KR200475782Y1 - 스파이럴 링 타입의 리튬 전지 - Google Patents

스파이럴 링 타입의 리튬 전지 Download PDF

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Abstract

헤더의 외측에 스파이럴 링을 형성함으로써, 외부 충격으로부터 헤더를 안정적으로 보호할 수 있음과 더불어, 우수한 기밀성을 확보할 수 있는 스파이럴 링 타입의 리튬 전지에 대하여 개시한다.
본 고안에 따른 스파이럴 링 타입의 리튬 전지는 상측이 개방되는 원통 형상의 전지 케이스; 상기 전지 케이스의 내부에 삽입되는 권취 롤; 상기 권취 롤의 양극판 단자에 접속되는 제1 리드선; 상기 권취 롤의 음극판 단자에 접속되는 제2 리드선; 상기 전지 케이스의 상측을 덮는 헤더 절연판; 상기 헤더 절연판의 상면에 배치되며, 상기 권취 롤의 제1 리드선과 전기적으로 연결된 헤더; 및 상기 헤더 절연판의 상면에 형성되어, 상기 헤더의 외주면을 감싸도록 형성된 스파이럴 링;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

스파이럴 링 타입의 리튬 전지{SPIRAL RING TYPE LITHIUME BATTERY}
본 고안은 리튬 전지에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 헤더의 외측에 스파이럴 링을 형성함으로써, 외부 충격으로부터 헤더를 안정적으로 보호할 수 있음과 더불어, 우수한 기밀성을 확보할 수 있는 스파이럴 링 타입의 리튬 전지에 관한 것이다.
리튬 전지는 음극(anode)으로서 리튬 또는 리튬 합금을 사용하여 전지 케이스의 내부에 물리적인 힘으로 완전히 붙이고, 양극(cathode)으로서 바인더(binder)가 포함된 무결정 카본을 성형하여 양극과 음극을 격리하는 세퍼레이터(seperator)를 사이에 두고 삽입하여 조립한다. 조립된 전지에는 리튬염(LiAlCl4)이 해리된 SOCl2 전해액이 주입되어 리튬 전지를 구성한다. 이와 같이 구성된 리튬 전지에 부하가 연결되면 전해액과 전극의 산화 환원 반응에 의해 화학에너지가 전기에너지로 변환되어 전류를 발생한다.
리튬은 주입된 전해액과 반응하여 에너지를 생성하고, 반응의 부산물로 고상의 LiCl과 황이 석출된다. 이 반응 부산물들이 카본 양극의 기공 내에 쌓이면서 지속적인 반응이 이어지도록 만들어 준다.
도 1은 일반적인 리튬 전지를 나타낸 분해 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 음극판, 격리막 및 양극판을 차례로 적층을 시킨 후 권취장비를 사용하여 나선모양으로 권취하여 제조된 권취 롤(20)이 전지 케이스(10)의 내부에 삽입된다. 이때, 전지 케이스(10)는 헤더 절연판(60)에 의해 밀봉된다. 또한, 권취 롤(20)의 양극판 단자와 헤더(70)는 제1 리드선(30)에 의해 전기적으로 연결도기ㅗ, 권취 롤(20)의 음극판 단자는 제2 리드선(40)에 의해 전지 케이스(10)의 외벽으로 인출된다.
전술한 리튬 전지(1)의 경우, 제1 리드선(30)은 헤더(70)와 연결되고, 제2 리드선(40)은 전지 케이스(10)의 외벽에 부착되는 구조를 갖는다. 특히, 제1 리드선(30)은 권취 롤(20)로부터 상측 방향으로 인출되어 헤더 절연판(60)을 관통하여 헤더(70)의 바닥면에 단순히 용접되는 구조를 갖기 때문에 제1 리드선(30) 및 헤더(70)의 경우 외부 충격에 취약할 수 밖에 없다. 이 결과, 전술한 리튬 전지(1)는 외부 충격에 의한 변형으로 인해 전지 케이스(10)의 내부에 배치되는 제1 및 제2 리드선(30, 40) 간이 전기적으로 접합되는 쇼트(short) 불량이 빈번히 발생하였다.
또한, 전술한 리튬 전지(1)는 헤더(70)가 헤더 절연판(60)에 의해 밀봉되는 구조를 갖기는 하나, 헤더(70)와 헤더 절연판(60) 간의 접합 부분까지 완벽하게 밀봉하기에는 취약한 구조를 가지므로 이 부분에 대한 개선이 필요한 상황이다.
관련 선행 문헌으로는 대한민국 등록특허 제10-0330633호(2002.10.25 공고)가 있으며, 상기 문헌에는 리튬2차 전지가 기재되어 있다.
본 고안의 목적은 헤더의 외측에 스파이럴 링을 형성함으로써, 외부 충격으로부터 헤더를 안정적으로 보호할 수 있음과 더불어, 우수한 기밀성을 확보할 수 있는 스파이럴 링 타입의 리튬 전지를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 실시예에 따른 스파이럴 링 타입의 리튬 전지는 상측이 개방되는 원통 형상의 전지 케이스; 상기 전지 케이스의 내부에 삽입되는 권취 롤; 상기 권취 롤의 양극판 단자에 접속되는 제1 리드선; 상기 권취 롤의 음극판 단자에 접속되는 제2 리드선; 상기 전지 케이스의 상측을 덮는 헤더 절연판; 상기 헤더 절연판의 상면에 배치되며, 상기 권취 롤의 제1 리드선과 전기적으로 연결된 헤더; 및 상기 헤더 절연판의 상면에 형성되어, 상기 헤더의 외주면을 감싸도록 형성된 스파이럴 링;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 스파이럴 링은 단일 링 구조를 갖는다. 이 경우, 스파이럴 링은 UV 경화성 수지, PTFE(Polytetrafluoroethylene), 에폭시 수지(epoxy resin), 폴리이미드 수지(polyimide resin), PVA(polyvinyl alcohol) 및 PVB(polyvinyl butyral) 중 선택된 1종 이상의 재질로 형성된 것이 바람직하다.
이와 달리, 스파이럴 링은 헤더와 접촉하는 면을 따라 권취된 내부 링과, 내부 링의 외측에 권취되되, 상기 내부 링과 이종 재질로 형성된 외부 링을 포함할 수 있다.
이 경우, 내부 링은 UV 경화성 수지, PTFE(Polytetrafluoroethylene), 에폭시 수지(epoxy resin), 폴리이미드 수지(polyimide resin), PVA(polyvinyl alcohol) 및 PVB(polyvinyl butyral) 중 선택된 1종 이상의 재질로 형성될 수 있고, 외부 링은 NiZn계 페라이트, NiCuZn계 페라이트, NiCuZnMn계 페라이트 및 MnZn계 페라이트 중 선택된 1종 이상의 재질로 형성될 수 있다.
이때, 내부 링은 제1 높이를 갖고, 외부 링은 제1 높이보다 낮은 제2 높이를 갖는 것이 바람직하다.
본 고안에 따른 스파이럴 링 타입의 리튬 전지는 헤더의 외주면을 감싸는 스파이럴 링을 형성하여 헤더 및 제1 리드선을 안정적으로 지지 및 고정시킴으로써, 외부 충격이나 진동이 발생하더라도 헤더 및 제1 리드선이 유동하는 것을 미연에 방지하는 것을 통해 전지 케이스 내부의 제1 및 제2 리드선 간이 접촉되는 쇼트 불량을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 고안의 실시예에 따른 스파이럴 링 타입의 리튬 전지는 스파이럴 링의 추가 설계로 헤더와 헤더 절연판의 접합 부분에서의 기밀성을 보완할 수 있다.
도 1은 일반적인 리튬 전지를 나타낸 분해 사시도이다.
도 2는 본 고안의 실시예에 따른 리튬 전지를 나타낸 분해 사시도이다.
도 3은 본 고안의 실시예에 따른 리튬 전지를 나타낸 결합 단면도이다.
도 4는 도 3의 A 부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
본 고안의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 고안은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 고안의 개시가 완전하도록 하며, 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 고안은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 스파이럴 링 타입의 리튬 전지에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 고안의 실시예에 따른 리튬 전지를 나타낸 분해 사시도이고, 도 3은 본 고안의 실시예에 따른 리튬 전지를 나타낸 결합 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 도시된 본 고안의 실시예에 따른 리튬 전지(100)는 전지 케이스(110), 권취 롤(120), 제1 리드선(130), 제2 리드선(140), 헤더 절연판(160), 헤더(170) 및 스파이럴 링(180)을 포함한다.
전지 케이스(110)는 리튬 전지(100)의 몸체를 이루는 부분으로, 상측이 개방되는 원통 형상을 갖는 것이 바람직하나, 반드시 이에 제한될 필요는 없다.
권취 롤(120)은 전지 케이스(110)의 내부에 삽입된다. 이러한 권취 롤(120)은 음극판, 격리막 및 양극판을 순차적으로 적층시킨 후, 권취 장비를 이용하여 나선형으로 권취시키는 것에 의해 제조될 수 있다. 이때, 권취 롤(120)은 전지 케이스(110)의 내부에 수용된 전해액(150)에 함침된다.
제1 리드선(130)은 권취 롤(120)의 양극판 단자에 접속된다. 이러한 제1 리드선(130)은 권취 롤(120)의 양극판 단자로부터 인출되어 후술할 헤더(170)와 전기적으로 연결된다. 제1 리드선(130)은 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 등의 전기전도성이 우수한 금속 혹은 이들을 포함하는 합금 등의 재질로 형성될 수 있다.
제2 리드선(140)은 권취 롤(120)의 음극판 단자에 접속된다. 이러한 제2 리드선(140)은 권취 롤(120)의 음극판 단자로부터 인출되어, 전지 케이스(110)의 외벽에 부착된다. 제2 리드선(140)은, 제1 리드선(120)과 마찬가지로, 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 등의 전기전도성이 우수한 금속 혹은 이들을 포함하는 합금 등의 재질로 형성될 수 있다.
헤더 절연판(160)은 전지 케이스(110)의 상측을 덮도록 장착되어, 전지 케이스(110)의 내부에 수용된 전해액(150)이 누설되는 것을 방지한다. 이러한 헤더 절연판(160)은 전해액(150)과의 반응이 없는 재질로 형성하는 것이 바람직하며, 일 예로 테프론을 제시할 수 있다.
헤더(170)는 헤더 절연판(160)의 상면에 배치되며, 권취 롤(120)로부터 인출되는 제1 리드선(130)과 전기적으로 연결된다. 제1 리드선(130)은 헤더 절연판(160)을 관통하여 헤더(170)에 전기적으로 접속된다. 이때, 헤더(170)는 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 등의 전기전도성이 우수한 금속 혹은 이들을 포함하는 합금 등의 재질로 형성될 수 있다. 이러한 헤더(170)는 제1 리드선(130)과 전기적으로 연결되어, 리튬 전지(100)의 양극으로 사용된다.
스파이럴 링(180)은 헤더 절연판(160)의 상면에 형성되어, 헤더(170)의 외주면을 감싸도록 형성된다. 이러한 스파이럴 링(180)은 헤더(170) 및 헤더(170)와 연결되는 제1 리드선(130)을 안정적으로 지지 및 고정시키는 보강재의 역할을 한다. 따라서, 본 고안에서와 같이, 헤더(170)의 외주면을 감싸는 형태로 스파이럴 링(180)을 장착할 경우, 헤더(170) 및 헤더(170)와 연결되는 제1 리드선(130)이 안정적으로 고정되어, 외부 충격이나 진동이 발생하더라도 헤더(170) 및 제1 리드선(130)이 유동하는 것을 미연에 방지할 수 있으므로, 전지 케이스(110) 내부의 제1 및 제2 리드선(130, 140) 간이 접촉되는 쇼트 불량을 미연에 방지할 수 있게 된다.
또한, 스파이럴 링(180)은 헤더(170)와 헤더 절연판(160)의 접합 부분에서의 기밀성을 보완하는 역할을 한다. 이때, 스파이럴 링(180)은 단일 링 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 스파이럴 링(180)은 단순한 링 형상으로 형성될 수 있다. 도면으로 도시하지는 않았지만, 스파이럴 링(180)은, 링 형상에 국한되는 것은 아니며, 꼬임 구조의 스파이럴 형상을 가질 수도 있다. 이때, 스파이럴 링(180)은 UV 경화성 수지, PTFE(Polytetrafluoroethylene), 에폭시 수지(epoxy resin), 폴리이미드 수지(polyimide resin), PVA(polyvinyl alcohol), PVB(polyvinyl butyral) 등에서 선택된 1종 이상의 재질로 형성하는 것이 바람직하다.
한편, 도 4는 도 3의 A 부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 스파이럴 링(180)은 내부 링(182)과 외부 링(184)을 포함하는 이중 링 구조를 가질 수 있다.
이때, 내부 링(182)은 헤더(170)와 접촉하는 면을 따라 권취되고, 외부 링(184)은 내부 링(182)의 외측을 따라 권취되도록 형성된다. 내부 링(182)과 외부 링(184)은 이종 재질로 형성될 수 있다.
이 경우, 내부 링(182)은 UV 경화성 수지, PTFE(Polytetrafluoroethylene), 에폭시 수지(epoxy resin), 폴리이미드 수지(polyimide resin), PVA(polyvinyl alcohol), PVB(polyvinyl butyral) 중 선택된 1종 이상의 재질로 형성하는 것이 바람직하다. 그리고, 외부 링(184)은 NiZn계 페라이트, NiCuZn계 페라이트, NiCuZnMn계 페라이트, MnZn계 페라이트 등에서 선택된 1종 이상의 재질로 형성하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 내부 링(182)은 수지 계열의 절연 물질로 형성하고, 외부 링(184)은 페라이트 계열의 절연 물질로 형성할 경우, 외부 링(184)이 전자파를 차폐하는 역할까지 수행하여 리튬 전지(100)의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.
이때, 내부 링(182)은 제1 높이를 갖고, 외부 링(184)은 제1 높이보다 낮은 제2 높이를 갖는 것이 바람직한데, 이는 내부 링(182)과 외부 링(184) 간에 단차를 갖도록 하여 헤더(170)의 윗 부분에 비하여 아랫 부분에서의 결합 강도를 향상시켜 아랫 부분에서의 부착성을 향상시키기 위함이다. 따라서, 단차 구조를 갖는 이중 링 구조로 스파이럴 링(180)을 형성할 경우, 단일 링 구조에 비하여, 헤더(170) 및 제1 리드선(130)을 보다 안정적으로 지지 및 고정시킬 수 있게 된다.
전술한 본 고안의 실시예에 따른 스파이럴 링 타입의 리튬 전지는 헤더의 외주면을 감싸는 스파이럴 링을 형성하여 헤더 및 제1 리드선을 안정적으로 지지 및 고정시킴으로써, 외부 충격이나 진동이 발생하더라도 헤더 및 제1 리드선이 유동하는 것을 미연에 방지하는 것을 통해 전지 케이스 내부의 제1 및 제2 리드선 간이 접촉되는 쇼트 불량을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 고안의 실시예에 따른 스파이럴 링 타입의 리튬 전지는 스파이럴 링의 추가 설계로 헤더와 헤더 절연판의 접합 부분에서의 기밀성을 보완할 수 있다.
이상에서는 본 고안의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 고안이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 고안의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
100 : 리튬 전지 110 : 전지 케이스
120 : 권취 롤 130 : 제1 리드선
140 : 제2 리드선 150 : 전해액
160 : 헤더 절연판 170 : 헤더
180 : 스파이럴 링

Claims (7)

  1. 상측이 개방되는 원통 형상의 전지 케이스;
    상기 전지 케이스의 내부에 삽입되는 권취 롤;
    상기 권취 롤의 양극판 단자에 접속되는 제1 리드선;
    상기 권취 롤의 음극판 단자에 접속되는 제2 리드선;
    상기 전지 케이스의 상측을 덮는 헤더 절연판;
    상기 헤더 절연판의 상면에 배치되며, 상기 권취 롤로부터 인출되는 제1 리드선과 전기적으로 연결된 헤더; 및
    상기 헤더 절연판의 상면에 형성되어, 상기 헤더의 외주면을 감싸도록 형성된 스파이럴 링;을 포함하며,
    상기 스파이럴 링은 상기 헤더와 접촉하는 면을 따라 권취된 내부 링과, 상기 내부 링의 외측 면을 따라 권취되되, 상기 내부 링과 이종 재질로 형성된 외부 링을 포함하고,
    상기 외부 링은 NiZn계 페라이트, NiCuZn계 페라이트, NiCuZnMn계 페라이트 및 MnZn계 페라이트 중 선택된 1종 이상의 재질로 형성되어 전자파를 차폐하며,
    상기 내부 링은 제1 높이를 갖고, 상기 외부 링은 제1 높이보다 낮은 제2 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 스파이럴 링 타입의 리튬 전지.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 내부 링은
    UV 경화성 수지, PTFE(Polytetrafluoroethylene), 에폭시 수지(epoxy resin), 폴리이미드 수지(polyimide resin), PVA(polyvinyl alcohol) 및 PVB(polyvinyl butyral) 중 선택된 1종 이상의 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 스파이럴 링 타입의 리튬 전지.
  6. 삭제
  7. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20060037849A (ko) * 2004-10-28 2006-05-03 삼성에스디아이 주식회사 캔형 이차 전지
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