KR20070003847A - 각형 충전 배터리 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기적으로 절연하는 칸막이벽(10)에 의해 서로 분리된 다수의 전지용기(8)를 구비한 하우징(9), 그리고 적층된 전극판(6)으로 형성되고 전지용기(8)의 각각에 하나씩 수용되는 판 적층체(5)를 구비한 각형 배터리에 관한 것이다. 상기 배터리는 칸막이벽(10)을 따라 연장된 접촉 연결판(11)을 갖는다. 칸막이벽(10)의 반대편 측면위에 놓인 접촉 연결판(11)은 칸막이벽(10)을 통하여 전기적으로 서로 연결되고 그리고 판 적층체(5)의 접촉은 할당된 접촉 연결판(11)과 전기적으로 연결된다.
판 적층체, 하우징, 접촉 연결판, 각형 배터리, 전지용기

Description

각형 충전 배터리 및 그 제조방법{Prismatic battery and method for producing the latter}
본 발명은 전기적으로 절연하는 중간벽에 의해 서로 분리된 다수의 전지용기를 구비한 하우징, 그리고 적층된 전극판으로 형성되고 전지용기의 각각에 하나씩 수용되는 판 적층체(plate stack)을 구비한 각형 충전 배터리에 관한 것이다.
본 발명은 또한 이와 같은 각형 충전 배터리의 제조방법에 관한 것이다.
각형 충전 배터리는 잘 알려져 있고 그리고 공통의 하우징에 서로 옆으로 배열되고, 적층된 전극판으로 각각 형성되며, 그리고 전해질로 채워진 다수의 캡슐로 싸여진 배터리 전지를 포함한다.
EP 1 087 449 A1은 전형적인 종래의 각형 충전 배터리를 개시한다. 다수의 적층된 전극판을 갖는 배터리 전지는 커버가 개방된 상태에서 하우징 내 연합된 용기 안으로 위로부터 삽입된다. 이 경우에 전지용기는 전기적으로 절연하는 중간벽에 의해 형성된다. 출력 전도판은 중간벽에 인접하고, 그리고 양극 및 음극판에 각각 용접되는 배터리 전지의 반대측면에 제공된다. 출력 전도판은 전기적 연결을 생성하기 위하여 그들이 인접한 출력판에 용접되는 커버의 영역에서 하우징의 사각에 위쪽으로 안내된다.
전류 운송경로를 줄이기 위하여, 국제공개공보 WO 03/015194 A1은 전면 위 접촉 연결이 중간벽의 반대측면에 배열된 출력 전도판에 인접되는 각각의 배터리 전지에 대한 하우징의 안전기에 용접될 것을 제안한다.
본 발명의 목적은 사각이 감소되기 때문에 가능한 낮은 내부 저항을 갖고 그리고 높은 패킹 밀도를 갖는 개선된 각형 충전 배터리를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 그 목적은 각각의 중간벽을 따라 연장된 접촉 연결판이 중간벽에 반대편인 접촉 연결판 위에 중간벽을 통하여 서로 전기적 전도적으로 연결되며, 그리고 판 적층체의 접촉은 연합된 접촉 연결판과 전기적 전도적으로 연결되는 일반적인 종류의 각형 충전 배터리에 의해 달성된다.
추가의 접촉 연결판은 각각의 중간벽을 통하여 인접한 접촉 연결판 사이에 제일 먼저 전기장 접촉을 생성하는 것이 가능하다. 결과적으로, 접촉을 만들기 위하여 사각이 없는 것이 커버에 요구된다. 더욱이, 이것은 가능한 낮은 내부저항을 갖는 접촉 연결판 사이에 대략 직접적 연결을 생성한다.
일단 판 적층체가 전지용기로 안내된 이후에, 판 적층체 위 접촉부는 예를 들어 용접, 납땜 또는 땜질에 의해 접촉 연결판에 전기적 전도적으로 연결될 수 있다.
내부저항을 더 감소하기 위하여, 접촉 연결판이 그 길이에 걸쳐서 중간벽의 반대 측면위에 배열되는 연합된 연결 접촉판과 다수의 전기적으로 연결되는 것이 유리하다. 특히 낮은 내부저항은 연합된 접촉 연결판의 전기적 연결이 클린치 결합 공정, 연합된 접촉 연결판의 콜드 표면 압축에 의해 생성되는 경우에 달성될 수 있다.
판 적층체의 접촉부는 제 1 출력 전도판에 용접되는 판 적층체의 양극판의 측면 말단, 및 제 2 출력 전도판에 용접되는 판 적층체의 음극판의 측면 말단을 갖는 출력 전도판의 형성에 바람직하다. 출력 전도판은 전체 길이에 걸쳐서 연합된 접촉 연결판에 용접되는 것이 바람직하다.
판 적층체의 접촉부는 연합된 접촉 연결판에 용접되고, 그리고 더욱이 용접 결합의 외부 단부에 납땜되는 것이 특히 유리하다. 이것은 전기적으로 높은 전도이며, 높은 전류를 이동할 수 있고 그리고 매우 낮은 내부저항을 갖는 기계적으로 높은 강성 결합을 달성하게 하는 것이 가능하다.
각형 충전 배터리의 간단한 설계 및 제작은 오히려 종래방식에서 상기한 바 보다는 하우징의 전면에서 전지용기 안으로 판 적층체를 삽입함에 의해 달성된다. 출력 전도판 및 접촉 연결판의 측면 말단은 노출되고, 그리고 납땜을 요구한다면, 이용가능한 방식으로 서로 쉽게 용접될 수 있다. 그리고 나서 하우징의 전면 커버는 중간벽의 측면 말단 및 하우징의 측면 말단위에 위치되고 그리고 예를 들어 공지된 레이저 용접 방법에 의해 그들에 용접되며, 봉합을 형성한다.
본 발명의 추가의 목적은 각형 충전 배터리의 제작을 위해 개선된 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 그 목적은 다음의:
- 중간벽을 통하여 중간벽의 반대측면에 배열되는 접촉 연결판 사이의 전기적 연결을 생성하는 단계;
- 중간벽에 의해 형성된 전지용기에 판 적층체를 배열하는 단계;
- 접촉 연결판에 대하여 판 적층체의 전기적 접촉을 용접하는 단계; 및
- 전지용기 및 하우징이 봉합되는 방식으로 하우징을 폐쇄하는 단계;에 의해 달성된다.
본 발명은 첨부된 도면를 참조하여 다음 본문에서 더 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 각형 충전 배터리의 사시도를 도시한다.
도 2는 적층된 전극판 및 출력 전도판을 구비한 판 적층체(plate stack)의 사시도를 도시한다.
도 3은 전면 판넬 없이 도 1에 도시한 각형 충전 배터리의 개방된 하우징의 사시도를 도시한다.
도 4는 전면 판넬 없이 전지용기 안으로 삽입되는 판 적층체를 구비한 도 1에 도시한 각형 충전 배터리의 사시도를 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 제 2 실시예의 각형 충전 배터리의 사시도를 도시한다.
도 6은 도 5에 도시한 각형 충전 배터리의 하우징의 분해사시도를 도시한다.
도 7은 제 2 실시형태의 출력 전도판을 구비한 판 적층체의 사시도를 도시한다.
도 8은 도 7에 도시한 출력 전도판의 사시도를 도시한다.
도 9는 접촉 전도판의 사시도를 도시한다.
도 10은 중간벽의 영역 및 인접한 판 적층체 사이의 연결의 영역에 도 6에 도시한 각형 충전 배터리의 상세한 단면도를 도시한다.
도 1은 각형 충전 배터리(1)의 사시도를 도시한다. 가스제거관(2)은 하우징의 상면에 위치한다. 더욱이, 각형 충전 배터리(1)의 양극 및 음극 연결을 위한 연결접촉부(3a ,3b)는 하우징의 서로 마주보는 좁은면에 설비된다.
충전 배터리(1)의 하우징은 하우징에 위치되고 그것에 용접되고 봉합을 형성하는 전면커버(4)에 의해 폐쇄된다.
도 2는 판 적층체(5)의 사시도를 도시한다. 이것은 하나위에 다른 하나가 교대로 적층된 다수의 양극 및 음극판(6)이 판 적층체(5)를 형성하는 것을 명백하게 도시한다. 양극판(6)의 연결손잡이(connecting lug)는 판 적층체(5)의 일측에 외면을 통과하고, 그 곳에서 공지된 레이저 용접공정의 도움으로 출력 전도판(7a)과 전기적 전도적으로 연결되고 그리고 기계적으로 결합된다. 음극판(6)의 연결은 대응하는 방식으로 판 적층체(5)의 반대 측면에 출력 전도판(7b)과 연결된다.
본질적으로 알고 있는 이들 판 적층체(5, 배터리 전지)는 하우징(9)의 바닥에서 커버까지 연장된 중간벽(10)에 의해 하우징(9) 내에 형성된 전지용기(8) 안으로 안내된다. 접촉판(11)은 중간벽(10)의 양 상면위에 제공되고 그리고 중간벽(10)의 전체 길이에 걸쳐서 연장된다. 한 개의 중간벽(10) 위 반대편에 위치된 접촉 연 결판(11)은 중간벽(10)을 통하여 서로 접촉된다. 이것은 어떤 추가의 재료 없이 콜드-결합된 접촉 연결판(11)에 의해 중간벽(10)의 홀 영역에서 클린치(clinch) 결합공정의 도움으로 행해지는 것이 바람직하다. 연결접촉부(3a, 3b)는 대응하는 방식으로 하우징(9)의 좁은면의 내부 위 외부 접촉 연결판(11)과 연결된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 판 적층체(5)는 하우징(9) 내 전지용기(8) 안으로 삽입된다. 이 경우에, 하우징(9)의 커버 영역이 아닌 곳에서, 그리고 출력 전도판(7) 및 판 적층체(5)의 세로면에 접촉 연결판(11)을 통하여 판 적층체(5) 사이에서 접촉이 생성되므로, 하우징(9)의 상부 및 하부 영역에, 어떤 사각(dead space)이 더 이상 조금도 필요하지 않다.
이런 목적을 위해, 직접적으로 서로 옆으로 위치되는 출력 전도판(7) 및 접촉 연결판(11)은 전면 커버(4)없이 개방된 하우징(9)에서, 바람직하게는 출력 전도판(7) 및 접촉 연결판(11)의 노출된 말단의 전체 길이에 걸쳐서 서로에게 용접되고 및/또는 서로에게 납땜된다. 납땜결합은 용접 비드의 외부말단 또는 출력 전도판(7) 및 접촉 연결판(11)에 적용되는 것이 특히 유리하다.
도 5는 각형 충전 배터리(1)의 제 2 실시형태의 사시도를 도시한다. 연결접촉부(3)가 충전 배터리(1)의 높이에 걸쳐 두 지점에서 연합된 내부 접촉 연결판에 클린치 결합공정에 의하여 콜드 표면 압축된다는 점을 명백하게 도시한다. 더욱이, 가스제거관을 위한 가스제거밸브(12)는 도 1에 도시한 제 1 실시형태에서 처럼, 측면 위에 보다 오히려 가스제거관(2) 중심에 제공된다.
도 6은 도 5에 도시한 각형 충전 배터리(1)의 분해사시도를 도시한다. 이것 은 가스제거홀(13)이 각 전지용기(8)에 통합된 하우징(9)의 상면 위에 가스제거관(2)이 위치됨을 명백히 도시한다.
이것은 인접한 접촉 연결판(11)이 서로 연결되고, 그리고 접촉 연결판(11)이 좁은면(14) 위에 연결접촉부(3)에 의해 서로 전기적 전도적 영구적으로 연결되는 각각 두 개의 홀(15)이 하우징의 외부 좁은면(14) 및 중간벽(10)에 제공됨을 명백하게 도시한다. 클린치 결합공정은 이 목적을 위해 사용되는 것이 바람직하다. 그러나 다른 방법, 예컨대 나사, 리벳, 용접, 납땜 등이 또한 가능하다.
필요하다면, 일단 접촉이 접촉 연결판(11)과 이루어진 이후에, 홀(15)을 봉합하기 위하여 O-링(O-ring) 또는 코팅과 같은 봉합요소가 제공된다.
접촉 연결판(11)의 물리적 높이 내에 다수의 연결점의 사용은 내부저항을 더 감소시킨다.
도 6은 하나의 바람직한 실시형태의 출력 전도판(7)을 갖는 판 적층체(5)의 사시도를 도시한다. 이들은 레이저 용접공정에 의하여 옆방향으로 다수의 지점에서 연합된 전극판(6)의 접촉 손잡이와 연결되어 있다.
도 7 및 도 8의 출력 전도판(7)의 상세한 사시도에서 명백하게 도시된 것처럼, 출력 전도판(7)의 개선된 실시형태는 그것으로 자른 경미하게 기울어진 연결단면(16)을 갖는다. 연결단면(16)은 전지용기(8) 안으로 삽입되는 판 적층체(5) 내에서 제거된 전면커버(4)를 갖는 개방된 하우징의 영역에 위치된다. 실시예에서, 3 개의 연결단면(16)이 출력 전도판(7)의 길이에 걸쳐 제공된다.
도 9는 충전 배터리(1)가 조립된 상태일 경우 연합된 출력 전도판(7)의 연결 단면(16)에 인접하고, 기울어진 외부말단(17)을 마찬가지로 갖는 접촉 연결판(11)의 바람직한 실시형태를 도시한다.
또한, 도시된 바와 같이, 원주 홈을 구비한 원통의 접촉단면(18)은 중간벽(10) 내의 홀(15)의 영역에 사전 성형된다. 원통의 접촉단면(18) 안으로 누름 툴(pressing tool)의 삽입 및 높은 압력의 적용은 그들 사이의 중간벽(10)에 홀(15)을 통하여 인접한 접촉 연결판(11)의 접촉단면(18) 사이에 영구적인 콜드형 결합을 생성하는 것이 가능하다. 이런 결합은 매우 낮은 내부저항을 갖는다.
도 5 내지 도 9에 도시된 것처럼, 도 10은 각형 충전 배터리(1)의 상세한 단면도를 도시한다. 이것은 하우징(9)을 폐쇄하기 위해 고정되는 전면커버(6)위에 중간벽(10)의 영역에서 하우징의 상세함을 도시한다. 하우징(9)의 전면을 폐쇄하는 전면커버(4)는 도면에 윗쪽에 위치된다.
또한, 도시된 바와 같이, 전지용기(8) 안으로 삽입되는 판 적층체(5)의 출력 전도판(7a, 7b)의 연결단면(16)은 인접한 전면커버(4)에 배열되고 그리고 인접한 전지벽(10)의 방향에서 각각의 판 적층체(5)로부터 기울어진다.
또한, 도시된 바와 같이, 중간벽(10)의 양측면에 배열된 접촉 연결판(11)은 중간벽(10)을 통하여 접촉단면(18)에 의해 서로 전기적으로 연결된다. 전면커버(4)에 인접한 접촉 연결판(11)의 외부말단(17)은 중간벽(10)에서 인접한 출력 전도판(7)까지 떨어져 연장된다. 접촉 연결판(11)의 기울어진 외부말단(17)은 연합된 출력 전도판(7)의 인접한 기울어진 연결단면(16)에 용접된다. 납땜 결합은 접촉 연결판(11) 및 용접 결합의 외부 말단에 연합된 출력 전도판(7) 사이에 형성되는 것 이 또한 바람직하다.
본 발명은 각각의 중간벽을 따라 연장된 접촉 연결판이 중간벽에 반대편인 접촉 연결판 위에 중간벽을 통하여 서로 전기적 전도적으로 연결되며, 그리고 판 적층체의 접촉은 연합된 접촉 연결판과 전기적 전도적으로 연결됨에 의해서 낮은 내부 저항을 갖고 그리고 높은 패킹 밀도를 갖는 개선된 각형 충전 배터리를 제공한다.

Claims (11)

  1. 전기적으로 절연하는 중간벽(10)에 의해 서로 분리된 다수의 전지용기(8)를 구비한 하우징(9), 그리고 상기 전지용기(8)의 각각에 하나씩 수용되고 적층된 전극판(6)으로 형성된 판 적층체(5)를 구비한 각형 충전 배터리에 있어서,
    상기 중간벽(10)의 각각을 따라 연장된 접촉 연결판(11)은 상기 중간벽(10)의 반대편 접촉 연결판(11)에 중간벽(10)을 통하여 서로 전기적 전도적으로 연결되며, 그리고 상기 판 적층체(5) 위의 접촉부(7)는 연합된 상기 접촉 연결판(11)과 전기적 전도적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 각형 충전 배터리(1).
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 접촉 연결판(11)은 그 길이에 걸쳐서 상기 중간벽(10)의 반대 측에 배열된 연합된 연결판(11)과 다수회 전기적 전도적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 각형 충전 배터리(1).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 연합된 접촉 연결판(11) 사이의 전기적 연결은 콜드 표면 압축 클린치 결합인 것을 특징으로 하는 각형 충전 배터리(1).
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 판 적층체(5) 위 상기 접촉부(7)는 연합된 접촉 연결판(11)에 용접되며, 그리고 용접 결합의 외부 말단 위 납땜 결합인 것을 특징으로 하는 각형 충전 배터리(1).
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 판 적층체(5)의 양극판(6)의 측면 말단은 제 1 출력 전도판(7a)에 용접되고, 상기 판 적층체(5)의 음극판(6)의 측면 말단은 배터리 적층체의 반대편 말단에서 제 2 출력 전도판(7b)에 용접되며, 그리고 상기 출력 전도판(7a, 7b)은 연합된 접촉 연결판(11)에 용접되는 것을 특징으로 하는 각형 충전 배터리(1).
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징(9)의 전면 커버(4)는 상기 중간벽(10)의 측면 말단 및 상기 하우징(9)의 측벽에 위치되고, 그들에 용접되고, 봉합을 형성하는 것을 특징으로 하는 각형 충전 배터리(1).
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 각형 충전 배터리의 제조방법으로서,
    상기 중간벽(10)을 통하여 상기 중간벽(10)의 반대측면에 배열되는 상기 접촉 연결판(11) 사이의 전기적 연결을 생성하는 단계;
    상기 중간벽(10)에 의해 형성된 상기 전지용기(8) 내에 상기 판 적층체(5)를 배열하는 단계;
    상기 접촉 연결판(11)에 대하여 상기 판 적층체(5)의 전기적 접촉을 용접하는 단계; 및
    상기 전지용기(8) 및 상기 하우징(9)이 봉합되는 방식으로 상기 하우징(9)을 폐쇄하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 각형 충전 배터리의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 하우징(9)를 폐쇄하기 위하여 전면패널(4)은 상기 하우징(9)의 외부 벽에 상기 하우징(9)과 일체로 형성된 상기 중간벽(10)의 측면 말단에 위치되며, 그리고 측면 말단에 연결되고, 봉합을 형성하는 것을 특징으로 하는 각형 충전 배터리의 제조방법.
  9. 제 항에 있어서, 연결점에서 구멍이 뚫린 중간벽(10)을 통하여 각각의 상기 중간벽(10)을 통하여 전기 연결을 위해 콜드 표면 압축에 의해 상기 접촉 연결판(11)을 클린치 결합하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 각형 충전 배터리의 제조방법.
  10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 출력 전도판(7a)으로 제 1 측면 말단에서 용접된 상기 판 적층체(5) 내 상기 양극판(6), 및 상기 측면 말단의 반대편 측면에서 제 2 출력 전도판(7b)으로 용접된 상기 판 적층체(5) 내 상기 음극판(6)을 이용하여, 상기 판 적층체(5) 내 상기 출력 전도판(7)을 연합한 상기 접촉 연결판으로 용접하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 각형 충전 배터리의 제조방법.
  11. 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 판 적층체(5)의 접촉 부(7) 및 연합된 접촉 연결판(11) 사이의 용접 결합의 외부 말단에 납땜 결합을 생성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 각형 충전 배터리의 제조방법.
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