KR200365243Y1 - 축전지용 리브 전조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 분리기를 거쳐 정극판과 부극판을 교대로 겹쳐 구성한 극판군과 전해액이 내부에 수용되고, 안전 밸브 및 극주를 구비한 덮개체로 입구가 봉해진 전조를 가지며, 상기 극주는 나사부, 폴부, 봉지홈, 집전부, 플랜지부를 구비하고, 상기 플랜지부에 복수의 집전부가 리드판 측으로 돌출되어 마련되어 있으며, 상기 리드판은 정극 및 부극마다 복수의 그룹으로 나누어 상기 극주의 복수의 집전부에 각각 접속되어 있는 축전지용 전조에 있어서, 상기 전조의 내측벽 사면에 다수개의 보강리브를 길이방향 즉, 내측벽 양 끝단부분을 제외한 길이 또는 전체 길이에 걸쳐 형성하여 전조의 강도를 보강하는 축전지용 리브 전조에 관한 것이다.

본 고안에 의한 축전지용 리브 전조는, 전조의 두께를 얇게 설계하면서도 내부 압력에 효과적으로 대처할 수 있고, 보강리브 사이로 전해액의 대류 흐름이 가능하여 냉각 효과를 얻을 수 있으므로 제품의 크기를 혁신적으로 줄일 수 있으며, 이에 따라 동일 용량의 제품이 차지하는 설치 면적을 최소화할 수 있다.

Description

축전지용 리브 전조{Rib case for storage battery}

본 고안은 축전지용 전조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전조의 내측벽에 다수개의 보강리브를 길이방향으로 형성하여 전조의 강도를 보강함과 동시에 전조의 크기를 최소화시킬 수 있는 축전지용 리브 전조에 관한 것이다.

종래, 2차 전지의 수요는, 카메라 일체형 VTR등의 포터블 기기의 전원에 이용하는 소형 전지가 대부분을 차지하여, 소형 고용량화를 주체로 개발이 진행되어 왔다. 그러나 최근에 들어서는, 컴퓨터 시스템 등에 설치되는 무정전(無停電) 전원 등 비상용 전원에 이용하는 거치용(据置用) 2차 전지 또는 환경, 에너지 대책으로서 개발되고 있는 전기 자동차 등의 전동 차량에 이용하는 이동용 전원으로서의 2차 전지 등, 수십에서 수백 Ah의 중용량 또는 대용량의 고성능 2차 전지가 요망되고 있다.

상기에 있어서, 예를 들면 전기 자동차 등의 이동용에 이용하는 2차 전지에 대해서는, 가솔린 엔진 등의 내연 기관 차량에 필적할 가속성, 항속 거리, 신뢰성을 얻기 위하여, 100A 이상의 대전류 부하에 견디는 고출력, 고에너지 밀도, 고신뢰성이 요구되고 있다. 그 중에서, 종래 전기 자동차용으로서 검토되어 온 개량 납 축전지의 성능을 능가하는 것으로서, 니켈·카드뮴 축전지, 니켈·수소 축전지 등의 알칼리계 2차 전지, 또한 장래적으로 리튬 2차 전지가 각각 상기 요구를 만족시킬 유망한 전지계(電池系)로서 연구 개발이 개시되어 있다.

이러한 유망한 전지계의 중·대용량의 사각형 밀폐식 축전지 전지는 도 1에 도시한 바와 같이, 직사각형 형상인 전조(10)를 덮개체(1)를 이용하여 밀폐한 구조이로서, 참조부호 2은 니켈제 단자극주, 3은 환상 패킹, 6은 환상 가압 스프링, 8은 극판군, 9는 리드판, 11은 합성수지제 안전밸브를 각각 나타낸다.

그런데, 이와 같은 종래의 축전지에 있어서는, 일반적으로 도 2에 도시한 바와 같이, 내부 압력 팽창에 대한 보완책으로 전조(10)를 두껍게(약, 4.1mm) 설계하였으며, 충·방전시 냉각 역할을 하는 전해액의 대류현상을 좋게 하기 위하여 극판군(8)을 전조(10)로부터 간격을 많이 띄우게 되므로 전조(10)의 크기가 커지고, 이에 따라 동일 용량의 제품이 차지하는 설치 면적이 커진다.

따라서, 본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 고안의 목적은 전조의 내측벽 사면에 얇고 긴 형상의 보강리브를 길이방향으로 다수개 형성하여 전조의 강도를 보강함으로서 전조의 두께가 얇게 설계하면서도 내부 압력에 효과적으로 대처할 수 있는 축전지용 리브 전조를 제공하는데 있다.

본 고안의 다른 목적은, 보강리브 사이로 전해액의 대류 흐름이 가능하여 냉각 효과를 얻을 수 있으므로 극판군과 전조의 간격을 띄우지 않아도 되므로 제품의 크기를 혁신적으로 줄일 수 있으며, 이에 따라 동일 용량의 제품이 차지하는 설치면적을 최소화할 수 있는 축전지용 리브 전조를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 의한 축전지용 리브 전조는, 분리기를 거쳐 정극판과 부극판을 교대로 겹쳐 구성한 극판군과 전해액이 내부에 수용되고, 안전 밸브 및 극주를 구비한 덮개체로 입구가 봉해진 전조를 가지며, 상기 극주는 나사부, 폴부, 봉지홈, 집전부, 플랜지부를 구비하고, 상기 플랜지부에 복수의 집전부가 리드판 측으로 돌출되어 마련되어 있으며, 상기 리드판은 정극 및 부극마다 복수의 그룹으로 나누어 상기 극주의 복수의 집전부에 각각 접속되어 있는 축전지용 전조에 있어서, 상기 전조의 내측벽 사면에는 다수개의 보강리브가 길이방향으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 보강리브는 상기 전조의 내측벽 양 끝단부분을 제외한 길이 또는 상기 전조의 내측벽 전체 길이에 걸쳐 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 사각형 밀폐식 축전지의 부분 파단 사시도,

도 2는 종래 축전지용 전조의 평면도,

도 3은 본 고안에 의한 사각형 밀폐식 축전지의 부분 파단 사시도,

도 4a는 본 고안에 의한 사각형 밀폐식 축전지의 단변측에서 본 부분 단면도,

도 4b는 본 고안에 의한 사각형 밀폐식 축전지에 이용하는 덮개체 및 극주(極柱)의 저면도,

도 4c는 본 고안에 의한 사각형 밀폐식 축전지에 이용하는 극주의 사시도,

도 5는 본 고안의 요부인 축전지용 전조의 사시도,

도 6은 본 고안의 요부인 축전지용 전조의 평면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 덮개체 8 : 극판군

100 : 전조 110 : 보강리브

이하, 본 고안의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 고안에 의한 사각형 밀폐식 축전지의 부분 파단 사시도이고, 도 4a는 본 고안에 의한 사각형 밀폐식 축전지의 단변측에서 본 부분 단면도이며, 도 4b는 본 고안에 의한 사각형 밀폐식 축전지에 이용하는 덮개체 및 극주(極柱)의 저면도이고, 도 4c는 본 고안에 의한 사각형 밀폐식 축전지에 이용하는 극주의 사시도로서, 종래의 구성과 동일한 부분에 대해서는 동일명칭 및 동일부호를 병기한다.

도 4에 있어서, 분리기(8c)를 거쳐 정극판(8a)과 부극판(8b)을 교대로 겹쳐서 구성한 극판군(8)과 전해액을 내부에 수용하여, 안전밸브(11)를 구비한 덮개체(1)로 입구가 봉해진 전조(10)을 갖는 사각형 밀폐식 축전지로서, 각 정극판(8a)으로부터 도출된 리드판(9) 및 각 부극판(8b)으로부터 도출된 리드판(9) 각각을 접속하는, 나사부(2a), 폴부(2b), 봉지홈(2c), 집전부(2f)의 중심축이 대략 동일 선상에 있고, 플랜지부(2d)로부터 복수의 집전부(2f)가 돌출되어 있는 축전지용 단자극주를 가지며, 정극측, 부극측 양쪽의 리드판(9)과 상기 단자극주와의 전기 저항값의 합을 상기 사각형 밀폐식 축전지의 상기 정극측 단자극주와 상기 부극측 단자극주 간의 전지 저항값의 0.04배 내지 0.30배로 함으로써, 리드판(9) 및 단자극주(2)로부터의 주울 발열량을 저감한다. 주울 발열은 전력의 손실이기 때문에, 이들이 감소되면, 출력밀도는 상승한다. 또한, 전지 온도 상승이 억제되어, 전지의 충전 효율 및 수명 특성이 개선된다. 또한, 내(耐)누액성의 향상도 도모할 수 있어, 축전지의 신뢰성도 향상된다.

또한, 부가하는 각 항목에 관해서는 이하에 설명한다.

① 폴부 지름 A를 12㎜ 내지 20㎜로 함에 따라, 셀과 셀을 전기적으로 접속할 때의 접속판의 변형을 억제함으로써, 나사 풀림을 방지하고, 저항값 증대를 방지하여 주울 발열량을 저감한다.

② 플랜지부 두께 B를 2㎜ 내지 10㎜로 함에 따라, 안정적으로 극판군(8)으로부터 도출한 리드판(9)을 집전부(2f)에 접속할 수 있고, 또한 전류 경로의 단축화에 의해 주울 발열량을 저감한다. 또한, 셀내의 극판 점유 체적이 증가하여 체적 용량 밀도가 증가한다.

③ 둘레 고정부 길이 C를 25㎜ 내지 45㎜로 함에 따라, 체결 토크 편차(토크 과대)로 인해, 단자극주(2)와 리드판(9)의 비틀림을 방지하고, 저항값 증대를 방지하여 주울 발열량을 저감한다.

④ 집전부폭 D를 1㎜ 내지 5㎜, 집전부 돌출 높이 E를 2㎜ 내지 10㎜로 함에 따라, 안정적으로 극판군(8)으로부터 도출한 리드판(9)을 집전부(2f)에 접속할 수 있기 때문에, 전류 경로를 단축하여 주울 발열량을 저감한다. 또한, 셀내의 극판 점유 체적이 증가하여 체적 용량 밀도가 증가한다.

⑤ 극판 상단부에서부터 덮개체 내부 천정벽까지의 거리 F를 4㎜ 내지 20㎜로 함에 따라, 전류 경로를 단축하여 주울 발열량을 저감한다. 또한, 셀내의 극판 점유 체적이 증가하여 체적 용량 밀도가 증가한다.

⑥ 극판으로부터 도출된 리드판폭 G를 극판폭 H의 0.15배 내지 0.30배로 함에 따라, 리드판(9)의 저항을 저감하여 주울 발열량을 저감한다.

⑦ 극판으로부터 도출된 리드판 두께를 극판 두께의 0.175배 내지 0.50배로 함에 따라, 리드판(9)의 전기 저항값을 저감하여 주울 발열량을 저감한다.

⑧ 극판 상단부에 설치한 리드판의 횡방향 보조부의 높이 I를 극판합제의 충전 또는 도착부 높이 J의 0.0175배 내지 0.060배로 함에 따라, 극판과 리드판 사이의 전기 저항값을 저감하여 주울 발열량을 저감한다.

⑨ 단자극주(2)와 리드판(9)의 접합면(19)의 총면적을, 리드판(9)의 총면적의 0.1배 내지 0.7배로 하고, 단자극주(2)와 리드판(9)의 접속을 용접, 나사 조임, 리벳 코킹 등의 압착 중 적어도 1개 이상의 방법에 의해 실행함에 따라 접촉 저항값을 저감하여 주울 발열량을 저감한다.

이상에 의해, 고체적 용량 밀도, 고 출력밀도, 고신뢰성 및 고충전 효율, 긴 수명화를 도모할 수 있다.

(실시예 1)

여기서는, 전동 차량용 전원으로서 주로 검토되고 있는, 전기 용량 30 내지 100Ah 정도의 사각형 밀폐식 알칼리계 축전지를 주체로 한 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

도 3은, 본 고안의 단면이 직사각형 형상인 전조(10) 및 덮개체(1)를 이용하여 밀폐한 100Ah 사각형 밀폐식 알칼리 2차 축전지 완성품의 전조(10), 덮개체(1)의 일부를 절결하여 주요부를 도시한 것이다. 도 4a는 동일 전지의 단변측(短邊側)에서 본 단면도이다. 도 4b는 동일 전지의 단자극주(2)의 집전부측에서 본 도면이다. 도 4c는 본 고안의 축전지용 단자극주의 사시도이다.

도면 중, 참조부호 (8)은 수산화 니켈 등의 니켈 활물질을 충전한 정극판(8a)과, 수소 흡장(吸藏) 합금 등을 도착한 부극판(8b)에, 부직포로 된 분리기(8c)를 개재시켜 복수층 적층하고 알칼리 전해액을 소정량 함침(含浸)하여 구성한 극판군이며, 참조부호 (10)은 상기 극판군(8)을 수납하는 합성수지제의 전조이다. 니켈제 단자극주(2)는, 정·부극의 외부 출력 단자로 이루어지는 한 쌍의 나사부(2a), 폴부(2b), 봉지홈(2c), 플랜지부(2d), 집전부(2f)를 구비하며, 플랜지부(2d)로부터 복수의 상기 집전부(2f)가 극판군측으로 돌출되어 마련되어 있다. 그리고, 나사부(2a), 폴부(2b), 봉지홈(2c), 집전부(2f) 각부의 중심축이 각각 거의 동일선상에 오도록 설계되어 있다. 그리고, 상기 폴부(2b)를 환상 패킹(3)과 함께 단자 구멍(1a)에 삽입 통과시켜, 덮개체(1)에 마련한 고정 리브(1c)로 유지하도록 환상 가압 스프링(6)에 의해 단자극주(2)를 합성수지제의 덮개체(1)로 고정하고 있다. 참조부호 (11)은 전지내 압력이 이상(異常)적으로 상승했을 경우에 동작하는 합성수지제 안전 밸브이다. 상기 정극판(8a), 부극판(8b) 각각의 리드판(9)은 용접에 의해, 상기 정극판(8a), 부극판(8b) 각각의 상단부에 접합되고,

또한 도 4a에 도시한 바와 같이, 집전부(2f)의 양쪽 최외부에 용접, 접속되어 있다. 단자극주(2)를 고정한 덮개체(1)는, 극판군(8)을 수납한 전조(10)의 개구부에 탑재되어, 접착 또는 가열 용착 등의 수단에 의해 봉착부(1b)에 일체적으로 고착하여, 전지를 밀폐하고 있다.

또한, 도면 중에 있어서, A는 폴부(2b)의 지름, B는 플랜지부(2d)의 두께, C는 둘레 고정부(2e)의 길이, D는 집전부(2f)의 폭, E는 집전부(2f)의 돌출 높이, F는 극판군(8)의 상단부에서부터 덮개체(1) 내부 천정벽까지의 거리, G는 리드판(9)의 폭, H는 극판군(8)을 구성하는 정극판(8a), 부극판(8b)의 폭, I는 리드판(9)의 횡방향 보조부 높이, J는 극판군(8)을 구성하는 정극판(8a), 부극판(8b) 합제의 충전 또는 도착부 높이이다.

(실시예 2)

실시예 1의 축전지용 단자극주(2)와 그것을 이용한 사각형 밀폐식 축전지에 있어서, 상기 폴부 지름 A를 16㎜로 하고, 플랜지부 두께 B를 3㎜로 하며, 둘레 고정부 길이 C를 32㎜로 하고, 집전부폭 D를 2㎜로 하며, 리드 접속부 돌출 높이 E를 5㎜로 하고, 극판군의 상단에서부터 덮개체(1) 내부 천정벽까지의 거리 F를 11㎜로 하며, 리드판폭 G는 25㎜로 하고, 리드판(9)의 두께를 0.15㎜로 하며, 극판군을 구성하는 정극판, 부극판의 폭 H는 103㎜로 하고, 리드판(9)의 횡방향 보조 높이 I는 4㎜로 하며, 극판군을 구성하는 정극판, 부극판 합제의 충전 또는 도착부 높이 J는 134㎜로 하고, 단자극주와 리드판의 접합은 용접으로 하며, 접합부 총면적은 24㎟로 한 축전지를 100셀 제작하였다.

(비교예 1)

상기, 실시예 2에 있어서의 도 4a에 도시한 접속부 구조를, 극판군(8)으로부터 도출한 리드판(9)을 플랜지부(2d)로부터 1개만 돌출한 집전부(2f)에 접속하여, 극판군에 저장한 전력(에너지)를 전지 외부까지 출력하는 집전 구조로 한 축전지용 단자극주(2)에 의해 그것을 이용한 사각형 밀폐식 축전지를 100셀 제작하였다.

비교예 1의 축전지에 있어서는, 전지 제작 도중의, 극판군(8)으로부터 도출한 리드판(9)와 단자극주(2)를 용접, 접속하는 공정에 있어서, 특히, 극판군(8)의 최외측의 리드판(9)을 무리하게 변형시켜 버려, 리드판(9)과 정극판(8a) 또는 부극판(8b)과의 용접 불량이나, 리드판의 비틀림에 의한 단락이 100셀 전 수량에 있어서 발생하여, 전지 제작을 완료할 수 없었다. 실시예 1의 축전지에서는 무리하게 리드판(9)을 변형시키는 일 없이, 극판군(8)에서부터 단자극주(2)까지의 거리를 단축할 수 있어, 리드판(9)과 정극판(8a) 또는 부극판(8b)과의 용접 불량이나 리드판(9)의 비틀림에 의한 단락은 100셀 전 수량에 있어서 발생하지 않았다. 이 무리없이 리드판의 변형을 실행하는 데 있어서, 집전부폭 D는 1㎜ 미만으로 되면, 단자극주(2)와 리드판(9)과의 접속이 집전부(2f) 강도 부족에 의한 변형으로 인해, 불안정하여 접속부 저항값이 커진다. 5㎜를 넘으면, 집전부(2f)의 고유 저항값이 충분히 작아 지기 때문에, 실시예 2에 있어서 집전부폭 D를 6㎜로 한 단자극주(2) 중량을 비교하면, 단자극주 1개당 약 9g의 중량 증가만으로 장점이 없어지게 된다.

집전부 높이 E는 2㎜ 미만으로 되면, 용접, 나사 조임, 리벳 코킹 등의 접속 방법에 있어서 접속이 불가능하게 되고, 10㎜를 넘으면, 리드판(9)을 무리없이 변형시키는 데 필요한 공간이 없어져 리드판(9)과 정극판(8a) 또는 부극판(8b)과의 용접 불량이나 리드판(9)의 비틀림에 의한 단락이 발생하게 된다. 또한, 플랜지부 두께 B는 2㎜ 미만으로 되면, 내(耐) 알칼리액 누수성을 고려한 환상 패킹(3)을 장착하는 봉지홈(2c)을 형성할 수 없게 되고, 10㎜를 넘으면, 리드판(9)을 무리없이 변형시키는 데 필요한 공간이 없어져서, 리드판(9)과 정극판(8a) 또는 부극판(8b)과의 용접 불량이나 리드판(9)의 비틀림에 의한 단락이 발생하고, 또한, 통전 거리 증대에 따른 단자극주 고유 저항값을 차지하는 플랜지부 고유 저항 성분이 커서, 단자극주(2) 고유 저항값이 대폭 커지며, 또한, 실시예 2에 있어서 플랜지부 두께 B를 11㎜로 한 단자극주(2) 중량을 비교하면, 단자극주 1개당 약 57g의 대폭적인 중량 증가로 된다.

이상과 같이, 플랜지부(2d)로부터 복수의 집전부(2f)가 돌출되어 있는 축전지용 단자극주(2)에 있어서, 플랜지부 두께 B를 2㎜ 내지 10㎜, 집전부폭 D를 1㎜ 내지 5㎜, 집전부 돌출 높이 E를 2㎜ 내지 10㎜로 함으로써, 다른 기능에 영향을 미치는 일 없이 극판군(8)에서부터 단자극주(2)까지의 거리를 짧게 할 수 있어, 셀내의 극판 점유 체적이 증가함으로써 체적 용량 밀도는 증가하고, 또한 극판군(8)에서부터 단자극주(2)까지의 통전 거리가 짧아져서, 극판군(8)에서부터 단자극주(2)까지의 전기 저항값은 저감되어, 주울 발열량을 저감할 수 있다.

(비교예 2)

상기 실시예 2에 있어서의 도 4a에 도시한 집전 구조를, 극판군(8)으로부터 도출한 리드판폭 G가 14㎜인 리드판(9)과 나사부(2a), 폴부(2b), 봉지홈(2c)으로부터 편심된 위치의 집전부 돌출 높이 E가 15㎜인 리드 접속부(2f)에 접속한 구조로한 축전지용 단자극주(2)에 의해 그것을 이용한 사각형 밀폐식 축전지를 제작하였다.

비교예 2의 축전지에서는, 단자극주(2)에 의해 리드판(9)의 변형 거리를 확보하여 무리하게 리드판(9)을 변형시키는 일 없이 극판군(8)에서부터 단자극주(2)까지의 거리를 단축함으로써, 셀내의 극판 점유 체적이 증가하여 체적 용량 밀도는 증가하였다. 그러나, 극판군(8)에 저장한 전력(에너지)을 전지의 외부까지 출력할 때, 리드판(9), 집전부(2f), 플랜지부(2d)의 긴 변 방향을 거쳐 폴부(2b), 나사부(2a)의 전류 경로 때문에, 극판군(8)에서부터 단자극주(2)까지의 통전 거리는 길고, 극판군(8)에서부터 단자극주(2)까지의 전기 저항값은 저감되지 않았다. 실시예 1, 비교예 2를 각각 6셀씩 제작하여 초기에 있어서의 환경 온도 25℃에서의 SBA12503에 근거한 시험에 의해 조사한 방전 심도 80%일 때의 출력밀도(이하, 출력밀도를 구하는 방법은 상기 시험 조건에 근거한 것임)에 있어서의 비교 결과를 도 6에 나타낸다. 도 6으로부터 단자극주의 형상에 따른 출력 심도의 차이는 명백하다.

이상과 같이, 나사부(2a), 폴부(2b), 집전부(2f)의 중심축이 동일한 축전지용 단자(2)를 이용함으로써, 극판군(8)에서부터 단자극주(2)까지의 통전 거리를 단축할 수 있어, 극판군(8)에서부터 단자극주(2)까지의 전기 저항값은 저감되어, 주울 발열량을 저감할 수 있다.

또한, 실시예 2의 전지와 비교예 2의 축전지를 100셀씩 제작하여, 내누액성 시험을 하였다. 시험 조건은, 완전 충전 상태로 한 공시(供試) 축전지 100셀씩을, 25℃ 온도 90%에서 65℃ 온도 90%로 2.5 시간 동안의 온도 변화, 65℃ 온도 90%를 3 시간 유지, 65℃ 온도 90%에서 25℃ 온도 90%로 2.5 시간 동안 온도 변화를 2회 반복하여, 25℃ 온도 90%를 2시간 유지, -15℃ 온도를 3.5 시간 유지, 25℃를 2.5 시간 유지한 합계 24 시간(1일)을 1사이클로 한 반복 환경하에 있어서, 7, 14, 30, 50일마다 PH 시험지에 의해 단자극주(2)의 외부 돌출부 주연부(周緣部)에 알칼리 반응 유무 확인을 행하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.

[표 1]

표 1로부터 명백한 바와 같이, 본 고안의 것과 비교하여 종래 구조의 비교예 2의 내누액성은 나쁘다. 비교예 2의 축전지를 분해하여 원인을 조사한 바, 종래 구조에 있어서, 단자극주(2)를 환상 가압 스프링(6)에 의해 덮개체(1)에 고정할 때, 나사부(2a)를 이용하여 단자극주(2) 및 단자극주(2)에 접속된 리드판(9)과 이 리드판(9)에 접속된 극판군(8)을 끌어 올려 고정하기 때문에, 나사부(2a), 폴부(2b), 봉지홈(2c)과 집전부(2f)의 중심축이 동일하지 않음으로 인해 단자극주(2)가 집전부(2f)측으로 기울어 버려, 환상 패킹(3)이 덮개체(1)에 대하여 균일하게 가압되어 있지 않기 때문이라는 것이 판명되었다. 이에 반하여 본 고안의 것은, 나사부(2a), 폴부(2b), 봉지홈(2c), 집전부(2f)의 중심축이 동일하기 때문에, 단자극주(2)를 환상 스프링(6)에 의해 덮개체(1)에 고정할 때 단자극주(2)가 기우는 일 없이, 또한 환상 패킹(3)이 덮개체(1)에 대하여 균일하게 가압됨으로써, 내누액성이 향상되어 있다.

이상과 같이, 나사부(2a), 폴부(2b), 봉지홈(2c), 집전부(2f)의 중심축이 동일한 축전지용 단자(2)를 이용함으로써, 내누액성의 향상을 도모할 수 있다.

(실시예 3)

상기 실시예 2에 있어서의, 덮개체(1), 둘레 고정부 길이 C를 25㎜로 한 단자극주(2), 환상 패킹(3), 환상 가압 스프링(6) 각각을 마련하여, 도 4b에 도시하는 바와 같이 둘레 고정부(2e)를 덮개체(1)에 마련한 고정 리브(1c)로 유지하도록 조립한다.

(실시예 4)

상기 실시예 3에 있어서, 둘레 고정부 길이 C를 35㎜로 하여 조립하였다.

(실시예 5)

상기 실시예 3에 있어서, 둘레 고정부 길이 C를 45㎜로 하여 조립하였다.

(비교예 3)

상기 실시예 3에 있어서, 둘레 고정부 길이 C를 24㎜로 하여 조립하였다,

(비교예 4)

상기 실시예 3에 있어서, 둘레 고정부 길이 C를 46㎜로 하여 조립하였다.

(비교예 5)

상기 실시예 3에 있어서의, 둘레 고정부 길이 C를 24㎜로 하여, 도 4b에 도시한 단자극주 유지 구조를, 종래 구조인 도 1에 도시한 구조로서 조립하였다.

(비교예 6)

상기, 실시예 3에 있어서 둘레 고정부 길이 C를 24㎜로 하여 도 4b에 도시한 단자극주 유지 구조를, 종래 구조인 도 1에 도시한 구조로서 조립하였다.

상기 실시예 3, 4, 5, 비교예 3, 4, 5, 6의 공시품에 대하여 회전 토크 인가 시험을 행하였다. 인가한 회전 토크는 각각, 200, 250, 300, 350㎏f㎝로 각 회전 토크에 대해 각 100셀씩 제작하여, 단자극주(2)의 나사부(2a)에 너트를 삽입하고, 이 너트를 이용하여, 너트 체결시의 토크렌치에 의해 회전 토크 인가후, 단자극주(2)가 회전했는지 여부를 확인한다. 결과를 표 2로 나타낸다.

[표 2]

표 2로부터 명백한 바와 같이, 300㎏f㎝까지의 회전 토크에서는, 본 고안의 것은 모두 고정 부분에 이상이 없고, 단자극주가 회전하는 것이 발견되지 않았다. 한편, 비교예 3, 5, 6의 것은, 300㎏f㎝까지의 회전 토크에 의해 회전해 버리는 경우가 많이 발견되었다. 특히, 종래의 구조인 비교예 5, 6의 것은, 200㎏f㎝의 회전 토크로도 회전해 버리는 것이 발견되었다. 본 고안품과 마찬가지의 구조에 있어서도, 둘레 고정부 길이 C가 24㎜이하로 되면 비교예 3으로부터 명백한 바와 같이, 300㎏f㎝까지의 회전 토크에는 견딜 수 없다. 또한, 이 둘레 고정부 길이 C를 46㎜로 한 비교예 4를 보면, 350㎏f㎝까지의 회전 토크에도 견딜 수 있어, 내토크성은 대폭 향상되지만, 이는 과잉 품질로서, 실시예 3과 실시예 4의 단자극주(2) 중량을 비교해 볼 때, 단자극주 1개당 약 13g의 중량이 증가하므로, 둘레 고정부 길이 C를 46㎜ 이상으로 할 필요는 없다.

이상과 같이, 둘레 고정부 길이 C를 25㎜ 내지 45㎜로 한 축전지용 단자(2)를 이용함으로써, 셀과 셀을 접속할 때의 체결 토크 편차에 의한 과대 토크가 부가되어도, 단자극주(2)는 회전하지 않아 단자극주(2)와 리드판(9)의 어긋남이 없다. 따라서, 극판군(8)에서부터 단자극주(2)까지의 전기 저항값이 증대되는 일이 없기 때문에, 신뢰성을 얻을 수 있다.

(실시예 6)

상기 실시예 2에 있어서의, 나사부(2a)가 M8에서 폴부 지름 A를 16㎜로 한 단자극주(2)를 2개, 길이 56㎜, 폭 20㎜, 두께 2㎜, 길이 방향 중심축에 대칭으로 되는 위치에 피치 36㎜이고, 지름 8.6㎜의 구멍이 있는 구리제로서 니켈 도금을 한 접속체, M8의 철제로서 아연 도금을 한 너트를 마련하고, 상기 단자극주(2) 2개를 상기 나사부(2a)에 상기 접속체의 지름 8.6㎜의 구멍을 삽입하여, 상기 너트에 의해 300㎏f㎝의 토크로 체결하여, 상기 단자극주(2) 2개를 전기적으로 접속하였다.

(실시예 7)

상기 실시예 5에 있어서, 폴부 지름 A를 12㎜로 하여 접속하였다.

(실시예 8)

상기 실시예 5에 있어서, 폴부 지름 A를 20㎜로 하여 접속하였다.

(비교예 7)

상기 실시예 5에 있어서, 폴부 지름 A를 11㎜로 하여 접속하였다.

(비교예 8)

상기 실시예 6에 있어서, 폴부 지름 A를 21㎜로 하여 접속하였다.

상기 실시예 6, 7, 8, 비교예 7, 8의 공시품을 각 100 세트씩 접속하여, 보존 전후에 있어서의 나사 풀림 확인 시험을 하였다. 보존 조건은 65℃ 1000시간, 확인 방법은 보존전 체결 토크 300㎏f㎝과 동등한 토크를 인가하여, 너트 회전의 유무를 확인하였다. 그 결과를 표 3으로 나타낸다.

표 3으로부터 명백한 바와 같이, 본 고안의 것은 모두 너트가 회전한 것은 없었다. 한편, 비교예 7의 것은, 너트가 회전한 것이 발견되었다. 이것은 접속판을 받고 있는 폴부 지름 A가 11㎜ 이하로 되면, 너트를 300㎏f㎝로 체결함으로써 발생하는 너트에 의해 접속판을 가압하는 힘(약 500㎏f㎝)이 접속판 재질인 구리의 인장 응력을 넘어 버림으로 인해, 구리판의 변형에 의해 너트가 풀려 버리게 된다. 상기 내용의 결과를 아래에 나타낸다.

[표 3]

폴부 지름 A가 12㎜인 경우, 폴부 지름 면적에서 접속판에 비어 있는 구멍 면적을 뺀 면적(접속판 수압(受壓) 면적)이 55㎠로 되고, 이 단면적에 의해 가압력 50㎏f를 나눈 값(접속판에 가해지는 응력)이, 9㎏f/㎠로 되어 구리의 인장 응력 9㎏f/㎠과 동등하다. 이에 반하여, 폴부 지름 A가 11㎜인 경우, 상기 계산 방법으로부터 접속판 수압 면적이 37㎡으로 되고, 접속판에 가해지는 응력값이 14㎏f/㎠로 되어 구리의 인장 응력을 초과해 버린다.

(실시예 9)

상기 실시예 2에 있어서, 폴부 지름 A를 20㎜로 한 축전지용 단자극주(2)에 의해 그것을 이용한 사각형 밀폐식 축전지를 제작하였다.

(비교예 9)

상기 실시예 2에 있어서, 폴부 지름 A를 21㎜로 한 축전지용 단자극주(2)에 의해 그것을 이용한 사각형 밀폐식 축전지를 제작하였다.

실시예 9, 비교예 9의 축전지를 100셀씩 제작하여, 내누액성 시험을 행하였다. 시험 조건은, 완전 충전 상태로 한 공시 축전지 100셀씩을 25℃ 온도 90%에서 65℃ 온도 90%로 2.5 시간 동안 온도 변화, 65℃ 온도 90%를 3 시간 유지, 65℃ 온도 90%에서 25℃ 온도 90%로 2.5 시간 동안 온도 변화를 2회 반복하고, 25℃ 온도 90%를 2 시간 유지, -15℃를 3.5 시간 유지, 25℃를 2.5 시간 유지하여 합계 24시간(1일)을 1사이클로 한 반복 환경하에 있어서, 7, 14, 30, 50일 마다, PH 시험지에 의해 단자극주(2)의 외부 돌출부 주연부에 알칼리 반응 유무를 확인하였다. 결과를 표 4에 나타낸다.

[표 4]

표 4로부터 명백한 바와 같이, 본 고안의 실시예 9의 것과 비교하면 비교예 9의 내누액성은 나쁘다. 실시예 9의 것과 비교할 때 비교예 9의 것은 환상 패킹(3)에 의한 봉지면이 크고, 또한 단자극주(2)를 덮개체(1)에 고정하는 환상 가압 스프링(6)의 덮개체(1)를 가압하는 평면부 면적이 축전지 사이즈 제한상, 폴부 지름 A가 증대하면 할수록 작게 되어, 환상 가압 스프링(6)을 고정할 때, 환상 가압 스프링(6)의 상기 평면부가 변형되어, 원주 방향으로 물결치는 모양으로 된다. 그 때문에, 환상 가압 스프링(6)이 덮개체(1)를 거쳐, 환상 패킹(3)을 가압하는 가압력이원주 방향으로 불균일하게 된다. 따라서, 폴부 지름 A를 증대함으로써, 봉지면 확대와 환상 패킹(3)으로의 가압력이 불균일하게 됨으로 인해, 내누액성이 저하해 가기 때문에, 상기 결과에 의해 폴부 지름 A는 20㎜ 이하인 것이 바람직하다.

이상과 같이, 폴부 지름 A를 12 내지 20㎜로 한 축전지용 단자(2)를 이용함으로써, 셀과 셀을 접속할 때의 너트가 풀어지지 않기 때문에, 단자군(8)에서부터 단자극주(2)까지의 전기 저항이 증대되는 일이 없고, 또한 내누액성의 저하도 없어서 신뢰성을 얻을 수 있다.

도 5는 본 고안의 요부인 축전지용 전조의 사시도이고, 도 6은 본 고안의 요부인 축전지용 전조의 평면도이다.

도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 본 고안의 축전지용 전조(100)는 약 2.1mm 두께의 직사각형(또는 정사각형) 형상으로 이루어져, 그 내측벽 사면에 다수개(3~4개)의 보강리브(110)가 내측벽의 전체 길이 또는 양 끝단부분을 제외한 길이에 걸쳐 얇고 길게 형성되어 있으며, 상기 보강리브(110)의 두께는 전조(100)의 두께보다 얇게 하여 극판군(8)을 전조(100) 내부에 삽입할 경우 방해를 일으키지 않도록 한다.

상기와 같이, 전조(100)의 내측벽 사면에 얇고 긴 형상의 돌출형 보강리브(110)를 내측벽 길이방향을 따라 3~4개씩 형성하여 전조(100)의 강도를 보강함으로서 전조(100)의 두께가 종래(약 4.1mm) 대비 약 2.1mm로 얇게 설계하면서도 전지내부 압력에 대처할 수 있게 개선되었다.(동일 용량의 제품을 비교하였을 때)

또한, 극판군(8)을 전조(100) 내부에 삽입하였을 때, 돌출형 보강리브(110) 사이에 간격이 형성되어 보강리브(110) 사이로 전해액의 대류 흐름이 가능하여 충·방전시 냉각 효과를 얻을 수 있음으로서 극판군(8)과 전조(100)의 간격을 종래에 비해 많이 띄우지 않아도 되므로 전조(100)의 크기를 혁신적으로 작게 만들 수 있게 된다. 상기 전조(100)의 크기가 작아지면서 동일 용량의 제품이 차지하는 설치 면적을 최소화할 수 있다.

상기의 설명에서와 같이, 본 고안에 의한 축전지용 리브 전조에 의하면, 전조의 내측벽 사면에 얇고 긴 형상의 보강리브를 길이방향으로 다수개 형성하여 전조의 강도를 보강함으로서 전조의 두께가 얇게 설계하면서도 내부 압력에 효과적으로 대처할 수 있다는 효과가 있다.

그리고, 본 고안은 보강리브 사이로 전해액의 대류 흐름이 가능하여 냉각 효과를 얻을 수 있으므로 극판군과 전조의 간격을 띄우지 않아도 되므로 제품의 크기를 혁신적으로 줄일 수 있으며, 이에 따라 동일 용량의 제품이 차지하는 설치 면적을 최소화할 수 있다는 효과가 있다.

상기에서 설명한 것은 본 고안에 의한 축전지용 리브 전조를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로, 본 고안은 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 고안의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 다양한 형태로 구현이 가능함은 물론이다.

Claims (4)

1. 분리기(8c)를 거쳐 정극판(8a)과 부극판(8b)을 교대로 겹쳐 구성한 극판군(8)과 전해액이 내부에 수용되고, 안전 밸브(11) 및 극주(2)를 구비한 덮개체(1)로 입구가 봉해진 전조(100)를 가지며, 상기 극주(2)는 나사부(2a), 폴부(2b), 봉지홈(2c), 집전부(2f), 플랜지부(2d)를 구비하고, 상기 플랜지부(2d)에 복수의 집전부(2f)가 리드판(9) 측으로 돌출되어 마련되어 있으며, 상기 리드판(9)은 정극 및 부극마다 복수의 그룹으로 나누어 상기 극주(2)의 복수의 집전부(2f)에 각각 접속되어 있는 축전지용 전조(100)에 있어서,

   상기 전조(100)의 내벽에는 다수개의 보강리브(110)가 길이방향으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 축전지용 리브 전조.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 보강리브(110)는 상기 전조(100)의 내측벽 사면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 축전지용 리브 전조.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 보강리브(110)는 상기 전조(100)의 내측벽 양 끝단부분을 제외한 길이에 걸쳐 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 축전지용 리브 전조.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 보강리브(110)는 상기 전조(100)의 내측벽 전체 길이에 걸쳐 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 축전지용 리브 전조.