KR20140107943A - 저ｅｓｒ 전기 이중층 커패시터 - Google Patents

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KR20140107943A
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Abstract

본 발명은 저ESR 전기 이중층 커패시터 및 그의 조립방법에 관한 것으로, 본 발명은 전기 이중층 커패시터는 제1노출 집전체부와 제2노출 집전체부를 구비한 권취소자와; 제1노출 집전체부가 하측에 접합되어 연결되도록 권취소자가 수납되며 상측에 한 쌍의 제1관통공이 형성되는 금속 하우징과; 권취소자의 제2노출 집전체부의 상측에 위치되도록 금속 하우징의 내측에 배치되는 절연부재와; 금속 하우징의 한 쌍의 제1관통공 중 하나에 삽입되어 접합되어 연결됨에 의해 권취소자의 제1노출 집전체부와 금속 하우징과 각각 전기적으로 연결되는 제1외부단자와; 절연부재의 하측에 배치되어 권취소자의 제2노출 집전체부와 접합됨에 의해 전기적으로 연결되며 금속 하우징의 한 쌍의 제1관통공 중 다른 하나에 삽입되어 절연부재에 의해 절연되도록 코킹(caulking)되는 제2외부단자로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

저ＥＳＲ 전기 이중층 커패시터 및 그의 조립방법{Low equivalent serial resistance electric double layer capacitor and assembling method thereof}
본 발명은 저ESR 전기 이중층 커패시터 및 그의 조립방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 코깅과 레이저 용접만을 이용해 금속 하우징에 수납된 권취소자에 제1외부단자와 제2외부단자가 연결되도록 조립함으로써 조립작업이 용이한 저ESR 전기 이중층 커패시터 및 그의 조립방법에 관한 것이다.
전기 이중층 커패시터(EDLC; Electric Double Layer Capacitor)는 가역성이 있는 물리 흡착현상에 의해 전기 에너지를 저장함에 의해 충방전을 반복하더라도 수명에 미치는 영향이 적으며, 스마트폰, 하이브리드 자동차, 전기자동차나 태양광 발전에 적용되는 에너지 저장장치 분야에 적용되고 있다.
전기 이중층 커패시터는 한국등록특허 제1142403호(특허문헌 1)에서와 같이 외장케이스, 권취소자, 단자플레이트 및 가스켓으로 이루어진다.
외장케이스는 외측벽에 내부방향으로 함몰되어 있는 비딩(beading)부 즉, 굴곡부가 형성되며, 권취소자는 비딩부의 하부에 위치되도록 외장케이스의 내측에 배치되며, 권취소자의 서로 다른 극성을 갖는 전극과 각각 연결되는 단자 즉, 외장 케이스의 내부에 위치되는 내부단자가 구비된다. 단자플레이트는 비딩부의 상부에 배치되어 내부단자와 연결되는 외부단자가 체결되며, 가스켓은 절연재질로 형성되어 권취소자의 상부를 감싸도록 비딩부의 하부에 위치되도록 배치되며 권취소자에 연결된 내부단자가 외부단자와 연결되도록 관통홀이 형성된다.
특허문헌 1에 기재된 종래의 전기 이중층 커패시터는 권취소자와 내부단자로 연결되는 외부단자가 외장 케이스의 상부에 배치되는 한 방향에 터미널구조를 가짐에 의해 다수개의 전기 이중층 커패시터를 직렬이나 병렬로 연결하여 구성되는 모듈을 용이하게 조립할 수 있다.
모듈 구성이 용이한 한 방향에 터미널구조를 갖는 종래의 전기 이중층 커패시터는 권취소자와 외부단자를 연결하기 위해 내부단자가 사용됨으로 인해 내부단자를 조립하기 위한 공간이 요구된다. 내부단자를 위한 별도 공간이 요구됨에 의해 종래의 전기 이중층 커패시터는 권취소자의 크기에 비해 외장 케이스가 커져 전체적으로 용량에 비해 전기 이중층 커패시터의 외형이 커지는 문제점이 있고, 권취소자와 내부단자를 연결 시 접촉 면적이 작아 ESR(equivalent serial resistance)이 증가되어 전기 이중층 커패시터의 전기적 특성에 대한 신뢰성이 저하되는 문제점이 있으며, 권취소자와 외부단자를 내부단자로 연결함에 의해 전기 이중층 커패시터의 조립작업이 용이하지 않은 문제점이 있다.
특허문헌 1: 한국등록특허 제1142403호(등록일: 2012.04.26)
본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 코깅과 레이저 용접만을 이용해 금속 하우징에 수납된 권취소자에 제1외부단자와 제2외부단자가 연결되도록 조립함으로써 조립작업이 용이한 저ESR 전기 이중층 커패시터 및 그의 조립방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 제1외부단자를 금속 하우징을 이용해 권취소자에 연결하고 제2외부전극을 권취소자에 직접 연결함으로써 제1외부단자와 제2외부단자와 권취소자를 연결하는 접점 수를 줄여 ESR을 낮춤에 의해 전기적인 특성을 개선할 수 있는 저ESR 전기 이중층 커패시터 및 그의 조립방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 제1외부단자를 금속 하우징을 이용해 권취소자에 연결하고 제2외부전극을 권취소자에 직접 연결함으로써 권취소자의 크기에 맞도록 외장 케이스인 금속 하우징의 크기를 설정함에 의해 전기 이중층 커패시터를 컴팩트하게 구성할 수 있는 저ESR 전기 이중층 커패시터 및 그의 조립방법을 제공함에 있다.
본 발명의 저ESR 전기 이중층 커패시터는 제1노출 집전체부와 제2노출 집전체부를 구비한 권취소자와; 상기 제1노출 집전체부가 하측에 접합되어 연결되도록 상기 권취소자가 수납되며 상측에 한 쌍의 제1관통공이 형성되는 금속 하우징과; 상기 권취소자의 제2노출 집전체부의 상측에 위치되도록 상기 금속 하우징의 내측에 배치되는 절연부재와; 상기 금속 하우징의 한 쌍의 제1관통공 중 하나에 삽입되어 접합되어 연결됨에 의해 상기 권취소자의 제1노출 집전체부와 금속 하우징과 각각 전기적으로 연결되는 제1외부단자와; 상기 절연부재의 하측에 배치되어 상기 권취소자의 제2노출 집전체부와 접합됨에 의해 전기적으로 연결되며 상기 금속 하우징의 한 쌍의 제1관통공 중 다른 하나에 삽입되어 상기 절연부재에 의해 절연되도록 코킹(caulking)되는 제2외부단자로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 저ESR 전기 이중층 커패시터의 조립방법은 금속 캡과 절연부재와 제2외부단자가 서로 밀착되도록 금속 캡에 형성된 한 쌍의 제1관통공 중 다른 하나에 절연성 오링과 와셔를 순차적으로 삽입한 후 제2외부단자의 제2외부연결 단자부재에 일체로 형성된 링형부재를 와셔와 접합되도록 프레스로 가압하여 코깅부를 형성하는 과정과; 금속 케이스에 권취소자를 수납한 후 절연부재와 제2외부단자가 조립된 금속 캡을 금속 케이스에 끼운 후 레이저 용접을 이용해 금속 캡과 금속 케이스가 서로 접합되도록 하는 과정과; 제2외부단자의 전극연결판에 형성된 제2접합홈부와 권취소자의 제2노출 집전체부를 레이저 용접을 이용해 서로 접합되도록 하는 과정과; 금속 캡에 형성된 한 쌍의 제1관통공 중 하나에 제1외부단자를 삽입한 후 레이저 용접을 이용하여 금속 캡과 제1외부단자가 서로 접합되도록 하는 과정과; 금속 케이스의 하측에 형성된 제1접합홈부의 내측과 권취소자의 제1노출 집전체부를 레이저 용접을 이용해 서로 접합되도록 하는 과정으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 저ESR 전기 이중층 커패시터 및 그의 조립방법은 코깅과 레이저 용접만을 이용해 금속 하우징에 수납된 권취소자에 제1외부단자와 제2외부단자가 연결되도록 조립함으로써 조립작업이 용이한 이점이 있고, 제1외부단자를 금속 하우징을 이용해 권취소자에 연결하고 제2외부전극을 권취소자에 직접 연결함으로써 제1외부단자와 제2외부단자와 권취소자를 연결하는 접점 수를 줄여 ESR을 낮춤에 의해 전기적인 특성을 개선할 수 있는 이점이 있으며, 제1외부단자를 금속 하우징을 이용해 권취소자에 연결하고 제2외부전극을 권취소자에 직접 연결함으로써 권취소자의 크기에 맞도록 외장 케이스인 금속 하우징의 크기를 설정함에 의해 전기 이중층 커패시터를 컴팩트하게 구성할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 저ESR 전기 이중층 커패시터의 구성을 나타낸 전단면도,
도 2는 도 1에 도시된 전기 이중층 커패시터의 부분 분해 조립 단면도,
도 3은 도 1에 도시된 권취소자의 사시도,
도 4는 도 1에 도시된 금속 케이스의 배면도,
도 5는 도 2에 도시된 금속 캡의 평면도,
도 6은 도 2에 도시된 절연부재의 평면도,
도 7은 도 2에 도시된 제1외부단자의 평면도,
도 8은 도 2에 도시된 제2외부단자의 평면도.
이하, 본 발명의 저ESR 전기 이중층 커패시터 및 그의 조립방법의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1 및 도 2에서와 같이 본 발명의 저ESR 전기 이중층 커패시터는 권취소자(110), 금속 하우징(120), 절연부재(130), 제1외부단자(140) 및 제2외부단자(150)로 구성된다.
권취소자(110)는 제1노출 집전체부(111a)와 제2노출 집전체부(112a)를 구비되며, 금속 하우징(120)은 제1노출 집전체부(111a)가 하측에 접합되어 연결되도록 권취소자(110)가 수납되며, 상측에 한 쌍의 제1관통공이 형성된다. 절연부재(130)는 권취소자(110)의 제2노출 집전체부(112a)의 상측에 위치되도록 금속 하우징(120)의 내측에 배치되며, 제1외부단자(140)는 금속 하우징(120)의 한 쌍의 제1관통공 중 하나에 삽입되어 접합되어 연결됨에 의해 권취소자(110)의 제1노출 집전체부(111a)와 금속 하우징(120)과 각각 전기적으로 연결된다. 제2외부단자(150)는 절연부재(130)의 하측에 배치되어 권취소자(110)의 제2노출 집전체부(112a)와 접합됨에 의해 전기적으로 연결되며, 금속 하우징(120)의 한 쌍의 제1관통공 중 다른 하나에 삽입되어 절연부재(130)에 의해 절연되도록 코킹(caulking)된다.
상기 구성을 갖는 본 발명의 저ESR 전기 이중층 커패시터를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
권취소자(110)는 도 1 및 도 3에서와 같이 제1집전체판(111), 제2집전체판(112) 및 분리막(113)으로 구성되며, 각각은 보빈(114)에 젤리 롤(jelly roll)형으로 권취된다.
제1집전체판(111)은 제1노출 집전체부(111a)가 하측에 구비되며 전극 활물질층(111b)이 양면에 각각 도포되고, 제1노출 집전체부(111a)는 제1집전체판(111)의 하측에 전극 활물질층(111b)이 도포되지 않은 영역으로 설정되며, 전극 활물질층(111b)은 공지된 활성탄과 같은 공지된 전극 활물질이 사용된다. 제2집전체판(112)는 제1노출 집전체부(111a)와 대향되도록 제2노출 집전체부(112a)가 상측에 구비되며 전극 활물질층(112b)이 양면에 각각 도포되고, 제2노출 집전체부(112a)는 제2집전체판(112)의 상측에 전극 활물질층(112)이 도포되지 않은 영역으로 설정되며, 전극 활물질층(112b)은 공지된 활성탄과 같은 공지된 전극 활물질이 사용된다. 분리막(113)은 이온 투과성 재질로 형성되고 제1집전체판(111)과 제2집전체판(112) 사이에 배치되어 이온이 교환되도록 하며, 제1집전체판(111)과 제2집전체판(112)이 서로 물리적으로 접촉되는 것을 방지한다.
금속 하우징(120)은 도 1 및 도 2에서와 같이 금속 케이스(121)와 금속 캡(cap)(122)으로 구성된다.
금속 케이스(121)는 도 1 및 도 4에서와 같이 권취소자(110)의 제1노출 집전체부(111a)가 하측에 접합되어 전기적으로 연결되도록 권취소자(110)가 수납되며, 상측이 개방된다. 이러한 금속 케이스(121)는 상측이 개방된 캔과 같은 원통형이 사용되며, 하측에 제1접합홈부(121a)가 형성된다. 제1접합홈부(121a)는 하측이 외부로 노출되도록 형성되며 상측은 권취소자(110)의 제1노출 집전체부(111a)와 레이저 용접으로 접합되어 전기적으로 연결된다. 이러한 제1접합홈부(121a)는 금속 케이스(121)의 하측에 도넛형이나 다수개의 원형으로 형성되며, 제1접합홈부(121a)의 두께(T1)는 0.3 내지 1.0㎜가 되도록 형성하여 레이저 용접으로 제1노출 집전체부(111a)와 금속 케이스(121)의 하측을 접착 시 레이저에 의해 서로 고르게 용융되어 접착됨에 의해 ESR 특성을 개선시킨다.
금속 캡(122)은 도 1 및 도 2에서와 같이 금속 케이스(121)의 상측을 덮도록 금속 케이스(122)의 상측에 레이저 용접으로 접합되어 전기적으로 연결되며 한 쌍의 제1관통공(122a)이 서로 이격되도록 형성되며, 도 5에서와 같이 원판형이 사용된다. 이러한 금속 캡(122)은 외주면 즉, 테두리를 따라 단차부(122c)가 형성되어 금속 케이스(121)의 상측에 지지되어 테두리가 금속 케이스(121)의 상측에 레이저 용접에 의해 접합되어 전기적으로 연결되고, 한 쌍의 제1관통공(122a)이 서로 이격되도록 형성되다. 한 쌍의 제1관통공(122a)은 각각 제1외부단자(140)나 절연부재(130)가 수납되어 지지되도록 내주면에 단차부(122b)가 형성된다.
절연부재(130)는 도 1, 도 2 및 도 6에서와 같이 절연판(131), 절연성 중공부재(132) 및 절연성 오링(O-ring)(133)으로 구성된다.
절연판(131)은 금속 하우징(120)과 제2외부단자(150) 사이에 배치되어 각각을 절연시키고, 금속 하우징(120)의 한 쌍의 제1관통공(122a) 중 하나와 대응되는 위치에 제2관통공(131a)이 형성되며, 도 6에서와 같이 절연판은 타원형으로 형성되고 길이방향의 길이는 금속 하우징(120)의 금속 케이스(121)의 지름 길이 보다 작게 형성되어 금속 케이스(121)의 내측으로 삽입되어 설치되도록 한다. 절연성 중공부재(132)는 제2관통공(131a)과 이격되도록 절연판(131)에 형성되며, 금속 하우징(120)의 한 쌍의 제1관통공(122a) 중 다른 하나에 삽입되어 금속 하우징(120)과제2외부단자(150)를 절연시킨다. 오링(133)은 절연성 중공부재(132)의 상측에 위치되도록 금속 하우징(120)의 한 쌍의 제1관통공(122a) 중 다른 하나에 삽입되어 지지되며, 제2외부단자(150)의 코깅에 의한 압력에 의해 절연성 중공부재(132)에 밀착되어 금속 하우징(120)을 밀폐시킨다.
제1외부단자(140)는 도 1, 도 2 및 도 7에서와 같이 단자 단차부재(141)와 제1외부연결 단자부재(142)로 구성된다.
단자 단차부재(141)는 금속 하우징(120)의 한 쌍의 제1관통공(122a) 중 하나에 형성된 단차부(122b)에 끼워져 지지된 상태에서 레이저 용접에 의해 금속 하우징(120)과 접합되어 전기적으로 연결되며, 제1외부연결 단자부재(142)는 단자 단차부재(141)의 상측에 일체로 형성되며 상측에 나사사이 형성된 외부단자(도시 않음)와 체결되는 나사산 홈(142a)이 형성된다.
제2외부단자(150)는 도 1, 도 2 및 도 8에서와 같이 전극연결판(151), 제2외부연결 단자부재(152), 와셔(153) 및 코깅부(154)로 구성된다.
전극연결판(151)은 절연부재(130)에 의해 금속 하우징(120)과 절연되도록 절연부재(130)의 하측에 배치되며, 권취소자(110)의 제2노출 집전체부(112a)와 레이저 용접에 의해 접합되어 전기적으로 연결된다. 전극연결판(151)은 또한 도 8에서와 같이 타원형으로 형성되고, 길이방향의 길이가 금속 하우징(120)의 금속 캡(122)의 지름 길이보다 작게 형성되어 금속 케이스(121)와 전기적으로 접촉되는 것을 방지한다. 이러한 전극연결판(151)은 하측에 권취소자(110)의 보빈(114)에 삽입되어 정렬되는 정렬가이드부재(151b)가 일체로 형성되며, 절연부재(130)의 절연판(131)에 형성된 제2관통공(131a)과 대응되는 위치에 제2접합홈부(151a)가 형성된다.
제2접합홈부(151a)는 절연부재(130)를 향하는 방향이 노출되도록 형성되어 레이저 용접에 의해 권취소자(110)의 제2노출 집전체부(112a)와 접합되어 전기적으로 연결되며, 제2접합홈부(151a)는 도 8에서와 같이 원형으로 형성되며, 제2접합홈부(151a)의 두께(T2)는 0.3 내지 1.0㎜가 되도록 형성하여 레이저 용접으로 제2노출 집전체부(112a)와 제2외부단자(150)를 접착 시 레이저에 의해 서로 고르게 용융되어 접착됨에 의해 ESR 특성을 개선시킨다. 전극연결판(151)은 또한 하측에
제2외부연결 단자부재(152)는 제2접합홈부(151a)와 이격되도록 전극연결판(151)에 일체로 형성되어 절연부재(130)의 중공부재(132)에 관통되도록 삽입되며 상측에 나사사이 형성된 외부단자(도시 않음)와 체결되는 나사산 홈(152a)이 형성되며, 와셔(153)는 제2외부연결 단자부재(152)에 삽입되어 절연부재(130)의 절연성 오링(133)의 상측에 위치되도록 배치되며 강성이 있는 금속재질이 사용된다. 코깅부(154)는 제2외부연결 단자부재(152)의 외측에 일체로 형성되어 와셔(153)를 향하도록 코킹되어 절연부재(130)의 절연판과 절연성 오링(133)에 의해 금속 하우징(120)이 밀폐되도록 한다. 이러한 코깅부(154)는 도 2에서와 같이 제2외부연결 단자부재(152)의 외주면과 이격되며 제2외부연결 단자부재(152)의 하측에 일체 형성되는 링형부재(154a)를 와셔(153)를 향하는 방향으로 휘도록 프레스로 가압하여 형성한다.
상기 구성을 갖는 본 발명의 저ESR 전기 이중층 커패시터의 조립방법을 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 저ESR 전기 이중층 커패시터를 조립하는 방법은 먼저 금속 하우징(120)의 금속 캡(122), 절연부재(130) 및 제2외부단자(150)를 프레스를 이용한 코깅 공정을 이용해 조립한다. 코깅 공정은 금속 하우징(120)의 금속 캡(122)에 형성된 한 쌍의 제1관통공(122a) 중 다른 하나에 절연부재(130)의 절연성 중공부재(132)를 삽입한 후 절연성 중공부재(132)에 제2외부단자(150)의 제2외부연결 단자부재(152)이 삽입되도록 금속 하우징(120)의 금속 캡(122), 절연부재(130) 및 제2외부단자(150)를 조립한다.
금속 하우징(120)의 금속 캡(122), 절연부재(130) 및 제2외부단자(150)의 조립이 완료되면 금속 캡(122)과 절연부재(130)와 제2외부단자(150)가 서로 밀착되도록 금속 캡(122)에 형성된 한 쌍의 제1관통공(122a) 중 다른 하나에 절연성 오링(133)과 와셔(153)를 순차적으로 삽입한 후 제2외부단자(150)의 제2외부연결 단자부재(152)에 일체로 형성된 링형부재(154a)를 와셔(153)와 접합되도록 프레스로 가압하여 코깅부(154)를 형성한다. 즉, 도 2에 점선으로 도시된 링형부재(154a)를 와셔(153)를 향하는 방향으로 휘도록 프레스로 가압하여 코깅부(154)를 형성함에 의해 금속 캡(122), 절연부재(130) 및 제2외부단자(150)가 서로 견고하게 밀착되어 지지되도록 조립을 완료함과 아울러 금속 캡(122)에 형성된 한 쌍의 제1관통공(122a) 중 다른 하나를 밀봉시킨다.
금속 캡(122), 절연부재(130) 및 제2외부단자(150)의 조립이 완료되면 금속 케이스(121)에 권취소자(110)를 수납한 후 절연부재(130)와 제2외부단자(150)가 조립된 금속 캡(122)을 금속 케이스(121)에 끼운 후 레이저 용접을 이용해 금속 캡(122)과 금속 케이스(121)가 서로 접합되도록 하여 전기신호가 통하도록 전기적으로 연결되도록 한다.
금속 케이스(121)에 금속 캡(122)이 서로 접합되면 제2외부단자(150)의 전극연결판(151)에 형성된 제2접합홈부(151a)와 권취소자(110)의 제2노출 집전체부(112a)를 레이저 용접을 이용해 서로 접합되도록 하여 전기적으로 연결도록 함과 아울러 금속 캡(122)에 의해 금속 케이스(121)의 상측이 밀봉되도록 한다.
제2접합홈부(151a)와 권취소자(110)의 제2노출 집전체부(112a)가 서로 접합되면 금속 캡(122)에 형성된 한 쌍의 제1관통공(122a) 중 하나에 제1외부단자(140)를 삽입한 후 레이저 용접을 이용하여 금속 캡(122)과 제1외부단자(140)가 서로 접합되도록 하여 전기적으로 연결되도록 함과 아울러 금속 캡(122)에 형성된 한 쌍의 제1관통공(122a) 중 하나가 밀봉되도록 하여 금속 케이스(121)의 상측이 밀봉되도록 한다.
금속 캡(122)과 제1외부단자(140)가 서로 접합되면 금속 케이스(121)의 하측에 형성된 제1접합홈부(121a)의 내측과 권취소자(110)의 하측에 노출되도록 구비되는 제1노출 집전체부(111a)를 레이저 용접을 이용해 서로 접합되도록 하여 전기적으로 연결되도록 한다. 레이저 용접에 의해 금속 케이스(121)의 하측과 제1노출 집전체부(111a)가 서로 접합되면 금속 케이스(121)의 하측에 형성된 전해액 투입구(도시 않음)을 통해 금속 케이스(121)의 내측으로 전해액을 주입한 후 전해액 투입구를 투입구 커버(도시 않음)을 이용해 막은 후 레이저 용접으로 밀봉되도록 하여 본 발명의 저ESR 전기 이중층 커패시터의 조립을 완료한다.
본 발명의 저ESR 전기 이중층 커패시터가 조립되면 제1외부단자(140)와 제2외부단자(150)는 서로 다른 극성을 가짐으로 금속 케이스(121)의 외주면에 전체에 절연 재질을 부착하거나 도포하여 외부 도전체(도시 않음)와 전기적으로 접속되어 제1외부단자(140)와 제2외부단자(150)가 서로 전기적으로 연결되는 것을 방지한다.
이상과 같이 본 발명의 저ESR 전기 이중층 커패시터 및 그의 조립방법은 코깅과 레이저 용접만을 이용해 금속 하우징에 수납된 권취소자에 제1외부단자와 제2외부단자가 연결되도록 조립함으로써 조립작업이 용이하고, 제1외부단자를 금속 하우징을 이용해 권취소자에 연결하고 제2외부전극을 권취소자에 직접 연결함으로써 제1외부단자와 제2외부단자와 권취소자를 연결하는 접점 수를 줄여 ESR을 낮춤에 의해 전기적인 특성을 개선할 수 있으며, 제1외부단자를 금속 하우징을 이용해 권취소자에 연결하고 제2외부전극을 권취소자에 직접 연결함으로써 권취소자의 크기에 맞도록 외장 케이스인 금속 하우징의 크기를 설정함에 의해 전기 이중층 커패시터를 컴팩트하게 구성할 수 있다.
본 발명의 저ESR 전기 이중층 커패시터는 하이브리드 자동차, 전기자동차, 태양광 발전이나 풍력 발전에 적용되는 에너지 저장장치의 제조 산업 분야에 적용된다.
110: 권취소자 111: 제1집전체판
112: 제2집전체판 113: 분리막
114: 보빈 120: 금속 하우징
121: 금속 케이스 122: 금속 캡
130: 절연부재 131: 절연판
132: 절연성 중공부재 133: 절연성 오링
140: 제1외부단자 141: 단자 단차부재
142: 제1외부연결 단자부재 150: 제2외부단자
151: 전극연결판 152: 제2외부연결 단자부재
153: 와셔 154: 코깅부

Claims (12)

  1. 제1노출 집전체부와 제2노출 집전체부를 구비한 권취소자와;
    상기 제1노출 집전체부가 하측에 접합되어 연결되도록 상기 권취소자가 수납되며 상측에 한 쌍의 제1관통공이 형성되는 금속 하우징과;
    상기 권취소자의 제2노출 집전체부의 상측에 위치되도록 상기 금속 하우징의 내측에 배치되는 절연부재와;
    상기 금속 하우징의 한 쌍의 제1관통공 중 하나에 삽입되어 접합되어 연결됨에 의해 상기 권취소자의 제1노출 집전체부와 금속 하우징과 각각 전기적으로 연결되는 제1외부단자와;
    상기 절연부재의 하측에 배치되어 상기 권취소자의 제2노출 집전체부와 접합됨에 의해 전기적으로 연결되며 상기 금속 하우징의 한 쌍의 제1관통공 중 다른 하나에 삽입되어 상기 절연부재에 의해 절연되도록 코킹(caulking)되는 제2외부단자로 구성되는 것을 특징으로 하는 저ESR(low equivalent serial resistance) 전기 이중층 커패시터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 권취소자는 제1노출 집전체부가 하측에 구비되며 전극 활물질층이 양면에 각각 도포되는 제1집전체판과;
    상기 제1노출 집전체부와 대향되도록 제2노출 집전체부가 상측에 구비되며 전극 활물질층이 양면에 각각 도포되는 제2집전체판과;
    상기 제1집전체판과 상기 제2집전체판 사이에 배치되는 분리막으로 구성되며,
    상기 제1노출 집전체부는 제1집전체판의 하측에 전극 활물질층이 도포되지 않은 영역으로 설정되고, 상기 제2노출 집전체부는 제2집전체판의 상측에 전극 활물질층이 도포되지 않은 영역으로 설정되며, 상기 제1집전체판과 상기 제2집전체판과 상기 분리막은 각각 보빈에 젤리 롤(jelly roll)형으로 권취되는 것을 특징으로 하는 저ESR 전기 이중층 커패시터.
  3. 제1항에 있어서, 상기 금속 하우징은 상기 권취소자의 제1노출 집전체부가 하측에 접합되어 연결되도록 상기 권취소자가 수납되며 상측이 개방되는 금속 케이스와;
    상기 금속 케이스의 상측을 덮도록 상기 금속 케이스의 상측에 접합되어 전기적으로 연결되며 한 쌍의 제1관통공이 서로 이격되도록 형성되는 금속 캡으로 구성되는 것을 특징으로 하는 저ESR 전기 이중층 커패시터.
  4. 제3항에 있어서, 상기 금속 케이스는 원통형이 사용되며 하측에 제1접합홈부가 형성되고, 상기 제1접합홈부는 하측이 외부로 노출되도록 형성되며 상측은 권취소자의 제1노출 집전체부와 레이저 용접으로 접합되어 전기적으로 연결되며, 상기 제1접합홈부는 도넛형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 저ESR 전기 이중층 커패시터.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1접합홈부의 두께는 0.3 내지 1.0㎜가 되는 것을 특징으로 하는 저ESR 전기 이중층 커패시터.
  6. 제3항에 있어서, 상기 금속 캡은 원판형이 사용되며 테두리가 상기 금속 케이스의 상측에 레이저 용접에 의해 접합되어 전기적으로 연결되고, 한 쌍의 제1관통공이 서로 이격되도록 형성되며, 상기 한 쌍의 제1관통공은 각각 제1외부단자나 절연부재가 수납되어 지지되도록 내주면에 단차부가 형성되는 것을 특징으로 하는 저ESR 전기 이중층 커패시터.
  7. 제1항에 있어서, 상기 절연부재는 상기 금속 하우징과 상기 제2외부단자 사이에 배치되어 각각을 절연시키며 상기 금속 하우징의 한 쌍의 제1관통공 중 하나와 대응되는 위치에 제2관통공이 형성되는 절연판과;
    상기 제2관통공과 이격되도록 상기 절연판에 형성되며 상기 금속 하우징의 한 쌍의 제1관통공 중 다른 하나에 삽입되어 금속 하우징과 제2외부단자를 절연시키는 절연성 중공부재와;
    상기 절연성 중공부재의 상측에 위치되도록 상기 금속 하우징의 한 쌍의 제1관통공 중 다른 하나에 삽입되어 지지되는 절연성 오링으로 구성되는 것을 특징으로 하는 저ESR 전기 이중층 커패시터.
  8. 제7항에 있어서, 상기 절연판은 타원형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 저ESR 전기 이중층 커패시터.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1외부단자는 상기 금속 하우징의 한 쌍의 제1관통공 중 하나에 형성된 단차부에 끼워져 지지된 상태에서 레이저 용접에 의해 금속 하우징과 접합되어 연결되는 단자 단차부재와;
    상기 단자 단차부재의 상측에 일체로 형성되며 상측에 나사산 홈이 형성되는 제1외부연결 단자부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 저ESR 전기 이중층 커패시터.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제2외부단자는 상기 절연부재에 의해 상기 금속 하우징과 절연되도록 상기 절연부재의 하측에 배치되며 상기 권취소자의 제2노출 집전체부와 레이저 용접에 의해 접합되어 연결되는 전극연결판과;
    상기 제2접합홈부와 이격되도록 상기 전극연결판에 일체로 형성되어 절연부재의 중공부재에 관통되도록 삽입되며 상측에 나사산 홈이 형성되는 제2외부연결 단자부재와;
    상기 제2외부연결 단자부재에 삽입되어 절연부재의 절연성 오링의 상측에 위치되도록 배치되는 와셔와;
    상기 제2외부연결 단자부재의 외측에 일체로 형성되어 상기 와셔를 향하도록 코킹되어 절연부재의 절연판과 절연성 오링에 의해 금속 하우징이 밀폐되도록 하는 코깅부로 구성되는 것을 특징으로 하는 저ESR 전기 이중층 커패시터.
  11. 제10항에 있어서, 상기 전극연결판은 타원형으로 형성되며 절연부재의 절연판에 형성된 제2관통공과 대응되는 위치에 제2접합홈부가 형성되고, 상기 제2접합홈부는 절연부재를 향하는 방향이 노출되도록 형성되어 레이저 용접에 의해 권취소자의 제2노출 집전체부와 접합되어 연결되며, 제2접합홈부는 원형으로 형성되며 두께는 0.3 내지 1.0㎜가 되는 것을 특징으로 하는 저ESR 전기 이중층 커패시터.
  12. 금속 캡과 절연부재와 제2외부단자가 서로 밀착되도록 금속 캡에 형성된 한 쌍의 제1관통공 중 다른 하나에 절연성 오링과 와셔를 순차적으로 삽입한 후 제2외부단자의 제2외부연결 단자부재에 일체로 형성된 링형부재를 와셔와 접합되도록 프레스로 가압하여 코깅부를 형성하는 과정과;
    금속 케이스에 권취소자를 수납한 후 절연부재와 제2외부단자가 조립된 금속 캡을 금속 케이스에 끼운 후 레이저 용접을 이용해 금속 캡과 금속 케이스가 서로 접합되도록 하는 과정과;
    제2외부단자의 전극연결판에 형성된 제2접합홈부와 권취소자의 제2노출 집전체부를 레이저 용접을 이용해 서로 접합되도록 하는 과정과;
    금속 캡에 형성된 한 쌍의 제1관통공 중 하나에 제1외부단자를 삽입한 후 레이저 용접을 이용하여 금속 캡과 제1외부단자가 서로 접합되도록 하는 과정과;
    금속 케이스의 하측에 형성된 제1접합홈부의 내측과 권취소자의 제1노출 집전체부를 레이저 용접을 이용해 서로 접합되도록 하는 과정으로 구성되는 것을 특징으로 하는 저ESR 전기 이중층 커패시터를 조립 방법.
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