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KR102141028B1 - Lithium primary battery with safety element having inner fuse and outer fuse - Google Patents

Lithium primary battery with safety element having inner fuse and outer fuse Download PDF

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KR102141028B1
KR102141028B1 KR1020180131548A KR20180131548A KR102141028B1 KR 102141028 B1 KR102141028 B1 KR 102141028B1 KR 1020180131548 A KR1020180131548 A KR 1020180131548A KR 20180131548 A KR20180131548 A KR 20180131548A KR 102141028 B1 KR102141028 B1 KR 102141028B1
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fuse
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임규희
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주식회사 비츠로셀
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Abstract

멀티 셀(multi cell)로 조립시 오조립으로 인한 발화, 누액, 파열 등의 전지 안전성 문제를 미연에 방지할 수 있는 내외부 퓨즈를 갖는 안전소자가 장착된 리튬일차전지에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 내외부 퓨즈를 갖는 안전소자가 장착된 리튬일차전지는 내부에 전해액을 수용하는 케이스; 상기 케이스의 내부에 삽입 배치된 권취소자; 상기 권취소자가 삽입된 케이스의 상측을 덮는 헤더; 및 상기 케이스의 외부에서 충전 전류 또는 방전 전류가 흐르는 회로 경로 상에 접속된 내부 퓨즈와, 상기 케이스의 외부에서 충전 전류 또는 방전 전류가 흐르는 회로 경로 상에 접속된 외부 퓨즈를 갖는 안전소자;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Disclosed is a lithium primary battery equipped with a safety element having internal and external fuses capable of preventing battery safety problems such as ignition, leakage, and rupture due to incorrect assembly when assembled as a multi-cell.
A lithium primary battery equipped with a safety element having internal and external fuses according to the present invention includes a case accommodating an electrolyte solution therein; A winding element inserted and disposed inside the case; A header covering an upper side of the case in which the winding element is inserted; And a safety element having an internal fuse connected on a circuit path through which charging current or discharge current flows outside the case, and an external fuse connected on a circuit path through which charging current or discharge current flows outside the case. It is characterized by.

Description

내외부 퓨즈를 갖는 안전소자가 장착된 리튬일차전지{LITHIUM PRIMARY BATTERY WITH SAFETY ELEMENT HAVING INNER FUSE AND OUTER FUSE}Lithium primary battery equipped with safety elements with internal and external fuses {LITHIUM PRIMARY BATTERY WITH SAFETY ELEMENT HAVING INNER FUSE AND OUTER FUSE}

본 발명은 내외부 퓨즈를 갖는 안전소자가 장착된 리튬일차전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 멀티 셀(multi cell)로 조립시 오조립으로 인한 발화, 누액, 파열 등의 전지 안전성 문제를 미연에 방지할 수 있는 내외부 퓨즈를 갖는 안전소자가 장착된 리튬일차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a lithium primary battery equipped with a safety element having internal and external fuses, and more specifically, to prevent battery safety problems such as ignition, leakage, and bursting due to incorrect assembly when assembled in a multi cell. The present invention relates to a lithium primary battery equipped with a safety device having internal and external fuses.

일반적으로, 전지는 전기화학반응을 유발하여 전기를 발생시키는 구동원으로서, 소형 제작이 가능할 뿐만 아니라 휴대가 용이하여 다양한 종류 및 목적의 장비에 전기를 공급하기 위한 용도로 널리 사용되고 있다.In general, a battery is a driving source that generates electricity by inducing an electrochemical reaction, and is widely used for supplying electricity to various kinds and purposes of equipment because it is not only small-sized but also easy to carry.

특히, 리튬일차전지는 결합구조에 따라 바빈 타입 및 스파이럴 타입으로 분류된다. 이 중, 스파이럴 타입의 리튬일차전지는 양극(Cathode) 및 음극(Anode)이 분리막(Separator)의 양면에 대접된 상태로 동심원 상으로 수 회 권취된 후 케이스 내부에 설치되고, 음극은 전류 집전체와, 전류 집전체의 양면 중 적어도 하나 이상에 압착되는 리튬 금속판과, 전류 집전체에 연결되는 단자로 이루어진다.In particular, lithium primary batteries are classified into a barbine type and a spiral type according to a coupling structure. Among them, a spiral-type lithium primary battery is installed inside the case after being wound several times in concentric circles with the anode and anode facing both sides of the separator, and the cathode is installed in the current collector. And a lithium metal plate compressed on at least one of both surfaces of the current collector and a terminal connected to the current collector.

이러한 스파이럴 타입의 리튬일차전지는 안전성의 이유로 일반 사용자가 구매할 수 없으며, 특수한 환경에서 사용되도록 설계 및 제작되었다. 이와 같이, 리튬 금속을 음극(Anode)으로 사용되는 특수한 성격 때문에 고에너지 밀도 및 고출력을 갖는 장점이 있다.This spiral type lithium primary battery cannot be purchased by the general user for safety reasons, and is designed and manufactured to be used in a special environment. As such, there is an advantage of having a high energy density and high power due to the special nature of using lithium metal as an anode.

그러나, 이러한 장점에도 불구하고, 사용자의 부주의한 취급에 의해서 잘못 운용할 경우 전지 안전성 문제에 의해서 인명피해가 발생할 요소가 내재하고 있는 단점이 존재하고 있다.However, despite these advantages, there is a drawback in that there is an element that may cause personal injury due to battery safety problems when misused by the user's careless handling.

관련 선행 문헌으로는 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0135054호(2014.11.25. 공개)가 있으며, 상기 문헌에는 과전류 차단 장치 및 이를 포함하는 이차전지 시스템이 기재되어 있다.As a related prior document, there is Korean Patent Publication No. 10-2014-0135054 (published on November 25, 2014), and the document describes an overcurrent blocking device and a secondary battery system including the same.

본 발명의 목적은 멀티 셀(multi cell)로 조립시 오조립으로 인한 발화, 누액, 파열 등의 전지 안전성 문제를 미연에 방지할 수 있는 내외부 퓨즈를 갖는 안전소자가 장착된 리튬일차전지를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a lithium primary battery equipped with a safety element having internal and external fuses capable of preventing battery safety problems such as ignition, leakage, and rupture due to incorrect assembly when assembled as a multi-cell. will be.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 내외부 퓨즈를 갖는 안전소자가 장착된 리튬일차전지는 내부에 전해액을 수용하는 케이스; 상기 케이스의 내부에 삽입 배치된 권취소자; 상기 권취소자가 삽입된 케이스의 상측을 덮는 헤더; 및 상기 케이스의 외부에서 충전 전류 또는 방전 전류가 흐르는 회로 경로 상에 접속된 내부 퓨즈와, 상기 케이스의 외부에서 충전 전류 또는 방전 전류가 흐르는 회로 경로 상에 접속된 외부 퓨즈를 갖는 안전소자;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A lithium primary battery equipped with a safety element having internal and external fuses according to an embodiment of the present invention for achieving the above object includes a case for receiving an electrolyte therein; A winding element inserted and disposed inside the case; A header covering an upper side of the case in which the winding element is inserted; And a safety element having an internal fuse connected on a circuit path through which charging current or discharge current flows outside the case, and an external fuse connected on a circuit path through which charging current or discharge current flows outside the case. It is characterized by.

이때, 상기 안전소자는 상기 내부 퓨즈와 외부 퓨즈 사이에 접속된 바이패스 다이오드를 더 포함할 수 있다.In this case, the safety element may further include a bypass diode connected between the internal fuse and the external fuse.

상기 리튬일차전지는 적어도 둘 이상이 직렬로 연결된다.At least two or more lithium primary batteries are connected in series.

이에 따라, 상기 리튬일차전지는 상기 내부 및 외부 퓨즈를 갖는 안전소자에 의해, 적어도 둘 이상이 직렬로 연결하는 멀티 셀 조립시, 오조립에 의한 전지 안전성 문제가 방지된다.Accordingly, the lithium primary battery is prevented by a safety element having internal and external fuses, when assembling multi-cells in which at least two or more are connected in series, a battery safety problem due to incorrect assembly.

본 발명에 따른 내외부 퓨즈를 갖는 안전소자가 장착된 리튬일차전지는 내부 퓨즈 및 외부 퓨즈를 갖는 안전소자를 적용하는 것에 의해, 추가로 별도의 퓨즈를 장착하는 공수가 필요 없으며, 별도의 퓨즈를 삽입할 공간을 따로 만들지 않아도 되므로, 사용 장비의 전지의 공간만 확보하면 되므로, 별도의 퓨즈를 설치할 필요가 없기 때문에 작업성 또한 우수해질 수 있다.The lithium primary battery equipped with a safety element having internal and external fuses according to the present invention does not require additional airborne installation of a separate fuse by applying a safety element having an internal fuse and an external fuse, and inserts a separate fuse. Since there is no need to make a separate space, only the space of the battery of the equipment to be used needs to be secured, and workability can also be improved because no separate fuse is required.

따라서, 본 발명에 따른 내외부 퓨즈를 갖는 안전소자가 장착된 리튬일차전지는 내부 및 외부 퓨즈를 갖는 안전소자의 장착으로 사용자의 부주의한 조립으로 인한 발화, 누액, 파열 등의 전지 안전성 문제를 미연에 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 멀티셀 조립 시 별도의 퓨즈를 연결하지 않아도 되므로 작업성을 개선할 수 있는 효과가 있다.Therefore, the lithium primary battery equipped with a safety element having internal and external fuses according to the present invention has previously described safety issues such as ignition, leakage, and rupture due to user's careless assembly by mounting a safety element having internal and external fuses. Not only can it be prevented, but there is no need to connect a separate fuse when assembling multi-cells, thereby improving workability.

도 1은 일반적인 리튬일차전지를 멀티 셀로 조립시 안전성 문제의 발생 원인을 설명하기 위한 회로도.
도 2는 A 부분을 확대하여 나타낸 도면.
도 3은 일반적인 리튬일차전지를 멀티 셀로 조립시 조립 불량으로 안전성 문제의 발생 원인을 설명하기 위한 회로도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 내외부 퓨즈를 갖는 안전소자가 장착된 리튬일차전지를 나타낸 회로도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 내외부 퓨즈를 갖는 안전소자가 장착된 리튬일차전지를 나타낸 단면도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 내외부 퓨즈를 갖는 안전소자가 장착된 리튬일차전지를 부정확하게 장착하는 시험 과정을 설명하기 위한 사진.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 내외부 퓨즈를 갖는 안전소자가 장착된 리튬일차전지를 부정확하게 장착하는 시험 결과를 나타낸 그래프.
도 8은 6직렬 강제 단락시 안전소자의 안전성이 개선되는 과정을 설명하기 위한 모식도.
도 9는 6직렬 강제 단락 시험에 따른 전압-전류 관계를 나타낸 그래프.1 is a circuit diagram for explaining a cause of a safety problem when assembling a general lithium primary battery into a multi-cell.
Figure 2 is an enlarged view of part A.
3 is a circuit diagram for explaining a cause of a safety problem due to a poor assembly when assembling a general lithium primary battery into a multi-cell.
4 is a circuit diagram showing a lithium primary battery equipped with a safety element having an internal and external fuse according to an embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view showing a lithium primary battery equipped with a safety device having internal and external fuses according to an embodiment of the present invention.
6 is a picture for explaining a test process of incorrectly mounting a lithium primary battery equipped with a safety element having an internal and external fuse according to an embodiment of the present invention.
7 is a graph showing test results of incorrectly mounting a lithium primary battery equipped with a safety element having internal and external fuses according to an embodiment of the present invention.
8 is a schematic view for explaining a process in which the safety of the safety device is improved when a 6-series forced short circuit is performed.
9 is a graph showing the voltage-current relationship according to the 6-series forced short circuit test.

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.Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them will be clarified with reference to embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, and only the present embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and the ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the holder of the scope of the invention, and the invention is only defined by the scope of the claims. The same reference numerals refer to the same components throughout the specification.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내외부 퓨즈를 갖는 안전소자가 장착된 리튬일차전지에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a lithium primary battery equipped with a safety element having internal and external fuses according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 일반적인 리튬일차전지를 멀티 셀로 조립시 전지 안전성 문제의 원인을 설명하기 위한 회로도이고, 도 2는 A 부분을 확대하여 나타낸 도면이다.1 is a circuit diagram for explaining a cause of a battery safety problem when assembling a general lithium primary battery into a multi-cell, and FIG. 2 is an enlarged view of a portion A.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 일반적인 리튬일차전지(100)는 충전 전류 또는 방전 전류가 흐르는 회로 경로 상에 접속된 내부 퓨즈(120)와, 내부 퓨즈(120)에 접속되는 바이패스 다이오드(140)를 갖는 안전소자(160)가 장착된다.1 and 2, a typical lithium primary battery 100 includes an internal fuse 120 connected on a circuit path through which a charging current or a discharge current flows, and a bypass diode connected to the internal fuse 120. Safety element 160 having 140 is mounted.

이때, DD 사이즈의 일반적인 리튬일차전지(100)를 멀티 셀(C1, C2, C3, C4, C5, C6)로 조립하는 도중 전지의 안전성 문제가 발생하여 인적, 물적 피해가 있었던 사례가 있었다. 이는 리튬일차전지(100)의 조립 시 공간상의 이유로 인하여 별도의 외부 장착 퓨즈를 적용하지 않았고, 리튬일차전지(100)의 내부에만 내부 퓨즈(120)가 장착되어 있었지만 바이패스 다이오드(by-pass diode)로 인해 전압강하가 생겨 모든 내부 퓨즈(120)가 단선되지 않았기 때문으로 밝혀졌다.At this time, there was a case of human and material damage due to a safety problem of the battery during assembly of the general lithium primary battery 100 of DD size into multi cells (C1, C2, C3, C4, C5, C6). This did not apply a separate externally mounted fuse due to space reasons when assembling the lithium primary battery 100, and the internal fuse 120 was mounted only inside the lithium primary battery 100, but it was a bypass diode. ), it was found that all internal fuses 120 were not disconnected due to a voltage drop.

한편, 도 3은 일반적인 리튬일차전지를 멀티 셀로 조립시 조립 불량으로 인한 전지 안전성 문제의 발생 원인을 설명하기 위한 회로도이다.Meanwhile, FIG. 3 is a circuit diagram for explaining a cause of a battery safety problem due to assembly failure when assembling a general lithium primary battery into a multi-cell.

도 3에 도시된 바와 같이, 일반적인 리튬일차전지(100)의 안전성 규격(IEC 60086-4)의 부정확한 장착 시험(Incorrect installation test)을 실시하였다. 이때, 부정확한 장착 시험을 위해 3셀 순방향 직렬(C1, C2, C3) + 1셀(C4) 역방향 연결하였다.As shown in FIG. 3, an incorrect installation test of a safety standard (IEC 60086-4) of a general lithium primary battery 100 was performed. At this time, for inaccurate mounting test, 3-cell forward series (C1, C2, C3) + 1 cell (C4) were connected in reverse direction.

부정확한 장착 시험 결과, 일반적인 리튬일차전지(100)에 대한 테스트 중 모든 내부 퓨즈(120)가 단락되지 않았다. 이를 통해, 멀티 셀 조립하는 과정시 작업자의 오조립으로 인하여 전지 안전성 문제가 발생할 가능성이 내재되어 있다는 것을 증명하였다.As a result of the incorrect mounting test, all the internal fuses 120 were not shorted during the test for the general lithium primary battery 100. Through this, it was proved that the possibility of battery safety problems due to mis-assembly of workers during the multi-cell assembly process is inherent.

이러한 전지 안전성 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 내외부 퓨즈를 갖는 안전소자가 장착된 리튬일차전지는 내부 퓨즈만이 장착되어 있는 안전소자의 회로를 재 구성하여 내부 및 외부 퓨즈가 장착되도록 설계하였다.In order to solve this battery safety problem, the lithium primary battery equipped with a safety element having internal and external fuses according to an embodiment of the present invention is equipped with internal and external fuses by reconfiguring the circuit of the safety element in which only the internal fuse is mounted. It was designed as possible.

이 결과, 본 발명의 실시예에 따른 내외부 퓨즈를 갖는 안전소자가 장착된 리튬일차전지는 내부 및 외부 퓨즈가 장착된 안전소자를 적용하는 것에 의해, 멀티 셀(multi cell)에서도 별도의 퓨즈를 추가 장착할 필요가 없으며, 멀티 셀로 조립시 오조립으로 인한 발화, 누액, 파열 등의 전지 안전성 문제를 미연에 방지하여 전지 안전성을 향상시킬 수 있게 된다.As a result, a lithium primary battery equipped with a safety element having internal and external fuses according to an embodiment of the present invention adds a separate fuse even in a multi cell by applying a safety element equipped with internal and external fuses. There is no need to mount it, and it is possible to improve battery safety by preventing battery safety problems such as ignition, leakage, and rupture due to incorrect assembly when assembling with multi-cells.

이에 대해서는 이하 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.This will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 내외부 퓨즈를 갖는 안전소자가 장착된 리튬일차전지를 나타낸 회로도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 내외부 퓨즈를 갖는 안전소자가 장착된 리튬일차전지를 나타낸 단면도이다.4 is a circuit diagram showing a lithium primary battery equipped with a safety element having internal and external fuses according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a lithium primary battery equipped with a safety element having internal and external fuses according to an embodiment of the present invention. It is a cross-sectional view.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 내외부 퓨즈를 갖는 안전소자가 장착된 리튬일차전지(200)는 케이스(210), 권취소자(230), 헤더(250) 및 안전소자(280)를 포함한다.4 and 5, a lithium primary battery 200 equipped with a safety element having internal and external fuses according to an embodiment of the present invention includes a case 210, a winding element 230, a header 250, and It includes a safety element (280).

케이스(210)는 내부에 함침되는 전해액을 수용한다. 이때, 전해액은 권취소자(230)의 용량을 발현하는 용질과, 용질을 용해시키기 위한 용매를 포함할 수 있다.The case 210 accommodates an electrolyte impregnated therein. At this time, the electrolytic solution may include a solute expressing the capacity of the winding element 230 and a solvent for dissolving the solute.

권취소자(230)는 케이스(210)의 내부에 삽입되며, 음극, 분리막 및 양극 전극이 차례로 적층되어 권취된다. 이러한 권취소자(230)는 음극, 분리막 및 양극을 차례로 적층하고, 와인딩(Winding)하여 롤(roll) 형태로 제작하고, 접착 테이프로 부착하는 것에 의해 제조될 수 있다.The winding element 230 is inserted into the case 210, and a cathode, a separator, and an anode electrode are sequentially stacked and wound. The winding element 230 may be manufactured by laminating a cathode, a separator, and an anode in order, winding to produce a roll, and attaching with an adhesive tape.

헤더(250)는 권취소자(230)가 삽입된 케이스(210)의 상측을 덮는다. 이러한 헤더(250)는 케이스(210)와 점 용접, 레이저 용접 등에 의해 접합될 수 있다. 여기서, 권취소자(230)는 상측 및 하측이 개방되는 케이스(210)의 내부에 삽입 배치된 후, 권취소자(230)의 음극 단자를 케이스(210)의 내측에 용접하고, 양극 단자를 헤더(250)에 용접한다. 그 후, 케이스(210)의 상측을 헤더(250)로 덮은 상태에서 용접하여 밀봉하게 된다.The header 250 covers the upper side of the case 210 into which the winding element 230 is inserted. The header 250 may be joined to the case 210 by spot welding or laser welding. Here, after the winding element 230 is inserted and disposed inside the case 210 in which the upper side and the lower side are opened, the negative terminal of the winding element 230 is welded to the inside of the case 210, and the positive terminal is connected to the header ( 250). Thereafter, the upper side of the case 210 is welded and sealed while the header 250 is covered.

안전소자(280)는 케이스(210)의 외부에서 충전 전류 또는 방전 전류가 흐르는 회로 경로 상에 접속된 내부 퓨즈(220)와, 케이스(210)의 외부에서 충전 전류 또는 방전 전류가 흐르는 회로 경로 상에 접속된 외부 퓨즈(240)를 갖는다. 여기서, 내부 퓨즈(220)는 헤더(250)의 외측 표면에 장착되어 있을 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 그리고, 외부 퓨즈(240)는 헤더(250)의 외측 표면에 장착되어 있을 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The safety element 280 includes an internal fuse 220 connected on a circuit path through which a charging current or a discharge current flows outside the case 210 and a circuit path through which a charging current or discharge current flows on the outside of the case 210. It has an external fuse 240 connected to. Here, the internal fuse 220 may be mounted on the outer surface of the header 250, but is not limited thereto. In addition, the external fuse 240 may be mounted on the outer surface of the header 250, but is not limited thereto.

또한, 안전소자(280)는 내부 퓨즈(220)와 외부 퓨즈(240) 사이에 접속된 바이패스 다이오드(260)를 더 포함한다.In addition, the safety element 280 further includes a bypass diode 260 connected between the internal fuse 220 and the external fuse 240.

이러한 안전소자(280)는 리튬일차전지(200)의 외부 전극 역할을 수행하여 멀티 셀로 조립시 다른 전지와의 직렬 연결에 이용된다.The safety element 280 serves as an external electrode of the lithium primary battery 200 and is used in series connection with other batteries when assembled as a multi-cell.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 내외부 퓨즈를 갖는 안전소자가 장착된 리튬일차전지(200)는 내부 퓨즈(220)만이 장착되어 있는 안전소자(280)의 회로를 재 구성하여 내부 및 외부 퓨즈(220, 240)가 장착되도록 설계하였다.As described above, the lithium primary battery 200 equipped with a safety element having internal and external fuses according to an embodiment of the present invention restructures the circuit of the safety element 280 in which only the internal fuse 220 is mounted to internal and external fuses. (220, 240) was designed to be mounted.

이때, 본 발명의 실시예에 따른 내외부 퓨즈를 갖는 안전소자가 장착된 리튬일차전지(200)는 멀티 셀로 조립할 시 적어도 둘 이상이 직렬로 연결된다. 여기서, 내부 및 외부 퓨즈(220, 240)를 갖는 안전소자(280)에 의해, 적어도 둘 이상이 직렬로 연결하는 멀티 셀 조립시, 오조립에 의한 발화, 누액, 파열 등의 전지 안전성 문제를 방지할 수 있게 된다.At this time, at least two or more lithium primary batteries 200 equipped with safety elements having internal and external fuses according to an embodiment of the present invention are connected in series when assembled as a multi-cell. Here, the safety element 280 having internal and external fuses 220 and 240 prevents battery safety problems such as ignition, leakage, and rupture caused by incorrect assembly when assembling multi-cells in which at least two or more are connected in series. I can do it.

이 결과, 본 발명의 실시예에 따른 내외부 퓨즈를 갖는 안전소자가 장착된 리튬일차전지(200)는 내부 및 외부 퓨즈(220, 240)가 장착된 안전소자(280)를 적용하는 것에 의해, 멀티 셀에서도 별도의 퓨즈를 추가 장착할 필요가 없으며, 멀티 셀로 조립시 오조립으로 인한 전지 안전성 문제를 미연에 방지하여 전지 안전성을 개선시킬 수 있게 된다.As a result, the lithium primary battery 200 equipped with a safety element having internal and external fuses according to an embodiment of the present invention by applying a safety element 280 equipped with internal and external fuses 220 and 240, multi It is not necessary to additionally install a separate fuse in the cell, and it is possible to improve battery safety by preventing battery safety problems due to incorrect assembly when assembling with multi-cells.

이에 대해서는 이하 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.This will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 내외부 퓨즈를 갖는 안전소자가 장착된 리튬일차전지를 부정확하게 장착하는 시험 과정을 설명하기 위한 사진이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 내외부 퓨즈를 갖는 안전소자가 장착된 리튬일차전지를 부정확하게 장착하는 시험 결과를 나타낸 그래프이다.FIG. 6 is a picture for explaining a test process of incorrectly mounting a lithium primary battery equipped with a safety element having internal and external fuses according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 has internal and external fuses according to an embodiment of the present invention. It is a graph showing the test result of incorrectly installing the lithium primary battery equipped with a safety element.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 내외부 퓨즈를 갖는 안전소자가 장착된 리튬일차전지의 안전성 규격(IEC 60086-4)의 부정확한 장착 시험(Incorrect installation test)을 실시하였다. 이때, 부정확한 장착 시험을 위해 3셀 순방향 직렬 + 1셀 역방향 연결하였다.6 and 7, an incorrect installation test of the safety standard (IEC 60086-4) of a lithium primary battery equipped with a safety element having internal and external fuses according to an embodiment of the present invention It was carried out. At this time, for inaccurate mounting test, 3-cell forward serial + 1 cell reverse-link were connected.

안전성 규격(IEC 60086-4)에 의하여 강제로 24시간 동안 단락을 진행했지만, 기존과 달리 전지 안전성 문제가 발생하지 않았으며 전지 모두 개회로 전압의 이상이 없는 것으로 나타났다.According to the safety standard (IEC 60086-4), the short circuit was forcibly performed for 24 hours, but unlike the previous one, the battery safety problem did not occur, and the battery showed no abnormality in the open circuit voltage.

이 결과, 본 발명의 실시예에 따른 내외부 퓨즈를 갖는 안전소자가 장착된 리튬일차전지는 안전소자의 외부 퓨즈가 동작을 하여 연결된 전체 회로를 차단했기 때문인 것으로 판명되었다.As a result, it was found that the lithium primary battery equipped with a safety element having internal and external fuses according to an embodiment of the present invention is because the external fuse of the safety element operates to cut off the entire circuit.

또한, 도 8은 6직렬 강제 단락시 안전소자의 안전성이 개선되는 과정을 설명하기 위한 모식도이고, 도 9는 6직렬 강제 단락 시험에 따른 전압-전류 관계를 나타낸 그래프이다. In addition, FIG. 8 is a schematic diagram for explaining a process in which the safety of the safety device is improved when a 6-series forced short circuit is performed, and FIG. 9 is a graph showing a voltage-current relationship according to a 6-series forced short circuit test.

도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 내외부 퓨즈를 갖는 안전소자가 장착된 리튬일차전지 6개를 직렬 연결한 후, 양쪽 전지의 끝을 연결하여 강제 단락을 진행하였다.8 and 9, six lithium primary batteries equipped with safety devices having internal and external fuses according to an embodiment of the present invention were connected in series, and then the ends of both batteries were connected to perform a forced short circuit. .

강제 단락 시험 결과, 강제 단락 직후 바로 전체 전압이 0 V가 되었다. 이는 안전소자의 외부 퓨즈가 동작하여 전체 회로가 차단되어 전지 안전성 문제를 방지한 것으로 나타났다. 이는 바이패스 다이오드와 내부 퓨즈만 있을 시 모든 내부 퓨즈가 단선되어야 하는 문제 없이, 단 하나의 외부 퓨즈의 단선의 결과로 안전성이 향상 되었다는 것을 증명한 것이다.As a result of the forced short circuit test, immediately after the forced short circuit, the total voltage became 0 V. It was found that the external circuit of the safety device was operated to block the entire circuit, thereby preventing battery safety problems. This proves that the safety is improved as a result of the disconnection of only one external fuse, without the problem that all internal fuses must be blown when there is only a bypass diode and an internal fuse.

일반적으로, 멀티 셀로 조립하는 직렬 연결 시 전체 회로에 대한 별도의 퓨즈를 장착해야 전지의 과출력 제한 및 부주의에 의한 전지 안전성 문제의 원인을 막을 수 있지만, 별도의 퓨즈를 장착하기 위한 개별 공간을 필요로 하였다. 그러나, 컴팩트한 멀티 셀 장비에서는 공간을 만들기가 쉽지 않을 뿐만 아니라, 추가로 별도의 퓨즈를 장착해야 하는 공수가 필요하다는 어려움이 있었다.In general, when connecting in series to assemble in a multi-cell, separate fuses for the entire circuit must be installed to prevent the cause of battery safety problems due to battery over-power limitations and carelessness, but separate spaces for installing separate fuses are required. Was made. However, in a compact multi-cell device, it is not only easy to make a space, but there is also a difficulty in requiring an additional airman to install a separate fuse.

이와 달리, 본 발명의 실시예에 따른 내외부 퓨즈를 갖는 안전소자가 장착된 리튬일차전지는 내부 퓨즈 및 외부 퓨즈를 갖는 안전소자를 적용하는 것에 의해, 추가로 별도의 퓨즈를 장착하는 공수가 필요 없으며, 별도의 퓨즈를 삽입할 공간을 따로 만들지 않아도 되므로, 사용 장비의 전지의 공간만 확보하면 되므로, 별도의 퓨즈를 설치할 필요가 없기 때문에 작업성 또한 우수해질 수 있다.On the other hand, the lithium primary battery equipped with a safety element having internal and external fuses according to an embodiment of the present invention does not require additional airborne installation of a separate fuse by applying a safety element having an internal fuse and an external fuse. , Since there is no need to make a space for inserting a separate fuse, only the space of the battery of the equipment to be used needs to be secured. Thus, workability can also be improved because there is no need to install a separate fuse.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 내외부 퓨즈를 갖는 안전소자가 장착된 리튬일차전지는 내부 및 외부 퓨즈를 갖는 안전소자의 장착으로 사용자의 부주의한 조립으로 인한 발화, 누액, 파열 등의 전지 안전성 문제를 미연에 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 멀티셀 조립 시 별도의 퓨즈를 연결하지 않아도 되므로 작업성을 개선할 수 있는 효과가 있다.Therefore, the lithium primary battery equipped with a safety element having internal and external fuses according to an embodiment of the present invention is equipped with a safety element having internal and external fuses, thereby preventing battery safety problems such as ignition, leakage, and bursting due to user's careless assembly. Not only can it be prevented in advance, but there is no need to connect a separate fuse when assembling the multi-cell, which has the effect of improving workability.

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.In the above, the embodiments of the present invention have been mainly described, but various changes or modifications can be made at the level of a person skilled in the art to which the present invention pertains. These changes and modifications can be said to belong to the present invention without departing from the scope of the technical idea provided by the present invention. Therefore, the scope of the present invention should be judged by the claims set forth below.

200 : 리튬일차전지
210 : 케이스
220 : 내부 퓨즈
240 : 외부 퓨즈
260 : 바이패스 다이오드
280 : 안전소자200: lithium primary battery
210: case
220: internal fuse
240: external fuse
260: bypass diode
280: safety element

Claims (4)

적어도 둘 이상이 직렬로 연결되는 스파이럴 타입의 리튬일차전지로서,
상기 리튬일차전지 각각은
내부에 전해액을 수용하는 케이스;
상기 케이스의 내부에 삽입 배치된 권취소자;
상기 권취소자가 삽입된 케이스의 상측을 덮는 헤더; 및
상기 케이스의 외부에서 충전 전류 또는 방전 전류가 흐르는 회로 경로 상에 접속된 내부 퓨즈와, 상기 케이스의 외부에서 충전 전류 또는 방전 전류가 흐르는 회로 경로 상에 접속된 외부 퓨즈와, 상기 내부 퓨즈와 외부 퓨즈 사이에 접속된 바이패스 다이오드를 갖는 안전소자;를 포함하며,
상기 내부 퓨즈 및 외부 퓨즈는 상기 헤더의 외측 표면에 각각 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 내외부 퓨즈를 갖는 안전소자가 장착된 리튬일차전지.
A spiral type lithium primary battery in which at least two or more are connected in series,
Each of the lithium primary batteries
A case accommodating the electrolyte solution therein;
A winding element inserted and disposed inside the case;
A header covering an upper side of the case in which the winding element is inserted; And
An internal fuse connected on a circuit path through which charging current or discharge current flows outside the case, an external fuse connected on a circuit path through which charging current or discharge current flows outside the case, the internal fuse and an external fuse Safety element having a bypass diode connected between; includes,
The internal fuse and the external fuse are mounted on the outer surface of the header, respectively, lithium primary battery equipped with a safety element having an internal and external fuse.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 리튬일차전지는
상기 내부 및 외부 퓨즈를 갖는 안전소자에 의해, 적어도 둘 이상이 직렬로 연결하는 멀티 셀 조립시, 오조립에 의한 전지 안전성 문제가 방지되는 것을 특징으로 하는 내외부 퓨즈를 갖는 안전소자가 장착된 리튬일차전지.According to claim 1,
The lithium primary battery
When the multi-cell assembly in which at least two or more are connected in series by the safety element having the internal and external fuses, a battery safety problem due to incorrect assembly is prevented, the lithium primary equipped with a safety element having internal and external fuses. battery.
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