KR20000066215A - 이차 전지의 캡 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명의 이차 전지의 캡 조립체는, 전류 차단판이 윗판과 밑판을 갖추고, 전류 차단판의 윗판과 밑판의 접촉면이 전기적으로 절연되며, 전류 차단판의 밑판이 양극판과 전기적으로 연결되고, 전류 차단판의 윗판이 캡과 전기적으로 접촉되며, 전류 차단판의 윗판과 밑판이 관통공을 통하여 첨가된 도전성 접착제에 의하여 전기적으로 연결되고, 이 도전성 접착제의 저항값이 내부 온도에 비례한다.

Description

이차 전지의 캡 조립체{Cap assembly of secondary battery}

본 발명은, 이차 전지의 캡 조립체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 양극판 캡 사이에 전기적으로 연결된 전류 차단판이 구비된 이차 전지의 캡 조립체에 관한 것이다.

전지는, 직류 전압을 공급하는 전기(장치) 제품으로서, 그 종류에는 각종 전기 전자 제품 및 기기에 사용되는 다양한 형태의 건전지를 비롯하여 자동차용 배터리, 기계 장치의 비상 전원, 예를 들면 무정전 전원 공급 장치 등에 사용되는 축전지 등이 있다. 일반적으로 재충전이 불가능한 건전지를 일차 전지로 구분하는 반면에, 발전기등의 다른 전원으로부터 전기를 공급받는 충전 작용과 사용시의 방전 작용이 반복 가능한 전지를 이차 전지라고 한다.

도 1은 종래의 원통형 이차 전지를 일부 단면으로 도시한 정면도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 원통형 이차 전지(10)는 원통형의 캔으로 형성되는 케이스(19)가 마련되고, 케이스(19)의 내부에는 양극판(16)과 음극판(17)이 설치된다. 양극판(16)과 음극판(17)은 각각 소정의 폭과 길이를 지니는 스트립의 형태로 형성되고, 이들(16, 17)은 상호 접촉되지 않도록 절연판(separator, 18)이 그 사이에 개재된 상태에서 나선형으로 감긴다. 따라서 절연판(18)이 개재되어 나선형으로 감겨진 음극판(17)과 양극판(16)은 상호 교번된 상태가 된다. 양극판(16)과 음극판(17)의 적층부 상단과 하단에는 절연판(18)을 지지하는 상하부 링 부재(15a, 15b)가 각각 설치된다. 상부링(15a) 위에는 개스캣(14)이 배치되고, 개스캣(14)의 지지를 받는 캡 조립체(11, 13a, 13c 및 13d)가 제공된다.

종래의 이차 전지(10)의 캡 조립체(11, 13a, 13c 및 13d)는, 그 중앙에 관통공(13b)이 형성된 전류 차단판(13a 및 13c)이 윗판(13c)과 밑판(13a)을 갖추고, 전류 차단판(13a 및 13c)의 윗판(13c)과 밑판(13a)의 접촉면이 전기적으로 절연되며, 전류 차단판(13a 및 13c)의 윗판(13c)이 정온도계수(PTC) 써미스터(13d)와 전기적으로 접촉되며, 정온도계수 써미스터(13d)가 캡(11)과 전기적으로 접촉된다. 또한, 전류 차단판(13a 및 13c)의 윗판(13c)과 밑판(13a)이 관통공(13b)을 통하여 용접되어 전기적으로 연결된다. 전류 차단판(13a 및 13c)의 밑판(13a)은 양극판(16)으로부터의 양극탭(미도시)과 전기적으로 연결된다.

정온도계수 써미스터(13d)는 과충전에 의하여 이차 전지(10)의 내부 온도가 오르면, 상대적으로 높은 저항값을 가진다. 이에 따라 충전 전류가 제한되어 과충전을 방지할 수 있다. 그럼에도 불구하고 과충전이 수행되어 이차 전지(10)의 내부 온도 및 압력이 오르면, 전류 차단판(13a 및 13c)의 관통공(13b)에 형성된 용접 매체가 압력에 의하여 떨어지게 되어 충전 전류가 차단된다.

상기와 같은 종래의 이차 전지의 캡 조립체는, 이중적 보호 기능을 수행하기 위한 이중적 보호 구조를 가진 바, 그 공간이 차지하는 비율이 높고 그 재료의 양이 많으며, 그 조립 공정도 복잡하다. 캡 조립체의 공간이 크면, 젤리-롤(Jelly-Roll)이라 불리는 전극 조립체(16, 17 및 18)의 공간이 상대적으로 줄어들므로, 이차 전지의 전기적 용량도 줄어든다.

본 발명의 목적은, 그 공간이 차지하는 비율 및 그 재료의 양을 줄이고 그 조립 공정도 단순해질 수 있는 이차 전지의 캡 조립체를 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 원통형 이차 전지를 일부 단면으로 도시한 정면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 원통형 이차 전지를 일부 단면으로 도시한 정면도이다.

도 3은 도 2의 전지의 전류 차단판을 보여주는 사시도이다.

＜ 도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명 ＞

10, 20...원통형 이차 전지, 11, 21...캡,

13a, 23a...전류 차단판의 밑판, 13b, 23b...관통공,

13c, 23c...전류 차단판의 윗판, 13d...정온도계수 써미스터,

14, 24...개스캣, 15a, 15b, 25a, 25b...링 부재,

16, 26...양극판, 17, 27...음극판,

18, 28...절연판, 19, 29...케이스.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이차 전지의 캡 조립체는, 그 중앙에 관통공이 형성되고, 이차 전지의 양극판과 전기적으로 연결된 전류 차단판; 및 상기 전류 차단판과 전기적으로 연결된 캡이 구비된 이차 전지의 캡 조립체이다. 여기서, 상기 전류 차단판이 윗판과 밑판을 갖추고, 상기 전류 차단판의 윗판과 밑판의 접촉면이 전기적으로 절연되며, 상기 전류 차단판의 밑판이 상기 양극판과 전기적으로 연결되고, 상기 전류 차단판의 윗판이 상기 캡과 전기적으로 접촉되며, 상기 전류 차단판의 윗판과 밑판이 상기 관통공을 통하여 첨가된 도전성 접착제에 의하여 전기적으로 연결되고, 상기 도전성 접착제의 저항값이 내부 온도에 비례한다.

상기 도전성 접착제는 상기 전류 차단판의 윗판과 밑판을 전기적으로 연결함과 동시에 정온도계수 써미스터의 기능을 수행한다. 이에 따라, 별도의 정온도계수 써미스터를 사용하지 않아도 되므로, 그 공간이 차지하는 비율 및 그 재료의 양을 줄이고 그 조립 공정도 단순해질 수 있다.

바람직하게는, 상기 도전성 접착제가 정온도계수의 써미스터의 화합물로 된다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예가 상세히 설명된다.

도 2는 본 발명에 따른 원통형 이차 전지를 일부 단면으로 도시한 정면도이다. 도 3은 도 2의 전지의 전류 차단판을 보여주는 사시도이다.

도 2 및 3을 참조하면, 본 실시예의 원통형 이차 전지(20)는 원통형의 캔으로 형성되는 케이스(29)가 마련되고, 케이스(29)의 내부에는 양극판(26)과 음극판(27)이 설치된다. 양극판(26)과 음극판(27)은 각각 소정의 폭과 길이를 지니는 스트립의 형태로 형성되고, 이들(26, 27)은 상호 접촉되지 않도록 절연판(28)이 그 사이에 개재된 상태에서 나선형으로 감긴다. 따라서 절연판(28)이 개재되어 나선형으로 감겨진 음극판(27)과 양극판(26)은 상호 교번된 상태가 된다. 양극판(26)과 음극판(27)의 적층부 상단과 하단에는 절연판(28)을 지지하는 상하부 링 부재(25a, 25b)가 각각 설치된다. 상부링(25a) 위에는 개스캣(24)이 배치되고, 개스캣(24)의 지지를 받는 캡 조립체(21, 23a 및 23c)가 제공된다.

본 발명에 따른 이차 전지(20)의 캡 조립체(21, 23a 및 23c)는, 그 중앙에 관통공(23b)이 형성된 전류 차단판(23a 및 23c)이 윗판(23c)과 밑판(23a)을 갖추고, 전류 차단판(23a 및 23c)의 윗판(23c)과 밑판(23a)의 접촉면이 전기적으로 절연되며, 전류 차단판의 밑판(23a)이 양극판(26)으로부터의 양극탭(미도시)과 용접되어 전기적으로 연결된다. 전류 차단판(23a 및 23c)의 윗판(23c)은 캡(21)과 전기적으로 접촉된다. 또한, 전류 차단판(23a 및 23c)의 윗판(23c)과 밑판(23a)이 관통공(23b)을 통하여 첨가된 도전성 접착제(미도시)에 의하여 전기적으로 연결된다. 이 도전성 접착재는 정온도계수의 써미스터의 화합물로 되어, 그 전기적 저항값이 내부 온도에 비례한다.

본 발명에 따른 캡 조립체(21, 23a 및 23c)를 갖춘 이차 전지(20)의 제조 공정을 살펴보면 다음과 같다.

먼저 전극 조립체(26, 27 및 28)가 제조된다. 완성된 전극 조립체(26, 27 및 28)가 케이스(29) 안에 삽입되고, 음극판(27)으로부터의 탭(미도시)이 케이스(29) 내저면에 용접된다. 개스캣(24)의 안착 설치를 위하여 케이스(29)에 비딩(beading)이 수행된다. 개스캣(24)이 삽입되어 안착된다. 정온도계수의 써미스터의 화합물로써 전류 차단판(23a 및 23c)의 윗판(23c)과 밑판(23a)이 관통공(23b)을 통하여 부착된다. 전류 차단판의 밑판(23a)이 양극판(26)으로부터의 양극탭과 용접된다. 양극탭과 용접된 전류 차단판(23a 및 23c)이 개스캣(24)에 안착된다. 캡(21)이 전류 차단판(23a 및 23c)의 윗판(23c) 위에 설치된다. 그리고 밀봉 공정이 수행됨으로써 이차 전지(20)가 완성된다.

본 발명에 따른 캡 조립체(21, 23a 및 23c)의 기능은 다음과 같다.

전류 차단판(23a 및 23c)의 윗판(23c)과 밑판(23a)을 관통공(23b)을 통하여 부착시킨 정온도계수의 써미스터의 화합물은, 과충전에 의하여 이차 전지(20)의 내부 온도가 오르면, 상대적으로 높은 저항값을 가진다. 이에 따라 충전 전류가 제한되어 과충전을 방지할 수 있다. 그럼에도 불구하고 과충전이 수행되어 이차 전지(20)의 내부 온도 및 압력이 오르면, 이 써미스터의 화합물이 떨어지게 된다. 이에 따라, 전류 차단판(23a 및 23c)의 윗판(23c)과 밑판(23a)이 전기적으로 분리된 상태가 되어 충전 전류가 차단된다.

이상 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 이차 전지의 캡 조립체에 의하면, 전류 차단판의 윗판과 밑판이 도전성 접착제로써 전기적으로 연결되고, 이 도전성 접착제의 저항값이 내부 온도에 비례한다. 이에 따라, 이 도전성 접착제의 이중적 기능으로 인하여 별도의 정온도계수 써미스터를 사용하지 않아도 되므로, 그 공간이 차지하는 비율 및 그 재료의 양을 보다 줄이고 그 조립 공정도 보다 단순해진다. 캡 조립체의 공간이 줄어들면, 젤리-롤이라 불리는 전극 조립체의 공간이 상대적으로 커지므로, 이차 전지의 전기적 용량도 보다 크게 할 수 있다.

본 발명은, 상기 실시예에 한정되지 않고, 청구범위에서 정의된 발명의 사상 및 범위 내에서 당업자에 의하여 변형 및 개량될 수 있다.

Claims (2)

1. 그 중앙에 관통공이 형성되고, 이차 전지의 양극판과 전기적으로 연결된 전류 차단판; 및 상기 전류 차단판과 전기적으로 연결된 캡이 구비된 이차 전지의 캡 조립체에 있어서,

   상기 전류 차단판이 윗판과 밑판을 갖추고,

   상기 전류 차단판의 윗판과 밑판의 접촉면이 전기적으로 절연되며,

   상기 전류 차단판의 밑판이 상기 양극판과 전기적으로 연결되고,

   상기 전류 차단판의 윗판이 상기 캡과 전기적으로 접촉되며,

   상기 전류 차단판의 윗판과 밑판이 상기 관통공을 통하여 첨가된 도전성 접착제에 의하여 전기적으로 연결되고,

   상기 도전성 접착제의 저항값이 내부 온도에 비례한 이차 전지의 캡 조립체.
2. 제1항에 있어서, 상기 도전성 접착제가 정온도계수의 써미스터의 화합물로 된 이차 전지의 캡 조립체.