KR100357950B1 - 밀폐전지 - Google Patents

Abstract

전지의 비정상적인 작동으로 내부 압력이 규정 이상으로 상승할 때 설정 압력 범위에서 정확하게 전류를 차단하여, 전지의 안전성을 확보할 수 있는 밀폐전지에 관한 것으로서, 발전수단을 수납하는 캔과; 그 캔의 개구에 결합 밀봉되는 가변 플레이트와; 상기 가변 플레이트의 상부 끝에 배치되는 터미널 캡과; 상기 가변 플레이트와 터미널 캡의 사이에 설치되어 가변 플레이트의 변형 압력에 의해 전단되는 전류차단수단과; 상기 전류차단수단은 트래버스와 그 트래버스에 형성된 파단부를 포함하는 절연인쇄기판, 상기 절연인쇄기판의 하부 및 상부에 형성된 하부 도전박막과 상부 도전박막, 상기 트래버스에 형성된 비아 홀, 그리고 상기 비아 홀 내부에 형성되어 하부 도전박막과 상부 도전박막을 연결하는 단자부를 포함하고; 상기 상부 도전박막은 일측 단부만이 터미널 캡과 접촉되도록 상기 트래버스 보다 짧게 형성되고, 상기 하부 도전박막은 상기 상부 도전박막에 반비례하는 길이비로 그 단부가 상부 도전박막과 일부 겹치도록 형성되며, 그렇게 설치된 상부 도전박막과 하부 도전박막의 겹치는 영역에 단자부를 설치하여 구성한다.

Description

밀폐전지{Sealed battery}

본 발명은 전지의 비정상적인 작동으로 내부 압력이 규정 압력 이상으로 상승할 때, 전류의 흐름을 차단하고 내부 가스 압력을 방출하여 전지의 안전성을 확보할 수 있도록 한 밀폐전지에 관한 것이다.

밀폐전지는 외관상 원통형과 각형으로 구분되고 양극 및 음극 물질에 따라 여러 가지로 분류되며, 그 중에서 리튬 이온의 이동에 따라 충, 방전이 이루어지는 전지의 일 예가 미합중국 특허 4,943,497호에 개시되어 있다.

여기에 개시된 원통형 밀폐전지는 과충전이나 이상 작동에 의해 전지의 내부 압력이 규정 이상으로 상승되고 폭발의 위험성까지 수반할 때, 그 압력에 의해 방폭밸브가 변형하고 그 변형에 의해 상기 방폭밸브의 돌기에 용접된 전극 리이드(leed)가 스트리퍼(stripper)에 의해 파단되어서 전류의 흐름을 차단하는 전류차단수단을 구비하여 이루어진다.

또한 상기 밀폐전지의 개선된 구조로서 미합중국 특허 5,418,082호에는 '전류차단수단을 갖는 밀폐전지"가 개시되어 있으며, 이것을 도 7에 도시하였다.

도 8에서 밀폐전지는 캔(2) 내부에 양극, 음극, 세퍼레이터 및 전해액으로 이루어지는 발전수단(4)을 수납한다. 그 캔(2)의 개구에 전지 내압을 받아 변형하는 안전밸브(6)를 절연 가스켓(8)을 개재하여 밀봉 결합한다. 안전밸브(6)의 상부에는 리드(12)를 설치하고, 중앙에는 발전수단(4)쪽으로 돌출된 돌기(6a)를 형성한다. 또한, 안전밸브(6)와 발전수단(4)의 사이에는 상기 돌기(6a)가 삽입되는 센타 구멍(14a)과 가스 구멍(14b)을 갖는 디스크(14)를 설치한다. 상기 디스크(14)의 하부에는 센타 구멍(14a)을 막는 금속 박판(16)을 설치하여 상기 발전수단(4)의 리이드(18)와 접속되게 한다. 안전밸브(6)의 돌기(6a)는 금속 박판(16)과 용접 결합하며, 안전밸브(6)와 디스크(14)의 사이에는 디스크 홀더(20)를 설치하고 있다.

여기서 전류차단수단(10)은 규정 이상으로 내압이 상승할 경우 안전밸브(6)가 변형되고, 그 변형에 의해 안전밸브(6)의 돌기(6a)와 금속 박판(16)의 용접 결합이 분리됨에 의해 전류를 차단하여 안전성을 실현한다.

그러나 상기한 전류차단수단(10)은 안전밸브(6)의 돌기(6a)와 금속 박판(16)의 용접 품질에 의해 작동 압력이 결정되는바, 이 경우에는 용접시 많은 파라미터(용접기의 파워, 에너지, 앰플러튜드(amplitude), 압력, 시간, 용접기의 간격, 소재 등)가 존재하기 때문에, 용접 조건을 정확하게 맞추기 어려우며 그에 따라 전류차단수단의 작동 산포가 큰 문제점이 있다. 또 상기 안전밸브(6)와 금속 박판(16)의 용접부는 시간이 경과함에 따라 전해액과의 반응에 의해 산화되거나 강도가 약해져, 외부 충격에 의해 쉽게 분리되는 등 작동 압력의 오차가 발생하며, 그 결과 전지의 안전성에 치명적인 영향을 미치게 된다.

앞서 설명한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 전지의 비정상적인 작동으로 내부 압력이 규정 이상으로 상승할 때 설정 압력 범위에서 정확하게 전류를 차단하여, 전지의 안전성을 확보할 수 있도록 함에 그 목적을 두고 있다.

상기 목적에 따라 본 발명에서는 발전수단을 수납하는 캔과; 그 캔의 개구에 가스켓을 개재하여 결합 밀봉되는 것으로 평판 형상이고, 전지 내압에 의해 외향 변형되는 가변 플레이트와; 상기 가변 플레이트의 상부 끝에 배치되는 터미널 캡과; 상기 가변 플레이트와 터미널 캡의 사이에 설치되어 양 부품을 통전하고, 상기 가변 플레이트의 변형 압력에 의해 전단되어 전류 흐름을 차단하는 전류차단수단과; 상기 전류차단수단은 상기 가변 플레이트의 변형 중심 상부를 가로지르도록 설치된 트래버스(traverse)와 그 트래버스에 형성된 파단부를 포함하는 절연인쇄기판, 상기 절연인쇄기판의 하부에 형성된 하부 도전박막, 상기 절연인쇄기판의 상부에 형성된 상부 도전박막, 상기 트래버스에 형성된 비아 홀(via hole), 그리고 상기 비아 홀 내부에 형성되어 하부 도전박막과 상부 도전박막을 연결하는 단자부를 포함하여 구성하고; 상기 상부 도전박막은 일측 단부만이 터미널 캡과 접촉되도록 상기 트래버스 보다 짧게 형성하고, 상기 하부 도전박막은 상기 상부 도전박막에 반비례하는 길이비로 그 단부가 상부 도전박막과 일부 겹치도록 형성되며, 그렇게설치된 상부 도전박막과 하부 도전박막의 겹치는 영역에 단자부를 설치한 밀폐전지를 제안한다.

상기한 파단부는 트래버스 및 도전박막에 구멍을 형성하여 구조적으로 취약하게 형성한 것으로 복수개를 설치할 수 있다.

상기한 절연인쇄기판은 트래버스의 양단에 연결된 링상부재를 포함한다.

상기한 전류차단수단은 터미널 캡과 접속되는 상부 도전박막의 일부 영역과 가변 플레이트와 접속되는 하부 도전박막의 일부 영역을 제외한 나머지 영역에 절연막을 도포하여 형성한다.

또 본 발명의 밀폐전지는 가변 플레이트에 안전변을 형성하여 방폭수단을 구성한다. 전류차단수단과 터미널 캡의 사이에는 전지가 안전 온도 이상으로 승온되면 전류 흐름을 억제 및 차단하는 전류제한기를 설치한다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 의한 밀폐전지를 도시한 단면도.

도 2는 실시예 1의 캡 어셈블리를 도시한 분해 사시도.

도 3은 실시예 1의 전류차단수단의 다른 예를 보인 분해 사시도.

도 4는 본 발명의 전류차단수단의 작동 상태를 보인 단면도.

도 5는 본 발명의 방폭수단의 작동 상태를 보인 단면도.

도 6은 본 발명의 실시예 2에 의한 밀폐전지를 도시한 단면도.

도 7는 실시예 2의 캡 어셈블리를 도시한 분해 사시도.

도 8은 종래의 밀폐전지를 도시한 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

22-캔 24-가스켓

26-캡 플레이트 28-발전수단

30-가변 플레이트 30a-보강 비이드

30b-안전변 34-터미널 캡

36-전류제한기 38-전류차단수단

382-절연인쇄기판 384-트래버스

384a-파단부 384b-비아 홀

388-하부 도전박막 390-상부 도전박막

392-단자부 394-절연막

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 설명한다.

본 발명에서는 밀폐전지의 일 예로서 리튬 이온의 이동에 따라 충, 방전이 이루어지는 원통형 케이스 구조에 대하여 설명한다. 하지만 각형 케이스 구조에도 적용할 수 있다.

실시예 1

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예 1에 의한 밀폐전지를 도시한 것이며, 특히 캡 어셈블리의 구성에 대하여 상세하게 보여주고 있다.

도시한 바와 같이 본 발명의 밀폐전지는 외관상 원통형 캔(22)과 그 상측 개구에 절연 가스켓(24)을 개재하여 결합 밀봉되는 캡 어셈블리(26)로 구성한다. 원통형 캔(22)은 내부에 양극, 음극, 상기 양극과 음극의 사이에 삽입된 세퍼레이터 그리고 전해액으로 구성된 발전수단(28)을 수납한다.

캡 어셈블리(26)는 캔(22)의 상단부 개구 내측에 가스켓(24)을 개재하여 결합되어서 내부를 밀봉하는 가변 플레이트(30)를 포함한다. 가변 플레이트(30)는 전지의 내부에서 발생한 압력에 의하여 그 압력이 작용하는 방향 즉 외측 방향으로 변형한다. 가변 플레이트(30)는 조립 단계에서 내측 방향(도면의 아래쪽 방향)으로 변형될 수 있는데, 본 발명에서는 이를 방지하기 위해 보강 비이드(30a)를 형성한다. 가변 플레이트(30)의 저면에는 발전수단(28)의 양극 및 음극 중에서 한 전극 예를 들어 양극에서 인출한 탭(32)을 용접하여 전기적으로 연결한다. 여기서 양극 및 음극 중 나머지 전극 예를 들어 음극은 도시하지 않은 탭 혹은 직접 접촉 방식에 의해 캔(22)과 전기적으로 연결된다.

가변 플레이트(30)의 상측 끝에는 통기공(34a)을 갖는 터미널 캡(34)을 설치하고, 그 아래쪽에 전류제한기(36)를 설치한다. 전류제한기(36)는 전지가 안전 온도 이상으로 승온될 때 급격하게 저항을 발생시켜 전류 흐름을 통제 및 차단하는 것이지만, 생략하여도 무방하다.(이하 전류제한기를 생략한 구성으로 설명한다.)

가변 플레이트(30)와 터미널 캡(34)의 사이에는 전류차단수단(38)를 설치한다. 전류차단수단(38)은 평상시 가변 플레이트(30)와 터미널 캡(34)의 사이에 설치되어 양 부품을 통전하고, 전지의 비정상적인 작동으로 내부 압력이 규정 이상으로 상승될 때 가변 플레이트(30)의 변형 압력에 의해 전단되어 전류 흐름을 차단한다. 전류차단수단(38)은 본 발명의 제 1 안전수단으로 사용된다.

이를 위하여 상기한 전류차단수단(38)은 가변 플레이트(30)와 터미널 캡(34)의 사이에 절연체를 설치하여 작동시 전기적인 회로가 끊어질 수 있도록 구성한 것으로, 상기 절연체로서 절연인쇄기판(382)을 사용한다. 절연인쇄기판(382)은 통상적인 인쇄회로기판(PCB)에 사용되는 것과 동일한 에폭시 계열의 수지로 제작한다. 절연인쇄기판(382)은 가변 플레이트(30)의 변형 중심 상부를 가로지르도록 형성된 트래버스(traverse)(384)와, 그 트래버스(384)의 양단에 연결되는 링상부재(386)로 구성하고, 상기 트래버스(384)에 가변 플레이트(30)의 변형 압력에 의해 전단되는 파단부(384a)를 형성하고 있다. 여기서 링상부재(386)는 생략할 수 있다. 파단부(384a)는 트래버스(384)에 구멍을 형성하여 구조적으로 취약하게 형성한 것이며, 상기 구멍은 트래버스(384)의 중앙 및 단부쪽에 각각 형성한다. 파단부(384a)는 하나 혹은 복수개의 구멍으로 형성할 수 있고, 도 3과 같이 구멍과 홈의 조합으로 형성할 수도 있다.

또 전류차단수단(38)은 가변 플레이트(30)와 터미널 캡(34)의 사이에 전기적인 연결 회로를 구성하기 위해, 상기 절연인쇄기판(382)의 하부에 하부 도전박막(388)을 형성하고 그 상부에 상부 도전박막(390)을 형성하며, 상기 트래버스(384)를 관통하는 파단부(384a) 구멍의 하나를 비아 홀(via hole)(384b)로 사용하고 그 내부에 단자부(392)를 형성하여 전기적인 회로를 구성한다. 단자부(392)는 도면과 같이 원통 혹은 원기둥 모양으로 형성할 수 있다.

하부 및 상부 도전박막(388)(390)과 단자부(392)는 카퍼(copper)나 솔더(solder) 재질로서 무전해도금 혹은 인쇄 방식을 이용하여 형성한다. 따라서 하부 및 상부 도전박막(388)(390)은 파단부(384a)의 위치에 구멍을 보유하게 된다.

하부 및 상부 도전박막(388)(390)은 도시한 바와 같이 절연인쇄기판(382)과 마찬가지로 링상 도전박막(388a)(390a)을 포함하지만, 이것은 생략하여도 무방하다. 또한 도 3과 같이 하부 및 상부 도전박막(388)(390)과 별개로 링상 도전박막(388a)(390a)을 형성할 수도 있다.

상부 도전박막(390)은 터미널 캡(34)과의 전기적인 접속을 위해 일부분만을 접촉한다. 예를 들어 링상 도전박막(390a)의 외주면을 터미널 캡(34)과 접촉하고, 파단부(384a)의 전단시 전기적인 연결을 끊기 위해 그 전체 길이를 상기 트래버스(384) 보다 짧게 형성한다. 또 하부 도전박막(388)은 링상 도전박막(388a)이 가변 플레이트(30)에 접촉되게 하고, 그 내측 단부 길이를 상부 도전박막(390)에 반비례하는 길이비로 짧게 형성하되, 그 단부를 상부 도전박막(390)의 일부와 겹치도록 형성한다. 상부 도전박막(390)과 하부 도전박막(388)의 겹치는 영역에는 파단부(384a)와 단자부(392)를 배치한다.

또한 본 발명의 전류차단수단(38)은 도 4와 같이 전지의 내압 상승에 의해 가변 플레이트(30)가 외향 돌출되고 그 압력에 의해 파단부(384a)가 끊어져 전류 흐름을 차단할 때, 상부 도전박막(390)이 터미널 캡(34)에 접촉되어 전류를 통하는 것을 방지하기 위해, 터미널 캡(34)과 접속되는 상부 도전박막(390)의 일부 영역 예를 들어 링상 도전박막(390a)의 일부 영역을 제외한 나머지 영역에 절연막(394)을 도포한다. 절연막(394)은 마찬가지의 이유 및 형상으로 하부 도전박막(388)에도 형성한. 절연막(394)은 절연잉크를 사용하여 형성할 수 있다.

이와 같이 구성된 캡 어셈블리는(26)는 캔(22)의 개구에 가스켓(24)을 개재하여 순차 적층된 후 캔(22)의 개구를 크림핑함에 의해 도 1의 상태로 조립되어진다.

이렇게 조립된 본 발명의 밀폐전지는 전지의 오용, 쇼트 및 기타 악조건에 의해, 전지 내압 상승과 가변 플레이트(30)의 변형 및 그 변형 압력에 의한 전류차단수단(38)의 파단부(384a)의 전단 작동으로, 도 4에 도시한 상태와 같이 전류 흐름을 차단하여 전지의 안전성을 실현한다.

파단부(384a)는 트래버스(384)의 중앙 혹은 양단부쪽이 끊어질 수 있지만, 도시한 바와 같이 중앙쪽이 끊어지는 것이 바람직하고, 이때 양단부쪽에 배치된 파단부(384a)는 중앙 부분과 함께 꺽어지므로 중앙 파단부의 복원 및 전기적인 접촉을 방지한다. 이때 중앙의 파단부(384a) 구멍을 비아 홀(384b)로 사용하고, 여기에 단자부(392)를 위치한다.

한편 본 발명의 밀폐전지는 상기 전류차단수단(38)의 작동 후에도 내압 상승이 계속될 수 있는데, 이를 고려한 제 2 안전수단으로 내부 가스를 배출시켜 폭발을 방지하는 방폭수단을 제공한다.

상기 방폭수단은 전지 내압에 의해 변형되는 상기 가변 플레이트(30)에 홈을 형성하여 취약하게 만든 안전변(30b)이며, 이것은 기계적인 방법이나 에칭 및 전기주형법으로 일정 깊이의 홈을 형성하므로 실현할 수 있다. 따라서 상기한안전변(30b)은 전지 내압의 상승이 계속될 때 도 5와 같이 파단되어 내부 가스 및 전해액을 배출한다.

실시예 2

도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예 2에 의한 밀폐전지를 보여주고 있다.

도면을 통하여 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 밀폐전지는 실시예 1과 같은 구성으로 이루어진다. 다만 본 실시예에서는 전류제한기(12)를 필수 구성으로 포함하고 있으며, 캡 어셈블리(26)를 구성함에 있어 구성을 단순화하기 위하여 전류차단수단(38)의 구성을 변형하고 있다.

보다 구체적으로 본 실시예의 전류차단수단(38)은 가변 플레이트(30)와 전류제한기(12)의 사이에 절연체로서 절연인쇄기판(382)을 설치하고, 상기 절연인쇄기판(382)은 가변 플레이트(30)의 변형 중심 상부를 가로지르도록 형성된 트래버스(384)와 그 트래버스(384)의 양단에 연결되는 링상부재(386)로 구성하고, 상기 트래버스(384)에 가변 플레이트(30)의 변형 압력에 의해 전단되는 파단부(384a)를 형성하여 구성한다. 여기서 링상부재(386)는 생략할 수 있다.

전류차단수단(38)은 가변 플레이트(30)와 전류제한기(12) 사이의 전기적인 연결을 위해, 상기 절연인쇄기판(382)의 상부에 상부 도전박막(390)을 형성하고, 그 하부에 하부 도전박막(388)을 형성하며, 상기 트래버스(384)를 관통하는 비아 홀(via hole)(384b)을 형성하고 그 내부에 단자부(392)를 형성하여 상부 및 하부 도전박막(390)(388)을 전기적으로 연결한다. 하부 도전박막(388)은절연인쇄기판(382)과 마찬가지로 링상 도전박막(388a)을 포함하지만, 이것은 생략하여도 무방하다.

본 발명의 전류차단수단(38)은 전류 흐름을 차단하기 위해, 터미널 캡(34)과 접속되는 상부 및 하부 도전박막(390)(388)의 일부 영역을 제외한 나머지 영역에 절연막(394)을 도포하여 형성한다.

한편 본 실시예에서 전류제한기(12)는 통상적으로 2매의 금속 박판(122)(124)의 사이에 카본과 폴리머의 혼합물(126)을 넣어 제조한 것으로, 전도성 폴리머 체인과 열에 의해 팽창하는 폴리머를 갖추어, 상기 폴리머의 팽창에 의해 전도성 폴리머 체인 결합이 일시적으로 끊어지는 작용에 의해 통전성을 떨어뜨리는 것이다.

여기서 본 실시예의 전류차단수단(38)을 구성하는 상부 도전박막(390)의 일측 단부는 전류제한기(12)의 하부 금속 박판(124)에 접속되며, 상기 하부 금속 박판(124)은 상부 도전박막(390)의 링상 도전박막 역할을 한다. 따라서 본 실시예에서는 전류차단수단(38)의 상부 도전박막(390)과 전류제한기(12)의 하부 금속 박판(124)을 일체로 형성할 수 있다.

이와 같이 구성된 본 실시예의 밀폐전지는 전지의 오용, 쇼트 및 기타 악조건에 의해, 전지 내압 상승과 가변 플레이트(30)의 변형 및 그 변형 압력에 의한 전류차단수단(38)의 파단부(384a) 전단 작동으로 전류 흐름을 차단하여 안전성을 실현한다.

이상에서 설명한 실시예 1, 2와 같이 구성된 본 발명의 밀폐전지는 전지의 오용, 쇼트 및 기타 악조건시 전지 내압 상승과 가변 플레이트(30)의 변형 및 그 변형 압력에 의한 전류차단수단(38)의 파단부(384a) 전단 작동으로, 도 4에 도시한 상태와 같이 전류 흐름을 차단하여 1차 수단으로 전지의 안전성을 실현한다. 이때 가변 플레이트(30)의 외향 변형되는 변위(ΔT)는 1㎜ 이하로 설정하는 것이 좋다.

또 본 발명에서는 가변 플레이트(30)를 평판으로 형성하고 있는데, 이것은 가변 플레이트(30)의 변형 압력이 전류차단수단(38)에 균일하고 넓은 분포로 접촉되도록 하기 위한 것으로, 궁극적으로는 작동 산포를 줄이는데 유용하다.

여기서 본 발명의 전류차단수단(38)은 그 작동을 정확하게 실현하기 위해, 복잡하고 많은 파라미터를 갖는 종래의 용접부 분리 방법과 달리, 파단부(384a)의 전단에 의해 본 발명의 전류차단 작동이 이루어지도록 한다. 본 발명의 전류차단 작동을 결정하는 파라미터는 상부 및 하부 도전박막(390)(388)과 트래버스(384)를 포함하는 두께(T1)와 폭(W), 재질 그리고 파단부(384a) 구멍의 직경이다. 여기서 본 발명의 전류차단 작동을 결정하는 파라미터가 여러 가지로 보여질 수 있지만, 상기 파라미터는 전류차단수단(38)을 제조한 후에는 불변이기 때문에 결국 파단부(384a)의 전단력 이라는 단일 파라미터로 작동 압력이 결정된다. 또한 상기 파단부(384a)의 전단력은 종래의 용접 방식과 달리 시간의 경과에 따른 산화나 전해액과의 반응이 배제됨으로써, 정확한 작동 압력을 유지할 수 있다.

예를 들어 본 발명과 종래 방식에 의한 전류차단 작동 압력의 분포와 시간의 경과에 따른 관계를 고려하여 테스트한 결과를 [표 1]을 통하여 설명한다. 여기서전류차단수단(38)은 파단부(384a)의 두께(T1)를 0.4㎜, 폭(W)을 2㎜, 그리고 구멍의 직경을 0.7㎜로 형성하여 테스트하였으며, 이때 작동 압력의 단위는 ㎏f/㎠이다.

구 분	본 발 명	종 래 기 술
	샘플1	샘플2	샘플3	샘플4	샘플5	샘플6	샘플7	샘플8	샘플9	샘플10
제품 출하시	11.10	12.30	12.20	12.40	13.10	11.2	13.8	10.4	15.3	17.4
1개월 경과후	11.10	12.30	12.20	12.40	13.10	11.0	13.5	10.2	15.0	17.1
6개월 경과후	11.05	12.25	12.16	12.30	13.05	10.5	12.8	9.7	14.6	16.4
1년 경과후	11.05	12.24	12.14	12.30	13.04	10.0	12.3	9.2	14.0	15.5

[표 1]을 통하여 알 수 있는 바와 같이 종래기술의 샘플들은 10.4∼17.4kgf/㎠로 매우 큰 작동 산포를 갖는 반면, 본 발명의 샘플들은 11.10∼13.10kgf/㎠로 작동 산포가 개선된 결과를 얻을 수 있다. 또한 종래기술에서는 시간이 경과함에 따라 작동 압력이 급격하게 떨어지지만, 본 발명에서는 1년이 경과한 후에도 작동 산포의 변화가 미미함을 알 수 있다.

또한 본 발명에서는 전지의 안전성을 확보하는 2차 수단으로 방폭수단을 제안하고 있다. 방폭수단은 전류차단수단(38)의 작동 후에도 전지의 내압이 계속적으로 증가할 때, 도 5와 같이 가변 플레이트(30)의 안전변(30b)이 파단되어 내부 가스를 배출하는 작용에 의해 전지의 폭발을 2차적으로 방지한다. 이때 전지 내부의 가스와 함께 전해액도 배출되므로 최종적으로는 전기화학 반응이 중단되어 안전성을 확보할 수 있다.

또 본 발명의 밀폐전지는 전류제한기(12)에 의한 3차 수단으로 폭발을 방지할 수 있다.

이상에서 설명한 실시예를 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명는 전류차단수단의 작동 파라미터로서 파단부의 전단력만을 사용하므로, 그 전류 차단시의 작동 산포를 최소화할 수 있고, 또한 장시간 사용후에도 전류차단 작동 압력이 초기 설정 상태를 그대로 유지하게 되므로, 정확하고 안전한 밀폐전지를 실현하는 효과를 얻을 수 있다.

또한 본 발명의 밀폐전지는 전류차단수단과 함께 방폭수단 및 전류제한기를 채용하므로 전지의 안전성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Claims (16)

1. 발전수단을 내부에 수납하고 그 중의 일 전극이 전기적으로 연결된 캔;

   절연 가스켓을 사이에 두고 상기 캔과 밀봉결합되며, 상기 발전수단의 타 전극이 전기적으로 연결된 평판 형상의 가변 플레이트;

   상기 가변 플레이트의 상부 끝에 배치되는 터미널 캡; 및

   상기 가변 플레이트의 상면에 인접 설치되어, 전지 내압이 정상일 때는 이들을 통전시키고, 전지 내압이 과다한 경우에는 상기 가변 플레이트의 외향 변형에 의해 전단되어 전류 흐름을 차단하는 전류차단수단;

   을 포함하고,

   상기 전류차단수단은, 상기 가변 플레이트의 변형 중심 상부를 가로지르도록 설치된 트래버스와 그 트래버스에 형성된 파단부를 포함하는 절연인쇄기판; 상기 절연인쇄기판의 하부에 형성된 하부 도전박막; 상기 절연인쇄기판의 상부에 형성된 상부 도전박막; 상기 트래버스에 형성된 비아 홀; 및 상기 비아 홀 내부에 형성되어 하부 도전박막과 상부 도전박막을 연결하는 단자부를 포함하며,

   상기 상부 도전박막은 일측 단부만이 터미널 캡과 접촉되도록 상기 트래버스 보다 짧게 형성되고, 상기 하부 도전박막은 그 단부가 상부 도전박막과 일부 겹치도록 형성되며, 상기 상부 도전박막과 하부 도전박막이 겹치는 영역에 상기 단자부가 형성된 밀폐전지.
2. 제 1 항에 있어서, 파단부는 트래버스 및 도전박막에 구멍을 형성하여 구조적으로 취약하게 형성한 것을 특징으로 하는 밀폐전지.
3. 제 1 항에 있어서, 파단부를 복수개 설치한 것을 특징으로 하는 밀폐전지.
4. 제 3 항에 있어서, 파단부는 트래버스의 중앙에 설치된 것을 특징으로 하는 밀폐전지.
5. 제 1 항에 있어서, 절연인쇄기판은 트래버스의 양단에 연결된 링상부재를 포함하는 밀폐전지.
6. 제 5 항에 있어서, 하부 도전박막은 링상부재에 형성된 링상 도전박막을 포함하는 밀폐전지.
7. 제 5 항에 있어서, 상부 도전박막은 링상부재에 형성된 링상 도전박막을 포함하는 밀폐전지.
8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 하부 및 상부 도전박막은 카퍼 혹은 솔더로 형성한 것을 특징으로 하는 밀폐전지.
9. 제 1 항에 있어서, 전류차단수단은 터미널 캡과 접속되는 상부 도전박막의 일부 영역과 가변 플레이트와 접속되는 하부 도전박막의 일부 영역을 제외한 나머지 영역에 도포되는 절연막을 포함하는 밀폐전지.
10. 제 9 항에 있어서, 절연막은 절연잉크를 도포 형성한 것임을 특징으로 하는 밀폐전지.
11. 제 1 항에 있어서, 가변 플레이트는 전지 내압에 의해 파단되는 안전변을 포함하는 밀폐전지.
12. 제 11 항에 있어서, 안전변의 파단 압력을 파단부의 전단 압력 보다 크게 설정한 것을 특징으로 하는 밀폐전지.
13. 제 11 항에 있어서, 전지 내압에 의해 변형되는 가변 플레이트의 변위를 1㎜ 이하로 형성한 것을 특징으로 하는 밀폐전지.
14. 제 1 항에 있어서, 가변 플레이트는 보강 비이드를 포함하여 구성된 것임을 특징으로 하는 밀폐전지.
15. 제 1 항에 있어서, 전류차단수단과 터미널 캡의 사이에, 전지가 안전 온도 이상으로 승온되면 전류 흐름을 억제 및 차단하는 전류제한기를 더 설치한 밀폐전지.
16. 제 15 항에 있어서, 전류제한기는 2매의 금속 박판 사이에 카본과 폴리머 혼합물을 삽입 형성한 것이고, 하부의 금속 박판과 전류차단수단의 상부 도전박막을 일체로 형성한 것을 특징으로 하는 밀폐전지.