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KR0158845B1 - 리튬건전지의 과부하 방지구조 - Google Patents

리튬건전지의 과부하 방지구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 리튬 건전지의 과부하 방지구조에 관한것으로서, 전해액(70)이 내부에 충진된 케이스(60)와, 상기한 케이스(60)의 상부 내측면에 끼워져서 내부 건전지를 밀봉시키는 가스켓(90)과, 상기한 가스켓(90) 내부에 설치는 커버(30) 및 캡(10)으로 구성된 리튬건전지에 있어서, 상기한 가스켓(90)의 내주면에는 일정크기로 돌출된 간격돌기(91)를 형성하고, 상기한 간격돌기(91)의 하부와 커버(30)의 사이에는 캡(10)의 하부와 접촉되도록 중심부에 상부방향으로 만곡된 돌출부(101)를 형성한 원판형상의 형상기억스프링(100)를 개재시킨 구조로 이루어져 리튬 건전지의 과열을 효과적으로 방지하고 생산단가를 저감하도록 해주는 것이다.

Description

리튬건전지의 과부하 방지구조
제1도는 종래 리튬건전지의 분해사시도.
제2도는 종래 리튬건전지의 단면도.
제3도는 본 발명에 따른 리튬건전지의 단면도.
제4도는 본 발명에 따른 리튬건전지의 작동상태도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 캡 20 : 피티씨소자
40 : 가스켓 50 : 와인딩 어셈블리
70 : 전해액 90 : 가스켓
100 : 형상기억스프링 101 : 돌출부
30 : 커버 60 : 케이스
91 : 간격돌기
본 발명은 리튬건전지에 관한것으로서, 특히 리튬건전지를 사용하는 도중에 내부에 쇼트가 발생하여 열이 발생하는 경우 온도가 필요이상 올라가는 것을 방지하기 위해 형상기억스프링을 사용하여 전류의 흐름을 차단시킴으로써 과부하로 인해 건전지가 폭발하는것 등을 방지하도록 해주는 리튬 건전지의 과부하 방지구조에 관한 것이다.
일반적으로 카메라나 캠코더 등과 같은 휴대용 전자제퓸에서는 크기에 비해 고전압을 갖는 한편, 전류용량이 큰 리튬건전지를 장착하여 전기 공급원으로 사용하고 있다.
이러한 리튬건전지 내에는 전해액이 저장되어 있어서, 그 전해액의 화학적 반응을 이용하여 전기를 발생시키게 되는 것으로서 전해액은 온도와 충격에 상당히 민감하기 때문에 사용도중 종종 내부에서 합선을 일으켜 발열되거나 폭발하게 되는 경우가 있다.
따라서, 리튬건전지내의 전해액이 반응을 일으키더라도 팽창된 공기가 외부로 용이하게 배출되도록 알루미늄 호일을 설치하여 내부 압력이 과다하게 상승할 경우 상기한 알루미늄 호일이 파열되도록 하여 압력의 상승에 의한 리튬건전지의 폭발을 방지하며, 이와 함께 리튬건전지의 과열시에는 전원의 공급이 차단되도록 함으로써 과열에 의한 폭발을 방지하도록 한다.
제1도는 일반적인 리튬건전지의 분해 사시도이고, 제2도는 단면을 도시한 도면으로서, 리튬건전지(A)의 구성은 전해액(70)이 절곡부(61)이하에 충진된 케이스(60)와, 상기한 케이스(60)의 전해액(70)내에 담겨져서 전해액(70)을 반응시켜 전기를 발생시키는 캐소드 전극(52)과, 하부에는 애노드 전극(51)이 접촉되고, 관통공(31)이 형성된 커버(30)의 상부면에 안치되어 전해액(70)의 온도가 일정값 이상으로 올라가면 저항이 무한대가 되어 전류의 공급을 차단시키도록 한 피티씨소자(SUS PLATE+CARBON+SUS PLATE,20)와, 상기한 피티씨소자(20)의 상부면에 씌워지고 양극의 접점 역할을 하는 캡(10)과, 상기한 캡(10) 피티씨소자(20) 및 컵(30)와 케이스(60)의 내벽사이에 설치되어 내부를 밀봉시키는 가스켓(40)등으로 구성된다.
여기에서 리튬건전지(A)의 외부를 이루는 케이스(60)는 전기전도율이 높은 금속재로 이루어지며, 또한 캐소드 전극(52)와 접촉됨에 따라 사용과정에서 음극 접점의 역할을 수행하고, 상부 끝단부가 내부로 절곡됨으로써 가스켓(40)을 눌러주게 된다.
그리고, 케이스(60)에 내장된 와인딩 어셈블리(50)는 케이스(60)내에 충진된 전해액과 화학적 반응을 일으키는 화학반응 물질인 이산화망간 및 탄소를 접착제로 서로 혼합하여 익스펜디드 멘탈(expanded metal)에 도포시켜서 구성한 것으로서, 리튬건전지(A)의 사용공정에서 전해액과 서서히 화학적 반응을 일으켜서 애노드 전극(51)및 캐소드 전극(52)을 통해 전류가 흐르게 한다.
또한, 커버(30)는 내부 압력이 상승할 경우 쉽게 파열되어 내부 압력을 외부로 배출시키도록 한 알루미늄호일(32)과, 완충역할을 하는 프라스틱 채질의 링플레이트(32)가 내부에 겹쳐서 내장되어 있다.
한편 피티씨소자(20)는 여러가지 금속재를 서로 혼합하여 제조한 것으로서, 온도가 80°이상 올라가게 되면 저항이 무한대가 됨으로서 전류가 캡(10)으로 흐르는 것을 방지하도록 한 것으로, 중삼부에 관통공(21)이 형성된다.
또한, 양극 접점의 역할을 수행하는 캡(10)는 가스가 외부로 배출될 수 있도록 중심부에는 벤트홀(11)이 형성되어 있다.
이와 같은 구조를 갖는 리튬건전지(A)는, 사용과정에서 와인딩어셈블리(50)와 전해액(70)이 서로 반응하면서 발생시킨 전류가 애노드 전극(51)과 캐소드 전극(52)으로 흐르게 되어 카메라와 같은 휴대용 전자제품에 전원을 공급하게 된다.
그리고 이러한 과정에서 만약 리튬건전지(A)가 온도와 충격에 의해 내부 압력이 상승하면, 알루미늄호일(33)이 찢어지면서 팽창된 공기가 피티씨소자(20)의 관통공(21)과 캡(10)의 벤트홀(11)을 통해 외부로 배출되어 내부 압력의 상승에 따른 리튬건전지(a)의 폭발을 방지한다.
또한, 리튬건전지(A)는 온도가 필요이상 올라가는 것을 방지하기 위해 건전지 내부에 쇼트가 발생하여 온도가 올라가게 되면 그 상승된 열이 피티씨소자(20)로 전달되어 지게 되는데 피티씨소자(20)는 온도가 약 80℃이상 올라가게 되면 저항이 거의 무한대로 커지도록 제조됨으로서 전류가 캡(10)로 흐르는 것을 차단하여서 건전지가 과열되는 것을 방지하는 것이다.
그런데, 종래의 리튬건전지(A)의 피티씨소자(20)는 여러가지 비싼 금속재료를 복합적으로 섞어서 제조한 것으로서 재료의 가격이 비쌀뿐만 아니라 캡(10)과 커버(30) 사이에서 팽창되는 정도가 일정하지 않아서 신뢰성이 저하되어 열에 대해 반응하는 응답속도가 느린 문제점등이 있었다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 리튬건전지를 사용하는 도중 내부에서 쇼트가 발생하여 열이 발생하는 경우 온도가 필요이상 올라가는 것을 방지하기 위해 형상기억스프링을 사용함으로써 과부하로 인해 건전지가 폭발하는 것과 피티씨소자가 반응 속도가 느린점등을 해소하도록 하는 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적은, 전해액이 내부에 충진된 케이스와, 상기한 케이스의 상부 내측면에 끼워져서 내부에 밀봉시키는 가스켓과, 상기한 가스켓 내부에 설치되어 커버 및 캡으로 구성된 리튬건전지에 있어서, 상기한 가스켓의 내주면에는 일정크기로 돌출된 간격돌기를 형성하고, 상기한 간격돌기의 하부와 커버의 사이에는 캡의 하부와 접촉되도록 중심부에 상부방향으로 만곡된 돌출부를 형성한 원판형상의 형상기억스프링를 개재시킨 것을 특징으로 하는 리튬건전지의 과부하 방지구조를 제공함으로써 달성된다.
이하, 첨부도면에 의거하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하도록 한다.
제3도 및 제4도에 도시된 바와 같이 본 발명의 구성은 전해액(70)이 내부에 충진된 케이스(60)와, 상기한 케이스(60)의 상부 내측면에 끼워져서 내부 건전지를 밀봉시키는 가스켓(90)과, 상기한 가스켓(90) 내부에 설치는 커버(30) 및 캡(10)으로 구성된 리튬건전지에 있어서, 상기한 가스켓(90)의 상부면에 설치되는 캡(10)과, 상기한 간격돌기(91)의 하부면에 설치되는 커버(30)사이에는 캡(10)의 저면가 접촉되도록 중심부에 돌출부(101)를 형성시킨 형상기억스프링(100)을 개재시킨 구조로 이루어진다.
여기에서 상기한 형상 기억 스프링(100)은 니켈티타늄계 합금으로써 영하 50℃에서 영상 100℃범위내에서 온도의 변화에 따라 수축하거나 팽창하게 되는데 수축 혹은 팽창시의 작동 온도는 제작시에 미리 입력 시킬수 있으며, 온도변화가 없을 때에는 형상기억 스프링(100)의 돌출부(101)가 캡(10)의 저면에 접촉된 상태로 있다가 온도 상승에 따라 돌출부(101)가 수축하므로 캡(10)으로부터 이격되어 전류의 흐름이 차단되는 것이다.
이와 같이 구성된 본 발명의 작용 효과를 설명하도록 한다.
먼저, 리튬건전지를 사용과정에서 전류의 사용량이 많거나 내부에 쇼트가 발생하여 건전지의 내부가 과열 되어지게 되면 과열된 온도가 커버(30)를 통해서 형상기억 스프링(100)으로 전달 되어지고, 미리 설정된 온도에 이르게 되면 형상기억 스프링(100)의 돌출부(101)가 오므러 들면서 캡(10)의 저면으로부터 이탈되어 전류의 흐름이 차단됨으로써 건전지의 과열을 차단하게 된다.
계속해서 상기한 바와 같이 일정시간이 경과함에 따라 건전지 내부의 온도가 일정수준까지 다시 내려가게 되면 형상기억스프링(100)이 서서히 원상태로 팽창 되면서 돌출부(101)가 캡(10)의 저면에 다시 접촉되어 전류가 흐를수 있는 상태로 복귀되어진다.
즉, 리튬건전지의 온도가 다시 올라가거나 내려감에 따라 형상기억스프링(100)이 팽창 및 수축을 반복하게 되고 돌출부(101)가 캡(10)의 저면에서 접촉 및 이격을 반복 하면서 건전지의 과열을 지속적으로 방지하게 되는 것이다.
여기에서, 종래의 피티씨소자는 온도가 올라감에 따라 저항이 무한대로 올라가서 전류의 흐름을 차단하여 쇼트를 방지하는 것이므로 반응성이 느리고 정확성이 부족한 반면에 형상기억스프링(100)의 경우에는 반응속도가 빠르고 정확하게 작동하는 잇점이 있다.
따라서, 종래의 피티씨소자를 사용하는 경우에는 반응성이 느리고 정확하게 반응하지 못하므로 반응효과가 현저히 저하되고, 피티씨소자의 가격이 비싼 반면에 본 발명에 따라 과부하 장치는 반응성이 뛰어나고 정확하게 반응하며, 가격이 비교적 싼 형상기억스프링을 사용함으로써 제품의 신뢰성을 확보하고 생산단가를 저감하도록 해주는 발명인 것이다.

Claims (1)

  1. 전해액(70)이 내부에 충진된 케이스(60)와, 상기한 케이스(60)의 상부 내측면에 끼워져서 내부 건전지를 밀봉시키는 가스켓(90)과, 상기한 가스켓(90) 내부에 설치는 커버(30) 및 캡(10)으로 구성된 리튬건전지에 있어서, 상기 가스켓(90)의 내주면에는 일정크기로 돌출된 간격돌기(91)를 형성하고, 상기한 간격돌기(91)의 하부와 커버(30)의 사이에는 캡(10)의 하부와 접촉되도록 중심부에 상부방향으로 만곡된 돌출부(101)를 형성한 원판형상의 형상기억스프링(100)를 개재시킨 것을 특징으로 하는 리튬 건전지의 과부하 방지구조.
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