KR101541772B1 - 윈도우부를 포함하는 전지팩 - Google Patents

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KR101541772B1 KR1020140035203A KR20140035203A KR101541772B1 KR 101541772 B1 KR101541772 B1 KR 101541772B1 KR 1020140035203 A KR1020140035203 A KR 1020140035203A KR 20140035203 A KR20140035203 A KR 20140035203A KR 101541772 B1 KR101541772 B1 KR 101541772B1
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신혜원
김범수
정광일
손준호
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주식회사 비츠로셀
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Abstract

윈도우부를 포함하는 전지팩에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 전지팩은 적어도 하나의 전지셀을 수용하는 전지 케이스; 상기 전지 케이스의 적어도 일부분에 배치되어 상기 전지셀 내의 전해액이 누설될 때, 누설되는 전해액과 반응하는 전해액 감지부; 상기 전해액 감지부와 인접하게 형성되어 상기 전해액 감지부가 식별되도록 하는 식별부; 및 상기 전지 케이스의 외부에서 상기 전해액 감지부가 확인 가능하도록, 상기 전해액 감지부의 적어도 일부분이 노출되도록 상기 전지 케이스에 형성된 윈도우부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

윈도우부를 포함하는 전지팩{BATTERY PACK COMPRISING WINDOW PART}
본 발명은 전지팩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전지 케이스에 형성된 윈도우부를 통해 전지셀 내부의 전해액의 누액 여부를 식별할 수 있는 윈도우부를 포함하는 전지팩에 관한 것이다.
일반적으로 전지는 전기, 화학적인 산화와 환원반응에 의하여 물질이 갖고 있는 화학에너지를 전기에너지로 전환시켜 직류 전압을 공급하는 제품으로서, 각종 전자제품 및 전자기기에 사용되는 다양한 형태의 건전지를 비롯하여 자동차용 배터리, 무정전 전원공급장치 등에 사용되는 축전지 등이 있다.
일반적인 전지팩은 알칼리성 또는 산성 전해액을 사용하는 다수의 전지셀이 직렬 또는 병렬로 연결되어 전지 케이스에 수용되고, 전지 케이스에는 상기 전지셀에서 발생되는 전기에너지를 외부에 공급하기 위한 연결단자인 양극 전극과 음극 전극이 구성된다.
전지셀의 제조에 사용되는 전해액은 전지의 종류에 따라 알칼리성 또는 산성의 성격을 가지게 된다. 망간전지, 알카라인 전지, 니카드 전지 및 니켈수소전지 등은 알칼리성 전해액을 사용하며, 연축 전지, 리튬-티오닐클로라이드 전지 및 리튬-이산화황 전지 등은 산성 전해액을 사용한다.
전지셀의 제조에 사용되는 전해액은 각각의 전지셀을 구성하는 전지 케이스에 의해 밀봉되는데, 이러한 전해액은 전지의 외부로 누설될 경우 적용 장비의 부식을 유발한다. 특히, 리튬-염화티오닐(Li-SOCl2) 전지에 전해액으로 사용되는 염화티오닐(SOCl2)은 스테인레스강도 부식시킬 정도로 강력한 부식성이 있으며, 인체에 노출될 경우 미량만으로도 호흡기 및 피부에 심각한 손상을 초래한다.
전해액의 누설은 전지셀을 구성하는 전지 케이스의 불량 및 손상에 의해 발생될 수 있고, 전해액의 화학반응 및 전지 케이스의 충격 등과 같은 각종 원인에 의해 전지 케이스 내부의 압력이 증가하고 이에 따라 전지 케이스 내부의 가스가 전지 케이스에 형성된 미세한 틈을 통해 누출되고, 이와 함께 전지 케이스 내부의 전해액이 미세하게 누설될 수 있는데 이러한 경우에는 사용자가 육안 또는 후각에 의해 전해액의 누설 여부가 쉽게 파악되지 않는 문제점이 있었다.
상술한 바와 같이 전해액이 전지셀 외부로 누설될 경우 전지 사용자와 장비에 심각한 손상을 초래할 수 있지만 전해액의 누설을 초기에 인지할 수 있는 장치는 아직까지 개발 또는 적용되는 것이 미비한 실정이다.
본 발명에 관련된 배경기술로는 대한민국 특허공개공보 제10- 2005-0032199호(2005.04.07. 공개)에 개시된 리튬 이온 폴리머 전지팩 구조가 있다.
본 발명의 목적은 전지팩의 전지 케이스에 개방부인 윈도우부를 형성하고 윈도우부에 전해액 감지부를 배치하여 전지셀의 내부에서 전해액이 누설될 경우에 전해액의 누액 여부를 용이하게 식별할 수 있는 윈도우부를 포함하는 전지팩을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 전지팩은 적어도 하나의 전지셀을 수용하는 전지 케이스; 상기 전지 케이스의 적어도 일부분에 배치되어 상기 전지셀 내의 전해액이 누설될 때, 누설되는 전해액과 반응하는 전해액 감지부; 상기 전해액 감지부와 인접하게 형성되어 상기 전해액 감지부가 식별되도록 하는 식별부; 및 상기 전지 케이스의 외부에서 상기 전해액 감지부가 확인 가능하도록, 상기 전해액 감지부의 적어도 일부분이 노출되도록 상기 전지 케이스에 형성된 윈도우부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 전해액 감지부를 덮는 투명 필름을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 투명 필름은 상기 전지 케이스의 외측면에 부착될 수 있다.
또한, 상기 전해액 감지부와 상기 투명 필름 사이에 개재되는 접착물질을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 전해액 감지부는 상기 전지셀과 대면하는 상기 전지 케이스의 내측면에 배치될 수 있다.
또한, 상기 식별부는 상기 전지 케이스의 외측면에 부착 또는 형성될 수 있다.
또한, 상기 식별부는 인쇄, 증착, 코팅, 분사 등의 방법으로 상기 투명 필름 일부분에 형성될 수 있다.
또한, 상기 식별부는 상기 전지셀 내의 전해액과 반응하는 상기 전해액 감지부가 식별되도록 하는 유색을 가질 수 있다.
또한, 산도(pH 농도)에 반응하여 변색되는 물질을 포함할 수 있다.
또한, 상기 전해액 감지부는 리트머스 시험지와, 상기 리트머스 시험지와 열융착 등의 방법으로 접합되는 절연 필름을 포함하고, 상기 절연 필름에 개구부가 형성되어, 상기 리트머스 시험지의 일부분이 노출될 수 있다.
본 발명에 따르면, 전지팩의 전지 케이스에 개방부인 윈도우부를 형성하고 윈도우부에 전해액 감지부를 배치하여 전지셀의 내부에서 전해액이 누설될 경우에 전해액의 누액 여부를 용이하게 식별할 수 있는 윈도우부를 포함하는 전지팩을 제공할 수 있다.
또한, 전해액 감지부 상에 전해액 누액시 변색되는 전해액 감지부와 잘 대비될 수 있을 뿐만 아니라, 전해액 감지부를 보호할 수 있는 식별부를 배치함으로써 사용자가 사용자가 전해액 감지부의 변색을 보다 용이하게 식별할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 윈도우부를 포함하는 전지팩의 사시도이다.
도 2는 도 1의 일부분을 나타낸 것이다.
도 3a 내지 도 3c는 도 1의 A-A' 단면의 예들을 나타낸 것이다.
도 4는 식별부의 다른 예를 나타낸 것이다.
도 5a 내지 도 5c는 전해액 감지부를 형성하는 예를 나타낸 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 윈도우부를 포함하는 전지팩에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 윈도우부를 포함하는 전지팩의 사시도이고, 도 2는 도 1의 일부분을 나타낸 것이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지팩(1)은 전지셀(10), 전지 케이스(20), 전해액 감지부(30), 식별부(35) 및 윈도우부(21)를 포함한다.
전지 케이스(20)는 적어도 하나의 전지셀(10)을 수용한다. 전해액 감지부(30)는 전지셀(10) 내의 전해액(도시하지 않음)이 누설되었을 때, 누설된 전해액과 반응하여 변색한다. 식별부(35)는 전해액 감지부(30)에 인접하여 형성되어, 변색된 전해액 감지부(30)가 용이하게 식별되도록 한다.
윈도우부(21)는 전지 케이스(20)에 형성되며, 전지 케이스 외부에서 전해액 감지부(30)가 확인 가능하도록, 전해액 감지부(30)의 적어도 일부분이 노출되도록 형성된다.
전지셀(10)의 제조에 사용되는 전해액은 전지셀(10)의 종류에 따라 알칼리성 또는 산성의 성격을 가지게 된다. 예를 들어, 망간 전지, 알카라인 전지, 니카드 전지 및 니켈-수소 전지 등은 알칼리성 전해액을 사용하며, 연축 전지, 리튬-염화티오닐 전지 및 리튬-이산화황 전지 등은 산성 전해액을 사용한다.
이렇게 전지셀(10)의 제조에 사용되는 전해액은 각각의 전지셀(10)을 구성하는 케이스에 의해 밀봉되는데, 이러한 전해액은 전지의 외부로 누설될 경우 적용 장비의 부식을 유발한다. 특히, 리튬-염화티오닐(Li-SOCl2) 전지에 전해액으로 사용되는 염화티오닐(SOCl2)은 스테인레스강도 부식시킬 정도로 강력한 부식성이 있으며, 인체에 노출될 경우 미량만으로도 호흡기 및 피부에 심각한 손상을 초래할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전지팩(1)에 구비되는 전지 케이스(20)는 복수개의 전지셀(10)을 수용할 수 있으며, 금속, 고분자 재질 등으로 형성된다. 특히, 본 발명의 경우, 전지 케이스(20)에 윈도우부(21)가 형성된다. 윈도우부(21)는 예를 들어, 전지 케이스(20)의 일부분이 천공되어 형성될 수 있다.
전해액 감지부(30)는 산도(pH 농도)에 반응하여 변색되는 물질을 포함하는 것이 사용자의 육안 식별이 용이하여 바람직하다. 예를 들어, 산성인 전해액과 반응하여 붉은색으로 변색되고, 알칼리성인 전해액과 반응하여 푸른색으로 변색되는 리트머스 시험지일 수도 있으나, 본 발명의 실시예에 따른 전해액 감지부(30)는 이에 한정되지 않는다.
도 3a 내지 도 3c는 도 1의 A-A' 단면의 예들을 나타낸 것이다.
도 3a를 참조하면, 전지셀(10)과 대면하는 전지 케이스(20)의 내측면(20a)에는 전해액 감지부(30)가 배치되고, 전해액 감지부(30)의 적어도 일부분이 윈도우부(31)를 통하여 노출된다. 그리고, 전해액 감지부(30)와 인접하게 식별부(35)가 형성된다. 전해액 감지부(30)는 전해액이 누설되었을 때, 누설된 전해액과 반응할 수 있도록 전지 케이스(20)의 내측면(20a)에 형성된다. 전해액과 반응하여 변색된 전해액 감지부를 용이하게 식별하기 위해서는 식별부(35) 역시 전지 케이스 외부로 노출되어야 한다. 이를 위해, 식별부(35) 도 4에 도시된 예와 같이, 전지 케이스(20)의 외측면(20b)에 위치하는 형태가 될 수 있으며, 도 3a 내지 도 3c에 도시된 예와 같이, 적어도 일부분이 윈도우부(21)의 일부에 위치하는 형태가 될 수 있다.
한편, 전해액 감지부(30) 상에는 전해액 감지부(30)를 덮는 투명 필름(40)이 형성될 수 있다. 투명 필름(40)은 전지 케이스(20)의 외측면(20b)에 형성될 수 있다. 여기서, 투명 필름(40)은 테이프 재질로 형성될 수도 있고, 전해액 감지부(30) 및 식별부(35)와 투명 필름(40) 사이에 접착물질이 개재된 형태일 수도 있다.
전해액 감지부(30)에 인접하게 형성되는 식별부(35)는 전지셀 내의 전해액과 반응하는 상기 전해액 감지부가 식별되도록 하는 유색을 갖도록 형성된다.
식별부(35)는 도 3a 내지 도 3c에 도시된 예와 같이 투명 필름(40) 일부에 유색 부분(40a, 40a', 40a")으로 형성될 수 있다. 이를 위해, 식별부(35)는 유색 필름과 투명 필름의 측면 접착 방식으로 형성(도 3a의 형태)될 수 있으며, 또한, 유색 물질의 부착, 인쇄, 증착, 코팅, 분사 등의 방식으로 형성(도 3b 또는 도 3c의 형태)될 수 있다.
또한, 식별부(35)는 도 4에 도시된 예와 같이, 케이스(20)의 외측면(20b)에 형성될 수 있다. 이 경우에도 식별부(35)는 부착, 인쇄, 증착, 코팅, 분사 등의 방식으로 형성될 수도 있다.
식별부(35)를 형성하기 위한 유색 물질은 특별한 제한은 없지만, 변색된 전해액 감지부(30)가 용이하게 식별될 수 있도록, 변색전 전해액 감지부(30)와 동일하거나 유사한 색을 갖는 것을 이용할 수 있다. 다른 예로, 식별부(35)의 색은 산성 전해액과 반응한 붉은색과 알칼리성 전해액과 반응한 푸른색을 띠게 되는 전해액 감지부(30)와 잘 대비되는 색인 노란색일 수도 있다.
전해액 감지부(30) 상에는 투명 필름(40)이 형성될 수 있다. 투명 필름(40)은 전해액 감지부(30)를 보호하는 역할을 할 수 있고, 식별부(35)가 투명 필름(40)에 일체화 되도록 형성된 경우에는 전해액 감지부(30)가 사용자에게 잘 식별되도록 하는 역할을 할 수도 있다. 또한, 전지 케이스(20)의 외측면(20b)에 부착되므로, 통전성이 없는 절연성 물질로 이루어지는 것이 전지셀(10)과의 쇼트 등의 전기적 결함 발생을 방지할 수 있으므로 보다 바람직하다.
도시하지는 않았지만, 전해액 감지부(30)와 투명 필름(40) 사이에는 전해액 감지부(30)와 식별 필름(40)의 부착력이 향상되도록 하는 접착물질을 더 포함할 수도 있고, 투명 필름(40)은 테이프 재질로 형성될 수도 있다.
따라서, 전지 케이스(20)의 내측면(20a)에 부착된 전해액 감지부(30)가 전해액 누액으로 인해 전해액과 반응하여 변색되는 경우, 전지 케이스(20)의 외측면(20b)에 부착된 투명 필름(40) 하부의 윈도우부(21)를 통해 사용자가 전해액 감지부(30)의 변색을 식별할 수 있으므로 전해액의 누액을 육안으로 확인할 수 있다. 또한, 전해액 감지부(30)와 인접하게 유색인 식별부(35)가 배치되어 있으므로, 사용자가 전해액 감지부(30)의 변색을 보다 용이하게 식별할 수 있다.
도 3a 내지 도 3c에서, 투명 필름(40, 40', 40") 중 유색인 제1 부분(40a, 40a', 40a")은 투명한 기재 상에 유색의 잉크 또는 안료가 증착, 코팅 또는 분사되어 형성된 것일 수 있고, 나머지 제2 부분(40b, 40b', 40b")은 투명하게 형성될 수 있다.
따라서, 전지 케이스(20)의 내측면(20a)에 부착된 전해액 감지부(30)가 전해액 누액으로 인해 변색되는 경우, 전지 케이스(20)의 외측면(20b)에 부착된 투명 필름(40)의 투명한 제2 부분(40b, 40b', 40b")을 통해 사용자가 전해액 감지부(30)의 변색을 식별할 수 있으므로 전해액 누액을 육안으로 확인할 수 있으며, 이러한 투명한 제2 부분(40b, 40b', 40b")이 식별부(35)가 될 수 있다.
또한, 투명한 제2 부분(40b)과 인접하게 유색인 제1 부분(40a)이 형성되어 있으므로, 사용자가 전해액 감지부(30)의 변색을 보다 용이하게 식별할 수 있다.
전해액 감지부(30)는 절연 필름(31)과 열융착되어 형성될 수 있는데, 전해액 감지부(30) 및 식별부(35)의 세부 구조에 대해서는 도 5a 내지 도 5c를 참조하여 설명하기로 한다.
도 5a 내지 도 5c는 전해액 감지부를 형성하는 예를 나타낸 것이다.
전해액 감지부(30)는 리트머스 시험지(30')와, 일정 간격으로 개구부(O)가 형성된 절연 필름(31)이 열융착되어 형성될 수 있다.
도 3a는 개구부(O)가 형성된 절연 필름(31)의 평면도이고, 도 3b는 리트머스 시험지(30')의 평면도이며, 도 3c는 도 3a의 절연 필름(31)과 도 3b의 리트머스 시험지(30')가 열융착되어 형성된 전해액 감지부의 평면도이다.
개구부(O)가 형성된 절연 필름(31)과 리트머스 시험지(30')를 겹쳐지게 배치한 후, 절연 필름(31)과 리트머스 시험지(30')를 열융착, 접착 등의 방식으로 일체화시킨다. 상기 열융착 등에 따라, 절연 필름(31)에 형성된 개구부(O)를 통하여 리트머스 시험지(30')의 일부분이 노출된다. 절연 필름(31)과 겹쳐지지 않고 노출된 리트머스 시험지(30')의 일부분이 전해액 감지부(30)가 될 수 있다. 경우에 따라서는 절열 필름(31)의 개구부(O) 이외의 부분이 식별부(35)가 될 수 있다.
본 발명에 따르면, 전지팩의 전지 케이스에 개방부인 윈도우부를 형성하고 윈도우부에 전해액 감지부를 배치하여 전지셀의 내부에서 전해액이 누설될 경우에 전해액의 누액 여부를 용이하게 식별할 수 있는 윈도우부를 포함하는 전지팩을 제공할 수 있다.
또한, 전해액 감지부 상에 전해액 누액시 변색되는 전해액 감지부와 잘 대비될 수 있을 뿐만 아니라, 전해액 감지부를 보호할 수 있는 식별부를 배치함으로써 사용자가 사용자가 전해액 감지부의 변색을 보다 용이하게 식별할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
1 : 전지팩 10 : 전지셀
20 : 전지 케이스 21 : 윈도우부
30 : 전해액 감지부 30' : 리트머스 시험지
31 : 절연 필름 35 : 식별부
40, 40', 40" : 투명 필름
40a, 40a', 40a" : 제1 부분(유색)
40b, 40b', 40b" : 제2 부분(투명)
O : 개구부

Claims (10)

  1. 적어도 하나의 전지셀을 수용하는 전지 케이스;
    상기 전지 케이스의 적어도 일부분에 배치되어 상기 전지셀 내의 전해액이 누설될 때, 누설되는 전해액과 반응하여 변색되는 전해액 감지부;
    상기 전해액 감지부와 인접하게 형성되어, 상기 전해액 감지부가 변색되었을 때 식별되도록 하는 식별부;
    상기 전지 케이스의 외부에서 상기 전해액 감지부가 확인 가능하도록, 상기 전해액 감지부의 적어도 일부분이 노출되도록 상기 전지 케이스에 형성된 윈도우부; 및
    상기 전해액 감지부를 덮도록 부착되어, 상기 전해액 감지부를 보호하는 투명 필름;을 포함하며,
    상기 식별부는 상기 투명 필름의 투명 기재에 인쇄되어, 상기 투명 필름과 일체로 형성되고,
    상기 식별부는 상기 전지셀 내의 전해액과 반응하는 상기 전해액 감지부가 식별되도록 하기 위해 유색을 갖되, 변색 전 상태의 상기 전해액 감지부와 동일한 색상을 갖는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 투명 필름은 상기 전지 케이스의 외측면에 부착되는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전해액 감지부와 상기 투명 필름 사이에 개재되는 접착물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전해액 감지부는 상기 전지셀과 대면하는 상기 전지 케이스의 내측면에 배치되는 것을 특징으로 하는 윈도우부를 포함하는 전지팩..
  6. 제1항에 있어서,
    상기 식별부는
    상기 전지 케이스의 외측면에 형성되는 것을 특징으로 하는 윈도우부를 포함하는 전지팩.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 전해액 감지부는
    산도(pH 농도)에 반응하여 변색되는 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 전해액 감지부는 리트머스 시험지와, 상기 리트머스 시험지와 접합되는 절연 필름을 포함하고,
    상기 절연 필름에 개구부가 형성되어, 상기 리트머스 시험지의 일부분이 노출되는 것을 특징으로 하는 전지팩.
KR1020140035203A 2014-03-26 2014-03-26 윈도우부를 포함하는 전지팩 KR101541772B1 (ko)

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