KR950001259B1 - 밀폐형 납축전지 및 그의 제조방법 - Google Patents

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미끼오 오구마
요시미 야부이
도모유끼 오오꾸라
겐즈께 히로나까
히로나오 와다
사또시 마쯔바야시
아끼오 고마끼
마사도시 다까스
마사요시 아오끼
유다까 스즈끼
다꾸미 하야까와
아끼라 이시오도리
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신고오베 덴끼 가부시끼가이샤
사이끼 사도루
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Abstract

내용 없음.

Description

밀폐형 납축전지 및 그의 제조방법
제1도는 종래의 밀폐형 납축전지의 사시도.
제2도는 종래의 단면도.
제3도는 본 발명의 실시예를 나타낸 설명도.
제4도는 본 발명 축전지의 단면도.
제5a도는 본 발명의 일실시예를 나타낸 극판군 두께방향의 밀폐형 납축전지의 단면도.
제5b도 및 제5c도는 본 실시예에 사용되고 있는 라미네이트필름 또는 시트의 확대 단면도.
제6a도는 본 발명의 일실시예를 나타낸 극판국 폭방향의 밀폐형 납축전지의 단면도.
제6b도는 본 실시예에 사용되고 있는 윗뚜껑의 사시도.
제7a, b, c도는 각각 본 발명에 의한 성형캡으로, 제7a도는 정면도, 제7b도는 평면도, 제7c도는 측면도.
제8도는 본 발명에 의한 성형캡을 사용하여 제작한 전지의 사시도.
제9a도는 본 발명의 일실시예를 나타낸 밀폐형 납축전지의 극주봉구부(極柱封口部)의 단면도.
제9b도는 본 발명의 다른 일실시예를 나타낸 밀폐형 납축전지의 극주봉구부의 단면도.
제9c도는 제9b도에 나타낸 극주봉구부 구조를 채용한 밀폐형 납축전지의 단면도.
제9d도는 종래의 밀폐형 납축전지의 극주봉구부의 단면도이다.
제10도는 안전밸브의 고무캡이 상방향으로된 종래의 밀폐형 납축전지의 단면도.
제11도는 본 발명의 일실시예에 의한 안전밸브구조를 갖는 밀폐형 납축전지의 단면도.
제12a, b도는 본 발명의 일실시예를 나타낸 안전밸브 구조이며, 제12a도는 그 단면도, 제12b도는 의장판을 제거한 정면도.
제13a, b도는 본 발명의 다른 일실시예를 나타낸 O링을 사용했을 경우의 안전밸브 구조이며, 제13a도는 단면도, 제13b도는 의장판을 제거한 정면도.
제14a, b도는 본 발명의 또다른 일실시예를 나타낸 안전밸브 구조로서, 제14a도는 주액구를 배기공과는 별도로 설치한 구조의 단면도, 제14b도는 의장판을 제거한 정면도.
제15도는 종래의 밀폐형 납축전지에 사용된 금속케이스 사시도.
제16도는 본 발명의 밀폐형 납축전지의 일실시예의 구성을 나타낸 사시도.
[발명의 분야]
본 발명은 휴대형 기기의 전원등으로 사용되는 밀폐형 납축전지 및 밀폐형 납축전지의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 전조(電糟) 및 전지의 뚜껑에 해당하는 안전밸브 기구와 극주를 유지하는 수지체(이하「성형캡」이라함)를 개량한 것이다.
[종래의 기술]
종래부터 밀폐형 납축전지는 정극판, 부극판, 세퍼레이터를 소정순서로 소정매수 겹쳐서 극판군으로하고, 이것을 사출성형에 의해 만들어진 상자형의 합성수지제 전조에 수납하고, 뚜껑을 접착하여 밀폐하는 구조로 제조되고 있었다.
이와같은 구조이기 때문에, 용량등이 바뀌면 기종마다 상이한 전조 또는 뚜껑등이 필요해져서, 그 성형금형의 비용등 원가상승의 요인으로 될뿐만아니라, 준비에 장시간을 필요로 하여 생산에 유연하게 대응하기가 곤란했었다.
또한 근래 밀폐형 납축전지를 사용하는 기기의 소형화가 진척되어, 전지는 다욱 경량 소형박형화가 요구되고 있다. 이와같은 요망에 응하기 위해 합성수지제의 필름 또는 시트에 의해 극판군을 싸넣는 제1도와 같은 구조가 제안되고 있다(일본국 특개소 60-205958호공보, 특개소 30-230354호 공보등).
종래기술에 의한 제1도에 있어서는 극판군을 2매의 시트 또는 필름(14)으로 싸고 주위를 용착함으로써 싸넣어, 용착부에서 단자(16)를 내며 동시에 기밀을 유지한다고 하는 것이다.
이와같이 제1도에 표시된 구조는 기밀을 완전히 하기 위해 단자(16)의 봉구부(15)에 특수한 처리와 기술을 필요로 하여, 공정수가 증가할 뿐만아니라 신뢰성면에서도 불안한 점이 많다.
이와같은 구조에 있어서는 극판군을 가압하기 위해 금속판등 강성을 갖는 케이스(11)에 수납하지 않으면 안된다(제2도), 그러나 경량, 소형 및 박형이라고 하는 특징을 살리기 위해서는 케이스의 두께도 가능한한 엷게 설계할 필요가 있다.
그결과 축전지를 수납한 케이스는 극판군의 중앙에 약간 팽창된 형상으로 변형하며, 중앙부의 가압이 부족하여 축전지로서의 성능이 손상된다고 하는 문제가 있다. 이것을 해결하기 위해 종래는 제2도와 같이 우래탄폼과 같은 발포성합성수지(13)(이하「스폰지」라고함)를 케이스의 내축에 축전지와 함께 수납하고, 스폰지에 탄력성에 의해 극판군 중앙부의 가압의 저하를 보충한다고 하는 방법이 취해지고 있었다. 그러나 이것으로는 전지조립시에 스폰지를 별도의 물품으로 준비할 필요가 있어서 전지조립의 자동화가 어렵다는 문제점이 있었다.
또한 이 제안에 있어서는 필름 또는 시트에 수증기나 산소를 투과시키기 어려운 합성수지층을 포함하는 라미네이트가 사용되고 있으므로, 사용중에 전해액중의 수분이 상실되거나 외부에서 침입하는 산소에 의해 부극판이 현저하게 열화한다는 염려는 경감되어 있지만, 단자부가 강성(剛性)이 없기 때문에 전지를 기기에 붙이거나 땔 때 단자가 절단될 염려가 있다. 그래서 리드선을 설치하여 보다 더 강성이 있는 합성수지나 금속제의 융기에 수납하지 않으면 안되어 전지의 박형화에서 한계가 있었다.
[발명의 개요]
본 발명은 전조의 성형용 금형을 필요로 하지 않으며 또 단자인출부의 봉구신뢰성도 충분한 밀폐형 납축전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 스폰지와 같은 별도부품을 사용하지 않고, 극판군을 양호하게 가압하는 구조를 얻고자 하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 강성의 단자부를 갖는 박형의 밀폐형 납축전지를 얻는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 금속케이스에 의한 극판군의 가압을 할 경우에, 사공간(dead space)이 생기지 않는 구조로하고, 가압을 위한 조립도 용이하게 할 수 있는 밀폐형 납축전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 문제점을 해소하는 것으로서, ABS 등의 딱딱한 성형전조 대신 합성수지필름, 또는 시트를 사용한 주머니체를 전조로 한다.
양극, 음극 단자가 삽입되고 안전밸브 장착배기부도 포함하여 일체성형된 합성수지제 캡의 상기 단자에 극판군의 이부(耳部)가 접속되어 있으며, 극판군을 수납한 상기 주머니체의 개구주위를 캡용착하여 주머니체와 캡의 기밀성을 확보한 것이다. 이런 구조를 채용함으로써 전조의 성형용 금형을 필요로하지 않기 때문에, 요구되는 용량의 전지에 대해, 유연한 제조대응이 가능해진다. 또 양극 및 음극단자는 캡에 삽입성형되어 있으므로, 그 인출부의 봉구는 확실하고 신뢰성도 높다.
본 발명의 밀폐형 납축전지는 라미네이트필름의 용착부위를 극판군의 대략 중앙에 위치시켜 용착이부(耳部)를 중앙에 치우친 쪽으로 절곡한 상태로 케이스에 수납한다. 이것에 의해 라미네이트필름이 용착해서 절곡된 부분이 극판군 중앙의 가압이 작은 부분을 매우기 때문에 종래예와 같이 스폰지 등을 사용하지 않고서도 양호한 가압을 얻을 수 있다.
본 발명의 밀폐형 납축전지는 납 또는 납합금제의 단자를 삽입성형한 합성수지제의 윗뚜껑을 갖는다.
극판군이부를 상기 단자와 아크용접 등의 방법에 의해 전기적으로 접속한 다음, 라미네이트필름 또는 시트를 편평통형상(偏平筒形狀)으로 하여 이것에 삽입하거나, 또는 라미네이트필름이나 시트에 의해 극판군을 싼 다음 측부를 열용착하여 편평통형상으로 하고, 이 통형상을 상기 윗뚜껑 및 바닥 뚜껑의 동일계의 재질층을 양뚜껑측을 향해 윗뚜껑, 바닥 뚜껑에 초음파용착 등의 방법에 의해 용착한 구조의 것이다.
이것에 의해 단자부는 강성의 합성수지에 의해 보호되어 붙이고 때기에도 충분히 견딜수 있다.
본 발명은 또한 성형캡의 단자부 평면에 수지를 단자주변에 단자보다 높게 융기시키고, 또 단자부평면의 반대면의 극주부면에도 양극판상의 위치에 수지를 극주보다도 높게 융기시킨 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 특징을 가짐으로써 전지가 도전체에 넘어졌을 때, 양극 및 음극단자는 단자면에 단자보다 높게 설치된 융기체가 도전체면에 접촉하기 때문에, 한쪽이 도전체에 접촉하거나 양쪽이 모두 접촉하지 않는 상태로 되어 단락을 방지할 수 있다. 또 단자부면과 반대면의 극주부면의 양극판상에 극주보다 높게 설립된 융기체가, 양극판이 늘어나도, 양극판상면을 눌러 음극의 극주에 양극판상면이 접촉하는 것을 방지하고 단락을 방지할 수 있어서 전지수명이 길어진다.
본 발명은 또한 극주의 수지로 덮인 부분의 2개소 이상에 플랜지를 설치하고, 플랜지와 플랜지 사이에 열경화성 수지를 도포한 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기와 같은 구성을 가짐으로써, 극주와 수지부의 밀착성을 향상시켜, 전해액이 배어나오는 것과 누액을 방지하고, 누액에 의한 기기 등의 파손을 미연에 방지한다.
본 발명은 또한 밸브통을 극판군의 두께방향과 대략 평행으로 설치하여 고무캡을 씌운 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명은 상기 특징을 가짐으로써 전지의 박형화시에 고무캡의 직경을 작게할 필요가 없으며, 제조작업성을 손상시키지 않고, 또 안전밸브로서의 작동압에 영향을 미치지 않고 대응할 수 있다.
본 발명은 또한 성형캡에 설치된 배기공 주위에 필름 또는 시트를 일부 미용착부를 남기고 용착시킴으로써, 필름 또는 시트로 배기공을 막아 안전밸브로서의 기능을 유지시키도록 구성하였다.
본 발명은 상기와 같은 특징을 가짐으로써 성형캡에 밸브 등을 설치하지 않음으로 배기공부에 있어서의 안전밸브기구가 차지하는 용적을 작게할 수 있게 하는 것이다.
또한, 본 발명은 합성수지제의 필름 또는 시트로 싸서 밀봉한 극판군을 한쌍의 금속 제2분할 케이스로 두께방향에서 끼고 가압하도록 구성한다. 이때, 한쌍의 2분할 케이스는 그 측면에 두께방향의 겹치는 부분을 설치하고, 한쪽 측면에 돌출시킨 클릭을 다른쪽 측면에 형성된 구멍에 건 것이다.
상기 구성에 있어서 클릭은 구멍에 걸수 있을 정도의 돌출, 즉 구멍벽의 두께정도의 치수가 있으면 되므로, 2분할 케이스를 접합하기 위해 생기는 사공간이 거의 없다.
또 클릭부 구멍을 거는 것에 의해 위치결정이 자동적으로 행해져서 규정된 두께로 접합된다.
[바람직한 실시태양의 상세한 설명]
첨부된 도면을 참조하여 본원 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
제3도에 나타낸 바와같이 납 또는 납합금제의 양극단자 및 음극단자(2),(2')를 성형하고 통형상의 배기부(3)를 동시에 성형한 캡(1)을 제작한다. 캡 아래족으로도 돌출하고 있는 단자(2), (2')에 극판군(6)의 이부(7), (7')를 용접하여 접합한다. 극판군(6)을 수납하는 주머니체(8)는 합성수지의 필름 또는 시트를 2매 합치고 3변을 열용착하여 봉투모양으로 한 것이다. 9는 용착이부를 나타낸다. 상기 극판군(6)을 주머니체(8)에 수납하고, 주머니체(8)의 개구가 캡(1)의 단부착부(12)에 도달하기 까지 삽입하여 위치 결정한 다음 주위를 초음파 등에 의해 용착하여 완전히 밀봉한다.
따라서 주머니체(8)의 용착면은 성형캡(1)과 동일한 재질이 바람직하며, 폴리프로필렌, 고밀도 폴리에틸렌등이 적합하다.
캡(1)에는 통형상의 배기부(3)가 설치되어 있지만, 여기에 고무제의 안전밸브(5)가 장착되며, 축전지 내압이 상승했을 경우, 안전밸브(5)가 열려 압력을 개방한다.
4는 안전밸브(5)를 눌러서 유지하는 뚜껑이며, 안전밸브(5)를 수납한 오목부분을 덮도록 캡에 부착되어 있다.
주머니체를 구성하는 필름 또는 시트는 내층에 최소한 1층의 폴리염화 비닐리덴층을 가지며, 축전지 내부로부터의 물의 투과와 외부로부터의 산소의 침입에 의한 전지성능 열화를 방지하도록한 라미네이트시트가 바람직하다. 또 라미네이트의 최의층은 폴리에틸렌프탈레이트를 사용하는 것이 좋다.
이때 주머니(8)의 용착이부(9)는 극판군의 대략중앙에 있지만, 약간 한쪽(제4도에서는 약간 우측)으로 치우쳐져 있으며, 이 용착이부(9)를 극판군의 중앙쪽으로 절곡한 상태(제4도에서는 좌측)로 케이스(11)에 수납한다. 케이스에 수납했을때의 단면을 제4도에 표시한다.
제5a도 내지 제6b도는 참고하여 라미네이트필름 또는 시트 및 윗뚜껑에 대하여 설명한다.
본 발명의 축전지는 제6b도에 도시한 바와같이 납 또는 납합금제의 단자(22)를 삽입 성형한 합성수지제의 윗뚜껑(21)을 갖는 것을 특징으로 한다. 이 단자(22)와 극판군의 이부를 스포트용접 등의 방법에 의해 전기적으로 접속한다. 이 극판군을 라미네이트필름 또는 시트(24), (24')의 편평통형상에 삽입하거나 또는 라미네이트필름이나 시트를 절곡하여 극판군을 싼다음 측부를 열용착하여 편평통형상으로 하고, 합성수지제의 윗뚜껑(21)과 바닥뚜껑(33)에 각기 라미네이트필름 또는 시트(24), (24')를 초음파용착등의 방법에 의해 용착한다. 따라서 리미네이트 필름 또는 시트(24),(24')의 윗뚜껑(21) 및 바닥뚜껑(33)에 접하는 층은 윗뚜껑(21) 및 바닥뚜껑(33)과 같은 계의 재질이 바람직하며, 폴리프로필렌, 고밀도 폴리에틸렌등이 적합하다.
윗뚜껑(21)에는 배기공(23)이 설치되며, 축전지 내압이 과충전 등에 의해 이상하게 상승했을 경우에는 이곳에 설치된 안전밸브(29)가 열려 내부압력을 외부를 행해 개방한다. 28은 안전밸브(29)의 탈락을 막는 뚜껑이며, 윗뚜껑(21)에 초음파 등의 방법에 의해 부착되어 있다.
라미네이트필름 또는 시트(24), (24')는 제5b도, 제5c도와 같이 최소한 1층의 폴리염화비닐리덴(31)을 구비하여 축전지 내부로부터의 물의 투과와, 축전지 외부로부터의 산소의 침입에 의한 축전지 성능의 열화를 방지한다.
폴리염화비닐리덴층(31)의 두께는 축전지의 용도에 따라 다르며, 약 2∼30㎛이다. 라미네이트필름 또는 시트(24), (24')의 최외층(32)으로서는 폴리프로필렌등도 충분히 실용할 수 있지만, 특히 고온강도가 요구될 경우에는 폴리에틸렌 테레프탈레이트가 선택된다. 이것에 의해 약 80℃의 분위기에 있어서도 실용상 충분한 강도가 얻어진다.
또 용도에 따라 내충격성을 향상시키고자 할 경우, 뚜껑에 접하는 층 즉, 뚜껑과 같은 계의 재질로 이루어진 층(30)이외의 1층(31) 또는 (32)에 알루미늄이나 SUS 316 등의 금속 또는 합금을 사용한다. 그 두께는 요구되는 강도에 따라 약 10∼1000㎛의 것이 선택된다. 그리고 도면에 있어서 25는 정극판이고, 26은 극판군이외는 전지내에 자유전해액이 존재하지 않을 정도로 전해액이 함침된 세퍼레이터이며, 27은 부극판이다. 제7도, 제8도에 의거하여 성형캡(41)의 바람직한 실시예를 설명한다.
제7도에 표시한 바와같이 안전밸브부(46)와 극주(45)를 유지하는 성형캡(41)에 단자부면의 단자보다 높게 수지를 융기시킨 단자부 융기체(42)와 극주부면에 극주(45)보다 높게 수지를 융기시킨 극주부융기체(43)를 설립시킨다.
제8도에 도시된 바와같이, 이 성형캡(41)의 극주(45)의 한쪽에 양극판귀(50)를 양극 판상면이 극주부융기체(43)밑에 오도록 용접하고, 다음에 세퍼레이터를 양극판상에 겹치고 음극판을 그위에 겹친다음, 음극판귀(51)를 다른쪽 근주(45)에 용접하여 극판군(49)과 성형캡(41)을 결합시킨다. 성형캡(41)이 부착된 극판군(49)을 열용착성이 있는 시트형상 또는 필름형상의 합성수지 주머니(47)에 수납하고, 성형캡(41)의 주연부에 합성수지 주머니(47)를 열용착시킨다. 전해액은 합성수지 주머니(47)의 성형캡(41)과 열용착한 단부와 반대측의 단부를 미용착으로 해두고, 그곳으로 주입한다.
전해액의 주입이 끝나면 그 단부를 열용착하여 전지를 기밀체로하여, 밀폐형 납축전지를 완성한다.
조립된 전지는 도전체에 넘어져도 단자부 융기체(42)가 단자(44)보다도 높기 때문에 한쪽의 단자(44)가 도전체에 접촉하거나 양쪽모두 도전체에 접촉하지 않는 상태로 되어 단자간의 단락을 방지할 수 있다.
또 전지충전 및 방전의 반복에 의해 양극판이 늘어나도 음극극주에 양극판 상면이 접하기 전에 성형캡(41)의 극주부융기체(43)에 닿아 단락을 방지할 수 있다.
제9a도 내지 9c도를 참고하여 극주봉구부를 설명한다.
제9d도에 도시된 바와같이, 종래 전지의 극주봉구부에서는 극주(61)가 원주 또는 각주형상으로 되어 있으며 이것에 수지(62)가 인젝션성형되어 극주봉구부를 형성하고 있다. 그런데 이와같은 봉구구조에서는 극주(61)와 수지(62)의 밀착성이 그다지 강하지 않으며, 특히 종래에 있어서의 상하방향의 힘에 대해서는 극주와 수지계면에 전단응력(剪斷應力)이 작용하여 어긋나버릴 위험성이 있었다. 또 수지의 재질은 주로 폴리프로필렌이나 ABS 등의 열가소성수지이며, 극주하단과 극판군을 용접할때의 열에 의해 이 수지가 연화되기 때문에 극주-수지계면의 밀착성이 손상되는 일이 많았다. 극주-수지계면의 밀착성이 손상되었을 경우, 이 계면을 전해액이 기어올라, 전지 외부로 세서 기기의 파손 등을 일으키기 때문에 극주-수지계면의 밀착성에 대해 개량할 필요가 있었다.
제9a도는 본 발명의 밀폐형 납축전지의 극주봉구부의 단면이며, 극주(61)의 플랜지를 2개로 했다. 제9b도는 본 발명의 극주봉구부의 플랜지와 플랜지 사이에 열경화성수지(63)를 도포한 극주봉구부이다. 제9b도는 표시한 극주봉구부를 구비한 전지의 단면을 제9c도에 표시했다. 제9a도의 극주, 제9b도의 극주 및 일자형 종래의 극주(제9d도)의 3종류의 봉구부를 갖는 전지를 각기 100개씩 시험제작하여 80℃×12h+(-20℃)×12h의 가열사이클 시험을 했더니 50사이클째에서의 누액계수의 제9a도의 것에서는 18개, 제9b도의 것에서는 3개인데 대해 종래것에서는 87개로 되어, 본 발명에 의한 밀폐형 납축전지의 봉구부분은 뛰어난 누액방지 효과를 발휘한다는 것이 명백해졌다.
그리고, 도면에 있어서, 64는 리테이너를 통해 음극판과 양극판을 조합하여 전해액을 함침시킨 극판군(68)을 수납한 전조이고, 65는 안전밸브이며, 66은 밸브커버이다.
다음은 본 발명의 안전밸브에 관하여 설명한다.
제10도는 종래의 안전밸브를 나타낸다. 종래의 안전밸브는 양극판(85), 음극판(86), 세퍼레이터(87)로 이루어지는 극판군의 높이 방향으로 밸브통(84)을 설치하여 고무캡(82)을 씌워서 이루어진 기구였다. 또한 사출성형에 의해 만들어진 성형캡(71a)의 배기공(77a)에 밸브통(84)을 설립하고, 그 밸브통(84)에 고무로된 고무캡(82)을 씌워서 배기공(77a)을 막는 구조를 가지며, 그 기구는 전지의 내압이 상승하면 고무의 탄성에 의해 고무캡(82)의 스커어트부가 열려서 전지내의 가스를 유출시키며, 내압이 내리면 스터어트부가 닫혀서 전지를 밀폐하는 기구였다. 그리고 제10도에서 75a는 배기실이고, 73은 소공(76a)을 갖는 압판(狎板)이다.
상기 방향으로된 안전밸브에서는 전지를 극판수를 감소시키거나 하여 박형화할 때, 고무캡(82)의 직경도 전지의 두께에 제약되어 작게하지 않으면 안되기 때문에, 제조시에 있어서 고무캡(82)을 밸브통(84)에 끼우기 어려우며 또 고무캡(82)의 성형도 곤란하다고 하는 문제점을 가지고 있었다.
또한 상기 구조를 갖는 안전밸브에서는 전지를 소형, 박형화할 때 성형캡(71a)내에 밸브통(84)을 설립하지 않으면 안되며, 이 밸브통(84)이 성형캡(71a)이 커다란 용적을 차지하여 전지를 소형, 박형화 하는데, 지장을 주는 문제점을 가지고 있었다.
제11 내지 14도를 참고하여 상기와 같은 문제점을 개선한 본 발명의 안전밸브를 설명한다.
본 발명에 따른 제11도에 있어서, 밸브통(84)을 양극판(85), 음극판(86), 세퍼레이터(87)로 이루어진 극판군의 두께방향과 평행, 즉 극판군의 윗쪽, 아래쪽 또는 측방에 극판군의 두께방향으로 설치하여 고무캡을 씌우고 있다. 이것에 의해 극판군의 두께방향의 방형화에 대해서 고무캡(82)의 직경은 무관계로 되어, 전지의 박형화가 가능해진다. 또 안전밸브로서의 작동기구에 대해서는 종래와 같으며, 전지의 내압이 상승하면 고무캡(82)의 스커어트부가 열려서 전지내의 가스를 유출시키고, 내압이 내려가면 스커어트부가 닫혀서 전지를 밀폐하므로 신뢰성을 손상시키는 일이 없다.
본 발명의 안전밸브의 다른 일실시예를 설명한다.
제12a, b도를 표시한 바와같이 성형캡(71)에 설치한 배기공(77)을 필름 또는 시트(70)로 막고 필름 또는 시트(70)주위에 일부 미용착부를 남기고 용착부(74)를 초음파 또는 열접착을 성형캡(71)에 용착시킨다. 상기와 같이 배기공(77)의 출구에 직접 필름이나 시트(70)가 접할 수 있기 때문에 배기실(75)을 아주 작게할 수 있게 되는 동시에 성형캡(71)을 소형, 박형화하기가 용이해졌다. 밸브기능은 전지의 내압이 상승하면 내압에 의해 필름 또는 시트(70)가 확대되며, 전지내의 가스가 배기로(78)를 통해 배기공(77)의 출구와 내압에 의해 확대된 필름 또는 시트(70)와의 틈으로부터 배기실(75)로 유출하여 의장판(72)에 설치된 소공(76)으로 전지외부로 방출된다.
전지내압이 하강하면 필름 또는 시트(70)는 탄성을 갖기 때문에 원래의 상태로 복귀하여 배기공(77)을 막아 전지의 밀폐상태를 유지시키는 역할을 함으로써 안전밸브로서의 기능을 부여할 수 있다.
상기 구조를 갖는 밸브구조에 있어서 필름 또는 시트(70)와 배기공(77)출구의 주위와의 사이에 틈새를 만들고, 그 틈새에 점성을 갖는 액체를 스며들게하여, 모세현상에 의해 그 액체는 틈새에 유지된다. 전지내압이 상승되면 내압에 의해 액체간에 틈새가 생기며, 그 틈새를 통해서 가스가 유출된다. 전지내압이 하강하면 액체는 분자간의 힘에 의해 원래의 상태로 복귀하여 전지의 밀폐상태를 유지시키는 역할을 함으로써 안전밸브로서의 기능을 갖게 할 수 있다.
또 제13a, b도에 도시한 바와같이 필름 또는 시트(70)와 배기공(77)출구의 주위와의 사이에 O링(79)끼워 넣고 필름 또는 시트(70)를 O링에 압착하여 필름 또는 시트(70)를 일부 미용착부를 남기고 성형캡(71)에 용착함으로써 배기공(77)을 막는다. 전지내압이 상승하면 O링(79), 필름 또는 시트(70)가 탄성이므로 내압에 의해 필름 또는 시트(70)와 O링(79)과의 접촉부가 확대되어 틈이 생긴다. 그 틈새로부터 가스가 유출한다. 전지내압이 하강하면 필름 또는 시트(70)와 O링(79)은 원래의 상태로 복귀하며, 전자의 밀폐상태를 유지시키는 역할을 함으로써 안전밸브로서의 기능을 갖게할 수 있다.
한편, 상기 밸브구조를 갖는 성형캡(71)에서는 배기공(77)이 매우 작아, 이 배기공으로 주액하기가 용이하지 않으므로 제14a, b도에 표시한 바와같이 밸브기능을 갖지 않는 주액의 주입에만 사용하는 주액구(81)를 별도로 성형캡(71)에 설치한다.
이 주액구(81)는 밸브기구를 갖지 않으므로 성형캡(71)내에 커다란 용적을 필요로 하지 않으며, 구경을 배기공(77)의 그것보다 크게할 수 있게 되어 주액이 용이해진다. 주액후의 밀폐는 밀폐판(80)에 의해 성형캡(71)에 초음파 또는 열접착으로 용착하여 주액구(81)를 막는다.
다음에 제15도 및 제16도를 참조하여 전조의 수납케이스에 대하여 설명한다.
제15도는 종래의 전조 수납케이스이다.
종래의 밀폐형 납축전지는 전조로서 ABS 수지등 성형품을 사용하며, 전조는 투습방지(透濕防止) 가스차단, 수납한 극판군으로의 가압유지의 기능을 겸하고 있었다. 그러기 위해서는 전조는 3∼4㎜의 두께를 필요로 한다.
이것에 대해 근래 휴대형 전원용으로서 엷은 것을 특징으로 하는 밀폐형 납축전지가 개발되어 전조로서 합성수지재의 필름 또는 시트를 사용하며, 이것으로 극판군을 싸서 밀봉하여 단자를 기밀(氣密)하게 인출한 전지가 제안되어 있다. 이 전지는 극판군으로의 가압유지에 금속케이스를 사용하여 기능을 분담시킴으로써 총 두께를 1㎜로 엷게할 수 있다.
금속케이스는 제15도에 표시된 바와같이 한쌍의 2분할케이스(96), (96')로 이루어지며, 이것으로 극판군을 두께방향에서 끼고 가압한 상태로 접합한다.
접합에는 스포트용접 등의 접합수단이 설시되어 있지만, 접합부에 플랜지부(97)를 필요로 하여 이는 전지 본래의 기능에 전혀 관계가 없는 사공간이 된다.
또 접합시의 위치맞춤등 정밀도도 필요해진다.
다음에 본 발명의 일 실시예를 설명한다. 제16도에 도시한 바와같이 금속재의 2분할케이스(91)에는 미리 클릭(94)을 양측면에 돌추시켜 둔다. 금속제의 2분할케이스(91')는 안쪽치수를 2분할케이스(91)의 바깥치수와 같거나 약간 좁게 형성되어 있으며, 2분할케이스(91')를 눌러확대시키면서 2분할케이스(91)를 끼워 맞추었을 때 갖는 위치가 되는 부분에 클릭(94)을 거는 것과 위치결정을 겸한 구멍(95)을 가지고 있다.
그와같은 금속케이스에 의해 합성수지제의 필름 또는 시트로싸여 밀봉된 극판군(93)을 두께방향에서 낌으로써 가압하고 케이스두께가 규정된 치수에까지 도달하면 극판군에 적당한 가압을 유지한 상태에서, 클릭(94)이 구멍(95)에 탄발적으로 끼워져서 걸린다.
본 실시예에 있어서의 극판군(93)은 단자가 안전밸블를 구비한 뚜껑(92)에 삽입성형되어 있으며, 극판군을 싼 필름 또는 시트의 개구를 뚜껑(92)에 접합하여 밀봉하고 있다.
또 2분할케이스(91,91')로 껴서 가압한 극판군은 2분할케이스(91,91')의 개구에서 두께방향으로 돌출시킨 돌기(98,98')가 뚜껑(92)의 상면에 걸림으로써 케이스에서 빠지는 것이 방지된다.
제3도를 참고하여 본 발명에 따른 밀폐형 축전지의 제조방법에 대하여 다음에 설명한다.
제3도에서 납 또는 납합금제의 양극단자 및 음극단자(2), (2')를 삽입성형하고, 통형상의 배기부(3)를 동시에 성형한 캡(1)을 제작한다.
캡(1)의 아래쪽으로 돌출하고 있는 단자(2), (2')에 극판군(6)의 이부(7), (7')를 용접해서 접합한다. 극판군(6)을 수납하는 주머니체(8)는 합성수지제의 필름 또는 시트를 배시일한 다음, 한쪽 단말을 시일하여 봉투모양으로 한 것이다. 상술한 극판군(6)을 주머니체(8)에 수납하고, 주머니체(8)의 개구부가 캡(1)의 단부착부(12)에 도달할때까지 삽입한다. 위치결정을 한 다음, 필름 또는 시트표면에서 가열에 의한 열인형(熱刃形)에 의해 가압하여 필름 또는 시트내면의 수지와 캡(1)의 표면을 용융해서, 열융착하는 것이다. 따라서 주머니체(8)의 용착면은 캡과 동일재질이 바람직하며, 필름 또는 시트면은 CPP, 캡은 폴리프로필렌수지, 또는 필름이나 시트면은 LDPE캡은 폴리에틸렌수지의 조합이 바람직하다. 용착부의 결함은 캡의 코오너부에 발생하기 쉽다. 그 결함을 방지하는 방법으로서 먼저 캡의 4개소와 코오너부를 용착한 다음, 평면부를 용착한다고 하는 순서를 취하면 신뢰성이 향상된다. 캡(1)에는 통형상의 배기부(3)가 설치되어 있지만, 여기에 고무제의 안전밸트(5)가 장착되고, 축전지내압이 상승했을 경우, 안전밸브(5)가 열려 압력을 개방한다.
4는 안전밸브(5)를 눌러서 유지하는 뚜껑이며, 안전밸브(5)를 수납한 오목하게 패인부분을 덮도록 캡(1)에 부착되어 있다. 주머니체(8)를 구성하는 필름 도는 시트는 내층에 최소한 1층의 폴리염화비닐덴 수지층을 가지며, 축전지 내부로부터의 물의 부과의 외부로부터의 산의 조침입에 의한 전지성능열화를 방지하도록 한 라미네이트필름 또는 시트가 바람직하다.
또 라미네이트의 최외층에는 기계적 강도가 세고, 내열성이 양호한 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지를 사용한다.
이상에서 설명한 바와같이, 본 발명의 전지용량과 치수의 변경에 대해, 건조의 금형을 필요로하지 않기 때문에 즉시 생산대응을 할 수 있으며, 또 단자 인출부의 봉구신뢰성도 좋아 공업적 가치는 매우 큰 것이다. 또한 종래는 스폰지를 사용하여 극판군 중앙부의 가압의 저하를 방지하고 있었지만, 본 발명의 축전지에 있어서는 라미네이트필름의 용착이부에 의해 가압에 불균일성이 적은 효과를 얻을 수 있으므로 스폰지가 불필요해 진다. 이것에 의해 원가저감과 동시에 스폰지와 같은 말랑말랑한 물체를 취급할 필요가 없어지므로 생산성이 향상되고 전지조립작업의 자동화로 용이하게 된다. 더욱이 본 발명에 의해 강성의 단자부를 가지면서 축전지를 박형화하여, 그 전지의 용도에 따라 라미네이트제를 선택하여 요구되는 전지성능에 용이하게 대응할 수 있어서 공업적 가치가 매우 큰 것이다.
또한 본 발명은 성형캡에 단자부용기체와 극주부융기체를 설립함으로써 전지를 도전체를 넘어 뜨렸을 경우라도 양극, 음극의 양단자가 동시에 도전체가 접촉하는 일이 없고 단자간의 단락을 방지할 수 있는 것과, 전지의 충전 및 방정의 반복에 의해 양극판이 늘어나도 음극주와의 접촉을 막아 단락을 방지할 수 있고 전지수명이 길어진다고 하는 효과가 있다. 또한 본 발명 밀폐형 납축전지에 의하면 그 구성을 종래의 원주형, 각주형의 극주에서 극주에 플랜지를 설치하거나 이 플랜지사이에 열경화성수지를 도포했기 때문에, 극주-수지부의 밀착성이 개량되어 열이력이나 과충전에 의한 극주-수지계면에 전체액이 베어 올라오는 것을 방지하고, 전지외부로의 누액을 방지한다고 하는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따르면 밀폐형 납축전지의 안전밸브의 구성을 성형캡에 설치된 배기공의 출구, 주위부에 필름 또는 시트를 일부 미용착부를 남기고 용착함으로써, 배기공을 막고 있기 때문에, 성형캡에 차지하는 안전밸브부의 용적을 작게, 또 엷게할 수 있음으로서 성형캡을 소형 또는 박형화할 수 있는 동시에 전지의 소형, 박형화를 도모할 수 있다고 하는 효과가 있다.
또한 본 발명에 의하면 극판군의 두께방향과 평행으로 밸브통을 설치하고, 고무캡을 씌운 안전밸브를 구비함으로써 제조작업 및 안전밸트 작동에 나쁜영향을 미치지 않고서도 전지의 박형화가 가능해지는 효과가 있다.
또한 본 발명의 한쪽의 2분할케이스의 측면에 돌추시킨 클럭을 다른쪽 2분할케이스의 측면에 설치한 구멍에 걸어 양자를 접합하므로 종래 필요로 했던 제16도에 표시한 바와같은 스포트 용접용 플랜지가 불필요해져셔 쓸모없는 공간을 삭감할 수 있다. 또 극판군의 가압을 유지한채 즉시 반발적으로 걸리기 때문에 스포트용접 등을 필요로 하지 않으며, 조립성의 향상에도 이어지는 등 실용적 가치가 큰 것이다.
상기와 같이 본 발명은 전자용량이나 치수의 변경에 대해 전조의 금형을 필요로 하지 않기 때문에 즉시 생산대응을 할 수 있으며 또 단자인출부의 봉구신뢰성도 좋다는 점을 공업적 가치는 매우 큰 것이다.

Claims (15)

  1. 납 또는 납합금제의 양극단자 및 음극단자가 삽입되고 안전밸브 장착배기부를 갖는 일체성형된 합성수지제 캡의 상기 단자에 극판군의 이부를 접속하고, 상기 극판군을 수납한 합성수지제의 필름 또는 시트로 이루어진 주머니체의 개구주면을 상기 캡에 용착한 것을 특징으로 하는 밀폐형 납축전지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 주머니체는 그 내면이 캡과 같은 계의 합성수지로 구성되고 외면은 폴리에틸렌테레프탈레이트로 구성되며, 내층에는 폴리염과비닐리덴층을 갖는 라미네이트필름으로 이루어진 것을 특징으로 하는 밀폐형 납축전지.
  3. 제2항에 있어서, 상기 라미네이트 필름의 용착이부를 상기 극판군의 대략 중앙에 위치시키고, 이 용착이부를 극판군의 중앙쪽으로 절곡한 다음 금속판 등에 의해 만들어진 강성이 있는 케이스에 수납한 것을 특징으로 하는 밀폐형 납축전지.
  4. 납 또는 납합금제의 단자를 삽입성형한 합성수지제의 윗뚜껑과 합성수지제의 바닥뚜껑을 가지며, 뚜껑과 같은 계의 재질로 이루어진 층을 최소한 한쪽의 표층으로서 갖고 내부에 최소한 1층의 폴리염화비닐리덴을 가지며, 최외층에 폴리에틸렌테레프탈레이트를 갖는 라미네이트 필름 또는 시트를 편형통형상으로 하고 이것에 극판군을 수납하여, 극판군의 이부와 상기 단자를 전기적으로 접속해서 상기 편평통형상을 상기 뚜껑과 같은 계의 재질층을 뚜껑측으로 향하게 하여 상기 뚜껑에 용착한 것을 특징으로 하는 밀폐형 납축전지.
  5. 제4항에 있어서, 상기 뚜껑에 직접 용착하는 층이외의 층의 최소한 1층 금속 또는 합금을 갖는 라미네이트필름 또는 시트를 사용한 것을 특징으로 하는 밀폐형 납축전지.
  6. 극판의 격자에 납과 칼슘의 합금을 사용하여 만들어진 극판과 건조에 시트형상 또는 필름 형상으로 열용착성이 있는 합성수지 주머니를 사용한 밀폐형 납축전지에 있어서, 성형캡의 단자의 주변부의 수지를 단자보다 높게 융기시키고, 성형캡의 하부의 수지를 극주 보다도 높게 양극판상에 융기시킨 것을 특징으로 하는 밀폐형 납축전지.
  7. 극주주위에 수지가 인젝션성형된 극주봉구부에 있어서, 수지로 덮인 극주부의 2개소 이상에 플랜지를 설치하고, 플랜지와 플랜지사이에 열경화성 수지를 도포한 것을 특징으로 하는 밀폐형 납축전지.
  8. 밀폐형 납축전지의 안전밸브에 있어서, 필름 또는 시트를 사출성형으로 만들어진 성형캡의 배기공주위에 일부 미용착부를 남기고 용착시키고 상기 필름 또는 시트와 상기 성형캡의 배기공주변과의 사이에 점도를 갖는 액체를 스며들게하여 이 액체에 의해 배기공을 막음으로서 안전밸브로서의 기능을 유지시키는 구조를 특징으로 하는 밀폐형 납축전지의 안전밸브.
  9. 밀폐형 납축전지의 안전밸브에 있어서, 필름 또는 시트를 사출성형으로 만들어진 성형캡의 배기공주위에 일부 미용착부를 남기고 용착시키고 상기 필름 또는 시트와 상기 성형캡의 배기공주변과의 사이에 O링을 끼워 넣어 배기공을 막음으로써 안전밸브로서의 기능을 유지시키는 구조를 특징으로 하는 밀폐형 납축전지의 안전밸브.
  10. 제8항에 있어서, 상기 성형캡에 배기공과는 별도로 주액만을 목적으로한 주액구를 설비한 것을 특징으로 하는 밀폐형 납축전지의 안전밸브.
  11. 제1항에 있어서, 상기 안전밸브는 고무캡방색으로 이루어진 안전밸브이고, 안전밸브의 밸브통은 극판군의 두께방향과 대략 평행으로 설치한 것을 특징으로 하는 밀폐형 납축전지의 안전밸브.
  12. 제3항에 있어서, 상기 케이스는 상기 극판군을 한쌍의 금속제 2분할케이스를 두께방향으로 껴서 가압하여 이루어지며, 2분할케이스 측면에는 서로의 두께방향의 겹침부분을 설치하여 한쪽의 측면에 돌출시킨 클릭을 다른쪽 측면에 형성한 구멍에 거는 것을 특징으로 하는 밀폐형 납축전지의 안전밸브.
  13. 납 또는 납합금제의 양극단자 및 음극단자를 삽입하고, 안전밸브장치 배기부도 포함하여 일체성형한 합성수지제의 캡의 상기 단자에 극판군의 이부를 접속하고, 상기 극판군을 수납한 합성수지제의 필름 또는 시트로 이루어진 주머니체의 개구주연을 상기 캡에 열용착하여 밀폐하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 납축전지의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 주머니체는 내면이 캡과 같은 계인 합성수지로 이루어지고, 외면이 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지로 구성되며, 내층에 폴리염화비닐리덴수지층을 갖는 라미네이트필름으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 밀폐형 납축전지의 안전밸브.
  15. 제9항에 있어서, 상기 성형캡에 배기공과는 별도로 주액만을 목적으로한 주액구를 설치한 것을 특징으로 하는 밀폐형 납축전지의 안전밸브.
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