KR20030066243A - Cap Assembly and Secondary Battery Therewith - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 캡조립체 및 이를 구비한 이차전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전극핀이 회전하는 경우에도 전극탭이 캔에 접촉하여 단락되는 것을 방지하도록 전극탭이 용접되는 탭용접판의 회전을 제한하는 캡조립체 및 이를 구비한 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a cap assembly and a secondary battery having the same, and more particularly, even when the electrode pin rotates, the rotation of the tab welding plate to which the electrode tab is welded to prevent the electrode tab from contacting the can is shorted. It relates to a cap assembly and a secondary battery having the same.
일반적으로 이차전지는 재충전이 가능하고 소형 및 대용량화가 가능한 것으로, 극판조립체인 전극군을 수용하고 있는 케이스의 외관에 따라 원통형 전지와 각형 전지, 단추형 전지 등으로 구분할 수 있다.In general, secondary batteries are rechargeable and can be miniaturized and large-capacity, and may be classified into cylindrical batteries, rectangular batteries, and button batteries according to the appearance of a case accommodating an electrode group, which is an electrode assembly.
종래의 이차전지는 도 3에 나타낸 바와 같이, 케이스(2)와, 상기한케이스(2)에 수납되고 활물질이 도포된 양극판과 음극판을 세퍼레이터로 격리시킨 상태로 젤리롤(jelly roll)의 형태로 감아서 형성한 전극군(4)과, 상기한 케이스(2)의 상부를 밀폐하는 캡조립체(10)로 이루어진다.As shown in FIG. 3, the conventional secondary battery is in the form of a jelly roll in a state in which the separator 2 is separated from the case 2 and the positive electrode plate and the negative electrode plate housed in the case 2 and coated with the active material. The electrode assembly 4 formed by winding and the cap assembly 10 which seals the upper part of the said case 2 are comprised.
상기한 캡조립체(10)는 케이스(2)에 일체로 조립되어 밀봉을 행하는 캡플레이트(12)와, 상기한 전극군(4)에 설치되는 전극탭(5)과 전기적으로 연결되는 전극핀(14)과, 상기한 캡플레이트(12)와 전극핀(14) 사이에 설치되어 절연을 행하는 가스켓(16)과, 상기한 전극군(4)에 설치되는 전극탭(5)과 캡플레이트(12) 사이에 설치되어 절연을 행하는 절연판(18)으로 이루어진다. 그리고 상기한 절연판(18)의 하부에는 상기한 전극핀(14)과 전기적으로 연결되며 상기한 전극군(4)의 전극탭(5)이 용접되는 탭용접판(도면에 나타내지 않음)이 설치된다.The cap assembly 10 may be integrally assembled to the case 2 to seal the cap plate 12 and the electrode pins electrically connected to the electrode tabs 5 installed on the electrode group 4. 14, the gasket 16 provided between the cap plate 12 and the electrode pin 14 to insulate, and the electrode tab 5 and the cap plate 12 provided in the electrode group 4 above. And an insulating plate 18 provided between the layers to insulate. A lower part of the insulating plate 18 is provided with a tab welding plate (not shown), which is electrically connected to the electrode pin 14 and to which the electrode tab 5 of the electrode group 4 is welded. .
상기한 캡플레이트(12)와 절연판(18)에는 상기한 가스켓(16)이 삽입되는 구멍(13), (19)이 형성되고, 상기한 가스켓(16)에는 전극핀(14)이 삽입되는 구멍(17)이 형성된다.The cap plate 12 and the insulating plate 18 are formed with holes 13 and 19 into which the gasket 16 is inserted, and the hole 16 into which the electrode pin 14 is inserted. (17) is formed.
또한, 상기 캡플레이트(12)에는 전해액을 주입하고 밀폐하는 전해액주입구(11)와, 내부의 압력이 상승할 때에 개방되어 폭발을 방지하는 안전변(15)이 설치된다.In addition, the cap plate 12 is provided with an electrolyte inlet 11 for injecting and sealing the electrolyte solution, and a safety valve 15 that is opened when the pressure inside thereof rises to prevent explosion.
그런데, 상기와 같이 이루어지는 종래 이차전지에 있어서는, 조립공정에서 상기한 전극핀(14)이 회전하게 되면, 전극핀(14)에 연결된 전극군(4)의 전극탭(5)이 회전하게 되고, 굴곡을 가진 상태로 설치되는 전극탭(5)의 구부러진 최외각지점이 케이스(2)의 내면에 접촉하여 단락될 가능성이 높다.By the way, in the conventional secondary battery formed as described above, when the electrode pin 14 is rotated in the assembly process, the electrode tab 5 of the electrode group 4 connected to the electrode pin 14 is rotated, The bent outermost point of the electrode tab 5, which is installed in a bent state, is likely to be shorted in contact with the inner surface of the case 2.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전극탭의 회전을 구속하여 조립공정이나 사용중에 전극핀이 회전하는 경우에도 전극탭이 회전하면서 케이스의 내면에 접촉하여 단락되는 것을 방지하는 캡조립체를 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to solve the above problems, to restrain the rotation of the electrode tab to prevent a short circuit by contacting the inner surface of the case while the electrode tab is rotated even when the electrode pin is rotated during the assembly process or use. To provide a cap assembly.
본 발명의 다른 목적은 전극탭의 회전을 구속하여 조립공정이나 사용중에 전극핀이 회전하는 경우에도 전극탭이 회전하면서 케이스의 내면에 접촉하여 단락되는 것을 방지하는 캡조립체를 구비한 이차전지를 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a secondary battery having a cap assembly which restricts the rotation of the electrode tab and prevents the electrode tab from rotating and contacting the inner surface of the case, even when the electrode pin rotates during the assembly process or use. It is to.
도 1은 본 발명에 따른 캡조립체를 구비한 이차전지의 일실시예를 나타내는 조립단면도이고,1 is an assembly cross-sectional view showing an embodiment of a secondary battery having a cap assembly according to the present invention,
도 2는 본 발명에 따른 캡조립체의 일실시예를 나타내는 분해 사시도이고,Figure 2 is an exploded perspective view showing an embodiment of a cap assembly according to the present invention,
도 3은 종래 이차전지를 나타내는 분해 사시도이다.3 is an exploded perspective view illustrating a conventional secondary battery.
본 발명이 제안하는 캡조립체는 케이스의 상부에 조립되어 밀봉하며 밑면에 복수의 고정돌기가 돌출 형성되는 캡플레이트와, 상기한 캡플레이트의 밑면에 조립되고 상기한 고정돌기가 삽입되는 고정구멍이 형성되며 밑면 일부에는 다각형의 조립홈이 형성되는 절연판과, 상기한 캡플레이트와 절연판에 형성된 삽입구멍에 삽입되는 절연튜브와, 상기한 절연튜브에 삽입되어 캡플레이트와 전기적으로 차단되는 전극핀과, 상기한 전극핀 및 전극군의 전극탭과 전기적으로 연결되며 상기한 절연판의 조립홈에 삽입되고 조립홈에 대응하는 형상으로 형성되는 탭용접판을 포함하여 이루어진다.The cap assembly proposed by the present invention has a cap plate which is assembled and sealed at the top of the case and has a plurality of fixing protrusions protruding from the bottom thereof, and a fixing hole into which the fixing protrusion is assembled and inserted into the bottom of the cap plate. And the lower part of the insulating plate is formed with a polygonal assembling groove, the insulating tube is inserted into the insertion hole formed in the cap plate and the insulating plate, the electrode pin is inserted into the insulating tube and electrically isolated from the cap plate, and And a tab welding plate electrically connected to one electrode pin and an electrode tab of the electrode group and inserted into the assembly groove of the insulating plate and formed in a shape corresponding to the assembly groove.
본 발명이 제안하는 캡조립체를 구비한 이차전지는 활물질이 도포된 양극판과 음극판을 세퍼레이터로 격리시킨 상태로 형성하고 상기한 양극판 및/또는 음극판에는 전극탭이 연결 설치되는 전극군과, 상기한 전극군을 수용하는 소정의 통형상으로 형성되는 케이스와, 상기한 케이스의 상부에 조립되어 밀봉하며 밑면에 복수의 고정돌기가 돌출 형성되는 캡플레이트와, 상기한 캡플레이트의 밑면에 조립되고 상기한 고정돌기가 삽입되는 고정구멍이 형성되며 밑면 일부에는 다각형의 조립홈이 형성되는 절연판과, 상기한 캡플레이트와 절연판에 형성된 삽입구멍에 삽입되는 절연튜브와, 상기한 절연튜브에 삽입되어 캡플레이트와 전기적으로 차단되는 전극핀과, 상기한 전극핀 및 전극군의 전극탭과 전기적으로 연결되며 상기한 절연판의 조립홈에 삽입되고 조립홈에 대응하는 형상으로 형성되는 탭용접판을 포함한다.The secondary battery having a cap assembly proposed by the present invention is formed in a state in which the positive electrode plate and the negative electrode plate coated with the active material are separated by a separator, and the electrode group having the electrode tab connected to the positive electrode plate and / or the negative electrode plate, and the electrode A case formed in a predetermined tubular shape accommodating the group, a cap plate assembled and sealed at the upper part of the case, and having a plurality of fixing protrusions protruding from the bottom, and assembled to the bottom of the cap plate and fixed as described above. A fixing hole into which protrusions are inserted is formed, and a bottom portion thereof includes an insulating plate having a polygonal assembly groove formed therein, an insulating tube inserted into the cap plate and an insertion hole formed in the insulating plate, and inserted into the insulating tube. An electrode pin which is blocked by the electrode, and electrically connected to the electrode pin of the electrode pin and the electrode group, and connected to the assembly groove of the insulating plate It comprises a mouth and tab weld plate is formed in a shape corresponding to the assembly groove.
다음으로 본 발명에 따른 캡조립체 및 이를 구비한 이차전지의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Next, a preferred embodiment of a cap assembly and a secondary battery having the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저 본 발명에 따른 캡조립체를 구비한 이차전지의 일실시예는 도 1에 나타낸 바와 같이, 활물질이 도포된 양극판과 음극판을 세퍼레이터로 격리시킨 상태로 형성하고 상기한 양극판 및/또는 음극판에는 전극탭(32)이 연결 설치되는 전극군(30)과, 상기한 전극군(30)을 수용하는 소정의 통형상으로 형성되는 케이스(20)와, 상기한 케이스(20)의 상부에 조립되어 밀봉을 행하는 캡조립체(40)를 포함한다.First, an embodiment of a secondary battery having a cap assembly according to the present invention is formed in a state in which a positive electrode plate and a negative electrode plate coated with an active material are separated by a separator, as shown in FIG. 1, and the electrode tab is formed on the positive electrode plate and / or the negative electrode plate. The electrode group 30 to which the 32 is connected is installed, the case 20 formed in a predetermined cylindrical shape for accommodating the electrode group 30, and the upper part of the case 20, and assembled to seal the seal. It includes a cap assembly 40 to be performed.
상기한 캡조립체(40)는 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기한 케이스(20)의 상부에 조립되어 밀봉하며 밑면에 복수의 고정돌기(44)가 돌출 형성되는 캡플레이트(42)와, 상기한 캡플레이트(42)의 밑면에 조립되고 상기한 고정돌기(44)가 삽입되는 고정구멍(64)이 형성되며 밑면 일부에는 다각형의 조립홈(66)이 형성되는 절연판(60)과, 상기한 캡플레이트(42)와 절연판(60)에 형성된삽입구멍(43), (63)에 삽입되는 절연튜브(54)와, 상기한 절연튜브(54)에 삽입되어 캡플레이트(42)와 전기적으로 차단되는 전극핀(50)과, 상기한 전극핀(50) 및 전극군(30)의 전극탭(32)과 전기적으로 연결되며 상기한 절연판(60)의 조립홈(66)에 삽입되고 조립홈(66)에 대응하는 형상으로 형성되는 탭용접판(68)을 포함하여 이루어진다.1 and 2, the cap assembly 40 is assembled and sealed on the upper portion of the case 20 and the cap plate 42 is formed with a plurality of fixing projections 44 protruding from the bottom; And, the insulating plate 60 is assembled to the bottom of the cap plate 42 and the fixing hole 64 is inserted into the fixing projection 44 is formed, the bottom portion is formed with a polygonal assembly groove 66, The insulating tube 54 inserted into the insertion holes 43 and 63 formed in the cap plate 42 and the insulating plate 60, and inserted into the insulating tube 54 to be electrically connected to the cap plate 42. It is electrically connected to the electrode pin 50 is blocked by the electrode pin 50 and the electrode tab 32 of the electrode group 50 and the electrode group 30 is inserted into the assembly groove 66 of the insulating plate 60 and assembled And a tab welding plate 68 formed in a shape corresponding to the groove 66.
상기한 캡플레이트(42), 전극핀(50), 탭용접판(68)은 도전성 재료로 형성하고, 상기한 절연판(60), 절연튜브(54)는 절연재료로 형성한다.The cap plate 42, the electrode pin 50, and the tab welding plate 68 are formed of a conductive material, and the insulating plate 60 and the insulating tube 54 are formed of an insulating material.
상기한 절연튜브(54) 및/또는 절연판(60)은 절연성이 있는 고무나 합성수지 등으로 형성하는 것도 가능하고, 글래스메탈(glass metal)로 형성하는 것도 가능하다.The insulating tube 54 and / or the insulating plate 60 may be formed of insulating rubber, synthetic resin, or the like, or may be formed of glass metal.
상기한 글래스메탈은 융점이 400℃ 이하의 분말 또는 과립화된 상태의 글래스와 메탈을 혼합하여 겔화시킨 것으로, 고온 소성시에 도전성이 없는 고형상태로 된다. 글래스메탈은 다른 금속재료에 대하여 원자적인 결합을 이룰 수 있으므로, 완벽한 실링이 가능하다.The above-mentioned glass metal is gelled by mixing a glass with a melting point of 400 ° C. or less, or a glass in a granulated state and a metal, and becomes a non-conductive solid state at high temperature firing. Glass metals can form atomic bonds to other metal materials, allowing perfect sealing.
상기에서 절연튜브(54)를 글래스메탈로 형성하는 경우에는 캡플레이트(42)와 전극핀(50) 사이에 절연튜브(54)가 위치한 상태로 조립한 다음 고온으로 가열하면, 상기한 캡플레이트(42)와 절연튜브(54)의 접촉면 및 상기한 전극핀(50)과 절연튜브(54)의 접촉면이 서로 원자적인 결합을 이루므로, 일체로 결합되어 상기한 캡플레이트(42)와 절연튜브(54) 및 상기한 전극핀(50)과 절연튜브(54) 사이에 틈새가 존재하지 않는 완전한 밀봉이 이루어진다. 마찬가지로 글래스메탈로 절연판(60)을 형성하는 경우에는 절연판(60)과 캡플레이트(42) 사이에도 원자적 결합이 이루어져 일체화된다.In the case where the insulating tube 54 is formed of glass metal, the insulating tube 54 is assembled between the cap plate 42 and the electrode pin 50 and then heated to a high temperature. 42 and the contact surface of the insulating tube 54 and the contact surface of the electrode pin 50 and the insulating tube 54 form an atomic bond with each other, so that the cap plate 42 and the insulating tube ( 54) and a complete sealing without a gap between the electrode pin 50 and the insulating tube 54 is made. Similarly, when the insulating plate 60 is formed of glass metal, an atomic bond is formed between the insulating plate 60 and the cap plate 42 to be integrated.
그리고 상기한 전극핀(54)의 밑면에 변형홈(51)을 형성하면, 상기한 캡플레이트(42)와 절연판(60)에 상기한 절연튜브(54)를 조립한 상태에서 상기한 절연튜브(54)에 상기한 전극핀(54)을 삽입한 다음, 스피닝(spinning)가공에 의하여 절연튜브(54)와 캡플레이트(42) 및 절연판(60)의 저면을 밀착시킬 때에 전극핀(54) 하단부의 변형이 보다 용이하게 이루어진다.When the deformation groove 51 is formed on the bottom surface of the electrode pin 54, the insulating tube 54 is assembled in the cap plate 42 and the insulating plate 60. 54, the lower end of the electrode pin 54 when the electrode pin 54 is inserted, and then the bottom surface of the insulating tube 54 and the cap plate 42 and the insulating plate 60 is brought into close contact by spinning. The deformation of is made easier.
상기한 전극핀(54)의 밑면에는 상기한 탭용접판(68)이 접하여 전기적으로 연결된다.The tab welding plate 68 is in contact with and electrically connected to the bottom surface of the electrode pin 54.
상기한 절연판(60)에 형성되는 조립홈(66)과 상기한 탭용접판(68)의 형상은 서로 대응하는 사각형상이나 삼각형상, 오각형상, 육각형상 등의 다각형으로 형성하여 상기한 조립홈(66)에 탭용접판(68)이 삽입된 상태에서는 탭용접판(68)의 회전이 구속되도록 구성한다.The shape of the assembly groove 66 and the tab welding plate 68 formed in the insulating plate 60 is formed in a polygonal shape, such as a quadrangular, triangular, pentagonal or hexagonal shape, corresponding to each other. In the state where the tab welding plate 68 is inserted into 66, the rotation of the tab welding plate 68 is constrained.
또 상기한 캡플레이트(42)의 밑면에는 적어도 2개의 고정돌기(44)를 형성하고 상기한 절연판(60)에는 상기한 고정돌기(44)가 삽입되는 고정구멍(64)을 형성한 다음, 상기한 고정돌기(44)가 고정구멍(64)에 삽입되도록 상기한 절연판(60)을 캡플레이트(42)에 조립하면, 상기한 절연판(60)이 캡플레이트(42)와 일체로 결합되어 캡플레이트(42)가 고정된 상태에서는 절연판(60)만의 회전이 구속된다.In addition, at least two fixing protrusions 44 are formed on the bottom surface of the cap plate 42, and the fixing plate 64 is formed in the insulating plate 60 to which the fixing protrusions 44 are inserted. When the insulating plate 60 is assembled to the cap plate 42 so that one fixing protrusion 44 is inserted into the fixing hole 64, the insulating plate 60 is integrally combined with the cap plate 42 to form a cap plate. In the state in which 42 is fixed, rotation of the insulating plate 60 is restricted.
상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 캡조립체(40) 및 이를 구비한 이차전지의 일실시예는 상기한 전극핀(50)이 조립공정이나 사용중에 회전하게 되어도상기한 전극탭(32)이 용접되는 탭용접판(68)은 절연판(60)에 의하여 회전이 구속되고, 절연판(60)은 캡플레이트(42)에 의하여 회전이 구속되므로, 상기한 전극탭(32)이 회전하면서 케이스(20)에 접촉하여 단락되는 일이 발생하지 않는다.One embodiment of the cap assembly 40 and the secondary battery having the same according to the present invention made as described above is the electrode tab 32 is welded even if the electrode pin 50 is rotated during the assembly process or use. Since the tab welding plate 68 is constrained to rotate by the insulating plate 60, and the insulating plate 60 is constrained to rotate by the cap plate 42, the electrode tab 32 rotates to the case 20. No short circuit occurs in contact.
상기에서는 본 발명에 따른 캡조립체 및 이를 구비한 이차전지의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.In the above, a cap assembly according to the present invention and a preferred embodiment of a secondary battery having the same have been described. However, the present invention is not limited thereto and is variously modified within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. It is possible to do this and this also belongs to the scope of the present invention.
상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 캡조립체 및 이를 구비한 이차전지에 의하면, 전극핀이 회전하는 경우에도 전극탭이 용접되는 탭용접판의 회전이 절연판 및 캡플레이트에 의해 구속되므로, 전극탭이 케이스에 접촉하여 단락되는 일이 방지되고, 신뢰성 및 안정성이 크게 향상된다.According to the cap assembly and the secondary battery having the same according to the present invention made as described above, even when the electrode pin is rotated, the rotation of the tab welding plate to which the electrode tab is welded is constrained by the insulating plate and the cap plate, the electrode tab is a case It is prevented from short-circuit in contact with, and the reliability and stability are greatly improved.
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