KR200146985Y1 - 리튬전지의 방폭캡 - Google Patents

Abstract

본 고안은 리튬전지의 방폭캡에 관한 것이다.

양극 단자를 이루며, 상면과 측면에 벤트홀(vent hole)을 형성한 상부캡을 지니게 하여 폭발시 고열, 고압이 상기 벤트홀을 통해 외부로 배출되게 하므로서 폭발의 진행을 초기진압케 한 리튬전지에 있어서, 상기 상부캡의 돌출부 안쪽 중공부에 철선필터를 구비케 하여 폭발시 고열, 고압이 상기 철선필터를 통과하면서 대폭 감소되게 한 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 고열, 고압의 외부배출시점에서 따르게 되는 기기손상 및 인명손상 등의 제반 안전사고를 보다 미연에 예방되게 하며, 벤트홀을 통해 이물질의 침입됨이 방지되어 리튬전지의 원활한 기능을 보장케 되는 효과가 있다.

Description

리튬전지의 방폭캡

제1도는 방폭캡을 지닌 리튬전지의 요부단면을 취한 전체적인 구성도.

제2도는 본 고안에 따른 방폭캡의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 케이스 2 : 전극집합체

3 : 캡(cap) 3a : 돌출부

3b : 벤트홀(vent hole) 4 : 리드선

5 : 벤트캡 5a, 8a : 배출공

6 : 파열디스크 7 : 가스킷

8 : 플레이트 10 : 철선필터

본 고안은 리튬전지의 방폭캡에 관한 것으로, 보다 상세하게는 양극을 이루며 상단과 측면에 벤트홀을 형성한 상부캡의 안쪽중공부에 철선 필터를 구비케 하므로서 폭발시 발생되는 가스 및 불꽃을 감쇄시키고 냉각시켜 폭발에 따른 제반 안전사고를 사전에 예방되게 한 리튬전지의 방폭캡에 관한 것이다.

일반적으로 리튬전지는 이들의 전압이 잠재적으로 높고 단위 중량 당 에너지함량이 높으므로 최근에 많은 관심을 끌어왔다.

이러한 리튬전지의 설계시 주요문제점중의 하나는 특히 전지가 단전, 급속한 과충전 또는 급속한 방전 등의 내외부적으로 위험한 환경조건에 처할 경우의 안전성 문제이다.

그것은 전지성분을 이루는 리튬금속의 높은 반응성으로 인하여, 폭발할 경우, 폭발에 따른 제반 안전사고의 염려를 안고 있기 때문이다.

이러한 안전성문제를 감안하여 통상 전지의 양극단자를 이루는 상부캡에 벤트홀을 형성하여 폭발시 내부의 고압 및 고열이 상기 벤트홀을 통하여 외부로 배출되게 하므로서 폭발의 외부적 확산을 감쇄시키게 하고 있다. UL국제규격으로는 0.9m 상부에서 무명천에 인화되어 연소되지 아니할 것을 요건으로 하고 있다.

제1도에 따르면, 리튬전지는 케이스(1), 케이스(1)내에 수납설치 되며 전해액을 함침한 원통형의 전극집합체(2), 케이스(1)의 상단 개구공에 씌워져 전지의 밀봉 및 양극단자를 이루는 캡(3), 캡(3)의 하방에 구비되어 전극집합체(2)의 리드선(4)에 접속되는 벤트캡(5), 벤트캡(5)에 설치되는 파열디스크(6), 그리고, 캡(3) 및 벤트캡(5)을 지지시키며 외부와의 밀봉을 이루는 가스킷(7)을 포함한다.

캡(3)의 중앙에는 돌출부(3a)를 형성하여 전기적접촉을 용이하게 하며 그 돌출부(3a)의 상단과 측면에는 벤트홀(3b)을 형성한다.

벤트캡(5)의 하단에는 배출공(5a)이 형성되며, 벤트캡(5)에 설치되는 파열디스크(6)는 배출공(8a)을 형성한 플레이트(8)에 지지된다.

파열디스크(6)는 알루미늄 등의 박판재질이다.

이러한 방폭구조를 이룬 리튬전지의 방폭기능을 설명한다.

내외부적인 영향으로 전극집합체(2)가 폭발하게 되면, 케이스(1)내 부는 고열의 가스압에 의해 심한 압력을 받게 된다.

그것은 전극집합체(2)를 구성한 리튬금속과 전해액과의 급속한 전 기화학적 작용에 따른 것이다.

케이스(1)내부의 압력이 커지게 되면, 그 가스와 화염을 벤트캡(5)의 배출공(5a)을 통해 박막의 파열디스크(6)를 파열시키면서 상승한다.

파열디스크(6)를 파열시키고 상승한 가스 및 화염은 캡(3)에 이르러 이에 형성된 벤트홀(3b)을 통해 외부로 배출되어진다.

이때, 전해액 역시 포함되어 배출되어지는 까닭에 케이스(1)내에는 폭발요인이 제거되어 폭발의 진행의 초기적으로 진압되는 것이다. 즉, 밀봉된 케이스(1)내의 고압,고열이 외부로 배출되어지므로서 내부적폭발이 발달되기전 초기적으로 진압되어 폭발에 따른 기기의 손상 및 제반 안전 사고를 예방케 되는 것이다.

그러나, 여전히 이러한 방폭구조는 다음과 같은 문제점이 대두된다.

즉, 케이스(1)내의 급격한 이상 반응에 따른 고압 및 고열은 캡(3)의 벤트홀(3b)을 통하여 외부로 배출되어지지만, 배출되는 순간 그 고압 및 화염이 순간적으로 제거되지 않게 된다는 점이다.

즉, 파열디스크(6)를 파열시키면서 상승하는 고압 및 화염은 더 이상의 방해됨이 없이 바로 캡(3)의 벤트홀(3b)을 통해 배출되어지는 까닭에 얼마간의 고압 및 화염이 외부적으로 유지되는 상태에 놓이게 된다.

따라서, 외부로 배출되어 유지되는 고압,고열의 가스 및 화염에 의해 근접한 기기 및 인명에 손상을 줄 염려를 주게 되는 것이다.

한편, 이러한 방폭캡구조는 평상시 캡(3)의 벤트홀(3b)을 통해 외부의 먼지 및 이물질이 투입되어지는 문제점을 안게 된다.

본 고안의 목적은 상술한 종래의 방폭캡을 지닌 리튬전지가 안게 되는 문제점을 해결하기 위한 것으로, 리튬전지의 폭발에 따른 내부의 고열 및 고압을 내부적으로 감소되게 하므로서 외부기기의 손상 및 안전사고를 보다 미연에 방지할 수 있는 리튬전지의 방폭캡을 제공하는 것이다.

본 고안의 이러한 목적을 달성하기 위해, 본 고안은 양극단자를 이루는 상부캡에 벤트홀을 형성하여 폭발시 그 고열,고압이 상기 벤트홀을 통해 외부로 배출되게 하므로서 폭발진행을 방지하는 리튬전지에 있어서, 폭발시 고열,고압을 감소시킴과 동시에 벤트홀을 통해 이물질의 침입이 방지되도록 캡의 돌출부안쪽 중공부에 약 ψ0.2∼0.45mm의 철선을 압착시켜 성형된 철선필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 리튬전지의 방폭캡을 제공한다.

상기 철선필터(10)는 약 3-12g/cm²의 밀도를 지니게 구성된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상술한다.

제1도 및 제2도에 따르면, 본 고안에 따른 리튬전지는 케이스 (1), 케이스(1)내에 수납되는 전극집합체(2), 케이스(1)의 상단 개구공에 씌어지며 돌출부(3a)의 상면 및 측면에 벤트흘(3b)을 형성한 캡(3), 캡(3)의 하방에 설치되는 벤트캡(5) 및 벤트캡(5)에 설치되는 파열디스크(6)를 포함 하며, 상기 캡(3)의 돌출부(3a) 안쪽 중공부에 철선필터(10)를 개재시키게 한다.

상기 철선필터(10)는 SUS 등의 철선(ψ0.2∼0.45mm)을 불규칙하게 쌓아서 압착시킨 수세미형태의 것으로 평균밀도가 약 3-12g/cm²인 것이 바람직하다.

이러한 철선필터(10)를 캡(3)의 돌출부(3a)안쪽 중공부에 압착시켜 삽입되게 하면, 철선필터(10)는 캡(3)에 형성된 상면 및 측면의 벤트홀(3b)을 안쪽으로부터 카바하게 되는 상태를 이루게 된다.

이러한 방촉캡을 지닌 리튬전지의 방폭기능을 설명한다. 내외부적인 영향으로 폭발이 있게 되면, 케이스(1)내부는 고압 및 고열발생에 의해 심한 압력을 받게 된다.

따라서, 그 가스압은 가장 약한 파열디스크(6)를 파열시키고 배출되어 철선필터(10)에 이르르게 된다.

즉, 캡(3)의 벤트홀(3b)을 통해 외부로 배출되기전 앞서 위치한 철선필터(10)를 통과하게 되는 것이다.

상기 철선필터(10)는 조밀한 밀도를 유지하고 있는 까닭에 그 세공들은 통하여 가스압의 통과됨이 보장된다.

따라서, 고압,고열의 가스압은 철선필터(10)을 통과하면서 철선필터(10)에 충돌 내지는 우회되어 감쇄되며, 신속한 열전달에 따른 냉각효과에 의해 더욱 감쇄된다.

즉, 분출불꽃이 진화되며, 분출가스의 온도가 열전달에 의해 낮아지게 되어 캡(3)의 벤트홀(3b)을 통해 외부로 배출될 시점에서는 그 압력 및 열에 따른 외부기기의 손상 및 안전사고 또는 소음을 일으키지 않는 크기를 지니게 되는 것이다.

한편, 평상시의 사용시에는 외부의 먼지 또는 이물질이 캡(3)의 벤트홀(3b)을 통해 침입되는 것이 방지된다.

즉, 벤트홀(3b)을 내부에서 방호하고 있는 철선필터(10)에 의해 먼지 및 이물질이 필터링되는 것이다.

이에 따라 내설된 파열디스크(6)의 손상이 방지되며 리틉전지의 원활한 작동보장과 함께 수명단축요인이 제거되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 리튬전지의 방폭캡은 벤트홀을 형성한 방폭캡에 철선필터를 구비시키게 됨에 따라 폭발시의 고열,고압을 감소시켜 외부로의 배출시 고압,고열에 따른 기기손상 및 인명 손상 등의 제반 안전사고를 보다 확실히 방지되게 하며, 평상시의 사용시에는 먼지, 이물질의 침입됨을 차단시켜 리튬전지의 손상을 방지하여 폭발 요인의 제공됨을 다시한번 방지하게 되는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 양극단자를 이루는 상부캡(3)에 벤트흘(3b)을 형성하여 폭발시 그 고열,고압이 상기 벤트홀(3b)을 통해 외부로 배출되게 하므로서 폭발진행을 방지하는 리튬전지에 있어서, 폭발시 고열,고압을 감소시킴과 동시에 벤트흘(3b)을 통해 이물질의 침입이 방지되도록 캡(3)의 돌출부(3a)안쪽 중공부에 약 ψ0.2∼0.45mm의 철선을 압착시켜 성형된 철선필터(10)를 구비하는 것을 특징으로 하는 리튬전지의 방폭캡.
2. 제1항에 있어서, 상기 철선필터(10)는 약 3-12g/cm³의 밀도를 지니게 한 것을 특징으로 하는 리튬전지의 방폭캡.