KR20110044994A - 배터리 셀 전극탭과 덮개판의 연결구조 - Google Patents

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Abstract

전극 탭(7)과 덮개 판(1)을 포함하는 배터리 셀 전극 탭(7)과 덮개 판(1)의 연결구조가 제공된다. 배터리 셀(8)의 단부에는 절연 스페이서(6)와 탄성 도전 링(5)이 구비된다. 전극 탭(7)은 절연 스페이서(6)의 오리피스를 관통하여 탄성 도전 링(5)에 전기적으로 연결되고, 탄성 도전 링(5)은 덮개 판(1)에 전기적으로 연결된다. 탄성 도전 링(5) 상에는 탄성 압박 디스크(4)가 더 구비된다. 탄성 도전 링(5)은 탄성 압박 디스크(4)를 통하여 덮개 판(1)에 전기적으로 연결된다. 스테이플(3)이 탄성 도전 링(5)과 탄성 압박 디스크(4) 상에 더 구비된다. 스테이플(3)의 일단에는 슬롯(302)이 구비되고, 슬롯(302)은 절연 스페이서(6) 상에 구비되는 탄성 훅(603)과 결합된다.

Description

배터리 셀 전극탭과 덮개판의 연결구조{CONNECTION STRUCTURE FOR CONNECTING A TAB OF A BATTERY CELL WITH A COVER BOARD}
본 발명은 배터리 구조에 관한 것으로, 구체적으로는 배터리 셀 전극 탭과 덮개 판의 연결구조에 관한 것이다.
리튬 이온 2차전지는 음극판, 양극판, 전해질 용액 및 상기 양극판과 상기 음극판 사이에 개재되어 쇼트를 방지하는 분리막으로 이루어진다. 상기 양극판 및 음극판은 박판 혹은 호일(foil) 형태로 형성된다. 상기의 전극판들 및 이들 사이에 개재되어 있는 상기 분리막은 순차적으로 적층되거나 나선 형태로 감아서 배터리 셀을 형성한다. 상기 배터리 셀은 스테인리스 강(stainless steel), 니켈이 도금된 철, 알루미늄 금속 혹은 적층된 플렉시블 패키지(flexible package) 박막 등을 포함하는 배터리 용기내에 실장되고, 전해질 용액을 주입한 후 밀봉하여 형성된다. 이때, 배터리 셀은 상기 전극판에 연결된 전극탭을 전극단자 혹은 덮개판과 연결함으로서 외부 부품과 통전할 수 있다.
종래에 통상적으로 사용된 연결 방법에서는, 초음파 용접 혹은 금속 용융 용접에 의해 전극판의 복수의 전극탭을 서로 연결하고, 이를 금속 도체의 일단에 전기적으로 연결하고, 상기 금속 도체의 타단은 배터리 케이스의 상, 하부 덮개판에 전기적으로 연결한다. 이에 따라, 상기 전극판의 전극탭과 배터리 케이스의 단자를 전기적으로 연결할 수 있다. 그러나, 배터리 생산 과정에 있어서 상기 방법은 조작이 번거롭고, 특히 융착(fusion welding)시 금속 파티클이 날려 배터리 셀의 안전 및 성능에 영향을 줄 수 있다. 또한 침투식 용접은 기계적인 진동과 조작의 곤란성으로 인하여 상기 전극탭과 전극판의 연결을 손상시킬 수 있고, 결국 배터리 성능에 영향을 미치게 된다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여, 조립이 간편하면서도, 용접이 필요하지 않고, 또한 전극탭과 도체의 넓은 접촉 면적을 유지할 수 있는 배터리 셀의 전극탭과 덮개판의 연결구조를 제공한다.
본 발명의 목적은 하기와 같은 기술적 특징을 통해서 실현된다.
배터리 셀 전극탭과 덮개판의 연결구조는, 전극탭과 덮개판을 포함한다.
상기 연결구조는 또한 절연 스페이서 및 상기 절연 스페이서 상에 구비되는 탄성 도전 링을 포함한다. 상기 전극탭은 상기 절연 스페이서의 오리피스(orifice)를 통과한 후 상기 탄성 도전 링에 전기적으로 연결된다. 상기 탄성 도전 링은 상기 덮개판에 전기적으로 연결된다.
상기 연결구조에 있어서, 상기 탄성 도전 링은 상기 덮개판에 접촉하여 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 연결구조에 있어서, 상기 탄성 도전 링을 압박하기 위한 탄성 압박 디스크(disk)가 더 구비될 수 있다. 이 경우, 상기 탄성 도전 링은 상기 탄성 압박 디스크를 통해 상기 덮개판과 전기적으로 연결된다.
상기 연결구조에 있어서, 장착 계단들이 상기 절연 스페이서에 구비되어, 상기 탄성 도전 링과 상기 탄성 압박 디스크의 외연(peripheries)은 상기 장착 계단들에 클램핑(clamping)된다.
상기 장착 계단들은, 상기 절연 스페이서의 내벽 상에 배열되는 복수의 장착 클립(clip)들을 포함할 수 있다.
이와는 다르게, 상기 장착 계단들은, 상기 절연 스페이서의 내벽 상에 배열되는 환형 장착 그루브(groove)를 포함할 수 있다.
스테이플(staple)이 더 구비되고, 상기 스테이플의 일단에는 상기 탄성 압박 디스크를 상기 탄성 도전 링 상에 압박시키기 위한 압박면이 형성되고, 타단에는 싱기 절연 스페이서 상에 제공되는 탄성 훅(hook)에 결합되는 슬롯(slot)이 형성된다.
상기 덮개판과 상기 스테이플 사이에 신축성 도체가 배열될 수 있다. 이 경우, 상기 탄성 압박 디스크는 상기 스테이플 및 상기 신축성 도체를 통해 상기 덮개판과 전기적으로 연결된다.
본 발명에 따르면, 복수의 전극탭이 구비될 수 있다.
종래 기술과 비교하면, 본 발명은 하기와 같은 이점이 있다.
1. 간단한 조립과정을 통해 전극탭을 덮개판에 연결시키는 탄성 도전 링이 제공된다. 용접이 불필요하므로 용접과정 중 금속 파티클이 비산되어 배터리 성능 및 안전에 미치는 영향을 감소시킬 수 있다. 나아가 조립 효율도 향상시킬 수 있다. 절연 스페이서가 구비되어 연결된 금속 도체와 케이스 혹은 금속 도체와 전극판 사이에 접촉 불량으로 인한 쇼트 문제를 방지할 수 있다.
2. 탄성 압박 디스크가 구비되어, 상기 전극탭과 탄성 도전 링 간의 연결의 신뢰성을 향상시키고, 상기 전극탭과 상기 탄성 도전 링 사이의 접촉면적을 확장시킬 수 있다. 또한, 종래의 용접 공정에서 발생하는 용접 불량에 의한 배터리의 내부 저항 증가 문제를 극복할 수 있다.
3. 상기 절연 스페이서 상에 제공되는 탄성 훅과 결합되는 스테이플이 구비되어 상기 탄성 압박 디스크의 변형을 방지할 수 있고, 따라서 상기 탄성 압박 디스크의 변형으로 인한 접촉 불량을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예를 나타내는 구조도이다;
도 2는 본 발명의 일 실시예를 나타내는 분해도이다;
도 3은 도 1에 도시된 절연 스페이서를 나타내는 구조도이다;
도 4는 도 3의 좌측도이다;
도 5는 다른 실시예에 따른 절연 스페이서를 나타내는 구조도이다;
도 6은 도 1에 도시된 스테이플을 나타내는 구조도이다;
도 7은 도 1에 도시된 탄성 압박 디스크를 나타내는 구조도이다; 및
도 8은 다른 실시예에 따른 탄성 압박 부재를 나타내는 구조도이다.
도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 배터리는 덮개판(1), 신축성 도체(2), 스테이플(3), 탄성 압박 디스크(4), 탄성 도전 링(5), 절연 스페이서(6), 배터리 셀(8) 및 배터리 케이스(9)를 포함한다. 전극탭(7)은 배터리 셀(8)의 말단부로부터 돌출되고, 배터리 셀(8)은 양극(정극)탭과 음극탭을 포함하며 각각 배터리 셀(8)의 양단부에 위치한다.
배터리 셀(8)은 원통형으로 형성되고, 원형의 배터리 케이스(9) 내에 실장된다.
절연 스페이서(6)의 외주면은 배터리 케이스(9)의 내면에 대응되는 형상을 가지며, 절연 스페이서(6)의 저면은 배터리 셀(8)의 단면 상에 배치된다. 절연 스페이서(6) 내에는 오리피스들(601)이 배열되어, 배터리 셀의 전극탭(7)은 절연 스페이서(6)를 통과하여 저면으로부터 다른 일면으로 연장된다.
절연 스페이서(6) 상에는 탄성 도전 링(5)이 적층되고, 탄성 도전 링(5) 상에는 탄성 압박 디스크(4)가 적층된다. 장착 계단들(602)은 절연 스페이서(6) 둘레의 내벽 상에 배열되어, 탄성 도전 링(5)과 탄성 압박 디스크(4)의 외연은 장착 계단들(602)에 클램핑된다. 이에 따라, 전극탭을 빠르게 조립할 수 있을 뿐만 아니라, 도체들을 견고히 접촉시킬 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 장착 계단들(602)은 절연 스페이서(6)의 상기 내벽 상에 분포된 복수 개의 장착 클립일 수 있다, 이와는 달리, 도 5에 도시된 바와 같이, 장착 계단들(602)은 절연 스페이서(6) 의 상기 내벽 상에 배열된 환형 장착 그루브일 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 압박면(301)이 탄성 도전 링(5) 상에 탄성 압박 디스크(4)를 압박하기 위해 스테이플(3)의 일단에 구비된다. 탄성 훅(603, 도 3 참조)은 슬롯(302)에 대응하는 위치에서 절연 스페이서(6) 상에 배열된다. 슬롯(302)과 탄성 훅(603)은 상호 결합하여, 압박면(301)과 함께 탄성 압박 디스크(4)를 탄성 도전 링(5) 상에 압박시키는 작용을 하며, 탄성 압박 디스크(4)의 변형을 방지하고, 연결을 강화시킬 수 있다. 한편, 탄성 도전 링(5)은 전극탭(7)을 압박하여 적절한 접촉이 이루어지게 한다. 다른 한편, 탄성 도전 링(5)은 전극탭(7) 및 탄성 압박 디스크(4)를 전기적으로 연결시킨다. 탄성 압박 디스크(4)는 절연 스페이서(6)의 상기 내벽 상에 구비된 장착 계단들(602)에 클램핑되어, 이들 사이에 채워진 탄성 도전 링(5)을 고정시키고 탄성 도전 링(5) 상에 일정 압력을 인가한다.
도 7에 도시된 탄성 압박 디스크(4)의 구조를 참조하면, 스테이플(3)은 탄성 압박 디스크(4)의 중심 홀을 관통한다.
도 8에 도시된 다른 실시예에 따른 탄성 압박 디스크(4)의 구조를 참조하면, 상기 중심 홀과 연통된 갭(gap, 401)이 구비된다. 상기 갭의 양측으로는 조립 홀들(402)이 배열된다. 스테이플(3)이 상기 중심 홀 내부로 클램핑 되어야 할 때, 공구를 조립홀(402)에 삽입하여 갭(401)을 당기면 상기 중심 홀이 확장되고, 따라서 스테이플(3)이 상기 중심 홀 내부로 용이하게 클램핑 될 수 있다.
신축성 도체(2)는 스테이플(3) 및 덮개판(1) 상의 양, 음전극 단자 사이에 연결되거나, 혹은 탄성 압박 디스크(4) 및 덮개판(1) 상의 양, 음 전극단자 사이에 연결되어 전극탭(7)은 덮개판(1)에 전기적으로 연결될 수 있다.
상술한 배터리의 조립과정은 아래와 같다.
1) 절연 스페에서(6)를 장착한다. 전극탭(7)이 절연 스페이서(6)의 오리피스들(601)을 관통하도록, 절연 스페이서(6)를 배터리 셀(8)의 단부에 배치한다.
2) 전극탭(7)들이 압박되고 탄성 도전 링(5)이 삽입된다. 전극탭(7)의 절연 스페이서(6) 위로 돌출된 부분은 압박되어 구부러지고, 그 위에 탄성 도전 링(5)이 배치되어 전극탭(7)과 전기적으로 연결된다.
3) 탄성 압박 디스크(4)가 클램핑 된다. 탄성 압박 디스크(4)는 절연 스페이서(6) 내부로 압박되어 장착 계단들(602) 하부에 클램핑된다. 이에 따라 탄성 도전 링(5)과 탄성 압박 디스크(4)는 전기적으로 연결된다.
4) 스테이플(3)이 삽입된다. 스테이플(3) 하단의 슬롯(302)은 탄성 훅(603)에 결합되고, 상부의 압박면(301)은 탄성 압박 디스크(4)를 단단히 압박한다. 신축성 도체(2)를 이용하여 덮개판(1)과 스테이플(3)을 연결하거나, 덮개판(1)과 탄성 압박 디스크(4)를 연결하여 전극탭(7)과 덮개판(1)이 연결된다.
5) 배터리 케이스(9)를 덮개판(1)으로 밀봉 고정한다.
스테이플(3), 탄성 압박 디스크(4), 탄성 도전 링(5), 절연 스페이서(6) 및 전극탭(7) 사이는 모두 접촉식으로 연결되고, 각 부재 사이의 접촉 압력에 의하여 다양한 부품들이 서로 단단히 접촉한다. 따라서 상기 배터리에 있어서 용접 공정이 불필요하다.
이상, 구체적인 실시예에 기초하여 본 발명에 관하여 상세하게 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이며, 따라서 이는 모두 본 발명이 보호하고자 하는 기술적 범위에 포함되어야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 전극 탭(tab)과 덮개 판(cover board)을 포함하며,
    절연 스페이서 및 상기 절연 스페이서 상에 배치되는 탄성 도전 링을 구비하고,
    상기 전극 탭은 상기 절연 스페이서의 오리피스(orifice)를 관통하여 상기 탄성 도전 링에 전기적으로 연결되고, 상기 탄성 도전 링은 상기 덮개 판에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 전극 탭과 덮개 판의 연결구조.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 탄성 도전 링과 상기 덮개 판은 상호 접촉에 의해 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 전극 탭과 덮개 판의 연결구조.
  3. 제 1 항에 있어서, 탄성 압박 디스크가 더 구비되며,
    상기 탄성 압박 디스크는 상기 탄성 도전 링을 압박하고, 상기 탄성 도전 링은 상기 탄성 압박 디스크를 통해 상기 덮개 판에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 전극 탭과 덮개 판의 연결구조.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 절연 스페이서 상에 장착 계단들이 구비되고,
    상기 탄성 도전 링과 상기 탄성 압박 디스크의 외연은 상기 장착 계단들에 클랭핑되어 고정되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 전극 탭과 덮개 판의 연결구조.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 장착 계단들은 상기 절연 스페이서의 내벽 상에 배치된 복수 개의 장착 클립(clip)인 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 전극 탭과 덮개 판의 연결구조.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 장착 계단들은 상기 절연 스페이서의 내벽 상에 배치된 환형 장착 그루브(groove)인 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 전극 탭과 덮개 판의 연결구조.
  7. 제 4 항에 있어서, 스테이플(staple)이 더 구비되며,
    상기 스테이플 일단에는 압박면이 구비되고, 상기 탄성 압박 디스크는 상기 압박면에 의하여 상기 탄성 도전 링 상에 압박되고,
    상기 스테이플의 타단에는 슬롯(slot)이 구비되고, 상기 슬롯은 상기 절연 스페이서 상에 구비되는 탄성 훅(hook)에 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 전극 탭과 덮개 판의 연결구조.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 덮개 판과 상기 스테이플 사이에는 신축성 도체가 배치되고,
    상기 탄성 압박 디스크는 상기 스테이플과 상기 신축성 도체를 통하여 상기 덮개 판과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 전극 탭과 덮개 판의 연결구조.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 전극 탭은 복수 개인 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 전극 탭과 덮개 판의 연결구조.
KR1020117002852A 2008-07-10 2008-09-23 배터리 셀 전극탭과 덮개판의 연결구조 KR20110044994A (ko)

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