KR20220142713A - 파열 충격 완화 구조를 갖는 고온용 리튬일차전지 - Google Patents
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Abstract
내충격 및 내진동 구조로 설계되어 안전배기가 없는 구조로서, 전지의 설계 한계 이상의 조건으로 사용했을 시, 헤더핀과 접착 부재가 파괴되면서 내압이 해소되어 전지의 파열에 대한 충격을 완화시키는 구조 적용으로 전지의 안전성을 개선시킬 수 있는 파열 충격 완화 구조를 갖는 고온용 리튬일차전지에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 파열 충격 완화 구조를 갖는 고온용 리튬일차전지는 일측 상부가 개구된 케이스와, 상기 케이스의 개구된 일측 상부를 덮어 밀폐시키는 헤더를 포함하는 파열 충격 완화 구조를 갖는 고온용 리튬일차전지에 있어서, 상기 헤더는, 상기 케이스의 개구된 일측 상부를 덮어, 상기 케이스의 내부를 밀폐시키는 헤더판; 상기 헤더판의 중앙 부분을 관통하여 케이스 내부의 양극에 연결되는 헤더핀; 및 상기 헤더판과 헤더핀의 마주보는 상호 간의 측벽 부분에 형성되어, 상기 헤더핀을 헤더판에 고정시키기 위한 접착 부재;를 포함하며, 상기 헤더핀은 직경과 높이의 길이비가 1 : 1 ~ 1 : 2.5를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 파열 충격 완화 구조를 갖는 고온용 리튬일차전지는 일측 상부가 개구된 케이스와, 상기 케이스의 개구된 일측 상부를 덮어 밀폐시키는 헤더를 포함하는 파열 충격 완화 구조를 갖는 고온용 리튬일차전지에 있어서, 상기 헤더는, 상기 케이스의 개구된 일측 상부를 덮어, 상기 케이스의 내부를 밀폐시키는 헤더판; 상기 헤더판의 중앙 부분을 관통하여 케이스 내부의 양극에 연결되는 헤더핀; 및 상기 헤더판과 헤더핀의 마주보는 상호 간의 측벽 부분에 형성되어, 상기 헤더핀을 헤더판에 고정시키기 위한 접착 부재;를 포함하며, 상기 헤더핀은 직경과 높이의 길이비가 1 : 1 ~ 1 : 2.5를 갖는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 파열 충격 완화 구조를 갖는 고온용 리튬일차전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내충격 및 내진동 구조로 설계되어 안전배기가 없는 구조로서, 전지의 설계 한계 이상의 조건으로 사용했을 시, 헤더핀과 접착 부재가 파괴되면서 내압이 해소되어 전지의 파열에 대한 충격을 완화시키는 구조 적용으로 전지의 안전성을 개선시킬 수 있는 파열 충격 완화 구조를 갖는 고온용 리튬일차전지에 관한 것이다.
리튬일차전지 중 고온전지는 주로 석유시추 MWD 장비의 탐사 모니터링 전원으로 사용되며, 주로 얕은 지각이 아닌 깊은 암석으로 이루어진 지역의 시추로 인해 사용 특성상 높은 내진동성 및 내충격성을 갖는 전지를 요구하고 있다. 이러한 이유로 석유 시추용 고온전지는 외부 충격에도 전지의 내용물이 새어 나오지 않는 밀폐형 구조(hermetic seal)로 설계되었다.
그러나, 밀폐형 구조의 고온전지는 내부 단락, 전극 구조의 변형 및 전지 사용의 오남용에 의한 안전상의 문제가 발생할 시, 점점 내부의 압력이 상승하며 더 이상 외장재가 그 한계를 버티지 못할 시에 외장재가 찢어지면서 막대한 충격이 발생하여 시추 장비가 손상되거나, 예기치 못한 사고가 발생할 우려가 있었다.
관련 선행 문헌으로는 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0112922호(2012.10.12. 공개)가 있으며, 상기 문헌에는 고용량, 고출력 전기이중층 커패시터용 다공성 탄소재료 및 그 제조방법이 기재되어 있다.
본 발명의 목적은 내충격 및 내진동 구조로 설계되어 안전배기가 없는 구조로서, 전지의 설계 한계 이상의 조건으로 사용했을 시, 헤더핀과 접착 부재가 파괴되면서 내압이 해소되어 전지의 파열에 대한 충격을 완화시키는 구조 적용으로 전지의 안전성을 개선시킬 수 있는 파열 충격 완화 구조를 갖는 고온용 리튬일차전지를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 파열 충격 완화 구조를 갖는 고온용 리튬일차전지는 일측 상부가 개구된 케이스와, 상기 케이스의 개구된 일측 상부를 덮어 밀폐시키는 헤더를 포함하는 파열 충격 완화 구조를 갖는 고온용 리튬일차전지에 있어서, 상기 헤더는, 상기 케이스의 개구된 일측 상부를 덮어, 상기 케이스의 내부를 밀폐시키는 헤더판; 상기 헤더판의 중앙 부분을 관통하여 케이스 내부의 양극에 연결되는 헤더핀; 및 상기 헤더판과 헤더핀의 마주보는 상호 간의 측벽 부분에 형성되어, 상기 헤더핀을 헤더판에 고정시키기 위한 접착 부재;를 포함하며, 상기 헤더핀은 직경과 높이의 길이비가 1 : 1 ~ 1 : 2.5를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 헤더판은 수평 방향을 따라 동일한 높이를 갖도록 형성된 수평부; 상기 수평부의 일측 가장자리로부터 상측 수직 방향으로 연장되어, 상기 케이스와 결합되는 제1 수직부; 및 상기 수평부의 타측 가장자리로부터 하측 수직 방향으로 연장되어, 상기 헤더핀과 접착 부재를 매개로 접합된 제2 수직부;를 갖는다.
여기서, 상기 헤더핀은 3 ~ 4mm의 직경을 갖는다.
아울러, 상기 헤더핀은 4 ~ 7mm의 높이를 갖는다.
상기 접착 부재는 유리 씰링재로 이루어지며, 단면 상으로 볼 때, 1.3 ~ 1.7mm의 폭을 갖는다.
본 발명에 따른 파열 충격 완화 구조를 갖는 고온용 리튬일차전지는 헤더핀 및 접착 부재의 형상 및 폭 구조를 변경시킨 헤더의 적용으로, 안전배기 구조가 없는 고온용 리튬일차전지의 파열 발생시 전지 주변의 충격을 최소화할 수 있게 된다.
이에 따라, 본 발명에 따른 파열 충격 완화 구조를 갖는 고온용 리튬일차전지는 우수한 내충격 및 내진동 구조로 설계되어 안전배기가 없는 구조이며, 전지의 설계 한계 이상의 조건으로 사용할 시, 헤더판으로부터 헤더핀과 접착 부재가 파괴되어 손쉽게 분리되는 것에 의해, 내압이 해소되어 전지의 파열에 의한 충격을 완화시키는 구조가 적용되어 리튬일차전지의 안전성을 개선시킬 수 있게 된다.
아울러, 본 발명에 따른 파열 충격 완화 구조를 갖는 고온용 리튬일차전지는 전지의 오남용 및 내부 전극의 문제로 인한 안전상의 이슈가 발생할 시에, 헤더핀을 고정시키는 접착 부재가 파괴되어 내부 압력을 해소할 수 있으므로 외부 충격을 낮출 수 있게 되고, 이는 결국 전지 문제 발생에 대한 장비의 손상 및 예기치 못한 사고 등의 확률을 낮출 수 있게 된다.
도 1은 일반적인 고온용 리튬일차전지의 헤더 부분을 나타낸 단면도.
도 2는 일반적인 고온용 리튬일차전지의 헤더 부분을 나타낸 평면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 파열 충격 완화 구조를 갖는 고온용 리튬일차전지를 나타낸 단면도.
도 4는 도 3의 헤더 부분을 확대하여 나타낸 단면도.
도 5는 도 3의 헤더 부분을 확대하여 나타낸 평면도.
도 6은 종래에 따른 리튬일차전지들의 가혹 조건에서의 방전 결과를 나타낸 방전 그래프.
도 7은 종래에 따른 리튬일차전지들의 가혹 평가 후 파열된 상태를 나타낸 사진.
도 8은 종래에 따른 리튬일차전지들의 방전 중 파열 발생한 고온 챔버를 나타낸 사진.
도 9는 본 발명에 따른 리튬일차전지들의 가혹 조건에서의 방전 결과를 나타낸 방전 그래프.
도 10은 본 발명에 따른 리튬일차전지들의 가혹 평가 후 파열된 상태를 나타낸 사진.
도 11은 본 발명에 따른 리튬일차전지들의 방전 중 파열 발생한 고온 챔버를 나타낸 사진.
도 2는 일반적인 고온용 리튬일차전지의 헤더 부분을 나타낸 평면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 파열 충격 완화 구조를 갖는 고온용 리튬일차전지를 나타낸 단면도.
도 4는 도 3의 헤더 부분을 확대하여 나타낸 단면도.
도 5는 도 3의 헤더 부분을 확대하여 나타낸 평면도.
도 6은 종래에 따른 리튬일차전지들의 가혹 조건에서의 방전 결과를 나타낸 방전 그래프.
도 7은 종래에 따른 리튬일차전지들의 가혹 평가 후 파열된 상태를 나타낸 사진.
도 8은 종래에 따른 리튬일차전지들의 방전 중 파열 발생한 고온 챔버를 나타낸 사진.
도 9는 본 발명에 따른 리튬일차전지들의 가혹 조건에서의 방전 결과를 나타낸 방전 그래프.
도 10은 본 발명에 따른 리튬일차전지들의 가혹 평가 후 파열된 상태를 나타낸 사진.
도 11은 본 발명에 따른 리튬일차전지들의 방전 중 파열 발생한 고온 챔버를 나타낸 사진.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 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 구성요소를 지칭한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파열 충격 완화 구조를 갖는 고온용 리튬일차전지에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 일반적인 고온용 리튬일차전지의 헤더 부분을 나타낸 단면도이고, 도 2는 일반적인 고온용 리튬일차전지의 헤더 부분을 나타낸 평면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 일반적인 고온용 리튬일차전지(1)는 일측 상부가 개구된 케이스(20)와, 케이스(20)의 개구된 일측 상부를 덮어 밀폐시키는 헤더(40)를 포함한다.
이러한 헤더(40)는 헤더판(42), 헤더핀(44) 및 접착 부재(46)를 포함한다.
헤더판(42)은 케이스(20)의 개구된 일측 상부를 덮어, 케이스(20)의 내부를 밀폐시킨다. 헤더핀(44)은 헤더판(42)의 중앙 부분을 관통하도록 배치된다. 아울러, 접착 부재(46)는 헤더핀(44)을 헤더판(42)에 고정시키는 역할을 한다.
전술한 일반적인 고온용 리튬일차전지의 헤더(40)는 헤더판(42)과 접착 부재(46) 간의 고정을 강하게 하기 위해, 헤더핀(44)의 직경(d)을 대략 1.4 ~ 1.6mm로 최소화하고, 접착 부재(46)의 폭(w)을 0.8 ~ 1.1mm 로 얇게 설계하고 있다.
그러나, 일반적인 고온용 리튬일차전지(1)는 우수한 내충격 및 내진동 구조를 구현하기 위해 안전배기가 없는 밀폐형 구조로 이루어지기 때문에 안전상의 문제, 즉 파열의 발생시 충격에 대한 위험 부담감을 항상 가지고 있었다.
즉, 일반적인 고온용 리튬일차전지(1)는 내부 단락, 전극 구조의 변형 및 전지 사용의 오남용에 의한 안전상의 문제가 발생 시, 헤더핀(44)의 직경(d) 및 접착 부재(46)의 폭(w)이 얇아 헤더판(42)과 접착 부재(46) 간의 접합력이 상당히 강한 관계로 점점 내부의 압력이 상승하게 되고, 더 이상 케이스(20)가 그 한계를 버티지 못할 시에 케이스(20)가 찢어지면서 막대한 충격이 발생하여 시추 장비가 손상되거나, 예기치 못한 사고가 발생할 우려가 있었다.
이를 해결하기 위해, 본 발명에서는 파열 충격 완화 구조를 가진 헤더를 적용하였으며, 헤더핀과 접착 부재의 폭 및 형상의 변경으로 전지의 내압이 해소되어 전지 파열로 인한 충격이 완화되는 것을 확인하였다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 파열 충격 완화 구조를 갖는 고온용 리튬일차전지는 우수한 내충격 및 내진동 구조로 설계되어 안전배기가 없는 구조이며, 전지의 설계 한계 이상의 조건으로 사용할 시, 헤더핀과 접착 부재가 파괴되어 분리되는 것에 의해, 내압이 해소되어 전지의 파열에 의한 충격을 완화시키는 구조가 적용되어 리튬일차전지의 안전성을 개선시킬 수 있게 된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 파열 충격 완화 구조를 갖는 고온용 리튬일차전지에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 파열 충격 완화 구조를 갖는 고온용 리튬일차전지를 나타낸 단면도이고, 도 4는 도 3의 헤더 부분을 확대하여 나타낸 단면도이며, 도 5는 도 3의 헤더 부분을 확대하여 나타낸 평면도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 파열 충격 완화 구조를 갖는 고온용 리튬일차전지(100)는 일측 상부가 개구된 케이스(120)와, 케이스(120)의 개구된 일측 상부를 덮어 밀폐시키는 헤더(140)를 포함한다.
케이스(120)는 상부가 개방되며, 내부에 전해액이 함침된다. 이러한 케이스(120)는 상측이 개방되는 원통 형상을 갖거나, 직육면체, 육각기둥 등의 각형 형상으로 설계될 수 있다. 케이스(120)의 재질로는 스테인리스 강(SUS)이 이용될 수 있으나, 이는 예시적인 것으로 그 재질은 다양하게 적용될 수 있다는 것은 자명한 사실일 것이다.
아울러, 케이스(120)의 내부에는 권취 소자(150)가 삽입 배치된다. 이러한 권취 소자(150)는 원통형 타입일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 권취 소자(150)는 라미네이트 타입, 코인 타입 등 다양한 형태가 적용될 수 있다. 따라서, 권취 소자(150)는 형상에 대해서도 특별히 제한되는 것은 아니며, 권회형 구조이어도 좋고, 적층 구조이어도 좋다.
이러한 권취 소자(150)는 양극(151), 음극(152) 및 분리막(153)을 갖는다. 이때, 권취 소자(150)는 양극(151), 분리막(153) 및 음극(152)을 권취기로 와인딩(Winding)하여 롤(roll) 형태로 제작한 후, 롤 주위로 접착 테이프(미도시) 등을 부착하여 제조할 수 있다. 여기서, 양극(151) 및 음극(152)의 재질로는 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 등의 전기전도성이 우수한 금속 또는 이들을 포함하는 합금 등의 재질이 이용될 수 있다.
헤더(140)는 케이스(120)의 개구된 일측 상부를 덮어 케이스(120)의 내부를 밀폐시킨다. 이에 따라, 본 발명의 고온용 리튬일차전지(100)는 헤더(140)에 안전배기가 없는 밀폐된 구조를 갖는다.
이러한 헤더(140)는 헤더판(142), 헤더핀(144) 및 접착 부재(146)를 포함한다.
헤더판(142)은 케이스(120)의 개구된 일측 상부를 덮어, 케이스(120)의 내부를 밀폐시킨다. 이러한 헤더판(142)은 수평부(142a), 제1 수직부(142b) 및 제2 수직부(142c)를 갖는다.
헤더판의 수평부(142a)는 수평 방향을 따라 동일한 높이를 갖도록 형성된다. 이러한 헤더판의 수평부(142a)은 플레이트 원형 구조로 설계될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
헤더판의 제1 수직부(142b)는 헤더판 수평부(142a)의 일측 가장자리로부터 상측 수직 방향으로 연장되어, 케이스(120)와 결합된다. 여기서, 헤더판의 제1 수직부(142b)와 케이스(120)는 상호 간의 사이에 배치된 용접 부재(155)에 의해 접합될 수 있다.
헤더판의 제2 수직부(142c)는 헤더판 수평부(142a)의 타측 가장자리로부터 하측 수직 방향으로 연장되어, 헤더핀(144)과 접착 부재(146)를 매개로 접합된다.
헤더핀(144)은 헤더판(142)의 중앙 부분을 관통하여 케이스(120) 내부의 양극(151)에 연결된다. 여기서, 양극(151)은 헤더핀(144)에 직접 전기적으로 연결되거나, 또는 양극 연결단자(156)를 매개로 전기적으로 연결될 수도 있다.
이러한 헤더핀(144)은 직경과 높이의 길이비가 1 : 1 ~ 1 : 2.5를 가지며, 보다 바람직한 범위로는 1 : 1.3 ~ 1 : 2.0를 제시할 수 있다. 이를 위해, 헤더핀(144)은 3 ~ 5mm의 직경(d) 및 4 ~ 7mm의 높이(h)를 갖는 것이 바람직하며, 보다 바람직한 범위로는 3.3 ~ 3.6mm의 직경(d) 및 5 ~ 6mm의 높이(h)를 제시할 수 있다.
이와 같이, 헤더핀(144)의 높이(h)가 헤더핀(144)의 직경(d) 대비 최대 2.5배로 설계되는데 기인하여, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 일반적인 헤더핀의 높이 보다 상당히 낮아지게 된다. 이에 따라, 헤더핀(144)의 상측 단부는 헤더판 제1 수직부(142b)의 상측 단부 보다 낮은 위치에 배치된다. 이 결과, 전지의 설계 한계 이상의 조건으로 사용할 시, 헤더핀(144)과 접착 부재(146)가 쉽게 파괴되어 분리될 수 있게 되는 것이다.
접착 부재(146)는 헤더판(142)과 헤더핀(144)의 마주보는 상호 간의 측벽 부분에 형성되어, 헤더핀(144)을 헤더판(142)에 고정시키는 역할을 한다.
이러한 접착 부재(146)는 유리 씰링재로 이루어질 수 있다. 이때, 접착 부재(146)는, 단면 상으로 볼 때, 1.3 ~ 1.7mm의 폭(w)을 갖는 것이 바람직하고, 보다 바람직한 범위로는 1.4 ~ 1.6mm를 제시할 수 있다.
접착 부재(146)의 폭(w)이 1.3mm 미만일 경우에는 헤더판(142)과 접착 부재(146) 간의 접착력 감소 효과가 미미하여 내압 해소에 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 접착 부재(146)의 폭(w)이 1.7mm를 초과할 경우에는 과도한 두께 설계로 인해 헤더판(142)과 접착 부재(146) 간의 접착력이 너무 약해져 내구성이 저하될 우려가 있으므로, 바람직하지 못하다.
이와 같이, 본 발명에서는 헤더판(142)과 접착 부재(146)의 접착력 감소를 위해, 헤더핀(144)의 직경(d)을 3 ~ 5mm로 기존의 헤더핀의 직경 대비 대략 2 ~ 3배로 크기를 증가시키고, 접착 부재(146)의 폭(w)을 1.3 ~ 1.7mm로 기존의 접착 부재 대비 대략 1.3배 이상으로 증가시킨 것을 이용하였다.
이 결과, 본 발명은 헤더판(142)과 접착 부재(146) 간의 접착력 감소로 전지의 설계 한계 이상의 조건으로 사용할 시, 헤더판(142)으로부터 헤더핀(144)과 접착 부재(146)가 파괴되어 손쉽게 분리되는 것에 의해, 내압이 해소되어 전지의 파열에 의한 충격을 완화시키는 구조가 적용되어 리튬일차전지의 안전성을 개선시킬 수 있게 된다.
전술한 본 발명의 실시예에 따른 파열 충격 완화 구조를 갖는 고온용 리튬일차전지는 헤더핀 및 접착 부재의 형상 및 폭 구조를 변경시킨 헤더의 적용으로, 안전배기 구조가 없는 고온용 리튬일차전지의 파열 발생시 전지 주변의 충격을 최소화할 수 있게 된다.
이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 파열 충격 완화 구조를 갖는 고온용 리튬일차전지는 우수한 내충격 및 내진동 구조로 설계되어 안전배기가 없는 구조이며, 전지의 설계 한계 이상의 조건으로 사용할 시, 헤더판으로부터 헤더핀과 접착 부재가 파괴되어 손쉽게 분리되는 것에 의해, 내압이 해소되어 전지의 파열에 의한 충격을 완화시키는 구조가 적용되어 리튬일차전지의 안전성을 개선시킬 수 있게 된다.
아울러, 본 발명의 실시예에 따른 파열 충격 완화 구조를 갖는 고온용 리튬일차전지는 전지의 오남용 및 내부 전극의 문제로 인한 안전상의 이슈가 발생할 시에, 헤더핀을 고정시키는 접착 부재가 파괴되어 내부 압력을 해소할 수 있으므로 외부 충격을 낮출 수 있게 되고, 이는 결국 전지 문제 발생에 대한 장비의 손상 및 예기치 못한 사고 등의 확률을 낮출 수 있게 된다.
실시예
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
표 1은 종래 및 본 발명에 따른 리튬일차전지들의 가혹 평가 조건을 나타낸 것이다.
[표 1]
도 6은 종래에 따른 리튬일차전지들의 가혹 조건에서의 방전 결과를 나타낸 방전 그래프이다. 또한, 도 7은 종래에 따른 리튬일차전지들의 가혹 평가 후 파열된 상태를 나타낸 사진이고, 도 8은 종래에 따른 리튬일차전지들의 방전 중 파열 발생한 고온 챔버를 나타낸 사진이다.
이때, 종래에 따른 리튬일차전지들 각각은 헤더판과 접착 부재의 고정을 강하게 하기 위해 헤더핀의 직경을 1.54mm로 설계하고, 접착 부재의 폭을 1.1mm로 설계한 것을 이용하였다.
아울러, 전지의 가혹 평가를 위해, 1000mA(최대연속방전 전류 약1.33배), 165℃(최대 사용온도), 0.1V 완전방전(Cut off)에서 방전을 진행하였다.
표 1, 도 6, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 종래에 따른 리튬일차전지들은 165℃, 1000mA 연속방전, 0.1V 완전방전(Voltage Cut off)으로 방전 평가 시, 방전 중에는 특이사항이 없지만 최대허용방전 전압 2.0V 아래로 진입한 후, 온도 상승과 함께 모든 전지에서 파열이 발생하였다.
이때, 파열된 전지의 형상을 확인해 보니 외장재가 찢어진 형상을 갖는 것을 확인하였다. 또한, 파열의 충격 여파로 인해 고온 챔버가 심하게 손상을 받은 것을 확인하였다.
도 9는 본 발명에 따른 리튬일차전지들의 가혹 조건에서의 방전 결과를 나타낸 방전 그래프이다. 또한, 도 10은 본 발명에 따른 리튬일차전지들의 가혹 평가 후 파열된 상태를 나타낸 사진이고, 도 11은 본 발명에 따른 리튬일차전지들의 방전 중 파열 발생한 고온 챔버를 나타낸 사진이다.
이때, 본 발명에 따른 리튬일차전지들 각각은 헤더판과 접착 부재의 접착력 감소를 위해 헤더핀의 직경을 3.50mm로 설계하고, 접착 부재의 폭을 1.5mm로 설계한 것을 이용하였다.
아울러, 전지의 가혹 평가를 위해, 1000mA(최대연속방전 전류 약1.33배), 165℃(최대 사용온도), 0.1V Cut off(완전방전)에서 방전을 진행하였다.
표 1, 도 9, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 리튬일차전지들은 165℃, 1000mA 연속방전, 0.1V 완전방전(Voltage Cut off)으로 방전 평가 시, 방전 중에는 종래에 따른 리튬일차전지들과 마찬가지로 특이사항이 없지만 최대허용방전 전압 2.0V 아래로 진입한 후, 온도 상승과 함께 전지의 이슈가 발생하였다.
문제된 전지를 확인한 결과, 헤더 핀 부분의 접착 부재가 외장재의 변형에 따라 파괴가 되었으며, 헤더 핀이 빠지면서 생긴 헤더 홀(Header hole)을 통해 전지의 내용물이 방출되는데 기인하여 내부 압력이 낮아져 심한 충격이 발생하지 않은 것을 확인하였다. 이 결과, 고온 챔버에 손상이 없는 것을 확인하였다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
100 : 고온용 리튬일차전지
120 : 케이스
140 : 헤더 142 : 헤더판
144 : 헤더핀 146 : 접착 부재
d : 헤더핀의 직경 h : 헤더핀의 높이
w : 접착 부재의 폭
140 : 헤더 142 : 헤더판
144 : 헤더핀 146 : 접착 부재
d : 헤더핀의 직경 h : 헤더핀의 높이
w : 접착 부재의 폭
Claims (5)
- 일측 상부가 개구된 케이스와, 상기 케이스의 개구된 일측 상부를 덮어 밀폐시키는 헤더를 포함하는 파열 충격 완화 구조를 갖는 고온용 리튬일차전지에 있어서,
상기 헤더는,
상기 케이스의 개구된 일측 상부를 덮어, 상기 케이스의 내부를 밀폐시키는 헤더판;
상기 헤더판의 중앙 부분을 관통하여 케이스 내부의 양극에 연결되는 헤더핀; 및
상기 헤더판과 헤더핀의 마주보는 상호 간의 측벽 부분에 형성되어, 상기 헤더핀을 헤더판에 고정시키기 위한 접착 부재;를 포함하며,
상기 헤더핀은 직경과 높이의 길이비가 1 : 1 ~ 1 : 2.5를 갖는 것을 특징으로 하는 파열 충격 완화 구조를 갖는 고온용 리튬일차전지.
- 제1항에 있어서,
상기 헤더판은
수평 방향을 따라 동일한 높이를 갖도록 형성된 수평부;
상기 수평부의 일측 가장자리로부터 상측 수직 방향으로 연장되어, 상기 케이스와 결합되는 제1 수직부; 및
상기 수평부의 타측 가장자리로부터 하측 수직 방향으로 연장되어, 상기 헤더핀과 접착 부재를 매개로 접합된 제2 수직부;
를 갖는 것을 특징으로 하는 파열 충격 완화 구조를 갖는 고온용 리튬일차전지.
- 제1항에 있어서,
상기 헤더핀은
3 ~ 4mm의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 파열 충격 완화 구조를 갖는 고온용 리튬일차전지.
- 제1항에 있어서,
상기 헤더핀은
4 ~ 7mm의 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 파열 충격 완화 구조를 갖는 고온용 리튬일차전지.
- 제1항에 있어서,
상기 접착 부재는
유리 씰링재로 이루어지며, 단면 상으로 볼 때, 1.3 ~ 1.7mm의 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 파열 충격 완화 구조를 갖는 고온용 리튬일차전지.
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JPH0877985A (ja) * | 1994-09-05 | 1996-03-22 | Hitachi Maxell Ltd | 密閉形電池 |
KR20200117836A (ko) * | 2019-04-02 | 2020-10-14 | 창저우 마이크로배트 테크놀로지 컴퍼니 리미티드 | 에너지 저장 장치에 이용되는 방폭형 하우징 및 에너지 저장 장치 |
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2021
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