KR20230163520A - 배터리 하우징과 배터리 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 배터리 하우징과 배터리를 공개하였는 바, 여기서, 배터리 하우징을 바템 하우징과 실링 커버로 분할하고, 실링 커버를 외접촉층, 절연층과 내접촉층으로 분할하되, 여기서, 외접촉층의 전극 접촉부는 절연층과 내접촉층을 관통하여 배터리 셀 중의 하나의 전극과 전기적으로 도통되도록 하고, 배터리 셀의 또 다른 전극은 바템 하우징과 전기적으로 도통되며, 내접촉층과 바템 하우징은 용접된 후 배터리 셀을 패키징할 수 있는데, 내접촉층과 외접촉층이 절연층에 의해 절연되기에, 바템 하우징 역시 외접촉층과 절연되므로, 배터리 셀의 두개의 전극이 서로 도통되어 단락되는 것을 방지할 수 있고; 실링 커버의 내접촉층과 외접촉층이 사전에 절연되었기에, 실링 커버로 바템 하우징을 패키징할 때, 내접촉층과 바템 하우징을 용접하기만 하면 되어, 절연막을 더 설치할 필요가 없어, 배터리의 패키징 과정을 간략화할 수 있어, 패키징 효율이 향상된다.
Description
본 발명은 배터리 기술분야에 관한 것으로, 특히 배터리 하우징과 배터리에 관한 것이다.
기존의 버튼형 배터리는, 그 배터리 하우징이 양극 하우징과, 음극 하우징과 절연 플라스틱 슬리브로 접합 형성되어, 양극 하우징과 음극 하우징 사이를 절연시켜 버튼형 배터리가 단락되는 것이 방지되도록 해야 하고; 관련기술에서는 양극 하우징과 음극 하우징 사이에 절연막을 설치하여 절연시켜, 관련 생산 과정에서, 양극 하우징과 음극 하우징이 서로 절연 플라스틱 슬리브를 압축하여 전반 하우징의 밀봉을 완성하여, 양극 하우징과 음극 하우징을 용접 고정하고, 가공과정에서 기존의 하우징 패키징이 단지 양극 하우징과 음극 하우징의 압축에 의해서만 이루어지므로, 밀봉효과가 떨어져, 대량의 버튼형 배터리에 누액이 생겨, 절연막의 설치 난이도가 비교적 커지면서, 버튼형 배터리의 가공 난이도가 커져, 가공효율이 떨어졌다.
본 발명의 주요 목적은 버튼형 배터리를 위한 배터리 하우징을 제공하였는 바, 이는 배터리 가공효율과 밀봉성을 어떻게 향상시키는가 하는 기술적 과제를 해결하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서 제공한 배터리 하우징은 컵형의 바템 하우징과 상기 바템 하우징의 개구를 밀봉하기 위한 실링 커버를 포함하고;
상기 바템 하우징은 원형 또는 타원형의 밑벽과 환형의 측벽을 포함하고;
상기 실링 커버는 외부에서부터 내부로 외접촉층, 절연층과 내접촉층을 순차적으로 포함하고;
상기 외접촉층의 최대외경(D1)은 상기 내접촉층의 최대외경(D2)보다 작고;
상기 외접촉층은 전극 접촉부와 도전 접착부를 포함하고;
상기 절연층은 절연 접착부와 절연 홀개구부를 포함하고;
상기 내접촉층은 용접부, 용접 접착부와 용접 홀개구부를 포함하고;
상기 측벽은 개구쪽과 접근하여 용접 지지부를 설치하고;
상기 전극 접촉부는 상기 절연 홀개구부와 상기 용접 홀개구부에 의해 상기 바템 하우징 내측으로 향하여, 배터리 셀 중의 하나의 전극과 전기적으로 연결되어 상기 외접촉층이 배터리 셀과 전기적으로 도통되도록 하기 위한 것이고;
상기 도전 접착부는 상기 절연 접착부와 심리스 접착되어, 상기 실링 커버 강도를 보강하고 외부 물이 상기 배터리 하우징 내부로 침투되는 것을 방지하기 위한 것이고;
상기 용접부는 상기 용접 지지부와 용접 연결되어, 상기 실링 커버와 상기 바템 하우징이 밀봉되도록 하기 위한 것이고;
상기 용접 접착부는 상기 절연 접착부와 심리스 접착되어, 상기 실링 커버 강도를 보강하고, 상기 절연 접착부와 상기 배터리 하우징 내부가 직접 접촉되는 면적을 감소하고 외부 물이 배터리 하우징 내부로 침투되는 것을 방지하기 위한 것이고;
상기 실링 커버와 상기 바템 하우징이 밀봉되기 전에, 상기 절연 접착부는 100℃보다 높거나 같을 때 열수축율이 6％ 이하인 절연 전해액 부식방지 재료에 의해 용융된 후 상기 도전 접착부, 상기 용접 접착부와 심리스 접착되고, 냉각상온에서 상기 도전 접착부, 상기 용접 접착부 사이의 접착강도가 제곱 밀리미터당 1.0N보다 크거나 같고, 상기 절연 접착부의 두께(d3)는 0.01mm~2.5mm이고, 상기 절연 접착부와 상기 배터리 하우징 내부의 접촉면적(S0)은 S0<＝π*D2*d3*1/2를 충족시킨다.
선택가능한 것은, 상기 외접촉층의 재질은 스테인리스강이고, 상기 외접촉층의 두께(d4)는 0.1mm~0.25mm이고; 및/또는, 상기 내접촉층의 재질은 스테인리스강이고, 상기 내접촉층의 두께(d5)는 0.1mm~0.25mm이다.
선택가능한 것은, 상기 절연층의 재질은 PP, PFA, PVDF, PTFE, ETFE와 PVC 중의 하나 또는 여러가지이다.
선택가능한 것은, 상기 절연 접착부는 냉각온도에서 상기 도전 접착부, 상기 용접 접착부 사이의 접착강도가 5.0N/mm보다 작거나 같다.
선택가능한 것은, 상기 절연 접착부의 면적(S1)과 상기 절연층의 면적(S2)은 S1/S2>＝0.6을 충족시키고; 및/또는, 상기 절연 접착부의 면적(S1)과 상기 외접촉층의 면적(S3)은 S1/S3>＝0.5를 충족시킨다.
선택가능한 것은, 상기 도전 접착부는 상기 절연 접착부의 제1 표층에 접근하여 제1 접착 보강층을 설치하여, 상기 절연 접착부와의 접착강도를 보강하기 위한 것이고; 및/또는, 상기 용접 접착부는 상기 절연 접착부의 제2 표층에 접근하여 제2 접착 보강층을 설치하여, 상기 절연 접착부와의 접착강도를 보강하기 위한 것이다.
선택가능한 것은, 상기 측벽에는 연신부가 더 설치되고, 상기 연신부는 상기 용접 지지부에서 돌출되어 일정한 높이(h) 만큼 밖으로 연신되되, 상기 연신높이(h)는 상기 절연 접착부의 두께(d3)와 상기 외접촉층의 두께(d4)의 합보다 크거나 같은 조건을 충족시킨다.
선택가능한 것은, 상기 배터리 하우징은 보호재를 더 포함하고, 상기 보호재는 상기 실링 커버와 상기 바템 하우징이 밀봉된 후 상기 연신부, 상기 용접부, 상기 절연 접착부와 상기 외접촉층의 외측 엣지부에 형성된 요홈에 있는 액체 접착제로 상온에서 경화되어 형성된다.
선택가능한 것은, 상기 용접 홀개구부 내측에는 절연유닛이 설치되고, 상기 절연유닛은 배터리 셀의 하나의 전극이 상기 전극 접촉부와 전기적으로 연결될 때 상기 내접촉층과 접촉되어 단락되는 것을 방지하기 위한 것이다.
본 발명은 배터리를 더 제공하였는 바, 이는 배터리 셀과 상술한 배터리 하우징을 포함하고, 상기 배터리 셀 중의 하나의 전극은 상기 배터리 하우징의 외접촉층과 전기적으로 연결되고, 또 다른 전극은 상기 배터리 하우징의 내접촉층 및/또는 바템 하우징과 전기적으로 연결된다.
본 발명은 배터리 하우징을 바템 하우징과 실링 커버로 분할하고, 실링 커버를 외접촉층, 절연층과 내접촉층으로 분할하되, 여기서, 외접촉층의 전극 접촉부는 절연층과 내접촉층을 관통하여 배터리 셀 중의 하나의 전극과 전기적으로 도통되도록 하고, 배터리 셀의 또 다른 전극은 바템 하우징과 전기적으로 도통되며, 내접촉층과 바템 하우징은 용접된 후 배터리 셀을 패키징할 수 있는데, 내접촉층과 외접촉층이 절연층에 의해 절연되기에, 바템 하우징 역시 외접촉층과 절연되므로, 배터리 셀의 두개의 전극이 서로 도통되어 단락되는 것을 방지할 수 있고; 실링 커버의 내접촉층과 외접촉층이 사전에 절연되었기에, 실링 커버로 바템 하우징을 패키징할 때, 내접촉층과 바템 하우징을 용접하기만 하면 되어, 절연막을 더 설치할 필요가 없어, 배터리의 패키징 과정을 간략화할 수 있어, 패키징 효율이 향상되고; 이밖에, 절연 접착부와 배터리 하우징 내부의 접촉면적(S0)을 S0<＝π*D2*d3*1/2로 한정하여, 절연 접착부가 전해액 중에 노출되는 면적을 감소시킬 수 있어, 전해액이 절연층을 부식시키는 것을 줄여, 절연층이 외접촉층과 내접촉층에 대한 접착 안정성이 확보되도록 한다.
본 발명 실시예 또는 선행기술 중의 기술적 해결수단을 보다 더 명확하게 설명하기 위해, 이하 실시예 또는 선행기술을 설명할 때 사용해야 할 도면을 간단하게 소개하는 바, 자명한 것은, 이하 기술되는 내용 중의 도면은 단지 본 발명의 일부 실시예일 뿐, 본 분야의 당업자에 있어서, 진보성 창출에 힘쓰지 않는 전제하에서, 이러한 도면에 도시된 구조로 기타의 도면을 획득할 수도 있다.
도 1은 본 발명 배터리 하우징의 일 실시예의 구조 분해도이고;
도 2는 본 발명 배터리 하우징의 일 실시예의 단면 분해도이고;
도 3은 본 발명 배터리 하우징의 일 실시예의 단면 모식도이고;
도 4는 본 발명 중 실링 커버의 일 실시예의 단면 모식도이고;
도 5는 본 발명 배터리 하우징의 또 다른 실시예의 구조 분해도이다.
도 1은 본 발명 배터리 하우징의 일 실시예의 구조 분해도이고;
도 2는 본 발명 배터리 하우징의 일 실시예의 단면 분해도이고;
도 3은 본 발명 배터리 하우징의 일 실시예의 단면 모식도이고;
도 4는 본 발명 중 실링 커버의 일 실시예의 단면 모식도이고;
도 5는 본 발명 배터리 하우징의 또 다른 실시예의 구조 분해도이다.
이하 본 발명 실시예 중의 도면을 결합하여, 본 발명 실시예 중의 기술적 해결수단을 명확하고 완전하게 기술하되, 자명한 것은, 기술되는 실시예는 단지 본 발명의 일부 실시예일 뿐, 모든 실시예가 아니다. 본 발명 중의 실시예에 기반해보면, 본 기술분야의 당업자가 진보성 창출에 힘쓰지 않는 전제하에서 얻은 모든 기타 실시예는, 본 발명이 보호하고자 하는 범위에 모두 속할 것이다.
설명할 필요가 있는 것은, 본 발명 실시예가 방향성 지시(이를테면, 상, 하, 좌, 우, 전, 후……)에 관한 것이라면, 이 방향성 지시는 단지 어느 하나의 특정상태(도면에 도시된 바와 같이)에서 각 부재 사이의 상대적 위치관계, 움직임 상황 등을 해석하기 위한 것인데, 이 특정상태가 변화될 경우, 이 방향성 지시 역시 이에 따라 변화된다.
이밖에, 본 발명 실시예가 “제 1”, “제 2” 등에 관해 기술되었을 경우, 이 “제 1”, “제 2” 등의 기술된 내용은 단지 기술하기 위한 목적일 뿐, 그 상대적 중요성을 지시 또는 암시하거나 또는 지시되는 기술적 특징의 개수를 은연중 나타내는 것으로 이해해서는 아니된다. 따라서, “제 1”, “제 2”를 한정하는 특징은 적어도 하나의 이 특징을 명백하게 나타내거나 또는 은연중 포함할 수 있다. 이밖에, 전문에 나타난 “및/또는”의 뜻은, 세개의 병렬되는 방안을 포함하되, “A 및/또는 B”를 예로 들어, A 방안, 또는 B 방안을 포함하거나, A와 B를 동시에 만족시키는 방안을 포함한다. 이밖에, 각 실시예 사이의 기술적 해결수단은 서로 결합될 수 있지만, 본 분야의 당업자가 실시가능한 것을 기반으로 해야 하는 바, 기술적 해결수단을 결합함에 있어서 서로 모순되거나 실시불가능할 경우, 이러한 기술적 해결수단을 결합할 수도 없고, 본 발명이 보호하고자 하는 범위 내에도 속하지 않는다고 사료된다.
본 발명은 버튼형 배터리를 위한 배터리 하우징을 제공하였다.
본 발명 실시예에서, 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 이 배터리 하우징은 컵형의 바템 하우징(10)과 상기 바템 하우징(10)의 개구를 밀봉하기 위한 실링 커버(20)를 포함하고; 상기 바템 하우징(10)은 원형 또는 타원형의 밑벽(11)과 환형의 측벽(12)을 포함하고; 상기 실링 커버(20)는 외부에서부터 내부로 외접촉층(21), 절연층(22)과 내접촉층(23)을 순차적으로 포함하고; 상기 외접촉층(21)의 최대외경(D1)은 상기 내접촉층(23)의 최대외경(D2)보다 작고; 상기 외접촉층(21)은 전극 접촉부(211)와 도전 접착부(212)를 포함하고; 상기 절연층(22)은 절연 접착부(221)와 절연 홀개구부(222)를 포함하고; 상기 내접촉층(23)은 용접부(231), 용접 접착부(232)와 용접 홀개구부(233)를 포함하고; 상기 측벽(12)은 개구쪽과 접근하여 용접 지지부(121)를 설치하고; 상기 전극 접촉부(211)는 상기 절연 홀개구부(222)와 상기 용접 홀개구부(233)에 의해 상기 바템 하우징(10) 내측으로 향하여, 배터리 셀(50) 중의 하나의 전극과 전기적으로 연결되어 상기 외접촉층(21)이 배터리 셀(50)과 전기적으로 도통되도록 하기 위한 것이고; 상기 도전 접착부(212)는 상기 절연 접착부(221)와 심리스 접착되어, 상기 실링 커버(20) 강도를 보강하고 외부 물이 상기 배터리 하우징 내부로 침투되는 것을 방지하기 위한 것이고; 상기 용접부(231)는 상기 용접 지지부(121)와 용접 연결되어, 상기 실링 커버(20)와 상기 바템 하우징(10)이 밀봉되도록 하기 위한 것이고; 상기 용접 접착부(232)는 상기 절연 접착부(221)와 심리스 접착되어, 상기 실링 커버(20) 강도를 보강하고, 상기 절연 접착부(221)와 상기 배터리 하우징 내부가 직접 접촉되는 면적을 감소하고 외부 물이 배터리 하우징 내부로 침투되는 것을 방지하기 위한 것이고;
상기 실링 커버(20)와 상기 바템 하우징(10)이 밀봉되기 전에, 상기 절연 접착부(221)는 100℃보다 높거나 같을 때 열수축율이 6％ 이하인 절연 전해액 부식방지 재료에 의해 용융된 후 상기 도전 접착부(212), 상기 용접 접착부(232)와 심리스 접착되고, 냉각상온에서 상기 도전 접착부(212), 상기 용접 접착부(232)사이의 접착강도가 제곱 밀리미터당 1.0N보다 크거나 같고, 상기 절연 접착부(221)의 두께(d3)는 0.01mm~2.5mm이고, 상기 절연 접착부(221)와 상기 배터리 하우징 내부의 접촉면적(S0)은 S0<＝π*D2*d3*1/2를 충족시키되, 구체적인 예를 들어 설명하자면, d3은 0.01mm, 0.05mm, 0.1mm, 0.15mm, 0.2mm, 0.25mm, 0.3mm, 0.35mm, 0.5mm, 1.0mm, 1.2mm, 1.4mm, 1.6mm, 1.8mm, 2.0mm, 2.5mm으로 구체적으로 디자인될 수 있고, 소형의 버튼형 배터리에 있어서, 바람직한 선택두께(d1)는 0.15mm~0.25mm인데, 구체적인 절연 접착부의 두께는 구체적인 제품에 의해 구체적으로 디자인될 수 있는 것으로 이해되는 바, 바람직하게는, 절연 접착부와 절연층(22)은 일체로 성형된 구조이다.
선행기술과 비교해보면, 본 출원의 배터리 하우징은 기존에 비해, 밀봉할 때 용접을 사용하는데, 이는 밀봉성과 안정성을 아주 잘 향상시켰는 바, 하우징 사이의 물리적 작용력에 의해 압축되어 밀봉되는 것이 아니고, 실링 커버(20)는 사전에 미리 제작한 것이기에, 절연 접착부(221)에 의해 절연시키면, 절연성을 향상시킬 수 있는 동시에, 일정한 조건에서 보호작용을 일으킬 수 있다. 나아가, 본 출원의 배터리 하우징의 실링 커버(20)는 3층구조를 사용하였기에, 이 구조의 안정성과 견고성이 보강되었고, 절연 접착부가 2층 스테인리스강 사이에 위치하기에, 그 방수와 전해액 부식 방지하는 특성이 모두 아주 강하고, 절연 접착부와 배터리 하우징 외부 접촉면적이 아주 작아, 외계의 수분이 배터리 하우징 내에 진입하는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 동시에, 접촉면적이 작아지고, 아울러 절연 접착부(221)와 배터리 하우징 외부와 배터리 하우징 내부의 경로길이가 비교적 길기에, 외계의 수분 등이 배터리 하우징 내부 배터리 셀과 전해액에 주는 영향을 진일보 방지하게 되고; 마찬가지로, 배터리 하우징 내부에 있어서, 절연 접착부(221)는 단지 내부 엣지가 배터리 하우징 내의 전해액과 접촉가능하기에, 전해액과 절연 접착부(221)의 접촉면적을 효과적으로 감소시킬 수 있고, 절연 접착부(221)를 효과적으로 보호할 수 있어, 전해액이 절연 접착부(221)에 주는 연화, 부식 등 영향을 방지하여, 배터리의 사용수명을 효과적으로 향상시키고, 나아가, 절연 접착부(221)가 배터리 하우징 내부로부터 배터리 하우징 외계까지의 경로 역시 비교적 길어, 배터리의 사용수명을 보다 더 향상시킬 수 있다.
바템 하우징(10)은 스테인리스강판으로 제조될 수 있고, 바템 하우징(10)의 개구는 위로 향하여, 배터리 셀(50)과 전해액을 수용하기 위한 거이고; 여기서, 밑벽(11)과 측벽(12)은 일체로 사출성형가능하고, 용접고정될 수도 있어, 여기서 이에 대해 한정하지 않는다. 실링 커버(20)의 외접촉층(21)과 내접촉층(23)은 스테인리스강판으로 제조될 수 있되, 여기서, 외접촉층(21)은 배터리 셀(50) 중의 하나의 전극과 연결되기 위한 것이고, 내접촉층(23)은 바템 하우징(10)과 연결되어 배터리 셀(50)의 또 다른 전극과 연결되기 위한 것이다. 외접촉층(21)과 내접촉층(23) 사이에 절연층(22)이 구비되기에, 외접촉층(21)과 내접촉층(23)이 서로 절연됨으로써, 바템 하우징(10)과 실링 커버(20)가 서로 절연되어, 배터리 셀(50)의 두개의 전극이 서로 도통되는 것을 방지하도록 하여, 실링 커버(20)와 바템 하우징(10)의 밑벽(11)이 배터리의 두개의 출력전극을 각각 형성할 수 있도록 할 뿐만아니라, 두개의 출력전극이 서로 도통되어 단락되는 것을 방지할 수도 있다. 선행기술에 비해, 현재 버튼형 배터리의 하우징은 상하 하우징을 사용하여 결합되고, 중간은 플라스틱 절연링인 바, 배터리 하우징 측벽에 있어서, 이는 3층구조를 구비하고, 본 출원의 배터리 하우징 측벽(12)은 단지 일층일 수 있어, 동일한 크기의 하우징일 경우, 본 출원의 배터리 하우징은 내부의 사용가능한 공간을 넓혀, 배터리의 전반 용량을 늘이는 것에 유리하다.
용접부(231)는 즉 내접촉층(23)을 용접 지지부(121)와 용접시키기 위한 위치이고, 용접부(231)는 내접촉층(23)의 둘레벽에 구비된다. 외접촉층(21)의 최대외경(D1)은 내접촉층(23)의 최대외경(D2)보다 작은 바, 즉 용접부(231)는 반경방향으로 외접촉층(21)의 둘레벽에 돌출되어, 외접촉층(21)의 둘레벽과 용접 지지부(121) 사이에 간격이 생기도록 하여, 외접촉층(21)과 측벽(12)이 접촉되는 것을 방지한다. 용접 홀개구부(233)는 즉 내접촉층(23)이 개구되는 위치이고, 용접 접착부(232)는 절연층(22)과 접착되기 위한 것이다. 여기서, 용접부(231)는 측벽(12)과 용접되어, 실링 커버(20)와 바템 하우징(10)이 서로 고정될 수 있을 뿐만아니라, 내접촉층(23)과 측벽(12)이 전기적으로 도통될 수도 있다. 절연층(22)의 절연 홀개구부(222)는 내접촉층(23)의 용접 홀개구부(233)와 대응됨으로써, 외접촉층(21)의 전극 접촉부(211)는 절연 홀개구부(222)와 용접 홀개구부(233)에 의해 배터리 하우징 내부를 향할 수 있고; 절연 홀개구부(222)와 용접 홀개구부(233)는 실링 커버(20)의 중부에 개구 설치될 수 있어, 전극 접촉부(211)가 측벽(12) 각 위치와 충분한 간격을 유지할 수 있도록 한다.
배터리 셀(50)의 전극은 절연 홀개구부(222)와 용접 홀개구부(233)를 거쳐 전극 접촉부(211)와 접촉되도록 연신될 수 있고, 전극 접촉부(211)가 아래로 돌출 설치되어 배터리 셀(50) 전극과 접촉될 수 있도록 한다. 설명할 필요가 있는 것은, 배터리 셀(50)의 전극이 위로 연신되어 전극 접촉부(211)와 접촉되면, 배터리 셀(50)은 내접촉층(23)을 피하게 된다. 절연 접착부(221)의 최상면과 밑면은 각각 도전 접착부(212)와 용접 접착부(232)에 접착 고정되어, 외접촉층(21)와 내접촉층(23)이 절연 연결되도록 한다. 내접촉층(23)은 측벽(12)과 용접 밀봉되고, 외접촉층(21)과 내접촉층(23)은 절연층(22)에 의해 심리스 접착되어, 실링 커버(20)로 바템 하우징(10)을 밀폐할 수 있다. 여기서, 내접촉층(23)과 측벽(12)을 용접할 때, 내접촉층(23)과 외접촉층(21)은 이미 절연 연결되었기에, 절연막을 따로 설치할 필요가 없다.
절연층(22)은 절연성능과 전해액 부식방지 성능을 갖는 재료로 제조되는데, 100℃보다 높거나 같을 때의 열수축율이 6％ 이하일 때, 열수축율은 열가소성 재료가 고유의 열팽창율로 인해 발생하는 체적변화를 의미하는 바, 다시 말하자면, 온도가 100℃보다 높거나 같을 때, 절연층(22)의 체적변화량은 원체적의 6％를 초과하지 않으므로, 절연층(22)이 충분히 용융된 후 내접촉층(23)과 외접촉층(21)에 충분히 연결될 수 있어, 접착효과를 확보하도록 한다. 절연층(22)은 냉각상온에서 도전 접착부(212), 상기 용접 접착부(232) 사이의 접착강도가 제곱 밀리미터당 1.0N보다 크거나 같아, 절연층(22)과 내접촉층(23), 외접촉층(21)와의 접착 안정성을 확보할 수 있고; 구체적으로, 상기 절연 접착부(221)는 냉각상온에서 상기 도전 접착부(212), 상기 용접 접착부(232) 사이의 접착강도가 5.0N/mm보다 작거나 같아, 실링 커버(20) 내부응력이 너무 높아지는 것을 방지되도록 하여, 후속적인 가공 또는 사용과정에서 실링 커버(20)가 내부 작용력으로 인해 파손되는 것을 방지할 수 있다. 절연 접착부(221)의 두께(d3)는 0.01mm~2.5mm로 설정되어, 절연 접착부(221)가 온도 또는 외부 작용력의 변화에 안정적으로 견딜 수 있도록 하여, 절연 접착부(221)의 접착 안정성이 향상되도록 하는 동시에, 실링 커버(20)의 전반 두께 사이즈를 합리적으로 제어할 수 있다.
상기 절연 접착부(221)와 상기 배터리 하우징 내부의 접촉면적(S0)은 S0<＝π*D2*d3*1/2를 충족시키고; 설명할 필요가 있는 것은, 절연 접착부(221)와 배터리 하우징 내부의 접촉면은 바로 절연 절연 홀개구부(222)가 전해액에 노출되는 면적인 바, 다시 말해서 절연 홀개구부(222)의 홀벽 면적이고; 절연 홀개구부(222)의 홀벽 면적S0＝π*d3*절연 홀개구부(222)의 구경, 다시 말해서, 절연 홀개구부(222)의 구경은 D2*1/2보다 작거나 같아야 하므로, 절연층(22) 두께(d3)가 충분하도록 확보된 기초상에서, 절연층(22)이 전해액 중에 노출되는 면적을 효과적으로 제어할 수 있어, 전해액이 절연층(22)을 부식시키는 것을 줄이도록 하거나, 또는 절연층(22)과 내접촉층(23)의 접촉면이 부식되는 것을 줄여, 절연층(22)의 구조 안정성 및 접착강도의 안정성이 향상되도록 하여, 절연층(22)이 내접촉층(23)으로부터 이탈되는 것을 방지하여, 배터리 하우징의 전반적인 안정성이 효과적으로 향상되도록 한다.
본 발명은 배터리 하우징을 바템 하우징(10)과 실링 커버(20)로 분할하고, 실링 커버(20)를 외접촉층(21), 절연층(22)과 내접촉층(23)으로 분할하되, 여기서, 외접촉층(21)의 전극 접촉부(211)는 절연층(22)과 내접촉층(23)을 관통하여 배터리 셀(50)의 하나의 전극과 전기적으로 도통되도록 하고, 배터리 셀(50)의 또 다른 전극은 바템 하우징(10)과 전기적으로 도통되며, 내접촉층(23)과 바템 하우징(10)은 용접된 후 배터리 셀(50)을 패키징할 수 있는데, 내접촉층(23)과 외접촉층(21)이 절연층(22)에 의해 절연되기에, 바템 하우징(10) 역시 외접촉층(21)과 절연되므로, 배터리 셀(50)의 두개의 전극이 서로 도통되어 단락되는 것을 방지할 수 있고; 실링 커버(20)의 내접촉층(23)과 외접촉층(21)이 사전에 절연되었기에, 실링 커버(20)로 바템 하우징(10)을 패키징할 때, 내접촉층(23)과 바템 하우징(10)을 용접하기만 하면 되어, 절연막을 더 설치할 필요가 없어, 배터리의 패키징 과정을 간략화할 수 있음으로써, 패키징 효율이 향상되고; 이밖에, 절연 접착부(221)와 배터리 하우징 내부의 접촉면적(S0)을 S0<＝π*D2*d3*1/2로 한정하여, 절연 접착부(221)가 전해액 중에 노출되는 면적을 감소시킬 수 있어, 전해액이 절연층(22)을 부식시키는 것을 줄여, 절연층(22)이 외접촉층(21)과 내접촉층(23)에 대한 접착 안정성이 확보되도록 한다.
구체적으로, 상기 외접촉층(21)의 재질은 스테인리스강이고, 상기 외접촉층(21)의 두께(d4)는 0.1mm~0.25mm이고; 및/또는, 상기 내접촉층(23)의 재질은 스테인리스강이고, 상기 내접촉층(23)의 두께(d5)는 0.1mm~0.25mm이다. 구체적인 예를 들어 설명하자면, d4와 d5는 0.1mm, 0.15mm, 0.2mm, 0.25mm, 0.3mm, 0.35mm, 0.5mm, 1.0mm, 1.2mm, 1.4mm, 1.6mm, 1.8mm, 2.0mm, 2.5mm으로 구체적으로 디자인될 수 있다. 스테인리스강은 304스테인리스강일 수 있고, 니켈을 비교적 많이 함유하고, 실온에서 오스테나이트 단상조직을 이루어, 비교적 높은 내부식성을 구비하고, 비교적 좋은 냉간성형과 용접성을 구비하여, 저온, 실온 및 고온에서 모두 비교적 높은 가소성과 인성을 구비한다. 외접촉층(21)과 내접촉층(23)을 SUS304로 설치하여, 실링 커버(20)가 가공과정에 있어서의 구조 안정성 및 배터리 하우징으로 사용될 때의 화학적 안정성을 확보할 수 있다.
외접촉층(21)의 두께(d4)와 내접촉층(23)의 두께(d5)를 0.1mm~0.25mm로 설정하여, 외접촉층(21)과 내접촉층(23)이 충분한 구조강도를 구비할 수 있을 뿐만아니라, 실링 커버(20)의 전반적인 두께 사이즈를 합리적으로 제어할 수도 있다. 실제응용에서, 상기 절연층(22)의 재질은 PP(폴리프로필렌), PFA(소량 퍼플루오로프로필비닐에테르와 폴리테트라플루오로에틸렌의 공중합체), PVDF(폴리비닐리덴플루오라이드), PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌), ETFE(에틸렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체), PVC(폴리염화비닐) 중의 하나 또는 여러가지이다.
일 실시예에서, 상기 절연 접착부(221)의 면적(S1)과 상기 절연층(22)의 면적(S2)은 S1/S2>＝0.6을 충족시키고; 및/또는, 상기 절연 접착부(221)의 면적(S1)과 상기 외접촉층(21)의 면적(S3)은 S1/S3>＝0.5을 충족시켜, 절연층(22)과 외접촉층(21)의 접착면적을 효과적으로 확보하여, 절연층(22)과 외접촉층(21)의 연결 안정성을 향상시킬 수 있고; 아울러 절연 홀개구부(222)의 크기를 합리적으로 제어할 수도 있어, 전극 접촉부(211)의 면적을 효과적으로 제어하여, 외접촉층(21)의 면적이용률이 향상되도록 한다.
일 실시예에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 도전 접착부(212)는 상기 절연 접착부(221)의 제1 표층에 접근하여 제1 접착 보강층(213)을 설치하여, 상기 절연 접착부(221)와의 접착강도를 보강하기 위한 것이고; 및/또는, 상기 용접 접착부(232)는 상기 절연 접착부(221)의 제2 표층에 접근하여 제2 접착 보강층(234)을 설치하여, 상기 절연 접착부(221)와의 접착강도를 보강하기 위한 것이다. 제1 접착 보강층(213)의 구체적인 형식은 한정되지 않는 바, 절연 접착부(221)와의 연결면적을 증가시켜, 접착강도가 보강되도록 할 수 있는 조건을 충족하기만 하면 된다. 예를 들어, 제1 접착 보강층(213)은 돌기로 설치될 수 있다. 제2 접착 보강층(234)의 구체적인 형식과 작용은 제1 접착 보강층(213)을 참조가능한 바, 설명할 필요가 있는 것은, 제1 접착 보강층(213)와 제2 접착 보강층(234)은 절연층(22)을 사이에 두고 간접적으로 결합가능하여, 외접촉층(21), 절연층(22)과 내접촉층(23) 이 삼자의 결합 안정성이 보다 더 향상되도록 한다.
구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1 접착 보강층(213)은 상기 제1 스테인리스강층이 상기 절연 접착부(221)의 제1 표층에 접근하여 그릿 블라스팅 처리를 진행하여, 균일한 제1 매트층을 형성하고; 및/또는 상기 제2 접착 보강층(234)은 상기 제2 스테인리스강층이 상기 절연 접착부(221)의 제2 표층에 접근하여 그릿 블라스팅 처리를 진행하여, 균일한 제2 매트층을 형성한다. 이해가능한 것은, 본 실시예 중의 균일은 절대적인 균일을 의미하는 것이 아니라, 제1 표층이 그릿 블라스팅 처리를 거친 후 형성되는 자연스럽고 균일한 매트를 의미한다. 제1 매트층은 제1 표층 각 부위와 절연 접착부(221)의 부착력이 더욱 균일해질 수 있도록 하여, 응력이 집중되는 것을 방지한다. 마찬가지로, 제2 매트층도 제2 표층 각 부위와 절연 접착부(221)의 부착력이 더욱 균일해질 수 있도록 한다. 그릿 블라스팅 처리를 거쳐 제1 접착 보강층(213)과 제2 접착 보강층(234)을 형성하여, 제1 접착 보강층(213)과 제2 접착 보강층(234)의 가공방식을 간략화할 수 있어, 가공효율이 향상되도록 한다.
또 다른 실시예에서, 상기 제1 접착 보강층(213)은 상기 제1 표층에 돌출되어 상기 제1 표층과 일정한 경사각도를 가지는 제1 경사편이고, 상기 제1 경사편의 높이는 상기 절연 접착부(221)의 두께보다 작고, 상기 제2 접착 보강층(234)은 상기 제2 표층에 돌출되어 상기 제2 표층과 일정한 경사각도를 가지는 제2 경사편이고, 상기 제2 경사편의 높이는 상기 절연 접착부(221)의 두께보다 작고, 상기 제1 경사편과 상기 제2 경사편은 경사방향이 반대되어, 서로 교체되도록 설치된다. 제1 경사편의 개수는 다수개로서 제1 표층에 분포되고, 용융된 점착 절연층(22)은 이웃하는 두개의 제1 경사편 사이의 공간에 충진가능하여, 각 제1 경사편의 측면과 부착 연결되도록 한다. 제1 경사편의 높이 즉 제1 경사편 말단과 제1 표층의 수직간격, 제1 경사편의 높이는 절연 접착부(221)의 두께보다 작아, 제1 경사편이 절연 접착부(221)를 관통한 후 제2 스테인리스강층과 접촉되는 것을 방지할 수 있다. 제2 경사편의 분포방식과 작용은 제1 경사편을 참조할 수 있다. 제1 경사편과 제2 경사편은 길이방향에서 서로 교체되도록 설치되어, 절연 접착부(221)에 삽입된 제1 경사편과 제2 경사편은 서로 인접할 수 있어, 절연 접착부(221) 두께를 줄이지 않는 기초상에서 외접촉층(21)과 내접촉층(23)이 더욱 접근시킬 수 있어, 실링 커버(20)의 구조강도가 향상되도록 한다.
또 다른 실시예에서, 상기 제1 접착 보강층(213)은 상기 제1 표층에 함몰되는 제1 요홈이고, 상기 제1 요홈의 함몰방향은 상기 절연 접착층 방향과 멀어지고; 및/또는 제2 접착 보강층(234)은 상기 제2 표층에 함몰되는 제2 요홈이고, 상기 제2 요홈의 함몰방향은 상기 절연 접착층 방향과 멀어진다. 제1 요홈의 개수는 다수개이고, 다수의 제1 요홈은 제1 표층에 분포되고, 용융된 절연 접착부(221)는 제1 요홈에 충진될 수 있어, 제1 표층과의 연결면적이 증가되도록 하여, 외접촉층(21)과 절연 접착부(221)의 접착강도를 보강시킨다. 제2 요홈의 배치방식과 작용은 제1 요홈을 참조할 수 있어, 여기서 더이상 진술하지 않는다.
일 실시예에서, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 측벽(12)에는 연신부(122)가 더 설치되고, 상기 연신부(122)는 상기 용접 지지부(121)에 돌출되어 일정한 높이(h)만큼 밖으로 연신되고, 상기 연신높이(h)는 상기 절연 접착부(221)의 두께(d3)와 상기 외접촉층(21)의 두께(d4)의 합보다 크거나 같은 조건을 충족시킨다. 연신부(122)는 용접 지지부(121)의 최상부로부터 위로 연신되고, 연신부(122)의 최상부는 외접촉층(21)의 최상면에 돌출되어, 연신부(122)가 외접촉층(21)에 씌움 설치되는 보호커버와 연결되도록 하여, 실링 커버(20)를 효과적으로 보호한다.
구체적으로, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 배터리 하우징은 보호재(30)를 더 포함하고, 상기 보호재(30)는 상기 실링 커버(20)와 상기 바템 하우징(10)이 밀봉된 후 상기 연신부(122), 상기 용접부(231), 상기 절연 접착부(221)와 상기 외접촉층(21)의 외측 엣지부에 형성된 요홈에 있는 액체 접착제로 상온에서 경화되어 형성된다. 절연 접착부(221)는 외접촉층(21) 둘레벽의 일부분 최상면에 형성된 요홈의 밑부분에 돌출되고, 외접촉층(21)의 둘레벽과 연신부(122)의 내측 둘레벽은 요홈의 홈벽을 형성하되, 요홈이 외접촉층(21)의 둘레방향으로 연신되도록 한다. 보호재(30)는 절연 접착층의 돌출부분의 최상면을 피복할 수 있을 뿐만아니라, 외접촉층(21)과 연신부(122)를 효과적으로 이격시킬 수 있어, 외접촉층(21)과 내접촉층(23) 또는 측벽(12)이 전기적으로 도통되는 것을 방지한다. 이해가능한 것은, 보호재(30)를 액체 접착제로 경화 형성되도록 설치하여, 외접촉층(21)과 내접촉층(23) 또는 연신부(122)를 절연시킬 수 있을 뿐만아니라, 보호재(30)가 외접촉층(21) 또는 연신부(122)에 대한 작용력 압력을 줄일 수도 있어, 외접촉층(21) 또는 연신부(122) 변형에 편리하여, 배터리 하우징의 구조 안정성을 확보하였다.
실제응용에서, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 용접 홀개구부(233) 내측에는 절연유닛(40)이 설치되고, 상기 절연유닛(40)은 배터리 셀(50)의 하나의 전극이 상기 전극 접촉부(211)와 전기적으로 연결될 때 상기 내접촉층(23)과 접촉하여 단락되는 것을 방지하기 위한 것이다. 절연유닛(40)은 환상으로 설치될 수 있고 용접 홀개구부(233)의 둘레방향으로 연신되며, 절연유닛(40)은 용접 홀개구부(233)의 홀벽과 접근할 수 있어, 용접 홀개구부(233)에 대해 피복효과를 일으키도록 하여, 전극 접촉부(211)와 연결되는 전극이 내접촉층(23)과 접촉되는 것을 방지할 수 있어, 배터리 셀(50)의 두개의 전극 단락을 진일보 방지하도록 한다.
일 실시예에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 절연층(22)은 적층되는 제1 접착층(223), 도통 방지층(224)과 제2 접착층(225)을 포함할 수 있되, 여기서, 제1 접착층(223)은 외접촉층(21)과 도통 방지층(224)을 접착하고, 제2 접착층(225)은 내접촉층(23)과 도통 방지층(224)을 접착하며, 도통 방지층(224)은 외접촉층(21)과 내접촉층(23)이 서로 절연되는 것을 확보할 수 있다. 이로써, 제1 접착층(223)과 제2 접착층(225)은 접착성능만 구비하면 되고, 도통 방지층(224)은 절연성능만 구비하면 되어, 서로 다른 기능 등급에 의해 절연층(22)의 두가지 성능을 구현하여, 상응한 등급의 접착성능과 절연성능을 보다 더 보강시킬 수 있어, 절연층(22)의 전반 성능이 향상되도록 한다.
본 발명은 배터리를 더 제공하였는 바, 이 배터리는 배터리 셀(50)과 배터리 하우징을 포함하고, 이 배터리 하우징의 구체적인 구조는 상기 실시예를 참조하고, 본 배터리가 상기 모든 실시예의 모든 기술적 해결수단을 사용하였기에, 적어도 상기 실시예의 기술적 해결수단으로 인한 유리한 효과를 구비하는 바, 여기서 더이상 일일이 진술하지 않는다. 여기서, 상기 배터리 셀(50) 중의 하나의 전극은 상기 배터리 하우징의 외접촉층(21)과 전기적으로 연결되고, 또 다른 전극은 상기 배터리 하우징의 내접촉층(23) 및/또는 바템 하우징(10)과 전기적으로 연결된다. 이 배터리는 버튼형 배터리로 설치될 수 있는데, 버튼형 배터리는 주로 전자제품에 적용되어, 전자제품에 전기적 에너지를 제공하도록 한다. 여기서, 전자제품은 이어폰, 손목시계 등일 수 있고, 전압이 비교적 작은 전자제품을 사용한다.
이상 상술한 내용은 단지 본 발명의 바람직한 실시예일 뿐, 본 발명의 특허범위를 한정하지 않는 바, 본 발명의 발명 구상에서, 본 발명 명세서 및 도면 내용에 대한 등가적 구조 변환을 이용하거나, 또는 직접/간접적으로 기타 관련 기술분야에 운용되는 것은 모두 본 발명의 특허보호범위 내에 포함될 것이다.
| 부호 | 명칭 | 부호 | 명칭 | 부호 | 명칭 |
| 10 | 바템 하우징 | 20 | 실링 커버 | 11 | 밑벽 |
| 12 | 측벽 | 21 | 외접촉층 | 22 | 절연층 |
| 23 | 내접촉층 | 211 | 전극 접촉부 | 212 | 도전 접착부 |
| 221 | 절연 접착부 | 222 | 절연 홀개구부 | 231 | 용접부 |
| 232 | 용접 접착부 | 233 | 용접 홀개구부 | 121 | 용접 지지부 |
| 213 | 제1 접착 보강층 | 234 | 제2 접착 보강층 | 122 | 연신부 |
| 30 | 보호재 | 40 | 절연유닛 | 50 | 배터리 셀 |
| 223 | 제1 접착층 | 224 | 도통 방지층 | 225 | 제2 접착층 |
Claims (10)
- 버튼형 배터리를 위한 배터리 하우징에 있어서,
상기 배터리 하우징은 컵형의 바템 하우징과 상기 바템 하우징의 개구를 밀봉하기 위한 실링 커버를 포함하고;
상기 바템 하우징은 원형 또는 타원형의 밑벽과 환형의 측벽을 포함하고;
상기 실링 커버는 외부에서부터 내부로 외접촉층, 절연층과 내접촉층을 순차적으로 포함하고;
상기 외접촉층의 최대외경(D1)은 상기 내접촉층의 최대외경(D2)보다 작고;
상기 외접촉층은 전극 접촉부와 도전 접착부를 포함하고;
상기 절연층은 절연 접착부와 절연 홀개구부를 포함하고;
상기 내접촉층은 용접부, 용접 접착부와 용접 홀개구부를 포함하고;
상기 측벽은 개구쪽과 접근하여 용접 지지부를 설치하고;
상기 전극 접촉부는 상기 절연 홀개구부와 상기 용접 홀개구부에 의해 상기 바템 하우징 내측으로 향하여, 배터리 셀 중의 하나의 전극과 전기적으로 연결되어 상기 외접촉층이 배터리 셀과 전기적으로 도통되도록 하기 위한 것이고;
상기 도전 접착부는 상기 절연 접착부와 심리스 접착되어, 상기 실링 커버 강도를 보강하고 외부 물이 상기 배터리 하우징 내부로 침투되는 것을 방지하기 위한 것이고;
상기 용접부는 상기 용접 지지부와 용접 연결되어, 상기 실링 커버와 상기 바템 하우징이 밀봉되도록 하기 위한 것이고;
상기 용접 접착부는 상기 절연 접착부와 심리스 접착되어, 상기 실링 커버 강도를 보강하고, 상기 절연 접착부와 상기 배터리 하우징 내부가 직접 접촉되는 면적을 감소하고 외부 물이 배터리 하우징 내부로 침투되는 것을 방지하기 위한 것이고;
상기 실링 커버와 상기 바템 하우징이 밀봉되기 전에, 상기 절연 접착부는 100℃보다 높거나 같을 때 열수축율이 6％ 이하인 절연 전해액 부식방지 재료에 의해 용융된 후 상기 도전 접착부, 상기 용접 접착부와 심리스 접착되고, 냉각상온에서 상기 도전 접착부, 상기 용접 접착부 사이의 접착강도가 제곱 밀리미터당 1.0N보다 크거나 같고, 상기 절연 접착부의 두께(d3)는 0.01mm~2.5mm이고, 상기 절연 접착부와 상기 배터리 하우징 내부의 접촉면적(S0)은 S0<＝ð*D2*d3*1/2를 충족시키는 것을 특징으로 하는 배터리 하우징.
- 제 1 항에 있어서,
상기 외접촉층의 재질은 스테인리스강이고, 상기 외접촉층의 두께(d4)는 0.1mm~0.25mm이고; 및/또는, 상기 내접촉층의 재질은 스테인리스강이고, 상기 내접촉층의 두께(d5)는 0.1mm~0.25mm인 것을 특징으로 하는 배터리 하우징.
- 제 1 항에 있어서,
상기 절연층의 재질은 PP, PFA, PVDF, PTFE, ETFE와 PVC 중의 하나 또는 여러가지인 것을 특징으로 하는 배터리 하우징.
- 제 1 항에 있어서,
상기 절연 접착부는 냉각온도에서 상기 도전 접착부, 상기 용접 접착부 사이의 접착강도가 5.0N/mm보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 배터리 하우징.
- 제 1 항에 있어서,
상기 절연 접착부의 면적(S1)과 상기 절연층의 면적(S2)은 S1/S2>＝0.6을 충족시키고; 및/또는, 상기 절연 접착부의 면적(S1)과 상기 외접촉층의 면적(S3)은 S1/S3>＝0.5를 충족시키는 것을 특징으로 하는 배터리 하우징.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 도전 접착부는 상기 절연 접착부의 제1 표층에 접근하여 제1 접착 보강층을 설치하여, 상기 절연 접착부와의 접착강도를 보강하기 위한 것이고; 및/또는, 상기 용접 접착부는 상기 절연 접착부의 제2 표층에 접근하여 제2 접착 보강층을 설치하여, 상기 절연 접착부와의 접착강도를 보강하기 위한 것을 특징으로 하는 배터리 하우징.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 측벽에는 연신부가 더 설치되고, 상기 연신부는 상기 용접 지지부에서 돌출되어 일정한 높이(h) 만큼 밖으로 연신되되, 상기 연신높이(h)는 상기 절연 접착부의 두께(d3)와 상기 외접촉층의 두께(d4)의 합보다 크거나 같은 조건을 충족시키는 것을 특징으로 하는 배터리 하우징.
- 제 7 항에 있어서,
상기 배터리 하우징은 보호재를 더 포함하고, 상기 보호재는 상기 실링 커버와 상기 바템 하우징이 밀봉된 후 상기 연신부, 상기 용접부, 상기 절연 접착부와 상기 외접촉층의 외측 엣지부에 형성된 요홈에 있는 액체 접착제로 상온에서 경화되어 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 하우징.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 용접 홀개구부 내측에는 절연유닛이 설치되고, 상기 절연유닛은 배터리 셀의 하나의 전극이 상기 전극 접촉부와 전기적으로 연결될 때 상기 내접촉층과 접촉되어 단락되는 것을 방지하기 위한 것을 특징으로 하는 배터리 하우징.
- 배터리 셀과 제 1 항 내지 제 9 항 중의 어느 한 항에 따른 배터리 하우징을 포함하고, 상기 배터리 셀 중의 하나의 전극은 상기 배터리 하우징의 외접촉층과 전기적으로 연결되고, 또 다른 전극은 상기 배터리 하우징의 내접촉층 및/또는 바템 하우징과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리.
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