KR20010039432A - 밀폐 전지의 케이스 - Google Patents

Abstract

목적 : 충·방전이 가능한 발전 요소를 수납하는 외장 구조로서, 특히 내부 부식이나 외부 충격에 의한 손상 및 변형을 최소화할 수 있도록 한 밀폐 전지의 케이스를 제공한다.

구성 : 정극, 부극 및 세퍼레이터로 된 전극군(2)과 함께 전해액을 수납하는 것으로서, 상기 전극군의 바깥쪽 테두리에 맞추어 모서리진 부분이 없이 라운드로 형성된 측벽(42)을 포함하는 캔(40)과, 절연체를 개재하여 설치되는 외부 인출단자(12)를 구비하여 상기 캔의 개구에 결합 밀봉되는 캡 플레이트(60)를 포함하며, 상기 정극 혹은 부극 중에서 한 전극을 캔과 전기적으로 연결하고, 나머지 한 전극은 외부 인출단자와 전기적으로 연결한 구성한다.

효과 : 라운드 구조에 의해 특정 부분의 응력 집중을 방지하고, 캔과 전극군의 사이에서 전해액의 정체를 제거하므로 내부 부식 문제를 해결할 수 있으며, 외부 충격에도 강한 구조적인 특성을 얻을 수 있다.

Description

밀폐 전지의 케이스{Case used in sealed battery}

본 발명은 충·방전이 가능한 발전 요소를 수납하는 외장 구조로서, 특히 내부 부식이나 외부 충격에 의한 손상 및 변형을 최소화할 수 있도록 한 밀폐 전지의 케이스 구조에 관한 것이다.

밀폐 전지는 충·방전이 가능한 것으로, 외관상 원통형과 각형으로 구분되고 양극 및 음극 물질에 따라 니켈-수소(Ni-MH) 전지, 리튬(Li) 전지, 리튬이온(Li-ion) 전지 등으로 구분되고 있다.

도 3은 종래 공지된 각형 밀폐 전지를 보여주고 있다. 도면에서와 같이 정극과 세퍼레이터 및 부극이 함께 롤 상으로 권취 및 압착된 전극군(2)은 캔(4) 내부로 수납되고, 그 캔(4)의 상부에는 안전장치를 포함하는 캡 플레이트(6)를 설치하여서, 상기 캡 플레이트(6) 상에 형성된 주입구(8)를 통해 전해액을 주입한 후 플러그를 막아 밀봉되어진다.

전극군(2)의 부극은 관벽 접촉식 혹은 도시하지 않은 탭을 이용하여 캔(4)과 연결되고, 전극군(2)의 정극은 탭(10)을 이용하여 캡 플레이트(6)와 절연된 외부 인출단자(12)를 통하여 전기적으로 연결되어진다.

여기서 상기한 캔(4)은 금속 원판을 딥 드로잉(dip drawing) 가공하여 제조하게 되는데, 이때 각형 캔의 각 모서리 부분에서는 가공 경화와 응력이 집중되어서 에너지 잔류가 발생한다. 또 상기와 같이 가공된 캔(4)은 전해액과의 반응을 차단하기 위해 내면에 Ni 도금을 하게 되지만, 상기 모서리 부분은 작업성이 나빠 도금 품질이 떨어진다. 또 상기한 각형 캔(4)의 내부에는 전극군(2)과 함께 전해액이 수납되어 지는바, 상기 전해액은 도 4와 같이 모서리 부분(14)에서 정체되어 유동성이 저하된다.

상기와 같은 이유로 종래의 각형 캔(4)은 내부 모서리 부분과 전해액간에 반응성이 증대하여 캔 내부가 부식되어지며, 그 상태가 계속될 경우 전해액의 누액까지도 발생하는 문제점을 수반하게 된다.

또한 종래의 각형 캔(4) 구조는 각 모서리 부분에 외부로부터 충격이 가해질 경우 쉽게 변형 및 손상되는 문제점이 있다.

앞서 설명한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명은 각형 캔의 구조상 모서리 부분의 내, 외부에서 발생하는 부식 및 손상을 방지하고, 전지의 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 함에 그 목적을 두고 있다.

이를 위하여 본 발명에서는 정극, 부극 및 세퍼레이터로 된 전극군과 함께 전해액을 수납하는 것으로서, 상기 전극군의 바깥쪽 테두리에 맞추어 모서리진 부분이 없이 라운드로 형성된 측벽을 포함하는 캔과, 절연체를 개재하여 설치되는 외부 인출단자를 구비하여 상기 캔의 개구에 결합 밀봉되는 캡 플레이트를 포함하며, 상기 정극 혹은 부극 중에서 한 전극을 캔과 전기적으로 연결하고, 나머지 한 전극은 외부 인출단자와 전기적으로 연결한 구성을 포함하는 밀폐 전지의 케이스를 제안한다.

이에 따라 본 발명에서는 특정 부분에 응력이 집중하지 않게 되고 캔과 전극군의 사이에서 전해액의 정체가 제거되므로 내부 부식 문제를 해결할 수 있으며, 또한 외부 충격에도 강한 구조적인 특성을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 각형 밀폐 전지를 보인 분리 사시도.

도 2는 도 1의 횡단면도.

도 3은 종래 공지된 각형 밀폐 전지를 보인 분리 사시도.

도 4는 도 3의 횡단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

2-전극군 12-외부 인출단자

40-캔 42-측벽

60-캡 플레이트

이하, 본 발명을 실현하기 위한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.

참고로 본 발명에서는 밀폐 전지의 일 예로서 리튬 이온의 이동에 따라 충, 방전이 이루어지도록 하는 전지에 대하여 설명하고, 종래 기술과 동일한 구성에 대하여는 설명의 명료성을 위해 동일 부호를 사용하기로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 밀폐 전지를 분해 도시한 것이며, 도 2는 본 발명의 밀폐 전지를 횡 방향으로 절취한 상태의 내부 구조를 표시하고 있다.

도면에서와 같이 본 발명의 밀폐 전지는 외관상 캔(40)과 그 상측 개구에 용접 결합되는 캡 플레이트(60)로 구성된다.

캔(40)은 상기 캡 플레이트(60)의 결합 전에 그 내부에 정극, 부극, 상기 정극과 부극의 사이에 삽입되어 절연하는 세퍼레이터로 된 전극군(2)을 수납하고, 상기 캡 플레이트(60)의 결합 후에 전해액을 주입하므로 구성되는 발전수단을 수납하여 이루어진다.

여기서 상기 캔(40)은 본 발명의 특징적인 구성으로서 종래의 각형 구조와 달리, 그리고 종래 각형 구조의 기본 형태를 유지하는 범위 안에서, 응력이 집중되고 전극군(2)과의 사이에 소정의 공간을 만들며 외부 충격에 약한 모서리 부분을 제거하므로, 전해액과의 반응에 의한 부식 및 외부 충격에 의한 손상을 최소화할 수 있도록 한다.

이를 위하여 본 발명의 캔(40)은 롤 상으로 권취되고 다시 압착된 전극군(2)의 바깥쪽 테두리에 맞추어, 그 전극군(2)의 표면과 동일한 간격을 유지할 수 있도록 형성한다. 이에 따라 캔(40)의 양 측벽은 전극군(2)의 외주를 따라 라운드로 형성되어 있으며, 그 결과 본 발명에서는 제조 공정중에 특정 부분에서 가공 경화나 응력 집중이 발생하지 않으며, 캔과 전극군이 긴밀하게 밀착되므로 그 사이에서 전해액의 정체가 발생하지 않는다. 또한 구조적으로 외부 충격에도 강한 특성을 갖게 된다.

이렇게 구성된 캔(40)의 상측 개구에 밀봉되는 캡 플레이트(60)도 또한 그 캔의 구조에 맞추어 양 사이드 부분이 라운드로 형성된다.

캡 플레이트(60)는 전해액 주입구(8)를 포함하며, 그 주입구(8)를 통해 전해액을 주입한 후 밀봉되어진다. 또 캡 플레이트(60)는 전지의 내부 압력이 규정 이상으로 상승될 경우 파단되어서 내압을 해소하므로 폭발을 방지하는 방폭수단(62)을 구비한다. 방폭수단(62)은 캡 플레이트(60)의 일부를 얇게 형성하거나, 구멍을 형성한 후 그 구멍을 얇은 판으로 막아 상대적으로 취약하게 형성하므로 실현할 수 있다.

상기한 캡 플레이트(60)와 캔(40)의 내부에 수납되는 정극 및 부극은 리튬이온전지 및 리튬이온폴리머전지의 경우에, 정극 활물질로,및중에서 적어도 1종이 함유된 리튬-천이금속산화물을 사용하고, 부극 활물질로 탄소 및 탄소복합체를 사용하여 형성되어진다.

이렇게 형성된 전극중에서 부극은 탭을 부착하여 캔(40) 내부에 용접되거나, 혹은 캔(40)과 직접 접촉되므로 전기적인 연결을 실현한다. 또 정극은 탭(10)을 부착하고, 그 탭(10)을 캡 플레이트(60)를 관통하고 절연된 외부 인출단자(12)에 용접하므로 전기적인 연결을 실현할 수 있다.

상기 외부 인출단자(12)는 캡 플레이트(60)를 관통하여 결합되고, 그 사이에 절연체를 개재하여 설치되어진다.

이상에서 설명한 본 발명의 구성 및 작용을 통하여 알 수 있듯이, 전극군과 밀착되는 케이스 특히 캔 구조는 모서리 부분이 없기 때문에, 제조 공정중에 특정 부분에서 발생하는 응력 집중을 방지하고, 아울러 전해액의 정체를 방지할 수 있어서, 캔의 내부 부식 문제를 해소하는 효과를 얻을 수 있다.

또 본 발명은 구조적으로 외부 충격에도 강한 구조로 되어 있으며, 그 결과 전지의 신뢰성을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (1)

1. 정극, 부극 및 세퍼레이터로 된 전극군과 함께 전해액을 수납하는 밀폐 전지의 케이스에 있어서, 상기 전극군의 바깥쪽 테두리에 맞추어 모서리진 부분이 없이 라운드로 형성된 측벽을 포함하는 캔과, 절연체를 개재하여 설치되는 외부 인출단자를 구비하여 상기 캔의 개구에 결합 밀봉되는 캡 플레이트를 포함하며, 상기 정극 혹은 부극 중에서 한 전극을 캔과 연결하고, 나머지 한 전극을 외부 인출단자에 연결한 구성을 포함하는 밀폐 전지의 케이스.