KR20020093181A

KR20020093181A - 리튬 티오닐 클로라이드 전지의 헤더 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20020093181A
Application number: KR1020010031590A
Authority: KR
Inventors: 김신국; 이정도; 양상기; 박종근; 임정빈
Original assignee: 주식회사 애니셀
Priority date: 2001-06-07
Filing date: 2001-06-07
Publication date: 2002-12-16

Abstract

본 발명은 리튬 티오닐 클로라이드(Li/SOCl₂) 전지의 헤더에 관한 것으로, 특히 전지의 상부원판의 두께를 얇게하고, 양극핀과 상부원판을 지지하는 지지부재를 두어 종래에 전지 케이스와 두꺼운 헤드의 상부원판과의 용접과정에서 발생하는 고열의 영향으로 인한 헤더의 크랙(Crack)을 미연에 방지하고, 용접공정을 간단히 하여 장기저장 성능이 우수한 Li/SOCl₂전지의 헤더 및 그 제조방법에 관한 것이다.

상기 본 발명은 양극 핀을 지지부재의 원통형 내부에 배치하고, 양극핀과 지지부재 사이에 절연 시일재를 첨가하는 단계, 양극 핀이 조립된 지지부재의 하단에 형성된 플랜지 상부면과 플랜지 상부면에 접촉되는 상부원판의 하부면 사이에 용재를 삽입하는 단계, 조립된 헤더를 전기로 내부에 위치한 탄소재질의 지그에 셋팅하는 단계, 전기로 내부에 불활성 가스를 약 20ml/min으로 가압하는 단계, 전기로의 온도를 10℃/min으로 승온시켜 용재가 융해될 수 있는 1000~1200℃로 열처리하여 융착하는 단계, 융착된 헤더를 서냉하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

리튬 티오닐 클로라이드 전지의 헤더 및 그 제조방법{Header of Lithium-Thionyl Chloride Battery and Method for Producing The Same}

본 발명은 리튬 티오닐 클로라이드(Li/SOCl₂) 전지의 헤더에 관한 것으로, 특히 전지의 상부원판의 두께를 얇게하고, 양극핀과 상부원판을 지지하는 지지부재를 두어 종래에 케이스와 두꺼운 헤더의 상부원판과의 용접과정에서 발생하는 고열의 영향으로 헤더의 크랙(Crack)이 발생하는 것을 미연에 방지하여 장기저장 성능이 우수한 Li/SOCl₂전지의 헤더 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 리튬(Li) 1차 전지는 음극(Anode), 양극(Cathode), 전해액의 3대 주요 구성요소와 분리막(Separator), 케이스 등의 부품으로 이루어져 있다.

Li 1차 전지는 전지의 음극으로 Li 금속을 사용하는 전지로서, 양극재료인 MnO₂, SOCl₂, SO₂등과 조합하여 여러 종류의 1차 전지가 사용되고 있으며, 장기 저장능력이 우수하고 고압(3∼4V)이 가능하여 화재발생, 응급환자 등의 비상연락용 발신기의 전원으로 그 사용처가 확대되고 있다.

현재 생산 판매되고 있는 Li계 1차 전지는 음극을 Li 잉곳(Ingot)으로부터 압출된 Li 포일(foil)을 1회 권취한 "보빈형(bobbin type)"과 다수회 권취한 "와운드형(wound type)" 등으로 음극을 형성하고, 상기한 여러 양극화합물들과 조합하여 제조되고 있다.

도 1a 및 1b에 도시한 종래기술에 따른 리튬-티오닐 클로라이드 전지는 내부에 음극, 양극, 전해액을 포함하며 상부개구부(4)를 구비한 케이스(2)와, 양극 핀(1)이 중앙에 배치된 상부원판(5)이 용접되어 구성된다.

이 경우 상기 양극핀(1)을 상부원판(5)의 중앙공(6)에 배치하고, 케이스(2)내측에 봉입된 전해액이 누출되는 것을 방지하기 위해 양극핀(1)과 상부원판(5)의 중앙공(6) 사이에 절연 시일재(3)로 융착시켜 상부원판(5)에 관통 결합되었다.

상기 양극 핀(1)과 상부원판(5)을 융착하는 절연 시일재로는 주로 글래스(Glass)를 사용하였다.

그런데, 종래 리튬-티오닐 클로라이드 전지의 상부원판(5)의 두께는 1.5mm이상으로, 전지의 크기와 케이스(2)의 두께에 비해 상대적으로 두꺼웠기 때문에 헤더(10)와 케이스(2)의 상부개구부(4)의 용접시 케이스가 먼저 녹아내려 관리하기 어렵고, 동시에 용접부위에서 발생하는 고열이 상기 절연 시일재(3)인 글래스에 전달된다.

이 때, 헤더와 글래스의 열팽창계수 차이로 인해 절연 시일재(3)인 글래스는 용접이 완성된 후 전달되었던 열이 식으면서 크랙이 발생하여 리튬-티오닐 클로라이드 전지의 장기저장시 내부에 봉입된 전해액이 외부로 누출되는 문제점이 발생하고 있다.

이러한 문제점이 있지만, 지금까지는 리튬-티오닐 클로라이드 전지의 헤더(10) 구성시 양극 핀(1)을 헤더(10)의 중앙에 견고하게 배치하기 위해서 상부원판(5)의 두께를 더 이상 얇게 할 수 없었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 헤더의 상부원판 두께를 얇게 하는 대신 지지부재를 두어 양극핀을 헤더의 중앙에 견고하게 고정할 수 있으며, 헤더와 케이스의 용접공정이 상대적으로 안전하게 이루어지고, 용접시 발생하는 고온이 글래스(Glass)에 미치는 영향을 줄여, 크랙이 발생하는 것을 미연에 방지하는 우수한 장기저장 성능을 가진 리튬-티오닐 클로라이드 전지의 헤더 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.

도 1a 및 1b는 종래의 리튬 티오닐 클로라이드 전지 헤더의 단면도 및 평면도,

도 2a 및 2b는 본 발명의 리튬 티오닐 클로라이드 전지 헤더의 단면도 및 평면도,

도 3은 본 발명의 리튬 티오닐 클로라이드 전지의 헤더 제조 공정도이다.

*도면내 주요부분에 대한 부호 설명*

1 : 양극핀 2 : 케이스

3 : 절연 시일재4 : 상부개구부

5 : 상부원판 6 : 중앙공

7 : 용재8 : 플랜지

9 : 지지부재 10 : 헤더

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 양극 핀을 지지부재의 원통형 내부에 배치하고, 양극 핀과 지지부재 사이에 절연 시일재를 첨가하는 단계, 상기 양극 핀이 조립된 지지부재의 하단에 형성된 플랜지 상부면과 상기 플랜지 상부면에 접촉되는 상부원판의 하부면 사이에 용재를 삽입하는 단계, 상기 조립된 헤더를 전기로 내부에 위치한 탄소재질의 지그에 셋팅하는 단계, 상기 전기로 내부에 불활성 가스를 약 20ml/min으로 가압하는 단계, 상기 전기로의 온도를 10℃/min으로 승온시켜 상기 용재가 융해될 수 있는 1000~1200℃로 열처리하여 융착하는 단계, 및 상기 융착된 헤더를 서냉하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 티오닐 클로라이드 전지의 헤더 제조방법을 제공한다.

상기 리튬 티오닐 클로라이드 전지의 헤더는, 하부가 양극에 연결되는 봉형태의 양극 핀과, 중앙부에 상기 양극 핀을 수용하는 원통형 내주부를 구비하고 하단부에 환형 플랜지가 형성된 지지부재와, 중앙공에 상기 지지부재의 외주부가 결합되는 상부원판으로 구성되며, 상기 양극 핀과 지지부재는 절연 시일재를 통하여 융착 고정되고, 상기 지지부재의 플랜지 상부면과 상기 플랜지 상부면에 접촉되는 상부원판의 하부면은 용재를 통하여 융착 고정된다.

아울러, 상기 상부원판의 두께는 전지 케이스의 상부개구부와 용접시 발생하는 고열이 상기 헤더에 영향을 미치지 않도록 0.5 mm 이하로 형성하여 빠른 시간 내에 용접을 마치는 것이 바람직하다.

따라서 상기한 본 발명에 있어서는 헤더의 상부원판의 두께가 얇아짐에 따라 케이스와 헤더의 용접시간이 상대적으로 줄어, 용접과정에서 발생되는 고열이 헤더에 전달되어 완성된 전지의 장기보관시 크랙이 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다.

또한, 양극핀과 상부원판 사이에 지지부재를 둔다고 하여 헤더의 제조공정이 늘어나는 것이 아니고, 종래의 열융착 제조공정과 같이 진행하기 때문에 보다 견고하게 양극핀을 헤더의 중앙에 고정할 수 있으므로, 리튬 티오닐 클로라이드 전지의 최대 장점인 우수한 장기저장 성능을 실현시킬 수 있다.

(실시예)

상기 본 발명에 따른 리튬 티오닐 클로라이드 전지의 헤더를 나타내는 첨부 도면을 참고로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도 2a 및 2b는 본 발명의 리튬 티오닐 클로라이드 전지 헤더의 단면도 및 평면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 리튬 티오닐 클로라이드 전지의 헤더 제조 공정도이다.

먼저, 본 발명에 따른 리튬-티오닐 클로라이드 전지의 헤더는, 도 2a 및 2b에 나타난 바와 같이, 하부가 양극에 연결되는 봉형태의 양극 핀(1)과, 중앙부에 상기 양극 핀(1)을 수용하는 원통형 내주부를 구비하고 하단부에 환형 플랜지(8)가 형성된 지지부재(9)와, 중앙공(6)에 상기 지지부재(9)의 외주부가 결합되는 상부원판(5)으로 구성되며, 상기 양극 핀(1)과 지지부재(9)는 절연 시일재(3)를 통하여 융착 고정되고, 상기 지지부재(9)의 플랜지(8) 상부면과 상기 플랜지(8) 상부면에 접촉되는 상부원판(5)의 하부면은 용재(7)를 통하여 융착 고정된다.

아울러, 상기와 같은 구성의 리튬-티오닐 클로라이드 전지의 헤더 제조방법을 설명하면 다음과 같다.

우선, 본 발명에 따른 실시예는 도 3에 나타낸 것과 같이, 양극 핀(1)을 지지부재(9)의 원통형 내부에 배치하고, 양극 핀(1)과 지지부재(9) 사이에 절연 시일재(3)로서, 예를들면 글래스(Glass) 파우더(Powder)를 첨가한다(S1).

그리고, 상기 양극 핀(1)이 조립된 지지부재(9)의 하단에 형성된 플랜지(8) 상부면과 상기 플랜지(8) 상부면에 접촉되는 상부원판(5)의 하부면 사이에 용재(7)로서, 예를들면 은(Ag)을 전지 타입별로 1~10g 삽입한다(S2).

이와 같이, 조립된 헤더(10)를 전기로 내부에 위치한 탄소재질의 지그에 셋팅한다(S3).

상기 전기로 내부에 불활성 가스를 약 20ml/min으로 가압한다(S4).

그리고, 상기 전기로의 온도를 10℃/min으로 승온시켜 상기 절연 시일재(3)와 용재(7)가 융해될 수 있는 1000~1200℃로 열처리하면 상기 헤더(10)는 융착된다(S5).

이렇게 융착된 상기 헤더(10)는 갑자기 냉각시키면 절연 시일재(3)와 용재(7)에 크랙이 발생할 수 있으므로 매우 느린 속도로 냉각시켜 헤더를 완성한다(S6).

본 발명에서는 절연 시일재로서 글래스(Glass) 파우더(Powder)를, 용재로서 은(Ag)을 사용한 실시예로 예를 들어 설명하지만, 같은 기능을 갖는 물질이라면 다른 어떠한 물질로도 사용이 가능하다.

상기한 본 발명에 있어서는, 리튬-티오닐 클로라이드 전지 헤더를 구성하는 상부원판의 두께가 얇아짐에 따라 케이스와 헤더의 용접시 용접시간과 헤더에 미치는 열전달 양이 줄어 글래스(Glass)부분에 크랙의 발생을 미연에 방지 할 수 있고, 용접시 조심스러웠던 부분을 해소하였다.

또한, 양극핀과 상부원판 사이에 지지부재를 둔다고 하여 용접공정이 늘어나는 것이 아니라, 한번에 이루어지므로 번거롭지 않고, 용접이 용이하게 이루어질 수 있다.

따라서, 본 발명으로 리튬 티오닐 클로라이드 전지의 최대 장점인 우수한 장기저장 성능을 실현시킬 수 있는 것이다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

Claims

내부에 음극, 양극, 전해액을 포함하는 원통형 케이스의 상부에 양극 핀이 지지부재를 통하여 상부원판에 지지된 헤더가 결합되는 리튬 티오닐 클로라이드 전지의 헤더 제조방법에 있어서,

상기 양극 핀을 지지부재의 원통형 내부에 배치하고, 양극 핀과 지지부재 사이에 절연 시일재를 첨가하는 단계,

상기 양극 핀이 조립된 지지부재의 하단에 형성된 플랜지 상부면과 상기 플랜지 상부면에 접촉되는 상부원판의 하부면 사이에 용재를 삽입하는 단계,

상기 조립된 헤더를 전기로 내부에 위치한 탄소재질의 지그에 셋팅하는 단계,

상기 전기로 내부에 불활성 가스를 약 20ml/min으로 가압하는 단계,

상기 전기로의 온도를 10℃/min으로 승온시켜 상기 절연 시일재와 용재가 융해될 수 있는 1000~1200℃로 열처리하여 융착하는 단계, 및

상기 융착된 헤더를 서냉하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 티오닐 클로라이드 전지의 헤더 제조방법.
리튬 티오닐 클로라이드 전지의 헤더에 있어서,

하부가 양극에 연결되는 봉형태의 양극 핀과,

중앙부에 상기 양극 핀을 수용하는 원통형 내주부를 구비하고 하단부에 환형플랜지가 형성된 지지부재와,

중앙공에 상기 지지부재의 외주부가 결합되는 상부원판으로 구성되며,

상기 양극 핀과 지지부재는 절연 시일재를 통하여 융착 고정되고,

상기 지지부재의 플랜지 상부면과 상기 플랜지 상부면에 접촉되는 상부원판의 하부면은 용재를 통하여 융착 고정되는 것을 특징으로 하는 리튬 티오닐 클로라이드 전지의 헤더.
제 2항에 있어서, 상기 상부원판의 두께는 전지 케이스의 상부개구부와 용접 시 빠른시간 안에 용접이 이루어지도록 0.5 mm 이하로 형성된 것을 특징으로 하는 리튬 티오닐 클로라이드 전지의 헤더.