図面 (/)

技術 内部ターミナルの結合構造が改善された電気エネルギー貯蔵装置

出願人 エルエスエムトロンリミテッド
発明者 ユン・ヨイルイ・ハヨンペ・サンヒョンシン・ドンイルコ・ヒョンソクパク・ギョンフンカン・ホリム
出願日 2016年1月8日 (4年11ヶ月経過) 出願番号 2017-536939
公開日 2018年3月15日 (2年9ヶ月経過) 公開番号 2018-507541
状態 特許登録済
技術分野 電池の接続・端子 電気二重層コンデンサ等
主要キーワード 真空作業 部分カット アルミニウム円筒体 夜間道路 外部ターミナル セル組立体 密封処理 物理的圧力
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2018年3月15日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (13)

課題・解決手段

本発明は、電極リード部を有するセル組立体金属ケース内に設けられた電気エネルギー貯蔵装置であって、支持部、接続リーブ及び貫通部からなる内部ターミナルを含み、前記電極リード部は、前記内部ターミナルの支持部及び接続リーブによって圧着される一部と、前記内部ターミナルの貫通部に位置して形状が維持される他部と、を含むことを特徴とする電気エネルギー貯蔵装置を開示する。

概要

背景

次世代の電気エネルギー貯蔵装置として脚光を浴びている高静電容量貯蔵装置とは、キャパシタ一種であるウルトラキャパシタ(Ultra Capacitor;UC)、スーパーキャパシタ(Super Capacitor;SC)、電気二重層キャパシタ(Electric Double Layer Capacitor;EDLC)などをいい、これは、電解コンデンサー二次電池との中間的特性を有するエネルギー貯蔵装置であって、高い効率と半永久寿命特性によって二次電池との併用及び代用が可能なエネルギー貯蔵装置である。

高静電容量貯蔵装置は、メインテナンスが容易でなく、長期間の使用寿命が求められるアプリケーションに対しては、蓄電池の代わりに用いられることもある。高静電容量貯蔵装置は速い充放電特性を有し、これによって移動通信情報器機である携帯電話ノートブックPC、PDAなどの補助電源としてだけでなく、高容量が求められる電気自動車夜間道路標識灯UPS(Uninterrupted Power Supply)などの主電源または補助電源として非常に適し、このような用途でよく用いられている。

なお、高静電容量貯蔵装置は、小型化のために、図1に示したように円筒形状のものがよく用いられている。

図1を参照すれば、高静電容量貯蔵装置は、正極板と負極板との間にセパレータが介された状態で巻き取られて形成されたゼリーロール(Jelly roll)形態のセル組立体10と、前記セル組立体10を収容する金属ケース40と、金属ケース40の内部の上側と下側とにそれぞれ配置され、セル組立体10の負極板と正極板とにそれぞれ連結される内部ターミナル20と、内部ターミナル20の外部に結合する外部ターミナル30と、を含む。

高静電容量貯蔵装置において、特に、内部ターミナル20は、図2に示したように複数の電解含浸用の通孔22が平面部21に形成され、円形の外周を有する板状体からなる。また、内部ターミナル20の縁部には、外部ターミナル30の縁端と結合できるように垂直に延びたフランジ部23が設けられる。

内部ターミナル20が金属ケース40の内部に配置されたとき、平面部21の上面は外部ターミナル30の下部に接触し、前記平面部21の下面はセル組立体10の外部に露出した電極リード部11に接触する。

通常、高静電容量貯蔵装置は、常温過充電過放電過電圧のような異常動作時に電解質と電極との界面で副反応が進み、これによる副産物として気体が発生するようになる。このように気体が発生して内部に蓄積されれば、金属ケース40の内部圧力持続的に増加し、結局は金属ケース40が膨らむか、金属ケース40における弱い部分で気体が急激に排出されながら爆発が発生するようになる。

金属ケース40が膨らむ現象に係わり、金属ケース40の上端には、外部ターミナル30の方向へ曲げられるように形成されたカール加工部41が設けられる。

しかし、従来の高静電容量貯蔵装置は、板状の内部ターミナルがリード部全体に圧着されることによって流路が確保されにくくなり、内部ガス放出性能が良くないという問題があり、前記のようにカール加工部41が設けられるとしても金属ケース40の内部圧力の増加に効果的に対応しにくい。

また、従来の内部ターミナル20は、セル組立体10との結合時、下面が電極リード部11の全体に圧着することによって電解液浸透が困難となり、含浸工程が円滑に行われないという問題があるが、このような問題は高粘度の電解液の使用時にさらに深刻に現われる。

概要

本発明は、電極リード部を有するセル組立体が金属ケース内に設けられた電気エネルギー貯蔵装置であって、支持部、接続リーブ及び貫通部からなる内部ターミナルを含み、前記電極リード部は、前記内部ターミナルの支持部及び接続リーブによって圧着される一部と、前記内部ターミナルの貫通部に位置して形状が維持される他部と、を含むことを特徴とする電気エネルギー貯蔵装置を開示する。

目的

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、内部ターミナルと電極リード部との結合時、電極リード部の一部が圧着することなくその形状がそのまま維持されるようにして、電解液の含浸及び内部ガス放出性能を向上させることができる電気エネルギー貯蔵装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

電極リード部を有するセル組立体金属ケース内に設けられた電気エネルギー貯蔵装置であって、支持部121、接続リーブ122及び貫通部127から形成され、前記支持部121及び前記接続リーブ122の下面が前記電極リード部110の一部と接触する内部ターミナル120を含み、前記電極リード部110は、前記内部ターミナル120の支持部121及び接続リーブ122によって圧着される一部と、前記内部ターミナル120の貫通部127に位置して形状が維持される他部と、を含むことを特徴とする電気エネルギー貯蔵装置。

請求項2

前記内部ターミナル120の中心に前記支持部121が位置し、前記支持部121の周り一定間隔を有してバー形態で配列される接続リーブ122が形成されることを特徴とする請求項1に記載の電気エネルギー貯蔵装置。

請求項3

前記支持部121の中心には、電解含浸用の通孔124が形成されたことを特徴とする請求項2に記載の電気エネルギー貯蔵装置。

請求項4

前記内部ターミナル120の円周方向に延びて前記接続リーブ122を相互連結する少なくとも一つ以上の補強リーブ125をさらに含むことを特徴とする請求項2に記載の電気エネルギー貯蔵装置。

請求項5

前記電極リード部110は、切断装置によって前記接続リーブ122の両側面122aに対応する部分を切断した後、内部ターミナル120の形状に合わせて圧着されることを特徴とする請求項1に記載の電気エネルギー貯蔵装置。

請求項6

前記複数の接続リーブ122は、前記金属ケース150の内壁に対応するように端部にフランジ部126を形成することを特徴とする請求項2に記載の電気エネルギー貯蔵装置。

請求項7

前記電極リード部110に接触する前記内部ターミナル120の接触面積が、前記電極リード部110の全体断面積の60%以上であることを特徴とする請求項1に記載の電気エネルギー貯蔵装置。

技術分野

0001

本発明は、電気エネルギー貯蔵装置に関し、より詳しくは、電解液含浸性及び内部ガス放出性能を向上させることができる構造を有する電気エネルギー貯蔵装置に関する。

0002

本出願は、2015年1月14日出願の韓国特許出願第10−2015−0006839号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。

背景技術

0003

次世代の電気エネルギー貯蔵装置として脚光を浴びている高静電容量貯蔵装置とは、キャパシタ一種であるウルトラキャパシタ(Ultra Capacitor;UC)、スーパーキャパシタ(Super Capacitor;SC)、電気二重層キャパシタ(Electric Double Layer Capacitor;EDLC)などをいい、これは、電解コンデンサー二次電池との中間的特性を有するエネルギー貯蔵装置であって、高い効率と半永久寿命特性によって二次電池との併用及び代用が可能なエネルギー貯蔵装置である。

0004

高静電容量貯蔵装置は、メインテナンスが容易でなく、長期間の使用寿命が求められるアプリケーションに対しては、蓄電池の代わりに用いられることもある。高静電容量貯蔵装置は速い充放電特性を有し、これによって移動通信情報器機である携帯電話ノートブックPC、PDAなどの補助電源としてだけでなく、高容量が求められる電気自動車夜間道路標識灯UPS(Uninterrupted Power Supply)などの主電源または補助電源として非常に適し、このような用途でよく用いられている。

0005

なお、高静電容量貯蔵装置は、小型化のために、図1に示したように円筒形状のものがよく用いられている。

0006

図1を参照すれば、高静電容量貯蔵装置は、正極板と負極板との間にセパレータが介された状態で巻き取られて形成されたゼリーロール(Jelly roll)形態のセル組立体10と、前記セル組立体10を収容する金属ケース40と、金属ケース40の内部の上側と下側とにそれぞれ配置され、セル組立体10の負極板と正極板とにそれぞれ連結される内部ターミナル20と、内部ターミナル20の外部に結合する外部ターミナル30と、を含む。

0007

高静電容量貯蔵装置において、特に、内部ターミナル20は、図2に示したように複数の電解含浸用の通孔22が平面部21に形成され、円形の外周を有する板状体からなる。また、内部ターミナル20の縁部には、外部ターミナル30の縁端と結合できるように垂直に延びたフランジ部23が設けられる。

0008

内部ターミナル20が金属ケース40の内部に配置されたとき、平面部21の上面は外部ターミナル30の下部に接触し、前記平面部21の下面はセル組立体10の外部に露出した電極リード部11に接触する。

0009

通常、高静電容量貯蔵装置は、常温過充電過放電過電圧のような異常動作時に電解質と電極との界面で副反応が進み、これによる副産物として気体が発生するようになる。このように気体が発生して内部に蓄積されれば、金属ケース40の内部圧力持続的に増加し、結局は金属ケース40が膨らむか、金属ケース40における弱い部分で気体が急激に排出されながら爆発が発生するようになる。

0010

金属ケース40が膨らむ現象に係わり、金属ケース40の上端には、外部ターミナル30の方向へ曲げられるように形成されたカール加工部41が設けられる。

0011

しかし、従来の高静電容量貯蔵装置は、板状の内部ターミナルがリード部全体に圧着されることによって流路が確保されにくくなり、内部ガス放出性能が良くないという問題があり、前記のようにカール加工部41が設けられるとしても金属ケース40の内部圧力の増加に効果的に対応しにくい。

0012

また、従来の内部ターミナル20は、セル組立体10との結合時、下面が電極リード部11の全体に圧着することによって電解液の浸透が困難となり、含浸工程が円滑に行われないという問題があるが、このような問題は高粘度の電解液の使用時にさらに深刻に現われる。

発明が解決しようとする課題

0013

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、内部ターミナルと電極リード部との結合時、電極リード部の一部が圧着することなくその形状がそのまま維持されるようにして、電解液の含浸及び内部ガス放出性能を向上させることができる電気エネルギー貯蔵装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0014

上記の課題を達成するため、本発明は、電極リード部を有するセル組立体が金属ケース内に設けられた電気エネルギー貯蔵装置であって、支持部、接続リーブ及び貫通部から形成され、前記支持部及び前記接続リーブの下面が前記電極リード部の一部と接触する内部ターミナルを含み、前記電極リード部は、前記内部ターミナルの支持部及び接続リーブによって圧着される一部と、前記内部ターミナルの貫通部に位置して形状が維持される他部と、を含むことを特徴とする電気エネルギー貯蔵装置を提供する。

0015

前記内部ターミナルは、中心に前記支持部が位置し、前記支持部の周り一定間隔を有してバー形態で配列される接続リーブが形成され得る。

0016

前記支持部の中心には、電解質含浸用の通孔が形成され得る。

0017

本発明による電気エネルギー貯蔵装置は、前記内部ターミナルの円周方向に延びて前記接続リーブを相互連結する少なくとも一つ以上の補強リーブをさらに含み得る。

0018

前記電極リード部は、前記接続リーブの対応する部分が切断されて圧着されることが望ましい。

0019

前記複数の接続リーブは、前記金属ケースの内壁に対応するように端部にフランジ部が形成され得る。

0020

前記電極リード部に接触する前記内部ターミナルの接触面積が、前記電極リード部の全体断面積の60%以上であることが望ましい。

発明の効果

0021

本発明によれば、内部ターミナルと電極リード部との結合時、電極リード部の形状を一部そのまま維持することで電解液の浸透を円滑にして含浸性を著しく向上させることができ、内部ガス放出性能を改善させることができる。

0022

また、内部ターミナルをなす接続リーブの構造によって電極リード部の形状維持領域の面積接触抵抗が容易に調節できる。

図面の簡単な説明

0023

本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。

0024

従来技術による電気エネルギー貯蔵装置の構成の一部を示した断面図である。
図1における内部ターミナルの外観を示した斜視図である。
本発明の望ましい実施例による電気エネルギー貯蔵装置の構成の一部を示した断面図である。
図3において内部ターミナルとリード部との結合関係を示す斜視図である。
図3における内部ターミナルの構成を示した底面図である。
図5の斜視図である。
図5の変形例を示した底面図である。
図7の斜視図である。
本発明の望ましい実施例による電気エネルギー貯蔵装置の製造過程を示したフローチャートである。
セル組立体のリード部を接続リーブの側面に対応するように部分カットする例を概略的に示した平面図である。
セル組立体のリード部を圧着した例を概略的に示した平面図である。
図9において、リード部の圧着部分に内部ターミナルを配置した例を示した平面図である。

実施例

0025

図3は、本発明の望ましい実施例による電気エネルギー貯蔵装置の構成を示した断面図である。

0026

図3を参照すれば、本発明の望ましい実施例による電気エネルギー貯蔵装置は、セル組立体100と、前記セル組立体100を収容する円筒状の金属ケース150と、金属ケース150の端部の内部に配置されてセル組立体100と連結され、放射状の本体を備えた内部ターミナル120と、内部ターミナル120と接触して外部へ露出する外部ターミナル130と、を含む。

0027

セル組立体100としては、正極板及び負極板がセパレータを介した状態で一緒に巻き取られてゼリー・ロール形態をなす通常のウルトラキャパシタ用のセルを採用することができる。セル組立体100の両端面部には、前記正極板と負極板とがそれぞれ連結される電極リード部110が位置する。

0028

金属ケース150は、セル組立体100を収容可能な内部空間が形成された円筒状の本体を有する。望ましくは、金属ケース150は、アルミニウム円筒体であり得る。

0029

金属ケース150の長手方向の両端付近には、セル組立体100の電極リード部110と連結される内部ターミナル120が配置され、内部ターミナル120の外部には前記内部ターミナル120に接触する外部ターミナル130が配置される。図3においては、金属ケース150の上側における内部ターミナル120及び外部ターミナル130のみを示したが、金属ケース150の下側にも内部ターミナル及び外部ターミナルが備えられることは勿論である。

0030

外部ターミナル130は、金属ケース150の外部に露出し、金属ケース150の内周面に対応する円形の外周面を有し、全体的な形状は多様な3次元形態で構成され得る。

0031

外部ターミナル130の中心には、厚さ方向に延びた中孔140が形成される。中孔140は、例えば、自動復帰型安全弁141を取り付けるための空間として用いられるだけでなく、電解質を注入するためのパス真空作業のためのエアーベント(Air Vent)としても用いられる。

0032

外部ターミナル130に近い金属ケース150の上段には、金属ケース150の内方へ少し曲げられて(Curling)外部ターミナル130の離脱を防止するカール加工部151が設けられることが望ましい。

0033

内部ターミナル120は、図4に示したように、セル組立体100と結合する。即ち、内部ターミナル120は、セル組立体100の上に配置され、一部の電極リード部110と圧着及び溶接(Welding)される一方、他部の電極リード部110の形状を維持可能にその本体の厚さ方向に貫通させる。 電極リード部110の圧着程度と内部ターミナル120の厚さは、内部ターミナル120を貫通して持ち上がった電極リード部110の上端位置を決定する。 これによって、内部ターミナル120を貫通して持ち上がった電極リード部110の上端は、内部ターミナル120の上面よりも高く位置でき、あるいは、内部ターミナル120の上面と同一であるかまたは少し低く位置できる。

0034

前記のような内部ターミナル120と電極リード部110との結合関係を具現するために、内部ターミナル120は、図5及び図6に示したように所定形状の支持部121と、前記支持部121から放射状で延びた複数の接続リーブ122と、を含む。望ましくは、支持部121と接続リーブ122とは、金属板材によって一体で形成される。

0035

支持部121は、中心に電解質含浸用の通孔124が形成された所定形状の板状本体を備える。

0036

それぞれの接続リーブ122は、バー(Bar)形態からなり、支持部121の周りに一定間隔で配列され、支持部121と複数の接続リーブ122の下面は、電極リード部110のある一部と接触する。

0037

複数の接続リーブ122が一定の間隔を有して放射状で配列された構造によって、接続リーブ122と接続リーブ122との間には自然に空間123が形成される。この空間123は、内部ターミナル120を電極リード部110に結合するとき、電極リード部110の形状を維持させる貫通部(図12の127参照)としての役割を果たす。即ち、この空間123が貫通部127となる。

0038

内部ターミナル120は、接続リーブ122の端部が円筒状金属ケース150の内壁に対応するように垂直に上へ延びて形成されたフランジ部126を備える。フランジ部126は、外部ターミナル130の下部縁端を囲むことで密に結合する。

0039

図7及び図8に示したように、内部ターミナル120には、接続リーブ122を相互連結する少なくとも一つ以上の補強リーブ125が付加され得る。補強リーブ125は、内部ターミナル120に対する補強機能とともに電極リード部110との接触面積調節機能を提供し、望ましくは、接続リーブ122と一体をなし、内部ターミナル120の円周方向へ環状に延びて複数の接続リーブ122を相互連結する。

0040

図9は、本発明の望ましい実施例による電気エネルギー貯蔵装置を製造する主要過程を示す。

0041

図9を参照すれば、本発明の望ましい実施例による電気エネルギー貯蔵装置の製造方法は、先ず、ゼリー・ロール形態のセル組立体100を準備した後、リード部のカットティング(段階S100)、リード部の部分圧着(段階S110)、内部ターミナルの配置(段階S120)、レーザー溶接(段階S130)などの工程を順番に進むことで行われる。

0042

リード部カットティング工程(段階S100)においては、所定の切断装置を用いて図10に示したように、内部ターミナル120の接続リーブ122の両側面122aに対応する前記電極リード部110の一部101を切断し、支持部121に対応する電極リード部110は、カットしない状態で次の工程へ進む。

0043

リード部の部分圧着工程(段階S110)においては、所定の加圧装置を用いて前記部分カットされた領域に物理的圧力を加え、図11に示したように圧着部102を形成する。ここで、圧着部102の全体形状は、内部ターミナル120の形状に一致する。

0044

内部ターミナルの配置工程(段階S120)においては、図12に示したように、内部ターミナル120を圧着部102に配置する。ここで、電極リード部110において圧着部102以外の部分は、内部ターミナル120に形成された接続リーブ122の間の空間123を貫通するため、内部ターミナル120によって押圧されることなくその形状がそのまま維持される。ここで、内部ターミナル120は、電極リード部110の形状を可能なかぎりよく維持しながらも、電極リード部110に対して適正の接触面積を有するように個数と面積が決められた接続リーブ122を備えるべきである。内部ターミナル120と電極リード部110との接触抵抗特性を考慮すれば、電極リード部110に接触する内部ターミナル120の接触面積は、セル組立体100の外部に露出した電極リード部110の全体断面積の60%以上であることが望ましい。60%未満の場合は、内部ターミナル120と電極リード部110との接触抵抗が過度に増加するという問題がある。

0045

レーザー溶接工程(段階S130)においては、内部ターミナル120の支持部121及び接続リーブ122に対してレーザー溶接工程を行うことで、内部ターミナル120と電極リード部110との結合を完了する。

0046

前記のように内部ターミナル120と電極リード部110との結合が完了した後は、内部ターミナル120の外側に外部ターミナル130を結合し、金属ケース150の組立て、曲げ工程などを経って電気エネルギー貯蔵装置を密封処理する。

0047

本発明においては、リード部のカットティング工程(段階S100)の後、リード部の部分圧着工程(段階S110)を行ってから内部ターミナルの配置工程(段階S120)を行ったが、前記リード部のカットティング工程(段階S110)の後、リード部の部分圧着工程(段階S110)を省略し、内部ターミナル120を用いてリード部を部分圧着しながら内部ターミナルの配置工程(段階S120)を行うことも可能である。

0048

上述のように本発明の望ましい実施例による電気エネルギー貯蔵装置は、内部ターミナル120と電極リード部110との結合時、電極リード部110の形状を一部維持できるため、電解液の浸透及び内部ガスの放出が円滑に行われるという著しい効果を奏する。

0049

以上のように、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。例えば、上述の実施例及び図面において、内部ターミナル120及び電極リード部110が金属ケース150の上側に配置されるものとして図示及び説明したが、前記内部ターミナル120及び電極リード部110の構造及び結合関係は、金属ケース150の下側に配置される内部ターミナル及び電極リード部においても適用可能である。

0050

本発明を適用すれば、電解液の含浸及び内部ガス放出性能の改善によって工程効率及び安全性が向上した電気エネルギー貯蔵装置を具現することができる。

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • 株式会社GSユアサの「 非水電解質蓄電素子」が 公開されました。( 2020/10/29)

    【課題】十分な蓄電素子性能を発揮できる正極活物質を用いつつ、耐過充電性能に優れる大型の非水電解質蓄電素子を提供する。【解決手段】本発明の一態様は、ニッケル、マンガン及びコバルトからなる群より選択される... 詳細

  • トヨタ自動車株式会社の「 二次電池」が 公開されました。( 2020/10/29)

    【課題】捲回電極体への電解液の含浸が向上された構造を有する二次電池の提供。【解決手段】ここで開示される二次電池は、長尺なシート状の正極集電体に正極活物質層が形成された正極および長尺なシート状の負極集電... 詳細

  • 株式会社豊田自動織機の「 蓄電モジュール及び蓄電モジュールの製造方法」が 公開されました。( 2020/10/29)

    【課題】蓄電モジュール全体の剛性が確保されながら、電解液が蓄電モジュールの外部に漏れ出すことを抑制できる蓄電モジュール及び蓄電モジュールの製造方法を提供する。【解決手段】蓄電モジュール4は、金属製の一... 詳細

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ