KR101381651B1 - Energy storage device having gas release device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 에너지 저장 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 케이스 내에서 발생되는 가스를 외부로 배출시키는 가스 릴리즈 장치 및 그를 갖는 에너지 저장 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an energy storage device, and more particularly, to a gas release device for discharging the gas generated in the case to the outside and an energy storage device having the same.
각종 휴대용 전자기기를 비롯하여 전기자동차 등은 전원 공급 장치가 요구되는 시스템이나, 순간적으로 발생하는 과부하를 조절 또는 공급하는 시스템을 위한 에너지 저장 장치도 요구되고 있으며, 이러한 에너지 저장 장치로 Ni-MH 전지, Ni-Cd 전지, 납축전지 및 리튬이차전지와 같은 이차전지와, 높은 출력 밀도를 가지면서 충방전 수명이 무제한에 가까운 슈퍼 커패시터, 알루미늄 전해 커패시터 및 세라믹 커패시터 등이 있다.In addition to various portable electronic devices, electric vehicles require an energy storage device for a power supply system or a system for controlling or supplying an instantaneous overload. Such an energy storage device is used for a Ni-MH battery, Secondary batteries such as Ni-Cd batteries, lead acid batteries and lithium secondary batteries, and super capacitors, aluminum electrolytic capacitors, and ceramic capacitors having high output densities and close to unlimited charge / discharge life.
특히 슈퍼 커패시터는 전기이중층 커패시터(EDLC; Electric Double Layer Capacitor), 유사 커패시터(pseudo capacitor), 리튬 이온 커패시터와 같은 하이브리드 커패시터(hybrid capacitor) 등이 있다.In particular, the super capacitor includes an electric double layer capacitor (EDLC), a pseudo capacitor, and a hybrid capacitor such as a lithium ion capacitor.
여기서 전기이중층 커패시터는 서로 다른 상의 계면에 형성된 전기이중층에서 발생하는 정전하현상을 이용한 커패시터로서, 에너지 저장 메커니즘이 화학반응에 의존하는 배터리에 비하여 충방전 속도가 빠르고 충방전 효율이 높으며 사이클 특성이 월등하여 백업 전원에 광범위하게 사용되며, 향후 전기자동차의 보조전원으로서의 가능성도 무한하다.Here, the electric double layer capacitor is a capacitor using an electrostatic charge phenomenon occurring in an electric double layer formed at the interface of different phases, and has a charge / discharge speed faster than that of a battery in which the energy storage mechanism depends on a chemical reaction, And it is widely used as a backup power source, and the potential as an auxiliary power source for electric vehicles in the future is also unlimited.
유사 커패시터는 전극과 전기화학 산화물의 산화-환원 반응을 이용하여 화학 반응을 전기적 에너지로 전환하여 저장하는 커패시터이다. 유사 커패시터는 전기이중층 커패시터가 전기화학 이중층형 전극 표면에 형성된 이중층에만 전하를 저장하는 데 비하여 전극 재료의 표면 근처까지 전하를 저장 할 수 있어 저장 용량이 전기이중층 커패시터에 비하여 약 5배정도 크다. 금속산화물 전극재료로는 RuOx, IrOx, MnOx 등이 사용되고 있다.A pseudocapacitor is a capacitor that converts a chemical reaction into electrical energy using an electrode and an oxidation-reduction reaction of an electrochemical oxide. The pseudocapacitor has a storage capacity about 5 times larger than that of the electric double layer capacitor because the electric double layer capacitor can store the electric charge near the surface of the electrode material as compared with the electric double layer capacitor formed on the surface of the electrochemical double layer type electrode. As the metal oxide electrode material, RuOx, IrOx, MnOx and the like are used.
그리고 리튬 이온 커패시터는 기존 전기이중층 커패시터의 고출력 및 장수명 특성과, 리튬 이온 전지의 고에너지밀도를 결합한 새로운 개념의 이차전지 시스템이다. 전기이중층 내 전하의 물리적 흡착반응을 이용하는 전기이중층 커패시터는 우수한 출력특성 및 수명특성에도 불구하고 낮은 에너지밀도 때문에 다양한 응용분야에 적용이 제한되고 있다. 이러한 전기이중층 커패시터의 문제점을 해결하는 수단으로서 음극 활물질로서 리튬 이온을 삽입 및 탈리할 수 있는 탄소계 소재를 이용하는 리튬 이온 커패시터가 제안되었으며, 리튬 이온 커패시터는 이온화 경향이 큰 리튬 이온을 음극에 미리 도핑하여 음극의 전위를 대폭적으로 낮출 수 있고, 셀 전압도 종래의 전기이중층 커패시터의 2.5 V 대비 크게 향상된 3.8 V 이상의 고전압 구현이 가능하며 높은 에너지 밀도를 발현할 수 있다.And the lithium ion capacitor is a new concept secondary battery system which combines the high output and long life characteristics of the existing electric double layer capacitors and the high energy density of the lithium ion battery. Electric double layer capacitors using the physical adsorption reaction of electric charges in the electric double layer have been limited in their application to various applications due to their low energy density despite excellent power characteristics and lifetime characteristics. As a means for solving the problem of such an electric double layer capacitor, a lithium ion capacitor using a carbon-based material capable of inserting and separating lithium ions as a negative electrode active material has been proposed. The lithium ion capacitor has a structure in which lithium ions, And the cell voltage can realize a high voltage of 3.8 V or more, which is much higher than that of the conventional electric double layer capacitor by 2.5 V, and can exhibit a high energy density.
이러한 슈퍼 커패시터의 기본적인 구조는 다공성 전극과 같이 표면적이 상대적으로 큰 전극, 전해질, 집전체(current collector), 연질의 분리막(separator)으로 이루어져 있으며, 단위 셀 전극의 양단에 수 볼트의 전압을 가해 전해질 내의 이온들이 전기장을 따라 이동하여 전극 표면에 흡착되어 발생되는 전기 화학적 메카니즘을 작동원리로 한다. 이러한 셀은 금속 또는 플라스틱 재질의 케이스에 봉합되고, 외부에 양극 및 음극 단자가 노출된 구조를 갖는다.The basic structure of such a supercapacitor is composed of an electrode, an electrolyte, a current collector, and a soft separator having a relatively large surface area such as a porous electrode. A voltage of several volts is applied to both ends of the unit cell electrode, And an electrochemical mechanism that is generated by adsorbing ions on the surface of the electrode by moving along the electric field. Such a cell is sealed in a metal or plastic case and has a structure in which a positive electrode and a negative electrode terminal are exposed to the outside.
이러한 에너지 저장 장치는 동작 중에 불가피하게 가스가 발생할 수 있다. 특히 슈퍼 커패시터의 경우 장기간에 걸쳐 서서히 발생한다.Such an energy storage device may inevitably generate gas during operation. Particularly in the case of a super capacitor, it occurs slowly over a long period of time.
이러한 가스 발생은 에너지 저장 장치의 내부 압력을 증가시킨다. 따라서 에너지 저장 장치의 내부 압력 증가를 감안하여 케이스를 견고하게 만들거나, 케이스 내부에 여유 고간을 배치하여 내부 압력이 일정 값 이상으로 상승하지 않도록 하는 방법들이 사용되고 있다.Such gas generation increases the internal pressure of the energy storage device. Therefore, methods are employed in which the case is made rigid in consideration of an increase in the internal pressure of the energy storage device, or a space is provided in the case so that the internal pressure does not rise above a predetermined value.
하지만 이러한 방법들은 케이스의 중량과 부피를 증가시켜 에너지 저장 장치의 성능을 저하시키고, 가격을 상승시키는 요인으로 작용한다.However, these methods increase the weight and volume of the case, deteriorate the performance of the energy storage device, and increase the price.
특히 슈퍼 커패시터와 같이 액체 전해질을 사용하는 에너지 저장 장치에서 내부에서 발생한 가스는 전해액 및 활물질의 표면에 존재하게 되므로 가용 면적을 감소시키고 전해액 속에서 장애물로 작용하게 되어, 저항을 증가시켜 에너지 저장 장치의 신뢰성을 저하시킬 수 있다.In particular, in an energy storage device using a liquid electrolyte such as a supercapacitor, the gas generated inside is present on the surfaces of the electrolytic solution and the active material, thereby reducing the available area and acting as an obstacle in the electrolyte, The reliability can be lowered.
따라서 본 발명의 목적은 케이스 내에서 발생된 가스를 신속하게 외부로 배출시킬 수 있는 가스 릴리즈 장치 및 그를 갖는 에너지 저장 장치를 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a gas release device and an energy storage device having the same that can quickly discharge the gas generated in the case to the outside.
본 발명의 다른 목적은 케이스 내에서 발생되는 가스를 외부로 안정적으로 배출시킬 수 있는 가스 릴리즈 장치 및 그를 갖는 에너지 저장 장치를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a gas release device and an energy storage device having the same that can stably discharge the gas generated in the case to the outside.
본 발명의 또 다른 목적은 케이스 내에서 발생된 가스를 외부로 배출시키는 과정에서 가스 통과막이 손상되는 문제를 억제할 수 있는 가스 릴리즈 장치 및 그를 갖는 에너지 저장 장치를 제공하는 데 있다.Still another object of the present invention is to provide a gas release device and an energy storage device having the same, which can suppress the problem of damaging the gas passage membrane in the process of discharging gas generated in the case to the outside.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 에너지 저장 장치의 케이스에 구멍을 형성하고, 그 구멍에 가스 통과막을 설치하여 케이스 내부에서 발생한 가스를 외부로 배출시키는 가스 릴리즈 장치 및 그를 갖는 에너지 저장 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a gas release device for forming a hole in the case of the energy storage device, the gas passage membrane is installed in the hole to discharge the gas generated in the case to the outside and an energy storage device having the same. do.
본 발명에 따른 에너지 저장 장치의 케이스에 마련된 가스 배출 구멍과 연통되어 형성된 설치 구멍에 삽입 설치되는 가스 릴리즈 장치는 다공성 플레이트, 가스 통과막 및 지지판을 포함한다. 상기 다공성 플레이트는 상기 설치 구멍에 삽입되어 설치되며, 상기 가스 배출 구멍과 연결되는 복수의 제1 구멍이 형성된다. 상기 가스 통과막은 상기 설치 구멍에 삽입되어 상기 다공성 플레이트 위에 설치되며, 중심 부분에 형성되며 가스가 통과하는 통과부와, 상기 통과부의 가장자리에 형성되며 상기 통과부의 두께 보다는 두꺼운 밀폐링을 갖는다. 그리고 상기 지지판은 상기 설치 구멍에 삽입되어 상기 가스 통과막의 밀폐링에 밀착되어 설치되며, 상기 가스 배출 구멍과 마주보는 위치에 제2 구멍이 형성된다.The gas release device inserted into the installation hole formed in communication with the gas discharge hole provided in the case of the energy storage device according to the present invention includes a porous plate, a gas passage membrane and a support plate. The porous plate is inserted into the mounting hole, and a plurality of first holes connected to the gas discharging hole are formed. The gas permeable membrane is formed in the central portion of the porous plate and inserted into the mounting hole. The gas permeable membrane has a passage portion through which the gas passes, and a sealing ring formed at the edge of the passage portion. The support plate is inserted into the mounting hole and is installed in close contact with the sealing ring of the gas passage film, and a second hole is formed at a position facing the gas discharge hole.
본 발명에 따른 에너지 저장 장치용 가스 릴리즈 장치에 있어서, 상기 가스 통과막에서, 상기 밀폐링은 상기 통과부의 일면의 가장자리에서 돌출되게 형성되며, 상기 통과부의 일면은 상기 지지판과 마주보는 면이다.In the gas release device for an energy storage device according to the present invention, in the gas passage membrane, the sealing ring is formed to protrude from the edge of one side of the passage portion, one side of the passage portion is a surface facing the support plate.
본 발명에 따른 에너지 저장 장치용 가스 릴리즈 장치에 있어서, 상기 가스 통과막에서, 상기 통과부의 일면은 상기 지지판에서 이격되어 있고, 상기 통과부의 일면과 마주보는 타면은 상기 다공성 플레이트에 접촉할 수 있다.In the gas release device for an energy storage device according to the present invention, in the gas passage membrane, one surface of the passage portion may be spaced apart from the support plate, and the other surface facing one surface of the passage portion may contact the porous plate.
본 발명에 따른 에너지 저장 장치용 가스 릴리즈 장치에 있어서, 상기 다공성 플레이트는, 상기 복수의 제1 구멍이 상기 밀폐링 안쪽의 상기 통과부와 마주보는 영역에 형성될 수 있다.In the gas release device for an energy storage device according to the present invention, the porous plate may be formed in an area in which the plurality of first holes face the passage part inside the sealing ring.
본 발명에 따른 에너지 저장 장치용 가스 릴리즈 장치에 있어서, 상기 다공성 플레이트는, 상기 복수의 제1 구멍은 각각 상기 가스 배출 구멍 보다는 크고, 상기 제2 구멍 보다는 작을 수 있다.In the gas release device for an energy storage device according to the present invention, in the porous plate, each of the plurality of first holes may be larger than the gas discharge hole and smaller than the second hole.
본 발명에 따른 에너지 저장 장치용 가스 릴리즈 장치에 있어서, 상기 가스 통과막의 소재는 부틸계 고무, PE(Polyethylene) 또는 PP(Polypropylene) 중에 하나일 수 있다.In the gas release device for an energy storage device according to the present invention, the material of the gas passage membrane may be one of butyl rubber, polyethylene (PE) or polypropylene (PP).
본 발명에 따른 에너지 저장 장치용 가스 릴리즈 장치에 있어서, 상기 지지판은 상기 케이스의 설치 구멍에 삽입되어 가장자리 부분이 상기 케이스에 접합되어 고정될 수 있다.In the gas release device for an energy storage device according to the present invention, the support plate may be inserted into an installation hole of the case so that an edge portion thereof is joined to the case and fixed.
본 발명은 또한, 셀 조립체, 케이스, 및 가스 릴리즈 장치를 포함하는 에너지 저장 장치를 제공한다. 상기 셀 조립체는 전기 에너지를 저장한다. 상기 케이스는 상기 셀 조립체가 수납되어 봉합되며, 상기 셀 조립체에서 발생되는 가스를 외부로 배출할 수 있도록 가스 배출 구멍이 형성되어 있고, 상기 가스 배출 구멍과 연통되어 안쪽에 설치 구멍이 형성된다. 그리고 상기 가스 릴리즈 장치는 상기 케이스의 설치 구멍에 삽입 설치되어 상기 케이스 내에서 발생되는 가스를 상기 가스 배출 구멍을 통하여 외부로 배출시킨다.The invention also provides an energy storage device comprising a cell assembly, a case, and a gas release device. The cell assembly stores electrical energy. The case is accommodated in the cell assembly is sealed, the gas discharge hole is formed so as to discharge the gas generated in the cell assembly to the outside, it is in communication with the gas discharge hole is formed inside the installation hole. And the gas release device is inserted into the installation hole of the case to discharge the gas generated in the case to the outside through the gas discharge hole.
본 발명에 따른 에너지 저장 장치에 있어서, 상기 케이스는 상기 셀 조립체가 수납되는 관형의 케이스 본체와, 상기 케이스 본체를 덮어 상기 셀 조립체가 수납된 공간을 봉합하며, 상기 가스 릴리즈 장치가 설치되는 단자판을 포함할 수 있다.In the energy storage device according to the present invention, the case includes a tubular case body in which the cell assembly is accommodated, a terminal plate covering the case body to seal a space in which the cell assembly is stored, and a terminal plate in which the gas release device is installed. It may include.
본 발명에 따른 에너지 저장 장치에 있어서, 상기 케이스의 설치 구멍은 제1 내지 제3 설치 구멍을 포함할 수 있다. 상기 제1 설치 구멍은 상기 가스 배출 구멍과 연통되어 설치되며, 상기 가스 배출 구멍 보다는 큰 내경을 갖는다. 상기 제2 설치 구멍은 상기 제1 설치 구멍과 연통되며 상기 제1 설치 구멍 보다는 큰 내경을 가지며, 상기 다공성 플레이트 및 상기 가스 통과막이 삽입된다. 그리고 상기 제3 설치 구멍은 상기 제2 설치 구멍과 연통되며 상기 제2 설치 구멍 보다는 큰 내경을 가지며, 상기 지지판이 삽입되어 상기 가스 통과막의 밀폐링에 밀착되어 상기 밀폐링 안쪽을 상기 밀폐링의 바깥쪽에 대해서 밀폐시킨다.In the energy storage device according to the present invention, the installation hole of the case may include first to third installation holes. The first installation hole is installed in communication with the gas discharge hole and has a larger inner diameter than the gas discharge hole. The second mounting hole communicates with the first mounting hole and has a larger inner diameter than the first mounting hole, and the porous plate and the gas passage membrane are inserted therein. The third installation hole communicates with the second installation hole and has an inner diameter larger than that of the second installation hole, and the support plate is inserted into and close to the sealing ring of the gas passage membrane, so that the inside of the sealing ring is outside the sealing ring. Seal to the side.
본 발명에 따른 에너지 저장 장치에 있어서, 상기 제1 설치 구멍과 상기 제2 설치 구멍 사이에 형성된 상기 제2 설치 구멍의 가장자리 부분의 바닥면에 상기 다공성 플레이트가 탑재될 수 있다.In the energy storage device according to the present invention, the porous plate may be mounted on a bottom surface of an edge portion of the second installation hole formed between the first installation hole and the second installation hole.
본 발명에 따른 에너지 저장 장치에 있어서, 상기 제2 설치 구멍과 상기 제3 설치 구멍 사이에 형성된 상기 제3 설치 구멍의 가장자리 부분의 바닥면에 상기 지지판이 탑재되며, 상기 지지판은 상기 제3 설치 구멍의 내측면에 접합되어 고정될 수 있다.In the energy storage device according to the present invention, the support plate is mounted on a bottom surface of an edge portion of the third installation hole formed between the second installation hole and the third installation hole, and the support plate is the third installation hole. It can be bonded to the inner surface of the fixed.
본 발명에 따른 에너지 저장 장치는, 상기 케이스 본체의 외주면에 프레스 가공을 통해 형성되되, 상기 프레스 가공에 의해 주변에 비해 두께가 얇게 형성되고, 중심 부분에 상기 케이스 본체의 축 방향으로 길게 홈이 형성된 안전변을 더 포함할 수 있다.The energy storage device according to the present invention is characterized in that the outer circumferential surface of the case body is formed by press working and is formed to have a thickness thinner than the circumference by the press working and a groove is formed in the center portion of the case body in the axial direction It may further include a safety valve.
본 발명에 따른 에너지 저장 장치에 있어서, 상기 케이스 본체의 소재는 알루미늄, 스테인리스 스틸 또는 주석 도금강 중에 하나일 수 있다.In the energy storage device according to the present invention, the case body may be made of aluminum, stainless steel, or tin-plated steel.
본 발명에 따른 에너지 저장 장치에 있어서, 상기 안전변은 상기 프레스의 가압에 의해 상기 케이스 본체의 축 방향으로 상하에 아래로 단차지게 형성된 턱과, 상기 턱과 연결되어 상기 프레스의 가압면에 의해 가압되어 평평하게 형성되며 중심 부분에 상기 홈이 형성된 가공면을 포함할 수 있다.In the energy storage device according to the present invention, the safety valve is a jaw formed stepped up and down in the axial direction of the case body by the press of the press, connected to the jaw is pressed by the pressing surface of the press It may be formed flat and may include a processing surface in which the groove is formed in the center portion.
그리고 본 발명에 따른 에너지 저장 장치에 있어서, 상기 안전변은 상기 홈을 중심으로 외측으로 갈수록 두께가 증가할 수 있다.In the energy storage device according to the present invention, the safety edge may increase in thickness toward the outside with respect to the groove.
본 발명에 따르면, 에너지 저장 장치의 케이스에 가스 배출 구멍을 형성하고, 그 가스 배출 구멍에 가스 통과막을 설치함으로써, 케이스 내부에서 발생한 가스를 외부로 신속하게 배출시켜 케이스 내부에서 발생하는 가스로 인한 문제를 해소할 수 있다.According to the present invention, by forming a gas discharge hole in the case of the energy storage device, and by installing a gas passage membrane in the gas discharge hole, the problem caused by the gas generated inside the case to quickly discharge the gas generated inside the case to the outside Can be solved.
본 발명에 따른 가스 릴리즈 장치는 가스 통과막을 중심으로 양쪽에 다공성 플레이트와 지지판이 설치된 구조를 갖기 때문에, 케이스 내에서 발생되는 가스를 외부로 안정적으로 배출시킬 수 있다.Since the gas release device according to the present invention has a structure in which a porous plate and a support plate are installed on both sides of the gas passage membrane, the gas generated in the case can be stably discharged to the outside.
또한 가스 통과막은 다공성 플레이트 및 지지판에 의해 지지되어 가스 통과막이 팽창할 수 있는 범위를 조절하기 때문에, 케이스 내에서 발생된 가스를 외부로 배출시키는 과정에서 가스 통과막이 손상되는 문제를 억제할 수 있다.In addition, since the gas passage membrane is supported by the porous plate and the support plate to adjust the range in which the gas passage membrane can expand, the gas passage membrane can be prevented from being damaged in the process of discharging the gas generated in the case to the outside.
본 발명에 따른 가스 통과막은 가스가 통과하는 통과부의 외곽에 오링의 역할을 하는 밀폐링이 일체로 형성된 구조를 갖기 때문에, 본 발명에 따른 가스 릴리즈 장치를 쉽게 케이스에 조립할 수 있는 이점이 있다.Since the gas passage membrane according to the present invention has a structure in which a sealing ring serving as an O-ring is integrally formed on the outside of a passage through which gas passes, the gas release device according to the present invention can be easily assembled into a case.
더불어 가스 통과막의 통과부는 다공성 플레이트에 밀착된 형태로 설치되고, 밀폐링에 의해 통과부와 지지판 사이에는 공간이 형성되기 때문에, 지지판의 구멍을 통과한 가스는 통과부와 지지판이 형성하는 공간을 통해 분산된 후 통과부 및 다공성 플레이트를 통해 외부로 배출되기 때문에, 가스 통과막의 특정 부분에 배출되는 가스에 따라 압이 집중되어 가스 통과막이 손상되는 것을 억제하면서 신속하게 가스를 외부로 배출시킬 수 있다.In addition, since the passage portion of the gas passage membrane is installed in close contact with the porous plate, and a space is formed between the passage portion and the support plate by the sealing ring, the gas passing through the hole of the support plate passes through the space formed by the passage portion and the support plate. Since it is dispersed and then discharged to the outside through the passage portion and the porous plate, the pressure is concentrated according to the gas discharged to a specific portion of the gas passage membrane, so that the gas can be quickly discharged to the outside while preventing the gas passage membrane from being damaged.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 장치를 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1의 단면도이다.
도 3은 도 1의 단자판을 보여주는 사시도이다.
도 4는 도 3의 단자판을 보여주는 저면도이다.
도 5는 도 4의 단자판에 설치된 가스 릴리즈 장치의 분해 사시도이다.
도 6은 도 3의 6-6선 단면도이다.
도 7은 도 3의 7-7선 단면도이다.
도 8은 도 2의 A 부분의 확대도이다.
도 9은 도 1의 안전변을 갖는 케이스를 보여주는 사시도이다.
도 10은 도 9의 9-9선 단면도이다.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 안전변을 갖는 케이스의 제조 방법에 따른 각 단계를 보여주는 도면들이다.1 is a perspective view showing an energy storage device according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of Fig.
3 is a perspective view showing the terminal plate of Fig. 1;
Fig. 4 is a bottom view showing the terminal plate of Fig. 3; Fig.
Fig. 5 is an exploded perspective view of the gas release device installed in the terminal plate of Fig. 4;
6 is a sectional view taken along the line 6-6 in Fig.
7 is a sectional view taken along the line 7-7 in Fig.
8 is an enlarged view of a portion A in Fig.
9 is a perspective view showing a case having a safety side in Fig.
10 is a sectional view taken along the line 9-9 in Fig.
11 to 13 are views showing steps of a method of manufacturing a case having a safety valve according to an embodiment of the present invention.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.In the following description, only parts necessary for understanding the embodiments of the present invention will be described, and the description of other parts will be omitted so as not to obscure the gist of the present invention.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary meanings and the inventor is not limited to the meaning of the terms in order to describe his invention in the best way. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely preferred embodiments of the present invention, and are not intended to represent all of the technical ideas of the present invention, so that various equivalents And variations are possible.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 장치를 보여주는 사시도이다. 도 2는 도 1의 단면도이다.1 is a perspective view showing an energy storage device according to an embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view of Fig.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 에너지 저장 장치(100)는 셀 조립체(10), 케이스(20) 및 가스 릴리즈 장치(50)를 포함하며, 원통형 구조를 가질 수 있다. 셀 조립체(10)는 전기 에너지를 저장한다. 케이스(20)는 셀 조립체(10)가 수납되어 봉합되며, 셀 조립체(10)에서 발생되는 가스를 외부로 배출할 수 있도록 가스 배출 구멍(25)과 안전변(40)이 형성되어 있고, 가스 배출 구멍(25)과 연통되어 안쪽에 설치 구멍(27)이 형성되어 있다. 그리고 가스 릴리즈 장치(50)는 케이스(20)의 설치 구멍(27)에 삽입 설치되어 케이스(20) 내에서 발생되는 가스를 가스 배출 구멍(25)을 통하여 외부로 배출시킨다.1 and 2, the
본 실시예에 따른 에너지 저장 장치(100)는 원통형 구조로 구현된 예를 개시하였지만, 사각기둥의 형태로 구현될 수도 있다.Although the
여기서 셀 조립체(10)는 권심(12; winding core)과, 권심(12)에 권취된 셀(14)을 포함한다. 여기서 셀(14)은 양극, 음극, 분리막 및 전해질을 포함한다. 양극은 산화 반응에 의해 전자를 생성한다. 음극은 생성된 전자를 흡수하여 환원반응이 일어난다. 분리막은 음극과 양극 사이에 개재되어 음극과 양극을 물리적으로 분리시켜 산화반응과 환원반응이 일어나는 장소를 격리하여 서로 구분한다. 전해액은 양극 및 음극에 전기 에너지를 저장시키는 이온의 이동매개체이다. 이러한 셀 조립체(10)는 양극, 음극 및 분리막이 권심(12)을 중심으로 차례로 권취되어 전체적으로 원통 형상을 이룬다.Here, the
케이스(20)는 셀 조립체(20)를 외부와 격리시키기 위한 것으로, 셀 조립체(10)의 종류에 따라 다양한 소재와 형상으로 제조될 수 있다. 이러한 케이스(20)는 케이스 본체(21), 한 쌍의 단자판(23,24) 및 안전변(40)을 포함한다.The
케이스 본체(21)는 양쪽에 개방부(22a,22b)가 형성된 관형으로, 셀 조립체(10)가 수납된다. 케이스 본체(21)의 소재로는 알루미늄, 스테인리스 스틸 또는 주석 도금강 등의 금속 소재를 사용하거나, PE(Polyethylene), PP(Polypropylene), PPS(polyphenylene sulfide), PEEK(polyetherether ketone) 또는 PTFE(polytetrafluoroethylene) 등과 같은 플라스틱 소재를 사용할 수 있다. 케이스 본체(21)에 안전변(40)을 형성하는 경우, 케이스 본체(21)의 소재로는 전술된 바와 같은 금속 소재가 사용될 수 있다.The
한 쌍의 단자판(23,24)은 케이스 본체(21)의 양쪽의 개방부(22a,22b)를 덮어 셀 조립체(10)가 수납된 공간을 봉합하며, 가스 릴리즈 장치(50)가 설치된다. 한 쌍의 단자판(23,24)은 케이스 본체(21)의 제1 개방부(22a)를 덮는 상부 단자판(23)과, 케이스 본체(21)의 제2 개방부(22b)를 덮는 하부 단자판(24)을 포함한다. 한 쌍의 단자판(23,24)은 각각 중심 부분에서 외부로 돌출되게 전극 단자(23a,24a)가 형성되어 있다. 한 쌍의 단자판(23,24)은 각각 한 쌍의 연결판(31,33)을 매개로 셀 조립체(10)의 양극 및 음극에 각각 전기적으로 연결된다. 한 쌍의 연결판(31,33) 중 제1 연결판(31)은 상부 단자판(23)에 연결되고, 제2 연결판(33)은 하부 단자판(24)에 연결된다.The pair of
한 쌍의 단자판(23,24)는 전극 단자(23a,24a)가 형성된 면의 반대쪽에 돌기(23b,24b)가 형성되어 있다. 돌기(23b,24b)는 단자판(23,24)의 중심 부분에 형성되어, 에너지 저장 장치(100)의 조립 시 권심(12)에 삽입되어 제1 및 제2 연결판(31,33)의 위치를 잡아준다. 한 쌍의 단자판(23,24)은 상부 단자판(23)과 하부 단자판(24)을 포함한다.The pair of
한 쌍의 단자판(23,24)에는 각각 셀 조립체(10)에서 발생하는 가스를 케이스(20)의 외부로 배출시키기 위한 설치 구멍(27)과 가스 배출 구멍(25)이 형성되어 있다. 설치 구멍(27)은 단자판(23,24)의 중심 부분에 전극 단자(23a,24a)가 형성되기 때문에, 단자판(23,24)의 중심 부분에서 이격된 위치에 형성될 수 있다. 설치 구멍(27)에 가스 릴리즈 장치(50)가 삽입되어 설치된다. 가스 배출 구멍(25)은 설치 구멍(27)과 연통되게 형성되며, 1파이(φ)의 직경을 갖도록 형성될 수 있다. 가스 배출 구멍(25)은 설치 구멍(27) 보다는 작게 형성된다. 설치 구멍(27)은 셀 조립체(10)와 마주보는 쪽에 위치하고, 가스 배출 구멍(25)은 그 반대 쪽에 위치하여 가스 릴리즈 장치(50)를 통과한 가스를 케이스(20) 밖으로 배출시킨다.The pair of
안전변(40)은 케이스(20) 내에 발생되는 가스로 인해서 케이스(20)의 내부 압력이 임계 압력을 초과하면 파괴되어 케이스(20)가 폭발하는 것을 방지한다. 임계 압력은 에너지 저장 장치(100)에 따라서 차이가 있을 수 있지만, 12 내지 15kg/cm2 사이에서 결정될 수 있다. 안전변(40)은 케이스 본체(21)의 외주면에 형성된다. 안전변(40)은 상부 단자판(23)에 가까운 케이스 본체(21)의 외주면에 형성될 수 있다.The
그리고 가스 릴리즈 장치(50)는 케이스(20) 내에 발생되는 가스로 인해서 케이스(20)의 내부 압력이 외부 압력을 초과하면, 케이스(20) 내의 가스를 외부로 배출하여 가스로 인한 문제와 케이스(20)의 내부 압력의 상승을 억제하는 안전 장치이다. 이러한 가스 릴리즈 장치(50)는 한 쌍의 단자판(23,24)에 각각 설치되어, 셀 조립체(10)에서 발생되는 가스를 케이스(20) 밖으로 배출시킨다. 가스 릴리즈 장치(50)는 셀 조립체(10)와 마주보는 쪽의 단자판(23,24)의 안쪽면에 형성된 설치 구멍(27)에 설치된다.When the internal pressure of the
본 실시예에서는 한 쌍의 단자판(23,24)에 각각 가스 릴리즈 장치(50)가 설치된 예를 개시하였지만, 한 쌍의 단자판(23,24) 중에 하나에만 설치될 수 있다. 하나의 가스 릴리즈 장치(50)가 설치되는 경우, 상부 단자판(23)에 설치될 수 있다.In this embodiment, the
또한 본 실시예에서는 한 쌍의 단자판(23,24)의 중심 부분에 전극 단자(23a,24a)가 형성되기 때문에, 단자판(23,24)의 중심 부분에서 이격된 위치에 가스 릴리즈 장치(50)가 설치된 예를 개시하였지만, 전극 단자가 중심 부분에서 이격된 위치에 형성된다면 가스 릴리즈 장치는 단자판의 중심 부분에 설치될 수도 있다.In this embodiment, since the
이와 같은 한 쌍의 단자판(23,24)에 각각 설치된 가스 릴리즈 장치(50)는 동일한 구조로 설치되기 때문에, 도 3 내지 도 6을 참조하여 가스 릴리즈 장치(50)가 상부 단자판(23)에 설치된 구조를 중심으로 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 3은 도 1의 상부 단자판(23)을 보여주는 사시도이다. 도 4는 도 3의 상부 단자판(23)을 보여주는 저면도이다. 도 5는 도 4의 상부 단자판(23)에 설치된 가스 릴리즈 장치(50)의 분해 사시도이다. 그리고 도 6은 도 3의 6-6선 단면도이다.3 to 6, the
본 실시예에 따른 가스 릴리즈 장치(50)는 다공성 플레이트(51), 가스 통과막(53) 및 지지판(57)을 포함하며, 이들이 순차적으로 설치 구멍(27)에 삽입되어 설치된 구조를 갖는다. 다공성 플레이트(51)는 설치 구멍(27)에 삽입되어 설치되며, 가스 배출 구멍(25)과 연결되는 복수의 제1 구멍(52)이 형성되어 있다. 가스 통과막(53)은 설치 구멍(27)에 삽입되어 다공성 플레이트(51) 위에 설치되며, 중심 부분에 형성되며 가스가 통과하는 통과부(54)와, 통과부(54)의 가장자리에 형성되며 통과부(54)의 두께 보다는 두꺼운 밀폐링(56)을 갖는다. 그리고 지지판(57)은 설치 구멍(27)에 삽입되어 가스 통과막(53)의 밀폐링(56)에 밀착되어 설치되며, 가스 배출 구멍(25)과 마주보는 위치에 제2 구멍(58)이 형성되어 있다.The
이때 가스 릴리즈 장치(50)가 삽입 설치되는 설치 구멍(27)은 제1 내지 제3 설치 구멍(27a,27b,27c)을 포함할 수 있다. 제1 설치 구멍(27a)은 가스 배출 구멍(25)과 연통되어 설치되며, 가스 배출 구멍(25) 보다는 큰 내경을 갖는다. 제2 설치 구멍(27b)은 제1 설치 구멍(27a)과 연통되며 제1 설치 구멍(27a) 보다는 큰 내경을 가지며, 다공성 플레이트(51) 및 가스 통과막(53)이 삽입되어 설치된다. 그리고 제3 설치 구멍(27c)은 제2 설치 구멍(27b)과 연통되며 제2 설치 구멍(27b) 보다는 큰 내경을 가지며, 지지판(57)이 삽입되어 가스 통과막(53)의 밀폐링(56)에 밀착되어 밀폐링(56) 안쪽을 밀폐링(56)의 바깥쪽에 대해서 밀폐시킨다.At this time, the mounting
다공성 플레이트(51)는 복수의 제1 구멍(52)이 밀폐링(56) 안쪽의 통과부(54)와 마주보는 영역에 형성되어 있다. 다공성 플레이트(51)는 가스를 가스 배출 구멍(25)을 통하여 안정적으로 외부로 배출할 수 있도록, 복수의 제1 구멍(52)은 각각 가스 배출 구멍(27) 보다는 크고, 제2 구멍(58) 보다는 작게 형성된다. 복수의 제1 구멍(52)은 균일하게 형성될 수 있다. 여기서 다공성 플레이트(51)의 소재로는 알루미늄이 사용될 수 있다.The
다공성 플레이트(51)는 제1 설치 구멍(27a)과 제2 설치 구멍(27b) 사이에 형성된 제2 설치 구멍(27b)의 가장자리 부분의 바닥면에 탑재된다. 이로 인해 다공성 플레이트(51)와 가스 배출 구멍(25) 사이에는 제1 설치 구멍(27a)의 크기에 대응하는 제1 공간(28)이 형성되기 때문에, 다공성 플레이트(51)의 복수의 제1 구멍(52)을 통과한 가스를 가스 배출 구멍(25)으로 안정적으로 배출시킨다.The
즉 제1 공간(28)이 마련되어 있기 때문에, 가스가 다공성 플레이트(51)를 안정적으로 통과하여 하나의 가스 배출 구멍(25)을 통하여 외부로 배출될 수 있다. 예컨대 제1 공간(28)이 없는 경우, 다공성 플레이트(51)의 복수의 제1 구멍(52)에 각각 대응되게 복수의 가스 배출 구멍을 단자판에 형성해 주어야하기 때문에 제조 공정이 복잡할 수 있다.That is, since the
가스 통과막(53)의 밀폐링(56)은 통과부(54)의 일면의 가장자리에서 돌출되게 형성되며, 통과부(54)의 일면은 지지판(57)과 마주보는 면이다. 이로 인해 통과부(54)의 일면은 지지판(57)에서 이격되어 있고, 통과부(54)의 일면과 마주보는 타면은 다공성 플레이트(51)에 접촉하게 된다. 가스 통과막(53)을 중심으로 외곽의 밀폐링(56)에 다공성 플레이트(51) 및 지지판(57)이 밀착되면서, 가스가 밀폐링(56)의 외측으로 세는 것을 방지하면서 통과부(54)를 통하여 가스 배출 구멍(25)으로 이동할 수 있도록 한다.The sealing
가스 통과막(53)이 제2 설치 구멍(27b)에 삽입될 때, 가스 통과막(53)의 밀폐링(56)의 일부는 제2 설치 구멍(27b) 밖으로 돌출되어 제3 설치 구멍(27c) 안에 위치하게 된다. 이로 인해 제3 설치 구멍(27c)에 삽입 설치되는 지지판(57)으로 밀폐링(56)을 압착하여 기밀을 유지할 수 있는 것이다.When the
또한 지지판(57)과 가스 통과막(53)의 통과부(54) 사이에는 제2 공간(29)이 형성되어 있기 때문에, 지지판(57)의 제2 구멍(58)을 통하여 주입되는 가스는 해당 제2 공간(29)을 통하여 확산되어 통과부(54) 전체를 통하여 위쪽의 다공성 플레이트(51)의 복수의 제1 구멍(52)으로 이동시켜 가스의 배출 흐름을 원활히 할 수 있다.Since the
여기서 가스 통과막(53)의 소재는 부틸계 고무, PE(Polyethylene) 또는 PP(Polypropylene) 중에 하나일 수 있다.Here, the material of the
그리고 지지판(57)은 케이스(20)의 설치 구멍(27)에 삽입되어 가장자리 부분이 케이스(20)에 접합되어 고정된다. 지지판(57)은 제2 설치 구멍(27b)과 제3 설치 구멍(27c) 사이에 형성된 제3 설치 구멍(27c)의 가장자리 부분의 바닥면에 탑재된다. 지지판(57)은 제3 설치 구멍(27c)의 바닥면 위로 돌출된 가스 통과막(53)의 밀폐링(56)을 누른다. 지지판(57)은 제3 설치 구멍(27c)의 내측면에 접합되어 고정되며, 접합 방법으로는 납땜, 스팟 용접(spot welding), 레이저 용접(laser welding) 또는 플라즈마 용접(plasma welding) 방법이 사용될 수 있다. 도면부호 59는 지지판(57)이 접합된 부분을 가리킨다. 여기서 지지판(57)의 소재로는 알루미늄이 사용될 수 있다. The
이와 같이 가스 릴리즈 장치(50)는 가스 통과막(53)을 중심으로 양쪽에 다공성 플레이트(51) 및 지지판(57)이 설치된 구조를 갖는다. 이로 인해 가스 통과막(53)이 가스에 의해 팽창할 수 있는 범위를 다공성 플레이트(51)와 지지판(57) 사이로 구속하기 때문에, 가스 통과막(53)이 필요 이상으로 팽창하여 손상되는 문제를 억제할 수 있다.Thus, the
본 실시예에 따른 한 쌍의 단자판(23,24)은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 전술된 바와 같이 상부 단자판(23)과 하부 단자판(24)을 포함한다.The pair of
상부 단자판(23)은 케이스 본체(21)의 제1 개방부(22a)를 덮어 봉합하며, 전극 단자(23a)가 제1 연결판(31)을 매개로 셀 조립체(10)의 양극에 전기적으로 연결된다.The
그리고 하부 단자판(24)은 케이스 본체(21)의 제2 개방부(22b)를 덮어 봉합하며, 전극 단자(24a)가 제2 연결판(33)을 매개로 셀 조립체(10)의 음극에 전기적으로 연결된다. 이때 하부 단자판(24)의 외곽과 제2 연결판(33)의 외곽은 용접에 의해 케이스 본체(21)에 접합될 수 있다.The
여기서 본 실시예에 따른 상부 단자판(23)에 대해서 도 2, 도 7 및 도 8을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 7은 도 3의 7-7선 단면도이다. 도 8은 도 2의 A 부분의 확대도이다. Here, the
본 실시예에 따른 상부 단자판(23)은 제1 단자판(91), 제2 단자판(93), 제1 봉합 부재(95) 및 제2 봉합 부재(97)를 포함한다. 제1 단자판(91)은 일면에서 돌출되게 전극 단자(23a)가 형성되어 있다. 제2 단자판(93)은 제1 단자판(91)의 일면 위에 위치하며, 외곽이 제1 단자판(91)의 가장자리 부분을 덮는 링 형태를 갖는다. 제1 봉합 부재(95)는 제1 및 제2 단자판(91,93) 사이에 개재되어 제1 및 제2 단자판(91,93)을 서로 이격되게 접합시킨다. 그리고 제2 봉합 부재(97)는 제2 단자판(93) 아래의 제1 단자판(91)의 테두리면에 결합된다. 이때 상부 단자판(23)는 제2 봉합 부재(97) 안쪽의 제1 및 제2 단자판(91,93) 사이에 개재되는 스페이서(99; spacer)를 더 포함할 수 있다.The
여기서 제1 단자판(91)은 일면의 중심 부분에서 돌출되게 전극 단자(23a)가 형성되어 있고, 일면에 반대되는 타면의 중심 부분에 셀 조립체(10)의 권심(12)에 결합되는 돌기(23b)가 형성되어 있다. 제1 단자판(91)은 일면의 가장자리 부분에 링 형태의 제2 단자판(93)이 삽입되어 위치할 수 있는 설치홈(91a)이 마련되어 있다. 제1 단자판(91)의 타면에는 제1 연결판(31)이 용접에 의해 접합될 수 있다. 제1 연결판(31)은 케이스 본체(21)의 내측면에서 이격되게 제1 단자판(91)에 접합된다. 제1 연결판(31)에는 제1 단자판(91)의 돌기(23b)가 통과할 수 있는 구멍이 형성되어 있다.The first
제2 단자판(93)은 제1 단자판(91)에 마련된 설치홈(91a)에 제1 봉합 부재(95)를 매개로 삽입되며, 탑재부(93a)와 삽입부(93b)를 포함한다. 탑재부(93a)는 케이스 본체(21)의 상단에 탑재되며, 용접에 의해 케이스 본체(21)에 접합될 수 있다. 삽입부(93b)는 탑재부(93a)와 연결되어 형성되며, 케이스 본체(21)에 삽입되어 케이스 본체(21)의 내측면에 용접에 의해 접합되며, 외측면이 제2 봉합 부재(97)의 외측면과 동일면에 위치할 수 있다.The second
이때 삽입부(93b)와 제2 봉합 부재(97)의 외측면이 동일면 상에 위치하도록 상부 단자판(23)을 제조하는 이유는, 안정적인 기밀성을 유지하기 위해서이다. 예컨대 상부 단자판(23)로 케이스 본체(21)의 제1 개방부(22a)를 봉합할 때, 삽입부(93b)와 제2 봉합 부재(97)의 외측면이 동일면에 있지 않고 편차가 발생될 경우, 삽입부(93b)와 제2 봉합 부재(97) 중에 하나는 케이스 본체(21)의 내측면에서 들떠 안정적으로 접합시킬 수 없게 된다.The reason why the
상부 단자판(23)을 케이스 본체(21)의 제1 개방부(22a)에 삽입하여 설치할 때, 제2 단자판(93)의 탑재부(93a) 아래의 부분이 삽입되고, 탑재부(93a)는 케이스 본체(21)의 상단에 걸려 탑재된다.A portion below the mounting
제1 봉합 부재(95), 제2 봉합 부재(97) 및 스페이서(99)의 소재로는 제1 및 제2 단자판(91,93)을 전기적으로 분리할 수 있는 절연성 소재가 사용될 수 있다. 예컨대 제1 및 제2 봉합 부재(95,97)의 소재로는 PE가 사용될 수 있다. 스페이서(99)의 소재로는 PPS가 사용될 수 있다.As the material of the first sealing
제1 봉합 부재(95)는 제1 및 제2 단자판(91,93)의 물리적인 결합을 매개하며, 제1 및 제2 단자판(91,93)을 서로 이격시켜 전기적으로 분리한다.The
스페이서(99)는 제1 봉합 부재(95)와 함께 제1 및 제2 단자판(91,93)을 서로 이격시켜 전기적으로 분리한다. 스페이서(99)는 링 형태를 가질 수 있다. 제1 및 제2 단자판(91,93)의 가장자리 부분의 서로 마주보는 부분에 스페이서(99)가 삽입될 수 있는 삽입홈(99a)이 마련되어 있다.The
제2 봉합 부재(97)은 케이스 본체(21)와 상부 단자판(23) 사이의 접합을 매개한다. 제2 봉합 부재(97)는 가열에 의해 케이스 본체(21)와 상부 단자판(23)을 서로 접합시킬 수 있다. 제2 봉합 부재(97)의 가열 방법으로는 고주파 유도 가열 방법이 사용될 수 있다. 이때 제2 봉합 부재(97)에 대한 가열은 상부 단자판(23)을 케이스 본체(21)의 제1 개방부(22a)에 삽입하여 제2 단자판(93)을 케이스 본체(21)의 상단에 탑재시킨 이후에 수행될 수 있다.The
이와 같이 제1 및 제2 단자판(91,93)은 서로 제1 봉합 부재(95), 제2 봉합 부재(97) 및 스페이서(99)에 의해 전기적으로 분리된다. 제1 단자판(91)은 제1 연결판(31)을 매개로 셀 조립체(10)의 양극에 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 단자판(93)은 케이스 본체(21)에 접합되어 셀 조립체(10)의 음극에 전기적으로 연결될 수 있다.Thus, the first and second
또한 본 실시예에 따른 상부 단자판(23)은 제1 봉합 부재(95)를 매개로 제1 및 제2 단자판(91,93)이 접합된 구조를 갖고, 제1 및 제2 단자판(91,93)의 외곽에 개재된 제2 봉합 부재(97)를 매개로 케이스 본체(21)에 접합된 이중 봉합 구조를 갖기 때문에, 제1 및 제2 단자판(91,93)의 사이와, 상부 단자판(23)과 케이스 본체(21)의 계면을 통하여 액상의 전해액이 누액되는 문제를 억제할 수 있다.The
즉 종래의 에너지 저장 장치의 경우 케이스 본체와 단자판 사이의 계면을 통하여 누액이 발생되거나, 케이스 본체에 내장된 전해액은 단자판 자체를 통하여 누액이 발생될 수 있다. 하지만 본 실시예의 경우 케이스 본체(21)와 상부 단자판(23) 사이에는 제2 봉합 부재(97)와 더불어 제2 단자판(93)이 케이스 본체(21)에 용접에 의해 접합되기 때문에, 전해액의 누액 발생을 억제할 수 있다. 또한 제1 및 제2 단자판(91,93) 사이에는 제1 봉합 부재(95)가 개재되어 있고, 제1 및 제2 단자판(91,93)의 외곽에는 제2 봉합 부재(97)가 개재되어 있기 때문에, 제1 및 제2 단자판(91,93)의 사이를 통하여 전해액의 누액이 발생하는 것을 억제할 수 있다.That is, in the case of the conventional energy storage device, leakage may occur through the interface between the case body and the terminal plate, or the electrolyte contained in the case body may leak through the terminal plate itself. However, in the present embodiment, since the second
한편 본 실시예에서는 스페이서(99)와 제2 봉합 부재(97)를 별도로 형성된 예를 개시하였지만, 일체로 형성될 수도 있다.On the other hand, in this embodiment, the
이와 같은 본 실시예에 따른 상부 단자판(23)은 다음과 같이 제조할 수 있다. 먼저 제1 단자판(91)의 설치홈(91a)에 제1 단자판(93)을 삽입하되 일정 간격 이격되게 위치시킨 상태에서, 액상의 제1 봉합 부재(95)를 제1 및 제2 단자판(91,93)에 주입한다.The
다음으로 액상의 제1 봉합 부재(95)를 경화시켜 제1 봉합 부재(95)를 매개로 제1 및 제2 단자판(91,93)을 고정할 수 있다.Next, the liquid first sealing
그리고 삽입홈(99a)에 스페이서(99)를 끼운 후, 스페이서(99)의 둘레를 덮도록 제2 봉합 부재(95)를 끼움으로써, 본 실시예에 따른 상부 단자판(23)을 얻을 수 있다.The
이와 같은 본 실시예에 따른 상부 단자판(23)으로 케이스 본체(21)의 제1 개방부(22a)를 봉합하는 방법을 설명하면 다음과 같다.A method of sealing the
먼저 케이스 본체(21)의 제1 개방부(22a) 위에 상부 단자판(23)을 위치시킨 상태에서, 상부 단자판(23)의 탑재부(93a) 부분을 제1 개방부(22a)를 통하여 케이스 본체(21) 내부에 삽입한다.The mounting
다음으로 제2 단자판(93)은 스팟 용접에 의해 케이스 본체(21)의 내측면과 상단에 접합시킨다.Next, the second
그리고 제2 봉합 부재(97)에 대한 고주파 유도 가열을 통하여 제2 봉합 부재(97)를 케이스 본체(21)의 내측면에 접합시킨다.Then, the second sealing
이때 본 실시예에서는 스팟 용접 이후에 고주파 유도 가열 공정을 수행하는 예를 개시하였지만, 반대로 수행할 수도 있다.At this time, in this embodiment, the example of performing the high frequency induction heating process after the spot welding has been disclosed, but it may be performed in the opposite manner.
본 실시예에 따른 안전변에 대해서 도 9 및 도 10을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 9는 도 1의 안전변을 갖는 케이스를 보여주는 사시도이다. 도 10은 도 9의 8-8선 단면도이다.The safety valve according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 9 and 10. FIG. Here, FIG. 9 is a perspective view showing a case having a safety side in FIG. 10 is a sectional view taken along the line 8-8 in Fig.
안전변(40)은 케이스 본체(21)의 외주면에 프레스 가공을 통해 형성될 수 있다. 안전변(40)은 프레스 가공에 의해 주변에 비해 두께가 얇게 형성되고, 중심 부분에 케이스 본체(21)의 축 방향으로 길게 홈(45)이 형성된다.The
이러한 안전변(40)은 턱(41)과, 홈(45)이 형성된 가공면(43)을 포함한다. 턱(41)은 프레스의 가압에 의해 케이스 본체(21)의 축 방향으로 상하에 아래로 단차지게 형성된다. 가공면(43)은 턱(41)과 연결되어 프레스의 가압면에 의해 가압되어 평평하게 형성되며, 중심 부분에 홈(45)이 형성되어 있다.The
안전변(40)이 형성되는 케이스 본체(21)가 일정한 두께를 갖고 있다고 가정할 때, 홈(45)을 중심으로 외측으로 갈수록 두께가 증가하는 형태로 형성된다.Assuming that the
따라서 본 실시예에 따른 안전변(40)이 형성된 케이스(20)를 구비하는 에너지 저장 장치(100)에 있어서, 케이스(20) 내부에서 가스가 발생되고, 발생된 가스로 인한 케이스(20)의 내부 압력이 임계 압력을 초과하게 되면, 안전변(40)에서 두께가 가장 얇은 홈(45) 부분부터 터쳐 케이스(20)의 내부 압력을 신속하게 조절할 수 있다.Therefore, in the
이와 같은 안전변(40)을 갖는 케이스 본체(21)는 도 11 내지 도 13에 도시된 제조 방법으로 제조될 수 있다. 여기서 도 11 내지 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 안전변(40)을 갖는 케이스(20)의 제조 방법에 따른 각 단계를 보여주는 도면들이다.The
먼저 도 11에 도시된 바와 같이, 일정한 두께를 갖는 원통형의 케이스 본체(21)를 준비한다.First, as shown in Fig. 11, a
다음으로 도 12에 도시된 바와 같이, 케이스 본체(21)의 제1 개방부(22a)를 통하여 지지봉(70)을 삽입한다. 이어서 케이스 본체(21) 위에 프레스(80)를 위치시킨다.Next, as shown in Fig. 12, the
이때 프레스(80)는 케이스 본체(21)의 외주면과 마주보는 가압면(81)이 평평하며, 케이스 본체(21)의 축 방향에 평행하게 가압면(81) 위에 돌기(83)가 형성된 구조를 갖는다.The
그리고 도 13에 도시된 바와 같이, 프레스(80)로 케이스 본체(21)의 외주면 일부를 가압하여 안전변(40)을 형성한다. 즉 케이스 본체(21)가 지지봉(70)으로 지지된 상태에서 프레스(80)로 가압하면, 프레스(80)에 형성된 가압면(81)과 돌기(83) 형태가 케이스 본체(21)의 외주면에 음각되어 안전변(40)이 형성된다. 프레스(80)의 가압면(81)에 의해 턱(41)과 가공면(43)이 형성되고, 돌기(83)에 의해 홈(45)이 형성된다.Then, as shown in FIG. 13, a portion of the outer circumferential surface of the
한편 본 실시예에서는 안전변(40)이 프레스 가공에 의해 형성되는 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 안전변(40)은 물리적인 절삭을 통하여 형성할 수도 있다. 절삭 가공의 경우, 안전변(40)의 턱(41)과 가공면(43)을 형성하는 공정과, 홈(45)을 형성하는 공정을 수행하여 안전변(40)을 형성할 수 있다.On the other hand, in this embodiment, the example in which the
이와 같이 케이스 본체(21)의 외주면에 안전변(40)이 형성되어 있기 때문에, 케이스(20) 내부에서 발생한 가스를 안전변(40)을 통하여 외부로 신속하게 배출시켜 케이스(20) 내부에서 발생하는 가스로 인해 케이스(20)가 폭발하는 문제를 해소할 수 있다.Since the
또한 본 실시예에 따른 안전변(40)은 케이스 본체(21)의 외주면 일부를 프레스(80)로 눌러 형성할 수 있기 때문에, 케이스 본체(21)를 제조하는 공정에서 쉽게 안전변(40)을 형성할 수 있다. 특히 케이스(20)에 별도의 기구물의 추가 없이 케이스 본체(21)의 외주면 일부를 프레스(80)로 눌러 안전변(40)을 형성할 수 있기 때문에, 케이스(20)를 포함한 에너지 저장 장치(100)의 제조 공정을 간소화하고 제조 비용을 줄일 수 있는 이점이 있다.The
이와 같은 본 실시예에 따른 에너지 저장 장치(100)에 있어서, 케이스(20) 내부에서 발생되는 가스가 가스 릴리즈 장치(50) 및 안전변(40)을 통하여 배출되는 과정을 설명하면 다음과 같다.A process of discharging the gas generated in the
케이스(20)에 내장된 셀 조립체(10)에서 가스가 발생하면, 케이스(20) 내부의 압력이 상승하게 된다. 케이스(20)의 내부 압력이 외부 압력을 초과하면, 가스는 단자판(23,24)에 설치된 가스 릴리즈 장치(50)를 통하여 외부로 배출된다.When gas is generated in the
먼저 가스는 지지판(57)의 제2 구멍(58)을 통하여 유입되고, 유입된 가스는 지지판(57)과 가스 통과막(53)이 형성하는 제2 공간(29)을 통하여 분산된다. 분산된 가스는 가스 통과막(53)과 다공성 플레이트(51)를 통과한다.The gas first flows through the
그리고 다공성 플레이트(51)를 통과한 가스는 다공성 플레이트(51)와 제1 설치 구멍(27a)이 형성하는 제1 공간(28)에 연결된 가스 배출 구멍(25)을 통하여 외부로 배출된다.The gas having passed through the
한편 가스 릴리즈 장치(50)를 통하여 배출되는 가스에 비해서 케이스(20) 내에서 발생되는 가스의 양이 더 많을 경우, 케이스(20)의 내부 압력은 상승하게 된다. 그 내부 압력이 임계 압력을 초과하면, 케이스 본체(21)에 마련된 안전변(40)이 터져 케이스(20)의 내부 압력을 신속하게 낮춘다.On the other hand, when the amount of gas generated in the
이와 같이 본 실시예에 따른 에너지 저장 장치(100)의 케이스(20)에 가스 배출 구멍(25)을 형성하고, 그 가스 배출 구멍(25)에 가스 통과막(53)을 설치함으로써, 케이스(20) 내부에서 발생한 가스를 외부로 신속하게 배출시켜 케이스(20) 내부에서 발생하는 가스로 인한 문제를 해소할 수 있다.As described above, the
또한 본 실시예에 따른 가스 릴리즈 장치(50)는 가스 통과막(53)을 중심으로 양쪽에 다공성 플레이트(51)와 지지판(57)이 설치된 구조를 갖기 때문에, 케이스(20) 내에서 발생되는 가스를 외부로 안정적으로 배출시킬 수 있다.Since the
또한 가스 통과막(53)은 다공성 플레이트(51) 및 지지판(57)에 의해 지지되어 팽창할 수 있는 범위가 제한되기 때문에, 케이스(20) 내에서 발생된 가스를 외부로 배출시키는 과정에서 가스 통과막(53)이 손상되는 문제를 억제할 수 있다.Since the gas
또한 본 실시예에 따른 가스 통과막(53)은 가스가 통과하는 통과부(54)의 외곽에 오링의 역할을 하는 밀폐링(56)이 일체로 형성된 구조를 갖기 때문에, 본 실시예에 따른 가스 릴리즈 장치(50)를 쉽게 케이스(20)에 조립할 수 있는 이점이 있다.Since the gas-passing
더불어 가스 통과막(53)의 통과부(54)는 다공성 플레이트(51)에 밀착된 형태로 설치되고, 밀폐링(56)에 의해 통과부(54)와 지지판(57) 사이에는 제2 공간(29)이 형성되기 때문에, 지지판(57)의 제2 구멍(58)을 통과한 가스는 통과부(54)와 지지판(57)이 형성하는 제2 공간(29)을 통해 분산된 후 통과부(54) 및 다공성 플레이트(51)를 통해 외부로 배출되기 때문에, 가스 통과막(53)의 특정 부분에 배출되는 가스에 따라 압이 집중되어 가스 통과막(53)이 손상되는 것을 억제하면서 신속하게 가스를 외부로 배출시킬 수 있다.The
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.It should be noted that the embodiments disclosed in the present specification and drawings are only illustrative of specific examples for the purpose of understanding, and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.
10 : 셀 조립체 12 : 권심
14 : 셀 20 : 케이스
21 : 케이스 본체 22a,22b : 개방부
23 : 상부 단자판 23a,24a : 전극 단자
23b,24b : 돌기 24 : 하부 단자판
25 : 가스 배출 구멍 27 : 설치 구멍
27a : 제1 설치 구멍 27b : 제2 설치 구멍
27c : 제3 설치 구멍 28 : 제1 공간
29 : 제2 공간 31 : 제1 연결판
33 : 제2 연결판 40 : 안전변
41 : 턱 43 : 가공면
45 : 홈 50 : 가스 릴리즈 장치
51 : 다공성 플레이트 52 : 제1 구멍
53 : 가스 통과막 54 : 통과부
56 : 밀폐링 57 : 지지판
58 : 제2 구멍 70 : 지지봉
80 : 프레스 81 : 가압면
83 : 돌기 91 : 제1 단자판
93 : 제2 단자판 95 : 제1 봉합 부재
97 : 제2 봉합 부재 99 : 스페이서
100 : 에너지 저장 장치10: Cell assembly 12: Core
14: cell 20: case
21: Case
23: upper
23b, 24b: projection 24: lower terminal plate
25: gas discharge hole 27: mounting hole
27a: first mounting hole 27b: second mounting hole
27c: third mounting hole 28: first space
29: second space 31: first connection plate
33: second connecting plate 40:
41: chin 43: machined surface
45: groove 50: gas release device
51: Porous plate 52: First hole
53: gas-passing film 54:
56: sealing ring 57: support plate
58: second hole 70: support rod
80: Press 81: Pressure face
83: projection 91: first terminal plate
93: second terminal plate 95: first sealing member
97: second sealing member 99: spacer
100: Energy storage device
Claims (16)
상기 셀 조립체가 수납되어 봉합되며, 상기 셀 조립체에서 발생되는 가스를 외부로 배출할 수 있도록 가스 배출 구멍이 형성되어 있고, 상기 가스 배출 구멍과 연통되어 안쪽에 설치 구멍이 형성된 케이스;
상기 케이스의 설치 구멍에 삽입 설치되어 상기 케이스 내에서 발생되는 가스를 상기 가스 배출 구멍을 통하여 외부로 배출시키는 가스 릴리즈 장치;를 포함하며,
상기 가스 릴리즈 장치는,
상기 설치 구멍에 삽입되어 설치되며, 상기 가스 배출 구멍과 연결되는 복수의 제1 구멍이 형성된 다공성 플레이트;
상기 설치 구멍에 삽입되어 상기 다공성 플레이트 위에 설치되며, 중심 부분에 형성되며 가스가 통과하는 통과부와, 상기 통과부의 가장자리에 형성되며 상기 통과부의 두께 보다는 두꺼운 밀폐링을 갖는 가스 통과막;
상기 설치 구멍에 삽입되어 상기 가스 통과막의 밀폐링에 밀착되어 설치되며, 상기 가스 배출 구멍과 마주보는 위치에 제2 구멍이 형성된 지지판;을 포함하고,
상기 케이스의 설치 구멍은,
상기 가스 배출 구멍과 연통되어 설치되며, 상기 가스 배출 구멍 보다는 큰 내경을 갖는 제1 설치 구멍;
상기 제1 설치 구멍과 연통되며 상기 제1 설치 구멍 보다는 큰 내경을 가지며, 상기 다공성 플레이트 및 상기 가스 통과막이 삽입되는 제2 설치 구멍;
상기 제2 설치 구멍과 연통되며 상기 제2 설치 구멍 보다는 큰 내경을 가지며, 상기 지지판이 삽입되어 상기 가스 통과막의 밀폐링에 밀착되어 상기 밀폐링 안쪽을 상기 밀폐링의 바깥쪽에 대해서 밀폐시키는 제3 설치 구멍;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치.A cell assembly for storing electrical energy;
A case in which the cell assembly is received and sealed, and a gas discharge hole is formed to discharge gas generated from the cell assembly to the outside, and a communication hole is formed in communication with the gas discharge hole;
And a gas release device inserted into the installation hole of the case and discharging the gas generated in the case to the outside through the gas discharge hole.
The gas release device comprises:
A porous plate inserted into the mounting hole and having a plurality of first holes connected to the gas discharging hole;
A gas permeable membrane inserted into the mounting hole and formed on the porous plate, the gas permeable membrane being formed at a central portion and having a passage portion through which gas passes, and a sealing ring formed at an edge of the passage portion and thicker than the passage portion;
And a support plate inserted into the installation hole to be in close contact with the sealing ring of the gas passage membrane and having a second hole formed at a position facing the gas discharge hole.
The installation hole of the case,
A first installation hole installed in communication with the gas discharge hole and having an inner diameter larger than that of the gas discharge hole;
A second installation hole communicating with the first installation hole and having a larger inner diameter than the first installation hole and into which the porous plate and the gas passage membrane are inserted;
A third installation communicating with the second installation hole and having an inner diameter larger than that of the second installation hole, wherein the support plate is inserted into the sealing ring of the gas passage membrane to seal the inside of the sealing ring with respect to the outside of the sealing ring; hole;
≪ / RTI >
상기 밀폐링은 상기 통과부의 일면의 가장자리에서 돌출되게 형성되며, 상기 통과부의 일면은 상기 지지판과 마주보는 면인 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치.The method of claim 1, wherein in the gas passage membrane,
The sealing ring is formed to protrude from the edge of one side of the passage, the one side of the passage portion is characterized in that the energy storage device facing the support plate.
상기 통과부의 일면은 상기 지지판에서 이격되어 있고, 상기 통과부의 일면과 마주보는 타면은 상기 다공성 플레이트에 접촉하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치.The method of claim 2, wherein in the gas passage membrane,
One surface of the passage portion is spaced apart from the support plate, and the other surface facing the surface of the passage portion in contact with the porous plate.
상기 복수의 제1 구멍이 상기 밀폐링 안쪽의 상기 통과부와 마주보는 영역에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치.The method of claim 1, wherein the porous plate,
And the plurality of first holes are formed in an area facing the passage part inside the sealing ring.
상기 복수의 제1 구멍이 각각 상기 가스 배출 구멍 보다는 크고, 상기 제2 구멍 보다는 작은 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치.The method of claim 4, wherein the porous plate,
And each of the plurality of first holes is larger than the gas discharge hole and smaller than the second hole.
상기 가스 통과막의 소재는 부틸계 고무, PE(Polyethylene) 또는 PP(Polypropylene) 중에 하나인 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치.The method of claim 1,
The material of the gas passage membrane is an energy storage device, characterized in that one of butyl rubber, polyethylene (PE) or polypropylene (PP).
상기 지지판은 상기 케이스의 설치 구멍에 삽입되어 가장자리 부분이 상기 케이스에 접합되어 고정되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치.The method of claim 1,
The support plate is inserted into the installation hole of the case energy storage device, characterized in that the edge portion is bonded and fixed to the case.
상기 셀 조립체가 수납되는 관형의 케이스 본체;
상기 케이스 본체를 덮어 상기 셀 조립체가 수납된 공간을 봉합하며, 상기 가스 릴리즈 장치가 설치되는 단자판;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치.The electronic apparatus according to claim 1,
A tubular case body in which the cell assembly is housed;
A terminal plate covering the case body to seal a space in which the cell assembly is accommodated and to which the gas release device is installed;
≪ / RTI >
상기 제1 설치 구멍과 상기 제2 설치 구멍 사이에 형성된 상기 제2 설치 구멍의 가장자리 부분의 바닥면에 상기 다공성 플레이트가 탑재되고,
상기 제2 설치 구멍과 상기 제3 설치 구멍 사이에 형성된 상기 제3 설치 구멍의 가장자리 부분의 바닥면에 상기 지지판이 탑재되며, 상기 지지판은 상기 제3 설치 구멍의 내측면에 접합되어 고정되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치.The method of claim 1,
The porous plate is mounted on the bottom surface of the edge portion of the second mounting hole formed between the first mounting hole and the second mounting hole,
The support plate is mounted on a bottom surface of an edge portion of the third installation hole formed between the second installation hole and the third installation hole, and the support plate is joined to and fixed to an inner side surface of the third installation hole. Energy storage device.
상기 케이스 본체의 외주면에 프레스 가공을 통해 형성되되, 상기 프레스 가공에 의해 주변에 비해 두께가 얇게 형성되고, 중심 부분에 상기 케이스 본체의 축 방향으로 길게 홈이 형성된 안전변;
을 더 포함하는 것을 특징으로 에너지 저장 장치.The method of claim 1,
A safety valve formed on the outer circumferential surface of the case body by press working and formed thinner than the periphery by the press working and having a groove formed in the center portion thereof in the axial direction of the case body;
Energy storage device characterized in that it further comprises.
상기 케이스 본체의 소재는 알루미늄, 스테인리스 스틸 또는 주석 도금강 중에 하나인 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치.14. The method of claim 13,
The material of the case body is an energy storage device, characterized in that one of aluminum, stainless steel or tin-plated steel.
상기 프레스의 가압에 의해 상기 케이스 본체의 축 방향으로 상하에 아래로 단차지게 형성된 턱;
상기 턱과 연결되어 상기 프레스의 가압면에 의해 가압되어 평평하게 형성되며, 중심 부분에 상기 홈이 형성된 가공면;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치.The method of claim 14, wherein the safety valve,
A jaw formed to be stepped down vertically in the axial direction of the case body by pressing of the press;
A machined surface connected to the jaw and pressurized by the pressing surface of the press so as to be flat and having the groove formed at a central portion thereof;
≪ / RTI >
상기 홈을 중심으로 외측으로 갈수록 두께가 증가하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치.The method of claim 15, wherein the safety valve
The energy storage device, characterized in that the thickness increases toward the outside with respect to the groove.
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KR (1) | KR101381651B1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2012-10-15 KR KR1020120114024A patent/KR101381651B1/en active IP Right Grant
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