KR20210070436A - Edlc의 조립 케이스 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 EDLC의 조립 케이스에 관한 것으로, 젤리 롤형으로 전극 조립체가 권취되는 중공형 보빈; 중공형 보빈의 일측에 배치되는 제1단자 연결판; 중공형 보빈의 타측에 배치되는 제2단자 연결판; 전극 조립체가 권취되는 중공형 보빈이 내측에 삽입되게 일측이 개방되게 형성되며 저면에 다각형 홈이 형성되는 원통형 중공 케이스; 및 원통형 중공 케이스의 일측에 실링 가스켓을 개재하여 연결되며 타측에서 돌출되게 원통형 링이 형성되는 캡부재를 포함하며, 제1단자 연결판과 제2단자 연결판은 각각 원형판과, 원형판의 중심에서 일측이나 타측의 면으로부터 돌출되게 형성되어 중공형 보빈에 삽입되는 원통형 삽입봉과, 원형판의 중심에서 원통형 삽입봉과 대향되는 면으로부터 돌출되게 형성되어 다각형 홈이나 원통형 링에 삽입되는 원통형 블럭을 포함하는하는 것을 특징으로 한다.

Description

EDLC의 조립 케이스{Assembly case for electric double layer capacitor}
본 발명은 EDLC의 조립 케이스에 관한 것으로, 특히 실링 가스켓을 이중으로 지지함으로써 EDLC의 밀폐 효과를 개선시킬 수 있으며, 원통형 블럭을 다수개의 분할 원형 블럭으로 형성하여 원통형 중공 케이스의 다각형 홈과 캡부재의 원통형 링에 압입시킴으로써 밀착성을 개선시켜 낮은 ESR(equivalent series resistance)을 구현할 수 있는 EDLC의 조립 케이스에 관한 것이다.
EDLC(electric double layer capacitor)는 전극으로 활성탄을 사용하고 있으며, EDLC의 전극으로 사용되는 활성탄에 관련된 기술이 한국공개특허공보 제10-2011-0063472호(특허문헌 1)에 공개되어 있다.
한국공개특허공보 제10-2011-0063472호는 EDLC의 전극에 사용되는 활성탄 제조 방법으로 평균 입경이 작고 입자 크기가 균일하며 비표면적이 비교적 큰 활성탄을 용이하고 생산성이 있도록 제조하기 위한 것이다. 한국공개특허공보 제10-2011-0063472호에 기재된 EDLC의 전극에 사용되는 활성탄 제조 방법은 출발 물질로서 석유 코크스나 석탄 코크스와 같은 용이하게 흑연화 가능한 탄소재를 이용하고, 탄소재는 산화 기체 대기하에서 출발 물질을 소성하고, 탄소재의 입자 크기 조절 및 활성화시켜 제조한다.
한국공개특허공보 제10-2011-0063472호에 기재된 것과 같이 EDLC는 전극의 활물질로 활성탄을 사용하고 있으며, 전극은 분리막을 개재하여 보빈에 권취되어 젤리 롤 형(jelly roll type)의 전극 조립체로 조립된 후 원통형 케이스에 조립된다. EDLC는 보빈에 권취된 전극 조립체를 케이스에 조립 시 제품의 전기적인 특성에 따른 신뢰성 개선을 위해 보자 낮은 ESR(equivalent series resistance)이 되도록 조립이 요구되고 있다.
: 한국등록특허공보 제10-1118188호
본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 실링 가스켓을 이중으로 지지함으로써 EDLC의 밀폐 효과를 개선시킬 수 있으며, 원통형 블럭을 다수개의 분할 원형 블럭으로 형성하여 원통형 중공 케이스의 다각형 홈과 캡부재의 원통형 링에 압입시킴으로써 밀착성을 개선시켜 낮은 ESR(equivalent series resistance)을 구현할 수 있는 EDLC의 조립 케이스를 제공함에 있다.
본 발명의 EDLC의 조립 케이스는 젤리 롤(jelly roll)형으로 전극 조립체가 권취되는 중공형 보빈; 상기 중공형 보빈의 일측에 배치되는 제1단자 연결판; 상기 중공형 보빈의 타측에 배치되는 제2단자 연결판; 상기 전극 조립체가 권취되는 상기 중공형 보빈이 내측에 삽입되게 일측이 개방되게 형성되며 저면에 다각형 홈이 형성되는 원통형 중공 케이스; 및 상기 원통형 중공 케이스의 일측에 실링 가스켓을 개재하여 연결되며 타측에서 돌출되게 원통형 링이 형성되는 캡부재를 포함하며, 상기 제1단자 연결판과 상기 제2단자 연결판은 각각 원형판과, 상기 원형판의 중심에서 일측이나 타측의 면으로부터 돌출되게 형성되어 상기 중공형 보빈에 삽입되는 원통형 삽입봉과, 상기 원형판의 중심에서 상기 원통형 삽입봉과 대향되는 면으로부터 돌출되게 형성되어 상기 다각형 홈이나 상기 원통형 링에 삽입되는 원통형 블럭을 포함하는하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 EDLC의 조립 케이스는 실링 가스켓을 이중으로 지지함으로써 EDLC의 밀폐 효과를 개선시킬 수 있는 이점이 있으며, 원통형 블럭을 다수개의 분할 원형 블럭으로 형성하여 원통형 중공 케이스의 다각형 홈과 캡부재의 원통형 링에 압입시킴으로써 밀착성을 개선시켜 낮은 ESR(equivalent series resistance)을 구현할 수 있는 이점을 제공한다.
도 1은 본 발명의 젤리롤형의 전극 조립체가 내측에 조립된 EDLC의 조립 케이스의 단면도,
도 2는 도 1에 도시된 EDLC의 조립 케이스의 부분 분해 조립 단면도,
도 3은 도 2에 도시된 제1단자 연결판과 제2단자 연결판의 사시도,
도 4는 도 2에 도시된 원통형 중공 케이스의 사시도,
도 5는 도 2에 도시된 캡부재의 사시도.
이하, 본 발명의 EDLC의 조립 케이스의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1 및 도 2에서와 같이 본 발명의 EDLC의 조립 케이스는 중공형 보빈(110), 제1단자 연결판(120), 제2단자 연결판(130), 원통형 중공 케이스(140) 및 캡부재(150)를 포함하여 구성된다.
중공형 보빈(110)은 젤리 롤(jelly roll)형으로 전극 조립체(10)가 권취된다. 제1단자 연결판(120은 중공형 보빈(110)의 일측에 배치되며, 제2단자 연결판(130)은 중공형 보빈(110)의 타측에 배치된다. 원통형 중공 케이스(140)는 전극 조립체(10)가 권취되는 중공형 보빈(110)이 내측에 삽입되게 일측이 개방되게 형성되며 저면에 다각형 홈(141)이 형성되며, 캡부재(150)는 원통형 중공 케이스(140)의 일측에 실링 가스켓(152)을 개재하여 연결되며 타측에서 돌출되게 원통형 링(151)이 형성된다. 제1단자 연결판(120)과 제2단자 연결판(130)은 각각 원형판(101)과, 원형판(101)의 중심에서 일측이나 타측의 면으로부터 돌출되게 형성되어 중공형 보빈(110)에 삽입되는 원통형 삽입봉(102)과, 원형판(101)의 중심에서 원통형 삽입봉(102)과 대향되는 면으로부터 돌출되게 형성되어 다각형 홈(141)이나 원통형 링(151)에 삽입되는 원통형 블럭(103)을 포함한다.
본 발명의 EDLC의 조립 케이스의 실시예에 따른 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
중공형 보빈(110)은 절연성 재질로 중공형 원기둥으로 형성되며, 도 1 및 도 2에서와 같이 일측이나 타측의 끝단으로 제1단자 연결판(120)과 제2단자 연결판(130)에 각각 포함되는 원통형 삽입봉(102)이 삽입되어 제1단자 연결판(120)과 제2단자 연결판(130)이 각각 전극 조립체(10)의 일측이나 타측의 끝단과 접착되어 전기적으로 도통되도록 한다. 이러한 중공형 보빈(110)은 외주면에 젤리 롤(jelly roll)형으로 전극 조립체(10)가 권취된다. 전극 조립체(10)는 음극 전극(도시 않음), 양극 전극(도시 않음) 및 분리막(도시 않음)을 포함하여 구성된다. 음극 전극과 양극 전극은 각각 집전체(도시 않음)에 활성탄을 도포하여 형성되며, 분리막은 음극 전극과 양극 전극 사이에 배치되어 음극 전극과 양극 전극이 서로 물리적으로 접촉되어 전기적으로 연결되는 것을 방지한다. 여기서, 양극 전극은 제1단자 연결판(120)과 연결되며 양극 전극은 제2단자 연결판(130)에 연결된다.
제1단자 연결판(120은 재질이 금속 재질로 형성되어 중공형 보빈(110)의 일측에 배치되고 제2단자 연결판(130)은 재질이 금속 재질로 형성되어 중공형 보빈(110)의 타측에 배치되며, 도 1 내지 도 3에서와 같이 원형판(101), 원통형 삽입봉(102) 및 원통형 블럭(103)을 포함하여 구성된다.
원형판(101)은 제1단자 연결판(120)이나 제2단자 연결판(130)을 전반적으로 지지하며, 원형판(101)의 일측이나 타측의 면에 일측이나 타측의 끝단이 중심의 기준으로 일정한 거리에 배치되게 다수개의 제1장홈(101a)이 서로 이격되어 형성된다. 즉, 다수개의 제1장홈(101a)은 각각 원형판(101)의 중심에서 일정한 거리 이격된 위치에서 가장자리와 인접된 위치까지 연장되게 형성되어 원형판(101)의 중심을 기준으로 등각도 이격되게 배열되어 형성된다.
원통형 삽입봉(102)은 원형판(101)의 중심에서 일측이나 타측의 면으로부터 돌출되게 형성되어 중공형 보빈(110)에 삽입된다. 즉, 원통형 삽입봉(102)은 원형판(101)의 중심에서 일측이나 타측의 면으로부터 돌출되게 형성되며 중공형 보빈(110)의 일측이나 타측의 끝단에서 삽입이 용이하도록 끝단이 반원형으로 형성되어 원형판(101)이 중공형 보빈(110)에 견고하게 고정되도록 한다.
원통형 블럭(103)은 원형판(101)의 중심에서 원통형 삽입봉(102)과 대향되는 면으로부터 돌출되게 형성되어 다각형 홈(141)이나 원통형 링(151)에 삽입된다. 예를 들어, 원통형 블럭(103)은 원통형 삽입봉(102)이 원형판(101)의 일측의 면에서 돌출되게 형성되면 원형판(101)의 타측의 면에서 돌출되게 형성되며, 원통형 삽입봉(102)이 원형판(101)의 타측의 면에서 돌출되게 형성되면 원형판(101)의 일측의 면에서 돌출되게 형성됨으로써 원통형 삽입봉(102)과 원통형 블럭(103)은 원형판(101)을 기준으로 대향되게 형성된다.
원통형 블럭(103)은 일측이나 타측의 면에 일측에서 타측의 가장자리까지 개방되는 다수개의 제2장홈(103a)이 원통형 블럭(103)의 중심에서 서로 교차되게 형성되어 다수개의 분할 원형 블럭(103b)으로 분할되게 형성되고 다수개의 제1장홈(101a)은 각각 다수개의 제2장홈(103a)의 일측이나 타측의 끝단과 연장되게 형성되어 다수개의 제2장홈(103a)의 일측이나 타측의 끝단이 원통형 블럭(103)의 내측으로 오목하게 형성된다.
원형판(101)과 원통형 블럭(103)에 각각 형성된 다수개의 제1장홈(101a)과 다수개의 제2장홈(103a) 중 다수개의 제1장홈(101a)은 각각 원형판(101)의 중심을 교차하며 저면이 원형판(101)의 일측이나 타측의 면보다 돌출되게 형성되고, 다수개의 제2장홈(103a)은 각각의 원형판(101)의 중심을 기준으로 등각도 간격으로 배열되며 저면이 원형판(101)의 일측이나 타측의 면보다 오목하게 형성되며, 다수개의 제2장홈(103a)과 이격되고 다수개의 제1장홈(101a) 사이에 각각 위치되게 다수개의 개방구멍(101b)이 형성된다. 여기서, 다수개의 제1장홈(101a)은 4개가 원형판(101)의 중심으로 기준으로 등각도로 이격되어 형성되며, 다수개의 제2장홈(103a)은 2개가 원통형 블럭(103)의 중심에서 교차게 형성되어 원통형 블럭(103)이 4개 분할 원형 블럭(103b)으로 분할되게 형성된다.
원통형 블럭(103)은 전술한 것과 같이 일측이나 타측의 끝단이 다수개의 제2장홈(103a)에 의해 4개 분할 원형 블럭(103b)으로 분할되게 형성됨으로써, 원통형 블럭(103)을 다각형 홈(141)이나 원통형 링(151)에 압입하여 용이하게 삽입하여 고정시킬 수 있으며, 원통형 블럭(103)이 다각형 홈(141)이나 원통형 링(151)에 압입되어 삽입된 후 4개 분할 원형 블럭(103b)이 외측으로 압력을 가함으로써 보다 견고하게 원통형 블럭(103)을 다각형 홈(141)이나 원통형 링(151)에 고정시킬 수 있게 된다.
제1단자 연결판(120)과 제2단자 연결판(130)의 원형판(101)은 각각 일측이나 타측의 면이 평면으로 형성되며, 제1단자 연결판(120)의 원형판(101)의 직경(D1)은 제2단자 연결판(130)의 원형판(101)의 직경(D2)보다 작게 형성되어 제1단자 연결판(120)이 원통형 중공 케이스(140)와 접촉되어 연결되는 것을 방지한다. 이러한 제1단자 연결판(120)과 제2단자 연결판(130)에 각각 포함되는 원형판(101)과 원통형 블럭(103)에 각각 형성된 다수개의 제1장홈(101a)은 각각 원형판(101)의 중심을 교차하며 저면이 원형판(101)의 일측이나 타측의 면보다 돌출되게 형성되어 제1장홈(101a)의 저면을 레이저 용접 등을 수행함으로서 원형판(101) 즉, 제1단자 연결판(120)과 제2단자 연결판(130)을 각각 전극 조립체(10)의 일측이나 타측의 끝단에 접합시킨다. 다수개의 제2장홈(103a)과 이격되고 다수개의 제1장홈(101a) 사이에 각각 위치되게 형성된 다수개의 개방구멍(101b)은 도 3에서와 같이 4개가 형성되며, 4개의 개방구멍(101b)을 통해 전극 조립체(10)의 일측이나 타측의 끝단이 외부로 노출되게 함으로써 이를 통해 전극 조립체(10)를 전해액(도시 않음)에 함침시킬 수 있게 된다.
다수개의 제1장홈(101a)은 각각 일측이나 타측의 끝단을 각각 볼록한 반원형으로 형성함으로써 다수개의 제2장홈(103a)의 일측이나 타측의 끝단이 오목한 반원형으로 형성되어 원통형 블럭(103) 즉, 다수개의 분할 원형 블럭(103b)이 각각 원통형 블럭(103)을 중심을 기준으로 원통형 블럭(103)으로 외측으로 탄성력을 제공할 수 있으며, 이로 인해 원통형 블럭(103)을 다각형 홈(141)이나 원통형 링(151)에 압입 시킨 후 안정되고 견고하게 유지시킬 수 있어 제1단자 연결판(120)과 제2단자 연결판(130)에 각각 원통형 중공 케이스(140)와 캡부재(150)를 용이하게 조립할 수 있어 생산성을 개선시킬 수 있게 된다.
원통형 중공 케이스(140)는 금속 재질로 형성되어 도 2 및 도 4에서와 같이 전극 조립체(10)가 권취되는 중공형 보빈(110)이 내측에 삽입되게 일측이 개방되게 형성되며 저면에 다각형 홈(141)이 형성된다. 즉, 원통형 중공 케이스(140)는 저면에 원통형 블럭(103)이 압입되어 삽입되는 다각형 홈(141)이 형성되고, 다각형 홈(141)은 육각형 홈으로 형성되며, 외주면에 원통형 중공 케이스(140)의 두께(T1)보다 작은 두께(T2)를 갖는 윈도우(142)가 형성되며, 윈도우(142)는 가스 압력 발생 시 벤트의 통로를 제공할 수 있다. 이러한 원통형 중공 케이스(140)는 일측에 비드(bead)부(143)가 형성되어 실링 가스켓(152)의 하부면을 지지하고, 비드부(143)와 이격되게 컬링(curling)부(144)가 형성되어 실링 가스켓(152)의 상부면을 지지하며, 타측에서 돌출되게 외부단자(145)가 형성된다.
캡부재(150)는 도 1, 도 2 및 도 5에서와 같이 원통형 중공 케이스(140)의 일측에 실링 가스켓(152)을 개재하여 연결되며 타측에서 돌출되게 원통형 링(151)이 형성된다. 즉, 캡부재(150)는 실링 가스켓(152)에 가장자리가 삽입되게 배치되어 원통형 중공 케이스(140)를 실링시키고, 일측에 외부단자(153)가 돌출되게 형성되며, 타측에 원통형 블럭(103)이 압입되어 삽입되는 원통형 링(151)이 돌출되게 형성된다. 여기서, 실링 가스켓(152)은 러버(rubber) 재질을 이용해 링형상으로 형성되고, 단면은 "ㄷ"자형으로 형성되어 제1단자 연결판(120)과 캡부재(150)에 의해 배치되어 각각에 의해 밀착됨에 의해 2중으로 EDLC를 실링시킬 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 EDLC의 조립 케이스는 실링 가스켓(152)을 이중으로 지지함으로써 EDLC의 밀폐 효과를 개선시킬 수 있으며, 원통형 블럭(103)을 다수개의 분할 원형 블럭(103b)으로 형성하여 원통형 중공 케이스(140)의 다각형 홈(141)과 캡부재(150)의 원통형 링(151)에 압입시킴으로써 밀착성을 개선시켜 낮은 ESR(equivalent series resistance)을 구현할 수 있으며, 젤리롤형의 전극 조립체(10)를 케이스(140)에 조립 시 전극 조립체(10)의 상부면과 하부면에 각각 전극 조립체(10)의 직경보다 큰 직경을 갖는 상부 연결판과 하부 연결판 즉, 제1단자 연결판(120)과 제2단자 연결판(130)을 개재하여 조립함으로써 접촉면적을 증가시킴에 의해 낮은 ESR을 구현할 수 있게 된다.
본 발명의 EDLC의 조립 케이스는 슈퍼 커패시터의 제조산업 분야에 적용된다.
10: 전극 조립체 101: 원형판
102: 원통형 삽입봉 103: 원통형 블럭
110: 중공형 보빈 120: 제1단자 연결판
130: 제2단자 연결판 140: 원통형 중공 케이스
150: 캡부재

Claims (6)

  1. 젤리 롤(jelly roll)형으로 전극 조립체가 권취되는 중공형 보빈;
    상기 중공형 보빈의 일측에 배치되는 제1단자 연결판;
    상기 중공형 보빈의 타측에 배치되는 제2단자 연결판;
    상기 전극 조립체가 권취되는 상기 중공형 보빈이 내측에 삽입되게 일측이 개방되게 형성되며 저면에 다각형 홈이 형성되는 원통형 중공 케이스; 및
    상기 원통형 중공 케이스의 일측에 실링 가스켓을 개재하여 연결되며 타측에서 돌출되게 원통형 링이 형성되는 캡부재를 포함하며,
    상기 제1단자 연결판과 상기 제2단자 연결판은 각각 원형판과, 상기 원형판의 중심에서 일측이나 타측의 면으로부터 돌출되게 형성되어 상기 중공형 보빈에 삽입되는 원통형 삽입봉과, 상기 원형판의 중심에서 상기 원통형 삽입봉과 대향되는 면으로부터 돌출되게 형성되어 상기 다각형 홈이나 상기 원통형 링에 삽입되는 원통형 블럭을 포함하는 EDLC의 조립 케이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1단자 연결판과 상기 제2단자 연결판은 각각 원형판과, 상기 원형판의 중심에서 일측이나 타측의 면으로부터 돌출되게 형성되어 상기 중공형 보빈에 삽입되는 원통형 삽입봉과, 상기 원형판의 중심에서 상기 원통형 삽입봉과 대향되는 면으로부터 돌출되게 형성되어 상기 다각형 홈이나 상기 원통형 링에 삽입되는 원통형 블럭을 포함하고,
    상기 원형판의 일측이나 타측의 면에 일측이나 타측의 끝단이 중심의 기준으로 일정한 거리에 배치되게 다수개의 제1장홈이 서로 이격되어 형성되며, 상기 원통형 블럭은 일측이나 타측의 면에 일측에서 타측의 가장자리까지 개방되는 다수개의 제2장홈이 원통형 블럭의 중심에서 서로 교차되게 형성되어 다수개의 분할 원형 블럭으로 분할되게 형성되고 상기 다수개의 제1장홈은 각각 상기 다수개의 제2장홈의 일측이나 타측의 끝단과 연장되게 형성되어 다수개의 제2장홈의 일측이나 타측의 끝단이 원통형 블럭의 내측으로 오목하게 형성되는 EDLC의 조립 케이스.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 다수개의 제1장홈과 상기 다수개의 제2장홈 중 상기 다수개의 제1장홈은 각각 상기 원형판의 중심을 교차하며 저면이 상기 원형판의 일측이나 타측의 면보다 돌출되게 형성되고, 상기 다수개의 제2장홈은 각각의 상기 원형판의 중심을 기준으로 등각도 간격으로 배열되며 저면이 상기 원형판의 일측이나 타측의 면보다 오목하게 형성되며, 상기 다수개의 제2장홈과 각각 이격되고 상기 다수개의 제1장홈 사이에 각각 위치되게 다수개의 개방구멍이 형성되는 EDLC의 조립 케이스
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1단자 연결판과 상기 제2단자 연결판의 원형판은 각각 일측이나 타측의 면이 평면으로 형성되며, 상기 제1단자 연결판의 원형판의 직경은 상기 제2단자 연결판의 원형판의 직경보다 작게 형성되는 EDLC의 조립 케이스.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 원통형 중공 케이스는 저면에 상기 원통형 블럭이 압입되어 삽입되는 다각형 홈이 형성되고, 일측에 비드(bead)부가 형성되어 실링 가스켓의 하부면을 지지하고, 상기 비드부와 이격되게 컬링(curling)부가 형성되어 실링 가스켓의 상부면을 지지하며, 타측에서 돌출되게 외부단자가 형성되며, 상기 다각형 홈은 육각형 홈으로 형성되며, 외주면에 원통형 중공 케이스의 두께보다 작은 두께를 갖는 윈도우가 형성되는 EDLC의 조립 케이스.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 캡부재는 실링 가스켓에 가장자리가 삽입되게 배치되어 원통형 중공 케이스를 실링시키고, 일측에 외부단자가 돌출되게 형성되며, 타측에 상기 원통형 블럭이 압입되어 삽입되는 원통형 링이 돌출되게 형성되며, 실링 가스켓은 러버(rubber) 재질을 이용해 링형상으로 형성되고, 단면은 "ㄷ"자형으로 형성되는 EDLC의 조립 케이스.
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KR20140051496A (ko) * 2012-10-15 2014-05-02 비나텍주식회사 안전변을 갖는 케이스, 그의 제조 방법 및 그를 이용한 에너지 저장 장치
KR20150009052A (ko) * 2013-07-11 2015-01-26 삼화콘덴서공업주식회사 커패시터 및 그의 조립방법

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