KR102549117B1 - 이차 전지의 가스 배출 장치 - Google Patents

이차 전지의 가스 배출 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102549117B1
KR102549117B1 KR1020200149509A KR20200149509A KR102549117B1 KR 102549117 B1 KR102549117 B1 KR 102549117B1 KR 1020200149509 A KR1020200149509 A KR 1020200149509A KR 20200149509 A KR20200149509 A KR 20200149509A KR 102549117 B1 KR102549117 B1 KR 102549117B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
secondary battery
battery case
metal
coupled
battery
Prior art date
Application number
KR1020200149509A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20220063534A (ko
Inventor
권태순
박원희
이덕희
정주영
Original Assignee
한국철도기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국철도기술연구원 filed Critical 한국철도기술연구원
Priority to KR1020200149509A priority Critical patent/KR102549117B1/ko
Publication of KR20220063534A publication Critical patent/KR20220063534A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102549117B1 publication Critical patent/KR102549117B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/342—Non-re-sealable arrangements
    • H01M50/3425—Non-re-sealable arrangements in the form of rupturable membranes or weakened parts, e.g. pierced with the aid of a sharp member
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/10—Temperature sensitive devices
    • H01M2200/101—Bimetal
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/20—Pressure-sensitive devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)

Abstract

본 발명은, 이차 전지의 가스 배출 장치에 관한 것이다. 이러한 이차 전지의 가스 배출 장치는, 이차 전지의 전지케이스의 외부에 결합되는 지지부, 상기 전지케이스와 이격되도록 상기 지지부에 결합되는 굽힘부 및 상기 전지케이스에 대향하는 상기 굽힘부의 소정 부분에 상기 전지케이스와 소정 거리 이격되도록 결합되며, 상기 전지케이스를 향하는 뾰족한 부분이 형성된 절개부를 포함하고, 상기 굽힘부는, 바이메탈로 형성되며, 가열되면 상기 뾰족한 부분이 상기 전지케이스를 타공하도록 상기 절개부를 상기 전지케이스를 향하는 방향으로 이동시킬 수 있다.

Description

이차 전지의 가스 배출 장치{GAS EXHAUST DEVICE FOR SECONDARY BATTERY}
본 발명은, 이차 전지의 가스 배출 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이차 전지의 전지케이스 내부에 가스가 발생하면 전지케이스 내부의 가스가 배출되도록 전지케이스를 타공하는 이차 전지의 가스 배출 장치에 관한 것이다.
리튬 이온 이차 전지(이하, 이차 전지라 한다)는 종래의 니켈 수소 전지나 납축 전지에 비하여 에너지 밀도 및 방전 전압이 높아서, 소형 전자 기기 등에 널리 활용되어 왔다. 또한, 최근에는 철도 분야에서도 중대형 용량의 에너지 저장 매체에 대한 수요가 증가하고 있어, 에너지 저장 매체로서 이차 전지의 사용을 고려하고 있다.
이러한 이차 전지는 양극, 분리막, 음극을 포함하며 충방전이 가능한 발전소자인 전극조립체와, 전극조립체를 내부에 수용하는 전지케이스로 구성된다. 전지케이스는 이차 전지의 전극이나 전해액 등이 공기 중의 수분이나 산소와 접촉하여 이차 전지의 성능이 저하되는 것을 방지하기 위해서 이차 전지를 밀폐하는 기능을 수행한다. 전지케이스가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 경우 원통형 전지셀로 분류되고, 전지케이스가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 경우 파우치형 전지셀로 분류되기도 한다.
한편, 이차 전지는 과충전 되는 경우 양극 활물질의 분해 반응이 일어나고, 음극에서 리튬 금속의 수지상 성장과 전극 간 반응으로 전해액의 분해 반응 등이 일어난다. 이러한 분해 반응과 부반응이 진행됨에 따라서 가스가 발생하게 되고, 발생한 가스가 전지케이스 내부에 축적되면서 전지케이스가 부풀어 오르는 스웰링 현상이 발생하기도 한다.
그러나, 이차 전지 내부에 가스가 축적되어도 이차 전지 자체가 사용이 불가능해 지는 것은 아니다. 내부에 가스가 축적된 이차 전지도 충전과 방전을 통해서 전력을 공급하는 것이 가능하기 때문이다.
다만, 이처럼 이차 전지 내부에 축적된 가스가 이차 전지의 열폭주로 인하여 착화되면, 규모가 큰 화재가 발생하는 문제가 있다.
도 4a는 이차 전지의 열폭주로 인한 화재 발생시 이차 전지 내부에 축적된 가스가 착화되는 경우에 발생하는 열량을 나타내는 그래프이고, 도 4b는 이차 전지의 열폭주로 인한 화재 발생시 이차 전지 내부에 축적된 가스가 착화되지 않는 경우에 발생하는 열량을 나타내는 그래프이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하여 설명하면, 이차 전지의 열폭주로 인한 화재 발생시 이차 전지 내부에 축적된 가스가 착화되는 경우는, 이차 전지 내부에 축적된 가스가 착화되지 않는 경우보다 화재 발생으로 인한 최대발열량 및 총방출열량이 현저히 높아져서 화재의 규모가 커지게 됨을 알 수 있다.
그러므로, 이차 전지가 열폭주 하지 않는 경우에는 이차 전지의 전지케이스를 타공하지 않고서 이차 전지를 활용하고, 이차 전지가 열폭주 하는 경우에 이차 전지의 전지케이스를 타공하는 등의 방법을 통하여 이차 전지 내부에 축적된 가스를 배출할 방안을 모색할 필요가 있다.
본 발명의 일 과제는, 이차 전지의 가스 배출 장치가 이차 전지 내부에 축적된 가스를 배출시켜서, 이차 전지의 열폭주로 인한 화재 발생시 화재가 확대되는 것을 방지하는데 있다.
본 발명의 또 다른 과제는, 이차 전지의 가스 배출 장치가 이차 전지가 기설정된 소정 온도 이상으로 가열되는 경우에 이차 전지 내부에 축적된 가스를 배출시키도록 하는데 있다.
본 발명의 또 다른 과제는, 이차 전지의 가스 배출 장치가 간단하게 구성되어 이차 전지의 가스 배출 장치의 제조 비용을 절감하는데 있다.
본 발명의 과제는 이상에서 언급된 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 가스 배출 장치는, 이차 전지의 전지케이스의 외부에 결합되는 지지부, 상기 전지케이스와 이격되도록 상기 지지부에 결합되는 굽힘부 및 상기 전지케이스에 대향하는 상기 굽힘부의 소정 부분에 상기 전지케이스와 소정 거리 이격되도록 결합되며, 상기 전지케이스를 향하는 뾰족한 부분이 형성된 절개부를 포함하고, 상기 굽힘부는, 바이메탈로 형성되며, 가열되면 상기 뾰족한 부분이 상기 전지케이스를 타공하도록 상기 절개부를 상기 전지케이스를 향하는 방향으로 이동시킬 수 있다.
또한, 상기 굽힘부는, 길이 방향으로 연장된 제1 금속 및 제2 금속이 서로 포개지도록 결합되어 막대 형상으로 형성되고, 상기 제1 금속은 상기 제2 금속보다 상기 전지케이스에 가깝게 위치하고, 상기 제1 금속의 열팽창계수는 상기 제2 금속의 열팽창계수보다 작을 수 있다.
또한, 상기 굽힘부는, 상기 길이 방향 제1 말단이 상기 지지부에 결합되고,
상기 절개부는, 상기 제1 말단과 제1 거리 이격되도록 상기 굽힘부에 결합될 수 있다.
또한, 상기 굽힘부는, 소정 온도 이상 가열되면 상기 절개부가 이동하여 상기 전지케이스를 타공하도록, 상기 제1 금속 및 상기 제2 금속이 선정되고, 상기 소정 거리 및 상기 제1 거리가 설정될 수 있다.
또한, 상기 절개부는, 상기 굽힘부의 제2 말단에 결합될 수 있다.
또한, 일측에 배출구가 형성되고, 상기 지지부, 상기 굽힘부 및 상기 절개부를 내부에 수용하며 상기 전지케이스에 결합되는 수용부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전지케이스는 파우치일 수 있다.
과제를 해결하기 위한 기타 실시예들의 구체적인 사항들은 발명의 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
전술한 본 발명의 과제의 해결 수단에 의하면, 본 발명에 따른 이차 전지의 가스 배출 장치는, 바이메탈로 형성된 굽힘부가 이차 전지의 열폭주로 인하여 가열되면 전지케이스에 구멍을 뚫어서 이차 전지 내부의 가스를 배출시키므로, 이차 전지의 열폭주로 인한 화재가 발생하여도 가스가 착화되어 화재가 확대되는 것을 방지하는 효과를 제공한다.
또한, 굽힘부를 구성하는 제1 금속, 제2 금속의 선정 및 절개부의 위치 설정을 통해서 굽힘부가 소정 온도 이상으로 가열되는 경우에 전지케이스를 타공하도록 설정할 수 있으므로, 이차 전지가 가스 착화 위험이 있는 소정 온도 이상 가열되지 않는 경우에는 정상적으로 사용될 수 있어 유지 비용이 절감되는 효과를 제공한다.
또한, 이차 전지의 가스 배출 장치가 온도 센서, 모터 등의 동력원을 구비하지 않고서도 이차 전지가 소정 온도 이상 가열되면 전지케이스를 타공하도록 구성되므로, 이차 전지의 가스 배출 장치의 제조 비용이 절감되는 효과를 제공한다.
도 1은 이차 전지에 결합된 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 가스 배출 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 이차 전지가 소정 온도 이상으로 가열될 때의 도 1의 이차 전지의 가스 배출 장치를 도시한 도면이다.
도 3은 이차 전지가 소정 온도 이하로 냉각될 때의 도 1의 이차 전지의 가스 배출 장치를 도시한 도면이다.
도 4a는 이차 전지의 열폭주로 인한 화재 발생시 이차 전지 내부에 축적된 가스가 착화되는 경우에 발생하는 열량을 나타내는 그래프이다.
도 4b는 이차 전지의 열폭주로 인한 화재 발생시 이차 전지 내부에 축적된 가스가 착화되지 않는 경우에 발생하는 열량을 나타내는 그래프이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~ 를 위한 단계"를 의미하지 않는다.
이하, 첨부한 도면들 및 후술되어 있는 내용을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 가스 배출 장치(1)의 구성에 관하여 설명한다.
도 1은 이차 전지에 결합된 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 가스 배출 장치를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 가스 배출 장치(1)는 전극조립체(110)와 파우치 등으로 구성되는 전지케이스(120)를 포함하는 이차 전지(100)에 결합될 수 있으며, 지지부(10), 굽힘부(20), 절개부(30), 수용부(40)를 포함할 수 있다.
먼저, 지지부(10)의 구성에 관하여 설명한다.
도 1을 참조하여 설명하면, 지지부(10)는 이차 전지(100)의 온도 변화에 따라서 휘어지는 굽힘부(20)를 지지하는 기능을 수행할 수 있으며, 일측이 전지케이스(120)의 외부에 결합되고 다른 일측에 굽힘부(20)가 결합될 수 있다.
지지부(10)의 소재는 특별히 한정되지 않으나, 높은 온도로 발열하여 열폭주하는 이차 전지(100)에 결합되어 굽힘부(20)를 지지하므로, 내열성 및 내구성이 높은 재료로 구성되는 것이 바람직하다.
이어서, 굽힘부(20)의 구성에 관하여 설명한다.
도 1을 참조하여 설명하면, 굽힘부(20)는 전지케이스(120)와 이격되도록 지지부(10)에 결합되는 바이메탈로 구성될 수 있다.
바이메탈은 온도 변화에 따라서 형상이 변화하는 금속이며, 일반적으로 열팽창계수가 다른 두 종류의 얇고 좁으며 긴 금속판을 포개어서 제조한 막대 형상의 금속으로 구성된다.
예를 들어 설명하면, 열팽창계수가 상대적으로 작은 금속과 열팽창계수가 상대적으로 큰 금속이 포개어져서 형성된 바이메탈이 가열되면, 열팽창계수가 상대적으로 작은 금속이 늘어나는 길이보다 열팽창계수가 상대적으로 큰 금속이 늘어나는 길이가 더 길게 된다. 따라서, 바이메탈은 열팽창계수가 상대적으로 큰 금속에서 열팽창계수가 상대적으로 작은 금속을 향하는 방향으로 휘어지게 된다.
또한, 가열된 바이메탈이 가열되기 이전의 온도로 냉각되면 바이메탈을 구성하는 두 금속은 가열에 의해서 늘어나기 이전의 길이를 가지도록 길이가 줄어들게 되므로, 바이메탈은 가열에 의해서 휘어지기 이전의 위치로 복귀할 수 있다.
굽힘부(20)는 이와 같은 성질을 가지는 바이메탈로 구성되어 온도 변화에 따라서 전지케이스(120)를 향하는 방향으로 휘어지거나, 휘어지기 이전의 위치로 복귀할 수 있다.
구체적으로, 굽힘부(20)는 길이 방향으로 연장된 제1 금속(21)과, 제1 금속보다 열팽창계수가 크며 길이 방향으로 연장된 제2 금속(22)이 서로 포개지도록 결합되어 막대 형상으로 형성될 수 있다.
그리고, 굽힘부(20)는 제1 금속(21)이 제2 금속(22)보다 전지케이스(120)에 가깝게 위치하도록, 길이 방향의 제1 말단과 제2 말단 중 제1 말단이 지지부(10)에 결합될 수 있다.
그러므로, 이차 전지(100)의 발열에 의해서 굽힘부(20)가 가열되면 굽힘부(20)는 전지케이스(120)를 향하는 방향으로 휘어지게 되고, 이차 전지(100)가 냉각됨에 따라서 굽힘부(20)가 냉각되면 굽힘부(20)는 가열에 의해서 휘어지기 이전의 위치로 복귀하게 된다.
한편, 굽힘부(20)를 구성하는 제1 금속(21)과 제2 금속(22)의 선정을 통해서, 특정 온도로 가열된 굽힘부(20)가 휘어지는 정도를 조절할 수도 있다. 굽힘부(20)가 휘어지는 것은 제1 금속(21)과 제2 금속(22)의 열팽창계수의 차이에 의한 것이므로, 제1 금속(21)과 제2 금속(22)의 열팽창계수를 알면 특정 온도로 가열되는 굽힘부(20)가 어느 정도로 휘어질지 계산할 수 있기 때문이다.
이어서, 절개부(30)의 구성에 관하여 설명한다.
도 1을 참조하여 설명하면, 절개부(30)는 뾰족한 부분이 형성된 칼날이나 바늘 등을 포함하여 구성될 수 있으며, 전지케이스(120)에 대향하는 굽힘부(20)의 소정 부분에 전지케이스(120)와는 소정 거리 이격되도록 결합될 수 있다.
그리고, 절개부(30)는 뾰족한 부분이 전지케이스(120)를 향하도록 굽힘부(20)에 결합됨으로써, 전지케이스(120)를 타공할 수 있다.
도 2는 이차 전지가 소정 온도 이상으로 가열될 때의 도 1의 이차 전지의 가스 배출 장치를 도시한 도면이다.
예를 들어, 도 2를 참조하여 설명하면, 이차 전지(100)의 발열에 의해서 굽힘부(20)가 가열되면, 굽힘부(20)는 전지케이스(120)를 향하는 방향으로 휘어지게 되고, 굽힘부(20)에 결합된 절개부(30)는 전지케이스(120)와 접촉하여 전지케이스(120)에 구멍(121)을 뚫게 된다.
이처럼 전지케이스(120)에 형성된 구멍(121)을 통해서 이차 전지(100) 내부 공간(130)에 축적되었던 가스가 외부로 배출되므로, 이차 전지(100)가 열폭주 하는 경우에도 이차 전지(100) 내부에 축적된 가스가 착화되는 현상이 방지될 수 있다.
또한, 이차 전지(100) 내부에 축적된 가스가 외부로 효과적으로 배출되도록, 구멍(121)에 위치한 절개부(30)는 이차 전지(100)가 냉각되면 구멍(121)으로부터 이탈될 수 있다.
도 3은 이차 전지가 소정 온도 이하로 냉각될 때의 도 1의 이차 전지의 가스 배출 장치를 도시한 도면이다.
예를 들어, 도 3을 참조하여 설명하면, 이차 전지(100)가 냉각됨에 따라서 굽힘부(20)가 냉각되면, 전지케이스(120)를 향하는 방향으로 휘어진 굽힘부(20)는 전지케이스(120)를 향하는 방향의 반대 방향으로 휘어져서 가열되기 전의 위치로 복귀하게 된다.
이러한 굽힘부(20)의 이동에 따라서 구멍(121)에 위치하던 절개부(30)가 구멍(121)으로부터 이탈되게 되고, 이차 전지(100) 내부에 축적된 가스는 보다 효과적으로 구멍(121)을 통해서 외부로 배출되게 된다.
한편, 바이메탈은 그 길이에 따라서 동일한 크기로 온도가 변화해도 휘어지는 정도를 달리하게 된다. 왜냐하면, 동일한 크기로 온도가 변화해도 바이메탈을 구성하는 두 금속의 길이가 길수록 두 금속 간의 길이 변화의 차이가 커지게 되고, 두 금속 간의 길이 변화의 차이가 커질수록 바이메탈이 많이 휘어지기 때문이다.
그러므로, 굽힘부(20)에 결합되는 절개부(30)의 위치를 다르게 설정함으로써, 굽힘부(20)가 동일한 온도로 가열되어도 전지케이스(120)를 향해서 이동하게 되는 절개부(30)의 이동 거리를 다르게 할 수 있다.
구체적으로, 절개부(30)와 굽힘부(20)의 제1 말단 사이의 거리를 제1 거리라고 하면, 제1 거리가 작은 경우보다 제1 거리가 큰 경우에 굽힘부(20)가 가열됨에 따라서 전지케이스(120)를 향해서 이동하게 되는 절개부(30)의 이동 거리가 증가하게 된다. 예를 들어 설명하면, 절개부(30)가 제1 거리가 최대가 되는 굽힘부(20)의 제2 말단에서 굽힘부(20)에 결합되는 경우에, 굽힘부(20)가 가열됨에 따라서 전지케이스(120)를 향해서 이동하게 되는 절개부(30)의 이동 거리가 가장 크게 된다.
이어서, 수용부(40)의 구성에 관하여 설명한다.
수용부(40)는 지지부(10), 굽힘부(20), 절개부(30)를 보호하도록 지지부(10), 굽힘부(20), 절개부(30)를 내부에 수용하면서 전지케이스(120)에 결합되도록 구성될 수 있다.
그리고, 수용부(40)는 구멍(121)으로부터 배출되어 수용부(40) 내부로 유입되는 가스를 수용부(40) 외부로 배출시킬 수 있는 배출구(41)가 일측에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 가스 배출 장치(1)는 전술한 굽힘부(20)의 휘어지는 정도가 조절되는 원리와 전지케이스(120)를 향해서 이동하게 되는 절개부(30)의 이동 거리가 조절되는 원리를 이용함으로써, 이차 전지(100)의 온도를 측정하기 위한 온도 센서, 전지케이스(120)에 타공하기 위해서 굽힘부(20)를 작동시키기 위한 모터 등의 동력원을 구비하지 않고서도, 이차 전지(100)가 소정 온도 이상 가열되면 전지케이스(120)에 구멍을 뚫어서 이차 전지(100) 내부에 축적된 가스를 배출시킬 수 있다.
이차 전지(100)가 소정 온도 이상 가열됨에 따라서 굽힘부(20)가 소정 온도 이상 가열될 때 절개부(30)가 전지케이스(120)와 접촉하여 전지케이스(120)에 구멍(121)을 뚫도록 구성하기 위해서는, 굽힘부(20)가 소정 온도로 가열될 때 휘어지는 정도 및 이러한 굽힘부(20)에 결합된 절개부(30)의 이동 거리가 결정되어야 하고, 이렇게 결정된 절개부(30)의 이동 거리에 기초하여 절개부(30)와 전지케이스(120) 간의 소정 거리가 설정되어야 한다.
따라서, 제1 금속(21)과 제2 금속(22)의 선정을 통해서 굽힘부(20)가 소정 온도로 가열될 때 휘어지는 정도를 결정하고, 굽힘부(20)의 휘어지는 정도를 고려하여 굽힘부(20)의 제1 말단으로부터 절개부(30)가 이격되는 제1 거리를 설정함으로써 굽힘부(20)에 결합된 절개부(30)의 이동 거리를 결정하고, 결정된 절개부(30)의 이동 거리를 고려하여 절개부(30)와 전지케이스(120) 간의 소정 거리를 설정함으로써, 굽힘부(20)가 소정 온도 이상 가열될 때 절개부(30)가 전지케이스(120)와 접촉하여 전지케이스(120)에 구멍(121)을 뚫도록 구성할 수 있다.
이하, 본 발명의 이차 전지의 가스 배출 장치의 작용 및 효과를 구체적으로 설명한다.
이차 전지(100)가 과충전 되는 등의 경우 가스가 발생하게 되고, 발생한 가스가 이차 전지(100) 내부의 공간(130)에 축적되면서 전지케이스(120)가 부풀어 오르게 된다.
내부에 가스가 축적된 이차 전지(100)가 충방전 등의 과정을 통해서 가열되면, 전지케이스(120) 외부에 설치된 이차 전지의 가스 배출 장치(1)를 구성하는 굽힘부(20)도 가열된 이차 전지(100)의 열을 받아서 가열된다. 굽힘부(20)는 이차 전지(100)에 인접하고 있으므로, 이차 전지(100)가 가열되는 온도와 동일한 온도를 가지도록 가열될 수 있다.
이렇게 가열된 굽힘부(20)는 절개부(30)가 전지케이스(120)를 향하는 방향으로 이동하도록 휘어지게 되고, 전지케이스(120)에 접촉하게 되는 절개부(30)는 뾰족한 부분을 통해서 전지케이스(120)에 구멍(121)을 뚫게 된다.
형성된 구멍(121)을 통해서 이차 전지(100) 내부에 축적된 가스가 이차 전지(100) 외부로 방출되어 이차 전지(100) 내부에는 가스가 없게 되므로, 이차 전지(100)가 열폭주 하여 화재가 발생하는 경우에도 가스가 착화되는 현상이 방지될 수 있다.
한편, 굽힘부(20)를 구성하는 제1 금속(21)과 제2 금속(22)을 선정하고, 굽힘부(20)에 결합되는 절개부(30)의 위치 및 절개부(30)와 전지케이스(120) 간의 소정 거리를 설정함으로써, 이차 전지(100)가 소정 온도 이상 가열되어 굽힘부(20)가 소정 온도 이상 가열되는 경우에 절개부(30)가 전지케이스(120)를 타공하도록 본 발명의 이차 전지의 가스 배출 장치(1)를 구성할 수도 있다.
이처럼, 본 발명에 따른 이차 전지의 가스 배출 장치는, 바이메탈로 형성된 굽힘부가 이차 전지의 열폭주로 인하여 가열되면 전지케이스에 구멍을 뚫어서 이차 전지 내부의 가스를 배출시키므로, 이차 전지의 열폭주로 인한 화재가 발생하여도 가스가 착화되어 화재가 확대되는 것을 방지하는 효과를 제공한다.
또한, 굽힘부를 구성하는 제1 금속, 제2 금속의 선정 및 절개부의 위치 설정을 통해서 굽힘부가 소정 온도 이상으로 가열되는 경우에 전지케이스를 타공하도록 설정할 수 있으므로, 이차 전지가 가스 착화 위험이 있는 소정 온도 이상 가열되지 않는 경우에는 정상적으로 사용될 수 있어 유지 비용이 절감되는 효과를 제공한다.
또한, 이차 전지의 가스 배출 장치가 온도 센서, 모터 등의 동력원을 구비하지 않고서도 이차 전지가 소정 온도 이상 가열되면 전지케이스를 타공하도록 구성되므로, 이차 전지의 가스 배출 장치의 제조 비용이 절감되는 효과를 제공한다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1 : 이차 전지의 가스 배출 장치 10 : 지지부
20 : 굽힘부 21 : 제1 금속
22 : 제2 금속 30 : 절개부
40 : 수용부 41 : 배출구
100 : 이차 전지 110 : 전극조립체
120 : 전지케이스 121 : 구멍
130 : 공간

Claims (7)

  1. 일측이 이차 전지의 전지케이스의 외부에 결합되는 지지부;
    상기 전지케이스와 이격되도록 상기 지지부의 타측에 결합되는 굽힘부; 및
    상기 전지케이스에 대향하는 상기 굽힘부의 소정 부분에 상기 전지케이스와 소정 거리 이격되도록 결합되며, 상기 전지케이스를 향하는 뾰족한 부분이 형성된 절개부를 포함하고,
    상기 굽힘부는,
    바이메탈로 형성되며, 온도 변화에 따라 상기 전지케이스를 향하는 방향으로 휘어지거나, 휘어지기 이전의 위치로 복귀되며, 상기 이차 전지의 발열에 의해서 소정 온도 이상으로 가열되면 상기 뾰족한 부분이 상기 전지케이스를 타공하도록 상기 절개부를 상기 전지케이스를 향하는 방향으로 이동시키는, 이차 전지의 가스 배출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 굽힘부는,
    길이 방향으로 연장된 제1 금속 및 제2 금속이 서로 포개지도록 결합되어 막대 형상으로 형성되고,
    상기 제1 금속은 상기 제2 금속보다 상기 전지케이스에 가깝게 위치하고, 상기 제1 금속의 열팽창계수는 상기 제2 금속의 열팽창계수보다 작은, 이차 전지의 가스 배출 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 굽힘부는,
    상기 길이 방향 제1 말단이 상기 지지부에 결합되고,
    상기 절개부는,
    상기 제1 말단과 제1 거리 이격되도록 상기 굽힘부에 결합되는, 이차 전지의 가스 배출 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 굽힘부는,
    소정 온도 이상 가열되면 상기 절개부가 이동하여 상기 전지케이스를 타공하도록,
    상기 제1 금속 및 상기 제2 금속이 선정되고, 상기 소정 거리 및 상기 제1 거리가 설정되는, 이차 전지의 가스 배출 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 절개부는,
    상기 굽힘부의 제2 말단에 결합되는, 이차 전지의 가스 배출 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    일측에 배출구가 형성되고,
    상기 지지부, 상기 굽힘부 및 상기 절개부를 내부에 수용하며 상기 전지케이스에 결합되는 수용부를 포함하는, 이차 전지의 가스 배출 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전지케이스는 파우치인, 이차 전지의 가스 배출 장치.
KR1020200149509A 2020-11-10 2020-11-10 이차 전지의 가스 배출 장치 KR102549117B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200149509A KR102549117B1 (ko) 2020-11-10 2020-11-10 이차 전지의 가스 배출 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200149509A KR102549117B1 (ko) 2020-11-10 2020-11-10 이차 전지의 가스 배출 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220063534A KR20220063534A (ko) 2022-05-17
KR102549117B1 true KR102549117B1 (ko) 2023-06-30

Family

ID=81802927

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200149509A KR102549117B1 (ko) 2020-11-10 2020-11-10 이차 전지의 가스 배출 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102549117B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100886570B1 (ko) 2006-08-14 2009-03-05 주식회사 엘지화학 형상기억합금과 탄성부재를 이용한 가스배출 구조를포함하고 있는 이차전지
JP6369380B2 (ja) * 2015-04-21 2018-08-08 豊田合成株式会社 組電池装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102561195B1 (ko) * 2017-08-17 2023-07-28 에스케이온 주식회사 이차전지용 전극리드 및 이를 포함하는 안전성이 향상된 이차전지
KR102324549B1 (ko) * 2017-08-29 2021-11-10 주식회사 엘지에너지솔루션 벤팅 유도 장치를 포함하는 파우치형 이차전지

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100886570B1 (ko) 2006-08-14 2009-03-05 주식회사 엘지화학 형상기억합금과 탄성부재를 이용한 가스배출 구조를포함하고 있는 이차전지
JP6369380B2 (ja) * 2015-04-21 2018-08-08 豊田合成株式会社 組電池装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220063534A (ko) 2022-05-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7106589B2 (ja) 熱暴走緩和を伴う携帯式電気エネルギー蓄電装置
KR102422278B1 (ko) 전지 시스템
US7618724B2 (en) Electrochemical device comprising electrode lead having protection device
EP1970982A1 (en) Battery pack
US10892468B2 (en) Battery module with short-circuit unit, and battery pack and vehicle including the same
US8415043B2 (en) System for reducing thermal transfer between cells in a battery
KR102144922B1 (ko) 배터리 폭발방지 장치, 배터리 팩 및 작동 방법
KR101192083B1 (ko) 이차 전지
JP2015528989A (ja) 熱スイッチを持つ電池
US9088034B2 (en) Secondary battery and battery pack using the same
JP6469243B2 (ja) その場形成可能な流体チャネルを備えた携帯型電気エネルギー蓄電装置
KR101136274B1 (ko) 이차 전지
JP5673838B2 (ja) 二次電池
EP3264519B1 (en) Battery pack
KR20100059964A (ko) 밀폐형 전지
KR102549117B1 (ko) 이차 전지의 가스 배출 장치
KR100770111B1 (ko) 원통형 리튬 이차전지
KR101287411B1 (ko) 안전장치 및 이를 구비한 이차전지
KR101608694B1 (ko) 2차 전지용 과충전 방지 장치
KR20230058994A (ko) 이차 전지 셀의 가스 제거 장치
JP6114276B2 (ja) 電池
JP4766449B2 (ja) 電池パック
KR102267056B1 (ko) 배터리 모듈과 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
KR100502354B1 (ko) 파우치형 리튬 이차 전지
JP2002231319A (ja) 二次電池装置

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant