KR19990074762A - 비수전해액 전지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 비수전해액 전지에 관한 것이다. 상기 비수전해액 전지는 케이스와, 상기 케이스 내부에 수용되어 있는 캐소드, 세퍼레이터 및 애노드로 된 전극체와, 상기 케이스 내부에 수용되어 있는 비수전해액과, 상기 케이스 상단 개구부에 절연 가스켓에 의하여 고정되어 있는 캡 조립체를 구비하고 있는데, 상기 캡 조립체가, 상기 전극체와 대향되게 배치되어 있으며 가스배출공을 갖는 캡 커버와, 상기 캡 커버 상부에 배치된 럽쳐 디스크(rupture disk)와, 상기 캡 커버 상단에 배치되어 있으며 가스배출공을 갖는 캡과, 상기 럽쳐 디스크와 캡 사이에 설치되어 있으며, 부도체층과 이 부도체층의 양면에 형성된 소정 두께의 도전층을 포함하고 있고, 그 중앙부에 상기 상하 도전층간에 서로 통전될 수 있도록 2개의 홈(groove)부가 형성되어 있는 전류차단 부재를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 비수전해액 전지는 과충전 및 단락시 급격한 내압 상승에 의하여 파열되는 것을 방지할 수 있는 동시에, 전류 차단시 가연성 분해 가스에 의하여 인화되는 것을 효과적으로 막을 수 있다.
Description
본 발명는 비수전해액 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하기로는 방폭 기능을 갖는 캡 조립체를 구비하고 있는 비수전해액 전지에 관한 것이다.
최근, 비수전해액을 사용하고 있는 리튬이온전지 등과 같은 2차전지가 차세대 전자기기 동력원으로 널리 사용되고 있다. 이러한 비수전해액 전지는 종래의 전지와는 달리, 장수명, 고용량 등의 특성을 갖고 있어서 주목을 받고 있다.
그런데, 상술한 이차전지에서는 케이스내에 수용된 캐소드 및 애노드를 구비하고 있는 전극체가 화학적 변화를 일으켜 내압이 상승되어 파열되는 경우가 생긴다. 예를 들어 리튬이차전지 등과 같은 비수전해액 전지에서 통상 이상의 전류를 부여하면 과충전되기도 하고, 오사용에 의하여 단락상태가 되어 과전류가 흐르기도 하고, 상기 전극체중에 비수전해액이 분해되어 가스가 발생되는 경우도 발생된다. 발생된 가스가 케이스 안에 충만하게 되면 케이스 내부 압력이 상승되어 결국은 전지가 파열되는 경우가 생기기도 한다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 도 1에 도시된 바와 같이 방폭기능을 갖고 있는 캡 조립체를 구비하고 있는 비수전해액 전지가 제안되었다.
이를 참조하면, 케이스 (111)내에는 캐소드 (112), 세퍼레이터 (113) 및 애노드 (114)를 포함하여 된 전극체 (115)가 수용되어 있다.
캡 조립체 (116)는 케이스 (111)의 상단 개구부에 절연가스켓 (117)에 의하여 고정되어 있다. 여기에서 캡 조립체 (116)는 가스배출공 (120)이 형성되어 있는 캡 커버 (121), 상기 캡 커버 (121) 상단에 조립되며 가스배출공 (123)을 갖고 있는 캡 (122) 및 상기 캡 (122)과 캡 커버 (121)사이에 개재되어 있는 안전변 (118)를 포함하고 있다.
상술한 바와 같은 구조를 갖는 비수전해액 전지에서는, 과충전 상태에서 분해가스가 생성된다. 이렇게 생성된 분해 가스로 인하여 전지 내압이 상승됨에 따라 안전변 (118)이 변형되고 이로 인하여 캐소드 리드판 (119)이 절단되면서 전류가 차단되는데, 이러한 과정에서 스파크가 발생됨과 동시에 분해가스에 의하여 인화되는 문제점이 있다. 또한, 캐소드 리드판의 절단된 부분이 가스 압력에 의하여 다시 접촉되어 전류차단 효과에 부정적인 영향을 미치는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기 문제점을 해결하여 과충전 및 단락시 일어나는 파열 방지와, 전류 차단시 분해 가스로 인한 인화를 효율적으로 방지할 수 있는 비수전해액 전지를 제공하는 것이다.
도 1은 종래의 비수전해액 전지의 구조를 나타낸 단면도이고,
도 2는 본 발명에 따른 비수전해액 전지의 구조를 나타낸 단면도이고,
도 3a는 도 2의 비수전해액 전지를 구성하는 전류차단 부재의 구조를 나타낸 사시도이고,
도 3b는 도 2의 비수전해액 전지를 구성하는 전류차단 부재의 구조를 나타낸 단면도이고,
도 4는 본 발명에 따른 비수전해액 전지에서의 내부 작용을 설명하기 위한 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
111, 211... 케이스 112, 212.. 캐소드
113, 213.. 세퍼레이터 114, 214... 애노드
115, 215... 전극체 116, 216... 캡 조립체
118... 안전변 119... 캐소드 리드판
228... 럽쳐 디스크(rupture disk)
229... 전류차단 부재 313, 313'... 홈부
314, 414... 결합부
상기 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는, 케이스와, 상기 케이스 내부에 수용되어 있는 캐소드, 세퍼레이터 및 애노드로 된 전극체와, 상기 케이스 내부에 수용되어 있는 비수전해액과, 상기 케이스 상단 개구부에 절연 가스켓에 의하여 고정되어 있는 캡 조립체를 구비하고 있는 비수전해액 전지에 있어서,
상기 캡 조립체가, 상기 전극체와 대향되게 배치되어 있으며 가스배출공을 갖는 캡 커버와, 상기 캡 커버 상부에 배치된 럽쳐 디스크(rupture disk)와, 상기 캡 커버 상단에 배치되어 있으며 가스배출공을 갖는 캡과, 상기 럽쳐 디스크와 캡 사이에 설치되어 있으며, 부도체층과 이 부도체층의 양면에 형성된 소정 두께의 도전층을 포함하고 있고, 그 중앙부에 상기 상하 도전층간에 서로 통전될 수 있도록 2개의 홈(groove)부가 형성되어 있는 전류차단 부재를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 비수전해액 전지를 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 비수전해액 전지의 구조 및 그 작동원리를 설명하기로 한다.
본 발명의 비수전해액 전지는 도 2에 도시된 바와 같이 케이스 (211)내에는 캐소드 (212), 세퍼레이터 (213) 및 애노드 (214)를 포함하여 된 전극체 (215)가 수용되어 있다.
캡 조립체 (226)는 케이스 (211)의 상단 개구부에 절연가스켓 (217)에 의하여 고정되어 있다. 여기에서 캡 조립체 (226)는 가스배출공 (220)을 갖는 캡 커버 (221)과, 상기 캡 커버 (221) 상단에 배치되어 있는 럽쳐 디스크 (228)과, 상기 럽쳐 디스크 (228) 상단에 배치되어 있으며 가스배출공 (223)을 갖는 캡 (222)와, 상기 럽쳐 디스크 (228)와 상기 캡 (222) 사이에 배치되어 있는 전류차단 부재 (229)로 구성되어 있다.
전류차단 부재 (229)는 도 3a-b에 도시되어 있는 바와 같은 구조로 이루어져 있다. 이를 보다 구체적으로 설명하자면, 전류차단 부재 (229)는 부도체층 (311)와 이 부도체층 (311)의 양면에 소정두께로 코팅되어 있는 도전층 (312) 및 (312')을 포함하고 있다. 그리고 그 중앙부에는 홈부 (313) 및 (313')가 형성되어 있어서, 상기 상하 도전층 (312) 및 (312')간에 서로 전기가 흐르도록 되어 있다.
상기 부도체층 형성용 물질로는 절연성이 우수하면서 전류 변화 등의 외력에 의하여 깨지기 쉬운 성질 즉, 취성(brittleness)을 가지고 있는 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 특성을 갖는 물질로는 각종 세라믹 재료나, 폴리페닐렌설파이드(polyphenylenesulfide: PPS), 페놀 수지(penol resin) 등이 있다.
상술한 바와 같은 구조를 갖는 전류차단 부재를 구비하고 있는 본 발명의 비수전해액 전지에서는, 전지 내압의 상승으로 럽쳐 디스크가 변형되면 그 영향에 의하여 전류차단 부재에서 양 홈부 (313) 및 (313')를 포함한 결합부 (314)가 그 응력 한계를 넘어서는 시점에서 파열되게 된다. 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 전류차단 부재 (426)의 상기 결합부 (414)가 파열되면 전류가 확실하게 차단되며, 종래의 경우와 같이 전류 차단이 일어난 후에 안전변과 리드판의 재접촉으로 전류가 다시 흐르는 현상을 미연에 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 전류차단 부재 (426)은 럽쳐 디스크 (428)에 의하여 분해 가스 분위기에서 벗어나므로 전류차단 부재 (426)의 파열로 스파크가 발생되어도 그 주위에 존재하는 분해 가스로 인하여 인화되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 비수전해액 전지는 과충전 및 단락시 급격한 내압 상승에 의하여 파열되는 것을 방지할 수 있는 동시에, 전류 차단시 가연성 분해 가스에 의하여 인화되는 것을 효과적으로 막을 수 있다.
Claims (1)
- 케이스와, 상기 케이스 내부에 수용되어 있는 캐소드, 세퍼레이터 및 애노드로 된 전극체와, 상기 케이스 내부에 수용되어 있는 비수전해액과, 상기 케이스 상단 개구부에 절연 가스켓에 의하여 고정되어 있는 캡 조립체를 구비하고 있는 비수전해액 전지에 있어서,상기 캡 조립체가,상기 전극체와 대향되게 배치되어 있으며 가스배출공을 갖는 캡 커버와,상기 캡 커버 상부에 배치된 럽쳐 디스크(rupture disk)와, 상기 캡 커버 상단에 배치되어 있으며 가스배출공을 갖는 캡과,상기 럽쳐 디스크와 캡 사이에 설치되어 있으며, 부도체층과 이 부도체층의 양면에 형성된 소정 두께의 도전층을 포함하고 있고, 그 중앙부에 상기 상하 도전층간에 서로 통전될 수 있도록 2개의 홈(groove)부가 형성되어 있는 전류차단 부재를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 비수전해액 전지.
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| KR100614358B1 (ko) * | 2004-10-28 | 2006-08-21 | 삼성에스디아이 주식회사 | 캔형 이차 전지 |
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| US9136555B2 (en) | 2011-05-02 | 2015-09-15 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Rechargeable battery |
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1998
- 1998-03-13 KR KR1019980008566A patent/KR19990074762A/ko not_active Ceased
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