KR20040021800A - Battery - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전지에 관한 것이며, 전해액 주입공을 밀봉하는 밀봉부재를 구비한 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a battery, and a battery having a sealing member for sealing an electrolyte injection hole.
전지는 내부에 들어있는 화학물질의 화학적 에너지를 전기화학적 산화환원반응에 의해 전기 에너지로 변환하는 장치이다. 이와 같은 전지는 양극판, 음극판, 이들 두 전극판 간의 이온의 전달을 가능하게 하는 전해액, 및 상기 양극판과 음극판이 직접 접촉하는 것을 방지하는 세퍼레이터를 주요 구성요소로 하는 것이 일반적이다. 상기 전지의 에너지 변환원리는 양극판 및 음극판을 이루는 두 금속의 이온화경향에 근거하는데, 이는 공지된 사실이므로 이에 대한 설명은 생략한다. 상기 양극판, 음극판, 및 세퍼레이터가 조립되어 형성되는 전극조립체는 전극조립체 수납수단 내에 밀봉되어 수납되는데, 상기 전극조립체 수납수단은 금속으로 제조된 캔을 구비할 수 있으며, 이를 구비한 전지를 캔형 전지라 부른다.A battery is a device that converts chemical energy of a chemical substance contained therein into electrical energy by an electrochemical redox reaction. Such a battery generally includes a positive electrode plate, a negative electrode plate, an electrolyte that enables the transfer of ions between these two electrode plates, and a separator that prevents direct contact between the positive electrode plate and the negative electrode plate. The energy conversion principle of the battery is based on the ionization tendency of the two metals constituting the positive electrode plate and the negative electrode plate, which is a known fact and thus description thereof will be omitted. The electrode assembly formed by assembling the positive electrode plate, the negative electrode plate, and the separator is sealed in the electrode assembly accommodating means and accommodated. Call.
도 1 에 도시된 종래의 캔형 전지는 전극조립체(10), 도전성 캔(50), 도전성 캡플레이트(30), 절연부재(41), 절연플레이트(20), 및 상부단자(40)를 구비한다.The conventional can-type battery illustrated in FIG. 1 includes an electrode assembly 10, a conductive can 50, a conductive cap plate 30, an insulating member 41, an insulating plate 20, and an upper terminal 40. .
상기 캡플레이트에는 전해액을 주입하기 위한 전해액 주입공(32)과 전지 내압의 과도 상승시 파단되어 전지의 폭발을 방지하는 안전변(31)이 형성되며, 상기 전해액 주입공(32)은 전해액의 주입 후에 밀봉부재(33)에 의하여 밀봉된다.The cap plate is formed with an electrolyte injection hole 32 for injecting an electrolyte solution and a safety valve 31 that is broken when the battery internal pressure rises excessively to prevent explosion of the battery, and the electrolyte injection hole 32 is formed after the injection of the electrolyte solution. It is sealed by the sealing member 33.
통상적으로 상기와 같은 구조를 갖는 전지의 밀봉부재(33)는 금속으로 형성되는 것이 일반적이며, 상기 전해액 주입공(32)에 끼워진 후에 용접됨으로써 상기 전해액 주입공을 밀봉하게 된다. 상기와 같이 밀봉부재(33)를 용접하는 경우에는레이저용접이나 초음파용접과 같은 용접방법이 사용될 수 있다.In general, the sealing member 33 of the battery having the structure as described above is generally formed of a metal, and is welded after being inserted into the electrolyte injection hole 32 to seal the electrolyte injection hole. In the case of welding the sealing member 33 as described above, a welding method such as laser welding or ultrasonic welding may be used.
그러나 레이저용접의 경우에는 공정에 소요되는 비용이 매우 높으며, 초음파용접의 경우에는 초음파에 의하여 상기 안전변(31)이 파손되어 전지가 불량하게 된다는 문제점이 있다. 또한 레이저용접과 초음파용접 모두 소정의 시간을 요한다는 문제점도 있다.However, in the case of laser welding, the cost required for the process is very high, and in the case of ultrasonic welding, the safety valve 31 is damaged by ultrasonic waves, thereby deteriorating a battery. In addition, there is a problem that both laser welding and ultrasonic welding require a predetermined time.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하여, 전해액 주입공을 밀봉부재로 밀봉하는데 필요한 시간과 비용을 저감시키고, 또한 안전변이 전지의 제작 중에 파손되지 않는 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to solve the above problems, to reduce the time and cost required to seal the electrolyte injection hole with the sealing member, and to provide a battery that does not break during the manufacture of the safety-transform battery.
도 1 은 종래의 밀봉부재를 구비한 전지를 도시하는 분리사시도이고,1 is an exploded perspective view showing a battery having a conventional sealing member;
도 2 는 본 발명에 따른 밀봉부재를 구비한 전지를 도시하는 분리사시도이고,2 is an exploded perspective view showing a battery with a sealing member according to the present invention;
도 3 은 본 발명에 따른 밀봉부재가 전해액 주입공에 끼워지지 아니한 상태를 도시하는 부분단면사시도이고,3 is a partial cross-sectional perspective view showing a state in which the sealing member according to the present invention is not fitted into the electrolyte injection hole,
도 4 는 본 발명에 따른 밀봉부재가 전해액 주입공에 끼워진 상태를 도시하는 부분단면사시도이다.4 is a partial cross-sectional perspective view showing a state in which a sealing member according to the present invention is fitted into an electrolyte injection hole.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10: 전극조립체20: 절연 플레이트10: electrode assembly 20: insulating plate
30: 캡 플레이트32, 132: 전해액 주입공30: cap plate 32, 132: electrolyte injection hole
33, 133: 밀봉부재40: 상부단자33, 133: sealing member 40: upper terminal
50: 캔132A: 상측걸림부 수용부50: can 132A: upper locking portion receiving portion
132B: 경사부133A: 상측걸림부132B: inclined portion 133A: upper locking portion
133B: 몸체부133C: 하측걸림부133B: Body portion 133C: Lower locking portion
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은:In order to achieve the above object, the present invention is:
양극판과 음극판, 및 이들 간의 직접적 접촉을 막는 세퍼레이터를 구비한 전극조립체;An electrode assembly having a positive electrode plate and a negative electrode plate, and a separator preventing direct contact therebetween;
상기 전극조립체를 내부에 수납하며, 전해액 주입공이 형성되어 있는 전극조립체 수납수단; 및An electrode assembly accommodating means accommodating the electrode assembly therein and having an electrolyte injection hole formed therein; And
탄성소재로 형성되며, 상기 전해액 주입공에 끼워져서 이를 밀봉하는 밀봉부재;를 구비한 전지를 제공한다.It is formed of an elastic material, and inserted into the electrolyte injection hole to provide a sealing member; provides a battery having a.
상기 밀봉부재는 상기 전해액 주입공에 끼워지는 몸체부와, 상기 몸체부가 상기 전해액 주입공으로부터 이탈하는 것을 방지하는 하측걸림부 및 상측걸림부를 구비하는 것이 바람직하다.The sealing member preferably includes a body portion fitted into the electrolyte injection hole, and a lower catching portion and an upper catching portion for preventing the body portion from being separated from the electrolyte injection hole.
상기 전해액 주입공의 상부에는 상기 밀봉부재의 상측걸림부를 수용하는 상측걸림부 수용부가 형성되는 것이 바람직하다.Preferably, an upper catching part accommodating part accommodating an upper catching part of the sealing member is formed at an upper portion of the electrolyte injection hole.
상기 전해액 주입공의 상부에는 상기 밀봉부재의 끼움을 용이하게 하는 경사부가 형성되는 것이 바람직하다.It is preferable that the inclined portion is formed on the upper portion of the electrolyte injection hole to facilitate the fitting of the sealing member.
이어서, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하며, 상기 종래의 전지와 동일기능을 하는 동일구성요소에 대하여는 동일한 부호를 사용한다.Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and the same reference numerals are used for the same components having the same functions as the conventional batteries.
도 2 내지 도 4 에 도시된 본 실시예에 따른 전지는 전극조립체(10), 전극조립체 수납수단(100), 및 밀봉부재를 구비하며, 상기 전극조립체 수납수단은 캔(50) 및 캡플레이트(30)를 구비한다. 상기 전지는 그밖에도 절연부재(41), 절연플레이트(20), 및 상부단자(40) 등을 더 구비한다.2 to 4, the battery includes an electrode assembly 10, an electrode assembly accommodating means 100, and a sealing member, and the electrode assembly accommodating means includes a can 50 and a cap plate ( 30). The battery further includes an insulating member 41, an insulating plate 20, and an upper terminal 40.
상기 전극조립체(10)는 양극판과 음극판, 및 상기 양극판과 음극판의 직접적 접촉을 막는 세퍼레이터를 구비하며, 상기 캔(50)의 내부에 수납된다. 도 2 에는 상기 전극조립체가 젤리롤(jelly roll) 형태인 것으로 도시되었으나, 상기 전극조립체는 적층된 형태를 가진 것일 수도 있다. 상기 양극판과 음극판은 각각 전극탭(11)들과 연결되며, 상기 전극탭(11)들은 그 하단이 뜻하지 않게 전극조립체(10)의 일 부분과 단락되는 것을 방지하기 위하여 절연성 보호테이프(12)에 의하여 감겨진다.The electrode assembly 10 includes a positive electrode plate and a negative electrode plate, and a separator that prevents direct contact between the positive electrode plate and the negative electrode plate, and is accommodated in the can 50. In FIG. 2, the electrode assembly is illustrated as a jelly roll, but the electrode assembly may have a stacked form. The positive electrode plate and the negative electrode plate are respectively connected to the electrode tabs 11, and the electrode tabs 11 are connected to the insulating protective tape 12 to prevent the lower end thereof from accidentally shorting to a part of the electrode assembly 10. Is wound by.
상기 전극조립체 수납수단(100)은 상기 전극조립체를 내부에 수납하는 캔(50) 및 캡플레이트(30)를 구비한다. 본 실시예에서는 캔형 전지를 예로 들었기때문에 전극조립체 수납수단(100)이 도 2 에 도시된 바와 같이 캔(50)과 이 캔의 개구부를 밀봉하는 캡플레이트(30)을 구비하지만, 전극조립체 수납수단은 예를 들어 두 개의 대칭되는 부재를 구비하여 상기 전극조립체를 내부에 수납할 수도 있다.The electrode assembly accommodating means 100 includes a can 50 and a cap plate 30 accommodating the electrode assembly therein. In this embodiment, since the can-type battery is taken as an example, the electrode assembly accommodating means 100 has a can 50 and a cap plate 30 for sealing the opening of the can, as shown in FIG. The means may comprise, for example, two symmetrical members to house the electrode assembly therein.
상기 캔(50)은 도전성의 재료로서 형성되는 것이 일반적이다. 상기 캔의 상단부에는 전극조립체를 수납하기 위한 개구부가 형성되어 있으며, 후술하는 캡플레이트(30)에 의하여 밀봉된다. 도 2 에는 상기 캔의 내면에 절연막(51)이 설치되는 것으로 도시되었으나, 상기 전극조립체의 양극판과 음극판 중 일 전극판을 상기 캔에 직접 전기적으로 연결하는 경우에는 절연막이 설치되지 않을 수도 있다.The can 50 is generally formed as a conductive material. An opening for accommodating the electrode assembly is formed at an upper end of the can, and sealed by a cap plate 30 to be described later. Although FIG. 2 illustrates that an insulating film 51 is installed on an inner surface of the can, an insulating film may not be provided when one electrode plate of the positive electrode plate and the negative electrode plate of the electrode assembly is directly connected to the can.
상기 캡플레이트(30)에는 그 중앙에는 개구(30a)가 형성되어 있으며, 그 개구의 양측에는 전해액을 주입하기 위한 전해액 주입공(132)과 전지 내압의 과도 상승시 파단되는 안전변(31)이 각각 형성되어 있다. 상기 캡플레이트(30)를 상기 캔(50)과 밀봉접합한 후에, 상기 전해액 주입공(132)을 통하여 전해액을 주입하고나서 밀봉부재(33)로 상기 전해액 주입공(132)을 밀봉한다. 본 실시예에서는 상기 전해액 주입공이 상기 캡플레이트(30)에 형성된 것으로 예시하였으나, 전해액 주입공은 상기 캔(50)에 형성될 수도 있다.An opening 30a is formed at the center of the cap plate 30, and electrolyte injection holes 132 for injecting electrolyte and safety valves 31 that break when the internal pressure of the battery is excessively increased are formed at both sides of the cap plate 30. Formed. After sealing the cap plate 30 to the can 50, the electrolyte is injected through the electrolyte injection hole 132, and then the electrolyte injection hole 132 is sealed by the sealing member 33. In the present embodiment, the electrolyte injection hole is illustrated as being formed in the cap plate 30, but an electrolyte injection hole may be formed in the can 50.
상기 밀봉부재(133)는 탄성소재로 형성되며 상기 전해액 주입공(132)에 끼워져서 이를 밀봉하는 몸체부(133B)를 구비하는데, 상기 밀봉부재는 종래의 밀봉부재와는 달리 상기 전해액 주입공(132) 또는 그 주변부과 용접되는 것이 아니라 전해액 주입공에 견고하게 끼워짐으로써 전해액 주입공을 밀봉한다. 상기 밀봉부재는수작업으로 끼울 수도 있으며 소정의 장치를 이용하여 끼우는 것도 가능하다.The sealing member 133 is formed of an elastic material and has a body portion 133B which is inserted into the electrolyte injection hole 132 and seals it, and the sealing member is different from the conventional sealing member. 132) but tightly fits into the electrolyte injection hole rather than being welded to the periphery thereof to seal the electrolyte injection hole. The sealing member may be inserted by hand or may be fitted using a predetermined device.
바람직하게는 상기 밀봉부재(133)는 상기 몸체부(133B)의 하측에 상기 몸체부로부터 측방향으로 연장된 부분을 구비한 하측걸림부(133C)를 더 구비하는데, 이 하측걸림부는 전지의 정상작동 범위 내의 내압상승시 상기 밀봉부재(133)가 상기 전해액 주입공(132)으로부터 외부로 이탈하는 것을 방지한다. 다만 상기 하측걸림부(133C)가 상기 전해액 주입공을 관통하여 삽입되어야 하므로, 상기 몸체부(133B)로부터 측방향으로 연장된 부분은 하측걸림부가 상기 전해액 주입공을 관통할 수 있는 범위 내에서 가능한 많이 연장되는 것이 바람직하다.Preferably, the sealing member 133 further includes a lower locking portion 133C having a portion extending laterally from the body portion below the body portion 133B, the lower locking portion being the top of the battery. When the internal pressure rises within the operating range, the sealing member 133 is prevented from escaping from the electrolyte injection hole 132 to the outside. However, since the lower catching portion 133C must be inserted through the electrolyte injection hole, a portion extending laterally from the body portion 133B is possible within the range that the lower catching portion can penetrate the electrolyte injection hole. It is desirable to extend a lot.
또한 바람직하게는 상기 밀봉부재(133)는 상기 몸체부의 상측에 상기 몸체부(133B)로부터 측방향으로 연장된 부분을 구비한 상측걸림부(133A)를 더 구비하는데, 이 상측걸림부는 상기 밀봉부재를 전해액 주입공(132)에 끼우는 과정에서 밀봉부재가 전극조립체 수납부재(100) 내부로 완전히 빠지거나 전지의 사용중에 불측의 접촉 또는 외압상승으로 인하여 동일한 결과가 발생하는 것을 방지한다. 도 2 에는 상기 몸체부(133B), 상측걸림부(133A), 및 하측걸림부(133C)를 모두 구비한 밀봉부재의 확대도가 포함되어 있다.Also preferably, the sealing member 133 further includes an upper locking portion 133A having a portion extending in a lateral direction from the body portion 133B on the upper side of the body portion, the upper locking portion being the sealing member. Is inserted into the electrolyte injection hole 132 prevents the sealing member from completely falling into the electrode assembly accommodating member 100 or the same result due to inadvertent contact or external pressure increase during use of the battery. 2 includes an enlarged view of a sealing member including all of the body portion 133B, the upper locking portion 133A, and the lower locking portion 133C.
도 3 및 도 4 에는 상기 밀봉부재(133) 및 이 밀봉부재가 끼워지는 전해액 주입공(132)의 부분단면사시도가 도시되어 있다. 본 실시예를 도시하는 도면에는 전해액 주입공(132)이 캡플레이트(30)에 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 전해액 주입공(132)은 전극조립체 수납부재(100)를 구성하는 임의의 구성요소에 형성될 수 있다.3 and 4 are partial cross-sectional perspective views of the sealing member 133 and the electrolyte injection hole 132 into which the sealing member is fitted. Although the electrolyte injection hole 132 is shown as being formed in the cap plate 30 in the drawings, the electrolyte injection hole 132 constitutes the electrode assembly accommodating member 100. It can be formed on any component.
상기 전해액 주입공(132)의 상부에는 상기 밀봉부재의 상측걸림부(133A)를 수용하는 상측걸림부 수용부(132A)가 형성되는 것이 바람직한데, 이는 상기 상측걸림부가 불측의 물체에 걸림으로 인하여 밀봉부재(133)가 전해액 주입공(132)로부터 이탈되는 것을 방지하는 기능을 한다.The upper catching portion receiving portion 132A for accommodating the upper catching portion 133A of the sealing member is preferably formed on the upper portion of the electrolyte injection hole 132, because the upper catching portion is caught by an undesired object. The sealing member 133 serves to prevent the electrolyte from being separated from the injection hole 132.
또한 상기 전해액 주입공(132)의 상부에는 상기 밀봉부재(133)의 끼움을 용이하게 하는 경사부(132B)가 형성되는 것이 바람직한데, 이는 상기 밀봉부재의 몸체부(133B)가 상기 전해액 주입공에 견고하게 끼워지기 위하여 전해액 주입공(132)보다 큰 직경을 가지기 때문에 전해액 주입공(132)의 입구부분에서 밀봉부재를 끼우는 것이 어려운 점을 해결하기 위한 것이다. 상기 경사부(132B)는 상기와 같은 이유로 인하여 상기 밀봉부재(133)가 하측걸림부(133C)를 구비하는 경우에 그 필요성이 더 증가한다.In addition, the upper portion of the electrolyte injection hole 132 is preferably formed with an inclined portion 132B to facilitate the fitting of the sealing member 133, which is the body portion 133B of the sealing member is the electrolyte injection hole Since it has a larger diameter than the electrolyte injection hole 132 in order to fit firmly to the fitting is to solve the difficulty of fitting the sealing member at the inlet of the electrolyte injection hole 132. The inclined portion 132B further increases the necessity when the sealing member 133 includes the lower locking portion 133C for the above reason.
도 2 에 도시된 본 실시예에서는 전극조립체의 주변부에 연결된 일 전극탭(11)이 상기 캡플레이트(30)와 전기적으로 연결되고 상기 캡플레이트는 캔(50)과 전기적으로 연결되며, 타 전극탭과 연결되는 상부단자(40)는 절연부재(41)에 의하여 상기 캡플레이트(30)로부터 절연되는 것으로 구성되었다. 그러나 상기 캡플레이트(30)는 상기 캔(50)과 절연될 수도 있으며, 이 경우에는 이들 사이에 별도의 절연부재가 개재되는 것이 일반적이다. 또한 이 경우에는 상기 캡플레이트(30)가 후술하는 상부단자로서 기능할 수 있으며, 이 때는 후술하는 상부단자(40)와 상기 캡플레이트(30)는 동일한 구성요소를 지칭할 수 있게 되고, 이 경우에는 도 2 에 도시된 절연부재(41)가 본 발명에 따른 전지에 포함되지 않게 된다.In this embodiment illustrated in FIG. 2, one electrode tab 11 connected to the periphery of the electrode assembly is electrically connected to the cap plate 30, and the cap plate is electrically connected to the can 50. The upper terminal 40 connected with the insulating member 41 is configured to be insulated from the cap plate 30. However, the cap plate 30 may be insulated from the can 50, and in this case, a separate insulating member is generally interposed therebetween. In this case, the cap plate 30 may function as an upper terminal to be described later. In this case, the upper terminal 40 and the cap plate 30 to be described later may refer to the same component. In the insulating member 41 shown in Figure 2 is not included in the battery according to the present invention.
본 실시예에 있어서 상기 캡플레이트와 상기 전극조립체(10) 사이에는 중앙에 제 2 단자통공(20a)이 형성된 절연플레이트(20)가 개재되는 것이 바람직한데, 이는 상기 캡플레이트와 전극조립체가 불측의 이유로 통전되는 것을 방지하기 위한 것이다. 다만, 절연 플레이트가 반드시 필요한 것은 아니다.In the present embodiment, it is preferable that an insulating plate 20 having a second terminal through-hole 20a formed therebetween is provided between the cap plate and the electrode assembly 10, which is an indeterminate side of the cap plate and the electrode assembly. The reason is to prevent energization. However, the insulation plate is not necessarily required.
상기 상부단자(40)는 상기 제 1 단자통공 및 제 2 단자통공을 통하여 상기 전극조립체의 타 전극탭, 즉 전극조립체의 중앙부에서 인출된 전극탭과 연결된다.The upper terminal 40 is connected to the other electrode tab of the electrode assembly, that is, the electrode tab drawn from the center of the electrode assembly through the first terminal hole and the second terminal hole.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
본 발명은 전해액 주입공을 밀봉부재로 밀봉하는데 필요한 시간과 비용을 저감시키고, 또한 안전변이 전지의 제작 중에 파손되지 않는 전지를 제공한다.The present invention reduces the time and cost required to seal the electrolyte injection hole with the sealing member, and provides a battery that does not break during the manufacture of the safety-transformed battery.
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KR101104146B1 (en) * | 2009-04-02 | 2012-01-13 | 주식회사 엘지화학 | Secondary Battery Having Electrolyte Injection-hole Capable of Excellent Sealing Property |
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