KR20130006076A - 에너지 저장체 케이스 및 이를 포함하는 에너지 저장장치 - Google Patents

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KR20130006076A
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허강헌
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Abstract

본 발명은 에너지 저장체 케이스 및 이를 포함하는 에너지 저장장치에 관한 것으로, 에너지 저장셀과 전해액이 수납되는 수납부가 구비된 하우징; 상기 하우징과 결합되며, 그 양면을 관통하는 2개의 관통공이 구비된 덮개부; 상기 에너지 저장셀의 집전체 일단이 초음파 융착되는 융착부와, 제1나사부가 형성된 결합부가 구비된 리드연결부; 및 상기 제1나사부와 결합되는 제2나사부 및 사각형상으로 형성되는 헤드부가 구비된 외부인출부;를 포함할 수 있다.

Description

에너지 저장체 케이스 및 이를 포함하는 에너지 저장장치{CASE OF ENERGY STORAGE AND ENERGY STORAGE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 에너지 저장체 케이스 및 이를 포함하는 에너지 저장장치에 관한 것이다.
각종 전기·전자기기에 안정적으로 전원을 공급하기 위하여 이차전지, 슈퍼캐패시터 등의 에너지 저장체가 사용되고 있다.
상기 슈퍼캐패시터는 이차전지에 비하여 에너지 입출력이 우수한 점이 부각되어, 순간 정전시 작동하는 보조 전원인 백업(back-up)전원으로 그 응용성이 확대되고 있다. 또한, 충/방전 효율이나 수명이 이차전지보다 우수하며, 사용 가능온도, 전압 범위가 상대적으로 넓고, 유지 보수가 필요 없고, 환경 친화적인 장점을 가지고 있어 이차전지 대체용으로도 검토되고 있는 실정이다.
최근, 이러한 슈퍼캐패시터의 장점을 활용하기 위하여 독립된 전원공급장치가 요구되는 시스템, 순간적으로 발생하는 과부하를 조절하는 시스템 등으로 적용 범위를 넓혀가고 있는 추세이다.
한편, 이러한 슈퍼캐패시터의 저항특성은 여러가지 요인에 의하여 결정되는데, 그 중 한 가지로 집전체와 외부단자의 연결상태를 들 수 있다.
슈퍼캐패시터 등의 에너지 저장장치에서 집전체의 묶음 또는 리드선과 외부단자를 연결하기 위하여 리벳팅 방식이나 초음파 융착 방식 등이 주로 사용되고 있다.
상기 리벳팅 방식은 리벳을 이용하여 집전체의 묶음 또는 리드선과 외부단자를 물리적으로 압착시키는 방식인데, 이때, 접촉면의 표면 상태에 따라서 각 전극별로 접촉저항이 커진다는 문제점이 있었다.
또한, 상기 초음파 융착 방식은 초음파를 이용하여 리드선과 외부단자를 융착시키는 방식인데, 초음파 융착 과정에서 발생되는 진동에 의하여 외부단자에 미세한 균열이 발생하며, 이러한 균열에 의하여 접촉저항이 증가한다는 문제점이 있었다.
다른 한편으로는, 종래의 일반적인 외부단자들은 헤드부가 원형으로 이루어지며, 헤드부의 크기가 케이스의 덮개부의 넓이에 비하여 상당히 작게 제작되고 있었는데, 복수 개의 슈퍼캐패시터 모듈을 직렬 또는 병렬로 연결하여 사용될 경우 슈퍼캐패시터 모듈 각각의 외부단자들을 별도의 연결수단을 이용하여 전기적으로 결선할 때 외부단자 헤드부와 연결수단 사이의 접촉면적이 작아 접촉저항이 커진다는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 창안된 본 발명은, 리드선과 외부단자를 초음파 융착방식으로 연결하되, 외부단자에 균열이 발생되지 않도록 하고, 외부단자의 헤드부와 연결수단 사이의 접촉면적을 향상시켜 저항특성을 개선한 에너지 저장체 케이스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 에너지 저장체 케이스를 포함하여 저항특성이 개선된 에너지 저장장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 창안된 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 저장체 케이스는, 에너지 저장셀과 전해액이 수납되는 수납부가 구비된 하우징; 상기 하우징과 결합되며, 그 양면을 관통하는 2개의 관통공이 구비된 덮개부; 상기 에너지 저장셀의 집전체 일단이 초음파 융착되는 융착부와, 제1나사부가 형성된 결합부가 구비된 리드연결부; 및 상기 제1나사부와 결합되는 제2나사부 및 사각형상으로 형성되는 헤드부가 구비된 외부인출부;를 포함할 수 있다.
이때, 상기 리드연결부와 외부인출부를 합하여 외부단자라고 정의할 수 있다.
이때, 상기 덮개부에는 내부로 인입된 2개의 요입부가 더 구비되고, 상기 관통공은 상기 요입부 내부에 형성될 수 있다.
또한, 상기 외부인출부에는 상기 제2나사부와 헤드부 사이에 가이드부가 더 구비되고, 상기 덮개부에는 상기 가이드부에 대응되는 형상을 이루며 내부로 인입된 2개의 요입부가 더 구비되며, 상기 관통공은 상기 요입부 내부에 형성될 수 있다.
또한, 상기 요입부와 가이드부 사이에 오링이 더 구비될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 저장체 케이스는, 에너지 저장셀과 전해액이 수납되는 수납부가 구비된 하우징; 상기 하우징과 결합되며, 그 양면을 관통하는 2개의 관통공 및 가스배출수단이 구비된 덮개부; 상기 에너지 저장셀의 집전체 일단이 초음파 융착되는 융착부와, 제1나사부가 형성된 결합부가 구비된 리드연결부; 및 상기 제1나사부와 결합되는 제2나사부 및 사각형상으로 형성되는 헤드부가 구비된 외부인출부;를 포함하며, 상기 덮개부의 가로길이가 A이고 세로길이가 B이고, 상기 헤드부의 가로길이가 a이고 세로길이가 b이며, 상기 가스배출수단의 가로길이가 c라고 할 때, A ≥ B, A ≥ 2a + c, B ≥ b 및 B > c 조건을 모두 만족하는 것일 수 있다.
이때, 상기 덮개부에는 내부로 인입된 2개의 요입부가 더 구비되고, 상기 관통공은 상기 요입부 내부에 형성될 수 있다.
또한, 상기 외부인출부에는 상기 제2나사부와 헤드부 사이에 가이드부가 더 구비되고, 상기 덮개부에는 상기 가이드부에 대응되는 형상을 이루며 내부로 인입된 2개의 요입부가 더 구비되며, 상기 관통공은 상기 요입부 내부에 형성될 수 있다.
또한, 상기 요입부와 가이드부 사이에 오링이 더 구비될 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 저장장치는 전술한 에너지 저장체 케이스 내부에 에너지 저장셀 및 전해액이 구비되고, 상기 에너지 저장셀의 집전체 일단이 상기 융착부에 결합되어 이루어질 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 저장체 케이스는 집전체와 외부단자 사이의 접촉저항이 종래보다 감소되므로, 에너지 저장체의 저항특성을 종래보다 개선할 수 있다는 유용한 효과를 제공한다.
또한, 외부단자의 표면적을 최대화할 수 있으므로, 복수 개의 에너지 저장체 모듈을 직렬 또는 병렬로 연결하여 사용되는 경우 에너지 저장체 모듈 각각의 외부단자들을 별도의 연결수단을 이용하여 전기적으로 결선함에 있어서 접촉저항을 종래보다 감소시킬 수 있게되어, 에너지 저장체의 저항특성을 종래보다 개선할 수 있다는 유용한 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 저장장치를 예시한 분해사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 저장장치를 예시한 결합사시도이다.
도 3은 도 2의 평면도이다.
도 4는 종래의 에너지 저장장치를 예시한 평면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 기술 등은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 함과 더불어, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공될 수 있다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작동을 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 저장장치(100)를 예시한 분해사시도이며, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 저장장치(100)를 예시한 결합사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 저장장치(100)는 에너지 저장체 케이스, 에너지 저장셀(200) 및 전해액(도시 않음)을 포함할 수 있다.
이때, 상기 에너지 저장셀(200)은 이차전지 또는 슈퍼커패시터 셀일 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 저장체 케이스는 하우징(50), 덮개부(30), 리드연결부(20) 및 외부인출부(10)를 포함할 수 있다.
상기 하우징(50)은 각형 등으로 형성될 수 있으며, 내부공간에 에너지 저장셀(200)과 전해액이 수납될 수 있다.
상기 덮개부(30)는 하우징(50)과 결합되어 에너지 저장셀(200)과 전해액을 밀폐되게 수납할 수 있도록 한다.
또한, 상기 덮개부(30)에는 에너지 저장체 케이스 내부에서 발생되는 가스를 배출하는 가스배출수단(33)이 구비될 수 있다. 이때, 가스배출수단(33)은 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 에너지 저장장치(100) 내부의 압력이 미리 설정한 압력보다 커지면 배출구(34)를 통하여 가스가 배출될 수 있도록 할 수 있다.
또한, 상기 덮개부(30)에는 내부로 인입된 2개의 요입부(32)가 구비될 수 있다.
이때, 각각의 요입부(32) 내부에는 관통공(31)이 형성될 수 있다.
상기 리드연결부(20) 및 외부인출부(10)는 서로 결합되어 외부단자로서 작용할 수 있다.
상기 리드연결부(20)는 융착부(22)와 제1나사부(21)를 포함할 수 있다. 상기 융착부(22)와 에너지 저장셀(200)의 집전체 일단 또는 리드선(210)은 초음파 융착 방식으로 융착될 수 있다.
상기 제1나사부(21)는 암나사 또는 수나사로 형성될 수 있다.
상기 외부인출부(10)는 제2나사부(13), 가이드부(12) 및 헤드부(11)로 이루어질 수 있다.
제2나사부(13)는 제1나사부(21)와 나사결합되는 부분으로써, 제1나사부(21)가 암나사로 구현된 경우 제2나사부(13)는 수나사로 구현되며, 제1나사부(21)가 수나사로 구현된 경우 제2나사부(13)는 암나사로 구현될 수 있다.
가이드부(12)는 요입부(32)로 삽입되는 부분으로써, 가이드부(12)와 요입부(32)는 대응되는 형상으로 구현될 수 있으며, 제1나사부(21) 및 제2나사부(13)의 결합이 원활하게 이루어질 수 있도록 원기둥 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 가이드부(12)와 요입부(32)의 접촉면 사이에는 오링(40)이 구비되어 에너지 저장체 케이스 내부와 외부의 밀폐도를 증가시킬 수 있다.
헤드부(11)는 가이드부(12)의 상부에 사각형 형상으로 형성될 수 있다.
이하에서는 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 저장장치(100)를 조립하는 과정을 설명한다.
먼저, 에너지 저장셀(200)의 집전체 자체 또는 별도의 리드선(210)을 융착부(22)에 초음파 방식으로 융착한다.
다음으로 덮개부(30)를 사이에 두고 외부인출부(10)의 제2나사부(13)와 리드연결부(20)의 제1나사부(21)를 나사결합시킨다.
이렇게 융착과정 이후에 외부인출부(10)와 리드연결부(20)를 결합할 수 있으므로, 초음파 융착 과정에서 진동에 의하여 외부인출부(10)와 리드연결부(20)의 결합으로 구현되는 외부단자에 균열이 생기는 문제를 해결할 수 있게 되는 것이다.
마지막으로 에너지 저장셀(200)을 하우징(50) 내부로 삽입하고 전해액을 주입하여 덮개부(30)와 하우징(50)을 밀폐되게 결합한다.
도 3은 도 2의 평면도이고, 도 4는 종래의 에너지 저장체 케이스를 예시한 평면도이다.
기존의 외부단자(1)는 대부분 원형으로 구현되었기 때문에 외부단자(1) 상부면의 면적을 증가시키는데 한계가 있었다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 덮개부(30)의 가로길이가 A이고 세로길이가 B이고, 상기 헤드부(11)의 가로길이가 a이고 세로길이가 b이며, 상기 가스배출수단(33)의 가로길이가 c이다.
이때, A ≥ B, A ≥ 2a + c, B ≥ b 및 B > c 조건을 모두 만족하도록 a 및 b를 결정하여 헤드부(11)를 형성함으로써 헤드부(11)의 면적을 최대화 할 수 있게 된다.
예를 들면, A = 100 mm, B = 20 mm, c = 6 mm인 경우를 가정하면, 도 4에 예시한 바와 같은 구조에서는 외부단자의 최대 단면적이 314 m㎡ 를 넘길 수 없었다.
그러나, 도 3에 예시한 바와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 저장장치(100)의 경우 단자 헤드부(11)의 단면적이 940 m㎡가 될수 있다.
이와 같이, 외부단자 상부면의 표면적을 최대화할 수 있으므로, 복수 개의 에너지 저장장치 모듈을 직렬 또는 병렬로 연결하여 사용되는 경우 에너지 저장장치 모듈 각각의 외부단자들을 별도의 연결수단을 이용하여 전기적으로 결선함에 있어서 접촉저항을 종래보다 감소시킬 수 있게되어, 에너지 저장장치(100)의 저항특성을 종래보다 개선할 수 있게 되는 것이다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예들은 본 발명을 실시하는데 있어 최선의 상태를 설명하기 위한 것이며, 본 발명과 같은 다른 발명을 이용하는데 당업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 외부인출부
11 : 헤드부
12 : 가이드부
13 : 제2나사부
20 : 리드연결부
21 : 제1나사부
22 : 융착부
30 : 덮개부
31 : 관통공
32 : 요입부
33 : 가스배출수단
34 : 배출구
40 : 오링
50 : 하우징
100 : 에너지 저장장치
200 : 에너지 저장셀
210 : 리드선

Claims (9)

  1. 에너지 저장셀과 전해액이 수납되는 수납부가 구비된 하우징;
    상기 하우징과 결합되며, 그 양면을 관통하는 2개의 관통공이 구비된 덮개부;
    상기 에너지 저장셀의 집전체 일단이 초음파 융착되는 융착부와, 제1나사부가 형성된 결합부가 구비된 리드연결부; 및
    상기 제1나사부와 결합되는 제2나사부 및 사각형상으로 형성되는 헤드부가 구비된 외부인출부;
    를 포함하는
    에너지 저장체 케이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 덮개부에는 내부로 인입된 2개의 요입부가 더 구비되고,
    상기 관통공은 상기 요입부 내부에 형성되는 것인
    에너지 저장체 케이스.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 외부인출부에는 상기 제2나사부와 헤드부 사이에 가이드부가 더 구비되고,
    상기 덮개부에는 상기 가이드부에 대응되는 형상을 이루며 내부로 인입된 2개의 요입부가 더 구비되며,
    상기 관통공은 상기 요입부 내부에 형성되는 것인
    에너지 저장체 케이스.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 요입부와 가이드부 사이에 오링이 더 구비되는
    에너지 저장체 케이스.
  5. 에너지 저장셀과 전해액이 수납되는 수납부가 구비된 하우징;
    상기 하우징과 결합되며, 그 양면을 관통하는 2개의 관통공 및 가스배출수단이 구비된 덮개부;
    상기 에너지 저장셀의 집전체 일단이 초음파 융착되는 융착부와, 제1나사부가 형성된 결합부가 구비된 리드연결부; 및
    상기 제1나사부와 결합되는 제2나사부 및 사각형상으로 형성되는 헤드부가 구비된 외부인출부;를 포함하며,
    상기 덮개부의 가로길이가 A이고 세로길이가 B이고,
    상기 헤드부의 가로길이가 a이고 세로길이가 b이며,
    상기 가스배출수단의 가로길이가 c라고 할 때,
    A ≥ B, A ≥ 2a + c, B ≥ b 및 B > c 조건을 모두 만족하는
    에너지 저장체 케이스.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 덮개부에는 내부로 인입된 2개의 요입부가 더 구비되고,
    상기 관통공은 상기 요입부 내부에 형성되는 것인
    에너지 저장체 케이스.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 외부인출부에는 상기 제2나사부와 헤드부 사이에 가이드부가 더 구비되고,
    상기 덮개부에는 상기 가이드부에 대응되는 형상을 이루며 내부로 인입된 2개의 요입부가 더 구비되며,
    상기 관통공은 상기 요입부 내부에 형성되는 것인
    에너지 저장체 케이스.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 요입부와 가이드부 사이에 오링이 더 구비되는
    에너지 저장체 케이스.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 에너지 저장체 케이스 내부에 에너지 저장셀 및 전해액이 구비되고,
    상기 에너지 저장셀의 집전체 일단이 상기 융착부에 결합되는
    에너지 저장장치.
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