장기능을 제공한다. 이러한 셀 조립체로는 통상의 젤리롤(Jelly roll) 형태의 셀이 채용 가능하므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
금속 케이스(100)는 권취소자 형태로 가공된 후 내부 하우징에 담긴 상기 셀 조립체를 수용할 수 있는 내부공간이 형성된 원통형의 몸체를 갖는다. 바람직하게, 금속 케이스(100)는 알루미늄 원통 형태로 구성될 수 있다.
음극측 외부 터미널(110)은 금속 케이스(100)의 상단부를 캡핑하는 동시에 전류이동경로를 제공하는 것으로서, 금속 케이스(100)의 내주면에 대응하는 원형의 외주면을 가지며 그 상면과 하면은 다양한 3차원 형상으로 구성될 수 있다. 음극측 외부 터미널(110)의 가장자리단은 절연부재(130)를 사이에 두고 커링 가공부(102)와 인접한다.
음극측 외부 터미널(110)의 중심에는 두께 방향으로 연장된 관통공(113)이 형성된다. 관통공(113)은 예컨대, 자동복귀형의 안전변(120)을 설치하기 위한 공간으로 사용될 뿐만 아니라, 전해질을 주입하기 위한 패스와 진공 작업을 위한 에어 벤트(Air Vent)로도 사용된다.
음극측 외부 터미널(110)는 금속 케이스(100)에 대한 비딩(Beading) 가공을 통해 금속 케이스(100)에 고정된다. 이에 따라, 음극측 외부 터미널(110)에 대응하는 금속 케이스(100)의 외부에는 비딩부(101)가 형성된다.
음극측 내부 터미널(140)은 그 상부가 음극측 외부 터미널(110)과 결합되고, 그 하부는 셀 조립체의 음극에 연결된다.
양극측 외부 터미널(150)은 금속 케이스(100)의 하단부에 위치하되, 케이스 측면부와 일체로 연결된 바닥부에 마련된다.
양극측 내부 터미널(111)은 금속 케이스(100)의 안쪽에서 양극측 외부 터미널(150)과 접촉됨과 아울러 셀 조립체의 양극에 연결된다.
도 6a에는 음극측 내부 터미널(140)의 구성이 더욱 상세히 도시되어 있다. 도면에 나타난 바와 같이 음극측 내부 터미널(140)은 원형의 외주를 가진 판상의 터미널 몸체(141)와, 터미널 몸체(141)에 형성된 복수개의 전해질 함침용 통공(142)과, 터미널 몸체(141)의 상면에 돌출 형성된 스페이서부(143)와, 터미널 몸체(141)의 외주에 형성된 플랜지부(144)를 구비한다. 본 발명에 있어서 이러한 내부 터미널의 구조는 양극측 내부 터미널(111)에도 적용 가능하나, 이하에서는 음극측 내부 터미널(140)에 적용된 예를 중심으로 본 발명의 구성을 설명하기로 한다.
전해질 함침용 통공(142)은 터미널 몸체(141)를 두께 방향으로 관통하도록 형성되어 전해질 주입 공정 시 액상 전해질의 이동 통로를 제공한다. 전해질의 균일한 이동을 위해, 복수개의 전해질 함침용 통공(142) 중 대부분은 터미널 몸체(141)의 원주 방향을 따라 등간격으로 형성되고, 어느 하나는 터미널 몸체(141)의 중심에 형성되는 것이 바람직하다.
스페이서부(143)는 터미널 몸체(141)의 일면에 돌출 형성되어, 자동화 공정중에 서로 다른 내부 터미널(140)들이 서로 겹쳐졌을 때 꽉 끼지 않고 적정 이격거리를 유지하도록 하는 스페이싱(Spacing) 기능을 제공한다.
스페이서부(143)는 전해질 함침용 통공(142)의 가장자리 둘레가 버링(Burring) 가공됨으로써 형성되어 터미널 몸체(141)의 일면으로부터 소정 높이 돌출된다.
스페이서부(143)는 도 6a에 도시된 바와 같이 터미널 몸체(141)의 상면과 수직하게 형성될 수 있으며, 터미널 몸체(141)의 상면과 수직이 아닌 도 6b에 도시된 바와 같이 터미널 몸체(14)의 상면으로부터 일정한 각도를 가진 형태로도 형성될 수 있다. 스페이서부(143)가 일정한 각도를 가진 형태로 형성될 경우, 음극측 외부 터미널(110)의 관통공(113)을 통해 케이스(100) 내부로 공급되는 전해질 중 음극측 외부터미널(110)의 하면을 타고 내부터미널(140)로 떨어지는 전해질이 터미널 몸체(141)의 상면에 대하여 일정한 각도를 가지고 형성된 스페이서부(143)을 통해 통공(142) 밑으로 유입되는 것을 용이하게 할 수 있어 전해질이 함침되는 시간을 줄 일 수 있다.
상기 전해질 함침용 통공(142)들 중 어느 하나의 전해질 함침용 통공(142)은 상기 터미널 몸체(141) 중심과 통공의 중심이 일치되도록 형성되고, 나머지 전해질 함침용 통공(142)들은 이웃한 전해질 함침용 통공(142)들의 중심 간 거리가 동일하고, 상기 터미널 몸체(141) 중심에서 원주방향을 따라 동일한 거리를 가지는 위치에 형성되며, 상기 터미널 몸체(141) 중심에서 원주 방향을 따라 위치한 상기 전해질 함침용 통공(142)들 중 상기 스페이서부(143)가 형성된 상기 전해질 함침용 통공(142)들과 상기 스페이서부(143)가 형성되지 않은 통공(142)들이 서로 번갈아 교대로 위치되어 전체적으로 균형있는 스페이싱 기능을 제공함으로써 서로 다른 내부터미널(140)들끼리 끼는 현상을 방지하는 것이 바람직하다.
스페이서부(143)가 터미널 몸체(141)의 중심을 기준으로 비대칭적으로 형성되는 경우에는 내부 터미널(140)들이 서로 겹쳐질 때 한쪽으로 쏠리는 문제가 발생하게 되고 이로 인해 서로 다른 내부 터미널(140)들끼리 끼는 현상이 발생한다. 이를 해결하기 위해, 스페이서부(143)가 형성되는 전해질 함침용 통공(142)들은 터미널 몸체(141) 중심을 삼각형으로 둘러싸는 형태, 즉 터미널 몸체(141) 중심을 기준으로 대칭적으로 배치되는 것이 바람직하다.
도 7a에 도시된 바와 같이 스페이서부(143)의 둘레에는 적어도 하나 이상의 전해질 배출홀(143a)이 부가될 수 있다. 전해질 배출홀(143a)은 스페이서부(143)의 안팎을 관통하도록 형성되어 스페이서부(143)의 외곽 주변에 잔류하는 전해질을 스페이서부(143)의 안쪽 영역에 위치한 전해질 함침용 통공(142)으로 배출하는 작용을 하게 된다. 전해질 배출홀(143a)은 스페이서부(143)의 하단으로부터 상단까지 수직으로 길게 연장될 수 있으며, 스페이서부(143)의 하단을 따라 홀 가공을 통해 형성될 수 있다.
또한, 도 7b에 도시된 바와 같이 변형된 스페이서부(143)의 둘레에도 적어도 하나 이상의 전해질 배출홀(143a)이 부가될 수 있다. 스페이서부(143)의 둘레에 전해질 배출홀(143a)을 형성함에 따라 스페이서부(143)의 외곽 주변에 잔류하는 전해질을 스페이서부(143)의 안쪽 영역에 위치한 전해질 함침용 통공(142)으로 배출하는 작용을 하여 전해질의 이동을 용이하게 할 수 있는 이점이 있다.
도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이 플랜지부(144)는 터미널 몸체(141)의 평면부에 대하여 연장된 구조를 가진다. 스페이서부(143)의 돌출 높이는 플랜지부(144)의 높이(H) 이하의 범위에서 설계될 수 있다. 이 경우 스페이서부(143)의 돌출 높이는 플랜지부(144)의 높이의 80% 이상의 수준인 것이 바람직하다. 구체적인 예를 들면, 플랜지부(144)의 높이는 1.5T, 스페이서부(143)의 돌출 높이는 1.2T로 설계될 수 있다. 한편, 스페이서부(143)의 돌출 높이가 플랜지부(144)의 높이를 초과하는 경우에는 120% 수준으로 다소 높게 설계되는 것도 상관없다.
만약 스페이서부(143)의 돌출 높이가 플랜지부(144) 높이(H)의 80% 미만으로 설계가 될 경우, 하나의 내부 터미널이 다른 내부 터미널에 끼는 현상이 발생하게 되어 본 발명의 해결하고자 하는 과제를 해결할 수 없게 되며, 스페이서부(143)의 돌출 높이가 플랜지부(144) 높이의 120%를 초과하게 되면 내부 터미널(140)들끼리 적층이 용이하지 않고, 적층이 되더라도 무너질 가능성이 높아 자동화 라인에서 이송이 잘되지 않기 때문에 스페이서부(143)의 돌출 높이는 플랜지부(144) 높이의 80%~120%로 제작되는 것이 바람직하다.
도 9에는 음극측 내부 터미널(140)의 또 다른 구성예가 도시되어 있다. 도면에 나타난 바와 같이 스페이서부(143')는 터미널 몸체(141)의 평면이 부분적으로 돌출되어 형성된 봉형 또는 막대형의 돌기 구조물에 의해 제공되어 자동화 공정 중에 서로 다른 내부 터미널(140)들이 서로 겹쳐졌을 때 끼지 않게 스페이싱 기능을 제공할 수도 있다. 도 9에는 스페이서부(143')가 터미널 몸체(141)의 중심에 형성되어 있는 통공(142)을 중심으로 원주방향에만 위치하고 있지만 스페이싱 기능을 수행할 수 있는 위치라면 어느 곳이든 상관없다.
비록 도면에는 도시되지 않았으나, 대안으로 스페이서부는 터미널 몸체(141)의 평면 부분에 볼록한 구조물을 반복적으로 형성하는 엠보싱(Embossing) 처리에 의해 제공될 수 있다. 이 경우에도 마찬가지로 엠보싱 패턴은 터미널 몸체(141) 상에서 중심에 대하여 대칭적으로 형성되어 균형있는 스페이싱 기능을 제공하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 구성에 따르면, 도 10에 도시된 바와 같이 자동화 공정중에 어느 하나의 내부 터미널(140)이 다른 하나의 내부 터미널(140)과 상하로 겹쳐지더라도 터미널 몸체(141)의 평면부에 돌출 형성된 스페이서부(143)에 의해 긴밀히 꽉 끼는 현상이 방지되므로 상호 간에 탈거가 용이하고 내부 터미널의 표면에 손상이 발생하는 문제가 효과적으로 방지될 수 있다.
상술한 실시예 및 도면에서 스페이서부(143)가 형성된 내부 터미널이 음극측 내부 터미널(140)인 것으로 도시하고 설명하였으나, 상기 스페이서부(143)가 형성된 내부 터미널은 음극측 내부 터미널(140) 및/또는 양극측 내부 터미널(111)에 적용이 가능하다.
도 11에는 본 발명의 다른 실시예에 따라 제공되는 전기에너지 저장장치의 내부 터미널(140)이 도시되어 있다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 내부 터미널(140)은 원형의 외주를 가진 판상의 터미널 몸체(141)와, 터미널 몸체(141)에 형성된 복수개의 전해질 함침용 통공(142)과, 터미널 몸체(141)의 중심에 형성된 전해질 함침용 통공(142)의 상면에 돌출 형성된 스페이서부(143)와, 터미널 몸체(141)의 외주에 형성된 플랜지부(144)를 구비한다. 이러한 내부 터미널(140)은 음극측 내부 터미널(140)과 양극측 내부 터미널(111) 중 적어도 어느 하나에 적용이 가능하다.
전해질 함침용 통공(142)은 터미널 몸체(141)를 두께 방향으로 관통하도록 형성되어 전해질 주입 공정 시 액상 전해질의 이동 통로를 제공한다. 전해질의 균일한 이동을 위해, 복수개의 전해질 함침용 통공(142) 중 대부분은 터미널 몸체(141)의 원주 방향을 따라 등간격으로 형성되고, 어느 하나는 터미널 몸체(141)의 중심에 형성되는 것이 바람직하다.
스페이서부(143)는 터미널 몸체(141)의 중심에 돌출 형성되어, 자동화 공정중에 서로 다른 내부 터미널(140)들이 서로 겹쳐졌을 때 꽉 끼지 않고 적정 이격거리를 유지하도록 하는 스페이싱 기능을 제공한다. 또한, 내부 터미널(140)이 셀 조립체의 양극에 대응하도록 금속 케이스(100) 내에 조립된 경우, 스페이서부(143)는 그 끝부분이 금속 케이스(100)의 바닥면에 실질적으로 접촉하도록 배치되어 터미널 몸체(141)를 지지함으로써 외력 등에 의해 내부 터미널(140)이 변형되는 것을 방지한다. 내부 터미널(140)이 셀 조립체의 음극에 대응하도록 금속 케이스(100) 내에 조립된 경우에는, 스페이서부(143)는 터미널 몸체(141)의 중심에서 강성 구조물의 작용을 하게 되므로 마찬가지로 외력 등에 의해 내부 터미널(140)이 변형되는 것을 방지할 수 있다. 스페이서부(143)의 끝부분이 금속 케이스(100)의 바닥면에 실질적으로 접촉하도록 배치되는 경우, 스페이서부(143)의 돌출 높이는 플랜지부(144)의 높이와 실질적으로 동일하거나 다소 낮게 설계되는 것이 바람직하다.
스페이서부(143)는 터미널 몸체(141)의 중심에 위치한 전해질 함침용 통공(142)의 가장자리 둘레가 버링 가공됨으로써 형성되어 터미널 몸체(141)의 일면으로부터 소정 높이 돌출된다.
스페이서부(143)는 터미널 몸체(141)의 상면과 수직하게 형성될 수 있으며,터미널 몸체(14)의 상면으로부터 일정한 경사각을 가진 형태로 형성될 수도 있다.
터미널 몸체(141)의 중심에 위치한 전해질 함침용 통공(142)은 터미널 몸체(141) 중심과 통공의 중심이 일치되도록 형성되고, 주변의 나머지 전해질 함침용 통공(142)들은 이웃한 전해질 함침용 통공(142)들의 중심 간 거리가 동일하고, 상기 터미널 몸체(141) 중심에서 원주방향을 따라 동일한 거리를 가지는 위치에 형성할 수도 있고, 전해질 함침용 통공(142)들의 중심 간 거리 및 터미널 몸체(141) 중심에서 원주방향에 따른 거리가 불규칙할 수도 있다.
도 12에 도시된 바와 같이 터미널 몸체(141)에는 내부 터미널(140)의 강성을 보강하기 위해 엠보 가공부(145)가 형성되는 것이 바람직하다. 엠보 가공부(145)는 터미널 몸체(141)의 중심으로부터 바깥 방향으로 연장되고 터미널 몸체(141)의 평면상에 방사상으로 형성됨으로써 전체적으로 균형있는 강성을 제공할 수 있다. 엠보 가공부(145)에 포함된 줄모양의 돌기 부분(145a)은 스페이서부(143)가 돌출된 쪽의 면에 위치하고, 돌기 부분(145a)에 대응하는 줄모양의 홈 부분(145b)은 스페이서부(143)가 돌출된 쪽의 반대면에 위치한다. 엠보 가공부(145)의 홈 부분(145b)은 전해질의 이동을 유도하여 전해질이 빠르게 퍼질 수 있도록 하는 유로를 제공한다. 전술한 바와 같이 엠보 가공부(145)가 방사상으로 형성되면 엠보 가공부(145)의 홈 부분(145b)을 통해 전해질이 전체적으로 방사상으로 퍼져나감으로써 함침 시간을 현저히 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 13에 도시된 바와 같이 스페이서부(143)의 둘레에는 적어도 하나 이상의 전해질 배출홀(143a)이 부가될 수 있다. 전해질 배출홀(143a)은 스페이서부(143)의 안팎을 관통하도록 형성되어 스페이서부(143)의 외곽 주변에 잔류하는 전해질을 스페이서부(143)의 안쪽 영역에 위치한 전해질 함침용 통공(142)으로 배출하는 작용을 하게 된다. 전해질 배출홀(143a)은 터미널 몸체(141)를 펀칭 등의 가공을 통해 스페이서부(143)를 형성하는 공정을 거치면서 스페이서부(143)의 둘레의 끝단이 절개되어 형성될 수도 있고, 스페이서부(143)를 형성한 이후 별도의 전해질 배출홀(143a) 형성 공정을 통해 형성할 수도 있다. 이때, 별도의 전해질 배출홀(143a) 형성 공정을 거치는 경우에는, 스페이서부(143)의 둘레에 터미널 몸체(141)에 수직한 슬릿 형상으로 전해질 배출홀(143a)을 형성할 수도 있다.
상기와 같은 구성을 가진 전기에너지 저장장치의 내부 터미널(140)은 자동화 공정중에 어느 하나의 내부 터미널(140)이 다른 하나의 내부 터미널(140)과 상하로 겹쳐지더라도 터미널 몸체(141)의 평면부 중심에 돌출 형성된 스페이서부(143)에 의해 긴밀히 꽉 끼는 현상이 방지되므로 상호 간에 탈거가 용이하고 내부 터미널의 표면에 손상이 발생하는 문제가 효과적으로 방지될 수 있다.
또한, 도 14에 도시된 바와 같이 내부 터미널(140)은 스페이서부(143)의 끝부분이 금속 케이스(100)의 바닥면에 실질적으로 접촉하도록 배치되어 터미널 몸체(141)의 중심이 안정적으로 지지되므로 지속적으로 가해지는 외부 진동, 충격 등에 의해 내부 터미널(140)에 처짐 등의 변형이 발생하는 것이 방지될 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조로 설명하였다. 그러나, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
100: 금속 케이스 110: 음극측 외부 터미널
111: 양극측 내부 터미널 120: 안전변
130: 절연부재 140: 음극측 내부 터미널
141: 터미널 몸체 142: 전해질 함침용 통공
143,143': 스페이서부 143a: 전해질 배출홀
144: 플랜지부 145: 엠보 가공부
150: 양극측 외부 터미널

Claims (12)

  1. 원통형의 금속 케이스의 내부에 배치되어 셀 조립체의 전극과 연결되는 전기에너지 저장장치의 내부 터미널에 있어서,
    원형의 외주를 가진 판상의 터미널 몸체(141);
    상기 터미널 몸체(141)를 두께 방향으로 관통하도록 형성된 적어도 하나 이상의 전해질 함침용 통공(142);
    상기 터미널 몸체(141)의 외주에 위치하고 상기 터미널 몸체(141)의 평면에 대하여 수직하게 연장된 플랜지부(144); 및
    적어도 어느 하나의 전해질 함침용 통공(142)의 둘레에 돌출되어 형성된 스페이서부(143);를 포함하고,
    상기 스페이서부(143)의 적어도 일부에는 상기 스페이서부(143)의 안팎을 관통하도록 형성된 전해질 배출홀(143a)이 마련된 것을 특징으로 하는 전기에너지 저장장치의 내부 터미널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스페이서부(143)는 상기 전해질 함침용 통공(142)들 중 적어도 어느 하나의 가장자리 둘레가 버링 가공되어 형성된 것을 특징으로 하는 전기에너지 저장장치의 내부 터미널.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스페이서부(143)는 상기 터미널 몸체(141)의 중심에 위치하는 전해질 함침용 통공(142)의 가장자리 둘레에 형성된 것을 특징으로 하는 전기에너지 저장장치의 내부 터미널.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 터미널 몸체(141)에는 엠보 가공부(145)가 형성된 것을 특징으로 하는 전기에너지 저장장치의 내부 터미널.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 엠보 가공부(145)의 돌기 부분은 상기 터미널 몸체(141)에 있어서 상기 스페이서부(143)가 돌출된 쪽의 면에 위치하고,
    상기 엠보 가공부(145)의 홈 부분은 상기 터미널 몸체(141)에 있어서 상기 스페이서부(143)가 돌출된 쪽의 반대면에 위치하는 것을 특징으로 하는 전기에너지 저장장치의 내부 터미널.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 엠보 가공부(145)는 상기 터미널 몸체(141)의 중심으로부터 바깥 방향으로 연장되고 상기 터미널 몸체(141)의 평면상에 방사상으로 형성된 것을 특징으로 하는 전기에너지 저장장치의 내부 터미널.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 전해질 함침용 통공(142)들 중 어느 하나의 전해질 함침용 통공(142)은 상기 터미널 몸체(141) 중심과 통공의 중심이 일치되도록 형성되고, 나머지 전해질 함침용 통공(142)들은 이웃한 전해질 함침용 통공(142)들의 중심 간 거리가 동일하고, 상기 터미널 몸체(141) 중심에서 원주방향을 따라 동일한 거리를 가지는 위치에 형성되며,
    상기 터미널 몸체(141) 중심에서 원주 방향을 따라 위치한 상기 전해질 함침용 통공(142)들 중 상기 스페이서부(143)가 형성된 상기 전해질 함침용 통공(142)들과 상기 스페이서부(143)가 형성되지 않은 통공(142)들이 서로 번갈아 교대로 위치되는 것을 특징으로 하는 전기에너지 저장장치의 내부 터미널.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 스페이서부(143)가 형성된 상기 전해질 함침용 통공(142)들은 상기 터미널 몸체(141) 중심을 기준으로 삼각형으로 배치된 것을 특징으로 하는 전기에너지 저장장치의 내부 터미널.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 스페이서부(143)의 돌출 높이는 상기 플랜지부(144) 높이와 동일하거나 상기 플랜지부(144) 높이보다 낮은 것을 특징으로 하는 전기에너지 저장장치의 내부 터미널.
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 스페이서부(143)는 상기 내부 터미널 몸체(141)의 평면을 기준으로 수직으로 형성되거나 일정한 각도를 가지고 형성되는 것을 특징으로 하는 전기에너지 저장장치의 내부 터미널.
  12. 삭제
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