KR20160028691A - 케이블 길이 조절기를 포함하고 있는 전기 장치 - Google Patents

케이블 길이 조절기를 포함하고 있는 전기 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 평평한 외면을 적어도 하나 이상 포함하고 있는 본체부로서, 상기 평평한 외면은 일측 단부로부터 타측 단부에 이르는 중앙 부위가 내측으로 만입된 홈을 포함하고 있으며, 상기 홈을 사이에 두고 서로 양측에서 대면하는 측벽들을 포함하고 있고, 상기 측벽들에는 일측 단부로부터 타측 단부에 이르는 관통 슬릿들(slits)이 각각 형성되어 있는 본체부; 상기 본체부를 외부 디바이스에 전기적으로 연결하도록, 일측 단부가 본체부의 평평한 외면의 홈에서, 본체부의 일측 단부에 연결되어 있는 케이블(cable); 및 상기 케이블의 타측 단부에 결합되어 있는 커넥터(connector);를 포함하고 있고, 상기 양측 측벽들의 관통 슬릿들에는, 케이블이 본체부의 홈에 안착된 상태에서, 양측 측벽들의 관통 슬릿들에 삽입되어 있는 고정 바(fixing bar)를 포함하고 있으며, 상기 고정 바는 측벽들의 관통 슬릿들 내에서 고정 바와 관통 슬릿들의 타측 단부 사이에 연결되어 있는 스프링의 탄성에 의해 유동하는 것을 특징으로 하는 전기 장치를 제공한다.

Description

케이블 길이 조절기를 포함하고 있는 전기 장치 {Electrical Device Having Means for Adjusting of The Cable Length}
본 발명은 케이블 길이 조절기를 포함하고 있는 전기 장치에 관한 것이다.
최근, 화석연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경 오염의 관심이 증폭되며, 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있다. 이에 원자력, 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 전력 생산기술들에 대한 연구가 지속되고 있으며, 이렇게 생산된 에너지를 더욱 효율적으로 사용하기 위한 전력저장장치 또한 지대한 관심이 이어지고 있다.
특히, 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.
대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.
또한, 이차전지는 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막이 적층된 구조의 전극조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 하는 바, 대표적으로는, 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤형(권취형) 전극조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극조립체 등을 들 수 있으며, 최근에는, 상기 젤리-롤형 전극조립체 및 스택형 전극조립체가 갖는 문제점을 해결하기 위해, 상기 젤리-롤형과 스택형의 혼합 형태인 진일보한 구조의 전극조립체로서, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 단위셀들을 분리필름 상에 위치시킨 상태에서 순차적으로 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체가 개발되었다.
또한, 이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다.
일반적으로, 이러한 이차전지를 비롯한 전원 공급 장치는 외부 디바이스와 전기적으로 연결됨으로써 전원을 공급한다.
이 때, 상기 전원 공급 장치와 외부 디바이스의 전기적 연결은, 경우에 따라, 전원 장치에 연결되어 있는 케이블에 의해 이루어진다.
도 1에는 외부 디바이스와 케이블에 의해 연결되는 종래의 전원 공급 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 전원 공급 장치(100)는 본체부(110), 케이블(cable; 120) 및 커넥터(connector;130)를 포함하고 있다.
구체적으로, 본체부(110)는 전체적으로 평평한 외면을 포함하고 있는 육면체 형상으로 이루어져 있다.
케이블(120)은 상기 본체부(110)를 외부 디바이스에 전기적으로 연결하도록, 일측 단부가 본체부(110)의 평평한 외면의 일측 단부에 연결되어 있다.
케이블(120)의 타측 단부에는 커넥터(130)가 결합되어 있고, 상기 커넥터(130)가 외부 디바이스에 연결됨으로써, 전원 공급 장치와 외부 디바이스의 전기적 연결이 이루어 진다.
그러나, 상기 전원 공급 장치(100)의 본체부(110)는 케이블(120)에 의해 외부 디바이스와 전기적으로 연결됨에 따라, 외부 디바이스에 대한 본체부(110)의 위치를 자유롭게 조절할 수 있는 반면, 케이블(120)의 길이가 외부 디바이스와 본체부(110) 사이의 거리에 비해 긴 경우, 상기 케이블(120)의 정리 및 고정이 용이하지 않다.
또한, 상기 정리 및 고정되지 않은 케이블(120)은 소망하지 않는 방향으로 구부러지거나, 외부 환경에 의해 손상될 수 있으며, 이러한 손상은 전원 공급 장치(100)의 열화 및 화재를 초래할 수 있어, 상기 전원 공급 장치(100)의 안전성을 저하시키는 문제점이 있다.
따라서, 이러한 문제점을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 케이블이 연결되는 본체부의 평평한 일면에 상기 케이블이 안착될 수 있는 홈을 형성하고, 상기 홈을 사이에 두고 대면하는 측벽들에 형성되어 있는 관통 슬릿들에서, 스프링에 의해 연결된 고정 바(fixing bar)를 포함하도록 구성함으로써, 외부 디바이스와의 거리에 따라 상기 케이블의 길이 조절이 용이하고, 고정 바가 스프링의 탄성에 의해 케이블을 본체부의 홈에 안착시킴으로써, 상기 케이블이 안정적으로 고정되어, 외부 환경에 의한 손상을 최소화할 수 있으며, 이에 따라, 전기 장치의 전체적인 안전성을 향상시킬 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기 장치는,
평평한 외면을 적어도 하나 이상 포함하고 있는 본체부로서, 상기 평평한 외면은 일측 단부로부터 타측 단부에 이르는 중앙 부위가 내측으로 만입된 홈을 포함하고 있으며, 상기 홈을 사이에 두고 서로 양측에서 대면하는 측벽들을 포함하고 있고, 상기 측벽들에는 일측 단부로부터 타측 단부에 이르는 관통 슬릿들(slits)이 각각 형성되어 있는 본체부;
상기 본체부를 외부 디바이스에 전기적으로 연결하도록, 일측 단부가 본체부의 평평한 외면의 홈에서, 본체부의 일측 단부에 연결되어 있는 케이블(cable); 및
상기 케이블의 타측 단부에 결합되어 있는 커넥터(connector);
를 포함하고 있고,
상기 양측 측벽들의 관통 슬릿들에는, 케이블이 본체부의 홈에 안착된 상태에서, 양측 측벽들의 관통 슬릿들에 삽입되어 있는 고정 바(fixing bar)를 포함하고 있으며, 상기 고정 바는 측벽들의 관통 슬릿들 내에서 고정 바와 관통 슬릿들의 타측 단부 사이에 연결되어 있는 스프링의 탄성에 의해 유동하는 구조로 구성되어 있다.
따라서, 본 발명에 따른 전기 장치는 외부 디바이스와의 거리에 따라 상기 케이블의 길이 조절이 용이하고, 고정 바가 스프링의 탄성에 의해 케이블을 본체부의 홈에 안착시킴으로써, 상기 케이블이 안정적으로 고정되어, 외부 환경에 의한 손상을 최소화할 수 있으며, 이에 따라, 전기 장치의 전체적인 안전성을 향상시킬 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 스프링은 인장 스프링일 수 있으며, 수축성 탄성에 의해 고정 바를 측벽들의 관통 슬릿들 내에서 타측 단부 부위로 이동시키는 구조일 수 있다.
더욱 구체적으로, 스프링은 형상에 따라, 코일 스프링, 판 스프링 등으로 분류되며, 상기 코일 스프링은 하중이 가해지는 방향에 따라, 압축 스프링, 인장 스프링 등으로 분류된다.
이 때, 상기 인장 스프링은 인장력을 이용하는 스프링으로서, 외력에 의해 늘어나고, 상기 외력이 제거될 경우, 수축성 탄성에 의해 원상태로 복원된다.
본원발명에 따른 전기 장치의 스프링은 측벽들의 관통 슬릿들 내에서 고정 바와 관통 슬릿들의 타측 단부 사이에 연결되어 있으며, 상기 고정 바가 외력에 의해 관통 슬릿들의 일측 단부로 이동되었다가, 상기 외력이 제거될 경우, 수축성 탄성에 의해 원상태로 복원되므로, 고정 바를 측벽들의 관통 슬릿들 내에서 타측 단부 부위로 이동시킨다.
따라서, 상기 고정 바에 의해 케이블이 본체부의 만입된 홈에 안정적으로 안착되어 고정될 수 있다.
한편, 상기 케이블의 폭 및 길이는 본체부의 평평한 외면에 만입된 홈의 폭 및 길이에 비해 상대적으로 작은 크기일 수 있으며, 상세하게는, 상기 본체부의 평평한 외면에 만입된 홈의 폭 및 길이에 대해 10% 내지 90%의 크기일 수 있고, 더욱 상세하게는, 50% 내지 80%의 크기일 수 있다.
여기서, 상기 폭의 용어는 본체부의 만입된 홈을 사이에 두고 서로 대면하는 양측 측벽들 사이의 거리 또는 일측의 측벽에 인접한 케이블의 일변으로부터 타측의 측벽에 인접한 케이블의 타변까지의 거리를 의미하고, 상기 길이의 용어는 본체부의 만입된 홈에서 측벽들에 인접한 양변 사이의 거리 또는 본체부에 연결된 케이블의 일측 단부로부터 커넥터가 결합되어 있는 타측 단부까지의 거리를 의미한다.
만일, 상기 케이블의 폭이 상기 범위를 넘어, 본체부의 만입된 홈의 폭에 비해 상대적으로 지나치게 작을 경우, 상기 케이블이 본체부의 만입된 홈 내에서 자유롭게 유동함에 따라, 안정적으로 고정될 수 없고, 지나치게 클 경우에는, 상기 케이블이 본체부의 만입된 홈에 안착될 수 없으며, 경우에 따라, 상기 본체부의 만입된 홈으로부터 이탈되거나, 구부러지는 부분이 발생할 수 있으므로, 쉽게 손상될 수 있다.
또한, 상기 케이블의 길이가 상기 범위를 넘어, 본체부의 만입된 홈의 길에 비해 상대적으로 지나치게 작을 경우, 스프링의 수축성 탄성에 의한 고정 바의 지속적인 응력이 커넥터에 가해짐으로써, 케이블에 연결된 커넥터에 손상을 일으키거나, 상기 고정 바에 의한 케이블의 길이 조정의 필요성이 없어질 수 있고, 지나치게 클 경우에는, 스프링의 수축성 탄성에 의해 고정 바가 측벽들의 관통 슬릿들 내에서 타측 단부 부위로 완전히 밀착되더라도, 상기 고정 바에 의해 고정되지 않는 부위가 발생하므로, 상기 부위가 외부에 노출됨으로써 쉽게 손상될 수 있다.
또한, 상기 커넥터의 폭은 본체부의 평평한 외면에 만입된 홈의 폭에 비해 상대적으로 작은 크기일 수 있으며, 상세하게는, 상기 본체부의 평평한 외면에 만입된 홈의 폭에 대해 10% 내지 90%의 크기일 수 있고, 더욱 상세하게는, 50% 내지 80%의 크기일 수 있다.
만일, 상기 커넥터의 폭이 상기 범위를 넘어, 본체부의 만입된 홈의 폭에 비해 상대적으로 지나치게 작을 경우, 외부 디바이스에 대한 전기적 연결 없이, 본체부를 보관할 때, 상기 커넥터가 본체부의 만입된 홈 내에서 자유롭게 유동함에 따라, 안정적으로 고정될 수 없고, 지나치게 클 경우에는, 상기 커넥터가 케이블과 함께 본체부의 만입된 홈에 안착될 수 없으며, 이러한 경우에, 스프링의 수축성 탄성에 의한 고정 바의 지속적인 응력이 커넥터에 가해짐으로써, 상기 커넥터가 쉽게 손상될 수 있다.
그러나, 상기 커넥터는 케이블의 타측 단부에 연결되므로, 커넥터의 폭은 케이블의 폭에 비해 작지 않으며, 상세하게는, 케이블의 폭에 비해 상대적으로 크거나 동일한 크기일 수 있다.
또한, 상기 본체부의 평평한 외면에 만입된 홈의 깊이는 커넥터의 높이에 비해 상대적으로 큰 크기일 수 있으며, 상세하게는, 상기 본체부의 평평한 외면에 만입된 홈의 깊이에 대해 10% 내지 90%의 크기일 수 있고, 더욱 상세하게는, 50% 내지 80%의 크기일 수 있다.
여기서, 상기 본체부의 만입된 홈에 있어서, 깊이의 용어는 본체부에서 홈이 만입된 길이를 의미하며, 커넥터에 있어서, 높이의 용어는 본체부에 대면하는 커넥터의 일면으로부터 대향하는 타면까지의 거리를 의미한다.
만일, 상기 본체부의 평평한 외면에 만입된 홈의 깊이가, 상기 범위를 벗어나, 커넥터의 높이에 비해 상대적으로 지나치게 작을 경우, 외부 디바이스에 대한 전기적 연결 없이, 본체부를 보관할 때, 케이블이 본체부의 만입된 홈에 안착된 상태에서, 커넥터가 측벽들에 비해 높이 돌출되므로, 외부 환경에 의해 손상되기 쉽다.
반면에, 상기 본체부의 평평한 외면에 만입된 홈의 깊이가, 상기 범위를 벗어나, 커넥터의 높이에 비해 상대적으로 지나치게 클 경우, 외부 디바이스에 대한 전기적 연결 없이, 본체부를 보관할 때, 케이블이 본체부의 만입된 홈에 장착된 상태에서, 커넥터가 측벽들의 관통 슬릿들에 삽입되어 있는 고정 바에 의해 안정적으로 고정될 수 없다.
구체적으로, 상기 커넥터는, 외부 디바이스에 대한 전기적 연결 없이, 본체부를 보관할 때, 케이블이 본체부의 만입된 홈에 장착된 상태에서, 스프링의 수축성 탄성에 의해 고정 바가 측벽들의 관통 슬릿들의 타측 단부로 밀착됨에 따라, 상기 고정 바에 의해 안정적으로 고정된다.
따라서, 상기 커넥터의 높이는 적어도 본체부의 만입된 홈의 바닥면으로부터 상기 고정 바가 삽입되어 있는 측벽들의 관통 슬릿들에 이르는 거리에 비해 큰 크기로 형성될 수 있으며, 상기 본체부의 만입된 홈의 깊이에 비해 작은 크기로 형성될 수 있다.
또한, 상기 케이블과 커넥터의 길이의 합은 본체부의 평평한 외면에 만입된 홈의 길이에 비해 상대적으로 작은 크기일 수 있으며, 상세하게는, 상기 본체부의 평평한 외면에 만입된 홈의 길이에 대해 10% 내지 90%의 크기일 수 있고, 더욱 상세하게는, 50% 내지 80%의 크기일 수 있다.
상기 범위의 기술적 의의는 앞서 설명한 케이블의 길이 범위가 갖는 기술적 의의와 마찬가지이므로, 이에 관한 자세한 설명은 생략한다.
한편, 상기 관통 슬릿들에는, 스프링이 연결된 관통 슬릿들의 타측 단부에 대향하는 일측 단부에서, 본체부 방향으로 만입된 고정 홈이 각각 더 형성되어 있는 구조일 수 있다.
구체적으로, 고정 바는 상기 측벽들의 관통 슬릿들 내에 삽입되어 있으며, 상기 관통 슬릿들의 타측 단부에서 스프링에 의해 연결되어 있으므로, 상기 고정 바는 관통 슬릿들의 타측 단부에 밀착되는 과정에서 케이블을 본체부의 만입된 홈에 안착 및 고정시킬 수 있다.
그러나, 상기 케이블을 이용해 본체부와 외부 디바이스를 전기적으로 연결하는 과정에서, 상기 스프링의 수축성 탄성에 의해 관통 슬릿들의 타측 단부에 밀착되는 고정 바로 인해, 상기 전기적 연결 과정이 용이하지 않을 수 있다.
이에 따라, 상기 고정 바는 관통 슬릿들의 일측 단부에 형성된 고정 홈에 삽입됨으로써 스프링의 탄성에 의한 유동이 방지되는 구조일 수 있다.
또한, 상기 고정 홈은, 관통 슬릿들에서, 케이블과 본체부가 연결된 부위와 본체부의 일측 단부 사이에 위치하는 구조일 수 있다.
따라서, 상기 고정 바가 고정 홈에 삽입될 경우, 상기 고정 바는 케이블과 전혀 접촉하지 않으며, 이에 따라, 상기 케이블을 통한 본체부와 외부 디바이스 간의 전기적 연결을 용이하게 수행할 수 있다.
이 때, 상기 고정 홈은 각각의 관통 슬릿들 내에서 적어도 두 군데 이상 형성되어 있는 구조일 수 있다.
구체적으로, 본체부가 케이블에 의해 외부 디바이스에 연결될 경우, 상기 케이블은 고정 바에 의해 본체부의 만입된 홈에 안착 및 고정되며, 이 때, 상기 고정 바는 스프링의 수축성 탄성에 의해 관통 슬릿들의 타측 단부에 밀착되므로, 상기 고정 바에 의해 케이블에 지속적인 응력이 가해지며, 이에 따라, 케이블에 손상을 일으킬 수 있다.
이에 따라, 본원발명에 따른 전기 장치는 고정 홈이 각각의 관통 슬릿들 내에서 적어도 두 군데 이상 형성되어 있어, 고정 바를 케이블의 소망하는 길이에 대응하는 고정 홈에 삽입하여 고정함으로써, 상기 케이블의 길이를 용이하게 조절할 수 있고, 고정 바에 의해 상기 케이블에 가해지는 응력을 최소화함으로써, 케이블의 손상을 없애거나, 최소화할 수 있다.
이 때, 상기 고정 홈들은, 본체부의 만입된 홈을 사이에 두고 서로 대응되는 고정 홈들이 각각 하나의 쌍을 이루고, 상기 쌍을 이루는 고정 홈들은 양측 측벽들의 관통 슬릿들 내에서, 스프링이 연결되어 있는 타측 단부로부터 각각 동일한 거리에 위치하는 구조일 수 있다.
따라서, 상기 고정 바는 케이블의 폭과 평행한 상태로 고정 홈에 삽입되어 고정될 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 본체부는 케이블을 안착시키기 위한 홈을 형성할 수 있도록 평평한 외면을 적어도 하나 이상 포함하고 있는 구조라면, 그 형상이 크게 제한되는 것은 아니며, 상세하게는, 육면체 형상으로 이루어진 구조일 수 있다.
또한, 상기 본체부는 외부 디바이스와 전기적으로 연결되는 장치로서, 상세하게는 전원 공급 장치일 수 있으며, 이 때, 상기 전원 공급 장치는 이차전지를 포함하는 전지팩 또는 전지모듈일 수 있다.
또한, 상기 이차전지는 그것의 종류가 특별히 한정되는 것은 아니지만, 구체적인 예로서, 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지일 수 있다.
일반적으로, 리튬 이차전지는 양극, 음극, 분리막, 및 리튬염 함유 비수 전해액으로 구성되어 있다.
상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.
상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.
상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.
상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.
상기 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 선택적으로 더 포함될 수도 있다.
상기 음극 활물질로는, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe’yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me’: Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.
상기 분리막 및 분리필름은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.
또한, 하나의 구체적인 예에서, 전지의 안전성의 향상을 위하여, 상기 분리막 및/또는 분리필름은 유/무기 복합 다공성의 SRS(Safety-Reinforcing Separators) 분리막일 수 있다.
상기 SRS 분리막은 폴리올레핀 계열 분리막 기재상에 무기물 입자와 바인더 고분자를 활성층 성분으로 사용하여 제조되며, 이때 분리막 기재 자체에 포함된 기공 구조와 더불어 활성층 성분인 무기물 입자들간의 빈 공간(interstitial volume)에 의해 형성된 균일한 기공 구조를 갖는다.
이러한 유/무기 복합 다공성 분리막을 사용하는 경우 통상적인 분리막을 사용한 경우에 비하여 화성 공정(Formation)시의 스웰링(swelling)에 따른 전지 두께의 증가를 억제할 수 있다는 장점이 있고, 바인더 고분자 성분으로 액체 전해액 함침시 겔화 가능한 고분자를 사용하는 경우 전해질로도 동시에 사용될 수 있다.
또한, 상기 유/무기 복합 다공성 분리막은 분리막 내 활성층 성분인 무기물 입자와 바인더 고분자의 함량 조절에 의해 우수한 접착력 특성을 나타낼 수 있으므로, 전지 조립 공정이 용이하게 이루어질 수 있다는 특징이 있다.
상기 무기물 입자는 전기화학적으로 안정하기만 하면 특별히 제한되지 않는다. 즉, 본 발명에서 사용할 수 있는 무기물 입자는 적용되는 전지의 작동 전압 범위(예컨대, Li/Li+ 기준으로 0~5V)에서 산화 및/또는 환원 반응이 일어나지 않는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 특히, 이온 전달 능력이 있는 무기물 입자를 사용하는경우, 전기 화학 소자 내의 이온 전도도를 높여 성능 향상을 도모할 수 있으므로, 가능한 이온 전도도가 높은 것이 바람직하다. 또한, 상기 무기물 입자가 높은 밀도를 갖는 경우, 코팅시 분산시키는데 어려움이 있을 뿐만 아니라 전지 제조시 무게 증가의 문제점도 있으므로, 가능한 밀도가 작은 것이 바람직하다. 또한, 유전율이 높은 무기물인 경우, 액체 전해질 내 전해질 염, 예컨대 리튬염의 해리도 증가에 기여하여 전해액의 이온 전도도를 향상시킬 수 있다.
리튬염 함유 비수 전해액은, 극성 유기 전해액과 리튬염으로 이루어져 있다. 전해액으로는 비수계 액상 전해액, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다.
상기 비수계 액상 전해액으로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.
상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합체 등이 사용될 수 있다.
상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.
상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.
또한, 비수계 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있다.
본 발명은 또한, 상기 전기 장치에 전기적으로 연결되는 디바이스를 제공하는 바, 상기 디바이스는 휴대폰, 태블릿 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 파워 툴, 웨어러블 전자기기, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장 장치로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
상기 디바이스들은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 구체적인 설명을 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전기 장치는, 케이블이 연결되는 본체부의 평평한 일면에 상기 케이블이 안착될 수 있는 홈을 형성하고, 상기 홈을 사이에 두고 대면하는 측벽들에 형성되어 있는 관통 슬릿들에서, 스프링에 의해 연결된 고정 바를 포함하도록 구성함으로써, 외부 디바이스와의 거리에 따라 상기 케이블의 길이 조절이 용이하고, 고정 바가 스프링의 탄성에 의해 케이블을 본체부의 홈에 안착시킴으로써, 상기 케이블이 안정적으로 고정되어, 외부 환경에 의한 손상을 최소화할 수 있으며, 이에 따라, 전기 장치의 전체적인 안전성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 외부 디바이스와 케이블에 의해 연결되는 종래의 전원 공급 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전기 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다;
도 3은 도 2의 전기 장치를 측면에서 바라본 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다;
도 4는 도 2의 전기 장치에서 스프링의 수축성 탄성에 의해 케이블이 정리된 상태를 측면에서 바라본 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다;
도 5는 도 4의 케이블이 정리된 상태의 전기 장치를 정면에서 바라본 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다;
도 6은 도 2의 전기 장치에서 스프링이 고정 홈에 삽입된 상태를 측면에서 바라본 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 도면들을 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전기 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 전기 장치는 본체부(210), 케이블(220) 및 커넥터(230)를 포함하고 있다.
본체부(210)는 6개의 평평한 외면을 포함하는 육면체 형상으로 이루어져 있고, 상기 평평한 외면들 중 일면에는 일측 단부(201)로부터 타측 단부(202)에 이르는 중앙 부위가 내측으로 만입된 홈(211)이 형성되어 있으며, 상기 만입된 홈(211)에는 케이블(220)이 일측 단부가 연결된 상태로 안착되어 있다.
측벽들(241, 242)은 본체부(210)의 만입된 홈(211)을 사이에 두고 서로 양측에서 대면하는 형상으로 형성되어 있다.
측벽들(241, 242)에는 일측 단부(201)로부터 타측 단부(202)에 이르는 관통 슬릿들(251, 252)이 각각 형성되어 있고, 관통 슬릿들(251, 252)에는 고정 바(263)가 본체부(210)의 만입된 홈(211)을 사이에 두고 통과하도록 삽입되어 있다.
따라서, 고정 바(263)는 케이블(220)을 본체부(210)의 만입된 홈(211)에 안착된 상태로 고정시킬 수 있다.
관통 슬릿들(251, 252) 내에서, 고정 바(263)와 관통 슬릿들(251, 252)의 타측 단부(202) 사이에는 인장 스프링들(261, 262)이 각각 연결되어 있으며, 상기 인장 스프링들(261, 262)이 연결되어 있는 부위에 대향하는 관통 슬릿들(251, 252)의 일측 단부(201)에는 본체부(210) 방향으로 만입된 고정 홈들(271, 272)이 각각 더 형성되어 있다.
도 3에는 도 2의 전기 장치를 측면에서 바라본 구조를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 전기 장치(200)에 있어서, 고정 바(263)는 일측 측벽(241)의 관통 슬릿(251) 내에서 스프링(261)에 의해 연결되어 있으며, 상기 스프링(261)의 수축성 탄성에 의해 관통 슬릿(251) 내에서 자유롭게 유동할 수 있다.
케이블(220)은 고정 바(263)에 의해 일부분이 본체부(210)의 만입된 홈(211)에 안착된 상태로 고정되어 있고, 나머지 부분은 본체부(210)의 외부로 노출되어 있다.
본체부(210)의 외부로 노출되는 케이블(220)의 길이(221)는 스프링(261)의 수축성 탄성에 의한 고정 바(263)의 유동에 의해 조절되는 바, 구체적으로, 스프링(261)이 늘어날 경우, 본체부(210)의 외부로 노출되는 케이블(220)의 길이(221)가 길어지고, 이와 반대로, 스프링(261)이 탄성에 의해 수축될 경우, 본체부(210)의 외부로 노출되는 케이블(220)의 길이(221)가 짧아진다.
따라서, 본체부(210)의 외부로 노출되는 케이블(220)의 길이는 스프링(261)의 탄성에 의한 고정 바(263)의 유동에 의해 용이하게 조절될 수 있다.
물론, 상기 스프링(261)의 탄성에 의한 고정 바(263)의 유동에 따라 본체부(210)의 외부로 노출되는 케이블(220)의 길이(221)가 조절되는 것은 대향측의 측벽(도 1의 242)에서도 마찬가지이다.
도 4에는 도 2의 전기 장치에서 스프링의 수축성 탄성에 의해 케이블이 정리된 상태를 측면에서 바라본 구조를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.
도 4를 참조하면, 고정 바(263)는 측벽(241)의 관통 슬릿(251) 내에서, 스프링(261)의 탄성에 의한 수축으로 인해, 관통 슬릿(251)의 타측 단부(202)로 밀착되어 있고, 이에 따라, 케이블(220) 및 커넥터(230)는 본체부의 만입된 홈에 안착된 상태로 고정되어 있다.
다시 말해, 고정 바(263)는 스프링(261)에 가해지는 인장력이 제거될 경우, 스프링(261)이 탄성에 의해 수축되면서, 스프링(261)이 결합되어 있는 관통 슬릿(251)의 타측 단부(202)로 밀착되고, 이에 따라, 케이블(220) 및 커넥터(230)는 본체부(210)의 만입된 홈(211)에 안착된 상태로 고정된다.
본체부(210)의 만입된 홈(211)의 깊이(212)는 커넥터(230)의 높이(231)에 비해 상대적으로 큰 크기로 이루어져 있다.
따라서, 스프링(261)의 수축에 의해 고정 바(263)가 관통 슬릿(251) 내의 타측 단부(202)로 밀착되었을 경우, 커넥터(230)에 걸리게 되고, 이에 따라, 고정 바(263)가 커넥터(230)를 지나쳐 본체부(210)의 타측 단부(202)로 밀착되지 않으므로, 케이블(220)과 커넥터(230)가 고정 바(263)의 간섭으로부터 벗어나 본체부(210)의 만입된 홈(211)에 안착 및 고정되지 않는 상황을 예방할 수 있다.
도 5에는 도 4의 케이블이 정리된 상태의 전기 장치를 정면에서 바라본 구조를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.
도 5를 참조하면, 케이블(220)과 커넥터(230)는 본체부(210)의 평평한 일면에서, 양측 측벽들(241, 242) 사이의 만입된 홈(211)에 안착되어 있다.
고정 바(263)는 스프링(도시하지 않음)의 탄성에 의한 수축으로 인해, 관통 슬릿들(도시하지 않음)의 타측 단부(202)로 밀착되어 있으며, 이에 따라, 케이블(220)과 커넥터(230)는 본체부(210)의 만입된 홈(211)에 안착된 상태로 안정적으로 고정된다.
케이블(220)의 길이(223)와 커넥터(230)의 길이(233)의 합은 본체부(210)의 일측 단부(201)로부터 타측 단부(202)에 이르는 만입된 홈(211)의 길이(214)에 비해 상대적으로 작은 크기로 이루어져 있다.
따라서, 케이블(220)은 외부 디바이스와의 연결 없이, 전기 장치(200)를 보관하는 경우, 본체부(210)의 만입된 홈(211)에 케이블(220)의 모든 부위가 안착되어, 안정적으로 고정될 수 있다.
케이블(220)의 폭(222)과 커넥터(230)의 폭(232)은 본체부(210)의 만입된 홈(211)의 폭(213)에 비해, 상대적으로 작은 크기로 이루어져 있다.
따라서, 상기 케이블(220)이 본체부(210)의 만입된 홈(211)으로부터 이탈되거나, 이로 인해, 일부 부위가 관통 슬릿(도시하지 않음)과 고정 바(263) 사이에서 겹쳐지거나, 구부러짐으로써 발생할 수 있는 손상을 예방할 수 있다
또한, 상기 커넥터(230)가 본체부(210)의 만입된 홈(211)으로부터 이탈됨으로써, 스프링(도시하지 않음)의 수축성 탄성에 의해, 커넥터(230)에 지속적으로 가해지는 고정 바(263)의 응력으로 인한, 상기 커넥터(230)의 손상을 예방할 수 있다
도 6에는 도 2의 전기 장치에서 스프링이 고정 홈에 삽입된 상태를 측면에서 바라본 구조를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.
도 6을 참조하면, 측벽(241)의 관통 슬릿(251)의 일측 단부(201)에는 본체부(210) 방향으로 만입된 고정 홈(253)이 형성되어 있고, 상기 고정 홈(253)에는 고정 바(263)가 삽입되어 있다.
고정 홈(253)은, 관통 슬릿(251)에서, 케이블(220)과 본체부(210)가 연결된 부위(224)와 본체부(210)의 일측 단부(201) 사이에 위치하는 구조일 수 있다.
따라서, 고정 바(263)는 고정 홈(253)에 삽입됨으로써, 스프링(261)의 탄성에 의한 유동이 방지되며, 고정 바(263)가 케이블(220)과 전혀 접촉하지 않으므로, 케이블(220)을 통한 본체부(210)와 외부 디바이스 간의 전기적 연결을 용이하게 수행할 수 있다.
물론, 상기 고정 홈(253)에 고정 바(263)를 삽입함으로써, 스프링(261)의 탄성에 의한 고정 바(263)의 유동을 방지하는 구조는 대향측의 측벽(도 1의 242)에서도 마찬가지이다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (17)

  1. 평평한 외면을 적어도 하나 이상 포함하고 있는 본체부로서, 상기 평평한 외면은 일측 단부로부터 타측 단부에 이르는 중앙 부위가 내측으로 만입된 홈을 포함하고 있으며, 상기 홈을 사이에 두고 서로 양측에서 대면하는 측벽들을 포함하고 있고, 상기 측벽들에는 일측 단부로부터 타측 단부에 이르는 관통 슬릿들(slits)이 각각 형성되어 있는 본체부;
    상기 본체부를 외부 디바이스에 전기적으로 연결하도록, 일측 단부가 본체부의 평평한 외면의 홈에서, 본체부의 일측 단부에 연결되어 있는 케이블(cable); 및
    상기 케이블의 타측 단부에 결합되어 있는 커넥터(connector);
    를 포함하고 있고,
    상기 양측 측벽들의 관통 슬릿들에는, 케이블이 본체부의 홈에 안착된 상태에서, 양측 측벽들의 관통 슬릿들에 삽입되어 있는 고정 바(fixing bar)를 포함하고 있으며, 상기 고정 바는 측벽들의 관통 슬릿들 내에서 고정 바와 관통 슬릿들의 타측 단부 사이에 연결되어 있는 스프링의 탄성에 의해 유동하는 것을 특징으로 하는 전기 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 스프링은 인장 스프링이고, 수축성 탄성에 의해 고정 바를 측벽들의 관통 슬릿들 내에서 타측 단부 부위로 이동시키는 것을 특징으로 하는 전기 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 케이블의 폭 및 길이는 본체부의 평평한 외면에 만입된 홈의 폭 및 길이에 비해 상대적으로 작은 크기인 것을 특징으로 하는 전기 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 커넥터의 폭은 본체부의 평평한 외면에 만입된 홈의 폭에 비해 상대적으로 작은 크기인 것을 특징으로 하는 전기 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 본체부의 평평한 외면에 만입된 홈의 깊이는 커넥터의 높이에 비해 상대적으로 큰 크기인 것을 특징으로 하는 전기 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 케이블과 커넥터의 길이의 합은 본체부의 평평한 외면에 만입된 홈의 길이에 비해 상대적으로 작은 크기인 것을 특징으로 하는 전기 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 관통 슬릿들에는, 스프링이 연결된 관통 슬릿들의 타측 단부에 대향하는 일측 단부에서, 본체부 방향으로 만입된 고정 홈이 각각 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 고정 바는 고정 홈에 삽입됨으로써 스프링의 탄성에 의한 유동이 방지되는 것을 특징으로 하는 전기 장치.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 고정 홈은, 관통 슬릿들에서, 케이블과 본체부가 연결된 부위와 본체부의 일측 단부 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 전기 장치.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 고정 홈은 각각의 관통 슬릿들 내에서 적어도 두 군데 이상 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 고정 홈들은, 본체부의 만입된 홈을 사이에 두고 서로 대응되는 고정 홈들이 각각 하나의 쌍을 이루고, 상기 쌍을 이루는 고정 홈들은 양측 측벽들의 관통 슬릿들 내에서, 스프링이 연결되어 있는 타측 단부로부터 각각 동일한 거리에 위치하는 것을 특징으로 하는 전기 장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 본체부는 육면체 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기 장치.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 본체부는 전원 공급 장치인 것을 특징으로 하는 전기 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 전원 공급 장치는 이차전지를 포함하는 전지팩 또는 전지모듈인 것을 특징으로 하는 전기 장치.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 이차전지는 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 전기 장치.
  16. 제 1 항에 따른 전기 장치에 전기적으로 연결되는 디바이스.
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 디바이스는 휴대폰, 태블릿 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 파워 툴, 웨어러블 전자기기, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장 장치로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 외부 디바이스.
KR1020140117494A 2014-09-04 2014-09-04 케이블 길이 조절기를 포함하고 있는 전기 장치 KR101750481B1 (ko)

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