KR100563041B1 - 이차 전지의 캡 어셈블리 - Google Patents

Abstract

목적: 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 가변 플레이트의 안전변과 고정 플레이트 사이에 탄성 장치를 개재하여 전지의 내압 상승율을 늦추어 폭발 또는 발화를 방지할 수 있는 이차 전지의 캡 어셈블리를 제공함을 그 목적으로 한다.

구성: 가변 플레이트(10)의 밑면 중앙에 부착되는 탄성부재(11)와, 상기 탄성부재(11)의 단부에 연결되는 전류 차단 밸브(11a)와, 중앙에 통기공(18b)이 형성된 고정 플레이트(18)를 포함하고 상기 통기공(18b)은 전류 차단 밸브(11a)에 의해 차단 및 분리가 가능한 구성으로 이루어 진다.

효과: 가변 플레이트의 안전변 하부에 탄성체를 장착하여 고정 플레이트의 구멍을 탄성에 의해 차단하고 전지 내압이 증가될 때 간헐적으로 개폐함으로서 전지 내압 상승율을 감소시키고, 이에 의하여 폭발이나 발화를 방지할 수 있다.

이차 전지, 탄성부재, 전류 차단 밸브

Description

이차 전지의 캡 어셈블리 {Cap assembly of Secondary Battery}

도 1은 본 발명에 의한 이차 전지의 캡 어셈블리를 도시한 단면도.

도 2는 본 발명에 의한 탄성부재와 전류 차단 밸브를 도시한 분리 사시도.

도 3은 종래 공지된 이차 전지의 캡 어셈블리를 도시한 단면도.

도 4는 종래 공지된 가변 플레이트와 고정 플레이트를 도시한 분리 사시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

4: 원통형 캔 6: 비딩부

8: 가스켓 10: 가변 플레이트

11: 코일 스프링 11a: 전류 차단 밸브

12: 전류 제한기 14: 캡 커버

18: 고정 플레이트 18b: 통기공

20: 서포트 플레이트

본 발명은 이차 전지의 캡 어셈블리에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 원통형 이차 전지의 캡 어셈블리에서 방폭장치의 일종인 고정 플레이트를 개선하여 보다 효과적으로 폭발이나 발화를 예방할 수 있는 이차 전지의 캡 어셈블리에 관한 것이다.

이차 전지는 1회용으로 사용이 제한되는 일차전지와 달리 전기 전자제품에 장착된 후 제품의 사용에 의해 소모된 에너지를 충전기로 재충전하여 반복 사용이 가능한 전지로서, 캠 코더, 휴대폰 및 노트 컴퓨터 등의 포터블화하는 전기 전자제품과 더불어 급속한 신장을 보이고 있다.

이러한 이차전지는 정극과 부극이 전해액에 잠겨진 상태에서 전류를 인가했을 때 전해액의 분자들과 활물질 사이에서 발생되는 물리화학적 반응을 이용한 전지인데, 양극이나 음극 혹은 전해액을 어떤 물질로 사용하냐에 따라 니켈카드뮴전지, 니켈수소전지, 리튬이온전지 및 리튬폴리머 전지 등으로 나뉘며, 형태적으로는 원통형, 팩키지형 및 각형으로 구분된다.

종래 공지된 원통형 이차 전지를 도 3에 도시한다.

도면에서 보면, 원통형 이차 전지는 정극, 부극 및 세퍼레이터를 함께 권취한 전극군(2)이 수납되는 캔(4)과, 상기 캔(4)의 상부에는 비드부(6)가 형성되고, 상기 비드부(6)의 상부에는 캔(4)의 내측으로 가스켓(8)을 개재하여 안전변(10a)을 갖는 가변 플레이트(10), 전류 제한기(12) 및 캡 커버(14)가 순서대로 적치된다. 상기 안전변(10a)을 갖는 가변 플레이트(10)의 하부에는 절연체(16)를 개재하여 중앙 부분에 고정 플레이트(18)가 위치하고 상기 고정 플레이트(18)의 상면 중앙과 안전변(10a)의 하면 중앙은 레이저 용접으로 용접하며 서포트 플레이트(20)가 고정 플레이트(18)의 외주를 지지하도록 되어 있다.

상기와 같이 캡 어셈블리(22)가 구성되어 이차 전지의 상부에 적치된 후 원통형 캔(4)의 상단을 크림핑하고 프레스 하여 상부를 밀폐시키는 구조로 되어 있다.

상기 가변 플레이트(10)의 안전변(10a)과 용접 결합된 고정 플레이트(18)는, 전지 내부에 과충전류가 흐를 때 내부에서 생성되는 가스로 인해 전지 내압이 증가하여 발생할 수 있는 폭발이나 발화를 방지하기 위해 장착된 것으로, 일정 압력이상에서 파단되어 내부에 생성된 가스를 밖으로 배출하는 역할을 한다.

도 4에 상기 가변 플레이트(10)와 고정 플레이트(18)의 분리 사시도를 도시한다.

도면에서 보는 바와 같이 상기 가변 플레이트(10)는 중앙에 안전변(10a)이 형성되어 있고 상기 안전변(10a)은 아래방향으로 융기해 있으며 안전변(10a)의 밑면에 레이저 용접으로 고정 플레이트(18)가 부착된다.

상기 고정 플레이트(18)는 다수의 가스 관통공(18a)이 형성되어 있어 전지 내부의 가스 발생시 가스압이 용이하게 안전변으로 전달될 수 있는 구조로 되어 있다.

그러나 상기와 같이 레이저 용접으로 부착된 고정 플레이트(18)와 가변 플레이트(10)의 안전변은 그 공정이 까다로울 뿐만 아니라 파단되어야 하는 압력조건에서 파단되지 않거나 작은 충격에도 결합부가 분리될 수 있는 가능성이 있는 문제점 이 있다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 가변 플레이트의 안전변과 고정 플레이트 사이에 탄성부재를 개재하여 전지의 내압 상승율을 늦추어 폭발 또는 발화를 방지할 수 있는 이차 전지의 캡 어셈블리를 제공함을 그 목적으로 한다.

이를 위하여 본 발명에서는, 원통형 이차 전지에 있어서, 가변 플레이트의 밑면에 탄성체를 용접하여 개재하고 고정 플레이트의 중앙부에 구멍을 내어 전류 차단 밸브으로 상기 구멍을 차단하는 구조로 구성한다.

상기 탄성체는 탄성을 지닌 재질이면 사용이 가능하고 본 발명의 일실시예에서는 코일 스프링을 사용하나 두께를 줄이기 위해서는 판 스프링을 채용함이 바람직하다.

상기 전류 차단 밸브은 아래 방향으로 융기된 사발형태이고 융기된 밑면이 고정 플레이트의 구멍을 용이하게 차단하도록 한다.

상술한 구성에 의하여 전지 내부에서 과충전으로 인해 가스가 발생하여 내압이 상승하면 상기 내압에 의해 전류 차단 밸브가 고정 플레이트의 구멍을 밀폐하고 있는 상태에서 구멍과 분리되고 상기 구멍으로 가스를 배출하며 전류를 차단하여 급속한 내압 상승을 방지하므로 폭발이나 발화를 예방할 수 있다.

본 발명의 구성에 대하여 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세히 설명한다. 참고로 설명의 중복을 피하기 위하여 종래 도면과 같은 부분에 대해서는 종래 도면 부호를 동일하게 인용한다.

도 1은 본 발명에 의한 이차 전지의 캡 어셈블리를 도시한 단면도이고 도 2는 본 발명에 의한 탄성체 및 고정 플레이트를 도시한 분리 사시도이다.

도 1에서 보면, 원통형 이차 전지의 상부에 형성된 비드부(6) 위에 가스켓(8)이 캔(4)의 내측에 개재되고, 상기 가스켓(8)의 안쪽에 고정 플레이트(18), 가변 플레이트(10), 전류 제한기(12) 및 캡 커버(14)가 순서대로 적치된다. 상기 가변 플레이트(10)의 중앙에는 원형의 형태이며 아래로 융기한 안전변(10a)이 있고, 상기 안전변(10a)의 밑면 중앙에는 탄성부재(11)가 용접 결합되고 상기 코일 스프링(11)의 단부에는 전류 차단 밸브(11a)가 연결되어 있다.

상기 가변 플레이트(10)의 밑면에는 원형링 형태로 절연체(16)가 부착되고 상기 절연체(16)의 내주로 고정 플레이트(18)가 끼워 진다. 상기 고정 플레이트(18)의 중앙에는 상기 전류 차단 밸브(11a)의 지름보다 약간 작은 통기공(18b)이 형성되고 상기 통기공(18b)을 전류 차단 밸브(11a)가 차단하며 탄성부재(11)에 의해 탄성 지지된다. 상기 절연체(16)의 외주에는 고정 플레이트(18)를 지지하는 서포트 플레이트(20)가 형성되고 상기 서포트 플레이트(20)의 직경보다 약간 큰 가변 플레이트(10)의 외주 단부가 하향으로 절곡되어 감싸면서 서포트 플레이트(20)를 체결한다.

도 2에서 보는 바와 같이 상기 전류 차단 밸브(11a)는 반구형의 형태이고 전지가 정상 상태일 때는 탄성부재의 탄성력에 의해 고정 플레이트(18b)의 중앙에 형성된 통기공(18b)을 차단하다가 전지 내부의 이상 반응으로 가스가 발생하여 내압이 증가하면 내압에 의해 위로 밀려지고 내압이 계속 증가되면 상기 내압에 의해 안전변(10a)이 파단되게 한다.

본 발명에 사용하는 탄성부재로는 탄성을 지닌 재료를 가용할 수 있으며 코일 스프링이나 판 스프링을 채용함이 바람직하다.

상기 전류 차단 밸브(11a)는 도전체로 형성되며, 고정 플레이트(18)의 구멍을 형태이면 가능하나 본 발명에서는 반구형을 채용하여 밀폐성을 확보할 수 있다.

상술한 구성으로 이루어지는 본 발명의 작용상태를 살펴 보면, 전지 내부에서 과충전으로 인해 전해액이 분해되고, 활물질이 분해되어 가스가 발생하여 전지의 내압이 증가하면, 고정 플레이트(18)에 형성된 구멍을 차단하고 있던 전류 차단 밸브(11a)가 위로 밀려 올라가 구멍을 개방하게 된다.

개방된 구멍으로 가스가 배출되게 되고 전류 차단 밸브(11a)가 들어 올려짐에 따라 과충전류의 흐름이 차단되어 가스의 발생이 중지되거나 간헐적으로 개폐되면서 내압 상승을 조절하여 급속한 내압 상승을 방지할 수 있고, 이로 인해 폭발이나 발화를 예방할 수 있다.

상술한 구성의 본 발명은 종래 도출된 문제점을 효과적으로 해결한다.

가변 플레이트의 안전변 하부에 탄성부재를 장착하여 고정 플레이트의 구멍을 탄성에 의해 차단하고 전지 내압이 증가될 때 간헐적으로 개폐함으로서 전지 내압 상승율을 감소시키고, 이에 의하여 폭발이나 발화를 방지할 수 있다.

Claims (3)

1. 캔의 개구에 절연 가스켓을 개재하여 결합 밀봉되는 가변 플레이트와; 상기 가변 플레이트의 하부에 절연체를 개재하여 설치되며 통기공을 갖는 고정 플레이트와; 상기 가변 플레이트에 부착되는 탄성부재와; 상기 탄성부재의 단부에 설치되어 상기 통기공을 개폐하는 전류 차단 밸브를 포함하는 이차 전지의 캡 어셈블리.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 전류 차단 밸브는 내부가 비어 있는 반구형인 것을 특징으로 하는 이차 전지의 캡 어셈블리.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 탄성부재는 코일 스프링 또는 판 스프링인 것을 특징으로 하는 이차 전지의 캡 어셈블리.

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