KR20180136752A - 이차 전지 - Google Patents

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KR20180136752A
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Abstract

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지는 전극 조립체 및 전해액이 내부에 수용된 수용 공간을 포위하는 외벽에 기둥 형상으로 형성되며, 내부에 전해액이 유동하는 유로를 포함하는 몸체부; 상기 몸체부의 내부에 상기 몸체부의 길이 방향으로 연장 형성되며, 일측 단부가 압력을 받으면 상기 수용 공간이 위치한 내측을 향하여 직선 이동하고, 상기 압력이 제거되면 외측을 향하여 직선 이동하는 핀 스위치; 상기 몸체부의 외주면에 결합되고, 상기 핀 스위치의 상기 직선 이동방향과 나란한 방향으로 이동하는 조작부; 상기 조작부의 중심부에 돌출 형성되고, 상기 조작부의 이동에 따라 상기 핀 스위치의 일측 단부에 압력을 인가하는 압력 인가부; 및 상기 핀 스위치의 타측 단부에 형성되며, 상기 핀 스위치가 상기 내측을 향하여 직선 이동 시 상기 유로를 개방하고, 상기 상기 외측을 향하여 직선 이동 시 상기 유로를 폐쇄하는 개폐부를 포함한다.

Description

이차 전지{SECONDARY BATTERY}
본 발명은 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전해액을 재주입하면서, 전지의 내부 구조 및 전해액이 공기 중에 노출되는 것을 최소화 할 수 있는 이차 전지에 관한 것이다.
물질의 물리적 반응이나 화학적 반응을 통해 전기 에너지를 생성시켜 외부로 전원을 공급하게 되는 전지(Cell, Battery)는 각종 전자 기기로 둘러싸여 있는 생활 환경에 따라, 건물로 공급되는 교류전원을 획득하지 못하거나 직류전원이 필요할 경우 사용하게 된다.
이와 같은 전지 중에서 화학적 반응을 이용하는 화학 전지인 일차 전지와 이차 전지가 일반적으로 많이 사용되고 있는데, 일차 전지는 건전지로 통칭되는 것으로 소모성 전지이다. 반면에, 이차 전지는 전류와 물질 사이의 산화 및 환원 과정이 다수 반복 가능한 소재를 사용하여 제조되는 재충전식 전지이다. 즉, 전류에 의해 소재에 대한 환원 반응이 수행되면 전원이 충전되고, 소재에 대한 산화 반응이 수행되면 전원이 방전되는데, 이와 같은 충전-방전이 반복적으로 수행되면서 전기가 생성된다.
특히 리튬(Li)을 사용하는 리튬 전지는 전해질 형태에 따라 리튬 금속 전지, 리튬 이온 전지, 리튬 이차 전지로 분류할 수 있다.
여기서 리튬 이차 전지는 전해질이 고체 또는 젤 형태이기 때문에 불의의 사고로 전지가 파손되어도 전해질이 밖으로 누출되지 않아 발화하거나 폭발할 우려가 거의 없어 안정성이 확보되고 에너지 효율이 높다는 장점이 있다.
또한, 견고한 금속 외장을 사용할 필요가 없고, 용도에 따라 다양한 크기와 모양으로 제조할 수 있으며, 3mm 이하 두께로 제작이 가능하고 무게도 30% 이상 줄일 수 있으며, 대량 생산 및 대형의 크기로 제조가 가능하다. 이런 이유로 리튬 이차 전지는 현재 상용화되어 다양한 분야에서 사용되고 있다.
이러한 리튬 이차 전지는 충방전 사이클이 반복되는 동안, 전극의 표면과 전해액 간의 부반응으로 인하여, 양극과 음극의 결정 구조가 붕괴되고 전해액 역시 고갈되어 수명이 감소한다. 특히 전해액 고갈에 의한 리튬 이온의 이동성 저하는 내부 저항 증가를 야기하여 셀은 급격히 성능이 저하되게 된다.
최근 이차 전지 셀에 전해액을 추가로 주액하여 이차 전지 셀의 성능 저하를 완화하는 동시에 사용 기간을 연장시킬 수 있는 여러 방법들이 제안되었다. 그 중에서 대표적으로 셀의 외장 케이스를 물리적 방법으로 오픈 한 뒤에 주사기로 주액 후 재실링하는 방법이 있다. 그러나, 이러한 방법은 전지의 내부구조가 공기 중에 노출되어 전극의 산화 및 전해액이 변질될 수 있다. 따라서, 이를 방지하기 위한 추가적인 비용이 소모되는 문제가 있었다.
다른 방법으로는, 고분자 재질의 고무 등의 재료에 주사기의 바늘을 찔러 재주액한 후 자체적으로 실링을 유도하는 방법이 있다. 그러나, 이러한 방법은 한 번 주사기의 바늘이 찔린 부분은 구멍이 형성됨으로써 재질의 강도가 약해지므로, 재주입의 횟수가 제한되는 문제가 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 이차 전지 셀에 전해액을 재주입할 수 있고, 전지의 내부 구조 및 전해액이 공기 중에 노출되는 것을 최소화 할 수 있는 이차 전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지는 전극 조립체 및 전해액이 내부에 수용된 수용 공간을 포위하는 외벽에 기둥 형상으로 형성되며, 내부에 전해액이 유동하는 유로를 포함하는 몸체부; 상기 몸체부의 내부에 상기 몸체부의 길이 방향으로 연장 형성되며, 일측 단부가 압력을 받으면 상기 수용 공간이 위치한 내측을 향하여 직선 이동하고, 상기 압력이 제거되면 외측을 향하여 직선 이동하는 핀 스위치; 상기 몸체부의 외주면에 결합되고, 상기 핀 스위치의 상기 직선 이동방향과 나란한 방향으로 이동하는 조작부; 상기 조작부의 중심부에 돌출 형성되고, 상기 조작부의 이동에 따라 상기 핀 스위치의 일측 단부에 압력을 인가하는 압력 인가부; 및 상기 핀 스위치의 타측 단부에 형성되며, 상기 핀 스위치가 상기 내측을 향하여 직선 이동 시 상기 유로를 개방하고, 상기 상기 외측을 향하여 직선 이동 시 상기 유로를 폐쇄하는 개폐부를 포함한다.
또한, 탄성의 성질을 가지며, 상기 압력이 제거되면 상기 핀 스위치에 복원력을 제공하는 탄성부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 탄성부는, 상기 핀 스위치의 기둥을 따라 나선형으로 길게 형성될 수 있다.
또한, 상기 핀 스위치의 기둥 및 상기 탄성부를 포위하며, 상기 핀 스위치의 기둥 방향으로 연장 형성되는 커버부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 커버부는, 내식성의 성질을 가질 수 있다.
또한, 상기 몸체부의 내주면에 결합되며, 내부에 상기 유로를 포함하는 지지대를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 핀 스위치는, 상기 지지대를 관통하여 삽입되며, 상기 핀 스위치의 일측 단부는, 상기 지지대로부터 외부로 돌출될 수 있다.
또한, 탄성의 성질을 가지며, 상기 압력이 제거되면 상기 핀 스위치에 복원력을 제공하는 탄성부를 더 포함하고, 상기 탄성부는, 상기 지지대 및 상기 핀 스위치를 연결할 수 있다.
또한, 상기 전해액이 상기 유로로 유출입하며, 상기 지지대의 내측 단부 및 외측 단부에 각각 형성되는 제1 및 제2 유출입홀을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 개폐부는, 상기 제1 유출입홀을 개방 또는 폐쇄할 수 있다.
또한, 상기 지지대는, 상기 몸체부의 내주면에 나사 결합될 수 있다.
또한, 상기 조작부는, 상기 전해액이 상기 유로로 유출입하는 제3 유출입홀을 포함할 수 있다.
또한, 상기 몸체부는, 외부로 돌출 형성될 수 있다.
또한, 상기 외벽의 외부를 포위하는 케이스를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 몸체부는, 상기 케이스의 일측 외벽 내부에 함몰 형성될 수 있다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
슈레이더 밸브를 이용하여 횟수에 제한 없이 이차 전지 셀에 전해액을 재주입하면서, 전지의 내부 구조 및 전해액이 공기 중에 노출되는 것을 최소화 할 수 있다.
또한, 조작부가 밸브의 상부에 형성되어 슈레이더 밸브의 핀 스위치가 작은 충격에도 압력을 인가받지 않도록 보호할 수 있다.
또한, 사용자가 조작부만을 조작함으로써, 용이하게 슈레이더 밸브의 개폐를 조절할 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에 케이스가 포함된 모습을 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브의 구조도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 핀 스위치의 구조도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 조작부가 도 3의 밸브를 개방한 모습을 나타낸 구조도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 조작부의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 밸브의 구조도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 조작부가 도 7의 밸브를 개방한 모습을 나타낸 구조도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(1)의 개략도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(1)는 전극 조립체 및 전해액이 내부에 수용되는 수용 공간(11), 상기 수용 공간(11)을 포위하는 외벽(12) 및 상기 수용 공간(11)으로 전해액이 주입되는 밸브(20)를 포함한다.
외벽(12)은 이차 전지(1)의 수용 공간(11)을 포위하여, 전극 조립체 및 전해액의 외부 이탈을 방지한다. 만약 이차 전지(1)가 파우치 형이라면, 외벽(12)은 연성의 재질로 제조되어, 외력에 의해 형태가 용이하게 변형될 수 있다. 또는 이차 전지(1)가 각 형 또는 캔 형이라면, 외벽(12)은 강성의 재질로 제조되어, 형태를 변형하기 위해서는 강한 외력이 필요할 수 있다.
밸브(20)는 상기 외벽(12)에 형성되어, 상기 수용 공간(11)과 외부를 연결한다. 그리고, 수용 공간(11)의 내부에 수용된 전해액의 누출은 방지하면서, 외부로부터 상기 수용 공간(11)으로 전해액의 주입은 가능하도록 형성된다. 밸브(20)에 대한 자세한 내용은 후술한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(1)에 케이스(13)가 포함된 모습을 나타낸 개략도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(1)는 외벽(12)의 외부를 포위하는 케이스(13)를 더 포함할 수도 있다. 이러한 경우에는 상기 밸브(20)가 케이스(13)의 외부로 돌출되어 형성될 수도 있으나, 케이스(13)의 일측 외벽(12)의 내부에 함몰되어 형성되는 것이 바람직하다. 밸브(20)가 돌출되지 않음으로써 이차 전지(1)의 외관이 미려해져 사용자에게 미감을 제공하고, 나아가 밸브(20)가 외부로부터 충격을 받을 가능성을 감소시켜 파손을 방지할 수 있다. 다만 이에 제한되지 않고, 케이스(13)가 존재하지 않더라도 밸브(20)가 외벽(12)의 내부에 함몰되어 형성될 수도 있는 등, 다양하게 형성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브(20)의 구조도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브(20)는 전해액의 유동을 조절한다. 그리고 상기 이차 전지(1)의 외벽(12)에 형성된 몸체부(21), 상기 몸체부(21)의 내주면에 결합되는 지지대(23), 상기 지지대(23)를 관통하여 삽입되는 핀 스위치(24) 및 상기 핀 스위치(24)에 대하여 압력을 인가하는 조작부(26)를 포함한다.
몸체부(21)는 기둥(241) 형상을 가지고, 이차 전지(1)의 외벽(12)에 형성된다. 그러나, 몸체부(21)는 외벽(12)에 돌출되어 형성될 수도 있으나, 이에 제한되지 않고 외벽(12) 내부에 함몰되어 형성될 수도 있다. 즉, 몸체부(21)는 전해액의 유동을 조절할 수 있다면 제한되지 않고 다양하게 형성될 수 있다.
지지대(23)는 몸체부(21)의 내주면에 결합되며, 이 때 나사 결합되는 것이 바람직하나, 이에 제한되지 않고 볼트 결합, 리벳 결합 등 다양한 방법으로 결합될 수 있다. 지지대(23)의 내부에는 전해액이 유동하는 유로(22)가 형성된다. 그리고, 양 측 단부에 유로(22)로 전해액이 유출입 할 수 있는 유출입홀이 각각 형성된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 핀 스위치(24)를 이용하여 유출입홀을 용이하게 개폐함으로써 전해액이 공기 중에 노출되는 것을 최소화할 수 있다. 상기 유로(22)는 지지대(23)의 내부에 형성되나, 만약 지지대(23)가 별도로 형성되지 않고 몸체부(21)와 일체로 형성된다면, 상기 유로(22)는 몸체부(21)의 내부에 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 핀 스위치(24)의 구조도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 핀 스위치(24)는 도 4에 도시된 바와 같이, 기둥(241), 헤드(242) 및 개폐부(243)를 포함한다.
핀 스위치(24)의 기둥(241)은 몸체부(21)의 길이 방향으로 길게 연장 형성된다. 그리고, 지지대(23)를 관통하여 유로(22)의 내부에 위치한다. 이러한 기둥(241)의 양 측 단부에는 각각 헤드(242)와 개폐부(243)가 형성된다.
헤드(242)는 핀 스위치(24)의 외측 단부에 형성된다. 즉, 핀 스위치(24)의 양 측 단부 중에서, 이차 전지(1)의 외부를 향하는 단부에 형성된다. 헤드(242)는 기둥(241)으로부터 외주면의 반지름 방향으로 돌출되어 형성된다. 따라서, 핀 스위치(24)의 기둥(241)이 관통한 지지대(23)를, 헤드(242)는 관통하지 못한다. 즉, 헤드(242)는 핀 스위치(24) 전부가 지지대(23)로 삽입되는 것을 방지하여, 탄성부(25)가 핀 스위치(24)의 위치를 용이하게 복귀시킬 수 있다. 조작부(26)는 이러한 헤드(242)에 압력을 인가함으로써, 핀 스위치(24)가 이차 전지(1)의 내부를 향해 직선 이동한다. 탄성부(25) 및 조작부(26)에 대한 자세한 내용은 후술한다.
개폐부(243)는 핀 스위치(24)의 내측 단부에 형성된다. 즉, 핀 스위치(24)의 양 측 단부 중에서, 이차 전지(1)의 내측을 향하는 단부에 형성된다. 개폐부(243)도 기둥(241)으로부터 외주면의 반지름 방향으로 돌출되어 형성된다. 그리고, 조작부(26)가 헤드(242)에 압력을 인가하면 개폐부(243)는 유로(22)의 유출입홀을 개방하고, 상기 압력이 제거되면 개폐부(243)는 유로(22)의 유출입홀을 폐쇄한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 조작부(26)가 도 3의 밸브(20)를 개방한 모습을 나타낸 구조도이다.
조작부(26)는 핀 스위치(24)에 압력을 인가한다. 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 조작부(26)는 몸체부(21)의 외주면과 나사 결합하는 바디(262), 중심부로부터 몸체부(21)를 향해 돌출 형성되는 압력 인가부(261)를 포함한다.
조작부(26)의 바디(262)는 몸체부(21)의 외주면 및 상부를 커버하도록 결합한다. 만약, 조작부(26)가 존재하지 않는 경우, 핀 스위치(24)가 지지대(23)의 외부로 돌출되어 충격의 위험에 노출된다. 즉, 핀 스위치(24)가 외부로부터 쉽게 충격을 받을 수 있고, 이러한 충격에 의해 쉽게 파손되거나, 유출입홀이 쉽게 개방될 수 있다. 그러나 조작부(26)는 몸체부(21)의 상부를 커버하여, 핀 스위치(24)가 파손되거나 유출입홀이 사용자의 의도와 다르게 개방되는 것을 방지할 수 있다.
압력 인가부(261)는 조작부(26)의 중심부로부터 핀 스위치(24)를 향하여 돌출 형성된다. 그리고, 사용자가 조작부(26)를 조작하여 조작부(26)가 이동하면, 그에 따라 핀 스위치(24)의 외측 단부에 형성된 헤드(242)에 압력을 인가한다. 따라서 핀 스위치(24)가 이차 전지(1)의 내부를 향해 직선 이동할 수 있다.
조작부(26)의 바디(262)는 몸체부(21)의 외주면과 나사 결합한다. 따라서, 몸체부(21)는 외주면에 나사산이 형성되어 수나사 역할을 수행하고, 바디(262)는 내주면에 나사가 형성되어 암나사 역할을 수행한다. 조작부(26)가 예를 들어 시계 방향으로 회전하면, 바디(262)와 몸체부(21)는 서로 나사 원리에 의하여 조여지므로, 바디(262)가 이차 전지(1)의 내측을 향하여 이동한다. 그러면, 압력 인가부(261)가 핀 스위치(24)의 헤드(242)에 압력을 인가하여, 핀 스위치(24)가 이차 전지(1)의 내측을 향하여 직선 이동함으로써 개폐부(243)가 유출입홀을 개방한다. 반대로, 조작부(26)가 반시계 방향으로 회전하면, 바디(262)와 몸체부(21)는 서로 풀어지므로, 바디(262)가 이차 전지(1)로부터 멀어지도록 이동한다. 그러면, 압력 인가부(261)가 핀 스위치(24)의 헤드(242)에 인가하였던 압력이 점차 감소하여, 핀 스위치(24)가 원래의 위치로 복원됨으로써 개폐부(243)가 유출입홀을 폐쇄한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(1)의 밸브(20)는 탄성부(25)를 더 포함한다. 탄성부(25)는 핀 스위치(24)와 지지대(23)를 연결하거나, 핀 스위치(24)와 몸체부(21)를 연결한다. 그리고, 상기 압력이 제거되면 복원력을 제공하여, 직선 이동하였던 핀 스위치(24)를 원래의 위치로 복원시킨다. 탄성부(25)는 스프링과 같이, 탄성을 가지는 금속 등의 재질로 일정한 크기의 원을 그리며 축 방향으로 길게 연장 형성되는, 이른바 나선형의 형상을 가질 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고 탄성력을 생성하여 핀 스위치(24)에 제공할 수 있다면, 탄성부(25)의 크기 및 모양은 다양하게 형성될 수 있다.
상기 복원력의 실체는, 탄성부(25)로부터 생성되는 탄성력이다. 즉, 핀 스위치(24)가 직선 이동하면서 탄성부(25)가 변형되면, 변형된 정도와 탄성 계수에 비례하여 탄성력이 발생한다. 그러나, 만약 이차 전지(1)의 밸브(20)가 탄성부(25)를 포함하지 않는다면, 상기 핀 스위치(24)를 원래의 위치로 복원시키기 위해, 다른 방식으로 복원력을 제공할 수 있다. 예를 들면, 지지대(23)와 핀 스위치(24)에 자석을 부착하여 자기력을 생성할 수 있으며, 전기를 발생시켜 전기력을 생성할 수도 있다. 즉, 상기 압력이 제거될 때 핀 스위치(24)를 원래의 위치로 복원시킬 수 있다면, 제한되지 않고 다양한 방법을 사용할 수 있다.
도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 유로(22)는 양 측이 개방되어 제1 및 제2 유출입홀(232)이 지지대(23)의 양 측 단부에 형성된다. 전해액은 이러한 제1 및 제2 유출입홀(232)을 통해 유출입하여, 유로(22)를 유동할 수 있다. 제1 유출입홀(231)은 지지대(23)의 내측 단부에 형성된다. 즉, 지지대(23)의 양 측 단부 중에서, 이차 전지(1)의 내측을 향하는 단부에 형성된다. 상기 핀 스위치(24)의 개폐부(243)는 압력의 인가 및 제거 여부에 따라 제1 유출입홀(231)을 개폐한다. 제1 유출입홀(231)의 직경은 개폐부(243)의 직경보다 작은 것이 바람직하며, 이를 위해 지지대(23)의 내측 단부는 이차 전지(1)의 내측을 향할수록 직경이 점차 감소하며 연장 형성된다. 한편, 개폐부(243)가 제1 유출입홀(231)을 폐쇄하면 개폐부(243)는 지지대(23)의 내측 단부와 긴밀하게 접촉한다. 따라서, 유로(22)가 밀폐되어 전해액이 제1 유출입홀(231)을 통해 누출되지 않는다.
반면에, 제2 유출입홀(232)은 지지대(23)의 외측 단부에 형성된다. 즉, 지지대(23)의 양 측 단부 중에서, 이차 전지(1)의 외측을 향하는 단부에 형성된다. 제2 유출입홀(232)은 핀 스위치(24)의 이동 여부와 상관없이 항상 개방되어 있다. 따라서, 전해액은 제2 유출입홀(232)을 통해 언제든지 유출입할 수 있다. 그러나, 상기 기술한 바와 같이, 제1 유출입홀(231)이 폐쇄된 경우에는, 전해액은 제2 유출입홀(232)을 통해 유로(22)로 유동하더라도 이차 전지(1)의 내부에 위치한 수용 공간(11)으로 주입될 수 없다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 조작부(26)의 평면도이다.
조작부(26)는 도 6에 도시된 바와 같이, 상면에 제3 유출입홀(264)을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 이차 전지(1) 내의 전해액이 고갈되더라도 전해액 주입기를 연결함으로써 전해액을 별도로 주입하여 보충할 수 있다. 그런데, 조작부(26)가 핀 스위치(24)를 보호하기 위해 몸체부(21)의 상부에 형성되어 있으며, 이러한 조작부(26)는 몸체부(21)로부터 이탈되지 않는 것이 바람직하다. 따라서, 전해액 주입기는 몸체부(21)에 직접 연결되지 않고 조작부(26)에 연결될 수 있다.
전해액 주입기가 조작부(26)에 연결된 후, 사용자가 조작부(26)를 조작하여 제1 유출입홀(231)을 개방하면, 전해액이 전해액 주입기로부터 토출된다. 그리고, 조작부(26)의 제3 유출입홀(264)을 통해 밸브(20)로 전해액이 유입되면, 전해액은 제2 유출입홀(232) 및 제1 유출입홀(231)을 차례로 통과하여 수용 공간(11)으로 주입된다. 따라서, 이차 전지(1)의 전해액이 보충될 수 있다.
조작부(26)는 바디(262)와 압력 인가부(261)를 연결하는 연결부(263)를 더 포함한다. 조작부(26)의 압력 인가부(261)는 조작부(26)의 중심부에 위치한다. 그러나, 제3 유출입홀(264)이 조작부(26)의 상면에 형성되므로, 연결부(263)가 압력 인가부(261)를 바디(262)에 연결시킨다. 이러한 연결부(263)가 조작부(26)의 상면을 차지하는 면적이 작을수록, 제3 유출입홀(264)의 면적이 넓어지므로 전해액의 주입이 용이하다. 그러나, 전해액의 주입 압력이 커질수록 연결부(263)가 파손될 가능성이 높다. 반면에 연결부(263)가 조작부(26)의 상면을 차지하는 면적이 클수록, 연결부(263)가 파손될 가능성이 적다. 그러나, 제3 유출입홀(264)의 면적이 좁아지므로 전해액의 주입이 용이하지 않다. 따라서, 연결부(263)의 파손 가능성을 감소시키면서 전해액의 주입이 용이한, 연결부(263) 및 제3 유출입홀(264)의 최적은 면적이 실험적으로 획득될 수 있다.
도 6에는 바디(262)와 압력 인가부(261)를 연결부(263)가 연결하는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 이에 제한되지 않고, 별도의 연결부(263)가 없이 바디(262)와 압력 인가부(261)가 일체형으로 형성될 수도 있다. 이러한 경우에는 제3 유출입홀(264)은 조작부(26)의 상면에 별도로 타공 작업을 수행하거나 주물의 주입을 의도적으로 방해하여 형성될 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 밸브(20)의 구조도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지(1)의 밸브(20)는 도 7에 도시된 바와 같이, 커버부(27)를 더 포함한다. 이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(1)에 대한 내용과 중복되는 내용은 설명을 생략한다. 생략된 내용은 상기 기술한 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(1)에 대한 내용으로부터 통상의 기술자가 용이하게 유추할 수 있다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지(1)에 대한 내용이 일부 생략되더라도, 통상의 기술자는 이를 용이하게 실시할 수 있다.
상기 기술한 바와 같이, 탄성부(25)는 핀 스위치(24)의 기둥(241)을 중심으로 나선형으로 형성된다. 커버부(27)는 도 7에 도시된 바와 같이, 이러한 탄성부(25) 및 핀 스위치(24)의 기둥(241)을 커버하며 핀 스위치(24)의 기둥(241)의 길이 방향으로 길게 연장 형성된다.
커버부(27)는 내식성이 강한, 예를 들면 폴리머 재질로 제조되는 것이 바람직하다. 일반적으로 전해액은 이차 전지(1)의 양극과 음극의 산화 및 환원 반응을 촉진하므로, 부식성이 강하다. 그런데, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 탄성부(25)가 유로(22) 내에서 노출되어 있으므로, 전해액이 주입되는 경우, 탄성부(25)는 전해액과 그대로 접촉될 수 있다. 그런데 상기 기술한 바와 같이, 탄성부(25)는 탄성을 가지는 금속 등의 재질로 형성된다. 따라서, 부식성이 강한 전해액에 의해 탄성부(25)가 용이하게 부식될 수 있어, 수명이 단축되고 교체를 위한 비용 및 노력이 많이 소모된다.
그러나, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지(1)는, 내식성이 강한 커버부(27)가 탄성부(25)를 커버한다. 따라서, 탄성부(25)와 전해액의 접촉을 방지하여, 탄성부(25)의 수명을 연장시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 조작부(26)가 도 7의 밸브(20)를 개방한 모습을 나타낸 구조도이다.
커버부(27)는 탄성부(25)를 커버하고 있으며, 핀 스위치(24)의 헤드(242)부터 개폐부(243)까지 연장 형성된다. 그리고, 커버부(27)가 핀 스위치(24)의 헤드(242) 및 개폐부(243)와 접촉하는 부분은 밀폐된다. 따라서, 전해액이 커버부(27)의 내부로 유입되지 않아, 탄성부(25)와 전해액의 접촉을 방지할 수 있다. 이는 도 8에 도시된 바와 같이, 조작부(26)가 조작되어 핀 스위치(24)가 직선 이동하더라도 동일하다. 커버부(27)는 핀 스위치(24)의 헤드(242)와 개폐부(243)의 사이에 형성되어 있으므로, 핀 스위치(24)가 압력을 받아 이동하면, 상기 헤드(242) 및 개폐부(243)와 함께 이동한다. 따라서, 핀 스위치(24)가 직선 이동하더라도, 커버부(27)와 헤드(242) 및 개폐부(243)의 사이의 접촉하는 부분은, 밀폐된 상태가 유지된다.
다만, 탄성부(25)가 지지대(23)와 연결되기 위해, 탄성부(25)의 일단부는 커버부(27)를 관통하여 돌출될 수 있다. 이러한 경우에는 탄성부(25)의 일단부가 전해액과 접촉되어 부식이 촉진될 수 있다. 따라서, 커버부(27)를 관통하여 돌출된 탄성부(25)의 일단부는, 도면에 도시되지 않았으나, 별도의 내식성이 강한 부재로 커버될 수 있다. 즉, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 탄성부(25)와 전해액의 접촉을 방지할 수 있다면, 제한되지 않고 다양한 방법을 사용할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 다양한 실시 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1: 이차 전지 11: 수용 공간
12: 외벽 13: 케이스
20: 밸브 21: 몸체부
22: 유로 23: 지지대
24: 핀 스위치 25: 탄성부
26: 조작부 27: 커버부
231: 제1 유출입홀 232: 제2 유출입홀
241: 기둥 242: 헤드
243: 개폐부 261: 압력 인가부
262: 바디 263: 연결부
264: 제3 유출입홀

Claims (15)

  1. 전극 조립체 및 전해액이 내부에 수용된 수용 공간을 포위하는 외벽에 기둥 형상으로 형성되며, 내부에 전해액이 유동하는 유로를 포함하는 몸체부;
    상기 몸체부의 내부에 상기 몸체부의 길이 방향으로 연장 형성되며, 일측 단부가 압력을 받으면 상기 수용 공간이 위치한 내측을 향하여 직선 이동하고, 상기 압력이 제거되면 외측을 향하여 직선 이동하는 핀 스위치;
    상기 몸체부의 외주면에 결합되고, 상기 핀 스위치의 상기 직선 이동방향과 나란한 방향으로 이동하는 조작부;
    상기 조작부의 중심부에 돌출 형성되고, 상기 조작부의 이동에 따라 상기 핀 스위치의 일측 단부에 압력을 인가하는 압력 인가부; 및
    상기 핀 스위치의 타측 단부에 형성되며, 상기 핀 스위치가 상기 내측을 향하여 직선 이동 시 상기 유로를 개방하고, 상기 상기 외측을 향하여 직선 이동 시 상기 유로를 폐쇄하는 개폐부를 포함하는 이차 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    탄성의 성질을 가지며, 상기 압력이 제거되면 상기 핀 스위치에 복원력을 제공하는 탄성부를 더 포함하는 이차 전지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 탄성부는,
    상기 핀 스위치의 기둥을 따라 나선형으로 길게 형성되는, 이차 전지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 핀 스위치의 기둥 및 상기 탄성부를 포위하며, 상기 핀 스위치의 기둥 방향으로 연장 형성되는 커버부를 더 포함하는 이차 전지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 커버부는,
    내식성의 성질을 가지는, 이차 전지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 몸체부의 내주면에 결합되며, 내부에 상기 유로를 포함하는 지지대를 더 포함하는 이차 전지.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 핀 스위치는,
    상기 지지대를 관통하여 삽입되며,
    상기 핀 스위치의 일측 단부는,
    상기 지지대로부터 외부로 돌출된, 이차 전지.
  8. 제6항에 있어서,
    탄성의 성질을 가지며, 상기 압력이 제거되면 상기 핀 스위치에 복원력을 제공하는 탄성부를 더 포함하고,
    상기 탄성부는,
    상기 지지대 및 상기 핀 스위치를 연결하는, 이차 전지.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 전해액이 상기 유로로 유출입하며, 상기 지지대의 내측 단부 및 외측 단부에 각각 형성되는 제1 및 제2 유출입홀을 더 포함하는 이차 전지.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 개폐부는,
    상기 제1 유출입홀을 개방 또는 폐쇄하는, 이차 전지.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 지지대는,
    상기 몸체부의 내주면에 나사 결합되는, 이차 전지.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 조작부는,
    상기 전해액이 상기 유로로 유출입하는 제3 유출입홀을 포함하는, 이차 전지.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 몸체부는,
    외부로 돌출 형성되는, 이차 전지.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 외벽의 외부를 포위하는 케이스를 더 포함하는 이차 전지.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 몸체부는,
    상기 케이스의 일측 외벽 내부에 함몰 형성되는, 이차 전지.
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