KR20090042611A - Energy storing device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 에너지 저장장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 하우징의 측면에 내측 또는 외측 방향으로 높이를 갖는 영구변형부를 형성하여 내부에서 발생되는 압력에 의한 하우징의 변형을 방지할 수 있는 에너지 저장장치에 관한 것이다. The present invention relates to an energy storage device, and more particularly, an energy storage device capable of preventing deformation of the housing due to pressure generated therein by forming a permanent deformation part having a height in an inner side or an outer direction on a side of the housing. It is about.
일반적으로, 전기에너지를 저장하는 소자로는 전지(battery)와 커패시터(capacitor)가 대표적이다.In general, a battery and a capacitor are typical elements for storing electrical energy.
울트라 커패시터(Ultra Capacitor)는 슈퍼 커패시터(Super Capacitor)라고도 불리우며, 전해콘덴서와 이차전지의 중간적인 특성을 갖는 에너지저장장치로서 높은 효율, 반영구적인 수명특성으로 인해 이차전지와의 병용 및 대체가능한 차세대 에너지 저장장치이다.Ultra Capacitor, also called Super Capacitor, is an energy storage device with intermediate characteristics between an electrolytic capacitor and a secondary battery. It is a next generation energy that can be used and replaced with a secondary battery due to its high efficiency and semi-permanent life characteristics. Storage.
울트라 커패시터는 에너지 저장메커니즘에 따라 전기이중층 커패시터(EDLC; electric double layer capacitor)와 유사커패시터(pseudocapacitor)로 나눌수 있다.Ultracapacitors can be divided into electric double layer capacitors (EDLC) and pseudocapacitors according to energy storage mechanisms.
유사커패시터는 화학적 반응을 수반하지만, 전기적 거동은 마치 커패시터처 럼 거동하여 유사 커패시터라 칭하며, EDLC는 전극과 전해질 계면의 전기이중층에 전하가 흡착는 성질을 이용한다. Pseudocapacitors involve chemical reactions, but their electrical behavior behaves like capacitors and is called pseudocapacitors. EDLC uses the property of charge adsorption on the electrical double layer at the electrode and electrolyte interfaces.
EDLC는 활성탄소와 같이 표면적이 넓은 물질을 전극의 활물질로 하여 전극물질의 표면과 전해질의 접촉면에 전기이중층을 형성하게 된다. EDLC forms an electric double layer on the surface of the electrode material and the contact surface of the electrolyte by using a material having a large surface area such as activated carbon as an active material of the electrode.
즉, 전극과 전해질 용액의 경계면에서 서로 다른 극성을 갖는 전하층이 정전 효과에 의해 생성되는데, 이렇게 형성된 전하 분포를 전기이중층이라고 하며, 이와 같은 현상으로 마치 축전지에서와 같은 축전 용량을 갖게 된다.That is, charge layers having different polarities at the interface between the electrode and the electrolyte solution are generated by the electrostatic effect. The charge distribution thus formed is called an electric double layer, and as a result, it has the same capacitance as in a battery.
그러나, 전기이중층 커패시터의 경우 축전지와는 다른 충/방전 특성을 가지는데, 축전지의 경우 충/방전 과정동안 시간에 대한 전압 특성이 마치 고원과 같은 평탄형(Plateau)의 그래프 특성을 보임에 비해, 전기이중층 커패시터의 경우 충/방전 과정동안 시간에 대한 전압 특성이 선형적인 그래프 특성을 보인다.However, the electric double layer capacitor has different charge / discharge characteristics from the battery, whereas the voltage characteristics of the battery during charge / discharge are similar to those of the plateau, In the case of the electric double layer capacitor, the voltage characteristic with time shows a linear graph characteristic during the charge / discharge process.
따라서, 전기이중층 커패시터의 경우 전압을 측정함으로써 충/방전된 에너지의 양이 용이하게 계산될 수 있는 특성을 지닌다. Therefore, the electric double layer capacitor has a characteristic that the amount of charged / discharged energy can be easily calculated by measuring a voltage.
한편, 상기와 같은 전기이중층 커패시터는 전기를 저장하는 메커니즘이 화학반응을 이용하는 축전지와 달리 전해질의 계면에 형성되는 전기이중층에 전하를 저장하므로, 즉 물리적인 전하의 축적에 의한 축전현상을 이용하므로, 반복사용에 따른 열화현상이 없으며, 높은 가역특성과 긴 사용 수명을 가진다.On the other hand, the electric double layer capacitor as described above, because the mechanism for storing electricity stores the electric charge in the electric double layer formed at the interface of the electrolyte, unlike the storage battery using a chemical reaction, that is, because it uses the electrical storage by the accumulation of physical charge, No deterioration due to repeated use, high reversibility and long service life.
따라서, 유지보수(Maintenance)가 용이하지 않고 장기간의 사용 수명이 요구되는 에플리케이션(Application)에 대해서는 축전지 대체용으로 이용되기도 한다.Therefore, it may be used as a battery replacement for applications that are not easy to maintain and require a long service life.
한편, 상기와 같이 전기이중층 커패시터는 전극과 전해액 간의 계면에서 발 생되는 전기이중층에 전하를 흡/탈착하는 원리를 이용하므로 빠른 충방전 특성을 가지며, 이에 따라 이동통신 정보기기인 핸드폰, 노트북, PDA 등의 보조 전원으로서 뿐만 아니라, 고용량이 요구되는 전기자동차, 야간 도로 표시등, UPS(Uninterrupted Power Supply) 등의 주전원 혹은 보조 전원으로 매우 적합하다.On the other hand, as described above, the electric double layer capacitor has a fast charge / discharge characteristic because it uses the principle of absorbing / desorbing the electric double layer generated at the interface between the electrode and the electrolyte, and accordingly, a mobile communication information device such as a mobile phone, notebook, PDA Not only as an auxiliary power source, but also as a main power source or auxiliary power source such as electric vehicles, night road lights, UPS (Uninterrupted Power Supply), etc., in which high capacity is required.
이러한 다양한 용도를 가지는 전기이중층 커패시터의 전극은 넓은 비표면적을 통한 고에너지와, 낮은 비저항을 통한 고파워화, 그리고 계면에서의 전기화학 반응의 억제를 통한 전기화학적 안정성을 가지는 것이 주요한 과제이다.The electrodes of the electric double layer capacitor having such various uses have high energy through a large specific surface area, high power through low specific resistance, and electrochemical stability through suppression of an electrochemical reaction at an interface.
따라서, 현재 넓은 비표면적을 가지는 활성탄소 분말 혹은 활성탄소 섬유가 전극의 주재료로 가장 널리 이용되고 있으며, 이에 도전체를 혼합하거나 혹은 금속 가루의 분사코팅 방식을 이용하여 낮은 비저항을 구현하고 있다. Therefore, currently active carbon powder or activated carbon fiber having a large specific surface area is most widely used as a main material of the electrode, and a low specific resistance is realized by mixing a conductor or spray coating of metal powder.
또한, 다양한 방법을 통하여 전극 계면에서 발생하는 전기화학적 부반응을 억제하여 보다 안정적인 전극 물질을 연구 개발하고 있다.In addition, research and development of a more stable electrode material by suppressing the electrochemical side reactions occurring at the electrode interface through various methods.
한편, 상기 에너지 저장장치는 과전압과 같은 오용 또는 고온에서의 장기간 사용 시 전해질과 전극의 계면에서 진행된 반응의 부산물로서 기체가 발생하게 된다.On the other hand, the energy storage device generates gas as a by-product of the reaction that proceeds at the interface between the electrolyte and the electrode in the case of misuse such as overvoltage or prolonged use at high temperature.
이러한 기체의 발생으로 하우징 내부의 압력이 계속적으로 증가하게 되며, 경우에 따라서는 하우징의 취약한 부분에서 갑작스런 폭발을 야기하게 된다.The generation of these gases causes the pressure inside the housing to continue to increase, in some cases causing a sudden explosion in the vulnerable part of the housing.
그런데, 종래 에너지 저장장치의 경우, 외관을 형성하는 하우징이 단순한 판재 형태로 구성되어, 상기와 같은 내압 상승에 따른 부피팽창으로 인해 하우징의 측면부분에 변형이 발생되는 문제점이 있었다.By the way, in the case of the conventional energy storage device, the housing forming the appearance is configured in the form of a simple plate, there was a problem that the deformation occurs in the side portion of the housing due to the volume expansion caused by the internal pressure rise as described above.
또한, 복수의 에너지 저장장치를 모듈화하여 고전압, 고출력 특성을 발휘하도록 이용하는 경우, 단위 에너지 저장장치들이 각각 내압에 의해 부피변화를 일으키게 되면, 모듈의 케이스, 인쇄회로기판(PCB) 또는 기타 부재들에 압력이 인가되어 최종적으로는 제품을 구성하는 구성요소들의 변형 또는 파손을 일으켜, 그 고유의 기능을 상실하게 되는 문제점이 있었다.In addition, when a plurality of energy storage devices are modularized and used to exhibit high voltage and high output characteristics, when unit energy storage devices cause a volume change due to internal pressure, they may be applied to a case, a printed circuit board (PCB), or other members of the module. There is a problem in that pressure is applied to ultimately cause deformation or breakage of components constituting the product, thus losing its original function.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 하우징의 변형 방지를 위한 추가적인 부재를 설치하지 않고서도, 하우징 내부로부터 발생된 압력에 의한 하우징의 변형을 방지할 수 있는 에너지 저장장치를 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention, it is possible to prevent the deformation of the housing by the pressure generated from the inside of the housing without installing an additional member for preventing the deformation of the housing. To provide an energy storage device.
본 발명의 또 다른 목적은, 단순한 가공 공정에 의해 내부압력에 의한 하우징의 변형을 방지하는 구조를 형성할 수 있는 에너지 저장장치를 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide an energy storage device capable of forming a structure which prevents deformation of a housing due to internal pressure by a simple machining process.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 양극전극 및 음극전극과; 양극리드선 및 음극리드선과; 상기 양극전극과 음극전극 사이에 위치하여 본 양극전극과 음극전극을 분리하기 위한 분리막과; 상기 양극전극과 음극전극과 분리막을 수용하는 사각기둥 형상의 하우징과; 본 하우징 내에 수용되는 전해액과; 상기 양극리드선과 음극리드선이 각각 연결되는 양극단자 및 음극단자;를 포함하며, 상기 하우징의 측면에는 본 측면의 양 가장자리를 연결하는 기준면에 대해 내측 또는 외측 방향으로 높이를 갖는 가공에 의한 영구변형부가 형성되는 에너지 저장장치에 의해 달성된다.The object is, according to the present invention, an anode electrode and a cathode electrode; A positive lead wire and a negative lead wire; A separator disposed between the anode electrode and the cathode electrode to separate the cathode electrode and the cathode electrode; A housing having a rectangular pillar shape to accommodate the positive electrode, the negative electrode, and the separator; An electrolyte solution contained in the housing; And a positive electrode terminal and a negative electrode terminal to which the positive lead wire and the negative lead wire are respectively connected. The side of the housing includes a permanent deformation part having a height in the inner or outer direction with respect to a reference plane connecting both edges of the present side. Achieved by the energy storage device formed.
여기서, 상기 영구변형부는 상기 하우징의 측면에서 내측 방향으로 함몰 형성될 수 있다.Here, the permanent deformation portion may be formed recessed in the inward direction from the side of the housing.
여기서, 상기 영구변형부는 상기 하우징의 측면 중심부에 배치될 수 있다.Here, the permanent deformation portion may be disposed in the central portion of the side of the housing.
또한, 상기 영구변형부는 상기 하우징의 측면의 중심부에서 높이 방향을 따 라 연장 형성될 수 있다.In addition, the permanent deformation portion may extend along a height direction at the center of the side of the housing.
여기서, 상기 하우징의 측면 중심부와 하우징 측면 가장자리 사이에 또 다른 영구변형부가 추가적으로 형성될 수 있다.Here, another permanent deformation portion may be additionally formed between the side center portion of the housing and the side edge of the housing.
또한, 상기 하우징의 측면 중심부와 하우징 측면 가장자리 사이에 높이 방향을 따라 연장형성되는 또 다른 영구변형부가 추가적으로 형성될 수 있다.In addition, another permanent deformation portion extending along the height direction may be additionally formed between the side center portion of the housing and the side edge of the housing.
여기서, 상기 영구변형부의 함몰되는 깊이는 상기 하부하우징 두께의 10% 이상 200% 이하의 깊이로 형성될 수 있다.Here, the depth of the permanent deformation portion may be formed to a depth of 10% or more and 200% or less of the thickness of the lower housing.
바람직하게는, 상기 하우징의 높이 방향에 대해 수직한 평면에서의 상기 영구변형부의 단면은 호(弧)의 형상으로 형성될 수 있다.Preferably, the cross section of the permanent deformation portion in a plane perpendicular to the height direction of the housing may be formed in the shape of an arc.
본 발명에 의해, 하우징의 변형 방지를 위한 추가적인 부재를 설치하지 않고서도, 하우징 내부로부터 발생된 압력에 의한 하우징의 변형을 방지할 수 있다.According to the present invention, the deformation of the housing due to the pressure generated from the inside of the housing can be prevented without providing an additional member for preventing the deformation of the housing.
또한, 단순한 가공 공정에 의해 내부압력에 의한 하우징의 변형을 방지할 수 있다.In addition, the deformation of the housing due to internal pressure can be prevented by a simple machining process.
따라서, 동일한 무게 대비 높은 에너지 밀도를 갖는 에너지 저장장치의 형성이 가능하다.Thus, it is possible to form an energy storage device having a high energy density to the same weight.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the configuration of the present invention.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어는 사전적인 의미로 한정 해석되어서는 아니되며, 발명자는 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절히 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.Prior to this, the terms used in this specification and claims should not be construed in a dictionary sense, and the inventors may properly define the concept of terms in order to explain their invention in the best way. It should be construed as meaning and concept consistent with the technical spirit of the present invention.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예 및 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 존재할 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the configurations shown in the embodiments and drawings described herein are only preferred embodiments of the present invention, and do not represent all of the technical idea of the present invention, and various equivalents may be substituted for them at the time of the present application. It is to be understood that water and variations may exist.
도 1 은 본 발명에 따른 에너지 저장장치의 외관 사시도이며, 도 2 는 역학적 관점에서의 고정단 및 자유단을 포함하는 부재의 변형을 도시하는 개념도이며, 도 3 은 종래의 기술에 따른 하부하우징의 변형상태와 본 발명에 따른 하부하우징의 변형상태의 비교도이며, 도 4 는 본 발명에 따른 에너지 저장장치의 영구변형부를 나타내는 단면도이다.1 is an external perspective view of an energy storage device according to the present invention, FIG. 2 is a conceptual view illustrating a deformation of a member including a fixed end and a free end from a mechanical point of view, and FIG. 3 is a bottom housing according to the prior art. 4 is a cross-sectional view showing a deformation state and a deformation state of a lower housing according to the present invention, and FIG. 4 is a view showing a permanent deformation portion of an energy storage device according to the present invention.
본 발명에 따른 에너지 저장장치(100)는, 양극리드선이 연결된 양극전극과, 음극리드선이 연결된 음극전극과, 상기 양극전극과 음극전극 사이에 위치하여 본 양극전극과 음극전극을 분리하기 위한 분리막과, 상기 양극전극과 음극전극과 분리막을 수용하는 하우징과, 본 하우징(40, 50) 내에 수용되는 전해액과, 상기 양극리드선과 음극리드선이 각각 연결되는 양극단자(62) 및 음극단자(64)를 포함하며, 상기 하우징(40)의 측면에는 본 측면의 양 가장자리를 연결하는 기준면에 대해 내측 또는 외측 방향으로 높이를 갖는 가공에 의한 영구변형부(70)가 형성된다.The
본 발명에 따른 에너지 저장장치는 하우징(50, 40)과 본 하우징(50, 40) 내 에 내장되는 양극전극과 음극전극을 포함한다.Energy storage device according to the present invention includes a housing (50, 40) and the positive electrode and the negative electrode embedded in the housing (50, 40).
상기 양극전극은 금속성의 집전체와 다공성 활성탄으로 구성된 활물질층을 포함하며, 그 일 측에는 상기 양극리드선이 연결된다.The anode electrode includes an active material layer composed of a metallic current collector and porous activated carbon, and one side of the cathode electrode is connected to the cathode lead wire.
상기 집전체는 통상 금속 포일(Foil)의 형태로 구성되며, 상기 활물질층은 상기 금속 집전체의 양면에 넓게 도포 코팅된 형태로 구성된다.The current collector is usually configured in the form of a metal foil, and the active material layer is configured in the form of a wide coating coating on both sides of the metal current collector.
상기 양극리드선이 연결되는 상기 집전체 부분에는 상기 활물질층이 제거되는 것이 바람직하다.Preferably, the active material layer is removed from the current collector portion to which the positive lead wire is connected.
상기와 같이 상기 리드선이 별개의 구성으로 제작되어 상기 집전체에 연결될 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 상기 리드선과 상기 집전체가 일체로 형성될 수도 있다.As described above, the lead wire may be manufactured in a separate configuration and connected to the current collector, but is not limited thereto. The lead wire and the current collector may be integrally formed.
상기 활물질층은 양극 및 음극의 전기에너지를 저장하는 부분이며, 상기 집전체는 활물질층으로부터 방출되거나 공급되는 전하의 이동통로 역할을 한다. The active material layer is a portion for storing the electrical energy of the positive electrode and the negative electrode, the current collector serves as a movement passage of the charge discharged or supplied from the active material layer.
한편, 순차적으로 적층된 상기 양극 및 음극의 전극 사이에는 본 양극전극과 음극전극 사이의 전자 전도를 제한하기 위한 분리막이 배치되고 상기 하우징(50, 40) 내에는 전해액이 충진된다. Meanwhile, a separator for limiting electron conduction between the anode and cathode electrodes is disposed between the sequentially stacked electrodes of the anode and cathode, and an electrolyte is filled in the
여기서, 상기 다공성의 활성물질층은 마이크로적으로 넓은 표면적을 가지며, 상기 양극전극과 음극전극에 동일하게 활물질로 작용되어 그 각 표면이 상기 전해액과 접촉하게 된다.In this case, the porous active material layer has a micro surface area, and acts as an active material on the positive electrode and the negative electrode so that each surface thereof comes into contact with the electrolyte.
상기 전극들에 전압이 가해지면 상기 전해액에 포함된 양이온 및 음이온이 각각 양극전극과 음극전극으로 이동하여 상기 다공성 활물질층의 세부 기공으로 침 투하게 된다.When voltage is applied to the electrodes, the positive and negative ions contained in the electrolyte move to the positive electrode and the negative electrode, respectively, to infiltrate into the pores of the porous active material layer.
상기 하우징(40, 50) 중 하부하우징(40)은 금속성 재질로 구성될 수 있으며, 바람직하게는 알루미늄 또는 그 합금으로 구성된다.The
상기 하부하우징(40)은 상기 양극/음극 전극과 본 양극/음극 전극들을 전기적으로 분리하기 위한 상기 분리막과 상기 리드선들을 수용하기 위한 구성요소이다.The
상부하우징(50)은 상기 하부하우징(40)의 상부에서 본 하부하우징(40)과 결합되며, 상기 상부하우징(50) 역시 금속성 재질로 구성될 수 있으며, 바람직하게는 알루미늄 또는 그 합금으로 구성된다.The
상기 상부하우징(50)에는 상기 양극리드선과 음극리드선이 각각 연결되는 양극단자(62) 및 음극단자(64)가 결합 설치된다.The
여기서, 상기 양극단자(62) 및 음극단자(64)의 외면에는 나사산이 가공될 수 있으며, 상기 나사산이 가공된 양극/음극 단자(62, 64)가 상기 상부하우징(50)의 하부로부터 삽입되어 너트(63, 65)에 의해 상기 상부하우징(50)에 고정될 수 있다.Here, the outer surface of the
바람직하게는, 상기 상부하우징(50)의 일측에는 상기 에너지 저장장치 내의 증가된 압력을 배출하기 위한 압력배출부(66)가 추가적으로 설치될 수 있다. Preferably, one side of the
여기서, 상기 영구변형부(70)는 상기 하부하우징(40)의 측면에서 내측 방향으로 함몰 형성될 수 있다.Here, the
상기 영구변형부(70)는 상기 하부하우징(40) 내부에 수용되어 있는 구성요소들로부터 발생된 온도상승에 따른 내부 압력상승에 의해, 상기 하부하우징(40)으로 전달된 압력에 의한 변형을 방지하는 역할을 수행하는 구성요소로서, 상기 하부하우징(40)의 제작시에 프레싱 공정을 통하여 형성될 수 있다.The
여기서, 상기 영구변형부(70)를 형성하여 상기 하부하우징(40)의 강도를 향상시키는 원리에 대해 이해를 도울 수 있도록 도 4 를 참조하여, 역학적인 관점에서 상세하게 설명하기로 한다.Here, with reference to FIG. 4, the
도 4 는 지지단에 고정되어 있는 부재(105)에 일정한 힘(F)이 작용했을 때의 변형을 나타내는 단면도이다.4 is a cross-sectional view showing deformation when a constant force F is applied to the
여기서, 상기 부재(105)가 일정한 힘(F)을 본 부재(105)의 전체 면적에 걸쳐 받았을 경우, 힘의 분포는 본 부재(105)의 전체 면적에 동일하게 전해지며, 지지단에 고정되는 고정단(A)과 근접한 거리에 위치하는 부분보다 고정단(A)로부터 가장 멀리 떨어져 있는 자유단(B)에 보다 큰 굽힘모메트가 작용하게 되어 변형량 역시 증가하게 된다.Here, when the
이때, 상기 부재(105)에 전달된 힘이 본 부재(105)가 갖는 탄성변형 범위를 넘어설 경우, 상기 부재(105)에는 영구변형(Permanent Deformation)이 발생하게 된다.At this time, when the force transmitted to the
상기에서 알 수 있듯이, 부재(105)의 변형은 고정단(A)에 근접할 수록 변형량이 감소하며, 고정단(A)으로부터 가장 멀리 이격되는 부분인 자유단(B)에서 변형량이 가장 크게 나타난다. As can be seen from the above, the deformation of the
한편, 양측이 고정단에 의해 지지되는 부재에 있어서는, 상기 부재에 일정한 힘이 가해졌을 경우, 부재의 양측에 위치한 고정단으로부터 가장 멀리 이격되어 있 는 부분인 부재의 중심부가 가장 큰 굽힘모멘트를 받게 되어 변형량 역시 가장 크게 발생하게 된다.On the other hand, in a member supported on both sides by a fixed end, when a constant force is applied to the member, the center of the member, which is the part farthest from the fixed end located on both sides of the member, receives the greatest bending moment. As a result, the deformation amount is also the greatest.
본 발명에 따른 에너지 저장장치(100)의 하부하우징(40)의 경우, 하부하우징(40)의 측면에 전달되는 일정한 힘이 존재한다면, 전술한 바와 같이, 사각기둥을 이루는 가장자리부분이 고정단의 기능을 발휘하게 되며, 본 가장자리부분에서 가장 멀리 이격되어 있는 측면의 중심부에서 가장 큰 변형이 발생하게 된다.In the case of the
즉, 상기 상/하부 하우징(40, 50) 내부로부터 전달되는 압력에 의한 변형에 가장 취약한 부분은 하우징 측면의 중심부라고 할 수 있다.That is, the part most vulnerable to deformation due to pressure transmitted from the inside of the upper and
도 5 의 (a)는 일반적인 에너지 저장장치의 하부하우징(40)의 일측면에 일정한 힘(F)이 인가되었을 경우, 그 변형폭(d1)을 예시하는 단면도이며, 도 5 (b)는 본 발명에 따른 에너지 저장장치(100)의 하부하우징(40)의 일측면에 일정한 힘(F)이 인가되었을 경우, 그 변형폭(d2)를 예시하는 단면도이다.FIG. 5A is a cross-sectional view illustrating a deformation width d1 when a constant force F is applied to one side of the
도 5 (a)의 경우, 인가되는 내부압력의 크기(F)에 따라 하부하우징(40)의 측면이 변형되며, 그 변형량(d1) 또한 중심부에서 최대가 된다.In the case of FIG. 5A, the side surface of the
도 5 (b)의 처럼, 하부하우징(40) 측면의 중심부에 내측 방향을 향한 영구변형부(70)를 형성하면, 이러한 영구변형에 의한 잔류응력에 의해 상기 하부하우징(40)의 측면 중심부에 일종의 고정단을 설치한 것과 유사한 효과를 발휘하게 되어, 내부압력에 의한 외측 방향으로의 측면 변형에 저항하게 된다. As shown in FIG. 5 (b), when the
이러한 경우, 내부압력에 따라 하부하우징(40)이 변형되는 단면 형태는 도 5 (b)와 같이 나타나며, 도 5 (a) 에서 발생한 최대 변형량(d1)보다 그 전체적인 최 대 변형량(d2)이 작게 됨을 알 수 있다.In this case, the cross-sectional shape in which the
여기서, 상기 영구변형부(70)는 상기 하부하우징(40)의 측면 중심부에 배치되는 것이, 하부하우징(40)의 내부압력에 의한 변형에 저항하는 효과를 극대화시킬 수 있다.Here, the
한편, 도 3 및 도 7 에 도시된 바와 같이, 상기 영구변형부(70)는 상기 하부하우징(40)의 측면의 중심부에 배치되거나 또는 측면 중심부에서 높이 방향을 따라 연장 형성될 수도 있다.Meanwhile, as illustrated in FIGS. 3 and 7, the
바람직하게는, 상기 영구변형부(70)는 상기 하부하우징(40)의 측면의 중심부에서 높이방향을 따라 길게 연장될수록 내부압력에 대한 저항력을 증대시킬 수 있지만, 구성될 에너지 저장장치(100)의 하우징 판재 두께에 따라 선택적으로 높이를 변화시켜 채용할 수 있다.Preferably, the
바람직하게는, 도 6 에서와 같이, 상기 영구변형부(70)의 함몰되는 깊이(d4)는 상기 하부하우징(40) 두께(d3)의 10% 이상 200% 이하의 깊이로 형성될 수 있다.Preferably, as shown in FIG. 6, the recessed depth d4 of the
여기서, 상기 영구변형부(70)의 함몰 깊이(d4)가 상기 하부하우징(40) 두께(d3)의 10% 미만으로 형성되면, 내부압력에 대한 저항력이 미비하게 되며, 상기 영구변형부(70)의 함몰 깊이(d4)가 상기 하부하우징(40) 두께(d3)의 200%를 초과하면, 상기 영구변형부(70)가 형성되는 하부하우징(40) 부분이 파열될 수 있다. Here, when the recessed depth d4 of the
또한, 상기 하부하우징(40)의 높이 방향에 대해 수직한 평면에서의 상기 영구변형부(70)의 단면은 호(弧)의 형상으로 형성될 수 있다.In addition, the cross section of the
여기서, 상기 영구변형부(70)의 형상은 여러 형상으로 마련될 수 있지만, 가 공의 용이성을 증대시키고, 가공시의 상기 하부하우징(40)의 파열을 방지하기 위하여 상기 영구변형부(70)의 단면은 호(弧)의 형상으로 마련되는 것이 바람직하다.Here, the shape of the
도 7 및 도 8 은 본 발명에 따른 에너지 저장장치에 또 다른 영구변형부가 형성된 외관사시도이다. 7 and 8 are an external perspective view of the permanent storage is formed in the energy storage device according to the present invention.
도 7 의 경우, 전술한 바와 같이 에너지 저장장치(100)의 내부압력에 의한 하부하우징(40)의 변형을 방지하기 위해 하부하우징(40) 측면의 중심부에 배치된 영구변형부(70) 이외에 상기 하부하우징(40) 중심부와 상기 하부하우징(40)의 측면 가장자리사이에 또 다른 영구변형부(70-1)가 추가적으로 형성된 상태이다.7, in addition to the
또는 도 8 의 경우와 같이, 상기 하부하우징(40)의 측면 중심부와 하부하우징(40) 측면 가장자리 사이에 높이 방향을 따라 연장형성되는 또 다른 영구변형부(70)가 추가적으로 형성될 수도 있다.Alternatively, as shown in FIG. 8, another
상기처럼, 복수의 영구변형부(70, 70-1)를 형성할 경우, 고정단의 역할을 수행하는 부분이 증가함으로써, 단일의 영구변형부(70)를 형성하는 것보다 내부압력에 대한 저항력이 증대될 수 있다.As described above, when forming a plurality of
여기서, 영구변형부(70, 70-1)의 갯수 및 형상은 상기 울트라 캐패시터(100)의 사용환경 및 요구되는 내구성에 따라 선택적으로 형성 가능하다.Here, the number and shape of the
이상, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 기술적 사상은 이러한 것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 본 발명의 기술적 사상과 하기 될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 실시가 가능할 것이다.As mentioned above, although the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, the technical idea of the present invention is not limited thereto, and a person having ordinary skill in the art to which the present invention pertains, Various modifications and variations may be made without departing from the scope of the appended claims.
도 1 은 본 발명에 따른 에너지 저장장치의 외관 사시도이며, 1 is an external perspective view of an energy storage device according to the present invention;
도 2 는 역학적 관점에서의 고정단 및 자유단을 포함하는 부재의 변형을 도시하는 개념도이며, 2 is a conceptual diagram showing a deformation of a member including a fixed end and a free end from a mechanical point of view,
도 3 은 종래의 기술에 따른 하부하우징의 변형상태와 본 발명에 따른 하부하우징의 변형상태의 비교도이며, 3 is a comparison of the deformation state of the lower housing according to the prior art and the deformation state of the lower housing according to the present invention,
도 4 는 본 발명에 따른 에너지 저장장치의 영구변형부를 나타내는 단면도이며,4 is a cross-sectional view showing a permanent deformation portion of the energy storage device according to the present invention;
도 5 및 도 6 은 본 발명에 따른 에너지 저장장치에 다른 실시예의 영구변형부가 형성된 상태를 도시하는 외관사시도이며,5 and 6 is an external perspective view showing a state in which the permanent deformation portion of another embodiment is formed in the energy storage device according to the present invention,
도 6 은 본 발명에 따른 에너지 저장장치에 추가적인 영구변형부가 형성된 상태를 도시하는 외관사시도이다.6 is an external perspective view showing a state in which an additional permanent deformation part is formed in the energy storage device according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
40: 하부하우징 50: 상부하우징 40: lower housing 50: upper housing
62: 양극단자 64: 음극단자 62: positive terminal 64: negative terminal
66: 압력배출부 70: 영구변형부 66: pressure discharge part 70: permanent deformation part
70-1: 추가 영구변형부70-1: Additional permanent deformation
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