KR100416096B1 - Safety valve device and secondary battery applying such - Google Patents
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Abstract
안전변 장치와 이를 채용한 이차 전지를 개시한다. 본 발명은 양극판, 세퍼레이터, 음극판이 권취된 전지부가 삽입된 캔;과, 캔의 상부에 결합되는 캡 플레이트;와, 캡 플레이트에 절연체를 매개로 하여 결합되는 전극 단자;와, 전극 단자측에 설치되며, 전극 단자와 결합되는 결합되는 커버 부재와, 커버 부재에 장착되어 승강하는 가변 부재와, 전극 단자와 가변 부재 사이에 설치되어 전극 단자에 대하여 가변 부재를 압축시켜서 가스가 배출되는 통로를 제공하는 탄성바이어스 수단을 포함하는 것으로서, 전지의 과충전등으로 인하여 발생한 가스를 소정의 압력에서 자동적으로 가스배출경로를 통하여 외부로 배출하는 것이 가능하게 됨으로써, 전지의 파열을 방지하게 되어 전지의 신뢰성을 확보할 수가 있다.A safety valve and a secondary battery employing the same are disclosed. The present invention can be inserted into the battery unit wound around the positive electrode plate, the separator, the negative electrode plate; and the cap plate coupled to the upper portion of the can; and the electrode terminal coupled to the cap plate via an insulator; and installed on the electrode terminal side A cover member coupled to the electrode terminal, a variable member mounted on the cover member to move up and down, and provided between the electrode terminal and the variable member to provide a passage through which the gas is discharged by compressing the variable member with respect to the electrode terminal. It includes an elastic bias means, it is possible to automatically discharge the gas generated due to the overcharge of the battery to the outside through the gas discharge path at a predetermined pressure, thereby preventing the battery from rupturing to ensure the reliability of the battery There is a number.
Description
본 발명은 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전지의 내부로부터 발생된 가스를 자동적으로 외부로 배출하도록 구조가 개선된 안전변 장치와 이를 채용한 이차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery, and more particularly, to a safety valve and a secondary battery employing the improved structure to automatically discharge the gas generated from the inside of the battery to the outside.
리튬이차전지는 작동 전압이 3.6V로서, 전자장비전원으로 많이 사용되고 있는 니켈-카드뮴전지나, 니켈-수소전지의 3배에 해당되며, 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 측면에서 급속도로 신장되고 있는 추세이다.The lithium secondary battery has an operating voltage of 3.6V, which is three times higher than that of a nickel-cadmium battery or a nickel-hydrogen battery, which is widely used as an electronic equipment power source, and is rapidly increasing in terms of high energy density per unit weight. .
이러한 리튬이차전지는 주로 양극 활물질로는 리튬계 산화물, 음극 활물질로는 탄소재를 사용하고 있다. 리튬이차전지는 전해액의 종류에 따라 액체전해질전지와 고분자전해질전지로 분류된다. 일반적으로는, 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬이온전지라 하고, 고분자 전해질을 사용하는 전지를 리튬폴리머전지라고 한다. 리튬이차전지는 여러가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형과, 각형과, 파우치형등을 들 수 있다.The lithium secondary battery mainly uses a lithium oxide as a positive electrode active material and a carbon material as a negative electrode active material. Lithium secondary batteries are classified into liquid electrolyte batteries and polymer electrolyte batteries according to the type of electrolyte. Generally, a battery using a liquid electrolyte is called a lithium ion battery, and a battery using a polymer electrolyte is called a lithium polymer battery. Lithium secondary batteries are manufactured in various shapes, and typical shapes include cylindrical, rectangular, and pouch types.
리튬이온전지는 양극판, 세퍼레이터, 음극판순으로 설치되어 권취된 전지부가 캔내에 설치되고, 캔의 상부에 캡 조립체가 용접결합되어 있다. 캡 조립체에는 전지부로부터 인출된 전극 탭이 전기적으로 연결되는 전극 단자가 절연체에 의하여 절연되는 캡 플레이트가 마련되어 있다. 캡 플레이트에는 캔 내부에 전해액을 주입하기 위한 전해액 주입구와, 전지의 과충전등에 의한 이상유무시 발생되는 가스의 배출을 위한 안전변 장치가 설치되어 있다.The lithium ion battery is provided in the order of a positive electrode plate, a separator, and a negative electrode plate, and a wound battery part is installed in a can, and a cap assembly is welded to the top of the can. The cap assembly is provided with a cap plate which insulates an electrode terminal through which an electrode tab drawn out from the battery unit is electrically connected by an insulator. The cap plate is provided with an electrolyte inlet for injecting electrolyte into the can and a safety valve for discharging gas generated in the presence of abnormality caused by overcharging of the battery.
도 1은 일본 특개평 제9-180698호에 개시된 안전변 장치(10)를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing the safety valve 10 disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-180698.
도면을 참조하면, 상기 안전변 장치(10)는 금속재로 된 박스(11)와 이와 결합되는 커버(12)를 포함한다. 상기 박스(11)의 하부에는 압력공(11a)과, 제1 단자공(11b)이 형성되고, 상기 커버(12)에는 배기공(12a)과, 제2 단자공(12b)이 형성되어 있다. 또한, 상기 박스(11)의 하부에는 고무재로 된 패킹(13)이 배치되고, 상기 패킹(13)의 윗면에는 알루미늄막으로 된 쉬트(14)와, 베이스(15)가 순차적으로 설치되어 있다.Referring to the drawings, the safety valve 10 includes a metal box 11 and a cover 12 coupled thereto. A pressure hole 11a and a first terminal hole 11b are formed in the lower part of the box 11, and an exhaust hole 12a and a second terminal hole 12b are formed in the cover 12. . In addition, a packing 13 made of rubber material is disposed below the box 11, and a sheet 14 made of an aluminum film and a base 15 are sequentially provided on an upper surface of the packing 13. .
제1 단자(16)는 상기 베이스(15)의 돌출된 부분(15a)을 관통하여 있으며, 상부측은 직각으로 절곡되어서 상기 베이스(15)의 윗면에 밀착되어 있다. 상기 베이스(15)의 통공(15b)에는 이동편(17)이 설치되고, 상기 이동편(17)의 상부에는 용수철(18)이 설치되어 있다. 상기 용수철(18)은 대략 타원형이고, 그 표면이 쉬트(14)측으로 팽창되어 있다.The first terminal 16 penetrates the protruding portion 15a of the base 15, and the upper side thereof is bent at a right angle to closely contact the upper surface of the base 15. A moving piece 17 is provided in the through hole 15b of the base 15, and a spring 18 is provided above the moving piece 17. The spring 18 is substantially elliptical, and its surface is expanded to the sheet 14 side.
더욱이, 상기 베이스(15) 및 용수철(18)의 상부에는 절연판(19)이 설치된다. 상기 절연판(19)의 좌측에는 제2 단자(100)가 관통하고, 상기 제2 단자(100)가 커버(12)를 통하여 상방으로 돌출하고 있다. 상기 제2 단자(100)에는 절연링(110)과 도전링(120)이 끼워져있다. 여기서, 상기 용수철(18)의 양단은 제1 단자(16)와 제2 단자(100)와 접촉하여 있으며, 제1 단자(16), 용수철(18), 제2 단자(100) 순으로 도통 경로를 형성하고 있다.Furthermore, an insulating plate 19 is provided on the base 15 and the spring 18. The second terminal 100 penetrates through the left side of the insulating plate 19, and the second terminal 100 protrudes upward through the cover 12. An insulating ring 110 and a conductive ring 120 are inserted into the second terminal 100. Here, both ends of the spring 18 are in contact with the first terminal 16 and the second terminal 100, and the conductive paths are in order of the first terminal 16, the spring 18, and the second terminal 100. To form.
상기와 같은 안전변 장치(10)를 가지는 전지는 과충전 또는 단락등을 원인으로 하여 과전류가 흘러서 전지부로부터 가스가 발생하게 되면, 쉬트(14), 이동편(17), 용수철(18) 순으로 압력을 전달받게 된다. 이에 따라, 용수철(18)이 반전하게 되어 반대쪽으로 팽창하게 된다. 이러한 방법으로 제1 단자(16) 및 제2 단자(100)가 서로 격리되어서 도통 경로를 차단하게 되어서, 가스의 발생을 억제하게 되어서 내압의 상승이 정지하게 된다.When the battery having the safety valve device 10 as described above generates gas from the battery part due to overcurrent due to overcharge or short circuit, the pressure in the order of the sheet 14, the moving piece 17, and the spring 18 is applied. Will be delivered. As a result, the spring 18 is reversed and expands to the opposite side. In this way, the first terminal 16 and the second terminal 100 are isolated from each other to block the conduction path, thereby suppressing the generation of gas and stopping the increase in the internal pressure.
그런데, 종래의 안전변 장치(10)는 과충전과 같은 전지의 이상유무로 인하여 내압이 발생하고, 이로부터 발생되는 가스를 배출하기 위한 구조가 너무 복잡하고, 부품수도 많다는 문제점이 있다.However, the conventional safety valve 10 has a problem that the internal pressure is generated due to the abnormality of the battery such as overcharging, the structure for discharging the gas generated therefrom is too complicated, and the number of parts is also large.
또한, 상기 안전변 장치(10)는 가스의 배출과, 전류 차단이라는 두 가지 기능을 가지고 있지만, 많은 부품들의 결합으로 인하여 그 신뢰성을 확인하기가 어려우며, 캔의 내부에서 차지하는 공간이 많게 되어 고용량화에 한계가 있다.In addition, the safety valve 10 has two functions, the discharge of gas and the current interruption, but it is difficult to check the reliability due to the combination of many parts, the space occupied inside the can is limited to high capacity There is.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전지의 이상유무시 내부로부터 발생되는 가스를 탄성바이어스 수단을 이용하여 자동으로 배출가능하도록 구조가 개선된 안전변 장치와 이를 채용한 이차 전지를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems, to provide a safety valve and a secondary battery employing the improved structure so that it is possible to automatically discharge the gas generated from the inside when there is an abnormality of the battery using the elastic bias means. Its purpose is.
도 1은 종래의 안전변 장치를 도시한 단면도,1 is a cross-sectional view showing a conventional safety valve,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 도시한 사시도,2 is a perspective view of a secondary battery according to an embodiment of the present invention;
도 3은 도 2의 안전변 장치를 일부 절제하여 도시한 분해 사시도,3 is an exploded perspective view showing a part of the safety valve of Figure 2 by cutting off;
도 4는 도 2의 Ⅰ-Ⅰ선을 따라 절개한 정상 상태에서의 안전변 장치를 도시한 단면도,4 is a cross-sectional view showing a safety valve in the normal state cut along the line I-I of FIG.
도 5는 도 2의 Ⅰ-Ⅰ선을 따라 절개한 비정상 상태에서의 안전변 장치를 도시한 단면도.5 is a cross-sectional view showing a safety valve in an abnormal state cut along the line I-I of FIG.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명><Brief description of symbols for the main parts of the drawings>
20...전지 21...캔20 ... battery 21 ... can
22...캡 플레이트 23...전극 단자22. Cap plate 23 ... Electrode terminals
24...절연체 25...전해액 주입구24 Insulator 25 Electrolyte inlet
30...안전변 장치 31...커버 부재30 ... Safety valve 31 ... Cover member
32...가변 부재 33...중간 커버32 ... variable member 33 ... middle cover
34...탄성바이어스 수단34.Elastic bias means
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 이차 전지는,In order to achieve the above object, a secondary battery according to an aspect of the present invention,
양극판, 세퍼레이터, 음극판이 권취된 전지부가 삽입된 캔;A can into which a battery unit in which a positive plate, a separator and a negative plate are wound is inserted;
상기 캔의 상부에 결합되는 캡 플레이트;A cap plate coupled to the top of the can;
상기 캡 플레이트에 절연체를 매개로 하여 결합되는 전극 단자; 및An electrode terminal coupled to the cap plate via an insulator; And
상기 전극 단자측에 설치되며, 전지 내부로부터 내압이 적정치에 이르기 전에 발생된 가스를 자동적으로 배출하도록 가스배출통로가 형성된 안전변 장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.And a safety valve provided on the electrode terminal side, the gas discharge passage being formed to automatically discharge the gas generated before the internal pressure reaches a proper value from inside the battery.
또한, 상기 안전변 장치는 전극 단자와 결합되는 커버 부재와, 상기 커버 부재에 장착되어 가스 발생시 상부로 승강하는 가변 부재와, 상기 전극 단자와 가변 부재 사이에 설치되어 전극 단자에 대하여 가변 부재를 압축시켜서 가스가 배출되는 통로를 제공하는 탄성바이어스 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.The safety valve may include a cover member coupled to an electrode terminal, a variable member mounted to the cover member to move upward when gas is generated, and provided between the electrode terminal and the variable member to compress the variable member with respect to the electrode terminal. It characterized in that it comprises an elastic bias means for providing a passage through which the gas is discharged.
게다가, 상기 커버 부재는 상기 전극 단자의 아랫면에 결합되며, 상방으로 돌출한 장착부내에 가변 부재가 승강가능하도록 삽입되어서, 상기 전극 단자에 형성된 결합공을 통하여 외부로 노출된 것을 특징으로 한다.In addition, the cover member is coupled to the lower surface of the electrode terminal, the variable member is inserted into the mounting portion protruding upwards, it is characterized in that exposed to the outside through the coupling hole formed in the electrode terminal.
더욱이, 상기 전극 단자는 가변 부재의 상승시 전지 내부로부터 발생된 가스가 외부로 배출가능하도록 외부와 연통되는 공간부가 형성된 것을 특징으로 한다.Further, the electrode terminal is characterized in that the space portion is in communication with the outside is formed so that the gas generated from the inside of the battery can be discharged to the outside when the variable member is raised.
나아가, 상기 전극 단자와 가변 부재 사이에는 상기 가변 부재의 이탈되는 것을 방지하기 위하여 상기 장착부위에 덮혀지는 중간 커버가 더 설치된 것을 특징으로 한다.Furthermore, an intermediate cover which is covered on the mounting portion is further provided between the electrode terminal and the variable member to prevent the variable member from being separated.
본 발명의 다른 측면에 따른 안전변 장치는,Safety valve device according to another aspect of the present invention,
전극 단자와 결합되는 커버 부재;A cover member coupled to the electrode terminal;
상기 커버 부재에 결합되며, 전지로부터 발생되는 내압에 의하여 상기 전극단자의 결합공을 통하여 승강되는 가변 부재; 및A variable member coupled to the cover member and lifted through a coupling hole of the electrode terminal by internal pressure generated from a battery; And
상기 전극 단자와, 가변 부재 사이에 설치되어 내압 상승시 전극 단자에 대하여 가변 부재를 압축시켜 가스배출통로를 형성하는 탄성바이어스 수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.And an elastic bias means provided between the electrode terminal and the variable member to form a gas discharge passage by compressing the variable member with respect to the electrode terminal when the internal pressure rises.
게다가, 상기 전극 단자와, 커버 부재 사이에는 상기 가변 부재의 이탈을 방지하기 위하여 중간 커버가 더 설치된 것을 특징으로 한다.In addition, an intermediate cover is further provided between the electrode terminal and the cover member to prevent separation of the variable member.
더욱이, 상기 커버 부재에는 상기 전극 단자측으로 돌출한 장착부가 설치되고, 상기 장착부내에 가변 부재가 승강가능하게 삽입된 것을 특징으로 한다.Furthermore, the cover member is provided with a mounting portion protruding toward the electrode terminal side, and a variable member is inserted into the mounting portion so as to be liftable.
나아가, 상기 가스배출통로는 전지 내부로부터 내압상승시 장착부로부터 승강하고, 상기 중간 커버가 탄성바이어스 수단에 의하여 압축되어 가변 부재로부터 중간 커버, 전극 단자의 공간부를 통하여 형성된 것을 특징으로 한다.Further, the gas discharge passage is lifted from the mounting portion when the internal pressure rises from the inside of the battery, the intermediate cover is compressed by the elastic bias means, characterized in that formed through the space portion of the intermediate cover, the electrode terminal from the variable member.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 안전변 장치와 이를 채용한 이차 전지의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the safety valve and the secondary battery employing the same.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 것이다.2 illustrates a rechargeable battery according to an exemplary embodiment of the present invention.
도면을 참조하면, 이차 전지는 캔(21)이 마련되어 있다. 상기 캔(21)의 내부에는 전지부(미도시)가 설치되어 있다. 주지하는 바대로, 전지부는 양극 및 음극 활물질층이 각각 코팅된 양극 및 음극판이 절연막이 세퍼레이터를 사이에 두고 권취되어 있다. 양극 및 음극판으로부터 각각의 전극탭이 인출되어 전극 단자와 전기적으로 연결가능하다.Referring to the drawings, a can 21 is provided in a secondary battery. A battery unit (not shown) is provided inside the can 21. As is well known, the battery part is wound around the positive and negative electrode plates coated with the positive and negative electrode active material layers, respectively, with the insulating film interposed therebetween. Each electrode tab is drawn out from the positive and negative plates to be electrically connected to the electrode terminals.
상기 캔(21)의 상부에는 캡 플레이트가(22)가 설치되어 있다. 상기 캡 플레이트(22)에는 전지부로부터 인출된 어느 하나의 전극탭과 도통되는 전극 단자(23)가 절연체(24)를 매개로 하여 외부로 돌출되어 있다. 또한, 상기 캡 플레이트(22)에는 전해액을 주입하기 위한 전해액 주입구가 형성되고, 이 전해액 주입구는 볼(25)에 의하여 밀봉되어 있다. 한편, 상기 캡 플레이트(22)에는 전지(20)의 내부로부터 발생되는 가스를 배출하기 위한 안전변 장치(30)가 설치되어 있다.The cap plate 22 is provided at the top of the can 21. In the cap plate 22, an electrode terminal 23 conductive with any one of the electrode tabs drawn out from the battery unit protrudes outward through the insulator 24. In addition, an electrolyte injection hole for injecting an electrolyte is formed in the cap plate 22, and the electrolyte injection hole is sealed by a ball 25. On the other hand, the cap plate 22 is provided with a safety valve 30 for discharging the gas generated from the inside of the battery 20.
본 발명의 특징에 따르면, 상기 전지는 화성(formation) 공정시나 충전시에 과충전되거나, 고온에서 장시간 방치된 결과로서, 가스의 발생과, 내압의 증가로 전지가 부푸는 이른바 스웰링(swelling) 현상이 발생하게 되고, 심지어 폭발하게 되는데, 이러한 현상을 미연에 방지하기 위하여 전지가 소정의 압력에 도달하게 되면 발생된 가스를 자동적으로 외부로 배출하여 내압을 적절하게 조절하는 것이 가능하도록 전극 단자(23)측에 자동가스배출수단이 구비된 안전변 장치(30)이 설치되어 있다.According to a feature of the present invention, the battery is a so-called swelling phenomenon in which the battery swells due to gas generation and an increase in internal pressure as a result of being overcharged during a formation process or charging or being left for a long time at a high temperature. And even explode. In order to prevent this phenomenon, when the battery reaches a predetermined pressure, the electrode terminal 23 can be automatically discharged to the outside to properly adjust the internal pressure. Safety valve 30 having an automatic gas discharge means is installed on the side.
도 3은 도 2의 안전변 장치(30)를 분리하여 도시한 것이다.3 shows the safety valve 30 of FIG. 2 separately.
도면을 참조하면, 상기 안전변 장치(30)는 커버 부재(31)와, 상기 커버 부재(31)에 삽입되는 가변 부재(32)와, 상기 가변 부재(32)를 감싸는 중간 커버(33)와, 상기 중간 커버(33)의 윗면에 설치되는 탄성바이어스 수단(34)을 포함한다.Referring to the drawings, the safety valve 30 is a cover member 31, a variable member 32 inserted into the cover member 31, an intermediate cover 33 surrounding the variable member 32, It includes an elastic bias means 34 is installed on the upper surface of the intermediate cover 33.
보다 상세하게는 다음과 같다.In more detail as follows.
상기 안전변 장치(30)의 상부에는 도 2에 도시된 바와 같이 절연체(24)에 의하여 캡 플레이트(22)와 절연되는 전극 단자(23)가 마련되어 있다. 상기 전극단자(23)는 전지의 내부에 설치된 전지부의 극판중 어느 하나의 극판으로부터 인출된 전극탭과 전기적으로 연결되어 전극 단자로서 역할을 하게 된다.As shown in FIG. 2, an electrode terminal 23 insulated from the cap plate 22 by an insulator 24 is provided on the safety valve 30. The electrode terminal 23 is electrically connected to an electrode tab drawn from one of the pole plates of the battery unit installed inside the battery to serve as an electrode terminal.
이에 따라, 다른 극판으로부터 인출된 전극탭은 캔(21)과 접속되어 극성이 다른 전극 단자가 된다. 전극의 구조는 이외에도 상기 캡 플레이트(22)로 두 개의 전극 단자가 공히 설치되는 것도 가능하며, 상술한 것에 한정된 것이 아니고 다양한 형태로 가져갈 수 있다.As a result, the electrode tab drawn out from the other electrode plate is connected to the can 21 to form an electrode terminal having a different polarity. In addition to the structure of the electrode, the cap plate 22 may be provided with two electrode terminals in common, and the present invention is not limited to the above.
상기 전극 단자(23)는 평판부(23a)가 마련되고, 상기 평판부(23a)로부터 상방으로 돌출한 단자부(23b)를 포함한다. 상기 단자부(23b)는 그 내부를 통하여 공간부(23c)가 형성되어 있다. 또한, 상기 단자부(23b)의 내측으로 상기 평판부(23a)에는 안전변 장치(30)가 설치될 결합공(23d)이 형성되어 있다.The electrode terminal 23 is provided with a flat plate portion 23a and includes a terminal portion 23b protruding upward from the flat plate portion 23a. The terminal portion 23b has a space portion 23c formed therein. In addition, a coupling hole 23d on which the safety valve 30 is to be installed is formed in the flat plate 23a inside the terminal portion 23b.
상기 전극 단자(23)의 아랫면에는 커버 부재(31)가 면접촉하여 결합되어 있다. 상기 커버 부재(31)는 전도성을 가지는 소재로서, 전지(20) 내부에 설치된 전지부의 한 극판으로부터 인출된 전극탭이 용접되어 있다. 그리고, 상기 커버 부재(31)의 윗면에는 장착부(31a)가 형성되고, 상기 장착부(31a)에는 내부 공간인 삽입부(31b)가 형성되어 있다.The cover member 31 is coupled to the bottom surface of the electrode terminal 23 by surface contact. The cover member 31 is a conductive material, and electrode tabs drawn from one electrode plate of the battery unit provided inside the battery 20 are welded. In addition, a mounting portion 31a is formed on an upper surface of the cover member 31, and an insertion portion 31b which is an inner space is formed in the mounting portion 31a.
상기 삽입부(31b)에는 가변 부재(32)가 삽입되어 있다. 상기 가변 부재(32)는 가스 발생시 그 위치의 가변이 용이하도록 고무 재질로 되는 것이 바람직하다. 예컨대, 에틸렌-프로필렌-디엔-삼원공중합체(EPDM)를 예로 들 수 있을 것이다.The variable member 32 is inserted in the insertion part 31b. The variable member 32 is preferably made of a rubber material so as to easily change its position when gas is generated. For example, ethylene-propylene-diene-terpolymer (EPDM) may be mentioned.
상기 가변 부재(32)가 장착된 장착부(31a)에는 중간 커버(33)가 씌워져 있다. 상기 중간 커버(33)는 상기 커버 부재(31)상에 결합된 상태에서 상기 전극 단자(23)에 형성된 결합공(23d)을 통하여 돌출하여 있다. 상기 중간 커버(33)의 윗면(33a)과, 단자부(23b) 사이에는 탄성바이어스 수단(34), 이를테면 용수철이 설치되어 있다.The intermediate cover 33 is covered with the mounting portion 31a on which the variable member 32 is mounted. The intermediate cover 33 protrudes through a coupling hole 23d formed in the electrode terminal 23 in a state of being coupled onto the cover member 31. An elastic bias means 34, such as a spring, is provided between the upper surface 33a of the intermediate cover 33 and the terminal portion 23b.
상기와 같은 구조를 가지는 안전변 장치(30)의 제조 방법은 다음과 같다.The manufacturing method of the safety valve 30 having a structure as described above is as follows.
우선, 상기 커버 부재(31)의 장착부(31a)내에 형성된 삽입부(31b)를 통하여 상기 가변 부재(32)를 삽입한다. 상기 가변 부재(32)가 삽입된 커버 부재(31)는 그 상부에 중간 커버(33)를 씌우게 된다. 상기 중간 커버(33)를 씌우고 나면, 상기 중간 커버(33)의 윗면(33a)과, 전극 단자(23)의 단자부(23b)의 아랫면 사이에 탄성바이어스 수단(34)을 장착하게 된다. 이어서, 상기 단자부(23b)의 아랫면과, 상기 커버 부재(31)의 윗면을 면접착시킨 상태에서 가장자리를 따라서 스폿(spot) 용접을 수행한다.First, the variable member 32 is inserted through the insertion portion 31b formed in the mounting portion 31a of the cover member 31. The cover member 31 into which the variable member 32 is inserted covers the intermediate cover 33 on the upper portion thereof. After the intermediate cover 33 is covered, the elastic bias means 34 is mounted between the upper surface 33a of the intermediate cover 33 and the lower surface of the terminal portion 23b of the electrode terminal 23. Subsequently, spot welding is performed along the edge while the bottom surface of the terminal portion 23b and the top surface of the cover member 31 are bonded to each other.
상기 과정을 통하여 안전변 장치(30)가 전극 단자(23)에 결합되고 나면, 상기 전극 단자(23)는 절연체(24)를 매개로 하여 캡 플레이트(22)에 결합하여 캡 조립체를 완성하게 된다. 이후, 상기 캡 조립체를 양극판, 세퍼레이터, 음극판순으로 권취된 전지부가 내장된 케이스(21)에 용접하고, 전해액 주입구(25)를 통하여 전해액을 주입하게 되어 전지를 완성하게 된다.After the safety valve 30 is coupled to the electrode terminal 23 through the above process, the electrode terminal 23 is coupled to the cap plate 22 through the insulator 24 to complete the cap assembly. Thereafter, the cap assembly is welded to the case 21 in which the battery unit wound in the order of the positive electrode plate, the separator, and the negative electrode plate is embedded, and the electrolyte is injected through the electrolyte injection hole 25 to complete the battery.
상기와 같은 구조를 가지는 안전변 장치(30)가 자동적으로 가스를 배출시키는 과정을 살펴보면 다음과 같다.Looking at the process of automatically discharging the gas safety valve 30 having the above structure as follows.
도 4는 도 2의 Ⅰ-Ⅰ선을 따라 절개하여 정상 상태의 전지를 도시한 것이고, 도 5는 가스발생시 가스가 배출되는 상태를 도시한 것이다.4 illustrates a battery in a steady state by cutting along line II of FIG. 2, and FIG. 5 illustrates a state in which gas is discharged when gas is generated.
도 4 및 도 5를 참조하면, 전지의 정상 상태에서는 상기 단자부(23b)의 아랫면과, 중간 커버(33)의 윗면(33a) 사이에 설치된 탄성바이어스 수단(34)에 의하여 전지 내부에 주입된 전해액등의 누액을 방지하면서 기밀을 유지하고 있다.4 and 5, in the normal state of the battery, the electrolyte solution injected into the battery by the elastic bias means 34 provided between the lower surface of the terminal portion 23b and the upper surface 33a of the intermediate cover 33. Airtightness is maintained while preventing back leakage.
그러나, 전지의 과충전이나 화성공정시등에 의하여 이상이 발생할 경우에는 가스 발생으로 인하여 내압이 상승하게 된다. 이러할 경우에는 가스를 신속하게 배출하기 위하여 안전변 장치(30)가 작동하게 된다.However, when abnormality occurs due to battery overcharging or chemical conversion, internal pressure increases due to gas generation. In this case, the safety valve 30 is operated to quickly discharge the gas.
즉, 전지 내부의 압력의 상승으로 인하여 커버 부재(31)의 삽입부(31b)에 삽입된 가변 부재(32)는 하부로부터 압력을 받게 되고(화살표 방향), 이에 따라, 상기 가변 부재(32)는 상방으로 이동하게 된다. 상기 가변 부재(32)가 승강하게 되면, 이와 접촉된 중간 커버(33)도 공히 상승하게 되면서, 상기 탄성바이어스 수단(34)을 압축하게 된다.That is, the variable member 32 inserted into the insertion portion 31b of the cover member 31 is subjected to pressure from the bottom due to the increase in the pressure inside the battery (arrow direction), and thus the variable member 32 Will move upwards. When the variable member 32 is raised and lowered, the intermediate cover 33 in contact with it also rises, thereby compressing the elastic bias means 34.
이러한 일련의 연속적인 과정을 통하여, 상기 커버 부재(31)로부터, 가변 부재(32), 중간 커버(33), 단자부(23b)에는 화살표로 표시한 바와 같이 가스가 배출될 수 있는 통로가 형성된다. 이 가스배출통로를 따라서, 전지 내부로부터 발생된 가스는 전극 단자(23)의 공간부(23c)를 통하여 외부로 빠져나가게 된다.Through this series of continuous processes, a passage through which the gas can be discharged is formed in the variable member 32, the intermediate cover 33, and the terminal portion 23b from the cover member 31 as indicated by the arrow. . Along the gas discharge passage, the gas generated from the inside of the battery escapes through the space 23c of the electrode terminal 23 to the outside.
그 결과로, 전지의 과충전시등으로 인하여 발생된 가스는 소정의 압력에서 자동적으로 가스를 배출시키는 것이 가능하게 된다.As a result, the gas generated due to battery overcharge, etc., can be automatically discharged at a predetermined pressure.
본 출원인의 실험에 따른 본 발명의 전지와 종래의 전지의 과충전시 실험치에 대한 결과는 표 1에 도시된 바와 같다.The results of the experimental value upon overcharge of the battery of the present invention and the conventional battery according to the applicant's experiment are shown in Table 1.
여기서, 실시예 1은 본 발명에 따른 안전변 장치를 구비한 전지에 보호소자를 장착하지 않은 것이고, 실시예 2는 본 발명에 따른 안전변 장치를 구비한 전지에 보호소자를 장착한 것이고, 비교예 1은 종래의 전지에 보호소자를 장착하지 않은 것이고, 비교예 2는 종래의 전지에 보호소자를 장착한 것을 나타낸 것이다.Here, Example 1 is not equipped with a protective element in a battery provided with a safety valve according to the present invention, Example 2 is equipped with a protective element in a battery provided with a safety valve according to the present invention, Comparative Example 1 Denotes that the protection element is not attached to the conventional battery, and Comparative Example 2 shows that the protection element is attached to the conventional battery.
또한, 1C, 2C 및 3C는 방전율을 의미하는 것으로서, nC는 1/n 시간동안 전지의 용량만큼의 전류를 보내어 충전 및 방전을 수행한다는 것을 말하는 것이며, tm웰링량은 그 단위가 밀리미터이며, 파열여부는 10개의 표본에 대하여 파열된 전지수를 나타낸 것이다.In addition, 1C, 2C and 3C means the discharge rate, nC refers to the charging and discharging by performing the current as much as the capacity of the battery for 1 / n hours, the tm well amount is the millimeter, the burst Whether or not indicates the number of cells ruptured for 10 samples.
표를 참조하면, 1C, 2C, 3C 순으로 보호소자를 장착하지 않은 본 발명에 따른 전지는 실시예 1에서 보는 바와 같이, 3.01∼4.14, 3.67∼4.67, 4.01∼23.5 밀리미터정도 부풀었으며, 보호소자를 장착한 본 발명에 따른 전지는 실시예 2에서 보는 바와 같이, 3.23∼4.08, 3.55∼4.59, 3.88∼5.03 밀리미터정도 부풀었다.Referring to the table, as shown in Example 1, the battery according to the present invention without a protective device in the order of 1C, 2C, and 3C swelled about 3.01 to 4.14, 3.67 to 4.67, and 4.01 to 23.5 millimeters. As shown in Example 2, the battery according to the present invention was equipped with 3.23 to 4.08, 3.55 to 4.59, and 3.88 to 5.03 millimeters inflated.
반면에, 1C, 2C, 3C 순으로 보호소자를 장착하지 않은 종래의 전지는 비교예 1에서 보는 바와 같이, 4.23∼4.92, 4.87∼22.55, 19.87∼25.53 밀리미터정도 부풀었으며, 보호소자를 장착한 종래의 전지는 비교예 2에서 보는 바와 같이, 4.33∼4.88, 4.77∼5.11, 4.93∼5.22 밀리미터정도 부풀었다.On the other hand, the conventional battery without the protection element in the order of 1C, 2C, 3C swelled about 4.23 to 4.92, 4.87 to 22.55, 19.87 to 25.53 millimeters, as shown in Comparative Example 1 As shown in Comparative Example 2, the batteries of swelled 4.33 to 4.88, 4.77 to 5.11, and 4.93 to 5.22 millimeters.
또한, 1C, 2C, 3C 순으로 보호소자를 장착하지 않은 본 발명에 따른 전지는 실시예 1에서 보는 바와 같이 10개중에서 0, 0, 3개가 파열되었으며, 보호소자를 장착한 본 발명에 따른 전지는 실시예 2에서 보는 바와 같이 전혀 파열이 발생하지 않았다.In addition, the battery according to the present invention without the protection device in the order of 1C, 2C, 3C is ruptured 0, 0, 3 out of 10 as shown in Example 1, the battery according to the invention equipped with the protection device As shown in Example 2, no rupture occurred.
반면에, 1C, 2C, 3C 순으로 보호소자를 장착하지 않은 종래의 전지는 비교예 1에서 보는 바와 같이 10개중에서 1, 6, 10개가 파열되었으며, 보호소자를 장착한 종래의 전지는 비교예 2에서 보는 바와 같이 10개중에서 0, 1, 0개가 파열되었다.On the other hand, 1C, 2C, 3C in the order of the conventional battery without the protection element as shown in Comparative Example 1 1, 6, 10 of the 10 rupture, the conventional battery equipped with the protection element is Comparative Example As seen in 2, 0, 1, 0 of 10 were ruptured.
결과적으로, 본 발명에 따른 안전변 장치를 구비한 전지는 내압이 증가시 가스를 자동적으로 배출하는 것이 가능하게 되어서 종래의 전지보다 스웰링량이 현저하게 줄어든다는 것을 알 수 있다. 특히, 보호소자까지 장착한다면, 본 발명에 따른 전지는 보다 안전하다고 할 수 있을 것이다.As a result, it can be seen that the battery with the safety valve according to the present invention can automatically discharge the gas when the internal pressure increases, so that the swelling amount is significantly reduced compared with the conventional battery. In particular, if equipped with a protective element, the battery according to the present invention will be more safe.
이상의 설명에서와 같이, 본 발명의 안전변 장치와 이를 채용한 이차 전지는 전지의 과충전등으로 인하여 발생한 가스를 소정의 압력에서 자동적으로 가스배출경로를 통하여 외부로 배출하는 것이 가능하게 됨으로써, 전지의 파열을 방지하게 되어 전지의 신뢰성을 확보할 수가 있다. 또한, 가스를 배출하는 수단이 간단하게 되어서 제조공정이 용이하고, 제조원가를 낮출 수 있는 장점이 있다.As described above, the safety valve of the present invention and the secondary battery employing the same, it is possible to automatically discharge the gas generated due to the overcharge of the battery to the outside through the gas discharge path at a predetermined pressure, thereby rupturing the battery It is possible to ensure the reliability of the battery by preventing the. In addition, there is an advantage that the means for discharging the gas can be simplified to facilitate the manufacturing process and lower the manufacturing cost.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
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| KR20180045623A (en) * | 2016-10-26 | 2018-05-04 | 주식회사 인팩 | Check Valve Having Fluid Controller |
| KR101866288B1 (en) | 2016-10-26 | 2018-06-12 | 주식회사 인팩 | Check Valve Having Fluid Controller |
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| Publication number | Publication date |
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| KR20030032540A (en) | 2003-04-26 |
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