WO2016114472A1 - 터미널의 구조가 개선된 전기에너지 저장장치 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an electrical energy storage device, and more particularly to an electrical energy storage device having a plate-shaped inner terminal.
- High-capacitance storage devices which are in the spotlight as the next generation of electric energy storage devices, include ultracapacitors (UC), supercapacitors (SC), and electric double layer capacitors (EDLC). That is, it is an energy storage device having an intermediate character of an electrolytic capacitor and a secondary battery, and is an energy storage device that can be used and replaced with a secondary battery due to its high efficiency and semi-permanent life characteristics.
- UC ultracapacitors
- SC supercapacitors
- EDLC electric double layer capacitors
- High-capacitance storage devices are also used as battery replacements for applications that are not easy to maintain and require long service life.
- the high-capacitance storage device has a fast charge and discharge characteristic, and thus is not only an auxiliary power source for mobile communication information devices such as mobile phones, laptops, PDAs, etc., but also requires electric vehicles, night road lights, and UPS (Uninterrupted Power Supply). It is very suitable as a main power supply or an auxiliary power supply, etc.), and is widely used for such a purpose.
- a cylindrical shape as shown in FIG. 1, is widely used.
- a high capacitance storage device includes a bare cell 10 comprised of an anode, a cathode, a separator, and an electrolyte contained in an inner housing, a metal case 40 accommodating the bare cell 10, and a metal case.
- a cathode outer terminal 70 positioned on the upper portion of the 40 and a substantially plate-shaped cathode inner terminal 20 coupled to the upper and lower portions of the metal case 40 and connected to the cathode and the anode of the bare cell 10, respectively.
- an anode inner terminal 30 and a cathode outer terminal 80 positioned below the metal case 40.
- the negative electrode inner terminal 20 is insulated from the metal case 40 by the insulating member 60 and is in contact with the upper plate member 50, and the positive electrode inner terminal 30 is in contact with the metal case 40.
- the negative outer terminal 70 is formed to protrude upward from the center of the upper end of the upper plate member 50.
- the upper plate member 50 is fitted in the upper portion of the metal case 40 and coupled to seal the opening.
- the anode outer terminal 80 is electrically connected to the anode inner terminal 30 and is provided at the center of the lower end of the metal case 40.
- the cathode inner terminal 20 and the anode inner terminal 30 are generally configured to have a substantially plate shape in order to expand the inner space of the metal case 40.
- FIG 2 shows the configuration of the cathode inner terminal 20 in detail. This configuration can be equally applied to the anode inner terminal 30.
- the cathode inner terminal 20 has a terminal body 21 having a flat shape, an electrolyte impregnation hole 22 formed to penetrate the terminal body 21 in a thickness direction, and the terminal body.
- a flange portion 23 On the outer circumference of 21 is provided a flange portion 23 extending perpendicular to the plane of the terminal body 21.
- the conventional internal terminal having the above structure has a disadvantage in that it is not easy to handle during an automated process for inserting parts. That is, during the automation process, a plurality of internal terminals are transferred in a state of being stacked up and down with each other. In this process, as shown in FIG. 3, one of the internal terminals 20 is inside the other of the internal terminals 20. It is not easy to remove from each other because the phenomenon is tightly coupled to tightly coupled to the automation process is stopped, the product production efficiency is reduced, the surface of the internal terminal is damaged, the internal resistance is increased.
- the bare cell 10 when designed to have a free space between the metal case 40 and the bare cell 10, the bare cell 10 could flow from side to side by the vibration applied from the outside, and thus the upper plate member 50 and The negative electrode inner terminal 20 is separated from each other there is a problem that a poor contact may occur.
- the hollow 90 formed on the negative electrode outer terminal 70 and the upper plate member 50 is used as a space for installing the safety valve 91, as well as a path for injecting electrolyte and an air vent for vacuum operation. It is also used as a vent, which must be formed in consideration of the installation of the safety valve 91, which has to be restricted in design.
- the safety valve 91 and the hollow 90 are As the size of the hollow 90 becomes smaller due to the trend of smaller size, the injection of the electrolyte for the impregnation of the electrolyte is not smoothly performed, and there is a problem in that the productivity of the vacuum is reduced due to the time required for the vacuum operation.
- the present invention was devised in consideration of the above problems, and provides an electric energy storage device having a structure in which internal terminals can be easily removed while the internal terminals overlap with each other during an automation process or a structure in which internal terminals do not overlap each other.
- the purpose is.
- Another object of the present invention is to provide an electric energy storage device that can increase the internal pressure and electrolyte passage between the terminal and the bare cell while ensuring vibration resistance to external forces such as vibration, thereby improving the pressure resistance characteristics and electrolyte impregnation resistance.
- Another object of the present invention to provide an electrical energy storage device that can improve the resistance characteristics by increasing the contact area and the contact stability between the terminal and the bare cell.
- the present invention provides an electrical energy storage device having an inner terminal disposed inside a cylindrical metal case and connected to an electrode of a bare cell, wherein the inner terminal has a plate shape having a circular outer circumference.
- Terminal body At least one electrolyte impregnation hole formed to penetrate the terminal body in a thickness direction;
- a flange portion disposed on an outer circumference of the terminal body and extending perpendicular to a plane of the terminal body;
- a spacer portion protruding around at least one of the impregnating holes, or partially protruded from the plane of the terminal body.
- One of the impregnating holes of the impregnation hole is formed so that the center of the terminal body and the center of the hole coincides, the remaining impregnation holes are the same distance between the center of the neighboring impregnation holes, the terminal body in the center
- the impregnated through holes formed with the spacer part and the through hole without the spacer part alternated with each other are formed at positions having the same distance along the circumferential direction, and the impregnated through holes formed in the circumferential direction from the terminal body center alternately with each other. May be located.
- the impregnation holes formed with the spacer part may be disposed in a triangle with respect to the center of the terminal body.
- Protruding height of the spacer portion is preferably 80 to 120% of the height of the flange portion.
- the spacer portion may be formed vertically or at a predetermined angle with respect to the plane of the inner terminal body.
- the terminal body is face-contacted to face the bare cell
- the side thickness of the position corresponding to the inner terminal of the metal case is formed relatively thicker than the side thickness of the other portion
- the flange portion is the metal
- a bead is formed at a lower height than a thick side height formed in the case
- the metal case is partially beaded to a side of a position corresponding to the flange portion of the inner terminal to be closely formed together with deformation of the flange portion.
- An additional portion is formed, and the inner terminal can be fastened and fixed by the beading portion.
- the flange portion of the inner terminal may be formed at a height higher than the height of the bead portion formed in the metal case.
- the present invention further includes a top plate member fitted in the upper portion of the metal case and coupled to seal the opening, the top plate member having a circular outer periphery, wherein the top plate member has a circular outer periphery and a concentric circle to the lower side and protrudes to open the inside.
- a coupling protrusion is formed and is inserted into and coupled to the flange portion of the inner terminal to provide an inner space between the upper plate member and the inner terminal, the upper plate member having a hollow for injecting an electrolyte in the center thereof, and the upper plate
- An electrolyte leak prevention portion having a gradient may be formed around the hollow of the lower surface of the member so as to protrude downward.
- the flange portion of the inner terminal is formed at a height lower than the height of the engaging protrusion of the upper plate member, and the engaging protrusion of the upper plate member is embedded in correspondence to the thickness of the flange portion of the inner terminal from a circular outer circumference.
- the flange portion of the inner terminal may be coupled by laser welding to the engaging projection of the upper plate member.
- the engaging protrusion of the upper plate member is formed with a groove for beading processing along an outer circumferential surface thereof, and has a coupling portion coupled to the flange portion of the inner terminal at a lower end thereof, wherein the flange portion of the inner terminal corresponds to the height of the coupling portion.
- the metal case may be formed with a beading portion formed to be in close contact with only the bead processing groove.
- the engaging protrusion of the upper plate member is formed with a beading groove along an outer circumferential surface
- the flange portion of the inner terminal is formed to a height that can cover the beading groove grooves
- the metal case is the flange portion of the inner terminal It is preferable that a beading portion formed to be in close contact with the beading groove is formed along with the deformation.
- the electrical energy storage device has the following effects.
- the internal terminals are closely coupled in the state of overlapping up and down, thereby eliminating the problem of difficult removal and increasing the product production efficiency.
- the internal resistance and leakage current can be reduced by preventing surface damage by minimizing interference between each other when handling internal terminals.
- the terminal body is reinforced by the spacer part to enhance durability, it is easy to design a low height of the inner terminal. Therefore, since the internal space of the metal case can be expanded, the internal pressure can be lowered to improve stability and lifespan.
- the internal space between the terminal and the bare cell and the electrolyte passage can be increased while securing vibration resistance against external force such as vibration, thereby improving pressure resistance characteristics and electrolyte impregnation resistance.
- the resistance characteristics can be improved by increasing the contact area between the terminal and the bare cell and improving the contact stability.
- FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of an electric energy storage device according to the prior art.
- FIG. 2 is a perspective view illustrating a configuration of an internal terminal in FIG. 1.
- FIG 3 is a side view showing a state in which the inner terminals are closely sandwiched with each other according to the prior art.
- FIG. 4 is a perspective view showing the appearance of an electrical energy storage device having an internal terminal according to a preferred embodiment of the present invention.
- FIG. 5 is a cross-sectional view of FIG. 4.
- FIG. 6A is a perspective view illustrating a configuration of a negative electrode inner terminal in FIG. 4.
- FIG. 6B is a perspective view illustrating a modification of FIG. 6A.
- FIG. 7A is a perspective view illustrating a configuration in which an electrolyte discharge hole is added in FIG. 6A.
- FIG. 7B is a perspective view illustrating a configuration in which an electrolyte discharge hole is added in FIG. 6B.
- 8A and 8B are sectional views showing the height relationship between the spacer portion and the flange portion.
- FIG. 9 is a perspective view illustrating another modification of FIG. 6A.
- FIG. 10 is a perspective view illustrating a state in which negative electrode inner terminals provided according to a preferred embodiment of the present invention overlap each other up and down.
- FIG 11 is an internal cross-sectional view showing the inside of an electrical energy storage device according to another embodiment of the present invention.
- FIG 12 and 13 are front and rear perspective views of the internal terminal structure according to the present invention.
- FIG. 14 is an enlarged cross-sectional view partially illustrating part A of FIG. 11.
- 15 is an X-ray picture showing an actual cross-sectional structure of the electrical energy storage device according to the present invention.
- 16 is a cross-sectional view illustrating an interior of an electrical energy storage device according to another embodiment of the present invention.
- 17 to 19 are front, rear and side exploded perspective views of the terminal structure according to the present invention.
- FIG. 20 is a cross-sectional view showing another example of the upper plate member in the electric energy storage device according to the present invention.
- FIG. 21 is an enlarged cross-sectional view partially illustrating part A of FIG. 16.
- FIG. 4 is a perspective view showing the appearance of an electrical energy storage device having an internal terminal according to a preferred embodiment of the present invention
- Figure 5 is a cross-sectional view of FIG.
- an electrical energy storage device includes a bare cell 100, a cylindrical metal case 101 for accommodating the bare cell 100, and a metal case 101.
- Negative Outer Terminal (110a) positioned in the upper portion of the metal case 101 is disposed inside the metal case 101 and connected to the negative electrode of the bare cell 100 and the lower portion of the metal case 101
- the anode outer terminal 150 is positioned, and the anode inner terminal 111 is disposed inside the metal case 101 and connected to the anode of the bare cell 100.
- the bare cell 100 is composed of a positive electrode, a negative electrode, a separator and an electrolyte to provide an electrochemical energy storage function.
- a conventional jelly roll-shaped cell may be employed, and thus a detailed description thereof will be omitted.
- the metal case 101 has a cylindrical body in which an inner space for accommodating the bare cell 100 contained in the inner housing is formed after being processed in the form of a winding element.
- the metal case 101 may be configured in the form of an aluminum cylinder.
- the negative outer terminal 110a is formed to protrude upward from the center of the upper end of the upper plate member 110b.
- the upper plate member 110b is fitted in the upper portion of the metal case 210 so that the opening is sealed.
- the upper plate member 110b has a circular outer circumferential surface corresponding to the inner circumferential surface of the metal case 101, and upper and lower surfaces thereof may be configured in various three-dimensional shapes.
- the edge end of the upper plate member 110b is adjacent to the curling processing unit 103 with the insulating member 130 interposed therebetween.
- a through hole 113 extending in the thickness direction is formed at the center of the cathode external terminal 110a.
- the through hole 113 is used not only as a space for installing the automatic return type safety valve 120 but also as a pass for injecting electrolyte and an air vent for vacuum operation.
- the upper plate member 110b is fixed to the metal case 101 through a beading process on the metal case 101. Accordingly, the beading portion 102 is formed outside the metal case 101 corresponding to the upper plate member 110b.
- the upper portion of the negative electrode inner terminal 140 is coupled to the upper plate member 110b, and the lower portion thereof is connected to the negative electrode of the bare cell 100.
- the anode outer terminal 150 is positioned at the lower end of the metal case 101, and is provided at the bottom part integrally connected with the case side part.
- the positive electrode inner terminal 111 is electrically connected to the positive electrode outer terminal 150 inside the metal case 101 and is connected to the positive electrode of the bare cell 100.
- the negative electrode inner terminal 140 includes a plate-shaped terminal body 141 having a circular outer circumference, a plurality of electrolyte impregnation holes 142 formed in the terminal body 141, and a terminal body 141.
- the spacer part 143 protruded on the upper surface, and the flange part 144 formed in the outer periphery of the terminal body 141 are provided.
- the structure of the internal terminal is also applicable to the positive electrode inner terminal 111, hereinafter, the configuration of the present invention will be described with reference to the example applied to the negative electrode inner terminal 140.
- the electrolyte impregnation hole 142 is formed to penetrate the terminal body 141 in the thickness direction to provide a passage for moving the liquid electrolyte during the electrolyte injection process.
- most of the plurality of electrolyte impregnation holes 142 are formed at equal intervals along the circumferential direction of the terminal body 141, which one is formed in the center of the terminal body 141 desirable.
- the spacer portion 143 is formed to protrude on one surface of the terminal body 141 to provide a spacing function to maintain a proper separation distance without being tight when different internal terminals 140 overlap each other during an automation process. do.
- the spacer portion 143 is formed by burring the edges of the electrolyte impregnation hole 142 to protrude a predetermined height from one surface of the terminal body 141.
- the spacer portion 143 may be formed perpendicular to the upper surface of the terminal body 141 as shown in FIG. 6A, and the terminal body 14 as shown in FIG. 6B, which is not perpendicular to the upper surface of the terminal body 141. It may also be formed in a shape having a constant angle from the upper surface of the). When the spacer 143 is formed in a shape having a predetermined angle, the lower surface of the negative electrode external terminal 110 of the electrolyte supplied into the case 100 through the through-hole 113 of the negative electrode external terminal 110a is taken.
- Electrolyte falling into the terminal 140 from within can be easily introduced below the through-hole 142 through the spacer portion 143 formed at a predetermined angle with respect to the upper surface of the terminal body 141, so that the electrolyte is impregnated time Can be reduced.
- any one of the impregnating holes 142 of the impregnating through holes 142 is formed to coincide with the center of the terminal body 141 and the center of the through holes, and the remaining impregnating holes 142 are adjacent impregnating holes ( 142 is the same distance between the center, and formed in a position having the same distance along the circumferential direction from the center of the terminal body 141, the impregnating through hole 142 located in the circumferential direction from the center of the terminal body 141
- the impregnated through holes 142 in which the spacer part 143 is formed and the through holes 142 in which the spacer part 143 is not formed are alternately positioned to provide a balanced spacing function. It is preferable to prevent the phenomenon of pinching the terminals 140 from each other.
- the spacer portion 143 When the spacer portion 143 is asymmetrically formed with respect to the center of the terminal body 141, a problem arises in which the inner terminals 140 are pulled to one side when they overlap each other, and thus different inner terminals 140 are formed. The phenomenon of pinching occurs.
- the impregnation through-holes 142 in which the spacer part 143 is formed are preferably symmetrically arranged with respect to the center of the terminal body 141, that is, in the form of a triangle surrounding the center of the terminal body 141. Do.
- At least one electrolyte discharge hole 143a may be added around the spacer portion 143.
- the electrolyte discharge hole 143a is formed to penetrate the inside and the outside of the spacer part 143 to discharge the electrolyte remaining around the outer edge of the spacer part 143 to the electrolyte impregnation hole 142 located in the inner region of the spacer part 143. Will act.
- the electrolyte discharge hole 143a may extend vertically from the lower end to the upper end of the spacer 143, and may be formed through hole processing along the lower end of the spacer 143.
- At least one electrolyte discharge hole 143a may be added to the circumference of the modified spacer part 143 as shown in FIG. 7B.
- the electrolyte discharge hole 143a is formed around the spacer part 143, the electrolyte remaining around the outer edge of the spacer part 143 is discharged to the electrolyte impregnating hole 142 located in the inner region of the spacer part 143.
- the flange portion 144 has an extended structure with respect to the planar portion of the terminal body 141.
- Protruding height of the spacer portion 143 may be designed in the range of less than the height (H) of the flange portion (144).
- the protruding height of the spacer 143 is preferably at least 80% of the height of the flange 144.
- the height of the flange portion 144 may be 1.5T
- the protruding height of the spacer portion 143 may be designed to 1.2T.
- the protruding height of the spacer portion 143 exceeds the height of the flange portion 144, it may be designed to be slightly higher to the level of 120%.
- the protrusion height of the spacer portion 143 is designed to be less than 80% of the height (H) of the flange portion 144, the phenomenon that one inner terminal is fitted to the other inner terminal occurs to solve the present invention If the protruding height of the spacer portion 143 exceeds 120% of the height of the flange portion 144, the internal terminals 140 may not be easily stacked with each other. Since the transfer in the line is not good, the protrusion height of the spacer portion 143 is preferably made of 80% to 120% of the height of the flange portion 144.
- the spacer portion 143 ' is provided by a rod-shaped or rod-shaped protrusion structure formed by partially protruding the plane of the terminal body 141, so that different internal terminals 140 overlap each other during the automation process. You can also provide spacing without getting caught.
- the spacer 143 ′ is positioned only in the circumferential direction with respect to the through hole 142 formed at the center of the terminal body 141, but may be any position as long as it can perform the spacing function.
- the spacer portion may alternatively be provided by an embossing process that repeatedly forms a convex structure in the planar portion of the terminal body 141.
- the embossing pattern is preferably formed symmetrically about the center on the terminal body 141 to provide a balanced spacing function.
- the inner terminal in which the spacer portion 143 is formed is illustrated and described as being the cathode inner terminal 140, but the inner terminal in which the spacer portion 143 is formed is the cathode inner terminal 140 and / or Applicable to the anode inner terminal 111.
- FIG. 11 is an internal cross-sectional view showing the inside of the electrical energy storage device according to another embodiment of the present invention
- FIGS. 12 and 13 are front and rear perspective views of an internal terminal structure according to the present invention
- the electrical energy storage device includes a bare cell 200, a cathode and an anode inner terminal 220 and 240 disposed to face the cathode and the anode of the bare cell 200, and a bare cell (
- a metal case 210 accommodating the cathode and anode inner terminals 220 and 240, and an upper plate member 230 fitted into an upper portion of the metal case 210 so as to seal the opening, and having a circular outer circumference.
- negative and positive external terminals 231 and 211 which are electrically connected to the negative and positive electrode inner terminals 220 and 240, respectively, and formed on an upper portion of the upper plate member 230 and a lower portion of the metal case 210.
- the bare cell 200 is composed of a positive electrode, a negative electrode, a separator, and an electrolyte to provide an electrochemical energy storage function.
- the metal case 210 has a cylindrical body in which a receiving space for accommodating the bare cell 200 processed in the form of a winding element is formed.
- the metal case 210 may be configured in the form of an aluminum cylinder.
- the metal case 210 is formed to protrude downward from the anode outer terminal 211 electrically connected to the anode inner terminal 240 at the center of the lower end.
- the metal case 210 may be formed with a curry processing unit 260 bent from the top to the inside to fix the upper plate member 230.
- the internal pressure of the metal case 210 may be maintained by the curling processing unit 260.
- the upper plate member 230 may be provided with an airtight insulating member 252 in the portion where the curling processing unit 260 is located.
- the metal case 210 may be formed so that the side thickness of the position corresponding to the anode inner terminal 240 positioned on the bottom surface side is relatively thicker than the side thickness of the other portion.
- the upper plate member 230 is fitted in the upper portion of the metal case 210 to be coupled to seal the opening, and has a plate-like structure having a circular outer circumference.
- the upper plate member 230 is formed to protrude upward from the cathode outer terminal 231 electrically connected to the cathode inner terminal 220 at the center of the upper end.
- the upper plate member 230 may be formed with a hollow used as a path for injecting electrolyte and an air vent for vacuum operation, and the hollow has a safety valve for discharging the increased pressure in the metal case 210 to the outside. 270 may be installed.
- the negative electrode inner terminal 220 and the positive electrode inner terminal 240 are disposed in a metal case 210 so as to face the negative electrode and the positive electrode of the bare cell 200, respectively.
- the anode inner terminal 240 is disposed on the bottom surface side of the metal case 210, is electrically connected to the anode of the bare cell 200, and contacts the metal case 210 to the center of the lower end of the metal case 210. It is connected to the anode outer terminal 211 provided.
- the cathode inner terminal 220 is disposed on the open side of the metal case 210, is electrically connected to the cathode of the bare cell 200, and is insulated from the metal case 210 by the insulating member 251.
- the upper plate member 230 is in contact with the cathode external terminal 231 provided at the center of the upper end of the upper plate member 230.
- the cathode and anode internal terminals 220 and 240 and the bare cell 200 may be surface-contacted by laser or ultrasonic welding.
- the cathode and anode inner terminals 220 and 240 are connected in surface contact with one side of the bare cell 200 and have a disc shape, and extend in a vertical direction from the edges of the other surfaces of the terminal bodies 221 and 241. Flange portions 222 and 242 having a shape may be formed. Although not shown in the drawings, it is preferable that the spacer parts protrude from the upper surfaces of the terminal bodies 221 and 241 of the cathode and anode inner terminals 220 and 240 as in the above-described embodiment.
- a plurality of through holes 225 and 245 may be formed in the terminal bodies 221 and 241 of the cathode and anode inner terminals 220 and 240. This is to provide a path for supplying the electrolyte injected through the hollow of the upper plate member 230 to the bare cell 200.
- the electrical energy storage device has an internal terminal structure, as shown in FIGS. 12 to 14, the anode inner terminal 240 is deformed and fastened together with the metal case 210 by a beading process. It can have a simplified structure that can be fixed.
- the anode inner terminal 240 has a terminal body 241 on one surface thereof which is face-contacted to face the anode of the bare cell 200 and has a disc shape, and extends in a vertical direction from the other edge of the terminal body 241.
- the flange portion 242 has a cylindrical shape, and a plurality of through holes 245 are formed on the plane of the terminal body 241 to provide an injection path of the electrolyte solution.
- the anode inner terminal 240 is located on the bottom side of the metal case 210, and the metal case 210 partially beads the side of the position corresponding to the flange portion 242 of the anode inner terminal 240.
- a beading portion 212 is formed to be in close contact with the deformation of the branch portion 242, and the anode inner terminal 240 is fastened and fixed by the beading portion 212.
- the flange portion 242 of the anode inner terminal 240 is preferably formed to have a high height (H) compared to the height of the beading portion 212 formed in the metal case 210.
- the metal case 210 is formed so that the side thickness of the position corresponding to the anode inner terminal 240 located on the bottom side is relatively thicker than the side thickness of the other portion, in this case, the flange portion 242 is It may be formed at a lower height than the thick side height of the metal case 210.
- an inner space 215 is provided between the flange portion 242 and the bottom surface of the metal case 210 by the flange portion 242. 210 may be utilized as a space to lower the pressure inside.
- FIG. 15 is an X-ray picture showing an actual cross-sectional structure of the electrical energy storage device according to the present invention.
- the beading portion 212 of the metal case 210 according to the beading process in the application of the present invention while closely deforming the flange portion 242 of the anode inner terminal 240 together in the shape of a groove It may be confirmed that the inner space 215 is formed inside the anode inner terminal 240 by being tightly coupled and fixed.
- FIG. 16 is an internal cross-sectional view showing the interior of an electrical energy storage device according to another embodiment of the present invention
- Figures 17 to 19 are front, rear and side exploded perspective view of the terminal structure according to the invention
- Figure 20 FIG. 21 is a cross-sectional view showing another example of the upper plate member in the electric energy storage device according to the present invention
- FIG. 21 is an enlarged cross-sectional view showing a portion A of FIG.
- the electrical energy storage device includes a bare cell 300, a cathode and an anode inner terminal 320 and 340 disposed to face the cathode and the anode of the bare cell 300, and a bare cell.
- a cathode and an anode outer terminal 331 and 311 that are electrically connected to the cathode and anode inner terminals 320 and 340, respectively, and formed on an upper portion of the upper plate member 330 and a lower portion of the metal case 310, respectively.
- the bare cell 300 is composed of a positive electrode, a negative electrode, a separator and an electrolyte to provide an electrochemical energy storage function.
- the metal case 310 has a cylindrical body in which a receiving space for accommodating the bare cell 300 processed in the form of a winding element is formed.
- the metal case 310 may be configured in the form of an aluminum cylinder.
- the metal case 310 is formed to protrude downward from the anode outer terminal 311 electrically connected to the anode inner terminal 340 at the center of the lower end.
- the metal case 310 may be formed with a curling processing portion 360 of the shape bent inward from the top in order to fix the upper plate member 330.
- the internal pressure inside the metal case 310 may be maintained by the curling processing unit 360.
- the upper plate member 330 may be provided with an airtight insulating member 352 in the portion where the curling processing unit 360 is located.
- the metal case 310 may be formed such that the side thickness of the position corresponding to the anode inner terminal 340 located on the bottom surface side is relatively thicker than the side thickness of the other portion.
- the upper plate member 330 is fitted in the upper portion of the metal case 310 to be coupled to seal the opening, and has a plate-like structure having a circular outer circumference.
- the upper plate member 330 is formed to protrude upward from the cathode outer terminal 331 electrically connected to the cathode inner terminal 320 at the center of the upper end.
- the upper plate member 330 may be formed with a hollow to be used as a path for injecting electrolyte and an air vent for vacuum operation, the hollow is a safety valve for discharging the increased pressure in the metal case 310 to the outside 370 may be installed.
- the negative electrode inner terminal 320 and the positive electrode inner terminal 340 are disposed in the metal case 310 so as to face the negative electrode and the positive electrode of the bare cell 300, respectively.
- the anode inner terminal 340 is disposed on the bottom surface side of the metal case 310, is electrically connected to the anode of the bare cell 300, and is in contact with the metal case 310 to form a center of the lower end of the metal case 310. It is connected to the anode external terminal 311 provided in.
- the negative electrode inner terminal 320 is disposed on the open side of the metal case 310, is electrically connected to the negative electrode of the bare cell 300, and is provided with respect to the metal case 310 by the insulating member 351. Insulating and contacting the upper plate member 330 is connected to the negative electrode external terminal 331 provided in the center of the upper end of the upper plate member 330.
- the cathode and anode inner terminals 320 and 340 and the bare cell 300 may be surface-contacted by laser or ultrasonic welding.
- the cathode and anode inner terminals 320 and 340 are in contact with the bare cell 300 on one side thereof, and are in surface contact, and have a disc shape, and extend in a vertical direction from the edges of the other surfaces of the terminal bodies 321 and 341.
- Flange portions 322 and 342 having a shape may be formed.
- the spacer parts protrude from the upper surfaces of the terminal bodies 321 and 341 of the cathode and anode inner terminals 320 and 340 as in the above-described embodiment.
- a plurality of through holes 325 and 345 may be formed on the terminal bodies 321 and 341 of the cathode and anode inner terminals 320 and 340. This is to provide a path for supplying the electrolyte injected through the hollow of the upper plate member 330 to the bare cell 300.
- the electric energy storage device has a terminal structure, as shown in Figure 17 to 19, the negative electrode is electrically connected to the inner terminal 320 and the negative electrode inner terminal 320
- the upper plate member 330 on which the external terminal 331 is formed has an integrated structure.
- the negative electrode inner terminal 320 has a terminal body 321 having one surface thereof in surface contact with the negative electrode of the bare cell 300 and having a disc shape, and extending vertically from the edge of the other surface of the terminal body 321 and having a cylindrical shape.
- a flange portion 322 having a shape a plurality of through-holes 325 are formed on the plane of the terminal body 321 to provide the injection path of the electrolyte.
- the upper plate member 330 has a circular outer periphery and a concentric circle on the lower side thereof, and has a coupling protrusion 332 protruding from the inside thereof.
- the upper plate member 330 is inserted into and coupled to the flange portion 322 of the negative electrode inner terminal 320 so that the upper plate member 330 is formed.
- the upper plate member 330 may have a safety valve 370 installed therein and a hollow 136 used as a path for injecting the electrolyte.
- an electrolyte leak prevention part 137 having a gradient may be further formed around the hollow 136 of the lower surface of the upper plate member 330 to protrude downward. This is to prevent the electrolyte from leaking out together with the release of the internal gas when the safety valve 370 is opened due to an increase in the internal pressure in a portion where the upper plate member 330 is downwardly improved.
- the engaging protrusion 332 of the upper plate member 330 is formed to be indented corresponding to the thickness T of the flange portion 322 of the negative electrode inner terminal 320 from a circular outer circumference so as to be inserted into the negative electrode inner terminal 320.
- the flange portion 322 of the cathode inner terminal 320 is preferably formed at a height lower than that of the coupling protrusion 332 of the upper plate member 330.
- the coupling protrusion 332 of the upper plate member 330 may be coupled by laser welding in a state of being inserted into the flange portion 322 of the cathode inner terminal 320.
- the coupling protrusion 332 of the upper plate member 330 has a beading groove 334 formed along an outer circumferential surface thereof, and a flange portion of the cathode inner terminal 320 is formed at a lower end thereof, as shown in FIG.
- the coupling part 333 coupled to the 322 may be formed.
- the flange portion 322 is formed to a height corresponding to the height of the coupling portion 333
- the beading portion 315 formed by beading the metal case 310 is the bead processing groove 334 Only formed to be in close contact.
- an inner space 335 may be provided between the upper plate member 330 and the inner terminal 120 to be used as a space to lower the pressure inside the metal case 310.
- the beading groove 334 is formed on the engaging protrusion 332 of the upper plate member 330 as a whole, the flange portion 322 of the negative electrode inner terminal 320 is a beading groove ( The beading portion 315 is formed to a height that can cover the 334 is formed by beading the metal case 310 may be formed to be in close contact with the beading groove 334 with the deformation of the flange portion 322. have.
- the present invention When the present invention is applied to an automated process for manufacturing an electrical energy storage device, the product production efficiency can be increased, and the electrical energy storage device with improved stability and resistance characteristics can be implemented.
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Abstract
본 발명은 원통형 금속 케이스의 내부에 배치되어 베어셀의 전극과 연결되는 내부 터미널을 구비한 전기에너지 저장장치에 있어서, 상기 내부 터미널은, 원형의 외주를 가진 판상의 터미널 몸체; 상기 터미널 몸체를 두께 방향으로 관통하도록 형성된 적어도 하나 이상의 전해질 함침용 통공; 상기 터미널 몸체의 외주에 위치하고 상기 터미널 몸체의 평면에 대하여 수직하게 연장된 플랜지부; 및 상기 함침용 통공들 중 적어도 어느 하나의 함침용 통공의 둘레에 돌출되어 형성되거나, 상기 터미널 몸체의 평면이 부분적으로 돌출되어 형성된 스페이서부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기에너지 저장장치를 개시한다.
Description
본 발명은 전기에너지 저장장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 판상의 내부 터미널을 구비한 전기에너지 저장장치에 관한 것이다.
본 출원은 2015년 1월 14일에 출원된 한국특허출원 제10-2015-0006832호에 기초한 우선권을 주장하며, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 본 출원에 원용된다.
차세대 전기에너지 저장장치로 각광받고 있는 고 정전용량 저장 장치는 커패시터의 일종인 울트라 커패시터(Ultra Capacitor; UC), 슈퍼 커패시터(Super Capacitor; SC), 전기 이중층 커패시터(Electric Double Layer Capacitor; EDLC) 등을 말하며, 이는 전해콘덴서와 이차전지의 중간자적 특성을 지니는 에너지 저장장치로서, 높은 효율과 반영구적인 수명 특성으로 인해 이차전지와의 병용 및 대용이 가능한 에너지 저장 장치이다.
고 정전용량 저장 장치는, 유지보수(Maintenance)가 용이하지 않고 장기간의 사용 수명이 요구되는 애플리케이션(Application)에 대해서는 축전지 대체용으로 이용되기도 한다. 고 정전용량 저장 장치는 빠른 충방전 특성을 가지며, 이에 따라 이동통신 정보기기인 핸드폰, 노트북, PDA 등의 보조 전원으로서 뿐만 아니라, 고용량이 요구되는 전기자동차, 야간 도로 표시등, UPS(Uninterrupted Power Supply) 등의 주전원 혹은 보조전원으로 매우 적합하며, 이와 같은 용도로 많이 이용되고 있다.
고 정전용량 저장 장치는 소형화를 위해 도 1에 도시된 바와 같이 원통 형상으로 이루어진 형태가 많이 이용되고 있다.
도 1을 참조하면, 고 정전용량 저장 장치는 양극, 음극, 세퍼레이터 및 전해질로 구성되어 내부 하우징에 담긴 베어셀(10)과, 베어셀(10)을 수용하는 금속 케이스(40)와, 금속 케이스(40)의 상부에 위치하는 음극 외부 터미널(70)과, 금속 케이스(40)의 상부와 하부에 결합되어 각각 베어셀(10)의 음극과 양극에 연결되는 실질적인 판상형의 음극 내부 터미널(20) 및 양극 내부 터미널(30)과, 금속 케이스(40)의 하부에 위치하는 양극 외부 터미널(80)을 포함한다.
음극 내부 터미널(20)은 절연부재(60)에 의해 금속 케이스(40)에 대하여 절연되는 동시에 상판 부재(50)와 접촉되고, 양극 내부 터미널(30)은 금속 케이스(40)와 접촉된다.
음극 외부 터미널(70)은 상판 부재(50)의 상단부 중심에 상방으로 돌출되게 형성된다. 상판 부재(50)는 금속 케이스(40)의 상부 내에 끼워져서 개방부가 밀폐되도록 결합된다. 양극 외부 터미널(80)은 양극 내부 터미널(30)과 전기적으로 연결되는 것으로서 금속 케이스(40)의 하단부 중심에 마련된다.
근래에 들어 음극 내부 터미널(20)과 양극 내부 터미널(30)은 금속 케이스(40)의 내부공간 확충을 위해 실질적인 플레이트 형상으로 구성되는 것이 일반적이다.
도 2에는 음극 내부 터미널(20)의 구성이 상세히 도시되어 있다. 이러한 구성은 양극 내부 터미널(30)에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 2에 나타난 바와 같이, 음극 내부 터미널(20)은 평탄한 형상을 가진 터미널 몸체(21)와, 상기 터미널 몸체(21)를 두께 방향으로 관통하도록 형성된 전해질 함침용 통공(22)과, 상기 터미널 몸체(21)의 외주에 상기 터미널 몸체(21)의 평면에 대하여 수직하게 연장된 플랜지부(23)를 구비한다.
그러나, 상기와 같은 구조를 가진 종래의 내부 터미널은 부품 삽입 등을 위한 자동화 공정중에 취급이 용이하지 않은 단점이 있다. 즉, 자동화 공정중에 복수개의 내부 터미널들은 서로 상하로 적층되어 겹쳐진 상태에서 이송이 되는데, 이 과정에서 도 3에 도시된 바와 같이 어느 하나의 내부 터미널(20)이 다른 하나의 내부 터미널(20) 안쪽에 긴밀히 결합되어 꽉 끼는 현상이 발생하여 상호 간에 탈거가 쉽지 않아 자동화 공정이 중지되어 제품 생산효율이 떨어질 뿐만 아니라 내부 터미널의 표면이 손상되어 내부저항이 커지는 문제점이 있다.
한편, 고 정전용량 저장 장치는 상온에서 과충전이나 과방전, 과전압과 같은 이상 동작시 전해질과 전극의 계면에서 부반응이 진행되어 그에 따른 부산물로서 가스가 발생한다. 이와 같이 가스가 발생하여 내부에 축적되면 금속 케이스(40)의 내부압력이 지속적으로 증가하게 되고 결국에는 금속 케이스(40)가 변형되거나 최악의 경우 폭발이 발생하게 된다.
이러한 가스 발생을 고려하여, 종래에는 금속 케이스(40) 내면과 베어셀(10) 간에 일정한 여유 공간을 구비하도록 설계하거나, 음극 외부 터미널(70) 및 상판 부재(50)에 형성된 중공(90)에 안전변(91)을 설치하여 가스가 배출될 수 있도록 설계하였다.
그러나, 금속 케이스(40)와 베어셀(10) 간에 여유 공간을 구비하도록 설계된 경우, 외부로부터 가해지는 진동에 의해 베어셀(10)이 좌우로 유동될 수 있었고, 이로 인해 상판 부재(50)와 음극 내부 터미널(20)이 상호 분리되어 접촉 불량이 발생할 수 있는 문제점이 있다.
또한, 음극 외부 터미널(70) 및 상판 부재(50)에 형성된 중공(90)은 안전변(91)을 설치하기 위한 공간으로 사용될 뿐만 아니라, 전해질을 주입하기 위한 패스와 진공 작업을 위한 에어 벤트(Air Vent)로도 사용되는데, 안전변(91)의 설치를 고려하여 형성되어야 하는 관계로 설계에 제약이 많이 따를 수밖에 없었고, 근래에는 고 정전용량 저장 장치가 소형화됨에 따라 안전변(91)과 중공(90)의 크기 또한 점차 소형화되고 있는 추세로 인하여 중공(90)이 미세화됨에 따라 전해질 함침을 위한 전해질의 주입이 원활히 이루어지지 않을 뿐만 아니라, 진공 작업 시간이 많이 소요되어 생산성이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 자동화 공정중에 내부 터미널들이 서로 겹쳐진 상태에서 용이하게 탈거될 수 있는 구조 또는 내부 터미널들이 서로 겹쳐지지 않는 구조를 가진 전기에너지 저장장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 진동 등의 외력에 대한 내진동성을 확보하면서도 터미널과 베어셀 사이의 내부 공간과 전해질 통로를 증대시킬 수 있어 내압특성과 전해질 함침성을 향상시킬 수 있는 전기에너지 저장장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 터미널 구조의 단순화로 부피 및 무게를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 제조공정의 비용과 시간을 감소시킬 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있는 전기에너지 저장장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 터미널과 베어셀 간의 접촉면적 증대와 접촉 안정성 향상을 통해 저항특성을 향상시킬 수 있는 전기에너지 저장장치를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 원통형 금속 케이스의 내부에 배치되어 베어셀의 전극과 연결되는 내부 터미널을 구비한 전기에너지 저장장치에 있어서, 상기 내부 터미널은, 원형의 외주를 가진 판상의 터미널 몸체; 상기 터미널 몸체를 두께 방향으로 관통하도록 형성된 적어도 하나 이상의 전해질 함침용 통공; 상기 터미널 몸체의 외주에 위치하고 상기 터미널 몸체의 평면에 대하여 수직하게 연장된 플랜지부; 및 상기 함침용 통공들 중 적어도 어느 하나의 함침용 통공의 둘레에 돌출되어 형성되거나, 상기 터미널 몸체의 평면이 부분적으로 돌출되어 형성된 스페이서부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기에너지 저장장치를 제공한다.
상기 함침용 통공들 중 어느 하나의 함침용 통공은 상기 터미널 몸체 중심과 통공의 중심이 일치되도록 형성되고, 나머지 함침용 통공들은 이웃한 함침용 통공들의 중심 간 거리가 동일하고, 상기 터미널 몸체 중심에서 원주방향을 따라 동일한 거리를 가지는 위치에 형성되며, 상기 터미널 몸체 중심에서 원주 방향을 따라 위치한 상기 함침용 통공들 중 상기 스페이서부가 형성된 상기 함침용 통공들과 상기 스페이서부가 형성되지 않은 통공들이 서로 번갈아 교대로 위치될 수 있다.
상기 스페이서부가 형성된 상기 함침용 통공들은 상기 터미널 몸체 중심을 기준으로 삼각형으로 배치될 수 있다.
상기 스페이서부의 돌출 높이는 상기 플랜지부 높이의 80~120% 인 것이 바람직하다.
상기 스페이서부는 상기 내부 터미널 몸체의 평면을 기준으로 수직으로 형성되거나 일정한 각도를 가지고 형성될 수 있다.
바람직하게, 상기 터미널 몸체는 상기 베어셀과 대면하여 면접촉 결합되고, 상기 금속 케이스의 상기 내부 터미널에 대응하는 위치의 측면 두께가 다른 부분의 측면 두께보다 상대적으로 두껍게 형성되고, 상기 플랜지부는 상기 금속 케이스에 형성되는 두꺼운 측면 높이에 비해 낮은 높이로 형성되고, 상기 금속 케이스에는 상기 내부 터미널의 상기 플랜지부에 대응하는 위치의 측부를 부분적으로 비딩 처리하여 상기 플랜지부의 변형과 함께 밀착 가능하게 형성된 비딩부가 형성되고, 상기 비딩부에 의해 상기 내부 터미널을 체결 고정할 수 있다.
상기 내부 터미널의 상기 플랜지부는 상기 금속 케이스에 형성되는 비딩부의 높이에 비해 높은 높이로 형성될 수 있다.
본 발명은 상기 금속 케이스의 상부 내에 끼워져서 개방부가 밀폐되도록 결합되고, 원형의 외주를 가지는 상판 부재;를 더 포함하고, 상기 상판 부재는 하부측으로 원형의 외주와 동심원을 가지며 내부가 개방되게 돌출된 결합 돌출부가 형성되고, 상기 내부 터미널의 상기 플랜지부에 삽입 결합되어 상기 상판 부재와 상기 내부 터미널 사이에 내부 공간을 제공하고, 상기 상판 부재는 중심에 전해질의 주입을 위한 중공이 형성되고, 상기 상판 부재의 하부면의 중공 주변에는 아래쪽으로 돌출되도록 구배를 가진 전해질 누출 방지부가 형성될 수 있다.
상기 내부 터미널의 상기 플랜지부는 상기 상판 부재의 결합 돌출부의 높이에 비해 낮은 높이로 형성되고, 상기 상판 부재의 결합 돌출부는 원형의 외주로부터 상기 내부 터미널의 상기 플랜지부의 두께에 대응하여 내입되는 것이 바람직하다.
상기 내부 터미널의 상기 플랜지부는 상기 상판 부재의 결합 돌출부에 레이저 용접되어 결합될 수 있다.
상기 상판 부재의 결합 돌출부는 외주면을 따라 비딩 처리용 그루브가 형성되고, 그 하단에 상기 내부 터미널의 상기 플랜지부와 결합되는 결합부로 이루어지고, 상기 내부 터미널의 상기 플랜지부는 상기 결합부의 높이에 대응하는 높이로 형성되어 상기 금속 케이스에는 상기 비딩 처리용 그루브에만 밀착 가능하게 형성된 비딩부가 형성될 수 있다.
상기 상판 부재의 결합 돌출부는 외주면을 따라 비딩 처리용 그루브가 형성되고, 상기 내부 터미널의 상기 플랜지부는 상기 비딩 처리용 그루브를 덮을 수 있는 높이로 형성되어 상기 금속 케이스에는 상기 내부 터미널의 상기 플랜지부의 변형과 함께 상기 비딩 처리용 그루브에 밀착 가능하게 형성된 비딩부가 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면 전기에너지 저장장치는 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 자동화 공정중에 내부 터미널들이 상하로 겹쳐진 상태에서 긴밀히 결합되어 탈거가 곤란한 문제를 해소하여 제품 생산 효율을 높일 수 있다.
둘째, 내부 터미널들의 취급 시 서로 간의 간섭을 최소화함으로써 표면손상을 방지하여 내부저항 및 누설전류를 줄일 수 있다.
셋째, 스페이서부에 의해 터미널 몸체가 보강되어 내구성이 강화되므로 내부 터미널의 높이를 낮게 설계하기가 용이하다. 따라서, 금속 케이스의 내부공간을 확충하는 것이 가능하므로 내압을 낮추어 안정성 및 수명을 향상시킬 수 있다.
넷째, 진동 등의 외력에 대한 내진동성을 확보하면서도 터미널과 베어셀 사이의 내부 공간과 전해질 통로를 증대시킬 수 있어 내압특성과 전해질 함침성을 향상시킬 수 있다.
다섯째, 터미널 구조의 단순화로 부피 및 무게를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 제조공정의 비용과 시간을 감소시킬 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있다.
여섯째, 터미널과 베어셀 간의 접촉면적 증대와 접촉 안정성 향상을 통해 저항특성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 전기에너지 저장장치의 구성을 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1에서 내부 터미널의 구성을 도시한 사시도이다.
도 3은 종래기술에 따라 내부 터미널들이 서로 긴밀히 끼인 상태를 도시한 측면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내부 터미널을 구비한 전기에너지 저장장치의 외관을 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4의 단면도이다.
도 6a는 도 4에서 음극 내부 터미널의 구성을 도시한 사시도이다.
도 6b는 도 6a의 변형예를 도시한 사시도이다.
도 7a는 도 6a에서 전해질 배출홀이 부가된 구성을 도시한 사시도이다.
도 7b는 도 6b에서 전해질 배출홀이 부가된 구성을 도시한 사시도이다.
도 8a 및 도 8b는 스페이서부와 플랜지부 간의 높이관계를 나타낸 단면도이다.
도 9는 도 6a의 다른 변형예를 도시한 사시도이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제공되는 음극 내부 터미널이 서로 상하로 겹쳐진 상태를 도시한 사시도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기에너지 저장장치의 내부를 도시한 내부 단면도이다.
도 12 및 도 13은 본 발명에 따른 내부 터미널 구조에 대한 정면 및 배면 사시도이다.
도 14는 도 11의 A부분을 부분 확대한 확대 단면도이다.
도 15는 본 발명에 따른 전기에너지 저장장치의 실제 단면 구조를 보여주는 엑스레이(X-ray) 사진이다.
도 16은 본 발명에 또 다른 실시예에 따른 전기에너지 저장장치의 내부를 도시한 내부 단면도이다.
도 17 내지 도 19는 본 발명에 따른 터미널 구조에 대한 정면, 배면 및 측면 분해 사시도이다.
도 20은 본 발명에 따른 전기에너지 저장장치에서 상판 부재의 다른 예를 도시한 단면도이다.
도 21은 도 16의 A부분을 부분 확대한 확대 단면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내부 터미널을 구비한 전기에너지 저장장치의 외관을 도시한 사시도이며, 도 5는 도 4의 단면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기에너지 저장장치는 베어셀(100)과, 베어셀(100)을 수용하는 원통형의 금속 케이스(101)와, 금속 케이스(101)의 상부에 위치하는 음극 외부 터미널(110a)과, 금속 케이스(101)의 안쪽에 배치되어 베어셀(100)의 음극에 연결되는 음극 내부 터미널(140)과, 금속 케이스(101)의 하부에 위치하는 양극 외부 터미널(150)과, 금속 케이스(101)의 안쪽에 배치되어 베어셀(100)의 양극에 연결되는 양극 내부 터미널(111)을 포함한다.
베어셀(100)은 양극, 음극, 세퍼레이터 및 전해질로 구성되어 전기화학적 에너지 저장기능을 제공한다. 이러한 베어셀(100)로는 통상의 젤리롤(Jelly roll) 형태의 셀이 채용 가능하므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
금속 케이스(101)는 권취소자 형태로 가공된 후 내부 하우징에 담긴 상기 베어셀(100)을 수용할 수 있는 내부공간이 형성된 원통형의 몸체를 갖는다. 바람직하게, 금속 케이스(101)는 알루미늄 원통 형태로 구성될 수 있다.
음극 외부 터미널(110a)은 상판 부재(110b)의 상단부 중심에 상방으로 돌출되게 형성된다. 상판 부재(110b)는 금속 케이스(210)의 상부 내에 끼워져서 개방부가 밀폐되도록 결합된다. 또한, 상판 부재(110b)는 금속 케이스(101)의 내주면에 대응하는 원형의 외주면을 가지며 그 상면과 하면은 다양한 3차원 형상으로 구성될 수 있다. 상판 부재(110b)의 가장자리단은 절연부재(130)를 사이에 두고 커링 가공부(103)와 인접한다.
음극 외부 터미널(110a)의 중심에는 두께 방향으로 연장된 관통공(113)이 형성된다. 관통공(113)은 예컨대, 자동복귀형의 안전변(120)을 설치하기 위한 공간으로 사용될 뿐만 아니라, 전해질을 주입하기 위한 패스와 진공 작업을 위한 에어 벤트로도 사용된다.
상판 부재(110b)는 금속 케이스(101)에 대한 비딩(Beading) 가공을 통해 금속 케이스(101)에 고정된다. 이에 따라, 상판 부재(110b)에 대응하는 금속 케이스(101)의 외부에는 비딩부(102)가 형성된다.
음극 내부 터미널(140)은 그 상부가 상판 부재(110b)와 결합되고, 그 하부는 베어셀(100)의 음극에 연결된다.
양극 외부 터미널(150)은 금속 케이스(101)의 하단부에 위치하되, 케이스 측면부와 일체로 연결된 바닥부에 마련된다.
양극 내부 터미널(111)은 금속 케이스(101)의 안쪽에서 양극 외부 터미널(150)과 전기적으로 연결됨과 아울러 베어셀(100)의 양극에 연결된다.
도 6a에는 음극 내부 터미널(140)의 구성이 더욱 상세히 도시되어 있다. 도면에 나타난 바와 같이 음극 내부 터미널(140)은 원형의 외주를 가진 판상의 터미널 몸체(141)와, 터미널 몸체(141)에 형성된 복수개의 전해질 함침용 통공(142)과, 터미널 몸체(141)의 상면에 돌출 형성된 스페이서부(143)와, 터미널 몸체(141)의 외주에 형성된 플랜지부(144)를 구비한다. 본 발명에 있어서 이러한 내부 터미널의 구조는 양극 내부 터미널(111)에도 적용 가능하나, 이하에서는 음극 내부 터미널(140)에 적용된 예를 중심으로 본 발명의 구성을 설명하기로 한다.
전해질 함침용 통공(142)은 터미널 몸체(141)를 두께 방향으로 관통하도록 형성되어 전해질 주입 공정 시 액상 전해질의 이동 통로를 제공한다. 전해질의 균일한 이동을 위해, 복수개의 전해질 함침용 통공(142) 중 대부분은 터미널 몸체(141)의 원주 방향을 따라 등간격으로 형성되고, 어느 하나는 터미널 몸체(141)의 중심에 형성되는 것이 바람직하다.
스페이서부(143)는 터미널 몸체(141)의 일면에 돌출 형성되어, 자동화 공정중에 서로 다른 내부 터미널(140)들이 서로 겹쳐졌을 때 꽉 끼지 않고 적정 이격거리를 유지하도록 하는 스페이싱(Spacing) 기능을 제공한다.
스페이서부(143)는 전해질 함침용 통공(142)의 가장자리 둘레가 버링(Burring) 가공됨으로써 형성되어 터미널 몸체(141)의 일면으로부터 소정 높이 돌출된다.
스페이서부(143)는 도 6a에 도시된 바와 같이 터미널 몸체(141)의 상면과 수직하게 형성될 수 있으며, 터미널 몸체(141)의 상면과 수직이 아닌 도 6b에 도시된 바와 같이 터미널 몸체(14)의 상면으로부터 일정한 각도를 가진 형태로도 형성될 수 있다. 스페이서부(143)가 일정한 각도를 가진 형태로 형성될 경우, 음극 외부 터미널(110a)의 관통공(113)을 통해 케이스(100) 내부로 공급되는 전해액 중 음극 외부터미널(110)의 하면을 타고 내부터미널(140)로 떨어지는 전해액이 터미널 몸체(141)의 상면에 대하여 일정한 각도를 가지고 형성된 스페이서부(143)을 통해 통공(142) 밑으로 유입되는 것을 용이하게 할 수 있어 전해액이 함침되는 시간을 줄 일 수 있다.
상기 함침용 통공(142)들 중 어느 하나의 함침용 통공(142)은 상기 터미널 몸체(141) 중심과 통공의 중심이 일치되도록 형성되고, 나머지 함침용 통공(142)들은 이웃한 함침용 통공(142)들의 중심 간 거리가 동일하고, 상기 터미널 몸체(141) 중심에서 원주방향을 따라 동일한 거리를 가지는 위치에 형성되며, 상기 터미널 몸체(141) 중심에서 원주 방향을 따라 위치한 상기 함침용 통공(142)들 중 상기 스페이서부(143)가 형성된 상기 함침용 통공(142)들과 상기 스페이서부(143)가 형성되지 않은 통공(142)들이 서로 번갈아 교대로 위치되어 전체적으로 균형있는 스페이싱 기능을 제공함으로써 서로 다른 내부터미널(140)들끼리 끼는 현상을 방지하는 것이 바람직하다.
스페이서부(143)가 터미널 몸체(141)의 중심을 기준으로 비대칭적으로 형성되는 경우에는 내부 터미널(140)들이 서로 겹쳐질 때 한쪽으로 쏠리는 문제가 발생하게 되고 이로 인해 서로 다른 내부 터미널(140)들끼리 끼는 현상이 발생한다. 이를 해결하기 위해, 스페이서부(143)가 형성되는 함침용 통공(142)들은 터미널 몸체(141) 중심을 삼각형으로 둘러싸는 형태, 즉 터미널 몸체(141) 중심을 기준으로 대칭적으로 배치되는 것이 바람직하다.
도 7a에 도시된 바와 같이 스페이서부(143)의 둘레에는 적어도 하나 이상의 전해질 배출홀(143a)이 부가될 수 있다. 전해질 배출홀(143a)은 스페이서부(143)의 안팎을 관통하도록 형성되어 스페이서부(143) 외곽 주변에 잔류하는 전해질을 스페이서부(143)의 안쪽 영역에 위치한 전해질 함침용 통공(142)으로 배출하는 작용을 하게 된다. 전해질 배출홀(143a)은 스페이서부(143)의 하단으로부터 상단까지 수직으로 길게 연장될 수 있으며, 스페이서부(143)의 하단을 따라 홀 가공을 통해 형성될 수 있다.
또한, 도 7b에 도시된 바와 같이 변형된 스페이서부(143)의 둘레에도 적어도 하나 이상의 전해질 배출홀(143a)이 부가될 수 있다. 스페이서부(143)의 둘레에 전해질 배출홀(143a)을 형성함에 따라 스페이서부(143) 외곽 주변에 잔류하는 전해질을 스페이서부(143)의 안쪽 영역에 위치한 전해질 함침용 통공(142)으로 배출하는 작용을 하여 전해질의 이동을 용이하게 할 수 있는 이점이 있다.
도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이 플랜지부(144)는 터미널 몸체(141)의 평면부에 대하여 연장된 구조를 가진다. 스페이서부(143)의 돌출 높이는 플랜지부(144)의 높이(H) 이하의 범위에서 설계될 수 있다. 이 경우 스페이서부(143)의 돌출 높이는 플랜지부(144)의 높이의 80% 이상의 수준인 것이 바람직하다. 구체적인 예를 들면, 플랜지부(144)의 높이는 1.5T, 스페이서부(143)의 돌출 높이는 1.2T로 설계될 수 있다. 한편, 스페이서부(143)의 돌출 높이가 플랜지부(144)의 높이를 초과하는 경우에는 120% 수준으로 살짝 높게 설계되는 것도 상관없다.
만약 스페이서부(143)의 돌출 높이가 플랜지부(144) 높이(H)의 80% 미만으로 설계가 될 경우, 하나의 내부 터미널이 다른 내부 터미널에 끼는 현상이 발생하게 되어 본 발명의 해결하고자 하는 과제를 해결할 수 없게 되며, 스페이서부(143)의 돌출 높이가 플랜지부(144) 높이의 120%를 초과하게 되면 내부 터미널(140)들끼리 적층이 용이하지 않고, 적층이 되더라도 무너질 가능성이 높아 자동화 라인에서 이송이 잘되지 않기 때문에 스페이서부(143)의 돌출 높이는 플랜지부(144) 높이의 80%~120%로 제작되는 것이 바람직하다.
도 9에는 음극 내부 터미널(140)의 또 다른 구성예가 도시되어 있다. 도면에 나타난 바와 같이 스페이서부(143')는 터미널 몸체(141)의 평면이 부분적으로 돌출되어 형성된 봉형 또는 막대형의 돌기 구조물에 의해 제공되어 자동화 공정 중에 서로 다른 내부 터미널(140)들이 서로 겹쳐졌을 때 끼지 않게 스페이싱 기능을 제공할 수도 있다. 도 9에는 스페이서부(143')가 터미널 몸체(141)의 중심에 형성되어 있는 통공(142)을 중심으로 원주방향에만 위치하고 있지만 스페이싱 기능을 수행할 수 있는 위치라면 어느 곳이든 상관없다.
비록 도면에는 도시되지 않았으나, 대안으로 스페이서부는 터미널 몸체(141)의 평면 부분에 볼록한 구조물을 반복적으로 형성하는 엠보싱(Embossing) 처리에 의해 제공될 수 있다. 이 경우에도 마찬가지로 엠보싱 패턴은 터미널 몸체(141) 상에서 중심에 대하여 대칭적으로 형성되어 균형있는 스페이싱 기능을 제공하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 구성에 따르면, 도 10에 도시된 바와 같이 자동화 공정중에 어느 하나의 내부 터미널(140)이 다른 하나의 내부 터미널(140)과 상하로 겹쳐지더라도 터미널 몸체(141)의 평면부에 돌출 형성된 스페이서부(143)에 의해 긴밀히 꽉 끼는 현상이 방지되므로 상호 간에 탈거가 용이하고 내부 터미널의 표면에 손상이 발생하는 문제가 효과적으로 방지될 수 있다.
상술한 실시예 및 도면에서 스페이서부(143)가 형성된 내부 터미널이 음극 내부 터미널(140)인 것으로 도시하고 설명하였으나, 상기 스페이서부(143)가 형성된 내부 터미널은 음극 내부 터미널(140) 및/또는 양극 내부 터미널(111)에 적용이 가능하다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기에너지 저장장치의 내부를 도시한 내부 단면도이고, 도 12 및 도 13은 본 발명에 따른 내부 터미널 구조에 대한 정면 및 배면 사시도이고, 도 14는 도 11의 A부분을 부분 확대한 확대 단면도이다.
도 11을 참조하면, 본 발명에 따른 전기에너지 저장장치는 베어셀(200)과, 베어셀(200)의 음극과 양극에 각각 대면하여 배치되는 음극 및 양극 내부 터미널(220,240)과, 베어셀(200)을 비롯하여 상기 음극 및 양극 내부 터미널(220,240)을 수용하는 금속 케이스(210)와, 상기 금속 케이스(210)의 상부 내에 끼워져서 개방부가 밀폐되도록 결합되고 원형의 외주를 가지는 상판 부재(230)와, 음극 및 양극 내부 터미널(220,240)에 각각 전기적으로 연결되며 상기 상판 부재(230)의 상부와 상기 금속 케이스(210)의 하부에 형성되는 음극 및 양극 외부 터미널(231,211)을 포함한다.
베어셀(200)은 양극, 음극, 세퍼레이터 및 전해질로 구성되어 전기화학적 에너지 저장기능을 제공한다.
금속 케이스(210)는 권취소자 형태로 가공된 베어셀(200)을 수용할 수 있는 수용공간이 형성된 원통형의 몸체를 갖는다. 바람직하게, 금속 케이스(210)는 알루미늄 원통 형태로 구성될 수 있다. 또한, 금속 케이스(210)는 하단부 중심에 양극 내부 터미널(240)과 전기적으로 연결되는 양극 외부 터미널(211)이 하방으로 돌출되게 형성된다. 또한, 금속 케이스(210)는 상기 상판 부재(230)를 고정하기 위하여 상단에서 내측으로 구부러진 형태의 커링 가공부(260)가 형성될 수 있다. 이러한 커링 가공부(260)에 의해 금속 케이스(210) 내부의 내압을 유지할 수 있다. 여기서, 상판 부재(230)에는 상기 커링 가공부(260)가 위치하는 부분에 기밀용 절연부재(252)가 구비될 수 있다.
부가적으로, 금속 케이스(210)는 바닥면 측에 위치하는 양극 내부 터미널(240)에 대응하는 위치의 측면 두께가 다른 부분의 측면 두께보다 상대적으로 두껍도록 형성될 수 있다.
상판 부재(230)는 금속 케이스(210)의 상부 내에 끼워져서 개방부가 밀폐되도록 결합되고, 원형의 외주를 가지는 판상체 구조를 갖는다. 또한, 상판 부재(230)는 상단부 중심에 음극 내부 터미널(220)과 전기적으로 연결되는 음극 외부 터미널(231)이 상방으로 돌출되게 형성된다. 또한, 상판 부재(230)에는 전해질을 주입하기 위한 패스와 진공 작업을 위한 에어 벤트로 사용되는 중공이 형성될 수 있고, 이러한 중공에는 금속 케이스(210) 내의 증가된 압력을 외부로 배출하기 위한 안전변(270)이 설치될 수 있다.
음극 내부 터미널(220)과 양극 내부 터미널(240)은 금속 케이스(210) 내에서 베어셀(200)의 음극과 양극에 각각 대면하여 배치되어 연결된다.
양극 내부 터미널(240)은 금속 케이스(210)의 바닥면 측에 배치되며, 베어셀(200)의 양극과 전기적으로 연결되고, 금속 케이스(210)에 접촉되어 금속 케이스(210)의 하단부 중심에 마련된 양극 외부 터미널(211)과 연결된다. 그리고, 음극 내부 터미널(220)은 금속 케이스(210)의 개방부 측에 배치되며, 베어셀(200)의 음극과 전기적으로 연결되고, 절연부재(251)에 의해 금속 케이스(210)에 대하여 절연되는 동시에 상판 부재(230)에 접촉되어 상판 부재(230)의 상단부 중심에 마련된 음극 외부 터미널(231)과 연결된다. 이때, 음극 및 양극 내부 터미널(220,240)과 베어셀(200)은 레이저 또는 초음파 용접에 의해 면접촉 결합될 수 있다.
음극 및 양극 내부 터미널(220,240)은 일면이 베어셀(200)과 대면하여 면접촉 결합되고 원판 형상을 가지는 터미널 몸체(221,241)와, 상기 터미널 몸체(221,241)의 타면 가장자리로부터 수직방향으로 연장되고 원통 형상을 가지는 플랜지부(222,242)로 이루어질 수 있다. 비록, 도면에는 생략되었으나 음극 및 양극 내부 터미널(220,240)의 터미널 몸체(221,241) 상면에는 전술한 실시예와 마찬가지로 스페이서부가 돌출 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 음극 및 양극 내부 터미널(220,240)의 터미널 몸체(221,241)에는 평면상에 복수개의 통공(225,245)이 형성될 수 있다. 이는 상기 상판 부재(230)의 중공을 통해 주입되는 전해질을 베어셀(200)로 공급하기 위한 패스를 제공하기 위함이다.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 전기에너지 저장장치는 내부 터미널 구조가, 도 12 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 양극 내부 터미널(240)이 비딩 처리에 의해 금속 케이스(210)와 함께 변형되어 체결 고정될 수 있는 단순화된 구조를 가질 수 있다.
양극 내부 터미널(240)은 일면이 상기 베어셀(200)의 양극과 대면하여 면접촉 결합되고 원판 형상을 가지는 터미널 몸체(241)와, 상기 터미널 몸체(241)의 타면 가장자리로부터 수직방향으로 연장되고 원통 형상을 가지는 플랜지부(242)로 이루어지고, 터미널 몸체(241)의 평면상에는 전해액의 주입 패스를 제공할 수 있는 복수개의 통공(245)이 형성된다.
양극 내부 터미널(240)은 금속 케이스(210)의 바닥면 측에 위치하고, 금속 케이스(210)에는 양극 내부 터미널(240)의 플랜지부(242)에 대응하는 위치의 측부를 부분적으로 비딩 처리하여 플랜지부(242)의 변형과 함께 밀착 가능하게 형성된 비딩부(212)가 형성되고, 상기 비딩부(212)에 의해 양극 내부 터미널(240)을 체결 고정하게 된다.
양극 내부 터미널(240)의 플랜지부(242)는 금속 케이스(210)에 형성되는 비딩부(212)의 높이에 비해 높은 높이(H)로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 금속 케이스(210)는 바닥면 측에 위치하는 양극 내부 터미널(240)에 대응하는 위치의 측면 두께가 다른 부분의 측면 두께보다 상대적으로 두껍도록 형성되고, 이 경우, 플랜지부(242)는 금속 케이스(210)의 두꺼운 측면 높이에 비해 낮은 높이로 형성될 수 있다. 이와 같은 구조로, 금속 케이스(210)에 양극 내부 터미널(240)이 체결 고정됨에 따라 플랜지부(242)에 의해 금속 케이스(210)의 바닥면과의 사이에는 내부 공간(215)이 마련되어 금속 케이스(210) 내부의 압력을 낮출 수 있는 공간으로 활용될 수 있다.
도 15는 본 발명에 따른 전기에너지 저장장치의 실제 단면 구조를 보여주는 엑스레이(X-ray) 사진이다. 도 15를 참조하면, 본 발명의 적용시 비딩 가공에 따른 금속 케이스(210)의 비딩부(212)가 양극 내부 터미널(240)의 플랜지부(242)를 그루브와 같은 형태로 함께 변형시키면서 긴밀하게 밀착되어 체결 고정되고, 양극 내부 터미널(240)의 내측에 내부 공간(215)이 형성된다는 것을 확인할 수 있다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기에너지 저장장치의 내부를 도시한 내부 단면도이고, 도 17 내지 도 19는 본 발명에 따른 터미널 구조에 대한 정면, 배면 및 측면 분해 사시도이고, 도 20은 본 발명에 따른 전기에너지 저장장치에서 상판 부재의 다른 예를 도시한 단면도이고, 도 21은 도 16의 A부분을 부분 확대한 확대 단면도이다.
도 16을 참조하면, 본 발명에 따른 전기에너지 저장장치는 베어셀(300)과, 상기 베어셀(300)의 음극과 양극에 각각 대면하여 배치되는 음극 및 양극 내부 터미널(320,340)과, 베어셀(300)을 비롯하여 음극 및 양극 내부 터미널(320,340)을 수용하는 금속 케이스(310)와, 상기 금속 케이스(310)의 상부 내에 끼워져서 개방부가 밀폐되도록 결합되고 원형의 외주를 가지는 상판 부재(330)와, 음극 및 양극 내부 터미널(320,340)에 각각 전기적으로 연결되며 상판 부재(330)의 상부와 금속 케이스(310)의 하부에 각각 형성되는 음극 및 양극 외부 터미널(331,311)을 포함한다.
베어셀(300)은 양극, 음극, 세퍼레이터 및 전해질로 구성되어 전기화학적 에너지 저장기능을 제공한다.
금속 케이스(310)는 권취소자 형태로 가공된 베어셀(300)을 수용할 수 있는 수용공간이 형성된 원통형의 몸체를 갖는다. 바람직하게, 금속 케이스(310)는 알루미늄 원통 형태로 구성될 수 있다. 또한, 금속 케이스(310)는 하단부 중심에 양극 내부 터미널(340)과 전기적으로 연결되는 양극 외부 터미널(311)이 하방으로 돌출되게 형성된다. 또한, 금속 케이스(310)는 상기 상판 부재(330)를 고정하기 위하여 상단에서 내측으로 구부러진 형태의 커링 가공부(360)가 형성될 수 있다. 이러한 커링 가공부(360)에 의해 금속 케이스(310) 내부의 내압을 유지할 수 있다. 여기서, 상기 상판 부재(330)에는 상기 커링 가공부(360)가 위치하는 부분에 기밀용 절연부재(352)가 구비될 수 있다.
부가적으로, 상기 금속 케이스(310)는 바닥면 측에 위치하는 양극 내부 터미널(340)에 대응하는 위치의 측면 두께가 다른 부분의 측면 두께보다 상대적으로 두껍도록 형성될 수 있다.
상판 부재(330)는 상기 금속 케이스(310)의 상부 내에 끼워져서 개방부가 밀폐되도록 결합되고, 원형의 외주를 가지는 판상체 구조를 갖는다. 또한, 상판 부재(330)는 상단부 중심에 음극 내부 터미널(320)과 전기적으로 연결되는 음극 외부 터미널(331)이 상방으로 돌출되게 형성된다. 또한, 상판 부재(330)에는 전해질을 주입하기 위한 패스와 진공 작업을 위한 에어 벤트로 사용되는 중공이 형성될 수 있고, 이러한 중공에는 금속 케이스(310) 내의 증가된 압력을 외부로 배출하기 위한 안전변(370)이 설치될 수 있다.
음극 내부 터미널(320)과 양극 내부 터미널(340)은 상기 금속 케이스(310) 내에서 상기 베어셀(300)의 음극과 양극에 각각 대면하여 배치되어 연결된다.
양극 내부 터미널(340)은 금속 케이스(310)의 바닥면 측에 배치되며, 상기 베어셀(300)의 양극과 전기적으로 연결되고, 금속 케이스(310)에 접촉되어 금속 케이스(310)의 하단부 중심에 마련된 양극 외부 터미널(311)과 연결된다. 그리고, 음극 내부 터미널(320)은 상기 금속 케이스(310)의 개방부 측에 배치되며, 베어셀(300)의 음극과 전기적으로 연결되고, 절연부재(351)에 의해 금속 케이스(310)에 대하여 절연되는 동시에 상판 부재(330)에 접촉되어 상판 부재(330)의 상단부 중심에 마련된 음극 외부 터미널(331)과 연결된다. 이때, 음극 및 양극 내부 터미널(320,340)과 베어셀(300)은 레이저 또는 초음파 용접에 의해 면접촉 결합될 수 있다.
음극 및 양극 내부 터미널(320,340)은 일면이 베어셀(300)과 대면하여 면접촉 결합되고 원판 형상을 가지는 터미널 몸체(321,341)와, 상기 터미널 몸체(321,341)의 타면 가장자리로부터 수직방향으로 연장되고 원통 형상을 가지는 플랜지부(322,342)로 이루어질 수 있다. 비록, 도면에는 생략되었으나 음극 및 양극 내부 터미널(320,340)의 터미널 몸체(321,341) 상면에는 전술한 실시예와 마찬가지로 스페이서부가 돌출 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 음극 및 양극 내부 터미널(320,340)의 터미널 몸체(321,341)에는 평면상에 복수개의 통공(325,345)이 형성될 수 있다. 이는 상기 상판 부재(330)의 중공을 통해 주입되는 전해질을 베어셀(300)로 공급하기 위한 패스를 제공하기 위함이다.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 전기에너지 저장장치는 터미널 구조가, 도 17 내지 도 19에 도시된 바와 같이, 상기 음극 내부 터미널(320)과, 상기 음극 내부 터미널(320)과 전기적으로 연결되는 음극 외부 터미널(331)이 형성된 상판 부재(330)가 일체화된 구조를 가진다.
음극 내부 터미널(320)은 일면이 베어셀(300)의 음극과 대면하여 면접촉 결합되고 원판 형상을 가지는 터미널 몸체(321)와, 상기 터미널 몸체(321)의 타면 가장자리로부터 수직방향으로 연장되고 원통 형상을 가지는 플랜지부(322)로 이루어지고, 터미널 몸체(321)의 평면상에는 전해질의 주입 패스를 제공할 수 있는 복수개의 통공(325)이 형성된다.
상판 부재(330)는 하부측으로 원형의 외주와 동심원을 가지며 내부가 개방되게 돌출된 결합 돌출부(332)가 형성되고, 음극 내부 터미널(320)의 플랜지부(322)에 삽입 결합되어 상판 부재(330)와 음극 내부 터미널(320) 사이에 내부 공간(335)을 제공한다.
한편, 상판 부재(330)는 도 20에 도시된 바와 같이, 안전변(370)이 설치될 수 있으며, 전해질의 주입을 위한 경로로 사용되는 중공(136)이 형성될 수 있다. 이때, 상판 부재(330)의 하부면의 중공(136) 주변에는 아래쪽으로 돌출되도록 구배를 가진 전해질 누출 방지부(137)가 더 형성될 수 있다. 이는 상판 부재(330)가 위치한 부분이 아래로 향상 상태에서 내압이 상승하여 상기 안전변(370)이 개방되었을 때, 내부 가스의 방출과 함께 전해질이 외부로 누출되는 것을 방지하기 위함이다.
상판 부재(330)의 결합 돌출부(332)는 음극 내부 터미널(320)에 삽입될 수 있도록 원형의 외주로부터 음극 내부 터미널(320)의 플랜지부(322)의 두께(T)에 대응하여 내입되게 형성되고, 음극 내부 터미널(320)의 플랜지부(322)는 상기 상판 부재(330)의 결합 돌출부(332)의 높이에 비해 낮은 높이로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 상판 부재(330)의 결합 돌출부(332)는 상기 음극 내부 터미널(320)의 플랜지부(322)에 삽입된 상태에서 레이저 용접에 의해 결합될 수 있다.
바람직하게, 상판 부재(330)의 결합 돌출부(332)는 도 21에 도시된 바와 같이, 외주면을 따라 비딩 처리용 그루브(334)가 형성되고, 그 하단에 상기 음극 내부 터미널(320)의 플랜지부(322)와 결합되는 결합부(333)가 형성된 구조로 이루어질 수 있다. 이 경우, 플랜지부(322)는 상기 결합부(333)의 높이에 대응하는 높이로 형성되어 상기 금속 케이스(310)가 비딩 처리되어 형성되는 비딩부(315)가 상기 비딩 처리용 그루브(334)에만 밀착 가능하게 형성된다. 이와 같은 구조로, 상판 부재(330)와 내부 터미널(120)이 일체로 결합됨에 따라 그 사이에는 내부 공간(335)이 마련되어 금속 케이스(310) 내부의 압력을 낮출 수 있는 공간으로 활용될 수 있다.
한편, 도면에는 도시되지 않았지만, 상판 부재(330)의 결합 돌출부(332)에 비딩 처리용 그루브(334)가 전체적으로 형성되고, 음극 내부 터미널(320)의 플랜지부(322)가 비딩 처리용 그루브(334)를 덮을 수 있는 높이로 형성되어 금속 케이스(310)가 비딩 처리되어 형성되는 비딩부(315)가 플랜지부(322)의 변형과 함께 비딩 처리용 그루브(334)에 밀착 가능하게 형성될 수도 있다.
본 발명을 전기에너지 저장장치의 제조를 위한 자동화 공정에 적용할 경우 제품 생산 효율을 높일 수 있으며, 안정성과 저항특성 등이 향상된 전기에너지 저장장치를 구현할 수 있다.
Claims (14)
- 원통형 금속 케이스의 내부에 배치되어 베어셀의 전극과 연결되는 내부 터미널을 구비한 전기에너지 저장장치에 있어서,상기 내부 터미널은,원형의 외주를 가진 판상의 터미널 몸체;상기 터미널 몸체를 두께 방향으로 관통하도록 형성된 적어도 하나 이상의 전해질 함침용 통공;상기 터미널 몸체의 외주에 위치하고 상기 터미널 몸체의 평면에 대하여 수직하게 연장된 플랜지부; 및상기 함침용 통공들 중 적어도 어느 하나의 함침용 통공의 둘레에 돌출되어 형성되거나, 상기 터미널 몸체의 평면이 부분적으로 돌출되어 형성된 스페이서부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기에너지 저장장치.
- 제1항에 있어서,상기 함침용 통공들 중 어느 하나의 함침용 통공은 상기 터미널 몸체 중심과 통공의 중심이 일치되도록 형성되고, 나머지 함침용 통공들은 이웃한 함침용 통공들의 중심 간 거리가 동일하고, 상기 터미널 몸체 중심에서 원주방향을 따라 동일한 거리를 가지는 위치에 형성되며,상기 터미널 몸체 중심에서 원주 방향을 따라 위치한 상기 함침용 통공들 중 상기 스페이서부가 형성된 상기 함침용 통공들과 상기 스페이서부가 형성되지 않은 통공들이 서로 번갈아 교대로 위치되는 것을 특징으로 하는 전기에너지 저장장치.
- 제2항에 있어서,상기 스페이서부가 형성된 상기 함침용 통공들은 상기 터미널 몸체 중심을 기준으로 삼각형으로 배치된 것을 특징으로 하는 전기에너지 저장장치.
- 제1항에 있어서,상기 스페이서부의 돌출 높이는 상기 플랜지부 높이의 80~120% 인 것을 특징으로 하는 전기에너지 저장장치.
- 제1항에 있어서,상기 스페이서부는 상기 내부 터미널 몸체의 평면을 기준으로 수직으로 형성되거나 일정한 각도를 가지고 형성되는 것을 특징으로 하는 전기에너지 저장장치.
- 제1항에 있어서,상기 터미널 몸체는 상기 베어셀과 대면하여 면접촉 결합되고,상기 금속 케이스의 상기 내부 터미널에 대응하는 위치의 측면 두께가 다른 부분의 측면 두께보다 상대적으로 두껍게 형성되고,상기 플랜지부는 상기 금속 케이스에 형성되는 두꺼운 측면 높이에 비해 낮은 높이로 형성되고,상기 금속 케이스에는 상기 내부 터미널의 상기 플랜지부에 대응하는 위치의 측부를 부분적으로 비딩 처리하여 상기 플랜지부의 변형과 함께 밀착 가능하게 형성된 비딩부가 형성되고, 상기 비딩부에 의해 상기 내부 터미널을 체결 고정하는 것을 특징으로 하는 전기에너지 저장장치.
- 제1항에 있어서,상기 내부 터미널의 상기 플랜지부는 상기 금속 케이스에 형성되는 비딩부의 높이에 비해 높은 높이로 형성되는 것을 특징으로 하는 전기에너지 저장장치.
- 제1항에 있어서,상기 금속 케이스의 상부 내에 끼워져서 개방부가 밀폐되도록 결합되고, 원형의 외주를 가지는 상판 부재;를 더 포함하며,상기 상판 부재는 하부측으로 원형의 외주와 동심원을 가지며 내부가 개방되게 돌출된 결합 돌출부가 형성되고, 상기 내부 터미널의 상기 플랜지부에 삽입 결합되어 상기 상판 부재와 상기 내부 터미널 사이에 내부 공간을 제공하고,상기 상판 부재는 중심에 전해질의 주입을 위한 중공이 형성되고,상기 상판 부재의 하부면의 중공 주변에는 아래쪽으로 돌출되도록 구배를 가진 전해질 누출 방지부가 형성되는 것을 특징으로 하는 전기에너지 저장장치.
- 제8항에 있어서,상기 내부 터미널의 상기 플랜지부는 상기 상판 부재의 결합 돌출부의 높이에 비해 낮은 높이로 형성되고,상기 상판 부재의 결합 돌출부는 원형의 외주로부터 상기 내부 터미널의 상기 플랜지부의 두께에 대응하여 내입되는 것을 특징으로 하는 전기에너지 저장장치.
- 제9항에 있어서,상기 내부 터미널의 상기 플랜지부는 상기 상판 부재의 결합 돌출부에 레이저 용접되어 결합되는 것을 특징으로 하는 전기에너지 저장장치.
- 제9항에 있어서,상기 상판 부재의 결합 돌출부는 외주면을 따라 비딩 처리용 그루브가 형성되고, 그 하단에 상기 내부 터미널의 상기 플랜지부와 결합되는 결합부로 이루어지고,상기 내부 터미널의 상기 플랜지부는 상기 결합부의 높이에 대응하는 높이로 형성되어 상기 금속 케이스에는 상기 비딩 처리용 그루브에만 밀착 가능하게 형성된 비딩부가 형성되는 것을 특징으로 하는 전기에너지 저장장치.
- 제9항에 있어서,상기 상판 부재의 결합 돌출부는 외주면을 따라 비딩 처리용 그루브가 형성되고,상기 내부 터미널의 상기 플랜지부는 상기 비딩 처리용 그루브를 덮을 수 있는 높이로 형성되어 상기 금속 케이스에는 상기 내부 터미널의 상기 플랜지부의 변형과 함께 상기 비딩 처리용 그루브에 밀착 가능하게 형성된 비딩부가 형성되는 것을 특징으로 하는 전기에너지 저장장치.
- 원통형 금속 케이스의 내부에 배치되어 베어셀의 전극과 연결되는 내부 터미널을 구비한 전기에너지 저장장치에 있어서,상기 내부 터미널은, 원형의 외주를 가진 판상의 터미널 몸체와 상기 터미널 몸체의 외주에 위치하고 상기 터미널 몸체의 평면에 대하여 수직하게 연장된 플랜지부를 포함하고,상기 터미널 몸체는 상기 베어셀과 대면하여 면접촉 결합되고,상기 금속 케이스의 상기 내부 터미널에 대응하는 위치의 측면 두께가 다른 부분의 측면 두께보다 상대적으로 두껍게 형성되고,상기 플랜지부는 상기 금속 케이스에 형성되는 두꺼운 측면 높이에 비해 낮은 높이로 형성되고,상기 금속 케이스에는 상기 내부 터미널의 상기 플랜지부에 대응하는 위치의 측부를 부분적으로 비딩 처리하여 상기 플랜지부의 변형과 함께 밀착 가능하게 형성된 비딩부가 형성되고, 상기 비딩부에 의해 상기 내부 터미널을 체결 고정하는 것을 특징으로 하는 전기에너지 저장장치.
- 원통형 금속 케이스의 내부에 배치되어 베어셀의 전극과 연결되는 내부 터미널을 구비한 전기에너지 저장장치에 있어서,상기 내부 터미널은, 원형의 외주를 가진 판상의 터미널 몸체와 상기 터미널 몸체의 외주에 위치하고 상기 터미널 몸체의 평면에 대하여 수직하게 연장된 플랜지부를 포함하고,상기 금속 케이스의 상부 내에 끼워져서 개방부가 밀폐되도록 결합되고, 원형의 외주를 가지는 상판 부재를 포함하며,상기 상판 부재는 하부측으로 원형의 외주와 동심원을 가지며 내부가 개방되게 돌출된 결합 돌출부가 형성되고, 상기 내부 터미널의 플랜지부에 삽입 결합되어 상기 상판 부재와 상기 내부 터미널 사이에 내부 공간을 제공하고,상기 상판 부재는 중심에 전해질의 주입을 위한 중공이 형성되고,상기 상판 부재의 하부면의 중공 주변에는 아래쪽으로 돌출되도록 구배를 가진 전해질 누출 방지부가 형성되는 것을 특징으로 하는 전기에너지 저장장치.
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