KR20000073824A - 이차전지 - Google Patents

Abstract

목적 : 케이스 내부에 수납된 정극 혹은 부극을 케이스 외부로 연결하는 인출 단자에 관한 것으로, 특히 조립성과 신뢰성 및 밀폐성이 향상된 인출 단자를 갖는 이차전지에 관한 것이다.

구성 : 케이스 내부에 수납된 정극 혹은 부극을 케이스 외부로 연결하는 이차전지의 인출 단자를 구성함에 있어, 상기 케이스를 구성하는 캡 플레이트(60)에 관통 구멍(62)을 형성하고, 그 구멍의 내측에 절연체(12) 및 가스켓(8)을 개재하여 내부 및 외부에서 각각 삽입되는 자형 핀(140a)와 웅형 핀(140b)을 마련하되, 상기 자형 핀과 웅형 핀을 헤드부(142)(144)와 로드부(146)(148)를 갖도록 구성하며, 상기 자형 핀과 웅형 핀의 로드부가 상호 체결되어 물리적 및 전기적으로 연결되도록 한다.

효과 : 헤드부를 갖는 자형 핀과 웅형 핀의 상호 결합에 의해 체결 강도를 강화할 수 있고, 그 결과 전지의 신뢰성 및 밀폐성을 향상시킬 수 있다. 또 인출 단자에 전극의 단자 탭, 외부 단자 및 충·방전기를 직접 연결하므로, 접속 특성을 향상시킬 수 있고 캡 어셈블리의 구성 및 조립 공정을 단순화할 수 있다.

Description

이차전지{Secondary battery}

본 발명은 케이스 내부에 수납된 정극 혹은 부극을 케이스 외부로 연결하기 위한 인출 단자를 포함하는 이차전지에 관한 것이다.

이차전지는 재충전이 가능하고 소형 및 대용량화가 가능한 것으로, 대표적으로는 니켈수소(Ni-MH)전지와 리튬(Li)전지 및 리튬이온(Li-ion)전지가 사용되고 있으며, 외관상으로는 원통형과 각형 전지로 구분되고 있다.

도 5는 종래 공지된 각형 이차전지를 보여주고 있다.

도면에서와 같이 각형 이차전지는 정극과 부극의 사이에 세퍼레이터를 개재하여 함께 권취하므로 전극군(2)을 형성하고, 그 전극군(2)을 캔(4)의 내부에 삽입하며, 그 캔(4)의 상측 개구에 부극 플레이트(6)를 용접 결합하되, 부극 플레이트(6)의 하부에 가스켓(8)을 개재하여 정극 플레이트(10)를 배치하고 그들의 중심에 절연체(12)로 절연된 핀(14)을 체결하여 캡 어셈블리(16)를 구성하고 있다.

이때 상기 전극군(2) 중에서 부극은 도시 생략한 단자 탭 혹은 캔(4)과 직접 접속되고, 정극은 단자 탭(18)을 통하여 정극 플레이트(10)에 접속된 후 핀(14)을 통하여 외부로 연결되어진다.

여기서 상기 핀(14)은 부극 플레이트(6), 가스켓(8), 절연체(12) 및 정극 플레이트(10)를 포함하는 캡 어셈블리(16)를 물리적으로 체결함과 동시에, 케이스 외부로 정극을 인출하는 단자 역할을 겸하고 있다. 이를 위하여 핀(14)은 부극 플레이트(6), 가스켓(8) 및 정극 플레이트(10)를 관통한 구멍의 상부에서 아래쪽으로 삽입되며, 그 하부에서 리벳팅함에 의해 체결되어진다. 핀(14)은 캔(4)과 마찬가지로 스틸 재질에 니켈을 도금한 재질을 사용한다.

그러나 상기한 리벳팅 방식에 의하면 핀(14) 하부의 밴딩 및 체결 구조가 취약하여 캡 어셈블리의 조립 불량을 초래할 수 있고, 그 결과로 전지의 신뢰성 및 밀폐성에 악영향을 미치게 된다. 특히 근래 들어서는 전지의 경량화를 위해 알루미늄 재질의 캔을 사용하는 바, 이 경우에는 핀의 재질로써 연성의 알루미늄을 사용하게 되므로 체결 구조가 더욱 취약하게 된다.

또 종래의 리벳팅 방식에 의하면 정극의 단자 탭(18)과 핀(14)을 전기적으로 연결하기 위하여, 그 사이에 정극 플레이트(10)를 설치해야 하므로 구성의 수가 증가하고 조립 공정이 많아지는 문제점이 있다.

도 6은 종래 공지된 단자 구조의 다른 예를 보여주고 있다. 도면에서 핀(14)은 부극 플레이트(6), 가스켓(8), 절연체(12) 및 정극 플레이트(10)를 물리적으로 체결함으로 캡 어셈블리(16)를 구성하는 것인 바, 이를 위하여 핀(14)은 부극 플레이트(6), 가스켓(8), 절연체(12) 및 정극 플레이트(10)를 관통한 구멍의 하부에서 위쪽으로 삽입되며, 그 상부에서 리벳팅함에 의해 체결되어진다.

이때 상기 핀(14)은 전극군(2)의 정극에서 인출된 단자 탭(18)과 연결되고, 다시 정극 플레이트(10)와 접속되어 외부로 연결되므로 전기적인 단자 역할을 하게 된다.

이와 같은 구조를 갖는 상기 핀(14)은 앞서 설명한 바와 같이 리벳팅 구조에 의해 신뢰성 및 결합성 그리고 밀폐성이 떨어지는 문제점이 있다. 또한 상기한 리벳팅 구조에 의해 충·방전시 프로브 핀과 접촉되는 혹은 외부 와셔나 외부 단자가 접촉되는 중심부(14a) 선단이 편평하지 않고 불규칙한 모양으로 형성되므로, 충·방전기의 접속 품질이 나쁘고 접촉 불량이 발생하는 문제점이 있다.

아울러 종래의 핀(14)은 외부로의 전기적인 연결 및 그 연결시의 접촉성과 신뢰성을 높이기 위해 정극 플레이트(10)를 설치하게 되는데, 이것은 부품 수를 증가시키고 조립 공정을 증가시키는 문제점을 수반한다.

앞서 설명한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 외부로의 인출 단자를 형성 및 조립함에 있어 조립의 신뢰성과 밀폐성을 향상시킬 수 있도록 하고, 부품을 줄여 구성과 조립 공정을 단순화하며, 더불어 외부 충·방전기의 접속 및 전기적인 연결 구조를 보다 용이하게 실현할 수 있도록 한 이차전지를 제공함에 그 목적을 두고 있다.

이를 위하여 본 발명에서는 케이스 내부에 수납된 정극 혹은 부극을 케이스 외부로 연결하는 이차전지의 인출 단자를 구성함에 있어, 상기 케이스에 관통 구멍을 형성하고, 그 구멍의 내측에 절연수단을 개재하여 케이스의 내부 및 외부에서 각각 삽입되는 자형 핀와 웅형 핀을 마련하되, 상기 자형 핀과 웅형 핀을 헤드부와 로드부를 갖도록 구성하며, 상기 자형 핀과 웅형 핀의 로드부가 상호 체결하여 전기적으로 연결되게 함을 특징으로 한다.

상기한 자형 핀과 웅형 핀은 알루미늄, 구리 혹은 황동 재질과 같은 연성 재질로 된 것을 사용할 수 있으며, 그 표면에는 니켈을 더 도금할 수 있다.

또 상기 자형 핀과 웅형 핀은 강제 압착 방식으로 체결할 경우, 그 로드부의 체결 부위에 요철을 형성할 수 있으며, 또 다른 방법으로는 대향하는 로드부에 암나사와 수나사를 형성하여 체결할 수도 있다.

여기서 본 발명을 구성하는 자형 핀과 웅형 핀은 각각 헤드부를 갖추고, 케이스의 내부 및 외부에서 동시에 압착되면서 그 중간에서 체결되어진다. 따라서 자형 핀과 웅형 핀 즉, 본 발명의 인출 단자는 절연수단을 개재하여 절연된 상태에서 케이스 예를 들어 캡 플레이트의 내부 및 외부 양측에서 체결 강도를 동시에 강화할 수 있고, 그 결과로 전지의 결합성, 신뢰성 및 밀폐성을 향상할 수 있다.

또 본 발명의 인출 단자는 헤드부를 넓게 형성하므로 정극 혹은 부극 전극에서 인출된 단자 탭의 연결을 보다 편리하게 실현할 수 있고, 또한 외부 단자 및 충·방전기의 접속 특성을 향상시킬 수 있으며, 그 결과로 종래 기술의 정극 플레이트를 제거할 수 있으므로 캡 어셈블리의 구성과 조립 공정을 단순화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 이차전지를 도시한 분해 사시도.

도 2는 본 발명의 요부로서 인출 단자를 도시한 일부 단면도.

도 3 및 도 4는 본 발명에 관련된 인출 단자의 다른 예를 보인 단면도.

도 5는 종래 공지된 이차전지의 인출 단자를 도시한 단면도.

도 6은 종래 공지된 인출 단자의 다른 예를 보인 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

4-캔 8-가스켓

12-절연체 18-단자 탭

60-캡 플레이트 140-인출 단자

140a-자형 핀 140b-웅형 핀

142,144-헤드부 146,148-로드부

150-요철 152-수나사

154-암나사

이하, 본 발명을 실현하기 위한 바람직한 실시 예를 첨부 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 이차전지를 보여주고 있다.

도면을 통하여 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 이차전지의 특징적인 구성은 케이스 내부에 수납된 전극군(2) 중에서 정극 혹은 부극을 외부로 연결하는 인출 단자(140)에 있다.

상기 인출 단자(140)는 조립 구조의 신뢰성을 높이기 위해 케이스를 관통하는 구멍(62)을 형성하고, 그 구멍(62)의 양쪽에서 동시에 삽입하여 상호 체결되도록 하는 자형 핀(140a)과 웅형 핀(140b)을 구성한다.

상기한 케이스는 캔(4)과 그 캔(4)의 상측 개구에 용접 결합되는 캡 플레이트(60)로 구성되는 것이며, 도면에서는 캡 플레이트(60)의 중앙에 관통 구멍(62)을 형성한 구성을 일 예로서 보여주고 있다.

자형 핀(140a)과 웅형 핀(140b)은 각각 캡 플레이트(60)의 외부(도면의 상부) 및 내부(도면의 하부)에 넓게 펼쳐지는 헤드부(142)(144)와, 그 헤드부(142)(144)로부터 아래쪽 혹은 위쪽으로 각각 연장되는 로드부(146)(148)로 구성한다. 도면에서 캡 플레이트(60)의 외부에 배치된 자형 핀(140a)의 헤드부(142)가 그 내부에 배치된 웅형 핀(140b)의 헤드부(144) 보다 크게 되어 있지만, 그 반대의 경우이거나 혹은 2개의 헤드부를 같은 크기로 형성할 수도 있다.

이렇게 형성된 자형 핀(140a)과 웅형 핀(140b)은 절연체(12)와 가스켓(8)을 개재하여 캡 플레이트(60)의 관통 구멍(62)의 내부 및 외부 양측으로부터 동시에 삽입되고, 프레스로 압력을 가하여 로드부(146)(148)의 선단이 상호 함몰 및 늘어붙게 함으로써 전기적인 연결과 물리직인 체결 구조를 실현할 수 있다. 절연체(12)와 가스켓(8)은 종래와 마찬가지로 각각 사용할 수도 있으며, 아울러 하나의 몸체가 되게 연결할 수 있다.

여기서 인출 단자(140) 즉 자형 핀(140a)과 웅형 핀(140b)은 상호간의 물리적인 결합을 보다 확실하게 달성하기 위하여 연성 재질의 알루미늄, 구리 혹은 황동으로 형성할 수 있다. 이 경우 본 발명을 구성하는 캔(4)은 정극 단자로 사용할 수 있으며 이때 재질은 알루미늄으로 이루어진다.

또 상기 자형 핀(140a)과 웅형 핀(140b)은 알루미늄, 구리 혹은 황동의 재질에 니켈을 도금하여 사용할 수 있는데, 이 경우에는 캔(4)을 부극 단자로 사용하며 그 재질로는 스틸에 니켈을 도금한 제품을 사용할 수 있다.

이와 같이 형성 및 체결되는 인출 단자(140)는 자형 핀(140a) 및 웅형 핀(140b)의 넓은 면적을 갖는 헤드부(142)(144)가 캡 플레이트(60)의 양쪽 즉 상측과 하측을 동시에 압착하는 작용에 의해, 체결 강도를 강화할 수 있고 조립 구조의 신뢰성 및 밀폐성을 향상시키게 된다.

본 발명은 도면에서와 같이 종래의 정극 플레이트를 제거하므로 캡 어셈블리의 구성을 단순화할 수 있는데, 이것은 인출 단자(140)의 웅형 핀(140b)에 넓은 면적을 갖는 헤드부(144)를 마련하고 여기에 전극군(2)에서 인출된 단자 탭(18)을 직접 연결하고, 또한 자형 핀(140a)의 헤드부(142)에 외부 단자 및 충·방전기의 프로브 핀을 직접 연결함에 의해, 구조적으로 불필요한 정극 플레이트를 제거할 수 있는 것이다.

또 본 발명의 자형 핀(140a) 및 웅형 핀(140b)의 헤드부(142)(144)는 그 표면이 편평하게 되어 있으므로, 단자 탭과 외부 단자 및 충·방전기의 접속 특성을 향상시킬 수 있다.

한편 본 발명을 구성하는 자형 핀(140a)과 웅형 핀(140b)은 그 위치를 바꾸어 체결할 수 있으며, 이때 상기 단자 탭(18)은 정극 혹은 부극의 어느쪽에도 연결할 수 있다.

도 3은 본 발명을 구성하는 인출 단자(140)의 다른 예로서 자형 핀(140a)과 웅형 핀(140b)의 체결 강도를 더욱 강화하기 위하여, 로드부(146)(148)의 선단 접촉 부위에 요철(150)를 형성한 구성을 보여주고 있다. 자형핀(140a)과 웅형 핀(140b)의 로드부(146)(148) 선단 표면에 각각 형성하는 요철(150)는 체결시 삽입이 용이하고 이탈이 방지되도록 하기 위해 한쪽 방향으로 경사를 갖도록 형성하는 것이 좋다.

또 본 발명을 구성하는 인출 단자(140)는 도 4와 같이 자형 핀(140a)과 웅형 핀(140b)을 상호 결합시키는 방법으로 나사 결합 방식을 채용할 수 있다. 이때 자형 핀(140a)의 로드부(146)에는 수나사(152)을 형성하고, 웅형 핀(140b)의 로드부(148)에는 암나사(154)을 형성할 수 있다. 이때 자형 핀(140a)과 웅형 핀(140b)의 헤드부(142)(144)는 공구를 사용할 수 있도록 볼트와 같이 다각형으로 형성하거나, 스크류와 같이 홈을 형성할 수 있다.

이상에서 설명한 구성 및 작용을 통하여 알 수 있듯이, 본 발명의 이차전지는 캡 플레이트를 관통하여 결합되는 인출 단자를 자형 핀과 웅형 핀으로 형성하여 상호 체결되게 함으로써, 결합성과 신뢰성 및 밀폐성을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.

또 본 발명의 인출 단자는 전극의 단자 탭 혹은 외부 단자 및 충·방전기에 직접 연결되고 접촉됨으로써, 전기적인 연결을 보다 용이하게 실현하고 그 접속 특성을 향상시키며, 아울러 캡 어셈블리의 구성 및 조립 공정을 단순화할 수 있다.

또한 본 발명의 인출 단자는 자형 핀과 웅형 핀을 체결할 때 센타를 맞추기가 용이한 구조이므로 조립 품질을 향상시킬 수 있다.

Claims (10)

1. 케이스 내부에 수납된 정극 혹은 부극의 어느 한쪽에 연결되고 상기 케이스를 관통하여 외부로 인출되는 단자를 포함하여, 전기적인 연결 구조를 실현하는 이차전지에 있어서, 상기 단자는 케이스의 관통 구멍 내주에 절연수단을 개재하여 설치되는 것으로 자형 핀과 웅형 핀으로 구성되고, 상기 자형 핀과 웅형 핀이 케이스의 내부 및 외부에서 각각 삽입되어 상호 결합 고정된 것임을 특징으로 하는 이차전지.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 자형 핀과 웅형 핀은 알루미늄, 구리 혹은 황동 재질로 된 것임을 특징으로 하는 이차전지.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 자형 핀과 웅형 핀에 니켈 도금한 것을 특징으로 하는 이차전지.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 자형 핀과 웅형 핀을 강제 압착 방식으로 체결한 것을 특징으로 하는 이차전지.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 자형 핀과 웅형 핀의 체결 부위에 요철을 형성한 것을 특징으로 하는 이차전지.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 자형 핀과 웅형 핀을 나사 결합 방식으로 체결한 것을 특징으로 하는 이차전지.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 자형 핀 혹은 웅형 핀에 전극의 단자 탭을 직접 연결한 것을 특징으로 하는 이차전지.
8. 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서, 케이스를 캔과 캡 플레이트로 구성한 것을 특징으로 하는 이차전지.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 자형 핀과 웅형 핀은 헤드부와 그 헤드부에서 연장된 로드부로 구성된 것을 특징으로 하는 이차전지.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 헤드부가 편평하게 된 것을 특징으로 하는 이차전지.