KR20130010189A - 벤트부가 형성된 단자판 및 그를 갖는 전기화학 에너지 저장장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 벤트부가 형성된 단자판 및 그를 갖는 전기화학 에너지 저장장치에 관한 것으로, 외부 진동이나 축전 소자 구동 시 발생하는 가스를 외부로 효과적으로 배출하면서 축전 소자와 단자판 간의 유격 발생을 억제하고 전기화학 에너지 저장장치의 변형을 최소화하기 위한 것이다. 본 발명에 따른 전기화학 에너지 저장장치는 축전 소자, 케이스 및 단자판을 포함한다. 여기서 축전 소자는 전기화학 에너지를 저장한다. 케이스는 한 쪽에 개방부가 형성되어 있고, 개방부를 통하여 축전 소자가 내장된다. 그리고 단자판은 단자판 몸체와 벤트부를 구비한다. 단자판 몸체는 케이스의 개방부를 향하는 제1 면과, 제1 면에 반대되며 외부로 노출되는 제2 면을 갖고, 케이스의 개방부를 봉합하고, 케이스에 내장된 축전 소자를 외부와 전기적으로 연결하며 탄성을 갖는다. 벤트부는 단자판 몸체를 관통하여 단자판 몸체에 일체로 형성되며, 케이스 내부에서 발생되는 가스로 인해 케이스의 내부 압력이 일정 압력 이상이 되면 단자판 몸체의 탄성에 의해 개방되어 가스를 케이스 밖으로 배출한다.

Description

벤트부가 형성된 단자판 및 그를 갖는 전기화학 에너지 저장장치{Terminal plate forming vent unit and electrochemical energy storage device}
본 발명은 전기화학 에너지 저장장치(electrochemical energy storage device)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외부 진동이나 축전 소자 구동 시 발생하는 가스를 외부로 효과적으로 배출시킬 수 있는 벤트부가 형성된 단자판 및 그를 갖는 전기화학 에너지 저장장치에 관한 것이다.
전해 콘덴서, 슈퍼 커패시터(Super Capacitor), 전기 이중층 커패시터(Electric Double Layer Capacitor; EDLC), 리튬 이온 커패시터(Lithium Ion Capacitor; LIC) 등과 같은 전기화학 에너지 저장장치는 그 형태에 따라 파우치형, 캔형 등이 있다. 캔형은 원통형, 각형을 포함한다.
이러한 캔형의 전기화학 에너지 저장장치는 전기화학 에너지를 저장하는 축전 소자가 개방부를 통하여 케이스 내에 수용되고, 단자판에 의해 케이스의 개방부가 봉합된다. 케이스는 개방부가 형성된 쪽의 반대쪽에, 즉 케이스의 바닥면에 안전 벤트가 형성된다.
이러한 안전 벤트는 박판의 형상으로 정상적으로 전기화학 에너지 저장장치가 동작할 때는 케이스에 내장된 축전 소자를 지지하는 기능을 수행한다. 또한 안전 벤트는 케이스의 내부 압력이 압력 이상이 되면 변형되어 케이스의 내부 압력을 조절하는 기능을 수행한다. 즉 축전 소자를 사용함에 따라 케이스 내에 가스가 발생하게 되고, 발생된 가스로 인해 케이스의 내부 압력은 점차적으로 높아지게 된다. 케이스의 내부 압력이 일정 압력 이상이 되면, 안전 벤트가 변형되어 케이스 내부의 가스를 외부로 배출시켜 케이스의 내부 압력을 조절한다. 이때 안전 벤트는 케이스의 바닥면 쪽을 향하여 볼록하게 변형된다.
이와 같이 안전 벤트가 변형되더라도 실제 전기화학 에너지 저장장치의 전기화학적 특성에 영향을 미치는 것은 아니다. 하지만 안전 벤트가 케이스의 바닥면 쪽을 향하여 볼록하게 변형되면서, 케이스에 내장된 축전 소자를 안정적으로 지지할 수 없게 된다.
이로 인해 축전 소자가 안정적으로 지지되지 못하면, 외부의 진동 등에 의해서 쉽게 축전 소자가 흔들리기 때문에, 단자판과 유격이 발생하게 된다. 단자판과 축전 소자 간에 유격이 발생되면, 축전 소자의 전기화학적 특성이 열화(deterioration)되어 전기화학 에너지 저장장치의 수명을 단축시키게 된다.
그리고 안전 벤트가 케이스의 바닥면 쪽을 향하여 볼록하게 변형되는 과정에서 축전 소자에 물리적인 스트레스를 작용하고 이로 인해 축전 소자를 구성하는 양극 집전체, 음극 집전체 또는 세퍼레이터가 손상되는 문제가 발생될 수 있다.
또한 안전 벤트가 케이스의 바닥면 쪽을 향하여 볼록하게 변형될 수 있기 때문에, 해당 전기화학 에너지 저장장치를 사용하는 전자기기의 경우 전기화학 에너지 저장장치의 변형에 따른 크기 변화를 고려하여 전기화학 에너지 저장장치의 설치 공간을 확보해 주어야 한다. 이로 인해 전자기기의 크기가 필요 이상으로 커지는 문제가 발생될 수 있다.
따라서 본 발명의 목적은 외부 진동이나 축전 소자 구동 시 발생하는 가스를 외부로 효과적으로 배출하면서 축전 소자와 단자판 간의 유격 발생을 억제할 수 있는 벤트부가 형성된 단자판 및 그를 갖는 전기화학 에너지 저장장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 외부 진동이나 축전 소자 구동 시 발생하는 가스를 외부로 효과적으로 배출하면서 전기화학 에너지 저장장치를 구성하는 요소에 물질적인 스트레스가 작용하는 것을 최소화할 수 있는 벤트부가 형성된 단자판 및 그를 갖는 전기화학 에너지 저장장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 외부 진동이나 축전 소자 구동 시 발생하는 가스를 외부로 효과적으로 배출하면서 전기화학 에너지 저장장치의 변형을 최소화할 수 있는 벤트부가 형성된 단자판 및 그를 갖는 전기화학 에너지 저장장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 전기화학 에너지 저장장치의 구조를 간소화할 수 있는 벤트부가 형성된 단자판 및 그를 갖는 전기화학 에너지 저장장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 단자판 몸체 및 벤트부를 구비하는 전기화학 에너지 저장장치용 단자판을 제공한다. 상기 단자판 몸체는 케이스의 개방부를 향하는 제1 면과, 상기 제1 면에 반대되며 외부로 노출되는 제2 면을 갖고, 상기 케이스의 개방부를 봉합하고, 상기 케이스에 내장된 축전 소자를 외부와 전기적으로 연결하는 단자부가 형성되고 탄성을 갖는다. 그리고 상기 벤트부는 상기 단자판 몸체를 관통하여 상기 단자판 몸체에 일체로 형성되며, 상기 케이스 내부에서 발생되는 가스로 인한 상기 케이스의 내부 압력이 일정 압력 이하인 경우 상기 단자판 몸체의 탄성에 의해 닫히고, 상기 일정 압력 이상인 경우 상기 단자판 몸체의 탄성에 의해 열려 가스를 상기 케이스 밖으로 배출한다.
본 발명에 따른 전기화학 에너지 저장장치용 단자판에 있어서, 상기 벤트부는 가스 유도부 및 개폐부를 구비한다. 상기 가스 유도부는 상기 제1 면에 비해서 상기 제2 면 쪽으로 갈수록 내경이 작아지고, 상기 케이스 내부의 가스의 배출 방향을 유도한다. 그리고 개폐부는 상기 가스 유도부의 상단과 연결되어 상기 제2 면으로 관통되어 형성되며, 상기 제1 면에서 상기 제2 면 방향으로 작용하는 압력이 일정 압력 이하인 경우 상기 단자판 몸체의 탄성에 의해 닫히고, 상기 일정 압력 이상인 경우 상기 단자판 몸체의 탄성에 의해 열려 가스를 상기 제2 면 밖으로 배출한다.
본 발명에 따른 전기화학 에너지 저장장치용 단자판에 있어서, 상기 가스 유도부는 유입구, 유출구 및 안내구를 구비한다. 상기 유입구는 상기 제1 면에 형성되며 가스가 유입된다. 상기 유출구는 상기 유입구와 연결되어 상기 단자판 몸체의 내부에 형성되어 상기 개폐부와 연결되며, 상기 유입구로 유입된 가스를 상기 개폐부로 전달한다. 그리고 상기 안내구는 상기 유입구와 상기 유출구를 연결하며, 상기 유입구에서 상기 유출구쪽으로 내경이 연속적으로 좁아지는 형태로 형성되고, 상기 유입구로 유입된 가스를 상기 유출구쪽으로 이동하도록 안내한다.
본 발명에 따른 전기화학 에너지 저장장치용 단자판에 있어서, 상기 개폐부는 일정 내경을 갖도록 형성될 수 있다. 또한 상기 단자판 몸체에는 적어도 하나의 상기 벤트부가 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 전기화학 에너지 저장장치용 단자판에 있어서, 상기 벤트부는 상기 단자판 몸체에 복수 개가 형성되며, 상기 단자판 몸체의 중심에서 멀어질수록 상기 벤트부의 개폐부의 내경이 증가하게 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 전기화학 에너지 저장장치용 단자판에 있어서, 상기 벤트부는 상기 단자판 몸체의 제2 면에 대해서 경사지게 형성될 수 있다.
본 발명은 또한, 축전 소자, 케이스 및 단자판을 구비하는 전기화학 에너지 저장장치를 제공한다. 상기 축전 소자는 전기화학 에너지를 저장한다. 상기 케이스는 한 쪽에 개방부가 형성되어 있고, 상기 개방부를 통하여 상기 축전 소자가 내장된다. 그리고 상기 단자판은 단자판 몸체와 벤트부를 구비한다. 상기 단자판 몸체는 상기 케이스의 개방부를 향하는 제1 면과, 상기 제1 면에 반대되며 외부로 노출되는 제2 면을 갖고, 상기 케이스의 개방부를 봉합하고, 상기 케이스에 내장된 축전 소자를 외부와 전기적으로 연결하는 단자부가 형성되고 탄성을 갖는다. 그리고 상기 벤트부는 상기 단자판 몸체를 관통하여 상기 단자판 몸체에 일체로 형성되며, 상기 케이스 내부에서 발생되는 가스로 인해 상기 케이스의 내부 압력이 일정 압력 이상이 되면 상기 단자판 몸체의 탄성에 의해 개방되어 가스를 상기 케이스 밖으로 배출한다.
본 발명에 따른 전기화학 에너지 저장장치에 있어서, 상기 축전 소자는 전해 콘덴서, 슈퍼 커패시터, 전기이중층 커패시터, 리튬이온 커패시터 중에 하나일 수 있다.
본 발명에 따르면, 고무 소재의 단자판에 일체로 벤트부가 형성되기 때문에, 케이스 내부에서 발생되는 가스로 인해 케이스의 내부 압력이 일정 압력 이상이 되면, 벤트부가 개방되어 가스를 외부로 효과적으로 배출시킬 수 있다. 이때 단자판이 갖는 탄성에 의해 벤트부만이 개폐되면서 가스를 외부로 배출하고, 외형적인 구조는 가스 배출 전후 동일한 형태를 갖기 때문에, 축전 소자와 단자판 간의 유격 발생을 억제할 수 있다.
단자판이 갖는 탄성에 의해 벤트부만이 개폐되면서 가스를 외부로 배출하고, 외형적인 구조는 가스 배출 전후 동일한 형태를 갖기 때문에, 전기화학 에너지 저장장치를 구성하는 요소에 물질적인 스트레스가 작용하는 것을 최소화하고, 전기화학 에너지 저장장치의 변형을 최소화할 수 있다.
본 발명에 따른 전기화학 에너지 저장장치는 단자판에 벤트부가 일체로 형성되기 때문에, 안전 벤트를 별도로 설치하는 것과 비교하여 전기화학 에너지 저장장치의 구조를 간소화할 수 있고, 이를 통하여 제조 공정을 단순화할 수 있는 이점도 있다.
그리고 단자판에 복수의 벤트부를 형성하면, 복수의 벤트부를 통하여 가스를 분산하여 외부로 배출할 수 있는 압력 분산 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 벤트부가 형성된 단자판을 갖는 전기화학 에너지 저장장치를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 "A"부분의 확대도이다.
도 3은 도 1의 단자판을 보여주는 평면도이다.
도 4은 본 발명의 제2 실시예에 따른 벤트부가 형성된 단자판을 보여주는 평면도이다.
도 5는 도 4의 5-5선 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 벤트부가 형성된 단자판을 보여주는 단면도이다.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
또한 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 하나의 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
제1 실시예
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 벤트부가 형성된 단자판을 갖는 전기화학 에너지 저장장치를 보여주는 도면이다. 도 2는 도 1의 "A"부분의 확대도이다. 그리고 도 3은 도 1의 단자판을 보여주는 평면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장장치(100)는 축전 소자(10), 케이스(20) 및 단자판(30)을 포함하며, 단자판(30)에는 단자부(40)가 설치되어 있다. 축전 소자(10)는 전기화학 에너지를 저장한다. 케이스(20)는 한 쪽에 개방부가 형성되어 있고, 개방부를 통하여 축전 소자(10)가 내장된다. 그리고 단자판(30)은 단자판 몸체(31)와 벤트부(33)를 구비한다. 단자판 몸체(31)는 케이스(20)의 개방부를 봉합하고, 축전 소자(10)를 외부와 전기적으로 연결하며 탄성을 갖는다. 벤트부(33)는 단자판 몸체(31)를 관통하여 단자판 몸체(31)에 일체로 형성되며, 케이스(20) 내부에서 발생되는 가스로 인한 케이스(20)의 내부 압력이 일정 압력 이하인 경우 단자판 몸체(31)의 탄성에 의해 닫히고, 일정 압력 이상인 경우 단자판 몸체(31)의 탄성에 의해 열려 가스를 케이스(20) 밖으로 배출한다.
이와 같은 제1 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장장치(100)에 대해서 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
축전 소자(10)는 전기화학 에너지를 저장하며, 전기에너지를 화학에너지로 혹은 화학에너지를 전기에너지로 변환한다. 이러한 축전 소자(10)는 자동차 등에서 파워로 이용하기 위한 전기화학 에너지를 저장할 수 있는 장치라면 제한 없이 적용될 수 있다. 축전 소자(10)는 그 사용 목적에 따라 수십 내지 수백 uF(마이크로 패럿)의 전기용량을 갖는 전해 콘덴서, 수 패럿의 전기용량을 갖는 슈퍼 커패시터, 100F 이상의 전기용량을 가질 수 있는 전기이중층 커패시터, 리튬 이온 커패시터 등이 될 수 있다.
이러한 축전 소자(10)는 원통형 형상으로 이루어지거나 또는 4각기둥, 5각기둥, 6각기둥 등의 각주형 형상으로 이루어질 수 있다. 그리고 축전 소자(10)의 중심부에 연직방향으로 형성된 홀(11)은 권심 공간으로, 축전 소자(10) 제작을 위해 필요한 공간이다. 도시하지 않았지만, 축전 소자(10)는 양극 집전체를 구비하는 양극부, 음극 집전체를 구비하는 음극부, 세퍼레이터(separator; 분리기) 및 전해질을 포함한다.
케이스(20)는 개방부를 통하여 삽입되는 축전 소자(10)를 내장한다. 케이스(20) 내부에는 축전 소자(10) 뿐만 아니라 축전 소자(10)에서 발생하는 가스 등도 함께 존재하게 되므로, 케이스(20)의 소재로는 가벼우면서도 가스 등에 의한 부식의 영향이 적은 알루미늄 또는 알루미늄 합금이 사용될 수 있다. 케이스(20)의 형상은 일반적으로 축전 소자(10)의 형상에 대응하는 형상으로 이루어진다. 예를 들어 축전 소자(10)가 원통형일 경우 케이스(20)도 원통형이 되며, 축전 소자(10)가 4각기둥과 같은 각주형 형상일 경우 케이스(20)도 각주형이 될 수 있다. 또는 축전 소자(10)가 원통형이고 케이스(20)가 각주형이거나, 케이스(20)가 각주형이고 축전 소자(10)가 원통형일 수 있다.
단자판(30)은 케이스(20) 상단의 개방 부을 봉합하도록 설치되며, 축전 소자(10)의 내부와 외부를 차단시킨다. 단자판(30)으로는 탄성이 있는 고무 소재가 사용될 수 있다. 예컨대 고무 소재로는 에틸렌프로필렌 공중합체(EPT), 에틸렌프로필렌디엔 공중합체(EPDM) 등의 올레핀계 합성 고무, 실리콘 고무, 불소 고무 등이 사용될 수 있다. 이때 개방부에 가까운 케이스(20)의 상단부를 안쪽으로 눌러 변형하고, 케이스(20)의 변형에 의해 마련된 부분에 단자판(30)을 탑재시킨 상태에서, 케이스(20)의 단부를 단자판(30)의 외곽쪽으로 절곡하여 단자판(30)에 밀착시킴으로써, 축전 소자(100가 내장된 케이스(20)의 내부는 봉합된다.
그리고 단자부(40)는 단자판(30)은 고정 설치되며, 케이스(20) 내부의 축전 소자(10)와 외부 부하단을 전기적으로 연결한다. 단자부(40)는 축전 소자(10)에서 연장되어 단자판(30) 상부로 돌출된 단자들(41)과, 단자들(41) 각각에 연결되는 리드선들(43)을 포함하며, 리드선들(43)이 외부의 부하단에 전기적으로 연결된다.
특히 단자판(30)은 전술된 바와 같이 단자판 몸체(31)와 벤트부(33)를 구비한다. 단자판 몸체(30)는 케이스(20)의 개방부를 향하는 제1 면(31a)과, 제1 면(31a)에 반대되며 외부로 노출되는 제2 면(31b)을 갖는다. 단자판 몸체(31)는 케이스(20)의 개방부를 봉합하고, 케이스(20)에 내장된 축전 소자(10)를 외부와 전기적으로 연결하며 탄성을 갖는다. 벤트부(33)는 단자판 몸체(31)를 관통하여 단자판 몸체(31)에 일체로 형성되며, 케이스(20) 내부에서 발생되는 가스로 인해 케이스(20)의 내부 압력이 일정 압력 이상이 되면 개방되어 가스를 케이스(20) 밖으로 배출한다.
이때 단자판 몸체(31)는 케이스(20)의 형태에 대응되게 원판, 사각판, 오각판, 육각판 등의 형태를 가질 수 있다. 도 3에서는 원판 형태의 단자판 몸체(31)를 도시하였다. 단자판 몸체(31)는 제1 면(31a)과 제2 면(31b)이 실질적으로 평행한 형태로 제조될 수 있다.
벤트부(33)는 제1 면(31a)과 제2 면(31b)을 수직으로 관통하는 방향으로 형성될 수 있다. 벤트부(33)는 가스 유도부(35) 및 개폐부(37)를 포함한다. 가스 유도부(35)는 제1 면(31a)에 비해서 제2 면(31b) 쪽으로 갈수록 내경이 작아지고, 케이스(20) 내부의 가스의 배출 방향을 유도한다. 개폐부(37)는 가스 유도부(35)의 상단과 연결되어 제2 면(31b)으로 관통되어 형성된다. 이때 가스 유도부(35)는 단자판 몸체(31)에 작용하는 압력에 무관하게 항상 개방된 상태를 유지한다. 반면에 개폐부(37)는 제1 면(31a)에서 제2 면(31b) 방향으로 작용하는 압력이 일정 압력 이하인 경우 단자판 몸체(31)의 탄성에 의해 닫히고, 일정 압력 이상인 경우 단자판 몸체(31)의 탄성에 의해 열려 가스를 제2 면(31b) 밖으로 배출한다.
이때 가스 유도부(35)는 유입구(32), 유출구(34) 및 안내구(36)를 포함한다. 유입구(32)는 제1 면(31a)에 형성되며 가스가 유입된다. 유출구(34)는 유입구(32)와 안내구(36)을 매개로 연결되어 단자판 몸체(31)의 내부에 형성되어 개폐부(37)와 연결되며, 유입구(32)로 유입된 가스를 개폐부(37)로 전달한다. 그리고 안내구(36)는 유입구(32)와 유출구(34)를 연결하며, 유입구(32)에서 유출구(34)쪽으로 내경이 연속적으로 좁아지는 형태로 형성되고, 유입구(32)로 유입된 가스를 유출구(34)쪽으로 이동하도록 안내한다. 예컨대 가스 유도부(35)는 원추형으로 형성되거나, 계단형으로 형성될 수도 있다.
개폐부(37)는 가스 유도부(35)의 유출구(34)와 동일하거나 좁게 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 개폐부(37)는 일정 내경을 갖도록 형성된 예를 개시하였다. 개폐부(37)는 제2 면(31b)에 수직으로 관통하는 방향으로 형성될 수 있다. 개폐부(37)의 내경은 단자판 몸체(31)의 탄성도, 단자판 몸체(31)에 형성되는 벤트부(33)의 위치 및 케이스(20)의 내부 압력을 고려하여 결정될 수 있다.
벤트부(33)는 단자판 몸체(31)에 적어도 하나가 형성될 수 있으며, 제1 실시예에서는 단자판 몸체(31)의 중심 부분에 하나가 형성된 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 벤트부(33)는 단자부(40)가 형성되는 지점에서 이격된 위치에 형성될 수 있다.
이에 따라, 제1 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장장치(100)의 케이스(20) 내부의 압력이 일정 압력 이상이 되면 가스가 자동적으로 배출되도록 전기화학 에너지 저장장치(100)에 벤트부(33)가 설계되는데, 예컨대 40Kg/cm2 정도의 내부 압력(또는 임계 압력)에서 작동되는 벤트부(33)가 단자판 몸체(31)에 형성하여 케이스(20) 내부 압력이 임계 압력보다 커지게 되면 벤트부(33)가 열려 케이스(20) 내부의 가스를 외부로 배출시켜 케이스(20)의 내부 압력을 입계 압력 이하로 조정한다.
이와 같이 단자판(30)에 벤트부(33)를 일체로 형성하고, 벤트부(33)의 개폐부(37)의 개폐 동작에 따라 케이스(20)의 내부 압력을 조절할 수 있기 때문에, 케이스(20) 내에 발생되는 가스를 외부로 효과적으로 외부로 배출시킬 수 있다. 또한 단자판(30)이 갖는 탄성을 이용하여 벤트부(33)의 개폐부(37)를 동작시키되, 단자판(30)을 포함한 전기화학 에너지 저장장치(100)의 외형적인 구조는 가스 배출 전후 실질적으로 동일한 형태를 갖기 때문에, 축전 소자(10)와 단자판(30) 간에 유격이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
또한 단자판(30)이 갖는 탄성에 의해 벤트부(33) 만이 개폐되면서 가스를 외부로 배출하고, 외형적인 구조는 가스 배출 전후 실질적으로 동일한 형태를 갖기 때문에, 전기화학 에너지 저장장치(100)를 구성하는 요소에 물질적인 스트레스가 작용하는 것을 최소화하고, 전기화학 에너지 저장장치(100)의 변형을 최소화할 수 있다.
또한 단자판(30)에 벤트부(33)가 일체로 형성되기 때문에, 종래와 같이 안전 벤트를 별도로 설치하는 것과 비교하여 전기화학 에너지 저장장치(100)의 구조를 간소화할 수 있고, 이를 통하여 제조 공정을 단순화할 수 있다.
또한 단자판(30)은 단자판 몸체(31)에 형성된 벤트부(33)의 크기 조절을 통하여 벤트부(33)의 개폐 조건인 임계 압력을 쉽게 조절할 수 있다.
제2 실시예
한편 제1 실시예에서는 단자판 몸체(31)의 중심 부분에 벤트부(33) 하나가 형성된 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 단자판 몸체(131)에 복수의 벤트부(133)를 형성할 수도 있다.
도 4은 본 발명의 제2 실시예에 따른 벤트부(133)가 형성된 단자판(130)을 보여주는 평면도이다. 도 5는 도 4의 5-5선 단면도이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 단자판(130)은 단자판 몸체(131)에 복수의 벤트부(133)가 형성된 구조를 갖는다.
복수의 벤트부(133)는 단자판 몸체(131)의 중심 부분에 형성된 제1 벤트부(133a)와, 제1 벤트부(133a) 둘레에 형성된 복수의 제2 벤트부(133b)를 포함한다. 이때 복수의 제2 벤트부(133b)는 제1 벤트부(133a)를 중심으로 가상으로 그린 원주 상에 위치하고, 복수의 제2 벤트부(133b) 간의 각도가 동일한 지점에 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 3개의 제2 벤트부(133b)가 단자판 몸체(131)에 형성되기 때문에, 3개의 제2 벤트부(133b) 간의 각도는 120도가 될 수 있다.
또는 복수의 벤트부(133)는 단자판 몸체(131)에 균일하게 형성될 수도 있다.
이때 제1 및 제2 벤트부(133a,133b)는 동일한 형태로 형성할 수도 있고, 제1 벤트부(133a)를 제2 벤트부(133b)에 비해서 상대적으로 작게 형성할 수도 있다. 예컨대 복수의 제2 벤트부(133b)의 개폐부(137b)의 내경(w2)은 제1 벤트부(133a)의 개폐부(137a)의 내경(w1) 보다는 상대적으로 크게 형성될 수 있다. 즉 단자판 몸체(131)의 중심에서 멀어질수록 벤트부(133)의 개폐부(137)의 내경이 증가하게 형성될 수 있다. 이렇게 형성하는 이유는 단자판 몸체(131)에 있어서 탄성은 단자판 몸체(131)의 외곽에서 중심으로 갈수록 증가하기 때문에, 일정 압력에서 동일하거나 유사하게 복수의 벤트부(133)가 개방될 수 있도록 하기 위해서이다. 즉 상대적으로 탄성력이 큰 단자판 몸체(131)의 중심 부분에 형성되는 제1 벤트부(133a)의 개폐부(137a)의 내경은 작게 형성하고, 단자판 몸체(131)의 중심 부분에서 떨어진 복수의 제2 벤트부(133b)의 개폐부(137b)의 내경은 제1 벤트부(133a)의 개폐부(137a)의 내경보다는 크게 형성할 수 있다.
이와 같이 단자판(130)에 복수의 벤트부(133)를 형성함으로써, 복수의 벤트부(133)를 통하여 분산하여 가스를 배출할 수 있는 압력 분산 효과를 기대할 수 있다.
제3 실시예
한편 제1 및 제2 실시예에 따른 단자판(30,130)에 형성된 벤트부(33,133)는 단자판 몸체(31,131)의 제1 면(31a,131a) 및 제2 면(31b,131b)에 수직한 방향으로 형성된 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 도 6에 도시된 바와 같이 벤트부(233) 중에 적어도 하나가 단자판 몸체(231)의 제2 면(231b)에 대해서 경사지게 형성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 벤트부(233)가 형성된 단자판(230)을 보여주는 단면도이다.
도 6을 참조하면, 제3 실시예에 따른 단자판(230)은 이때 복수의 벤트부(233)는 단자판 몸체(231)의 중심 부분에 형성된 제1 벤트부(233a)와, 제1 벤트부 둘레에 형성된 제2 벤트부(233b) 및 제3 벤트부(233c)를 포함한다.
이때 제1 벤트부(233a)는 제1 및 제2 면(231a,231b)에 수직한 방향으로 형성된다. 제2 벤트부(233b)의 개폐부(237b)는 제2 면(231b)에 경사지게 형성된다. 제2 벤트부(233b)의 개폐부(237b)는 제1 벤트부(233a)의 개폐부(237a)를 중심으로 외측으로, 예컨대 반시계 방향으로 일정 각도 경사지게 형성된다. 그리고 제3 벤트부(233c)의 개폐부(237c)는 제1 벤트부(233a)의 개폐부(237a)를 중심으로 외측으로, 예컨대 시계 방향으로 일정 각도 경사지게 형성된다.
한편 제3 실시예에서는 제1 벤트부(233a)에 대해서 제2 및 제3 벤트부(233b,233c)가 외측으로 경사지게 형성된 예를 개시하였지만, 반대로 제1 벤트부(233a)의 개폐부(237a)를 중심으로 안쪽으로 경사지게 형성될 수 있다.
또는 전기화학 에너지 저장장치가 실장된 전자기기에 가스 배출구가 형성되어 있다면, 가스 배출구를 통한 가스 배출이 원활하게 이루어질 수 있도록, 복수의 벤트부(233)의 개폐부(237)는 가스 배출구 쪽을 향하도록 형성될 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
10 : 축전 소자
20 : 케이스
30 : 단자판
31 : 단자판 몸체
31a : 제1 면
31b : 제2 면
33 : 벤트부
35 : 가스 유도부
37 : 개폐부
40 : 단자부
41 : 단자
43 : 리드선
100 : 전기화학 에너지 저장장치

Claims (9)

  1. 케이스의 개방부를 향하는 제1 면과, 상기 제1 면에 반대되며 외부로 노출되는 제2 면을 갖고, 상기 케이스의 개방부를 봉합하고, 상기 케이스에 내장된 축전 소자를 외부와 전기적으로 연결하는 단자부가 형성되고 탄성을 갖는 단자판 몸체;
    상기 단자판 몸체를 관통하여 상기 단자판 몸체에 일체로 형성되며, 상기 케이스 내부에서 발생되는 가스로 인한 상기 케이스의 내부 압력이 일정 압력 이하인 경우 상기 단자판 몸체의 탄성에 의해 닫히고, 상기 일정 압력 이상인 경우 상기 단자판 몸체의 탄성에 의해 열려 가스를 상기 케이스 밖으로 배출하는 벤트부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 벤트부가 형성된 전기화학 에너지 저장장치용 단자판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 벤트부는,
    상기 제1 면에 비해서 상기 제2 면 쪽으로 갈수록 내경이 작아지고, 상기 케이스 내부의 가스의 배출 방향을 유도하는 가스 유도부;
    상기 가스 유도부의 상단과 연결되어 상기 제2 면으로 관통되어 형성되며, 상기 제1 면에서 상기 제2 면 방향으로 작용하는 압력이 일정 압력 이하인 경우 상기 단자판 몸체의 탄성에 의해 닫히고, 상기 일정 압력 이상인 경우 상기 단자판 몸체의 탄성에 의해 열려 가스를 상기 제2 면 밖으로 배출하는 개폐부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 벤트부가 형성된 전기화학 에너지 저장장치용 단자판.
  3. 제2항에 있어서, 상기 가스 유도부는,
    상기 제1 면에 형성되며 가스가 유입되는 유입구;
    상기 유입구와 연결되어 상기 단자판 몸체의 내부에 형성되어 상기 개폐부와 연결되며, 상기 유입구로 유입된 가스를 상기 개폐부로 전달하는 유출구;
    상기 유입구와 상기 유출구를 연결하며, 상기 유입구에서 상기 유출구쪽으로 내경이 연속적으로 좁아지는 형태로 형성되고, 상기 유입구로 유입된 가스를 상기 유출구쪽으로 이동하도록 안내하는 안내구;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 벤트부가 형성된 전기화학 에너지 저장장치용 단자판.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 개폐부는 일정 내경을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 벤트부가 형성된 전기화학 에너지 저장장치용 단자판.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 단자판 몸체에는 적어도 하나의 상기 벤트부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 벤트부가 형성된 전기화학 에너지 저장장치용 단자판.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 벤트부는 상기 단자판 몸체에 복수 개가 형성되며, 상기 단자판 몸체의 중심에서 멀어질수록 상기 벤트부의 개폐부의 내경이 증가하게 형성된 것을 특징으로 하는 벤트부가 형성된 전기화학 에너지 저장장치용 단자판.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 벤트부는 상기 단자판 몸체의 제2 면에 대해서 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 벤트부가 형성된 전기화학 에너지 저장장치용 단자판.
  8. 전기화학 에너지를 저장하는 축전 소자;
    한 쪽에 개방부가 형성되어 있고, 상기 개방부를 통하여 상기 축전 소자가 내장되는 케이스;
    상기 케이스의 개방부를 향하는 제1 면과, 상기 제1 면에 반대되며 외부로 노출되는 제2 면을 갖고, 상기 케이스의 개방부를 봉합하고, 상기 케이스에 내장된 축전 소자를 외부와 전기적으로 연결하는 단자부가 형성되고 탄성을 갖는 단자판 몸체와,
    상기 단자판 몸체를 관통하여 상기 단자판 몸체에 일체로 형성되며, 상기 케이스 내부에서 발생되는 가스로 인해 상기 케이스의 내부 압력이 일정 압력 이상이 되면 상기 케이스 몸체의 탄성에 의해 개방되어 가스를 상기 케이스 밖으로 배출하는 벤트부를 갖는 단자판;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 벤트부가 형성된 단자판을 갖는 전기화학 에너지 저장장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 축전 소자는,
    상기 축전 소자는 전해 콘덴서, 슈퍼 커패시터, 전기이중층 커패시터, 리튬이온 커패시터 중에 하나인 것을 특징으로 하는 벤트부가 형성된 단자판을 갖는 전기화학 에너지 저장장치.
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