KR20000005155U - 이차전지의 전극 탭 구조 - Google Patents

Abstract

목적 : 나선형으로 권취된 전극부와 캡 어셈블리를 전기적으로 연결하는 이차전지의 전극 탭 구조에 관한 것으로, 특히 전극부와 탭 단자의 쇼트를 방지하고 전지의 고용량화를 실현함에 그 목적을 두고 있다.

구성 : 이를 위하여 본 고안은 정극(2)과 캡 어셈블리(14)를 전기적으로 연결하기 위해 그 사이에 탭 단자를 용접함에 있어, 2차 밴딩에 의해 예각을 갖도록 절곡된 탭 단자(160)를 형성하고, 그 탭 단자의 하측 단부(164)를 정극 제조 단계에서 활물질을 제거하여 노출된 집전체에 용접하며, 그 정극과 부극(4) 및 세퍼레이터(6)를 함께 권취하여 제조된 전극부(8)를 캔(10)에 수납한 다음, 상기 탭 단자의 상측 단부(162)를 캡 어셈블리의 저면에 용접하는 구성으로 이루어진다.

효과 : 이에 따라 상기한 탭 단자는 상, 하측의 단부가 거의 평행한 상태까지 밴딩되는 것이며, 그로 인하여 전극부와의 쇼트가 방지되고 전극부의 유효 체적이 증대되어 고용량의 전지를 실현할 수 있다.

Description

이차전지의 전극 탭 구조

본 고안은 나선형(spirally-wound)으로 권취된 전극부의 정극과 캡 어셈블리를 전기적으로 연결하기 위한 것으로서, 특히 그 연결 구조를 개선하므로 쇼트를 방지하고 전지의 고용량화를 실현할 수 있도록 한 이차전지의 전극 탭 구조에 관한 것이다.

이차전지는 충방전이 가능한 것으로, 니켈수소(Ni-MH)전지와 니카드(Ni-Cd)전지, 리튬(Li) 및 리튬이온(Li-ion)전지가 사용되고 있다.

여기서 니켈수소전지는 양극으로 금속산화물이 사용되고 음극으로 수소저장합금이 사용되어서, 충전시 양극에서 발생한 수소가 음극의 수소저장합금에 의해 흡수되고 방전시 전해액 내로 방출되므로, 전지의 충·방전이 이루어지도록 하는 것이다.

도 3은 니켈수소전지의 조립 구조를 보여주고 있다.

도면에서와 같이 니켈수소전지는 시트(sheet)상으로 된 정극(2)과 부극(4) 및 세퍼레이터(6)를 나선형으로 권취하여 전극부(8)를 구성하고, 이것을 캔(10)의 내부에 수납하되 하부의 탭 단자(4a)를 이용하여 부극(4)과 캔(10)이 전기적으로 연결되게 하며, 그 내부에는 전해액을 주입하고, 캔(10)의 상측 개구에는 캡 어셈블리(14)를 설치하되 먼저 정극(2)에서 인출된 탭 단자(16)를 캡 어셈블리(14)의 저면에 용접하여 전기적으로 연결되게 한 다음, 이것을 가스켓(12)의 내주면 테두리에 삽입하고 캔(10)의 상부를 크림핑하여 밀봉함으로써, 도 4에 도시한 바와 같은 전지를 구성하게 된다.

여기서 캡 어셈블리(14)는 외부 단자로서의 캡(18)과 그 캡(18)의 하부에 러버부재(2)를 개재하여 결합된 캡 커버(22)로 구성되는 것이며, 캡 커버(22)에 용접되는 탭 단자(16)는 캡 커버(22)에 용접된 후 도시하지 않은 자동 굽힘장치에 의해 2단으로 구부러진 다음 캡 어셈블리(14)를 밀봉함에 의해 함께 전지의 내부로 수납되어 진다.

이렇게 구성된 니켈수소전지는 충·방전시 내부의 화학적인 반응에 의해 산소 및 수소 가스를 발생하게 되는 바, 이것은 내부 압력에 의해 밀려 올라가는 러버부재(2)를 이용하여 캡 커버(22)에 형성된 밴트(22a)와 캡(18)에 형성된 구멍(18a)을 통하여 외부로 방출됨으로써 폭발을 방지한다.

그러나 지금까지의 니켈수소전지에 의하면, 전극부(8)와 그 상부에서 구부러져 수납되는 탭 단자(16)의 쇼트를 방지하기 위해 전극부(8)의 높이가 제한되고 있으며, 고용량의 전지를 실현하기 위해서는 전극부(8)를 높일 필요가 있으나 탭 단자(16)가 전극부(8)를 압착하게 되면 쇼트의 우려가 있기 때문에 정해진 전지의 사이즈 내에서 용량이 제한되는 문제점이 있다.

앞서 설명된 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 고안은 탭 단자를 밴딩하여 얇게 개선하는 방안으로, 그 탭 단자와 전극부의 쇼트를 방지하고 전극부의 용량를 높일 수 있도록 하며, 전지의 고용량화를 실현할 수 있도록 한 이차전지의 전극 탭 구조를 제공함에 그 목적을 두고 있다.

이를 위하여 본 고안은 정극과 캡 어셈블리를 전기적으로 연결하기 위해 그 사이에 탭 단자를 용접함에 있어, 2차 밴딩에 의해 예각을 갖도록 절곡된 탭 단자를 형성하고, 그 탭 단자의 하측 단부를 정극 제조 단계에서 활물질을 제거하여 노출된 집전체에 용접하며, 그 정극과 부극 및 세퍼레이터를 함께 권취하여 제조된 전극부를 캔에 수납한 다음 탭 단자의 상측 단부를 캡 어셈블리의 저면에 용접하는 구성으로 이루어진다.

상기 구성에 따라 본 고안의 탭 단자는 상, 하측의 단부가 거의 평행한 상태까지 밴딩되는 것이며, 그로 인하여 전극부와의 쇼트가 방지되고 전극부의 유효 체적이 증대되어 고용량의 전지를 실현할 수 있다.

도 1은 본 고안에 의한 이차전지의 조립 구조를 보인 도면.

도 2는 본 고안에 의한 이차전지의 전극 탭을 보인 일부 단면면.

도 3은 종래 공지된 이차전지의 조립 상태를 보인 도면.

도 4는 종래 공지된 이차전지를 보인 종단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

2-정극 14-캡 어셈블리

160-탭 단자 162-상측 단부

164-하측 단부

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다. 참고로 종래 기술에서 인용된 도면과 동일한 본 고안의 구성에 대하여는 설명의 중복을 피하기 위해 동일 부호를 부여하기로 한다.

도 1은 본 고안에 의한 이차전지의 전극 탭 구조를 보여주고 있으며, 도 2는 도 1의 이차전지를 구현하기 위한 조립 구조를 보여주고 있다.

도면에서와 같이 이차전지로서의 니켈수소전지는 집전체의 양면에 금속산화물로 된 활물질을 충진하여서 제조한 정극(2)을 사용하고, 다른 집전체의 양면에 수소저장합금으로 된 활물질을 충진하여서 제조한 부극(4)을 사용하는 것이며, 상기 정극(2)과 부극(4)의 사이에 세퍼레이터(6)를 개재하여 상호 절연되게 하고, 이것을 맨드릴을 이용하여 함께 권취하므로 나선형의 전극부(8)를 형성한 다음 캔(10)에 수납하고, 그 내부에 전해액을 주입하는 것이며, 상기 캔(10)의 상측 개구에 캡 어셈블리(14)를 밀봉함으로써 제조되어 진다.

여기서 본 고안의 목적물인 탭 단자(160)는 정극(2)과 캡 어셈블리(14)를 전기적으로 연결하기 위한 것으로 2차 밴딩에 의해 예각을 갖도록 절곡되어 상측 단부(162)와 하측 단부(164)가 거의 평행한 상태까지 밴딩된 상태에서, 도 2와 같이 탭 단자(160)의 하측 단부(164)를 정극(2)의 제조 단계에서 활물질을 제거하여 노출된 집전체에 용접하고, 정극(2)과 부극(4) 및 세퍼레이터(6)를 함께 권취하여 제조한 전극부(8)를 캔(10)의 내부에 수납한 다음, 탭 단자(160)의 상측 단부(162)를 캡 어셈블리(14)의 저면에 용접 및 밀봉함으로써, 그 캡 어셈블리(14)와 함께 전지의 내부로 수납되어 진다.

이러한 구성에 의거하여 본 고안의 탭 단자(160)는 특히 상측 단부(162)가 캡 어셈블리(14)의 저면에 용접되어 그에 연결된 부위를 도 1에서와 같이 상측으로 끌어올림으로써, 그 연결 부위와 전극부(8)의 사이 간격을 넓혀 쇼트의 위험성을 해소하게 된다.

따라서 본 고안에 의하면 정해진 캔(10)의 용량에 있어 전극부(8)의 유효 체적이 넓어지는 것이며, 그로 인하여 전지의 설계시 전극부(8)의 높이를 증대할 수 있게 되므로 고용량의 전지를 실현할 수 있게 된다.

이상에서 설명된 구성 및 작용을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 고안에 의한 이차전지의 전극 탭 구조는 종래 기술의 문제점을 실질적으로 해소하고 있다.

즉, 본 고안에 의하면 탭 단자의 밴딩부를 예각으로 얇게 형성함으로써, 전극부와 탭 단자의 쇼트를 방지하는 것이며, 전극부와 탭 단자 혹은 캡 어셈블리 사이의 불용 공간을 줄여 그에 대응하는 전극부의 높이를 크게 하고, 활물질의 충진량을 증대할 수 있는 것이다.

따라서 본 고안에 의하면 전지의 고용량화가 가능하게 된다.

Claims (1)

1. 정극 및 부극을 세퍼레이터와 함께 권취하여 캔의 내부로 수납하고, 그 캔의 상측 개구에 캡 어셈블리를 조립 밀봉하므로 얻어지는 이차전지에 있어서, 정극(2)과 캡 어셈블리(14)를 전기적으로 연결하기 위해 양 부품의 사이에 탭 단자(160)를 용접하되, 2차 밴딩에 의해 예각으로 절곡된 탭 단자의 하측 단부(164)가 정극의 활물질을 제거하여 노출된 집전체에 용접되게 하고, 그 탭 단자의 상측 단부(162)가 캡 어셈블리의 저면에 용접되게 한 것임을 특징으로 하는 이차전지의 전극 탭 구조.