KR100636589B1 - 밀폐형 전지의 안전장치 및 그것을 사용한 밀폐형 전지 - Google Patents

밀폐형 전지의 안전장치 및 그것을 사용한 밀폐형 전지 Download PDF

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Abstract

본 발명은 과충전시나 단락시에 일어나는 급격한 내압상승에 의한 파열을 확실하게 방지할 수 있고, 또한 저렴하게 제작할 수 있는 밀폐형 전지의 안전장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 이 때문에, 본 발명에서는 외장캔 (11) 의 일단에 장착되는 정극덮개 (16) 가, 최내덮개를 형성함과 동시에 정극 리드 (17) 를 통해 전극체 (12) 의 정극 (13) 에 접속되는 수압판 (18) 과, 중간덮개를 형성함과 동시에 중앙접촉부 (19) 를 통해 수압판 (18) 에 전기적으로 접속되는 차폐판 (20) 과, 최외덮개를 형성함과 동시에 차폐판 (20) 에 전기적으로 접속되는 입구밀봉판 (21) 으로 구성된다. 그리고, 중앙접촉부 (19) 는 수압판 (18) 의 제 1 평탄접촉면 (27) 을 갖는 돌기 (28) 와 차폐판 (20) 의 제 2 평탄접촉면 (29) 으로 형성되고, 제 2 평탄접촉면 (29) 의 주위에는 번갈아 180 °대향하는 상태로 복수의 환형 홈 (31, 33) 이 형성되며, 이들 환형 홈 (31, 33) 을 금속박 (34) 으로 피복하여 밸브막 (35, 36) 이 형성되어 있다.

Description

밀폐형 전지의 안전장치 및 그것을 사용한 밀폐형 전지 {SAFETY DEVICE FOR SEALED BATTERY AND SEALED BATTERY USING IT}
본 발명은 폭발방지기능을 갖는 밀폐형 전지의 안전장치 및 그것을 사용한 밀폐형 전지에 관한 것이다.
최근, 비수 (non-water) 전해액을 사용한 리튬전지나 리튬이온전지 등에 비수전해액을 사용한 2 차 전지가 휴대전자기기 등에 널리 사용되고 있다.
이와 같은 2 차 전지는 높은 기전력을 갖는다는 특징이 있는 반면, 외장캔내에 수납된 정극 및 부극을 구비하는 전극체가 화학변화를 일으켜 내압이 높아지고, 파열이 생기는 경우가 있다. 예컨대, 리튬 2 차 전지와 같은 비수전해액 전지를 과충전상태로 하거나, 오사용에 의한 단락상태가 되어 대전류가 흐르면, 전극체중의 비수전해액이 분해되어 가스가 발생하는 경우가 있다. 이와 같은 가스가 외장캔내에 점차 충만하여 외장캔내의 내압이 상승하면, 마지막에는 전지가 파열한다.
이와 같은 전지의 파열을 방지하기 위해, 종래에도 각종 휴대 밀폐형 전지가 개발되어 있으며, 그 1 형태로서, 예컨대 일본 공개특허공보 평6-338305 호에 기재되어 있는 것이 있다.
이것은 외장캔의 일단에 장착되는 정극덮개를, 최내 (最內) 덮개를 형성함과 동시에 정극 리드를 통해 전극체의 정극에 접속되는 금속제 구멍이 있는 판과, 중간덮개를 형성함과 동시에 중앙용착부(溶着部)를 통해 금속제 구멍이 있는 판에 전기적으로 접속되는 금속제 폭발방지밸브와, 최외 (最外) 덮개를 형성함과 동시에 금속제 폭발방지밸브에 전기적으로 접속되는 금속제 캡단자로 구성하고 있다.
상기한 구성에 의해, 전지내압이 상승했을 때, 중앙용착부를 파단시킴으로써 금속제 구멍이 있는 판과 금속제 폭발방지판의 전기적 접속을 차단함과 동시에, 금속제 폭발방지밸브의 일부가 파괴됨으로써 전지 내부의 가스를 외부에 배출하여 전지의 파열을 미연에 방지할 수 있다.
그러나, 상기한 종래의 밀폐형 전지는 아직 이하의 해결해야 할 과제를 갖고 있었다. 즉, 중앙용착부는 오로지 금속제 구멍이 있는 판의 중앙부를 금속제 폭발방지밸브의 중앙부에 스폿 (spot) 용접에 의해 용접함으로써 형성하고 있는데, 스폿용접을 균일하게 행하는 것은 매우 곤란하므로, 밀폐형 전지마다 용접강도가 불균일하게 된다. 그 결과, 금속제 구멍이 있는 판과 금속제 폭발방지판의 전기적 접속을 차단하는 전지내압이 일정하지 않게 되며, 밀폐형 전지에 따라서는 전지내압이 설정 차단압력에 도달해 있음에도 불구하고 금속제 구멍이 있는 판과 금속제 폭발방지판의 전기적 접속이 차단되지 않은 상태가 생기게 되어 밀폐형 전지의 안전성의 신뢰성을 현저하게 해치게 된다.
본 발명은 이와 같은 과제를 해결하고자 하는 것으로, 전지내압이 일정 이상으로 상승하면 확실하게 수압판 (受壓板) 과 차폐판의 전기적 접속을 차단할 수 있 으며, 밀폐형 전지의 안전을 충분히 확보할 수 있는 밀폐형 전지의 안전장치 및 동 안전장치를 구비하는 밀폐형 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
발명의 개시
상기 목적을 달성하기 위한 제 1 항의 밀폐형 전지의 안전장치는,
최내덮개를 형성함과 동시에 정극 리드를 통해 전극체의 정극에 접속되는 수압판과, 중간덮개를 형성함과 동시에 중앙접촉부를 통해 상기 수압판에 전기적으로 접속되는 차폐판과, 최외덮개를 형성함과 동시에 상기 차폐판에 전기적으로 접속되는 입구밀봉판을 갖는 외장캔의 일단에 장착되는 정극덮개를 갖는 밀폐형 전지의 안전장치로서,
상기 수압판에 가스유통구멍을 형성하고, 상기 외장캔의 내부 공간을 상기 수압판과 상기 차폐판의 사이에 형성되는 접촉부 동작공간과 연이어 통하고,
상기 중앙접촉부를, 상기 수압판의 중앙부로부터 상기 차폐판을 향하여 돌출함과 동시에 제 1 평탄접촉면을 갖는 돌기와, 상기 차폐판의 중앙부에 형성되며 상기 돌기의 제 1 평탄접촉면에 맞닿는 제 2 평탄접촉면으로 형성하고,
상기 외장캔내의 압력이 설정 전류차단압력을 초과하면 상기 수압판과 상기 차폐판의 전기적 접속을 차단하도록 한 것을 특징으로 한다.
또, 제 2 항의 안전장치는, 최내덮개를 형성함과 동시에 정극 리드를 통해 전극체의 정극에 접속되는 수압판과, 중간덮개를 형성함과 동시에 중앙접촉부를 통해 상기 수압판에 전기적으로 접속되는 차폐판과, 최외덮개를 형성함과 동시에 상 기 차폐판에 전기적으로 접속되는 입구밀봉판을 갖는 외장캔의 일단에 장착되는 정극덮개를 갖는 밀폐형 전지의 안전장치로서,
상기 수압판에 가스유통구멍을 형성하고, 상기 외장캔의 내부 공간을 상기 수압판과 상기 차폐판의 사이에 형성되는 접촉부 동작공간과 연이어 통하고 있음과 동시에,
상기 차폐판의 대략 중앙부에 연결 탭부 (tab portion) 를 제외하고 동심적으로 절결됨과 동시에 외주를 향하여 직경이 커지는 복수의 환형 홈을 형성하고, 또한 상기 복수의 환형 홈을 번갈아 180 °대향하도록 배열하고,
상기 외장캔내의 압력이 설정 전류차단압력을 초과하면 상기 수압판과 상기 차폐판의 전기적 접속을 차단하도록 한 것을 특징으로 한다.
또, 제 3 항의 안전장치는, 외장캔의 일단에 장착되는 정극덮개를, 최내덮개를 형성함과 동시에 정극 리드를 통해 전극체의 정극에 접속되는 수압판과, 중간덮개를 형성함과 동시에 중앙접촉부를 통해 상기 수압판에 전기적으로 접속되는 차폐판과, 최외덮개를 형성함과 동시에 상기 차폐판에 전기적으로 접속되는 입구밀봉판으로 구성하고,
상기 수압판에 가스유통구멍을 형성하고, 상기 외장캔의 내부 공간을 상기 수압판과 상기 차폐판의 사이에 형성되는 접촉부 동작공간과 연이어 통하고,
상기 중앙접촉부를, 상기 수압판의 중앙부로부터 상기 차폐판을 향하여 돌출함과 동시에 제 1 평탄접촉면을 갖는 돌기와, 상기 차폐판의 중앙부에 형성되며 상기 돌기의 제 1 평탄접촉면이 맞닿는 제 2 평탄접촉면으로 형성하고,
상기 차폐판의 제 2 평탄접촉면의 주위에 연결 탭부를 제외하고 동심적으로 절결됨과 동시에 외주를 향하여 직경이 커지는 복수의 환형 홈을 형성하고, 또한 상기 복수의 환형 홈을 번갈아 180 °대향하도록 배열하고, 상기 차폐판의 수압판측 면에 금속박을 접합하여 상기 환형 홈에 각각 밸브막을 형성하고,
상기 외장캔내의 압력이 설정 전류차단압력을 초과하면 상기 차폐판의 제 2 평탄접촉면을 상기 수압판의 제 1 평탄접촉면으로부터 이격하여 상기 수압판과 상기 차폐판의 전기적 접속을 차단하고, 상기 전류차단 외장캔내의 압력이 설정 막파단압력을 초과하면 상기 밸브막을 파단하도록 한 것을 특징으로 하고, 상기 차폐판과 상기 금속박은 클래드 금속판으로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 안전장치는 상기 차폐판과 상기 입구밀봉판의 사이에 환형 판으로 이루어지는 PTC 서미스터 소자가 설치되어 있는 것이 바람직하다.
제 6 항의 밀폐형 전지는 상기 안전장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 항상 밀폐공간내에 있어서, 수압판과 차폐판의 전기적 도통은 수압판의 돌기에 형성한 제 1 평탄접촉면을 차폐판의 제 2 평탄접촉면에 맞닿게 함으로써 확실하게 확보되어 있다. 한편, 전지내의 내압이 급격하게 상승하여 설정 전류차단압력을 초과하면 분해가스의 압력에 의해 차폐판, 특히 차폐판의 제 2 평탄접촉면이 수압판의 제 1 평탄접촉면으로부터 이격하여 수압판과 차폐판의 전기적 도통을 차단하고 분해가스의 그 이상의 발생을 방지함과 동시에 분해가스가 외부에 유출하는 것을 방지한다. 이 때, 제 2 평탄접촉면은 번갈아 180 °대향하는 상태로 동심적으로 배열된 복수의 환형 홈의 중앙부에 배치되어 있기 때문에, 제 1 평탄접촉면으로부터 신속하게 또한 빠르게 떨어지게 된다. 따라서, 설정 전류차단압력에 의해 확실하게 또한 빠르게 수압판과 차폐판의 전기적 도통을 빠르게 차단할 수 있다. 이 때, 제 2 평탄접촉면이 소성변형하기 때문에, 제 2 평탄접촉면이 제 1 평탄접촉면에 다시 맞닿는 것을 확실하게 방지할 수 있다. 또, 환형 홈을 짝수개 (2, 4, …) 형성한 경우에는 제 2 평탄접촉면을 제 1 평탄접촉면에 대하여 평행간격을 유지하면서 떨어지게 할 수 있다. 따라서, 설정 전류차단압력에 의해 보다 확실하게 또한 빠르게 수압판과 차폐판의 전기적 도통을 차단할 수 있다.
다음으로, 상기한 전기적 차단에도 불구하고, 만일 외장캔내의 화학반응이 진행하여 분해가스가 발생하고, 내부 압력이 추가로 상승하여 설정 막파단압력을 초과하는 경우에는 차폐판에 형성한 환형 홈 (밸브막) 이 파단함으로써 분해가스는 수압판에 형성한 가스유통구멍, 접촉부 동작공간, 환형 홈 (밸브막), 및 가스배출구멍을 통해 외부에 방출되어 밀폐형 전지가 폭발하는 것을 방지할 수 있다.
여기에서, 바람직하게는 설정 전류차단압력은 4 ∼ 5 ㎏/㎠ 로, 설정 막파단압력은 20 ㎏/㎠ 로 설정한다.
또, 상기 밀폐형 전지의 안전장치는 이하의 점에도 특징을 갖는다.
① 차폐판과 금속박은 양자를 클래딩한 클래드 금속판으로 이루어져 있어도 되고, 밸브막은 내측 환형 홈과 외측 환형 홈을 피복하는 금속박의 부분에 의해 형성되어 있어도 된다. 여기에서, 바람직하게는 금속판의 두께는 50 ㎛ 정도, 금속박의 두께는 10 ㎛ 정도로 한다.
또, 이와 같은 클래드 금속판은, 예컨대 본 출원인이 앞서 일본 공개특허공보 평1-224184 호에서 개시한 바와 같이, 1 ×10-1 ∼ 1 ×10-4 Torr 의 극저압 불활성 가스 분위기중에서 접합면을 갖는 금속기판과 금속박을 각각 어스접지한 일측의 전극 (A) 으로 하고, 절연지지된 다른 전극 (B) 과의 사이에 1 ∼ 50 MHz 의 교류를 인가하여 글로 방전을 행하게 하고, 또한 상기 글로 방전에 의해 생긴 플라즈마중에 노출되는 전극의 면적이 전극 (B) 의 면적의 1/3 이하이고, 스퍼터에칭처리함으로써 제조할 수 있다.
② 차폐판과 입구밀봉판의 사이에 환형 판으로 이루어지는 PTC 서미스터 소자가 설치되어 있는 것도 바람직하고, PTC 서미스터 소자에 의해 밀폐형 전지의 안전장치의 온도가 상승함과 동시에 전류가 흐르기 어렵게 하여, 이 면으로부터도 과전류에 의한 폭발을 방지하도록 하고 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 또 하나의 본 발명에 관계되는 밀폐형 전지는 상기한 밀폐형 전지의 안전장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.
도 1 은 통상 사용상태에 있어서의 본 발명의 1 실시 형태에 관계되는 밀폐형 전지의 안전장치의 구성설명도이다.
도 2 는 수압판과 차폐판의 전기적 접속이 차단된 상태의 본 발명의 1 실시 형태에 관계되는 밀폐형 전지의 안전장치의 구성설명도이다.
도 3 은 밸브막이 파단한 상태에 있어서의 본 발명의 1 실시 형태에 관계되 는 밀폐형 전지의 안전장치의 구성설명도이다.
도 4 는 도 1 의 B-B 선에 의한 단면을 화살표 방향으로 본 도이다.
도 5 는 도 1 의 A-A 선에 의한 단면을 화살표 방향으로 본 도이다.
도 6 은 수압판의 제 1 중앙접촉부로부터 차폐판의 제 2 중앙접촉부가 평행하게 떨어지는 메카니즘을 설명하는 모식도이다.
도 7 은 수압판과 차폐판의 전기적 접속이 차단된 상태의 본 발명의 다른 실시 형태에 관계되는 밀폐형 전지의 안전장치의 구성설명도이다.
도 8 은 밸브막이 파단한 상태에 있어서의 본 발명의 다른 실시 형태에 관계되는 밀폐형 전지의 안전장치의 구성설명도이다.
발명을 실시하기 위한 최량의 형태
이하, 첨부도면에 나타낸 1 실시 형태를 참조하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.
먼저, 본 발명의 1 실시 형태에 관계되는 밀폐형 전지의 안전장치의 구성에 대하여 도 1 ∼ 도 3 을 참조하여 설명한다.
도 1 ∼ 도 3 에 나타낸 바와 같이, 부극단자를 겸하는 외장캔 (11) 내에는 전극체 (12) 가 수납되어 있다. 전극체 (12) 는 정극 (13), 세퍼레이터 (14) 및 부극 (15) 의 적층물을 소용돌이형으로 권회한 구성으로 되어 있다. 그리고, 외장캔 (11) 의 상단 개구부에는 폭발방지기능과 단자를 겸하는 밀폐형 전지의 안전장치가 설치되어 있으며, 안전장치는 실질적으로 이하의 구성을 갖는 정극덮개 (16) 를 절연가스킷 (16a) 을 통해 외장캔 (11) 의 상단 개구부에 코킹 (caulking) 고정함으로써 구성되어 있다.
도 1 ∼ 도 3 에 나타낸 바와 같이, 정극덮개 (16) 는, 실질적으로 최내덮개를 형성함과 동시에 정극 리드 (17) 를 통해 전극체 (12) 의 정극 (13) 에 접속되는 수압판 (18) 과, 중간덮개를 형성함과 동시에 중앙접촉부 (19) 를 통해 수압판 (18) 과 전기적으로 접속되는 차폐판 (20) 과, 최외덮개를 형성함과 동시에 차폐판 (20) 에 전기적으로 접속되는 입구밀봉판 (21) 을 구비한다. 또, 정극덮개 (16) 는 수압판 (18) 과 차폐판 (20) 의 사이에 환형으로 절연판 (22) 을 설치함과 동시에, 차폐판 (20) 과 입구밀봉판 (21) 의 사이에 환형 판으로 이루어지는 PTC 서미스터 소자 (23) 를 설치하고 있다.
다음으로, 상기한 구성을 갖는 정극덮개 (16) 의 각 부의 구성에 대하여 설명한다.
도 1 ∼ 3 및 도 5 에 나타낸 바와 같이, 수압판 (18) 에는 복수의 가스유통구멍 (24) 이 형성되어 있으며, 이 가스유통구멍 (24) 을 통해 외장캔의 내부 공간 (25) 과, 수압판 (18) 과 차폐판 (20) 의 사이에 형성되는 접촉부 동작공간 (26) 이 연이어 통하고 있다.
도 1 ∼ 도 3 에 나타낸 바와 같이, 수압판 (18) 과 차폐판 (20) 을 전기적으로 접속하는 중앙접촉부 (19) 는, 수압판 (18) 의 중앙부로부터 차폐판 (20) 을 향하여 돌출함과 동시에 제 1 평탄접촉면 (27) 을 갖는 돌기 (28) 와, 차폐판 (20) 의 중앙부에 형성되며 돌기 (28) 의 제 1 평탄접촉면 (27) 이 맞닿는 제 2 평탄접 촉면 (29) 에 의해 형성된다.
도 1 ∼ 도 4 에 나타낸 바와 같이, 차폐판 (20) 의 제 2 평탄접촉면 (29) 의 주위에는 제 1 연결 탭부 (30) 를 제외하고, 소위 말굽형상으로 내측 환형 홈 (31) 이 형성되어 있다. 한편, 내측 환형 홈 (31) 의 주위에는 제 1 연결 탭부 (30) 와 180 °대향하는 위치에 형성한 제 2 연결 탭부 (32) 를 제외하고 내측 환형 홈 (31) 보다 대직경의 외측 환형 홈 (33) 이 말굽형상으로 형성되어 있다. 여기에서, 내측 환형 홈 (31) 의 원주각도 (θ1) 및 외측 환형 홈 (33) 의 원주각도 (θ2) 는 θ1 ≤θ2 의 관계에 있는 것이 바람직하다. 또, θ2 는 180 도 이상인 것이 바람직하며, θ1 은 적어도 제 1 연결 탭부 (30) 가 갖는 각도보다 큰 각도를 갖는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 말굽형상의 내측 환형 홈 (31) 및 외측 환형 홈 (33) 의 형상은 원형, 타원형, 부정원형, 다각형 등이어도 된다.
또, 본 실시 형태에서는 도 1 ∼ 도 3 에 나타낸 바와 같이, 차폐판 (20) 의 수압판측 면에는 금속박 (34) 이 접합되어 있으며, 이 금속박 (34) 으로 내측 환형 홈 (31) 과 외측 환형 홈 (33) 을 피복함으로써 각각 밸브막 (35, 36) 을 형성하고 있다. 그리고, 이들 밸브막 (35, 36) 의 두께는 설정파단압력 (예컨대, 20 ㎏/㎠) 이상이 되면 파단하도록 설정되어 있다. 구체적으로는 알루미늄으로 이루어지는 두께가 두꺼운 (예컨대, 50 ㎛) 금속기판으로 이루어지는 차폐판 (20) 에 금속박 (34) 을 클래딩하여 클래드 금속판을 형성하는 경우, 금속박 (34) 으로서는, 예컨대 10 ㎛ 의 구리박을 사용할 수 있다.
그리고, 본 발명에서는 상기와 같이 차폐판 (20) 의 수압판측 면에 금속박 (34) 을 접합하여 금속박으로 내측 환형 홈과 외측 환형 홈을 피복하여 밸브막을 형성하지 않아도 된다. 예컨대, 내측 환형 홈 (31) 과 외측 환형 홈 (33) 을 차폐판 (20) 을 관통시킨 구성으로 하지 않고, 차폐판 (20) 의 두께의 일부에 스코어 (score) 가공을 한 단면 V 자형의 홈을 형성한 것이어도 된다. 이와 같은 스코어를 형성시킨 경우에는 차폐판 (20) 에 두께가 얇은 홈부를 형성시키기 때문에, 차폐판 (20) 의 수압판측 면에는 금속박의 접합이 필요 없다.
중앙접촉부 (19) 및 차폐판 (20) 을 상기한 구성으로 함으로써 외장캔 (11) 내의 압력이 증대하여 설정 전류차단압력을 초과하면, 도 3 및 도 6 에 나타낸 바와 같이, 밸브막 (36) 에 소성변형을 발생시키면서, 외측 환형 홈 (33) 의 내부를 이루는 차폐판 (20) 의 부분이 전체적으로 일방향으로 경사져 경사면 (a) 을 형성하고, 동시에 내측 환형 홈 (31) 내의 제 2 평탄접촉면 (29) 이 밸브막 (35) 을 소성변형하면서 경사면 (a) 에 대하여 역방향으로 경사지게 된다. 그 결과, 제 2 평탄접촉면 (29) 은 수압판 (18) 의 돌기 (28) 에 형성한 제 1 평탄접촉면 (27) 에 대하여 평행하게 떨어지게 된다. 따라서, 분해가스의 압력이 설정 전류차단압력이 되면, 내외 환형 홈 (31, 33) 을 형성한 것에 의해 차폐판 (20) 은 빠르게 수압판 (18) 으로부터 떨어지고, 또한 제 2 평탄접촉면 (29) 은 제 1 평탄접촉면 (27) 에 대하여 평행하게 떨어지기 때문에, 차폐판 (20) 의 중앙부가 약간 상승해도 차폐판 (20) 은 수압판 (18) 으로부터 완전히 떨어지게 되어 확실하게 또한 신속하게 수압판 (18) 과 차폐판 (20) 의 전기적 도통을 차단할 수 있다.
그리고, 도 2 및 도 3 에서는 제 2 평탄접촉면 (29) 과 제 1 평탄접촉면 (27) 이 떨어져 전기적 도통이 차단되는 상태를 나타내고 있는데, 제 2 평탄접촉면 (29) 과 제 1 평탄접촉면 (27) 이 접합 (예컨대, 용접 등) 되어 있는 경우에는 도 7 및 도 8 에 나타낸 바와 같이, 돌기 (28) 의 측면부가 떼어져 파단하는 경우도 있다. 이와 같이 돌기 (28) 의 측면부를 파단시키기 위해서는 돌기 (28) 의 측면부의 두께를 부분적으로 얇은 두께로 해 둠으로써 차폐판 (20) 의 상승에 따라 돌기 (28) 의 측면부의 얇은 두께부가 떼어져 전기적 도통을 차단할 수 있다.
다음으로, 상기한 구성을 갖는 밀폐형 전지의 안전장치의 작동에 대하여 도 1 ∼ 도 3 을 참조하여 설명한다.
상기한 밀폐형 전지에 있어서, 예컨대 과충전상태에 의해 대전류가 흐르면, 이 대전류에 의해 외장캔 (11) 내에 부식성이 높은 분해가스가 발생하고, 외장캔 (11) 내의 압력이 증대하고, 그대로 방치하면 밀폐형 전지가 폭발하게 된다. 그러나, 본 실시 형태에서는 외장캔 (11) 내의 분해가스의 압력이 설정 전류차단압력을 초과하면, 도 2 에 나타낸 바와 같이 분해가스가 접촉부 동작공간 (26) 에 유입하고, 차폐판 (20) 의 제 2 평탄접촉면 (29) 을 수압판 (18) 의 돌기 (28) 상에 형성한 제 1 평탄접촉면 (27) 으로부터 빠르게 떨어지게 하여 수압판 (18) 과 차폐판 (20) 의 전기적 도통이 빠르게 차단된다. 따라서, 분해가스의 그 이상의 발생을 방지하여 외장캔 (11) 의 내부압이 추가로 상승하여 폭발하는 것을 확실하게 방지할 수 있음과 동시에, 밸브막 (35, 36) 은 아직 파단되어 있지 않기 때문에, 인체에 유해한 분해가스가 외부에 유출하는 것을 방지할 수 있어 환경보호도 도모할 수 있다.
또한, 만일 상기한 전기적 도통의 차단에도 불구하고 외장캔 (11) 내에 있어서 화학반응이 진행하고, 분해가스가 추가로 발생하여 내압이 상승하고, 설정 막파단압력을 초과하면 도 3 에 나타낸 바와 같이, 밸브막 (35, 36) 의 어느 하나 또는 양측이 파단하여 분해가스가 접촉부 동작공간 (26) 으로부터 차폐판 (20) 과 입구밀봉판 (21) 의 사이의 공간 및 입구밀봉판 (21) 에 형성한 가스배출구멍 (37) 을 통과하여 외부에 빠르게 방출되기 때문에, 밀폐형 전지의 폭발을 확실하게 방지할 수 있다.
이와 같이, 본 실시 형태에 관계되는 밀폐형 전지의 안전장치를 사용함으로써 전류차단 및 분해가스의 전지 외부로의 방출을 확실하게 행할 수 있어 밀폐형 전지의 파열을 미연에 방지할 수 있다. 또한, 분해가스의 전지 외부로의 방출은 만일의 경우에만 행함으로써 인체나 환경으로의 악영향을 가급적으로 억제할 수 있다.
또, 도 1 ∼ 도 3 에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태에서는 차폐판 (20) 과 입구밀봉판 (21) 의 사이에 환형 판으로 이루어지는 PTC 서미스터 소자 (23) 를 설치하고 있기 때문에, 분해가스의 발생에 의해 밀폐형 전지의 안전장치의 온도가 상승하면 전류가 흐르기 어렵게 하여, 이 면으로부터도 과전류에 의한 폭발을 방지할 수 있다.
그리고, 이상 설명해 온 실시 형태에서는, 제 2 평탄접촉면 (29) 의 주위에는 2 개의 환형 홈 (31, 33) 을 형성했는데, 3 개 이상 (짝수, 홀수의 어느쪽이어 도 됨) 형성하도록 해도 된다.
이상 설명해 온 바와 같이, 본 발명의 밀폐형 전지의 안전장치에서는 통상 전류가 흐르는 경우에는 밀폐공간내에서 수압판과 차폐판의 접촉부를 기밀상태로 접촉시킴으로써 밀폐형 전지를 정상으로 작동시킬 수 있음과 동시에, 과잉전류가 흐르는 경우에는 발생하는 분해가스의 압력을 이용하여 동심을 이루는 복수의 환형 홈의 중앙부에 형성한 제 2 평탄접촉면을 수압판의 중앙부에 형성한 돌기상의 제 1 평탄접촉면으로부터 빠르게 떨어지게 하여 수압판과 차폐판의 접촉의 전기적 접속을 빠르게 차단함과 동시에, 분해가스의 압력이 추가로 상승하는 경우에는 밸브막을 파단하여 빠르게 전지 외부에 방출할 수 있기 때문에, 전류차단 및 분해가스의 전지 외부로의 방출을 확실하게 행할 수 있어 밀폐형 전지의 파열을 미연에 방지할 수 있다. 또한, 분해가스의 전지 외부로의 방출은 만일의 경우에만 행함으로써 인체나 환경으로의 악영향을 가급적으로 억제할 수 있다.
또, 본 발명의 밀폐형 전지의 안전장치에서는 내, 외측 환형 홈을 형성한 금속기판에 금속박을 클래딩하여 설정 막파단압력에 의해 확실하게 작동하는 밸브막을 갖는 차폐판을 저렴하게 제조할 수 있다.
또한, 차폐판과 입구밀봉판의 사이에 환형 판으로 이루어지는 PTC 서미스터 소자를 설치함으로써 PTC 소자에 의해 전류가 흐르기 어렵게 하여, 이 면으로부터도 과전류에 의한 폭발을 방지할 수 있다.
그리고, 본 발명의 밀폐형 전지의 안전장치를 구비함으로써 고성능이고 또한 안전성이 높은 밀폐형 전지를 저렴하게 제조할 수 있다.

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 최내덮개를 형성함과 동시에 정극 리드를 통해 전극체의 정극에 접속되는 수압판과, 중간덮개를 형성함과 동시에 중앙접촉부를 통해 상기 수압판에 전기적으로 접속되는 차폐판과, 최외덮개를 형성함과 동시에 상기 차폐판에 전기적으로 접속되는 입구밀봉판을 갖는 외장캔의 일단에 장착되는 정극덮개를 갖는 밀폐형 전지의 안전장치로서,
    상기 수압판에 가스유통구멍을 형성하고, 상기 외장캔의 내부 공간을 상기 수압판과 상기 차폐판의 사이에 형성되는 접촉부 동작공간과 연이어 통하고 있음과 동시에,
    상기 차폐판의 대략 중앙부에 연결 탭부를 제외하고 동심적으로 절결됨과 동시에 외주를 향하여 직경이 커지는 복수의 환형 홈을 형성하고, 또한 상기 복수의 환형 홈을 번갈아 180 °대향하도록 배열하고,
    상기 외장캔내의 압력이 설정 전류차단압력을 초과하면 상기 수압판과 상기 차폐판의 전기적 접속을 차단하도록 한 것을 특징으로 하는 밀폐형 전지의 안전장치.
  3. 삭제
  4. 외장캔의 일단에 장착되는 정극덮개를, 최내덮개를 형성함과 동시에 정극 리드를 통해 전극체의 정극에 접속되는 수압판과, 중간덮개를 형성함과 동시에 중앙접촉부를 통해 상기 수압판에 전기적으로 접속되는 차폐판과, 최외덮개를 형성함과 동시에 상기 차폐판에 전기적으로 접속되는 입구밀봉판으로 구성하고,
    상기 수압판에 가스유통구멍을 형성하고, 상기 외장캔의 내부 공간을 상기 수압판과 상기 차폐판의 사이에 형성되는 접촉부 동작공간과 연이어 통하고,
    상기 중앙접촉부를, 상기 수압판의 중앙부로부터 상기 차폐판을 향하여 돌출함과 동시에 제 1 평탄접촉면을 갖는 돌기와, 상기 차폐판의 중앙부에 형성되며 상기 돌기의 제 1 평탄접촉면이 맞닿는 제 2 평탄접촉면으로 형성하고,
    상기 차폐판의 제 2 평탄접촉면의 주위에 연결 탭부를 제외하고 동심적으로 절결됨과 동시에 외주를 향하여 직경이 커지는 복수의 환형 홈을 형성하고, 또한 상기 복수의 환형 홈을 번갈아 180 °대향하도록 배열하고, 상기 차폐판의 수압판측 면에 금속박을 접합하여 상기 환형 홈에 각각 밸브막을 형성하고,
    상기 외장캔내의 압력이 설정 전류차단압력을 초과하면 상기 차폐판의 제 2 평탄접촉면을 상기 수압판의 제 1 평탄접촉면으로부터 이격하여 상기 수압판과 상기 차폐판의 전기적 접속을 차단하고, 상기 전류차단 외장캔내의 압력이 설정 막파단압력을 초과하면 상기 밸브막을 파단하도록 하며,
    상기 차폐판과 상기 금속박은 클래드 금속판으로 형성되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 전지의 안전장치.
  5. 제 2 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 차폐판과 상기 입구밀봉판의 사이에 환형 판으로 이루어지는 PTC 서미스터 소자가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 밀폐형 전지의 안전장치.
  6. 제 2 항 또는 제 4 항에 기재된 밀폐형 전지의 안전장치를 구비하는 밀폐형 전지.
  7. 제 5 항에 기재된 밀폐형 전지의 안전장치를 구비하는 밀폐형 전지.
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