KR20040047669A - 리저브 배터리 및 그 사용법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리저브형으로서, 저장 수명이 긴, 고 에너지 밀도 배터리에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 프로젝타일 퓨즈 어플리케이션 (Projectile Fuze Application) 에 보다 적합한 리저브 배터리를 제공함에 있다. 그러한 어플리케이션에 있어서, 배터리는 퓨즈가 점화하는 경우에만 활성화되어야 한다. 리저브 배터리는, 예를 들면 리튬 배터리로서, 편리하지만 퓨즈의 점화가 활성화 시스템을 기동하지는 않는다. 따라서, 배터리의 불량 기동이 발생할 수 있다.

본 발명은 상기 문제점을 배터리 기동을 유발하는 퓨즈 점화를 사용함으로써 해결한다. 이러한 목적을 위해, 본 발명은 환상 전극의 셀 스택, 상기 셀 스택의 중앙에 전해질을 포함하는 액정 리저브 앰풀 (Ampoule), 소정 가속 레벨에서 상기 앰풀을 파괴하는 활성화 시스템, 및 상기 셀 스택, 상기 앰풀 그리고 상기 활성화 시스템을 배치하는 하우징 (Housing) 을 구비하는 리저브 배터리를 제공한다.

Description

리저브 배터리 및 그 사용법 {RESERVE BATTERY AND ITS USE}

본 발명은 저장 수명이 길고 신속하게 활성화하도록 설계된, 리저브형 (Reserve Type) 의 고 에너지 밀도 배터리에 관한 것이다.

어떤 어플리케이션 (Application) 에서는, 사용할 때까지 오랜 시간 동안 재고 및 창고에서 보관할 수 있는 배터리들이 필요하다. 또한, 그러한 배터리는 저장하는 동안 비활성화 상태로 유지되지만, 사용하는 경우에는 간단하고 빠르게 활성화되기 쉬운 것이어야 한다. 또한, 그러한 배터리는 매우 낮은 영하 온도 또는 매우 높은 지상 온도로 되기 쉬운 환경에서 효과적으로 동작할 수 있어야 한다.

고 에너지 밀도 배터리 시스템의 발전으로, 종래 배터리 보다 더 큰 에너지 밀도를 제공하고 있다. 그러므로, 이러한 고 에너지 배터리 시스템은 긴 미사용 기간 동안 보관하고, 긴급 상황에서 사용해야 할 경우 즉시 이용할 수 있는 많은 어플리케이션에 탑재된다.

이러한 목적을 위해, 이러한 고 밀도 배터리 셀 (Battery Cell) 을 사용하여 리저브형 배터리를 제공함으로써, 사용하기 전까지 비교적 긴 시간 동안 배터리를 리저브에 저장, 보관한 채 유지할 수 있는 어플리케이션에 이용할 수 있다.

이러한 특정 어플리케이션에서는, 배터리는 사용하기 전까지 장기간, 15년 동안, 저장하고, 필요하면 즉시 활성화시킬 수 있어야 한다. 이러한 목적을 위해, 리저브 배터리 원리들을, 예를 들어, 리튬 (Lithium) 에 기초한 시스템과 유사한 고 에너지 밀도 시스템에 적용하고 있다.

이러한 시스템에서의 배터리의 저온 성능은 종래 배터리의 경우 보다 실질적으로 우수하다. 최상의 고 에너지 밀도 배터리라도 상온에서 저장시, 단지 1년에서 2년 동안만 우수한 용량 보존을 나타낸다.

저장시 셀 성능의 저하는 주로 반응성이 강한 리튬 애노드 (Anode) 와 관련되어 있다. 그러므로, 고 에너지 밀도 시스템의 저장 결손은, 저장 중에, 격리된 저장기에서 전해질을 리튬 애노드와 격리시킨 리저브형 구조를 이용함으로써 미연에 방지할 수 있다. 이러한 구성에 의해, 문제 없이 15 년의 저장 수명을 얻을 수 있다.

이러한 리튬 리저브 배터리의 예로는, 리튬 애노드, 탄소 캐소드 (Cathode),및 황산 용액 혼합물로 구성된 유기 전해질을 구비하는 배터리를 들 수 있다.

셀 구조는, 예를 들면, “D”셀 크기로 만들어진다. 셀의 전극들은, 애노드-세퍼레이터-캐소드-세퍼레이터 스택 (Anode-separator-cathode-separator Stack) 으로서, 직사각형 스트립 (Rectangular Strip) 을, 니켈로 도금된 강철 캔에 배치되는, 원통의 나선형 롤 (Cylindrical Spiral Roll) 로 감아서 제조한다. 애노드 터미널 탭 (Anode Terminal Tap) 은 셀 상부에 전기적으로 연결되어 있고, 셀 상부는 셀과 전기적으로 절연되어 있다. 셀은 건조 조립한 이후에 밀봉된다. 니들 (Needle) 에 의해 밀봉을 통과시켜 전해질을 셀 내에 채운다.

이러한 배터리에서, 각 셀 내의 저장기를 개방하여 전해질을 방출하고 각 연계된 셀을 활성화함으로써, 모든 셀들을 동시에 활성화시키는 간단한 활성화 시스템이 제공된다.

본 발명의 목적은 프로젝타일 퓨즈 어플리케이션 (Projectile Fuze Application) 에 보다 적합한 리저브 배터리를 제공하는데 있다. 이러한 어플리케이션에서, 배터리는 퓨즈가 점화 (Firing) 하는 경우에만 활성화되어야 한다. 예를 들어, 리튬 배터리와 같은 리저브 배터리는 저장 수명이 길고, 에너지 밀도가 높으며, 매우 낮은 영하 온도 및 높은 지상 온도에서 동작 가능하며, 활성화가 신속하다는 점 때문에 편리하다. 그러나, 퓨즈 점화는 이러한 리저브 배터리의 활성화 시스템을 기동 (Ignition) 시키지 못한다. 그래서, 배터리의 불량 기동이 발생할 수 있다.

도 1a 및 1b 는, 제 1 실시형태에 따른 배터리로서, 각각, 이 배터리의 단면도 및 보호 시스템의 평면도.

도 2 는 제 2 실시형태에 따른 배터리의 단면도.

도 3 은 배터리 스택 (Stack) 의 단면도.

도 4 는 배터리의 전압 상승 시간 곡선.

본 발명은 퓨즈 점화를 이용하여 배터리 기동을 트리거오프 (Trigger Off) 함으로써 상기 문제점을 해결한다. 이러한 목적을 위해, 본 발명은 환상 (Annular Shape) 전극들의 셀 스택 (Cell-Stack), 상기 셀 스택의 중앙에 전해질을 포함하는 액체 리저브 앰풀 (Liquid Reserve Ampoule), 소정 가속 (Acceleration) 레벨에서 상기 앰풀을 파괴하는 활성화 시스템, 및 상기 셀 스택과 상기 앰풀 그리고 상기 활성화 시스템이 배치되는 하우징 (Housing) 을 구비하는 리저브 배터리를 제공한다.

또한, 본 발명은 배터리 저장 수명으로서의 리저브 배터리 용량과 배터리 활성화를 유지하거나 보다 우수하게 개선한다.

첫째, 셀 스택은 캐소드로는 그리드 (Grid) 와 함께 플레이트 (Plate) 위에 놓인 탄소 및 테플론 (Teflon) 을 포함하는 혼합 파우더 층, 세퍼레이터 (Separator) 로는 유리 섬유층, 그리고 애노드로는 리튬층을 구비할 수 있다.

둘째, 전해질은 염화티온 (Thionylchloryde) 및 브로미움 (Bromium) 을 포함할 수 있다.

본 발명에 본질적인 세부 사항을 나타내는 도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태의 예에 관한 다음의 설명, 및 청구항을 통해 본 발명의 특징과 이점을 자세히 설명한다. 개개의 세부 사항은 본 발명의 실시형태에서 개별적으로 또는 어떠한 조합을 통해 실현할 수 있다.

도 1 및 도 2 는 본 발명의 2 개의 실시형태를 나타낸다. 이들 리저브배터리는 전기적 연결부 (41) 를 가진 하우징 (40) 을 구비한다. 하우징 (40) 은 스테인레스 스틸 (Stainless Steel) 로 구성될 수 있다. 나타낸 하우징은 밀봉되어 있다.

프로젝타일 퓨즈와 같은 어플리케이션에 있어서, 배터리는 전해질 리저브를 사용하여 제공된 긴 저장 수명을 요한다. 따라서, 리저브 배터리는 하우징 (40) 내에 액체 리저브 (20) 를 구비한다. 액체 리저브 (20) 는 전해질 (22) 을 포함하는 앰풀 (21) 을 구비한다. 전해질 (22) 은 복수 성분의 혼합으로 생성되는 액체이다. 예를 들면, 전해질 (22) 은 염화티온 SOCL2 및 브로미움으로 이루어질 수 있다.

전해질 (22) 제조시의 브로미움의 사용 비율은 전해질 액체 (22) 내에 디졸루드 (Disolued) 될 수 있는 것보다 훨씬 클 수 있다. 이러한 높은 비로미움 비율은 배터리의 활성 수명에 놀라운 영향을 미친다. 실제로, 브로미움의 비율을 크게 할수록, 배터리의 활성 수명은 연장된다.

본 발명에 따른 리저브 배터리는 전극인 셀 스택 (10) 을 구비한다. 하우징 (40) 은 원통형일 수 있다. 하우징 (40) 의 바닥부는 상부보다 더 넓다. 따라서, 하우징의 가장 넓은 바닥부는 셀 스택 (10) 을 수용할 수 있다. 환상 셀 스택 (10) 은 하우징 바닥부에 안착되면서, 적어도 바닥부 내의 액체 리저브 (20) 를 포위하도록 잘 맞추어진다. 따라서, 활성화 시스템 (30) 이 앰풀 (21) 을 부수는 경우, 전해질 액체 (22) 가 흘러나와 셀 스택 (10) 의 용적을 채운다. 이는 배터리가 신속히 활성화하도록 한다. 활성화 시스템 (30) 은, 예를 들면프로젝타일 퓨즈 점화에 따른, 가속을 이용하여 앰풀 (21) 을 부수고 배터리를 활성화한다.

이 셀 스택 (10) 에는 9개까지의 셀들을 합체할 수 있지만, 그 수는 특정한 요구 조건에 의존한다.

이러한 배터리는 지상 또는 해상의 프로젝타일 퓨즈 어플리케이션 둘 중 하나에 사용할 수 있다. 앰풀 (21) 을 부수는 활성화 시스템 (30) 은 점화 가속에 의해서만 트리거오프해야 한다. 그러므로, 활성화 시스템 (30) 은 진동 및 충격 보호를 위한 수단을 구비할 수 있다.

이러한 진동 및 충격의 보호 수단은 배터리에 필드 내성력 (Field Proof Capacity) 을 제공한다. 예를 들면, 퓨즈 로딩 (Loading) 이나 드로핑 (Dropping) 은 퓨즈 배터리 활성화를 야기해서는 안된다. 따라서, 예를 들면, 프로젝타일 퓨즈 배터리 어플리케이션의 경우에서는 퓨즈 점화 가속인, 소정 가속 레벨에서만 앰풀이 부서지는 식으로, 앰풀 (21) 및 활성화 시스템 (30) 이 제조된다.

지상에서 사용하는 경우, 배터리는 진동 보호 수단을 가져야 한다. 앰풀 (21) 은 어떤 형태의 지형에서도 지상 운반에 따른 진동과 충격을 견뎌야 한다.

도 1a 는 본 발명에 따른 리저브 배터리의 제 1 실시형태를 나타낸다. 제 1 실시형태의 배터리는 특히 지상 프로젝타일 퓨즈 어플리케이션에 적용된 것이다.

배터리 액체 리저브 (20) 는 배터리 앰풀 (21) 을 매달 수 있는 구조로 된모양을 가진 앰풀 (21) 을 구비한다. 앰풀 (21) 은 폐쇄된 종 (Closed Bell) 의 모양을 가질 수 있다. 예를 들면, 앰풀 (21) 은 걸이부 (Hanging Part) 를 가지며, 둘로 나누어질 수 있다. 앰풀의 가장 높은 지점에서, 앰풀 직경이 바로 아래의 앰풀보다 적어도 조금 더 크다.

배터리 활성화 시스템 (30) 은 걸이 장치 (33) 를 구비한다. 앰풀 (21) 의 걸이부는 배터리 하우징 (40) 상부 안쪽에 배치된 걸이 장치 (33) 에 매달린다. 따라서, 앰풀 (21) 은 하우징 바닥으로부터 소정 거리를 유지한다.

이 소정 거리는 상기 소정 가속 레벨에서 걸이 장치 (33) 로부터 해방 (Release) 될 때에, 앰풀 (21) 이 부서져야 함을 고려하여 계산한다. 예를 들면, 프로젝타일 퓨즈 어플리케이션에 있어, 상기 소정 가속은 퓨즈 점화 가속이다.

또 다른 실시형태로는 앰풀 (21) 이 걸이 장치 (33) 로부터 해방되는 것이 아니라, 걸이 장치 (33) 자체가 배터리 하우징의 상부로부터 해방되는 것이 있을 수 있다. 따라서, 상기 소정 가속 레벨에서, 걸이 장치 (33) 는 걸이 장치 (33) 에 매달려 있는 앰풀 (21) 과 함께 하우징 (40) 의 바닥 상으로 낙하한다.

앰풀 파괴를 돕기 위해, 활성화 시스템 (30) 은 웨이트 (Weight) (31) 를 구비할 수 있다. 이 웨이트 (31) 는, 도 1a 에 나타낸 바와 같이, 앰풀 위에 놓을 수 있다. 앰풀 (21) 및 웨이트 (31) 가 단일 조립체가 되도록 하기 위해, 웨이트 (31) 는 앰풀 (21) 과의 접촉부 (32) 에 접착된다.

이러한 조립체 (21, 31) 는 그 상부에 걸이부를 가질 수 있다. 이 걸이부는 둘로 나누어진다. 가장 높은 지점에서, 포인트 바로 아래보다 직경이 적어도 조금 더 크다. 이러한 조립체 걸이부를 구현하는 제 1 의 방법은 앰풀 (21) 자체가 걸이부를 이미 가지고 있고, 웨이트 (31) 가 중앙에 앰풀 걸이부가 통과할 수 있게 하는 구멍을 가지고 있어, 조립체 걸이부로 되는 것이다. 제 2 의 방법은 앰풀 (21) 이 그 상부 위에 있는 웨이트 (31) 에 의해 완전히 덮히는 것이다. 조립체 걸이부는 직접 웨이트 (31) 상부에 만들어진다.

앰풀 (21) 및 웨이트 (31) 조립체의 경우, 웨이트 (31) 및 소정 거리는 소정 가속에 의해 주어진다. 따라서, 앰풀 (21) 및 웨이트 (31) 조립체가 해방되면, 그것은 배터리-하우징 바닥 위에서 앰풀 (21) 이 부서질 정도의 속도로 낙하한다.

필드 내성을 위해, 걸이 장치 (33) 는 필드 내성 서스펜션 (Field Proven Suspension) 일 수 있다. 이 목적을 위해, 걸이 장치는 가요성 물질 (Flexible Material) 로 만들어진다. 이 물질은 진동과 충격을 흡수할 수 있을 정도로 충분히 유연해야 하지만 앰풀 해방이 될 때까지는 하우징 바닥으로부터 앰풀 (21) 이 떨어진 상태로 유지할 수 있을 정도로 충분히 견고해야 한다.

도 1a 에 나타낸 활성화 시스템 (30) 은 앰풀 (21) 또는 앰풀 (21) 과 웨이트 (31) 조립체 둘 중 하나를 걸이 장치 (33) 로부터 해방시키거나, 하우징 상부로부터 걸이 장치 (33) 를 해방시킨다. 이러한 해방은 소정 가속에 응답해서만 유발된다. 프로젝타일 퓨즈 어플리케이션에 있어, 상기 소정 가속은 점화 중에 부과된 일정한 후퇴력 (Setback Force) 에 대응한다.

그러한 점화 가속은 앰풀 (21) 과 웨이트 (31) 조립체를 해방시키기에 충분하다. 그리하여, 점화로 가해진 후퇴력과 결합된 이 조립체의 관성력은 앰풀(21) 을 하우징 바닥 위쪽으로 밀어낸다. 이런 힘들은 앰풀 (21) 을 파괴하여 전해질 액체 (22) 를 해방시키기에 충분하다.

액체 (22) 는 하우징 바닥부에 포함된 셀 스택 (10) 을 덮는 하우징 바닥부에 채워진다. 셀 스택 (10) 으로 전해질 액체 (22) 를 해방하면, 배터리가 활성화된다.

도 1b 는 걸이 장치 (33) 의 예를 나타낸다. 이 걸이 장치는 육각형이다. 하우징 (40) 은 그 상부에 걸이 장치 (33) 의 모서리 몇 개를 보유하는데, 이 예에서는 세 모서리를 보유한다.

유지를 위해, 이런 모서리들은 하우징 (40) 로부터 힘을 받을 수 있다. 이를 위하여, 걸이 장치 (33) 는 하우징 (40) 에 대하여 그 모서리를 밀기에 충분한 정도로 크게 제작될 수 있다. 활성화 시스템 (30) 이 하우징 상부로부터 걸이 장치 (33) 를 해방하는 경우, 걸이 장치는 소정 가속시 하우징 상부로부터 해방될 수 있을 정도로 충분히 작게 제작된다.

하우징 상부에 상기 걸이 장치 모서리를 보유하는 또 다른 방법은 하우징 (40) 상부의 내측면 상에 그루브 (Groove) 를 만드는 것이다. 걸이 장치 (33) 는 이 그루브 내로 설치된다. 그루브는 진동과 충격이 있는 동안 조차, 걸이 장치 (33) 를 보유할 수 있는 정도로 충분히 깊다. 활성화 시스템 (30) 이 하우징 상부로부터 걸이 장치 (33) 를 해방하는 경우, 그루브는 상기 소정 가속시 앰풀 (21) 과 함께 걸이 장치 (33) 가 낙하하도록 하기에 충분한 정도로 가늘어야 한다.

앰풀 (21) 은 그 최상부에 의해 걸이 장치 (33) 에 매달린다. 걸이 장치 (33) 는 그 중앙에 2 개의 소통하는 구멍을 가지고 있다. 제 1 구멍은 앰풀 (21) 과 웨이트 (31) 조립체의 상부를 결합하기에 충분히 큰 직경을 가지고 있다. 제 1 구멍에서 제 2 구멍으로 이 조립체 (21, 31) 를 움직임으로써, 조립체 (21, 31) 는 걸이 장치 (33) 에 매달린다. 이러한 제 2 구멍은 조립체 (21, 31) 의 가장 좁은 지점을 결합할 수 있을 정도로 크고, 조립체 (21, 31) 의 가장 높은 지점보다 더 작은 직경을 가진다.

이런 방법으로, 앰풀 (21)- 웨이트 (31) 조립체는 걸이 장치 (33) 에 의해 하우징 상부에 유지된다. 웨이트 (31) 가 필요하지 않은 경우, 매다는 방법은 조립체 (21, 31) 대신 앰풀 (21) 에 대하여 직접 적용할 수 있다.

진동과 충격 보호 수단을 가진 활성화 시스템 (30) 은 가속 중 1600 g까지 버틸 수 있다. 본 발명에 따른 리저브 배터리의 진동과 충격에 대한 이같은 저항 범위는 대략적인 것이다.

도 2 는 본 발명에 따른 리저브 배터리의 제 2 실시형태를 나타낸다. 제 2 실시형태의 배터리는 특히 해상 프로젝타일 퓨즈 어플리케이션에 적용한 것이다.

배터리 리저브 (20) 는 활성화 시스템 (30) 상에 배치된 앰풀 (21) 을 포함한다. 활성화 시스템 (30) 은 모서리 (36) 와 함께 지지대 (35) 를 구비한다. 모서리 (36) 는 파괴 수단 (37) 에 의해 지지대 (35) 에 연결된다. 파괴 수단 (37) 은 소정 가속시에만 부서질 정도로 충분히 저항력이 있다.

지지대 (35) 및 모서리 (36) 는 특정 물질로 제조될 수 있다. 이 물질은진동과 충격을 흡수한다. 배터리 리저브 (앰풀) 가 하우징 (40) 안쪽으로 움직이는 것을 방지하기 위해, 활성화 시스템 (30) 은 블로킹 수단 (Blocking Means) (38) 을 구비할 수 있다. 이 블로킹 수단 (38) 은 측면 이동을 방지하고, 지지대 (35) 위의 앰풀 (21) 을 블로킹한다.

따라서, 리저브 배터리가 소정 가속에 이르는 경우, 앰풀 (21) 은 지지대 (35) 및 모서리 (36) 를 밀어낸다. 지지대 (35) 는 그러한 척력 (Pushing Force) 에 저항하도록 구현된다. 예를 들면, 도 2 에 나타낸 바와 같이, 지지대 (35) 는 하우징 바닥과 하나 이상의 연결 지점을 갖는다. 그러나, 모서리 (36) 는 지지대 (35) 에만 연결되어 있다. 이 연결은 파괴 수단 (37) 으로 이루어진다. 그래서, 앰풀 (21) 이 지지대 직경보다 큰 직경을 가지고 있기 때문에, 모서리 (36) 상의 앰풀의 척력은 파괴 수단 (37) 이 부서지기에 충분하며, 앰풀 (21) 은 지지대 (35) 위에서 부서진다.

이에 의해 앰풀 (21) 로부터 전해질 액체 (22) 가 해방된다. 전해질 액체 (22) 가 셀 스택 (10) 을 포함한 모든 하우징 바닥부에 채워진다. 따라서, 배터리가 활성화된다.

활성화 시스템 (30) 의 지지대 (35) 는 플라스틱 모루 (Anvil) 일 수 있다. 활성화 시스템 (30) 을 가진 리저브 배터리에서, 앰풀 (21) 은 힘, 예를 들면 대부분의 해군 총기에서 발생하는 로딩 및 플릭 래밍 (Flick Ramming) 의 힘을 견디기 위해 지지된다. 파괴 수단 (37) 은 가속시 5000 g까지 견딜 수 있다.

어떠한 리저브 배터리 실시형태에서의 셀 스택 (10) 도 리튬 염화티온 전기화학에 적합하게 구성할 수 있다.

도 3 은 본 발명에 따른 셀 스택 (10) 전극의 예를 나타낸다. 셀 스택 (10) 은 몇 개의 층을 구비하는데, 각 층은 환상이다. 이러한 형태는 하우징 바닥에 들어 맞으며, 앰풀 (21) 을 포위하도록 구성된다.

제 1 층은 환상 플레이트 (11) 를 포함한다. 플레이트 (11) 는 니켈로 제조할 수 있다. 환상 플레이트는 그 중앙에 플라스틱 고리 (12) 를 구비한다. 플라스틱 고리 (12) 는 앰풀 (21) 이 셀 스택 (10) 에 의해 포위되도록 유지한다.

또한, 제 1 층은 파우더 (Powder) (13) 를 포함한다. 환상 플레이트 (11) 는 또한 플레이트 (11) 위에 파우더를 유지하기 위한 그리드를 포함한다. 제 1 층의 파우더 (13) 는 배터리 캐소드이다. 파우더 (13) 는 탄소 파우더를 테플론 파우더와 혼합하여 제조할 수 있다. 테플론 대신 테프젤 (Tefzel) 을 선택할 수 있다. 테프젤을 쓰면, 테플론을 사용하는 경우보다 배터리 성능이 더 우수하다.

제 2 층은 세퍼레이터 (14) 이다. 세퍼레이터 (14) 는 제 1 층, 특히 파우더 (13) 에 의해 형성된 캐소드를 애노드와 절연시킨다. 세퍼레이터 (14) 는 유리 섬유 박편 (Glass Fiber Foil) 으로 제조할 수 있다.

제 3 층 (15) 은 배터리 애노드이다. 이는 리튬을 포함할 수 있다. 다른 제 4 세퍼레이터층 (16) 은 제 1 셀의 제 3 층과 제 2 셀의 제 1 층 사이에 배치된다. 이 층 단계들은, 일정한 요구 조건에 따라 9개 셀까지 구성하는데 필요한 수만큼, 되풀이될 수 있다.

그러한 배터리 셀 스택 (10) 은 배터리에 대해 우수한 상승 시간 (약 10 ㎳) 을 제공하는데, 이는 배터리가 신속하게 양호한 전압을 얻음을 의미한다.

도 4 는, 한 예로서, 330 Ω의 배터리 부하에 대한 전압 상승 시간 곡선들을 나타낸다. 이 곡선들은 본 발명에 따른 리저브 배터리로 얻은 근사값들일 뿐이다. 이들 곡선은 그러한 리저브 배터리는 -46 ℃에서 +63 ℃까지의 온도 범위에 대해 동작한다는 것을 나타낸다.

실선으로 나타낸 제 1 곡선은, -46 ℃의 온도에 대해 활성화 이후의 시간에 따른 전압을 제시한다. 200 ㎳ 후의 배터리 방전 전압은 22 Ｖ보다 높다. 점선으로 나타낸 제 2 곡선은, +63 ℃의 온도에 대해 활성화 이후의 시간에 따른 전압을 제시한다. 배터리 전압은 낮은 온도의 경우보다 이 온도에서 더 빨리 상승한다. 200 ㎳ 후, 배터리 방전 전압은, 8개 셀 형태의 경우, 26 Ｖ보다 높다.

본 발명에 따른 리저브 배터리의 잡음 전압은 50 - 5000 ㎐ 의 경우 50 ㎷ 보다 낮다. 그러한 리저브 배터리는, 상온 (적어도 -54 ℃ 에서 +71 ℃) 에서 운반, 취급 또는 저장되는 동안 완전히 불활성이기 때문에, 일정한 성능을 해치지 않고 15년을 훨씬 넘는 긴 저장 수명을 가진다.

포의 퓨즈에 사용하는 경우, 이들 리저브 배터리는 작은 크기이어야 한다. 이러한 배터리 구조 및 화학 성분은 저장 수명 및 활성화 속도의 측면에서 우수한 배터리를 얻도록 한다. 뿐만 아니라, 예를 들어, 57 ㎜에서 203 ㎜에 이르는 프로젝타일 퓨즈 캘러버 (Calibre) 에 사용하는 경우에도 그러한 배터리를 얻을 수있다.

본 발명에 따른 리저브 배터리는, 상온에서 운반, 취급, 또는 저장되는 동안 완전히 불활성이기 때문에, 일정한 성능을 해치지 않으면서 15년을 훨씬 넘는 긴 저장 수명을 가진다.

본 발명에 따른 리저브 배터리는, 진동 및 충격 보호 수단을 갖출 수 있으며, 이는 배터리에 필드 내성을 부여하며, 소정 가속시 이외에 배터리가 활성화되는 것을 방지한다.

또한, 본 발명에 따른 리저브 배터리를 포의 퓨즈에 사용하는 경우, 리저브 배터리를 소형으로 제작한다면, 저장 수명이 길고 활성화 속도가 우수한 배터리로서 이용할 수 있다.

Claims (21)

1. 전극들로 된 셀 스택;

   전해질을 포함하는 액체 리저브 앰풀;

   활성화 시스템; 및

   상기 셀 스택, 앰풀 및 활성화 시스템을 배치하는 하우징을 구비하며,

   상기 전극들로 된 셀 스택은 환상이고,

   앰풀은 상기 환상 셀 스택의 중앙에 배치되며,

   상기 활성화 시스템은 소정 가속시 앰풀을 부수는, 리저브 배터리.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 활성화 시스템은 진동과 충격으로부터 앰풀을 보호하는 수단을 더 구비하는, 리저브 배터리.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 활성화 시스템은 앰풀 상부에 접착된 웨이트, 및/또는 상기 소정 가속시 앰풀을 해방시키는 수단과 함께 앰풀이 매달리게 되는 걸이 장치를 구비하는, 리저브 배터리.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 걸이 장치는 진동과 충격 보호 수단을 구비하는, 리저브 배터리.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 활성화 시스템은 앰풀 상부에 접착된 웨이트, 및/또는 상기 소정 가속시 앰풀을 해방시키는 수단과 함께 앰풀이 매달리게 되는 걸이 장치를 구비하는, 리저브 배터리.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 걸이 장치는 진동과 충격 보호 수단을 구비하는, 리저브 배터리.
7. 제 2 항에 있어서,

   상기 걸이 장치는 소정 형태의 플레이트이고, 상기 형태의 일부 모서리들은 배터리 하우징 상부에서 걸이 장치를 유지하는, 리저브 배터리.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 걸이 장치는 하우징에 대하여 모서리를 밀어 내기에 충분히 크고, 상기 소정 가속시 하우징으로부터 걸이 장치를 해방시키기에 충분히 작은, 리저브 배터리.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 활성화 시스템은 앰풀을 지지하는 지지대, 및 파괴 수단에 의해 지지대에만 연결된 모서리를 구비하는, 리저브 배터리.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 진동과 충격 보호 수단은 가요성 물질로 제조된, 리저브 배터리.
11. 제 2 항에 있어서,

    상기 활성화 시스템은 앰풀이 지지되는 지지대, 및 파괴 수단에 의해 지지대에만 연결된 모서리를 구비하는, 리저브 배터리.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 진동과 충격 보호 수단은 가요성 물질로 제조된, 리저브 배터리.
13. 제 1 항에 있어서,

    앰풀에 저장되는 상기 전해질 액체는 염화티온 및 보르미움을 포함하는, 리저브 배터리.
14. 제 1 항에 있어서,

    상기 셀 스택은 탄소 및 테플론을 포함하는 혼합 파우더를 배치한 플레이트 상의 환상 그리드, 유리 섬유 박편층, 및 리튬을 포함하는 층을 구비하는, 리저브배터리.
15. 제 3 항에 있어서,

    상기 소정 가속은 운반이나 로딩 중에 프로젝타일 퓨즈의 가속보다 큰, 리저브 배터리.
16. 제 5 항에 있어서,

    상기 소정 가속은 운반이나 로딩 중에 프로젝타일 퓨즈의 가속보다 큰, 리저브 배터리.
17. 제 6 항에 있어서,

    상기 소정 가속은 운반이나 로딩 중에 프로젝타일 퓨즈의 가속보다 큰, 리저브 배터리.
18. 제 1 항에 있어서,

    상기 소정 가속은 운반이나 로딩 중에 프로젝타일 퓨즈의 가속보다 큰, 리저브 배터리.
19. 제 1 항에 따른 리저브 배터리를 프로젝타일 퓨즈에 사용하는 방법.
20. 제 3 항에 따른 리저브 배터리를 프로젝타일 퓨즈에 사용하는 방법.
21. 제 7 항에 따른 리저브 배터리를 프로젝타일 퓨즈에 사용하는 방법.