KR19990051814A - 리튬이온 전지의 충.방전기 - Google Patents
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Abstract
목적 : 리튬이온 전지의 제조시 충·방전기에 발생할 수 있는 사고 원인를 미리 감지하여 사고를 예방하는데 적당하도록 한 안전장치가 내장된 리튬이온 전지의 충·방전기에 관한 것으로, 사고 발생의 원인이 되는 전해액의 누액을 감지할 수 있는 센서를 충·방전기에 내장 시켜 전해액 감지시 경보 및 배기가 자동적으로 이루어져 작업의 안전성을 향상시키고자 한다.
구성 : 전해액을 검출하는 전해액 감지센서와, 상기 전해액 감지센서가 유기성가스에 노출될 경우 전해액 누액 감지여부를 판단하여 경보신호를 발생 시킬 수 있도록 제어하는 감지회로부와, 상기 감지회로부의 전해액 누액여부에 의해 설비 비상정지부와, 경보수단부와, 배기제어장치부, 방재센터부에 경보신호를 전달하는 경보신호 발생부로 구성된다.
효과 : 사고 발생의 원인이 되는 전해액의 누액을 감지할 수 있는 센서를 충·방전기에 내장 시키므로 전해액 감지시 경보 및 배기가 자동적으로 이루어져 충·방전기의 안전성과 작업의 안전성을 증대 시킬 수 있다.
Description
본 발명은 리튬이온 전지의 충·방전기에 관한 것으로, 특히 리튬이온 전지의 제조시 충·방전기에 발생할 수 있는 사고 원인를 미리 감지하여 사고를 예방하는데 적당하도록 한 안전장치가 내장된 리튬이온 전지의 충·방전기에 관한 것이다.
일반적으로 2차전지는 재충전이 가능하고 소형 및 대용량화가 가능한 것으로서 대표적으로 니켈수소(Ni-MH) 전지와 리튬이온(Li-ion) 전지가 사용되고 있다.
여기서, 니켈수소 전지의 양극은 금속 산화물이 사용되고, 음극은 수소흡장 합금이 사용되어 충전시에는 음극에서 발생된 수소가 수소흡장 합금으로 흡수되고, 방전시에는 필요한 수소가 전해액 내로 방출 되어 충·방전이 반복된다.
이러한 니켈수소 전지는 양전극과 음전극 사이에 세퍼레이터를 삽입하여 서로 권취되며, 다시 일정크기의 캔 내부로 조립하여 그 내부에 전해액이 충전된 구조로 밀봉된다.
한편, 리튬이온 전지는 양극 활물질로 리튬-천이금속 산화물이 사용되고, 음극 활물질로 리튬금속과, 리튬합금 그리고 탄소와 탄소 복합체가 사용된다.
그리고 산소기, 질소기, 황산기등을 포함한 한 개 이상의 유기용매에 리튬염을 녹인 비수 전해액이 사용되고, 양극과 음극간에 리튬이온이 이동되어 기전력을 발생 시켜 충·방전이 이루어진다.
이러한 리튬이온 전지는 양극과 세퍼레이터 및 음극이 함께 권취되어 상기 음극과 접속된 캔의 내부에 수납되고,그 캔의 상부에 상기 양극과 접속된 캡 어셈블리가 설치되며, 캡 어셈블리에 형성된 주입구를 통해 전해액이 주입된 후, 밀봉되는 구조로 이루어진다.
그러나 리튬이온 전지 제조공정시 전지이상 또는 설비이상으로 인해 충·방전시 전지는 급격한 화학반응으로 내압이 상승하게 된다.
따라서, 전지내의 안전변이(Vent)가 개방(Open)되어 전해액이 누액되며 전해액으로 부터 유해가스, 가연성 가스가 발생된다.
이때, 발생된 HF등의 유해가스는 인체에 유독할 뿐 아니라, 가연성 가스의 발생으로 인해 화재가 발생할 수 있다.
따라서, 리튬이온 전지의 충·방전시 리튬이온 전지의 충·방전기의 안전장치는 충·방전기내 온도센서, 연기센서등을 사용하여 화재로 인한 열과 연기(CO)등을 감지한다.
그러나 종래의 리튬이온 전지의 충·방전중 안전장치에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.
충·방전기내 온도센서 연기센서등을 사용하는 경우에 있어서는 화재발생등 위험성이 극도로 고조된 시점에서 센서가 작동하므로 작업자가 대처하는데 어려움이 있다.
또한, 충·방전기내 안전장치는 작업자에 대한 이상상태 경보 즉 경보램프 및 경보음을 발생하거나 또는 충·방전기의 동작 정지등에 국한되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 사고 발생의 원인이 되는 전해액의 누액을 감지할 수 있는 센서를 충·방전기에 내장 시켜 전해액 감지시 경보 및 배기가 자동적으로 이루어지는데 적당한 리튬이온 전지의 충·방전기를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명의 안전장치를 내장한 리튬이온 전지의 충·방전기를 나타낸 구성 블록도
도면의 주요부분에 대한 부호 설명
10 : 전해액 감지센서 20 : 감지회로부
30 : 경보신호 발생부 40 : 설비비상정지부
50 : 경보수단부 60 : 배기제어장치
70 : 방재센터
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 리튬이온 전지의 충·방전기는 전해액을 검출하는 전해액 감지센서와, 상기 전해액 감지센서가 유기성가스에 노출될 경우 전해액 누액 감지여부를 판단하여 경보신호를 발생 시킬 수 있도록 제어하는 감지회로부와, 상기 감지회로부의 전해액 누액여부에 의해 설비 비상정지, 경보수단, 배기제어장치, 방재센터에 경보신호를 전달하는 경보신호 발생부로 구성됨을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 리튬이온 전지의 충·방전기에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 안전장치를 내장한 리튬이온 전지의 충·방전기를 나타낸 구성 블록도이다.
도 1에 도시한 바와같이 리튬이온 전지의 제조시 충·방전기에 있어서, 전해액을 검출하는 전해액 감지센서(10)와, 상기 전해액 감지센서(10)가 유기성가스에 노출될 경우 전해액 누액 감지여부를 판단하여 경보신호를 발생 시킬 수 있도록 제어하는 감지회로부(20)와, 상기 감지회로부(20)의 경보신호에 의해 설비 비상정지부(40), 경보수단부(50), 배기제어장치부(60), 외부의 방재센터(70)에 경보신호를 전달하는 경보신호 발생부(30)로 구성된다.
한편, 전해액은 EC(Ethyl Caarbonate), DMC(Dimethy Carbonate)등의 유기물을 사용하므로 전해액은 가연성이다.
따라서, 상기 전해액 감지센서(10)는 가연성 가스센서로 전해액 검출이 가능하며, 전해액 감지센서(10)는 충·방전기내의 전지 위치부에 내장한다.
여기서, 본 발명의 안전장치를 내장한 리튬이온 전지의 충·방전기의 동작에 대하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 전해액 감지센서(10)의 가연성 가스센서는 접촉연소방식(Catalytic combustion), 반도체 방식(Semiconductor)을 이용하여 전해액를 검출한다.
이때 상기 전해액 감지센서(10)가 전해액으로 부터 발생되는 유기성가스 또는 가연성가스가 노출될 경우 감지회로부(20)에 의해 전해액 누액을 감지한 후, 경보신호 발생부(30)에서 경보신호를 발생 시킬 수 있도록 제어한다.
여기서, 상기 감지회로부(20)는 상기 전해액 감지센서(10)의 전도도 변이에 따른 전압변화를 감지하여 설정값고 비교한 후, 전해액 누액을 판단한다.
그리고 상기 경보신호 발생부(30)는 경보신호를 충·방전기를 비상정지 시키는 설비 비상정지부(40)와, 작업자에게 전해액 누액여부를 전달하기 위한 경보수단부(50)와, 발생된 가스에 의한 가스중독, 화재발생, 폭발등의 사고발생을 방지하기 위해 외부에 설치된 충·방전설비의 배기량을 조절 제어하여 발생된 유기성가스를 충·방전 설비의 외부로 배출하는 배기제어장치(60)와, 전지공장의 화재,응급재난을 방재하는 방재센터(70)등에 전달한다.
이때, 상기 경보수단부(50)는 부저 또는 램프등을 이용하고, 상기 배기제어장치(60)는 배기밸프 또는 배기펌프등을 이용하며, 유기성가스를 외부로 배기할 수 있도록 배기밸프의 개폐, 배개펌프의 모터속도를 제어한다.
또한 2차적인 감지수단으로 연기센서(CO 가스센서), 온도센서등을 이용한다.
이상에서 설명한 바와같이 본 발명의 리튬이온 전지에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.
사고 발생의 원인이 되는 전해액의 누액을 감지할 수 있는 센서를 충·방전기에 내장 시키므로 전해액 감지시 경보 및 배기가 자동적으로 이루어지므로 충·방전기의 안전성과 작업의 안전성을 을 증대 시킬 수 있다.
또한, 전지공장의 방재센터에 신속히 알리므로 화재예방 및 방재효과를 높일 수 있다.
Claims (7)
- 전해액을 검출하는 전해액 감지센서와;상기 전해액 감지센서가 유기성가스에 노출될 경우 전해액 누액 감지여부를 판단하여 경보신호를 발생 시킬 수 있도록 제어하는 감지회로부와;상기 감지회로부의 전해액 누액여부에 의해 설비 비상정지부와, 경보수단부와, 배기제어장치, 방재센터에 경보신호를 전달하는 경보신호 발생부로 구성됨을 특징으로 하는 리튬이온 전지의 충·방전기.
- 제 1 항에 있어서,상기 경보신호 발생부는 충·방전기를 비상정지 시키는 설비 비상정지부와, 작업자에게 전해액 누액여부를 전달하기 위한 경보수단부와, 발생된 가스에 의한 가스중독, 화재발생, 폭발등의 사고발생을 방지하기 위해 설치된 충·방전설비의 배기량을 조절 제어하여 발생된 유기성가스를 충·방전 설비의 외부로 배출하는 배기제어장치와, 전지공장의 화재,응급재난을 방재하는 방재센터에 경보신호를 전달하는 것을 특징으로 하는 리튬이온 전지의 충·방전기.
- 제 1 항에 있어서,상기 전해액 감지센서는 가연성 가스센서를 이용하는 것을 특징으로 하는 리튬이온 전지의 충·방전기.
- 제 3 항에 있어서,상기 가연성 가스센서는 접촉연소방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 리튬이온 전지의 충·방전기.
- 제 3 항에 있어서,상기 가연성 가스센서는 반도체 방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 리튬이온 전지의 충·방전기.
- 제 2 항에 있어서,상기 배기제어장치는 발생가스를 외부로 배기할 수 있도록 배기밸프, 배기펌프를 이용하여 배기량을 조절하는 것을 특징으로 하는 리튬이온 전지의 충·방전기.
- 제 5 항에 있어서,상기 배기제어장치는 배기밸브의 개폐, 배기펌프의 모터속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 리튬이온 전지의 충·방전기.
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