KR20180010569A - 저저항 터미널 접속 구조를 갖는 울트라 캐패시터 - Google Patents

저저항 터미널 접속 구조를 갖는 울트라 캐패시터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 저저항 터미널 접속 구조를 갖는 울트라 캐패시터에 관한 것이다. 본 발명은 통 형상의 케이스, 상기 케이스에 수용되는 권취소자 형태의 베어셀 및 상기 케이스의 양단에 대향 형성되는 제1 터미널과 제2 터미널을 포함하는 울트라 캐패시터에 있어서, 상기 케이스 일단의 상기 제2 터미널은 제2 외부 터미널과 제2 내부 터미널을 포함하고, 상기 제2 내부 터미널은 평탄부와, 상기 평탄부의 외주를 따라 연장되며 다단 절곡부를 포함하는 외주 스페이서를 구비하며, 상기 평탄부의 직경은 상기 외주 스페이서의 끝단의 외경보다 작은 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터를 제공한다. 본 발명에 따르면, 진동, 외력 등에 대하여 향상된 기계적 특성, 신뢰성 및 내구성을 구비하고, 저저항 터미널 접속 구조를 갖는 울트라 캐패시터를 제공할 수 있게 된다.

Description

저저항 터미널 접속 구조를 갖는 울트라 캐패시터{Ultra-Capacitors With Low Resistive Terminal Connection}
본 발명은 전기에너지 저장장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 터미널과 케이스 간의 접촉 저항특성 및 기계적 특성이 개선된 전기에너지 저장장치에 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 빠른 충방전 특성을 가지며, 이에 따라 이동통신 정보기기인 핸드폰, 노트북, PDA 등의 보조 전원으로 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.
도 1은 종래의 울트라 캐패시터를 모시적으로 나타낸 도면이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 종래의 원통형 울트라 커패시터는 양극, 음극 및 세퍼레이터를 구비하는 권취소자 형태의 베어셀(도시하지 않음)과, 베어셀을 수용하면서 외관을 형성하는 케이스(13)와, 케이스(13)의 상부 및 하부에서 각각 베어셀의 음극과 양극에 각각 연결되는 터미널들(11, 12)로 구성된다.
이러한 울트라 캐패시터 구조에서 상하부의 터미널은 터미널과 베이셀의 전기적 연결을 위해 별도의 내부 터미널을 포함할 수 있다. 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 원통형 캐패시터의 축방향 절단 단면 상에서 볼 때 하부 터미널(12)과 베어셀(15) 사이에는 양자를 전기적으로 연결하기 위한 내부 터미널(14)이 구비되어 있다.
이와 같은 구조에서, 상기 내부 터미널(14)은 베어셀과의 용접성 등의 가공성 확보를 위해 얇은 디스크 형태를 가질 수 있다. 그러나, 이 경우 내부 터미널 외주를 따라 형성된 절곡부가 하우징을 경유하여 하부 터미널과 전기적 연결되게 되므로, 전기적 접촉 면적이 작아 높은 저항을 가진다는 단점을 가진다.
또, 이와 같은 터미널 구조는 구조물의 하중이나 진동, 외력 등에 의해 내부 터미널의 변형이 발생할 우려가 높고 이로 인해 접촉 저항의 증가가 발생할 여지도 있다.
또한, 기계적 강성의 향상을 위하여 상기 내부 터미널 부분을 조임 가공, 비딩 등에 의해 조임 가공할 때에 내부 터미널의 절곡부에 변형이 발생할 수 있고, 이에 의해 양호한 전기적 접촉 상태를 보장하기가 어렵다는 문제점이 있다.
KR 10-30092437 B
상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 진동, 외력 등에 대해 향상된 기계적 특성, 신뢰성 및 내구성을 갖는 터미널 구조를 구비한 울트라 캐패시터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 저저항 전기 접속 특성을 갖는 터미널 구조를 구비하는 울트라 캐패시터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 방열 특성이 우수한 터미널 구조를 구비하는 울트라 캐패시터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일실시예는, 통 형상의 케이스, 상기 케이스에 수용되는 권취소자 형태의 베어셀 및 상기 케이스의 양단에 대향 형성되는 제1 터미널과 제2 터미널을 포함하는 울트라 캐패시터에 있어서, 상기 케이스 일단의 상기 제2 터미널은 제2 외부 터미널과 제2 내부 터미널을 포함하고, 상기 제2 내부 터미널은 평탄부와, 상기 평탄부의 외주를 따라 연장되며 다단 절곡부를 포함하는 외주 스페이서를 구비하며, 상기 평탄부의 직경은 상기 외주 스페이서의 끝단의 외경보다 작은 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터를 제공한다.
본 발명에서 상기 다단 절곡부를 구성하는 각 단의 절곡부의 외경은 외주 스페이서 끝단으로 갈수록 증가하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일실시예에서 상기 다단 절곡부는 상기 평탄부와 인접하는 상단 절곡부와 상기 상단 절곡부와 연결되는 하단 절곡부로 구성될 수 있다. 이 때, 상기 상단 절곡부의 외경은 상기 하단 절곡부의 외경보다 작고 상기 평탄부의 직경보다 큰 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일실시예에서 상기 상단 절곡부는 그 외주면이 음의 곡률을 갖는 것일 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 케이스에는 케이스의 외주를 따라 상기 제2 내부 터미널과 상기 케이스를 결합하기 위한 조임 가공부가 형성된다.
본 발명에서, 상기 조임 가공부는 상기 상단 절곡부를 가압하도록 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 조임 가공부의 폭은 상기 상단 절곡부 높이 보다 큰 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시에에 따르면, 제2 내부 터미널은 상기 평탄부에서 상기 외주 스페이서와 동일 방향으로 연장되며, 상기 외주 스페이서와 실질적으로 동일한 높이를 갖는 센터 스페이서를 더 포함할 수 있다. 이 때, 상기 센터 스페이서는 중공을 갖는 벽 구조를 구비할 수 있다.
또한, 상기 평탄부에는 전해액 주입공이 형성될 수 있으며, 이 때 상기 센터 스페이서의 중공은 상기 전해액 주입공과 연결될 수 있다.
본 발명에서 상기 센터 스페이서는 상기 평탄부와 일체로 형성될 수 있다.
본 발명에서 상기 케이스와 상기 제2 외부 터미널은 일체로 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 진동, 외력 등에 대하여 향상된 기계적 특성, 신뢰성 및 내구성을 갖는 터미널 접속 구조를 구비한 울트라 캐패시터를 제공할 수 있게 된다.
또한 본 발명에 따르면 내부 터미널 및 외부 터미널의 접촉면적 증가로 인하여 저저항 터미널 접속 구조를 갖는 울트라 캐패시터를 제공할 수 있게 된다.
또한 본 발명에 따르면 저저항 터미널 접속 구조를 갖는 울트라 캐패시터를 제공함에 따라 방열 특성이 개선된 울트라 캐패시터를 제공할 수 있게 된다.
도 1은 종래의 울트라 캐패시터를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 울트라 캐패시터의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 울트라 캐패시터의 조립 상태를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 베어셀의 구조를 모식적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 제2 터미널의 구조를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 예시적인 외주 스페이서의 예를 설명하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 울트라 캐패시터의 단면 구조를 모식적으로 설명한 도면이다.
도 9 및 도 10은 도 1과 같은 종래의 울트라 캐패시터에서의 조임 가공 시 발생하는 내부 터미널 및 케이스의 변형을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제2 내부 터미널을 모식적으로 도시한 도면이다.
도 12는 도 10의 내부 터미널을 구비하는 울트라 캐패시터의 단면 구조를 모식적으로 설명한 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상술한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 울트라 캐패시터의 분해 상태를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 3은 울트라 캐패시터의 조임(비딩) 가공 전의 조립 상태를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2 및 3을 참조하면, 본 실시예의 울트라 캐패시터는 제1 터미널(110), 제2 터미널 (120), 케이스(130) 및 베어셀(150)을 포함하여 구성된다. 또한, 상기 제1 및 제2 터미널(110, 120)은 각각 내부 및 외부 터미널로 구성될 수 있다. 예시적으로, 상기 제1 터미널(110)은 제1 외부 터미널(112) 및 제1 내부 터미널(114)를 포함하고, 상기 제2 터미널(120)은 제2 외부 터미널(122) 및 제2 내부 터미널(140)을 포함하도록 구현될 수 있다.
상기 울트라 캐패시터는 상기 케이스(130) 내에 상기 제2 내부 터미널(140), 베어셀(150), 제1 터미널(110)이 순차 삽입되어 조립된다. 이 때, 케이스(130) 및 제2 외부 터미널(122)은 일체로 형성될 수 있으며, 상기 케이스(130)는 상기 제2 외부 터미널(122)과 전기적으로 접속된다. 한편, 케이스(130)와 제1 외부 터미널(112)은 전기적으로 절연되어야 하는데, 이를 위한 절연기구(도시하지 않음)가 적절한 위치에 구비될 수 있다. 물론, 본 발명에서 상기 울트라 캐패시터는 케이스를 제외한 부품들을 용접 등의 방법으로 사전 결합한 후 케이스에 삽입하는 방식으로 조립될 수도 있을 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 베어셀의 구조를 모식적으로 도시한 도면이다. 도 4를 참조하면, 상기 베어셀(150)은 양극(152), 음극(154) 및 그 사이에서 양극(152)과 음극(154)을 전기적으로 분리하는 세퍼레이터(156)와 함께 권취되어 형성된 전극 소자 구조를 갖는다. 양극(152) 및 음극(154)은 각각 전극 리드부(152A, 154A) 및 전극부(152B, 154B)로 구성된다. 이 때, 상기 양극(152) 및 음극(154)은 그 폭이 세퍼레이터(156) 보다 넓게 형성되므로 양 전극 리드부(152A, 154A)는 분리막으로부터 돌출되어 있다.
상기 베어셀의 양극 및 음극 (152, 154)은 각각 제1 터미널(110) 및 제2 터미널(120)과 전기적으로 접속된다. 물론, 본 실시예에서 설명한 전극이나 터미널의 극성 또는 배치 관계는 경우에 따라 서로 바뀔 수 있음은 물론이다.
다시 도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 베어셀(150)을 수용하는 케이스(130)는 내부공간이 형성된 통형상의 몸체를 갖는다. 예시적으로, 상기 케이스(130)는 알루미늄 재질이고, 그 형상은 원통형일 수 있다.
상기 케이스(130)의 양단부에는 제1 터미널(110) 및 제2 터미널(120)이 구비되며, 터미널(110, 120)은 각각 베어셀의 양극(152) 및 음극(154)과 전기적으로 접속한다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 베어셀(150) 및 제1 터미널(110)이 상기 케이스(130)로 순차 삽입된 후 상기 케이스(130)의 일단은 제1 터미널(110)측으로 절곡되어 있다. 이 때, 상기 케이스(130)는 상기 제2 외부 터미널(122)과 전기적으로 접속되어 동일 극성을 띠게 되므로, 서로 다른 극성을 갖는 상기 케이스(130)와 제1 터미널(110) 사이에는 전기적 절연을 위하여 적절한 절연기구(도시하지 않음)를 구비할 수 있다.
본 실시예에서, 제1 터미널(110)은 제1 외부 터미널(112)과 제1 내부 터미널(114)을 포함하여 이루어진다. 상기 제1 외부 터미널(112)과 상기 제1 내부 터미널(114)은 전기적으로 견고히 접속된다. 이를 위하여, 도시된 바와 같이 상기 제1 내부 터미널(114)은 평탄부와 절곡부를 구비하고, 절곡부와 상기 외부 터미널(112)이 레이저 용접 등에 의해 용접될 수 있다. 물론, 이것은 터미널 접속 방식에 대한 예시일 뿐 본 발명이 이 접속 방식에 한정되지 않음은 물론이다. 한편, 상기 제1 내부 터미널(114)은 상기 베어셀의 음극(154)과 전기적으로 접속된다. 예컨대, 상기 제1 내부 터미널(114)은 상기 베어셀과 레이저 용접되어 전기적으로 접속될 수 있다.
상기 제2 터미널(120)은 케이스(130)와 일체로 형성된 제2 외부 터미널(122)과 상기 제2 외부 터미널(122)에 결합하는 제2 내부 터미널(140)을 포함하여 구성된다.
상기 케이스(130)의 종단에 배치되는 상기 제2 외부 터미널(122)은 상기 제1 외부 터미널과는 달리 케이스 일단을 폐쇄하는 방식으로 설치되어 있으며, 상기 제1 터미널(110)과 대향하는 실질적으로 편평한 대향면(126)을 구비하고 있다. 상기 제2 외부 터미널(122)의 대향면(126)에는 제2 내부 터미널(140)이 장착되어 있다.
본 실시예에서 상기 제2 내부 터미널(140)은 상기 베어셀의 양극(152) 및 제2 외부 터미널(122)을 전기적으로 연결한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제2 내부 터미널(140)은 상기 원통형 케이스의 내주면 형상에 부합하도록 원형 플레이트 형상을 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 내부 터미널(140)은 평탄부(142) 및 상기 평탄부(142)로부터 하방으로 연장되는 외주 스페이서(144)로 구성될 수 있다. 상기 외주 스페이서(144)는 상기 평탄부(142)의 외주를 따라 연장되며 상기 평탄부(142)와 일체로 형성되어 있다. 물론, 이와 달리 상기 외주 스페이서(144)는 별도로 제작되어 상기 평탄부(142)에 용접된 링 형태의 것일 수도 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 제2 내부 터미널의 모식도로서, 도 5의 (a)는 제2 내부 터미널의 정면도이고, 도 5의 (b)는 수직 단면도이다.
도 5를 참조하면, 제2 내부 터미널(140)은 평탄부(142)와 평탄부로부터 하방으로 연장되는 외주 스페이서(144)를 구비한다.
상기 평탄부(142)에는 적절한 개수의 전해액 주입공(142a, 142c)이 형성되어 있다.
한편, 상기 외주 스페이서(144)의 외경은 수직 하방으로 일정하게 유지되지 않는다. 바람직하게는 본 발명에서 상기 외주 스페이서(144)는 외경이 점차적으로 증가하는 방식으로 하방으로 연장되는 다단 절곡부를 갖는다. 그 결과 평탄부의 직경(D1)은 외주 스페이서(144)의 끝단부 외경(D2)보다 작은 값을 갖는다. 상기 다단 절곡부를 구성하는 각 단의 절곡부의 외경은 외주 스페이서(144)의 끝단으로 갈수록 증가하도록 구성될 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 예시적인 외주 스페이서의 예를 설명하는 도면이다. 도 6 및 도 7은 각각 도 5의 A 부분을 확대하여 도시하고 있다.
도 6을 참조하면, 외주 스페이서(144)는 다단 절곡부(144a, 144b)를 구비하고 있다. 상단 절곡부(144a) 및 하단 절곡부(144b)는 그 외경(D3, D2)이 점차 증가하도록 형성된다.
도 6에서 다단 절곡부(144a, 144b)에 의해 평탄부(142)와 하단 절곡부(144b) 사이에는 평탄부 직경(D1) 및 하단 절곡부(144b) 외경의 차이에 해당하는 거리 d 만큼 내측으로 함몰된 공간을 제공된다. 이 공간은 조임 가공시 케이스가 변형할 수 있는 여유 공간을 제공한다.
본 실시예에서는 상단 절곡부(144a)의 외경(D3)과 평탄부(142) 직경(D1)이 상이한 경우를 설명하였지만, 예컨대 상단 절곡부(144a)는 급격한 절곡면을 구비하여 상단 절곡부의 외경(D3)이 평탄부(142) 직경(D1)과 실질적으로 동일한 값을 가지도록 설계될 수도 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 외주 스페이서를 설명하는 도면이다.
도 7을 참조하면, 외주 스페이서(144)는 다단 절곡부를 포함한다는 점에서 도 6과 마찬가지의 구조를 갖는다. 도 7의 외주 스페이서(144)에서 상단 절곡부(144c)의 외주면은 음의 곡률(r)을 갖는 면을 포함하고 있다. 이와 같은 형상의 상단 절곡부(144c)는 조임 가공시 케이스의 변형된 형상에 보다 부합할 수 있다. 물론, 본 발명은 상단 절곡부의 외주면이 양의 곡률을 갖도록 구현하는 것을 배제하지 않는다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 울트라 캐패시터의 단면 구조를 모식적으로 설명한 도면이다.
도 8을 참조하면, 울트라 캐패시터는 케이스(130) 내에 매립된 베어셀(150), 베어셀 양단에 접속하는 제1 및 제2 터미널(110, 120)을 포함하고 있다. 상기 케이스 내의 상기 터미널의 배치 위치에 대응하여 상기 케이스(130)의 외주면에는 그루브 형태의 조임 가공부(PH, PL)가 형성되어 있다. 본 실시예에서 상기 상단 및 하단 조임 가공부(PH, PL)은 조임 가공, 비딩 등의 적절한 가공 공정에 의해 형성될 수 있다.
본 발명에서 상단 조임 가공부(PH) 및 하단 조임 가공부(PL)는 내부 터미널의 절곡부의 위치에 대응하여 적절한 위치에 형성될 수 있다.
예컨대, 도 8에 도시된 바와 같이, 상단의 조임 가공부(PH)는 상기 제1 내부 터미널(114)의 절곡부 상부에 설치될 수 있다. 이에 의하여 상기 제1 터미널(110)은 케이스(130) 및 상기 케이스와 일체로 형성된 제2 터미널(120)에 견고히 결합될 수 있다. 또, 상기 제1 터미널(110)의 제1 외부 터미널(112)에는 상기 상단 조임 가공부(PH)와 결합하기 위한 홈부와 같은 구조가 구비될 수 있다.
한편, 하단 조임 가공부(PL)은 외주 스페이서 측면의 케이스에 형성되어, 외주 스페이서(144)를 가압하고 있다. 본 실시예에서 상기 외주 스페이서(144)는 도 6 및 도 7과 관련하여 설명한 것이 사용될 수 있다. 이 경우, 상기 하단 조임 가공부(PL)는 상기 외주 스페이서의 상단 절곡부(144a, 144c)를 가압하도록 그 위치가 설정되는 것이 바람직하다. 이에 의하여 외주 스페이서(144)와 하단 조임 가공부(PL)는 양호한 전기적 접촉을 형성할 수 있다.
도 9는 및 도 10은 도 1과 같은 종래의 울트라 캐패시터에서의 조임 가공 시 발생하는 내부 터미널 및 케이스의 변형을 설명하기 위한 도면이다.
먼저 도 9를 참조하면, 수직 하방으로 연장되는 절곡부를 구비하는 종래의 제2 내부 터미널(14)의 경우, 화살표 방향의 조임 가공시 조임 가공부의 케이스의 두께가 현저히 감소하는 현상을 나타낸다. 케이스의 두께 감소는 결국 제2 내부 터미널(14)과 케이스(13)의 접촉 저항을 증가시킨다.
도 9와 같은 종래의 울트라 캐패시터의 조임 가공부에서 케이스의 두께가 감소하는 이유는 제2 내부 터미널의 절곡부가 조임 가공시의 가공 압력에 대한 저항으로 작용하기 때문이다. 절곡부의 저항에 의해 케이스에는 불필요한 마모나 변형이 발생하며 이로 인해 조임 가공부의 케이스 두께는 감소된다. 도 9의 우측 X선 투과 사진은 조임 가공에 의해 절곡부가 심하게 변형된 것을 보여주는데, 이로부터 제2 내부 터미널의 가공시 절곡부가 가공 압력에 대한 저항 역할을 수행함을 확인할 수 있다.
한편, 도 10의 (a)는 조임 가공 전의 조임 가공부의 X선 투과사진이고, 도 10의 (b) 및 (c)는 각각 조임 가공 후의 조임 가공부에 대한 X선 투과사진이다.
도 10의 (b)는 (c)에 비해 심한 조임 가공을 하였고, 이것은 도 10의 (b)의 내부 터미널의 절곡부 변형 정도가 (c)에 비해 큰 것으로부터 알 수 있다. 도 10에서 각 부위 케이스 두께를 측정한 결과를 아래 표 1에 나타내었다.
do (mm) d1 (mm) d2 (mm)
1.0 0.73 0.89
표 1로부터 조임 가공에 의해 조임 가공부의 케이스 두께가 변화하고, 조임 가공부 두께는 조임 가공에 따른 내부 터미널 절곡부에 발생하는 변형이 클수록 더 감소하는 경향을 나타냄을 알 수 있다.
다시 도 8을 참조하면, 도 9와는 달리 본 발명의 제2 내부 터미널(140)은 다단 절곡부를 구비한 외주 스페이서(144)를 구비한다. 이 구조의 내부 터미널은 외주 스페이스(144)와 케이스 내면과의 경계에서 자유 공간을 제공하고 있다. 이 공간으로 인해 케이스의 조임 가공시 케이스의 변형에 대한 저항은 감소하게 되며 케이스의 의도하지 않은 마모는 억제될 수 있다. 즉, 본 발명의 외주 스페이서(144)는 조임 가공시 케이스 마모로 인한 케이스의 두께 감소가 줄어들게 한다. 전술한 바와 같이, 케이스 두께가 감소할수록 접촉저항은 증가되므로, 다단 절곡부를 구비한 본 발명의 외주 스페이스(144)는 케이스 내면과의 접촉시 접촉 부위에서의 저항 증가를 억제할 수 있게 한다. 즉, 도 8에 도시된 전류 경로(①)에서의 원하지 않는 저항 증가가 억제될 수 있다.
이와 동시에, 도 8의 조임 가공부는 다단 절곡부에 대하여 하방의 가압력을 제공한다. 이 가압력은 본 발명의 외주 스페이서(144)가 제2 외부 터미널(122)에 기계적으로 견고히 결합할 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명의 외주 스페이서(144)를 포함하는 제2 내부 터미널 구조는 진동이나 기타 원인에 의한 부품의 이격을 억제하고, 제2 외부 터미널(122)과 제2 내부 터미널(140) 사이에 양호한 전기적 접촉 상태를 유지하게 한다.
부가적으로, 본 발명에서 조임 가공 시 케이스의 마모를 감소시키기 위해 하단 조임 가공부(PL)의 폭이 적절히 제어될 수 있다. 바람직하게는 조임 가공부(PL)의 폭(w)은 적절한 넓이를 갖는 것이 좋다. 본 발명에서 조임 가공부의 폭(w)는 상기 외주 스페이서(144)의 상단 절곡부의 높이(h) 보다 큰 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서 조임 가공부(PL)의 폭(w)은 상기 외주 스페이서(144)의 상단 절곡부의 높이(h) 보다 크며, 이로 인해 조임 가공부(PL)가 상기 상단 절곡부 상부의 일정 영역을 점유할 수 있다. 이러한 구조는 상기 상단 절곡부 상부에서 베어셀에 대한 지지력을 제공함으로써 제2 내부 터미널(140)에 가해지는 부하 하중을 분산시킬 수 있다는 장점을 제공한다. 또한, 이 구조는 외부 충격에 대해서도 보다 효과적인 지지 기능을 제공할 수 있게 한다.
전술한 본 발명의 평탄부와 다단 절곡부를 구비한 제2 내부 터미널(140)이 프레스 금형과 같은 통상의 가공 기술을 사용하여 일체로 제조될 수 있다는 점은 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 알 수 있을 것이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제2 내부 터미널을 모식적으로 도시한 도면으로, 도 10의 (a)는 이에 대한 사시도이고, (b)는 (a)의 제2 내부 터미널을 A-A' 방향에서 바라 본 단면도이다.
도 11을 참조하면, 도 5에서 설명한 것과 마찬가지로 제2 내부 터미널(140)이 평탄부(142)와 외주 스페이서(144)를 구비하고 있다. 또한, 상기 평탄부(142)에는 다수의 전해액 주입공(142a, 142c)이 형성되어 있다.
본 실시예의 제2 내부 터미널(140)은 평탄부(142)의 중심으로부터 상기 외주 스페이서와 동일 방향으로 연장되는 센터 스페이서(146)를 구비하고 있다. 상기 센터 스페이서(146)는 중공형 벽 구조를 가지며 평탄부로부터 연장되어 있다. 도시된 바와 같이, 상기 센터 스페이서(146)의 중공부는 상기 평탄부 중심의 전해액 주입공(142c)과 연결될 수 있다. 이와 같은 구조의 센터 스페이서(146)은 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 예시적으로, 상기 센터 스페이서(146)와 전해액 주입공을 평탄부(142)를 버링(burring) 가공함으로써 센터 스페이서(146)가 구현될 수 있다. 물론 이와 달리, 별도로 제작된 중공형 파이프를 용접 등에 의해 평탄부에 부착함으로써 센터 스페이서가 구현될 수도 있을 것이다.
도 12는 도 11의 제2 내부 터미널을 구비하는 울트라 캐패시터의 단면 구조를 모식적으로 설명한 도면이다.
도 8과 마찬가지로 본 실시예의 울트라 캐패시터는 케이스(130) 내에 매립된 베어셀(150), 베어셀 양단에 접속하는 제1 및 제2 터미널(110, 120)을 포함하고 있다. 상기 케이스 내의 상기 터미널의 배치 위치에 대응하여 상기 케이스(130)의 외주면에는 그루브 형태의 상부 및 하부 조임 가공부(PH, PL)가 형성되어 있다.
본 실시예에서 상기 제2 내부 터미널(140)의 센터 스페이서(146)는 그 높이가 외주 스페이서(144)의 높이와 실질적으로 동일하며, 케이스 내에 장착시 상기 제2 외부 터미널(122)과 접촉한다.
이상 설명한 본 발명의 실시예에서 상기 센터 스페이서(146)는 베어셀(150)의 하중을 지지하여 제2 내부 터미널의 변형을 억제한다. 이와 동시에, 상기 센터 스페이서(146)는 제2 외부 터미널(122)과 전기적인 접속을 보장하기 위한 추가적인 전류 경로(②)를 제공할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
110 제1 터미널
112 제1 외부 터미널
114 제1 내부 터미널
120 제2 터미널
122 제2 외부 터미널
126 대향면
130 케이스
140 제2 내부 터미널
142 평탄부
142a, 142c 전해액 주입공
144 외주 스페이서
144a, 144c 상단 절곡부
144b 하단 절곡부
146 센터 스페이서
150 베어셀
152 양극
154 음극
152A, 154A 리드부
152B, 154B 전극부

Claims (13)

  1. 통 형상의 케이스, 상기 케이스에 수용되는 권취소자 형태의 베어셀 및 상기 케이스의 양단에 대향 형성되는 제1 터미널과 제2 터미널을 포함하는 울트라 캐패시터에 있어서,
    상기 케이스 일단의 상기 제2 터미널은 제2 외부 터미널과 제2 내부 터미널을 포함하고,
    상기 제2 내부 터미널은 평탄부와, 상기 평탄부의 외주를 따라 연장되며 다단 절곡부를 포함하는 외주 스페이서를 구비하며,
    상기 평탄부의 직경은 상기 외주 스페이서의 끝단의 외경보다 작은 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다단 절곡부를 구성하는 각 단의 절곡부의 외경은 외주 스페이서 끝단으로 갈수록 증가하는 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 다단 절곡부는 상기 평탄부와 인접하는 상단 절곡부와 상기 상단 절곡부와 연결되는 하단 절곡부를 포함하는 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 상단 절곡부의 외경은 상기 하단 절곡부의 외경보다 작고 상기 평탄부의 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 상단 절곡부는 그 외주면이 음의 곡률을 갖는 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 케이스의 외주를 따라 상기 제2 내부 터미널을 상기 케이스와 결합하기 위한 조임 가공부가 형성된 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 조임 가공부는 상기 상단 절곡부를 가압하도록 형성된 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 조임 가공부의 폭은 상기 상단 절곡부 높이 보다 큰 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2 내부 터미널은 상기 평탄부에서 상기 외주 스페이서와 동일 방향으로 연장되며, 상기 외주 스페이서와 실질적으로 동일한 높이를 갖는 센터 스페이서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 센터 스페이서는 중공을 갖는 벽 구조인 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 평탄부에는 전해액 주입공이 형성되며,
    상기 센터 스페이서의 중공은 상기 전해액 주입공과 연결되는 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 센터 스페이서는 상기 평탄부와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 케이스와 상기 제2 외부 터미널은 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터.
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