WO2016171435A1 - 전기 이중층 소자 - Google Patents

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WO2016171435A1
WO2016171435A1 PCT/KR2016/003971 KR2016003971W WO2016171435A1 WO 2016171435 A1 WO2016171435 A1 WO 2016171435A1 KR 2016003971 W KR2016003971 W KR 2016003971W WO 2016171435 A1 WO2016171435 A1 WO 2016171435A1
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WO
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current collector
connection plate
under
double layer
winding unit
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/003971
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English (en)
French (fr)
Inventor
김영진
유기상
정관구
Original Assignee
주식회사 네스캡
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Filing date
Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • 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
    • H01G11/66—Current collectors
    • H01G11/70—Current collectors characterised by their structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • 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
    • H01G11/78—Cases; Housings; Encapsulations; Mountings
    • H01G11/80—Gaskets; Sealings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • 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
    • H01G11/78—Cases; Housings; Encapsulations; Mountings
    • H01G11/82—Fixing or assembling a capacitive element in a housing, e.g. mounting electrodes, current collectors or terminals in containers or encapsulations

Definitions

  • the present invention relates to an electric double layer device, and more particularly, to allow the under clamp to be lodged when the under connecting plate is pressed onto the first current collector, so that even when an external impact is applied, It can ensure a firm fixing, and when the upper connection plate is squeezed to the second current collector, the upper bracket can be embedded to ensure a firm fixing between the second current collector and the upper connection plate even when an external impact is applied. It is related with the electric double layer element which can be performed.
  • an electric double layer device is a device that stores electric energy, such as a battery, a capacitor, or an electrolytic capacitor, and performs charging and discharging using an electrode that can be energized. It is used for MP3 player or memory backup, or for driving motor of wind, solar, electric car or hybrid car.
  • an electric double layer refers to a layer in which a positive charge on one side and a negative charge are continuously placed on the other side or distributed in the same state in a thin film layer of an object. And typically, at the boundaries of different materials, rearrangements of charges occur and electric double layers are formed.
  • Such an electric double layer is closely related to various interfacial electrochemical phenomena, that is, electrode reaction, interfacial electrophoresis (interface electrophoresis), and colloidal stability.
  • One example is a capacitor as an electric double layer device.
  • the electric double layer capacitor functions to accumulate electricity like a battery by making an electrostatic layer on the interface between the activated carbon electrode and the organic electrolyte and using the electric double layer state as a function of the dielectric.
  • the electric charge accumulated in the electric double layer generated between the solid electrode and the solid or liquid electrolyte is used.
  • Capacitors have lower energy densities than batteries, but have excellent characteristics in terms of power density showing instantaneous high output, and have been applied in various fields such as semi-permanent lifespan exceeding several hundred thousand times.
  • the principle of the electric double layer capacitor is to put a pair of solid electrodes into the electrolyte ion solution and apply a DC voltage.
  • An anion is positively induced at the electrode polarized to the positive electrode and a cation is induced electrostatically at the electrode polarized to the negative electrode.
  • the stored charge can calculate the capacitance by the following equation (1).
  • the larger the specific surface area of the electrode, the larger the dielectric constant of the electrolyte, and the smaller the radius of ions in the double layer formation can obtain a larger capacity It can be seen.
  • the capacitance is determined by the internal resistance of the electrode, the relationship between the pore distribution of the electrode and the electrolyte ions, or the breakdown voltage.
  • the configuration of the electric double layer capacitor is composed of an electrode, a separator, an electrolyte, a current collector and a case.
  • the most important part of the capacitor is the choice of the material used for the electrode, but the capacitance also changes with different components.
  • the electrode material should have high electrical conductivity, high specific surface area, and be electrochemically stable.
  • a battery is exemplified as an electric double layer device.
  • a battery is a device that converts chemical energy of a chemical substance (active material) contained therein into electrical energy through an electrochemical redox reaction.
  • Cells represent a collection of two or more electrochemical cells, but are also commonly used in single cells.
  • Such a battery is composed of an electrochemical reaction instead of a chemical reaction so that the electrons can flow to the outside through the wire, and the electron flowing through the wire serves as a source of electrical energy to provide electrical utility.
  • the battery has active materials such as a cathode or a positive electrode and an anode or a negative electrode over the current collector, separated from each other by a separator, and also an electrolyte that enables ion transfer between the two electrodes. It is contained in an electrolyte.
  • the movement of a material is performed such that the cathode receives electrons from an external conductor and the cathode active material is reduced, the cathode that emits electrons to the conductor as the anode active material is oxidized, and the reduction reaction of the anode and the oxidation reaction of the cathode are chemically coordinated.
  • the electrolyte which enables it, together with a separator for preventing physical contact between the positive electrode and the negative electrode, should be arranged to interact to provide chemical energy as electrical energy.
  • the cathodes of the cells thus arranged basically give up electrons and oxidize themselves, the anodes accept electrons (with cations) and they are reduced so that when the cell is connected to an external load, the two electrodes are each electrochemically It makes a difference, and it's electric.
  • the electrons generated by the oxidation reaction of the cathode moves to the anode via an external load and reaches a cathode to cause a reduction reaction with the anode material, and thus anion (negative ion) and cation (positive) toward the cathode and anode in the electrolyte. completes the flow of electric charges by mass transfer of ions).
  • the inside of the electrolyte causes a reaction to continue to flow in the external conductor, thereby causing electrical work to be carried out.
  • Batteries can be classified into liquid electrolyte batteries and polymer electrolyte batteries according to the type of electrolyte. Generally, batteries using liquid electrolyte are called lithium ion batteries, and polymer electrolytes are called lithium polymer batteries.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a structure of a general electric double layer device
  • FIG. 2 is a schematic view illustrating a charging principle of an electric double layer capacitor applied to a general electric double layer device
  • FIG. 3 is an electric double layer capacitor applied to a general electric double layer device. This is a circuit diagram for explaining the charging / discharging power source.
  • a general electric double layer device 100 includes an electrode 10, an electrolyte 20, a current collector 30, a separator 40, a first lead terminal 61, and a second lead terminal 62. ).
  • the electric double layer device 100 when the electric double layer device 100 is compared to a battery, chemical energy of a chemical substance (active material) contained therein will be converted into electrical energy through an electrochemical redox reaction.
  • the electrode 10 overlaid on the whole 30 has an active material called a positive electrode and a negative electrode.
  • the electric double layer device 100 is described as a capacitor and the characteristics thereof are explained in more detail, energy is obtained by using a distribution in which + and ⁇ charges are arranged in contact with each other at a short distance at an interface between two different electrodes 10.
  • the high capacitance characteristic of farad unit is stored, and the performance change and deterioration due to the charge / discharge cycle are extremely small.
  • the electrode 10 stores the electric charge by the electric double layer formed at the interface with the electrolyte solution 20 using activated carbon having a large specific surface area, and the electrode 10 has a capacitance among the electrical characteristics.
  • internal resistance characteristics are the most important criteria for performance evaluation, so the specific resistivity of the material should be low, and it should be a porous structure, and the pore size and distribution among the porous structures should be simple and concentrated in a certain range.
  • the characteristics of the material of the electrode 10 dominate the inherent charge and discharge characteristics of the electric double layer capacitor.
  • the electrolyte 20 uses an organic solvent, a quaternary ammonium salt (organic), an aqueous sulfuric acid solution (aqueous solution), and the like.
  • organic solvent a quaternary ammonium salt
  • aqueous solution aqueous sulfuric acid solution
  • PC and ethylmethyl carbonate (EMC) and PC and dimethoxyethane (DME) can be mixed in organic solvent electrolytes to improve electrical conductivity.
  • the electrostatic capacitance per area of the electric double layer capacitor 100 using the organic electrolyte is 4 to 6 mW / cm 2, and since the electrical conductivity of the aqueous solution is higher than that of the organic type, the aqueous electrolyte is 5 to 10 mW / cm 2. It has excellent characteristics but also has disadvantages such as narrow potential window and decomposition.
  • the separator 40 uses a nonwoven fabric, porous polyethylene (PE), polypropylene (PP) film, or the like.
  • Figure 4a is a perspective view from above of the electric double layer device according to the prior art document
  • Figure 4b is a perspective view from below the electric double layer device according to the prior art document
  • Figure 5 is an exploded view showing the electrical double layer device according to the prior art document It is a perspective view
  • FIG. 6 is sectional drawing which shows the electric double layer element which concerns on a prior art document.
  • Figure 7a is a plan view showing a winding unit applied to the electric double layer device according to the prior art document
  • Figure 7b is a front sectional view showing a winding unit applied to the electric double layer device according to the prior art document
  • Figure 7c is a prior art document The main part exploded view which shows the winding unit applied to the electrical double layer element according to this.
  • the winding unit 10 applied to the prior art document has the first current collector 11 extending downward with the separator 10a interposed therebetween, and at the same time, the second current collector 12. It can be understood that the) is wound in a state extending upwards, for example, the first current collector 11 may be a negative electrode (-Electrode) and the second current collector 12 may be a positive electrode (+ Electrode), Of course, it can be reversed.
  • the first current collector 11 may be a negative electrode (-Electrode) and the second current collector 12 may be a positive electrode (+ Electrode), Of course, it can be reversed.
  • the electric double layer device is a winding unit 10 comprising a first current collector 11 and a second current collector 12 wound while being separated by a separator 10a as shown in FIGS. 4A to 7C. ), A case 20 accommodating the winding unit 10, a base 30 assembled to a lower portion of the case 20 and connected to the first current collector 11 of the winding unit 10, and a case ( And a cap 40 assembled on the upper portion 20 and connected to the second current collector 12 of the winding unit 10.
  • FIG. 8 is a sectional view showing main parts of the lower end of the case applied to the electric double layer device according to the prior art document, the bottom of the under connection side surface of the under terminal plate, and the edge of the under terminal plate
  • FIG. 9A is an electric double layer device according to the prior art document. It is a top view which shows the applied under connection plate
  • FIG. 9B is sectional drawing which shows the under connection plate applied to the electric double layer element which concerns on a prior art document.
  • the base 30 applied to the electric double layer element according to the prior art document is connected to the first current collector 11 of the winding unit 10, as shown in Figs.
  • an under connection plate 31 formed of an under connection side surface 31b which is bent downward from the edge of the under connection plate 31a and adheres to the inner circumference of the case 20, and the lower side of the under connection plate 31a. It is supported by the under terminal plate 32 which is in contact with the inner circumference of the under connecting side 31b, and further, the bottom of the case 20, the bottom of the under connecting side 31b and the edge of the under terminal plate 32 It is designed to be sealed by integral laser welding.
  • the under connection plate 31 is composed of an under connection plate 31a and an under connection side surface 31b, but the under connection plate (1) on the first current collector 11 of the winding unit 10 ( 31a) are connected to each other (laser welding to each other), and the underside connection side 31b is bent downward from the edge of the underconnection flat plate 31a to be in close contact with the inner periphery of the case 20, and in this state the case ( The lower end of 20), the lower end of the underside connection side 31b and the edge of the under terminal plate 32 are integrally laser welded to be sealed, so that not only simple fixing (improved productivity) but also rapid welding (one step improvement of workability) of three parts In addition to this, it is possible to achieve a firm coupling (improvement of binding property) and to maximize sealing.
  • FIG. 10A is a plan view showing an under terminal plate applied to an electric double layer device according to the prior art document
  • FIG. 10B is a cross-sectional view showing an under terminal plate applied to an electric double layer device according to the prior art document.
  • the under terminal plate 32 applied to the electric double layer device according to the prior art has a safety vent (Safety Vent) long groove 32a formed in the upper side, so that the gas pressure in the case 20 is increased. If it is up, it can be blown in advance.
  • a safety vent Safety Vent
  • the case 20 is typically made of aluminum, and the upper and lower lengths are large, so that when the thickness is thick, not only the weight is significant but also the material cost must be increased. Rather than increasing the thickness of the relatively small under terminal plate 32, the safety vent long groove (32a) is provided at this place to ensure stability while also reducing the cost of the material and to reduce the weight.
  • FIG. 11 is a sectional view showing main parts of a case and a cap applied to an electric double layer device according to the prior art document
  • FIG. 12A is a plan view showing an upper connection plate forming a cap applied to the electric double layer device according to the prior art document
  • FIG. 12B Is sectional drawing which shows the upper connection plate which becomes the structure of the cap applied to the electric double layer element which concerns on a prior art document
  • FIG. 13 is sectional drawing which shows the upper terminal plate which becomes the structure of the cap applied to the electric double layer element which concerns on prior art documents.
  • the cap 40 applied to the electric double layer element according to the prior art document is an upper connecting plate 41a connected to the second current collector 12 of the winding unit 10 and the upper as shown in FIGS. 11 to 13.
  • An upper terminal plate 42a having an upper connection plate 41 formed of an upper connection side surface 41b that is bent upward from an edge of the connection plate 41a, and supported by an upper edge of the upper connection plate 41a;
  • An upper terminal plate 42 having an upper terminal convex portion 42c that rises upward from the upper terminal border 42a is included.
  • a curling rubber 50 surrounding the upper side of the upper terminal border 42a of the upper terminal plate 42 from the outer circumference of the upper connecting side 41b of the upper connecting plate 41, and further including the case 20. Curling the upper end of the curling rubber 50 is made of a configuration including a curling portion 22 to press the upper side.
  • the upper connecting plate 41 and the upper terminal plate 42 are wider on the upper surface of the upper connecting plate 41a and the lower surface of the upper terminal border 42a, and on the side of the upper connecting side 41b and the upper terminal border 42a.
  • the bending rubber 50 is pressurized by the curling part 22 on the top of the case 20 while being bent and maintained in contact with each other, thereby maximizing airtightness and assembling easily. The productivity can be guaranteed.
  • the upper terminal plate 42 includes a contact protrusion 42b that protrudes on the upper end of the upper terminal border 42a and is pressed against the lower side of the curling rubber 50, as shown in FIG. 13. ) To maximize the air tightness.
  • the upper end of the upper connection side 41b and the upper terminal border 42a of the upper terminal plate 42 are integrated by laser welding at one time so that the workability and the firm coupling force can be exerted.
  • the workability and the firm coupling force can be exerted.
  • the curling rubber 50 applied to the electric double layer element according to the prior art document has a vertical portion 51 surrounding the outer periphery of the upper connection side 41b of the upper connection plate 41 and the upper connection as shown in FIG.
  • the horizontal portion 52 covering the upper end of the side surface 41b and the upper terminal border 42a of the upper terminal plate 42 and the side surface of the upper terminal convex portion 42c of the upper terminal plate 42 in an oblique direction. It includes an oblique portion 53 which is in close contact with the side surface of the upper terminal convex portion 42c by the curling portion 22 of the upper portion of the case 20.
  • the curling rubber 50 has an oblique part 53 together with the vertical part 42 and the horizontal part 52, the sealing rubber can be bent while wider surface area, thereby maximizing the sealing force.
  • the upper terminal convex portion 42c of the upper terminal plate 42 can be covered by the oblique portion 53, so that a short phenomenon with the upper end of the case 20 can be prevented in advance.
  • the curling rubber 50 includes an extension 54 extending downward from the vertical portion 42 to the upper end of the winding unit 10, and the case 20 is beaded to extend the 54.
  • the beading portion 21 By having the beading portion 21 to push the inside inwards, it is possible to prevent the phenomenon (short phenomenon) that can be in contact with each other when the upper portion of the winding unit 10 is close to the beading portion (21).
  • the upper terminal plate 42 has a center hole 42d drilled therein, and a rubber plug 42e is fitted into the center hole 42d. It includes an aluminum plug 42f welded to the top of the.
  • the base 30 is coupled to the lower part of the case 20, the winding unit 10 is assembled into the case 20, and then the vacuum is applied while the upper part of the case 20 is coupled to the cap 40.
  • the rubber plug 42e may be simply inserted and then welded as the aluminum plug 42f to be finally sealed.
  • the applicant of the present application further develops and develops an electric double layer device having the above characteristics.
  • an electric that can ensure a firm fixing between the first current collector and the under connecting plate is secured.
  • An object of the present invention is to provide an electric double layer device capable of realizing a more rigid fixing by performing a laser welding process with each other in a state where the under clamp is firmly embedded in the under connection plate.
  • An object of the present invention is to make the first current collector and the bottom connection plate close to each other so that the first current collector is gathered toward the center when the under angle is formed at the height of the outer and the middle bottom to press the under connection plate toward the first current collector. It is to provide an electric double layer device that can ensure the.
  • An object of the present invention is to allow the upper bracket to be lodged when the upper connection plate is pressed into the second current collector, so that even if an external impact is applied, the electrical that can ensure a firm fixing between the second current collector and the upper connection plate. In providing a double layer device.
  • An object of the present invention is to provide an electric double layer device capable of realizing a more robust fixing by performing laser welding processes with each other while the upper clamp is firmly embedded in the upper connection plate.
  • the upper bracket is formed at the height of the outer and middle bottom to press the upper connection plate toward the second current collector so that the second current collector is collected toward the center so that the second current collector and the upper connection plate are intimately connected to each other. It is to provide an electric double layer device that can ensure the.
  • An object of the present invention is to project the under cramped by the burring of the under-circuit hole drilled in the under-connection plate, and to protrude the upper cramp by the burring process of the upper circulation hole drilled in the upper connection plate
  • the present invention provides an electric double layer device capable of protruding the under clamp and the upper clamp together while forming the under circulation hole or the upper circulation hole.
  • An object of the present invention is to provide a beading rubber separately from the curling rubber to facilitate the combination of the curling rubber and the beading rubber, in particular, the beading rubber can be designed to have a relatively thicker volume portion corresponding to the beading portion
  • the present invention provides an electric double layer device capable of thoroughly preventing leakage of electrolyte while minimizing tearing due to thinness during beading of a case.
  • a winding unit comprising a first current collector and a second current collector, which are wound while being separated by a separator, a case accommodating the winding unit, and a base assembled to a lower portion of the case and connected to the first current collector of the winding unit. And a cap assembled to an upper portion of the case and connected to a second current collector of the winding unit.
  • the base includes an under connection plate connected to a first current collector of the winding unit, and an under terminal plate fixed to the cap while supporting a lower side of the under connection plate.
  • the under connection plate is characterized in that the technical features of the under configuration including an under bracket projecting to be stuck while being pressed on the first current collector.
  • a winding unit comprising a first current collector and a second current collector, which are wound while being separated by a separator, a case accommodating the winding unit, and a base assembled to a lower portion of the case and connected to the first current collector of the winding unit. And a cap assembled to an upper portion of the case and connected to a second current collector of the winding unit.
  • the cap includes an upper connecting plate connected to the second current collector of the winding unit, and an upper terminal plate supporting an upper side of the upper connecting plate,
  • the upper connection plate is characterized in that the technical features of the upper configuration including an upper bracket projecting to be stuck while being pressed on the second current collector.
  • the under clamp when the under-connection plate is pressed onto the first current collector, the under clamp can be lodged, thereby ensuring a firm fixing between the first current collector and the under-connection plate even when an external impact is applied. .
  • the present invention has an effect that can achieve a more firm fixing by performing a laser welding process between the two in the state that the under clamp is firmly embedded in the under connection plate.
  • the first current collector when the under angle is formed at the height of the outer and the middle bottom to press the under connecting plate toward the first current collector, the first current collector is gathered toward the center to ensure close connection between the first current collector and the under connecting plate. It can be effective.
  • the upper bracket when the upper connection plate is pressed onto the second current collector, the upper bracket can be lodged, thereby ensuring a firm fixing between the second current collector and the upper connection plate even when an external impact is applied. .
  • the present invention has an effect that can achieve a more solid fixing by performing a laser welding process with each other in the state that the upper clamp is firmly embedded in the upper connection plate.
  • the second current collector when the upper bracket is formed at the height of the outer and the middle bottom to press the upper connection plate toward the second current collector, the second current collector is collected toward the center to ensure close connection between the second current collector and the upper connection plate. It can be effective.
  • the present invention protrudes and forms the under cramped by the burring process of the under-circuit hole drilled in the under connection plate, and protrudes the upper cramp by the burring process of the upper circulation hole drilled in the upper connection plate, While forming the circulation hole or the upper circulation hole, the under clamp and the upper clamp can be formed together, thereby ensuring the productivity together.
  • the upper connection plate and the upper terminal plate are bent to the upper surface of the upper connection plate and the lower surface of the upper terminal border and to the upper connection side and the upper terminal border of the upper side while curling at the top of the case while maintaining contact with each other.
  • the present invention can provide a beading rubber separately from the curling rubber to facilitate the combination of the curling rubber and the beading rubber, in particular the beading rubber can be designed to have a relatively thicker volume portion corresponding to the beading part Minimizing the tearing phenomenon due to the thinness of the bead has an effect that can be prevented more thoroughly until the leakage of the electrolyte.
  • the protruding edges are dissolved together and spread out, thereby effectively sealing the center hole of the upper terminal plate.
  • 1 is a schematic view showing the structure of a general electric double layer device.
  • Figure 2 is a schematic diagram for explaining the charging principle of the electric double layer capacitor applied to the general electric double layer device.
  • FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a charging / discharging power of an electric double layer capacitor applied to a general electric double layer element.
  • Figure 4a is a perspective view from above of the electric double layer device according to the prior art document.
  • Figure 4b is a perspective view of the electric double layer device according to the prior art from the bottom.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view showing an electric double layer device according to the prior art document.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing an electric double layer device according to the prior art document.
  • FIG. 7A is a plan view showing a winding unit applied to an electric double layer device according to the prior art document.
  • FIG. 7B is a half sectional view showing a winding unit applied to an electric double layer device according to the prior art document.
  • 7C is an exploded view of a main portion of a winding unit applied to an electric double layer device according to the prior art document.
  • Fig. 8 is a sectional view showing the main parts of the lower end of the case applied to the electric double layer element according to the prior art document, the lower end of the under terminal side of the under terminal plate, and the edge of the under terminal plate.
  • 9A is a plan view showing an underconnection plate applied to an electric double layer device according to the prior art document.
  • 9B is a cross-sectional view showing an under connection plate applied to an electric double layer device according to the prior art document.
  • 10A is a plan view showing an under terminal plate applied to an electric double layer device according to the prior art document.
  • 10B is a cross-sectional view showing an under terminal plate applied to an electric double layer device according to the prior art document.
  • FIG. 11 is a sectional view showing the main parts of a case and a cap applied to an electric double layer device according to the prior art document.
  • Fig. 15 is a cross-sectional view showing an upper terminal plate, a rubber plug, and an aluminum plug that constitute the cap applied to the electric double layer device according to the prior art document.
  • 16 is a longitudinal sectional view showing an electric double layer device according to the present invention.
  • 17A is a longitudinal sectional view showing a state in which an under connecting plate and an upper connecting plate are coupled with a winding unit applied to an electric double layer device according to the present invention interposed therebetween;
  • Fig. 17B is a longitudinal sectional view showing the state in which the under connection plate and the upper connection plate are disassembled with the winding unit applied to the electric double layer device according to the present invention interposed therebetween.
  • 18A is a perspective view from above of an under connection plate applied to an electric double layer device according to the present invention.
  • 18B is a perspective view from below of an upper connection plate applied to an electric double layer device according to the present invention.
  • 19A is an enlarged cross-sectional view illustrating a portion A in FIG. 16.
  • FIG. 19B is an enlarged cross-sectional view of a portion B of FIG. 16.
  • 19C is an enlarged cross-sectional view illustrating a portion C of FIG. 16.
  • a winding unit 10 comprising a first current collector 11 and a second current collector 12 wound while being separated by a separator 10a, and the winding unit 10.
  • a base 30 which is assembled to a lower portion of the case 20 and connected to the first current collector 11 of the winding unit 10, and an upper portion of the case 20.
  • the base 30 is a first current collector of the winding unit 10.
  • An under connection plate 31 connected to (11) and an under terminal plate 32 fixed to the cap 40 while supporting a lower side of the under connection plate 31; ) Is characterized in that it comprises an under bracket (31a) projected to be stuck while being pressed on the first current collector (11) All.
  • the under clamp 31a when the under connection plate 31 is pressed against the first current collector 11, the under clamp 31a can be lodged, so that even when an external impact is applied, the under connection with the first current collector 11 is under-connected.
  • the plate 31 can be secured to each other, and furthermore, the under clamp 31a is firmly lodged in the under connection plate 31 so that the laser welding process can be carried out with each other to realize a more secure fixing.
  • the under clamp 31a is formed at the height of the outer and middle bottoms to press the under-connection plate 31 toward the first current collector 11, the first current collector 11 is collected toward the center. 1 Close connection between the current collector 11 and the under connection plate 31 can be ensured.
  • a winding unit 10 comprising a first current collector 11 and a second current collector 12 wound while being separated by a separator 10a, and the winding unit
  • a case 20 accommodating 10, a base 30 assembled under the case 20 and connected to the first current collector 11 of the winding unit 10, and the case 20.
  • the cap 40 is a second portion of the winding unit 10.
  • An upper connecting plate 41 connected to the current collector 12, and an upper terminal plate 42 supporting an upper side of the upper connecting plate 41; It is characterized in that it comprises an upper bracket (41d) protruded to be stuck while being pressed on the whole (12).
  • the upper clamp 41d can be lodged when the upper connection plate 41 is pressed against the second current collector 12 so that the upper connection with the second current collector 12 even if an external impact is applied.
  • the plate 41 can be firmly fixed to each other, and furthermore, the upper clamp 41d is firmly embedded in the upper connection plate 41 so that the laser welding process can be carried out with each other to realize a more firm fixing.
  • the upper bracket 41d is formed at the height of the outer and middle bottom, and presses the upper connection plate 41 toward the second current collector 12, the second current collector 12 is collected toward the center. The intimate connection between the two current collectors 12 and the upper connection plate 41 can be ensured.
  • FIG. 16 is a longitudinal sectional view showing an electric double layer device according to the present invention
  • FIG. 17A shows an under connection plate 31 and an upper connection plate 41 with a winding unit 10 applied to the electric double layer device according to the present invention interposed therebetween
  • 17B is a longitudinal cross-sectional view illustrating a state in which the under connection plate 31 and the upper connection plate 41 are disassembled with the winding unit 10 applied to the electric double layer device according to the present invention interposed therebetween. It is also.
  • the electric double layer device is a winding unit 10 composed of a first current collector 11 and a second current collector 12 which are wound while being separated by a separator 10a as shown in FIGS. 16 to 17b. And a case 20 accommodating the winding unit 10, a base 30 assembled to a lower portion of the case 20 and connected to the first current collector 11 of the winding unit 10, and a case 20. And a cap 40 that is assembled to the upper part and connected to the second current collector 12 of the winding unit 10.
  • the winding unit 10 is made up of a first current collector 11 and a second current collector 12 that are wound with the separator 10a interposed therebetween, and the electrolyte is filled in the first current collector 11.
  • -Electrode) and the second current collector 12 can be a positive electrode (+ Electrode), it is also possible to be reversed.
  • the base 30 is an under terminal plate fixed to the cap 40 while supporting the under connection plate 31 connected to the first current collector 11 of the winding unit 10 and the lower side of the under connection plate 31.
  • the under connection plate (31) includes an under bracket (31a) projected to be squeezed into the first current collector (11), and the under bracket (31a) is gradually lowered toward the center from the outside. Losing may protrude from the under connecting plate 31 to the height of the outer height.
  • the cap 40 includes an upper connecting plate 41 connected to the second current collector 12 of the winding unit 10, and an upper terminal plate 42 supporting the upper side of the upper connecting plate 41.
  • the upper connection plate 41 includes an upper clamp 41d projected to be squeezed while being pressed against the second current collector 12, and the upper clamp 41d has a height of the outer middle and lower ends that gradually decreases toward the center from the outside. It can protrude from the lower upper connection plate 41.
  • the under clamp 31a When the under connection plate 31 is pressed against the first current collector 11, the under clamp 31a may be embedded so that the first current collector 11 and the under connection plate 31 are mutually affected even when an external impact is applied. It is possible to ensure a firm fixation of, and furthermore, it is possible to implement a laser welding process with each other in the state that the under clamp 31a is firmly embedded in the under connection plate 31 to realize a more firm fixing, especially under When the clamp 31a is formed at the height of the outer and middle bottom to press the under connecting plate 31 toward the first current collector 11, the first current collector 11 is collected toward the center so that the first current collector 11 is collected. ) And the under connection plate 31 can be ensured in close connection with each other.
  • the upper clamp 41d can be embedded, so that the second current collector 12 and the upper connection plate 41 are applied even when an external impact is applied.
  • the upper bracket 41d is formed at the height of the outer and middle bottom to press the upper connecting plate 41 toward the second current collector 12, the second current collector 12 is collected toward the center so that the second current collector is collected. (12) and the upper connection plate 41 can ensure close connection with each other.
  • FIG. 18A is a perspective view from above of the under connection plate 31 applied to the electric double layer device according to the present invention
  • FIG. 18B is a perspective view from below of the upper connection plate 41 applied to the electric double layer device according to the present invention.
  • the under bracket 31a is formed to protrude by burring of the under circulation hole 31b drilled in the under connection plate 31 for circulation of the electrolyte as shown in FIG. 18A
  • the clamp 41d is formed to protrude by burring of the upper circulation hole 41e drilled through the upper connection plate 41 for circulation of the electrolyte solution, thereby causing the under circulation hole 31b.
  • the upper circulation hole 41e, the under clamp 31a and the upper clamp 41d can be protruded together to ensure productivity.
  • 19A is an enlarged cross-sectional view illustrating a portion A of FIG. 16.
  • the upper connecting plate 41 applied to the electric double layer element according to the present invention is the upper connecting plate 41a and the upper connected to the second current collector 12 of the winding unit 10 as shown in FIGS. 16 to 19A.
  • An upper terminal side 42b which is bent upward from an edge of the connecting flat plate 41a, and the upper terminal plate 42 is provided with an upper terminal border 42a and upper supported on the upper edge of the upper connecting flat plate 41a;
  • the upper terminal convex portion 42c which rises upward from the terminal border 42a is provided, and the upper terminal border of the upper terminal plate 42 is formed from the outer periphery of the upper connecting side 41b of the upper connecting plate 41.
  • the upper connecting plate 41 and the upper terminal plate 42 are wider on the upper surface of the upper connecting plate 41a and the lower surface of the upper terminal border 42a, and on the side of the upper connecting side 41b and the upper terminal border 42a.
  • the bending rubber 50 is pressurized by the curling part 22 on the top of the case 20 while being bent and maintained in contact with each other, thereby maximizing airtightness and assembling easily. The productivity can be guaranteed.
  • the upper connection side 41b of the upper connection plate 41 has an upper connection step 41c which is reduced inward, and is fitted to the upper connection step 41c and then down to the upper end of the winding unit 10.
  • the beading rubber 60 is further provided, and the case 20 may be beaded to have a beading portion 21 for pushing the beading rubber 60 inward.
  • the curling rubber 50 and the beading rubber 60 may be more easily coupled, and the beading rubber 60 may correspond to the beading part 21. It can be designed to have a relatively thicker volume portion (61) to be able to thoroughly prevent the leakage of the electrolyte while minimizing the tearing phenomenon due to the thinness during the beading of the case 20 is preferred.
  • 19B is an enlarged cross-sectional view of part B of FIG. 16.
  • the upper terminal plate 42 has a center hole 42d drilled therein as shown in FIG. 19B, a rubber plug 42e is fitted into the center hole 42d, and an upper end of the center hole 42d. It may include an aluminum plug 42f to be welded.
  • the base 30 is coupled to the lower part of the case 20, the winding unit 10 is assembled into the case 20, and the electrolyte through the vacuum is centered while the upper part of the case 20 is coupled to the cap 40. After filling it through the hole 42d, the rubber plug 42e is simply inserted and welded as the aluminum plug 42f to be finally sealed.
  • the aluminum plug 42f further protrudes upward from the outer edge to have a protruding edge 42g to be welded while spreading along the upper inner circumference of the center hole 42d.
  • the protruding edge 42g dissolves and spreads together to seal the center hole 42d of the upper terminal plate 42 more thoroughly. More preferably.
  • 19C is an enlarged cross-sectional view illustrating a portion C of FIG. 16.
  • the case 20 has a safety vent long groove 23 on the side, as shown in FIG. 19c, so that the case 20 is pre-populated when the gas pressure rises in the case 20.
  • the present invention can be used in the field of devices that store electrical energy, such as batteries (batteries), capacitors (Capacitor) or electrolytic capacitors (Electrolytic Condenser).
  • batteries batteries
  • capacitors Capacitor
  • electrolytic capacitors Electrolytic Condenser

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  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)

Abstract

본 발명은 언더 접속플레이트(31)가 제 1 집전체(11)에 압착될 때 언더 꺾쇠(31a)가 박혀질 수 있도록 함으로써 외부의 충격이 가해지더라도 제 1 집전체(11)와 언더 접속플레이트(31) 상호간의 견고한 고정을 보장케 할 수 있고, 나아가 언더 꺾쇠(31a)가 언더 접속플레이트(31)에 견고하게 박혀진 상태에서 상호간 레이저 용접 공정을 시행토록 하여 더욱 견고한 고정을 실현케 할 수 있으며, 어퍼 접속플레이트(41)가 제 2 집전체(12)에 압착될 때 어퍼 꺾쇠(41d)가 박혀질 수 있도록 함으로써 외부의 충격이 가해지더라도 제 2 집전체(12)와 어퍼 접속플레이트(41) 상호간의 견고한 고정을 보장케 할 수 있고, 나아가 어퍼 꺾쇠(41d)가 어퍼 접속플레이트(41)에 견고하게 박혀진 상태에서 상호간 레이저 용접 공정을 시행토록 하여 더욱 견고한 고정을 실현케 할 수 있는 전기 이중층 소자에 관한 것이다.

Description

전기 이중층 소자
본 발명은 전기 이중층 소자에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 언더 접속플레이트가 제 1 집전체에 압착될 때 언더 꺾쇠가 박혀질 수 있도록 하여 외부의 충격이 가해지더라도 제 1 집전체와 언더 접속플레이트 상호간의 견고한 고정을 보장케 할 수 있고, 어퍼 접속플레이트가 제 2 집전체에 압착될 때 어퍼 꺾쇠가 박혀질 수 있도록 하여 외부의 충격이 가해지더라도 제 2 집전체와 어퍼 접속플레이트 상호간의 견고한 고정을 보장케 할 수 있는 전기 이중층 소자에 관한 것이다.
일반적으로 전기 이중층 소자는 전지(Battery), 캐패시터(Capacitor) 또는 전해 콘덴서(Electrolytic Condenser)와 같이 전기 에너지를 저장하는 소자로서 통전이 가능한 전극을 사용하여 전기적인 충전과 방전을 행하며, 휴대폰, GPS수신기, MP3 플레이어 또는 메모리 백업의 용도로 사용되거나 풍력, 쏠라(Solar), 전기 자동차 혹은 하이브리드(hybrid) 자동차의 모터 구동 등의 목적으로 사용되고 있다.
통상적으로 전기 이중층(electric double layer)은 물체의 박막 층에서 한쪽 면에 양전하 그리고 다른 쪽 면에 음전하가 연속적으로 위치되거나 면밀도가 같은 상태로 분포되어 있는 것을 일컫고, 주로 전기 쌍극자로 이루어진 이중층을 말하며, 그리고 보통적으로 서로 다른 물질 상의 경계에서는 전하의 재배열이 일어나고 전기 이중층이 형성된다.
그리고, 고체상태의 전극과 액체상태의 전해질 수용액의 계면에서는 용액 중의 양이온 또는 음이온 어느 한쪽의 선택적인 흡착이나 고체표면 분자의 해리, 쌍극자의 계면으로의 배열흡착 등이 전기 이중층 형성의 원인이 되기도 한다. 이것을 헬름홀츠(Helmholtz)층이라 한다.
이러한 전기 이중층은 여러 가지의 계면전기화학현상, 즉 전극반응·계면동전현상(계면전기영동현상)·콜로이드의 안정성 등과도 밀접한 관계를 가진다.
전기 이중층 소자로서 캐패시터를 하나의 예로 들 수 있다.
전기 이중층 캐패시터는 활성탄 전극과 유기계 전해질의 경계면에 정전층을 만들어 전기 이중층 상태를 유전체의 기능으로 이용해 전지와 마찬가지로 전기를 축적시키는 기능을 한다.
특히, 고체전극과 고체 또는 액체상태의 전해질 사이에 발생하는 전기 이중층에 축적되는 전하를 이용한다.
캐패시터의 경우는 전지와 비교해 에너지 밀도가 낮지만 순간적으로 높은 출력을 나타내는 파워밀도 면에서 우수한 특성을 보이고 있으며, 수십만 회를 웃도는 반영구적인 수명 등으로 여러 분야의 응용되고 있다.
전기 이중층 캐패시터의 원리로서는 한 쌍의 고체전극을 전해질이온 용액 속에 넣어서 직류전압을 걸어주면 양극으로 분극된 전극에는 음이온이, 음극으로 분극된 전극에는 양이온이 정전적으로 유도되어 전극과 전해질 계면에 전기 이중층을 형성하게 된다. 특히, 활성탄의 경우에는 무수히 많은 세공이 분포해 전기 이중층이 자연스럽게 형성된다. 이와 같이 저장된 전하는 아래의 수학식 1에 의해 그 정전용량을 계산할 수 있다.
[수학식 1]
Figure PCTKR2016003971-appb-I000001
(ε0 ; 공기 유전율, ε; 전해질 유전율, σ; 전해질이온반경, S ; 전극 비표면적)
전기 이중층 캐패시터에서 용량을 결정짓는 요인을 살펴보면, 위 수학식 1에서 보는 바와 같이 전극의 비표면적이 클수록, 전해질의 유전율이 클수록, 그리고 이중층 형성시의 이온의 반경이 작을수록 큰 용량을 얻을 수 있음을 알 수 있다. 그 외에 전극의 내부저항, 전극의 세공분포와 전해질 이온간의 관계 또는 내전압 등에 의해 정전용량이 결정된다.
이때, 전기 이중층 캐패시터의 구성은 전극, 세퍼레이터, 전해질, 집전체와 케이스로 구성된다.
이중에서 캐패시터의 가장 핵심이 되는 부분은 전극에 사용되는 재료의 선택이라 할 수 있으나, 여러 다른 구성요소들에 의해 정전용량 역시 변하게 된다.
그리고, 전극재료는 전기전도성이 크고 비표면적이 높아야 하며 전기화학적으로 안정되어야 한다.
다음으로, 전기 이중층 소자로서 전지(Battery)를 하나의 예로 들 수 있다.
전지는 그 내부에 들어있는 화학물질(활물질; active material)의 화학 에너지를 전기 화학적 산화-환원반응(redox reaction)을 통하여 전기 에너지(electrical energy)로 변환하는 소자를 말한다.
전지는 두 개 이상의 전기 화학적 셀(cell)의 집합체를 나타내지만, 보통 단위 전지(single cell)에도 사용되고 있다. 이러한 전지는 화학반응 대신 전기 화학반응이 일어나 전자가 도선을 통하여 외부로 흐를 수 있도록 이루어져 있으며, 도선을 통하여 흐르는 전자는 전기 에너지의 원천이 되어 전기적인 유용함을 제공한다.
더욱 구체적으로, 전지는 집전체 위에 씌워진 양극(cathode or positive electrode)과 음극(anode or negative electrode)이라는 활물질 들을 가지고 있고, 세퍼레이터에 의해 서로 떨어져 있으며, 또한 두 전극사이의 이온 전달을 가능하게 하는 전해질(electrolyte)에 담겨져 있다.
전등, 기계 및 기구 등을 작동하기 위해서는 전지의 두 전극 사이에 충분한 전압과 전류가 생성될 수 있도록 적절한 전극물질과 전해질이 선정되어 특별한 구조로 배열되어져야 한다.
예를 들어, 외부 도선으로부터 전자를 받아 양극 활물질이 환원되는 양극과, 음극 활물질이 산화되면서 도선으로 전자를 방출하는 음극, 그리고 양극의 환원반응 및 음극의 산화반응이 화학적 조화를 이루도록 물질의 이동을 가능하게 하는 전해질, 더불어 양극과 음극의 물리적 접촉 방지를 위한 세퍼레이터 등이 상호 작용되어 화학적 에너지를 전기적 에너지로 제공할 수 있도록 배열되어야 하는 것이다.
이와 같이 배열된 전지의 음극은 기본적으로 전자를 내어주고 자신은 산화되며, 양극은 전자를 받아(양이온과 함께) 자신은 환원되어 전지가 외부 부하와 연결되어 작동할 때 두 전극은 각각 전기 화학적으로 변화를 일으켜 전기적인 일을 하게 된다.
이때, 음극의 산화반응에 의해 생성된 전자는 외부 부하를 경유하여 양극으로 이동하고 양극에 이르러 양극 물질과 환원반응을 일으켜, 전해질 내에서 음극과 양극 방향으로의 anion(negative ion)과 cation(positive ion)의 물질이동에 의한 전하의 흐름을 완성한다.
이렇게 전해질 내부에서는 외부도선에서 계속해서 전하가 흐르도록 반응을 일으키고 이에 힘입어 그 전하로의 전기적인 일을 하게 되는 것이다.
전지는 전해액의 종류에 따라 액체 전해질 전지와 고분자 전해질 전지로 분류할 수 있으며, 일반적으로는 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬 이온 배터리, 고분자 전해질을 사용하는 경우는 리튬 폴리머 배터리라고 한다.
도 1은 일반적인 전기 이중층 소자의 구조를 나타내는 개략도이고, 도 2는 일반적인 전기 이중층 소자에 응용된 전기 이중층 캐패시터의 충전원리를 설명하기 위한 개략도이며, 도 3은 일반적인 전기 이중층 소자에 응용된 전기 이중층 캐패시터의 충방전원리를 설명하기 위한 회로도이다.
일반적인 전기 이중층 소자(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 전극(10), 전해액(20), 집전체(30), 세퍼레이터(40), 제 1 리드단자(61) 및 제 2 리드단자(62)를 포함한다.
이때, 전기 이중층 소자(100)를 전지로 비유할 경우에는, 그 내부에 들어있는 화학물질(활물질; active material)의 화학 에너지를 전기 화학적 산화-환원반응을 통하여 전기 에너지로 변환시키게 될 것이고, 집전체(30) 위에 씌워진 전극(10)은 양극과 음극이라는 활물질을 갖게 된다.
반면, 전기 이중층 소자(100)를 캐패시터로 비유하면서 그 특성을 더욱 구체적으로 설명하면, 서로 다른 두 전극(10) 사이에 존재하는 계면에서 +, - 전하가 단거리에 접하여 배열된 분포를 이용하여 에너지를 저장하고, farad 단위의 높은 정전용량 특성을 나타내며 충·방전 사이클에 의한 성능변화 및 열화가 극히 작은 특성을 가지게 된다.
그리고, 전극(10)은 비표면적이 큰 활성탄(activated carbon)을 사용하여 전해액(20)과의 계면에서 형성된 전기 이중층에 의한 전하를 저장하고, 이러한 전극(10)은 전기적 특성 중 정전용량(capacitance)과 내부저항 특성이 성능평가의 가장 중요한 기준이 되므로 그 소재의 자체 비저항이 낮아야 하고 다공질 구조체이어야 하며, 다공질 구조 중 세공크기 및 분포가 단순하고 일정범위에 편중되어야 한다. 이러한 전극(10) 소재의 특성은 전기 이중층 캐패시터의 고유 충·방전 특성을 지배한다.
따라서, 현재 전극(10)으로 비표면적이 넓고 가격이 저렴한 활성탄소계를 많이 사용하고 있으며 에너지 밀도를 높이기 위하여 금속산화물 및 전도성고분자를 이용한 연구가 증가되고 있다.
한편, 전해액(20)은 유기용매와 4급 암모늄염(유기계), 황산수용액(수용액계) 등을 사용한다. 유기용매 전해액 중에서 PC와 ethylmethyl carbonate(EMC) 그리고 PC와 dimethoxyethane(DME)을 일정비율 혼합시켜 전기 전도도를 향상시킬 수 있다.
유기계 전해액을 사용한 전기 이중층 캐패시터(100)의 면적당 정전용량은 4∼6㎌/㎠이며, 유기계보다 수용액계의 전기 전도도가 높기 때문에 수용액계 전해액의 경우에는 5∼10㎌/㎠으로 수용액계 전해액이 우수한 특성을 나타내기도 하나 potential window가 좁고 분해가 일어나는 등의 단점이 있기도 한다.
세퍼레이터(40)는 부직포, 다공질 polyethylene(PE), polypropylene(PP) film 등을 사용한다.
전기 이중층 캐패시터의 충전원리는 도 1에 도시된 바와 같이 세퍼레이터(40)를 사이에 두고 두 전극(10)과 전해액(20)이 대립하고 있는 상황에서 도 2의 전기 이중층 캐패시터의 충전원리를 설명하기 위한 개략도에 도시된 바와 같이 외부로부터 전기 에너지의 공급이 없는 상태에서는 내부의 전하분포가 불균일한 bulk 상태가 되어 전극(10)간 전위차가 0이 되고, 도 3의 전기 이중층 캐패시터의 충방전원리를 설명하기 위한 회로도에 도시된 바와 같이 외부로부터 전기 에너지가 공급되면 내부의 전하분포가 균일하게 형성되어 도 2에 도시된 바와 같이 두 전극(10) 사이에 전위차 2Φ1 전압의 에너지가 충전된다.
이때, 전기 에너지의 공급이 중단되더라도 이미 형성된 전기 이중층은 소멸되지 않으며 충전된 전기 에너지는 그대로 유지 보존된다.
도 4a는 선행기술문헌에 따른 전기 이중층 소자를 상측에서 바라본 사시도이고, 도 4b는 선행기술문헌에 따른 전기 이중층 소자를 하측에서 바라본 사시도이고, 도 5는 선행기술문헌에 따른 전기 이중층 소자를 나타내는 분해 사시도이며, 도 6은 선행기술문헌에 따른 전기 이중층 소자를 나타내는 단면도이다.
그리고, 도 7a는 선행기술문헌에 따른 전기 이중층 소자에 적용된 와인딩 유닛을 나타내는 평면도이고, 도 7b는 선행기술문헌에 따른 전기 이중층 소자에 적용된 와인딩 유닛을 나타내는 정단면도이며, 도 7c는 선행기술문헌에 따른 전기 이중층 소자에 적용된 와인딩 유닛을 나타내는 요부 전개도이다.
먼저, 도 4a 내지 도 7c에 도시된 바와 같이 선행기술문헌에 적용된 와인딩 유닛(10)은 세퍼레이터(10a)를 사이에 두고 제 1 집전체(11)가 하측으로 연장됨과 동시에 제 2 집전체(12)가 상측으로 연장된 상태로 와인딩된 것을 이해할 수 있고, 예를 들어 제 1 집전체(11)는 음극(- Electrode)이고 제 2 집전체(12)는 양극(+ Electrode)으로 할 수 있으며, 서로 뒤바뀌는 경우도 가능함은 물론이다.
선행기술문헌에 따른 전기 이중층 소자는 도 4a 내지 도 7c에 도시된 바와 같이 세퍼레이터(10a)에 의해 격리되면서 와인딩되는 제 1 집전체(11) 및 제 2 집전체(12)로 된 와인딩 유닛(10)과, 와인딩 유닛(10)을 수용하는 케이스(20)와, 케이스(20)의 하부에 조립되어 와인딩 유닛(10)의 제 1 집전체(11)에 접속되는 베이스(30)와, 케이스(20)의 상부에 조립되어 와인딩 유닛(10)의 제 2 집전체(12)에 접속되는 캡(40)을 포함한다.
도 8은 선행기술문헌에 따른 전기 이중층 소자에 적용된 케이스의 하단, 언더 단자플레이트의 언더 접속측면의 하단 및 언더 단자플레이트의 테두리를 나타내는 요부 단면도이고, 도 9a는 선행기술문헌에 따른 전기 이중층 소자에 적용된 언더 접속플레이트를 나타내는 평면도이며, 도 9b는 선행기술문헌에 따른 전기 이중층 소자에 적용된 언더 접속플레이트를 나타내는 단면도이다.
선행기술문헌에 따른 전기 이중층 소자에 적용된 베이스(30)는 도 5, 도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이 와인딩 유닛(10)의 제 1 집전체(11)에 접속되는 언더 접속평판(31a) 및 이 언더 접속평판(31a)의 테두리로부터 하측방향으로 절곡되어 케이스(20)의 내주연에 밀착되는 언더 접속측면(31b)으로 된 언더 접속플레이트(31)와, 언더 접속평판(31a)의 하측에 지지되면서 언더 접속측면(31b)의 내주연에 맞닿는 언더 단자플레이트(32)를 구비하고, 나아가 케이스(20)의 하단, 언더 접속측면(31b)의 하단 및 언더 단자플레이트(32)의 테두리를 일체 레이저 용접시켜 밀봉되도록 설계된다.
선행기술문헌의 기술적 특징에 따라 언더 접속플레이트(31)는 언더 접속평판(31a) 및 언더 접속측면(31b)으로 이루어지되, 와인딩 유닛(10)의 제 1 집전체(11)에 언더 접속평판(31a)을 접속시키고(서로 레이저 용접시키고), 언더 접속측면(31b)은 언더 접속평판(31a)의 테두리로부터 하측방향으로 절곡되어 케이스(20)의 내주연에 밀착되도록 하며, 이러한 상태에서 케이스(20)의 하단, 언더 접속측면(31b)의 하단 및 언더 단자플레이트(32)의 테두리를 일체 레이저 용접시켜 밀봉되도록 함으로써 간단한 고정(생산성 향상)은 물론이거니와 세 부품의 일거 용접으로 신속성(작업성 향상)과 더불어 견고한 결합(결합성 향상)을 취할 수 있으며 실링(Sealing)의 극대화까지 도모할 수 있게 된다.
도 10a는 선행기술문헌에 따른 전기 이중층 소자에 적용된 언더 단자플레이트를 나타내는 평면도이며, 도 10b는 선행기술문헌에 따른 전기 이중층 소자에 적용된 언더 단자플레이트를 나타내는 단면도이다.
선행기술문헌에 따른 전기 이중층 소자에 적용된 언더 단자플레이트(32)는 도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이 상측에 세이프티 벤트(Safety Vent)장홈(32a)이 뚫려져 케이스(20) 속에 가스압력이 차 오를 경우 미리 터지도록 할 수 있다.
케이스(20)는 통상적으로 알루미늄 재질로 제작되는데, 상하 길이가 크므로 두께를 두껍게 할 경우 무게가 상당할 뿐만 아니라 소재비용도 상승할 수밖에 없음을 고려하여, 선행기술문헌에서는 케이스(20)의 넓이 대비 상대적으로 작은 언더 단자플레이트(32)의 두께를 크게 하는 대신 바로 이 곳에 세이프티 벤트장홈(32a)을 부여하여 안정성을 담보로 하면서도 소재비용의 절감 나아가 무게의 축소까지 가능케 한다.
도 11은 선행기술문헌에 따른 전기 이중층 소자에 적용된 케이스 및 캡을 나타내는 요부 단면도이고, 도 12a는 선행기술문헌에 따른 전기 이중층 소자에 적용된 캡의 구성이 되는 어퍼 접속플레이트를 나타내는 평면도이고, 도 12b는 선행기술문헌에 따른 전기 이중층 소자에 적용된 캡의 구성이 되는 어퍼 접속플레이트를 나타내는 단면도이고, 도 13은 선행기술문헌에 따른 전기 이중층 소자에 적용된 캡의 구성이 되는 어퍼 단자플레이트를 나타내는 단면도이다.
선행기술문헌에 따른 전기 이중층 소자에 적용된 캡(40)은 도 11 내지 도 13에 도시된 바와 같이 와인딩 유닛(10)의 제 2 집전체(12)에 접속되는 어퍼 접속평판(41a) 및 이 어퍼 접속평판(41a)의 테두리로부터 상측방향으로 절곡되는 어퍼 접속측면(41b)으로 된 어퍼 접속플레이트(41)를 구비하고, 어퍼 접속평판(41a)의 테두리 상측에 지지되는 어퍼 단자테두리(42a) 및 이 어퍼 단자테두리(42a)로부터 상측방향으로 솟아오른 어퍼 단자볼록부(42c)를 지닌 어퍼 단자플레이트(42)를 포함한다.
그리고, 어퍼 접속플레이트(41)의 어퍼 접속측면(41b)의 외주연으로부터 어퍼 단자플레이트(42)의 어퍼 단자테두리(42a)의 상측을 감싸는 컬링러버(50)를 포함하고, 나아가 케이스(20)의 상단을 컬링시켜 컬링러버(50)의 상측을 가압토록 하는 컬링부(22)를 포함하는 구성으로 이루어진다.
어퍼 접속플레이트(41)와 어퍼 단자플레이트(42)가 어퍼 접속평판(41a)의 상면 및 어퍼 단자테두리(42a)의 하면 그리고 어퍼 접속측면(41b) 및 어퍼 단자테두리(42a)의 측면으로 보다 넓게 절곡되면서 상호간의 접촉상태를 유지한 상태에서 케이스(20) 상단의 컬링부(22)에 의해 컬링러버(50)가 일거에 가압되면서 실링(Sealing)될 수 있도록 함으로써 기밀성의 극대화는 물론이거니와 간단 조립에 의한 생산성까지 보장할 수 있게 된다.
이때, 어퍼 단자플레이트(42)는 도 13에 도시된 바와 같이 어퍼 단자테두리(42a)의 상단에 돌출되어 컬링러버(50)의 하측에 밀착 가압되는 밀착돌기(42b)를 포함하여 컬링러버(50)와의 밀착력으로 기밀성을 더욱 극대화시킬 수 있도록 한다.
특히, 도 11에 도시된 바와 같이 어퍼 접속측면(41b)의 상단 및 어퍼 단자플레이트(42)의 어퍼 단자테두리(42a)를 일거에 레이저 용접시켜 일체화되도록 하여 작업성과 더불어 견고한 결합력을 발휘할 수 있도록 함은 물론이다.
도 14는 선행기술문헌에 따른 전기 이중층 소자에 적용된 캡의 구성이 되는 컬링러버를 나타내는 단면도이다.
선행기술문헌에 따른 전기 이중층 소자에 적용된 컬링러버(50)는 도 14에 도시된 바와 같이 어퍼 접속플레이트(41)의 어퍼 접속측면(41b)의 외주연을 감싸는 수직부(51)와, 어퍼 접속측면(41b)의 상단 및 어퍼 단자플레이트(42)의 어퍼 단자테두리(42a)를 덮는 수평부(52), 그리고 어퍼 단자플레이트(42)의 어퍼 단자볼록부(42c)의 측면을 향하여 사선방향으로 솟아올라 케이스(20) 상단의 컬링부(22)에 의해 어퍼 단자볼록부(42c)의 측면에 밀착되는 사선부(53)를 포함한다.
컬링러버(50)가 수직부(42) 및 수평부(52)와 더불어 사선부(53)를 지니므로써 보다 넓은 표면적으로 절곡되면서 실링을 가능케 하여 밀봉력의 극대화를 도모할 수 있게 된다.
또한, 사선부(53)에 의해 어퍼 단자플레이트(42)의 어퍼 단자볼록부(42c)가 커버링될 수 있게 되어 케이스(20) 상단과의 쇼트현상을 미연에 방지할 수 있어 더욱 바람직하게된다.
나아가, 컬링러버(50)는 수직부(42)로부터 와인딩 유닛(10)의 상단에 이르기까지 하측방향으로 연장된 연장부(54)를 포함하고, 케이스(20)는 비딩되어 연장부(54)를 안쪽으로 밀어내는 비딩부(21)를 가지도록 하여, 와인딩 유닛(10)의 상부가 비딩부(21)에 근접할 경우 서로 접촉될 수 있는 현상(쇼트현상)을 미연에 방지토록 한다.
도 15는 선행기술문헌에 따른 전기 이중층 소자에 적용된 캡의 구성이 되는 어퍼 단자플레이트, 러버 플러그 및 알루미늄 플러그를 나타내는 단면도이다.
선행기술문헌에 따라 도 15에 도시된 바와 같이 어퍼 단자플레이트(42)는 중심홀(42d)이 뚫려지고, 이 중심홀(42d)에 러버 플러그(42e)가 끼워지며, 다시 중심홀(42d)의 상단에 용접되는 알루미늄 플러그(42f)를 포함한다.
선행기술문헌에서 케이스(20)의 하부에 베이스(30)를 결합시키고 케이스(20) 속에 와인딩 유닛(10)을 조립시킨 후 다시 케이스(20)의 상부를 캡(40)으로 결합한 상태에서 진공을 통한 전해액이 중심홀(42d)을 통해 채워지도록 한 후 간단히 러버 플러그(42e)를 끼운 후 알루미늄 플러그(42f)로서 용접하여 최종 밀봉토록 할 수 있다.
본원 출원인은 상술한 바와 같은 특성들을 갖는 전기 이중층 소자를 더욱 개량 발전시켜 본 발명으로 제안하기로 한다.
본 발명의 목적은 언더 접속플레이트가 제 1 집전체에 압착될 때 언더 꺾쇠가 박혀질 수 있도록 하여 외부의 충격이 가해지더라도 제 1 집전체와 언더 접속플레이트 상호간의 견고한 고정을 보장케 할 수 있는 전기 이중층 소자를 제공함에 있다.
본 발명의 목적은 언더 꺾쇠가 언더 접속플레이트에 견고하게 박혀진 상태에서 상호간 레이저 용접 공정을 시행토록 하여 더욱 견고한 고정을 실현케 할 수 있는 전기 이중층 소자를 제공함에 있다.
본 발명의 목적은 언더 꺾쇠가 외고중저의 높이로 이루어져 제 1 집전체를 향하여 언더 접속플레이트를 가압시킬 경우 제 1 집전체가 중심을 향하여 모여지도록 하여 제 1 집전체와 언더 접속플레이트 상호간의 긴밀한 접속을 보장케 할 수 있는 전기 이중층 소자를 제공함에 있다.
본 발명의 목적은 어퍼 접속플레이트가 제 2 집전체에 압착될 때 어퍼 꺾쇠가 박혀질 수 있도록 하여 외부의 충격이 가해지더라도 제 2 집전체와 어퍼 접속플레이트 상호간의 견고한 고정을 보장케 할 수 있는 전기 이중층 소자를 제공함에 있다.
본 발명의 목적은 어퍼 꺾쇠가 어퍼 접속플레이트에 견고하게 박혀진 상태에서 상호간 레이저 용접 공정을 시행토록 하여 더욱 견고한 고정을 실현케 할 수 있는 전기 이중층 소자를 제공함에 있다.
본 발명의 목적은 어퍼 꺾쇠가 외고중저의 높이로 이루어져 제 2 집전체를 향하여 어퍼 접속플레이트를 가압시킬 경우 제 2 집전체가 중심을 향하여 모여지도록 하여 제 2 집전체와 어퍼 접속플레이트 상호간의 긴밀한 접속을 보장케 할 수 있는 전기 이중층 소자를 제공함에 있다.
본 발명의 목적은 언더 접속플레이트에 뚫려진 언더 순환공의 버링(Burring)가공으로 언더 꺾쇠를 돌출 형성시키고, 어퍼 접속플레이트에 뚫려진 어퍼 순환공의 버링(Burring)가공으로 어퍼 꺾쇠를 돌출 형성시켜, 언더 순환공 또는 어퍼 순환공을 형성하면서 언더 꺾쇠 및 어퍼 꺾쇠를 함께 돌출 형성할 수 있게 되어 생산성을 더불어 보장케 할 수 있는 전기 이중층 소자를 제공함에 있다.
본 발명의 목적은 컬링러버와 별도로 비딩러버를 마련하여 컬링러버 및 비딩러버의 결합을 더욱 용이하게 할 수 있고, 특히 비딩러버는 비딩부에 대응하여 상대적으로 두꺼워지는 볼륨부를 더 가지도록 설계할 수 있어 케이스의 비딩시 얇음으로 인하여 찢겨지는 현상을 극소화시키면서 전해액의 누액까지 철저히 방지케 할 수 있는 전기 이중층 소자를 제공함에 있다.
본 발명의 목적은 알루미늄 플러그를 중심홀에 끼운 상태에서 용접시킬 경우 돌출테두리가 함께 용해됨과 동시에 퍼지면서 어퍼 단자플레이트의 중심홀을 더욱 철저하게 밀봉케 할 수 있는 전기 이중층 소자를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
세퍼레이터에 의해 격리되면서 와인딩되는 제 1 집전체 및 제 2 집전체로 된 와인딩 유닛과, 상기 와인딩 유닛을 수용하는 케이스와, 상기 케이스의 하부에 조립되어 상기 와인딩 유닛의 제 1 집전체에 접속되는 베이스와, 상기 케이스의 상부에 조립되어 상기 와인딩 유닛의 제 2 집전체에 접속되는 캡을 포함하는 전기 이중층 소자에 있어서,
상기 베이스는 상기 와인딩 유닛의 제 1 집전체에 접속되는 언더 접속플레이트와, 상기 언더 접속플레이트의 하측을 지지하면서 상기 캡에 고정되는 언더 단자플레이트를 구비하고,
상기 언더 접속플레이트는 상기 제 1 집전체에 압착되면서 박히도록 돌출된 언더 꺾쇠를 포함하는 것을 그 기술적 구성상의 기본 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
세퍼레이터에 의해 격리되면서 와인딩되는 제 1 집전체 및 제 2 집전체로 된 와인딩 유닛과, 상기 와인딩 유닛을 수용하는 케이스와, 상기 케이스의 하부에 조립되어 상기 와인딩 유닛의 제 1 집전체에 접속되는 베이스와, 상기 케이스의 상부에 조립되어 상기 와인딩 유닛의 제 2 집전체에 접속되는 캡을 포함하는 전기 이중층 소자에 있어서,
상기 캡은 상기 와인딩 유닛의 제 2 집전체에 접속되는 어퍼 접속플레이트와, 상기 어퍼 접속플레이트의 상측을 지지하는 어퍼 단자플레이트를 구비하고,
상기 어퍼 접속플레이트는 상기 제 2 집전체에 압착되면서 박히도록 돌출된 어퍼 꺾쇠를 포함하는 것을 그 기술적 구성상의 기본 특징으로 한다.
본 발명은 언더 접속플레이트가 제 1 집전체에 압착될 때 언더 꺾쇠가 박혀질 수 있도록 하여 외부의 충격이 가해지더라도 제 1 집전체와 언더 접속플레이트 상호간의 견고한 고정을 보장케 할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 언더 꺾쇠가 언더 접속플레이트에 견고하게 박혀진 상태에서 상호간 레이저 용접 공정을 시행토록 하여 더욱 견고한 고정을 실현케 할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 언더 꺾쇠가 외고중저의 높이로 이루어져 제 1 집전체를 향하여 언더 접속플레이트를 가압시킬 경우 제 1 집전체가 중심을 향하여 모여지도록 하여 제 1 집전체와 언더 접속플레이트 상호간의 긴밀한 접속을 보장케 할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 어퍼 접속플레이트가 제 2 집전체에 압착될 때 어퍼 꺾쇠가 박혀질 수 있도록 하여 외부의 충격이 가해지더라도 제 2 집전체와 어퍼 접속플레이트 상호간의 견고한 고정을 보장케 할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 어퍼 꺾쇠가 어퍼 접속플레이트에 견고하게 박혀진 상태에서 상호간 레이저 용접 공정을 시행토록 하여 더욱 견고한 고정을 실현케 할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 어퍼 꺾쇠가 외고중저의 높이로 이루어져 제 2 집전체를 향하여 어퍼 접속플레이트를 가압시킬 경우 제 2 집전체가 중심을 향하여 모여지도록 하여 제 2 집전체와 어퍼 접속플레이트 상호간의 긴밀한 접속을 보장케 할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 언더 접속플레이트에 뚫려진 언더 순환공의 버링(Burring)가공으로 언더 꺾쇠를 돌출 형성시키고, 어퍼 접속플레이트에 뚫려진 어퍼 순환공의 버링(Burring)가공으로 어퍼 꺾쇠를 돌출 형성시켜, 언더 순환공 또는 어퍼 순환공을 형성하면서 언더 꺾쇠 및 어퍼 꺾쇠를 함께 돌출 형성할 수 있게 되어 생산성을 더불어 보장케 할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 어퍼 접속플레이트와 어퍼 단자플레이트가 어퍼 접속평판의 상면 및 어퍼 단자테두리의 하면 그리고 어퍼 접속측면 및 어퍼 단자테두리의 측면으로 보다 넓게 절곡되면서 상호간의 접촉상태를 유지한 상태에서 케이스 상단의 컬링부에 의해 컬링러버가 일거에 가압되면서 실링(Sealing)될 수 있도록 함으로써 기밀성의 극대화는 물론이거니와 간단 조립에 의한 생산성까지 보장할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 컬링러버와 별도로 비딩러버를 마련하여 컬링러버 및 비딩러버의 결합을 더욱 용이하게 할 수 있고, 특히 비딩러버는 비딩부에 대응하여 상대적으로 두꺼워지는 볼륨부를 더 가지도록 설계할 수 있어 케이스의 비딩시 얇음으로 인하여 찢겨지는 현상을 극소화시키면서 전해액의 누액까지 더욱 철저히 방지케 할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 알루미늄 플러그를 중심홀에 끼운 상태에서 용접시킬 경우 돌출테두리가 함께 용해됨과 동시에 퍼지면서 어퍼 단자플레이트의 중심홀을 더욱 철저하게 밀봉케 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 전기 이중층 소자의 구조를 나타내는 개략도.
도 2는 일반적인 전기 이중층 소자에 응용된 전기 이중층 캐패시터의 충전원리를 설명하기 위한 개략도.
도 3은 일반적인 전기 이중층 소자에 응용된 전기 이중층 캐패시터의 충방전원리를 설명하기 위한 회로도.
도 4a는 선행기술문헌에 따른 전기 이중층 소자를 상측에서 바라본 사시도.
도 4b는 선행기술문헌에 따른 전기 이중층 소자를 하측에서 바라본 사시도.
도 5는 선행기술문헌에 따른 전기 이중층 소자를 나타내는 분해 사시도.
도 6은 선행기술문헌에 따른 전기 이중층 소자를 나타내는 단면도.
도 7a는 선행기술문헌에 따른 전기 이중층 소자에 적용된 와인딩 유닛을 나타내는 평면도.
도 7b는 선행기술문헌에 따른 전기 이중층 소자에 적용된 와인딩 유닛을 나타내는 반단면도.
도 7c는 선행기술문헌에 따른 전기 이중층 소자에 적용된 와인딩 유닛을 나타내는 요부 전개도.
도 8은 선행기술문헌에 따른 전기 이중층 소자에 적용된 케이스의 하단, 언더 단자플레이트의 언더 접속측면의 하단 및 언더 단자플레이트의 테두리를 나타내는 요부 단면도.
도 9a는 선행기술문헌에 따른 전기 이중층 소자에 적용된 언더 접속플레이트를 나타내는 평면도.
도 9b는 선행기술문헌에 따른 전기 이중층 소자에 적용된 언더 접속플레이트를 나타내는 단면도.
도 10a는 선행기술문헌에 따른 전기 이중층 소자에 적용된 언더 단자플레이트를 나타내는 평면도.
도 10b는 선행기술문헌에 따른 전기 이중층 소자에 적용된 언더 단자플레이트를 나타내는 단면도.
도 11은 선행기술문헌에 따른 전기 이중층 소자에 적용된 케이스 및 캡을 나타내는 요부 단면도.
도 12a는 선행기술문헌에 따른 전기 이중층 소자에 적용된 캡의 구성이 되는 어퍼 접속플레이트를 나타내는 평면도.
도 12b는 선행기술문헌에 따른 전기 이중층 소자에 적용된 캡의 구성이 되는 어퍼 접속플레이트를 나타내는 단면도.
도 13은 선행기술문헌에 따른 전기 이중층 소자에 적용된 캡의 구성이 되는 어퍼 단자플레이트를 나타내는 단면도.
도 14는 선행기술문헌에 따른 전기 이중층 소자에 적용된 캡의 구성이 되는 컬링러버를 나타내는 단면도.
도 15는 선행기술문헌에 따른 전기 이중층 소자에 적용된 캡의 구성이 되는 어퍼 단자플레이트, 러버 플러그 및 알루미늄 플러그를 나타내는 단면도.
도 16은 본 발명에 따른 전기 이중층 소자를 나타내는 종단면도.
도 17a는 본 발명에 따른 전기 이중층 소자에 적용된 와인딩 유닛을 사이에 두고 언더 접속플레이트 및 어퍼 접속플레이트를 결합한 모습을 나타내는 종단면도.
도 17b는 본 발명에 따른 전기 이중층 소자에 적용된 와인딩 유닛을 사이에 두고 언더 접속플레이트 및 어퍼 접속플레이트를 분해한 모습을 나타내는 종단면도.
도 18a는 본 발명에 따른 전기 이중층 소자에 적용된 언더 접속플레이트를 상측에서 바라본 사시도.
도 18b는 본 발명에 따른 전기 이중층 소자에 적용된 어퍼 접속플레이트를 하측에서 바라본 사시도.
도 19a는 도 16의 A부분을 나타내는 확대 단면도.
도 19b는 도 16의 B부분을 나타내는 확대 공정 단면도.
도 19c는 도 16의 C부분을 나타내는 확대 단면도.
본 발명의 실시를 위한 최선의 형태로서, 세퍼레이터(10a)에 의해 격리되면서 와인딩되는 제 1 집전체(11) 및 제 2 집전체(12)로 된 와인딩 유닛(10)과, 상기 와인딩 유닛(10)을 수용하는 케이스(20)와, 상기 케이스(20)의 하부에 조립되어 상기 와인딩 유닛(10)의 제 1 집전체(11)에 접속되는 베이스(30)와, 상기 케이스(20)의 상부에 조립되어 상기 와인딩 유닛(10)의 제 2 집전체(12)에 접속되는 캡(40)을 포함하는 전기 이중층 소자에 있어서, 상기 베이스(30)는 상기 와인딩 유닛(10)의 제 1 집전체(11)에 접속되는 언더 접속플레이트(31)와, 상기 언더 접속플레이트(31)의 하측을 지지하면서 상기 캡(40)에 고정되는 언더 단자플레이트(32)를 구비하고, 상기 언더 접속플레이트(31)는 상기 제 1 집전체(11)에 압착되면서 박히도록 돌출된 언더 꺾쇠(31a)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이러한 특징에 의해, 언더 접속플레이트(31)가 제 1 집전체(11)에 압착될 때 언더 꺾쇠(31a)가 박혀질 수 있도록 함으로써 외부의 충격이 가해지더라도 제 1 집전체(11)와 언더 접속플레이트(31) 상호간의 견고한 고정을 보장케 할 수 있고, 나아가 언더 꺾쇠(31a)가 언더 접속플레이트(31)에 견고하게 박혀진 상태에서 상호간 레이저 용접 공정을 시행토록 하여 더욱 견고한 고정을 실현케 할 수 있으며, 특히 언더 꺾쇠(31a)가 외고중저의 높이로 이루어져 제 1 집전체(11)를 향하여 언더 접속플레이트(31)를 가압시킬 경우 제 1 집전체(11)가 중심을 향하여 모여지도록 하여 제 1 집전체(11)와 언더 접속플레이트(31) 상호간의 긴밀한 접속을 보장케 할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시를 위한 최선의 형태로서, 세퍼레이터(10a)에 의해 격리되면서 와인딩되는 제 1 집전체(11) 및 제 2 집전체(12)로 된 와인딩 유닛(10)과, 상기 와인딩 유닛(10)을 수용하는 케이스(20)와, 상기 케이스(20)의 하부에 조립되어 상기 와인딩 유닛(10)의 제 1 집전체(11)에 접속되는 베이스(30)와, 상기 케이스(20)의 상부에 조립되어 상기 와인딩 유닛(10)의 제 2 집전체(12)에 접속되는 캡(40)을 포함하는 전기 이중층 소자에 있어서, 상기 캡(40)은 상기 와인딩 유닛(10)의 제 2 집전체(12)에 접속되는 어퍼 접속플레이트(41)와, 상기 어퍼 접속플레이트(41)의 상측을 지지하는 어퍼 단자플레이트(42)를 구비하고, 상기 어퍼 접속플레이트(41)는 상기 제 2 집전체(12)에 압착되면서 박히도록 돌출된 어퍼 꺾쇠(41d)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이러한 특징에 의해, 어퍼 접속플레이트(41)가 제 2 집전체(12)에 압착될 때 어퍼 꺾쇠(41d)가 박혀질 수 있도록 함으로써 외부의 충격이 가해지더라도 제 2 집전체(12)와 어퍼 접속플레이트(41) 상호간의 견고한 고정을 보장케 할 수 있고, 나아가 어퍼 꺾쇠(41d)가 어퍼 접속플레이트(41)에 견고하게 박혀진 상태에서 상호간 레이저 용접 공정을 시행토록 하여 더욱 견고한 고정을 실현케 할 수 있으며, 특히 어퍼 꺾쇠(41d)가 외고중저의 높이로 이루어져 제 2 집전체(12)를 향하여 어퍼 접속플레이트(41)를 가압시킬 경우 제 2 집전체(12)가 중심을 향하여 모여지도록 하여 제 2 집전체(12)와 어퍼 접속플레이트(41) 상호간의 긴밀한 접속을 보장케 할 수 있다.
본 발명에 따른 전기 이중층 소자의 바람직한 실시예를 도면을 참조하면서 설명하기로 하고, 그 실시예로는 다수 개가 존재할 수 있으며, 이러한 실시예를 통하여 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 더욱 잘 이해할 수 있게 된다.
도 16은 본 발명에 따른 전기 이중층 소자를 나타내는 종단면도이고, 도 17a는 본 발명에 따른 전기 이중층 소자에 적용된 와인딩 유닛(10)을 사이에 두고 언더 접속플레이트(31) 및 어퍼 접속플레이트(41)를 결합한 모습을 나타내는 종단면도이며, 도 17b는 본 발명에 따른 전기 이중층 소자에 적용된 와인딩 유닛(10)을 사이에 두고 언더 접속플레이트(31) 및 어퍼 접속플레이트(41)를 분해한 모습을 나타내는 종단면도이다.
본 발명에 따른 전기 이중층 소자는 도 16 내지 도 17b에 도시된 바와 같이 세퍼레이터(10a)에 의해 격리되면서 와인딩되는 제 1 집전체(11) 및 제 2 집전체(12)로 된 와인딩 유닛(10)과, 와인딩 유닛(10)을 수용하는 케이스(20)와, 케이스(20)의 하부에 조립되어 와인딩 유닛(10)의 제 1 집전체(11)에 접속되는 베이스(30)와, 케이스(20)의 상부에 조립되어 와인딩 유닛(10)의 제 2 집전체(12)에 접속되는 캡(40)을 포함한다.
와인딩 유닛(10)은 세퍼레이터(10a)를 사이에 두고 와인딩되는 제 1 집전체(11) 및 제 2 집전체(12)로 이루어지면서 전해액이 채워지게 되고, 제 1 집전체(11)는 음극(- Electrode)이고 제 2 집전체(12)는 양극(+ Electrode)으로 할 수 있으며, 서로 뒤바뀌는 경우도 가능함은 물론이다.
베이스(30)는 와인딩 유닛(10)의 제 1 집전체(11)에 접속되는 언더 접속플레이트(31)와, 언더 접속플레이트(31)의 하측을 지지하면서 캡(40)에 고정되는 언더 단자플레이트(32)를 구비하고, 언더 접속플레이트(31)는 제 1 집전체(11)에 압착되면서 박히도록 돌출된 언더 꺾쇠(31a)를 포함하며, 언더 꺾쇠(31a)는 외곽으로부터 중심으로 갈수록 점점 낮아지는 외고중저의 높이로 언더 접속플레이트(31)로부터 돌출될 수 있다.
마찬가지로, 캡(40)은 와인딩 유닛(10)의 제 2 집전체(12)에 접속되는 어퍼 접속플레이트(41)와, 어퍼 접속플레이트(41)의 상측을 지지하는 어퍼 단자플레이트(42)를 구비하고, 어퍼 접속플레이트(41)는 제 2 집전체(12)에 압착되면서 박히도록 돌출된 어퍼 꺾쇠(41d)를 포함하며, 어퍼 꺾쇠(41d)는 외곽으로부터 중심으로 갈수록 점점 낮아지는 외고중저의 높이로 어퍼 접속플레이트(41)로부터 돌출될 수 있다.
언더 접속플레이트(31)가 제 1 집전체(11)에 압착될 때 언더 꺾쇠(31a)가 박혀질 수 있도록 함으로써 외부의 충격이 가해지더라도 제 1 집전체(11)와 언더 접속플레이트(31) 상호간의 견고한 고정을 보장케 할 수 있고, 나아가 언더 꺾쇠(31a)가 언더 접속플레이트(31)에 견고하게 박혀진 상태에서 상호간 레이저 용접 공정을 시행토록 하여 더욱 견고한 고정을 실현케 할 수 있으며, 특히 언더 꺾쇠(31a)가 외고중저의 높이로 이루어져 제 1 집전체(11)를 향하여 언더 접속플레이트(31)를 가압시킬 경우 제 1 집전체(11)가 중심을 향하여 모여지도록 하여 제 1 집전체(11)와 언더 접속플레이트(31) 상호간의 긴밀한 접속을 보장케 할 수 있게 된다.
마찬가지로, 어퍼 접속플레이트(41)가 제 2 집전체(12)에 압착될 때 어퍼 꺾쇠(41d)가 박혀질 수 있도록 함으로써 외부의 충격이 가해지더라도 제 2 집전체(12)와 어퍼 접속플레이트(41) 상호간의 견고한 고정을 보장케 할 수 있고, 나아가 어퍼 꺾쇠(41d)가 어퍼 접속플레이트(41)에 견고하게 박혀진 상태에서 상호간 레이저 용접 공정을 시행토록 하여 더욱 견고한 고정을 실현케 할 수 있으며, 특히 어퍼 꺾쇠(41d)가 외고중저의 높이로 이루어져 제 2 집전체(12)를 향하여 어퍼 접속플레이트(41)를 가압시킬 경우 제 2 집전체(12)가 중심을 향하여 모여지도록 하여 제 2 집전체(12)와 어퍼 접속플레이트(41) 상호간의 긴밀한 접속을 보장케 할 수 있게 된다.
도 18a는 본 발명에 따른 전기 이중층 소자에 적용된 언더 접속플레이트(31)를 상측에서 바라본 사시도이고, 도 18b는 본 발명에 따른 전기 이중층 소자에 적용된 어퍼 접속플레이트(41)를 하측에서 바라본 사시도이다.
바람직하게, 언더 꺾쇠(31a)는 도 18a에 도시된 바와 같이 전해액의 순환을 위하여 언더 접속플레이트(31)에 뚫려진 언더 순환공(31b)의 버링(Burring)가공에 의해 돌출 형성되도록 하고, 어퍼 꺾쇠(41d)는 도 18b에 도시된 바와 같이 전해액의 순환을 위하여 어퍼 접속플레이트(41)에 뚫려진 어퍼 순환공(41e)의 버링(Burring)가공에 의해 돌출 형성되도록 하여, 언더 순환공(31b) 또는 어퍼 순환공(41e)을 형성시키면서 언더 꺾쇠(31a) 및 어퍼 꺾쇠(41d)를 함께 돌출 형성시킬 수 있게 되어 생산성을 더불어 보장케 할 수 있다.
도 19a는 도 16의 A부분을 나타내는 확대 단면도이다.
본 발명에 따른 전기 이중층 소자에 적용된 어퍼 접속플레이트(41)는 도 16 내지 도 19a에 도시된 바와 같이 와인딩 유닛(10)의 제 2 집전체(12)에 접속되는 어퍼 접속평판(41a) 및 어퍼 접속평판(41a)의 테두리로부터 상측방향으로 절곡되는 어퍼 접속측면(41b)을 구비하고, 어퍼 단자플레이트(42)는 어퍼 접속평판(41a)의 테두리 상측에 지지되는 어퍼 단자테두리(42a) 및 어퍼 단자테두리(42a)로부터 상측방향으로 솟아오른 어퍼 단자볼록부(42c)를 구비하고, 어퍼 접속플레이트(41)의 어퍼 접속측면(41b)의 외주연으로부터 어퍼 단자플레이트(42)의 어퍼 단자테두리(42a)의 상측을 감싸는 컬링러버(50)를 더 구비하고, 케이스(20)의 상단을 컬링시켜 컬링러버(50)의 상측을 가압토록 하는 컬링부(22)를 포함한다.
어퍼 접속플레이트(41)와 어퍼 단자플레이트(42)가 어퍼 접속평판(41a)의 상면 및 어퍼 단자테두리(42a)의 하면 그리고 어퍼 접속측면(41b) 및 어퍼 단자테두리(42a)의 측면으로 보다 넓게 절곡되면서 상호간의 접촉상태를 유지한 상태에서 케이스(20) 상단의 컬링부(22)에 의해 컬링러버(50)가 일거에 가압되면서 실링(Sealing)될 수 있도록 함으로써 기밀성의 극대화는 물론이거니와 간단 조립에 의한 생산성까지 보장할 수 있게 된다.
이때, 어퍼 접속플레이트(41)의 어퍼 접속측면(41b)은 내측으로 줄어든 어퍼 접속단턱(41c)을 구비하고, 어퍼 접속단턱(41c)에 끼워진 후 와인딩 유닛(10)의 상단에 이르기까지 하측방향으로 연장된 비딩러버(60)를 더 구비하고, 케이스(20)는 비딩되어 비딩러버(60)를 안쪽으로 밀어주는 비딩부(21)를 가질 수 있다.
컬링러버(50)와 별도로 비딩러버(60)를 마련함으로써 컬링러버(50) 및 비딩러버(60)의 결합을 더욱 용이하게 할 수 있고, 특히 비딩러버(60)는 비딩부(21)에 대응하여 상대적으로 두꺼워지는 볼륨부(61)를 더 가지도록 설계할 수 있어 케이스(20)의 비딩시 얇음으로 인하여 찢겨지는 현상을 극소화시키면서 전해액의 누액까지 철저히 방지케 할 수 있어 바람직하게 된다.
도 19b는 도 16의 B부분을 나타내는 확대 공정 단면도이다.
본 발명에 따라 어퍼 단자플레이트(42)는 도 19b에 도시된 바와 같이 중심홀(42d)이 뚫려지고, 중심홀(42d)에 러버 플러그(42e)가 끼워지며, 중심홀(42d)의 상단에 용접되는 알루미늄 플러그(42f)를 포함할 수 있다.
케이스(20)의 하부에 베이스(30)를 결합시키고 케이스(20) 속에 와인딩 유닛(10)을 조립시킨 후 다시 케이스(20)의 상부를 캡(40)으로 결합한 상태에서 진공을 통한 전해액이 중심홀(42d)을 통해 채워지도록 한 후 간단히 러버 플러그(42e)를 끼운 후 알루미늄 플러그(42f)로서 용접하여 최종 밀봉토록 하는 것이다.
이때, 알루미늄 플러그(42f)는 외곽테두리로부터 상측방향으로 돌출되어 중심홀(42d)의 상측 내주연을 따라 퍼지면서 용접되도록 하는 돌출테두리(42g)를 더 가지도록 한다.
알루미늄 플러그(42f)를 중심홀(42d)에 끼운 상태에서 용접시킬 경우 돌출테두리(42g)가 함께 용해됨과 동시에 퍼지면서 어퍼 단자플레이트(42)의 중심홀(42d)을 더욱 철저하게 밀봉케 할 수 있어 더욱 바람직하게 된다.
도 19c는 도 16의 C부분을 나타내는 확대 단면도이다.
본 발명에 따라 케이스(20)는 도 19c에 도시된 바와 같이 측면에 세이프티 벤트장홈(23)을 가지도록 하여 케이스(20) 속에 가스압력이 차 오를 경우 미리 터지도록 한다.
본 발명은 전지(Battery), 캐패시터(Capacitor) 또는 전해 콘덴서(Electrolytic Condenser) 등과 같이 전기 에너지를 저장하는 소자 분야에 이용될 수 있다.

Claims (12)

  1. 세퍼레이터에 의해 격리되면서 와인딩되는 제 1 집전체 및 제 2 집전체로 된 와인딩 유닛과, 상기 와인딩 유닛을 수용하는 케이스와, 상기 케이스의 하부에 조립되어 상기 와인딩 유닛의 제 1 집전체에 접속되는 베이스와, 상기 케이스의 상부에 조립되어 상기 와인딩 유닛의 제 2 집전체에 접속되는 캡을 포함하는 전기 이중층 소자에 있어서,
    상기 베이스는 상기 와인딩 유닛의 제 1 집전체에 접속되는 언더 접속플레이트와, 상기 언더 접속플레이트의 하측을 지지하면서 상기 캡에 고정되는 언더 단자플레이트를 구비하고,
    상기 언더 접속플레이트는 상기 제 1 집전체에 압착되면서 박히도록 돌출된 언더 꺾쇠를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 이중층 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 언더 꺾쇠는 외곽으로부터 중심으로 갈수록 점점 낮아지는 외고중저의 높이로 상기 언더 접속플레이트로부터 돌출되는 것을 특징으로 하는 전기 이중층 소자.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 언더 꺾쇠는 전해액의 순환을 위하여 상기 언더 접속플레이트에 뚫려진 언더 순환공의 버링(Burring)가공에 의해 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 이중층 소자.
  4. 세퍼레이터에 의해 격리되면서 와인딩되는 제 1 집전체 및 제 2 집전체로 된 와인딩 유닛과, 상기 와인딩 유닛을 수용하는 케이스와, 상기 케이스의 하부에 조립되어 상기 와인딩 유닛의 제 1 집전체에 접속되는 베이스와, 상기 케이스의 상부에 조립되어 상기 와인딩 유닛의 제 2 집전체에 접속되는 캡을 포함하는 전기 이중층 소자에 있어서,
    상기 캡은 상기 와인딩 유닛의 제 2 집전체에 접속되는 어퍼 접속플레이트와, 상기 어퍼 접속플레이트의 상측을 지지하는 어퍼 단자플레이트를 구비하고,
    상기 어퍼 접속플레이트는 상기 제 2 집전체에 압착되면서 박히도록 돌출된 어퍼 꺾쇠를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 이중층 소자.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 어퍼 꺾쇠는 외곽으로부터 중심으로 갈수록 점점 낮아지는 외고중저의 높이로 상기 어퍼 접속플레이트로부터 돌출되는 것을 특징으로 하는 전기 이중층 소자.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 어퍼 꺾쇠는 전해액의 순환을 위하여 상기 어퍼 접속플레이트에 뚫려진 어퍼 순환공의 버링(Burring)가공에 의해 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 이중층 소자.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 어퍼 접속플레이트는 상기 와인딩 유닛의 제 2 집전체에 접속되는 어퍼 접속평판 및 상기 어퍼 접속평판의 테두리로부터 상측방향으로 절곡되는 어퍼 접속측면을 구비하고,
    상기 어퍼 단자플레이트는 상기 어퍼 접속평판의 테두리 상측에 지지되는 어퍼 단자테두리 및 상기 어퍼 단자테두리로부터 상측방향으로 솟아오른 어퍼 단자볼록부를 구비하고,
    상기 어퍼 접속플레이트의 어퍼 접속측면의 외주연으로부터 상기 어퍼 단자플레이트의 어퍼 단자테두리의 상측을 감싸는 컬링러버를 더 구비하고,
    상기 케이스의 상단을 컬링시켜 상기 컬링러버의 상측을 가압토록 하는 컬링부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 이중층 소자.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 어퍼 접속플레이트의 어퍼 접속측면은 내측으로 줄어든 어퍼 접속단턱을 구비하고,
    상기 어퍼 접속단턱에 끼워진 후 상기 와인딩 유닛의 상단에 이르기까지 하측방향으로 연장된 비딩러버를 더 구비하고,
    상기 케이스는 비딩되어 상기 비딩러버를 안쪽으로 밀어주는 비딩부를 가지는 것을 특징으로 하는 전기 이중층 소자.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 비딩러버는 상기 비딩부에 대응하여 상대적으로 두꺼워지는 볼륨부를 더 가지는 것을 특징으로 하는 전기 이중층 소자.
  10. 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 어퍼 단자플레이트는 중심홀이 뚫려지고,
    상기 중심홀에 러버 플러그가 끼워지며,
    상기 중심홀의 상단에 용접되는 알루미늄 플러그를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 이중층 소자.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 알루미늄 플러그는 외곽테두리로부터 상측방향으로 돌출되어 상기 중심홀의 상측 내주연을 따라 퍼지면서 용접되도록 하는 돌출테두리를 더 가지는 것을 특징으로 하는 전기 이중층 소자.
  12. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 케이스는 측면에 세이프티 벤트장홈을 가지는 것을 특징으로 하는 전기 이중층 소자.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102184267B1 (ko) * 2019-04-30 2020-11-30 한국전력공사 전해액 함침 이동성이 향상된 셀 및 그를 포함하는 슈퍼 커패시터
CN219350422U (zh) * 2021-10-22 2023-07-14 株式会社Lg新能源 圆筒形电池、包括该圆筒形电池的电池组及汽车

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090110292A (ko) * 2007-02-14 2009-10-21 파나소닉 주식회사 캐패시터
KR20100062279A (ko) * 2008-12-02 2010-06-10 삼화전기주식회사 전기이중층 커패시터
KR20100096720A (ko) * 2009-02-25 2010-09-02 에스비리모티브 주식회사 이차 전지
KR20130085565A (ko) * 2011-12-22 2013-07-30 비나텍주식회사 개선된 결합 구조를 가지는 에너지 저장 장치 및 이의 제조 방법
KR20140143641A (ko) * 2013-06-07 2014-12-17 주식회사 네스캡 전기 이중층 소자

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090110292A (ko) * 2007-02-14 2009-10-21 파나소닉 주식회사 캐패시터
KR20100062279A (ko) * 2008-12-02 2010-06-10 삼화전기주식회사 전기이중층 커패시터
KR20100096720A (ko) * 2009-02-25 2010-09-02 에스비리모티브 주식회사 이차 전지
KR20130085565A (ko) * 2011-12-22 2013-07-30 비나텍주식회사 개선된 결합 구조를 가지는 에너지 저장 장치 및 이의 제조 방법
KR20140143641A (ko) * 2013-06-07 2014-12-17 주식회사 네스캡 전기 이중층 소자

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