KR20020037687A - 2차 배터리용 커버 - Google Patents

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KR20020037687A
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가토도모히로
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Abstract

단자 부재로도 작용하는 리벳과 절연 부재로도 작용하는 밀봉 부재를 이용하여, 단자 부재와 절연 부재를 제거함으로써 오직 3개의 부품, 즉 몸체, 리벳 및 밀봉 부재로만 리드를 형성한다. 밀봉 부재는 개별적인 부재인 원통부와 플랜지부를 갖는다. 원통부는 불소 수지 튜브를 절단하여 형성된다. 플랜지부는 폴리프로필렌 수지 박판을 펀칭하여 형성된다. 따라서, 부품의 수를 4개로 줄여, 종래 리드에 비하여 부품 가격과 제조 비용을 낮출 수 있다.

Description

2차 배터리용 커버 {COVER FOR SECONDARY BATTERY}
본 발명은 2차 배터리에 관한 것으로서, 특히 저가로 제조할 수 있는 개선된 형태의 배터리에 관한 것이다.
셀룰러폰의 보급이 급증하고 있다. 셀룰러폰의 전원으로서, 니켈 카드뮴(nickel-cadmium) 배터리와 니켈 수소(nickel-hydrogen) 배터리를 대신하여 리듐 이온(lithium ion) 배터리를 보통 사용한다.
리듐 이온 배터리는 니켈 카드뮴 배터리에 비해 동작 전압이 높고 에너지 용량이 크기 때문에, 오래 지속되면서 추가적인 충전(additive charging)으로 인해 덜 열화되는 전기적 특성을 갖는다. 또한, 리듐 이온 배터리는 경량이다. 이런 특성으로 인하여, 셀룰러폰 및 비디오 카메라 같은 경량의 얇으며 짧고 소형인 장치에 사용하기에 유리하다.
그러나, 리듐 이온 배터리는 상기한 이점을 가지는 반면, 고가인 것이 문제이다.
본 발명의 목적은 종래의 것보다 저가인 리듐 이온 배터리를 제공하는 것이다.
도 1a, 1b 및 1c는 제1, 제2 및 제3 실시예의 리드의 단면도이다.
도 2a는 종래 리드의 평면도이다.
도 2b는 종래 리드의 단면도이다.
도 3은 종래 리드의 분해 사시도이다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 리듐 이온 배터리의 리드(lid)의 구조를 개선시켜 저가로 제조함으로써 전체 리듐 이온 배터리의 가격을 낮춘다. 먼저, 도 2와 도 3을 참조하여, 종래의 사각형(square-shape) 리듐 이온 배터리의 리드 구조를 설명한다.
도 2에 도시한 사각형 리듐 이온 배터리의 리드(10)는 알루미늄 또는 니켈로 도금된 아이언 판(iron plate)으로 구성된 몸체(1)를 가지며, 리드가 위치하는 하우징(housing)의 형상에 대응하는 직사각형 형상을 갖는다. 몸체의 중앙에는, 리드선(lead wire)을 장착하는 직사각형 단자(2)가 단자(2)보다 조금 큰 절연 부재(3)와 함께 밀봉 부재(sealing member)(4)를 관통하여 리벳(5)으로 결합된다. 도면에서, 몸체(1)의 박벽부(thin-wall portion)(6)는 하우징의 내부 압력이 증가할 경우에 안전 밸브로서 작용한다. 구멍(7)은 전해액(electrolyte)을 붓기 위해 설치된다.
다음, 분해 사시도인 도 3을 참고하여 리드(10)의 각 부분의 결합 형태를 설명한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 몸체(1) 중앙부에는, 단자(2)를 장착하는 구멍(1a)과 절연 부재(3)가 형성된다. 몸체(1)에 단자 부재(2)와 절연 부재(3)를 장착하기 위하여 부재들(2, 3)의 중앙에 관통 구멍(2a, 3a)을 각각 형성한다.
단자 부재(2)와 절연 부재(3)를 장착하는 밀봉 부재(4)는 일단에 외측 플랜지(outward flange)(4a)를 갖는 실린더이다. 원통부(4b)는 몸체(1) 중앙의 장착 구멍과 일치하는 외경을 갖는다. 밀봉 부재(4)는 폴리프로필렌 수지를 주입식 주조(injection molding)하여 형성한다. 상기 부재들은 이하의 방식으로 몸체(1)에 장착된다.
먼저, 도 3을 참고하면, 관통 구멍(2a, 3a)의 중앙이 정렬되도록 단자 부재(2)와 절연 부재(3)를 함께 겹쳐 놓는다. 이 후, 이들은 몸체(1) 중앙의 장착 구멍(1a)의 중앙부와 정렬되는 관통 구멍(2a, 3a)과 함께 몸체(1)에 위치한다.
다음, 밀봉 부재(4)의 원통부(4b)는 3 부재의 관통 구멍(1a, 2a, 3a) 내에 몸체의 뒤에서 삽입된다. 이 후, 리벳(5)을 몸체의 뒤에서부터 밀봉 부재(4)의 원통부(4b)에 삽입하고 코킹(caulking)으로 결합한다. 이제, 커버(10)는 도 2에 도시한 상태이다.
리드선(도시하지 않음)은 단자 부재(2)의 표면에 용접(welding)으로 장착되며, 또한 몸체(1)에 장착된다. 용접을 확실하게 하기 위하여, 단자 부재(2)로서, 도면에 도시한 몸체(1)에 비해 큰 점유율을 갖는 영역을 갖는 몸체가 필요했었다.
하지만, 용접 기술의 발전으로, 필요한 영역을 감소시킬 수 있게 되어 코킹후에 리벳(5)의 단면(end face) 영역과 실질적으로 동일한 밸브에 용접할 수 있다.
따라서, 리벳(5)을 단자로 사용하고 리드선(lead wire)을 리벳(5)에 용접하여 단자 부재(2)를 제거할 수 있다. 이는 부품 수의 감소로 인해 저가로 리드(10)를 제조할 수 있도록 한다.
따라서, 본 발명에서, 리벳(5)은 또한 단자 부재(2)로 사용되어 부품 수를 4개로 줄인다.
또한, 밀봉 부재(4)를 절연재로 형성하고 또한 이를 절연 부재(3)로 사용함으로써, 부품 수를 3개로 줄일 수 있다(도 1b 및 1c 참조).
더욱이, 본 발명에 따르면, 밀봉 부재(4)는 원통부(4b)와 플랜지부(4a)로 구성될 수 있다. 이러한 배열의 이점을 이하에서 설명한다.
전술한 바와 같이, 절연 부재(3)는 저가의 폴리프로필렌 수지를 주입식 주조하여 형성된다. 그러나, 하우징을 얇게 하여 배터리의 크기(두께)를 줄이는 경우, 하우징과 리드(10) 용접시 발생하는 열의 영향이 커져, 열에 취약한 폴리프로필렌 수지는 열을 견디지 못한다. 따라서, 크기를 줄이는 것은 불가능하였다. 폴리프로필렌 수지 대신, 내열성이 높은 불소 수지(fluororesin)를 이용하는 것을 고려중이다.
그러나, 불소 수지는 고가일뿐더러 주입식 주조에도 어려움이 있어, 주입식 주조를 행하기 위해서는 특급 수지를 사용해야 한다. 따라서, 가격이 다른 재료에 비하여 높다.
본 발명에서, 밀봉 부재(4)는 서로 분리되어 있으며 형상이 간단한원통부(4b)와 플랜지부(4b)로 이루어진다.
이러한 배열로 인해, 판재에 펀칭(punching)하거나 압출 성형(extruding)하여 단순 형태의 원통부(4b)와 플랜지부(4a)용 디스크(disk)를 제조할 수 있다. 상기 작업은 비용면에서 저가이다. 따라서, 고가이지만 내열성이 뛰어난 불소 수지를 사용할 수 있으며, 결국에는 종래의 것보다 저가인 제품을 얻을 수 있다.
또한, 전체 밀봉 부재(4)에서, 플랜지부(4a)는 원통부(4b) 만큼 높은 밀봉성(sealability)이 필요한 것은 아니지만 절연성은 반드시 필요한 부분이다. 따라서, 용접하는 동안의 열 증가(heat buildup)의 영향으로 변형될 지라도, 이는 큰 문제를 일으키지 않는다. 따라서, 플랜지부(4a)는 고가의 불소 수지가 아니라 저가의 펀칭에 의한 저가의 폴리프로필렌 수지의 박판재(sheet member)로 형성될 수 있다. 이는 또한 제조 원가를 낮춘다.
리듐 이온 배터리를 참고하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 리듐 이온 배터리에 한정되는 것이 아니라, 리드가 리드선 연결을 위한 동일 구조를 갖는 경우라면 니켈 카드뮴 배터리 및 니켈 수소 배터리와 같은 2차 전지에도 적용될 수 있다.
실시예
이하에서는 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다. 종래 리드와 동일한 부품은 동일한 도면부호를 사용하고 그에 대한 설명을 생략한다. 도면에서, 리드(lid)에 연결된 리드선(lead wire)은 도시하지 않았다.
제1 실시예
도 1a에 도시한 실시예는 종래의 단자 부재(2)와 절연 부재(3)를 갖는 리드(10)이다. 그러나, 밀봉 부재(4)는 서로 별개로 형성된 원통부(4b)와 플랜지부(4a)를 갖는다.
밀봉성이 특별히 요구되는 원통부(4b)에 대해서는, 고가이지만 내열성이 우수한 불소 수지를 사용하여 용접 동안의 열 증가에 노출될 때라도 덜 변형되도록 한다. 원통부(4b)는 튜브(tube)를 절단하여 형성될 수 있다.
한편, 절연성을 주로 필요로 하지만 약간의 변형을 허용하는 플랜지부(4a)는 도우넛 형태(doughnut-shaped)의 디스크에 폴리프로필렌으로 형성된 박판재를 펀칭하여 저가의 폴리프로필렌으로 형성한다.
원통부(4b)와 플랜지부(4a) 모두에 대해서, 복잡한 형태의 주조없이 기존의 수지와 판금을 사용하므로, 서로 일체로된 원통부(4b)와 플랜지부(4a)를 갖는 밀봉 부재(4)보다 저가로 이들을 제조할 수 있다.
제2 실시예
도 1b에 도시한 실시예에서, 단자 부재(2)로 작용하는 리벳(5)과 절연 부재(3)로 작용하는 밀봉 부재(4)를 이용함으로써, 단자 부재(2)와 절연 부재(3)를 제거하여 리드(10)를 오직 3개의 부품, 즉 몸체(1), 강성 리벳(solid rivet)(5) 및 밀봉 부재(4)로 형성한다.
제1 실시예와 같이, 밀봉 부재(4)에 대해서는, 원통부(4b)와 플랜지부(4a)는 별개의 요소로 형성한다. 원통부(4b)는 불소 수지를 튜브를 절단하여 형성되고, 플랜지부(4a)는 폴리프로필렌 박판재를 펀칭하여 형성된다.
제2 실시예는 단자 부재(2) 또는 절연 부재(3)가 없으므로, 부품 비용 및 제조 비용이 덜 고가이다.
제3 실시예
도 1c에 도시한 실시예에서, 제2 실시예처럼 밀봉 부재(4)를 원통부(4b)와 플랜지부(4b)로 분리하는 대신, 주입식 주조로 형성된 일체형을 사용한다.
이러한 배열로 인하여 부품의 수가 제2 실시예보다 감소하고, 오직 3개의 부품, 즉 리드 몸체(1), 리벳(5) 및 밀봉 부재(4)로 감소한다. 따라서, 조립이 간편하다.
하지만, 서로 일체화된 원통부(4b)와 플랜지부(4a)를 갖는 복잡한 형상을 압출식 주조로는 제조할 수 없으므로, 주입식 주조로 형성한다. 전술한 바와 같이, 제3 실시예에서는 비용을 증가시키는 불소 수지 대신 폴리프로필렌을 사용한다.
따라서, 폴로프로필렌 수지는 내열성에 있어서 불소 수지보다 열등하므로, 열을 주변으로 분산시키기 위하여, 제3 실시예는 리드 몸체(1)가 제2 실시예보다 폭과 길이가 큰 것에 적용할 수 있다.
각 실시예의 리드(10)의 구조는 상기한 바와 같이, 니켈 카드뮴 배터리, 니켈 수소 배터리 기타 다른 2차 배터리에도 적용할 수 있다. 구조의 관점에서, 배터리는 종래의 것보다 저가로 제조될 수 있다.
본 발명에서, 2차 배터리의 리드가 전술한 바와 같이 구성되므로, 종래의 것보다 보다 저가로 2차 배터리를 제조할 수 있다.

Claims (7)

  1. 구멍을 가지면서 형성되는 판형 몸체(plate-shaped body),
    단자 부재 아래에 배열되는 절연 부재와 함께 상기 몸체에 형성되는 상기 구멍의 주변 에지(peripheral edge)에 서로 중첩되는 단자 부재(terminal member)와 절연 부재(insulating member),
    일 단(one end)에 플랜지부(flange portion)를 가지며 상기 구멍에 삽입되는 원통형 밀봉 부재(cylindrical sealing member), 그리고
    상기 밀봉 부재에 삽입되고 코킹(caulking)되어 상기 단자 부재와 상기 절연 부재를 상기 몸체에 결합시키는 리벳(rivet)
    을 포함하며,
    상기 밀봉 부재는 상기 플랜지를 형성하는 구멍을 갖는 평판(flat plate) 및 상기 플랜지부와 별개인 원통부로 이루어지는
    2차 배터리의 리드(lid).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 원통부는 불소 수지(fluororesin)로 이루어지는 2차 배터리의 리드.
  3. 구멍을 가지면서 형성되는 판형 몸체,
    상기 몸체에 형성되는 상기 구멍에 장착되는 절연 부재,
    일 단에 플랜지부를 가지며 상기 구멍에 삽입되는 원통형 밀봉 부재,
    상기 밀봉 부재에 삽입되고 코킹되어 상기 절연 부재와 상기 밀봉 부재를 상기 몸체에 결합시키는 리벳, 그리고
    상기 리벳의 한 단면(one end face)에 장착되는 리드선(lead wire)
    을 포함하는 2차 배터리의 리드.
  4. 구멍을 가지면서 형성되는 판형 몸체,
    상기 몸체에 형성되는 상기 구멍에 삽입되며, 일 단에 플랜지부를 가지고 절연 부재로 구성되는 원통형 밀봉 부재,
    상기 밀봉 부재에 삽입되고 코킹되어 상기 밀봉 부재를 상기 몸체에 결합시키는 리벳, 그리고
    상기 리벳의 한 단면에 장착되는 리드선
    을 포함하는 2차 배터리의 리드.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 밀봉 부재는 불소 수지로 이루어지는 2차 배터리의 리드.
  6. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 밀봉 부재는 상기 플랜지부를 형성하는 구멍을 갖는 평판 및 상기 플랜지부와 별개인 원통부를 포함하는 2차 배터리의 리드.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 원통부는 불소 수지로 이루어지는 2차 배터리의 리드.
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