KR20020093181A - Header of Lithium-Thionyl Chloride Battery and Method for Producing The Same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 리튬 티오닐 클로라이드(Li/SOCl2) 전지의 헤더에 관한 것으로, 특히 전지의 상부원판의 두께를 얇게하고, 양극핀과 상부원판을 지지하는 지지부재를 두어 종래에 케이스와 두꺼운 헤더의 상부원판과의 용접과정에서 발생하는 고열의 영향으로 헤더의 크랙(Crack)이 발생하는 것을 미연에 방지하여 장기저장 성능이 우수한 Li/SOCl2전지의 헤더 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a header of a lithium thionyl chloride (Li / SOCl 2 ) battery, and in particular, to reduce the thickness of the upper disk of the battery, and to provide a support member for supporting the positive pin and the upper disk of the conventional case and thick header The present invention relates to a header of a Li / SOCl 2 battery having excellent long-term storage performance by preventing cracks in the header due to high heat generated during welding with an upper disc, and a method of manufacturing the same.
일반적으로 리튬(Li) 1차 전지는 음극(Anode), 양극(Cathode), 전해액의 3대 주요 구성요소와 분리막(Separator), 케이스 등의 부품으로 이루어져 있다.In general, a lithium (Li) primary battery is composed of three main components of an anode, a cathode, an electrolyte, a separator, a case, and the like.
Li 1차 전지는 전지의 음극으로 Li 금속을 사용하는 전지로서, 양극재료인 MnO2, SOCl2, SO2등과 조합하여 여러 종류의 1차 전지가 사용되고 있으며, 장기 저장능력이 우수하고 고압(3∼4V)이 가능하여 화재발생, 응급환자 등의 비상연락용 발신기의 전원으로 그 사용처가 확대되고 있다.Li primary battery is a battery that uses Li metal as the negative electrode of the battery. Various primary batteries are used in combination with cathode materials MnO 2 , SOCl 2 , SO 2, etc. -4V), its use is expanding as a power source for emergency contact transmitters such as fire and emergency patients.
현재 생산 판매되고 있는 Li계 1차 전지는 음극을 Li 잉곳(Ingot)으로부터 압출된 Li 포일(foil)을 1회 권취한 "보빈형(bobbin type)"과 다수회 권취한 "와운드형(wound type)" 등으로 음극을 형성하고, 상기한 여러 양극화합물들과 조합하여 제조되고 있다.Li-based primary batteries currently produced and sold have a bobbin type in which a negative electrode is wound with a single Li foil extruded from a Li ingot, and a "wound type" in which a plurality of windings are wound. ), And the like, and are prepared by combining the various cathode compounds described above.
도 1a 및 1b에 도시한 종래기술에 따른 리튬-티오닐 클로라이드 전지는 내부에 음극, 양극, 전해액을 포함하며 상부개구부(4)를 구비한 케이스(2)와, 양극 핀(1)이 중앙에 배치된 상부원판(5)이 용접되어 구성된다.Lithium-thionyl chloride battery according to the prior art shown in Figures 1a and 1b includes a case (2) having a negative opening, a positive electrode, an electrolyte therein and having an upper opening (4), and a positive electrode pin (1) in the center The arranged upper disc 5 is welded.
이 경우 상기 양극핀(1)을 상부원판(5)의 중앙공(6)에 배치하고, 케이스(2)내측에 봉입된 전해액이 누출되는 것을 방지하기 위해 양극핀(1)과 상부원판(5)의 중앙공(6) 사이에 절연 시일재(3)로 융착시켜 상부원판(5)에 관통 결합되었다.In this case, the positive electrode pin 1 is disposed in the central hole 6 of the upper disc 5, and the positive electrode pin 1 and the upper disc 5 to prevent leakage of the electrolyte encapsulated inside the case 2. It was fused with the insulating sealing material (3) between the central hole (6) of the) and was penetrated through the upper disk (5).
상기 양극 핀(1)과 상부원판(5)을 융착하는 절연 시일재로는 주로 글래스(Glass)를 사용하였다.Glass was mainly used as the insulating sealing material for welding the positive electrode pin 1 and the upper disc 5 to each other.
그런데, 종래 리튬-티오닐 클로라이드 전지의 상부원판(5)의 두께는 1.5mm이상으로, 전지의 크기와 케이스(2)의 두께에 비해 상대적으로 두꺼웠기 때문에 헤더(10)와 케이스(2)의 상부개구부(4)의 용접시 케이스가 먼저 녹아내려 관리하기 어렵고, 동시에 용접부위에서 발생하는 고열이 상기 절연 시일재(3)인 글래스에 전달된다.However, since the thickness of the upper disc 5 of the conventional lithium-thionyl chloride battery is 1.5 mm or more, the thickness of the header 10 and the case 2 is relatively large compared to the size of the battery and the thickness of the case 2. When the upper opening 4 is welded, the case is melted first and difficult to manage, and at the same time, high heat generated at the welded portion is transmitted to the glass that is the insulating sealing material 3.
이 때, 헤더와 글래스의 열팽창계수 차이로 인해 절연 시일재(3)인 글래스는 용접이 완성된 후 전달되었던 열이 식으면서 크랙이 발생하여 리튬-티오닐 클로라이드 전지의 장기저장시 내부에 봉입된 전해액이 외부로 누출되는 문제점이 발생하고 있다.At this time, due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the header and the glass, the glass, the insulating sealing material (3), is cracked while the heat transferred after the welding is completed, so that the lithium-thionyl chloride battery is sealed in the long term storage. There is a problem that the electrolyte leaks to the outside.
이러한 문제점이 있지만, 지금까지는 리튬-티오닐 클로라이드 전지의 헤더(10) 구성시 양극 핀(1)을 헤더(10)의 중앙에 견고하게 배치하기 위해서 상부원판(5)의 두께를 더 이상 얇게 할 수 없었다.Although there are such problems, up to now, in the configuration of the header 10 of a lithium-thionyl chloride battery, the thickness of the upper disc 5 is no longer thinned so as to firmly arrange the positive electrode pin 1 in the center of the header 10. Could not.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 헤더의 상부원판 두께를 얇게 하는 대신 지지부재를 두어 양극핀을 헤더의 중앙에 견고하게 고정할 수 있으며, 헤더와 케이스의 용접공정이 상대적으로 안전하게 이루어지고, 용접시 발생하는 고온이 글래스(Glass)에 미치는 영향을 줄여, 크랙이 발생하는 것을 미연에 방지하는 우수한 장기저장 성능을 가진 리튬-티오닐 클로라이드 전지의 헤더 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.The present invention is to solve the above problems, its purpose is to place the support member instead of thinning the thickness of the upper disc of the header can be fixed to the positive pin firmly in the center of the header, the welding process of the header and the case is relatively And a method of manufacturing a header of a lithium-thionyl chloride battery having excellent long-term storage performance that prevents cracks from occurring by reducing the influence of high temperature generated during welding on glass. There is.
도 1a 및 1b는 종래의 리튬 티오닐 클로라이드 전지 헤더의 단면도 및 평면도,1A and 1B are a cross-sectional view and a plan view of a conventional lithium thionyl chloride battery header,
도 2a 및 2b는 본 발명의 리튬 티오닐 클로라이드 전지 헤더의 단면도 및 평면도,2A and 2B are a cross-sectional view and a plan view of a lithium thionyl chloride battery header of the present invention;
도 3은 본 발명의 리튬 티오닐 클로라이드 전지의 헤더 제조 공정도이다.Figure 3 is a header manufacturing process chart of the lithium thionyl chloride battery of the present invention.
*도면내 주요부분에 대한 부호 설명** Description of the symbols for the main parts in the drawings *
1 : 양극핀 2 : 케이스1: positive pin 2: case
3 : 절연 시일재4 : 상부개구부3: insulation sealing material 4: upper opening part
5 : 상부원판 6 : 중앙공5: upper disc 6: center hole
7 : 용재8 : 플랜지7: slag 8: flange
9 : 지지부재 10 : 헤더9 support member 10 header
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 양극 핀을 지지부재의 원통형 내부에 배치하고, 양극 핀과 지지부재 사이에 절연 시일재를 첨가하는 단계, 상기 양극 핀이 조립된 지지부재의 하단에 형성된 플랜지 상부면과 상기 플랜지 상부면에 접촉되는 상부원판의 하부면 사이에 용재를 삽입하는 단계, 상기 조립된 헤더를 전기로 내부에 위치한 탄소재질의 지그에 셋팅하는 단계, 상기 전기로 내부에 불활성 가스를 약 20ml/min으로 가압하는 단계, 상기 전기로의 온도를 10℃/min으로 승온시켜 상기 용재가 융해될 수 있는 1000~1200℃로 열처리하여 융착하는 단계, 및 상기 융착된 헤더를 서냉하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 티오닐 클로라이드 전지의 헤더 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is disposed in the cylindrical interior of the support member, and adding an insulating sealing material between the anode pin and the support member, the anode pin is formed on the bottom of the support member assembled Inserting a material between the upper surface of the flange and the lower surface of the upper disk in contact with the upper surface of the flange, setting the assembled header to a jig of carbon material located inside the furnace, inert gas inside the furnace Pressurizing to about 20 ml / min, heating the temperature of the electric furnace to 10 ° C./min, heat-treating to 1000-1200 ° C. to melt the molten material, and slowly cooling the fused header. It provides a header manufacturing method of a lithium thionyl chloride battery comprising a.
상기 리튬 티오닐 클로라이드 전지의 헤더는, 하부가 양극에 연결되는 봉형태의 양극 핀과, 중앙부에 상기 양극 핀을 수용하는 원통형 내주부를 구비하고 하단부에 환형 플랜지가 형성된 지지부재와, 중앙공에 상기 지지부재의 외주부가 결합되는 상부원판으로 구성되며, 상기 양극 핀과 지지부재는 절연 시일재를 통하여 융착 고정되고, 상기 지지부재의 플랜지 상부면과 상기 플랜지 상부면에 접촉되는 상부원판의 하부면은 용재를 통하여 융착 고정된다.The header of the lithium thionyl chloride battery has a rod-shaped anode pin having a lower portion connected to a cathode, a support member having a cylindrical inner circumference portion for accommodating the anode pin at a central portion thereof, and having an annular flange at a lower portion thereof, It consists of an upper disk coupled to the outer peripheral portion of the support member, the anode pin and the support member is fusion-fixed through the insulating sealing material, the lower surface of the upper disk contacting the flange upper surface and the flange upper surface of the support member Is fused and fixed through the material.
아울러, 상기 상부원판의 두께는 전지 케이스의 상부개구부와 용접시 발생하는 고열이 상기 헤더에 영향을 미치지 않도록 0.5 mm 이하로 형성하여 빠른 시간 내에 용접을 마치는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the thickness of the upper disc is 0.5 mm or less so that high heat generated during welding with the upper opening of the battery case does not affect the header, so that the welding is completed in a short time.
따라서 상기한 본 발명에 있어서는 헤더의 상부원판의 두께가 얇아짐에 따라 케이스와 헤더의 용접시간이 상대적으로 줄어, 용접과정에서 발생되는 고열이 헤더에 전달되어 완성된 전지의 장기보관시 크랙이 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다.Therefore, in the present invention described above, as the thickness of the upper disc of the header becomes thinner, the welding time of the case and the header is relatively reduced, and high heat generated during the welding process is transmitted to the header so that cracks occur during long-term storage of the completed battery. Can be prevented.
또한, 양극핀과 상부원판 사이에 지지부재를 둔다고 하여 헤더의 제조공정이 늘어나는 것이 아니고, 종래의 열융착 제조공정과 같이 진행하기 때문에 보다 견고하게 양극핀을 헤더의 중앙에 고정할 수 있으므로, 리튬 티오닐 클로라이드 전지의 최대 장점인 우수한 장기저장 성능을 실현시킬 수 있다.In addition, placing a support member between the positive electrode pin and the upper disc does not increase the manufacturing process of the header, but proceeds as in the conventional heat fusion manufacturing process, so that the positive electrode pin can be fixed more firmly in the center of the header. Excellent long-term storage performance, which is the greatest advantage of thionyl chloride batteries, can be realized.
(실시예)(Example)
상기 본 발명에 따른 리튬 티오닐 클로라이드 전지의 헤더를 나타내는 첨부 도면을 참고로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다.When described in detail with reference to the accompanying drawings showing the header of the lithium thionyl chloride battery according to the present invention.
첨부된 도 2a 및 2b는 본 발명의 리튬 티오닐 클로라이드 전지 헤더의 단면도 및 평면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 리튬 티오닐 클로라이드 전지의 헤더 제조 공정도이다.2A and 2B are cross-sectional views and a plan view of a lithium thionyl chloride battery header of the present invention, and FIG. 3 is a flowchart of a header manufacturing process of a lithium thionyl chloride battery according to an embodiment of the present invention.
먼저, 본 발명에 따른 리튬-티오닐 클로라이드 전지의 헤더는, 도 2a 및 2b에 나타난 바와 같이, 하부가 양극에 연결되는 봉형태의 양극 핀(1)과, 중앙부에 상기 양극 핀(1)을 수용하는 원통형 내주부를 구비하고 하단부에 환형 플랜지(8)가 형성된 지지부재(9)와, 중앙공(6)에 상기 지지부재(9)의 외주부가 결합되는 상부원판(5)으로 구성되며, 상기 양극 핀(1)과 지지부재(9)는 절연 시일재(3)를 통하여 융착 고정되고, 상기 지지부재(9)의 플랜지(8) 상부면과 상기 플랜지(8) 상부면에 접촉되는 상부원판(5)의 하부면은 용재(7)를 통하여 융착 고정된다.First, as shown in FIGS. 2A and 2B, the header of a lithium-thionyl chloride battery according to the present invention includes a rod-shaped positive electrode pin 1 having a lower portion connected to a positive electrode, and a positive electrode pin 1 at a central portion thereof. It consists of a support member (9) having a cylindrical inner circumference to receive and an annular flange (8) formed at the lower end, and an upper disc (5) to which the outer circumference of the support member (9) is coupled to the central hole (6), The anode pin 1 and the support member 9 are fusion-fixed through the insulating seal material 3 and are in contact with the upper surface of the flange 8 and the upper surface of the flange 8 of the support member 9. The lower surface of the disc 5 is fused and fixed through the material 7.
아울러, 상기와 같은 구성의 리튬-티오닐 클로라이드 전지의 헤더 제조방법을 설명하면 다음과 같다.In addition, when describing the header manufacturing method of the lithium- thionyl chloride battery of the above configuration as follows.
우선, 본 발명에 따른 실시예는 도 3에 나타낸 것과 같이, 양극 핀(1)을 지지부재(9)의 원통형 내부에 배치하고, 양극 핀(1)과 지지부재(9) 사이에 절연 시일재(3)로서, 예를들면 글래스(Glass) 파우더(Powder)를 첨가한다(S1).First, according to the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 3, the anode pin 1 is disposed inside the cylindrical shape of the support member 9, and the insulating sealing material is disposed between the anode pin 1 and the support member 9. As (3), for example, glass powder is added (S1).
그리고, 상기 양극 핀(1)이 조립된 지지부재(9)의 하단에 형성된 플랜지(8) 상부면과 상기 플랜지(8) 상부면에 접촉되는 상부원판(5)의 하부면 사이에 용재(7)로서, 예를들면 은(Ag)을 전지 타입별로 1~10g 삽입한다(S2).Then, between the upper surface of the flange (8) formed on the lower end of the support member (9) to which the anode pin (1) is assembled and the lower surface of the upper disk (5) in contact with the upper surface of the flange (8) For example, 1 to 10 g of silver (Ag) is inserted for each battery type (S2).
이와 같이, 조립된 헤더(10)를 전기로 내부에 위치한 탄소재질의 지그에 셋팅한다(S3).In this way, the assembled header 10 is set to the jig of the carbon material located inside the electric furnace (S3).
상기 전기로 내부에 불활성 가스를 약 20ml/min으로 가압한다(S4).The inert gas is pressurized to about 20ml / min in the electric furnace (S4).
그리고, 상기 전기로의 온도를 10℃/min으로 승온시켜 상기 절연 시일재(3)와 용재(7)가 융해될 수 있는 1000~1200℃로 열처리하면 상기 헤더(10)는 융착된다(S5).In addition, when the temperature of the electric furnace is raised to 10 ° C./min and heat treated at 1000 ° C. to 1200 ° C., in which the insulating sealing material 3 and the melting material 7 are fused, the header 10 is fused (S5).
이렇게 융착된 상기 헤더(10)는 갑자기 냉각시키면 절연 시일재(3)와 용재(7)에 크랙이 발생할 수 있으므로 매우 느린 속도로 냉각시켜 헤더를 완성한다(S6).When the header 10 is melted suddenly, cracks may occur in the insulating seal material 3 and the material 7, so that the header 10 is cooled at a very slow speed to complete the header (S6).
본 발명에서는 절연 시일재로서 글래스(Glass) 파우더(Powder)를, 용재로서 은(Ag)을 사용한 실시예로 예를 들어 설명하지만, 같은 기능을 갖는 물질이라면 다른 어떠한 물질로도 사용이 가능하다.In the present invention, an example in which glass powder is used as an insulating sealing material and silver (Ag) is used as an example is described. However, any material having the same function may be used.
상기한 본 발명에 있어서는, 리튬-티오닐 클로라이드 전지 헤더를 구성하는 상부원판의 두께가 얇아짐에 따라 케이스와 헤더의 용접시 용접시간과 헤더에 미치는 열전달 양이 줄어 글래스(Glass)부분에 크랙의 발생을 미연에 방지 할 수 있고, 용접시 조심스러웠던 부분을 해소하였다.In the present invention described above, as the thickness of the upper disc constituting the lithium-thionyl chloride battery header becomes thinner, the welding time and the amount of heat transfer to the header are reduced during welding of the case and the header, so that the cracks in the glass portion are reduced. The occurrence can be prevented in advance, and the parts that were cautious during welding were removed.
또한, 양극핀과 상부원판 사이에 지지부재를 둔다고 하여 용접공정이 늘어나는 것이 아니라, 한번에 이루어지므로 번거롭지 않고, 용접이 용이하게 이루어질 수 있다.In addition, having a support member between the anode pin and the upper disc does not increase the welding process, but because it is performed at a time, it is not cumbersome and welding can be easily performed.
따라서, 본 발명으로 리튬 티오닐 클로라이드 전지의 최대 장점인 우수한 장기저장 성능을 실현시킬 수 있는 것이다.Therefore, the present invention can realize the excellent long-term storage performance which is the greatest advantage of the lithium thionyl chloride battery.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.In the above, the present invention has been illustrated and described with reference to specific preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the present invention is not limited to the spirit of the present invention. Various changes and modifications can be made by those who have
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |