KR20220167684A - 돌출형 접촉 단자를 갖는 내부 전극 리드형 전기 에너지 저장 셀 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 돌출형 접촉 단자를 갖는 내부 전극 리드형 전기 에너지 저장 셀에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 돌출형 접촉 단자를 갖는 내부 전극 리드형 전기 에너지 저장 셀은, 음극재와 양극재 사이에 세퍼레이터를 구성하는 전극체가 하나 이상으로 마련되는 전극 시트; 상기 전극 시트의 일면에 구비되어 음극재와 연결되는 음극 전극 리드; 상기 전극 시트의 타면에 구비되어 양극재와 연결되는 양극 전극 리드; 상기 전극 시트, 음극 전극 리드, 양극 전극 리드를 감싸 패킹하는 패킹재; 상기 음극 전극 리드의 연장 선상에서 상기 패킹재를 관통하여 돌출되며, 제1 주름 패턴을 형성하는 음극 접촉 단자 및 상기 양극 전극 리드의 연장 선상에서 상기 패킹재를 관통하여 돌출되며, 상기 제1 주름 패턴과 들어 맞는 제2 주름 패턴을 형성하는 양극 접촉 단자를 포함하여 구성될 수 있다.
Description
본 발명은 전기 에너지 저장 셀을 패킹하는 패킹재 내부로 전극 리드를 갖는 내부 전극 리드형 전기 에너지 저장 셀에 있어서, 내부 전극 리드와 연결되는 돌출형 접촉 단자를 갖는 내부 전극 리드형 전기 에너지 저장 셀에 관한 것이다.
근래 들어, 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 파우치형 전기 에너지 저장 셀의 수요가 급격히 증가하고 있다.
구체적으로, 상기 파우치형 전기 에너지 저장 셀은, 그것이 이용되는 외부기기의 종류에 따라 단일 전기 에너지 저장 셀의 형태로 사용되기도 하고, 또는 다수의 전기 에너지 저장 셀들을 전기적으로 연결한 전기 에너지 저장 모듈의 형태로 사용되기도 한다.
예를 들어, 휴대폰과 같은 소형 디바이스는 전기 에너지 저장 셀 1 개의 출력과 용량으로 소정의 시간 동안 작동이 가능한 반면에, 노트북 컴퓨터, 휴대용 DVD(Portable DVD), 소형 PC(Personal Computer), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등과 같은 중형 또는 대형 디바이스는 출력 및 용량의 문제로 다수의 전기 에너지 저장 셀들을 포함하는 전기 에너지 저장 모듈의 사용이 요구되며, 전기 에너지 저장 모듈은 다수의 전기 에너지 저장 셀들을 직렬 및/또는 병렬로 배열하여 연결한 코어 팩에 보호회로 등을 접속함으로써 제조된다.
이때, 파우치형 전기 에너지 저장 셀을 사용하는 경우에는 넓은 면들이 서로 대면하도록 적층한 후 전극단자들을 버스 바 등의 접속부재에 의해 연결하여 용이하게 제조할 수 있다.
따라서, 육면체 구조의 입체형 전기 에너지 저장 모듈을 제조하는 경우에는 파우치형 전기 에너지 저장 셀의 사용이 유리하다.
종래에는 파우치형 전기 에너지 저장 셀로서 니켈카드뮴 전지 또는 수소이온 전지가 사용되었으나, 최근에는 에너지 밀도가 높고 충방전 전위가 높은 리튬이온 전지 및 리튬 폴리머 전지가 많이 사용되고 있으며, 이러한 파우치형 전기 에너지 저장 셀은 앞에서 설명한 바와 같은 장점으로 인하여 수요가 증가하고 있다.
한편, 파우치형 전기 에너지 저장 셀은 셀을 조립하는 과정과 셀을 활성화하는 과정을 거쳐 제조되는 바, 셀 활성화 단계에서는 소정의 지그에 파우치형 전기 에너지 저장 셀을 탑재하고 활성화에 필요한 조건으로 충·방전을 수행하게 된다.
이때, 셀 내부에 내부 전극 리드를 갖는 파우치형 전기 에너지 저장 셀은, 충전 와이어 등을 연결하여 충전이나 방전을 수행할 수 없으므로, 파우치형 전기 에너지 저장 셀을 한국등록특허 제10-1488054호에 개시된 “이차전지의 충반정용 지그”나, 한국등록특허 제10-1428133호에 개시된 “저저항 충, 방전용 지그”와 같은 가압 장치 등을 통해 가압한 상태로 밀착시켜 충·방전하는 방식이 수행되었다.
그러나, 파우치형 전기 에너지 저장 셀은 알루미늄 라미네이트 시트 등을 외장부재로 사용하는데, 이러한 외장부재를 통과하여 높은 충·방전율을 나타내기 위해 높은 압력을 가하는 작업이 이루어졌고, 이는 파우치형 전기 에너지 저장 셀의 파손에 대한 위험성을 유발하는 문제점으로 작용되었다.
따라서, 보다 낮은 압력으로도 효율적인 충·방전이 가능하도록 형성되는 전기 에너지 저장 셀의 개발이 요구되었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 발명으로서, 내부 전극 리드를 가지어 밀착시켜 충·방전을 수행해야 하는 내부 전극 리드형 전기 에너지 저장 셀에 있어서, 밀착시키는 압력을 낮추어도 원활한 충·방전 효율을 나타낼 수 있고, 전기 에너지 저장 셀간 전류 전달이 용이하며, 전기 에너지 저장 모듈 안에서 전기 에너지 저장 셀 간의 균형을 갖추어 장착되도록 형성되는 돌출형 접촉 단자를 갖는 내부 전극 리드형 전기 에너지 저장 셀을 제공하는 데 목적이 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 돌출형 접촉 단자를 갖는 내부 전극 리드형 전기 에너지 저장 셀은, 음극재와 양극재 사이에 세퍼레이터를 구성하는 전극체가 하나 이상으로 마련되는 전극 시트; 상기 전극 시트의 일면에 구비되어 음극재와 연결되는 음극 전극 리드; 상기 전극 시트의 타면에 구비되어 양극재와 연결되는 양극 전극 리드; 상기 전극 시트, 음극 전극 리드, 양극 전극 리드를 감싸 패킹하는 패킹재; 상기 음극 전극 리드의 연장 선상에서 상기 패킹재를 관통하여 돌출되며, 제1 주름 패턴을 형성하는 음극 접촉 단자 및 상기 양극 전극 리드의 연장 선상에서 상기 패킹재를 관통하여 돌출되며, 상기 제1 주름 패턴과 들어 맞는 제2 주름 패턴을 형성하는 양극 접촉 단자를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 돌출형 접촉 단자를 갖는 내부 전극 리드형 전기 에너지 저장 셀은, 음극재와 양극재 사이에 세퍼레이터를 구성하는 전극체가 하나 이상으로 마련되는 전극 시트; 상기 전극 시트의 일면에 구비되어 음극재와 연결되는 음극 전극 리드; 상기 전극 시트의 타면에 구비되어 양극재와 연결되는 양극 전극 리드; 상기 전극 시트, 음극 전극 리드, 양극 전극 리드를 감싸 패킹하는 패킹재; 상기 음극 전극 리드의 연장 선상에서 상기 패킹재를 관통하여 돌출되며, 양각 패턴 또는 음각 패턴이나 양·음각 패턴의 조합으로 구성되는 제1 각부를 형성하는 음극 접촉 단자 및 상기 양극 전극 리드의 연장 선상에서 상기 패킹재를 관통하여 돌출되며, 상기 음극 접촉 단자에 형성된 제1 각부가 들어맞는 양각 패턴 또는 음각 패턴이나 양·음각 패턴 조합의 제2 각부를 형성하는 양극 접촉 단자를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 음극 전극 리드 및 양극 전극 리드는 각각, 상기 전극 시트와 패킹재 사이에서 적어도 1단 이상으로 접힌 상태로 개재될 수 있다.
또한, 상기 음극 전극 리드 및 양극 전극 리드는 각각, 상기 전극 시트 내부에 위치된 내측 단부에서 전극 시트 일측면에 접촉되도록 절곡되는 절곡편을 형성할 수 있다.
또한, 상기 양각 패턴 또는 음각 패턴은, 'ㄷ' 형태가 좌측과 우측을 교차로 번갈아가면서 길이를 형성하는 지그재그형 패턴이거나, '+' 형태의 패턴일 수 있다.
한편, 상기 일 실시 예 또는 다른 실시 예에 따른 돌출형 접촉 단자를 갖는 내부 전극 리드형 전기 에너지 저장 셀은, 상측과 하측으로 각각 제1 날개 테이프와 제2 날개 테이프가 형성되는 이중 날개 테이프의 중심부로 상기 음극 접촉 단자 또는 양극 접촉 단자가 관통하도록 끼워지고, 상기 제1 날개 테이프는 패킹재에 부착되고, 상기 제2 날개 테이프는 음극 접촉 단자 또는 양극 접촉 단자에 부착되도록 형성될 수 있다.
여기서, 상기 제1 날개 테이프는, 상기 음극 접촉 단자 및 양극 접촉 단자가 상기 패킹재 외부로 돌출되기 위해 패킹재에 마련되는 관통홀의 면적보다 큰 면적을 형성할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 돌출형 접촉 단자를 갖는 내부 전극 리드형 전기 에너지 저장 셀은, 내부 전극 리드를 가지어 밀착시켜 충·방전을 수행해야 하는 내부 전극 리드형 전기 에너지 저장 셀에 있어서, 밀착시키는 압력을 낮추어도 원활한 충·방전 효율을 나타낼 수 있고, 전기 에너지 저장 셀간 전류 전달이 용이하며, 전기 에너지 저장 모듈 안에서 전기 에너지 저장 셀 간의 균형을 갖추어 장착되도록 형성되어 전기 에너지 저장 모듈의 효율을 높일 수 있다.
또한, 위에서 언급된 본 발명의 실시 예에 따른 효과는 기재된 내용에만 한정되지 않고, 명세서 및 도면으로부터 예측 가능한 모든 효과를 더 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 돌출형 접촉 단자를 갖는 내부 전극 리드형 전기 에너지 저장 셀의 사시도이다.
도 2는 도 1의 전기 에너지 저장 셀의 저면 사시도이다.
도 3의 도 1의 전기 에너지 저장 셀의 측단면도이다.
도 4는 도 1의 전기 에너지 저장 셀의 활용 예시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 돌출형 접촉 단자를 갖는 내부 전극 리드형 전기 에너지 저장 셀의 사시도이다.
도 6은 도 5의 전기 에너지 저장 셀의 저면 사시도이다.
도 7은 도 5의 전기 에너지 저장 셀의 활용 예시도이다.
도 8의 (a) 및 (b)는 도 5의 돌출형 접촉 단자의 다양한 형태의 예시를 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따라 돌출형 접촉 단자를 갖는 내부 전극 리드형 전기 에너지 저장 셀에 이중 날개 테이프가 부착된 상태를 예시하는 도면이다.
도 10의 (a) 및 (b)는 도 9의 이중 날개 테이프를 부착하는 과정을 예시하는 도면이다.
도 11은 도 9의 이중 날개 테이프가 부착된 상태를 확대하여 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 전기 에너지 저장 셀의 저면 사시도이다.
도 3의 도 1의 전기 에너지 저장 셀의 측단면도이다.
도 4는 도 1의 전기 에너지 저장 셀의 활용 예시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 돌출형 접촉 단자를 갖는 내부 전극 리드형 전기 에너지 저장 셀의 사시도이다.
도 6은 도 5의 전기 에너지 저장 셀의 저면 사시도이다.
도 7은 도 5의 전기 에너지 저장 셀의 활용 예시도이다.
도 8의 (a) 및 (b)는 도 5의 돌출형 접촉 단자의 다양한 형태의 예시를 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따라 돌출형 접촉 단자를 갖는 내부 전극 리드형 전기 에너지 저장 셀에 이중 날개 테이프가 부착된 상태를 예시하는 도면이다.
도 10의 (a) 및 (b)는 도 9의 이중 날개 테이프를 부착하는 과정을 예시하는 도면이다.
도 11은 도 9의 이중 날개 테이프가 부착된 상태를 확대하여 보여주는 도면이다.
이하, 도면을 참조한 본 발명의 설명은 특정한 실시 형태에 대해 한정되지 않으며, 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하에서 기재되는 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 돌출형 접촉 단자를 갖는 내부 전극 리드형 전기 에너지 저장 셀은, 아래에서는 이해를 돕기 위해 가장 바람직한 형태인 파우치형 전기 에너지 저장 셀(100)에 한정하여 설명하나, 파우치형 전기 에너지 저장 셀(100)에만 한정되어 적용되는 것이 아닌 내부에 전극 리드가 형성되어 있는 다양한 전기 에너지 저장 셀(100)에는 모두 적용될 수 있는 것으로 이해하여야 한다. 즉, 이하에서 설명되는 전기 에너지 저장 셀(100)은 도면에는 파우치형으로 도시되어 있으나, 각형, 파우치형, 원형 등의 한정되지 않는다.
또한, 전기 에너지 저장 셀(100)은 바람직하게는 슈퍼 캐패시터 셀일 수 있으나, 이에 한정되지 않고 리튬 이온 배터리 셀, 리튬 이온 커패시터 셀 등 전기 에너지 저장을 수행할 수 있는 다양한 전기 에너지 저장 셀을 사용할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 돌출형 접촉 단자를 갖는 내부 전극 리드형 전기 에너지 저장 셀을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 돌출형 접촉 단자를 갖는 내부 전극 리드형 전기 에너지 저장 셀의 사시도이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 돌출형 접촉 단자를 갖는 내부 전극 리드형 전기 에너지 저장 셀(100)은 패킹재(140)에 의해 둘러싸여 있고 패킹재(140)의 일면 외부로 하나의 접촉 단자가 돌출될 수 있다.
여기서, 돌출된 접촉 단자는 후술하는 음극 접촉 단자(150, 도 4에 도시됨)와 양극 접촉 단자(160, 도 4에 도시됨) 중 하나인데, 돌출된 접촉 단자는 패킹재(140) 내부로 마련된 전극 시트(110, 도 4에 도시됨)에 연결된 음극 전극 리드(120, 도 4에 도시됨) 또는 양극 전극 리드(130, 도 4에 도시됨)에서 연장되도록 형성될 수 있고, 연결된 전극 리드의 극에 따라 접촉 단자는 양극성 또는 음극성을 가질 수 있다.
예컨대, 음극 전극 리드(120)에서 연장되는 접촉 단자일 경우, 음극성을 갖는 음극 접촉 단자(150)이고, 양극 전극 리드(130)에서 연장되는 접촉 단자일 경우, 양극성을 갖는 양극 접촉 단자(160)일 수 있는 것이다.
여기서, 전극 시트(110)는 음극재와 양극재 사이에 세퍼레이터를 구성하는 전극체(미도시)가 하나 또는 복수로 적층되어 형성되는 시트로서, 통상의 집전체와 활물질 등으로 음극재 또는 양극재를 형성할 수 있으며, 충·방전 과정에 따라 활물질(미도시)로 전류를 전달하도록 구성되거나, 활물질로부터 전류를 전달받도록 구성되어 전기 에너지 저장 셀(100)에 전류가 충전되도록 하거나 전기 에너지 저장 셀(100)의 전류가 방전되도록 할 수 있다.
돌출된 접촉 단자는 전극 시트(110)의 음극재 또는 양극재와 연결되는 전극 리드에서 연장되어 음극 또는 양극의 성질을 나타내므로, 타 전기 에너지 저장 셀(100b)에 마련된 다른 극의 접촉 단자와 접촉되어 타 전기 에너지 저장 셀(100b)로 전류를 전달하거나 타 전기 에너지 저장 셀(100b)로부터 전류를 전달 받도록 구성될 수 있다.
본 발명에서는 이해를 돕기 위해 도 1에 도시된 접촉 단자를 음극 접촉 단자(150)로 지칭하였고, 이후 도 2에 도시된 접촉 단자를 양극 접촉 단자(160)로 지칭하여 구분하였다.
이때, 음극 접촉 단자(150)는 돌출된 위치에서 일측방으로 절곡될 수 있고, 제1 주름 패턴(155)을 형성할 수 있다. 제1 주름 패턴(155)은 도면에 도시된 바와 같이 음극 접촉 단자(150)에 주름을 형성하여 제1 주름 패턴(155)이 없는 음극 접촉 단자(150) 대비해 접촉 면적을 보다 많이 형성할 수 있다.
한편, 돌출된 접촉 단자는 연결된 전극 리드와는 동일한 재질로 마련됨이 바람직하나, 반드시 한정되는 사항은 아니며 설정에 따라 연결된 전극 리드와는 이종 재질로 형성될 수도 있다.
도 2는 도 1의 전기 에너지 저장 셀의 저면 사시도이다.
도 2를 참조하면, 패킹재(140)의 타면 외부로 또 다른 하나의 접촉 단자가 돌출될 수 있다. 여기서, 돌출된 접촉 단자는 도 1에서 돌출된 접촉 단자와는 다른 극을 갖는 접촉 단자일 수 있다.
도 1에서 돌출된 접촉 단자를 음극 접촉 단자(150)로 지칭하였으니, 도 2에서 돌출된 접촉 단자는 양극 접촉 단자(160)일 수 있다. 그러나, 상술하였듯이 이는 이해를 돕기 위해 구분 지은 것일 뿐, 한정되는 것은 아니며, 만약 도 1에서 돌출된 접촉 단자가 양극 접촉 단자(160)일 경우, 도 2에서 돌출된 접촉 단자는 음극 접촉 단자(150)일 수 있다.
양극 접촉 단자(160)는 음극 접촉 단자(150)와는 극성과 위치만 다를 뿐, 음극 접촉 단자(150)와 동일한 형태를 지닐 수 있다. 즉, 양극 접촉 단자(160)는 제1 주름 패턴(155)과 동일한 형태의 제2 주름 패턴(165)을 형성할 수 있고, 양극 전극 리드(130)와 동일 재질 또는 이종 재질로 형성될 수 있다.
양극 접촉 단자(160)의 위치는 음극 접촉 단자(150)가 돌출된 패킹재(140)의 타면 돌출될 수 있고, 타면으로 돌출됨에 있어 음극 접촉 단자(150)의 절곡 방향과는 다른 방향인 타측방에 위치되어 타측방으로 절곡 방향을 가질 수 있다.
즉, 도 1의 음극 접촉 단자(150)가 패킹재(140) 일면 좌측방에 돌출되어 좌측방으로 절곡 형성될 시에, 양극 접촉 단자(160)는 타면 우측방에 돌출되어 우측방으로 절곡 형성되는 것이다.
상기와 같이 각 접촉 단자(150, 160)가 반대방향으로 돌출됨은 전기 에너지 저장 셀(100)간의 배열을 형성할 때 편차 없이 균형을 형성하기 위함으로, 이는 도 3 및 도 4를 참조하여 후술할 때에 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 3의 도 1의 전기 에너지 저장 셀의 측단면도이며, 도 4는 도 1의 전기 에너지 저장 셀의 활용 예시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 돌출형 접촉 단자를 갖는 내부 전극 리드형 전기 에너지 저장 셀(100)은, 전극 시트(110), 음극 전극 리드(120), 양극 전극 리드(130), 패킹재(140), 음극 접촉 단자(150), 양극 접촉 단자(160)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 전극 시트(110)는 상술한 전극체(미도시)가 하나 이상으로 마련되어 형성될 수 있고, 전기 에너지 저장 셀(100)의 형태에 따라 전극 시트(110)의 형태도 상이할 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이 파우치형의 전기 에너지 저장 셀(100)일 경우, 파우치형 패킹재(140) 안에 담겨야 하므로, 전극 시트(110)는 여러 단으로 폴딩된 형태일 수 있다. 반면, 도면에는 도시되지 않았으나 원통형 전기 에너지 저장 셀(100)일 경우에는 전극 시트(110)는 돌돌 말아진 형태일 수 있다.
음극 전극 리드(120)와 양극 전극 리드(130)는 각각 전극 시트(110)의 일면과 타면에 구비될 수 있고, 음극 전극 리드(120)는 전극 시트(110)를 구성하는 음극재와, 양극 전극 리드(130)는 전극 시트(110)를 구성하는 양극재와 연결될 수 있다.
이때, 음극 전극 리드(120)와 양극 전극 리드(130)는 각각 음극재와 양극재에 전기선 등으로 연결될 수 있으나, 한편으로는 직접 연결될 수도 있다.
또한, 음극 전극 리드(120)와 양극 전극 리드(130)는 전극 시트(110)에 부착되거나 결합되어 전극 시트(110)에 고정된 상태일 수도 있으나, 후술하는 패킹재(140)에 의해 패킹되어 단순히 밀착 고정된 형태일 수도 있다.
패킹재(140)는 전극 시트(110)와, 음극 전극 리드(120), 양극 전극 리드(130)를 감싸 외부로부터 보호하며, 전기 에너지 저장 셀(100)의 외관을 형성하는 부재로서, 알루미늄 라미네이트로 형성될 수 있고, 그 외표면에는 고분자 물질로 표면이 코팅될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 다른 재질로 형성될 수도 있고, 표면에 코팅이 이루어지지 않을 수도 있다.
음극 접촉 단자(150)는 음극 전극 리드(120)의 연장 선상에서 패킹재(140)의 일면을 관통하여 돌출되도록 할 수 있다. 이를 위해 패킹재(140)의 일면에는 음극 접촉 단자(150)가 통과할 제1 관통홀(141)이 마련될 수 있다.
또한, 양극 접촉 단자(160)는 양극 전극 리드(130)의 연장 선상에서 패킹재(140)의 타면을 관통하여 돌출되도록 할 수 있다. 이를 위해 패킹재(140)의 타면에는 양극 접촉 단자(160)가 통과할 제2 관통홀(142)이 마련될 수 있다.
여기서, 음극 접촉 단자(150)와 양극 접촉 단자(160)는 각기 돌출된 위치에서 인접한 전기 에너지 저장 셀(100)의 측방으로 절곡될 수 있고, 음극 접촉 단자(150)는 절곡된 부분에 제1 주름 패턴(155)을 형성할 수 있고, 양극 접촉 단자(160)는 절곡된 부분에 제1 주름 패턴(155)과 들어 맞는 제2 주름 패턴(165)을 형성할 수 있다.
이러한 주름 패턴(155, 165)을 형성하는 각 접촉 단자(150, 160)를 통해 본 발명은 도 4에 도시된 바와 같이 일 전기 에너지 저장 셀(100a)의 음극 접촉 단자(150) 또는 양극 접촉 단자(160) 중 하나가 타 전기 에너지 저장 셀(100b)의 반대되는 극을 갖는 음극 접촉 단자(150) 또는 양극 접촉 단자(160)와 들어맞도록 전기 에너지 저장 셀(100)을 배열 시킬 수 있다.
즉, 일 전기 에너지 저장 셀(100a)의 음극 접촉 단자(150)는 타 전기 에너지 저장 셀(100b)의 양극 접촉 단자(160)와 들어맞도록 배열을 이어나갈 수 있는 것이다. 여기서, 각 접촉 단자(150, 160)의 주름 패턴(155, 165)으로 인해 서로 들어맞은 접촉 단자(150, 160)간 밀림을 방지할 수 있고, 더욱이 접촉 면적을 넓혀 충·방전 효율을 높임으로써, 결국 충·방전 시에 가해지는 압력을 낮출 수도 있다. 또한, 전기 에너지 저장 셀(100)간의 사이의 충격을 완화할 수도 있다.
이때, 각 접촉 단자(150, 160)는 반대 측방으로 위치되어 있으므로, 복수의 전기 에너지 저장 셀(100)이 배열을 형성할 때에 좌측방과 우측방의 단차 없이 배열되어 한쪽으로 기울어지는 것을 방지할 수도 있다.
한편, 음극 전극 리드(120)와 양극 전극 리드(130)는 전극 시트(110)와 패킹재(140) 사이에서 적어도 1단 이상으로 접힌 상태로 개재될 수 있다. 이는 각 전극 리드(120, 130)가 탄성력을 형성할 수 있도록 하면서도 면적을 넓혀 전류가 원활하게 전달되도록 하고, 각 접촉 단자(150, 160)가 패킹재(140) 내부로 쉽게 빠지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 음극 전극 리드(120) 및 양극 전극 리드(130)는 전극 시트(110) 내부에 위치된 내측 단부에서 전극 시트(110) 일측면에 접촉되는 절곡되는 절곡편(170)을 형성할 수도 있다. 절곡편(170)은 음극 전극 리드(120) 및 양극 전극 리드(130)를 전극 시트(110)에 대해 정렬시켜 음극 전극 리드(120) 및 양극 전극 리드(130)의 위치가 균일하도록 할 수 있고, 결국 각 전극 리드(120, 130)에 연결된 각 접촉 단자(150, 160)의 위치를 균일하도록 하여 각 접촉 단자(150, 160)가 갖는 효과를 극대화할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 돌출형 접촉 단자를 갖는 내부 전극 리드형 전기 에너지 저장 셀의 사시도이며, 도 6은 도 5의 전기 에너지 저장 셀의 저면 사시도이고, 도 7은 도 5의 전기 에너지 저장 셀의 활용 예시도이며, 도 8의 (a) 및 (b)는 도 5의 돌출형 접촉 단자의 다양한 형태의 예시를 보여주는 도면이다.
도 5 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 돌출형 접촉 단자를 갖는 내부 전극 리드형 전기 에너지 저장 셀(200)은 전극 시트(미도시), 음극 전극 리드(미도시), 양극 전극 리드(미도시), 패킹재(240), 음극 접촉 단자(250) 및 양극 접촉 단자(260)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 전극 시트, 음극 전극 리드, 양극 전극 리드 및 패킹재(240)는 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 본 발명의 실시 예에 따른 돌출형 접촉 단자를 갖는 내부 전극 리드형 전기 에너지 저장 셀(100)의 전극 시트(110), 음극 전극 리드(120), 양극 전극 리드(130) 및 패킹재(140)와 실질적으로 동일할 수 있다.
따라서, 전극 시트, 음극 전극 리드, 양극 전극 리드 및 패킹재(240)에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
또한, 음극 접촉 단자(250) 및 양극 접촉 단자(260)는 각 접촉 단자(150, 160)에 제1 주름 패턴(155)과 제2 주름 패턴(165) 대신 제1 각부(255) 및 제2 각부(265)를 형성하는 것을 제외하고는 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 설명한 본 발명의 일 실시 예에 따른 돌출형 접촉 단자를 갖는 내부 전극 리드형 전기 에너지 저장 셀(100)의 음극 접촉 단자(150) 및 양극 접촉 단자(160)와 실질적으로 동일할 수 있다.
따라서, 이하에서는 차이가 있는 음극 접촉 단자(250) 및 양극 접촉 단자(260)의 제1 각부(255) 및 제2 각부(265)에 대해서만 설명하기로 한다.
음극 접촉 단자(250)는 양각 패턴 또는 음각 패턴이나 양·음각 패턴의 조합으로 구성되는 제1 각부(255)를 형성할 수 있고, 양극 접촉 단자(260)는 제1 각부(255)가 들어맞는 양각 패턴 또는 음각 패턴이나 양·음각 패턴의 조합의 제2 각부(265)를 형성할 수 있다.
즉, 음극 접촉 단자(250)에 양각 패턴이 형성되면 양극 접촉 단자(260)에는 그에 상응하는 형태의 음각 패턴이 형성될 수 있고, 음극 접촉 단자(250)에 음각 패턴이 형성되면 양극 접촉 단자(260)에는 그에 상응하는 형태의 양각 패턴이 형성될 수 있어, 각 접촉 단자(250, 260) 간을 접촉 함에 있어 접촉 면적을 넓히고, 밀림 없이 배열이 이루어질 수 있다.
이때, 양각 패턴과 음각 패턴은 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이 'ㄷ' 형태가 좌측과 우측을 교차로 번갈아가면서 길이를 형성하는 지그재그형 패턴으로 형성될 수도 있고, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이 '+' 형태의 패턴으로 형성될 수도 있다. 여기서, '+' 형태의 패턴의 경우는 균형적인 하중 분산이 가능할 수도 있다.
아울러, 상술한 실시 예들에 따른 돌출형 접촉 단자를 갖는 내부 전극 리드형 전기 에너지 저장 셀들(100, 200)은 상측과 하측으로 각각 제1 날개 테이프(310)와 제2 날개 테이프(320)가 형성되는 이중 날개 테이프(300)가 음극 접촉 단자(150, 250) 및 양극 접촉 단자(160, 260)와 패킹재(140, 240) 간에 부착되어 음극 접촉 단자(150, 250) 또는 양극 접촉 단자(160, 260)를 패킹재(140, 240)에 고정하고, 사이의 유격을 밀봉하도록 구성될 수 있다. 이는 도 9 내지 도 11을 참조하여 설명하기로 한다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따라 돌출형 접촉 단자를 갖는 내부 전극 리드형 전기 에너지 저장 셀에 이중 날개 테이프가 부착된 상태를 예시하는 도면이고, 도 10의 (a) 및 (b)는 도 9의 이중 날개 테이프를 부착하는 과정을 예시하는 도면이며, 도 11은 도 9의 이중 날개 테이프가 부착된 상태를 확대하여 보여주는 도면이다.
도 9 내지 도 11을 참조하면, 이중 날개 테이프(300)는 음극 접촉 단자(150, 250)와 양극 접촉 단자(160, 260)에 주름 패턴(155, 165)이나 각부(255, 265)를 형성하기 이전에 중심부가 음극 접촉 단자(150, 250) 또는 양극 접촉 단자(160, 260)가 관통하도록 끼울 수 있다.
이후, 제1 날개 테이프(310)는 패킹재(140, 240)에 부착되고, 제2 날개 테이프(320)는 음극 접촉 단자(150, 250) 또는 양극 접촉 단자(160, 260)에 부착될 수 있다. 이때, 패킹재(140, 240)에 부착되는 제1 날개 테이프(310)는 패킹재(140)에 마련되는 제1 관통홀(141, 241)과 제2 관통홀(142, 242)의 면적보다 큰 면적을 형성하여 부착될 수 있다.
이를 통해, 음극 접촉 단자(150, 250)와 양극 접촉 단자(160, 260)는 패킹재(140, 240)에 고정될 수 있고, 제1 관통홀(141, 241) 및 제2 관통홀(142, 242)과 패킹재(140, 240) 사이의 유격 부분은 밀봉되어 전해액 등이 유출되는 것을 방지할 수 있다.
이상으로 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것이다.
100 : 전기 에너지 저장 셀
110 : 전극 시트
120 : 음극 전극 리드
130 : 양극 전극 리드
140 : 패킹재
141 : 제1 관통홀
142 : 제2 관통홀
150 : 음극 접촉 단자
155 : 제1 주름 패턴
160 : 양극 접촉 단자
165 : 제2 주름 패턴
170 : 절곡편
200 : 전기 에너지 저장 셀
240 : 패킹재
241 : 제1 관통홀
242 : 제2 관통홀
250 : 음극 접촉 단자
255 : 제1 각부
260 : 양극 접촉 단자
265 : 제2 각부
300 : 이중 날개 테이프
310 : 제1 날개 테이프
320 : 제2 날개 테이프
110 : 전극 시트
120 : 음극 전극 리드
130 : 양극 전극 리드
140 : 패킹재
141 : 제1 관통홀
142 : 제2 관통홀
150 : 음극 접촉 단자
155 : 제1 주름 패턴
160 : 양극 접촉 단자
165 : 제2 주름 패턴
170 : 절곡편
200 : 전기 에너지 저장 셀
240 : 패킹재
241 : 제1 관통홀
242 : 제2 관통홀
250 : 음극 접촉 단자
255 : 제1 각부
260 : 양극 접촉 단자
265 : 제2 각부
300 : 이중 날개 테이프
310 : 제1 날개 테이프
320 : 제2 날개 테이프
Claims (7)
- 음극재와 양극재 사이에 세퍼레이터를 구성하는 전극체가 하나 이상으로 마련되는 전극 시트;
상기 전극 시트의 일면에 구비되어 음극재와 연결되는 음극 전극 리드;
상기 전극 시트의 타면에 구비되어 양극재와 연결되는 양극 전극 리드;
상기 전극 시트, 음극 전극 리드, 양극 전극 리드를 감싸 패킹하는 패킹재;
상기 음극 전극 리드의 연장 선상에서 상기 패킹재를 관통하여 돌출되며, 제1 주름 패턴을 형성하는 음극 접촉 단자 및
상기 양극 전극 리드의 연장 선상에서 상기 패킹재를 관통하여 돌출되며, 상기 제1 주름 패턴과 들어 맞는 제2 주름 패턴을 형성하는 양극 접촉 단자를 포함하는 돌출형 접촉 단자를 갖는 내부 전극 리드형 전기 에너지 저장 셀.
- 음극재와 양극재 사이에 세퍼레이터를 구성하는 전극체가 하나 이상으로 마련되는 전극 시트;
상기 전극 시트의 일면에 구비되어 음극재와 연결되는 음극 전극 리드;
상기 전극 시트의 타면에 구비되어 양극재와 연결되는 양극 전극 리드;
상기 전극 시트, 음극 전극 리드, 양극 전극 리드를 감싸 패킹하는 패킹재;
상기 음극 전극 리드의 연장 선상에서 상기 패킹재를 관통하여 돌출되며, 양각 패턴 또는 음각 패턴이나 양·음각 패턴의 조합으로 구성되는 제1 각부를 형성하는 음극 접촉 단자 및
상기 양극 전극 리드의 연장 선상에서 상기 패킹재를 관통하여 돌출되며, 상기 음극 접촉 단자에 형성된 제1 각부가 들어맞는 양각 패턴 또는 음각 패턴이나 양·음각 패턴 조합의 제2 각부를 형성하는 양극 접촉 단자를 포함하는 돌출형 접촉 단자를 갖는 내부 전극 리드형 전기 에너지 저장 셀.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 음극 전극 리드 및 양극 전극 리드는 각각,
상기 전극 시트와 패킹재 사이에서 적어도 1단 이상으로 접힌 상태로 개재되는 것을 특징으로 하는 돌출형 접촉 단자를 갖는 내부 전극 리드형 전기 에너지 저장 셀.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 음극 전극 리드 및 양극 전극 리드는 각각,
상기 전극 시트 내부에 위치된 내측 단부에서 전극 시트 일측면에 접촉되도록 절곡되는 절곡편을 형성하는 것을 특징으로 하는 돌출형 접촉 단자를 갖는 내부 전극 리드형 전기 에너지 저장 셀.
- 제 2 항에 있어서,
상기 양각 패턴 또는 음각 패턴은,
'ㄷ' 형태가 좌측과 우측을 교차로 번갈아가면서 길이를 형성하는 지그재그형 패턴이거나, '+' 형태의 패턴인 것을 특징으로 하는 돌출형 접촉 단자를 갖는 내부 전극 리드형 전기 에너지 저장 셀.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상측과 하측으로 각각 제1 날개 테이프와 제2 날개 테이프가 형성되는 이중 날개 테이프의 중심부로 상기 음극 접촉 단자 또는 양극 접촉 단자가 관통하도록 끼워지고,
상기 제1 날개 테이프는 패킹재에 부착되고, 상기 제2 날개 테이프는 음극 접촉 단자 또는 양극 접촉 단자에 부착되도록 형성되는 것을 특징으로 돌출형 접촉 단자를 갖는 내부 전극 리드형 전기 에너지 저장 셀.
- 제 6 항에 있어서,
상기 제1 날개 테이프는,
상기 음극 접촉 단자 및 양극 접촉 단자가 상기 패킹재 외부로 돌출되기 위해 패킹재에 마련되는 관통홀의 면적보다 큰 면적을 형성하는 것을 특징으로 하는 돌출형 접촉 단자를 갖는 내부 전극 리드형 전기 에너지 저장 셀.
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