KR101004400B1 - 이차 전지용 내압 측정 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이차 전지용 내압 측정 장치에 관한 것으로, 전해액이 주입된 이후, 외부 상태에 따른 이차 전지의 내압 변화를 실시간으로 측정할 수 있는 이차 전지용 내압 측정 장치에 관한 것이다.
본 발명은 이차 전지의 전해액 주입구에 체결되기 위한 연결 지그; 측정된 내압을 표시하기 위한 압력 게이지; 및 상기 연결 지그와 압력 게이지를 연결하며, 압력 전달 부재로 채워진 파이프를 포함하는 이차 전지용 내압 측정 장치에 관한 것이다.
이차 전지, 내압 측정
Description
본 발명은 이차 전지용 내압 측정 장치에 관한 것으로, 전해액이 주입된 이후, 외부 상태에 따른 이차 전지의 내압 변화를 실시간으로 측정할 수 있는 이차 전지용 내압 측정 장치에 관한 것이다.
최근 들어 셀룰러 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 컴팩트하고 경량화된 휴대용 전자/전기 기기들이 활발하게 개발 및 생산되고 있으며, 상기 휴대용 전자/전기 기기들이 별도의 전원이 구비되지 않은 장소에서도 작동될 수 있도록 배터리 팩을 내장시키고 있다. 상기 배터리 팩은 경제적인 측면을 고려하여 니켈-카드뮴(Ni-Cd) 전지, 니켈-수소(Ni-MH) 전지 및 리튬(Li) 전지로 대표되며, 충방전이 가능한 이차 전지가 일반적으로 사용된다.
이 중, 상기 리튬(Li) 이차 전지는 상기 니켈-카드뮴 전지 또는 니켈-수소 전기에 비하여 작동 전압이 3배 정도 높고, 단위 중량당 에너지 밀도가 높아 상기 휴대용 전자/전기 기기에 널리 사용되고 있다. 상기 리튬 이차 전지는 사용하는 전해질의 종류에 따라 액체 전해질을 사용하는 리튬 이온 전지와 고분자 전해질을 사 용하는 리튬 폴리머 전지로 구분하거나, 제조되는 형상에 따라 원통형, 각형 및 파우치형으로 구분한다.
상기 이차 전지는 통상적으로 전극 조립체, 상기 전극 조립체 및 전극 조립체 사이에서 리튬 이온이 이동될 수 있도록 하는 전해액을 수납하는 캔 및 상기 캔을 밀폐하는 캡 조립체를 포함한다. 여기서, 상기 전극 조립체는 양극 활물질이 도포된 양극 집전체 및 상기 양극 집전체의 일측에 전기적으로 연결된 양극탭을 포함하는 양극판, 음극 활물질이 도포된 음극 집전체 및 상기 음극 집전체의 일측에 전기적으로 연결된 음극탭을 포함하는 음극판 및 상기 두 극판 사이에 위치하는 세퍼레이터를 포함한다.
그러나, 상기 이차 전지는 전극 조립체가 수납된 캔에 캡 조립체를 결합시키고, 상기 캡 조립체의 전해액 주입구를 통해 전해액을 주입한 후, 상기 전해액 주입구를 밀봉하여 완성하기 때문에, 전해액이 주입된 상태에서 외부 환경에 따른 상기 이차 전지의 내압 변화를 측정하기 힘들다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전해액이 주입된 상태에서 외부 환경에 따른 상기 이차 전지의 내압 변화를 실시간으로 측정 가능한 이차 전지용 내압 측정 장치를 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 이차 전지의 전해액 주입구에 체결되기 위한 연결 지그; 측정된 내압을 표시하기 위한 압력 게이지; 및 상기 연결 지그와 압력 게이지를 연결하며, 압력 전달 부재로 채워진 파이프를 포함하는 이차 전지용 내압 측정 장치에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 이차 전지용 내압 측정 장치는 전해액 주입구에 연결 지그를 체결하고 상기 연결 지그와 압력 게이지 사이에 연결되는 파이프 속에 채워진 유체와 같은 압력 전달 부재에 의해 전달되는 상기 이차 전지의 내압을 측정함으로써, 전해액이 주입된 상태의 이차 전지의 내압이 외부 환경에 따라 변화되는 것을 실시 간으로 측정할 수 있다는 효과가 있다.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시 예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 더욱 명확하게 이해될 것이다. 덧붙여, 도면들에 있어서, 층 및 영역의 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성 요소들을 나타내는 것이며, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
(실시 예)
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 이차 전지용 내압 측정 장치를 나타낸 모식도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 이차 전지용 내압 측정 장치는 이차 전지의 전해액 주입구(354)에 체결되는 연결 지그(410), 상기 이차 전지의 내압을 측정하기 위한 압력 게이지(420) 및 상기 연결 지그(410)와 압력 게이지(420)를 연결하며, 압력 전달 부재로 채워진 파이프(430)를 포함한다.
상기 이차 전지는 전극 조립체(100)와 상기 전극 조립체(100) 사이에 리튬 이온이 이동될 수 있도록 하는 전해액(미도시)을 수납하며, 상단부가 개구된 캔(200) 및 상기 캔(200)을 밀봉하며, 상기 전극 조립체(100)와 전기적으로 연결되는 전극 단자(310)를 포함하는 캡 조립체(300)를 포함한다. 여기서, 상기 전극 조 립체(100)는 양극 활물질(미도시)이 도포된 양극 집전체(미도시)에 양극탭(111)이 연결된 양극판(120), 음극 활물질(미도시)이 도포된 음극 집전체(미도시)에 음극탭(112)이 연결된 음극판(110) 및 상기 양극판(120)과 음극판(110) 사이에 위치하는 세퍼레이터(130)를 포함한다.
상기 캔(200)의 개구된 상부에 결합되는 캡 조립체(300)는 캡 플레이트(350), 절연 플레이트(340), 터미널 플레이트(330), 절연 케이스(320) 및 전극 단자(310)를 포함한다. 상기 캡 플레이트(350)는 상기 캔(200)의 상단 개구부에 대응되는 크기와 형상을 가지는 금속판으로, 일정 크기의 단자 통공(352), 전해액 주입공(354) 및 안전 벤트(미도시)를 포함한다.
상기 전해액 주입공(354)은 상기 전극 조립체(100)를 수용한 캔(200)에 리튬 이온의 이동을 원활하게 하기 위한 전해액을 주입시키기 위한 것으로, 상기 캔(200)을 상기 캡 조립체(300)로 밀봉한 후, 상기 전해액 주입공(354)을 통해 상기 전해액을 주입하고, 전해액 주입공 마개(미도시)로 상기 전해액 주입공(354)을 밀봉함으로써, 상기 캔(200)을 밀봉한다.
상기 단자 통공(352)은 상기 전극 단자(310)를 삽입시키기 위한 것으로, 상기 전극 단자(310)는 상기 단자 통공(352)을 통해 상기 캡 플레이트(350) 하부에 위치하는 터미널 플레이트(330)와 전기적으로 연결되며, 상기 전극 단자(310)와 상기 캡 플레이트(350)를 절연시키기 위하여 상기 전극 단자(310)의 외측에 절연성이 좋은 고무 또는 비전도성 물질로 형성된 가스켓(Gasket, 360)을 위치시킨다.
상기 연결 지그(410)는 상기 이차 전지의 전해액 주입구(354)에 체결되어 상 기 이차 전지 내부의 압력을 상기 파이프(430) 속에 채워진 유체로 전달하기 위한 것으로, 상기 이차 전지의 전해액 주입구(354)에 밀착되는 본체(412), 상기 이차 전지의 전해액 주입구(354) 내부로 유입되는 돌출부(414) 및 상기 돌출부(414)를 감싸며, 상기 전해액 주입구(354)를 밀봉하기 위한 밀폐부재(416)을 포함한다.
상기 돌출부(414)는 상기 전해액 주입구(354)에 쉽게 유입될 수 있도록, 나선형의 삼각뿔 형태일 수 있으며, 외부 환경에 따른 상기 이차 전지의 내압을 보다 정밀하게 측정하기 위하여, 상기 전해액 주입구(354)를 상기 전해액 주입공 마개로 밀봉한 후, 상기 돌출부(414)가 상기 전해액 주입공 마개를 관통하도록 할 수도 있다.
상기 돌출부(414)의 길이(D1)는 상기 이차 전지의 내압을 용이하게 측정할 수 있도록 상기 이차 전지의 캡 플레이트의 두께(D2)보다는 긴 것이 바람직하며, 상기 돌출부(414)가 상기 이차 전지의 절연 플레이트(320)와 접촉하는 경우, 상기 절연 플레이트(320) 및 전극 조립체(100)에 손상을 줄 수 있으므로, 상기 전해액 주입구(342)로부터 상기 절연 플레이트(320) 사이의 거리(D3)보다 짧은 것이 더욱 바람직하다.
상기 파이프(430)는 내부가 압력 전달 부재로 채워져 있어, 상기 이차 전지의 내부를 채우는 가스의 유출 없이 상기 이차 전지의 내압을 측정하며, 상기 이차 전지의 내압 변화를 실시간으로 전달할 수 있도록 한다. 상기 파이프(430) 속에 채워지는 압력 전달 부재는 오일(Oil)과 같은 유체일 수 있으며, 이차 전지의 내부 열기 및 상기 이차 전지의 상태를 관찰하기 위하여 실험하는 외부 환경을 고려하여 400℃ 이상에서는 증발 또는 감압되지 않는 유체인 것이 바람직하다.
상기 압력 게이지(420)는 상기 파이프(430) 속에 채워진 압력 전달 부재를 통해 전달된 상기 이차 전지의 내압을 표시하기 위한 것으로, 상기 압력 게이지(420)와 파이프(430) 사이의 체결 상태를 제어할 수 있는 체결 부재(425)를 더 포함하여, 상기 이차 전지의 내압 측정을 위해, 상기 파이프(430) 속에 유체와 같은 압력 전달 부재를 유입 또는 교체하기 용이하도록 한다. 즉, 상기 체결 부재(425)를 이용하여 상기 파이프(430)와 압력 게이지(420) 사이의 체결 상태를 느슨하게 한 후, 상기 연결 지그(410)을 통해 상기 파이프(430) 속으로 압력 전달 부재를 유입하면, 상기 파이프(430) 속에 잔존하는 공기가 상기 체결 부재(425)에 의해 느슨해진 상기 파이프(430)와 압력 게이지(420) 사이로 빠져나가게 되므로, 상기 파이프(430) 속을 용이하게 압력 전달 부재로 채울 수 있게 된다.
본 발명에 실시 예에 따른 이차 전지용 내압 측정 장치는 상기 압력 게이지(420)과 전기적으로 연결되며, 상기 이차 전지의 내압 변화를 기록 또는 저장할 수 있는 저장 매체(440)를 포함할 수 있으며, 상기 이차 전지의 내압 변화를 디스플레이하기 위한 디스플레이 장치(미도시)를 더 포함할 수도 있다.
결과적으로, 본 발명의 실시 예에 따른 이차 전지용 내압 측정 장치는 전해액 주입구에 연결 지그를 체결하고 상기 연결 지그와 압력 게이지 사이를 파이프로 연결함으로써, 외부 환경에 의해 변화되는 이차 전지의 내압을 실시간으로 측정할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 이차 전지용 내압 측정 장치는 상기 파이프 를 유체와 같은 압력 전달 부재로 채워, 상기 이차 전지의 내부를 채우는 가스의 유출 없이 상기 이차 전지의 내압을 측정함으로써, 상기 이차 전지의 내압을 정밀하게 측정할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 이차 전지용 내압 측정 장치를 나타낸 모식도이다.
<도면 주요 부호에 대한 부호의 설명>
100 : 전극 조립체 200 : 캔
300 : 캡 조립체 354 : 전해액 주입공
410 : 연결 지그 414: 돌출부
416 : 밀폐 부재 420 : 압력 게이지
430 : 파이프
Claims (12)
- 이차 전지의 전해액 주입구에 체결되기 위한 연결 지그;측정된 내압을 표시하기 위한 압력 게이지; 및상기 연결 지그와 압력 게이지를 연결하며, 압력 전달 부재로 채워진 파이프를 포함하는 이차 전지용 내압 측정 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 연결 지그는 상기 전해액 주입구 내부로 유입되는 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 내압 측정 장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 연결 지그는 상기 돌출부를 감싸는 밀폐 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 내압 측정 장치.
- 제 3 항에 있어서,상기 밀폐 부재는 절연체인 것을 특징으로 하는 이차 전지용 내압 측정 장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 돌출부의 길이는 상기 이차 전지의 전해액 주입구와 상기 이차 전지의 절연 케이스 사이의 길이보다 짧은 것을 특징으로 하는 이차 전지용 내압 측정 장치.
- 제 5 항에 있어서,상기 돌출부의 길이는 상기 이차 전지의 캡 플레이트의 두께보다 긴 것을 특징으로 하는 이차 전지용 내압 측정 장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 돌출부는 나선형 삼각뿔 형상인 것을 특징으로 하는 이차 전지용 내압 측정 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 압력 게이지와 파이프 사이에 위치하며, 상기 압력 게이지와 파이프 사이의 체결 정도를 조절하기 위한 체결 부재를 더 포함하는 이차 전지용 내압 측정 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 압력 게이지와 전기적으로 연결되며, 측정된 내압을 기록하기 위한 저장 매체를 더 포함하는 이차 전지용 내압 측정 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 압력 게이지와 전기적으로 연결되며, 상기 이차 전지의 내압 변화를 디스플레이 하기 위한 디스플레이 수단을 더 포함하는 이차 전지용 내압 측정 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 압력 전달 부재는 유체인 것을 특징으로 하는 이차 전지용 내압 측정 장치.
- 제 11 항에 있어서,상기 유체는 오일인 것을 특징으로 하는 이차 전지용 내압 측정 장치.
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