KR101543239B1 - 형상기억합금이 적용된 전지용 퓨즈 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 전지의 내부 또는 외부에서 과방전에 의한 이상고온의 발생할 경우 발생된 온도변화에 따라 그 형상이 가변하는 형상기억합금의 변형에 따른 물리적인 압력을 통해 버텀과 터미널을 전기적으로 연결하는 동박을 단락시켜 전류를 차단함에 따라 전지의 내부에서 안정적인 퓨즈의 기능을 구현할 수 있도록 되어 신뢰성을 향상시키도록, 일단은 전지를 구성하는 전극조립체의 버텀부위에 접속되고 타단은 터미널부위에 접속되어 전기적인 연결을 구현하도록 된 동박과; 상기 동박에서 일 부위를 절단부위로 하고 상기 절단부위를 중심으로 양측부위에 양단이 각각 결속되며 설정된 온도이상을 인가받으면 양단이 벌어지는 형상변형이 발생하도록 된 가압수단을; 포함하여 이루어지는 형상기억합금이 적용된 전지용 퓨즈를 제공한다.

Description

형상기억합금이 적용된 전지용 퓨즈{A fuse of a battery apply shape memory alloy}

본 발명은, 전지의 내부 또는 외부에서 과방전 및 이상고온의 발생시 전류를 차단하도록 된 안전장치에 관한 것으로, 전해액의 내부에서 규정이상의 온도가 발생할 경우 발생된 온도변화에 따라 그 형상이 가변하는 형상기억합금의 변형에 따른 물리적인 압력을 통해 버텀과 터미널을 전기적으로 연결하는 동박을 단락시켜 전류를 차단함에 따라 전지의 내부 또는 외부에서 안정적인 퓨즈의 기능을 구현할 수 있도록 되어 신뢰성을 향상시키도록 된 형상기억합금이 적용된 전지용 퓨즈에 관한 것이다.

일반적으로, 이차 전지(secondary battery)는 충전과 방전이 이루어지는 것으로, 리튬 이온 전지, 니켈-카드늄(Ni-Cd) 전지, 니켈-수소(Ni-Mh)전지 등이 있다.

이러한 이차 전지는, 여러 가지 형상으로 제조가능하며, 대표적인 형상으로는 원통형 전지 및 각형 전지, 폴리머 전지로 대별된다.

상기에서 폴리머 전지는, 안정성과 형상의 자유도가 뛰어나고, 중량이 가벼워 휴대용 전자기기의 슬림화 및 경량화에 대하여 다른 어떠한 전지보다도 유리하다.

이러한 이차 전지는, 통상 충전조건 이상으로 과충전되거나 전극조립체의 음극판과 양극판이 쇼트(shot)되는 경우 내부압력이 높아져 폭발 및 발화가능성의 위험이 있다.

예컨대, 리튬 이온전지의 경우 양극판과 음극판이 쇼트되는 경우 양극판 측에서 리튬염과 유기용매가 혼합된 전해액의 분해가 일어나며 음극판 측에서는 리튬 금속이 석출되어 전지특성이 열화되고 내부단락이 발생될 수 있으며, 과충전시 발생되는 가스에 의해 내부압력이 매우 높아질 수 있다.

상술한 바와 같은 이차전지는, 과충전과 쇼트에 따른 문제점을 해결하기 위하여 안전장치가 마련되어 있는데, 이 안전장치는 셧-다운 세퍼레이터(shut-down separator)를 사용하거나 온도 상승시 전류를 차단하는 PTC 소자 또는 내부의 압력의 상승시 압력을 배출할 수 있는 안전변(safety vant)를 사용하고 있다.

이러한 안전장치의 일 예로 US 4,803,136호에 개시되어 있으며, 공보에 기재된 바와 같이, 기계적 방법이나 에칭법 및 전기 주형법을 이용하여 일정 깊이의 홈으로 이루어진 취약부(또는 노치)를 갖는 안전변을 마련하고, 이 안전변을 전지의 캡 플레이트에 형성된 구멍을 밀폐하도록 용접하여 전지 내부의 압력이 규정 이상으로 상승할 경우 파단되도록 하고 있다.

그리고, 다른 예의 안전장치로 일본국 특허 공개번호 평11-329405호에 개시되어 있으며, 공보에 기재된 바와 같이, 내압 상승에 수반한 다이어 프램의 변형에 의한 것으로, 다이어 프램과 원하는 부위에 전기적이면서 기계적으로 접합된 내부 단자판으로부터 분리됨으로써 전류 경로를 차단하는 기구를 구비한다.

상기에서, 다이어 프램 및 상기 내부 단자판은 알루미늄으로 만들어지고, 또한 상기 접합부에 위치한 상기 내부 단자판의 두께는 동접합부에 위치한 상기 다이어 프램의 두께의 90% 이하인 구성을 갖는다.

또한, 과충전을 방지하기 위한 다른 예의 안전장치가 일본국 특허 공개공보 평 10-214612호에 개시되어 있으며, 공보에 기재된 바와 같이, 전지의 외장케이스 내부의 리드선에 퓨즈가 설치된 구성을 갖는다.

한편, 일본국 특허 공개공보 평 10-275545호, 평11-7932호에는 이차전지의 과충전 또는 역충전시 안전성을 확보하기 위한 안전장치들이 개시되어 있다.

그러나, 상기와 같은 안전장치들은 이차전지의 캡 부위의 구조를 이용한 것이 대부분이므로 복잡하며 제작이 어려워 이차 전지의 설계에 많은 제약을 받게되는 문제점이 있다.

특히, 외장재로 강판에 니켈을 도금한 캔을 사용하는 리튬 이온전지와는 단리 플라스틱 리튬 이온 이차전지의 경우에는 알루미늄 포일에 나일론(nylon), EAA(Polyethylene - co - acrylic acid), PE 필름등을 코팅한 다층막 알루미늄 용기(Aluminum pouch)를 사용하고 있으므로 내부 압력을 이용한 안전장치의 설치 및 적용이 매우 어렵다.

이에 따라, 본 출원인은, 상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위하여 한국특허등록번호 제10-0858796호에 기재된 안전장치와 이 안전장치를 가진 이차전지를 발명하여 제안하였다.

이와 같이, 본 출원인에 의해 발명되어 제안된 한국특허등록번호 제10-0858796호의 안전장치와 이 안전장치를 가진 이차전지는, 공보에 기재된 바와 같이, 내부에 공간부를 가지는 케이스와, 상기 케이스의 일측면에 소정의 영역으로 폐곡선을 이루는 변형부에 의해 지지되며 외부의 압력에 의해 변형부가 밴딩됨으로써 상기 공간부의 내부로 위치 이동 가능한 전극 지지부와, 상기 전극지지부와 케이스에 그 양측이 지지되며 전극지지부의 이동시 전단되는 전지의 리드선을 포함하여 된 이차 전지의 안전장치가 기재되어 있다.

아울러, 양극과 음극의 리드선을 가지는 전극조립체와;상기 전극조립체가 장착되는 내부공간을 가지는 캔과; 상기 캔과 결합되어 캔을 밀폐하며 전극 단자부가 설치된 캡 플레이트와; 내부에 공간부를 가지는 케이스와, 상기 케이스의 일측면에 소정의 영역으로 폐곡선을 이루는 변형부에 의해 지지되며 외부의 압력에 의해 변형부가 밴딩됨으로써 상기 공간부의 내부로 위치 이동 가능한 전극 지지부와, 상기 전극조립체와 상기 전극 단자부를 연결하며 상기 케이스에 그 양측와 전극지지부에 지지되어 전극지지부의 이동시 전단되는 리드선을 포함하는 안전장치;를 포함하여 된 이차전지가 기재되어 있다.

한편, 본 출원인에 의해 발명되어 제안된 한국특허등록번호 제10-0884793호의 안전변 장치 및 그것을 구비한 각형 2차 전지는, 공보에 기재된 바와 같이, 그 안에 공동을 형성하는 공간 형성체; 상기 공간 형성체에 형성된 공동의 상부를 밀폐하는 덮개; 상기 공간 형성체에 형성된 공동의 하부를 밀폐하며 변형 가능한 볼록부가 형성된 도전성 다이아프램; 상기 공간 형성체의 하부에 설치되는 것으로서 상기 도전성 다이아프램의 볼록부의 변형에 따라 선택적으로 그에 대한 접촉 상태가 해제될 수 있는 제 1 통전부 및, 제 2 통전부;를 구비한 안전변 장치가 제공되어, 상기 공간 형성체 내부에 형성된 밀폐 공동에는 대기압이 작용하며, 상기 대기압보다 높은 압력이 상기 다이아프램에 작용할 경우 도전성 다이아프램이 변형됨으로써 상기 제 1 통전부와 상기 제 2 통전부 사이의 전기적인 연결이 차단되도록 된 안전변 장치가 기재되어 있다.

아울러, 일측에 양극탭과 음극탭이 각각 형성된 극판 조립체; 상기 극판 조립체를 수용하는 케이스; 상기 케이스의 상부에 설치되며 음극 단자용 핀이 설치된 캡 조립체; 및, 상기 케이스내의 압력을 받도록 설치되는 것으로서, 그 안에 밀폐 공동을 형성하는 공간 형성체; 상기 공간 형성체의 공동의 상부를 밀폐하는 덮개; 상기 공간 형성체의 공동의 하부를 밀폐하도록 설치되며 변형 가능한 볼록부가 형성된 도전성 다이아프램; 및, 상기 공간 형성체의 하부에 설치되는 것으로서 상기 도전성 다이아프램의 볼록부의 변형에 따라 선택적으로 그에 대한 접촉 상태가 해제될 수 있는 제 1 통전부 및, 제 2 통전부;를 구비한 안전변 장치를 구비한 각형 이차 전지가 기재되어 있다.

그리고, 한국특허등록번호 제10-0357950호(명칭: 밀폐전지)는, 본 출원인에 의해 발명되어 제안된 것으로, 공보에 기재된 바와 같이, 전지의 비정상적인 작동으로 내부 압력이 규정 이상으로 상승할 때 설정 압력 범위에서 정확하게 전류를 차단하여, 전지의 안전성을 확보할 수 있도록, 발전수단을 수납하는 캔과; 그 캔의 개구에 결합 밀봉되는 가변 플레이트와; 상기 가변 플레이트의 상부 끝에 배치되는 터미널 캡과; 상기 가변 플레이트와 터미널 캡의 사이에 설치되어 가변 플레이트의 변형 압력에 의해 전단되는 전류차단수단과; 상기 전류차단수단은 트래버스와 그 트래버스에 형성된 파단부를 포함하는 절연인쇄기판, 상기 절연인쇄기판의 하부 및 상부에 형성된 하부 도전박막과 상부 도전박막, 상기 트래버스에 형성된 비아 홀, 그리고 상기 비아 홀 내부에 형성되어 하부 도전박막과 상부 도전박막을 연결하는 단자부를 포함하고; 상기 상부 도전박막은 일측 단부만이 터미널 캡과 접촉되도록 상기 트래버스 보다 짧게 형성되고, 상기 하부 도전박막은 상기 상부 도전박막에 반비례하는 길이비로 그 단부가 상부 도전박막과 일부 겹치도록 형성되며, 그렇게 설치된 상부 도전박막과 하부 도전박막의 겹치는 영역에 단자부를 설치하여 구성하여서 이루어진 밀폐전지가 기재되어 있다.

또한, 한국특허등록번호 제10-0357951호(명칭: 밀폐전지)는, 본 출원인에 의해 발명되어 제안된 것으로, 공보에 기재된 바와 같이, 전지의 비정상적인 작동으로 내부 압력이 규정 이상으로 상승할 때 설정 압력 범위에서 정확하게 전류를 차단하여, 전지의 안전성을 확보할 수 있도록, 발전수단을 수납하는 캔과; 상기 캔의 개구에 가스켓을 개재하여 결합 밀봉되는 것으로 평판 형상이고, 전지 내압에 의해 외향 변형되는 가변 플레이트와; 상기 가변 플레이트의 상부 끝에 배치되는 터미널 캡과; 상기 가변 플레이트와 터미널 캡의 사이에 설치되어 양 부품을 통전하고, 상기 가변 플레이트의 변형 압력에 의해 전단되어 전류 흐름을 차단하는 전류차단수단과; 상기 전류차단수단은 상기 가변 플레이트의 변형 중심 상부를 가로지르도록 설치된 트래버스와 그 트래버스에 형성된 파단부를 포함하는 절연인쇄기판, 상기 절연인쇄기판의 상부에 형성되는 도전박막, 상기 트래버스에 형성된 비아 홀, 그리고 상기 비아 홀 내부에 형성되어 도전박막과 가변 플레이트를 연결하는 단자부를 포함하여 구성되고; 상기 도전박막은 일측 단부만이 터미널 캡과 접촉되도록 상기 트래버스 보다 짧게 형성하여서 된 밀폐전지가 기재되어 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 전지 및 안전장치들에서는, 전지를 구성하는 전해액의 내부에서 과방전 및 이상고온의 발생시 전류를 차단할 때, 신뢰성을 더욱 향상시키지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은, 상기와 같은 종래의 문제점들을 해소하기 위하여 제안된 것으로, 전해액의 내부에서 규정이상의 온도가 발생할 경우 발생된 온도변화에 따라 그 형상이 가변하는 형상기억합금의 변형에 따른 물리적인 압력을 통해 버텀(bpttom)과 터미널(termanal)을 전기적으로 연결하는 동박을 단락시켜 전류를 차단함에 따라 전지의 내부에서 안정적인 퓨즈의 기능을 구현할 수 있도록 되어 신뢰성을 향상시키도록 된 형상기억합금이 적용된 전지용 퓨즈를 제공하는 것에 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형상기억합금이 적용된 전지용 퓨즈는, 일단은 전지를 구성하는 전극조립체의 버텀부위에 접속되고 타단은 터미널부위에 접속되어 전기적인 연결을 구현하도록 된 동박과; 상기 동박에서 일 부위를 절단부위로 하고 상기 절단부위를 중심으로 양측부위에 양단이 각각 결속되며 설정된 온도이상을 인가받으면 양단이 벌어지는 형상변형이 발생하도록 된 가압수단을; 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기한 가압수단은, 양단부가 상기 절단부위를 중심으로 양측부위에 양단이 각각 결속된 'U'자 형상을 가지는 형상기억합금으로 이루어지는 가압봉을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기한 동박에는, 상기 가압수단의 양단이 결속하는 결속요부가 각각 형성되며; 상기한 동박에서 상기 결속요부들 중 하나는 'S' 자 형태로 지그재그로 절곡된 파형부와 연결되어 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 결속요부가 수용되며 상기 절단부위가 상면에 배치되어 지지되도록 상기 동박의 저면에 결합되는 보조판체가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

상기한 동박에서 절단부위에는, 노치가 형성되어 상기 가압수단에 의해 양측 방향으로 압력이 발생하면 상기 노치를 중심으로 단락되도록 된 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 형상기억합금이 적용된 전지용 퓨즈는, 전지를 구성하는 전해액의 내부에서 과전류가 발생되어 설정된 이상의 온도가 발생할 경우 발생된 온도변화에 따라 그 형상이 가변하는 형상기억합금의 변형에 따른 물리적인 가압력을 통해 전극조립체의 버텀(bpttom)과 터미널(termanal)을 전기적으로 연결하는 동박의 노치부위를 단락시켜 전류를 차단함에 따라 전지의 내부에서 안정적인 퓨즈의 기능을 구현할 수 있도록 되어 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.

도 1은, 본 발명에 따른 일 실시 예에 의한 형상기억합금이 적용된 전지용 퓨즈를 구성하는 동박을 보인 개략 분리 사시 예시도.
도 2는, 본 실시 예에 의한 형상기억합금이 적용된 전지용 퓨즈를 보인 개략 분리 사시 예시도.
도 3은, 본 실시 예에 의한 형상기억합금이 적용된 전지용 퓨즈를 보인 개략 결합 사시 예시도.
도 4는, 본 실시 예에 의한 형상기억합금이 적용된 전지용 퓨즈를 보인 개략 평면 예시도.
도 5는, 본 실시 예에 의한 형상기억합금이 적용된 전지용 퓨즈를 보인 개략 정단면 예시도.
도 6 및 도 7은, 본 실시 예에 의한 형상기억합금이 적용된 전지용 퓨즈를 보인 일부 발췌 확대 예시도.
도 8 및 도 9는, 본 실시 예에 의한 형상기억합금이 적용된 전지용 퓨즈의 사용 상태를 보인 일부 발췌 확대 예시도.
도 10은, 본 실시 예에 의한 형상기억합금이 적용된 전지용 퓨즈에 적용되는 동박의 일 부위를 보인 일부 발췌 확대 개략 예시도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예에 의한 형상기억합금이 적용된 전지용 퓨즈를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시 예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

도 1 내지 도 10은, 본 발명에 따른 일 실시 예에 의한 형상기억합금이 적용된 전지용 퓨즈를 보인 도면으로, 본 실시 예에 의한 퓨즈(1)는, 전극조립체와, 상기 전극조립체가 장착되는 내부공간부를 가지며 터미널을 가진 캡 플래이트에 의해 밀봉되는 캔과 상기 내부공간부에 설치되어 과전류의 발생시 단락됨에 따라 전기적인 연결상태를 해체하도록 된 상기 터미널과 전극조립체의 버텀부위를 전기적으로 연결하는 동박(10)을 가지는 이차전지에 적용되어, 상기 내부공간부에 충진된 전해액의 내부에서 과전류가 발생되면 전기적인 단락을 구현하도록 되어 있다.

즉, 본 실시 예에 의한 퓨즈(1)는, 일단은 전지를 구성하는 전극조립체의 버텀부위에 접속되고 타단은 터미널부위에 접속되어 전기적인 연결을 구현하도록 된 동박(10)을 가짐에 따라, 과전류의 발생시 상기 동작이 절단되어 전기적인 단락을 구현하게 된다.

이러한 본 실시 예에 의한 퓨즈(1)는, 상기 동박(10)에서 일 부위를 절단부위로 하고 상기 절단부위를 중심으로 양측부위에 양단이 각각 결속되며 설정된 온도이상을 인가받으면 양단이 벌어지는 형상변형이 발생하도록 된 가압수단(20)을 포함하여 이루어진다.

즉, 상기 가압수단(20)이 설정된 온도 변화에 따라 양단이 벌어지는 형상변형을 하게 되어 상기 동박(10)을 절단부위를 양측방향으로 가압하여 절단함으로써 안정적인 전기적 단락을 구현하도록 되어 있다.

상기에서, 동박(10)과 가압수단(20)은 전지를 구성하는 전해액의 내부에서 불소에 손상되지 않도록 전지의 내부를 구성하는 금속재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

즉, 전지의 내부를 구성하는 Cu, Al, PI, PPT, 세퍼레이터(sepertor), PP, Ni, Ti 들 중 하나의 금속으로 이루어지거나 둘 이상의 합금으로 이루어지는 것이 바람직하며, 사용자의 선택에 따라 취합하여 적용하는 것이 가장 바람직하다.

상기와 같이 이루어지는 본 실시 예에 의한 퓨즈(1)에서, 상기 동박(10)의 두께와 저항값에 대한 저항 온도 값을 비교하면 다음과 같다.

전류(A)	저항온도(℃)
2	22
2.5	24
3.0	25
3.5	27
4.0	29
4.5	32
5.0	36
5.5	39
6.0	42
6.5	47
7.0	51
7.5	56
8.0	61
8.5	67
9.0	72
9.5	78
10.0	88

동박의 두께 0.03t / 저항값 4.3 mΩ

전류(A)	저항온도(℃)
2	26
2.5	26
3.0	27
3.5	28
4.0	29
4.5	31
5.0	33
5.5	36
6.0	38
6.5	41
7.0	44
7.5	47
8.0	50
8.5	54
9.0	58
9.5	62
10.0	67

동박의 두께 0.03t / 저항값 3.8 mΩ

전류(A)	저항온도(℃)
2	27
2.5	28
3.0	30
3.5	32
4.0	35
4.5	38
5.0	40
5.5	44
6.0	47
6.5	51
7.0	55
7.5	60
8.0	63
8.5	65
9.0	69
9.5	75
10.0	79

동박의 두께 0.03t / 저항값 4.0 mΩ

전류(A)	저항온도(℃)
2	28
2.5	30
3.0	33
3.5	37
4.0	40
4.5	48
5.0	52
5.5	58
6.0	67
6.5	76
7.0	84
7.5	93
8.0	100
8.5	113
9.0	124

동박의 두께 0.03t / 저항값 7.7 mΩ

전류(A)	저항온도(℃)
2	25
2.5	27
3.0	30
3.5	33
4.0	36
4.5	40
5.0	44
5.5	49
6.0	54
6.5	60
7.0	66
7.5	73
8.0	80
8.5	88
9.0	96
9.5	107
10.0	118

동박의 두께 0.01t / 저항값 6.8 mΩ

전류(A)	저항온도(℃)
2	22
2.5	23
3.0	24
3.5	25
4.0	27
4.5	29
5.0	31
5.5	33
6.0	36
6.5	39
7.0	42
7.5	45
8.0	49
8.5	53
9.0	57
9.5	61
10.0	65

동박의 두께 0.02t / 저항값 3.8 mΩ

전류(A)	저항온도(℃)
2	24
2.5	27
3.0	29
3.5	34
4.0	39
4.5	46
5.0	54
5.5	67
6.0	79
6.5	91
7.0	107
7.5	125

동박의 두께 0.01t / 저항값 11.6 mΩ

전류(A)	저항온도(℃)
2	28
2.5	30
3.0	33
3.5	37
4.0	42
4.5	48
5.0	53
5.5	59
6.0	67
6.5	76
7.0	84
7.5	93
8.0	102
8.5	113
9.0	124

동박의 두께 0.01t / 저항값 7.7 mΩ

상기와 같은 동박(10)의 두께와 저항값에 따른 저항 온도 값을 토대로 사용자가 적합하게 선택하여 적용하는 것이 가장 바람직하다.

이와 같이 이루어지는 본 실시 예에 의한 퓨즈(1)에서, 상기한 가압수단(20)은 양단부가 상기 절단 부위를 중심으로 양측부위에 양단이 각각 결속된 'U'자 형상을 가지는 형상기억합금으로 이루어지는 가압봉(21)을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

이에 따라, 가압봉(21)의 형상을 단순화하여 온도반응(±3℃에서 작동)에 일정하게 작동함에 따라 작동에 대한 신뢰성을 확보된다.

그리고, 본 실시 예에 의한 퓨즈(1)에서 상기한 동박(10)에는 상기 가압수단(20)의 양단이 결속하는 결속요부(11)가 형성되도록 절곡되어, 상기 결속요부(11)와 상기 가압수단(20)의 양단이 면접촉하면서 결속되도록 되어 있다.

이에 따라, 상기 가압수단(20)을 구성하는 상기 가압봉(21)과 상기 동박(10)의 결합구조가 단순화되고 면 접촉방식으로 이루어져 낮은 저항값(10mΩ)에서도 적용이 가능하고 지정온도에서의 구동이 원활하여 작동하도록 되어 있어, 순간적인 전원차단동작이 구현된다.

더불어, 충격(진동)이 인가되더라도 저항값의 변동이 없어 신뢰성이 더욱 향상된다.

한편, 상기한 결속요부(11)의 일 부위에는, 절개된 절개부위가 외측으로 절곡 돌출되어 상기 요부의 내측면에 대하여 대향되는 방향으로 홈을 형성하여 상기 가압봉(21)의 단부에 대해 외주면 전체를 감싸면서 결속하도록 된 체결돌부(12)가 구비되는 것이 바람직하다.

즉, 상기 가압봉(21)의 일단부는 상기 체결돌부(12)의 내측면과 상기 결속요부(11)의 내주면의 사이에서 끼움 결합된다.

따라서, 상기 가압봉(21)의 일단이 확고히 고정되어, 온도변화에 따른 형상 변형에 의해 양단이 벌어질 때, 타 단부가 이격되는 방향으로 가압력을 발생하게 된다.

이에 따라, 상기 동박(10)의 절단부위가 더욱 원활하게 절단압력을 인가받도록 되어 파단이 더욱 용이하게 이루어진다.

그리고, 상기한 동박(10)에서 상기 결속요부(11)는 'S' 자 형태로 지그재그로 절곡된 파형부(13)와 연결되어 형성되는 것이 바람직하다.

즉, 상기 가압봉(21)의 양단이 벌어져, 상기 결속요부(11)들이 이격되어 파단될 때, 상기 파형부(13)에 의해 결속요부(11)들의 이격에 따른 운동 공간을 확보하도록 되어 순간적인 파단이 이루어진다.

따라서, 구조적으로 순간적인 전원차단동작이 구현된다.

이와 같이 이루어지는 본 실시 예에 의한 퓨즈(1)는, 일단에는 상기 체결돌부(12)가 수용되는 수용공(31)이 형성되며 상기 절단부위가 상면에 배치되어 지지되도록 상기 동박(10)의 저면에 결합되며, 미 도시된 전지의 캔에 융착되는 보조판체(30)가 구비되는 것이 바람직하다.

이에 따라, 동박(10)에 대한 지지가 원활하게 이루어져 그 위치를 확고히 할 수 있으며, 상기 가압봉(21)의 변형시 동박(10)에 대한 가압력이 원활하게 인가된다.

상기에서 보조판체(30)에는 상기 체결돌부(12)에 결속되는 가압봉(21)의 일단에 대하여 타단이 수용된 상태로 안내되도록 된 안내면(32)이 구비되며, 상기 안내면(32)은, 상기 수용공(31)이 형성된 면에 대하여 하측 방향에 위치하도록 절곡형성되는 것이 바람직하다.

즉, 상기 안내면(32)과 상기 수용공(31)은, 절곡된 면에 의해 서로 격리된다.

그리고, 상기한 안내면(32)과 상기 수용공(31)이 형성된 면의 연결부위에는 상기 가압봉(21)의 양단을 연결부위가 관통하면서 배치되는 관통요홈(33)이 구비된다.

이에 따라, 서로 격리된 상기 안내면(32)과 상기 수용공(31)으로 상기 가압봉(21)의 양단이 각각 수용된 상태로 연결된다.

상기와 같이, 가압봉(21)과 동박(10)이 면 접촉되면서 결속되어 있어, 동박(10)의 온도변화에 따른 변화된 온도를 상기 가압봉(21)이 용이하게 전달받아 형상변형이 원활하게 이루어진다.

이와 같이 이루어지는 본 실시 예에 의한 퓨즈(1)에서, 상기한 동박(10)의 절단부위에는 노치(14)가 형성되어 상기 가압수단(20)에 의해 양측 방향으로 압력이 발생하면 상기 노치(14)를 중심으로 단락되도록 되어 있다.

즉, 상기 가압봉(21)이 온도변화에 따라 변형되어 양단이 벌어질 때 발생하는 가압력에 의해 상기 노치(14)를 중심으로 파단이 용이하게 이루어져 차단동작이 안정적으로 이루어진다.

상기에서, 동박(10)의 노치(14)가 형성된 부위를 중심으로 일측부의 두께가 타측부의 두께보다 작게 형성되어 단턱을 형성하도록 되는 것이 바람직하다.

즉, 동박(10)의 파단되는 부위가 단턱을 가짐에 따라 파단이 더욱 원활하게 이루어진다.

이와 더불어, 상기한 동박(10)에서 노치(14)부위를 포함하여 두께가 더 작은 부위에는 그 폭이 두께가 큰 부위보다 그 폭이 작게 형성되는 것이 가장 바람직하며, 동박(10)의 파단되는 부위의 폭이 작아 파단이 더욱 원활하게 이루어진다.

상기에서, 상기 동박(10)의 노치(14) 부위에는 커버(40)가 배치되어 외부로 노출되지 않도록 되는 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다.

상기와 같이 이루어지는 본 실시 예에 의한 형상기억합금이 적용된 전지용 퓨즈(1)는, 전지를 구성하는 전해액의 내부에서 일단은 미 도시된 전극조립체의 버텀부위에 연결되고, 타단은 미 도시된 터미널에 연결되어 전기적인 연결을 하게 된다.

그리고, 과전류가 발생되어 상기 동박(10)에 저항값에 따라 설정된 이상의 온도가 발생할 경우 발생된 온도변화에 따라 상기 가압봉(21)이 형상기억합금의 재질적 특성에 따라, 형상이 변형되면서 상기 노치(14)를 중심으로 양측으로 물리적인 가압력을 발생하게 된다.

따라서, 전극조립체의 버텀(bpttom)과 터미널(termanal)을 전기적으로 연결하는 동박(10)의 노치(14) 부위를 단락시켜 전류를 차단하게 된다.

이와 같이, 상기 가압수단(20)을 구성하는 상기 가압봉(21)과 상기 동박(10)의 결합구조가 단순하고 면 접촉방식으로 이루어져 낮은 저항값(10mΩ)에서도 구동이 원활하게 이루어지며 충격(진동)이 인가되더라도 저항값의 변동이 없어 신뢰성이 더욱 향상된다.

아울러, 상기 가압봉(21)의 형상을 단순화하여 온도반응(±3℃에서 작동)에 일정하게 작동함에 따라 작동에 대한 신뢰성을 확보됨은 물론, 특히 순간적인 전원차단동작이 구현된다.

이상에서 설명된 본 고안의 일 실시 예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

1 : 퓨즈 10 : 동박
11 : 결속요부 12 : 체결돌부
13 : 파형부 14 : 노치
20 : 가압수단 21 : 가압봉
30 : 보조판체 31 : 수용공
32 : 안내면 33 : 관통요홈
40 : 커버

Claims (5)

1. 일단은 전지를 구성하는 전극조립체의 버텀부위에 접속되고 타단은 터미널부위에 접속되어 전기적인 연결을 구현하도록 된 동박과;
   상기 동박에서 일 부위를 절단부위로 하고 상기 절단부위를 중심으로 양측부위에 양단이 각각 결속되며 설정된 온도이상을 인가받으면 양단이 벌어지는 형상변형이 발생하도록 된 가압수단을 포함하여 이루어지며;
   상기한 동박에는,
   상기 가압수단의 양단이 결속하는 결속요부가 각각 형성되며;
   상기한 동박에서 상기 결속요부들 중 하나는 'S' 자 형태로 지그재그로 절곡된 파형부와 연결되어 형성되는 것을 특징으로 하는 형상기억합금이 적용된 전지용 퓨즈.
   
2. 제 1항에 있어서;
   상기한 가압수단은,
   양단부가 상기 절단부위를 중심으로 양측부위에 양단이 각각 결속된 'U'자 형상을 가지는 형상기억합금으로 이루어지는 가압봉을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 형상기억합금이 적용된 전지용 퓨즈.
   
3. 제 1항에 있어서;
   상기 결속요부가 수용되며 상기 절단부위가 상면에 배치되어 지지되도록 상기 동박의 저면에 결합되는 보조판체가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 형상기억합금이 적용된 전지용 퓨즈.
   
4. 제 1항에 있어서;
   상기한 동박에서 절단부위에는,
   노치가 형성되어 상기 가압수단에 의해 양측 방향으로 압력이 발생하면 상기 노치를 중심으로 단락되도록 된 것을 특징으로 하는 형상기억합금이 적용된 전지용 퓨즈.
   
   
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