KR100768179B1 - 캡 조립체 및, 그것을 구비한 각형 2 차 전지 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 삽입공을 가지는 캡 플레이트; 상기 캡 플레이트의 삽입공에 삽입되는 중공형 절연 튜브; 상기 절연 튜브에 삽입되는 핀; 상기 캡 플레이트의 저면에 배치되는 절연판; 및, 상기 캡 플레이트의 상부에 배치되는 것으로, 일부가 노출되고 상기 핀과 전기적으로 연결된 도전성 금속편과, 상기 도전성 금속편을 감싸는 절연성 플라스틱으로 이루어진 인서트 워셔;를 구비한 캡 조립체가 제공된다.

Description

캡 조립체 및, 그것을 구비한 각형 2 차 전지{Cap assembly and rectangular- type secondary battery therewith}

도 1은 통상적인 각형 2 차 전지의 개략적인 분해 사시도.

도 2 는 도 1 에 도시된 2 차 전지를 화성 충방전하는 상태를 나타내는 설명도.

도 3 은 본 발명에 따른 각형 2 차 전지에 대한 개략적인 분해 사시도.

도 4a 및, 도 4b 는 본 발명에 따른 각형 2 차 전지에 구비되는 인서트 워셔에 대한 평면도 및, 단면도.

도 5 는 본 발명에 따른 각형 2 차 전지를 화성 충방전하는 상태를 나타내는 설명도.

< 도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명 >

11. 캡 플레이트 12. 절연 튜브

13. 핀 14. 절연판

15. 케이스 16. 극판 조립체

41. 인서트 워셔 42. 충방전 핀 접촉부

43. 리이드 연결부 44. 절연성 플라스틱

45. 핀 용접부 46. 도전성 금속편

본 발명은 캡 조립체 및, 그것을 구비한 각형 2 차 전지에 관한 것이며, 보다 상세하게는 전지의 충방전시에 충방전 핀의 접속이 용이하고 조전지 제작시에 리이드의 연결이 용이한 캡 조립체 및, 그것을 구비한 각형 2 차 전지에 관한 것이다.

통상적으로 이차전지는 재충전이 가능하고 소형 및 대용량화가 가능한 것으로, 대표적으로는 니켈수소(Ni-MH)전지와 리튬(Li)전지 및 리튬이온(Li-ion)전지가 사용되고 있다. 이차 전지는 극판 조립체를 수용하고 있는 케이스의 외관에 따라서 원통형과 각형 전지로 구분할 수 있다. 각형 전지는 직육면체의 케이스내에 극판 조립체가 수용된 것이다.

도 1 에는 통상적인 각형 2 차 전지의 개략적인 분해 사시도가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 케이스(15)는 전체적으로 모서리가 라운드 처리된 직육면체의 공간을 한정하고 있으며, 케이스(15)의 내부에 극판 조립체(16)가 수용되어 있다. 극판 조립체(16)는 전극 활물질이 도포된 양극판과 음극판을 세퍼레이터로 상호 격리시키고, 상기 양극판, 음극판 및, 세퍼레이터를 젤리 롤(jelly roll)의 형태로 감아서 형성한 것이다. 극판 조립체(16)의 일측에는 전극 탭(17)이 형성된다.

캡 조립체는 케이스(15)의 상단을 밀폐하는 캡 플레이트(11)와, 상기 캡 플레이트(11)에 형성된 구멍(11a)에 삽입되는 절연 튜브(12)와, 상기 절연 튜브(12)에 형성된 구멍에 삽입되고 상기 극판 조립체(16)의 탭(17)에 전기적으로 연결되는 핀(13)과, 상기 탭(17)과 캡 플레이트(11)를 전기적으로 절연시키는 절연판(14)을 구비한다. 도면 번호 18 로 표시된 것은 전해액 주입구로서, 캡 플레이트(11)가 케이스(15)에 조립된 이후에 전해액을 그것을 통해 주입하고 도시되지 아니한 플러그로 밀폐하게 된다. 도시되지 아니한 다른 예에서는 절연판의 저면에 터미널 플레이트가 더 구비되며, 터미널 플레이트는 상기 핀(13)의 단부와 접촉하고, 탭(17)이 터미널 플레이트에 용접됨으로써 상기 핀(13)과 전기적으로 연결될 수 있다.

도 2 에 도시된 것은 도 1 에 도시된 이차 전지를 충방전시키는 것을 개략적으로 나타낸 설명도이다.

도면을 참조하면, 이차 전지(21)는 포켓(25)내에 삽입되어 있다. 전지(21)의 상단부에는 워셔(26)가 덮여있는데, 상기 워셔(26)는 핀(13)의 헤드만을 노출시킨 상태에서 캡 플레이트의 상부에 배치된다. 충방전용 핀(27)은 도시되지 아니한 승강 장치에 의해서 핀(13)의 헤드에 접촉함으로써 충전 또는 방전 작용이 이루어진다.

도 2 에 도시된 바와 같은 전지의 화성 충방전 작업은 이차 전지 제조시의 필수 작업이다. 최근의 추세에 따르면 전지가 경박 단소화되므로, 그에 따라서 충방전용 핀(13)의 헤드 크기도 작아지게 된다. 핀(13)의 헤드 크기가 작아지면 다수의 전지를 동시에 충방전할때 충방전용 핀(27)이 정확하게 핀(13)의 헤드에 접촉하 는 것이 곤란하게 된다. 통계에 따르면 약 5 % 의 불량이 충방전시의 접촉 불량으로 인해 발생한다. 또한, 이차 전지를 다수개 조합하여 조전지를 구성할 경우, 각 전지를 리이드로써 연결하여야 하는데, 리이드를 핀(13)의 헤드에 연결하는 것이 역시 곤란하다는 문제점이 있다.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 화성 충방전 및, 조전지의 구성이 용이하도록 개선된 캡 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 화성 충방전 및, 조전지의 구성이 용이하도록 개선된 캡 조립체를 가지는 각형 이차 전지를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 삽입공을 가지는 캡 플레이트; 상기 캡 플레이트의 삽입공에 삽입되는 중공형 절연 튜브; 상기 절연 튜브에 삽입되는 핀; 상기 캡 플레이트의 저면에 배치되는 절연판; 및, 상기 캡 플레이트의 상부에 배치되는 것으로, 일부가 노출되고 상기 핀과 전기적으로 연결된 도전성 금속편과, 상기 도전성 금속편을 감싸는 절연성 플라스틱으로 이루어진 인서트 워셔;를 구비한 캡 조립체가 제공된다.

본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 인서트 워셔의 저면에는 상기 핀의 헤드에 용접될 수 있도록 상기 도전성 금속편의 일부가 노출되고, 상기 인서트 워셔의 상면에는 충방전용 핀에 접촉할 수 있도록 상기 도전성 금속편의 일부가 노출된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 인서트 워셔의 상면 일측에는 조전지 구성을 위한 리이드의 연결을 위해서 상기 도전성 금속편의 일부가 노출된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 인서트 워셔의 상면에 노출되는 도전성 금속편의 면적은 상기 핀의 헤드 면적보다 크다.

또한 본 발명에 따르면, 음극판, 양극판 및, 상기 음극판과 양극판을 절연시키는 세퍼레이터로 이루어진 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 그 안에 수용하는 케이스; 및, 상기 케이스의 상부에 배치되는 것으로서, 삽입공을 가지는 캡 플레이트; 상기 캡 플레이트의 삽입공에 삽입되는 중공형 절연 튜브; 상기 절연 튜브에 삽입되는 핀; 상기 캡 플레이트의 저면에 배치되는 절연판; 및, 상기 캡 플레이트의 상부에 배치되는 것으로, 일부가 노출되고 상기 핀과 전기적으로 연결된 도전성 금속편과, 상기 도전성 금속편을 감싸는 절연성 플라스틱으로 이루어진 인서트 워셔;를 구비한 캡 조립체;를 구비한 각형 이차 전지가 제공된다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 3 에 도시된 것은 본 발명에 따른 캡 조립체를 구비한 각형 이차 전지에 대한 개략적인 분해 사시도이다.

도면을 참조하면, 각형 이차 전지의 전체적인 구성은 도 1 에 도시된 이차 전지의 구성과 유사하다. 케이스(35)는 전체적으로 모서리가 라운드 처리된 직육면체의 공간을 한정하고 있으며, 그 내부에 극판 조립체(36)가 수용되어 있다. 극판 조립체(36)의 일측에는 전극 탭(37)이 형성된다.

본 발명에 따르면, 캡 조립체는 케이스(35)의 상단을 밀폐하는 캡 플레이트(31)와, 상기 캡 플레이트(31)에 형성된 구멍(31a)에 삽입되는 절연 튜브(32)와, 상기 절연 튜브(32)에 형성된 구멍에 삽입되고 상기 극판 조립체(36)의 탭(37)에 전기적으로 연결되는 핀(33)과, 상기 탭(37)과 캡 플레이트(11)를 전기적으로 절연시키는 절연판(34)과, 상기 캡 플레이트(31)의 상부에 배치되는 것으로 충방전 핀 접촉부(42)와 리이드 연결부(43)가 형성된 인서트 워셔(41)를 구비한다.

도면 번호 38 로 표시된 것은 전해액 주입구이다. 도시되지 아니한 다른 예에서는 절연판의 저면에 터미널 플레이트가 더 구비되며, 터미널 플레이트는 상기 핀(33)의 단부와 접촉하고, 탭(37)이 터미널 플레이트에 용접됨으로써 상기 핀(33)과 전기적으로 연결될 수 있다.

상기에 설명된 인서트 워셔(41)는 본 발명의 중요한 특징을 구성한다. 인서트 워셔는 절연성 플라스틱 사출물 안에 삽입된 도전성 금속편으로 이루어진다. 도전성 금속편의 일부는 플라스틱 사출물 밖으로 노출된다. 즉, 핀(33)의 헤드에 접촉될 수 있도록 인서트 워셔(41)의 저면에 도전성 금속편의 일부가 노출된다. 또한 인서트 워셔(41)의 상부 표면에서는 중간 부분이 노출되는데, 이것은 화성 충방전시에 충반전용 핀이 접촉하게 되는 접촉부(42)를 구성하게 된다. 또한 인서트 워셔(41)의 상부 표면에서 일측에는 리이드 연결부(43)로서 도전성 금속편이 노출된다. 리이드 연결부(43)는 셀 전지를 다수개로 연결하여 조전지를 구성할때 각 셀 전지를 리이드로 연결하기 위한 용접부가 된다.

도 4a 및, 도 4b 에 도시된 것은 도 3 에 도시된 인서트 워셔를 평면도 및, 단면도로서 각각 도시한 것이다.

도 4a 를 참조하면, 인서트 워셔(41)의 상부 표면에는 충방전용 핀의 접촉부(41)와 리이드의 연결부(43)가 형성된 것을 알 수 있다. 또한 도전성 금속편은 도면 번호 46 로 표시된 점선에 대응하는 부분이다.

도 4b 를 참조하면, 도전성 금속편(46)은 절연성 플라스틱 사출물(44)로 감싸여져 있다. 인서트 워셔(41)의 저면에는 핀 용접부(45)로서 도전성 금속편(45)의 일부가 노출되어 있고, 인서트 워셔(41)의 상면에는 화성 충방전용 핀의 접촉부(42)로서, 그리고 리이드 연결부(43)로서 도전성 금속편(45)의 일부가 노출된다. 상기 인서트 워셔(41)가 도 3 에 도시된 캡 플레이트(31)의 상부에 배치되면 핀(33)은 상기 핀 용접부(45)에 대하여 초음파 용접등의 방법을 통해서 용접된다. 따라서 충방전 핀 접촉부(42) 및, 리이드 연결부(43)는 상기 핀(33)과 전기적으로 같은 극성을 가지게 되며, 예를 들면 음극의 극성을 가지게 된다.

도 5 에 도시된 것은 본 발명에 따른 각형 이차 전지를 충방전하는 것을 도시한 설명도이다.

도면을 참조하면, 각형 이차 전지의 상부에는 인서트 워셔(41)가 설치되며, 충방전용 핀(27)은 접촉부(42)에 대하여 접촉된다. 여기에서, 상기 접촉부(42)의 크기는 핀(33)의 헤드의 면적보다 상대적으로 넓으므로, 충방전용 핀(27)을 그 위에 하강시켰을때 접촉 불량이 생길 가능성이 적어진다. 또한 리이드 연결부(43)의 면적도 넓으므로, 리이드를 용접 연결시킬때 작업의 편의성이 향상된다.

본 발명에 따른 캡 조립체 및, 그것을 구비한 각형 이차 전지는 화성 충방전시에 화성 충방전용 핀이 상대적으로 넓은 면적을 가지는 인서트 워셔의 접촉부에 접촉하게 되므로 전지 제조에서의 불량 가능성이 감소된다. 또한 조전지 제조시에도 편의성이 향상되므로 생산성 향상에 기여한다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자들은 이로부터 다양한 변형 및, 균등한 타 실시예를 용이하게 구현할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 한정되어야 한다.

Claims (5)

1. 삽입공을 가지는 캡 플레이트;

   상기 캡 플레이트의 삽입공에 삽입되는 중공형 절연 튜브;

   상기 절연 튜브에 삽입되는 핀;

   상기 캡 플레이트의 저면에 배치되는 절연판; 및,

   상기 캡 플레이트의 상부에 배치되는 것으로, 일부가 노출되고 상기 핀과 전기적으로 연결된 도전성 금속편과, 상기 도전성 금속편을 감싸는 절연성 플라스틱으로 이루어진 인서트 워셔;를 구비한 캡 조립체.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 인서트 워셔의 저면에는 상기 핀의 헤드에 용접될 수 있도록 상기 도전성 금속편의 일부가 노출되고, 상기 인서트 워셔의 상면에는 충방전용 핀에 접촉할 수 있도록 상기 도전성 금속편의 일부가 노출된 것을 특징으로 하는 캡 조립체.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 인서트 워셔의 상면 일측에는 조전지 구성을 위한 리이드의 연결을 위해서 상기 도전성 금속편의 일부가 노출되는 것을 특징으로 하는 캡 조립체.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 인서트 워셔의 상면에 노출되는 도전성 금속편의 면적은 상기 핀의 헤드 면적보다 큰 것을 특징으로 하는 캡 조립체.
5. 음극판, 양극판 및, 상기 음극판과 양극판을 절연시키는 세퍼레이터로 이루어진 전극 조립체;

   상기 전극 조립체를 그 안에 수용하는 케이스; 및,

   상기 케이스의 상부에 배치되는 것으로서, 삽입공을 가지는 캡 플레이트; 상기 캡 플레이트의 삽입공에 삽입되는 중공형 절연 튜브; 상기 절연 튜브에 삽입되는 핀; 상기 캡 플레이트의 저면에 배치되는 절연판; 및, 상기 캡 플레이트의 상부에 배치되는 것으로, 일부가 노출되고 상기 핀과 전기적으로 연결된 도전성 금속편과, 상기 도전성 금속편을 감싸는 절연성 플라스틱으로 이루어진 인서트 워셔;를 구비한 캡 조립체;를 구비한 각형 이차 전지.

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