KR100412917B1 - 전지용 전류차단소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전지의 외장체와는 별체로 전지용 전류차단소자를 형성하고, 이 전지용 전류차단소자를 외장체의 좁은 면측의 측면에 설치하여 전지의 내압이 상승하여 면적이 넓은 측면이 팽창하였을 때에 면적이 좁은 측면이 오목형상으로 오목해지는 동작으로 전지의 한쪽 전극인 외장체와 외부 리드 사이의 전기회로를 확실하게 차단할 수 있는, 콤팩트하고 전지의 얇기를 저해하지 않는 전지용 전류차단소자를 제공하는 것이다.

이를 위하여 본 발명에서는 전지(1)의 외장체(2)는 서로 대향하는 위치에 배치되어 전지(1)의 내압상승에 의해 팽창 가능한 한 쌍의 제 1 측면(3)과, 이 제 1측면(3)이 팽창함으로써 오목형상으로 오목해지는 제 1 측면(3)보다 표면적이 작고, 또한 제 1 측면(3)에 인접하는 제 2 측면(4)으로 이루어지고, 이 제 2 측면(4)에 유지부재(5)를 설치하여 이 유지부재(5)에는 도전성의 접속부재(6)가 고정되어 접속부재(6)와 제 2 측면(4) 사이에 전로를 형성하고, 전지(1)의 내압이 상승하여 제 1 측면(3)이 팽창하면 제 2 측면(4)이 오목형상으로 오목해져 제 2 측면(4)과 접속부재(6) 사이의 전로를 차단하도록 되어 있다.

Description

전지용 전류차단소자{CURRENT BREAKING ELEMENT FOR BATTERY}

본 발명은 전지용 전류차단소자에 관한 것으로, 특히 리튬이온 2차 전지에 적합한 전지용 전류차단소자에 관한 것이다.

휴대전화, 카메라 일체형 비디오 테이프 레코더 등의 기기류는 소형, 박형이 요구되고 있어, 이들 기기류에 사용하는 전지에도 동일한 요구가 되고 있다. 이와 같은 소형, 박형의 전지로서 특히 리튬이온 2차 전지가 유력한 후보로서 받아들여지고 있다.

이와 같은 리튬이온 2차 전지에 충전을 행하는 경우에 충전이 종료하여도 더욱 충전을 행하거나, 규정된 전류보다도 큰 전류로 충전을 행하는 것 같은 이상한 사용법이 행해지면 리튬이온 2차 전지내에서 화학변화를 일으켜 가스가 발생하여 전지내압이 상승한다. 그렇게 하면 리튬이온 2차 전지를 둘러싸는 외장체가 팽창하여 외장체에 균열이나 파열이 발생하여 내부의 전해액이 흘러 나와 주위에 악영향을 미칠 염려가 있었다.

따라서 전지내압이 소정치 이상으로 상승하면 전지 내부의 발전체와 외장체에 설치된 외부 리드 사이의 전로를 차단하도록 하는 전지용 전류차단소자가 제안되고 있다.

이와 같은 종래의 전지용 전류차단소자는 예를 들면 전지의 내압상승에 의해 바깥쪽으로 팽창하는 방폭밸브가 전지의 금속통에 설치되어 있어, 이 방폭밸브가 바깥쪽으로 팽창함으로써 외부리드가 내부전극으로부터 박리되어 전로가 차단되도록 되어 있는 것이 있다.

또 다른 종래예는 각형 전지용으로서 외부전극의 안쪽 부근의 전지의 판면(넓은 면)에 다이어프램이나 그것을 사용한 전류차단소자, 또는 안전밸브 등을 조립한 것이 있다.

그러나 최근 사용되고 있는 리튬이온 2차 전지는 외장체가 얇은 금속판에 의해 형성되어, 두께가 3 내지 4 mm 정도로 매우 얇게 판형상으로 형성되어 있다.

그 때문에 이와 같은 종류의 박형 2차전지에 있어서는, 종래와 같은 다이어프램이나 각종 소자를 형성하는 구성에서는 형상이 큰 다이어프램을 사용한 전지용 전류차단소자를 설치하는 공간을 확보할 수 없는 등의 문제점이 있었다.

그 대책으로서 단순히 전지의 외장체의 면적이 넓은 측면에 다이어프램을 사용한 전류차단소자를 설치할 수는 있으나, 전지 전체의 두께가 두꺼워져 모처럼의 박형의 특성을 살릴 수 없다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 전지의 외장체와는 별체로 전지용 전류차단소자를 형성하고, 이 전지용 전류차단소자를 외장체의 면적이 작은 측면에 설치하여 전지의 내압이 상승하여 면적이 넓은 측면이 팽창하였을 때에 면적이 작은 측면이 오목형상으로 오목하게 들어가는 동작으로 전지의 한쪽 전극인 외장체와 외부 리드 사이의 전로를 확실하게 차단할 수 있는, 콤팩트하고 전지의 얇기를 살릴 수 있는 전지용 전류차단소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명에 관한 전지용 전류차단소자의 상면도,

도 2는 본 발명에 관한 전지용 전류차단소자의 요부 단면도,

도 3은 본 발명에 관한 전지용 전류차단소자의 하면도,

도 4는 본 발명에 관한 전지의 상면도,

도 5는 본 발명에 관한 전지의 사시도,

도 6은 본 발명에 관한 유지부재와 변형부재의 고정수단을 설명하는 도,

도 7은 본 발명에 관한 접속부재의 요부 단면도,

도 8은 본 발명에 관한 접속부재의 변형예를 나타내는 도,

도 9는 본 발명에 관한 하면에서 본 요부 확대도,

도 10은 본 발명에 관한 접속부재의 요부 상면도,

도 11은 본 발명에 관한 접속부재의 요부 단면도이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

D : 전지용 전류차단소자 1 : 전지

2 : 외장체 2a : 전극

2b : 상부측면 3 : 제 1 측면

4 : 제 2 측면 4a : 바닥부 측면

4b : 측면 5 : 유지부재

5a : 설치돌출부 5b : 설치부

5c : 완충벽 5d : 제 1 접합구멍

5e : 제 2 접합구멍 5f : 돌출부

6 : 접속부재 6a : 구멍

6b : 접합부 6c : 연결부

6d : 오목부 6f : 리브

6g : 리드접속부 7 : 완충재

8 : 변형부재 8a : 긴 구멍

8b : 평탄부 8c : 접합부

9 : 외부리드

상기 과제를 해결하기 위한 제 1 해결수단으로서, 본 발명의 전지용 전류차단소자는 내압상승에 의해 변형 가능한 전지의 외장체와, 이 외장체에 설치 가능한 절연성의 유지부재를 구비하고, 상기 외장체는 서로 대향하는 위치에 배치되어 상기 전지의 내압상승에 의해 팽창 가능한 한 쌍의 제 1 측면과, 이 제 1 측면이 팽창함으로써 오목형상으로 오목해지는 상기 제 1 측면보다 면적이 작고, 또한 상기 제 1 측면에 인접하는 제 2 측면으로 이루어지고, 이 제 2 측면에 상기 유지부재를 설치하고, 이 유지부재에는 도전성의 접속부재가 고정되어, 상기 접속부재에는 상기 접속부재와 상기 제 2 측면 사이에 전로를 형성하기 위한 접합부를 가지고, 상기 전지의 내압이 상승하여 상기 제 1 측면이 팽창하면 상기 제 1 측면이 오목형상으로 오목해져 상기 제 2 측면과 상기 접속부재 사이의 상기 전로를 차단하도록 하는 구성으로 하였다.

또 상기 과제를 해결하기 위한 제 2 해결수단으로서, 상기 전지는 상기 외장체가 대략 직사각형상의 판형상으로 형성되어 있는 구성으로 하였다.

또 상기 과제를 해결하기 위한 제 3 해결수단으로서, 상기 접속부재는 상기 접합부를 상기 제 2 측면에 직접 접합하여 상기 전로를 형성한 구성으로 하였다.

또 상기 과제를 해결하기 위한 제 4 해결수단으로서, 상기 제 2 측면과 상기접속부재 사이에 상기 제 2 측면의 상기 오목형상의 오목해짐에 따라 변형 가능한 도전성의 변형부재를 설치하고, 이 변형부재를 거쳐 상기 접속부재와 상기 제 2 측면사이에 상기 전로를 형성한 구성으로 하였다.

또 상기 과제를 해결하기 위한 제 5 해결수단으로서, 상기 접속부재는 상기 접합부를 상기 변형부재에 접합함과 동시에, 상기 변형부재를 상기제 2 측면에 고정하여 상기 전로를 형성한 구성으로 하였다.

또 상기 과제를 해결하기 위한 제 6 해결수단으로서, 상기 접합부는 상기 접속부재의 일부를 한쪽 끝 고정 지지형상, 또는 양쪽 끝 고정 지지형상중 어느 한쪽의 형상으로 펀칭형성하여 상기 접속부재를 연결부에서 연결하여 상기 접속부재에 일체 형성한 구성으로 하였다.

또 상기 과제를 해결하기 위한 제 7 해결수단으로서, 상기 연결부는 그 일부에 두께가 얇은 부를 설치한 구성으로 하였다.

상기 과제를 해결하기 위한 제 8 해결수단으로서, 상기 접속부재는 두께가 얇은 부재와 두께가 두꺼운 부재를 서로 압착한 것으로, 상기 연결부는 상기 두께가 얇은 부재로 이루어지는 구성으로 하였다.

또 상기 과제를 해결하기 위한 제 9 해결수단으로서, 상기 두께가 얇은 부재를 상기 외장체의 제 2 측면 또는 상기 변형부재의 재질과 동일하게 하고, 상기 두께가 두꺼운 부재를 외부리드의 재질과 동일하게 한 구성으로 하였다.

또 상기 과제를 해결하기 위한 제 10 해결수단으로서, 상기 외장체의 제 2 측면 및 상기 변형부재는 알루미늄으로 이루어지고, 상기 외부리드는 니켈로 이루어지는 구성으로 하였다.

또 상기 과제를 해결하기 위한 제 11 해결수단으로서, 상기 접합부는 상기 연결부를 상기 제 2 측면측으로 돌출 형성하여 오목부를 형성한 구성으로 하였다.

또 상기 과제를 해결하기 위한 제 12 해결수단으로서, 상기 접속부재의 상기접합부는 상기 오목부내에 완충재를 설치하도록 하는 구성으로 하였다.

또 상기 과제를 해결하기 위한 제 13 해결수단으로서, 상기 접속부재는 바깥 둘레부의 전체 둘레, 또는 적어도 일부가 위쪽, 또는 아래쪽으로 구부려져 형성되고, 이 구부림 부분을 상기 유지부재에 매설하여 설치한 구성으로 하였다.

또 상기 과제를 해결하기 위한 제 14 해결수단으로서, 상기 유지부재는 바깥 둘레부의 전체 둘레, 또는 적어도 일부를 상기 전지측과 반대방향으로 돌출시켜 완충벽을 형성한 구성으로 하였다.

또 상기 과제를 해결하기 위한 제 15 해결수단으로서, 상기 유지부재는 길이 방향의 양쪽 끝부가 상기 전지측으로 돌출하는 한 쌍의 설치 돌기부를 가지고, 이 설치 돌기부를 상기 외장체에 설치한 구성으로 하였다.

또 상기 과제를 해결하기 위한 제 16 해결수단으로서, 상기 접속부재는 길이방향으로 복수의 리브를 형성한 구성으로 하였다.

또 상기 과제를 해결하기 위한 제 17 해결수단으로서, 상기 접속부재는 표면측에 외부리드를 접속하기 위한 리드접속부를 적어도 2개소 설치하고, 상기 리브는 상기 표면측으로부터 오목하게 들어가 상기 유지부재측에 돌출형성하고, 상기 리드접속부를 평탄형상으로 형성한 구성으로 하였다.

또 상기 과제를 해결하기 위한 제 18 해결수단으로서, 상기 외부리드는 상기 유지부재에 형성한 상기 완충벽으로 가이드되어 상기 접속부재에 설치 가능하게 되어 있는 구성으로 하였다.

또 상기 과제를 해결하기 위한 제 19 해결수단으로서, 상기 유지부재와 상기 변형부재에는 상기 유지부재에 상기 변형부재를 설치하기 위한 고정수단을 형성한 구성으로 하였다.

또 상기 과제를 해결하기 위한 제 20 해결수단으로서, 상기 고정수단은 상기 변형부재의 길이방향의 양쪽 끝부 가까이의 위치에 형성한 한 쌍의 긴 구멍과, 상기유지부재의 길이방향의 양쪽 끝부 가까이의 위치에 상기 전지측에 돌출 형성한 설치부로 이루어지고, 이 설치부는 상기 긴 구멍의 길이방향에 대하여 여유를 가지고 끼워 맞춤 가능하게 하고, 상기 긴 구멍에 상기 설치부를 끼워 맞춘 상태에서상기 설치부의 선단을 코킹하여 상기 변형부재를 상기 유지부재에 설치하도록 하는 구성으로 하였다.

또 상기 과제를 해결하기 위한 제 21 해결수단으로서, 상기 변형부재는 상기 한 쌍의 긴 구멍 사이에 상기 제 2 측면에 접촉 가능한 평탄부를 가지고, 이 평탄부를 상기 제 2 측면측으로 돌출시켜 상기 긴 구멍을 형성한 부분과 상기 평탄부에 단차를 형성한 구성으로 하였다.

또 상기 과제를 해결하기 위한 제 22 해결수단으로서 상기 변형부재는 길이방향의 대략 중앙부에 상기 접속부재의 상기 접합부가 접합 가능한 접합부가 형성되고, 이 변형부재의 접합부와 상기 긴 구멍이 형성된 부분 사이의 상기 평탄부가 상기 긴 구멍이 형성된 부분보다 폭이 좁게 되어 있는 구성으로 하였다.

이하, 본 발명의 전지용 전류차단소자의 일 실시형태를 도 1 내지 도 8에 의거하여 설명한다. 먼저 도 1은 본 발명에 관한 상면도, 도 2는 본 발명에 관한 요부 단면도이고, 도 3은 본 발명에 관한 하면도이고, 도 4는 본 발명에 관한 전지의 상면도이고, 도 5는 본 발명에 관한 전지의 사시도이고, 도 6은 본 발명에 관한 유지부재와 변형부재의 고정수단을 설명하는 도면이고, 도 7은 본 발명에 관한 접속부재의 요부 단면도이고, 도 8은 본 발명에 관한 접속부재의 변형예를 나타내는 도이고, 도 9는 본 발명에 관한 하면에서 본 요부 확대도이고, 도 10은 본 발명에 관한 접속부재의 요부 상면도, 도 11은 본 발명에 관한 접속부재의 요부 단면도이다.

먼저 본 발명의 전지용 전류차단소자(D)의 일 실시형태를 도 1 내지 도 5에서 설명하면, 예를 들면 각진형의 리튬이온 2차 전지로 이루어지는 전지(1)가 2점쇄선으로 나타내는 부분에 배치되어 있다. 이 전지(1)는 도 5에 나타내는 바와 같이 외장체(2)가 대략 직사각형상의 판형상의 박형으로 형성되고, 내부에 발전체(도시 생략)가 수납되어 외장체(2)에 의해 내부가 밀폐되어 있다.

상기 외장체(2)는 외부전극(양극)(2a)을 가지는 상부측면(2b)과, 서로 대향하는 면적이 넓은 한 쌍의 제 1 측면(3)과, 이 제 1 측면(3)에 인접하여 제 1 측면 (3)보다 면적이 작은 제 2 측면(4)으로 구성되어 있다.

이 제 2 측면(4)은 제 1 측면(3)에 인접하는 바닥부 측면(4a)과 서로 대향하는 한 쌍의 측면(4b, 4b)으로 이루어져 있다.

그리고 상부 측면(2b)은 절연성이 있음과 동시에 경질이고 가요성이 없는 재료로 형성되어 전지(1)의 내압이 상승하여 제 2 측면(4)이 변형되어도 이 변형에 따라 변형하지 않도록 되어 있다. 또 제 1 및 제 2 측면(3, 4)은 가요성을 가지는 얇은 금속재료로 이루어지고, 전지(1)의 내압상승에 의해 팽창 또는 수축하도록 변형 가능하게 되어 있다.

또 제 1, 제 2 측면(3, 4)은 도전성이 있어 전극의 하나인 예를 들면 음극으로서 이용가능하게 되어 있다.

이와 같은 전지(1)는 충전시에 충전이 종료하여도 더욱 충전을 행하는 과충전을 행하거나, 또는 규정된 전류보다도 큰 전류로 충전이 행하여지면 전지(1)내에서 화학변화를 일으켜 내부에 가스가 발생하여 전지내압이 상승한다.

그렇게 하면 전지(1)의 외장체(2)는 도 4에 나타내는 바와 같이 서로 대향하는 면적이 넓은 제 1 측면(3, 3)이 화살표(A)의 바깥 방향으로 팽창한다. 이 때의제 1 측면(3)은 도 5에 나타내는 중앙부 부근이 제일 크게 팽창한다.

그리고 이 제 1 측면(3)이 화살표(A)의 바깥 방향으로 팽창하면 이 제 1 측면(3)에 인접하는 각각의 제 2 측면(4)(4a, 4b)은 팽창한 제 1 측면(3)으로 인장되어 각각의 제 2 측면(4)(4a, 4b)의 중앙부근이 화살표(B), 화살표(C)방향으로 오목형상으로 오목하게 변형된다.

본 발명의 전지용 전류차단소자(D)는 전지(1)의 내압이 상승하였을 때에 제 2 측면(4)(4a, 4b)이 오목형상으로 오목해지는 성질을 이용한 것으로, 본 발명의 전지용 전류차단소자(D)를 도 2에 나타내는 바와 같이 예를 들면 외장체(2)의 제 2 측면(4)인 바닥부 측면(4a)에 설치한 것으로 설명한다.

먼저 본 발명의 전지용 전류차단소자(D)는 외장체(2)의 제 2 측면(4)(4a)에 설치 가능한 절연성의 폴리프로필렌 등으로 이루어지는 유지부재(5)가 배치되어 있다.

이 유지부재(5)는 도 2에 나타내는 바와 같이 좌우방향의 길이방향으로 가로로 길게 형성되어, 길이방향의 양쪽 끝부가 전지(1)측으로 돌출하는 한 쌍의 설치 돌기부(5a, 5a)가 형성되고 있다. 상기 유지부재(5)는 외장체(2)의 바닥부 측면 (4a)을 한 쌍의 설치 돌출부(5a, 5a)로 끼워 유지하여 외장체(2)에 설치하도록 되어 있다.

또 유지부재(5)는 한 쌍의 설치 돌기부(5a, 5a)의 안쪽에 뒤에서 설명하는 변형부재(7)를 고정하기 위한 고정수단인 설치부(5b, 5b)가 형성되어 있다. 이 설치부(5b)는 도 6에 나타내는 바와 같이 원주형상으로 돌출형성되어, 선단부가 열코킹 등에 의해 코킹 가능하게 되어 있다.

또 유지부재(5)는 바깥 둘레부의 전체 둘레, 또는 적어도 일부를 전지(1)와 반대방향의 도시 위쪽으로 돌출시켜 완충벽(5c)이 형성되어 있다. 이 완충벽(5c)은 본 발명의 전지용 전류차단소자(D)를 설치한 전지(1)를 잘못하여 떨어트렸을 때의 댐퍼의 작용을 하도록 되어 있다.

또 유지부재(5)는 중앙부에 대략 직사각형상의 제 1 접합용 구멍(5d)이 관통형성되어 있다. 상기 제 1 접합구멍(5d) 근방의 도시 좌우에는 원형상의 제 2 접합용 구멍(5e, 5e)이 관통형성되고, 이 제 2 접합용 구멍(5e, 5e)의 주위에는 둥근 고리형상의 돌기부(5f, 5f)가 돌출벽(5c)과 동일한 높이로 돌출 형성되어 있다.

또 도 2에 나타내는 유지부재(5)의 상면에는 도전성인 니켈 등의 금속판으로 이루어지는 접속부재(6)가 설치되고, 이 접속부재(6)는 바깥 둘레부의 전체 둘레, 또는 적어도 일부가 위쪽 또는 아래쪽으로 구부려 형성(도시 생략)되고, 이 구부림 부분을 유지부재(5)에 인서트성형 등에 의해 매설하여 설치되어 유지부재(5)에 일체화되어 있다.

그 때문에 유지부재(5)는 강도가 향상되어 외부응력이 가해지더라도 변형하기 어렵게 되어 있다.

또 접속부재(6)는 도 2에 나타내는 바와 같이 유지부재(5)의 돌기부(5f, 5f) 주위가 펀칭 형성되고, 그 안 둘레부가 아래쪽으로 구부려져 유지부재(5)에 매설되어 있다.

또 접속부재(6)는 길이방향의 중앙부 부근에 2개의 대략 ㄷ자형상의 구멍(6a, 6a)이 도시 상하방향으로 대향상태로 펀칭 형성되어 있다. 이 2개의 구멍 (6a, 6a)에 끼워진 위치에 접합부(6b)가 형성되고, 이 접합부(6b)는 도시 좌우 양쪽 끝부의 연결부(6c, 6c)가 접속부재(6)에 연결되어 양쪽 끝 고정 지지형상으로 형성되어 있다.

또 접합부(6)는 연결부(6c)가 제 2 측면(4)측으로 돌출 형성되어 도 7에 나타내는 바와 같이 오목부(6d)가 설치되어 있다.

또 연결부(6d)는 도 1에 나타내는 바와 같이 접합부(6c)보다 폭이 좁게 형성되어 있다. 또 접합부(6b)는 도 7에 나타내는 바와 같이 연결부(6c)의 일부에 두께가 얇은 부(6e)가 형성되어 있다. 이 두께가 얇은 부(6e)는 접합부(6b)를 도시아래쪽으로 돌출 형성할 때와 동시에 연결부(6d)의 일부를 돌출 펀치로 압축하도록 하여 형성하고 있다. 이 두께가 얇은 부(6e)에 의해 접합부(6b)는 접속부재(6)로부터 용이하게 파단 가능하게 되어 있다.

또 접합부(6b)는 돌출 형성하지 않고 접속부재(6)의 평탄부(6f)와 동일한 면상에 형성한 것이어도 된다.

또 본 발명의 그 외의 실시형태로서 접속부재(16)는 도 8에 나타내는 바와 같이 접합부(16b)를 한쪽 끝 고정 지지형상의 연결부(16c)로 연결하고, 이 연결부 (16c)의 일부에 두께가 얇은 부(16e)를 형성한 것이어도 된다. 이 경우는 연결부 (16c)가 1개소이므로 접합부(16b)를 접속부재(16)로부터 더욱 용이하게 파단시킬 수 있다.

즉, 접속부재(6)의 접합부(6b)는 접속부재(6)의 일부를 펀칭하여 한쪽 끝 고정 지지형상, 또는 양쪽 끝 고정 지지형상으로 형성되고, 이 접합부(6b)가 연결부 (6c)로 연결되어 접속부재(6)에 일체 형성되어 있다.

또 접합부(6b)를 도시 아래쪽으로 돌출 형성한 오목부(6c)에는 도 7의 2점 쇄선으로 나타내는 바와 같은 스펀지 등의 탄성부재로 이루어지는 완충재(7)를 설치하여도 된다.

이 완충재(7)에 의해 본 발명의 전지용 전류차단소자(D)를 설치한 전지(1)를 잘못하여 떨어트렸을 때에 접합부(6b)에 가해지는 충격을 완화하여 접합부(6b)가 두께가 얇은 부(6e)로부터 파단되는 것을 방지할 수 있도록 되어 있다.

또 접속부재(6)는 다시 유지부재(5)의 강도향상을 위해 도 1에 나타내는 바와 같이 좌우방향의 길이방향으로 복수의 리브(6f)가 형성되어 있다. 이 리브(6f)는 유지부재(5)측에 돌출형성하여, 도 2에 나타내는 접속부재(6)의 표면측은 평탄형상으로 형성되어, 이 평탄형상의 표면의 좌우 2개소에 리드접속부(6g)가 형성되어 있다.

또 도 2에 나타내는 유지부재(4)의 하부에는 도전성인 니켈 등으로 이루어지는 변형부재(8)가 배치되어 있다. 이 변형부재(8)는 도 3에 나타내는 좌우의 길이 방향의 양쪽 끝부 근처의 위치에 한 쌍의 긴 구멍(8a, 8a)이 형성되어 있다.

이 긴 구멍(8a, 8a)은 변형부재(8)를 유지부재(5)에 설치하기 위한 고정수단 으로, 긴 구멍(8a, 8a)에 유지부재(5)의 고정수단인 설치부(5b, 5b)가 끼워 맞춤 가능하게 되어 있다.

또 설치부(5b)는 도 6에 나타내는 바와 같이 긴 구멍(8a)의 길이방향에 대하여 여유를 가지고 끼워 맞춤 가능하게 되어 있다. 그리고 긴 구멍(8a)에 설치부 (5b)를 끼워 맞춘 상태로 설치부(5b)의 선단을 열코킹 등에 의해 코킹하여 변형부재(8)를 유지부재(5)에 설치하도록 되어 있다.

또 변형부재(8)는 한 쌍의 긴 구멍(8a, 8a) 사이에 외장체(2)의 제 2 측면 (4)(4a)에 접촉 가능한 평탄부(8b)를 가지고, 이 평탄부(8b)가 도 2에 나타내는 바와 같이 제 2 측면(4)측으로 돌출되어 있다. 그 때문에 긴 구멍(8a)이 형성된 부분과 평탄부(8b)에 단차가 형성되어 있다.

또 변형부재(5)는 도 3에 나타내는 바와 같이 길이방향의 대략 중앙부에 접속부재(6)의 접합부(6b)가 접합 가능한 접합부(8c)가 도시 위쪽으로 돌출형성되고, 이 접합부(8c)와 긴 구멍(8a)이 형성된 부분 사이의 일부가 긴 구멍(8a)이 형성되어 있는 부분의 폭치수보다 폭이 좁게 되어 있다.

상기 변형부재(8)는 유지부재(5)에 형성된 고정수단인 설치부(5b)에 변형부재(8)의 고정수단인 긴 구멍(8a)을 끼워 맞추어 설치부(5b)를 열코킹 등에 의해 코킹하여 유지부재(5)에 설치되어 있다.

또 접속부재(6)의 접합부(6b)와 변형부재(8)의 접합부(8c)는, 스폿용접 등에 의해 서로가 접합되어 전기적으로 접속되어 있다.

또 접속부재(6)의 리드접속부(6g)에는 외부리드(9)가 스폿용접 등에 의해 접합되어 전기적으로 접속되어 있다.

상기 외부리드(9)는 유지부재(5)에 형성된 완충벽(5c)으로 가이드되어 접속부재(6)에 설치 가능하게 되어 있다.

이와 같은 본 발명의 전지용 전류차단소자(D)는 유지부재(5)의 좌우 양쪽 끝부 설치 돌기부(5a, 5a)로 외장체(2)를 끼워 유지하여 위치결정하고, 변형부재(8)의 평탄부(8b)를 외장체(2)의 제 2 측면(4)(4a)에 접촉시킨 상태로 유지부재(5)의 제 2 접합구멍(5e)을 이용하여 평탄부(8b)를 외장체(2)의 제 2 측면(4)(4a)에 스폿용접 등으로 접합한다.

그렇게 하면 변형부재(8)와 외장체(2)가 전기적으로 접속되어 변형부재(8)를 거쳐 접속부재(6)와 제 2 측면(4) 사이에 전로가 형성된다.

상기한 바와 같은 본 발명의 전지용 전류차단소자(D)를 설치한 리튬이온 2차 전지로 이루어지는 전지(1)를 충전하는 경우에, 충전이 종료하여도 더욱 충전을 행하거나 규정된 전류보다도 큰 전류로 충전을 행하는 것 같은 이상이 발생하면, 전지(1)내에서 화학변화를 일으켜 내부에 가스가 발생하여 전지(1)의 내압이 상승한다.

이 전지(1)의 내압이 상승함으로써, 전지(1)의 외장체(2)의 면적이 넓은 제 1 측면(3)이 도 4에 나타내는 바와 같이 화살표(A)방향으로 팽창한다. 그렇게 하면 제 1 측면(3)에 인접하는 제 2 측면(4)(4a, 또는 4b)이 제 1 측면(3)으로 인장되어 도 5에 나타내는 바와 같이 화살표(B, C)방향으로 오목형상으로 오목하게 들어간다.

그렇게 하면, 접속부재(5)의 접합부(6b)가 두께가 얇은 부(6e, 6e)로부터 파단되어 접속부재(6)와 제 2 측면(4) 사이의 전로가 차단되어 전지(1)에 대한 충전이 정지된다. 그 때문에 외장체(2)에 균열이나 파열이 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다.

본 발명의 실시형태에서는 변형부재(8)를 외장체(4)에 접속한 것으로 설명하였으나, 변형부재(8)를 사용하지 않고 접속부재(6)의 접합부(6b)를 제 2 측면(4) (4a 또는 4b)에 직접 접합하여 전기회로를 형성하여도 좋다.

또 접속부재(6)의 연결부(6c)에 두께가 얇은 부(6e)를 설치한 것으로 설명하였으나, 도 9와 같이 변형부재(8)의 접합부(8c) 주변에 두께가 얇은 부(8d)를 설치하고, 변형부재(8)의 접합부(8c)를 파단하여 접속부재(6)와 변형부재(8) 사이의 전로를 차단하도록 하여도 좋다.

또 접속부재(6) 및 변형부재(8)중의 어느쪽의 접합부(6b, 8c)에도 두께가 얇은 부를 설치하지 않고 제 2 측면(4)이 오목형상으로 오목해짐으로써 접속부재(6)와 변형부재(8)의 접합부(6b, 8c)를 박리시켜 접속부재(6)와 변형부재(8)사이의 전로를 차단하도록 한 것이어도 좋다.

또 접속부재(6)를 두께가 얇은 부재(6x)와 두께가 두꺼운 부재(6y)로 이루어지는 클래드재로 구성하여도 좋다. 이 경우의 일 실시예에 대하여 그 접합부 둘레의 주요부가 도 10, 도 11에 표시되어 있다. 두께가 두꺼운 부재(6y)의 길이방향과 직교하여 화살표(Y) 폭방향으로 가로지르는 한 쌍의 연결부(6g)가 서로 대향하여 형성되어 있다. 그리고 연결부(6g)는 바닥부가 두께가 얇은 부재(6x)로 이루어져 있다. 한 쌍의 연결부(69)에 끼워진 부분에 두께가 두꺼운 부재(6y)로 이루어지는 접합부(6h)가 형성되어 있다. 연결부(6g)가 형성된 부분은 가공전에는 화살표(Y)의 폭방향의 양쪽 끝부에 소정 깊이의 노치부(6i, 6i)가 형성되어 있다. 연결부(6g)가 형성된 부분은 가공후에는 화살표(Y)의 폭방향의 치수가 다른 부분보다 폭이 좁게 되어 있다.

이와 같은 구성에 의하여 접합부(6h)가 아래쪽으로 변위하면 두께가 얇은 부(6x)로 이루어지는 바닥부를 가지는 연결부(69)가 파단 용이하게 되어 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 전지용 전류차단소자는 전지의 내압이 상승하여 외장체의 면적이 큰 제 1 측면이 팽창하면, 면적이 작은 제 2 측면이 오목형상으로 오목해져 제 2 측면과 접속부재 사이에 형성되어 있는 전로를 차단하도록 하였기 때문에, 리튬이온 2차 전지로 이루어지는 판형상의 박형의 전지 이더라도 면적이 작은 제 2 측면에 설치할 수 있어 전지의 박형을 저해하는 일이 없다.

또 충전중 등에 발생하는 이상에 의해 전지의 내압이 상승하여도 확실하게 전로를 차단하여 전지의 균열 또는 파열 등의 장해를 미연에 방지할 수 있는 고성능의 전지용 전류차단소자를 제공할 수 있다.

또 상기 전지는 상기 외장체가 대략 직사각형상의 판형상으로 형성되어 있기때문에 면적이 큰 제 1 측면이 팽창하면 면적이 작은 제 2 측면이 오목형상으로 오목해진다. 이 제 2 측면이 오목형상으로 오목해지는 것을 이용하여 전로를 차단할 수 있어 전지의 박형을 저해하는 일이 없다.

또 상기 접속부재는 그 일부에 접합부를 설치하고, 이 접합부를 상기 제 2 측면에 직접 접합하여 상기 전로를 형성하였기 때문에 부품점수가 적은 전지의 전류차단소자를 제공할 수 있다.

또 상기 제 2 측면과 상기 접속부재 사이에 상기 제 2 측면의 상기 오목형상의 오목해짐에 따라 변형가능한 도전성의 변형부재를 설치하고, 이 변형부재를 거쳐 상기 접속부재와 상기 제 2 측면 사이에 상기 전로를 형성하였기 때문에 변형부재의 변형에 의해 접속부재와 제 2 측면 사이의 전로를 확실하게 차단할 수 있다.

또 상기 접속부재는 그 일부에 접합부를 설치하고, 이 접합부를 상기 변형부재에 접합함과 동시에 상기 변형부재를 상기 제 2 측면에 고정하여 상기 전로를 형성하였기 때문에 변형부재의 변형에 의하여 접합부를 파단, 또는 박리시켜 접속부재와 제 2 측면 사이의 전로를 확실하게 차단할 수 있다.

또 상기 접합부는 상기 접속부재의 일부를 한쪽 끝 고정 지지형상, 또는 양쪽 끝 고정 지지형상으로 펀칭 형성하고, 상기 접합부를 연결부로 연결하여 상기접속부재에 일체 형성하였기 때문에 접합부를 접속부재로부터 파단할 수 있어 접속부재와 제 2 측면 사이의 전로를 차단할 수 있다.

또 상기 접합부는 상기 연결부의 일부에 두께가 얇은 부를 설치하였기 때문에 제 2 측면의 변형이 작은 상태에서도 두께가 얇은 부로부터 접합부를 용이하게 파단할 수 있다.

또 접속부재에 두께가 얇은 부재와 두께가 두꺼운 부재를 압착한 재료를 이용하여 연결부를 상기 두께가 얇은 부재로 형성하였기 때문에 판두께나 가공에 의한 불균일이 거의 없고, 파단강도의 불균일을 매우 작게 억제할 수 있고, 따라서 전류차단의 작동압력을 일정하게 할 수 있다.

또 상기 두께가 얇은 부재를 상기 외장체의 제 2 측면 또는 상기 변형부재의재질과 동일하게 하고, 상기 두께가 두꺼운 부재를 외부리드의 재질과 동일하게 하였기 때문에 두께가 얇은 부재와 제 2 측면 또는 변형부재를 용접 등으로 접합하기쉽고, 두께가 두께운 부재와 외부리드를 용접 등으로 접합하기 용이해진다.

또 상기 외장체의 제 2 측면 및 상기 변형부재는 알루미늄으로 이루어지고, 상기 외부리드는 니켈 등으로 이루어지기 때문에 동일한 재질끼리 용접 등에 의한 접합이 되어 접합강도를 강하게 할 수 있다.

또 상기 접합부는 상기 연결부를 상기 제 2 측면측에 돌출 형성하여 오목부를 형성하였기 때문에 접합부가 더욱 파단되기 쉬워진다.

또 상기 접속부재의 상기 접합부는 상기 오목부내에 완충재를 설치하도록 하였기 때문에 본 발명의 전지용 전류차단소자를 설치한 전지를 잘못하여 떨어트리더라도 접합부에 가해지는 충격을 완충부재로 흡수할 수 있어 접합부가 파단하는 일이 없다.

또 상기 접속부재는 바깥 둘레부의 전체 둘레, 또는 적어도 일부가 위쪽, 또는 아래쪽으로 구부려져 형성되고, 이 구부림 부분을 상기 유지부재에 매설하여 설치하였기 때문에 금속판으로 이루어지는 접속부재로 유지부재의 강도를 향상시킬 수 있어 전지의 내압상승으로 제 2 측면이 오목형상으로 오목해져도 유지부재가 변형하는 일이 없기 때문에 확실하게 전로를 차단할 수 있다.

또 상기 유지부재는 바깥 둘레부의 전체 둘레, 또는 적어도 일부를 상기 전지측과 반대방향으로 돌출시켜 완충벽을 형성하였기 때문에 본 발명의 전지용 전류차단소자를 설치한 전지를 잘못하여 떨어트려 유지부재에 충격이 가해지더라도 이충격을 충격벽으로 흡수할 수 있어 접합부가 파단하는 것을 방지할 수 있다.

또 상기 유지부재는 길이방향의 양쪽 끝부가 상기 전지측에 돌출하는 한 쌍의 설치 돌기부를 가지고, 이 설치 돌기를 상기 외장체에 설치하였기 때문에 본 발명의 전지용 전류차단소자를 설치한 전지를 잘못하여 떨어트려 유지부재에 충격이 가해지더라도 이 충격은 설치 돌기를 거쳐 전지측에 전달되어 접합부가 파단하는 것을 방지할 수 있다.

또 상기 접속부재는 길이방향으로 복수의 리브를 형성하였기 때문에 접속부재를 설치한 유지부재의 강도를 더욱 향상시킬 수 있다.

또 상기 접속부재는 표면측에 외부리드를 접속하기 위한 리드접속부를 적어도 좌우 2개소 설치하고, 상기 리브는 상기 표면측으로부터 오목해져 상기유지부재측에 돌출형성되고, 상기 리드 접속부를 평탄형상으로 형성하였기 때문에 외부리드의 접속부재에 대한 접속이 용이하게 되어 조립작업성이 좋다.

또 상기 외부리드는 상기 유지부재에 형성한 상기 완충벽에 가이드되어 상기 접속부재에 설치 가능하게 되어 있으므로 외부 리드를 접속부재에 설치하는 작업성이 더욱 좋다.

또 상기 유지부재와 상기 변형부재는 상기 유지부재에 상기 변형부재를 설치하기 위한 고정수단을 형성하였기 때문에, 고정수단에 의해 변형부재를 유지부재에 확실하게 설치할 수 있다.

또 상기 고정수단은 유지부재에 형성한 부착부를 변형부재의 길이방향에 대하여 여유를 가지고 끼워 맞춘 상태에서 상기 설치부의 선단을 코킹하여 변형부재를 유지부재에 설치하도록 하였기 때문에 제 2 측면이 오목형상으로 오목해지면 변형부재는 설치부에 대하여 여유가 있는 긴 구멍부분이 접합부방향으로 인장되어 이동할 수 있어 변형부재를 제 2 측면을 따라 용이하게 변형시킬 수 있다. 그 때문에 접합부를 확실하게 파단시킬 수 있다.

또 상기 변형부재는 상기 한 쌍의 긴 구멍 사이에 상기 제 2 측면에 접촉 가 능한 평탄부를 가지고, 이 평탄부를 상기 제 2 측면측으로 돌출시켜 상기 긴 구멍을 형성한 부분과 상기 평탄부에 단차를 형성하였기 때문에 제 2 측면의 오목형상으로 오목해지면 변형부재는 단차부분이 중앙부의 접합부방향으로 인장되어 연장될 수 있어 변형부재를 제 2 측면에 따라 용이하게 변형시킬 수 있다.

또 상기 변형부재는 길이방향의 대략 중앙부에 상기 접속부재의 상기 접합부가 접합 가능한 접합부가 형성되고, 이 변형부재의 접합부와 상기 긴 구멍이 형성된 부분 사이의 상기 평탄부가 상기 긴 구멍이 형성된 부분보다 폭이 좁게 되어 있으므로 변형부재는 폭이 좁은 평탄부의 강도가 약해져 있어 제 2 측면의 오목형상의 오목부에 따라 용이하게 변형할 수 있다.

Claims (22)

1. 내압상승에 의해 변형 가능한 판형상으로 형성된 전지의 외장체와, 이 외장체에 설치하기 가능한 절연성의 유지부재를 구비하고, 상기 외장체는 서로 대향하는 위치에 배치되어 상기 전지의 내압상승에 의해 팽창 가능한 한 쌍의 제 1 측면과, 이 제 1 측면이 팽창함으로써 오목형상으로 오목해지는 상기 제 1 측면보다 면적이 작고, 또한 상기 제 1 측면에 인접하는 제 2 측면으로 이루어지고, 이 제 2 측면에 상기 유지부재를 설치하고, 이 유지부재에는 도전성의 접속부재가 고정되어, 상기 접속부재는 상기 접속부재와 상기 제 2 측면 사이에 전로를 형성하기 위한 접합부를 가지고, 상기 전지의 내압이 상승하여 상기 제 1 측면이 팽창하면 상기 제 2 측면이 오목형상으로 오목해져 상기 제 2 측면과 상기 접속부재 사이의 상기 전로를 차단하도록 한 것을 특징으로 하는 전지용 전류차단소자.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 전지는 상기 외장체가 대략 직사각형상의 판형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지용 전류차단소자.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 접속부재는 상기 접합부를 상기 제 2 측면에 직접 접합하여 상기 전로를 형성한 것을 특징으로 하는 전지용 전류차단소자.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 제 2 측면과 상기접속부재 사이에 상기 제 2 측면의 상기 오목형상의 오목해짐에 따라 변형 가능한 도전성의 변형부재를 설치하고, 이 변형부재를 거쳐 상기 접속부재와 상기 제 2 측면사이에 상기 전로를 형성한 것을 특징으로 하는 전지용 전류차단소자.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 접속부재는 상기 접합부를 상기 변형부재에 접합함과 동시에, 상기 변형부재를 상기제 2 측면에 고정하여 상기 전로를 형성한 것을 특징으로 하는 전지용 전류차단소자.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 접합부는 상기 접속부재의 일부를 한쪽 끝 고정 지지형상, 또는 양쪽 끝 고정 지지형상중 어느 한쪽의 형상으로 펀칭형성하고, 상기 접속부재를 연결부에서 연결하여 상기 접속부재에 일체 형성한 것을 특징으로 하는 전지용 전류차단소자.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 연결부는 그 일부에 두께가 얇은 부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 전지용 전류차단소자.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 접속부재는 두께가 얇은 부재와 두께가 두꺼운 부재를 서로 압착한 것으로, 상기 연결부는 상기 두께가 얇은 부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전지용 전류차단소자.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 두께가 얇은 부재를 상기 외장체의 제 2 측면 또는 상기 변형부재의 재질과 동일하게 하고, 상기 두께가 두꺼운 부재를 외부리드의 재질과 동일하게 한 것을 특징으로 하는 전지용 전류차단소자.
10. 제 5항 또는 제 9항에 있어서,

    상기 외장체의 제 2 측면 및 상기 변형부재는 알루미늄으로 이루어지고, 상기 외부리드는 니켈로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전지용 전류차단소자.
11. 제 6항에 있어서,

    상기 접합부는 상기 연결부를 상기 제 2 측면측으로 돌출 형성하여 오목부중에 형성된 것을 특징으로 하는 전지용 전류차단소자.
12. 제 11항에 있어서,

    상기 오목부내에 완충재를 설치하도록 한 것을 특징으로 하는 전지용 전류차단소자.
13. 제 1항에 있어서,

    상기 접속부재는 바깥 둘레부의 전체 둘레, 또는 적어도 일부가 위쪽, 또는 아래쪽으로 구부려져 형성되고, 이 구부림 부분을 상기 유지부재에 매설하여 설치한 것을 특징으로 하는 전지용 전류차단소자.
14. 제 1항에 있어서,

    상기 유지부재는 바깥 둘레부의 전체 둘레, 또는 적어도 일부를 상기 전지측과 반대방향으로 돌출시켜 완충벽을 형성한 것을 특징으로 하는 전지용 전류차단소자.
15. 제 1항에 있어서,

    상기 유지부재는 길이 방향의 양쪽 끝부가 상기 전지측으로 돌출하는 한 쌍의 설치 돌기부를 가지고, 이 설치 돌기부를 상기 외장체에 설치한 것을 특징으로 하는 전지용 전류차단소자.
16. 제 1항에 있어서,

    상기 접속부재는 길이방향으로 복수의 리브를 형성한 것을 특징으로 하는 전지용 전류차단소자.
17. 제 16항에 있어서,

    상기 접속부재는 표면측에 외부리드를 접속하기 위한 리드접속부를 적어도 2개소 설치하고, 상기 리브는 상기 표면측으로부터 오목하게 들어가 상기 유지부재측에 돌출형성하고, 상기 리드접속부를 평탄형상으로 형성한 것을 특징으로 하는 전지용 전류차단소자.
18. 제 17항에 있어서,

    상기 외부리드는 상기 유지부재에 형성한 상기 완충벽으로 가이드되어 상기 접속부재에 설치 가능하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 전지용 전류차단소자.
19. 제 4항에 있어서,

    상기 유지부재와 상기 변형부재에는 상기 유지부재에 상기 변형부재를 설치하기 위한 고정수단을 형성한 것을 특징으로 하는 전지용 전류차단소자.
20. 제 19항에 있어서,

    상기 고정수단은 상기 변형부재의 길이방향의 양쪽 끝부 가까이의 위치에 형성한 한 쌍의 긴 구멍과, 상기유지부재의 길이방향의 양쪽 끝부 가까이의 위치에상기 전지측에 돌출 형성한 설치부로 이루어지고, 이 설치부는 상기 긴 구멍의 길이방향에 대하여 여유를 가지고 끼워 맞춤 가능하게 하고, 상기 긴 구멍에 상기 설치부를 끼워 맞춘 상태에서 상기 설치부의 선단을 코킹하여 상기 변형부재를 상기 유지부재에 설치하도록 한 것을 특징으로 하는 전지용 전류차단소자.
21. 제 20항에 있어서,

    상기 변형부재는 상기 한 쌍의 긴 구멍 사이에 상기 제 2 측면에 접촉 가능한 평탄부를 가지고, 이 평탄부를 상기 제 2 측면측에 돌출시켜 상기 긴 구멍을 형성한 부분과 상기 평탄부에 단차를 형성한 것을 특징으로 하는 전지용 전류차단소자.
22. 제 21항에 있어서,

    상기 변형부재는 길이방향의 대략 중앙부에 상기 접속부재의 상기 접합부가 접합 가능한 접합부가 형성되고, 이 변형부재의 접합부와 상기 긴 구멍이 형성된 부분 사이의 상기 평탄부가 상기 긴 구멍이 형성된 부분보다 폭이 좁게 되어 있는 것을 특징으로 하는 전지용 전류차단소자.