KR20070034083A - 니켈수소축전지 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 음극의 방전 리버스의 증가를 억제하고, 전지 특성의 저하를 방지할 수 있는 니켈수소축전지가 제공된다. 본 발명의 니켈수소축전지(100)는 전지본체부(극판군(150), 전해액 등), 상기 전지본체부를 수용하는 케이스(102), 및 상기 케이스(102)의 내압이 소정값을 초과하는 경우에 상기 케이스(102)로부터 가스를 배출시켜 상기 케이스(102)의 내압의 과도한 상승을 방지하기 위한 과승압방지기능을 구비한 안전밸브장치(101)를 포함하여 이루어진다. 상기 안전밸브장치(101)는, 배출구멍(122)과 연통되는 밸브내부공간(C)을 형성하는 돌출벽(118)을 구비한 밸브부재(110)를 포함하고, 상기 케이스(102)의 내압이 소정값 이하인 경우에도, 상기 케이스(102) 내의 수소가스를 상기 밸브내부공간(C)을 통해 상기 전지의 외부로 누출시키기 위한 수소누출기능을 가지는 것을 특징으로 한다.

Description

니켈수소축전지{NICKEL-METAL HYDRIDE STORAGE BATTERY}

본 발명은 니켈수소축전지에 관한 것이다.

최근, 포터블 디바이스나 장비용 전원 또는 전기자동차나 하이브리드전기자동차용 전원으로서 각종 니켈수소축전지가 제안되어 왔다(예컨대, 특허문헌 1 및 특허문헌 2 참조).

특허 문헌 1 : 특개평 제8-148135(1996)호

특허 문헌 2 : 특개평 제5-325930(1993)호

니켈수소축전지는 보통 양극의 용량보다 큰 음극의 용량을 가지도록 설계되어 있다. 이에 따라, 전지의 방전용량이 양극의 용량에 의해 제한된다(이하, "양극용량규제"라고 함). 이러한 양극규제는 과충전이나 과방전 시에 내압의 증가를 억제하는 것을 가능하게 한다. 충전가능한 과도한 음극의 용량을 충전 리저브(charge reserve)라고 하고, 방전가능한 과도한 음극의 용량을 방전 리저브(discharge reserve)라고 함에 유의한다.

한편, 니켈수소축전지에 있어서, 음극의 수소흡장합금은 반복되는 사용으로 인하여 부식되는 경향이 있으므로, 수소흡장합금이 수소를 흡장하는 부반응(side reaction)을 초래하게 된다. 이에 따라, 특히 금속 케이스를 포함하는 니켈수소축전지에서는, 수소흡장합금의 수소흡장량이 점진적으로 증가한다. 그 결과, 충전 리저브가 감소하는 동안 음극의 방전 리저브가 증가하여, 충전 시에 전지의 내압의 상승을 유도하게 된다. 또한, 방전 리저브의 증가에 의해 전지 용량이 감소한다. 하이브리드전기자동차 등에서 사용하는 경우, 이러한 전지는 연료 효율의 감소나 여타의 문제들을 유발할 수도 있다.

장기간 사용하면 충전 리저브의 소멸을 유발할 수도 있어, 음극으로부터 대량의 수소 가스 등이 발생되어, 예컨대 완전충전상태로 전지의 내압을 높이게 된다. 따라서, 안전밸브가 전지로부터 수소 가스를 배출하도록 개방되어, 내압의 과도한 상승을 억제하게 될 것이다. 하지만, 수소 가스 뿐만 아니라 전해액도 배출될 것이다. 전해액의 양이 감소하면 전지 특성의 저하를 유도하게 된다. 금속 케이스를 구비한 니켈수소축전지는 장기간의 수소흡장합금의 부식에서 기인하는 전지 특성의 저하와 같은 상기 문제점들을 가진다. 이러한 전지가 10년 이상의 전지 수명을 요구하는 전기자동차 또는 하이브리드전기자동차의 전원으로 사용되는 경우에는, 상기 전지 특성의 저하가 심각한 문제가 될 것이다.

본 발명은 상기 현상의 관점에서 고안되었고, 음극의 방전 리저브의 증가를 억제할 수 있는 니켈수소축전지를 제공함으로써, 전지 특성의 저하를 억제하는 것을 목적으로 한다.

상기 문제점들을 해결하기 위하여, 본 발명은 전지본체부; 상기 전지본체부를 수용하는 케이스; 및 상기 케이스의 내압이 소정값을 초과하는 경우에 상기 케이스로부터 가스를 배출시켜 상기 케이스의 내압의 과도한 상승을 방지하기 위한 과승압방지기능을 구비한 안전밸브장치를 포함하여 이루어지고, 상기 케이스는 상기 케이스의 내부와 외부를 연통시키기 위해 상기 케이스를 관통하여 형성된 배출구멍을 포함하며, 상기 안전밸브장치는 상기 배출구멍을 밀봉하여 커버하고 상기 배출구멍과 연통된 밸브내부공간을 형성하는 벽을 포함하는 밸브부재를 포함하고, 상기 안전밸브장치는, 상기 과승압방지기능 이외에, 상기 케이스의 내압이 소정값 이하인 경우에도, 상기 케이스 내의 수소가스를 상기 전지의 외부로 누출시키기 위한 수소누출기능을 가지는 것을 특징으로 하는 니켈수소축전지를 제공한다.

본 발명의 니켈수소축전지에 있어서, 상기 안전밸브장치는 배출구멍을 밀봉가능하게 커버하는 밸브부재를 포함하여 이루어지고, 상기 배출구멍과 연통되는 밸브내부공간을 형성하는 벽을 포함한다. 이에 따라, 상기 케이스에서 발생되는 수소 가스가 상기 배출구멍을 통해 상기 밸브내부공간으로 들어갈 수 있게 된다. 이러한 구성은 밸브내부공간이 없는 밸브(예컨대, 중실원주형상의 밸브)가 사용되는 경우에 비하여, 밸브내부공간으로 들어간 수소 가스에 대해 밸브부재(구체적으로는, 밸브내부공간을 형성하는 밸브부재의 벽)에 대한 보다 큰 접촉면적을 제공할 수 있다.

또한, 이러한 안전밸브장치는, 케이스의 내압이 소정값 이하인 경우에도 상기 케이스 내에 발생된 수소 가스가 상기 밸브내부공간을 통해 전지 밖으로 누출하도록 하기 위한 수소누출기능을 가진다. 이에 따라, 케이스의 내압이 과도하게 상승하지 않은 경우에도, 상기 케이스 내의 수소 가스는 수소 가스에 노출된 접촉면적이 큰 밸브부재의 밸브내부공간을 통해 누출되는 것이 가능하다. 이는 밸브내부공간이 없는 밸브부재(예컨대, 중실원주형상의 밸브)가 사용되는 경우에 비해, 누출에 의하여 상기 케이스로부터 수소 가스를 용이하게 배출하는 것이 가능해져, 적절한 수소누출량이 보장될 수 있게 만든다.

이러한 안전밸브장치는 예컨대 케이스로부터 밸브내부공간 내로 배출되는 수소 가스가 상기 밸브내부공간을 형성하는 밸브부재의 돌출벽을 통해 투과하도록 상기 밸브내부공간을 형성하고 상기 케이스로부터 바깥쪽으로 돌출되어 있는 벽을 구비한 밸브부재가 제공된 안전밸브장치를 포함하여, 수소 가스가 전지로부터 누출되도록 할 수도 있다. 이 경우, 상술된 바와 같이, 상기 밸브부재는 수소 가스에 대하여 밸브내부공간을 형성하는 벽의 접촉면적이 크므로, 큰 수소 투과 면적이 제공될 수 있게 된다. 이러한 구조는 밸브부재를 통해 투과되는 것이 허용된 수소량을 증가시킬 수 있어, 케이스로부터 외부로의 수소 가스의 누출을 촉진시키게 된다. 결과적으로, 적절한 수소누출량이 제공될 수 있다.

또한, 상기 안전밸브장치는, 밸브부재(구체적으로는, 밸브내부공간을 형성하는 벽)가 밸브내부공간을 형성하는 구성요소들 사이를 통해 수소 가스를 외부로 누출하기 위한 복수의 구성요소(예컨대, 인써트 몰딩(insert molding)에 의해 환형이나 원통형으로 일체성형되는 금속부재와 러버부재로 만들어진 밸브부재)로 이루어지도록 구성된 일 례로서 도시될 수도 있다. 그러므로, 케이스로부터 밸브내부공간 내로 배출되는 수소 가스가 구성요소들 사이를 통해 적절하게 누출되는 것이 가능하다. 특히, 구성요소들의 개수, 재료 및 밸브내부공간을 형성하는 구성요소들의 조합은 상기 구성요소들을 통해 외부로 배출될 수소 가스의 누출량을 규제하도록 조정되거나 선택되어, 적절한 수소누출량을 보장할 수 있게 된다.

상술된 바와 같이, 본 발명의 니켈수소축전지에 있어서, 상기 안전밸브장치는 케이스의 내압이 과도한 압력에 이르지 않은 경우에도 적절한 수소누출량을 제공할 수 있다. 그러므로, 음극의 수소흡장합금의 부식으로부터 기인하는 전지 내의 수소 증가를 적절하게 억제하는 것이 가능하다. 결과적으로, 음극의 방전 리저브의 증가가 억제될 수 있고, 이에 따라 전지 특성의 저하가 방지될 수 있다.

만일 안전밸브장치가 전지로부터의 누출을 위해 밸브내부공간을 형성하는 밸브부재의 벽을 통해 수소 가스를 투과시키도록 배치된다면, 상기 밸브부재는 예컨대 수소투과러버로 만들어지는 것이 바람직하다. 특히, 알칼리 전해액을 이용하는 니켈수소축전지에서는, 내알칼리성의 고수소투과성수지(러버)(예컨대, EPDM)가 사용되는 것이 바람직하다.

본 발명의 니켈수소축전지는, 안전밸브장치 이외의 적절한 구성요소(예컨대, 케이스)가 상기 안전밸브장치에서와 같이 수소 가스의 누출을 허용하도록 배치될 수도 있다. 이 경우, 상기 케이스 내의 수소 가스는 상기 안전밸브장치 및 적절한 구성요소들을 통해 전지 밖으로 누출되는 것이 가능하다.

또한, 상기 전지본체부는 전지 기능을 수행하기 위한 케이스 내에 배치되고, 예컨대 전극, 세퍼레이터 및 전해액을 포함한다.

또한, 상기 니켈수소축전지에 있어서, 상기 케이스는 금속으로 만들어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 니켈수소축전지에 있어서, 상기 케이스는 금속으로 만들어진다. 그러므로, 상기 전지는 전지의 온도가 과도하게 증가하는 것을 방지할 수 있는 우수한 냉각 성능을 가진다.

한편, 금속 케이스가 제공된 종래의 니켈수소축전지에서는, 특히 케이스의 벽을 통해 수소 가스를 투과시켜 상기 케이스로부터 수소 가스를 배출시키는 것이 어렵다. 결과적으로, 음극의 방전 리저브가 증가하고, 그 충전 리저브는 감소하는데, 이는 장기간의 사용 이후에 전지 특성의 현저한 저하를 초래할 것이다.

다른 한편으로, 본 발명의 니켈수소축전지에서는, 상기 안전밸브장치가 상술된 바와 같이 수소누출기능을 가진다. 이는 케이스가 금속으로 만들어진 경우에도 음극의 방전 리저브의 증가를 억제하여, 전지 특성의 저하를 방지하는 것을 가능하게 한다.

또한, 상기 니켈수소축전지 중 여하한의 것에 있어서, 상기 벽을 형성하는 상기 밸브부재의 벽은, 상기 밸브내부공간의 수소가스가 수소 투과에 의하여 누출되도록 하는 수소투과부를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 니켈수소축전지에서는, 밸브부재의 수소투과부(수소 가스를 투과시키는 부분)를 통하여, 수소 가스가 밸브내부공간으로부터 외부로 적절하게 누출하는 것이 가능하다. 상기 수소투과부는 밸브내부공간을 형성하는 벽의 전체 또는 일부(예컨대, 케이스로부터 바깥쪽으로 돌출되어 밸브내부공간을 형성하는 전체 벽)에 제공될 수도 있다.

또한, 상기 니켈수소축전지에 있어서, 상기 밸브부재의 수소투과부는 상기 밸브내부공간으로 향하고 있는 내측접촉면적 및 외부공기에 노출되는 외측접촉면적을 증가시키기 위해 굽힘부(bend) 및 접힘부(fold) 중 하나 이상을 구비한 면적증대부를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 니켈수소축전지에 있어서, 상기 밸브부재의 수소투과부(수소 가스를 투과시키는 부분)는, 상기 밸브내부공간과 접촉하는 내측접촉면적 및 외부공기와 접촉하는 외측접촉면적을 증가시키기 위해 굽힘부 또는 접힘부 중 하나 이상을 구비한 면적증대부를 포함한다. 이에 따라, 상기 내측접촉면적 및 외측접촉면적(즉, 수소투과면적)이 상기 수소투과부가 밴드 또는 접힘부를 구비하지 않은 경우(예컨대, 평판형 또는 폐단원주형의 수소투과부)에 비해 크게 제공될 수 있다. 이는 밸브부재를 통해 투과하도록 허용되는 수소량을 더욱 증가시켜, 상기 케이스 내의 수소 가스가 용이하게 누출되도록 할 수 있다. 결과적으로, 상기 안전밸브장치에 있어서, 적절한 수소누출량이 보장될 수 있게 되어, 전지 내의 수소의 증가를 적절하게 억제하게 된다.

또한, 상기 니켈수소축전지 중 여하한의 것에 있어서, 상기 밸브부재의 수소투과부는 그 주변부보다 얇은 박벽부(thin-walled portion)를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 니켈수소축전지에 있어서, 상기 밸브부재의 수소투과부(수소 가스를 투과시키는 부분)는 그 주위의 부분보다 두께가 얇은 박벽부를 포함한다. 이에 따라, 이러한 박벽부가 없이 상기 돌출벽이 균일한 두께를 가지는 경우에 비해, 수소가 상기 박벽부를 통해 보다 쉽게 투과하는 것이 가능해진다. 이는 밸브부재를 통해 투과가능한 수소량을 증가시킨다. 그러므로, 케이스 내의 수소가스를 보다 쉽게 누출시키는 것이 가능해진다.

또한, 상기 니켈수소축전지 중 여하한의 것에 있어서, 상기 밸브부재는 상기 케이스의 배출구멍 주위에 위치한 구멍주위부와 근접하여 유지되는 밀봉부를 포함하고, 상기 안전밸브장치는 상기 밀봉부의 밀봉면을 상기 밀봉부 자체의 탄성에 의해 상기 구멍주위부와 근접하여 유지시키고, 상기 케이스로부터 바깥쪽으로 돌출하는 상기 밀봉부의 소정의 높이를 유지시키기 위하여, 상기 밸브부재의 밀봉부를 상기 케이스의 구멍주위부에 가압시키는 유지부재(holding member)를 포함하며, 상기 밀봉부는, 상기 케이스의 내압이 소정값을 초과할 때에 발생되는 상기 밀봉부의 적어도 일부분의 탄성변형에 의해 상기 밀봉면과 상기 구멍주위부 사이에, 상기 배출구멍을 외부와 연통시키기 위한 연통로를 제공하기 위한 형상인 것이 바람직하다.

본 발명의 니켈수소축전지에 있어서, 상기 유지부재는 상기 밀봉부의 밀봉면을 구멍주위부와 근접하여 유지하도록, 상기 케이스의 구멍주위부에 대해 상기 밸브부재의 밀봉부를 가압시킨다. 또한, 상기 케이스의 내압이 소정값을 초과하는 경우, 밀봉부의 적어도 일부의 탄성변형으로 인하여 상기 밀봉부와 구멍주위부 사이에 배출구멍을 외부로 연통시키는 연통로가 생성된다. 케이스의 내압이 소정값 이하인 경우, 밸브부재의 밀봉면은 구멍주위부와 근접하여 유지될 수 있어, 상기 케이스 내의 가스가 외부로 배출되는 것이 방지된다. 다른 한편으로, 케이스의 내압이 소정값을 초과하는 경우에는, 상기 케이스 내의 가스가 밀봉부의 적어도 일부의 탄성변형에 의해 생성되는 연통로를 통해 배출되어, 상기 케이스의 내압의 과도한 증가를 방지하게 된다.

부가적으로, 상기 밀봉부는 밀봉부의 소정의 돌출 높이를 유지하기 위한 유지부재와 함께 상기 케이스의 외부로 가압된다. 밀봉부 자체의 탄성으로 인하여, 상기 밀봉면은 구멍주위부와 근접하여 유지된다. 그러므로, 밀봉부의 밀봉면을 구멍주위부에 대해 가압하기 위해 코일 스프링과 같은 탄성부재를 이용하는 구조에 비해, 부품 또는 구성요소들의 개수가 감소될 수 있고, 안전밸브장치의 소형화가 달성될 수 있다(특히, 케이스의 표면으로부터의 돌출 높이가 감소됨).

상기 밸브부재는 예컨대 러버몰딩피스(rubber molded piece)일 수도 있다. 특히, 본 발명의 전지는 니켈수소축전지이므로, 내알칼리성이 높은 러버(NBR, EPDM 등)로 만들어진 러버몰딩피스가 바람직하다.

또한, 상기 니켈수소축전지 중 여하한의 것에 있어서, 상기 밸브부재는 상기 가스배출구멍 주위의 상기 케이스의 일부분과 근접하여 유지되는 밀봉부를 포함하고, 상기 밸브내부공간을 형성하는 벽은 상기 밀봉부로부터 상기 케이스 밖으로 돌출하도록 형성되어, 상기 수소투과부로서의 역할을 하는 돌출벽인 것이 바람직하다.

본 발명의 니켈수소축전지에 있어서, 밸브내부공간을 형성하는 밸브부재의 벽은 상기 밀봉부로부터 케이스의 외부로 돌출되어 있는 돌출벽으로서, 수소투과부로서의 역할을 한다. 다시 말해, 상기 안전밸브장치의 밸브부재는 밀봉부로부터 돌출되는 돌출벽을 포함하여, 배출구멍과 연통된 밸브내부공간을 형성하고, 상기 밸브내부공간 내의 수소 가스가 돌출벽 자체를 통해 투과되어 누출될 수 있도록 한다. 상기 밸브부재에는 이러한 수소투과돌출벽이 제공되므로, 상기 밸브부재는 케이스로부터 밸브내부공간 내로 배출되는 수소 가스에 대한 큰 접촉면적(수소투과면적)을 가질 수 있다. 이는 밸브부재를 통해 투과될 수 있는 수소량을 증가시키므로, 상기 케이스 내의 수소 가스가 안전밸브장치를 통해 용이하게 누출될 수 있게 만든다.

또한, 상기 니켈수소축전지 중 여하한의 것에 있어서는, 상기 돌출벽을 커버하는 캡부재(cap member)를 더 포함하되, 상기 캡부재는 적어도 상기 밸브부재의 돌출벽의 외측면의 일부와 근접하여 배치되고, 상기 캡부재는 상기 돌출벽의 외측면의 일부분을 노출시키기 위해 상기 캡부재를 관통하여 형성된 단일 또는 복수의 관통구멍(through holes)을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 니켈수소축전지는 상기 밸브부재의 돌출벽의 외측면의 적어도 일부와 근접하여 상기 돌출벽을 커버하는 캡부재를 포함한다. 이에 따라, 밸브부재의 변형(팽창 등)을 방지하는 것이 가능하다.

또한, 이러한 캡부재는 돌출벽의 외측면의 일부분을 노출시키기 위해 상기 캡부재 자체를 통해 형성된 단일 또는 복수의 관통구멍을 포함한다. 이는 밸브부재의 돌출벽을 통해 투과된 수소 가스를 상기 캡부재의 관통구멍(들)을 통해 적절하게 누출시키는 것을 가능하게 만든다. 특히, 상기 캡부재의 관통구멍을 통해 상기 밸브부재의 돌출벽의 노출부가 수소 투과를 매우 용이하게 할 수 있어, 수소가 외부로 원활하게 누출되게 된다.

상기 구조에 따르면, 수소 가스의 누출량(누출속도)이 캡부재의 관통구멍의 개수, 크기, 위치 등에 따라 제어될 수도 있다. 결과적으로, 캡부재의 관통구멍의 개수, 크기, 위치 등의 조정은 음극의 방전 리저브의 변화(증가 및 감소)들을 적절하게 억제할 수 있게 되어, 전지 특성의 저하를 적절하게 억제하게 된다.

또한, 상기 니켈수소축전지에 있어서, 상기 밸브부재의 돌출벽과 상기 캡부재는 그 사이에 상기 캡부재의 관통구멍과 연통되는 갭을 제공하도록 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 니켈수소축전지에 있어서는, 밸브부재의 돌출벽과 캡부재 사이에 갭이 제공되어, 상기 갭이 상기 캡부재의 관통구멍과 연통되도록 한다. 이러한 구성은 상기 밸브부재의 돌출벽을 통과한 수소 가스가 상기 돌출벽과 캡부재 사이의 갭을 통과하도록 한 다음, 상기 갭을 거쳐 상기 캡부재의 관통구멍을 통해 원활하게 누출되도록 한다.

대안적으로는, 상기 니켈수소축전지에 있어서, 상기 밸브내부공간을 형성하는 밸브부재의 벽은 상기 밸브내부공간의 수소가스가 수소 투과에 의하여 누출되도록 하는 수소투과부를 포함하고, 상기 밸브부재의 수소투과부는 상기 밸브내부공간으로 향하고 있는 내측접촉면적 및 외부공기에 노출되는 외측접촉면적을 증가시키기 위해 굽힘부 및 접힘부 중 하나 이상을 구비한 면적증대부를 포함하며, 상기 면적증대부 및 상기 밀봉부는 상기 구멍주위부에 대한 상기 케이스로부터의 외향돌출높이에 비해 상기 면적증대부가 상기 밀봉부보다 낮거나 같도록 성형되는 것이 바람직하다.

본 발명의 니켈수소축전지에 따르면, 상기 내측접촉면적 및 외측접촉면적(즉, 수소투과면적)이 상기 수소투과부가 굽힘부 또는 접힘부를 갖지 않는 경우(예컨대, 평탄한 모양)에 비해 크게 제공될 수 있다. 이는 밸브부재를 통해 투과가능한 수소량을 더욱 증가시켜, 케이스 내의 수소 가스가 용이하게 누출될 수 있게 만든다. 결과적으로는, 안전밸브장치에 있어서, 적절한 수소누출량이 보장될 수 있으므로, 전지 내의 수소의 증가를 적절하게 억제하게 된다. 또한, 밸브부재의 밀봉부 및 면적증대부는, 구멍주위부에 대한 돌출 높이를 비교할 때, 상기 면적증대부의 높이가 밀봉부의 높이보다 낮거나 같도록 구성된다. 다시 말해, 상기 밸브부재에는 상기 밀봉부로부터 돌출되지 않고도(돌출벽이 제공되지 않고도) 면적증대부가 형성된다. 이에 따라, 상기 밸브부재는 양호한 수소 투과성을 유지하면서도 상기 케이스의 표면(구멍주위부)으로부터의 돌출 높이가 낮을 수 있다. 이는 케이스의 표면으로부터의 안전밸브장치의 돌출 높이의 감소에 기여할 수 있어, 전지의 소형화를 달성할 수 있게 된다.

또한, 상기 니켈수소축전지 중 여하한의 것에 있어서, 상기 밸브내부공간을 형성하는 상기 밸브부재의 벽은 2이상의 구성요소를 포함하고, 상기 벽은 수소가스가 상기 구성요소들을 통해 상기 밸브내부공간으로부터 누출되도록 하기 위해 상기 구성요소들간의 계면(interface)을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 니켈수소축전지에 따르면, 상기 케이스로부터 밸브내부공간 내로 배출되는 수소 가스는 밸브내부공간을 형성하는 구성요소들 사이를 통해 쉽고도 적절하게 누출될 수 있게 된다. 이러한 밸브부재(구체적으로는, 밸브내부공간을 형성하는 벽)로는 예컨대 인써트 몰딩에 의해 환형 또는 원통형의 금속부재 및 러버부재로 이루어지는 일체성형피스(integrally molded piece)를 들 수도 있다.

도 1은 제1실시예 내지 제3실시예의 니켈수소축전지(100 내지 300)의 부분절단 사시도;

도 2는 제1실시예의 안전밸브장치(101)의 종단면도;

도 3은 안전밸브장치(201) 및 그 주변을 도시한, 제2실시예의 니켈수소축전지(200)의 종단면도;

도 4는 제2실시예의 밸브부재(210)의 평면도;

도 5는 제3실시예의 안전밸브장치(301)의 종단면도;

도 6은 제4실시예의 니켈수소축전지(600)의 분해사시도;

도 7은 제4실시예의 밸브부재(610)의 평면도;

도 8은 제4실시예의 밸브부재(610)의 정면도;

도 9는 도 7의 B-B 선을 따라 취한 제4실시예의 밸브부재(610)의 단면도;

도 10은 도 6의 A-A 선을 따라 취한 제4실시예의 안전밸브장치(601)의 예시단면도;

도 11은 또다른 수정예의 밸브부재(410)의 절반측단면도;

도 12는 도 11의 A-A 선을 따라 취한 밸브부재(410)의 단면도;

도 13은 또다른 수정예의 밸브부재(510)의 절반측단면도;

도 14는 제5실시예의 니켈수소축전지(700)의 부분절단사시도;

도 15는 도 14의 H-H 선을 따라 취한 제5실시예의 안전밸브장치(701)의 (도 2에 수직인 방향으로의) 종단면도;

도 16은 케이스의 내압이 소정값을 초과한 상태를 도시한, 제5실시예의 안전밸브장치(701)의 (도 14의 H-H 선을 따라 취한) 종단면도;

도 17은 제5실시예의 밸브부재(710)의 사시도;

도 18은 제6실시예의 니켈수소축전지(800)의 안전밸브장치(801)의 종단면도;

도 19는 또다른 수정예의 밸브부재(910)의 사시도;

도 20은 제7실시예의 안전밸브장치(1101)의 종단면도;

도 21은 안전밸브장치(1101)의 밸브부재(1110)의 사시도;

도 22는 제8실시예의 니켈수소축전지(1000)의 부분절단사시도;

도 23은 제8실시예의 밸브부재(1010)의 사시도;

도 24는 도 22의 G-G 선을 따라 취한 제8실시예의 안전밸브장치(1001)의 (도 2에서와 동일한 방향으로의) 종단면도; 및

도 25는 케이스의 내압이 소정값을 초과한 상태를 도시한, 제8실시예의 안전밸브장치(1001)의 (도 22의 G-G 선을 따라 취한) 종단면도이다.

* 도면 부호 설명 *

100, 200, 300, 600, 700, 800, 1000, 1100 니켈수소축전지

101, 201, 301, 601, 701, 801, 1001, 1101 안전밸브장치

102, 602 케이스

110, 210, 310, 410, 510, 610, 710, 810, 910, 1010, 1110 밸브부재

118, 218, 318, 418, 518 돌출벽부(밸브내부공간을 형성하는 벽, 수소 투과부)

120, 620 밀봉커버

121 구멍주위부

122, 622 가스배출구멍

130 전지케이싱

150 전지본체부

170, 270 캡부재

175, 275 관통구멍

212c, 214c 박벽부

312, 412 주변벽(면적증대부)

513 면적증대부

115, 215, 315, 615, 715, 815, 915, 1015, 1115 밀봉부

718, 818, 918, 1018, 1118 수소투과부(밸브내부공간을 형성하는 벽)

740, 1040 안전밸브케이스(유지부재)

C 밸브내부공간

D, E 갭

F 연통로

이하, 본 발명의 바람직한 실시예(제1 내지 제8실시예)에 대한 상세한 설명을 첨부 도면들을 참조하여 설명하기로 한다.

제1실시예

제1실시예의 니켈수소축전지(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 밀봉커버(120)와 전지케이싱(130)이 제공된 케이스(102), 안전밸브장치(101) 및 상기 케이스(102)(전지케이싱(130)) 내에 수용된 극판군(electrode plate group; 150)과 전해액(도시안됨)을 포함하는 직사각형의 밀봉된 니켈수소축전지이다.

상기 극판군(150)은 양극(151), 음극(152) 및 백형상의 세퍼레이터(bag-shaped separators; 153)를 포함한다. 상기 양극(151)은 각각의 백형상의 세퍼레이터(153)에 삽입된 것이다. 상기 세퍼레이터(153)에 삽입된 양극(151)과 음극(152)은 교대로 배치되어 있다. 상기 양극(151) 및 음극(152)은 각각 양단자 및 음단자에 연결되도록 수집된다. 본 발명의 실시예들(제1실시예 내지 제4실시예)에서의 각각의 니켈수소축전지는 6.5 Ah의 양극용량 및 11.0 Ah의 음극용량을 가지도록 설계된다. 따라서, 본 발명의 실시예들(제1실시예 내지 제4실시예)에서의 각각의 니켈수소축전지는 양극규제에 있어서 6.5 Ah의 전지용량을 가진다.

상기 양극(151)은 예컨대 수산화니켈을 함유하는 활성물질과 폼니켈(foamed nickel)과 같은 활성물질담체를 포함하여 이루어지는 극판으로 형성될 수도 있다. 상기 음극(152)은 예컨대 음극구성물질로서 수소흡장합금을 함유하는 극판으로 형성될 수도 있다. 상기 세퍼레이터(153)는 예컨대 친수성 처리를 하는 합성섬유로 만들어지는 부직포로 형성될 수도 있다. 상기 전해액은 예컨대 1.2 내지 1.4의 비중을 갖고 KOH를 함유하는 알칼리용액을 포함할 수도 있다.

상기 전지케이싱(130)은 직사각형의 박스모양으로 형성된 금속(구체적으로 는, 니켈도금강판)으로 만들어진다. 상기 밀봉커버(120)는 거의 평탄한 직사각형으로 형성된 금속(구체적으로는, 니켈도금강판)으로 만들어진다. 상기 밀봉커버(120)는 상기 케이스(102)의 내부와 외부가 도 2에 도시된 바와 같이 연통되는 가스배출구멍(122)을 구비한다. 이러한 밀봉커버(120)는 전지케이싱(130)의 개구단부(131) 상에 배치되고, 그 전체 외주에 걸쳐 용접되어, 상기 전지케이싱(130)의 개구부(132)를 폐쇄시킨다. 이러한 구성에 의하면, 상기 밀봉커버(120)와 전지케이싱(130)은 케이스(102)를 형성하기 위해 그들 사이에 갭이 없이도 일체형으로 연결된다. 제1실시예에 있어서, 상기 케이스(102)는 전반적으로 금속(단지 금속벽)으로 만들어지고, 상기 전지는 전지 온도의 과도한 증가를 방지하기 위해 우수한 냉각 특성을 가질 수 있다.

상기 안전밸브장치(101)는 도 2에 도시된 바와 같이, 밸브부재(110), 캡부재(170), 코일스프링(160), 기저판(180), 및 안전밸브케이스(140)를 구비한다. 상기 기저판(180)은, 상기 밀봉커버(120)의 외측면(127) 상에 고정되는 환형의 평탄한 모양으로 형성된 금속(구체적으로는, 니켈도금강판)으로 만들어진다. 상기 캡부재(170)는 거의 원형의 플랜지(171), 원주형의 주변벽(172) 및 디스크형의 최상부벽(174)이 제공된 금속(구체적으로는, 니켈도금강판)으로 만들어진다. 상기 주변벽(172) 및 상기 최상부벽(174)은 다수의 관통구멍(175)으로 형성된다.

상기 밸브부재(110)는 러버(구체적으로는, EPDM)로 만들어져, 거의 원형의 플랜지(111) 및 상기 플랜지(111)로부터 돌출되어 있는 돌출벽(118)(원주형의 주변벽(112) 및 디스크형의 최상부벽(114))을 포함한다. 상기 밸브부재(110)는 상기 캡 부재(170)의 내측벽(170b)과 매칭하는 외측형상이다. 상기 캡부재(170)에 핏팅되는 이러한 밸브부재(110)는 상기 밀봉커버(120)의 외측면(127) 상에 그리고 상기 기저판(180) 내부에 배치된다. 제1실시예에서는, 상기 밸브부재(110)가 0.5 mm의 벽두께로 형성되어 있다.

상기 안전밸브케이스(140)는 폐쇄형의 거의 원주형 모양으로 형성된 금속(구체적으로는, 니켈도금강판)으로 만들어진다. 이러한 안전밸브케이스(140)의 최상부벽(144)은 상기 캡부재(170)의 주변벽(172)의 외경보다 큰 직경을 갖는 관통구멍(144b)으로 형성되어 있다. 이러한 안전밸브케이스(140)는 상기 기저판(180) 상에 고정되어 있다. 상기 코일스프링(160)은 도 2의 직경이 하향 감소된 나선형이다. 이러한 코일스프링(160)은, 소직경부(161)가 상기 캡부재(170)의 플랜지(171) 상에 배치되는 한편, 대직경부(162)는 상기 안전밸브케이스(140)의 최상부벽(144)에 의해 도 2에서 하향 가압되는 방식으로 상기 안전밸브케이스(140)의 압축상태로 배치된다.

이에 따라, 상기 밸브부재(110)의 플랜지(111) 뿐만 아니라 상기 캡부재(170)의 플랜지(171)는 상기 코일스프링(160)에 의해 도 2에서 아래로 유지된다. 따라서, 상기 밸브부재(110)의 플랜지(111)의 밀봉부(115)가 상기 배출구멍(122) 주위에 위치한 밀봉커버(120)의 구멍주위부(121)와 근접하여 유지된다. 이러한 방식으로, 상기 배출구멍(122)은 상기 밸브부재(110)에 의해 밀봉가능하게 커버될 수 있다.

상기 안전밸브장치(101)는, 케이스(102)의 내압이 소정값을 초과할 때 상기 케이스(102)로부터 외부로 가스(수소 가스 등)를 배출하도록 배치되어, 상기 케이스(102)의 내압의 과도한 상승을 방지하게 된다. 더욱 엄밀히 말하면, 상기 케이스(102)의 내압이 소정값을 초과하는 경우에는, 케이스(102) 내의 가스가 도 2의 밸브부재(110)와 함께 캡부재(170)를 가압시킨다. 이러한 가압력은 코일스프링(160)이 더욱 압축되도록 한다. 따라서, 상기 밀봉커버(120)의 구멍주위부(121)와 근접하여 유지된 상기 밸브부재(110)의 밀봉부(115)가 상기 구멍주위부(121)로부터 분리된다. 이는 케이스(102) 내의 가스가 밸브부재(110)의 외부로 배출되도록 한 다음, 상기 안전밸브케이스(140)의 최상부벽(144)의 관통구멍(144b)을 통해 전지의 외부로 배출되도록 한다. 상술된 바와 같이, 케이스(102)의 내압의 과도한 상승이 억제될 수 있다.

제1실시예의 안전밸브장치(101)에서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 밸브부재(110)가 수소투과러버(EPDM)로 만들어진 박벽으로 형성된다. 이에 따라, 상기 케이스(102) 내의 수소 가스는 상기 배출구멍(122)과 연통된 밸브내부공간(C)으로 들어가, 상기 밸브부재(110)를 통해 투과하여 상기 캡부재(170)의 관통구멍(175)을 통해 전지 밖으로 누출되게 된다. 구체적으로는, 안전밸브장치(101)가 수소누출기능을 가져, 상기 케이스(102) 내의 수소 가스가 상기 전지 밖으로 점진적으로 누출되도록 할 뿐만 아니라, 상기 케이스(102)의 내압의 과도한 상승을 방지하기 위한 과압방지기능을 구비한다. 케이스(102)의 내압이 과도하게 상승하지 않은 경우에도, 상기 안전밸브장치(101)는 수소 가스를 케이스(102)로부터 전지 밖으로 누출시킬 수 있다. 이는 음극(152)을 구성하고 있는 수소흡장합금의 부식으로부터 기인하 는 전지 내의 수소 증가를 억제할 수 있게 만든다. 결과적으로, 음극(152)의 방전 리저브의 증가가 억제될 수 있어, 전지 특성의 저하가 방지될 수 있다.

나아가, 제1실시예에서는, 상기 배출구멍(122)과 연결된 밸브내부공간(C)을 형성하는, 도 2에 도시된 바와 같이 플랜지(111)(밀봉부(115))로부터 돌출되어 있는 돌출형상(구체적으로는, 폐쇄형의 원주형)으로 형성된 돌출벽(118)(원주형의 주변벽(112) 및 디스크형의 최상부벽(114))이 상기 밸브부재(110)에 제공된다. 이러한 구성에 의하면, 상기 밸브부재(110)가 케이스(102)로부터 밸브내부공간(C)으로 유동하는 수소 가스에 대해 큰 접촉면적(수소투과면적)을 가질 수 있다. 이는 밸브부재(110)를 통해 투과하도록 허용되는 수소의 투과량을 증가시키므로, 상기 안전밸브장치(101)가 수소 가스를 상기 케이스(102)로부터 외부로 용이하게 누출시킬 수 있게 만든다.

제1실시예의 니켈수소축전지(100)에서는, 상기 돌출벽(118)이 밸브내부공간(C)을 형성하는 벽에 대응하고, 또한 수소투과부에도 대응한다는 점에 유의해야 한다.

또한, 제1실시예에서는, 캡부재(170)에 수많은 관통구멍(175)이 형성되어 있다. 상기 밸브부재(110)의 돌출벽(118)의 외측면(118c)의 일부분은 상기 캡부재(170)와 근접하여 유지되고, 상기 외측면(118c)의 여타의 부분은 상기 캡부재(170)의 관통구멍(175)을 통해 노출된다. 상기 돌출벽(118)의 외측면(118c)의 일부분은 상기 캡부재(170)와 근접하여 유지되기 때문에, 상기 밸브부재(110)(돌출벽(118))가 변형(팽창)되는 것이 방지될 수 있다. 또한, 상기 돌출벽(118)의 외측 면(118c)의 여타의 부분은 상기 캡부재(170)의 관통구멍(175)을 통해 노출되기 때문에, 상기 노출된 부분은 수소투과성이 양호하고, 이러한 부분을 통해 수소 가스를 투과시켜 원활하게 누출시킬 수 있다.

상기 돌출벽(118)의 외측면(118c)의 일부분을 상기 캡부재(170)와 근접하여 유지시킴으로써, 밸브부재(110)(돌출벽(118))의 변형(팽창)을 억제하는 것이 가능하다. 하지만, 이는 수소투과성을 저하시키고, 또한 투과된 수소 가스를 외부로 원활하게 누출시키는 것도 방해한다. 다른 한편으로, 상기 캡부재(170)의 관통구멍(175)을 통해 돌출벽(118)의 외측면(118c)의 노출된 부분은 수소투과성이 우수하여, 투과된 수소 가스를 외부로 원활하게 누출시킬 수 있다. 이에 따라, 제1실시예의 안전밸브장치(101)에서는, 수소 가스의 누출량(누출속도)을 제어하기 위해 개수, 크기, 위치 등을 상이하게 하여 관통구멍(175)을 구비하도록 캡부재(170)가 다양하게 설계될 수도 있다. 이와 유사하게, 상기 밸브부재(110)는 수소 가스의 누출량(누출속도)를 제어하기 위해 상이한 두께, 형상 등을 갖도록 다양하게 설계될 수도 있다. 결과적으로, 상기 캡부재(170)의 관통구멍(175)의 개수, 크기, 위치 등과 상기 밸브부재(110)의 두께, 형상 등이 적절하게 결정되면, 음극(152)의 방전 리저브의 변화(증가 및 감소)들이 적절하게 억제될 수 있으므로, 전지 특성의 저하가 적절하게 방지될 수 있다.

제1실시예의 니켈수소축전지(100)는 다음과 같은 방식으로 제조될 수 있다.

우선, 백형상의 복수의 세퍼레이터(153) 각각에 하나의 양극(151)이 놓여진다. 양극(151)이 각각 삽입되는 복수의 세퍼레이터(153)와 복수의 음극(152)이 교 대로 배치되어, 극판군(150)을 형성하게 된다(도 1 참조). 후속해서, 상기 극판군(150)은 전지케이싱(130)에 배치된 다음, 상기 양극(151)은 리드선을 통해 도시되지 않은 양단자에 연결되고, 상기 음극(152)은 리드선을 통해 도시되지 않은 음단자에 연결된다. 별도로 준비된 밀봉커버(120)는 상기 전지케이싱(130)의 개구단부(131) 상에 배치되고, 그것에 전체 외주에 걸쳐 용접되어, 상기 전지케이싱(130)의 개구부(132)를 폐쇄시킨다(도 2 참조). 이에 따라, 상기 밀봉커버(120) 및 전지케이싱(130)은 갭이 없이 통합케이스(102) 내에 조립된다. 그 후, 비중이 1.3 정도인 알칼리수용액이 전해액으로서 상기 밀봉커버(120)의 배출구멍(122)을 통해 상기 케이스(102) 내로 주입된다.

다른 한편으로, 밸브부재(110)가 캡부재(170)에 삽입된다. 상기 코일스프링(160)은 안전밸브케이스(140)에 놓여져, 상기 코일스프링(160)의 대직경부(162)가 상기 안전밸브케이스(140)의 최상부벽(144)을 향하도록 한다. 그 후, 밸브부재(110)가 내부에 핏팅된 캡부재(170)가 안전밸브케이스(140) 내에 통합되어, 상기 캡부재(170)의 플랜지(171)가 상기 코일스프링(160)의 소직경부(161)와 접촉되어 유지되도록 한다. 상기 기저판(180)은 그 후에 레이저 용접에 의하여 상기 안전밸브케이스(140)의 플랜지(148)에 고정된다. 따라서, 안전밸브장치(101)가 생성된다. 이러한 안전밸브장치(101)는 밀봉커버(120)의 외측면(127) 상에 배치되어, 상기 안전밸브장치(101)가 배출구멍(122)과 축방향으로 정렬되도록 하고, 상기 안전밸브장치(101)는 레이저 용접에 의해 밀봉커버(120)(케이스(102))에 고정된다. 상기와 같이, 제1실시예의 니켈수소축전지(100)가 제조될 수 있다.

제2실시예

이하, 제2실시예의 니켈수소축전지(200)에 대한 설명을 도 3 및 도 4를 참조하여 설명하기로 한다. 제2실시예의 니켈수소축전지(200)는 밸브부재와 캡부재의 형상이 제1실시예의 니켈수소축전지(100)와 다르지만, 여타의 부품이나 구성요소들은 유사하다. 제2실시예의 캡부재(270)는 관통구멍의 개수가 제1실시예의 캡부재(170)와 다르다. 특히, 제1실시예의 캡부재(170)에는 주변벽(172)과 최상부벽(174)에 수많은 관통구멍(175)이 제공된다(도 2 참조). 제2실시예의 캡부재(270)에는 최상부벽(274)의 중앙에만 단 하나의 관통구멍(275)이 제공되어 있다(도 3 참조).

또한, 도 2, 도 3 및 도 4를 참조하면, 밸브부재(210)는 돌출벽(218)(주변벽(212) 및 최상부벽(214))의 형상이 제1실시예의 밸브부재(110)와 상이하다. 제1실시예의 밸브부재(110)의 주변벽은 외주부가 평탄한 원주형으로 형성되어 있지만, 제2실시예의 밸브부재(210)의 주변벽(212)은 도 4에 도시된 바와 같이 원주방향으로 번갈아 배치되는 복수의 돌출부(212b) 및 박벽부(212c)를 갖는 골이 진 외주부를 구비한다.

밸브부재(210)의 최상부벽(214) 상에는, 도 4에 도시된 바와 같이 규칙적인 간격으로 원주방향으로 이격된 3개의 상승부(214b)가 제공된다. 상기 상승부(214b) 이외의 최상부벽(214)의 일부분을 박벽부(214c)라고 한다. 이러한 밸브부재(210)에서는, 상기 주변벽(212)의 박벽부(212c)의 두께 및 상기 최상부벽(214)의 박벽부(214c)의 두께가 각각 제1실시예의 밸브부재(110)의 두께(0.5 mm) 보다 얇은 0.3 mm 이다. 상기 밸브부재에는 상기와 같이 박벽부(212c, 214c)가 제공되기 때문에, 이를 통해 상기 밸브부재가 수소 가스를 용이하게 투과시킬 수 있다.

상기 밸브부재(210)는 캡부재(270)에 핏팅된다(도 3 참조). 한편, 상기 밸브부재(210)의 주변벽(212)은 상술된 바와 같이 골이 진 형상으로 형성된다. 그러므로, 상기 돌출부(212b)는 상기 캡부재(270)의 내측면(270b)과 접촉(근접)하게 된다. 이에 따라, 상기 캡부재(270)의 박벽부(212c)와 내측면(270b) 사이에 갭(D)들이 생성될 수 있다. 또한, 상기 밸브부재(210)의 최상부벽(214)은 상승부(214b)를 구비하기 때문에, 상기 최상부벽(214)의 박벽부(214c)와 상기 캡부재(270)의 내측면(270b) 사이에 갭(E)들이 생성될 수 있다.

상기 갭(D, E)들은 도 3에 도시된 바와 같이 상기 캡부재(270)의 관통구멍(275)과 연통되어 있다. 이는 밸브부재(210)의 돌출벽(218)(주변벽(212) 및 최상부벽(214))을 통해 투과된 수소 가스가 상기 갭(D, E)을 통과하도록 하여, 상기 갭(D, E)을 거쳐 상기 캡부재(270)의 관통구멍(275)을 통해 원활하게 누출시킨다.

제2실시예의 니켈수소축전지(200)에 있어서, 상기 돌출벽(218)은 밸브내부공간(C)을 형성하는 벽에 대응하고, 또한 수소투과부에도 대응한다.

제3실시예

이하, 제3실시예의 니켈수소축전지(300)에 대한 설명을 도 5를 참조하여 설명하기로 한다. 이러한 제3실시예의 니켈수소축전지(300)는 밸브부재의 형상이 제2실시예의 니켈수소축전지(200)와 다르지만, 여타의 부품이나 구성요소들은 유사하다.

제3실시예의 밸브부재(310)는 균일한 두께(0.5 mm)를 갖고 아코디언처럼 축방향으로 접힌 주변벽(312)을 구비한다. 이러한 아코디언 구성으로 인하여, 상기 주변벽(312)은 밸브내부공간(C)을 향하는 내측접촉면적을 증가시키고, 외부 공기에 노출되는 외측접촉면적을 증가시킬 수 있다. 이는 밸브부재를 통해 투과되도록 허용되는 수소량을 증가시켜, 케이스(102) 내의 수소 가스를 용이하게 누출시킬 수 있게 만든다. 결과적으로, 안전밸브장치(301)는 적절한 수소누출량을 제공하므로, 전지 내의 수소 증가를 적절하게 방지할 수 있다.

나아가, 제3실시예에서는, 상기 밸브부재(310)의 전제 주변벽(312)이 면적증대부에 대응한다. 제3실시예의 니켈수소축전지(300)에서는, 돌출벽(318)(주변벽(312) 및 최상부벽(314))이 밸브내부공간(C)을 형성하는 벽에 대응하고, 또한 수소투과부에도 대응한다.

제4실시예

이하, 제4실시예의 니켈수소축전지(600)에 대한 설명을 도 6 내지 도 10을 참조하여 설명하기로 한다. 제4실시예의 니켈수소축전지(600)는 안전밸브장치의 구조가 상기 제1실시예 내지 제3실시예와 상이하지만, 여타의 부품이나 구성요소들을 거의 유사하다.

제4실시예의 니켈수소축전지(600)는 도 6에 도시된 바와 같이, 밀봉커버(620) 및 전지케이싱(130)을 포함하는 케이스(602), 밸브부재(610) 및 리테이닝판(640)을 구비한다. 상기 밀봉커버(620)는 외측면(627)에 대해 전지케이싱(130)을 향해 안쪽으로 형성된 리세스(S)를 제공하는 리세스벽(621)을 구비한다. 이러한 리 세스벽(621)은 실질적으로 리세스벽(621), 리세스저부(625)와 외측면(627)을 연결시키는 제1측벽(623), 및 상기 리세스저부(625)와 외측면(627)을 연결시키면서 상기 제1측벽(623)에 대향하는 제2측벽(624)을 포함하는 반-원주형이다.

상기 리세스저부(625)는 제1측벽(623)과 제2측벽(624)을 연결하는 방향에 수직인 방향을 따라 취한 U자형(거의 반원형)의 단면이다(즉, 도 10의 좌우방향으로). 상기 제1측벽(623)에는 그를 통해 형성된 배출구멍(622)이 제공되어, 상기 케이스(602)의 내부를 그 외부와 연통시키게 된다. 이렇게 구성된 밀봉커버(620)는, 예컨대 소정의 크기의 금속판이 프레스-몰딩되어 U자형(거의 반원형)의 단면을 갖는 리세스저부(625)를 구비한 리세스벽(621)(리세스(S))을 형성하게 되고, 상기 배출구멍(622)이 상기 제1측벽(623)에 관통되는 방식으로 제조될 수 있다.

도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 밸브부재(610)는 제1관통구멍(612b)을 구비한 반-원주형으로 형성된 러버(구체적으로는, EPDM)로 만들어진 제1밸브부재(612), 제2관통구멍(614b)이 형성된 금속(구체적으로는, 니켈도금강판)으로 만들어진 제2밸브부재(614), 및 상기 제2밸브부재(614)를 둘러싸는 반-원주형으로 형성된 러버(구체적으로는, EPDM)로 만들어진 제3밸브부재(613)를 포함하는 일체성형피스이다. 다시 말해, 제4실시예의 밸브부재(610)는 제2밸브부재(614)가 제1밸브부재(612)와 제3밸브부재(613) 사이에 개재되는 상기 제1밸브부재(612)와 제3밸브부재(613)의 인써트 몰딩에 의해 형성된 러버몰딩피스이다.

이러한 밸브부재(610)는 도 10에 도시된 바와 같이 밀봉커버(620)의 리세스(S)에 장착되어, 상기 밸브부재(610)가 도 10의 좌우방향으로 압축되도록 한다. 이 때, 제1밸브부재(612)의 제1관통구멍(612b) 및 제2밸브부재(614)의 제2관통구멍(614b)은 상기 배출구멍(622)과 연통된 밸브내부공간(C)을 형성한다. 상기 리테이닝판(640)은 상기 밀봉커버(620)의 외측면(627) 상에 고정(용접)됨에 유의해야 한다. 이에 따라, 상기 밸브부재(610)가 상기 리세스(S)에 빠지는 것이 방지될 수 있다.

제4실시예의 니켈수소축전지(600)에 있어서, 밸브부재(610), 밀봉커버(620)에 형성된 리세스벽(621), 및 리테이닝판(640)은 안전밸브장치(601)를 구성한다. 이러한 안전밸브장치(601)는 밸브부재(610) 및 여타의 부품들이 케이스(602)(밀봉커버(620))의 외측면(627)으로부터 돌출되지 않도록 배치되는 방식으로 구성된다. 따라서, 전지의 소형화가 달성될 수 있다.

여기서, 안전밸브장치(601)의 밸브 개방 동작을 설명한다. 케이스(602)의 내압이 소정값보다 낮아지면, 환형밀봉부(615)는 가스가 밸브부재(610)의 밸브내부공간(C)에 존재하면서, 배출구멍(622)을 둘러싸는 제1측벽(623)과 근접하여 유지된다. 다른 한편으로, 케이스(602)의 내압이 소정값을 초과하면, 상기 러버의 제3밸브부재(613)가 상기 케이스(602) 및 밸브내부공간(C) 내에 존재하는 가스에 의해 가압되어, 도 10의 우측에서 압축상태로 탄성적으로 변형된다. 이에 따라, 제2밸브부재(614) 및 제1밸브부재(612)는 제1측벽(623)으로부터 분리되는 방향(즉, 도 10의 우측방향)으로 이동되어, 밀봉부(615)가 제1측벽(623)과의 접촉에서 벗어나게 되므로, 상기 밀봉부(615)와 상기 제1측벽(623) 사이의 갭을 생성하게 된다. 이러한 상태에서, 가스가 케이스(602)로부터 적절하게 배출될 수 있다.

한편, 상기 밸브부재(610)는, 상기 러버의 제1밸브부재(612)와 금속성의 제2밸브부재(614)가 서로 접촉되는 한편, 상기 러버의 제3밸브부재(613)와 금속성의 제2밸브부재(614)가 서로 접촉되도록 배치된다. 다시 말해, 제1밸브부재(612)와 제2밸브부재(614) 사이와 제3밸브부재(613)와 제2밸브부재(614) 사이에는, 수소 가스를 밸브내부공간(C)으로부터 계면을 통해 외부로 누출하기 위한 계면들이 제공된다.

상기 밸브부재(610)를 이루고 있는 안전밸브장치(601)는, 제1실시예 내지 제3실시예의 안전밸브장치(101 내지 301)에서와 같이, 케이스(602) 내의 수소 가스가 전지 밖으로 누출되도록 할 수 있다. 구체적으로는, 상기 케이스(602)로부터 상기 밸브부재(610)의 밸브내부공간(C) 안으로 유동한 수소 가스가 추가로 상기 러버의 제1밸브부재(612)와 금속성의 제2밸브부재(614) 사이와 상기 러버의 제3밸브부재(613)와 금속성의 제2밸브부재(614) 사이의 갭을 통과하여 전지 밖으로 누출되도록 허용된다.

보다 구체적으로는, 제4실시예의 안전밸브장치(601)가 케이스(602)의 내압의 과도한 상승을 억제하기 위한 과압방지기능 이외에도, 상기 케이스(602) 내의 수소 가스를 전지 밖으로 누출시키기 위한 수소누출기능도 구비할 수 있다. 상기 케이스(602)의 내압이 과도하게 상승하지 않는 경우에도, 상기 안전밸브장치(601)는 상기 케이스(602) 내의 수소를 전지 밖으로 누출시킬 수 있다. 이는 음극(152)을 구성하고 있는 수소흡장합금의 부식으로부터 기인하는 전지 내의 수소의 증가를 억제할 수 있게 만든다. 결과적으로, 음극(152)의 방전 리저브의 증가가 억제될 수 있 으므로, 전지 특성의 저하가 방지될 수 있다.

제4실시예의 니켈수소축전지에서는, 제1밸브부재(612), 제2밸브부재(614) 및 제3밸브부재(613)가 내부공간(C)을 구성한다.

제5실시예

이하, 제5실시의 니켈수소축전지에 대한 설명을 도 14 내지 도 17을 참조하여 설명하기로 한다. 제5실시예의 니켈수소축전지(700)는 안전밸브장치의 구조가 제1실시예 내지 제3실시예와 다르지만, 여타의 부품이나 구성요소들은 그와 유사하다.

제5실시예의 니켈수소축전지(700)는 구체적으로 도 14에 도시된 바와 같이 안전밸브장치(701)를 포함한다. 이 안전밸브장치(701)는 도 15에 도시된 바와 같이 밸브부재(710) 및 안전밸브케이스(740)를 포함한다. 상기 안전밸브케이스(740)는 폐쇄형의 거의 타원형이면서도 원주형으로 형성된 금속(구체적으로는, 니켈도금강판)으로 만들어진다. 이 안전밸브케이스(740)의 최상부벽(744)에는 원형의 두 관통구멍(744b)이 형성되어 있다. 거의 직사각형인 두 관통구멍(742b)에도 대향하는 위치에 주변벽(742)이 형성되어 있다. 이 안전밸브케이스(740)는 상기 밀봉커버(120)의 외측면(127) 상에 고정되어 있다.

상기 밸브부재(710)는 러버(구체적으로는, EPDM)로 만들어지며, 도 17에 도시된 바와 같이, 거의 타원형인 환형 모양의 밀봉부(715) 및 상기 밀봉부(715) 내부에 형성된 수소투과부(718)를 포함한다. 상기 밀봉부(715)는 2개의 평행한 직선부(715c) 및 각각의 직선부(715c)의 양 단부에 결합된 거의 반원형으로 형성된 2개 의 곡선부(715d)를 포함하는 거의 직사각형의 평행육면체 형상이다. 각각의 곡선부(715d)는, 도 15에 도시된 바와 같이 하트형상의 단면을 보여주는 높이방향으로 그 중심에서 리세스된다.

또한, 상기 수소투과부(718)는 밀봉커버(120)의 표면을 따르는 방향(즉, 도면의 좌우방향)으로 연장되는 아코디언처럼 접힌, 구체적으로 말하면, 상기 밀봉커버(120)로부터의 거리가 한 곡선부(715d)에서 다른 것으로 연장됨에 따라 반복해서 변하는 방식으로 아코디언처럼 접힌 박벽형상이다. 이러한 밸브부재(710)에는, 도 15에 도시된 바와 같이, 밀봉커버(120)의 배출구멍(122)을 폐쇄하기 위한 위치에서 상기 안전밸브케이스(740)에 의해 위쪽으로부터 탄성적으로 압축되는 밀봉부(715)가 배치된다. 따라서, 상기 밀봉부(715)의 밀봉면(715b)은 상기 밀봉커버(120)의 배출구멍(122) 주위의 구멍주위부(121)와 근접하게 유지되어, 상기 배출구멍(122)을 밀봉가능하게 커버하게 된다. 제5실시예의 니켈수소축전지(700)에서는, 안전밸브케이스(740)가 유지부재에 대응한다.

상기와 같이 제1실시예 내지 제3실시예와 상이한 제5실시예에서는, 구멍주위부(121)가 밀봉부(715) 자체의 탄성에 의해 밀봉면(715b)을 통해 가압되므로, 상기 밀봉면(715b)이 상기 구멍주위부(121)와 근접하여 유지되도록 한다. 도 2 내지 도 4와 도 15간의 비교에서 알 수 있는 바와 같이, 제5실시예는 코일스프링(160), 캡부재(170) 등을 사용하지 않을 수 있고, 제1실시예 내지 제3실시예와 비교하여 안전밸브장치의 소형화(특히, 케이스의 표면으로부터의 돌출 높이의 감소)를 달성할 수 있다.

이러한 안전밸브장치(701)는, 케이스(102)의 내압이 소정값을 초과할 때 상기 케이스(102)로부터 가스(수소 가스 등)를 배출하도록 배치되어, 상기 케이스(102)의 내압이 과도하게 상승하는 것을 방지하게 된다. 보다 구체적으로는, 케이스(102)의 내압이 소정값을 초과할 정도로 상승하는 경우, 밸브부재(710)의 밀봉부(715)의 하트형상의 단면을 갖는 곡선부(715d)는 상기 케이스(102) 내의 가스에 의해 위쪽으로 가압된다. 이러한 가압력에 의하면, 상기 곡선부(715d)가 위쪽으로 압축 및 변형된다. 이에 따라, 밀봉커버(120)의 구멍주위부(121)와 상기 구멍주위부(121)와 근접하여 유지되는 밀봉부(715)의 각각의 곡선부(715d) 사이에 연통로(F)가 생성된다. 따라서, 배출구멍(122)은 외부와 연통되어 있다. 이러한 연통로(F)를 통해, 상기 케이스(102) 내의 가스가 밸브부재(710)의 외부로 배출된 다음, 안전밸브케이스(740)의 관통구멍(742b)을 통해 전지의 외부로 배출된다. 상술된 바와 같이, 상기 케이스(102)의 내압이 과도하게 상승하는 것을 방지할 수 있게 된다.

상기 안전밸브장치(701)의 밸브부재(710)에는 도 15에 도시된 바와 같이 박벽의(두께 : 대략 0.4 mm) 러버(EPDM) 물질로 만들어진 수소투과부(718)가 추가로 제공된다. 그러므로, 케이스(102) 내의 수소 가스는 배출구멍(122)과 연통된 밸브내부공간(C)으로부터 상기 수소투과부(718)를 통해 투과되도록 허용된 다음, 상기 안전밸브케이스(740)의 관통구멍(744b)을 통해 전지의 외부로 누출되게 된다. 다시 말해, 상기 안전밸브장치(701)는, 케이스(102)의 내압이 소정값 이하인 경우에도, 상기 케이스(102) 내의 수소 가스가 전지의 외부로 점진적으로 누출되도록 한다. 상기 케이스(102)의 내압이 과도한 압력까지 상승하지 않는 경우에도, 상기 케이스(102) 내의 수소 가스는 상기 안전밸브장치(701)를 통해 전지 밖으로 누출되게 된다. 이는 음극(152)을 구성하고 있는 수소흡장합금의 부식으로부터 기인하는 수소의 증가를 억제할 수 있게 만든다. 결과적으로, 음극(152)의 방전 리저브의 증가가 억제될 수 있으므로, 전지 특성의 저하가 방지될 수 있다.

특히, 제5실시예에서는, 수소투과부(718)가 아코디언처럼 접혀 있다. 그러므로, 이러한 수소투과부(718)는 밸브내부공간(C)을 향하는 내측접촉면적이 크고, 외부 공기에 노출되는 외측접촉면적이 크다. 이는 밸브부재를 통해 투과되도록 허용되는 수소량을 증가시킬 수 있어, 케이스(102) 내의 수소 가스가 용이하게 누출되도록 만들 수 있다. 결과적으로, 상기 안전밸브장치(701)는 적절한 수소누출량을 제공할 수 있으므로, 전지 내의 수소의 증가를 적절하게 방지할 수 있다.

제5실시예에서, 밸브부재(710)의 전체 수소투과부(718)는 면적증대부에 대응한다. 또한, 상기 수소투과부(718) 및 밀봉부(715)는 밸브내부공간(C)을 형성하는 벽에 대응한다.

부가적으로, 제5실시예의 안전밸브장치(701)에서는, 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 수소투과부(면적증대부)(718)가 구멍주위부(121)에 대한 밀봉부(715)보다 높이가 낮도록 밸브부재(710)가 구성된다. 다시 말해, 제1실시예 내지 제3실시예의 것과 상이하게, 상기 밸브부재(710)는 밀봉부(715)로부터의 돌출없이(즉, 돌출벽의 형성없이) 수소투과부(면적증대부)를 제공하는 형상을 가진다. 이에 따라, 양호한 수소 투과성을 가지면서도 케이스의 표면(구멍주위부(121))으로부터의 돌출 높이가 보다 낮은 밸브부재를 제공하는 것이 가능해진다. 그러므로, 상기 안전밸브장치는 제1실시예 내지 제3실시예와 비교하여 상기 케이스의 표면으로부터의 돌출 높이가 보다 낮으므로, 전지의 소형화에 기여할 수 있다.

제6실시예

제6실시예의 니켈수소축전지(800)는 도 18에 도시된 바와 같이 밸브부재의 수소투과부의 형상이 제5실시예의 니켈수소축전지(700)의 것과 상이하지만, 여타의 부품이나 구성요소들은 유사하다. 특히, 제5실시예의 밸브부재(710)에서는, 수소투과부(718)가 도 15에 도시된 바와 같이 밀봉커버(120)의 표면을 따르는 방향으로(즉, 도면의 좌우방향으로) 연장되는 아코디언과 같이 접힌 형상으로 형성된다. 다른 한편으로, 제6실시예의 밸브부재(810)에는, 도 18에 도시된 바와 같이 밀봉커버(120)의 표면에 수직인 방향으로 연장되는 아코디언처럼 접힌 수소투과부(818)가 제공된다. 더욱 엄밀히 말하면, 상기 수소투과부(818)는 상기 도시된 바와 같이 밸브부재(810)의 중심으로부터 방사상 바깥쪽으로 연장되고, 방사상 안쪽으로 접어 꺾이며, 추가로 방사상 바깥쪽으로 접어 꺾여 밀봉부(815)까지 연장되는 형상을 가진다.

이러한 구성의 수소투과부(818)는 또한 제5실시예의 수소투과부(718)에서와 같이, 밸브내부공간(C)으로 향하고 있는 내측접촉면적을 증가시키고, 외부 공기에 노출된 외측접촉면적도 증가시킬 수 있다. 이는 밸브부재를 통해 투과하게 되는 수소량을 증가시켜, 케이스(102) 내의 수소 가스가 용이하게 누출될 수 있게 만든다. 결과적으로, 상기 안전밸브장치(801)는 적절한 수소누출량을 제공할 수 있으므로, 전지 내의 수소의 증가를 적절하게 억제할 수 있다.

제6실시예에서, 밸브부재(810)의 전체 수소투과부(818)는 면적증대부에 대응한다. 또한, 수소투과부(818) 및 밀봉부(815)는 밸브내부공간(C)을 형성하는 벽에 대응한다.

부가적으로, 제6실시예의 안전밸브장치(801)에서는, 제5실시예의 밸브부재(710)에서와 같이, 수소투과부(면적증대부)(818)가 구멍주위부(121)에 대한 밀봉부(815)보다 높이가 낮도록 밸브부재(810)가 구성된다. 다시 말해, 제1실시예 내지 제3실시예의 것과 상이하게, 상기 밸브부재(810)는 밀봉부(815)로부터의 돌출없이(즉, 돌출벽의 형성없이) 수소투과부(면적증대부)를 제공하는 형상으로 형성된다. 이에 따라, 양호한 수소 투과성을 가지면서도 케이스의 표면(구멍주위부(121))으로부터의 돌출 높이가 보다 낮은 밸브부재를 제공하는 것이 가능해진다. 그러므로, 상기 안전밸브장치는 제1실시예 내지 제3실시예와 비교하여 상기 케이스의 표면으로부터의 돌출 높이가 보다 낮으므로, 전지의 소형화에 기여할 수 있다.

제7실시예

제7실시예의 니켈수소축전지(1100)는 도 20에 도시된 바와 같이 밸브부재의 수소투과부의 형상이 제5실시예의 니켈수소축전지(700)의 것과 상이하지만, 여타의 부품이나 구성요소들은 유사하다. 특히, 제5실시예의 밸브부재(710)에서는, 수소투과부(718)가 도 15에 도시된 바와 같이 아코디언과 같이 접힌 형상으로 형성된다. 다른 한편으로, 제7실시예의 밸브부재(1110)에는, 도 20 및 도 21에 도시된 바와 같이 상부개구부(1118c)를 구비한 폐쇄형의 원주형상으로 각각 형성된 복수의 하향 돌출부(1118b)를 포함하는 수소투과부(1118)가 제공된다. 상기 수소투과부(1118)는 전반적으로 제5실시예의 수소투과부(718)에서와 같이 박벽부(두께 : 대략 0.4 mm)를 구비한다.

이러한 구성의 수소투과부(1118)는 또한 제5실시예의 수소투과부(718)에서와 같이, 밸브내부공간(C)으로 향하고 있는 내측접촉면적을 증가시키고, 외부 공기에 노출된 외측접촉면적도 증가시킬 수 있다. 이는 밸브부재를 통해 투과하게 되는 수소량을 증가시켜, 케이스(102) 내의 수소 가스가 용이하게 누출될 수 있게 만든다. 결과적으로, 상기 안전밸브장치(1101)는 적절한 수소누출량을 제공할 수 있으므로, 전지 내의 수소의 증가를 적절하게 억제할 수 있다.

제7실시예에서, 밸브부재(1110)의 수소투과부(1118)의 돌출부(1118b)는 면적증대부에 대응한다. 또한, 수소투과부(1118) 및 밀봉부(1115)는 밸브내부공간(C)을 형성하는 벽에 대응한다.

부가적으로, 수소투과부(면적증대부)(1118)가 구멍주위부(121)에 대한 밀봉부(1115)보다 높이가 낮도록 밸브부재(1110)가 구성된다. 다시 말해, 상기 밸브부재(1110)는 밀봉부(1115)로부터의 돌출없이(즉, 돌출벽의 형성없이) 수소투과부(면적증대부)(1118)를 제공하는 형상으로 형성된다. 이에 따라, 양호한 수소 투과성을 가지면서도 케이스의 표면(구멍주위부(121))으로부터의 돌출 높이가 보다 낮은 밸브부재를 제공하는 것이 가능해진다. 그러므로, 상기 안전밸브장치는 제1실시예 내지 제3실시예와 비교하여 상기 케이스의 표면으로부터의 돌출 높이가 보다 낮으므로, 전지의 소형화에 기여할 수 있다.

제8실시예

제8실시예의 니켈수소축전지(1000)는 안전밸브장치만이 제5실시예의 니켈수소축전지(700)의 것과 상이하고, 여타의 부품이나 구성요소들은 유사하다. 구체적으로, 제8실시예의 안전밸브장치(1001)는 도 22에 도시된 바와 같이 안전밸브케이스(1040)를 포함한다. 이러한 안전밸브케이스(1040)는 제5실시예의 안전밸브케이스(740)와 주변벽에 형성된 관통구멍들의 위치들만 상이하며, 여타의 부품이나 구성요소들은 그와 유사하다. 구체적으로는, 제8실시예의 안전밸브케이스(1040)에는, 길이방향으로 연장되는 주변벽(742)의 대향하는 위치에 거의 직사각형의 두 관통구멍(1042b)이 형성된다.

또한, 도 23에 도시된 바와 같이, 제8실시예의 밸브부재(1010)는 밀봉부 및 수소투과부의 형상이 제5실시예의 밸브부재(740)(도 17 참조)와 다르다. 보다 구체적으로는, 제8실시예의 밸브부재(1010)는 거의 직사각형인 환형밀봉부(1015) 및 이러한 밀봉부(1015) 내부에 위치한 수소투과부(1018)를 포함한다.

상기 밀봉부(1015)는 거의 직사각형인 평행육면체 형상의 한 쌍의 제1직선평행부(1015c), 거의 직사각형인 평행육면체 형상의 한 쌍의 제2직선평행부(1015d), 및 상기 제1직선평행부(1015c)와 상기 제2직선평행부(1015d)를 결합하기 위해 상기 밀봉부(1015)의 코너들에 위치한 결합부(1015e)를 포함한다. 상기 결합부(1015e)는 밀봉면(1015b)을 따르는 방향으로 상기 제1 및 제2직선부(1015c, 1015d)보다 큰 두께를 가진다. 또한, 상기 밀봉부(1015)(제1직선평행부(1015c), 제2직선평행부(1015d), 및 결합부(1015e))는 도 24에 도시된 바와 같이 실질적으로 하트형상의 단면을 보여주는 높이 방향으로(밀봉면(1015b)에 수직인 방향으로) 중심에서 안쪽으로 만곡된 리세스를 구비한다.

상기 수소투과부(1018)는, 제5실시예의 밸브부재(710)의 수소투과부(718)에서와 같이, 박벽(두께 : 대략 0.4 mm)이면서 아코디언처럼 접힌 형상으로 도 24에 도시된 바와 같이 형성되고, 구체적으로 말하면, 상기 밀봉커버(120)로부터의 거리가 한 제1직선부(1015c)에서 다른 것(1015c)으로 연장됨에 따라 반복해서 변하는 방식으로 아코디언처럼 접힌다. 제5실시예의 수소투과부는 밸브부재(710)(도 17 참조)의 종방향으로 연장되는 아코디언처럼 접힌 형상으로 형성되어 있지만, 제8실시예의 수소투과부는 (제2직선부(1015d)를 따르는) 단측방향(short-side direction)으로 연장되는 아코디언처럼 접힌 형상으로 형성된다.

이러한 밸브부재(1010)에는, 도 24에 도시된 바와 같이 밀봉커버(120)의 배출구멍(122)을 폐쇄시키기 위한 위치에서 안전밸브케이스(1040)에 의해 위쪽으로부터 탄성적으로 압축되는 밀봉부(1015)가 배치된다. 따라서, 상기 밀봉부(1015)의 밀봉면(1015b)은 밀봉커버(120)의 배출구멍(122) 주위의 구멍주위부(121)와 근접하게 유지됨으로써, 상기 배출구멍(122)을 밀봉가능하게 커버하게 된다. 상기와 같이 밸브부재(1015)가 사용되는 경우에도, 상기 밀봉면(1015b)은 밀봉면(1015b)을 통해 구멍주위부(121)에 대해 가압되는 경향이 있는 상기 밀봉부(1015) 자체의 탄성에 의해 구멍주위부(121)와 근접하여 유지될 수 있다. 제8실시예의 니켈수소축전지(1000)에서는, 안전밸브케이스(1040)가 유지부재에 대응한다.

케이스(102)의 내압이 소정값을 초과하는 경우, 밸브부재(1010)의 밀봉 부(1015), 특히 거의 하트형상의 단면을 갖는 제1직선부(1015c)가 상기 케이스(102) 내의 가스에 의해 위쪽으로 가압되므로, 위쪽으로 압축 및 변형된다. 이에 따라, 밀봉커버(120)의 구멍주위부(121)와 상기 구멍주위부(121)와 근접하여 유지되는 밀봉부(1015)의 각각의 제1직선부(1015c) 사이에 연통로(F)가 생성된다. 따라서, 배출구멍(122)이 외부와 연통된다. 이러한 연통로(F)를 통해, 상기 케이스(102) 내의 가스가 밸브부재(1010)의 외부로 배출된 다음, 안전밸브케이스(1040)의 관통구멍(1042b)을 통해 전지의 외부로 배출된다. 상기와 같이, 케이스(102)의 내압이 과도한 압력으로 상승되는 것을 억제할 수 있다.

상기 케이스(102)의 내압이 소정값 이하인 경우에도, 상기 안전밸브장치(1001)는 케이스(102) 내의 수소 가스를 배출구멍(122)과 연통된 밸브내부공간(C)으로부터 수소투과부(1018)를 통해 투과시켜, 상기 안전밸브케이스(1040)의 관통구멍(1044b)을 통해 전지 밖으로 누출시킨다. 또한, 제5실시예에서와 같이, 아코디언처럼 접힌 수소투과부(1018)는 밸브내부공간(C)으로 향하는 내측접촉면적을 증가시키고, 외부 공기에 노출되는 외측접촉면적을 증가시킬 수 있으므로, 양호한 수소 투과성을 제공할 수 있다. 결과적으로, 안전밸브장치(1001)는 적절한 수소누출량을 제공할 수 있으므로, 전지 내의 수소의 증가를 적절하게 방지할 수 있다. 제8실시예에서는, 밸브부재(1010)의 전체 수소투과부(1018)가 면적증대부에 대응한다. 또한, 상기 수소투과부(1018) 및 상기 밀봉부(1015)는 밸브내부공간(C)을 형성하는 벽에 대응한다.

부가적으로, 상기 밸브부재(1010)는, 수소투과부(면적증대부)(1018)가 구멍 주위부(121)에 대한 밀봉부(1015)보다 높이가 낮도록 배치된다. 다시 말해, 상기 밸브부재(1010)는 밀봉부(1015)로부터의 돌출없이(즉, 돌출벽의 형성없이) 수소투과부(면적증대부)를 제공하는 형상으로 형성된다. 이에 따라, 양호한 수소 투과성을 가지면서도 케이스의 표면(구멍주위부(121))으로부터의 돌출 높이가 보다 낮은 밸브부재를 제공하는 것이 가능해진다. 그러므로, 상기 안전밸브장치는 제1실시예 내지 제3실시예와 비교하여 상기 케이스의 표면으로부터의 돌출 높이가 보다 낮으므로, 전지의 소형화에 기여할 수 있다.

상술된 바와 같이, 본 발명을 제1실시예 내지 제8실시예로 설명하였지만, 본 발명은 그 요지를 벗어나지 않으면서 여타의 특정 형태들로 구현될 수도 있다.

예를 들면, 제3실시예에 있어서, 밸브부재(310)의 주변벽이 아코디언처럼 접혀, 내부공간(C)으로 향하는 내측접촉면적을 증가시키고, 외부 공기에 노출된 외측접촉면적을 증가시키게 된다. 대안적으로는, 내측접촉면적 및 외측접촉면적을 증가시키기 위한 형상이 그것으로 제한되지는 않는다. 예를 들어, 도 11 및 도 12에 도시된 밸브부재(410)로서, 주변벽(412)이 원주방향으로 지그재그로 구부러질 수도 있다. 이러한 형상 또한 주변벽(412)의 내측면(412b)에 의한 내측접촉면적과 외측접촉면(412c)에 의한 외측면적을 증가시킬 수도 있다. 이는 밸브부재를 통해 투과되도록 허용된 수소량을 증가시켜, 케이스(102) 내의 수소 가스를 용이하게 누출시킬 수 있게 만든다.

이러한 밸브부재(410)에 있어서, 전체 주변벽(412)은 면적증대부에 대응한다. 또한, 상기 주변벽(412) 및 최상부벽(414)은 밸브내부공간(C)을 형성하는 벽에 대응하고, 또한 수소투과부에도 대응한다.

대안적으로는, 도 13에 도시된 밸브부재(510)에서와 같이, 돌출벽(518)(주변벽(512) 및 최상부벽(514))에 수많은 돌출부(513)들이 분산된 위치에 제공될 수도 있다. 이러한 형상은 또한 돌출부(513)의 내측면(513b)에 의한 내측접촉면적 및 돌출부(513)의 외측면(513c)에 의한 외측접촉면적을 증가시킬 수도 있다. 이는 밸브부재를 통해 투과되도록 허용되는 수소량을 증가시켜, 케이스(102) 내의 수소 가스를 용이하게 누출시킬 수 있게 만든다.

이러한 밸브부재(510)에 있어서, 상기 돌출부(513)는 면적증대부에 대응한다. 또한, 상기 돌출벽(518)(주변벽(512) 및 최상부벽(514))은 밸브내부공간(C)을 형성하는 벽에 대응한다.

상기 케이스(102, 602)는 전반적으로 제1실시예 내지 제4실시예에서 금속으로 만들어지지만, 그들은 금속과 수지의 조합 또는 수지만으로 만들어질 수도 있다.

제2실시예 및 제3실시예에서는 캡부재(270)의 최상부벽(274)에만 관통구멍(275)이 형성되어 있지만, 제1실시예에서와 같이 주변벽(272)에 관통구멍이 형성될 수도 있다. 관통구멍을 구비한 주변벽(272)은 수소 가스를 보다 용이하게 전지의 외부로 누출시킬 수 있다.

제5실시예에서, 밸브부재(710)의 수소투과부(718)는, 도 17에 도시된 바와 같이, 거의 타원형인 환형밀봉부(715)의 내부 상에 그리고 그 직선부(715c)를 따르는 방향으로 연장되어 있는 아코디언처럼 접힌 형상으로 형성된다. 하지만, 이러한 수소투과부가 이러한 형상으로 국한되는 것은 아니며, 도 19에 도시된 바와 같이 거의 타원형인 환형밀봉부(915)의 내부 상에 그리고 타원의 중심을 향하는 방향으로 접힌 아코디언과 같은 형상(수소투과부(918))으로 형성될 수도 있다. 이러한 밸브부재(910)는 또한 양호한 수소 투과성을 제공할 수도 있고, 안전밸브장치의 돌출 높이를 감소시키는데 기여할 수도 있다.

Claims (11)

1. 니켈수소축전지에 있어서,

   전지본체부;

   상기 전지본체부를 수용하는 케이스; 및

   상기 케이스의 내압이 소정값을 초과하는 경우에 상기 케이스로부터 가스를 배출시켜 상기 케이스의 내압의 과도한 상승을 방지하기 위한 과승압방지기능(excessive pressure preventing function)을 구비한 안전밸브장치를 포함하여 이루어지고,

   상기 케이스는 상기 케이스의 내부와 외부를 연통시키기 위해 상기 케이스를 관통하여 형성된 배출구멍을 포함하며,

   상기 안전밸브장치는 상기 배출구멍을 밀봉하여 커버하고 상기 배출구멍과 연통된 밸브내부공간을 형성하는 벽을 포함하는 밸브부재를 포함하고,

   상기 안전밸브장치는, 상기 과승압방지기능 이외에, 상기 케이스의 내압이 소정값 이하인 경우에도, 상기 케이스 내의 수소가스를 상기 전지의 외부로 누출시키기 위한 수소누출기능(hydrogen leakage function)을 가지는 것을 특징으로 하는 니켈수소축전지.
2. 제1항에 있어서,

   상기 케이스는 금속으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 니켈수소축전지.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 밸브내부공간을 형성하는 상기 밸브부재의 벽은, 상기 밸브내부공간의 수소가스가 수소 투과에 의하여 누출되도록 하는 수소투과부(hydrogen permeable part)를 포함하는 것을 특징으로 하는 니켈수소축전지.
4. 제3항에 있어서,

   상기 밸브부재의 수소투과부는, 상기 밸브내부공간으로 향하고 있는 내측접촉면적 및 외부공기에 노출되는 외측접촉면적을 증가시키기 위해 굽힘부(bend) 및 접힘부(fold) 중 하나 이상을 구비한 면적증대부를 포함하는 것을 특징으로 하는 니켈수소축전지.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,

   상기 밸브부재의 수소투과부는 그 주변부보다 얇은 박벽부(thin-walled portion)를 포함하는 것을 특징으로 하는 니켈수소축전지.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 밸브부재는 상기 케이스의 배출구멍 주위에 위치한 구멍주위부와 근접하여 유지되는 밀봉부를 포함하고,

   상기 안전밸브장치는, 상기 밀봉부의 밀봉면을 상기 밀봉부 자체의 탄성에 의해 상기 구멍주위부와 근접하여 유지시키고, 상기 케이스로부터 바깥쪽으로 돌출하는 상기 밀봉부의 소정의 높이를 유지시키기 위하여, 상기 밸브부재의 밀봉부를 상기 케이스의 구멍주위부에 가압시키는 유지부재를 포함하며,

   상기 밀봉부는, 상기 케이스의 내압이 소정값을 초과할 때에 발생되는 상기 밀봉부의 적어도 일부분의 탄성변형에 의해 상기 밀봉면과 상기 구멍주위부 사이에, 상기 배출구멍을 외부와 연통시키기 위한 연통로(communication passage)를 제공하기 위한 형상인 것을 특징으로 하는 니켈수소축전지.
7. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 밸브부재는 상기 가스배출구멍 주위의 상기 케이스의 일부분과 근접하여 유지되는 밀봉부를 포함하고,

   상기 밸브내부공간을 형성하는 벽은, 상기 밀봉부로부터 상기 케이스 밖으로 돌출하도록 형성되어, 상기 수소투과부로서의 역할을 하는 돌출벽인 것을 특징으로 하는 니켈수소축전지.
8. 제7항에 있어서,

   상기 돌출벽을 커버하는 캡부재를 더 포함하되, 상기 캡부재는 적어도 상기 밸브부재의 돌출벽의 외측면의 일부와 근접하여 배치되고,

   상기 캡부재는 상기 돌출벽의 외측면의 일부분을 노출시키기 위해 상기 캡부재를 관통하여 형성된 단일 또는 복수의 관통구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는 니켈수소축전지.
9. 제8항에 있어서,

   상기 밸브부재의 돌출벽과 상기 캡부재는 그 사이에 상기 캡부재의 관통구멍과 연통되는 갭을 제공하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 니켈수소축전지.
10. 제6항에 있어서,

    상기 밸브내부공간을 형성하는 밸브부재의 벽은, 상기 밸브내부공간의 수소가스가 수소 투과에 의하여 누출되도록 하는 수소투과부를 포함하고,

    상기 밸브부재의 수소투과부는, 상기 밸브내부공간으로 향하고 있는 내측접촉면적 및 외부공기에 노출되는 외측접촉면적을 증가시키기 위해 굽힘부 및 접힘부 중 하나 이상을 구비한 면적증대부를 포함하며,

    상기 면적증대부 및 상기 밀봉부는, 상기 구멍주위부에 대한 상기 케이스로부터의 외향돌출높이에 비해 상기 면적증대부가 상기 밀봉부보다 낮거나 같도록 성형되는 것을 특징으로 하는 니켈수소축전지.
11. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 밸브내부공간을 형성하는 상기 밸브부재의 벽은 2이상의 구성요소를 포함하고,

    상기 벽은 수소가스가 상기 구성요소들을 통해 상기 밸브내부공간으로부터 누출되도록 하기 위해 상기 구성요소들간의 계면(interface)을 포함하는 것을 특징으로 하는 니켈수소축전지.

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