KR20160134517A - 이차 전지 - Google Patents

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Abstract

이차 전지(1)에 있어서는, 내부가 고온으로 되어 전지 케이스(2) 내의 가스압이 높아지면, 반전판(14)은, 가스압에 의해 가압되어 외부 단자판(12)을 향하여 볼록상으로 만곡되도록 돌출된다. 이 변형에 의해, 하중 전달부(11d)를 통하여 전류 차단편(20)에 하중이 전달된다. 이때, 하중 전달부(11d)의 밀어올리기 힘에 의해, 전류 차단편(20)의 주연의 일부를 이루는 취약한 파단부(31)가 파단되고, 절곡부(30)를 통하여 전류 차단편(20)이 V자상으로 절곡되도록 변위된다. 그 결과, 이차 전지(1)가 사용 불가능 상태로 된다. 이러한 구성에 의해, 전류를 차단하기 위한 구조의 간소화를 달성시킬 수 있다.

Description

이차 전지 {SECONDARY BATTERY}
본 발명은 전류 차단 기구를 갖는 이차 전지에 관한 것이다.
종래, 이러한 분야의 기술로서, 일본 특허 공개 제2014-137891이 있다. 이 공보에 기재된 이차 전지에서는, 전지 내부의 정극 집전 단자의 상단부에서 원통상으로 형성된 정극 집전 돌기와, 외부 접속을 가능하게 하는 체결 부재(터미널)에 접속된 공기(bowl) 형상의 반전 단자의 정상부를 접합하여, 전기 차단 기구가 구성되어 있다. 또한, 이 정극 집전 돌기의 정상부에는 취약부를 통하여 천장판부가 배치되고, 천장판부에는, 반전 단자와 천장판부와의 간극과 전지 내부측과의 압력차를 없애기 위한 통과 구멍이 형성되어 있다.
이러한 전기 차단 기구에 있어서, 사용시에 전지가 고온으로 되면, 전지 내의 가스압이 상승하고, 전지 내의 가스가 통과 구멍을 통하여 반전 단자를 밀어올려, 반전 단자가 상방으로 젖혀짐으로써 취약부가 파단되고, 반전 단자에 접합된 천장판부가 정극 집전 돌기로부터 분리된다. 그 결과, 전지 내에 배치된 정극 집전 단자와 외부 접속을 위한 체결 부재(터미널)가 전기적으로 차단되어, 체결 부재에의 전류의 공급을 정지시켜, 전지를 사용 불가능 상태로 한다.
전술한 종래의 이차 전지에서는, 전기 도통 경로 상에 반전판이 있기 때문에, 도전성 확보를 위해 반전판과 집전 단자를 용접할 필요가 있다. 용접시의 열에 의해 반전판이 변형되면, 전류 차단 기구의 작동압이 당초 예정된 작동압으로 되지 않는 경우가 있다.
본 발명은 당초 예정된 작동압으로 전류를 확실하게 차단시키도록 한 이차 전지를 제공한다.
본 발명의 일 형태는, 전지 케이스의 덮개부 상에 인슐레이터를 통하여 외부 단자판이 배치되고, 상기 외부 단자판은, 상기 전지 케이스 내의 집전 단자로부터 터미널로 도통하는 전기 경로를 갖는 이차 전지이며, 상기 덮개부에는, 상기 전지 케이스 내의 소정의 압력으로 상기 외부 단자판을 향하여 돌출되도록 변위 가능한 제1 변위부가 설치되고, 상기 외부 단자판에는, 상기 전기 경로를 차단하도록 외측을 향하여 돌출 가능한 제2 변위부가 설치되고, 상기 제1 변위부와 상기 제2 변위부의 사이에는, 상기 제1 변위부의 변위를 상기 제2 변위부로 전달하는 하중 전달부가 배치된다.
이 이차 전지에 있어서는, 내부가 고온으로 되어 전지 케이스 내의 가스압이 높아지면, 가스압에 의해 제1 변위부가 눌려 외부 단자판을 향하여 돌출된다. 이 변위에 의해, 하중 전달부를 통하여 제2 변위부에 하중이 전달된다. 이때, 하중 전달부의 밀어올리기 힘에 의해 제2 변위부가 파단된다. 이 파단에 의해, 외부 단자판의 전기 경로가 차단되어, 외부 단자판에 전류가 흐르지 않게 된다.
케이스 내압이 정상일 때에는, 도통 경로는 집전 단자와 외부 단자판에 의해 확보되어 있기 때문에, 반전판을 용접할 필요가 없다. 따라서, 반전판이 열에 의해 변형되는 일이 없기 때문에, 전류 차단 기구의 작동압을 당초 설계한 바와 같은 작동압으로 할 수 있다.
또한, 상기 제2 변위부는, 상기 외부 단자판 상에서 상기 전기 경로를 차단하도록 연장되는 취약한 파단부를 갖는다. 취약한 파단부를 채용함으로써, 확실하게 전류를 차단할 수 있다.
또한, 상기 하중 전달부는, 절연성 재료로 이루어짐과 함께, 상기 인슐레이터에 일체적으로 설치되어 있다. 이러한 구성을 채용하면, 전지 케이스가 도전성 금속이어도, 제2 변위부의 파단 후, 전지 케이스에 전류가 흐르지 않기 때문에, 외부 단자판으로부터 전하를 취출할 수 있어, 재통전이 용이해진다.
또한, 상기 인슐레이터는, 상기 외부 단자판에 코오킹부를 통하여 고정되고, 상기 파단부의 근방에 상기 하중 전달부가 배치되어 있다. 이러한 구성을 채용하면, 고정점으로서의 코오킹부를 이용하여, 하중 전달부의 밀어올리기 힘을 파단부에 확실하게 전달할 수 있어, 이에 의해, 파단부를 확실하게 파단시킬 수 있다.
또한, 상기 제2 변위부는, 상기 외부 단자판의 외주로부터 연장되는 슬릿부에 의해 상기 외부 단자판의 폭보다 작게 형성되어 있다. 슬릿부를 채용함으로써, 외부 단자판에 폭이 좁은 전기 경로를 용이하게 만들어 낼 수 있고, 차단해야 할 전기 경로의 폭을 좁게 함으로써 차단이 용이해진다. 그리고, 제2 변위부의 소형화를 용이하게 하고, 제2 변위부의 변위를 용이하게 한다.
또한, 상기 외부 단자판에는, 상기 전지 케이스 내의 집전 단자에 전기적으로 접속된 체결부가 고정됨과 함께, 외부를 향하여 돌출되는 터미널이 접속되고, 상기 체결부와 상기 터미널의 사이에 배치된 상기 제2 변위부는, 상기 체결부와 상기 터미널을 통과하는 기준 축선에 대하여 직교하여, 상기 외부 단자판의 주연으로부터 연장되는 제1 슬릿부와, 상기 기준 축선에 대하여 평행하게 연장되어, 상기 제1 슬릿부에 연통되는 제2 슬릿부에 의해 상기 외부 단자판에 형성되고, 상기 제1 슬릿부와 상기 제2 슬릿부는, 상기 기준 축선에 대하여 경면 대칭의 관계를 갖고 쌍을 이루어 배치된다. 이러한 구성을 채용하면, 외부 단자판에 폭이 좁은 전기 경로를 용이하게 만들어 낼 수 있고, 차단해야 할 전기 경로의 폭을 좁게 함으로써 차단이 용이해진다.
또한, 파단부는, 한 쌍의 상기 제2 슬릿부를 걸치도록 상기 기준 축선에 대하여 직교하여 연장되고, 상기 파단부에 대하여 평행하게 연장되는 절곡부는, 한 쌍의 상기 제2 슬릿부를 걸치도록 상기 기준 축선에 대하여 직교하여 연장되고, 상기 제1 슬릿부와 상기 제2 슬릿부와 상기 파단부와 상기 절곡부로 상기 제2 변위부가 형성되어 있다.
또한, 상기 기준 축선 상에는, 상기 제2 슬릿부로부터 이격되어 상기 제1 슬릿부에 대하여 평행하게 연장되는 제3 슬릿부가 더 설치되고, 파단부는, 상기 제3 슬릿부의 단부와 상기 제2 슬릿부의 단부를 걸치도록 연장되고, 상기 제3 슬릿부에 대하여 평행하게 연장되는 절곡부는, 한 쌍의 상기 제2 슬릿부를 걸치도록 상기 기준 축선에 대하여 직교하여 연장되고, 상기 제1 슬릿부와 상기 제2 슬릿부와 상기 제3 슬릿부와 상기 파단부와 상기 절곡부로 상기 제2 변위부가 형성되어 있다. 하중 전달부가 외부 단자판을 누르는 방향과, 제2 변위부가 파단되는 방향이 동일 방향이기 때문에, 제2 변위부가 변위되기 쉽다. 따라서, 확실하게 전류를 차단할 수 있다.
또한, 상기 덮개부에는, 상기 제1 변위부가 일체로 설치되어 있다.
상술한 이차 전지는, 이상 검출부를 구비하고, 상기 하중 전달부는, 상기 제2 변위부와 접촉하여 당해 제2 변위부를 밀어올리는 밀어올림부와 상기 제2 변위부에 형성된 관통 구멍으로부터 외측으로 돌출되는 돌출부를 구비하고, 상기 하중 전달부가 상기 제1 변위부의 변위에 의해 밀어올려져 상기 제2 변위부가 상기 전기 경로를 차단하도록 외측을 향하여 돌출되면, 상기 돌출부가 상기 이상 검출부에 접촉한다.
상술한 이차 전지는, 이상 검출부를 구비하고, 상기 제2 변위부가 상기 전기 경로를 차단하도록 외측을 향하여 돌출되면, 상기 이상 검출부에 접촉한다.
본 발명에 따르면, 제2 변위부를, 당초 예정된 작동압으로 변위시켜, 전류를 확실하게 차단시킬 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예의 특징, 이점 및 기술적 및 산업적 현저성은 유사 요소들을 유사 도면 부호로 나타낸 첨부 도면을 참조로 하여 후술된다.
도 1은 본 발명에 따른 이차 전지의 일 실시 형태를 도시하는 정면도이다.
도 2는 이차 전지의 주요부를 도시하는 사시도이다.
도 3은 전류 차단 기구를 도시하는 단면도이다.
도 4는 인슐레이터를 도시하는 사시도이다.
도 5는 외부 단자판에 인슐레이터가 부착된 상태를 도시하는 평면도이다.
도 6은 전류 차단 기구가 작동한 상태를 도시하는 사시도이다.
도 7은 전류 차단 기구가 작동한 상태를 도시하는 단면도이다.
도 8은 외부 단자판의 제1 변형예를 도시하는 평면도이다.
도 9는 인슐레이터의 제1 변형예를 도시하는 평면도이다.
도 10은 외부 단자판의 제2 변형예를 도시하는 평면도이다.
도 11은 인슐레이터의 제2 변형예를 도시하는 평면도이다.
도 12는 외부 단자판의 제3 변형예를 도시하는 평면도이다.
도 13a는 파단부 및 절곡부의 변형예를 도시하는 단면도이다.
도 13b는 파단부 및 절곡부의 변형예를 도시하는 단면도이다.
도 13c는 파단부 및 절곡부의 변형예를 도시하는 단면도이다.
도 13d는 파단부 및 절곡부의 변형예를 도시하는 단면도이다.
도 14a는 파단부 및 절곡부의 변형예를 도시하는 단면도이다.
도 14b는 파단부 및 절곡부의 변형예를 도시하는 단면도이다.
도 14c는 파단부 및 절곡부의 변형예를 도시하는 단면도이다.
도 14d는 파단부 및 절곡부의 변형예를 도시하는 단면도이다.
도 15a는 파단부 및 절곡부의 변형예를 도시하는 평면도이다.
도 15b는 파단부 및 절곡부의 변형예를 도시하는 평면도이다.
도 15c는 파단부 및 절곡부의 변형예를 도시하는 평면도이다.
도 15d는 파단부 및 절곡부의 변형예를 도시하는 평면도이다.
도 16a는 외부 단자판의 제4 변형예를 도시하는 평면도이다.
도 16b는 도 16a의 A-A선을 따르는 단면도이다.
도 17은 상이한 이차 전지에서의 전류 차단 기구의 주변을 도시하는 단면도이다.
도 18은 상이한 이차 전지에서의 전류 차단 기구의 주변을 도시하는 사시도이다.
도 19는 또 상이한 이차 전지에서의 전류 차단 기구의 주변을 도시하는 단면도이다.
도 20은 도 19의 XX 부분 확대도이다.
도 21은 또 상이한 이차 전지에서의 전류 차단 기구의 주변을 도시하는 단면도이다.
도 22는 도 21의 XXII 부분 확대도이다.
도 23은 또 상이한 이차 전지에서의 전류 차단 기구의 주변을 도시하는 단면도이다.
도 24는 도 23의 XXIV 부분 확대도이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 이차 전지의 적합한 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시되는 바와 같이, 이차 전지(1)는, 상부에 개구를 갖는 전지 케이스(2)와, 전지 케이스(2)의 개구를 폐쇄하기 위한 판상의 덮개부(3)를 갖는다. 전지 케이스(2) 내에는, 양극측 집전 단자(4)와 음극측 집전 단자(5)가 배치되어 있다. 양극측 집전 단자(4)의 상부는 L자상으로 절곡되고, 수평하게 연장되는 상단부(4a)에는 원기둥상의 체결부(4b)가 일체로 형성되어 있다. 마찬가지로, 음극측 집전 단자(5)의 상부는 L자상으로 절곡되고, 수평하게 연장되는 상단부(5a)에는 원기둥상의 체결부(5b)가 일체로 형성되어 있다.
음극측 집전 단자(5)의 상단부(5a)는, 절연 부재(6)를 통하여 덮개부(3)의 이면측에 배치되어 있다. 이에 대해, 덮개부(3)의 표면측에는 수지로 이루어지는 판상의 인슐레이터(7)가 배치되고, 이 인슐레이터(7) 상에는 알루미늄으로 이루어지는 외부 단자판(8)이 배치되어 있다. 그리고, 체결부(5b)는 덮개부(3) 및 인슐레이터(7)를 관통하고, 체결부(5b)의 정상부를 코오킹함으로써, 음극측 집전 단자(5)에 외부 단자판(8)이 고정된다. 따라서, 반전판(14)을 용접하지 않아도, 정상 사용시에는 음극측 집전 단자(5), 외부 단자판(8), 터미널(9)에 의해 도통 경로가 확보되어 있다. 또한, 인슐레이터(7) 상에는 터미널(9)의 하단부가 배치되고, 이 터미널(9)은 외부 단자판(8)을 관통하여 외부로 돌출된다.
마찬가지로, 도 2 및 도 3에 도시되는 바와 같이, 양극측 집전 단자(4)의 상단부(4a)는, 절연 부재(10)를 통하여 덮개부(3)의 이면측에 배치되어 있다. 이에 대해, 덮개부(3)의 표면측에는 수지로 이루어지는 판상의 인슐레이터(11)가 배치되고, 인슐레이터(11) 상에는 알루미늄으로 이루어지는 외부 단자판(12)이 배치되어 있다. 그리고, 체결부(4b)는 덮개부(3) 및 인슐레이터(11)를 관통하고, 체결부(4b)의 정상부를 코오킹함으로써 양극측 집전 단자(4)에 외부 단자판(12)이 고정된다. 또한, 인슐레이터(11) 상에는 터미널(13)의 하단부가 배치되고, 이 터미널(13)은 외부 단자판(12)을 관통하여 외부로 돌출된다.
양극측에 있어서, 알루미늄으로 이루어지는 덮개부(3)에는, 원형의 반전판(제1 변위부)(14)이 일체로 설치되고, 이 반전판(14)은 변형되기 쉽도록 박육으로 형성되어 있다. 반전판(14)은 터미널(13)과 체결부(4b)의 사이에 배치되어 있다. 반전판(14)의 이면은 이차 전지(1)의 내부로 노출되고, 반전판(14)은 이차 전지(1) 내에 발생하는 가스압에 의해 변위된다.
도 3 및 도 4에 도시되는 바와 같이, 전기 절연성 수지로 이루어지는 인슐레이터(11)에는, 체결부(4b)가 삽입되는 관통 구멍(11a)과, 터미널(13)의 기단부(13a)를 착좌시키기 위한 오목부(11b)와, 외부 단자판(12)을 관통하여 외부 단자판(12)에 고정되기 위한 원기둥상의 코오킹부(11c)와, 반전판(14) 상에 배치시키기 위한 원기둥상의 하중 전달부(11d)를 갖고 있다. 그리고, 인슐레이터(11)의 저판부(11g)를 둘러싸도록 하여 테두리부(11h)가 설치되어 있다. 이 테두리부(11h)에 의해, 인슐레이터(11)에 외부 단자판(12)을 확실하게 끼워넣을 수 있다.
원기둥상의 하중 전달부(11d)는, 관통 구멍(11a)과 오목부(11b)의 사이에 형성된 원형의 개구부(11e)의 중앙에 배치됨과 함께, 개구부(11e) 내에 배치된 연결편(11f)에 의해 인슐레이터(11)의 저판부(11g)에 연결되어 있다. 연결편(11f)의 채용에 의해, 하중 전달부(11d)를 인슐레이터(11)에 일체적으로 설치할 수 있음과 함께, 개구부(11e) 내에서 하중 전달부(11d)를 확실하게 상하 이동시킬 수 있다. 하중 전달부(11d)를 인슐레이터(11)에 일체적으로 설치할 수 있는 예로서, 접착제로 하중 전달부(11d)를 인슐레이터(11)에 고정해도 되고, 사출 성형을 이용해도 된다. 또한, 접착제로 하중 전달부(11d)를 반전판(14) 상에 고정해도 된다. 2개로 이루어지는 연결편(11f)은, 하중 전달부(11d)를 사이에 끼우도록 하여 일직선 상에 정렬되어 있다. 인슐레이터(11)에 하중 전달부(11d)를 일체화시킴으로써, 부품 개수의 저감을 가능하게 하여, 이차 전지(1)를 조립하기 쉬워진다.
도 3 및 도 5에 도시되는 바와 같이, 직사각형을 이루는 외부 단자판(12)에는, 대략 중앙에 직사각형의 전류 차단편(제2 변위부)(20)이 설치되어 있다. 이 전류 차단편(20)은, 외부 단자판(12)의 도중에, 체결부(4b)로부터 터미널(13)로 흐르는 전류의 전기 경로를 이룸과 함께, 외측을 향하여 튀어나오도록 변위된다. 직사각형의 전류 차단편(20)은, 외부 단자판(12)의 주연(12a)으로부터 절입된 슬릿(S)에 의해, 외부 단자판(12)의 대략 중앙에서 외부 단자판(12)보다 좁은 폭으로 기준 축선(L)을 따라 연장되어 있다.
이 전류 차단편(20)은, 체결부(4b)를 삽입하기 위한 관통 구멍(21)과 터미널(13)을 삽입하기 위한 관통 구멍(22)의 사이에 배치되어 있다. L자형을 이루는 슬릿(S)은, 관통 구멍(21)의 중심과 관통 구멍(22)의 중심을 통과하는 기준 축선(L)에 대하여 직교하여, 외부 단자판(12)의 주연(12a)으로부터 연장되는 제1 슬릿부(23)와, 기준 축선(L)에 대하여 평행하게 연장되어, 제1 슬릿부(23)에 연통되는 제2 슬릿부(24)에 의해 형성되어 있다.
또한, 제1 슬릿부(23)와 제2 슬릿부(24)는, 기준 축선(L)에 대하여 경면 대칭의 관계를 갖고 쌍을 이루어 배치된다. 코오킹부(11c)가 삽입되는 한 쌍의 관통 구멍(25)의 사이에는, 평행을 이루는 한 쌍의 제2 슬릿부(24)가 배치되어 있다. 이러한 슬릿(S)을 이용하면, 외부 단자판(12)에 폭이 좁은 전기 경로를 용이하게 만들어 낼 수 있어, 차단해야 할 전기 경로의 폭을 좁게 함으로써 차단이 용이해진다. 또한, 전류 차단편(20)의 소형화를 용이하게 하고, 전류 차단편(20)의 변위를 용이하게 한다. 또한, 외부 단자판(12)은, 체결부(4b)측에 위치하는 제1 단자편(A)과, 터미널(13)측에 위치하는 제2 단자편(B)과, 전기 통로가 도중에 좁혀져, 제1 단자편(A)과 제2 단자편(B)을 연결하는 전류 차단편(20)으로 구성되어 있다.
평행한 한 쌍의 제2 슬릿부(24)간에는, 절곡부(30)와 취약한 파단부(31)가 설치되어 있다. 파단부(31)는, 전기 경로의 일부를 이루는 전류 차단편(20)의 주연의 일부에 설치됨과 함께, 전기 경로를 차단하도록 연장된다. 파단부(31)는, 한 쌍의 제2 슬릿부(24)를 걸치도록 기준 축선(L)에 대하여 직교하여 연장된다. 파단부(31)에 대하여 평행하게 연장되는 절곡부(30)는, 한 쌍의 제2 슬릿부(24)를 걸치도록 기준 축선(L)에 대하여 직교하여 연장된다.
파단부(31)는 터미널(13)측에 배치되고, 절곡부(30)는 체결부(4b)측에 배치되어 있다. 파단부(31)는, 단면 V자상의 직선적인 홈으로서 외부 단자판(12)의 이면에 형성되고, 절곡부(30)는, 단면 V자상의 직선적인 홈으로서 외부 단자판(12)의 표면에 형성되어 있다. 그리고, 평행한 제2 슬릿부(24)와 파단부(31)와 절곡부(30)로 직사각형의 전류 차단편(20)이 형성된다.
이러한 형상의 전류 차단편(20)과 반전판(14)에 의해 상하로 끼워 넣도록 하여, 원기둥상의 하중 전달부(11d)가 배치된다. 이 하중 전달부(11d)의 정상부는, 파단부(31)의 근방에서 전류 차단편(20)의 이면에 접촉하도록 배치되고, 파단부(31)의 근방에 코오킹부(11c)가 위치한다. 이러한 구성을 채용하면, 고정점으로서의 코오킹부(11c)를 이용하여, 하중 전달부(11d)의 밀어올리기 힘을 파단부(31)에 확실하게 전달할 수 있고, 이에 의해, 파단부(31)를 확실하게 파단시킬 수 있다.
이어서, 전류 차단편(20)과 반전판(14)과 하중 전달부(11d)로 구성된 전류 차단 기구(P)의 동작에 대하여 간단하게 설명한다.
도 6 및 도 7에 도시되는 바와 같이, 이차 전지(1)에 있어서는, 내부가 고온으로 되어 전지 케이스(2) 내의 가스압이 높아지면, 반전판(14)은, 가스압에 의해 가압되어 외부 단자판(12)을 향하여 볼록상으로 만곡되도록 돌출된다. 이 변형에 의해, 하중 전달부(11d)를 통하여 전류 차단편(20)에 하중이 전달된다. 이때, 하중 전달부(11d)의 밀어올리기 힘에 의해, 전류 차단편(20)의 주연의 일부를 이루는 취약한 파단부(31)가 파단되고, 절곡부(30)를 통하여 전류 차단편(20)이 V자상으로 절곡되도록 변위된다. 이 파단부(31)는, 전기 경로의 도중에 배치되어 있으므로, 파단부(31)의 파단에 의해, 외부 단자판(12)의 전기 경로의 도중이 차단되어, 외부 단자판(12)에 전류가 흐르지 않게 된다. 그 결과, 이차 전지(1)는 사용 불가능 상태로 된다. 이러한 구성에 의해, 전류를 차단하기 위한 구조의 간소화를 달성시킬 수 있다. 그리고, 구조의 간소화에 의해, 이차 전지(1)를 진동하에서 이용해도 문제가 발생하기 어렵다.
본 발명은 전술한 실시 형태에 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 하기와 같은 다양한 변형이 가능하다. 또한, 하기 실시 형태에 있어서, 전술한 실시 형태와 동등 또는 동일한 구성에 대해서는, 동일한 부호를 붙여, 상세한 설명은 생략한다.
도 8에 도시되는 바와 같이, 외부 단자판(12A)에 있어서, T자상의 슬릿(S1)은, 기준 축선(L)에 대하여 직교하여, 외부 단자판(12A)의 주연(12aA)으로부터 연장되는 제1 슬릿부(23A)와, 기준 축선(L)에 대하여 평행하게 연장됨과 함께, 제1 슬릿부(23A)의 단부에 연통되고, 또한 그 단부를 초과하여 연장되는 제2 슬릿부(24A)에 의해 형성되어 있다. 외부 단자판(12A)은, 체결부(4b)측에 위치하는 제1 단자편(A1)과, 터미널(13)측에 위치하는 제2 단자편(B1)과, 전기 통로가 도중에서 좁혀져, 제1 단자편(A1)과 제2 단자편(B1)을 연결하는 전류 차단편(20A)으로 구성되어 있다. 그리고, 전류 차단편(20A)의 일단부에는 제1 단자편(A1)측에서 절곡부(30A)가 배치되고, 전류 차단편(20A)의 타단부에는 제2 단자편(B1)측에서 파단부(31A)가 배치되어 있다. 외부 단자판(12A)에는, 제2 단자편(B1)측에 한 쌍의 관통 구멍(25A)이 형성되어 있다.
도 9에 도시되는 바와 같이, 인슐레이터(11A)에는, 외부 단자판(12A)의 한 쌍의 관통 구멍(25A) 내에 삽입되는 코오킹부(11c)가 설치되어 있다. 그리고, 이 코오킹부(11c)의 정상부는, 슬릿(S1) 및 파단부(31A)의 근방에서 외부 단자판(12A)에 고정된다. 하중 전달부(11d)는 파단부(31A)의 근방에 배치된다. 이 「근방」이란, 하중 전달부(11d)가 하중을 파단부(31A)로 전달하여, 파단부(31A)를 파단시킬 수 있는 위치이다.
도 10에 도시되는 바와 같이, 외부 단자판(12B)에 있어서, T자상의 슬릿(S2)은, 기준 축선(L)에 대하여 직교하여, 외부 단자판(12B)의 주연(12aB)으로부터 연장되는 제1 슬릿부(23B)와, 기준 축선(L)에 대하여 평행하게 연장됨과 함께, 제1 슬릿부(23B)의 단부에 연통되고, 또한 그 단부를 초과하여 연장되는 제2 슬릿부(24B)에 의해 형성되어 있다. 또한, 제2 슬릿부(24B)는, 제1 슬릿부(23B)의 단부를 경계로 하여 동일한 길이로 되어 있다. 외부 단자판(12B)은, 체결부(4b)측에 위치하는 제1 단자편(A2)과, 터미널(13)측에 위치하는 제2 단자편(B2)과, 전기 통로가 도중에서 좁혀져, 제1 단자편(A2)과 제2 단자편(B2)을 연결하는 전류 차단편(20B)으로 구성시킬 수 있다. 그리고, 전류 차단편(20B)의 일단부에는 제1 단자편(A2)측에서 절곡부(30B)가 배치되고, 전류 차단편(20B)의 타단부에는 제2 단자편(B2)측에서 파단부(31B)가 배치되어 있다. 외부 단자판(12B)에는, 제1 단자편(A2) 및 제2 단자편(B2)측에 각각 2개의 관통 구멍(25B)이 형성되어 있다.
도 11에 도시되는 바와 같이, 인슐레이터(11B)에는, 외부 단자판(12B)의 4개의 관통 구멍(25B) 내에 삽입되는 4개의 코오킹부(11c)가 설치되어 있다. 그리고, 이 코오킹부(11c)의 정상부는, 슬릿(S2)과 절곡부(30B)와 파단부(31B)의 근방에서 외부 단자판(12B)에 고정된다. 하중 전달부(11d)는, 절곡부(30B)와 파단부(31B)의 사이의 중앙에서 외부 단자판(12B)의 이면에 접촉한다.
도 12에 도시되는 바와 같이, 외부 단자판(12C)에 있어서, 기준 축선(L) 상에는 제2 슬릿부(24C)로부터 이격되어, 제1 슬릿부(23C)에 대하여 평행하게 연장되는 제3 슬릿부(40)가 설치되어 있다. 이 제3 슬릿부(40)는 제2 단자편(B3)측에 위치한다. 파단부(31C)는, 제3 슬릿부(40)의 단부와 제2 슬릿부(24C)의 단부를 걸치도록 연장된다. 제3 슬릿부(40)에 대하여 평행하게 연장되는 절곡부(30C)는, 한 쌍의 제2 슬릿부(24C)의 단부를 걸치도록 기준 축선(L)에 대하여 직교하여 연장된다.
전류 차단편(20C)의 일단부에는, 제1 단자편(A3)측에서 절곡부(30C)가 배치되고, 전류 차단편(20C)의 타단부에는, 제2 단자편(B3)측에서 파단부(31C)와 제3 슬릿부(40)가 배치되어 있다. 그리고, 제2 슬릿부(24C)와 제3 슬릿부(40)와 파단부(31C)와 절곡부(30C)로 전류 차단편(20C)이 형성되어 있다. 하중 전달부(11d)는 한 쌍의 파단부(31C)의 사이에 배치된다. 슬릿(S3)은 제1, 제2 및 제3 슬릿부(23C, 24C, 40)로 이루어지고, 코오킹부(11c)의 정상부는, 제1 및 제3 슬릿부(23C, 40)의 근방에서 외부 단자판(12C)의 관통 구멍(25C) 내에 삽입되어, 외부 단자판(12C)에 코오킹 고정된다.
전술한 외부 단자판에 형성된 파단부 및 절곡부는, 다양한 변경이 가능하다. 또한, 이하의 설명에서는, 외부 단자판에는 부호 「50」을 붙이고, 절곡부에는 부호 「60」을 붙이고, 파단부에는 부호 「70」을 붙인다.
도 13a에 도시되는 바와 같이, 외부 단자판(50)의 표면측에 절곡부(60)를 형성하고, 이면측에 파단부(70)를 형성해도 된다.
도 13b에 도시되는 바와 같이, 외부 단자판(50)의 표면측에 절곡부(60) 및 파단부(70)를 형성해도 된다.
도 13c에 도시되는 바와 같이, 외부 단자판(50)의 이면측에 절곡부(60)를 형성하고, 표면측에 파단부(70)를 형성해도 된다.
도 13d에 도시되는 바와 같이, 외부 단자판(50)의 이면측에 절곡부(60) 및 파단부(70)를 형성해도 된다.
도 14a에 도시되는 바와 같이, 절곡부(60) 및 파단부(70)는 단면 V자상이어도 된다.
도 14b에 도시되는 바와 같이, 절곡부(60) 및 파단부(70)는 단면 직사각형이어도 된다.
도 14c에 도시되는 바와 같이, 절곡부(60) 및 파단부(70)는 단면 U자상이어도 된다.
도 14d에 도시되는 바와 같이, 절곡부(60) 및 파단부(70)는 단면 오각형이어도 된다.
도 15a에 도시되는 바와 같이, 절곡부(60) 및 파단부(70)는, 평면에서 보아 기준 축선(L)에 대하여 직교하여 연장되어도 된다.
도 15b에 도시되는 바와 같이, 절곡부(60) 및 파단부(70)는, 평면에서 보아 기준 축선(L)을 중심으로 한 V자상으로 연장되어도 된다.
도 15c에 도시되는 바와 같이, 절곡부(60) 및 파단부(70)는, 평면에서 보아 기준 축선(L)을 중심으로 한 C자상으로 연장되어도 된다.
도 15d에 도시되는 바와 같이, 절곡부(60) 및 파단부(70)는, 평면에서 보아 기준 축선(L)에 대하여 비스듬하게 교차하여 연장되어도 된다.
전류 차단 기구(P)는, 음극측과 양극측 중 적어도 한쪽에 구비되어 있으면 된다.
도 16a, 도 16b에 도시되는 바와 같이, 외부 단자판(80)에는, 관통 구멍(21)과 관통 구멍(22)의 사이에 전류 차단편(83)이 설치되어 있다. 이 전류 차단편(83)은, 표면측에서 연장되어 V홈을 이루는 절곡부(81)와, 이면측에서 연장되어 V홈을 이루는 파단부(82)에 의해 형성되어 있다. 서로 평행을 이루는 절곡부(81)와 파단부(82)는, 직사각형을 이루는 외부 단자판(80)의 평행한 2변간을 걸치도록 연장된다.
여기서, 도 17에 도시되는 바와 같이, 이차 전지(101)는, 상술한 전류 차단을 검출하는 이상 검출부(102)를 구비하고 있는 것이 바람직하다. 이상 검출부(102)는, 예를 들어 로드셀이나 접촉 센서 등이며, 도시를 생략한 외부 케이스에 고정된다. 그리고, 하중 전달부(103)는, 외부 단자판(12)의 전류 차단편(20)에 접촉하여 당해 전류 차단편(20)을 상방(외측)으로 밀어올리는 밀어올림부(103a) 및 전류 차단편(20)에 형성된 관통 구멍(26)으로부터 상방으로 돌출되는 돌출부(103b)를 구비하고 있다.
밀어올림부(103a)는, 돌출부(103b)의 하단부 테두리로부터 측방으로 돌출되어 있다. 그리고, 밀어올림부(103a)는, 전류 차단편(20)의 파단부(31)가 파단되지 않은 상태에서, 당해 돌출되는 부분의 하면이 반전판(14)의 상면에 대략 접촉하고, 또한 상면이 전류 차단편(20)의 이면과 대략 접촉하는 높이로 설정되어 있다. 단, 전류 차단편(20)의 파단부(31)를 파단시킬 때의 반전판(14)의 변형량(즉, 이차 전지(101) 내부의 가스압)에 따라, 밀어올림부(103a)의 높이는 적절히 변경할 수 있다.
돌출부(103b)는, 밀어올림부(103a)에서의 당해 돌출되는 부분의 상면과 대략 직교하는 방향으로 연장되고, 도 17에서는 밀어올림부(103a)의 상면으로부터 상방으로 돌출되어 있다. 그리고, 돌출부(103b)는, 상세는 후술하겠지만, 전류 차단편(20)의 파단부(31)가 파단되었을 때, 이상 검출부(102)에 양호하게 접촉하는 높이로 설정되어 있다. 또한, 돌출부(103b)는, 전류 차단편(20)의 관통 구멍(26)에 삽입 가능한 굵기로 설정되어 있다.
이러한 구성에 있어서, 도 18 내지 도 20에 도시되는 바와 같이, 반전판(14)이 가스압에 의해 가압되고 변형되어 하중 전달부(103)를 밀어올리면, 하중 전달부(103)의 밀어올림부(103a)가 전류 차단편(20)을 밀어올림으로써, 파단부(31)가 파단되어 전류 경로를 차단한다. 그리고, 밀어올려진 하중 전달부(103)의 돌출부(103b)의 상단부가 이상 검출부(102)에 접촉한다. 이에 의해, 이상 검출부(102)는 하중 전달부(103)의 돌출부(103b)의 상단부가 접촉한 취지(즉, 전류 차단이 발생한 취지)의 검출 신호를, 예를 들어 전지 ECU(Electronic Control Unit1)(104)에 출력한다. 전지 ECU(104)는, 입력된 검출 신호에 기초하여, 전류 차단이 발생한 취지를 인식하여 충전을 정지한다. 또한, 도 18은 전류 차단편(20) 주변의 구성이 명확해지도록, 이상 검출부(102)를 투시한 상태에서 도시하고 있다.
이와 같이 이상 검출부(102)에서 전류 차단이 발생한 것을 순시로 검출하고, 검출 결과에 기초하여, 예를 들어 충전을 정지할 수 있으므로, 전류 차단 후에 파단된 부분까지 전류가 흘러 이차 전지(101)의 내부가 과충전 상태로 되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 도 21 및 도 22에 도시되는 바와 같이, 하중 전달부(103)의 돌출부(103b)에서의 상단부의 코너부가 둥글게 모따기 처리되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 하중 전달부(103)의 돌출부(103b)의 상단부를 양호하게 이상 검출부(102)에 접촉시킬 수 있다.
도 17 등에 도시한 형태에서는, 하중 전달부(103)의 돌출부(103b)의 상단부를 이상 검출부(102)에 접촉시키고 있지만, 전류 차단편(20)의 파단부(31)를 이상 검출부(102)에 접촉시켜도 된다.
이 경우, 도 23 및 도 24에 도시되는 바와 같이, 하중 전달부(201)는, 외부 단자판(12)의 전류 차단편(20)에 접촉하여 당해 전류 차단편(20)을 상방으로 밀어올리는 밀어올림부(201a) 및 전류 차단편(20)에 형성된 관통 구멍(27)에 삽입된 삽입부(201b)를 구비하고 있다. 여기서, 삽입부(201b)의 상단부는, 전류 차단편(20)의 상면으로부터 거의 돌출되지 않는다.
이러한 구성에 있어서, 반전판(14)이 가스압에 의해 가압되고 변형되어 하중 전달부(201)를 밀어올리면, 하중 전달부(201)의 밀어올림부(201a)가 전류 차단편(20)을 밀어올림으로써, 파단부(31)가 파단되어 전류 경로를 차단한다. 그리고, 전류 차단편(20)이 절곡부(30)를 중심으로 회전하고, 전류 차단편(20)의 파단부(31)가 이상 검출부(102)에 접촉한다. 이에 의해, 이상 검출부(102)는 전류 차단편(20)의 파단부(31)가 접촉한 취지(즉, 전류 차단이 발생한 취지)의 검출 신호를, 예를 들어 전지 ECU(104)에 출력한다. 전지 ECU(104)는, 입력된 검출 신호에 기초하여, 전류 차단이 발생한 취지를 인식하여 충전을 정지한다.
또한, 도 23 및 도 24의 형태에서는, 삽입부(201b)를 갖는 하중 전달부(201)를 사용했지만, 상술한 다른 하중 전달부를 사용해도 마찬가지로 실시할 수 있다. 또한, 외부 단자판으로서는, 상술한 다른 외부 단자판을 사용해도 마찬가지로 실시할 수 있다.

Claims (11)

  1. 이차 전지이며,
    전지 케이스의 덮개부 상에 인슐레이터를 통하여 배치되고, 상기 전지 케이스 내의 집전 단자로부터 터미널로 도통하는 전기 경로를 가지는 외부 단자판과,
    상기 덮개부에 설치되고, 상기 전지 케이스 내의 소정의 압력으로 상기 외부 단자판을 향하여 돌출되도록 변위 가능한 제1 변위부와,
    상기 외부 단자판에 설치되고, 상기 전기 경로를 차단하도록 외측을 향하여 돌출 가능한 제2 변위부와,
    상기 제1 변위부와 상기 제2 변위부의 사이에 배치되고, 상기 제1 변위부의 변위를 상기 제2 변위부로 전달하는 하중 전달부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 이차 전지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 변위부는, 상기 외부 단자판 상에서 상기 전기 경로를 차단하도록 연장되는 취약한 파단부를 갖는 것을 특징으로 하는, 이차 전지.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 하중 전달부는, 절연성 재료로 이루어짐과 함께, 상기 인슐레이터에 일체적으로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 이차 전지.
  4. 제2항에 있어서, 상기 인슐레이터는, 상기 외부 단자판에 코오킹부를 통하여 고정되고, 상기 파단부의 근방에 상기 하중 전달부가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 이차 전지.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2 변위부는, 상기 외부 단자판의 외주로부터 연장되는 슬릿부에 의해 상기 외부 단자판의 폭보다 작게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 이차 전지.
  6. 제1항에 있어서, 상기 외부 단자판에는, 상기 전지 케이스 내의 집전 단자에 전기적으로 접속된 체결부가 고정됨과 함께, 외부를 향하여 돌출되는 터미널이 접속되고,
    상기 체결부와 상기 터미널의 사이에 배치된 상기 제2 변위부는, 상기 체결부와 상기 터미널을 통과하는 기준 축선에 대하여 직교하여, 상기 외부 단자판의 주연으로부터 연장되는 제1 슬릿부와, 상기 기준 축선에 대하여 평행하게 연장되어, 상기 제1 슬릿부에 연통되는 제2 슬릿부에 의해 상기 외부 단자판에 형성되고,
    상기 제1 슬릿부와 상기 제2 슬릿부는, 상기 기준 축선에 대하여 경면 대칭의 관계를 갖고 쌍을 이루어 배치되는 것을 특징으로 하는, 이차 전지.
  7. 제6항에 있어서, 파단부는, 한 쌍의 상기 제2 슬릿부를 걸치도록 상기 기준 축선에 대하여 직교하여 연장되고,
    상기 파단부에 대하여 평행하게 연장되는 절곡부는, 한 쌍의 상기 제2 슬릿부를 걸치도록 상기 기준 축선에 대하여 직교하여 연장되고,
    상기 제1 슬릿부와 상기 제2 슬릿부와 상기 파단부와 상기 절곡부로 상기 제2 변위부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 이차 전지.
  8. 제6항에 있어서, 상기 기준 축선 상에는, 상기 제2 슬릿부로부터 이격되어 상기 제1 슬릿부에 대하여 평행하게 연장되는 제3 슬릿부를 더 포함하며,
    파단부는, 상기 제3 슬릿부의 단부와 상기 제2 슬릿부의 단부를 걸치도록 연장되고,
    상기 제3 슬릿부에 대하여 평행하게 연장되는 절곡부는, 한 쌍의 상기 제2 슬릿부를 걸치도록 상기 기준 축선에 대하여 직교하여 연장되고,
    상기 제1 슬릿부와 상기 제2 슬릿부와 상기 제3 슬릿부와 상기 파단부와 상기 절곡부로 상기 제2 변위부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 이차 전지.
  9. 제1항에 있어서, 상기 덮개부에는, 상기 제1 변위부가 일체로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 이차 전지.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 이상 검출부를 더 포함하며,
    상기 하중 전달부는, 상기 제2 변위부와 접촉하여 당해 제2 변위부를 밀어올리는 밀어올림부와 상기 제2 변위부에 형성된 관통 구멍으로부터 외측으로 돌출되는 돌출부를 구비하고,
    상기 하중 전달부가 상기 제1 변위부의 변위에 의해 밀어올려져 상기 제2 변위부가 상기 전기 경로를 차단하도록 외측을 향하여 돌출되면, 상기 돌출부가 상기 이상 검출부에 접촉하는 것을 특징으로 하는, 이차 전지.
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 이상 검출부를 더 포함하며,
    상기 제2 변위부가 상기 전기 경로를 차단하도록 외측을 향하여 돌출되면, 상기 제2 변위부가 상기 이상 검출부에 접촉하는 것을 특징으로 하는, 이차 전지.
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