KR101268490B1 - 밀봉 부재 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전지의 장시간 저장 중이거나 사용 중에 발생할 수 있는 전해액 누설에 기인한 전지의 파열 및 폭발 현상을 방지하고 사용상의 안전성을 확보해 줄 수 있는 밀봉 부재 및 그 제조 방법에 관한 것으로,
본 발명의 실시 형태에 따른 밀봉 부재는, 중앙에 관통공이 형성된 모재; 상기 관통공에 접촉하지 않으면서 삽입된 금속핀; 상기 금속핀과 상기 모재의 적어도 일부를 에워싸도록 형성된 유리층을 포함한다.
또한, 본 발명의 실시 형태에 따른 밀봉 부재 제조 방법은, 모재의 중앙에 관통공을 형성하는 단계; 상기 관통공과 접촉하지 않도록 금속핀을 삽입하는 단계; 유리를 충진하여 상기 모재와 상기 금속핀을 접합 연결시키는 단계를 포함한다.

Description

밀봉 부재 및 그 제조 방법{Sealing member and manufacturing method of it}
본 발명은 밀봉 부재 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전지의 장시간 저장 중이거나 사용 중에 발생할 수 있는 전해액 누설에 기인한 전지의 파열 및 폭발 현상을 방지하고 사용상의 안전성을 확보해 줄 수 있는 밀봉 부재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전지는 전기화학 반응의 원리를 이용하여 전기를 얻는 장치로서, 휴대가 용이하여 생활 전반에 널리 사용되고 있다. 이러한 전지는 양극판, 음극판, 격리판 및 전해액 등을 포함하는데, 상기 전해액은 부식성이 강하고 인체에 해롭기 때문에 외부로 누설되지 않도록 상기 구성물들을 케이스에 넣고, 케이스의 개방부를 캡조립체로 밀봉하게 된다.
이처럼 전지를 밀봉시키는데 사용되는 캡조립체에는 양극과 음극을 전기적으로 분리시켜주는 유리와 금속 간의 접합이 된 유리/금속 밀봉부(이하 'G/M 밀봉부'라 함)를 갖추고 있어서 전지 외부 전자기기에 양극과 음극의 극성을 제공할 수 있다. G/M 밀봉부를 구비한 전지를 장기간 보관하면서 사용하면 유리와 금속의 열팽창 계수의 차이로 유리와 금속 접합면에서 균열이 발생하여 전지 내에 있는 전해액이 밖으로 배출되는 누액 현상이 발생할 수 있다. 상기 누액은 전지와 연결되어 사용되는 전자기기를 심하게 부식시킬 수 있으며, 또한 누액이 된 전지를 계속 사용하는 경우에 전지의 파열이나 폭발 현상을 가져올 수 있다. 누액 된 전지를 사용하면 과열이 되어 전지 내부 압력이 증가되면서 발화 및 폭발할 수 있는 상황이 된다. 따라서, 전지의 안전한 사용을 위하여는 G/M 밀봉부의 안전성을 고려한 설계가 매우 중요하다.
G/M 밀봉부의 구조로 가장 널리 사용되는 방법은 전지의 금속 캡조립체의 중앙 영역에 관통공을 형성하고, 봉 형태로 이루어진 금속핀을 관통공 중앙에 위치시킨 후, 유리물질을 금속핀과 접촉시키면서 관통공의 나머지 부분에 충진시키어 금속 캡조립체와 금속핀을 전기적으로 분리시키는 것이다. 캡조립체와 금속핀은 전기적으로 반대의 극성을 갖도록 한다.
도 1a는 종래에 사용되고 있는 G/M 밀봉부를 포함하는 전지의 실제 캡 조립체 사진들이다. 상기 G/M 밀봉부는 중앙에 봉 형태의 금속핀과 이와 접합 상태로 금속핀을 에워싸는 링 형상의 유리, 상기 유리와 접합되어 있는 금속으로 이루어진 캡조립체 모재로 구성되어 있다. 상기 캡조립체 모재는 전지의 종류에 따라서 스테인레스 스틸, 철 또는 알루미늄 등의 금속으로 이루어진다.
도 1b는 G/M 밀봉부가 결합된 캡조립체의 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 종래의 G/M 밀봉부를 포함하는 캡조립체에서 금속과 유리의 접합 경계면은 4군데이며, 접합 경계면의 단면은 "┃"자 형상(굵은 선으로 표시)을 갖는다. 도 1c는 G/M 밀봉부를 포함하고 있는 실제의 전지 캡조립체에서 전지 내부의 전해액이 누설된 경우를 누설 이전과 비교해 놓은 사진이다. 상기 G/M 밀봉부 내의 균열을 통하여 전해액이 누설되어 캡조립체를 얼룩지게 한 모습이다. 이러한 캡조립체를 구비한 전지를 계속 사용할 경우, 파열이나 폭발과 같은 매우 위험한 상황을 초래할 수 있다.
도 2a 내지 도 2c는 G/M 밀봉부에서의 전해액 누설 발생 과정을 도시한 도이다. 도 2a에 도시된 바와 같이, G/M 밀봉부에 사용되는 유리 재질 내부는 무수히 많은 미세공극(micro-pore)이 분산되어 있는 다공질 구조를 갖는다. 이러한 구조로 인하여 전지 케이스와 캡조립체의 용접시 열충격에 의해 다공질 유리의 미세공극에 미시균열(micro-crack)이 형성될 수가 있다. 미시균열의 선단(tip)에 형성된 응력은 전지의 내부 압력이 클수록 증가한다. 저장 온도가 높을수록 전지의 내부 압력은 증가하므로, 미시균열의 선단에 형성된 응력은 저장 온도가 높을수록 증가한다. 균열의 선단에 형성된 응력이 균열이 전파되기에 필요한 임계 응력보다 높아지면, 미시균열은 점점 성장하여 거시균열이 된다(도 2b 참조).
전지를 저온이나 상온에서 저장한 경우에는 미시균열 선단에 형성된 응력이 임계 응력보다 낮기 때문에, 균열이 더 이상 성장하지 못하여 전해액 누설이 발생하지 않으나, 고온에서 저장하는 경우에는 전지 내부에 큰 내부 압력이 형성되기 때문에, 균열의 선단에 걸리는 응력이 임계 응력을 초과하게 되어 미시균열이 성장하고, 그 결과 형성된 거시균열을 통해 전해액이 누설될 수가 있다(도 2c 참조).
전해액 누설은 주로 유리와 금속의 경계면에서 발생한다. 저온과 고온을 순환하는 동안 유리와 금속의 열팽창 계수가 달라서 유리와 금속의 경계면에서 응력이 집중되고 이로 인하여 거시균열이 형성되기 때문이다.
전술한 G/M 밀봉부의 전해액 누설 문제점을 보완하기 위하여 다양한 종류의유리 재질을 금속과 접합시키어 사용해 왔으나 누액 현상은 빈번히 발생하여 왔다.
이처럼, 종래 기술에 따른 전지의 G/M 밀봉부는 제조하는 과정에서, 또는 G/M 밀봉부를 포함하는 캡조립체를 전지 케이스에 결합시키는 과정에서 열충격을 받아 유리재질 내부에 미세 균열을 내포하기 쉬운 구조를 갖는다. 이러한 미세균열은 전지의 제조 공정 중에 반복되는 열충격 분위기를 겪으면서 거시균열로 성장하여 전지 외부로 통로를 형성하게 되면 전해액 누설을 일으킬 수 있으며, 상기 전지가 계속 사용되면서 과열로 인하여 파열 및 폭발을 초래하는 문제점이 있다.
본 발명의 일 기술적 과제는 전지 등의 제조 과정에서 유리 재질 내에서 형성된 미세 균열이 거시 균열로 성장하는 현상을 방지할 수 있는 밀봉 부재 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 일 기술적 과제는 전해액 누설로 인한 전지 등의 발화 및 폭발을 방지할 수 있는 밀봉 부재 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 밀봉 부재는,
중앙에 관통공이 형성된 모재; 상기 관통공에 접촉하지 않으면서 삽입된 금속핀; 상기 금속핀과 상기 모재의 적어도 일부를 에워싸도록 형성된 유리층을 포함한다.
또한, 상기 모재는 상기 관통공 주위에 단차면이 형성될 수 있다.
또한, 상기 유리층과 상기 모재의 접합 부위를 커버하도록 형성된 고분자 코팅부를 포함할 수 있다. 이때, 상기 고분자 코팅부는 불소계 고분자 중합체로 이루어질 수 있다. 또한 이때, 상기 불소계 고분자 중합체는 PFA 계열 고분자 중합체 또는 PTFE 계열 고분자 중합체일 수 있다.
또한, 상기 금속핀은 디스크 형상의 헤드와 표면에 요철이 형성된 봉을 포함하는 나사 형상이며, 상기 헤드는 외부로 노출되고, 상기 봉은 밀봉되는 피처리물 내부로 향하도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 유리층과 단차면이 접하는 면 중에서 적어도 어느 하나의 단차면 표면에 요철이 형성될 수 있다.
한편, 상기 모재는 스테인레스 스틸 금속으로 이루어지고, 상기 유리층은 바륨-알칼리 계열의 물질로 이루어지며, 상기 금속핀은 니켈-철 합금으로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시 형태에 따른 밀봉 부재 제조 방법은,
모재의 중앙에 관통공을 형성하는 단계; 상기 관통공과 접촉하지 않도록 금속핀을 삽입하는 단계; 유리를 충진하여 상기 모재와 상기 금속핀을 접합 연결시키는 단계를 포함한다.
또한, 상기 관통공 주위에 단차면을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 유리와 상기 모재의 접합 부위를 불소계 고분자 중합체로 코팅시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 관통공은 타공법으로 형성하고, 상기 단차면은 프레스공법으로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 유리를 충진하여 상기 모재와 상기 금속핀을 접합 연결시키는 단계는, 상기 모재 하부에 지그를 설치하고, 상기 모재와 지그에 의해 형성된 공간에 용융된 유리를 충진하고, 상기 충진된 유리를 응고시켜서 상기 모재와 상기 금속핀을 접합 연결시킬 수 있다.
또한, 상기 유리를 충진하여 상기 모재와 상기 금속핀을 접합 연결시키는 단계는, 상기 단차면 하부에 지그를 설치하고, 상기 단차면과 지그에 의해 형성된 공간과 상기 단차면의 상부에 용융된 유리를 충진하고, 상기 충진된 유리를 응고시켜서 상기 단차면과 상기 금속핀을 접합 연결시킬 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 실시 형태에 의하면, 전지 케이스와 밀봉 부재의 결합 과정 중에 단차면과 유리, 금속핀과 유리의 접합 경계면에서 용접에 의한 열 등의 충격으로 인해 발생하는 유리의 거시균열 발생을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 유리와 모재의 접합 부위인 접합 경계면을 통해 전해액이 누설되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 전지의 발화 및 폭발을 사전에 방지하고 사용상의 안전성을 크게 향상시킬 수 있다.
도 1a는 종래 전지에 사용되는 G/M 밀봉부를 포함하는 전지를 분해한 사진,
도 1b는 종래 전지에 사용되는 G/M 밀봉부를 도시한 단면도,
도 1c는 종래 전지에 사용되는 G/M 밀봉부를 포함하는 전지에서 전해액 누설 이전과 누설 이후를 나타내는 사진,
도 2a 내지 도 2c는 G/M 밀봉부에서의 전해액 누설 과정을 도시한 도,
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실시예들에 따른 밀봉 부재를 도시한 단면도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 밀봉 부재를 도시한 분해단면도,
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 밀봉 부재에서 단차면과 유리의 접합 경계면을 도시한 단면도,
도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 밀봉 부재에서 금속핀과 유리의 접합 경계면을 도시한 단면도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 밀봉 부재에서 단차면의 표면 형상을 도시한 단면도,
도 7a 내지 도 7g는 본 발명의 일 실시예에 따른 밀봉 부재 제조 방법을 도시한 공정도,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 밀봉 부재를 포함하는 전지를 도시한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 우선, 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의해야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하게 하지 않기 위해 생략한다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실시예들에 따른 밀봉 부재를 도시한 단면도, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 밀봉 부재를 도시한 분해단면도, 도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 밀봉 부재에서 단차면과 유리의 접합 경계면을 도시한 단면도, 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 밀봉 부재에서 금속핀과 유리의 접합 경계면을 도시한 단면도, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 밀봉 부재에서 단차면의 표면 형상을 도시한 단면도이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 밀봉 부재(500)는, 중앙에 관통공(110)이 형성된 모재(100)와, 상기 관통공에 접촉하지 않으면서 삽입된 금속핀(200)과, 상기 금속핀과 상기 모재(100)의 적어도 일부를 에워싸도록 형성된 유리층(300)을 포함한다. 또한, 상기 유리층과 상기 모재의 접합 부위를 커버하도록 형성된 고분자 코팅부(미도시, 도 3b의 도면부호 400 참조)를 포함할 수 있다.
상기 모재(100)는, 예를 들면 디스크 형상의 스테인레스 스틸 금속판을 사용할 수 있으며, 이 금속판의 가운데 부분을 타공법으로 타공하여 모재(100)의 중앙에 관통공(110)을 형성한다. 이때, 관통공(110)의 직경은 특별한 제한은 없으나, 상기 금속핀(200)이 관통공에 삽입될 때, 금속핀과 관통공이 접촉하지 않도록 형성되는 것이 바람직하다. 상기 모재(100)에서 관통공 주위 일부는 유리층(300)과 접합하여 접합 경계면을 형성하는데, 모재(100)의 하부에 형성된 접합 경계면에서 형성되는 미세 균열은 모재(100)에 의해 거시 균열로 성장되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 관통공(110) 주위의 소정 영역을 프레스 공법으로 프레스(press)하여 단차면(120)이 형성되도록 한다. 상기 단차면(120)은 유리층(300)과 접합하여 접합 경계면을 형성하는 데, 단차면(120) 하부에 형성된 접합 경계면에서 형성되는 미세 균열은 단차면(120)에 의해 거시 균열로 성장되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 미세 균열이 유리와 금속의 경계면에서 거시 균열로 성장하는 현상을 방지하기 위해 접합 경계면에서의 접합 면적을 크게 하는 것이 바람직하다. 이를 위해 본 발명에서는 단차면(120)을 형성하여 유리층(300)과 금속의 접합 경계면이 'ㄷ'자형으로 형성되도록 한다(도 5a 참조). 또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 접합 면적을 더욱 크게 할 수 있도록 단차면(120)의 상면, 하면, 측면 중 적어도 어느 하나의 단차면 표면에 요철을 형성할 수 있다. 여기서, '요철'이라 함은 표면에서 돌출되거나 또는 함몰되어 형성되어, 표면적을 증가시킬 수 있는 모든 형상을 의미한다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 도 3c에 도시된 바와 같이, 모재(100)의 두께를 두껍게 하고, 도 3a와 도 3b의 관통공(110) 보다 좁게 관통공을 형성한 다음, 관통공 주위 모재 부분의 상부와 하부 일부를 제거하여 모재에서 관통공 쪽으로 돌출된 돌출부(A)를 구비하도록 할 수도 있다.
상기 금속핀(200)의 재료로, 예를 들면 니켈-철 합금을 사용할 수 있다. 상기 금속핀(200)은 봉 형상 또는 막대 형상으로 형성되며, 일측은 피처리물(예를 들어, 전지) 내부에 구비되는 양극판 또는 음극판과 접촉되고, 타측은 외부에 연결되는 전극 단자 역할을 한다. 바람직하게는, 상기 금속핀(200)은 디스크 형상의 헤드(210)와 하방향으로 연장되어 형성된 봉(220)을 포함하며, 상기 헤드는 전지 외부로 노출되어 외부와 연결되는 전극 단자 역할을 하고, 상기 봉은 전지 내부로 향하도록 형성되어 양극판 또는 음극판과 접촉된다. 이 때, 금속 재질의 봉(220)은 유리층(300)과 접합 경계면을 형성하는 데, 접합 경계면에서의 전단응력을 최소화하고 유리 재질 내에서 형성된 미세 균열이 유리와 금속의 경계면에서 거시 균열로 성장하는 현상을 방지하기 위해 접합 경계면에서의 접합 면적을 크게 하는 것이 바람직하다. 이를 위해, 본 발명에서는 상기 봉(220)의 표면에 요철을 형성한다. 그 결과, 봉(220)의 표면에 형성된 요철에 의해 금속핀(200)과 유리층(300)의 접합 경계면은, 도 5b에 도시된 바와 같은 형상으로 형성된다. 여기서, '요철'이라 함은 표면에서 돌출되거나 또는 함몰되어 형성되어, 표면적을 증가시킬 수 있는 모든 형상을 의미한다.
상기 유리층(300)은 상기 모재(100)의 일부분 및 상기 금속핀(200), 또는 상기 단차면(120) 및 상기 금속핀(200)을 에워싸도록 형성되며, 상기 유리의 재료로는 압축도가 높은 바륨-알칼리계의 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 유리층(300)은 상기 모재(100) 또는 상기 단차면(120)과 'ㄷ'자 형상의 접합 경계면을 이룬다. 또한, 상기 유리층(300)은 상기 금속핀(200)을 에워싸서 금속핀의 봉(200)과 접합 경계면을 이룬다. 이때, 유리와 봉의 접합 경계면은 요철 형상으로 이루어지는 것이 보다 바람직하다.
상기 고분자 코팅부(400)는 유리층과 상기 모재의 접합 부위를 커버하도록 형성되어, 접합 경계면을 통해 전해액이 누설되는 것을 방지한다. 이러한 고분자 코팅부(400)는 불소계 고분자 중합체로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 불소계 고분자 중합체로, 예를 들어, PFA 계열 고분자 중합체 또는 PTFE 계열 고분자 중합체 등이 있다. 한편, 도 3a의 실시예에서는 고분자 코팅부가 도시되어 있지 않으나, 이 실시예에서도 고분자 코팅부를 형성할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 밀봉 부재는, 모재(또는 단차면)와 유리층(300)과의 접합 경계면을 'ㄷ'자 형으로 형성하고, 금속핀(200)과 유리층(300)의 접합 경계면에 요철에 의한 굴곡을 형성함으로써, 케이스와 밀봉 부재의 결합 과정 중에 접합 경계면에서 용접에 의한 열 등의 충격으로 인해 발생하는 유리의 미세 균열이 거시 균열로 성장하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 상기와 같이 접합 경계면을 형성함으로써, 접합 경계면을 통해 전해액이 누설되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 전지의 발화 및 폭발을 사전에 방지하고 사용상의 안전성을 크게 향상시킬 수 있다. 이때, 유리층과 모재의 접합 부위를 고분자로 코팅하면 접합 경계면을 통한 전해액의 누설을 더욱 더 효과적으로 방지할 수 있게 된다.
다음으로, 도 7a 내지 7g를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 밀봉 부재의 제조 방법을 설명한다. 하기 제조 방법은 도 3b에 도시된 실시예의 제조 방법을 예시한다.
도 7a 내지 7g는 본 발명의 일 실시예에 따른 밀봉 부재의 제조 방법을 도시한 공정 단면도이다. 도 7a 내지 7g에서 좌측의 도면은 측단면도이고, 우측의 도면은 평면도이다.
먼저, 도 7a에 도시된 바와 같이, 소정의 형상, 예를 들어 디스크 형상의 금속판을 준비한다. 상기 금속판으로 스테인레스 스틸 금속을 사용할 수 있다.
그 다음, 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 금속판의 가운데 부분을 타공법으로 타공하여 중앙에 관통공(110)을 형성한다.
그 다음, 도 7c에 도시된 바와 같이, 관통공(110) 주위의 소정 영역을 프레스 공법으로 프레스(press)하여 단차면(120)을 형성한다. 이때, 상기 단차면의 표면 중에서 후속 공정에 의해 유리와 접합 경계면을 이루는 면(예를 들어, 상면, 하면, 측면)들 중 적어도 어느 하나의 면에 요철을 형성할 수도 있다. 이하, 관통공(110)과 단차면(120)이 형성된 금속판을 모재라 한다. 이때, 금속판에 단차면(120)을 먼저 형성한 후, 관통공(110)을 형성할 수도 있다. 한편, 도 3a에 도시된 밀봉 부재의 제조를 위해선 단차면을 형성하는 과정을 생략하면 된다.
그 다음, 도 7d에 도시된 바와 같이, 소정 형상의 금속핀(200)을 상기 관통공(110)에 삽입하되, 상기 금속핀과 관통공이 접촉되지 않도록 삽입한다. 상기 금속핀(200)은 전술한 바와 같으므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
그 다음, 도 7e에 도시된 바와 같이, 모재(100)의 하부에 단차면(110)의 형상과 대응하는 형상으로 지그(jig, J)를 형성한다.
그 다음, 도 7f에 도시된 바와 같이, 단차면(120)과 지그(J)에 의해 형성된 공간과 단차면의 상부에 유리층(300)을 형성하기 위해 유리를 충진하는 데, 유리를 충진하기 위해서, 먼저 유리를 가열 용융하고, 이 용융된 유리를 충진한다. 공정 순서에 있어서, 상기 지그를 형성하는 과정과, 유리를 용융하는 과정의 선후는 바뀌어도 무관하다. 상기 충진된 유리를 응고시켜서 상기 단차면과 상기 금속핀을 접합 연결시켜서 접합 경계면을 형성한다. 한편, 도 3a에 도시된 밀봉 부재의 제조를 위해선 모재(100) 하부에 지그를 설치하고, 상기 모재와 지그에 의해 형성된 공간에 용융된 유리를 충진하고, 상기 충진된 유리를 응고시켜서 상기 모재와 상기 금속핀(200)을 접합 연결시키면 된다.
그 다음, 도 7g에 도시된 바와 같이, 지그를 제거하고, 상기 유리층(300)과 상기 모재(100)의 접합 부위를 불소계 고분자 중합체로 코팅시켜서 고분자 코팅부(400)를 형성한다.
다음으로, 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 밀봉 부재를 포함하는 전지를 설명한다.
도 8는 본 발명의 일 실시예에 따른 밀봉 부재를 포함하는 전지를 도시한 단면도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지(1000)는, 원통형의 케이스(600)와, 상기 케이스(600)의 내부에 수용되는 절연재(610), 전해액(620), 그리고 양극 전극(631), 격리막(632) 및 음극 전극(633)으로 이루어지는 극판 조립체(630)와, 상기 케이스(600)의 개방된 상면을 폐쇄하는 밀봉 부재(500)를 포함한다.
상기 밀봉 부재(500)는 전술한 본 발명의 밀봉 부재로서, 중앙에 관통공(110)이 형성되며, 상기 관통공 주위에 단차면(120)이 형성된 모재(100)와, 상기 관통공에 접촉하지 않으면서 삽입된 금속핀(200)과, 상기 단차면 및 상기 금속핀을 에워싸도록 형성된 유리층(300)을 포함한다. 또한, 상기 유리층과 상기 모재의 접합 부위를 커버하도록 형성된 고분자 코팅부(400)를 포함할 수 있다.
상기 밀봉 부재(500)는 상기 케이스(600)의 개방된 상면을 모두 차폐하도록 상기 케이스(600)의 개방된 상면과 대응되는 형상으로 형성된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지(1000)는 제조 공정 상의 열 충격이나, 보관시의 온도 변화, 즉 열 순환에 의해 금속과 유리의 접합 경계면에서 발생하는 유리의 균열 생성 또는 균열 성장을 억제할 수 있고, 또한 전지 내부의 전해액 누설을 차단할 수 있다. 그 결과, 전해액 누설에 의한 전지의 과열 및 폭발을 방지할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 밀봉 부재 및 그 제조 방법을 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상 범위내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
100 : 모재 110 : 관통공
120 : 단차면 200 : 금속핀
300 : 유리층 400 : 고분자 코팅부
500 : 밀봉 부재 1000 : 전지

Claims (16)

  1. 중앙에 관통공이 형성된 모재;
    상기 관통공에 접촉하지 않으면서 삽입된 금속핀;
    상기 금속핀과 상기 모재의 적어도 일부를 에워싸도록 형성된 유리층을 포함하고,
    상기 모재는 상기 관통공 주위에 단차면이 형성되며,
    상기 유리층과 단차면이 접하는 면 중에서 적어도 어느 하나의 단차면 표면에 요철이 형성된 밀봉 부재.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 유리층과 상기 모재의 접합 부위를 커버하도록 형성된 고분자 코팅부를 포함하는 밀봉 부재.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 고분자 코팅부는 불소계 고분자 중합체로 이루어진 밀봉 부재.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 불소계 고분자 중합체는 PFA 계열 고분자 중합체 또는 PTFE 계열 고분자 중합체인 밀봉 부재.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속핀은 디스크 형상의 헤드와 표면에 요철이 형성된 봉을 포함하는 나사 형상이며, 상기 헤드는 외부로 노출되고, 상기 봉은 밀봉되는 피처리물 내부로 향하도록 형성되는 밀봉 부재.
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 모재는 스테인레스 스틸 금속으로 이루어지고, 상기 유리층은 바륨-알칼리 계열의 물질로 이루어지며, 상기 금속핀은 니켈-철 합금으로 이루어진 밀봉 부재.
  9. 원통형의 케이스와,
    상기 케이스의 내부에 수용되는 절연재, 전해액, 그리고 양극 전극, 격리막 및 음극 전극으로 이루어지는 극판 조립체와,
    상기 케이스의 개방된 상면을 폐쇄하는 밀봉 부재를 포함하고,
    상기 밀봉 부재는,
    중앙에 관통공이 형성된 모재;
    상기 관통공에 접촉하지 않으면서 삽입된 금속핀;
    상기 금속핀과 상기 모재의 적어도 일부를 에워싸도록 형성된 유리층을 포함하고,
    상기 모재는 상기 관통공 주위에 단차면이 형성되며,
    상기 유리층과 단차면이 접하는 면 중에서 적어도 어느 하나의 단차면 표면에 요철이 형성된 전지.
  10. 모재의 중앙에 관통공을 형성하는 단계;
    상기 관통공과 접촉하지 않도록 금속핀을 삽입하는 단계;
    유리를 충진하여 상기 모재와 상기 금속핀을 접합 연결시키는 단계; 및
    상기 유리와 상기 모재의 접합 부위를 불소계 고분자 중합체로 코팅시키는 단계를 포함하는 밀봉 부재 제조 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 관통공 주위에 단차면을 형성하는 단계를 더 포함하는 밀봉 부재 제조 방법.
  12. 삭제
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 관통공은 타공법으로 형성하는 밀봉 부재 제조 방법.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 관통공은 타공법으로 형성하고, 상기 단차면은 프레스공법으로 형성하는 밀봉 부재 제조 방법.
  15. 청구항 10에 있어서,
    상기 유리를 충진하여 상기 모재와 상기 금속핀을 접합 연결시키는 단계는, 상기 모재 하부에 지그를 설치하고, 상기 모재와 지그에 의해 형성된 공간에 용융된 유리를 충진하고, 상기 충진된 유리를 응고시켜서 상기 모재와 상기 금속핀을 접합 연결시키는 밀봉 부재 제조 방법.
  16. 청구항 11에 있어서,
    상기 유리를 충진하여 상기 모재와 상기 금속핀을 접합 연결시키는 단계는, 상기 단차면 하부에 지그를 설치하고, 상기 단차면과 지그에 의해 형성된 공간과 상기 단차면의 상부에 용융된 유리를 충진하고, 상기 충진된 유리를 응고시켜서 상기 단차면과 상기 금속핀을 접합 연결시키는 밀봉 부재 제조 방법.
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