KR20030040136A - 밀폐형 전지 - Google Patents

Abstract

태브의 접합시의 열적인 영향, 경시적인 코킹(caulking) 상태가 느슨해짐에 따라 봉구(封口)불량이 생기지 않는 밀폐형 전지를 제공하는 것으로, 전지 캔(battery can)의 개구부를 봉구하는 금속판에 형성한 관통구멍의 내면, 및 관통구멍 주위의 금속판의 양면을 피복하는 절연성 부재가 배치되고, 절연성 부재의 전지의 외면에 위치하는 면상에는 한 쪽 면에 합성수지층을 형성한 전극 인출판의 합성수지층면을 접하게 배치하여, 전극 인출판의 관통구멍을 관통한 전극 도출 핀에 의해서 일체화한 전극 단자를 갖는 밀폐형 전지.

Description

밀폐형 전지{Sealed battery}

본 발명은 밀폐형 전지에 관한 것으로, 특히 전지 캔의 극성과 다른 극성의 전지 단자를 절연성 부재를 통해 설치된 전극 단자로 이루어지는 전극 인출판을 갖는 밀폐형 전지에 관한 것이다.

소형 전자기기의 전원으로서 각종 전지가 이용될 때. 휴대 전화, 노트 퍼스널 컴퓨터, 캠코더 등의 전원으로서, 소형으로 대용량의 밀폐형 전지가 이용되고 있고, 리튬 전지나 리튬 이온 2차 전지 등의 비수전해액을 사용한 밀폐형 전지가 이용되고 있다.

기기의 소형화에 대응하여, 원통형 전지에다가, 작은 공간을 유효하게 이용할 수 있는 각형 밀폐식 전지가 널리 이용되고 있다. 각형 전지에 있어서는, 전지의 한 쪽 전극으로서 작용하는 전지 캔과 절연성 부재에 의해 격리한 전극 단자가 설치되어 있다.

도 2는 각형 밀폐형 전지의 일례를 설명하는 도면이다.

밀폐형 전지(1)는 스텐레스강, 니켈 도금을 표면에 실시한 연강 등으로 이루어지는 각통상 금속 용기(2; 이하, 전지 캔이라 칭한다)에, 양극 전극 및 음극 전극을 세퍼레이터를 통해 적층한 것을 권회한 전지 요소가 수납되어 있고, 전지 캔(2)의 상단에는 금속판(3)에 외부 절연판(4A), 양극측의 전극 인출판(5)을 양극측의 전극 도출 핀(6)에 의해 일체화하여 구성한 헤더(7)를 전지 캔(2)의 개구부에 설치하여 봉구한 것으로, 헤더(7)의 일부에는 전지의 내부압력의 이상한 상승시에 압력을 개방하기 위해 다른 부분보다도 두께가 얇은 부분(8), 전해액의 주액 구멍(9)이 형성되어 있고, 주액 구멍(9)으로부터 전해액을 주입한 후에 스텐레스강 등의 금속으로 이루어지는 부재를 매립하여, 용접함으로써 봉구하고 있다.

도 3는 헤더의 일례를 설명하는 도면으로, 도 3(a)은 단면도이고, 도 3(b)은 헤더의 분해사시도로, 양극 도출 핀의 코킹 전의 상태를 설명하는 도면이다.

스텐레스강, 니켈 도금을 실시한 연강판 등으로 이루어지는 금속판(3)에 형성한 관통구멍(10)에 하부에서 폴리프로필렌, 플루오르 수지 등으로 이루어지는 내부 절연판(4B)을 설치하고, 상부에는 외부 절연판(4A)을 설치하며, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 등의 도전성이 양호한 금속으로 이루어지는 고리부(6A)를 갖는 전극 도출 핀(6)을 내부 절연판(4B)에 형성한 구멍을 관통시켜, 전극 인출판(5)을 장착하여, 전극 도출 핀의 고리부(6A)와 기둥형상부(6B)의 선단을 상하로부터 코킹함으로써 헤더(7)가 형성된다.

제작된 헤더(7)의 전극 도출 핀(6)의 고리부(6A)에, 전지 요소에 접합하여 절연성 부재(8)로 피복된 도전 태브(9)를 접합한 후에 전지 캔의 개구부에 끼워 맞춰 주위를 레이저 용접을 행하여 봉구시킨다.

헤더의 조립시에 전극 도출 핀(6)은 코킹에 의해 눌러 찌부러져서, 전극 인출판(5)의 평면과 접촉하여, 전극 도출 핀과 양극 인출판(5) 사이에 도전 접속이 형성된다. 한편, 전극 인출판(5)의 하면은 외부 절연판(4A)의 표면과 접하여 기밀성을 유지한다.

그러나, 전극 인출판에는 전지를 외부 회로에 접속하기 위한 태브가 땜납, 용접 등의 방법에 의해서 접합되지만, 접합시의 열이력에 의한 외부 절연판의 합성 수지의 수축, 또는 코킹 상태의 느슨함에 의한 기밀 유지력의 저하가 일어날 가능성이 있었다.

본 발명은 전극 도출 핀을 코킹하여 봉지한 전극 봉지 구조를 갖는 전지에 있어서, 절연성, 기밀성이 우수하고, 절연판과 전극 인출판 사이의 기밀 유지성이양호하며, 경시적인 변화가 작고 신뢰성이 높은 밀폐형 전지를 제공하는 것을 과제로 하는 것이다.

도 1은 본 발명의 밀폐형 전지를 설명하는 도면이다.

도 2는 각형(角型) 밀폐형 전지의 일례를 설명하는 도면이다.

도 3은 헤더의 일례를 설명하는 도면이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1: 밀폐형 전지 2: 금속 용기

3: 금속판 4A: 외부 절연판

4B: 내부 절연판 5: 전극 인출판

5A: 합성수지층 6: 전극 도출 핀

7: 헤더

본 발명은 밀폐형 전지에 있어서, 전지 캔의 개구부를 봉구하는 금속판에 형성한 관통구멍의 내면, 및 관통구멍 주위의 금속판의 양면을 피복하는 절연성 부재가 배치되고, 절연성 부재의 전지의 외면에 위치하는 면상에는 한 쪽 면에 합성수지층을 형성한 전극 인출판의 합성수지층면을 접하게 배치하여, 전극 인출판의 관통구멍을 관통한 전극 도출 핀에 의해 일체화한 전극 단자를 갖는 밀폐형 전지에 의해 해결할 수 있다.

전극 인출판에 형성한 합성수지층이 에폭시 수지층인 상기 밀폐형 전지이다.

또한, 리튬 이온 전지인 상기 밀폐형 전지이다.

본 발명의 밀폐형 전지는 전극 도출 핀을 코킹하여 전극 인출판을 일체화하여, 전극 인출 단자부를 형성한 밀폐형 전지에 있어서, 전극 인출 단자부의 전극 인출판에 땜납, 또는 용접 등의 열적인 수단에 의해 외부 접속 회로를 접속한 경우에는, 절연성 부재가 경시적으로 기밀성이 불량해지거거나, 전기저항이 증가하는 현상을 전극 인출판의 한 쪽 면에 합성수지층을 형성한 부재를 이용함에 따라 가능한 것을 알아낸 것이다.

도 1은 본 발명의 밀폐형 전지를 설명하는 도면이다.

도 1(a)은 밀폐형 전지의 전극 인출 단자부를 설명하는 단면도이고, 도 1(b)은 헤더(7)의 조립전의 각 부재를 설명하는 사시도이다.

밀폐형 전지를 형성하는 헤더(7)의 금속판(3)에는 금속판(3)에 형성한 관통구멍(10)의 내면을 덮음과 동시에, 관통구멍의 주위의 금속판(3)의 상하 면을 덮 도록 외부 절연판(4A), 내부 절연판(4B)을 배치하고, 외부 절연판(4A)의 상부에 전극 인출판(5)이 설치되어 있다.

전극 인출판(5)에는 한 쪽 면에 합성수지층(5A)이 형성되어 있고, 합성수지층(5A)이 외부 절연판(4A)의 표면에 접하고 있으며, 내부 절연판(4B) 측에서 관통시킨 전극 도출 핀(6)을 코킹하여 봉구하여 일체화한 것이다.

전극 도출 핀(6)의 고리부(6A)에는 전지 요소의 전지 전극에 접합한 절연성 부재(11)로 보호된 도전 태브(12)가 접합되어 전지 요소와의 도전 접속이 행해진다.

또한, 헤더의 전지의 내부측 및 관통구멍의 내벽면에 위치하는 내부 절연판(4B)은 도 1(b)에 도시하는 바와 같이 금속판(3)에 형성한 관통구멍에 삽입하여 장착해도 되지만, 금속판과 절연성 재료를 인사이드 몰드 등에 의해 금속판과 일체로 형성한 것이어도 된다.

인사이드 몰드 등에 의해 절연성 부재가 헤더를 구성하는 덮개체 부분의 금속판에 일체로 형성된 경우에는, 절연성 부재를 다수의 부재에 의해 구성한 경우에 비하여, 두께를 얇게 할 수 있기 때문에, 헤더의 소형화가 가능해진다. 또한, 헤더의 조립 공정수를 감소하는 것이 가능해진다.

절연성 부재로는 폴리프로필렌, 또는 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알콕시에틸렌 공중합체(PFA), 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체(FEP) 등의 열가소성 플루오르 수지 등을 들 수 있다.

헤더의 외면에 위치하는 외부 절연판(4A)의 상면에 설치하는 전극 인출판으로는 니켈 판, 니켈 도금을 실시한 연강판, 동판, 백색 합금판 등을 사용할 수 있다.

전극 인출판상에 형성하는 합성수지층으로는 내열성이 양호하고, 금속 재료와의 밀착성이 양호한 에폭시 수지층, 폴리우레탄 수지층, 폴리염화비닐 수지층 등이 바람직하다. 이들 중에서도, 내용제성의 면에서 에폭시 수지층이 바람직하다. 이들 합성수지층은 각종 방법으로 형성할 수 있지만, 도포에 의해 형성하는 것이 바람직하다.

합성수지층은 5㎛ 내지 30㎛의 두께로 하는 것이 바람직하고, 특히 도포에 의해 형성하는 경우에는, 5㎛ 보다도 얇으면 도포 불균일이 발생하고, 30㎛보다도 두꺼우면 도포가 곤란하게 된다.

전극 인출판은 니켈 판, 니켈 도금을 실시한 연강판, 동판, 백색 합금판 니켈 등의 판상체에 똑같은 두께로 경화성 조성물을 도포한 후에 경화시키고, 이어서 소망 형상으로 절단하여, 전극 도출 핀의 구멍의 형성 등을 햄함으로써 제조할 수 있다.

또한, 전극 도출 핀으로는 알루미늄 또는 그 합금으로 이루어지는 금속 소재를 전극 도출 핀의 형상으로 가공후에 소둔을 행한 것을 사용하는 것이 바람직하다.

전극 도출 핀은 소둔에 의해, 코킹시의 변형이 균일해짐과 동시에, 또한 표면 경도가 저하하여, 표면의 잔금 등도 생기기 어렵게 됨에 따라 절연성 부재와의 사이의 밀폐성 등이 양호한 것으로 된다.

전극 도출 핀은 소둔에 의해 일시적으로 경도가 저하하지만, 코킹 가공에 의해 가해진 충격으로 가공 경화가 일어나기 때문에, 코킹후의 전극 도출 핀은 소둔 가공을 행하지 않은 것으로 동일한 경도를 나타내기 때문에, 봉구 특성의 저하, 또는 전극 도출 핀의 코킹 강도의 저하가 생기는 일은 없다.

이하에 실시예, 비교예를 개시하여 본 발명을 설명한다.

실시예 1:

긴 변이 33㎜, 짧은 변이 5㎜인 직사각형 형상의 니켈 도금 연강판의 중앙에 형성한 직경 2.6㎜의 관통구멍에 외부 절연판, 및 내부 절연판을 장착하고, 직경 2.0 mm의 구멍을 중앙에 가지며, 한 쪽 면에 두께 7㎜의 에폭시 수지층을 형성한 니켈판제 전극 인출판을 설치하고, 직경 1.5㎜의 원주상 알루미늄제 전극 도출 핀을 내부 절연판측에서 관통시켜, 전극 도출 핀의 상하로부터 코킹하여 헤더를 제조하였다.

높이 48㎜, 폭 29㎜, 두께 6㎜의 니켈 도금 연강제 전지 캔에 리튬 이온 전지의 전지 요소를 수납하여 헤더를 용접한 후에, 전해액 주입구로부터 전해액을 주액하고, 이어서 전해액 중 액구를 봉구하여 밀폐형 전지를 제조하였다.

제작한 100개의 전지의 전극 인출 단자부의 500시간 경과후의 전해액 누설을 측정한 바, 전해액 누액이 생긴 것은 없었다.

비교예 1:

전극 인출판에 에폭시 수지층을 형성하지 않은 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 제작한 전지 헤더를 이용한 밀폐형 전지를 제작하여, 제작한 100개의 전지의 전극 인출 단자부의 500시간 경과후의 전해액 누설을 측정한 바, 0.1%로 전해액 누액이 일어났다.

이상과 같이, 본 발명의 밀폐형 전지는 전극 도출 핀을 코킹하여 전극 인출판과 도전 접속을 형성하여 제작한 외부 접속 단자는 전극 인출판의 합성수지층을 형성한 면을 절연성 부재에 접하게 배치하여, 전극 도출 핀을 코킹 수제조한 것이기 때문에, 절연성 부재와 전극 인출판의 밀착성이 양호한 것으로 되어, 도전 접속용 태브의 접합시의 열적인 영향 등에 의한 코킹부의 경시적인 느슨해짐에 의해 전해액의 누액이 생기지 않으므로, 신뢰성이 높은 밀폐형 전지를 제공할 수 있다.

Claims (4)

1. 밀폐형 전지에 있어서, 전지 캔의 개구부를 봉구하는 금속판에 형성한 관통구멍의 내면, 및 관통구멍 주위의 금속판의 양면을 피복하는 절연성 부재가 배치되고, 절연성 부재의 전지의 외면에 위치하는 면상에는 한 쪽 면에 합성수지층을 형성한 전극 인출판의 합성수지층면을 접하게 배치하여, 전극 인출판의 관통구멍을 관통한 전극 도출 핀에 의해 일체화한 전극 단자를 갖는 것을 특징으로 하는 밀폐형 전지.
2. 제 1 항에 있어서, 전극 인출판에 형성한 합성수지층이 에폭시 수지층인 것을 특징으로 하는 밀폐형 전지.
3. 제 1 항에 있어서, 리튬 이온 전지인 것을 특징으로 하는 밀폐형 전지.
4. 제 2 항에 있어서, 리튬 이온 전지인 것을 특징으로 하는 밀폐형 전지.