KR20000051444A - 이차전지의 외장 케이스 - Google Patents

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Abstract

목적 : 구성 부품의 수를 줄이고 제조 공정을 단축 및 용이하게 하며, 경량화를 실현할 수 있도록 한 이차전지의 외장 케이스를 제공함에 목적을 두고 있다.
구성 : 합성수지를 이용하여 캔(200) 및 캡 플레이트(202)를 제작하고, 캡 플레이트의 구성 부품을 단순화하면서도 안전장치를 구비한 이차전지의 외장 케이스를 제공한다. 캡 플레이트에는 정극 단자(204) 및 부극 단자(206)와 금속판(209)을 리벳팅에 의해 설치하고, 금속판의 아래쪽에 구멍(208)을 막는 안전변(210)를 부착한다. 캡 플레이트는 캔의 내부에 전극부(4)와 전해액을 수납한 후, 그 상측 단부에 용접에 의해 결합되는 바, 그 전에 전극부의 정극 탭(24) 및 부극 탭(26)은 캡 플레이트의 정극 및 부극 단자와 용접 결합된다.
효과 : 캔 및 캡 플레이트를 합성수지로 제작하므로 전지의 경량화를 구현할 수 있다. 또 부품이 감소되고 그로 인하여 제조 공정을 단축 및 용이하게 실현할 수 있다.

Description

이차전지의 외장 케이스{Case used in secondary battery}
본 발명은 합성수지를 이용하여 전지를 경량화하고, 부품 수를 줄이며 제조 공정을 단축 및 용이하게 실현할 수 있도록 하는데 적합한 이차전지의 외장 케이스에 관한 것이다.
이차전지는 재충전이 가능하고 소형 및 대용량화가 가능한 것으로, 대표적으로는 니켈수소(Ni-MH)전지, 리튬(Li)전지 및 리튬이온(Li-ion)전지가 주로 사용되고 있으며, 외관상으로는 원통형과 각형 전지로 구분되고 있다.
도 3은 각형 전지의 일반적인 구조를 나타내고 있다. 도면에서 캔(2)은 내부에 정극과 세퍼레이터 및 부극이 함께 권취된 전극부(4)를 수납하고, 그 상부에 캡 어셈블리(6)를 설치하여 외장 케이스를 구성한다. 전극부(4)는 상부에 절연판(8)을 개재하여 설치된다.
캡 어셈블리(8)는 캔(2)의 상부에 용접되는 부극 플레이트(10)의 가운데에 절연체(12) 및 가스켓(14)을 개재하여 정극 플레이트(16)를 설치하고, 부극 플레이트와 정극 플레이트의 중심을 관통하는 리벳(18)을 이용하여 어셈블리된다.
캡 어셈블리(6)에는 주입구(20)가 형성되어 전해액 주입 후 플러그에 의해 밀봉되고, 전지 내압 상승 및 폭발에 대한 안전대책으로 안전변(22)을 구비하고 있다.
이렇게 구성된 캡 어셈블리(6)는 전극부(4)에서 인출된 정극 탭(24)이 리벳(18)에 용접됨에 의해 정극 단자로 사용된다. 또 캔(2)은 전극부(2)에서 인출된 부극 탭(도시생략) 혹은 전극부(2)의 최외곽 부극과 직접 접촉함에 의해 부극 단자로 사용되어진다.
그러나 종래의 이차전지를 보면, 캔(2)과 캡 어셈블리(6)의 재질로 금속을 사용함으로써 전지의 경량화가 어려운 문제점이 있다. 이에 따라 근래에는 외장 케이스로 파우치를 사용하는 제품이 제안되고는 있지만, 이것은 안전장치를 갖는 캡 어셈블리의 설치가 어려워 실용화가 안되고 일부 제품에만 한정적으로 적용 가능할 것이다.
또 종래의 이차전지는 특히 캡 어셈블리(6)를 구성하는 부품의 수가 많고 제조 및 조립 공정이 복잡하며, 주입구(20)가 작아 전해액 주입시 장시간이 소요되는 문제점이 있다.
앞서 설명한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 제품의 경량화를 실현하고, 구성 부품의 수를 줄이며 제조 공정을 단축 및 용이하게 실현할 수 있도록 함에 그 목적을 두고 있다.
이를 위하여 본 발명에서는 합성수지를 이용하여 캔 및 캡 플레이트를 제작하고, 캡 플레이트의 부품을 단순화하면서도 안전장치를 구비한 이차전지의 외장 케이스를 제공한다.
캡 플레이트에는 정극 및 부극 단자와 금속판을 리벳팅에 의해 설치하고, 구멍이 형성된 금속판에 안전변을 부착한다. 캡 플레이트는 캔의 내부에 전극부와 전해액을 수납한 후, 그 상측 단부에 용접 혹은 접착제에 의해 밀봉되는 바, 그 전에 전극부의 정극 탭 및 부극 탭은 캡 플레이트의 정극 및 부극 단자에 용접 결합된다.
이러한 구성에 따라 본 발명은 경량화된 전지를 구현할 수 있다. 또 부품이 감소됨을 알 수 있으며, 그로 인하여 제조 공정이 단축되고 용이하게 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 이차전지를 분리 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 이차전지의 외장 케이스를 도시한 단면도.
도 3은 종래 공지된 이차전지를 도시한 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
4-전극부24-정극 탭
26-부극 탭200-캔
202-캡 플레이트204-정극 단자
206-부극 단자208-구멍
209-금속판210-안전변
212-리벳
이하, 본 발명을 실현하기 위한 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다. 참고로 본 발명의 구성을 설명함에 있어 종래 기술에서 설명된 부분과 동일한 구성에 대하여는 동일 부호를 부여하기로 한다.
도 1은 본 발명에 의한 이차전지의 분리된 구성을 나타내고 있으며, 도 2는 본 발명에 의한 이차전지의 내부 구조를 보여주고 있다.
본 발명에서 이차전지는 각형 리튬이온전지를 일 예로 설명한다. 리튬이온전지는 정극 활물질로,및중에서 적어도 1종이 함유된 리튬-천이금속산화물을 사용하고, 부극 활물질로 탄소 및 탄소복합체를 사용한다.
전극 기재에 활물질을 도포 및 충전하여 형성된 정극 및 부극은 사이에 세퍼레이터를 개재하여 절연된 상태에서 맨드렐을 이용하여 롤 상으로 권취되고 그 후 압착되어 전극부(4)를 구성한다. 전극부(4)의 상측으로는 정극에서 인출된 탭(22)과 부극에서 인출된 탭(26)이 돌출되는데, 이것은 동시에 같은 방향으로 위치한다.
이렇게 형성된 전극부(4)는 전해액과 함께 합성수지로 제작된 캔(200) 내부에 수납된다. 캔(200)의 상측 단부에는 마찬가지로 합성수지로 된 캡 플레이트(202)가 결합되어 밀봉된다. 캔(200)과 캡 플레이트(202)로 구성되는 본 발명의 이차전지의 외장 케이스는 경량의 합성수지로 인하여 종래 금속 재질의 것보다 무게가 감소함을 알 수 있다.
전해액은 캡 어셈블리(202)의 밀봉 전에 캔(200) 내부에 주입되어진다. 이것은 합성수지로 된 캔(200)과 캡 플레이트(202)를 초음파 용접 혹은 접착제에 의해 결합하므로 가능하게 된다. 그 이유를 부연 설명하면 종래에는 금속 재질의 캔과 캡 어셈블리를 레이저 용접하였는데, 이 경우에는 전해액과의 발화 위험이 있기 때문에 용접 후 주입구를 통해 전해액을 주입하므로 장시간이 소요되었다.
캔(200)과 캡 플레이트(202)의 재질은 전해액과의 반응이 없어야 되고, 고열에서도 형태를 유지하는 열경화성 수지나 내열성 플라스틱을 사용할 수 있다.
캡 플레이트(202)에는 정극 단자(204), 부극 단자(206) 및 금속판(209)를 설치하고, 내압 상승 및 폭발에 대한 안전대책으로 캡 플레이트(202)와 금속판(209)을 관통하여 형성된 구멍(208)에 안전변(210)를 부착하여 봉합한다.
정극 단자(204)와 부극 단자(206)는 금속 재질의 리벳이며, 캡 플레이트(202)와 캔(200)의 결합전에 전극부(4)에서 인출된 정극 탭(24) 및 부극 탭(26)과 각각 용접 결합된다.
캡 플레이트(202)의 아래쪽에 설치되는 금속판(209)은 접착제를 이용하여 부착할 수 있으며, 여기에 리벳(212)을 결합하여 더욱 고정할 수 있다. 금속판(209)의 아래쪽에서 구멍(208)을 막는 안전변(210)은 용접에 의해 부착할 수 있다.
이러한 구성에 의거하여 본 발명의 캡 플레이트(202)는 종래의 복잡한 구조를 제거하고 부품 수를 줄일 수 있다. 또 본 발명에서는 캔(200)과 캡 플레이트(202)로 이루어지는 외장 케이스가 합성수지로 되므로, 전극부(4)와의 쇼트 위험이 없으며, 이러한 이유로 종래의 상부 절연판 및 외부 와셔를 제거할 수 있다.
이상에서 설명한 구성 및 작용을 통하여 알 수 있듯이, 본 발명의 이차전지의 외장 케이스는 재질이 가벼운 합성수지를 이용하므로 종래 기술의 문제점을 실질적으로 해소하고 있다.
즉 본 발명에 의하면 캔과 캡 플레이트를 합성수지로 제작하고 또한 부품의 수를 감소하므로, 전지의 무게를 30%까지 경량화할 수 있다.
또 본 발명에 의하면 캔과 캡 플레이트의 결합전에 전극부와 함께 전해액을 주입하므로, 전지의 제조 및 조립 시간을 단축할 수 있다.
따라서 본 발명의 이차전지는 제조 공정이 단축되고 용이하게 실현될 수 있으며, 부품 수를 최소화하므로 생산성을 향상시키고 제조 비용을 절감할 수 있다.

Claims (5)

  1. 전극부와 전해액이 함께 수납되는 것으로 합성수지로 된 캔과;
    상기 캔의 상측 단부에 결합되는 것으로 합성수지로 형성되고, 전극부에서 인출된 정극 탭과 부극 탭이 각각 용접 결합되는 정극 단자와 부극 단자를 포함하며, 금속판의 아래쪽에 구멍을 막는 안전변를 부착하여 밀봉한 캡 플레이트로 구성된 것을 특징으로 하는 이차전지의 외장 케이스.
  2. 제 1 항에 있어서, 합성수지는 내열성 플라스틱 혹은 열경화성 수지인 것을 특징으로 하는 이차전지의 외장 케이스.
  3. 제 1 항에 있어서, 정극 단자와 부극 단자는 금속 재질로 된 리벳인 것을 특징으로 하는 이차전지의 외장 케이스.
  4. 제 1 항에 있어서, 캔과 캡 플레이트를 접착제로 결합한 것을 특징으로 하는 이차전지의 외장 케이스.
  5. 제 1 항에 있어서, 캔과 캡 플레이트를 초음파 용접으로 결합한 것을 특징으로 하는 이차전지의 외장 케이스.
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