KR200476996Y1 - 전지 상부-캡 구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 전지의 상부-캡 구조에 관한 것으로, 하부 밀폐되고 양 전극(+,-) 재료를 내장하도록 된 원통형 전지 케이스의 상측 개구를 밀폐하는 상부-캡에 관한 것이다. 이 상부-캡은 일측 통공과, 상기 통공에 투입되고 용접되어 통공을 폐쇄하는 마감재와, 상기 상부-캡의 상면에서 통공을 중심으로 그 주변을 따라 형성되어 상기 용접시 열의 표면 확산을 방지하는 차폐용 요홈을 포함하여 이루어진다. 본 고안에 따르면, 종래 기술에 비하여, 용접효율 및 용접 정밀성이 월등히 향상되는 효과가 있다.

Description

전지 상부-캡 구조 {Upper-cap structure of battery}

본 고안은 전지에 관한 것으로 특히, 리튬-전지(Lithium Battery)의 상부-캡 구조에 관한 것이다.

리튬-전지는 음극으로 금속 리튬을 사용한 전지들을 총칭하는 것으로, 그 전극의 형태에 따라 보빈구조의 전지와 나선구조의 전지로 구분할 수 있으며 본 고안은 전자에 관련되어 있으므로, 여기에 기재된 전지는 거기에 한정된다.

도 1을 참조하면, 이 전지는 특허등록 제1264850호에 개시된 리튬-전지를 나타내는 것으로서:

하부 밀폐된 원통형 금속 케이스(1)와;

상기 케이스(1)의 내부에 배치되며, 원통형 세퍼레이터(4)의 내측과 외측에 각각 배치되는 양극(2)과 음극(3)을 포함하는 전극;

상기 케이스(1)의 상측 개구를 폐쇄하는 수단으로서, 일측에 전해액 충진용 통공(6)을 갖는 상부-캡(5);

을 포함하여 이루어진다.

보통의 리튬-전지에서 상기 양극으로 카본 분말을, 상기 음극으로 리튬을 사용한다. 상기 전해액으로는 이산화망간, 염화티오닐 기타 알려진 재료들이 제한 없이 사용될 수 있다. 도면에서, 부호 7은 상기 상부-캡(5)을 통과하여 내측 양극(2)에 삽입되는 집전봉 또는 헤더-핀이며, 부호 8은 절연재이다.

상기 통공(6)은 전해액이 충진된 후에는 폐쇄되어야 하는 것으로서, 통상적으로는 도시된 바와 같이 SUS 볼(9)이 투입 및 용접 처리되어 폐쇄된다. 그런데 이때 용접 불량의 문제가 발생하게 된다.

즉, 가해진 용접 열이 상기 통공(6)의 주변에서 상부-캡(5)의 표면상으로 곧 바로 퍼져나감으로써 확산 및 소실되어, 용접 효율이 떨어지고 나아가 부분적으로 볼(9)의 용접처리가 완전하게 되지 못하는 문제가 발생하고 있으며, 업계에서는 이러한 용접 불량이 약 30% 정도인 것으로 보고 있다.

그리고 이러한 문제를 해결하기 위한 방안으로서, 실제로 통공(6)을 가능한 수직적으로 하고 그 내면을 정밀하게 처리하는 것이 최선인 것으로 인식되어 있다. 그러나 이는 실질적인 해결 방안이 되지 못하고 있다. 그 이유는, 당연하겠지만, 통공(6) 자체의 정밀 처리로 인하여 용접 열의 효율적인 집중 내지 사용이 이루어지지는 않기 때문이다.

한편, 상기한 상부-캡(5)의 위에 또 하나의 캡을 덧씌우는 제안이 있으나, 이는 전지의 구조가 복잡해지고 무게가 무거워지며, 특히나 케이스(1) 내부 전해액의 유동이 발생하게 되는 치명적인 문제가 있다.

[관련 문헌]

특허등록 제1264850호

특허등록 제1264851호

실용신안등록 제199351호

본 고안은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하고자 제안된 것이다. 본 고안의 목적은 통공과 그 폐쇄 마감재 간의 용접을 수행함에 있어서, 그 용접 열의 손실을 방지함으로써 용접성을 향상시킬 수 있는 전지의 상부-캡 구조를 제공하고자 하는 것이다.

본 고안에 따른 전지의 상부-캡 구조는:

하부 밀폐되고 양 전극(+,-) 재료를 내장하도록 된 원통형 전지 케이스의 상측 개구를 밀폐하는 상부-캡으로서,

일측에 형성되어, 상기 케이스 내에 전해액을 충진하는 통공;

상기 통공에 투입되고 용접되어, 통공을 폐쇄하는 마감재;

상기 상부-캡의 상면에서 통공을 중심으로 그 주변을 따라 형성되어, 상기 용접시 열의 표면 확산을 방지하는 차폐용 요홈;

을 포함한다.

바람직하게, 상기 요홈은 환형 또는 호형이다.

또한, 상기 요홈은 하단부가 상기 통공 측으로 편심되어 형성된 "V"홈 또는 "U"홈이다.

본 고안의 상부-캡 구조에 따르면, 용접 열이 확산 또는 손실되지 않으며, 투입된 마감재가 통공에 용접되는 데에만 집중적으로 처리 및 사용된다. 따라서 종래 기술에 비하여, 용접효율 및 용접 정밀성이 월등히 향상되는 효과가 있다.

도 1은 종래 리튬-전지의 단면도.
도 2는 본 고안에 따른 상부-캡 구조를 보인 사시도.
도 3은 도 2의 A-A-선 단면도.
도 4는 도 2의 상부-캡 구조를 적용한 전지의 단면도.

이상에 기재된 또는 기재되지 않은 본 고안 "전지 상부-캡 구조"의 특징과 효과들은, 이하에서 첨부도면을 참조하여 설명하는 실시예 기재를 통하여 더욱 명백해질 것이다. 도 2 이하에서, 본 고안의 실시예에 따른 상부-캡이 부호 10으로 표시되어 있다. 각 도면에서, 도 1과 비교하여 기능적으로 동일한 요소에 대하여는 동일한 부호를 사용하기로 한다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 고안의 상기 상부-캡(10)은 하부 밀폐되고 양 전극(+,-) 재료를 내장하도록 된 원통형 전지 케이스(1)의 상측 개구를 밀폐하는 상부-캡이다.

여기 예시된 상기 전지는 리튬-전지(20)를 나타내는 것으로서,

하부 밀폐된 원통형 금속 케이스(1)와;

상기 케이스(1)의 내부에 배치되며, 원통형 세퍼레이터(4)의 내측과 외측에 각각 배치되는 양극(2)과 음극(3)을 포함하는 전극;

상기 케이스(1)의 상측 개구를 폐쇄하는 수단으로서, 일측에 전해액 충진용 통공(6)을 갖는 상부-캡(10);

을 포함하여 이루어진다.

보통의 리튬-전지에서 상기 양극으로 카본 분말을, 상기 음극으로 리튬을 사용한다. 상기 전해액으로는 이산화망간, 염화티오닐 기타 알려진 재료들이 제한 없이 사용될 수 있다. 도면에서, 부호 7은 상기 상부-캡(10)을 관통하여 케이스(1) 내측 양극(2)에 삽입되는 집전봉 또는 집전 헤더-핀이며, 부호 8은 전극과 케이스 또는 전극과 상부-캡(10) 간의 절연재이다.

상기 통공(5)은 케이스(1) 내부에 전해액이 충진된 후에는 폐쇄되어야 하는 것으로서, 마감재(9)로서 통상적으로 도시된 바와 같이 SUS 볼이 투입 및 용접 처리되어 폐쇄된다.

이상은 본 고안에 적용될 수 있는 전지로서, 종래의 리튬-전지를 설명한 것이다. 다만 구조적으로 다르지 않는 한, 본 고안의 상부-캡(10)이 적용될 전지가 굳이 리튬-전지에 한정될 것은 아니다.

본 고안에서, 상기 상부-캡(10)은 스테인리스 스틸 재질의 원판형 재료로 형성된다. 구체적으로 상기 상부-캡(10)은:

일측에 형성되어, 상기 케이스(1) 내에 전해액을 충진하는 통공(6);

상기 통공(6)에 투입되고 용접되어, 통공(6)을 폐쇄하는 마감재(9);

상기 상부-캡(10)의 상면에서 통공(6)을 중심으로 그 주변을 따라 형성되어, 상기 용접시 열의 표면 확산을 방지하는 차폐용 요홈(11);

을 포함하여 이루어진다.

바람직하게, 상기 마감재(9)는 스테인리스 스틸 재질의 금속 볼이다.

실제로 상기 마감재(9)가 통공(6)에 투입되고 용접될 때, 용접 열은 상부-캡(10)의 표면으로 확산(도 1의 화살표 참조)되고, 따라서 상당 부분이 용접에 사용되지 못하고 소실되어 버린다. 이 경우 에너지 낭비가 발생하는 것은 물론이고, 중요하게는 상기 마감재(9)와 통공(6) 간 용접 불량 즉 미세한 틈이 생기게 되어, 실제로 전지로서 사용 불가능한 상태가 된다.

이에 본 고안에서는, 상기 상부-캡(10)의 상면에서 통공(6)을 중심으로 그 주변을 따라 차폐용 요홈(11)을 형성함으로써 상기 용접시 열의 표면 확산을 방지할 수 있도록 하는 것이다. 상기 요홈(11)은 환형 또는 호형으로 형성될 수 있으며, 호형으로 설계되는 경우에는 열의 확산을 방지할 수 있는 방향 또는 위치에 형성될 것이다.

바람직하게, 상기 요홈(11)은 하단부(12) 중심이 상기 통공(6) 측으로 편심되어 형성된 "V"홈 또는 "U"홈이다. 상기 요홈(12)의 통공(6) 측 벽(13)은 가능한 통공(6)과 평행하게 형성된다. 이러한 요홈(11)의 형태는 용접 열을 급하게 차단함으로써, 열 차단의 효율을 향상시킬 수 있다.

그리고 이로써, 마감재(9)의 용접 열이 확산 또는 손실되지 않으며, 투입된 마감재(9)가 통공에 용접되는 데에만 집중적으로 처리 및 사용된다. 따라서 종래 기술에 비하여, 용접효율 및 용접 정밀성이 월등히 향상되는 효과가 있다.

1. 케이스 2, 3. 전극
6. 통공 9. 마감재
10. 상부-캡
11. 요홈 12. 하단부
13. 벽

Claims (4)

1. 하부 밀폐되고 양 전극(+,-) 재료를 내장하도록 된 원통형 전지 케이스(1)의 상측 개구를 밀폐하는 상부-캡(10)으로서,
   일측에 형성되어, 상기 케이스(1) 내에 전해액을 충진하는 통공(6);
   상기 통공(6)에 투입되고 용접되어, 통공(6)을 폐쇄하는 볼(ball) 타입 마감재(9);
   상기 상부-캡(10)의 상면에서 통공(6)을 중심으로 그 외측 주변을 따라 환형 또는 호형으로 형성되어, 상기 용접시 열이 상부-캡(10)의 표면 외측으로 확산되는 것을 방지하는 차폐용 요홈(11);
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지의 상부-캡 구조.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 요홈(11)은 하단부(12)가 상기 통공(6) 측으로 편심되어 형성된 "V"홈 또는 "U"홈인 것을 특징으로 하는 전지의 상부-캡 구조.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 요홈(11)의 통공(6) 측 벽(13)은 통공(6)과 평행하게 형성된 것을 특징으로 하는 전지의 상부-캡 구조.
   

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