KR20180018050A - 이차전지 및 전지팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이차전지에 관한 것으로서, 전극조립체; 상기 전극조립체가 수용되는 전지케이스; 상기 전극조립체에 결합되고, 상기 전지케이스 밖으로 인출되는 제1 전극리드와 제2 전극리드; 및 상기 전극조립체가 설정온도 이상 발열하면 상기 제1 전극리드와 상기 제2 전극리드를 연결하여 쇼트를 발생시키는 쇼트발생장치를 포함하며, 상기 쇼트발생장치는, 상기 제1 전극리드에 연결되고 제1 접촉단자가 형성된 제1 스위치, 상기 제2 전극리드에 연결되고 상기 제1 접촉단자에 대면하는 제2 접촉단자가 형성된 제2 스위치, 및 설정온도 아래에서는 상기 제1 접촉단자와 상기 제2 접촉단자를 접촉되지 않게 분리시키고 상기 설정온도 이상 발열하면 상기 제1 접촉단자와 상기 제2 접촉단자를 접촉시켜서 쇼트를 발생시키는 쇼트발생부재를 포함한다.

Description

이차전지 및 전지팩{Secondary Battery and Battery Pack}
본 발명은 이차전지 및 전지팩에 관한 것으로서, 특히 조기에 쇼트를 발생시켜서 전극조립체의 온도상승을 억제하고 안전성을 높인 이차전지 및 전지팩에 관한 것이다.
이차 전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하며, 이러한 이차 전지는 폰, 노트북 컴퓨터 및 캠코더 등의 첨단 전자 기기 분야에서 널리 사용되고 있다.
특허등록번호 제10-0958649호
이차전지는 과충전, 쇼트 발생 및 네일 관통 등의 문제가 발생하면, 온도가 급상승하면서 발화 및 폭발이 발생할 수 있다. 즉, 안전성에 문제가 발생할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 이차전지의 온도가 설정된 온도이상 상승하면 조기에 쇼트를 발생시켜서 온도상승을 억제하고, 이에 이차전지의 발화 및 폭발을 방지할 수 있다. 즉, 이차전지의 안전성을 높일 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 제1 발명에 따른 이차전지는 전극조립체; 상기 전극조립체가 수용되는 전지케이스; 상기 전극조립체에 결합되고, 상기 전지케이스 밖으로 인출되는 제1 전극리드와 제2 전극리드; 및 상기 전극조립체가 설정온도 이상 발열하면 상기 제1 전극리드와 상기 제2 전극리드를 연결하여 쇼트를 발생시키는 쇼트발생장치를 포함하며, 상기 쇼트발생장치는, 상기 제1 전극리드에 연결되고 제1 접촉단자가 형성된 제1 스위치, 상기 제2 전극리드에 연결되고 상기 제1 접촉단자에 대면하는 제2 접촉단자가 형성된 제2 스위치, 및 설정온도 아래에서는 상기 제1 접촉단자와 상기 제2 접촉단자를 접촉되지 않게 분리시키고 상기 설정온도 이상 발열하면 상기 제1 접촉단자와 상기 제2 접촉단자를 접촉시켜서 쇼트를 발생시키는 쇼트발생부재를 포함할 수 있다.
상기 쇼트발생부재는 상기 설정 온도 아래에서 상기 제1 접촉단자와 상기 제2 접촉단자가 접촉되지 않게 상기 제1 접촉단자와 상기 제2 접촉단자 사이에 삽입되며, 상기 설정온도 이상에서는 발열하는 전극조립체에 의해 수축되고 상기 제1 접촉단자와 상기 제2 접촉단자 사이에서 제거되면서 상기 제1 접촉단자와 상기 제2 접촉단자를 접촉시킬 수 있다.
상기 쇼트발생부재는 열수축성 소재로 마련될 수 있고, 상기 열수축성 소재의 수축율은 50%~90%일 수 있다.
상기 쇼트발생부재는 상기 설정 온도 아래에서 상기 제1 접촉단자와 상기 제2 접촉단자가 접촉되지 않게 상기 제1 접촉단자와 상기 제2 접촉단자 사이에 삽입되며, 상기 설정온도 이상에서는 발열하는 전극조립체에 의해 용융되고 상기 제1 접촉단자와 상기 제2 접촉단자 사이에서 제거되면서 상기 제1 접촉단자와 상기 제2 접촉단자를 접촉시키는 용융성 소재로 마련될 수 있다.
상기 제1 전극리드와 상기 제2 전극리드는 상기 전극조립체의 일면에 동일한 방향을 향하게 구비되며, 상기 쇼트발생장치는 상기 제1 전극리드와 상기 제2 전극리드 사이에 구비될 수 있다.
상기 쇼트발생장치는 상기 전지케이스 밖에 위치한 상기 제1 전극리드와 상기 제2 전극리드 사이에 구비될 수 있다.
상기 쇼트발생장치는 상기 전지케이스 안에 위치한 상기 제1 전극리드와 상기 제2 전극리드 사이에 구비될 수 있다.
상기 제1 접촉단자는 표면 일측에 형성되는 제1 돌기부와, 표면 타측에 형성되고 상기 제1 돌기부 보다 낮게 형성된 제1 융기부를 포함하고, 상기 제2 접촉단자는 표면 일측에 형성되고 상기 제1 돌기부와 대응하는 제2 융기부와, 표면 타측에 형성되고 상기 제1 융기부와 대응되며 상기 제2 융기부 보다 높게 형성된 제2 돌기부를 포함하며, 상기 쇼트발생부재는 상기 제1 돌기부와 상기 제2 융기부 사이로부터 상기 제1 융기부와 상기 제2 돌기부 사이까지 연장되게 삽입될 수 있다.
상기 쇼트발생장치는, 상기 쇼트발생부재의 일단을 상기 제1 접촉단자 또는 상기 제2 접촉단자에 고정하는 고정부재를 더 포함할 수 있다.
상기 설정온도는 80℃ 이상 150℃ 이하의 범위 내에 속하는 값을 가질 수 있다.
상기 제1 전극리드는 양극리드이고, 상기 제2 전극리드는 음극리드일 수 있다.
상기 쇼트발생장치는 수용케이스를 더 포함하며, 상기 수용케이스의 내부에는 상기 제1 접촉단자와 상기 제2 접촉단자가 상호 대응되도록 상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치가 병렬로 구비되되, 상기 제1 스위치는 상기 수용케이스의 내부 일면에 위치되고, 상기 제2 스위치는 상기 수용케이스의 내부 타면에 위치될 수 있다.
상기 수용케이스는 절연성을 가진 합성수지로 마련될 수 있다.
상기 쇼트발생장치는, 상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치가 상호 대응하는 방향으로 가압되도록 탄성력을 각각 제공하는 탄성부재를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 스위치는 상기 설정온도 이상에서 상기 제2 스위치 방향으로 변형되는 바이메탈로 마련될 수 있다.
상기 제2 스위치는 상기 설정온도 이상에서 상기 제1 스위치 방향으로 변형되는 바이메탈로 마련될 수 있다.
한편, 제2 발명에 따른 전지팩은 복수의 이차전지로 마련된 전지모듈; 상기 전지모듈이 수용되는 팩케이스; 상기 이차전지에 구비된 제1 전극리드와 제2 전극리드가 각각 연결되는 제1 버스바 및 제2 버스바; 및 상기 전지모듈이 설정온도 이상 발열하면 제1 버스바와 제2 버스바를 연결하여 쇼트를 발생시키는 쇼트발생장치를 포함하며, 상기 쇼트발생장치는, 상기 제1 버스바에 연결되고 제1 접촉단자가 형성된 제1 스위치, 상기 제2 버스바에 연결되고 상기 제1 접촉단자에 접촉되는 제2 접촉단자가 형성된 제2 스위치, 및 설정온도 아래에서는 발열하면 상기 제1 접촉단자와 상기 제2 접촉단자를 접촉되지 않게 분리시키고 상기 설정온도 이상 발열하면 상기 제1 접촉단자와 상기 제2 접촉단자를 접촉시켜서 쇼트를 발생시키는 쇼트발생부재를 포함할 수 있다.
상기 쇼트 발생장치는, 상기 제1 버스바와 상기 제2 버스바 사이에 구비될 수 있다.
첫째: 본 발명의 이차전지는 쇼트발생장치를 포함함으로써 전극조립체가 설정온도 이상 발열하면 조기에 쇼트를 발생시킬 수 있으며, 이에 전극조립체의 온도 상승을 억제하고, 발화 및 폭발을 방지하며, 안전성을 높일 수 있다.
특히, 쇼트발생장치는 제1 스위치, 제2 스위치, 제1 및 제 스위치를 선택적으로 접촉시키는 쇼트발생부재를 포함함으로써 전극조립체의 온도 상승시 보다 신속하게 쇼트를 발생시킬 수 있다.
둘째: 본 발명의 쇼트발생장치는 제1 및 제2 전극리드 사이에 구비함으로써 공간 활용성을 높일 수 있다.
셋째: 본 발명의 쇼트발생부재는 열수축성 소재로 마련될 수 있으며, 이에 고온의 열에 의해 쉽게 수축하면서 제1 및 제2 스위치를 효과적으로 접촉시킬 수 있다.
넷째: 본 발명의 쇼트발생부재는 용융성 소재로 마련될 수 있으며, 이에 고온의 열에 의해 쉽게 용융되면서 제1 및 제2 스위치를 효과적으로 접촉시킬 수 있다.
다섯째: 상호 대응하는 제1 및 제2 스위치의 대응면에 돌기부 또는 융기부를 형성함으로써 제1 및 제2 스위치의 압입력과 접촉력을 효과적으로 높일 수 있다.
도 1은 제1 발명에 따른 이차전지를 도시한 도면.
도 2는 도 1에 표시된 A-A선 단면도.
도 3은 제1 발명의 제1 실시예에 따른 쇼트발생상태를 도시한 단면도.
도 4는 제1 발명의 제2 실시예에 따른 쇼트발생상태를 나타낸 단면도.
도 5는 제1 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 단면도.
도 6은 제1 발명의 제4 실시예에 따른 이차전지를 도시한 단면도.
도 7은 제1 발명의 제5 실시예에 따른 이차전지의 도시한 도면.
도 8은 제2 발명에 따른 전지팩을 도시한 도면.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
[제1 발명]
제1 발명의 제1 실시예
제1 실시예에 따른 이차전지(10)는 도 1에 도시되어 있는 것과 같이, 전극조립체(100), 전극조립체(100)가 수용되는 전지케이스(200), 및 전극조립체(100)에 결합되고, 전지케이스(200) 밖으로 인출되는 전극리드(300)를 포함한다.
전극조립체(100)는 복수의 전극과 복수의 분리막을 포함하며, 상기 복수의 전극은 제1 전극 및 제2 전극으로 구비된다. 그리고 제1 전극에는 제1 전극탭(110)이 구비되고, 제2 전극에는 제2 전극탭(120)이 구비된다.
여기서 제1 전극은 양극이고, 제2 전극은 음극일 수 일 수 있다. 이에 제1 전극탭(110)은 양극탭이고, 제2 전극탭(120)은 음극탭일 수 있다.
전지케이스(200)는 파우치 형태를 가지며, 내부 수용공간에 전극조립체(100)와 전해액(미도시)이 밀폐되게 수용한다.
전극리드(300)는 제1 전극탭(110)에 결합되는 제1 전극리드(310)와, 제2 전극탭에 결합되는 제2 전극리드(320)를 포함한다. 여기서 제1 전극리드(310)와 제2 전극리드(320)의 선단은 전지케이스(200)의 외부로 인출된다.
한편, 이차전지(10)는 과충전, 쇼트 발생 및 네일 관통 등의 문제가 발생할 경우 전극조립체(110)의 온도가 급상승하면서 발화 및 폭발이 발생하는 문제가 있다. 즉, 안전성에 문제가 발생할 수 있다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해 제1 실시예에 따른 이차전지(10)는 전극조립체(110)의 온도 상승시 조기에 쇼트를 발생시켜서 전극조립체(110)의 온도 상승을 억제하는 쇼트발생장치(400)를 포함하며, 쇼트발생장치(400)는 도 2에 도시되어 있는 것과 같이. 전극조립체(110)가 설정온도 이상 발열하면 제1 전극리드(310)와 제2 전극리드(320)를 연결하여 조기에 쇼트를 발생시켜서 전극조립체(110)의 발화 및 폭발을 방지한다.
즉, 쇼트발생장치(400)는, 제1 전극리드(310)에 연결되고 제1 접촉단자(411)가 형성된 제1 스위치(410), 제2 전극리드(320)에 연결되고 제1 접촉단자(411)에 대면하는 제2 접촉단자(421)가 형성된 제2 스위치(420), 및 설정온도 아래에서는 제1 접촉단자(411)와 제2 접촉단자(421)를 접촉되지 않게 분리시키고 설정온도 이상에서는 제1 접촉단자(411)와 제2 접촉단자(421)를 접촉시켜서 쇼트를 발생시키는 쇼트발생부재(430)를 포함한다.
여기서 쇼트발생장치(400)는 전지케이스(200) 밖에 위치한 제1 전극리드(310)와 제2 전극리드(320) 사이에 구비될 수 있다. 즉, 제1 전극리드(310)와 제2 전극리드(320)는 전극조립체(100)의 일면에 동일한 방향을 향하게 구비되며, 이에 제1 전극리드(310)와 제2 전극리드(320) 사이의 공간에 쇼트발생장치(400)를 삽입하여 공간활용성을 높일 수 있다. 특히 전지케이스(200) 밖에 쇼트발생장치(400)가 위치하여 이상유무를 육안으로 식별할 수 있어 유지보수의 용이성을 가질 수 있다.
제1 스위치(410)는 일단(도 2에서 보았을 때 좌측단)이 제1 전극리드(310)와 연결되고, 타단 저면에 제1 접촉단자(411)가 형성된다.
제2 스위치(420)는 일단(도 2에서 보았을 때 우측단)이 제2 전극리드(320)와 연결되고 제1 접촉단자(411)와 대응하는 타단 상면에 제2 접촉단자(421)가 형성된다.
여기서 제1 스위치(410)와 제2 스위치(420)는 서로 바라보는 방향으로 가압되도록 탄성력을 가지며, 이에 제1 스위치(410)와 제2 스위치(420) 사이에 별도의 물체가 없을 경우 제1 접촉단자(411)와 제2 접촉단자(421)는 항상 접촉된 상태를 유지한다.
쇼트발생부재(430)는 제1 접촉단자(411)와 제2 접촉단자(421) 사이에 구비되고, 전극조립체(100)의 온도에 따라 제1 접촉단자(411)와 제2 접촉단자(421)를 접촉되지 않게 분리시키거나 또는 접촉되게 연결시킨다.
즉, 쇼트발생부재(430)는 전극조립체(100)의 온도가 설정온도 아래에서는 제1 접촉단자(411)와 제2 접촉단자(421)를 접촉되지 않게 분리시키고, 설정온도 이상에서는 제1 접촉단자(411)와 제2 접촉단자(421)를 접촉시켜서 쇼트를 발생시킨다.
이때 상기 설정온도는 80℃ 이상 150℃ 이하의 범위 내에 속하는 값을 가질 수 있으며, 특히 80℃ 이상 99℃ 이하의 범위 내에 속하는 값을 가질 수 있다. 즉, 전극조립체(100)는 충방전 또는 사용시 80℃ 이하의 온도로 상승할 수 있으며, 이는 정상적인 온도 범위이다. 그리고 전극조립체(100)가 150℃ 이상 상승할 경우 발화 또는 폭발될 가능성이 높다. 이에 설정온도는 80℃ 이상 150℃ 이하의 범위로 설정할 필요가 있다.
한편, 쇼트발생부재(430)는 도 3에 도시되어 있는 것과 같이, 열에 의해 수축되는 열수축성 소재로 마련될 수 있다. 즉, 쇼트발생부재(430)는 상기 설정온도 아래에서 제1 접촉단자(411)와 제2 접촉단자(421)가 접촉되지 않게 제1 접촉단자(411)와 제2 접촉단자(421) 사이에 삽입된 상태를 유지하며, 상기 설정온도 이상에서는 발열하는 전극조립체(100)에 의해 길이방향 및 폭방향으로 수축되고 제1 접촉단자(411)와 제2 접촉단자(421) 사이에서 제거되면서 제1 접촉단자(411)와 제2 접촉단자(421)를 접촉시킨다.
여기서 열수축성 소재인 쇼트발생부재(430)의 수축율은 50%~90%일 수 있다.
한편, 제1 접촉단자(411)는 표면 일측에 형성되는 제1 돌기부(411a)와, 표면 타측에 형성되고 제1 돌기부(411a) 보다 낮게 형성된 제1 융기부(411b)를 포함한다. 그리고 제2 접촉단자(421)는 표면 일측에 형성되고 제1 돌기부(411a)와 대응하는 제2 융기부(421b)와, 표면 타측에 형성되고 제1 융기부(411b)와 대응되며 제2 융기부(421b) 보다 높게 형성된 제2 돌기부(421a)를 포함한다. 그리고 쇼트발생부재(400)는 제1 돌기부(411a)와 제2 융기부(421b) 사이로부터 제1 융기부(411b)와 제2 돌기부(421a) 사이까지 연장되게 삽입된다.
즉, 제1 돌기부(411a)와 제2 융기부(421b) 또는 제1 융기부(411b)와 제2 돌기부(421a)를 통해 접촉력과 압입력을 높일 수 있다. 그리고 쇼트발생부재(400)가 적게 수축하더라도 제1 돌기부(411a)와 제2 융기부(421b) 또는 제1 융기부(411b)와 제2 돌기부(421a) 사이에서 쇼트발생부재(400)가 쉽게 이탈되어 접촉력을 효과적으로 높일 수 있다.
한편, 쇼트발생장치(400)는 수용케이스(440)를 더 포함하며, 수용케이스(440) 내부에 제1 스위치(410), 제2 스위치(420) 및 쇼트발생부재(430)가 구비된다. 즉, 수용케이스(440)의 내부에는 제1 접촉단자(411)와 제2 접촉단자(421)가 상호 대응되도록 제1 스위치(410)와 제2 스위치(420)가 병렬로 구비되되, 제1 스위치(410)는 수용케이스(440)의 내부 일면에 위치되게 고정되고, 제2 스위치(420)는 수용케이스(440)의 내부 타면에 위치되게 고정된다. 이때 제1 스위치(410)와 제2 스위치(420)는 수용케이스(440)에 고정된 단부를 중심으로 상호 대응하는 방향으로 탄성력을 가진다.
이와 같이 쇼트발생장치(400)는 수용케이스(440)를 더 포함함으로써 제1 스위치(410), 제2 스위치(420) 및 쇼트발생부재(430)를 외부의 충격으로부터 보호할 수 있고, 제1 스위치(410), 제2 스위치(420) 및 쇼트발생부재(430)의 안정된 고정력과 작동력을 얻을 수 있다.
한편, 수용케이스(440)는 절연성을 가진 합성수지로 마련되며, 이에 수용케이스(440)에 의해 제1 및 제2 스위치(410)(420)가 접촉되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 제1 스위치(410)는 설정온도 이상에서 제2 스위치(420) 방향으로 변형되는 바이메탈일 수 있으며, 이에 전극조립체(100)가 설정온도 이상 상승하면, 쇼트발생부재(430)가 수축됨과 동시에 제1 스위치(410)가 제2 스위치(420)를 향해 변형되며, 이에 제1 스위치(410)와 제2 스위치(420)를 효과적으로 접촉시킬 수 있다.
또한, 제2 스위치(420)는 설정온도 이상에서 제1 스위치(410) 방향으로 변형되는 바이메탈일 수 있으며, 이에 제1 스위치(410)와 제2 스위치(420)를 효과적으로 접촉시킬 수 있다.
이와 같은 구성을 가진 제1 실시예에 따른 이차전지는 쇼트발생장치(400)를 포함함으로써 전극조립체가 설정온도 이상 발열시 제1 전극리드와 제2 전극리드를 접촉시켜서 조기에 쇼트를 발생시키며, 이에 전극조립체가 더 이상 온도가 상승하지 않음에 따라 발화 또는 폭발을 방지할 수 있다.
이하, 제1 실시예에 따른 이차전지의 충방전시 쇼트발생상태를 설명한다.
먼저, 충방전장치(미도시)에 이차전지(10)의 제1 전극리드(310)와 제2 전극리드(320)를 각각 연결하고, 충방전을 수행한다. 그러면 충방전장치를 통해 전극조립체(100)가 충방전되며, 전극조립체(100)는 설정 온도 이하를 유지한다.
한편, 전극조립체(100)가 과충전될 경우 전극조립체(100)가 발열되면서 설정 온도 이상으로 상승하는데, 이때 쇼트발생장치(400)는 제1 전극리드(310)와 제2 전극리드(320)를 연결하여 조기에 쇼트를 발생시키고, 이에 전극조립체(100)의 온도상승을 억제하여 발화 및 폭방을 미연에 방지한다.
즉, 전극조립체(100)가 설정 온도 이상으로 발열하면, 전극조립체(100)의 열원과 제1 및 제2 전극리드(310)(320)를 통해 전달되는 열원에 의해 쇼트발생장치(400)의 쇼트발생부재(430)가 수축되며, 수축하는 쇼트발생부재(430)에 의해 제1 스위치(410)의 제1 접촉단자(411)와 제2 스위치(420)의 제2 접촉단자(421)가 접촉되면서 제1 전극리드(310)와 제2 전극리드(320)가 전기적으로 연결되어 조기에 쇼트를 발생시킬 수 있다.
이하, 제1 발명에 따른 이차전지의 다른 실시예를 설명함에 있어 전술한 실시예와 동일한 구성과 기능을 가지는 구성에 대해서는 동일한 구성부호를 사용하며, 중복되는 설명은 생략한다.
제1 발명의 제2 실시예
제2 실시예에 따른 이차전지(10)의 쇼트발생장치(400)는 도 4에 도시되어 있는 것과 같이, 용융성 소재로 마련된 쇼트발생부재(430)를 포함할 수 있다. 즉, 용융성 소재인 쇼트발생부재(430)는 설정온도 이상에서는 발열하는 전극조립체(100)에 의해 용융되고, 이에 제1 접촉단자(411)와 제2 접촉단자(421) 사이에서 제거되면서 제1 접촉단자(411)와 제2 접촉단자(421)를 보다 효과적으로 접촉시킬 수 있다.
제1 발명의 제3 실시예
제3 실시예에 따른 이차전지(10)의 쇼트발생장치(400)는, 도 5에 도시되어 있는 것과 같이, 제1 스위치(410)와 제2 스위치(420)가 상호 대응하는 방향으로 가압되도록 탄성력을 각각 제공하는 탄성부재(460)를 더 포함할 수 있다. 즉, 탄성부재(460)는 제1 스위치(410)와 제2 스위치(420)를 상호 대응하는 방향으로 가압함으로써 제1 스위치(410)와 제2 스위치(420) 사이에서 쇼트발생부재(430)가 제거될 경우 최대한 신속하게 제1 스위치(410)와 제2 스위치(420)를 접촉시켜서 쇼트를 발생시킬 수 있다.
제1 발명의 제4 실시예
제4 실시예에 따른 이차전지(10)의 쇼트발생장치(400)는, 도 6에 도시되어 있는 것과 같이, 쇼트발생부재(430)의 일단을 제1 접촉단자(411) 또는 제2 접촉단자(421)에 고정하는 고정부재(450)를 더 포함할 수 있다. 즉, 고정부재(450)는 제1 접촉단자(411) 또는 제2 접촉단자(421) 사이에서 쇼트발생부재(430)가 이탈되는 문제를 해결할 수 있다.
제1 발명의 제5 실시예
제5 실시예에 따른 이차전지(10)의 쇼트발생장치(400)는 도 7에 도시되어 있는 것과 같이, 전지케이스(200) 안에 위치한 제1 전극리드(310)와 제2 전극리드(320) 사이의 공간에 구비될 수 있다. 즉, 쇼트발생장치(400)는 전지케이스(200) 안에 구비함으로써 외부물체로부터 안정적으로 보호할 수 있고, 공간활용성을 더욱 높일 수 있다.
[제2 발명]
한편, 제1 발명에서 설명한 쇼트발생장치는 도 8에 도시되어 있는 것과 같이, 전지팩(1)에도 동일하게 적용할 수 있으며, 이에 전지팩(1)이 설정온도 이상 발열될 경우 조기에 쇼트를 발생시켜서 전지팩(1)의 발화 및 폭발을 방지할 수 있다. 즉, 전지팩(1)의 안전성을 높일 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 제2 발명에 따른 전지팩(1)은 복수의 이차전지(10)로 마련된 전지모듈, 전지모듈이 수용되는 팩케이스(20), 이차전지(10)에 구비된 제1 전극리드(310)와 제2 전극리드(320)가 각각 연결되는 제1 버스바(30) 및 제2 버스바(40), 및 전지모듈이 설정온도 이상 발열하면 제1 버스바(30)와 제2 버스바(40)를 연결하여 쇼트를 발생시키는 쇼트발생장치(400')를 포함한다.
쇼트발생장치(400')는, 제1 버스바(30)에 연결되고 제1 접촉단자가 형성된 제1 스위치, 제2 버스바(40)에 연결되고 제1 접촉단자에 접촉되는 제2 접촉단자가 형성된 제2 스위치, 및 설정온도 아래에서는 발열하면 제1 접촉단자와 제2 접촉단자를 접촉되지 않게 분리시키고, 설정온도 이상 발열하면 제1 접촉단자와 상기 제2 접촉단자를 접촉시켜서 쇼트를 발생시키는 쇼트발생부재를 포함한다.
한편, 쇼트발생장치(400')는 제1 발명에서 설명한 쇼트발생장치(400)와 동일한 구성을 가지기에 자세한 설명은 생략한다.
여기서 쇼트 발생장치는, 제1 버스바(30)와 제2 버스바(40) 사이의 공간에 구비되며, 이에 공간 활용성을 높일 수 있다.
이와 같이 제2 발명에 따른 전지팩(1)은 쇼트발생장치(400')를 포함함으로써 전지팩(1)이 과열되기 전에 조기에 쇼트를 발생시킬 수 있으며, 이에 전지팩(1)의 온도 상승을 억제하여 발화 및 폭발을 방지할 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 다양한 실시 형태는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1: 전지팩
10: 이차전지
100: 전극조립체
200: 전지케이스
300: 전극리드
400: 쇼트발생장치
20: 팩케이스

Claims (19)

  1. 전극조립체;
    상기 전극조립체가 수용되는 전지케이스;
    상기 전극조립체에 결합되고, 상기 전지케이스 밖으로 인출되는 제1 전극리드와 제2 전극리드; 및
    상기 전극조립체가 설정온도 이상 발열하면 상기 제1 전극리드와 상기 제2 전극리드를 연결하여 쇼트를 발생시키는 쇼트발생장치를 포함하며,
    상기 쇼트발생장치는, 상기 제1 전극리드에 연결되고 제1 접촉단자가 형성된 제1 스위치, 상기 제2 전극리드에 연결되고 상기 제1 접촉단자에 대면하는 제2 접촉단자가 형성된 제2 스위치, 및 설정온도 아래에서는 상기 제1 접촉단자와 상기 제2 접촉단자를 접촉되지 않게 분리시키고 상기 설정온도 이상 발열하면 상기 제1 접촉단자와 상기 제2 접촉단자를 접촉시켜서 쇼트를 발생시키는 쇼트발생부재를 포함하는 이차전지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 쇼트발생부재는 상기 설정 온도 아래에서 상기 제1 접촉단자와 상기 제2 접촉단자가 접촉되지 않게 상기 제1 접촉단자와 상기 제2 접촉단자 사이에 삽입되며,
    상기 설정온도 이상에서는 발열하는 전극조립체에 의해 수축되고 상기 제1 접촉단자와 상기 제2 접촉단자 사이에서 제거되면서 상기 제1 접촉단자와 상기 제2 접촉단자를 접촉시키는 것인 이차전지.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 쇼트발생부재는 열수축성 소재로 마련되는 이차전지.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 열수축성 소재의 수축율은 50%~90%인 이차전지.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 쇼트발생부재는 상기 설정 온도 아래에서 상기 제1 접촉단자와 상기 제2 접촉단자가 접촉되지 않게 상기 제1 접촉단자와 상기 제2 접촉단자 사이에 삽입되며,
    상기 설정온도 이상에서는 발열하는 전극조립체에 의해 용융되고 상기 제1 접촉단자와 상기 제2 접촉단자 사이에서 제거되면서 상기 제1 접촉단자와 상기 제2 접촉단자를 접촉시키는 용융성 소재로 마련되는 이차전지.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 전극리드와 상기 제2 전극리드는 상기 전극조립체의 일면에 동일한 방향을 향하게 구비되며,
    상기 쇼트발생장치는 상기 제1 전극리드와 상기 제2 전극리드 사이에 구비되는 이차전지.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 쇼트발생장치는 상기 전지케이스 밖에 위치한 상기 제1 전극리드와 상기 제2 전극리드 사이에 구비되는 이차전지.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 쇼트발생장치는 상기 전지케이스 안에 위치한 상기 제1 전극리드와 상기 제2 전극리드 사이에 구비되는 이차전지.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 접촉단자는 표면 일측에 형성되는 제1 돌기부와, 표면 타측에 형성되고 상기 제1 돌기부 보다 낮게 형성된 제1 융기부를 포함하고,
    상기 제2 접촉단자는 표면 일측에 형성되고 상기 제1 돌기부와 대응하는 제2 융기부와, 표면 타측에 형성되고 상기 제1 융기부와 대응되며 상기 제2 융기부 보다 높게 형성된 제2 돌기부를 포함하며,
    상기 쇼트발생부재는 상기 제1 돌기부와 상기 제2 융기부 사이로부터 상기 제1 융기부와 상기 제2 돌기부 사이까지 연장되게 삽입되는 이차전지.
  10. 청구항 2에 있어서,
    상기 쇼트발생장치는, 상기 쇼트발생부재의 일단을 상기 제1 접촉단자 또는 상기 제2 접촉단자에 고정하는 고정부재를 더 포함하는 이차전지.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 설정온도는 80℃ 이상 150℃ 이하의 범위 내에 속하는 값을 가지는 이차전지.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 전극리드는 양극리드이고, 상기 제2 전극리드는 음극리드인 이차전지.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 쇼트발생장치는 수용케이스를 더 포함하며,
    상기 수용케이스의 내부에는 상기 제1 접촉단자와 상기 제2 접촉단자가 상호 대응되도록 상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치가 병렬로 구비되되, 상기 제1 스위치는 상기 수용케이스의 내부 일면에 위치되고, 상기 제2 스위치는 상기 수용케이스의 내부 타면에 위치되는 이차전지.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 수용케이스는 절연성을 가진 합성수지로 마련되는 이차전지.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 쇼트발생장치는, 상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치가 상호 대응하는 방향으로 가압되도록 탄성력을 각각 제공하는 탄성부재를 더 포함하는 이차전지.
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 스위치는 상기 설정온도 이상에서 상기 제2 스위치 방향으로 변형되는 바이메탈로 마련되는 이차전지.
  17. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 스위치는 상기 설정온도 이상에서 상기 제1 스위치 방향으로 변형되는 바이메탈로 마련되는 이차전지.
  18. 복수의 이차전지로 마련된 전지모듈;
    상기 전지모듈이 수용되는 팩케이스;
    상기 이차전지에 구비된 제1 전극리드와 제2 전극리드가 각각 연결되는 제1 버스바 및 제2 버스바; 및
    상기 전지모듈이 설정온도 이상 발열하면 제1 버스바와 제2 버스바를 연결하여 쇼트를 발생시키는 쇼트발생장치를 포함하며,
    상기 쇼트발생장치는, 상기 제1 버스바에 연결되고 제1 접촉단자가 형성된 제1 스위치, 상기 제2 버스바에 연결되고 상기 제1 접촉단자에 접촉되는 제2 접촉단자가 형성된 제2 스위치, 및 설정온도 아래에서는 발열하면 상기 제1 접촉단자와 상기 제2 접촉단자를 접촉되지 않게 분리시키고 상기 설정온도 이상 발열하면 상기 제1 접촉단자와 상기 제2 접촉단자를 접촉시켜서 쇼트를 발생시키는 쇼트발생부재를 포함하는 전지팩.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 쇼트 발생장치는, 상기 제1 버스바와 상기 제2 버스바 사이에 구비되는 전지팩.
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