KR20030081940A - Cap assembly and secondary battery therewith - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 캡 조립체 및 이를 구비한 이차전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 캡 조립체의 바닥부 기밀성을 향상시킴과 아울러 전지의 내부 용량을 증가시키도록 절연판과 탭 용접판의 구조를 개선한 캡 조립체 및 이를 구비한 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a cap assembly and a secondary battery having the same, and more particularly, to a cap assembly which improves the bottom airtightness of the cap assembly and also increases the internal capacity of the battery to improve the structure of the insulating plate and the tab welding plate. And it relates to a secondary battery having the same.
일반적으로 이차전지는 충전을 통해 재사용이 가능한 전지로서, 소형 및 대용량화가 가능하고, 극판조립체인 전극군을 수용하는 케이스의 외관에 따라 원통형 전지와 각형 전지 및 단추형 전지 등으로 구분할 수 있다.In general, a secondary battery is a battery that can be reused through charging. The secondary battery can be classified into a cylindrical battery, a square battery, a button battery, and the like according to the appearance of a case accommodating an electrode group, which is an electrode plate assembly.
도 3은 종래 기술에 의한 이차전지의 분해 사시도로서, 이차전지(1)는 케이스(3)와, 케이스(3) 내부에 수납되며 활물질이 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 매개로 젤리롤(jelly roll) 형태로 감아 형성된 전극군(5)과, 상기 케이스(3) 상부를 밀폐하는 캡 조립체(7)로 이루어진다.3 is an exploded perspective view of a secondary battery according to the prior art, wherein the secondary battery 1 is a case 3 and a cathode plate and an anode plate housed in the case 3 and coated with an active material are jelly rolls through a separator. and a cap assembly 7 sealing the upper portion of the case 3.
상기 캡 조립체(7)는 케이스(3)에 일체로 조립되어 밀봉을 행하는 캡 플레이트(9)와, 어느 하나의 극판, 일례로 음극판에서 연장된 전극탭(11)이 고정되는 탭 용접판(13)과, 캡 플레이트(9)와 탭 용접판(13) 사이에 설치되어 절연을 행하는 절연판(15)과, 캡 플레이트(9)와 절연판(15) 및 탭 용접판(13)에 형성된 구멍을 관통하여 탭 용접판(13)과 전기적으로 연결되는 전극핀(17)과, 캡 플레이트(9)와 전극핀(17) 사이에 설치되어 절연을 행하는 가스킷(19)으로 이루어진다.The cap assembly 7 is a tab welding plate 13 to which the cap plate 9 which is integrally assembled and sealed to the case 3 and the electrode tab 11 extending from one of the pole plates, for example, the negative electrode plate, is fixed. ), An insulating plate 15 provided between the cap plate 9 and the tab welding plate 13 to insulate, and a hole formed in the cap plate 9, the insulating plate 15, and the tab welding plate 13. And an electrode pin 17 electrically connected to the tab welding plate 13, and a gasket 19 provided between the cap plate 9 and the electrode pin 17 to insulate.
그런데 상기와 같이 이루어지는 종래의 이차전지는 절연판(15)의 바닥면이 평평하게 이루어지므로, 전극핀(17)과 탭 용접판(13)의 연결을 위해 전극핀(17)을 코킹(calking)하는 과정에서, 절연판(15) 전체에 힘이 가해져 절연판(15)에 상당한 반력이 형성된다.However, since the bottom surface of the insulating plate 15 is formed in the conventional secondary battery as described above, caulking the electrode pin 17 to connect the electrode pin 17 and the tab welding plate 13. In the process, a force is applied to the entire insulating plate 15 to form a considerable reaction force on the insulating plate 15.
그 결과, 상기 반력에 의해 절연판(15)이 휘어지는 등, 절연판(15)에 변형이 발생하여 캡 조립체(7)의 바닥부 기밀성을 저하시킨다.As a result, deformation occurs in the insulating plate 15 such as the insulating plate 15 is bent due to the reaction force, thereby lowering the bottom airtightness of the cap assembly 7.
또한 종래의 이차전지(1)는 탭 용접판(13)과 전극군(5) 사이에 전극탭(11)이 절곡되어 수납되는 여유 공간을 마련해야 하기 때문에, 전지의 내부 용량을 증가시키는데 한계가 있으며, 종래의 탭 용접판(13)은 전극탭(11)이 고정되는 바닥면이 평평한 형상으로, 탭 용접판(13)에 대한 전극탭(11)의 고정성이 우수하지 못하여, 캡 조립체(7) 설치 과정에서 전극탭(11)이 단락될 가능성이 있다.In addition, the conventional secondary battery 1 has a limitation in increasing the internal capacity of the battery because it is necessary to provide a free space in which the electrode tab 11 is bent and accommodated between the tab welding plate 13 and the electrode group 5. In the conventional tab welding plate 13, the bottom surface on which the electrode tab 11 is fixed is flat, and the tab tab 7 may not have excellent fixability of the electrode tab 11 to the tab welding plate 13. The electrode tab 11 may be short-circuited during the installation process.
따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 전극핀의 코킹 과정에서 절연판의 변형을 최소화하여 캡 조립체의 바닥부 기밀성을 향상시키는 캡 조립체 및 이를 구비한 이차전지를 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention is to solve the above problems, an object of the present invention to provide a cap assembly and a secondary battery having the same to minimize the deformation of the insulating plate in the caulking process of the electrode pin to improve the air tightness of the bottom of the cap assembly. have.
본 발명의 다른 목적은 탭 용접판과 전극군 사이에 전극탭을 수납하는 여유 공간을 줄여 전지의 내부 용량을 증가시키고, 탭 용접판에 대한 전극탭의 고정 안정성을 확보하는 캡 조립체 및 이를 구비한 이차전지를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to reduce the free space for accommodating the electrode tab between the tab welding plate and the electrode group to increase the internal capacity of the battery, and to secure the fixing stability of the electrode tab to the tab welding plate and having the same It is to provide a secondary battery.
도 1은 본 발명에 일실시예에 의한 이차전지의 조립 단면도이고,1 is an assembled cross-sectional view of a secondary battery according to an embodiment of the present invention;
도 2는 본 발명에 일실시예에 의한 이차전지의 분해 사시도이며,2 is an exploded perspective view of a secondary battery according to an embodiment of the present invention;
도 3은 종래 기술에 의한 이차전지의 분해 사시도이다.3 is an exploded perspective view of a secondary battery according to the prior art.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,In order to achieve the above object, the present invention,
케이스 상부에 조립되어 케이스를 밀봉시키는 캡 플레이트와, 캡 플레이트 밑면에 조립되며 전극핀 삽입을 위한 관통홀 주위로 기밀 향상부를 구비하는 절연판과, 절연판 밑면에 조립되며 전극군에 대향하는 일면으로 전극탭 수납부를 구비하는 탭 용접판과, 캡 플레이트와 절연판 및 탭 용접판에 형성된 관통홀에 삽입되는 절연 가스킷과, 절연 가스킷에 삽입되어 캡 플레이트와 전기적으로 차단되면서 탭 용접판과 전기적으로 연결되는 전극핀을 포함하는 캡 조립체 및 이 캡 조립체를 구비한 이차전지를 제공한다.A cap plate assembled at the top of the case to seal the case, an insulating plate assembled at the bottom of the cap plate and having an airtight enhancement part around the through hole for inserting the electrode pins, and an electrode tab assembled at the bottom of the insulating plate and facing the electrode group. A tab welding plate having an accommodating portion, an insulating gasket inserted into a cap plate, an insulating plate and a through hole formed in the tab welding plate, and an electrode pin inserted into the insulating gasket to be electrically disconnected from the cap plate and electrically connected to the tab welding plate. It provides a cap assembly comprising a and a secondary battery having the cap assembly.
바람직하게, 상기 절연판의 기밀 향상부는 전극핀이 삽입되는 관통홀 주위로 탭 용접판을 향해 확장되어 절연판의 두께를 증가시키는 구성으로 이루어진다.Preferably, the airtight improving portion of the insulating plate is configured to extend toward the tab welding plate around the through-hole in which the electrode pin is inserted to increase the thickness of the insulating plate.
이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이차전지의 조립 단면도이고, 도 2는 이차전지의 분해 사시도이다.1 is an assembled cross-sectional view of a secondary battery according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an exploded perspective view of the secondary battery.
도시한 바와 같이, 이차전지(2)는 활물질이 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 매개로 감아 형성되며 양극판 또는 음극판(여기서는 음극판을 일례로 설명한다)에 전극탭(4)이 연결 설치되는 전극군(6)과, 전극군(6)을 수용하는 통 형상의 케이스(8)와, 케이스(8) 상부에 조립되어 케이스(8)를 밀봉하는 캡 조립체(10)를 포함한다.As shown in the drawing, the secondary battery 2 is formed by winding a positive electrode plate and a negative electrode plate coated with an active material through a separator, and an electrode group in which electrode tabs 4 are connected to a positive electrode plate or a negative electrode plate (the negative plate will be described as an example). (6), a cylindrical case (8) for accommodating the electrode group (6), and a cap assembly (10) assembled on the case (8) and sealing the case (8).
상기 캡 조립체(10)는 케이스(8) 상부에 조립되어 케이스(8)를 밀봉하는 캡 플레이트(12)와, 캡 플레이트(12) 밑면에 조립되는 절연판(14) 및 탭 용접판(16)과, 캡 플레이트(12)와 절연판(14) 및 탭 용접판(16)에 형성된 관통홀(12a, 14a, 16a)에 삽입되는 절연 가스킷(18)과, 절연 가스킷(18) 내부에 삽입되어 캡 플레이트(12)와 절연 상태를 유지하면서 탭 용접판(16)과 전기적으로 연결되는 전극핀(20)을 포함한다.The cap assembly 10 includes a cap plate 12 which is assembled on the case 8 and seals the case 8, an insulating plate 14 and a tab welding plate 16 which are assembled to the bottom of the cap plate 12. , An insulating gasket 18 inserted into the through holes 12a, 14a, and 16a formed in the cap plate 12, the insulating plate 14, and the tab welding plate 16, and the cap plate inserted into the insulating gasket 18. And an electrode pin 20 electrically connected to the tab welding plate 16 while maintaining an insulation state with the reference numeral 12.
보다 구체적으로, 상기 캡 플레이트(12)는 일례로 양극판과 전기적으로 연결되어 양극 단자로 기능하며, 상기 탭 용접판(16)은 전극군(6)의 음극판에서 연장된 전극탭(4)이 용접 등의 방법으로 고정됨과 아울러, 전극핀(20)과 전기적으로 연결되어 전극핀(20)이 음극 단자로 기능하게 한다. 그리고 절연판(14)이 캡 플레이트(12)와 탭 용접판(16) 사이에 설치되어 캡 플레이트(12)와 탭 용접판(16)을 절연시킨다.More specifically, the cap plate 12 is electrically connected to the positive electrode plate, for example, and functions as a positive electrode terminal, and the tab welding plate 16 is welded by an electrode tab 4 extending from the negative electrode plate of the electrode group 6. In addition to being fixed in such a manner, the electrode pin 20 is electrically connected to the electrode pin 20 to function as a negative terminal. An insulating plate 14 is installed between the cap plate 12 and the tab welding plate 16 to insulate the cap plate 12 and the tab welding plate 16.
여기서, 상기 절연판(14)은 전극핀(20)이 삽입되는 관통홀(14a) 주위로 탭 용접판(16)을 향해 확장되어 절연판(14)의 두께를 증가시키는 기밀 향상부(22)를구비한다. 상기 기밀 향상부(22)는 캡 조립체(10)의 각 부품을 적층하여 조립하는 과정, 특히 전극핀(20)을 코킹하는 과정에서 절연판(14)에 가해지는 하중의 대부분이 기밀 향상부(22)에 가해지도록 한다.Here, the insulating plate 14 has an airtight improving unit 22 extending toward the tab welding plate 16 around the through hole 14a into which the electrode pin 20 is inserted to increase the thickness of the insulating plate 14. do. The airtight enhancer 22 is formed by stacking and assembling each component of the cap assembly 10, in particular, the majority of the load applied to the insulating plate 14 in the process of caulking the electrode pin 20. )).
따라서 상기 절연판(14)은 조립시 발생하는 하중이 기밀 향상부(22)에 집중되어 기밀 향상부(22)가 국부적으로 압축되는데, 통상적으로 절연판(14) 전체에 하중이 가해지는 경우와 비교하여 절연판(14)의 일부에 하중이 집중적으로 가해지는 경우의 밀폐 효과가 보다 우수하므로, 본 실시예는 기밀 향상부(22)를 구비한 절연판(14)에 의해 캡 조립체(10)의 기밀성을 향상시킨다.Therefore, in the insulating plate 14, the load generated during assembly is concentrated on the airtight improving unit 22, and the airtight improving unit 22 is locally compressed. Compared to the case where a load is applied to the whole of the insulating plate 14. Since the sealing effect when the load is concentrated on a part of the insulating plate 14 is better, the present embodiment improves the airtightness of the cap assembly 10 by the insulating plate 14 having the airtight improving unit 22. Let's do it.
본 발명자의 실험에 따르면, 기밀 향상부를 구비하지 않은 종래의 캡 조립체와 비교하여, 본 발명에 의한 캡 조립체(14)의 기밀 특성이 대략 2∼4 kgf/cm2정도 향상된 것으로 확인되었다. 또한 캡 조립체(10) 제작 이후, 기밀 향상부(22)를 구비한 본 실시예의 절연판(14)이 종래의 절연판보다 외관 품위가 우수한 것으로 확인되었다.According to the experiments of the present inventors, it has been confirmed that the airtight property of the cap assembly 14 according to the present invention is improved by about 2 to 4 kgf / cm 2 as compared with the conventional cap assembly without the airtight enhancing portion. In addition, after the cap assembly 10 was fabricated, it was confirmed that the insulating plate 14 of the present embodiment having the airtight improving unit 22 was superior in appearance than the conventional insulating plate.
이와 같이 절연판(14)에 구비되어 캡 조립체(10)의 기밀성을 향상시키는 기밀 향상부(22)는 도시한 타원형상 이외에 원형, 사각형, 다각형 등 여러 형상으로 적용이 가능하다.As described above, the airtight improving unit 22 provided in the insulating plate 14 to improve the airtightness of the cap assembly 10 may be applied in various shapes such as a circle, a rectangle, and a polygon in addition to the elliptical shape shown.
그리고 상기 탭 용접판(16)은 전극군(6)에 대향하는 밑면으로 소정 높이의 전극탭 수납부(24)를 구비하여, 이 전극탭 수납부(24)에서 전극탭(4)의 끝단과 전기적으로 연결된다. 따라서 전극탭(4)은 전지 조립 과정에서 전극탭 수납부(24)내부에서 절곡되어 전극탭 수납부(24)에 수납된다.In addition, the tab welding plate 16 has an electrode tab housing 24 having a predetermined height as a bottom surface facing the electrode group 6, and the electrode tab receiving portion 24 has an end portion of the electrode tab 4. Electrically connected. Therefore, the electrode tab 4 is bent in the electrode tab accommodating part 24 during the battery assembly process and accommodated in the electrode tab accommodating part 24.
이로서 본 실시예는 탭 용접판(16)과 전극군(6) 사이에 전극탭(4)을 수납하기 위한 여유 공간을 줄일 수 있으므로, 감소된 공간만큼 전극군(6)의 용량을 증가시킬 수 있다. 그 결과, 본 실시예는 상기한 탭 용접판(16)에 의해 전극의 내부 용량을 대략 2% 정도 증가시킬 수 있으며, 이것은 1000mAh 용량의 전지에서 20mAh 용량이 증가하는 결과를 의미한다.As a result, the present embodiment can reduce the free space for accommodating the electrode tab 4 between the tab welding plate 16 and the electrode group 6, thereby increasing the capacity of the electrode group 6 by the reduced space. have. As a result, the present embodiment can increase the internal capacity of the electrode by approximately 2% by the above-mentioned tab welding plate 16, which means that the 20mAh capacity is increased in a 1000mAh battery.
또한, 상기 탭 용접판(16)은 전극탭 수납부(24)에 전극탭(4)을 고정함에 따라, 탭 용접판(16)에 대한 전극탭(4)의 안정성이 증가되어 캡 조립체(10) 설치 과정에서 전극탭(4)이 단락될 가능성을 감소시키며, 전극탭 수납부(24)에 의해 전극탭(4)과 탭 용접판(16)의 고정 작업이 용이해져 작업자의 작업 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, as the tab welding plate 16 fixes the electrode tab 4 to the electrode tab receiving portion 24, the stability of the electrode tab 4 with respect to the tab welding plate 16 is increased, so that the cap assembly 10 may be increased. Reduces the possibility of short-circuit of the electrode tab 4 during the installation process, and facilitates fixing of the electrode tab 4 and the tab welding plate 16 by the electrode tab accommodating part 24 to improve the work efficiency of the operator. You can.
이와 같이 본 실시예에 따른 캡 조립체(10) 및 이를 구비한 이차전지(2)는 절연판(14)에 구비된 기밀 향상부(22)에 의해 캡 조립체(10)의 기밀성을 향상시키며, 탭 용접판(16)에 구비된 전극탭 수납부(24)에 의해 전극군(6)의 용량을 늘릴 수 있어 전지의 내부 용량을 증가시키는데 유리한 장점을 갖는다.As such, the cap assembly 10 and the secondary battery 2 having the same according to the present embodiment improve the airtightness of the cap assembly 10 by the airtight improving part 22 provided on the insulating plate 14, and tap welding. The electrode tab accommodating portion 24 provided in the plate 16 can increase the capacity of the electrode group 6, which is advantageous in increasing the internal capacity of the battery.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to the range of.
이와 같이 본 발명에 의한 캡 조립체 및 이를 구비한 이차전지에 따르면, 캡 조립체 제작 과정에서 절연판의 기밀 향상부에 하중이 집중되어 캡 조립체의 기밀성을 향상되며, 전극탭이 탭 용접판에 구비된 전극탭 수납부에 수납되어 전극군의 용량을 증가시킴에 따라, 전지의 내부 용량이 증가되는 효과가 있다.As described above, according to the cap assembly and the secondary battery having the same, the load is concentrated in the airtight improving portion of the insulating plate during the cap assembly manufacturing process, thereby improving the airtightness of the cap assembly, and the electrode tab is provided on the tab welding plate. As stored in the tab housing to increase the capacity of the electrode group, there is an effect that the internal capacity of the battery increases.
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