KR200152092Y1

KR200152092Y1 - 리튬이온전지의 안전장치

Info

Publication number: KR200152092Y1
Application number: KR2019950050875U
Authority: KR
Inventors: 이종학; 김희기; 이존하; 노권선; 이상엽; 이재명; 김대준; 원덕희
Original assignee: 정강환; 태일정밀주식회사
Priority date: 1995-12-28
Filing date: 1995-12-28
Publication date: 1999-07-15
Also published as: KR970047081U

Abstract

본 고안은 캠코더 등의 전자제품에 사용되는 리튬이온전지에서 리튬이온전지에 가해지는 쇼트나 단락 및 누전 등의 충격으로 리튬이온전지내에서 가스가 발생될 때 가스발생을 차단하고 발생된 가스에 의한 압력이 일정한 압력 이상일 때는 원활하게 가스를 배출하여 리튬이온전지의 폭발과 그로 인한 화재 등을 방지할 수 있도록 하는 리튬이온전지의 안정장치에 관한 것으로, 이는 리튬이온전지에 쇼트나 단락 및 누전 등으로 인한 충격이 가해져 가스가 발생되면 그 압력에 의해 통전링의 노치부가 먼저 단락되어 전류의 통전을 차단하고, 불완전한 통전링의 단락이나 가스압력의 상승현상이 발생되면 밀봉디스크의 노치가 찢어지면서 가스를 리튬이온전지의 외부로 배출할 수 있도록 함으로서 이룰 수 있는 고안이다.

Description

리튬이온전지의 안전장치

제1도는 본 고안의 일실시예를 보인 종단면도.

제2도는 본 고안의 통전링에 대한 발췌 사시도.

제3도는 본 고안 제1도의 A부 확대단면도.

제4도의 (a)(b)는 본 고안의 동작상태 종단면도.

제5도의 본 고안의 다른 실시예를 보인 종단면도.

제6도는 본 고안의 통전링에 대한 다른 실시예를 보인 사시도.

제7도는 종래의 리튬이온전지를 보인 종단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 정극부재 5 : 밀봉디스크

6, 11, 17 : 노치 7 : 가스켓

8 : 통전링 9 : 접지편

10 : 연결편 12 : 재킷

14 : 전자요소 15 : 정극탭

16 : 통전편

본 고안의 캠코더 등의 전자제품에 사용되는 리튬이온전지에 관한 것으로, 특히, 리튬이온전지의 쇼트충격이나 단락, 누전등으로 리튬이온전지내에서 가스가 발생될 때 리튬이온전지의 통전을 차단하고 원활하게 가스를 배출하여 리튬이온전지의 폭발과 화재를 방지할 수 있도록 하는 리튬이온전지의 안전장치에 관한 것이다.

일반적으로 리카드전지나 리튬전지가 1.2V의 출력전압에 300회 정도의 재 충전횟수를 갖는 반면, 근래에 개발된 리튬이온전지는 4.2V의 출력 전압에 1000회 이상의 재 충전횟수를 갖는 등의 사용상에 잇점이 있으므로 적용범위를 점진적으로 넓이고 있는 것이 사실이다.

그리고, 상기와 같은 리튬이온전지는 통상적으로 사용되고 있는 전지에 비교하여 여러 가지 잇점이 있는 반면에 리튬이온전지의 사용도중 쇼트충격이나 단락 및 누전등이 발생되면 리튬이온전지 내에서 유해가스가 발생되며, 그 발생된 가스는 배출시키지 않으면 압력이 높아지면서 폭발하게 될 뿐만 아니라, 이로 인하여 화재를 일으키는 원인이 되는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 종래의 구성은 제7도에 도시한 바와 같이 전지요소(52)가 수납된 리튬이온전지(50)의 케이스(51) 상단에 정극부재를 구비하되 그 정극부재는 중앙에 스파이크(55)와 통공(56)을 형성한 캡(54)의 하측으로 원판형의 PTC(Positive Temperature Coefficient)(57)를 구비하고 그 PTC(57)의 하측에는 원주부분이 재킷(59)에 감싸여진 밀봉디스크(58)를 구비한 후 그 캡(54)과 PTC(57) 및 밀봉디스크(58)와 재킷(59)의 원주부분에 가스켓(60)을 끼워서 케이스(51)의 상단에 고정함으로서 전지요소(52)에서 발생된 전류가 정극탭(53)을 통해 재킷(59)에 전달되고 재킷(59)으로 전달된 전류는 밀봉디스크(58)와 PTC(57)를 통해 캡(54)에 전달되어 전류를 사용할 수 있게 된다.

이때, 리튬이온전지(50)에 쇼트나 단락 또는 누전 등의 충격이 가해지면 전지요소(52)에서 가스가 발생되고 그 가스는 케이스(51)내부 압력을 상승시켜 밀봉디스크(58)를 상측으로 밀어 올리게 되므로 밀봉디스크(58)가 캡(54)에 형성된 스파이크(55)에 접하면서 찢어져 가스를 캡(54)이 통공(56)으로 배출시키는 것이다.

그러나, 상기의 가스배출구조는 캡(54)의 위면에 통공(56)을 형성한 것이므로 외관미가 저하되었을 뿐만 아니라, 리튬온전지(50)에서 가스가 발생되면 밀봉디스크(58)가 찢어지면서 가스는 배출시키지만 리튬이온전지(50)는 단전시키지 못하는 것이므로 계속적으로 가스가 발생되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 고안의 목적은 캠코더 등의 전자제품에 사용되는 리튬이온전지에서 리튬이온전지에 가해지는 쇼트나 단락 및 누전 등의 충격으로 리튬이온전지내에서 가스가 발생될 때 리튬이온전지를 단전시켜 가스발생을 차단하고 발생된 가스에 의한 압력이 일정한 압력 이상일 때는 원활하게 가스를 배출하여 리튬이온전지의 폭발과 그로 인한 화재 등을 방지할 수 있도록 한 리튬이온전지의 안전장치를 제공함에 있다.

이러한 본 고안의 목적은 리튬이온전지에 쇼트나 단락 및 누전등으로 인한 충격이 가해져 가스가 발생되면 그 압력에 의해 통전링의 노치(notch)가 먼저 단락되어 전류를 차단하고, 불완전한 통전링의 단락이나 이상가스압력의 상승현상이 발생되면 밀봉디스크의 노치가 찢어지면서 가스를 리튬이온전지의 외부로 배출할 수 있도록 함으로서 달성될 수 있다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

중앙부가 돌출된 통상적인 캡(2)의 돌출부 원주면에 다수의 통공(3)을 형성하고, 그 캡(2)의 하측에는 통상의 PTC(4)를 구비하며, 그 PTC(4)의 하측으로는 중앙부분이 요입되고 그 요입절곡부(5a)에는 노치(6)가 형성된 밀봉디스크(5)를 구비한 후 절연체인 가스켓(7)으로 캡(2)과 PTC(4) 및 밀봉디스크(5)의 원주부분을 감싸도록 한다.

이어서, 상기 가스켓(7)의 외측으로 알루미늄재질의 재킷(12)을 구비하면서 가스켓(7)과 재킷(12)사이에 통전링(8)을 구비하고 노치(11)가 형성된 연결편(10)에 의해 통전링(8)의 중앙에 구비된 접지편(9)을 밀봉디스크(5)에 스포트용접하여서 구성한 것이다.

또한, 상기와 같이 구성된 정극부재(1)는 그 재킷(12)의 외측으로 종래와 같이 가스켓(13)을 씌우고 그 가스켓(13)을 리튬이온전지(20)의 케이스(21)상단에 고정결합하여 전지요소(14)에서 인출되는 정극탭(15)을 재킷(12)에 접속하는 것이다.

이와 같이 구성된 본 고안은 리튬이온전지(20)를 사용하던 도중에 리튬이온전지(20)에 가해지는 충격에 의해 종래와 같이 전지요소(14)에서 가스가 발생되면 전지요소(14)의 상측과 밀봉디스크(5) 사이에 가스밀도가 높아지면서 가스압력이 상승된다.

상기와 같이 전지요소(14)의 상측과 밀봉디스크(5) 사이에서 가스압력이 상승되면 제4도의(a)에 도시된 바와 같이 밀봉디스크(5)의 요입절곡부(5a)가 상측으로 절곡됨과 동시에 통전링(8)과 접지편(9)을 연결하는 연결편(10)의 노치(11)부분이 절단되어 전지의 통전을 차단시키므로 더 이상의 가스발생을 방지한다.

이때, 밀봉디스크(5)에 형성된 노치(6)부분보다 연결편(10)에 형성된 노치(11)부분이 먼저 절단되는 것은 노치(6)(11)의 깊이 차이에 따른 전단응력의 차이를 둠으로서 가능해지는 것이다.

또한, 불완전한 단전등 여러 가지 요인으로 인하여 가스가 계속 발생되어 가스압력이 상승되면 제4도의(b)에 도시한 바와 같이 밀봉디스크(5)에 형성된 노치(6)부분이 절단되므로 발생된 가스는 절단된 밀봉디스크(5)와 캡(2)의 통공(3)을 통해 외부로 배출되는 것이다.

따라서, 본 고안의 안전장치는 먼저 리튬이온전지(20)를 단전시켜 가스발생요인을 제거한 후 가스를 리튬이온전지(20)의 외부로 배출시키는 것이므로 리튬이온전지(20)의 폭발과 그로 인한 화재 등을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 가스의 계속적인 발생을 방지할 수 있는 것이다.

한편, 본 고안의 정극부재(1)는 제5도에 도시한 바와 같이 통전링(8)을 재킷(12)의 저면에 용접 고정하고 접지편(9)은 상기과 같이 밀봉디스크(5)의 요입절곡부(5a)에 용접고정하여도 상기와 같은 단전 및 가스배출효과를 얻을 수 있는 것이다.

또한, 제6도에 도시한 바와 같이 노치(17)가 형성된 통전편(16)을 상기의 통전링(8)을 대신하여 사용하여도 단전 및 가스배출효과를 얻을 수 있다.

특히, 본 고안의 통전링(8)에 형성되는 노치(11)는 제2도에 도시한 바와 같이 통전링(8)쪽으로 형성할 수도 있고, 그 반대편인 접시편(9)쪽에 형성할 수도 있으며,통전링(8)과 접지편(9)의 중앙에 형성하여 사용할 수 있는 것이다.

상기와 같이 위치결정된 노치(11)와 통전편(16)에 형성되는 노치(17)는 제2도 및 제6도에 도시된 바와 같이 연결편(10) 또는 통전편(16)의 평면부에 형성할 수 있을 뿐만 아니라, 그 연결편(10)과 통전편(16)의 양측면에 형성하여 사용할 수도 있는 것이다.

상기에서와 같이 본 고안은 리튬이온전지에 쇼트나 단락 및 누전등으로 인한 충격이 가해져 가스가 발생되면 그 압력에 의해 통전링의 노치부가 먼저 단락되어 전류의 통전을 차단하고, 불완전한 통전링의 단락이나 가스압력의 상승현상이 발생되면 밀봉디스크의 노치가 찢어지면서 가스를 리튬이온전지의 외부로 배출할 수 있도록 함으로서 단전으로 인하여 계속적인 가스발생을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 리튬이온전지의 폭발과 그로 인한 화재 등을 방지할 수 있는 효과가 제공되는 것이다.

Claims

중앙부가 돌출된 캡(2)의 돌출부 원주면에 다수의 통공(3)을 형성하고, 그 캡(2)의 하측에는 PTC(4)를 구비하여서 된 리튬이온전지(20)의 정극부재에 있어서, 상기 PTC(4)의 하측에는 중앙부분의 요입절곡부(5a)에 노치(6)를 형성한 밀봉디스크(5)를 구비하고, 절연체인 가스켓(7)으로 캡(2)과 PTC(4) 및 밀봉디스크(5)의 원주부분을 감싸도록 하며, 상기 가스켓(7)의 외측으로 알루미늄재질의 재킷(12)을 구비하면서 가스켓(7)과 재킷(12)사이에 통전링(8)을 구비하고, 노치(11)가 형성된 연결편(10)에 의해 통전링(8)의 중앙에 구비된 접지편(9)을 밀봉디스크(5)에 스포트용접하여서 구성됨을 특징으로 하는 리튬이온전지의 안전장치.
제1항에 있어서, 상기 통전링(8)을 재킷(12)의 하측에 구비하면서 접지편(9)을 밀봉디스크(5)의 저면에 용접하여서 됨을 특징으로 하는 리튬이온전지의 안전장치.
제1항 및 제2항에 있어서, 상기 통전링(8)을 원형판상으로 형성하여 됨을 특징으로 하는 리튬이온전지의 안정장치.
제1항 및 제2항에 있어서, 상기 통전링(8)을 막대형의 평판상으로 형성하여서 됨을 특징으로 하는 리튬이온전지의 안전장치.
제1항 및 제2항에 있어서, 상기 통전링(8)과 접지편(9)을 이어주는 연결편(10)의 노치(11)를 통전링(8)쪽에 형성하여서 됨을 특징으로 하는 리튬이온전지의 안전장치.
제1항 및 제2항에 있어서, 상기 통전링(8)과 접지편(9)을 이어주는 연결편(10)의 노치(11)를 접지편(9)쪽에 형성하여서 됨을 특징으로 하는 리튬이온전지의 안전장치.
제1항 및 제2항에 있어서, 상기 통전링(8)과 접지편(9)을 이어주는 연결편(10)의 노치(11)를 연결편(8) 중앙부분에 형성하여서 됨을 특징으로 하는 리튬이온전지의 안전장치.
제1항 및 제2항에 있어서, 상기 통전링(8)과 접지편(9)을 이어주는 연결편(10)에 형성되는 노치(11)와 통전편(16)에 형성되는 노치(17)를 양측면으로 형성하여서 됨을 특징으로 하는 리튬이온전지의 안전장치.