KR100202928B1 - 유기 전해액 전지용 안전장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전해액의 팽창시 파열 디스크를 신속히 파열시키는 유기 전해액 전지용 안전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 중앙 돌출부에 벤트홀을 형성하는 상부캡과, 상기 상부캡의 하방에 위치한 파열 디스크, 그리고 중앙 관통공을 형성하며, 상기 파열 디스크를 내측에 고정시키는 커버를 구비하여, 내부의 가스가 고압, 고열의 가스가 상기 파열 디스크를 파열시키고, 커버의 중앙 관통공 및 상부캡의 벤트홀을 통해 외부로 배출됨으로서, 폭발의 확대를 사전에 제거되게 한 유기 전해액 전지의 방폭 구성에 있어서: 상부캡의 외주면에 내측으로 함몰시킨 V자형의 절개 플랜지를 형성하여, 폭발시 V자형의 절개 플랜지에 의해 팽창하는 파열 디스크를 신속히 파열시키는 것을, 특징으로 한다. 또한, 상기 파열디스크는, 그 하부면을 합성수지로 도포하여 상기커버에 융착시킨 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 유기 전해액 전지의 폭발 및 인명의 손상을 미연에 방지할 수 있고, 외부로부터 이물질의 유입을 방지하여, 파열디스크의 팽창 효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
Description
제1도는 종래 유기 전해액 전지의 분해 사시도.
제2도는 본 발명의 실시예를 나타내는 상부캡의 사시도로써,
(a)는 상부캡의 외주면에 V자형 절개 플랜지가 형성된 사시도이고,
(b)는 (a)의 V자형 절개 플랜지가 상부캡의 하부면의 일부분을 포함하여 형성된 상부캡의 사시도.
제3도는 본 발명에 실시예에 따른 유기 전해액 전지의 부분단면도로서,
(a)는 파열 디스크가 팽창된 상태의 단면도이고,
(b)는 파열 디스크가 V자형 절개 플랜지에 의해 파열된 상태의 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 상부캡 12 : 상부 돌출부
14 : 외주면 14a : V자형 절개 플랜지
16 : 하부면 30 : 커버
33 : 파열디스크 35 : 합성수지(폴리에스텔린)
40 : 가스킷 50 : 극판군
60 : 케이스
본 발명은 유기 전해액 전지에 관한 것으로, 더 상세하게는 전해액의 팽창시 파열 디스크를 신속히 파열시킴으로써, 파열디스크의 파열지연에 의한 화재 및 폭발의 가능성을 미연에 방지하는 유기 전해액 전지용 안전장치에 관한 것이다.
유기 전해액 전지는 이들의 전압이 잠재적으로 높고, 단위 중량당 에너지함량이 높으므로, 전지가 단전, 급속한 과충전, 급속한 방전 또는 쇼트 등의 위험한 환경조건에 처한 경우의 안정성이 주요문제점으로 대두되고 있다.
제1도는 종래 리튬건전지의 분해사시도이다. 도면을 참조하면, 통상적인 롤(rolled)원통형 구조의 리튬전지는 상단에 개구부(62)와 상부 외주에 요홈부(61)가 형성된 음극단자를 겸한 철제의 케이스(60), 케이스(60)의 개구부(62)를 통하여 요홈부(61)에 재치되는 양극단자를 겸한 철제 캡(10), 상기 케이스(60)와 캡(10)사이에 개재되는 가스킷(40)을 포함하며, 상기 케이스(60)내에는 폴리프로필렌 부직포제의 격리판을 중심으로 양극판과 음극판을 나선상으로 감아서 극판군(50)으로 구성하고, 상기 극판군은 제일 바깥주위에 음극판이 노출되게 감겨져서 수납되는 구성을 이룬다.
또한, 커버(30)는 케이스(60)내의 전해액이 팽창하는 경우 표면이 파열되어 팽창된 내부가스를 외부로 배출시키는 파열디스크(33)와, 완충역할을 하는 플라스틱 재질의 링 플레이트(32)가 내부에 겹쳐서 내장되어 있다. 그 커버(30)는 피티씨소자(20)를 개재하여 외부 양극단자를 이루는 캡(10)에 전기적으로 연결된다.
상기 피티씨소자(20)는 여러 가지 금속제를 서로 혼합하여 제조한 것으로서, 온도가 80℃ 이상 올라가게 되면 저항이 무한대가 됨으로써 전류가 캡(10)으로 흐르는 것을 방지하고, 중심부에 관통공(21)이 형성되며, 상기 캡(10)은 양극 접점역할을 하고 중심부에는 벤트홀(10a)이 형성되어 있다.
이와 같은 상태에서 리튬건전지를 사용하게 되면 극판군(50)과 전해액이 서로 반응하면서 발생시킨 전류가 애노드전극(51)과 캐소드전극(52)으로 흐르게 되어 휴대용 전자제품에 전원을 공급하게 된다.
만약 리튬건전지가 충격과 열에 의해 전해액이 팽창하게 되면 파열 디스크(33)가 파열되면서 팽창된 가스가 피씨티소자(20)의 관통공(21)과 캡(10)의 벤트홀(10a)을 통해 외부로 배출되어진다.
즉, 종래에는 리튬건전지내의 전해액이 충격과 열을 받아서 급격히 팽창하는 경우, 커버(30)내에 설치된 얇은 파열 디스크(33)가 파열되어 캡(10)의 벤트홀(10a)로 팽창된 가스가 배출시킴으로써 리튬건전지가 폭발되는 것을 방지하는 것이다.
그러나, 종래의 유기 전해액 전지는 화학반응에 의한 폭발발생이 급격하게 이루어지기 때문에, 팽창된 가스의 압력에 의한 파열 디스크의 파열이 지체될 경우, 케이스 내에서의 폭발 및 그 팽창압에 의해 케이스 자체가 파열됨으로써, 화재 및 인명의 손상을 야기시키는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 인출한 것으로, 별도의 부품을 추가함이 없이 상부캡의 외주면에 V자형의 절개플랜지를 형성하고, 파열 디스크의 하부면에 합성수지를 도포함으로서, 전해액의 팽창시 파열 디스크를 신속히 파열시키는 유기 전해액 전지용 안전 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 중앙 돌출부에 벤트홀을 형성하는 상부캡과, 상기 상부캡의 하방에 위치한 파열 디스크, 그리고 중앙 관통공을 형성하며, 상기 파열 디스크를 내측에 고정시키는 커버를 구비하여, 내부의 가스가 고압, 고열의 가스가 상기 파열 디스크를 파열시키고, 커버의 중앙 관통공 및 상부캡의 벤트홀을 통해 외부로 배출됨으로서, 폭발의 확대를 사전에 제거되게 한 유기 전해액 전지의 방폭 구성에 있어서:
상부캡의 외주면에 내측으로 함몰시킨 V자형의 절개 플랜지를 형성하여, 폭발시 V자형의 절개 플랜지에 의해 팽창하는 파열 디스크를 신속히 파열시키는 것을, 특징으로 한다.
상기 V자형 절개 플랜지는, 상기 상부캡의 하부면중 소정의 부분을 포함하여 형성시키며, 상기 상부캡의 외주면에 2개 이상 형성시키는 것이 바람직하다.
또한, 상기 파열 디스크는, 그 하부면을 합성수지로 도포하여 상기 커버에 융착 시키며, 이때 합성수지는 폴리에틸렌을 사용하여 파열디스크의 두께가 20~30μm이고, 폴리에틸렌이 10~30μm로 도포시키는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상술한다.
제2도 본 발명의 실시예를 나타내는 유기 전해액 전지의 상부캡의 사시도로써, (a)는 상부캡의 외주면에 V자형 절개 플랜지가 형성된 사시도이고, (b)는 (a)의 V자형 절개 플랜지가 상부캡의 하부면의 일부분을 포함하여 형성된 상부캡의 사시도이다.
본 발명에 따른 유기 전해액 전지는 제1도에서와 같은 구성을 이룬다.
즉, 중앙 개구부를 갖는 링 플레이트(32)와 파열 디스크(33)를 내측에 고정시키며 중앙 관통공(31)을 갖는 커버(30), 커버(30)의 상부면 배치되며 중앙 관통공(21)을 갖는 피티씨소자(20), 피티씨소자(20)의 상부면에 배치되고 중앙 돌출부(12)에 벤트홀(11)을 갖는 상부캡(10), 그리고, 상단에 개구부(62)를 형성하고 상측벽부의 내측으로 돌출부(63)가 형성되며, 전해액이 충전되는 케이스(60)를 포함한다.
또한, 극판군(50)은 격리판을 개재하여 양극판과 음극판이 나선상으로 감아져서 케이스(60)내의 돌출부(63)하부에 수납되며, 케이스(60)의 내부를 밀봉시키는 가스킷(40)은 상기 파열 디스크(33), 링 플레이트(32), 커버(30), 피티씨소자(20) 및 캡(10)을 고정시켜 잡아주며 케이스(60)의 내측 돌출부 상부에 설치된다.
이러한 유기 전해액 전지에 본 발명에 따른 안전 장치는 상기 상부 캡(10)에 구성된다.
즉, 제2도 (a)와 같이 상부캡(10)의 외주면(14)에 내측으로 함몰시킨 V자형의 절개 플랜지(14a)를 형성시킨 것이다. 이때, V자형의 절개 플랜지(14a)는 절단된 끝단이 유기 전해액 전지의 중심축 근처까지 이르도록 함몰시킨다.
상기와 같은 안전 장치의 구성을 이룬 유기 전해액 전지에 쇼트 등의 위험한 환경에 의하여 전해액이 팽창할 경우, 제3도 (a)와 같이 팽창하는 파열 디스크(33)가 상기 V자형의 절개 플랜지(14a)의 끝단에 접촉되어 쉽게 파열되어 내부 가스를 조기에 분출시킴으로써, 유기 전해액 전지가 폭발하는 것을 방지할 수 있다. 또한 제3도 (b)에 나타난바와 같이 이때 분출되는 가스가 상부캡(10)의 벤트홀(10a)뿐만 아니라 외주면(14)의 절단된 구멍으로 분배되어 분출됨으로서, 가스의 분출력을 감소시켜 고온의 가스에 의한 인명의 손상을 방지할 수 있다.
그리고, V자형 절개 플랜지(14a')는 제2도 (b)에 나타낸바와 같이 상부 캡(10)의 하부면(16)중 소정의 부분을 포함하도록 형성될 수 있다. 이때, V자형 절개 플랜지(14a')는 하부면(16)의 외측 방향으로 3분지 1 지점까지를 포함하도록 형성되는 것이 바람직하다. 이때 상부캡(10)의 측벽부와 하부면(16)사이의 절곡부를 어느 정도 유지시켜 절곡시킴으로써 V자형 절개 플랜지(14a')의 하방이 수직으로 유지하여 파열이 용이하게 이루어지게 되고 또한, 파열후 가스 내지는 분출이 그 V자형 절개 플랜지(14a')에 안내되어 비스듬하게 사선방향으로 이루어지게 된다.
또한, 이와 같은 V자형 절개 플랜지(14a)는 상부캡(10)의 외주면(14)에 2개 이상 형성시키도록 한다.
그리고, 전해액의 팽창시 파열 디스크(33)와 커버(30)사이에 형성된 틈새로 가스가 새어나와서, 파열 디스크(33)가 조기에 팽창하여 파열되지 못함으로서 발생되는 폭발을 방지하기 위하여, 파열 디스크(33)의 하부면을 합성수지(35)로 도포한 후, 200℃ 정도에서 상기 커버(30)에 융착시키도록 한다.
이와 같이 합성 수지(35)를 매개로 한 커버(30)와 파열 디스크(33)의 융착에 의하여, 전해액이 충진된 내부를 확실하게 밀폐시킴으로써, 외부 이물질의 유입을 방지하고, 전해액의 팽창시, 파열 디스크(33)를 신속하게 팽창시킬 수 있다.
상기 합성 수지(35)는 폴리에틸렌이 사용될 수 있으며, 이때 20~30μm의 두께인 파열 디스크(33)에 10~30μm 정도의 폴리에틸렌을 도포시키는 것이 바람직하다.
상기 본 발명인 상부캡(10)에 절개 플랜지를 형성하고, 파열 디스크 하부면에 폴리에틸렌을 도포하여 커버에 융착시킨 유기 전해액 전지의 파열 디스크의 파열압착을 시험하여 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다.
상기 표에서 알 수 있듯이 전해액의 팽창시, 종래에는 내부 압력이 평균 19,5kg/cm 에 이르러야 파열 디스크가 파열되었으나, 본 발명에 의한 안전장치를 형성시킬 경우 내부 압력이 평균 7.9kg/cm 에만 이르게 되면 파열 디스크를 파열시키며, 파열 디스크의 파열 압력도 균일하게 유지시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 유기 전해액 전지의 안전장치에 의하여, 내부 전해액 팽창시 파열 디스크를 조기에 파열 시켜서 내부 가스를 분출시킴으로서, 유기 전해액 전지의 폭발 및 인명의 손상을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다. 또한, 합성수지에 의하여 파열 디스크를 커버에 융착시킴으로써, 외부의 이물질의 유입을 방지하고, 파열 디스크의 팽창 효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
이상에서 본 발명의 일실시예에 따른 유기 전해액 전지의 안전장치에 관하여 설명하였으나 본 발명은, 이에 한정하지 아니하고, 당업자라면 여러가지로 그 응용과 변형이 가능할 것이다.
Claims (3)
- 상부캡(10), 상기 상부캡(10)의 하방에 위치한 파열 디스크(33), 그리고 중앙 관통공(30a)을 형성하며, 상기 파열 디스크(33)를 내측에 고정시키는 커버(30)를 구비하여, 내부의 가스가 고압, 고열로 되어 폭발되기 전에 상기 파열 디스크(33)를 파열시켜 외부로 배출됨으로서, 폭발의 확대를 사전에 제거되게 한 유기 전해액 전지의 방폭 구성에 있어서: 상부캡(10)의 외주면(14)에 내측으로 함몰시킨 V자형의 절개 플랜지(14a)를 형성하여, 폭발시 V자형의 절개 플랜지(14a)에 의해 팽창하는 파열 디스크(33)를 신속히 파열시키고 그 상부캡(10)의 외주면(14)의 절개된 부분을 통해 폭발가스를 분출시키는 것을 특징으로 하는 유기 전해액 전지용 안전장치.
- 제1항에 있어서, 상기 V자형의 절개 플랜지(14a)는, 상기 상부캡(10)의 하부면(16)중 소정의 부분을 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 유기 전해액 전지용 안전장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 V자형 절개 플랜지(14a)가 상기 상부캡(10)의 외주면(14)에 2개 이상 형성된 것을 특징으로 하는 유기 전해액 전지용 안전장치.
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