KR20070038259A - 이차전지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이차전지에 관한 것으로, 캔의 상단부와 캡조립체의 캡플레이트를 요철 구조로 결합하되, 상기 캔을 상부 캔과 하부 캔으로 분리하고 상기 상부 캔을 합성수지 재질로 형성하여 상기 캡플레이트와 상기 캔의 상부 캔이 용접 공정을 배제하는 상태로 기밀하게 결합되어 조립 공정을 간소화시키는 효과가 있으며, 아울러 전지의 내압 상승시 상기 수지재질로 결합된 상부 캔이 하부 캔 또는 캡플레이트와 분리되면서 안전수단인 밴트의 역할을 수행하는 효과가 있다.
상,하부 캔, 캡조립체, 캡플레이트
Description
도 1은 종래 기술에 의한 이차전지의 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 이차전지의 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 캡플레이트 및 상,하부 캔의 결합구조를 보이기 위하여 요부구성을 발췌하여 도시한 분해사시도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100 ; 이차전지 110 ; 캔
112 ; 상부 캔 112a,112b ; 요부
114 ; 하부 캔 114a ; 철부
120 ; 전극조립체 200 ; 캡조립체
210 ; 캡플레이트 210a ; 철부
본 발명은 이차전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전극조립체가 삽입된 캔의 상단개구부의 조립되는 캡조립체의 조립성을 향상시키도록 한 이차전지에 관한 것이다.
일반적으로 이차전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하는 것으로서, 셀룰러 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 첨단 전자기기분야에서 널리 사용되고 있다. 특히, 리튬이차전지는 작동전압이 3.6V로서, 전자장비전원으로 많이 사용되고 있는 니켈-카드뮴전지나, 니켈-수소전지보다 3배나 높고, 단위 중량당 에너지밀도가 높다는 측면에서 급속도로 신장되고 있는 추세이다.
이러한 리튬이차전지는 주로 양극 활물질로 리튬계 산화물, 음극 활물질로는 탄소재를 사용하고 있다. 일반적으로는, 전해액의 종류에 따라 액체전해질 전지와 고분자전해질 전지로 분류되며, 액체전해질을 사용하는 전지를 리튬이온전지라 하고, 고분자전해질을 사용하는 전지를 리튬폴리머전지라고 한다. 또한, 리튬이차전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형, 각형, 그리고 파우치형이 있다.
도 1에는 종래의 각형 이차전지(10)가 도시되어 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 이차전지(10)는 캔(11)과, 상기 캔(11)의 내부에 수용되는 전극조립체(12)와, 상기 캔(11)에 결합되는 캡조립체(20)를 포함하여 구성된다.
상기 전극조립체(12)는 양극판(13), 세퍼레이터(14), 음극판(15) 순으로 권취되어 있으며, 상기 양극판(13) 및 음극판(15)으로부터는 양극탭(16) 및 음극탭(17)이 각각 인출되어 있다.
상기 캡조립체(20)는 상기 캔(11)의 상부에 결합되는 캡플레이트(21)와, 상기 캡플레이트(21)에 가스켓(22)을 매개로 하여 절연되는 음극단자(23)와, 상기 캡 플레이트(21)의 하부면에 설치되는 절연판(24)과, 상기 절연판(24)의 하부면에 설치되어 상기 음극단자(23)와 통전되는 단자플레이트(25)를 구비한다.
상기 양극탭(16)은 캡플레이트(21)와 전기적으로 연결되어 있으며, 상기 음극탭(17)은 단자플레이트(25)를 통하여 음극단자(23)와 전기적으로 연결되어 있다.
또한, 상기 캡플레이트(21)의 일측에는 캔(11) 내부로 전해액이 주입되는 통로를 제공하는 전해액 주입구(26)가 형성되어 있고, 상기 전해액 주입구(26)에는 밀폐부재(27)가 결합되어 있다.
그리고 도면에는 도시되어 있지 않으나, 종래 전지 내압의 상승으로 인한 폭발에 대비하여 상기 캡플레이트(21)의 타측에는 안전수단으로서 밴트홈이 형성되어 있다.
이와 같은 종래 기술에 의한 이차전지는 캔(11) 내부에 전극조립체(12)를 조립한 후에 캔(11)의 상단개구부에 캡조립체(20)를 삽입하고 레이저 용접을 통해 캡플레이트(21)를 캔(11)의 상단부에 고정하며, 전해액을 주입한 후에 밀폐부재(27)을 압착하여 전해액 주입구(26)를 밀폐시키게 된다. 이때, 종래에는 캔(11)의 상단개구부에 캡플레이트(21)를 레이저 용접하는 공정이 까다로와 작업시간 및 작업공정이 지연되는 문제가 있다.
또한, 종래에는 캡플레이트(21)에 밴트홈이 형성되지 않거나, 밴트홈이 형성되더라도 해당 전지의 내압 규격에 알맞은 크기로 형성되지 않은 경우에는 전지의 안전성이 보장되지 못하는 문제가 있다.
이와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 캡조립체의 조립시 용접 공정을 배제할 수 있어 작업생산성을 향상시킨 이차전지를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 전지 내압에 따른 적합한 안전수단을 구비하도록 한 이차전지를 제공함에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 이차전지는, 양극판과 음극판 및 상기 양극판과 음극판을 절연시키는 세퍼레이터가 순차적으로 권취되는 전극조립체와; 상기 전극조립체가 수용되는 캔과; 상기 캔의 상단개구부를 밀봉하는 캡플레이트를 구비하는 캡조립체;를 포함하고, 상기 캡조립체의 캡플레이트와 상기 캔의 상단부를 요철구조에 의해 결합하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 캔은 상부 캔과 하부 캔으로 분리형성되어 상기 상부 캔은 합성수지 재질로 제조되고, 상기 하부 캔은 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재질로 제조되어 상기 캡플레이트와 캔이 기밀한 결합구조를 구현할 수 있다. 이때, 상기 상부 캔의 재질로 사용되는 합성수지는 폴리에틸렌(PE), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리프로필렌(PP), 페트(PET), 폴리아미드(polyamide), 폴리카보네이트, 폴리이미드 또는 폴리우레탄 중에서 선택적으로 사용된다. 그리고, 상기 상부 캔과 하부 캔의 결합시 요철구조에 의해 결합될 수 있다.
또한, 상기 상부 캔과 요철구조로 결합되는 캡플레이트 및 하부 캔의 결합부위에 접착제가 도포될 수 있으며, 바람직하기는 상기 상부 캔의 길이는 상기 하부 캔의 길이의 1/4보다 짧게 형성된다.
이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.
첨부도면 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 이차전지의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 캡플레이트 및 상,하부 캔의 발췌상태 분해사시도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 이차전지(100)는 캔(110)과, 상기 캔(110)의 내부에 수용되는 전극조립체(120)와, 상기 캔(110)의 상단개구부에 결합되는 캡조립체(200)를 포함하여 구성된다.
여기서 상기 캔(110)을 상부 캔(112)과 하부 캔(114)으로 분리형성하고, 상기 상부 캔(112)의 재질은 합성수지로 제조하며, 상기 하부 캔(114)의 재질은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조한다.
상기 상부 캔(112)에 재질로 사용되는 합성수지는 폴리에틸렌(PE), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리프로필렌(PP), 페트(PET), 폴리아미드(polyamide), 폴리카보네이트, 폴리이미드 또는 폴리우레탄 중에서 선택적으로 사용되며, 이에 한정하는 것은 아니다.
이처럼 합성수지로 제조된 상기 상부 캔(112)을 하부 캔(114)에 결합하기 위하여 상부 캔 또는 하부 캔 중 어느 일측에는 요부를 형성하고 타측에는 철부를 형성한다.
즉, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서는 상부 캔(112)의 하단부에 요부(112a)가 형성되고 하부 캔(114)의 상단부에 철부(114a)가 형성되어 상,하부 캔(112)(114)이 요철 결합된다.
상기 상,하부 캔(112)(114)이 결합된 캔(110) 내부에 삽입되는 상기 전극조립체(120)는 양극판(130), 세퍼레이터(140), 음극판(150) 순으로 권취되어 있으며, 상기 양극판(130) 및 음극판(150)으로 부터는 양극탭(160) 및 음극탭(170)이 각각 인출되어 있다.
또한, 상기 캔(110)의 상단개구부에 결합되는 상기 캡조립체(200)는 상기 캔(110)의 상단 가장자리에 결합되는 캡플레이트(210)와, 상기 캡플레이트(210)에 가스켓(220)을 매개로 하여 절연되는 음극단자(230)와, 상기 캡플레이트(210)의 하부면에 설치되는 절연판(240)과, 상기 절연판(240)의 하부면에 설치되어 상기 음극단자(230)와 통전되는 단자플레이트(250)를 구비한다. 상기 양극탭(160)은 캡플레이트(210)와 전기적으로 연결되어 있으며, 상기 음극탭(170)은 단자플레이트(250)를 통하여 음극단자(230)와 전기적으로 연결되어 있다.
또한, 상기 캡플레이트(210)의 일측에는 캔(110) 내부로 전해액이 주입되는 통로를 제공하는 전해액 주입구(260)가 형성되어 있고, 상기 전해액 주입구(260)에는 밀폐부재(270)가 결합되어 있다.
여기서 상기 캡플레이트(210)와 캔(110)이 결합시 상부 캔(112)의 상단부에 상기 캡플레이트(210)의 가장자리가 결합되는데, 상기 상부 캔(112)은 재질이 합성수지이므로 용접 공정을 배제하고, 요철구조에 의해 억찌끼움식으로 결합된다. 일예로 상기 상부 캔(112)의 상단부에는 요부(112b)가 형성되고, 상기 캡플레이트(210)의 가장자리의 하면에는 상기 요부(112b)에 억지끼움식으로 결합되는 철부 (210a)가 형성된다. 이때, 상부 캔(112)의 재질이 합성수지 특히 플랙시블한 고무 재질을 사용함으로써 결합부위에서 상부 캔(112)의 요부(112b)가 고무패킹의 기능을 수행하여 캡플레이트(210)의 철부(210a)를 압착하는 상태로 기밀하게 결합된다.
이러한 캡플레이트(210)의 철부(210a)와 상부 캔(112)의 요부(112b)의 결합부위에는 소정의 접착제를 도포하여 접착력을 향상시킴과 아울러 전해액의 누설을 보다 기밀하게 차단할 수 있다. 이는 상기 상부 캔과 하부 캔의 접착부위에도 동일하게 적용된다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 의한 이차전지는 캔(110)을 구성하는 상부 캔(112)의 길이가 하부 캔(114)의 길이의 1/4보다 짧게 형성되지 않는 것이 바람직하다. 이는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조된 하부 캔(114)이 전극조립체(120) 및 전해액을 수납하기 위한 캔(110)의 용량과 형상을 일정하게 유지하기 위함이다.
따라서 본 발명 일 실시예에 의한 이차전지는 용접 공정을 사용하지 않고, 상부 캔에 캡플레이트가 요철결합 구조에 의한 끼움방식에 의해 간편하게 결합된다. 이러한 요철결합 부위에 미리 접착제를 도포하여 결합력을 증대시킴과 아울러 전해액의 누설을 보다 기밀하게 차단할 수 있다.
아울러 본 발명 일 실시예에 의한 이차전지는 상부 캔이 하부 캔 및 캡플레이트와 요철구조에 의해 결합되어 있어 전지의 내압이 상승되면 별도의 안전수단이 구비되어 있지 않더라도 상부 캔이 상기 하부 캔 또는 캡플레이트와 요철결합되어 있는 결합부위가 분리되므로 전지의 폭발을 방지하여 밴트 역할을 수행하는 효과를 발휘하게 된다. 따라서 상부 캔은 캡플레이트의 결합시 공정의 간소화를 도모함과 아울러 전지의 사용시 발생되는 내압으로 인한 폭발 사고에 대한 안전수단으로 작용된다.
한편, 본 발명에 의한 상부 캔의 재질을 합성수지를 사용하지 않고, 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 같은 금속 재질을 사용하더라도 별도의 용접공정을 수행하지 않고 캡플레이트를 결합할 수 있다. 다만, 캡플레이트와 상부 캔 또는, 상부 캔과 하부 캔의 결합부위에서의 전해액의 누설을 방지하기 위한 수단을 더 구비할 필요가 있다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 특허청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 이차전지는 캔과 캡조립체의 캡플레이트를 요철구조에 의하여 결합하며, 캔을 상,하부로 분리형성하여 상부 캔을 합성수지 재질로 형성함으로써 용접 공정을 배제하고 캔과 캡플레이트가 기밀하게 결합되어 전해액의 누설을 차단하면서 간소한 공정에 의해 조립이 이루어져 생산성을 향상시키는 효과가 있다.
아울러 전지의 내압 발생시에는 상부 캔이 캡플레이트 또는 하부 캔과 분리되면서 밴트 역할을 실시하는 효과가 있다.
Claims (8)
- 양극판과 음극판 및 상기 양극판과 음극판을 절연시키는 세퍼레이터가 순차적으로 권취되는 전극조립체와;상기 전극조립체가 수용되는 캔과;상기 캔의 상단개구부를 밀봉하는 캡플레이트를 구비하는 캡조립체;를 포함하고,상기 캡조립체의 캡플레이트와 상기 캔의 상단부를 요철구조에 의해 결합하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
- 제 1 항에 있어서,상기 캔은 상부 캔과 하부 캔으로 분리형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
- 제 2 항에 있어서,상기 상부 캔은 합성수지 재질로 제조되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
- 제 3 항에 있어서,상기 합성수지는 폴리에틸렌(PE), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리프로필렌(PP), 페트(PET), 폴리아미드(polyamide), 폴리카보네이트, 폴리이미드 또는 폴리 우레탄 중에서 선택적으로 사용되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
- 제 2 항에 있어서,상기 하부 캔은 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재질로 제조되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
- 제 2 항에 있어서,상기 상부 캔과 하부 캔이 요철구조에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
- 제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,상기 상부 캔과 요철구조로 결합되는 캡플레이트 및 하부 캔의 결합부위에 접착제가 도포되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
- 제 2 항에 있어서,상기 상부 캔의 길이는 상기 하부 캔의 길이의 1/4보다 짧게 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140019927A (ko) * | 2012-08-06 | 2014-02-18 | 삼성에스디아이 주식회사 | 캡 조립체, 이를 구비한 배터리 팩, 및 제조 방법 |
| KR20160053071A (ko) * | 2014-10-30 | 2016-05-13 | 삼성에스디아이 주식회사 | 이차 전지 |
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2005
- 2005-10-05 KR KR1020050093364A patent/KR100731419B1/ko active IP Right Grant
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