KR19980014139U - 리튬 전지의 가스켓 실링구조 - Google Patents

리튬 전지의 가스켓 실링구조 Download PDF

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Abstract

본 고안은 리튬 전지의 가스켓 실링구조에 관한 것으로서, 리튬 전지의 벤트캡 외주면과 가스켓의 내주면 상단부가 접촉되는 위치를 선접촉에 의한 실링이 이루어 지도록 함으로서 리튬 전지의 내부에 충진되어 있는 전해액이 전지 외부로 누출되는 것을 방지해 주고 이로 인하여 전지의 표면이 부식되는 것을 방지해 주며 전지 성능이 떨어지는 것을 막을 수 있는 리튬 전지의 가스켓 실링구조에 관한 것이다.

Description

리튬 전지의 가스켓 실링구조
본 고안은 리튬 전지의 가스켓 실링구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 리튬 전지 내부에 충진되어 있는 전해액이 전지 외부로 누출되지 않도록 가스켓의 실링부 구조를 벤트캡과 선접촉이 이루어지도록 하여 기밀성을 견고히하여 전지 내부의 내압이 상승해도 전해액이 전지 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있는 리튬 전지의 가스켓 실링구조에 관한 것이다.
일반적으로 캠코더와 같은 휴대용 전자제품에는 휴대 및 장착이 용이한 리튬전지를 장착하여 전원 공급원으로 사용되고 있다.
이러한 리튬전지는 화학약품이 내재되어 있어 그 화학약품의 화학적 반응을 이용하여 전기를 발생시키게 되는 것인데, 종래 리튬전지의 한 예를 도 1과 도 2에 도시하였는 바, 이를 간단히 설명하면 다음과 같다.
도시되는 바와 같이, 리튬전지는 내부에 소정의 공간부를 갖으며 상부로 개구된 전지 케이스(110)와, 이 전지 케이스(110)의 내부에 충진되는 전해액과 반응하여 전기를 발생시키는 와인딩 소자(120)와, 전해액이 충격이나 열에 의해 팽창하여 전지 케이스(110)내에 과압이 발생될 경우 파열되면서 내압을 외부로 배출하도록 상기 와인딩 소자(120)의 상부에 위치되는 벤트캡(130)과, 중심부에 관통공(112a)을 갖으며 상기 벤트캡(130)의 상부면에 안착되어 전해액의 온도가 일정값(80℃)이상으로 상승하면 저항이 무한대가 되어 전류를 차단시키는 PTC 소자(112)와, 일측에 벤트홀(113a)을 갖으며 PTC 소자(112)의 상부면에 씌워지는 상부캡(113)과, 이 벤트캡(130)과 PTC 소자(112) 및 상부캡(113)의 외각을 감싸면서 상기 전지 케이스(110)의 내벽 사이에 설치되어 내부를 밀봉시키는 가스켓(114)으로 이루어져 있다.
한편, 와인딩 소자(120)는 이산화망간(MnO2)으로 이루어져 전해액과 반응시 음극으로 되는 캐소드와, 리튬판으로 이루어져 상기 전해액과 반응시 양극으로 되는 애노드와, 이들의 사이에 위치되어 절연 및 접촉으로 인한 쇼트를 방지하는 절연판으로 크게 나누어지고, 상기 애노드의 일측에는 애노드탭(121)이 부착되어 상기 상부캡(113)의 하부에 접속하면서 상기 상부캡(113)으로 하여금 양극의 접점 역할을 하도록 되어 있고, 상기 캐소드의 일측에는 캐소드탭(122)이 부착되어 전지 케이스(110)의 내부 바닥면에 접속하면서 전지 케이스(110)로 하여금 음극의 접점 역할을 하도록 되어 있다.
또한, 상기 벤트캡(130)은 전지 케이스(110)내에 과압이 미치게 되면 파열되어 이 과압이 외부로 배출되도록 알루미늄 호일로 이루어진 안전판(132)과, 중심부에 연통공을 갖으며 안전판(132) 상부에 겹쳐지는 링 플레이트(131)와 이들의 외각을 감싸는 커버(133)로 이루어져 있다. 그리고, 상기 벤트캡(130)과 와인딩 소자(120)의 사이에 절연링(111)이 삽입된다.
이와 같이 구성된 리튬전지에 의하게 되면, 와인딩 소자(120)의 애노드와 캐소드가 전해액에 반응하면서 발생되는 전류가 애노드탭(121)과 캐소드탭(122)을 거쳐 상부캡(113)과 전지 케이스(110)를 통해 흐르게 된다.
한편, 외부의 열충격이나 내부의 가스 발생으로 인하여 내압이 높아지게 되어 과압상태가 되면, 알루미늄 호일로 이루어진 벤트캡(130)의 안전판(132)이 과압에 의해 파열되면서 이 과압이 PTC 소자(112)의 관통공(112a)과 상부캡(113)의 벤트홀(113a)을 통해 배출되어 내부 과압상태로 인해 전지가 순간적으로 폭발하는 것을 미연에 방지할 수 있게 된다.
또한 종래의 리튬 전지의 가스켓의 구조는 도 3에 도시된 바와 같이 가스켓(114)의 안착턱(150)내주면의 상단부와 벤트캡(130)의 외주면이 면접촉되어 전지 내부와 외부가 밀폐되어 실링되어 있다
그러나 가스켓(114)의 표면과 벤트캡(130)의 표면이 고르게 분포되어 있지 않기 때문에 접촉된 위치의 미세한 틈을 통하여 내부에 충진되어 있는 전해액이 전지 외부로 누출되어 전지 표면에 부식이 발생하게 되고 이로 인하여 전지의 성능이 떨어지게 된다.
따라서 본 고안은 안착턱의 내주면 상단부에 중심을 향하여 일정한 각도로 기울어져 있는 경사면이 형성된 가스켓을 통하여 벤트캡의 외주면과 가스켓의 경사면이 선접촉되므로서 실링이 긴밀히 이루어져 전지 내부에 충진되어 있는 전해액이 전지 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있는 리튬 전지의 가스켓 실링구조를 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 리튬 전지의 구성을 보인 분해 사시도,
도 2는 종래의 리튬 전지의 내부 구조를 나타내는 정단면도,
도 3은 도 2의 A부 확대 단면도,
도 4는 본 고안의 리튬 전지의 내부 구조를 나타내는 정단면도,
도 5는 도 4의 B부 확대 단면도로 본 고안의 일 실시예에 따른 가스켓 실링구조를 나타낸 도면,
도 6은 본 고안의 다른 실시예에 따른 리튬 전지의 가스켓 실링구조를 나타낸 확대 단면도,
도 7은 본 고안의 또 다른 실시예에 따른 리튬 전지의 가스켓 실링구조를 나타낸 확대 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 전지 케이스11 : 전연링
12 : PTC 소자13 : 상부캡
14 : 가스켓20 : 와인딩 소자
21 : 애노드탭22 : 캐소드탭
30 : 벤트캡31 : 링플레이트
32 : 안전판50 : 안착턱
51 : 오링55 : 경사면
56 : 반원형 돌기
리튬 전지는 내부에 충진된 전해액과 반응하여 전기를 발생시키는 와인딩 소자가 내장된 전지 케이스와, 중심부에 상부로 돌출된 공간부를 갖으며 상기 전지 케이스의 상부에 씌어지는 상부캡과, 상기 전지 케이스의 내주면 상부에 삽입되어 안착되며 안쪽 내주면에는 벤트캡이 안착되어 끼워진 가스켓으로 구성되어 있다.
본 고안의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 고안의 리튬 전지의 내부 구조를 나타내는 정단면도이다.
먼저 상부가 개구된 전지 케이스(10)는 내부에 와인딩 소자(20)가 안착될 수 있도록 소정의 공간부가 형성되어 있고 상단부에 인접한 외주면 둘레는 비딩처리되어 있으며 상단 선단부는 안쪽 방향으로 크림핑(crimping) 처리되어 있다.
전지 케이스의 상부에 장착되는 상부캡(13)의 하단에는 전해액이 충격이나 열에 의해서 팽창하여 전지 케이스(10)내에 과압이 발생될 경우 파열되면서 내압을 외부로 배출하도록 와인딩 소자(20)의 상부에 위치되는 벤트캡(30)과, 중심부에 관통공을 가지며 벤트캡(30)의 상부면에 안착되어 전해액의 온도가 일정값(80℃)이상으로 상승하면 저항이 무한대가 되어 전류를 차단시키는 PTC 소자(12)가 위치해 있다.
이 상부캡(13)의 외각을 감싸면서 전지 케이스(10)의 내주면 상단부에 삽입되어 끼워지는 가스켓(14)은 긴 원통형의 형상을 가지며 그 하단 부분에 전지 케이스(10)의 비딩 처리부에 안착되어 끼워질 수 있도록 안착턱(50)이 형성되어 있다. 상기 가스켓(14)과 와인딩 소자(120)의 사이에는 절연링(11)이 삽입되어 있다.
이와 같이 구성되는 본 고안에 따른 가스켓 실링구조의 작용을 설명하면 다음과 같다.
도 5는 본 고안의 일 실시예에 따른 리튬 전지의 가스켓 실링구조를 나타낸 것이다.
벤트캡(30)의 외주면과 접촉하는 위치인 가스켓(14)의 안착턱(50)내주면 상단부에는 중심을 향하여 일정한 각도로 기울어져 있는 경사면(55)이 형성되어 있어 벤트캡(30)과 가스켓(14)이 선접촉에 의한 실링이 이루어지게 된다.
즉, 벤트캡(30)과 가스켓(14)의 표면이 고르지 않을 경우 선접촉에 의한 실링이 이루어지기 때문에 전지 케이스(10)가 상부 선단부가 안쪽으로 접혀지는 크림핑 처리에 의해서 조여질 때에 균일한 하중이 가스켓(14)의 접촉부 경사면(55)에 분포되어 확실한 실링에 이루어져 전지 내부의 전해액을 획실하게 밀폐시키게 된다.
도 6은 본 고안의 다른 실시예에 따른 리튬 전지의 가스켓 실링구조를 나타낸 확대 단면도이다.
가스켓(14)의 안착턱(50) 내주면 상단부는 벤트캡(30)과 접촉하는 위치에 반원형 돌기(56)가 형성되어 있으므로 벤트캡(30)의 외주면과 가스켓(14)의 반원형 돌기(56)가 선접촉에 의한 실링이 이루어져 전지 내부와 전지 외부를 차단하게 된다.
이러한 선접촉에 의한 가스켓(14)과 벤트캡(30)은 접촉부의 표면이 고르지 않더라도 전지 케이스(10)의 상단 선단부를 안쪽으로 접어 상부캡(113)을 누르는 크림핑 처리에 의해 접촉부에 집중하중이 작용하여 중간에 틈새가 없이 견고히 실링이 이루어지게 된다. 이 가스켓(14)의 경우에는 반원형 돌기(56)를 형성하는데 다소의 어려움이 있으나, 도 5와 같이 형성한 가스켓(14)의 경우에 비해 우수한 실링 효과를 나타낸다.
도 7은 본 고안의 또 다른 실시예에 따른 리튬 전지의 가스켓 실링구조를 나타낸 확대 단면도이다.
전지의 내주면 상단부에 안착되어 끼워진 가스켓(14)은 안착턱(50)의 내주면 상단부에 단면이 타원형인 오링(51)이 설치되어 벤트캡(30)의 외주면과 선접촉에 의해 실링되어 전지 내부가 밀폐된다.
이러한 오링(51)의 재질은 가스켓(14)의 재질보다 연성인 재질을 사용하여 벤트캡(30)과 가스켓(14)의 실링을 더욱 확실히 해줄 수 있을 뿐만 아니라 종래의 가스켓의 구조에서도 오링(51)을 사용할 수 있고 제작도 용이하여 활용성이 뛰어난 특징이 있다.
그러므로 본 고안에 의한 리튬 전지의 가스켓 실링구조는 리튬 전지의 사용중에 전지 외부로 누출되던 전해액을 가스켓과 벤트캡이 선접촉에 의한 견고한 실링이 이루어지도록 함으로서 전해액의 누출에 의해 전지 표면에 생긴던 부식을 방지하며 전해액의 양을 일정하게 유지하여 전지의 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 고안은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 고안의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진자에 의해 다양하게 변형 실시 될 수 있다.

Claims (3)

  1. 내부에 충진된 전해액과 반응하여 전기를 발생시키는 와인딩 소자(20)가 내장된 전지 케이스(10)와, 중심부에 상부로 돌출된 공간부를 가지며 상기 전지 케이스(10)의 상부에 씌어지는 상부캡(13)과, 상기 전지 케이스(10)의 내주면 상부에 삽입되어 안착되며 안쪽 내주면에는 벤트캡(30)이 안착되어 끼워진 가스켓(14)으로 구성된 리튬 전지에 있어서, 상기 가스켓(14)은 상기 벤트캡(30)의 외주면과 접촉되는 안착턱(50)의 내주면 상단부에 중심을 향하여 일정한 각도로 기울어진 경사면(55)이 형성된 것을 특징으로 하는 리튬 전지의 가스켓 실링구조.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 가스켓(14)은 상기 벤트캡(30)의 외주면과 접촉되는 안착턱(50)의 내주면 상단부에 반원형 돌기(56)가 형성된 것을 특징으로 하는 리튬 전지의 가스켓 실링구조.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 가스켓(14)은 상기 벤트캡(30)의 외주면과 접촉되는 안착턱(50)의 내주면 상단부에 단면이 타원 형상으로 이루어진 오링(51)이 안착된 것
    을 특징으로 하는 리튬 전지의 가스켓 실링구조.
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