KR101159922B1 - 배터리용 안전 밸브 - Google Patents

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Abstract

배터리용 안전 밸브는 밸브 몸체(1) 및 밸브 코어(2)를 가진다. 상기 밸브 몸체(1)는 배터리의 커버판(4) 상에 고정되고, 배터리의 커버판(4)에서 배출구(9)를 덮는다. 상기 밸브 몸체(1)는 상기 밸브 몸체(1)의 내부 공간과 연통되는 배기 개구(3)를 형성한다. 상기 밸브 코어(2)는 밸브 몸체(1)의 상부 커버(11)와 상기 배터리의 커버판(4) 사이에서 탄성적으로 유지된다. 복수의 기둥들(6)은 상기 밸브 코어(2)의 측면 벽과 밸브 몸체(1)의 내벽 사이에서 갭의 원주를 따라서 띄엄띄엄 배치된다. 2 개의 근접한 기둥들(6), 상기 밸브 코어(2)의 측면 벽, 및 상기 밸브 몸체(1)의 내벽마다 정의된 캐비티는 측면 배기 슬롯(7)으로서 형성되고, 상기 측면 배기 슬롯은 밸브 몸체(1)에서 배기 개구(3)와 연통된다.
배터리용 안전 밸브, 밸브 몸체, 밸브 코어, 커버판, 기둥, 측면 배기 슬롯

Description

배터리용 안전 밸브{A SAFETY VALVE FOR BATTERY}
본 발명은 배터리 분야에 관한 것으로서, 특히 배터리용 안전 밸브에 관한 것이다.
리튬 이온 배터리 등의 2차 배터리(2차 전지)는 생성 및 이용 중에, 대량의 가스가 배터리의 내부에서 생성될 수 있는데, 즉각적으로 가스를 방출하지 않는 경우, 상기 배터리는 부풀어 오를 수 있고, 심지어 폭발하기도 한다. 이로써, 배터리는 배터리의 커버판 상에 설치된 안전 밸브 등의 폭발-내항 장치(explosion-proof device)가 구비되어야 한다.
현재, 배터리용 안전 밸브는 주로 밸브 몸체, 및 상기 밸브 몸체에 위치된 밸브 코어(core)로 구성되고, 배기 개구는 밸브 몸체에 형성되고, 밸브 코어는 배터리의 커버판에서 배출구(discharging hole)를 닫는다. 대량의 가스가 배터리의 내부에서 발생되고, 고압이 동일하게 형성되는 경우, 고압 가스는 밸브 코어를 열어, 배터리의 커버판에서의 배출구를 통하여 간 후, 밸브 몸체의 배기 개구로부터 방출되어서, 배터리의 안전성을 확보할 수 있다.
상기 배터리 상의 안전 밸브를 재사용하기 위해서, 회복가능한(recoverable) 배터리용 안전 밸브가 설계되어 왔는데, 즉, 밸브 코어를 밸브 몸체에 탄성적으로 고정하기 위해 스프링 또는 탄성 금속 시트를 사용하거나, 또는 밸브 코어를 만들기 위해 탄성 물질을 사용하여 설계되어서, 그 결과 고압 가스는 배터리에서 밸브 코어를 열은 후, 밸브 몸체의 배기 개구로부터 방출되고, 밸브 몸체 및 배터리의 내부 압력은 감소되고, 그리고 탄성 작용 하에, 밸브 코어는, 배출구가 배터리의 커버판에서 밸브 코어를 닫을 수 있는 위치로 자동적으로 복귀될 수 있고, 이로써, 배터리 및 안전 밸브는 연속적으로 작동할 수 있다.
그러나, 회복가능한 배터리용 안전 밸브에 있어서, 상기 밸브 코어가 그 초기 위치로 복귀할 시, 고압 가스의 작용 하에, 밸브 코어가 밸브 몸체에 가로질러 이동할 수 있기 때문에, 이로써, 밸브 코어는 배터리의 커버판에서 배출구를 닫기 위해 그 초기 위치로 정확하게 복귀될 수 없고, 이로 인하여 배터리의 기밀도(air tightness)는 보장될 수 없고, 배터리의 작동 성능은 역효과를 낸다.
본 발명은, 반복 동작에 적합하고 간단한 구조물을 가진, 정확하게 위치된 밸브 코어를 배터리용 안전 밸브에 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 배터리용 안전 밸브는, 배터리의 커버판 상에 고정되고 상기 배터리의 커버판에서 배출구를 덮고 그리고 밸브 몸체의 내부 공간에 연통되는 배기 개구를 형성하는 밸브 몸체, 및 상기 밸브 몸체의 상부 커버와 상기 배터리의 커버판 사이에 탄성적으로 유지된 밸브 코어를 포함하고, 복수의 기둥들은 상기 밸브 코어의 측면 벽과 상기 밸브 몸체의 내벽 사이에서 갭의 원주를 따라서 띄엄띄엄(at intervals) 배치되고, 2 개의 근접한 기둥들, 상기 밸브 코어의 측면 벽 및 상기 밸브 몸체의 내벽마다 정의된 캐비티는 측면 배기 슬롯(slot)으로서 형성되고, 상기 측면 배기 슬롯은 상기 밸브 몸체에서 상기 배기 개구와 연통된다.
본 발명의 이점은 다음과 같다: (1) 밸브 몸체의 내벽과 밸브 코어의 측면 벽 사이의 기둥 구조물은 밸브 코어가 밸브 몸체의 상부 커버와 배터리의 커버판 사이에서 적절하게 위치될 수 있는 것을 확보한다; (2) 밸브 코어가 탄성 물질로 이루어지고 간단한 구조물을 가지기 때문에, 가스 압력의 작용하에 밸브 코어는 그 본래 상태로 정확하게 복원될 수 있는데, 즉, 배터리의 커버판에서 배출구가 밸브 코어에 의해 닫힐 수 있는 위치로 복귀되어, 그 결과 배터리용 안전 밸브가 반복적으로 사용될 수 있다; (3) 환상 돌출부(annular protrusion)가 배터리의 커버판에서 배출구 주위에 배치되는 상태에서, 환상 돌출부는 밸브 코어를 위치시키는데 조력할 뿐만 아니라, 배터리의 커버판에서 배출구가 밸브 코어에 의해 완전히 닫힐 수 없어, 이로써, 밸브 코어가 고압 가스의 작동하에 위로 압박을 받는 경우, 가스가 환상 돌출부와 밸브 코어 사이의 갭으로부터 손쉽게 빠져나가는 것을 확보한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 배터리용 안전 밸브의 개략적인 상부도이다.
도 2는 도 1에서 라인 A-A을 따른 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 배터리용 안전 밸브의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 배터리용 안전 밸브의 밸브 몸체의 개 략적인 사시도이다.
본 발명은 도면을 참조하여 다음에서 더 설명될 것이다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명에 따른 배터리용 안전 밸브는 밸브 몸체(1) 및 밸브 코어(2)를 포함한다. 상기 밸브 몸체(1)는 배터리의 커버판(4)에서 배출구(9)를 덮고, 그리고 배터리의 밸브 몸체(1) 및 커버판(4)은 용접, 접착, 및 나사 고정 등으로, 기술분야의 당업자에서 공지된 다양한 연결 방법에 의해 서로 연결될 수 있다. 밸브 몸체(1)는 그의 상부 커버(11)에서 배기 개구(3)를 형성하고, 상기 상부 커버(11)는 상기 밸브 몸체(1)의 내부 공간으로 연통되고, 상기 배기 개구(3)는 바람직하게, 밸브 몸체(1)의 상부 커버(11)의 중심에서 위치된다. 밸브 코어(2)는 밸브 몸체(1)의 상부 커버(11)와 배터리의 커버판(4) 사이에서 탄성적으로 배치되고, 그리고 밸브 코어(2)의 하부는 배출구(9)를 닫는다. 복수의 기둥들(6)은 밸브 코어(2)의 측면 벽과 밸브 몸체(1)의 내벽 사이에서 갭의 원주를 따라서 띄엄띄엄 배치된다. 2 개의 근접한 기둥들(6), 밸브 코어(2)의 측면 벽, 및 밸브 몸체(1)의 내벽마다 정의된 캐비티(cavity)는 측면 배기 슬롯(7)으로서 형성되고, 상기 측면 배기 슬롯은 밸브 몸체(1)에서 배기 개구(3)와 연통된다. 바람직하게, 2 개의 근접한 기둥들(6) 사이마다 위치된 상부 배기 그루브(8)는 밸브 코어(2)의 상부에서 형성된다. 밸브 몸체(1)에 있어, 측면 배기 슬롯(7)과 배기 개구(3) 사이의 연통은 상부 배기 그루브(8)를 통해 실현될 수 있다.
밸브 코어(2)는 바람직하게, 탄성 물질(예를 들면, 고무 또는 플라스틱)로 구현된다. 밸브 코어(2)의 상부는 밸브 몸체(1)의 상부 커버(11)에 압박을 가하고, 그리고 밸브 코어(2)의 하부는 배터리의 커버판(4) 상에 형성된 환상 돌출부(5)에 단단하게 접촉된다. 환상 돌출부(5)는, 배터리의 커버판(4)에서, 배출구(9) 주위에 배치된다.
밸브 몸체(1) 및 밸브 코어(2)는 원통형, 각뿔대 등의 다양하게 매칭된(matched) 형상일 수 있고, 밸브 몸체(1) 및 밸브 코어(2) 모두가 원통형의 형상으로 이루어진 것이 바람직하다.
기둥들(6)은 밸브 코어(2)와 일체형으로 될 수 있거나, 밸브 몸체(1)의 내벽 상에 부착될 수 있다. 기둥들(6)의 양은 필요에 따라 판별될 수 있고, 바람직하게는 3 내지 6 개이다.
기둥들(6)이 밸브 코어(2)와 일체형으로 된 경우에 있어서, 기둥(6)의 높이는 밸브 코어(2)의 높이의 50-90% 이고, 그 두께는 밸브 코어(2)의 직경의 2-15%이고, 그리고 그 폭은 밸브 코어(2)의 주변 길이(perimeter)의 5-15% 이다. 환상 돌출부(5)의 높이는 0.13-1.5㎜ 이다. 상부 배기 그루브(8)의 깊이는 밸브 코어(2)의 높이의 10-20% 이고, 그 폭은 밸브 코어(2)의 주변 길이의 2-15% 이다.
밸브 몸체(1)의 내벽 상에 부착된 기둥들(6)의 경우에 있어서, 기둥(6)의 높이는 밸브 몸체(1)의 높이와 동일하고, 기둥(6)의 두께는 밸브 몸체(1)의 내경의 2-15% 이고, 그리고 그 폭은 밸브 몸체(1)의 내벽의 주변 길이의 5-15% 이다. 환상 돌출부(5)의 높이는 0.1-1㎜ 이다. 상부 배기 그루브(8)의 깊이는 밸브 코어(2)의 높이의 10-20% 이고, 그리고 그 폭은 밸브 코어(2)의 주변 길이의 2-15% 이다.
다음에서, 본 발명에 따른 배터리용 안전 밸브의 동작 과정이 설명될 것이다.
배터리가 정상 동작 조건 하에 있는 경우, 밸브 코어(2)는 그 본래 상태로 있고, 즉, 밸브 코어(2)의 하부는 배터리의 커버판(4) 상에 형성된 환상 돌출부(5)에 단단하게 접촉되고, 이로써, 배터리의 커버판(4)에서 배출구(9)는 닫힌다. 기둥들(6)은 밸브 코어(2)의 측면 벽과 밸브 몸체(1)의 내벽 사이에 배치되어, 밸브 몸체(1)의 내부에 밸브 코어(2)를 적절하게 위치시킨다.
배터리가 외부 압박을 받거나 그 동작 온도가 매우 높아질 시, 대량의 가스는 배터리의 내부에서 발생되고, 고압을 생성한다. 고압은 밸브 코어(2)의 바닥을 올릴 수 있어서, 그 결과, 밸브 코어(2)는 위로 압축된다. 이로써, 갭은 밸브 코어(2)의 하부와 환상 돌출부(5) 사이에서 형성되고, 배터리에서 발생된 가스는 배터리의 커버판(4)에서의 배출구(9), 밸브 몸체(1)에서의 측면 배기 슬롯(7), 상부 배기 그루브(8) 및 배기 개구(3)를 차례로 통하여 배터리의 외부로 배출될 것이다. 그러므로, 배터리의 내부 압력은 정상 상태로 점차적으로 감소될 것이다. 이 순간에, 밸브 코어(2)는, 밸브 코어(2)의 바닥이 그 본래 위치로 정확하게 복원될 수 있는 것을 확보하기 위해 그 자체 탄성력을 해제시켜, 환상 돌출부(5)에 단단하게 접촉될 것이다. 이로써, 배터리의 커버판(4)에서, 배출구(9)는 다시 적절하게 밀봉되고, 그리고 배터리는 그 정상 동작 조건으로 복원될 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리용 안전 밸브는 도 1 및 도 2에 도시된 다. 밸브 몸체(1) 및 밸브 코어(2) 모두는 원통형의 형상이고, 그리고 밸브 몸체(1)의 내벽은 매끄럽다. 3 개의 기둥들(6)은 밸브 코어(2)와 일체형으로 되고, 그리고 상기 3 개의 기둥들(6)은 밸브 코어(2)의 측면 벽 상에 균일하게 분포된다. 밸브 코어(2)의 강도 및 배기 효율을 확보하기 위해서, 기둥(6)의 높이는 밸브 코어(2)의 높이의 50-90%(바람직하게는, 70%)이고, 그 두께는 밸브 코어(2)의 직경의 2-15%(바람직하게는, 8%)이고, 그리고 그 폭은 밸브 코어(2)의 주변 길이의 5-15%(바람직하게는, 10%)이다. 환상 돌출부(5)의 높이는 0.13-1.5㎜(바람직하게는, 0.8㎜)이다. 상부 배기 그루브(8)의 깊이는 밸브 코어(2)의 높이의 10-20%(바람직하게는, 15%)이고, 그리고 그 폭은 밸브 코어(2)의 주변 길이의 2-15%(바람직하게는, 8%)이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리용 안전 밸브는 도 3 및 도 4에 도시된다. 밸브 몸체(1) 및 밸브 코어(2) 모두는 원통형의 형상이고, 그리고 밸브 코어(2)의 측면 벽은 매끄럽다. 4 개의 기둥들(6)은 밸브 몸체(1)의 내벽 상에 균일하게 부착된다. 이 순간에, 기둥(6)의 높이는 밸브 몸체(1)의 높이와 동일하고, 기둥(6)의 두께는 밸브 몸체(1)의 내경의 2-15%(바람직하게는, 8%)이고, 그리고 그 폭은 밸브 몸체(1)의 내벽 주변 길이의 5-15%(바람직하게는, 10%)이다. 환상 돌출부(5)의 높이는 0.1-1㎜(바람직하게는, 0.5㎜)이다. 상부 배기 그루브(8)의 깊이는 밸브 코어(2)의 높이의 10-20%(바람직하게는, 15%)이고, 그리고 그 폭은 밸브 코어(2)의 주변 길이의 2-15%(바람직하게는, 8%)이다.

Claims (10)

  1. 배터리의 커버판 상에 고정되고 상기 배터리의 커버판에서 배출구를 덮고 그리고 밸브 몸체의 내부 공간에 연통되는 배기 개구를 형성하는 밸브 몸체, 및 상기 밸브 몸체의 상부 커버와 상기 배터리의 커버판 사이에 탄성적으로 유지된 밸브 코어를 포함하는 배터리용 안전 밸브에 있어서,
    복수의 기둥들은 상기 밸브 코어의 측면 벽과 상기 밸브 몸체의 내벽 사이에서 갭의 원주를 따라서 띄엄띄엄 배치되고,
    2 개의 근접한 기둥들, 상기 밸브 코어의 측면 벽 및 상기 밸브 몸체의 내벽마다 정의된 캐비티는 측면 배기 슬롯으로서 형성되고, 상기 측면 배기 슬롯은 상기 밸브 몸체에서 상기 배기 개구와 연통되고,
    상기 배기 개구는 상기 밸브 몸체의 상부 커버의 중심에 위치되고,
    2 개의 근접한 기둥들 사이마다 위치된 상부 배기 그루브는, 상기 배기 개구와 상기 측면 배기 슬롯이 연통하도록, 상기 밸브 코어의 상부에서 형성되고,
    상기 상부 배기 그루브의 깊이는 상기 밸브 코어의 높이의 10-20% 이고, 그리고 상기 상부 배기 그루브의 폭은 상기 밸브 코어의 주변 길이의 2-15% 인 것을 특징으로 하는 배터리용 안전 밸브.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸브 코어는 탄성 물질로 이루어지고,
    상기 밸브 코어의 상부는 상기 밸브 몸체의 상부 커버에 압박을 가하고,
    상기 밸브 코어의 하부는 상기 배터리의 커버판 상에 형성된 환상 돌출부에 단단하게 접촉되고, 그리고
    상기 환상 돌출부는, 상기 배터리의 커버판에서, 상기 배출구 주위에 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리용 안전 밸브.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸브 몸체 및 상기 밸브 코어 모두는 원통형의 형상으로 된 것을 특징으로 하는 배터리용 안전 밸브.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 기둥들은 상기 밸브 코어와 일체형으로 된 것을 특징으로 하는 배터리용 안전 밸브.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 기둥의 높이는 상기 밸브 코어의 높이의 50-90% 이고, 상기 기둥의 두께는 상기 밸브 코어의 직경의 2-15% 이고, 상기 기둥의 폭은 상기 밸브 코어의 주변 길이의 5-15%이고, 그리고 상기 환상 돌출부의 높이는 0.13-1.5㎜ 인 것을 특징으로 하는 배터리용 안전 밸브.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 기둥들은 상기 밸브 몸체의 내벽 상에 부착된 것을 특징으로 하는 배터리용 안전 밸브.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 기둥의 높이는 상기 밸브 몸체의 높이와 동일하고, 상기 기둥의 두께는 상기 밸브 몸체의 내경의 2-15% 이고, 상기 기둥의 폭은 상기 밸브 몸체의 내벽의 주변 길이의 5-15%이고, 그리고 상기 환상 돌출부의 높이는 0.1-1㎜ 인 것을 특징으로 하는 배터리용 안전 밸브.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 기둥들의 양은 3 내지 6 개인 것을 특징으로 하는 배터리용 안전 밸브.
KR1020097021817A 2007-04-16 2007-12-26 배터리용 안전 밸브 KR101159922B1 (ko)

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