KR200280951Y1 - 전기이중층 캐패시터용 밀폐식 장방형 외장케이스 - Google Patents

Abstract

본 고안은 전기이중층 캐패시터용 밀폐식 장방형 외장케이스에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기이중층 캐패시터(100)를 수납함에 있어서, 양전극판(10) 및 음전극판(20)으로부터 각각 연장되어 형성된 극탭(12)(22)의 길이방향과 직각이 되도록 리드단자(60)를 리벳팅 결합시켜 수납할 수 있도록 하고, 간편한 조립구조를 갖는 전기이중층 캐패시터용 밀폐식 장방형 외장케이스에 관한 것이다. 본 고안에 따르면, 상부면에 전해액이 주입될 수 있는 주입공(110a) 및 주입을 원활하게 하는 통기공(110b)이 형성된 케이스 본체(110)와, 전해액의 누액과 절연 및 쇼트 방지를 위한 가스킷(120), 그리고 단자 체결구(132)가 마련된 금속 플레이트(130)로 구성되고, 상기 주입공(110a) 및 통기공(110b)은 밀봉 캡(150)에 의해 봉입될 수 있도록 하고, 상기 케이스 본체(110), 가스킷(120) 및 금속 플레이트(130)의 외주 가장자리에 볼트공(140)이 형성되어 상기 부재들(110)(120)(130)을 압착시킨 상태에서 볼트/너트(142)(144)의 조립에 의하여 간편하게 조립되는 전기이중층 캐패시터용 밀폐식 장방형 외장케이스가 제공된다.

Description

전기이중층 캐패시터용 밀폐식 장방형 외장케이스 {Sealing Rectangular Case for Electric Double Layer Capacitor}

본 고안은 전기이중층 캐패시터용 밀폐식 장방형 외장케이스에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기이중층 캐패시터를 수납함에 있어서 양전극판 및 음전극판으로부터 각각 연장되어 형성된 극탭의 길이방향과 직각이 되도록 리드단자를 리벳팅 결합시켜 수납할 수 있도록 하고, 간편한 조립구조를 갖는 전기이중층 캐패시터용 밀폐식 장방형 외장케이스에 관한 것이다.

최근에 전자기기, 가전제품 및 산업기기 등의 발전과 더불어 전자제품이 고급화, 소형화 및 경량화되고 있으며 이에 따라 전자제품의 다양화에 따른 부품의 다기능화도 요구되고 있다. 그 한가지의 예로써 2차 전지와 캐패시터의 기능을 합친 것으로, 서로 다른 계면에 형성된 전기이중층에서 발생하는 정전하 현상을 이용한 전기이중층 캐패시터(Electric Double Layer Capacitor)의 사용이 날로 증가하고 있다.

이러한 전기이중층 캐패시터는 액체상태 또는 고체상태의 전해액이 함침된 양극과 음극의 두 전극(분극성 전극)과, 이러한 두 전극 사이의 이온(ion) 전도만 가능케 하고 절연 및 단락 방지를 위한 세퍼레이터와, 전해액의 누액을 방지하고 절연 및 단락방지를 위한 가스킷, 그리고 이러한 구성요소를 포장하는 금속 외장 케이스로 된 단위셀로 구성되며, 이러한 단위셀 2~3개를 직렬로 적층하고 양극과 음극의 두 단자를 조합하여 완성된다.

전기이중층 캐패시터의 단위셀을 구성함에 있어서, 상기 양극 및 음극의 두 전극은 얇은 금속 포일(foil)로 된 집전체 상에 활성탄을 포함한 도전성 페이스트를 코팅시켜 형성된 양극 및 음극 전극판이 많이 채택되고 있다. 일반적으로, 양극 및 음극 전극판에는 이로부터 연장되어 극탭이 형성되어 있으며, 이러한 양극 및 음극 극탭은 동일한 전극끼리 적층, 접속하여 리드단자에 연결된다.

본 명세서에서는 전기이중층 캐패시터의 단위셀을 구성하는 양극 및 음극, 세퍼레이터, 리드단자를 통칭하여 전기이중층 캐패시터라 정의하고, 이하에서는 종래 기술에 따른 전기이중층 캐패시터를 구성하는 과정을 보인 도 1a 및 도 1b를 참조하여 설명한다.

도 1a 및 도 1b에 보인 바와 같이 종래 기술에 따른 전기이중층 캐패시터는 알루미늄 포일 등의 금속 집전체 상에 도전성 페이스트를 코팅시킨 양전극판(1)과, 상기 양전극판(1)과 동일하게 구성된 음전극판(2)을 세퍼레이터(3)를 사이에 두고 교호(交互)로 적층한 후, 양전극판(1)으로부터 연장되어 형성된 양극탭(1a)에는 양극 리드단자(1b)를 부착하고, 음전극판(2)으로부터 연장되어 형성된 음극탭(1b)에는 음극 리드단자(2b)을 부착하여 수납 봉지(4)에 압착됨으로써 그 제조를 완성한다.

이 때, 양극탭(1a)과 양극 리드단자(1b) 그리고 음극탭(2a)과 음극 리드단자(2b)는 전기용접(welding)에 의하여 상호 접합되는데, 통상적으로 하나의 용접점(W)을 중심으로 용접시켜야 되나 양극탭(1a)과 양극 리드단자(1b) 그리고 음극탭(2a)과 음극 리드단자(2b) 상호간의 접속상태가 좋지 않기 때문에 도 1c에 도시된 바와 같이 적어도 2개 내지 3개의 용접점(W)을 중심으로 접합하고 있다.

그러나, 양극탭(1a)이나 음극탭(2a)이 다수 개의 적층 수를 이루고 있음으로 인하여 도 1c에 도시된 바와 같이 2 내지 3개의 용접점(W)으로 접합을 함에도 불구하고 용접점(W)의 중심이 여전히 불안전한 접합상태를 이루어 작은 충격에도 접합이 쉽게 떨어지거나 분리되고, 그 중심을 향하여 용접점(W)이 국부적으로 감소되어 저항이 증가됨에 따라 전기적으로 그리고 물리적으로 안정되게 결합되지 못하였으며 그 용접공정 또한 반복적이어서 생산성 역시 좋지 않은 문제점이 있었다.

위와 같은 전기이중층 캐패시터는, 통상 여러 개 적층되어 도 2에 보인 바와 같이 금속 외장케이스(5)에 조립되어 질 수 있는데, 상기 음극 및 양극 리드단자(1b)(2b)가 양극탭(1a) 및 음극탭(2a)에 길이방향으로 연장하여 연결되어짐에 따라, 외장케이스(5) 상부의 많은 공간을 차지하게 되어 필연적으로 외장케이스(5)의 부피가 커져, 결국 전기이중층 캐패시터가 대형화 및 고중량화되는 문제점이 있었다.

또한, 종래 이러한 전기이중층 캐패시터를 수납하는 외장케이스(5)는 도 2에 보인 바와 같이, 상부가 개방된 개구부(6a)를 가지며 전기이중층 캐패시터를 수납하는 금속 케이스 본체(6)와, 전기이중층 캐패시터의 극탭(1a)(2a)에 수직으로(도 2에서 보았을 때) 연결된 리드단자(1b)(2b)와 연결되는 음극 접지부(8) 및 양극 접지부(9)가 마련되고, 전해액을 주입할 수 있는 주입공(7a)이 형성된 밀봉 뚜껑(7)으로 구성되며, 밀봉 뚜껑(7)의 외면 가장자리는 금속 케이스 본체(6)의 내부를 밀폐시키기 위하여 케이스 본체(6)의 개구부(6a)를 이루는 테두리에 용접되어 형성된다.

그러나, 위와 같은 종래의 밀폐식 장방형 외장케이스(5)는 상기 금속 케이스 본체(6)를 봉입하기 위하여 용접방식이 채택됨에 따라 용접 시 발생한 열이 전기이중층 캐패시터에 가해져 전기이중층 캐패시터의 전기적인 성능을 저하시키는 문제점이 있었다.

따라서, 본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 캐패시터를 수납함에 있어서 양전극판 및 음전극판으로부터 각각 연장되어 형성된 극탭과 리벳팅 결합되어진 리드단자를 상기 극탭의 길이방향과 직각으로 연결되어진 상태로 수납할 수 있도록 하고, 간편한 조립구조를 갖는 전기이중층 캐패시터용 밀폐식 장방형 외장케이스를 제공하려는 것이다.

도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 따른 전기이중층 캐패시터의 구성 과정을 보인 공정도.

도 2는 종래 기술에 따른 밀폐식 장방형 외장케이스를 보인 것으로, 전기이중층 캐패시터가 수납된 모습을 보인 일부 절단 분해 사시도.

도 3은 본 고안의 전기이중층 캐패시터용 밀폐식 장방형 외장케이스를 보인 분해 사시도.

도 4는 본 고안의 전기이중층 캐패시터용 밀폐식 장방형 외장케이스에 수납될 수 있는 전기이중층 캐패시터를 보인 분해 사시도.

도 5는 본 고안의 전기 이중층 캐패시터용 밀폐식 장방형 외장케이스에 상기 도 4에 도시된 전기이중층 캐패시터가 수납되는 모습을 보인 분해 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10: 양전극판 12: 양극탭

12a, 22a: 리벳 구멍 20: 음전극판

22: 음극탭 30: 세퍼레이터

40: 수납 봉지 50: 리벳핀

60: 리드단자 100: 전기이중층 캐패시터

110: 케이스 본체 110a: 주입공

110b: 통기공 120: 가스킷

130: 금속 플레이트 132: 단자 체결구

140: 볼트공 142: 볼트

144: 너트 150: 밀봉 캡

200: 외장케이스

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 전기이중층 캐패시터용 밀폐식 장방형 외장케이스를 상세히 설명한다.

도 3은 본 고안의 전기이중층 캐패시터용 밀폐식 장방형 외장케이스를 보인 분해 사시도이고, 도 4는 본 고안의 따른 전기이중층 캐패시터용 밀폐식 장방형 외장케이스에 수납될 수 있는 전기이중층 캐패시터를 보인 분해 사시도이며, 도 5는 본 고안의 전기 이중층 캐패시터용 밀폐식 장방형 외장케이스에 상기 도 4에 도시된 전기이중층 캐패시터가 수납되는 모습을 보인 분해 사시도이다.

도 3에 보인 바와 같이 본 고안의 전기이중층 캐패시터용 밀폐식 장방형 외장케이스(200)는 전기이중층 캐패시터가 수납되는 케이스 본체(110)와, 전해액의 누액과 절연 및 쇼트 방지를 위한 것으로 고무, 실리콘 등의 탄력성 절연 재질의 가스킷(120), 그리고 리벳핀(50)이 관통되는 단자 체결구(132)가 마련된 금속 플레이트(130)로 구성되고, 볼트/너트(142)(144)의 결합에 의하여 조립되며, 전체적으로 사각형상의 구조를 갖는다.

상기 케이스 본체(110)의 상부면에는, 전해액이 주입될 수 있는 주입공(110a)과, 상기 케이스 본체(110)가 가스킷(120) 및 금속 플레이트(130)와 결합된 상태에서 주입공(110a)에 전해액을 주입 시 외부와 연통되게 하여 원활한 주입이 될 수 있도록 한 통기공(110b)이 형성된다. 이러한 주입공(110a) 및 통기공(110b)은 고무와 같은 탄성 재질의 밀봉 캡(150)에 의해 봉입된다.

또한, 케이스 본체(110), 가스킷(120) 및 금속 플레이트(130)의 외주 가장자리에는 볼트(142)가 끼워져 너트(144)에 조립될 수 있도록 하기 위하여 다수의 볼트공(140)이 마련된다. 아울러, 상기 볼트(142)는 통상의 금속 볼트에 절연 및 쇼트를 방지를 위하여 절연성 피복재(142a)가 수나사(142b)가 형성된 부분을 제외한 전체에 피복된 것이다.

따라서, 본 고안의 외장케이스(200)는 전기이중층 캐패시터(100)를 수납하고, 전기이중층 캐패시터(100)에 형성된 리드단자를 단자 체결구(132)에 관통되게 하여 외부로 인출한 다음, 상기 부재(110)(120)(130)들을 압착시킨 상태에서 볼트/너트(142)(144)의 조립에 의해 밀봉되는 구조를 갖는다. 상기 단자 체결구(132)에 관통될 수 있는 리드단자는 종래 기술을 보인 도 2에 도시된 바와 같은 전기이중층 캐패시터에 형성된 리드단자(1a)(1b)를 구부려 외부로 인출할 수 있으나, 아래에 설명되는 전기이중층 캐패시터를 구성하는 리벳핀(50)이 관통할 수 있게 하는 것이 바람직하다.

즉, 위와 같은 본 고안의 외장케이스(200)에 수납될 수 있는 바람직한 전기이중층 캐패시터를 보인 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 4에 보인 바와 같이, 수납 봉지(40)와, 세퍼레이터(30)를 사이에 두고 교호(交互)로 적층되어 상기 수납 봉지(40)에 내장되는 양전극판(10) 및 음전극판(20)과, 상기 양전극판(10) 및 음전극판(20)으로부터 각각 연장되어 형성된 양극탭(12) 및 음극탭(22)에 천공된 리벳 구멍(12a)(22a)에 삽입되는 리벳핀(50)과, 상기 리벳핀(50)에 결합되는 음극 및 양극 리드단자(60)로 이루어지되, 상기 리드단자(60)가 극탭(12)(22)의 길이방향과 직각으로 결합되는 전기이중층 캐패시터(100)를 수납할 수 있다.

상기 리벳핀(50)은 리드단자(60)에 삽입되어 결합될 수 있도록 나사돌기(51)가 형성되어 있으며, 이에 대응하여 리드단자(60)의 일측에는 나사홈(61)이 형성된다. 아울러, 상기 리드단자(60)의 타측에는 전류를 인가시킬 수 있도록 전류단자와 접지되는 접지부(62)가 돌출되어 마련되어 있다.

또한, 리벳핀(50)과 리드단자(60)의 결합 시 극탭(12)(22)의 훼손을 방지하기 위하여 리벳핀(50)에 끼워져 결합될 수 있도록 상기 극탭(12)(22)과 리드단자(60) 사이에는 리벳링(52)이 마련된다.

따라서, 도 5에 보인 바와 같이, 본 고안의 외장케이스(200)는, 특히 상기 도 4에 보인 바와 같은 전기이중층 캐패시터(100)를 1개 또는 2이상을 수납할 수 있게 한 것으로, 다수 개로 정연히 적층된 극탭(12)(22)을 동일 극탭(12)(22)끼리 리벳팅 결합시키는 리벳핀(50)이 단자 체결구(132)를 관통하여 리드단자(60)에 수평적으로(도면에서 보았을 때) 결합된 상태로 수납할 수 있다. 이에 따라, 극탭(12)(22)과 리드단자(60)를 종래의 용접방법보다 견고하게 결합시킬 수 있으며, 리드단자(60)가 좌우로 인출되어 외장케이스(200)의 부피를 줄일 수 있어 결국 전기이중층 캐패시터의 소형화 및 경량화를 도모할 뿐만 아니라, 전체적으로 전기이중충 캐패시터를 구성하는 요소 상호간을 간편한 조립구조로 형성되게 할 수 있다.

또한, 진공상태에서 본 고안의 외장케이스(200)에 전해액을 주입할 경우, 케이스 본체(110)의 상부면에 형성된 통기공(110b)에 의해 외압과 내압의 신속한 평형이 이루어질 수 있게 하여 전해액의 주입을 원활하게 한다.

전술한 바와 같이, 본 고안의 전기이중충 캐패시터용 밀폐식 장방형 외장케이스(200)는 볼트/너트(142)(144)의 간편한 조립에 의한 밀폐구조를 가지며, 전기이중층 캐패시터(100)를 구성하는 극탭(12)(22)에 리드단자(60)를 직각으로 접속할 수 있어 외장케이스(200)의 상부 공간을 차지하는 부피를 줄일 수 있으므로 결국 전기이중층 캐패시터의 소형화 및 경량화를 도모할 수 있는 장점이 있다.

Claims (2)

1. 전기이중층 캐패시터(100)를 수납하는 밀폐식 장방형 외장케이스에 있어서,

   상부면에 주입공(110a) 및 통기공(110b)이 형성된 케이스 본체(110)와, 전해액의 누액과 절연 및 쇼트 방지를 위한 가스킷(120), 그리고 단자 체결구(132)가 마련된 금속 플레이트(130)로 구성되고, 상기 케이스 본체(110), 가스킷(120) 및 금속 플레이트(130)의 외주 가장자리에 볼트(142) 및 너트(144)에 의하여 조립될 수 있도록 볼트공(140)이 형성된 것임을 특징으로 하는 전기이중층 캐패시터용 밀폐식 장방형 외장케이스.
2. 제 1항에 있어서, 상기 케이스 본체(110)에 형성된 주입공(110a) 및 통기공(110b)을 봉입할 수 있는 탄성 재질의 밀봉 캡(150)을 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 전기이중층 캐패시터용 밀폐식 장방형 외장케이스.