KR20080018748A - 요철이 형성된 전지 캡 조립체, 전지 캔 및 이를 구비하는전지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전극 조립체를 수용하는 전지 캔의 개구부를 밀봉시키는 전지 캡 조립체로서, 상기 전지 캡 조립체는 제1전극의 단자인 전지 캡을 구비하며, 다른 전지와 병렬 또는 직렬로 연결하기 위한 용접 부위인 상기 전지 캡의 돌출된 상단 표면은 용접 면적과 용접 강도를 증가시키는 요철이 규칙적으로 또는 불규칙적으로 형성된 것을 특징으로 하는 전지 캡 조립체에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 전극 조립체가 수납되면서, 전지 캡 조립체에 의해 밀봉되는 개구부가 일측에 형성된 전지 캔으로서, 상기 전지 캔은 제2전극의 단자이고, 다른 전지와 병렬 또는 직렬로 연결하기 위한 용접 부위인 상기 전지 캔의 바닥은 용접 면적과 용접 강도를 증가시키는 요철이 규칙적으로 또는 불규칙적으로 형성된 것을 특징으로 하는 전지 캔에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 전지 캡 조립체 및/또는 상기 전지 캔을 구비하는 전지에 관한 것이다.
전지, 전지 캡 조립체, 전지 캡, 전지 캔, 요철, 금속 플레이트
Description
도 1은 용접에 의한 전지들 간의 직렬 연결의 일예를 나타내는 평면도이다.
도 2는 종래의 전지를 사용한 용접 시에 용접 강도가 낮은 메커니즘을 설명하는 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 전지 캡 조립체, 전지 캔 및 이들을 일체로 구비한 전지의 일예를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따라 돌출된 상단 표면에 요철이 형성된 전지 캡을 구비하는 전지 캡 조립체의 예들을 나타내는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 전지 캡 조립체에 구비되는 전지 캡의 돌출된 상단 표면에 요철이 형성됨으로써 용접 시에 용접 강도가 증가하는 메커니즘을 설명하는 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 전지의 전지 캡 상단 표면, 전지 캔의 바닥에 용접 결합될 수 있는 요철이 형성된 금속 플레이트의 일예를 나타내는 평면도이다.
본 발명은 요철이 형성된 전지 캡 조립체, 전지 캔 및 이를 구비하는 전지에 관한 것이다.
근래 전기제품의 경량화, 소형화에 따라 높은 에너지밀도를 갖는 전력원의 요구가 증대되었고, 이러한 추세와 더불어 환경오염에 대한 관심이 증가하면서 전기 자동차(Electric Vehicle) 및 하이브리드(Hydrid) 전기 자동차의 개발이 크게 요구되어왔다. 이러한 요구에 따라, 고에너지 밀도를 갖는 이차전지에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
이때 사용되는 전력원으로 리튬 이차전지는 높은 에너지와 파워를 갖는 에너지 저장 장치로서 다른 전지에 비해 용량이나 작동 전압이 높다는 우수한 장점을 가지고 있다.
일반적으로 전압 또는 용량을 상승시켜 사용하기 위해 이러한 이차전지들을 서로 직렬로 연결(도 1에 도시함) 또는 병렬로 연결하여 사용한다. 그리고, 이러한 직렬 또는 병렬 연결을 위해 이차전지의 이종 극끼리 또는 동일 극끼리 용접하여 접합한다. 용접 접합을 할 경우 용접 강도는 충분히 강해야 하며, 용접 강도가 약하면 사용시 또는 시험시에 전지의 접합이 분리되어 사용할 수 없는 문제가 발생한다.
본 발명자들은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 종래의 전지 캡의 상단 표면(1)과 전지 캔의 바닥 표면은 매끄러우므로, 전지 간의 용접 접합은 포인트 용접(point welding)에 의한 점접합(5)을 하여 충분히 높은 용접 강도를 발휘하기 어려운 문제점이 있다는 것을 발견하였다.
상기와 같은 문제점을 해결하고자, 본 발명은 용접 부위에 해당되는 표면의 면적을 넓게 하여 전지 간의 병렬 또는 직렬 연결시 용접 면적을 증가시키고 용접 강도를 증가시킬 수 있는 전지 캡 조립체 및 전지 캔을 제공하고자 한다. 또한, 본 발명은 상기 전지 캡 조립체 및/또는 상기 전지 캔을 구비하는 전지를 제공하고자 한다.
본 발명은 전극 조립체를 수용하는 전지 캔의 개구부를 밀봉시키는 전지 캡 조립체로서,
상기 전지 캡 조립체는 제1전극의 단자인 전지 캡을 구비하며,
다른 전지와 병렬 또는 직렬로 연결하기 위한 용접 부위인 상기 전지 캡의 돌출된 상단 표면은 용접 면적과 용접 강도를 증가시키는 요철이 규칙적으로 또는 불규칙적으로 형성된 것을 특징으로 하는 전지 캡 조립체를 제공한다.
또한, 본 발명은 전극 조립체가 수납되면서, 전지 캡 조립체에 의해 밀봉되는 개구부가 일측에 형성된 전지 캔으로서,
상기 전지 캔은 제2전극의 단자이고,
다른 전지와 병렬 또는 직렬로 연결하기 위한 용접 부위인 상기 전지 캔의 바닥은 용접 면적과 용접 강도를 증가시키는 요철이 규칙적으로 또는 불규칙적으로 형성된 것을 특징으로 하는 전지 캔을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 전지 캡 조립체 및/또는 상기 전지 캔을 구비하는 전지를 제공한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 전지 캡 조립체, 전지 캔 및 이들을 일체로 구비한 전지의 일예를 나타내는 단면도이다.
본 발명에 따른 전지 캡 조립체(10)는 전극 조립체(미도시함)를 수용하는 전지 캔(20)의 개구부를 밀봉시키는 것으로, 가스켓(18)을 사이에 두고 전지 캔(20)과 조립된다. 상기 전지 캡 조립체(10)는 제1전극의 단자인 전지 캡(12)과 통상적으로 사용되는 캡커버(14)로 이루어질 수 있으며, 상기 전지 캡(12)과 캡커버(14) 사이에는 러버벤트(16)가 설치될 수 있다.
전지 캔(20)의 내부에는 전극 조립체가 수납되며, 전지 캔(20) 자체는 제2전극의 단자가 된다.
본 발명에 따른 전지 캡 조립체(10)에서, 다른 전지와 병렬 또는 직렬로 연결하기 위한 용접 부위인 상기 전지 캡(12)의 돌출된 상단 표면(13)은 용접 면적과 용접 강도를 증가시키는 요철이 규칙적으로 또는 불규칙적으로 형성되어 있다.
도 4는 본 발명에 따라 돌출된 상단 표면에 요철이 형성된 전지 캡을 구비하는 전지 캡 조립체의 예들을 나타내는 평면도이다.
전지 캡의 돌출된 상단 표면에 형성된 요철은 표면이 융기 및 함몰된 것으로서, 요철의 모양은 특별히 제한되지 않으며, 규칙적으로 또는 불규칙적으로 형성될 수 있다. 형성된 요철의 비제한적인 예로는 도 4와 같이 규칙적인 체크 무늬, 물결 무늬, 마름모 무늬, 또는 불규칙적인 홈 등이 있다.
또한, 상기 요철의 형성 방법은 특별히 제한되지 않으며, 비제한적인 예로 엠보싱, 스크랫치, 또는 에칭 등에 의해 형성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 전지 캡 조립체에 구비되는 전지 캡의 돌출된 상단 표면에 요철이 형성됨으로써 용접시 용접 강도가 증가하는 메커니즘을 설명하는 것이다. 도 4와 같이 전지 캡의 돌출된 상단 표면(13)에 요철이 형성됨으로써 표면의 거칠기가 증가한다. 따라서, 전지들 간에 병렬 또는 직렬 연결을 하기 위한 용접 접합시에, 본 발명에 따른 전지 캡의 상단 표면은 점접합(5)과 면접합(6)을 하여 용접 면적 및 용접 강도가 상승하게 되고, 용접으로 연결된 전지들은 외부의 충격이나 자극에도 안정적인 상태를 유지할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 전지 캔은 전극 조립체가 수납되면서, 전지 캡 조립체에 의해 밀봉되는 개구부가 일측에 형성된 것으로서, 상기 전지 캔은 제2전극의 단자이다.
또한, 다른 전지와 병렬 또는 직렬로 연결하기 위한 용접 부위인 상기 전지 캔의 바닥은 용접 면적과 용접 강도를 증가시키는 요철이 규칙적으로 또는 불규칙적으로 형성되어 있다.
전지 캔의 바닥에 형성된 요철은 표면이 융기 및 함몰된 것으로서, 요철의 모양은 특별히 제한되지 않으며, 규칙적으로 또는 불규칙적으로 형성될 수 있다. 형성된 요철의 비제한적인 예로는, 돌출된 상단 표면에 요철이 형성된 전지 캡을 구비하는 전지 캡 조립체의 예들을 나타내는 평면도인 도 3과 같이 규칙적인 체크 무늬, 물결 무늬, 마름모 무늬, 불규칙적인 홈 등이 있다. 전지 캔의 바닥에 형성된 요철은 상기 바닥의 하단 표면의 전부 내지 일부에만 형성될 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다.
또한, 상기 요철의 형성 방법은 특별히 제한되지 않으며, 비제한적인 예로 엠보싱, 스크랫치, 또는 에칭 등에 의해 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전지는 상기 요철이 형성된 전지 캡을 구비하는 전지 캡 조립체 및/또는 상기 요철이 형성된 전지 캔을 구비하여 이루어지고, 크게 3가지 형태로 구분할 수 있다.
본 발명에 따른 제1형태의 전지는 본 발명의 전지 캡 조립체를 포함하는 전지이다.
구체적으로, 본 발명에 따른 제1형태의 전지는 전극 조립체를 수용하는 전지 캔의 개구부를 밀봉시키는 전지 캡 조립체로서,
상기 전지 캡 조립체는 제1전극의 단자인 전지 캡을 구비하며,
다른 전지와 병렬 또는 직렬로 연결하기 위한 용접 부위인 상기 전지 캡의 돌출된 상단 표면은 용접 면적과 용접 강도를 증가시키는 요철이 규칙적으로 또는 불규칙적으로 형성된 상기 본 발명에 따른 전지 캡 조립체; 및
전극 조립체가 수납되면서, 상기 전지 캡 조립체에 의해 밀봉되는 개구부가 일측에 형성된 전지 캔을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 제2형태의 전지는 본 발명의 전지 캡 조립체 및 본 발명의 전지 캔을 모두 구비하는 전지이다.
구체적으로, 본 발명에 따른 제1형태의 전지는, 상기 제1형태의 전지에서 상기 전지 캔은 제2전극의 단자이고,
다른 전지와 병렬 또는 직렬로 연결하기 위한 용접 부위인 상기 전지 캔의 바닥은 용접 면적과 용접 강도를 증가시키는 요철이 규칙적으로 또는 불규칙적으로 형성된 본 발명에 따른 전지 캔을 사용한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 제3형태의 전지는 본 발명의 전지 캔을 구비하는 전지이다.
구체적으로, 본 발명에 따른 제3형태의 전지는, 전극 조립체가 수납되면서, 전지 캡 조립체에 의해 밀봉되는 개구부가 일측에 형성된 전지 캔으로서,
상기 전지 캔은 제2전극의 단자이고,
다른 전지와 병렬 또는 직렬로 연결하기 위한 용접 부위인 상기 전지 캔의 바닥은 용접 면적과 용접 강도를 증가시키는 요철이 규칙적으로 또는 불규칙적으로 형성된 상기 본 발명에 따른 전지 캔; 및
상기 전지 캔의 개구부를 밀봉시키는 전지 캡 조립체를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 3가지 형태의 전지들 각각은 요철이 형성된 금속 플레이트가 상기 전지 캡의 상단 표면에, 또는 상기 전지 캔의 바닥에, 또는 이들 모두(전지 캡의 상단 표면 및 전지 캔의 바닥)에 용접 결합될 수 있다. 상기 금속 플레이트에 형성된 요철은 규칙적으로 또는 불규칙적으로 형성된 것을 사용할 수 있다. 도 6은 상기 요철(55)이 형성된 금속 플레이트(50)의 일예를 나타내는 평면도이다.
일반적인 금속 플레이트를 사용하여 전지 캡의 상단 표면 및/또는 전지 캔의 바닥에 용접 결합시킬 경우에는 금속 플레이트의 표면이 매끄러워 용접 강도가 낮다. 그러나, 본 발명에 따라 요철이 형성된 금속 플레이트를 사용하여 전지 캡의 상단 표면 및/또는 전지 캔의 바닥에 용접 결합시킬 경우에는, 본 발명의 전지 캡 조립체 및 전지 캔에 형성된 요철의 기능과 동일한 기능에 의해 용접 면적과 용접 강도를 증가시킬 수 있다.
상기 금속 플레이트에 형성된 요철은 표면이 융기 및 함몰된 것으로서, 요철의 모양은 특별히 제한되지 않는다. 형성된 요철의 비제한적인 예로는, 체크 무늬, 물결 무늬, 마름모 무늬, 불규칙적인 홈 등이 있다. 또한, 상기 요철의 형성 방법은 특별히 제한되지 않으며, 비제한적인 예로 엠보싱, 스크랫치, 또는 에칭 등에 의해 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에서의 상기 전극 조립체는 통상적으로 사용하는 것이면 제한이 없으며, 비제한적인 예로 양극탭이 설치된 양극판, 세퍼레이터, 음극탭이 설치된 음극판, 및 세퍼레이터를 차례로 적층하고 젤리롤 형태로 감아서 형성할 수 있다.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
요철이 형성된 전지 캡 표면에 요철이 형성되지 않은 일반 금속 플레이트를 용접 접합시켰다.
(실시예 2)
요철이 형성되지 않은 일반 전지 캡 표면에 요철이 형성된 금속 플레이트를 용접 접합시켰다.
(실시예 3)
요철이 형성된 전지 캡 표면에 요철이 형성된 금속 플레이트를 용접 접합시켰다.
(비교예 1)
요철이 형성되지 않은 일반 전지 캡 표면에 요철이 형성되지 않은 일반 금속 플레이트를 용접 접합시켰다.
(용접 강도 측정)
실시예 1~3 및 비교예 1에서 제조된 전지 캡-금속 플레이트의 용접 강도, 즉 인장 시험기에서 접합이 떨어질 때까지의 최고 강도를 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 1 | |
| 용접인장강도(kg/㎟) | 35 | 20 | 50 | 25 |
상기 표 1에 의하면, 요철이 형성된 전지 캡에 금속 플레이트를 용접 접합시키면 인장 강도가 증가하고, 또한 금속 플레이트에도 요철이 형성된 것을 사용하였을 때 인장 강도가 가장 크게 증가함을 알 수 있었다.
본 발명에 따른 전지 캡 조립체, 전지 캔 및 금속 플레이트는 요철이 형성되어 표면의 거칠기가 증가하며, 따라서 전지들 간에 병렬 또는 직렬 연결을 하기 위한 전지 캡-금속 플레이트, 전지 캔-금속 플레이트 간의 용접 접합 시에 용접 면적 및 용접 강도가 증가하게 되고, 용접으로 연결된 전지들은 외부의 충격이나 자극에도 안정적인 상태를 유지할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 예를 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.
Claims (10)
- 전극 조립체를 수용하는 전지 캔의 개구부를 밀봉시키는 전지 캡 조립체로서,상기 전지 캡 조립체는 제1전극의 단자인 전지 캡을 구비하며,다른 전지와 병렬 또는 직렬로 연결하기 위한 용접 부위인 상기 전지 캡의 돌출된 상단 표면은 용접 면적과 용접 강도를 증가시키는 요철이 규칙적으로 또는 불규칙적으로 형성된 것을 특징으로 하는 전지 캡 조립체.
- 제1항에 있어서, 상기 요철은 엠보싱, 스크랫치, 또는 에칭에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 전지 캡 조립체.
- 전극 조립체가 수납되면서, 전지 캡 조립체에 의해 밀봉되는 개구부가 일측에 형성된 전지 캔으로서,상기 전지 캔은 제2전극의 단자이고,다른 전지와 병렬 또는 직렬로 연결하기 위한 용접 부위인 상기 전지 캔의 바닥은 용접 면적과 용접 강도를 증가시키는 요철이 규칙적으로 또는 불규칙적으로 형성된 것을 특징으로 하는 전지 캔.
- 제3항에 있어서, 상기 요철은 엠보싱, 스크랫치, 또는 에칭에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 전지 캔.
- 전극 조립체를 수용하는 전지 캔의 개구부를 밀봉시키는 전지 캡 조립체로서,상기 전지 캡 조립체는 제1전극의 단자인 전지 캡을 구비하며,다른 전지와 병렬 또는 직렬로 연결하기 위한 용접 부위인 상기 전지 캡의 돌출된 상단 표면은 용접 면적과 용접 강도를 증가시키는 요철이 규칙적으로 또는 불규칙적으로 형성된 제1항 또는 제2항의 전지 캡 조립체; 및전극 조립체가 수납되면서, 상기 전지 캡 조립체에 의해 밀봉되는 개구부가 일측에 형성된 전지 캔을 구비하는 것을 특징으로 하는 전지.
- 제5항에 있어서, 상기 전지 캡의 상단 표면에, 또는 상기 전지 캔의 바닥에, 또는 이들 모두에 요철이 형성된 금속 플레이트가 용접 결합된 것을 특징으로 하는 전지.
- 제5항에 있어서, 상기 전지 캔은 제2전극의 단자이고,다른 전지와 병렬 또는 직렬로 연결하기 위한 용접 부위인 상기 전지 캔의 바닥은 용접 면적과 용접 강도를 증가시키는 요철이 규칙적으로 또는 불규칙적으로 형성된 것을 특징으로 하는 전지.
- 제7항에 있어서, 상기 전지 캡의 상단 표면에, 또는 상기 전지 캔의 바닥에, 또는 이들 모두에 요철이 형성된 금속 플레이트가 용접 결합된 것을 특징으로 하는 전지.
- 전극 조립체가 수납되면서, 전지 캡 조립체에 의해 밀봉되는 개구부가 일측에 형성된 전지 캔으로서,상기 전지 캔은 제2전극의 단자이고,다른 전지와 병렬 또는 직렬로 연결하기 위한 용접 부위인 상기 전지 캔의 바닥은 용접 면적과 용접 강도를 증가시키는 요철이 규칙적으로 또는 불규칙적으로 형성된 제3항 또는 제4항의 전지 캔; 및상기 전지 캔의 개구부를 밀봉시키는 전지 캡 조립체를 구비하는 것을 특징으로 하는 전지.
- 제9항에 있어서, 상기 전지 캡의 상단 표면에, 또는 상기 전지 캔의 바닥에, 또는 이들 모두에 요철이 형성된 금속 플레이트가 용접 결합된 것을 특징으로 하는 전지.
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