KR100683042B1 - 전지의 케이스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 벤트 구조나 파단부의 두께에 관계없이 작동압력에서 용이하게 동작되도록 하는 전지 케이스를 제공함으로써 제품의 불량을 감소시키며, 안전성을 제고시키기 위한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 상, 하면중의 한 면에 적어도 하나 이상의 벤트가 형성되는 전지 케이스에 있어서: 상기 면의 외주면 내측으로 상기 외주면을 따라 형성되는 두 개의 홈이 형성되고, 상기 두 개의 홈의 단부 사이에 상기 벤트가 형성되는 것이다.

벤트, 파단, 전지

Description

전지의 케이스 {case for battery}

도 1은 종래의 전지 케이스의 벤트를 설명하기 위한 단면도이다.

도 2는 종래의 전지 케이스가 팽창되었을 때의 단면도이다.

도 3은 도 2에서 벤트에 작용하는 토오크를 설명하기 위한 힘의 분포도이다.

도 4는 본 발명의 일실시예를 설명하기 위한 전지 케이스의 일부 사시도이다.

도 5a는 도 4의 A-A'선 단면도이고, 도 5b는 도 5a 상태에서 내부압력을 받아 팽창했을 때의 상태를 도시한 단면도이다.

도 6은 도 4의 B-B'선의 단면도이다.

본 발명은 벤트를 구비한 전지의 케이스에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일정 압력 하에서 내부 가스를 외부로 배출시키는 벤트를 구비한 전지의 케이스에 관한 것이다.

벤트는 전지 내부가 고온으로 동작되는 전지의 케이스 중에 타 부분 보다 두께를 얇게 한 부분으로 전지 내부에 이상 고온, 고압이 발생하는 경우에 케이스 팽 창에 의하여 파단되어 내부 가스를 외부로 방출할 수 있도록 한 안전장치이다.

통상적인 벤트는 전지 케이스의 저면 또는 케이스의 상면에 형성되어져 있고, 도 1은 이러한 벤트의 일례를 도시한 것이며, 도 2는 도 1에 도시된 케이스가 전지의 내부 압력에 의하여 팽창된 상태를 도시하고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 케이스의 상면(2)에 벤트(1)가 형성된 경우에 내부 압력은 상면(2)의 내부면에 수직으로 작용하기 때문에 벤트에는 케이스 측면(3)과 케이스 상면(2)의 접촉부를 중심으로 벤트에 작용하는 토오크에 의한 수평 방향의 힘이 존재하지 않기 때문에 파단되지 않는다. 이 경우 내부의 압력이 커지게 되면 케이스 상면은 도 2와 같이 팽창되게 되고, 케이스 측면(3)과 케이스 상면(2)의 접촉부(B)를 중심으로 상면에는 도 3과 같은 토오크의 분포가 발생하기 때문에 결국 벤트(1)에 가해지는 총 토오크 τ

τ = 2( c₁τ₁cosθ₁ + c₂τ₂cosθ₂ + … + c_nτ_ncosθ_n )

(c는 임의의 점과 B점과의 거리)

로 인한 인장응력이 발생되게 되고, 내부 압력 P에 의한 인장응력이 벤트(1)의 인장강도보다 커지게 되면 벤트는 파단되게 된다.

따라서, 이와 같은 평면상에 형성된 벤트(1)에는 인장응력이 발생되지 않아 파단되지 않고, 평면이 변형되면서부터 벤트에 작용하는 토크가 발생되고, 토크에 의한 인장응력이 벤트 파단부의 인장강도를 초과하는 경우에 파단되어 작동되게 된다.

또한, 벤트(1)의 파단부의 두께는 내부 압력과 밀접한 관계를 갖게 되며, 내부 압력이 허용압력을 초과하는 경우에는 파단될 수 있도록 하며, 허용압력이 미달되는 경우에는 전지의 지속적인 사용을 위하여 파단되지 않도록 정밀 제어되어 제조되어야 한다.

도 1에 도시된 벤트를 파단시키는 작동압력은 예를 들어, 고율 방전용 리튬-티오닐 클로라이드 전지의 경우 벤트 파단부의 두께가 60μm인 경우에 작동압력은 18kgf/cm² 이고, 80μm인 경우에 작동압력은 25kgf/cm² 으로 벤트 파단부의 두께 차이에 대하여 작동압력은 매우 민감하게 변화된다. 이와 같이 벤트가 전지 케이스의 평면에 형성되는 경우에 벤트 파단부의 두께에 따라 작동압력 차이는 매우 큰 차이를 보이고 있으며, 프레스 가공이나 에칭에 의하여 형성되는 벤트의 파단부의 두께를 정밀 제어하기가 곤란하다. 따라서, 이로 인한 제품의 불량 및 안전성에 많은 문제점을 초래하고 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 벤트 구조나 파단부의 두께에 관계없이 작동압력에서 용이하게 동작되도록 하는 전지 케이스를 제공함으로써 제품의 불량을 감소시키며, 안전성을 제고시키기 위한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 상, 하면중의 한 면에 적어도 하나 이 상의 벤트가 형성되는 전지 케이스에 있어서: 상기 면의 외주면 내측으로 상기 외주면을 따라 형성되는 두 개의 홈이 형성되고, 상기 두 개의 홈의 단부 사이에 상기 벤트가 형성되는 것이다.

또한, 본 발명에서 상기 홈은 V자 형상인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서 상기 V자의 첨두부는 만곡되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서 상기 홈은 내부압력이 기 설정된 값을 초과하면 융기되며, 홈의 시작부와 홈의 종단부 사이에 거리가 증가되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서 상기 면을 상기 홈을 경계로 외측부와 내측부로 구분할 때, 상기 벤트의 형성부위의 높이는 상기 외측부와 상기 내측부와 동일 높이인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서 상기 벤트는 상기 두 개의 홈의 단부들 사이에 각각 2개 이상의 벤트가 형성되는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면에 따라서 본 발명의 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 일실시예를 설명하기 위한 전지 케이스의 일부 사시도이고, 도 5a는 도 4의 A-A'선 단면도이고, 도 5b는 도 5a 상태에서 내부압력을 받아 팽창했을 때의 상태를 도시한 단면도이고, 도 6은 도 4의 B-B'선의 단면도이다.

도 4에 도시된 실시예는 벤트(11), (12)가 전지 케이스의 상면(10)에 형성된 것을 도시하고 있으나, 하면에 형성되어 있어도 무방하다.

상면(10)은 전체적으로 원판형상으로 이루어지고, 상면(10)의 내측으로는 벤트(11), (12)가 대향되게 형성되고, 벤트(11)와 벤트(12) 사이에는 상면(10)의 외 주면을 따라 형성되는 상면 높이보다 낮은 'V'자 형상의 홈(13), (14)이 형성된다. 상면(10)은 홈(13), (14)을 경계로 내측부(15)와 외측부(16)로 구분되며, 내측부(15), 외측부(16)의 높이는 동일 높이이며, 벤트(11), (12)가 형성되는 높이도 내측부(15)와 외측부(16)와 동일 높이이다.

따라서, 홈(13), (14)의 시작점(P)과 끝점(Q) 까지의 거리는 내부압력이 약한 경우에는 도 5a와 같이 a를 유지하게 되지만 내부압력이 기 설정된 크기를 넘게 되면 도 5b와 같이 융기되게 되고, 이때의 P점과 Q점과의 거리는 a'로 증가되게 된다.

이때, 홈(13), (14)의 형상은 융기시에 거리변화를 최대로 증가시킬 수 있으며, 제조하기에 편리한 V자 형상으로 이루어지는 것이 바람직하며, V자 형상의 첨두부는 압력을 넓은 부위에 받을 수 있도록 만곡되는 것이 바람직하다.

또한, 전체적으로 내측부(15)가 융기됨으로써 홈(13),(14)의 P점과 Q점의 거리가 늘어나지만 벤트(11), (12)가 형성된 부분에는 도 6에 도시된 바와 같이 홈(13), (14)이 형성되어 있지 않기 때문에 평면상에 형성된 벤트보다 강한 인장응력이 작용하게 되어, 벤트(11), (12)에 형성된 파단부는 파단되게 된다.

이와 같은 전지 케이스에서는 벤트(11), (12)의 파단부의 두께보다는 전지 케이스의 상면(10)의 구조에 의하여 홈(13), (14)과 내측부(15)가 융기되는 작동압력에 의하여 벤트(11), (12)의 파단부가 파단되기 때문에 파단부의 두께의 차이로 인한 작동압력의 차이는 미소하게 된다.

상기의 목적과 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 전지케이스의 상면의 구조를 일정한 작동 압력하에서 변화되도록 하고, 변화시에 인장응력이 큰 부분에 벤트를 형성하도록 함으로써 벤트 파단부의 두께보다는 구조에 의하여 결정되는 작동압력에 의하여 벤트가 동작되도록 함으로써 전지의 불량을 감소시킬 수 있으며, 안전성을 높일 수 있다.

Claims (6)

1. 상, 하면중의 한 면에 적어도 하나 이상의 벤트가 형성되는 전지 케이스에 있어서:

   상기 상, 하면중의 적어도 한면의 외주면 내측으로 상기 외주면을 따라 형성되는 두 개의 홈이 형성되고, 상기 두 개의 홈의 단부 사이에 상기 벤트가 형성되는 것을 특징으로 하는 전지 케이스.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 홈은 V자 형상인 것을 특징으로 하는 전지 케이스.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 V자의 첨두부는 만곡되는 것을 특징으로 하는 전지 케이스.
4. 삭제
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 홈이 형성된 상, 하면을 상기 홈을 경계로 외측부와 내측부로 구분할 때, 상기 벤트의 형성부위의 높이는 상기 외측부와 상기 내측부와 동일 높이인 것을 특징으로 하는 전지 케이스.
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 벤트는 상기 두 개의 홈의 단부들 사이에 각각 2 개 형성되는 것을 특징으로 하는 전지 케이스.

Images