KR20210155754A - 커패시터 모듈 - Google Patents

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KR20210155754A
KR20210155754A KR1020210067048A KR20210067048A KR20210155754A KR 20210155754 A KR20210155754 A KR 20210155754A KR 1020210067048 A KR1020210067048 A KR 1020210067048A KR 20210067048 A KR20210067048 A KR 20210067048A KR 20210155754 A KR20210155754 A KR 20210155754A
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KR
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capacitor module
case
terminal
bare cell
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KR1020210067048A
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이정걸
손상우
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엘에스머트리얼즈 주식회사
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    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/74—Terminals, e.g. extensions of current collectors
    • H01G11/76—Terminals, e.g. extensions of current collectors specially adapted for integration in multiple or stacked hybrid or EDL capacitors
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    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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Abstract

본 발명은 에너지를 저장하는 복수의 배어셀, 배어셀을 수용하는 수용홈을 가지는 케이스, 케이스에 결합되어 수용홈을 덮는 커버, 배어셀들을 연결하는 내부터미널. 및 배어셀에 연결되며, 케이스의 외부로 연장된 외부터미널을 포함하며, 외부터미널의 접촉저항은 내부터미널의 접촉저항 보다 크게 형성되어, 전해액 누액을 방지하고, 커패시터 모듈의 저항을 축소시킬 수 있다.

Description

커패시터 모듈{THE CAPACITOR MODULE}
본 발명은 커패시터 모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전해액 누액을 방지하고, 저항을 축소시킬 수 있는 커패시터 모듈에 관한 것이다.
전지(Battery), 커패시터(Capacitor) 등은 전기 에너지를 저장하는 대표적인 에너지 저장장치이다. 이러한 커패시터 중에서 울트라 커패시터(Ultra-Capacitor, UC)는 높은 효율, 반영구적인 수명, 및 빠른 충방전 특성을 가지고 있어, 이차전지의 약점인 짧은 사이클과 순간 고전압 문제를 보완할 수 있는 에너지 저장장치로서 시장을 형성하고 있다.
이와 같은 장점을 바탕으로, 울트라 커패시터는 휴대폰, 태블릿 PC, 노트북 등과 같은 모바일 디바이스의 보조 전원으로서뿐만 아니라, 고용량이 요구되는 전기자동차, 하이브리드 자동차, 태양전지용 전원장치, 야간 도로 표시등, 무정전 전원장치(UPS, Uninterrupted Power Supply) 등의 주전원 혹은 보조 전원으로도 많이 이용되고 있다.
종래 기술에 따른 커패시터 모듈의 경우, 내부터미널이 하나의 배어셀을 수용하는 하나의 케이스의 내부에 배치된다. 이러한 배어셀들은 부스바를 통해 연결된다. 또한, 외부터미널은 내부터미널의 상부에서 결합된다. 따라서, 종래 기술에 따른 커패시터 모듈의 경우, 배어셀을 수용하는 케이스의 외부로의 전해액 누액을 차단하기는 쉬우나 커패시터 모듈의 제조 및 조립이 쉽지 않은 문제가 있다.
본 발명의 일 실시 예는, 간단한 구조로 구현되며 전해액 누액을 방지하고 커패시터 모듈의 저항을 축소시킬 수 있는 커패시터 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 커패시터 모듈은 에너지를 저장하는 복수의 배어셀, 배어셀을 수용하는 수용홈을 가지는 케이스, 케이스에 결합되어 수용홈을 덮는 커버, 배어셀들을 연결하는 내부터미널, 및 배어셀에 연결되며, 케이스의 외부로 연장된 외부터미널을 포함하며, 외부터미널의 접촉저항은 내부터미널의 접촉저항 보다 큰 것을 특징으로 한다.
또한, 내부터미널은, 커버에 삽입된 제1삽입부, 및 배어셀에 결합된 제1결합부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 외부터미널은, 커버에 삽입된 제2삽입부, 배어셀에 결합된 제2결합부, 커버의 외측으로 연장되어 노출된 외부접속부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제1삽입부의 표면조도(Ra)는 제2삽입부의 표면조도(Ra) 보다 작은 것을 특징으로 한다.
또한, 제2삽입부의 표면조도(Ra)는 1㎛ 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 제1삽입부의 표면조도(Ra)는 0.1㎛ 이상 1㎛ 미만인 것을 특징으로 한다.
또한, 케이스는, 바닥부, 바닥부의 가장자리에 배치된 측벽부, 및 바닥부의 내측에 배치되어 복수의 수용홈을 정의하는 격벽부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 케이스의 상면과 커버의 하면의 사이에 배치되어 케이스와 커버의 사이를 밀폐하는 용접결합부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 내부터미널과 외부터미널은 사출에 의해 커버의 내부에 삽입된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 간단한 구조로 구현되어 제조 및 조립이 용이하면서도 케이스 외부로의 전해액 누액을 차단할 수 있다.
또한, 복수의 수용홈들 사이의 전해액 누액을 최소화하면서, 커패시터 모듈의 전체 저항을 축소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 커패시터 모듈을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 케이스를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 커패시터 모듈 중 커버를 투명하게 도시한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 배어셀의 일 실시 예를 도시한 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 외부터미널의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 도 1에 도시된 내부터미널의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 도 5에 도시된 외부터미널을 도시한 도면이다.
도 8은 도 6에 도시된 내부터미널을 도시한 도면이다.
이하 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 커패시터 모듈(1)을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 커패시터 모듈(1)을 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 2는 도 1에 도시된 케이스(20)를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 1에 도시된 커패시터 모듈(1) 중 커버를 투명하게 도시한 도면이며, 도 4는 도 1에 도시된 배어셀(10)의 일 실시 예를 도시한 도면이다.
도 1 내지 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 커패시터 모듈(1)은 전해액의 누액을 방지하고, 접촉저항을 최소화하기 위한 것이다. 이를 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 커패시터 모듈(1)은 배어셀(10), 케이스(20), 커버(30), 내부터미널(40) 및 외부터미널(50)을 포함한다.
배어셀(10)은 복수로 배치되며, 에너지를 저장한다. 케이스(20)는 배어셀(10)을 수용하는 수용홈(200)을 가진다. 커버(30)는 케이스(20)에 결합되어 수용홈(200)을 덮는다. 내부터미널(40)은 배어셀(10)들을 연결한다. 외부터미널(50)은 배어셀(10)에 연결되며, 케이스(20)의 외부로 연장된다. 여기서, 외부터미널(50)의 접촉저항은 내부터미널(40)의 접촉저항 보다 크다.
외부터미널(50)과 내부터미널(40)은 커버(30)에 이종 사출에 의해 삽입되게 배치된다. 외부터미널(50)은 커버(30)와의 사이에 기밀성 확보를 위해 표면 처리하여 소정의 조도(Ra)를 가진다. 또한, 내부터미널(40)은 커버(30)와의 사이에 기밀성을 확보하기 위해 표면 처리하여 소정의 조도(Ra)를 가진다. 표면 처리를 통해 내부터미널(40)과 외부터미널(50)은 소정의 접촉저항을 가진다. 내부터미널(40)과 외부터미널(50)은 표면 처리를 통해 표면조도(Ra)에 비례하는 접촉저항을 가질 수 있다.
한편, 내부터미널(40)과 외부터미널(50)의 접촉저항이 클수록(표면조도(Ra)가 클수록) 커버(30)와의 사이에 기밀성이 증대될 수 있다. 본 발명의 경우, 외부터미널(50)의 접촉저항은 내부터미널(40)의 접촉저항 보다 크다. 따라서, 커패시터 모듈(1)의 외부로의 전해액 누액 차단에 대한 신뢰성을 확보하면서 커패시터 모듈(1) 전체의 저항을 축소시킬 수 있다.
배어셀(10)은 중심축(A)을 기준으로 원주 방향을 따라 연장되어 상면(S1) 및 하면(S2)을 가지는 원기둥 형상을 가질 수 있다. 배어셀(10)은 분리막을 사이에 두고 마주보는 제1전극과 제2전극을 포함할 수 있다. 배어셀(10)은 제1전극, 분리막 및 제2전극을 권취하여 형성될 수 있다. 따라서, 배어셀(10)은 소정 높이의 원기둥 형상을 가질 수 있다. 배어셀(10)의 크기가 클수록, 저장 용량이 증가된다.
배어셀(10)은 복수의 전극리드(100)를 포함한다. 전극리드(100)는 배어셀(10)의 단부에서 중심축(A) 방향으로 인출된다. 전극리드(100)는 서로 마주보는 제1전극과 제2전극의 각각에 연결된다. 일 실시 예로, 전극리드(100)는 음극리드선(101)과 양극리드선(102)을 포함한다. 음극리드선(101) 및 양극리드선(102) 중 어느 하나는 배어셀(10)의 하부로 인출되고, 다른 하나는 배어셀(10)의 상부로 인출될 수 있다.
일 실시 예로, 케이스(20)는 바닥부(210), 측벽부(220) 및 격벽부(230)를 포함할 수 있다. 케이스(20)는 평면상 사각 형상을 가질 수 있다. 바닥부(210)는 케이스(20)의 하면을 이룬다. 측벽부(220)는 바닥부(210)의 가장자리에 배치된다. 격벽부(230)는 바닥부(210)의 내측에 배치되어 수용홈(200)을 정의할 수 있다. 복수의 격벽부(230)는 서로 이격되어 복수의 수용홈(200)을 정의할 수 있다. 케이스(20)와 커버(30)는 플라스틱 재질일 수 있다.
커버(30)는 케이스(20)에 레이저 용접으로 결합될 수 있다. 이에 의해, 본 발명은 용접결합부(미도시)를 더 포함한다. 구체적으로, 케이스(20)의 상면과 커버(30)의 하면의 사이에 레이저 등에 의해 용접 결합된 용접결합부가 배치된다. 이에 의해, 케이스(20)와 커버(30)의 사이의 기밀성이 확보될 수 있다. 구체적으로, 용접결합부는 측벽부(220)의 상면과 커버(30)의 하면의 사이에 배치된다. 이에 의해, 케이스(20)의 외부로의 전해액 누액을 차단한다. 또한, 용접결합부는 격벽부(230)의 상면과 커버(30)의 하면의 사이에 배치된다. 이에 의해, 복수의 수용홈(200)들간의 전해액 누액을 차단할 수 있다. 또한, 커패시터 모듈(1)의 제조 및 조립이 용이하다.
내부터미널(40)은 복수의 배어셀(10) 중 인접한 2개의 배어셀(10)을 전기적으로 연결할 수 있다. 복수의 내부터미널(40)은 복수의 배어셀(10)들을 직렬 연결할 수 있다. 외부터미널(50)은 직렬로 연결된 복수의 배어셀(10) 중 가장 양단에 배치된 배어셀(10)에 연결될 수 있다.
도 5는 도 1에 도시된 외부터미널(50)의 단면을 개략적으로 도시한 도면이며, 도 6은 도 1에 도시된 내부터미널(40)의 단면을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 7은 도 5에 도시된 외부터미널(50)을 도시한 도면이며, 도 8은 도 6에 도시된 내부터미널(40)을 도시한 도면이다.
도 3, 도 5 내지 8을 참조하면, 내부터미널(40)은 제1삽입부(400)와 제1결합부(410)를 포함할 수 있다. 제1삽입부(400)는 커버(30)에 삽입된다. 즉, 커버(30)는 제1삽입부(400)의 외면에 접촉되어 제1삽입부(400)를 둘러싼다. 제1삽입부(400)와 제1결합부(410)는 수직으로 배치될 수 있다. 제1결합부(410)는 배어셀(10)의 상면 또는 하면을 덮는다. 제1결합부(410)는 배어셀(10)의 전극리드(100)에 연결된다.
외부터미널(50)은 제2삽입부(500), 제2결합부(510) 및 외부접속부(520)를 포함할 수 있다. 제2삽입부(500)는 커버(30)에 삽입된다. 즉, 커버(30)는 제2삽입부(500)의 외면에 접촉되어 제2삽입부(500)를 둘러싼다. 제2삽입부(500)와 제2결합부(510)는 수직으로 배치될 수 있다. 제2결합부(510)는 배어셀(10)의 상면 또는 하면을 덮는다. 제2결합부(510)는 배어셀(10)의 전극리드(100)에 연결된다. 외부접속부(520)는 제2삽입부(500)로부터 커버(30)의 외측으로 연장되어 커버(30)의 외측에 노출된다.
제1삽입부(400)의 표면조도(Ra)는 제2삽입부(500)의 표면조도(Ra)와 동일하거나, 제2삽입부(500)의 표면조도(Ra) 보다 작을 수 있다. 바람직하게는, 제1삽입부(400)의 표면조도(Ra)는 제2삽입부(500)의 표면조도(Ra) 보다 작다. 이 경우, 제1삽입부(400)의 접촉저항이 제2삽입부(500)의 접촉저항 보다 작다. 따라서, 커패시터 모듈(1)의 전체 저항이 축소될 수 있다.
제1삽입부(400)는 그 표면 처리 정도를 조정하여, 커패시터 모듈(1)의 외부로의 전해액 누액을 차단할 수 있다. 또한, 제2삽입부(500)는 그 표면 처리 정도를 조정하여, 제2삽입부(500)와 커버(30)의 사이의 기밀성 유지와 접촉저항을 축소시킬 수 있다. 일 실시 예로, 제2삽입부(500)의 표면조도(Ra)는 1㎛ 이상일 수 있다. 이 경우, 섭씨 65도, rated voltage 2.7V 상태에서 1500시간 동안의 누액 검사 수행 시, 제2삽입부(500)를 통한 누액이 발생되지 않는다. 한편, 제1삽입부(400)의 표면조도(Ra)는 0.1㎛ 이상 1㎛ 미만일 수 있다. 다른 실시 예로, 제1삽입부(400)는 표면 처리를 하지 않을 수도 있다. 다만, 제1삽입부(400)는 제2삽입부(500) 보다 작은 표면조도(Ra)를 가지도록 표면 처리하여 제1삽입부(400)에 대한 소정의 기밀성 확보와 함께 접촉저항을 축소시킬 수 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
1 : 커패시터 모듈
10 : 배어셀
100 : 전극리드
20 : 케이스
200 : 수용홈
210 : 바닥부
220 : 측벽부
230 : 격벽부
30 : 커버
40 : 내부터미널
50 : 외부터미널
60 : 용접결합부

Claims (9)

  1. 에너지를 저장하는 복수의 배어셀;
    배어셀을 수용하는 수용홈을 가지는 케이스;
    케이스에 결합되어 수용홈을 덮는 커버;
    배어셀들을 연결하는 내부터미널; 및
    배어셀에 연결되며, 케이스의 외부로 연장된 외부터미널을 포함하며,
    외부터미널의 접촉저항은 내부터미널의 접촉저항 보다 큰 커패시터 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    내부터미널은,
    커버에 삽입된 제1삽입부; 및
    배어셀에 결합된 제1결합부를 포함하는 커패시터 모듈.
  3. 제 2 항에 있어서,
    외부터미널은,
    커버에 삽입된 제2삽입부;
    배어셀에 결합된 제2결합부; 및
    커버의 외측으로 연장되어 노출된 외부접속부를 포함하는 커패시터 모듈.
  4. 제 3 항에 있어서,
    제1삽입부의 표면조도(Ra)는 제2삽입부의 표면조도(Ra) 보다 작은 커패시터 모듈.
  5. 제 3 항에 있어서,
    제2삽입부의 표면조도(Ra)는 1㎛ 이상인 커패시터 모듈.
  6. 제 3 항에 있어서,
    제1삽입부의 표면조도(Ra)는 0.1㎛ 이상 1㎛ 미만인 커패시터 모듈.
  7. 제 1 항에 있어서,
    케이스는,
    바닥부;
    바닥부의 가장자리에 배치된 측벽부; 및
    바닥부의 내측에 배치되어 복수의 수용홈을 정의하는 격벽부를 포함하는 커패시터 모듈.
  8. 제 7 항에 있어서,
    케이스의 상면과 커버의 하면의 사이에 배치되어 케이스와 커버의 사이를 밀폐하는 용접결합부를 더 포함하는 커패시터 모듈.
  9. 제 1 항에 있어서,
    내부터미널과 외부터미널은 사출에 의해 커버의 내부에 삽입된 커패시터 모듈.
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