KR20010056032A - 이차 전지의 캡 어셈블리 - Google Patents

Abstract

목적: 본 발명은 이차전지 캡 어셈블리의 두께를 감소시켜 전지 용량을 증대시킬 수 있고 조립시 가해지는 압력으로부터 전류 제한기를 보호할 수 있는 이차 전지의 캡 어셈블리를 제공함을 목적으로 한다.

구성: 안전변(14a)을 갖춘 가변 플레이트(14)와, 가변 플레이트(14)의 상부에 면접촉하고 소정 개소에 절개부(12a)를 갖는 전류 제한기(12)와, 상기 전류 제한기(12)위에 적치되는 캡 커버(10)와, 상기 가변 플레이트(14)의 하부에 위치하며 절연코팅부(20aa)를 갖는 체결부(20a)가 연장되어 가변 플레이트(14)를 감싸면서 체결하는 서포트 플레이트(20)와, 서포트 플레이트(20) 하부에 절연체를 개재하여 결합된 전류 차단기(18)를 포함하는 구성으로 이루어진다.

효과: 캡 커버와 전류 제한기의 절개부에 서포트 플레이트에서 연장된 체결부가 위치하도록 하여, 종래 구성된 서포트 플레이트의 하부를 지지하던 가변 플레이트의 두께 만큼을 제거함으로써 캡 어셈블리의 두께가 감소되어 상기 확보된 공간을 전지의 용량 증대에 사용할 수 있다.

Description

이차 전지의 캡 어셈블리{Cap assembly of Secondary battery}

본 발명은 이차 전지의 캡 어셈블리에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이차 전지 캡 어셈블리의 두께를 감소시켜 전지의 용량을 증대시키는 이차 전지의 캡 어셈블리에 관한 것이다.

이차 전지는 재충전이 가능하고 소형 및 대용량화가 가능한 것이며, 대표적인 것으로 니켈 수소 전지와 리튬 전지 및 리튬 이온 전지가 사용되고 있고, 외관상으로는 원통형과 각형으로 구분된다.

종래 이차전지의 구조는 대한민국 특허 출원 제 98-30287호를 통해 출원되었으며, 도 3에 상기 종래 이차전지의 구조를 나타내었다.

도면에서 보는 바와 같이 원통형 이차전지는 정극, 부극 및 세퍼레이터를 함께 권취한 전극군(2)이 액체 전해질과 함께 원통형 캔(4) 내부에 수납되고, 상기 캔(4)은 부극과 접속되며, 상기 캔(4)의 상부에는 정극과 접속된 캡 어셈블리(6)가 설치되는 구성으로 이루어진다.

캡 어셈블리(6)는 가스켓(8)을 개재하여 캔(4)과 절연되고, 캡 커버(10)와 전류 제한기(12) 및 가변 플레이트(14)의 순서로 적층된 상태에서 캔(4)의 상부를 크림핑함에 의해 어셈블리 및 밀봉되는 것이며, 상기 가변 플레이트(14)의 하부에 절연체(16)를 개재하여 전류 차단기(18)가 용접 결합되고, 상기 절연체(16)는 서포트 플레이트(20)의 내주로 압입됨에 의해 견고하게 지지되며, 상기 서포트 플레이트(20)는 가변 플레이트(14)의 외주가 절곡하면서 서포트 플레이트(20)의 단부를 압착하여 전류 차단기(18)와 함께 고정되는 구조로 이루어지고 있다.

상기의 구조에서 서포트 플레이트(20)를 고정시키기 위하여 가변플레이트(14)가 절곡되어 서포트 플레이트(20) 하부를 지지함으로써 전류 차단기(18)를 견고하게 지지하는 반면, 캡 어셈블리(6)의 두께 증가를 초래하게 된다.

그러나 이차 전지에 있어서 전지 용량 확보가 최우선의 과제인 점을 감안하면, 상술한 종래 이차 전지의 캡 어셈블리(6)에서 상기 가변 플레이트(14)의 단부에서 절곡되어 하부를 지지하는 부분은 가변 플레이트(14)의 두께(T) 만큼 전지의 용량을 감소시키게 되는 문제점이 있다.

또한, 캡 어셈블리를 조립시 전류 제한기 위에 캡 커버를 적치하고 캔의 상단을 크림핑할 때 과도한 압력으로 전류 제한기의 내부 구조가 파단되는 가능성이 상존하는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 이차전지 캡 어셈블리의 두께를 감소시켜 전지 용량을 종래보다 증대시킬 수 있는 이차 전지의 캡 어셈블리를 제공함을 목적으로 한다.

이를 위하여, 본 발명은 정극, 부극 및 세퍼레이터를 권취한 전극군을 수납하는 캔의 상부를 밀폐하는 이차 전지의 캡 어셈블리에 있어서, 안전변을 갖춘 가변 플레이트와, 상기 가변 플레이트의 상부에 면접촉하고 소정 개소에 절개부를 갖는 전류 제한기와, 상기 전류 제한기 위에 적치되는 캡 커버와, 상기 가변 플레이트의 하부에 위치하는 서포트 플레이트와, 상기 서포트 플레이트에서 상측으로연장되어 가변 플레이트를 감싸면서 결합되는 체결부와, 상기 체결부의 선단은 전류 제한기의 절개부에 위치하고, 상기 체결부와 전류 제한기의 사이에는 공간부가 있어 전기적으로 차단되며 체결부의 상면은 절연체로 코팅된 구성으로 이루어진다.

상기 서포트 플레이트의 중앙에는 내주로 압입되면서 절연체를 개재하여 가변 플레이트의 안전변 하면에 용접 결합되는 전류 차단기가 배치된다.

본 발명에서는 전류 제한기에서 등각 위치 3곳을 절개하고, 체결부의 선단이 상기 3곳의 절개부에 위치하도록 하여 물리적으로 안정된 형태로 구성하나 실시 목적과 공정의 용이성에 따라 다른 형태로 형성이 가능하다.

상기 체결부는 캡 커버와 접촉시 절연되도록 절연물질로 코팅되고 상기 절연물질에 특별한 제한을 두지는 아니하나 본 발명에서는 타르를 채용함이 바람직하다.

상술한 구성을 통하여 종래 이차 전지 캡 어셈블리 구성에서 서포트 플레이트를 고정시키기 위해 체결되어 서포트 플레이트의 하부를 지지하던 가변 플레이트의 두께를 제거하여 결과적으로 캡 어셈블리 두께를 감소시킴으로써 상기 두께 감소량 만큼 전지의 용량을 증대시킬 수 있고 전지의 조립시 가해지는 압력으로부터 전류 제한기를 보호할 수 있다.

도 1은 본 발명에 관련된 이차 전지를 도시한 분리 사시도.

도 2는 본 발명에 의한 이차 전지의 캡 어셈블리를 도 1의 A-A를 따라 절개한 단면을 도시한 단면도.

도 3은 종래 이차 전지의 캡 어셈블리를 도시한 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

2: 전극군 4: 캔

6: 캡 어셈블리 10: 캡 커버

12: 전류 제한기 12a: 절개부

14: 가변 플레이트 18: 전류 차단기

20: 서포트 플레이트 20a: 체결부

22aa: 절연 코팅부 20b: 수직변

22: 공간부

본 발명의 구성에 대하여 첨부한 도면을 참조하면서 보다 상세히 설명한다. 참고로 설명의 중복을 피하기 위하여 종래 도면과 일치하는 부분에 대해서는 종래도면 부호를 인용하기로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 이차 전지의 캡 어셈블리와 원통형 캔을 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 의한 이차 전지의 캡 어셈블리를 도시한 단면도이다.

도 2에서 보면, 상기 이차 전지는 정극, 부극 및 세퍼레이터가 함께 권취된 전극군(2)이 수납되는 캔(4)과, 그 캔(4)의 개구부에 삽입된 가스켓(8)을 개재하여 절연된 상태로 결합되는 캡 어셈블리(6)로 구성된다.

상기 캡 어셈블리(6)는 캡 커버(10)와 전류 제한기(12) 및 가변 플레이트(14)가 순서대로 적층되고, 상기 가변 플레이트(14)의 하부에 절연체(16)를 개재하여 전류 차단기(18)가 용접 결합된 구성을 포함하고 있다.

상기 캡 커버(10)는 중앙에 배기를 위한 통기공을 포함하고 있으며, 상기 캡 커버(10) 하부에 적치되는 전류 제한기(12)는 중간에 고분자 합성물질을 사이에 두고 상면과 하면이 도전체로 입혀진 구조로 보통의 충방전시에는 통전상태이나 전지 내부온도가 일정온도 이상으로 상승하거나 과전류가 흐르면 비통전상태로 변환된다. 본 발명의 일실시예에서 제안된 전류 제한기(12)는 상기 캡 커버(10)와 동일하게 3곳에 절개부(12a)가 형성된다.

상기 전류 제한기(12)의 하부에 적치되는 가변 플레이트(14)는 중앙에 안전변(14a)이 형성되어 있고 상기 안전변(14a)은 내부 압력이 과도하게 증가될 때 파단되는 방폭 장치의 역할을 한다. 상기 가변 플레이트(14)의 외주에는 등각의 일정 위치에 3곳의 체결부(20a)가 형성되고 상기 체결부(20a)는 서포트 플레이트(20)에서 연장되어 상면에 위치한 가변 플레이트(14)의 외주를 상측으로 감싸면서 체결한다.

상기 체결부(20a)와 둥근 삼각 형상의 전류 제한기(12)는 서로 접촉되지 않도록 소정의 공간부(22)를 형성한다. 상기 공간부(22)는 전지 내부에서 과충전류 흐름 등으로 인한 이상 발생시 전류 제한기(12)의 상면 도전판과 접속되지 않도록 하고 아울러 캡 커버(10)와 전기 접속되지 않도록 하는 안전 수단의 역할을 한다.

또한, 상기 체결부(20a)의 표면에는 절연물질로 코팅을 절연코팅부(20aa)를 형성하여 캡 커버(10)와의 전류 도통을 차단한다. 본 발명에서는 상기 절연물질로 타르를 채용하였다.

상기 서포트 플레이트(20)의 중앙부에는 절연체(16)가 개재되고 가변 플레이트(14)의 안전변 하면과 전류 차단기(18)의 중앙이 용접 결합된다.

상술한 본 발명의 조립 구조를 도 1의 본 발명에 의한 이차 전지의 분리 사시도를 참조하여 설명하면, 가변 플레이트(14)의 하부에 적치되는 서포트 플레이트(20)의 외주 3곳에서 서포트 플레이트(20)의 일부를 연장하여 상부의 가변 플레이트(14)를 압착하면서 체결하고, 상기 가변 플레이트(14) 위에 전류 제한기(12)가 놓인다.

상기 전류 제한기(12)는 소정 개소의 3곳에 절개부(12a)가 형성되어 상기 서포트 플레이트(20)의 체결부(20a)와는 접촉하지 않으면서 용이하게 가변 플레이트(14) 위에 안착된다.

상기 서포트 플레이트(20)의 외주에는 가변 플레이트(14)의 표면 높이까지 가변 플레이트(14)의 외주를 감쌀 수 있도록 수직변(20b)이 형성되어 있고, 상기수직변(20b)은 체결부(20a)에 의한 결합을 용이하게 해 줄 뿐만 아니라 캔 내측면과 접촉하여 밀폐성을 확보할 수 있다.

적치된 상기 전류 제한기(12) 위에 캡 커버(10)가 놓이게 되며 절연체(8)가 개재된 원통형 캔(4)을 크림핑함에 의해 캡 어셈블리(6)가 완성된다.

상기 전류 제한기(12)의 형상은 실시 목적과 공정의 용이성에 따라 기타 제한을 두지 않으며, 상기 서포트 플레이트(20)에서 체결부(20a)의 위치 및 숫자에 따라 체결부(20a)와 접촉하지 않는 구조로 다양한 형상이 가능하다.

본 발명은 상기와 같이 서포트 플레이트(20)의 체결부(20a)가 가변 플레이트(14)의 상면으로 체결됨으로 인해 종래 이차 전지의 캡 어셈블리에서 구성된 서포트 플레이트 하부 지지부를 제거하여 종래의 지지부 두께(T), 즉 가변플레이트의 두께(T) 만큼을 전지 용량 증대에 사용할 수 있게 되며, 전지 조립시 가해지는 전류 제한기의 압력을 일부에서만 지지하도록 하여 전류 제한기를 구조적으로 보호하는 것이다.

상술한 구성의 본 발명은 종래 기술에서 제시된 문제점을 효과적으로 해결한다.

전류 제한기의 절개부에 서포트 플레이트에서 연장된 체결부가 위치하도록 하여, 종래 구성된 서포트 플레이트의 하부를 지지하던 가변 플레이트의 두께 만큼을 제거함으로써 캡 어셈블리의 두께가 감소되어 상기 확보된 공간을 전지의 용량증대에 사용할 수 있다. 또한 캡 커버에 의해 전류 제한기에 가해지는 압력을 지지하는 면적을 축소함으로써, 전류 제한기의 내부를 구조적으로 보호할 수 있다.

Claims (5)

1. 정극, 부극 및 세퍼레이터가 수납된 캔의 상측 개구에 밀봉 결합되는 이차전지의 캡 어셈블리에 있어서,

   안전변을 갖춘 가변 플레이트와, 가변 플레이트의 상부에 면접촉하고 소정 개소에 절개부를 갖는 전류 제한기와, 상기 전류 제한기위에 적치되는 캡 커버와, 상기 가변 플레이트의 하부에 위치하는 서포트 플레이트를 포함하고, 상기 서포트 플레이트는 상측으로 연장되어 가변 플레이트를 감싸면서 결합되는 체결부를 포함하며, 상기 체결부의 선단은 전류 제한기의 절개부에 위치하고, 상기 체결부는 절연 코팅부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 캡 어셈블리.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 절개부는 3곳에 위치하며 등각으로 배치된 구성을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 캡 어셈블리.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 체결부와 전류 제한기 사이에는 공간부가 있어 전기적으로 차단된 구성을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 캡 어셈블리.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 절연 코팅부의 절연물질로 타르를 채용한 것을 특징으로 하는 이차전지의 캡 어셈블리.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 서포트 플레이트의 테두리에는 가변 플레이트의 두께와 동일한 높이의 수직변이 포함된 것을 특징으로 하는 이차전지의 캡 어셈블리.