KR20140075263A - 개선된 저항 특성을 갖는 울트라 캐패시터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 개선된 저항 특성을 갖는 울트라 캐패시터를 개시한다.
본 발명에 따른 울트라 캐패시터는 전극을 수용하는 케이스; 상기 케이스의 일 면을 덮고 중공을 갖는 판 형상의 비도체의 리크 방지부; 및 상기 리크 방지부와 상기 전극 사이에 위치하는 판 형상의 터미널로서 상기 중공과 대응되는 위치에서 상기 중공을 관통하여 외부로 일정 거리만큼 돌출되는 돌출부를 가지는 터미널;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

개선된 저항 특성을 갖는 울트라 캐패시터{ULTRA CAPACITOR HAVING IMPROVED RESISTANCE CHARACTERISTICS}

본 발명은 울트라 캐패시터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 터미널의 구조가 개선되어 낮은 저항 특성을 갖는 울트라 캐패시터에 관한 것이다.

일반적으로 울트라 캐패시터(Ultra Capacitor)는 슈퍼 캐패시터(Super Capacitor)라고도 불리우며, 전해콘덴서와 이차전지의 중간적인 특성을 갖는 에너지 저장장치로서 높은 효율, 반영구적인 수명특성으로 인해 이차전지와의 병용 및 대체가 가능한 차세대 전기에너지 저장장치이다.

울트라 캐패시터는, 유지보수(Maintenance)가 용이하지 않고 장기간의 사용 수명이 요구되는 애플리케이션(Application)에 대해서는 축전지 대체용으로 이용되기도 한다. 울트라 캐패시터는 빠른 충방전 특성을 가지며, 이에 따라 이동통신 정보기기인 핸드폰, 노트북, PDA 등의 보조 전원으로서 뿐만 아니라, 고용량이 요구되는 전기자동차, 야간 도로 표시등, UPS(Uninterrupted Power Supply) 등의 주전원 혹은 보조 전원으로 매우 적합하며, 이와 같은 용도로 많이 이용되고 있다.

울트라 캐패시터는 소형화를 위해 도 1에 도시된 바와 같이 원통 형상으로 이루어진 형태가 많이 이용되고 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 울트라 캐패시터의 구성을 나타낸 도면으로,

도 1을 참조하면, 원통형 울트라 캐패시터는 양극, 음극, 세퍼레이터 및 전해질로 구성된 베어셀이 담긴 내부 하우징(10)과, 내부 하우징(10)을 수용하는 금속 케이스(40)와, 금속 케이스(40)의 상부와 하부에 결합되어 각각 베어셀의 음극과 양극에 연결되는 내부 터미널(20,30)과, 금속 케이스(40)의 상단에 위치하는 음극측 외부 터미널(51)과, 금속 케이스(40)의 하단에 위치하는 양극측 외부 터미널(45)을 포함한다.

상기 원통형 울트라 캐패시터에 있어서, 음극측 내부 터미널(20)은 절연부재(60)에 의해 금속 케이스(40)에 대하여 절연되는 동시에 판상부재(50)의 중심에 위치하는 음극측 외부 터미널(51)에 전기적으로 연결되고, 양극측 내부 터미널(30)은 금속 케이스(40)와 전기적으로 연결된다.

통상적으로 음극측 내부 터미널(20)과 판상부재(50) 간의 결합과, 양극측 내부 터미널(30)과 금속 케이스(40) 간의 결합은 체결볼트(70)에 의해 이루어진다.

하지만 이와 같이 체결볼트(70)를 사용하여 내,외부 터미널들 간을 결합하는 방식은 공정이 매우 번거로운 단점이 있다.

대안으로, 음극측 외부 터미널(51)이 위치하는 판상부재(50)와 그에 대응하는 음극측 내부 터미널(20)이 면 접촉하는 부분을 열간 압착하는 방식도 제안된 바 있으나, 이 방식은 용접 공정이 까다로울 뿐만 아니라 외부로부터 가해지는 진동에 취약하여 음극측 외부 터미널(51)과 음극측 내부 터미널(20)이 상호 쉽게 분리되며, 내부의 가스 발생에 의해 음극측 내부 터미널(20)과 음극측 외부 터미널(51)의 접촉 불량 발생으로 인해 저항이 급격히 커지는 현상이 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 저항을 감소시킬 수 있는 구조를 갖는 울트라 캐패시터를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 울트라 캐패시터는, 전극을 수용하는 케이스; 상기 케이스의 일 면을 덮고 중공을 갖는 판 형상의 비도체의 리크 방지부; 및 상기 리크 방지부와 상기 전극 사이에 위치하는 판 형상의 터미널로서 상기 중공과 대응되는 위치에서 상기 중공을 관통하여 외부로 일정 거리만큼 돌출되는 돌출부를 가지는 터미널;을 포함한다.

바람직하게, 상기 리크 방지부는 투명 플라스틱일 수 있다.

바람직하게, 상기 터미널과 상기 리크 방지부는 인서트 몰딩 방식으로 일체로 형성될 수 있다.

더욱 바람직하게, 상기 리크 방지부는 하부 면에 음각의 공간이 형성되어 상기 공간에 터미널이 결합될 수 있다.

바람직하게, 상기 전극과 상기 터미널은 상기 리크 방지부를 통해 레이저 용접으로 결합될 수 있다.

바람직하게, 상기 레이저 용접은 상기 전극과 접하는 터미널의 외각을 따라 할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 종래의 외부 터미널을 비도체의 리크 방지부로 대체하고, 상기 리크 방지부에 터미널을 일체로 형성함으로써 저항을 감소시킬 수 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 종래기술에 따른 울트라 캐패시터의 구성을 도시한 단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 울트라 캐패시터의 음극측 구성을 나타낸 단면도,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 리크 방지부에 일체로 형성된 터미널을 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 터미널과 전극 간의 결합을 개략적으로 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 울트라 캐패시터의 음극측 구성을 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 울트라 캐패시터는 전극(400)을 수용하는 원통형의 케이스(300), 케이스(300)의 상부를 덮고 중공을 갖는 판 형상의 비도체의 리크 방지부(200), 상기 리크 방지부(200)의 일 면에 결합되며 상기 중공과 대응되는 위치에서 상기 중공을 관통하여 외부로 일정거리만큼 돌출된 돌출부(110)를 가지는 터미널(100)을 포함할 수 있다.

상기 전극(400)은 양극, 음극, 세퍼레이터 및 전해질로 구성되어 전기화학적 에너지 저장기능을 제공한다.

바람직하게, 상기 케이스(300)는 권취소자 형태로 가공된 후 전극(400)을 수용할 수 있는 내부공간이 형성된 원통형의 몸체를 갖는다.

바람직하게, 상기 케이스(300)는 알루미늄 원통 형태로 구성될 수 있다.

또한, 상기 케이스(300)는 본 발명에 있어서 원통형으로 서술하고 있으나, 이에 한하지 않고 다양한 모양을 가질 수 있다.

상기 터미널(100)은 리크 방지부(200)의 형상 또는 케이스(300)의 단면 형상에 대응하는 판 형상으로 상기 리크 방지부(200)의 중공에 대응하는 위치에 상기 중공을 관통하여 외부로 노출되는 돌출부(110)를 포함한다. 터미널(100)은, 저항의 감소를 위해 상기 비도체의 리크 방지부(200)에 일체형으로 형성되어 상기 전극(400)과 결합되며, 이에 대한 내용은 도 3 및 도 4에서 자세히 후술하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 리크 방지부(200)에 일체로 형성된 터미널(100)을 나타낸 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 터미널(100)은 상기 리크 방지부(200)의 형상 또는 케이스(300)의 단면 형상에 대응하는, 즉 본 실시 예에서는 원형 판 형상으로, 상기 리크 방지부(200)의 중공과 대응되는 위치에서 형성되어 상기 중공을 관통하여 외부로 돌출된 형태의 돌출부(110)를 포함할 수 있다.

상기 케이스(300)에 터미널(100)을 조립시, 케이스(300)와 터미널(100) 간 절연을 위해, 상기 리크 방지부(200)의 하부 면에는 음각의 공간이 형성되고 해당 음각의 공간에 터미널(100)이 결합되는 것이 바람직하다. 즉, 터미널(100)이 리크 방지부(200)의 하부 면에 삽입되는 구조가 되어 터미널(100)과 케이스(300) 사이를 상기 리크 방지부(200)가 절연하는 역할을 수행한다.

바람직하게, 상기 터미널(100)은 인서트 몰딩 방식으로 상기 리크 방지부(200)에 일체로 형성될 수 있다.

바람직하게, 상기 리크 방지부(200)는 투명 플라스틱일 수 있다.

한편, 상기 리크 방지부(200)는 전극(400)과 결합되었을 때, 상기 전극(400)의 전해질이 새어나오는 것을 방지할 수 있으며, 후술되는 레이저(500) 용접시 레이저(500)를 통과시킬 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 터미널(100)과 전극(400) 간의 결합을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 케이스(300)에 전극(400)을 삽입 한 후, 상기 전극(400)의 상부에 상기 리크 방지부(200)에 일체로 형성된 터미널(100)을 결합시킨다. 이 후 상기 터미널(100)과 전극(400)과의 결합을 긴밀히 하기 위해, 상기 리크 방지부(200)의 외부에서 상기 전극(400)과 접촉하는 상기 터미널(100)의 외각의 둘레에 레이저(500)를 조사하여 용접을 수행할 수 있다.

본 발명의 실시 예에서 레이저(500) 용접은 상기 전극(400)과 접촉하는 상기 터미널(100)의 외각의 둘레에 행하는 것으로 설명하지만, 여기에 한하는 것은 아니며 상기 전극(400)과 접촉하는 상기 터미널(100)의 일부에 다양한 모양 즉, 별 모양, Z모양으로 용접이 행해질 수 있다.

본 발명의 실시 예에서, 케이스(300)의 하부 구조는 본 발명과 직접적인 연관이 없으므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하였으나, 케이스(300)의 하부 구조는 종래 기술에서 설명한 바와 같은 구조를 가질 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

100 : 터미널 110 : 돌출부
200 : 리크 방지부 300 : 케이스
400 : 전극 500 : 레이저

Claims (7)

1. 전극을 수용하는 케이스;
   상기 케이스의 일 면을 덮고 중공을 갖는 판 형상의 비도체의 리크 방지부; 및
   상기 리크 방지부와 상기 전극 사이에 위치하는 판 형상의 터미널로서 상기 중공과 대응되는 위치에서 상기 중공을 관통하여 외부로 일정 거리만큼 돌출되는 돌출부를 가지는 터미널;을 포함하는 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 리크 방지부는 투명 플라스틱인 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 터미널과 상기 리크 방지부는 인서트 몰딩 방식으로 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 리크 방지부는 하부 면에 음각의 공간이 형성되어 상기 공간에 터미널이 결합되는 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터.
5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
   상기 전극과 상기 터미널은 상기 리크 방지부를 통해 레이저 용접으로 결합되는 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 터미널의 일부와 이에 대응하는 위치의 상기 전극이 레이저 용접으로 결합되는 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 터미널의 일부는, 터미널의 외곽인 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터.

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