KR20190096362A - 도체의 피드스루를 위한 베이스 바디 및 특히 이러한 베이스 바디를 포함하는 하우징, 특히 배터리 하우징의 하우징 컴포넌트 - Google Patents

도체의 피드스루를 위한 베이스 바디 및 특히 이러한 베이스 바디를 포함하는 하우징, 특히 배터리 하우징의 하우징 컴포넌트 Download PDF

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Abstract

본 발명은 경금속, 특히 알루미늄으로 이루어진 하우징에 연결하기 위한, 적어도 하나의 개구를 가진 베이스 바디에 관한 것으로, 적어도 하나의 기능 부재가 유리 또는 유리 세라믹 재료로 둘러싸여 상기 개구를 통과한다. 본 발명은 베이스 바디가 적어도 부분적으로 경금속, 바람직하게는 알루미늄 합금, 특히 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지며, 상기 알루미늄 합금은 특히 520℃ 이상 최대 560℃까지의 온도로 60분 이상, 바람직하게는 최대 30분 동안 가열 후에, 40 N/㎟ 이상, 바람직하게는 50 N/㎟ 이상, 특히 80 N/㎟ 이상, 특히 80 N/㎟ 내지 150 N/㎟의 항복 강도를 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

도체의 피드스루를 위한 베이스 바디 및 특히 이러한 베이스 바디를 포함하는 하우징, 특히 배터리 하우징의 하우징 컴포넌트
본 발명은 기능 부재의 피드스루를 위한 베이스 바디 및 이러한 베이스 바디를 포함하는 하우징의, 특히 배터리 하우징의 하우징 컴포넌트에 관한 것으로, 상기 하우징 컴포넌트는 베이스 바디를 수용하기 위한 적어도 하나의 개구를 갖는다. 적어도 하나의 도체, 특히 실질적으로 핀형 도체는 유리 또는 유리 세라믹 재료로 둘러싸여서 베이스 바디를 통과한다.
본 발명에 따른 베이스 바디는 다양한 하우징, 특히 하우징 재료에서도 사용될 수 있다. 바람직하게 베이스 바디는 하우징, 특히 배터리 셀 하우징 또는 커패시터 및/또는 수퍼 커패시터용 하우징에서 사용된다.
본 발명과 관련해서 배터리란, 방전 후 폐기되는 및/또는 리사이클 되는 일회용 배터리뿐만 아니라 축전지이다.
일반적으로 공개된, 수퍼 캡(supercap)이라고도 하는 수퍼 커패시터(supercapacitors)는, 특히 높은 전력 밀도를 갖는 전기 화학적 에너지 저장 장치이다. 수퍼 커패시터는 세라믹, 포일 및 전해 커패시터와 달리 통상적인 의미의 유전체를 포함하지 않는다. 이들에서 특히, 이중 층 커패시턴스에서 전하 분리에 의한 전기 에너지의 정적 저장의 저장 원리 및 의사 커패시턴스에서 산화 환원 반응을 이용한 전하 교환에 의한 전기 에너지의 전기 화학적 저장이 실현된다.
수퍼 커패시터는 특히 하이브리드 커패시터, 특히 리튬 이온 커패시터를 포함한다. 이들의 전해질은 전도성 염, 일반적으로 리튬 염이 용해된 용매를 포함한다. 수퍼 커패시터는 바람직하게, 비교적 짧은 시간 동안 또는 매우 많은 수의 충전/방전 사이클 동안 많은 양의 에너지를 필요로 하는 용도에 사용된다. 수퍼 커패시터는 자동차 분야, 특히 제동 에너지의 회수 분야에서 특히 바람직하게 사용될 수 있다. 물론 다른 용도도 마찬가지로 가능하고 본 발명에 의해 포함된다.
축전지, 바람직하게는 리튬 이온 배터리는 휴대용 전자 장치, 이동전화, 전동 공구 및 특히 전기 자동차와 같은 다양한 응용 분야를 위해 제공된다. 배터리는 납 배터리, 니켈 카드뮴 배터리 또는 니켈 수소 합금 배터리와 같은 전통적인 에너지원을 대체할 수 있다.
리튬 이온 배터리는 수년 전부터 공개되어 있다. 이와 관련해서 예를 들어, "Handbook of Batteries, David Linden, Eds., 2nd Ed., McGrawhill, 1995, Chapters 36 and 39"가 참조된다.
리튬 이온 배터리의 다양한 양상들은 여러 특허에 기술되어 있다. 예를 들면, US 961,672, US 5,952,126, US 5,900,183, US 5,874,185, US 5,849,434, US 5,853,914 및 US 5,773,959이다.
특히 자동차 환경에서 이용을 위한 리튬 이온 배터리는 일반적으로 서로 직렬로 연결된 복수의 개별 배터리 셀을 포함한다. 서로 직렬로 연결된 배터리 셀은 결합되어 소위 배터리 팩을 형성하고, 복수의 배터리 팩은 결합되어 리튬 이온 배터리라고도 하는 배터리 모듈을 형성한다. 각각의 개별 배터리 셀은, 배터리 셀의 하우징 밖으로 안내되는 전극을 갖는다. 동일한 내용이 수퍼 커패시터의 하우징에도 적용된다.
특히, 바람직하게는 자동차 환경에서 리튬 이온 배터리 및/또는 커패시터 및/또는 수퍼 커패시터의 이용을 위해, 내식성, 사고 시 내구성 또는 내진동성과 같은 다양한 문제점이 해결되어야 한다. 다른 문제점은 장기간에 걸친 배터리 셀의 및/또는 커패시터 및/또는 수퍼 커패시터의 하우징의 밀봉력, 특히 기밀 밀봉력이다. 밀봉력은, 예를 들어 배터리 셀의 전극 또는 배터리 셀의 전극 피드스루 및/또는 커패시터 및/또는 수퍼 커패시터의 하우징의 영역에서의 누출에 영향을 미칠 수 있다. 이러한 누출은, 예를 들어 차량 내부의 진동 또는 플라스틱의 노후화와 같은 온도 변동 부하 및 기계적 교번 부하에 의해 야기될 수 있다. 배터리 또는 배터리 셀의 단락 또는 온도 변화로 인해 배터리 또는 배터리 셀의 수명이 단축될 수 있다. 또한 사고 및/또는 비상 상황에서 밀봉력도 중요하다.
사고 시 보다 나은 내구성을 보장하기 위해, DE 101 05 877 A1호는 예를 들어 리튬 이온 배터리용 하우징을 제안하고, 이 경우 하우징은 양측이 개방되어 있으며 폐쇄되는 금속 외장을 포함한다. 전원 접속부 또는 전극은 플라스틱으로 절연된다. 플라스틱 절연의 단점은 제한된 내온성, 제한된 기계적 내구성, 노후화 및 수명에 걸친 불확실한 밀봉력이다. 선행 기술에 따른 리튬 이온 배터리의 경우 전류 피드스루는 충분히 밀봉되지 않고, 특히 기밀 밀봉되지 않고, 예를 들어 리튬 이온 배터리의 커버부 내에 장착된다. 또한, 전극은 배터리의 내부에 추가 절연체를 갖는 바짝 붙여져 레이저 용접된 연결부이다.
선행 기술의 리튬 이온 배터리의 다른 문제점은 배터리 셀들이 큰 조립 공간을 가지며 저항 손실에 의한 높은 전류로 인해 매우 신속하게 가열되어 온도 변동이 발생하는 것이었다.
DE 27 33 948 A1호에는 알칼리 배터리가 공개되어 있으며, 이러한 알칼리 배터리에서 절연체, 예를 들어 유리 또는 세라믹은 용융 연결부에 의해 직접 금속부에 연결된다.
금속부들 중 하나는 알칼리 배터리의 애노드에 전기적으로 연결되고 다른 하나는 알칼리 배터리의 캐소드에 전기적으로 연결된다. DE 27 33 948 A1호에 사용된 금속은 철 또는 강이다. 알루미늄과 같은 경금속은 DE 27 33 948 A1호에 기재되어 있지 않다. 유리 또는 세라믹 재료의 융해 온도는 DE 27 33 948 A1호에 제시되어 있지 않다. DE 27 33 948 A1 호에 기재된 알칼리 배터리는 DE 27 33 948 A1호에 따라 수산화나트륨 또는 수산화칼륨을 함유하는 알칼리 전해질을 갖는 배터리이다. 리튬 이온 배터리에 대한 언급은 DE 27 33 948 A1호에서 찾을 수 없다.
DE 698 04 378 T2호 또는 EP 0 885 874 B1 호는 비대칭 유기 카르복실산 에스테르의 제조 방법 및 알칼리 이온 배터리용 무수 유기 전해질의 제조 방법을 개시하고 있다. 재충전 가능한 리튬 이온 셀용 전해질도 DE 698 04 378 T2호 및 EP 0 885 874 B1에 기재되어 있다.
관통 접속을 갖는 셀 소켓의 재료는 기술되지 않으며, 티타늄, 알루미늄, 니켈 합금 또는 스테인리스 강일 수 있는 접속 핀의 재료만이 기술된다.
DE 699 23 805 T2호 또는 EP 0 954 045 B1 호는 개선된 전기 효율을 갖는 RF 피드스루를 기술한다. EP 0 954 045 B1 호에 공개된 피드스루는 유리 금속 피드스루가 아니다. EP 0 954 045 B1 호에서, 이러한 RF 피드스루는 유리의 취성으로 인해 영구적이지 않기 때문에, 예를 들어 팩의 금속 벽 내부에 직접 형성된 유리 금속 피드스루는 바람직하지 않은 것으로 설명된다.
DE 690 230 71 T2호 또는 EP 0 412 655 B1 호는 배터리 또는 다른 전기 화학 셀용 유리 금속 피드스루를 기술하며, 이 경우 유리로서 대략 45 중량%의 SiO2 함량과 관련되고, 금속으로서 특히 몰리브덴 및/또는 크롬 및/또는 니켈을 포함하는 합금이 관련된다. 경금속의 사용에 대해서도 DE 690 23 071 T2 호에는 관련 유리의 융해 온도 또는 융해 온도들과 마찬가지로 거의 설명되어 있지 않다. 핀형 도체의 재료들도 DE 690 230 71 T2호 및 EP 0 412 655 B1 호에 따라, 몰리브덴, 니오븀 또는 탄탈을 포함하는 합금이다.
US 7,687,200 호에는 리튬 이온 배터리용 유리 금속 피드스루가 공개되어 있다. US 7,687,200 호에 따르면, 하우징은 특수강으로 제조되고, 핀형 도체는 백금/이리듐으로 제조된다. 유리 재료로서 US 7,687,200 호에 유리 TA23 및 CABAL 12이 제시된다. US 5,015,530 호에 따르면, 이는 1025℃ 또는 800℃의 융해 온도를 갖는 CaO-MgO-Al2O3-B2O3 시스템이다. 또한, 리튬 배터리용 유리 금속 피드스루를 위한 유리 조성물은 US 5,015,530 호에 공개되어 있고, 상기 조성물은 CaO, Al2O3, B2O3, SrO 및 BaO를 포함하며, 그 융해 온도는 650℃ 내지 750℃이고, 따라서 경금속과 함께 사용하기에는 너무 높다.
US 4,841,101 호는 유리 재료를 포함한 실질적으로 핀형 도체가 금속 링 내로 유리화되는 피드스루를 개시하고 있다. 그리고 나서 금속 링은 다시 하우징의 개구 또는 보어 내로 삽입되고, 납땜에 의해, 예를 들어 땜납 링이 구부러져 삽입된 후에, 내벽 또는 예를 들어 보어에, 특히 재료 결합 방식으로 연결된다. 배터리 하우징의 알루미늄의 높은 열 팽창 계수를 보상하기 위해, 금속 링은 유리 재료와 실질적으로 동일한 또는 유사한 열 팽창 계수를 갖는 금속으로 이루어진다. US 4,841,101 호에 기술된 실시예에서, 금속 링의 길이는 항상 하우징 내의 보어 또는 개구보다 짧다. US 4,841,101 호에 유리 조성물에 관한 정보는 기술되어 있지 않고, 예를 들어, 배터리용, 특히 리튬 이온 배터리용 피드스루의 특수한 용도도 기술되어 있지 않다.
WO 2012/110242 A4 호에 바람직하게 금속, 특히 경금속, 바람직하게는 알루미늄, 알루미늄 합금, AlSiC, 마그네슘, 마그네슘 합금, 티타늄, 티타늄 합금, 강, 스테인리스 강 또는 특수강으로 이루어진 하우징의, 특히 배터리 하우징의 특히 하우징 컴포넌트를 통한 피드스루가 공개되어 있고, 이 경우 도체는 예를 들어 유리 또는 유리 세라믹 재료와 함께 베이스 바디 내로 유리화되고, 베이스 바디는 유리화된 도체와 함께 하우징 컴포넌트의 개구 내로 삽입된다. 이 경우 WO 2012/110242 A4 호는 유리화된 도체를 가진 베이스 바디를 레이저 용접에 의해 하우징 컴포넌트에 연결하는 것을 기술한다. WO 2012/110242 A4 호에서, 이를 위해 베이스 바디는 하우징 컴포넌트의 하우징 커버 상에 레이저 용접된다.
WO 2012/110242 A4 호에도 릴리프 수단, 예를 들어 홈을 갖는 베이스 바디가 제시된다. 홈을 갖는 이러한 베이스 바디는 개구 내로 삽입되어 개구의 측벽에 연결된다. WO 2012/110242 A4 호에 전체 두께에 걸쳐 릴리프 수단으로서 원주 방향 홈을 가진 이러한 베이스 바디를 용접 방법에 의해 하우징 컴포넌트에 연결하는 것이 공개되어 있다. 또한, WO 2012/110242 A4 호는 베이스 바디의 릴리프 수단으로서 하나의 원주 방향 홈만을 제시한다.
WO 2012/110242 A4 호에 따른 실시예의 단점은, 레이저 용접 시 베이스 바디 및 하우징 컴포넌트의 경계면을 따라 용접이 이루어져야 한다는 것이었다. 레이저 빔이 하우징 컴포넌트 및/또는 베이스 바디의 컷 아웃(cutout)의 윤곽을 매우 정확히 따라야 하기 때문에, 이러한 공정은 제어하기 어렵다. 특히, 하우징 컴포넌트의 재료로서는 물론 베이스 바디의 재료로서 경금속을 사용하는 경우, 부정확한 공정 제어 시 및/또는 레이저 빔의 에너지의 변동 시 용접부에 결함이 발생할 수 있음이 밝혀졌다. 레이저 빔의 출력은 유리 및/또는 유리 세라믹 재료 내로 높은 열 도입을 야기한다. 또한, 고온 용접 영역은 응력을 야기한다. 따라서 열 도입에 의해 베이스 바디가 팽창하는 한편, 유리 및/또는 유리 세라믹 재료는 실질적으로 변동 없이 유지된다. 이로 인해 발생하는 베이스 바디의 인장 응력은 유리 및/또는 유리 세라믹 재료의 압축 응력에 대항해서 베이스 바디에 작용하여, 유리 및/또는 유리 세라믹 재료 내의 누출을 야기한다. 일반적으로, 경금속, 특히 알루미늄으로 이루어진 하우징 컴포넌트와 베이스 바디의 용접부, 특히 레이저 용접부는 문제가 된다. 이는, 압축 유리화의 형태로 베이스 바디 내로 유리화가 이루어지는 경우에 해당한다. 발명자는 유리 및/또는 유리 세라믹 피드스루와 알루미늄 부분, 예를 들어 알루미늄 베이스 바디의 용접부에 다른 문제점이 발생할 수 있음을 파악하였다. 압축 유리화는 전술한 바와 같이 형성된다. 이것은, 유리 및/또는 유리 세라믹 재료 및 둘러싸는 금속의 열 팽창 계수가 상이하고, 금속, 예를 들어 알루미늄이 유리 물질에 압력 및 응력을 가할 때 발생한다. 용접에 의해, 유리 재료를 둘러싸고 있는 알루미늄은 강도를 잃어 버리거나 강도가 적어도 감소할 수 있어서, 이러한 강도는 유리 재료로 충분히 높은 압력을 가하기에 더 이상 충분하지 않다. 이로 인해 피드스루는 누설된다. 이는, 고온의 작용 시 알루미늄이 연화되고 강도를 잃어버리므로, 유리 재료에 대한 필요한 압력이 형성될 수 없기 때문이다.
본 발명의 과제는 선행 기술의 문제점 및 확인된 문제점을 방지할 수 있는 베이스 바디 및 구성부, 특히 이러한 베이스 바디를 갖는 하우징 컴포넌트를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 1 양상에서 발명자는, 적어도 부분적으로 경금속, 특히 알루미늄으로 이루어진 베이스 바디 내로 유리 및/또는 유리 세라믹 재료의 유리화를 위해 경금속이 특정한 특성들, 특히 강도를 가져야 한다는 것을 인식하였다. 여기에서 매우 중요한 특성은 유리화가 실행되는 바디의, 특히 베이스 바디의 재료의 항복 강도이다. 항복 강도는 재료 특성값이며, 일축 및 토크가 없는 인장 응력에서 재료가 영구 소성 변형을 나타내지 않을 때까지의 응력을 나타낸다. 항복 강도의 미달 시 재료는 릴리프 후에 원래 형상으로 탄성 복귀하지만, 초과 시에는 그와 달리 형상 변형이 지속되고, 즉 샘플의 경우 연장이 지속된다. 항복 강도 대신 물질에 대해 0.2% 연신 한계 또는 탄성 한계 Rpo,2도 지정될 수 있다. 항복 강도와 달리, 탄성 한계는 공칭 응력/총 연신 다이어그램으로부터 명확하게 결정될 수 있다. 0.2% 연신 한계는 릴리프 후 샘플의 초기 길이와 관련된 잔류 연신율이 정확히 0.2%인 (단축) 기계적 응력이다. 절대적으로 순수한 알루미늄의 경우, 항복 강도는 17 N/㎟이고, 시중의 알루미늄의 경우 34 N/㎟로 상승한다. 알루미늄 합금의 경우 합금 원소들에 따라 최대 400 N/㎟일 수 있다. 항복 강도는 공개된 방법에 의해 측정된다. 항복 강도는 인장 시험에 의해 간단하게 결정된다. 이러한 인장 시험은 ISO 6892 인장 시험이고, 상기 인장 시험에 의해 항복 강도 또는 연신 한계 Rpo,2가 결정된다. ISO 6892에 따른 금속에 대한 인장 시험은 일반적으로 범용 시험기/인장 시험기에서 수행된다. 실온에서 초기 상태와 온도 처리 후, 예를 들어 유리화 시 및/또는 전술한 바와 같이 용접 시 가열 후 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 항복 강도는 구별되어야 한다. 본 발명은 피드스루, 특히 유리 및/또는 유리 세라믹 피드스루의 형성을 위한 베이스 바디 및/또는 하우징 컴포넌트를 포함하고, 이 경우 하우징 컴포넌트 및/또는 베이스 바디는 가열 후 여전히 충분히 높은 항복 강도를 갖는 금속, 특히 경금속을 포함한다. 유리화 시 가열은 바람직하게는 450℃ 내지 600℃, 특히 520℃ 내지 560℃의 온도에서 수행된다. 바람직하게 유리화 시 대략 540℃로 가열이 이루어진다.
상기 베이스 바디는 구성부, 특히 하우징 컴포넌트에 연결될 수 있다. 구성부, 특히 하우징 컴포넌트는 경금속으로 이루어질 수 있으며, 베이스 바디와의 연결은, 예를 들어 용접 연결에 의해 이루어진다. 발명자는 본 발명의 제 2 양상에서, 확실한 용접부를 가능하게 하기 위해, 용접 연결부가 바람직하게 특정한 재료 조성물을 가진다는 것을 인식하였다. 특히 바람직하게는, 용접 연결부는 용접될 개별 구성부들의 재료 조성물과는 다른 재료 조성물을 갖는다. 따라서 본 발명은 베이스 바디의 특정한, 계속해서 상세히 설명되는 재료들, 베이스 바디 기하학적 형상 및 구성부의, 특히 하우징 컴포넌트의 대응하는 기하학적 형상과 재료를 포함한다. 이러한 사실은 일반적으로 경금속 부품의 용접 연결부에 적용 가능하다.
베이스 바디를 하우징 컴포넌트에 용접할 때, 유리화부는 열적으로 유도된 기계적 부하에 의해 손상될 수 있다. 본 발명의 제 3 양상에 따르면, 본 발명은 적어도 용접 연결부의 형성 후에도 확실한 유리화부가 존재할 정도로 하우징 컴포넌트 내로 베이스 바디의 용접 시 유리화부의 기계적 부하를 감소시키는 수단, 특히 기하학적 수단을 구비한 베이스 바디를 포함한다.
본 발명의 다른 양상에서, 베이스 바디를 수용하기 위한 하우징 컴포넌트는, 전술한 베이스 바디 및/또는 전술한 재료와 함께 최적으로 작용하도록 설계된다. 특히 이러한 설계는 베이스 바디를 수용하기 위해 제공되는 하우징 컴포넌트의 영역에 적절한 기하학적 형상을 갖는다.
경금속으로 이루어진 하우징 컴포넌트를 통한 확실한, 경제적으로 제조된 밀봉 피드스루를 제공하기 위해, 본 발명의 이러한 모든 개별적인 양상은 개별적인 조합으로 또는 특히 바람직하게 전체적으로 시너지적으로 상호 작용한다.
본 발명에 따르면, 본 발명의 제 1 양상은 적어도 하나의 기능 부재가 안내되는 적어도 하나의 개구를 갖는 베이스 바디에 의해 달성된다. 기능 부재는 일반적으로 전기 도체, 특히 실질적으로 핀형 도체이다. 기능 부재는 또한 기계적 홀더, 열전대, 광 도파관 등일 수 있다. 기능 부재는 베이스 바디의 개구 내의 유리 및/또는 유리 세라믹 재료에서 지지되고, 상기 개구를 통과한다.
본 발명에 따라 바디, 특히 본 발명의 제 1 양상에 따른 베이스 바디는, 바람직하게는 520℃ 이상 최대 560℃까지의 온도로 1 내지 60분, 바람직하게는 5 내지 30분 동안 가열 후에, 40 N/㎟ 이상, 바람직하게는 50 N/㎟ 이상, 특히 80 N/㎟ 이상, 바람직하게는 80 N/㎟ 내지 150 N/㎟의 항복 강도를 갖는 경금속, 특히 알루미늄 합금을 포함한다. 발명자는 놀랍게도, 경금속, 특히 알루미늄, 바람직하게는 알루미늄 합금이 전술한 특성들이 있는 경우에만 밀봉, 특히 기밀 밀봉 압축 유리화를 위해 충분한 압축을 제공한다는 사실을 발견했다. 항복 강도로 인해 0.5 중량% 이상, 바람직하게는 1 중량% 이상, 특히 2.5 중량% 이상, 최대 8 중량%까지, 바람직하게는 최대 5.0 중량%까지의 Mg 분율을 갖는 알루미늄 합금이 특히 바람직하다. 4.0~4.9 중량%의 Mg, 0.4~1 중량%의 Mn 및 0.05~0.25 중량%의 Cr을 갖는 알루미늄 합금이 특히 바람직하다. 하우징의 개구에 삽입되는 경금속으로 이루어진 베이스 바디 내로 유리화가 이루어질 수 있다. 대안으로서, 도체를 하우징의 개구 내로 직접 유리화하는 것이 가능하다. 그러한 경우에, 하우징은 바람직하게 경금속, 특히 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진다.
명시된 높은 Mg 분율을 갖는 선택된 알루미늄 합금에 의해, 유리화 시 온도 처리 후에도 충분한 강성 재료가 제공되며, 상기 재료는 냉각 후에도, 예를 들어 유리화 후에도 너무 심하게 연화되지 않으며, 압축 유리화를 위한 충분히 높은 압축을 제공하여, 영구적으로 기밀 밀봉된 피드스루가 얻어진다. 본 발명에서 기밀 밀봉이란, 압력 차가 1 bar 일 때 헬륨 누출률이 1 · 10 -8mbar-l/sec보다 낮은 것을 의미한다.
압축 유리화 시 베이스 바디의 재료는 유리 또는 유리 세라믹 재료에 압축 응력을 가한다. 이를 보장하기 위해, 베이스 바디의 경금속, 특히 알루미늄 합금의 열 팽창 계수는 기능 부재, 특히 도체가 유리화되는 유리 및/또는 유리 세라믹 재료의 열 팽창 계수보다 크게 선택된다.
압축 유리화는, 높은 기계적 강도, 특히 기계적으로 견고한 유리화에 기밀 밀봉력이 제공되는 장점을 갖는다. 본 출원에서 본 발명과 관련한 밀봉력, 특히 기밀 밀봉력은, 압력차가 1 bar일 때 헬륨 누출률이 10-8mbar-l/sec 미만인 것을 의미한다. 특히 본 발명에 의해 전술한 헬륨 누출률을 달성하게 하는 기밀 밀봉 유리화가 제공된다. 압축 유리화를 얻기 위해, 유리 또는 유리 세라믹 재료의 열 팽창 계수는 베이스 바디의 열 팽창 계수와 다르다. 베이스 바디의 재료의 열 팽창 계수는 예를 들어 18·10-6/K 내지 30·10-6/K이고, 유리 및/또는 유리 세라믹 재료의 경우는 15·10-6/K 내지 25·10-6/K이고, 베이스 바디의 재료의 열 팽창 계수는 유리 및/또는 유리 세라믹 재료의 열 팽창 계수보다 크게 선택된다.
압축 유리화 외에도 한편으로는 베이스 바디의 금속과 다른 한편으로 유리 및/또는 유리 세라믹 재료의 화학적 호환성은 영구적으로 안정하고 부하를 견딜 수 있는 피드스루의 형성을 위해 중요하다. 대부분의 피드스루에서, 경계면 영역에서 베이스 바디의 금속과 피드스루의 유리 및/또는 유리 세라믹 재료 사이의 화학적 결합력은 유리화 및 전체 피드스루의 안정성에 기여할 수 있는 것으로 추측된다. 원칙적으로 베이스 바디의 금속의 성분들은 적어도 경계면 영역에서 피드스루의 유리 및/또는 유리 세라믹 재료 내로 확산될 수 있다. 확산된 성분들은 화학적 결합력을 낮출 수 있고 및/또는 심지어 유리 구조체를 불안정하게 만들 수 있어서, 피드스루의 파괴가 발생할 수 있다.
첨가제로서 Mn 및/또는 Mg 및/또는 Si 및/또는 Zr을 함유하는 알루미늄 합금이 베이스 바디용 알루미늄 합금으로서 사용되는 경우에 특히 바람직하다. 합금, 특히 알루미늄 합금이 총 2 내지 10 중량%, 특히 3 내지 8 중량%, 특히 바람직하게는 4 내지 6 중량%의 첨가제를 포함하는 경우에, 특히 바람직하다. 알루미늄 합금으로서 4.5 중량%의 Mg 및 0.7 중량%의 Mn을 포함하는 Al 5083이 매우 바람직하다. 알루미늄 내 첨가제, 특히 Mg 및 Mn은, 장시간에 걸쳐 고온의 온도 작용 시에도 합금이 연화되지 않고, 알루미늄 합금이 충분한 강도를 갖는 것을 담당한다. 이는, 유리화 시에 가열 후에도 유리 재료에 충분한 압축이 가해질 수 있고 따라서 피드스루의 밀봉력이 보장되는 것을 보장한다. 발명자는, 이러한 재료들이 또한 통상적으로 사용되는 유리 및/또는 유리 세라믹 재료와 전술한 호환성을 갖는다는 것을 파악하였다.
기능 부재를 수용하는 전술한 베이스 바디가 특히 용접에 의해, 주변의 하우징에 결합되어야 하는 경우, 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 유리화부를 갖는 베이스 바디가 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 하우징 내로 용접되어야 하고 알루미늄 합금이 Mg 등과 같이 다양한 첨가제를 포함하는 경우에, 문제가 발생한다. 다양한 알루미늄 합금의 용접은 종종 균열을 일으킨다. 무균열 및 높은 기밀 밀봉력은 달성하기 어렵다. 발명자는, 합금 내 Mg 분율 또는 Si 분율이 감소하여 1.5 중량% 미만인 경우, 균열 형성의 확률이 크게 증가한다는 것을 발견했다. 균열 형성은 용접 시 다양한 구성부들의 상이한 경화 온도에 의한 경화 과정에 기인한다. 이를 방지하기 위해, Si, Mn, Mg 또는 Zr과 같은 충전 물질은 용접되는, 적어도 하우징 및/또는 베이스 바디의 영역에 도입될 수 있다. 결과적으로, 용접 영역에서 균열 형성이 최소화될 수 있다. 양호한 용접 가능성을 위해 3 중량% 이상의 높은 Mg 분율을 갖는 알루미늄 합금이 특히 바람직하다. 발명자는 높은 강도에 대한 요구 및 양호한 용접 가능성을 모두 충족하는 알루미늄 합금으로서 4.5 중량%의 Mg 및 0.7 중량%의 Mn을 갖는 Al 5083 알루미늄 합금을 발견하였지만, 이에 제한되지 않는다. 충전 물질은 또한 용접 촉진 재료라고도 할 수 있다. 바람직하게 합금 성분들, 특히 Mg 및/또는 Si 및/또는 Zr 및/또는 Mn을 포함하는 알루미늄 합금 형태의 첨가제 또는 용접 촉진 재료를 포함하는 경금속으로 적어도 부분적으로 이루어진 베이스 바디에 대해, 본 발명의 제 2 양상에 따라 이러한 재료들의 경우 경금속, 바람직하게는 알루미늄, 특히 초고순도 알루미늄과의 양호한 용접 가능성이 달성된다는 것이 밝혀졌다. 알루미늄 합금의 Mg 분율이 2 내지 10 중량%, 특히 3 내지 8 중량%, 특히 바람직하게는 4 내지 6 중량%일 때, 특히 양호한 용접 가능성이 달성된다.
경금속, 예를 들어 알루미늄으로 이루어진 제 1 바디가 첨가제 또는 용접 촉진 재료를 갖는 경금속으로 이루어진 제 2 바디에 연결되는 경우, 제 1 재료와 제 2 재료 모두가 연결부의 영역에서 용융되어, 제 1 재료와 제 2 재료의 혼합물이 형성된다. 바람직하게는, 연결부의 영역에서 용접 촉진 재료의 분율은 제 2 베이스 바디에서의 분율에 비해 낮다. 따라서 연결부의 영역의 재료 조성물은 개별 결합 파트너의 재료 조성물과 다르다. 경금속으로 이루어진 2개의 바디의 연결이 바람직하고, 이 경우 제 1 바디는 경금속이고 제 2 바디는 특히 합금 성분 형태의 용접 촉진 재료를 포함하는 경금속이므로, 제 1 바디와 제 2 바디 사이에 용접 연결부가 형성되면, 용접 연결부 내에 제 1 바디의 용융된 재료 및 제 2 바디의 용융된 재료로 인해 혼합물이 존재하고, 혼합물 내 용접 촉진 재료의 함량은 제 2 구성부 내의 용접 촉진 재료의 함량보다 낮다. 베이스 바디가 두께를 갖는 적어도 하나의 플랜지를 포함하고 플랜지 내 첨가제 또는 용접 촉진 재료의 분율, 특히 Mg 분율은, 특히 플랜지의 두께에 대해 조정 가능한 경우에, 특히 바람직하다. 반대로, 플랜지의 두께를 첨가제 또는 용접 촉진 재료의 분율애 대해 조정할 수도 있다.
놀랍게도, 용접 촉진 재료 또는 첨가제를 포함하는 경금속, 예를 들어 Mn 및/또는 Mg 및/또는 Si 및/또는 Zr을 포함하는 알루미늄 합금을 사용함으로써, 2개의 상이한 성분, 예를 들어 알루미늄 및 Mn 및/또는 Mg 및/또는 Si 및/또는 Zr을 포함하며 알루미늄 합금으로 이루어진 다른 알루미늄은 균열 없이 서로 용접될 수 있다. 무균열 용접은 1 · 10 -8 mbar-1/sec 보다 작은 헬륨 누출률을 갖는 기밀식 밀봉 연결부를 제공한다.
또한, 놀랍게도, Mn 분율 및/또는 Mg 분율 및/또는 Si 분율 및/또는 Zr 분율이 1.5 중량% 이상인 경우, 바람직하게는 2 중량% 이상인 경우, 알루미늄 합금과 알루미늄의 미세 균열이 없는 연결이 달성되는 것을 발견하였다. Mn 분율 및/또는 Mg 분율 및/또는 Si 분율 및/또는 Zr 분율이 1.5 중량% 미만이면, 미세 균열이 현저히 증가한다. 미세 균열은 용접 시 상이한 성분들의 상이한 경화 온도에 따른 경화 과정에 기인한다. 용접부의 영역 내 Mg 및/또는 Mn 및/또는 Si 및/또는 Zr의 분율은, 미세 균열이 발생하지 않도록 조절되는 경우, 특히 바람직하다. 첨가제 또는 용접 촉진 재료에 대한 상한치는 10 중량%, 바람직하게는 8 중량%, 특히 6 중량%이다. 2개의 구성부, 예를 들어 각각 경금속으로 이루어진 베이스 바디와 하우징의 연결 시 베이스 바디 내에 또는 베이스 바디가 삽입되는 하우징 내에도 첨가제 또는 용접 촉진 재료가 있을 수 있다. 전술한 양호한 용접 가능성은, 바람직하게 경금속, 특히 알루미늄, 바람직하게는 초고순도 알루미늄으로 이루어진 구성부, 특히 하우징 컴포넌트가 개구 내에 유리 베이스 바디를 수용할 때, 특히 중요하며, 이 경우 베이스 바디는 유리화부와 함께 바람직하게 개구를 폐쇄한다. 하우징 컴포넌트가 베이스 바디의, 특히 돌출부, 바람직하게는 플랜지의 부분을 수용하기 위한 컷 아웃 또는 카운터 플랜지를 갖는 경우에, 베이스 바디와 구성부, 특히 하우징 컴포넌트의 연결에 특히 바람직하다. 바람직하게는, 카운터 플랜지는 하우징 컴포넌트의 두께에 비해 감소된 두께를 갖는다. 하우징 컴포넌트의 카운터 플랜지는 바람직하게 스탭 보어의 형태로 구현된다. 이러한 기하학적 형상은 하우징 컴포넌트의 엠보싱 가공 및/또는 다른 적절한 방법에 의해 생성될 수 있다. 또한, 해당하는 방법들의 조합도 가능하다. 실시예에서, 카운터 플랜지는 도체에 대해 실질적으로 수직으로 연장되는 제 1 경계면을 가지며, 특히 베이스 바디의, 특히 돌출부 또는 플랜지의 부분은 도체에 대해 실질적으로 수직으로 연장되는 제 2 경계면을 갖는다. 제 1 및 제 2 경계면은 서로 직접 맞은 편에 놓이고 및/또는 서로 연결되며, 바람직하게는 베이스 바디의 돌출부 또는 플랜지 내로 하우징 컴포넌트의 카운터 플랜지가 바람직하게 L형태로 맞물린다. 바람직하게는 제 1 및 제 2 경계면은 연결되고, 바람직하게는 견고하게 연결되고, 특히 기밀 밀봉 방식으로 연결된다. 연결은 예를 들어 용접에 의해, 바람직하게는 레이저 용접에 의해 이루어진다. 그 결과 하우징 컴포넌트와 베이스 바디 사이의 용접 연결부가 얻어진다. 베이스 바디와 하우징 컴포넌트의 경계면들의 설계에 따라, 용접, 특히 레이저 용접은 겹치기 및/또는 맞대기 용접이다. 2 내지 10 중량%의 Mg 및/또는 Mn 및/또는 Si 및/또는 Zr 분율을 갖는 알루미늄 합금을 사용함으로써, 베이스 바디와 하우징 컴포넌트의 미세 균열이 없는 용접 연결부가 제공된다. 특히 베이스 바디의 플랜지 또는 돌출부와 같은 베이스 바디의 부분을 수용하기 위한 카운터 플랜지 또는 컷 아웃을 갖는 구성부, 특히 하우징 컴포넌트의 설계에 의해, 경제적이고 확실한 방식으로 하우징 컴포넌트 내로 베이스 바디를 결합할 수 있고, WO 2012/110242 A4 호에서처럼 가압 끼워 맞춤은 불필요하다. 또한, 베이스 바디의 돌출부 또는 플랜지를 수용하는 카운터 플랜지 또는 컷 아웃의 제시된 배치에 의해, 표면들이 갭 없이 서로 연결되는 것이 가능하다. 베이스 바디와 하우징 컴포넌트의 영역은 중첩되며, 하우징 컴포넌트의 재료 및/또는 베이스 바디의 재료에 의해 용접된다. WO2012/1102242 A4 호에 공개된 맞대기 연결과 달리, 베이스 바디와 하우징 컴포넌트는 더 작은 레이저 에너지에 의해 서로 연결될 수 있고, 이 경우 더 좁은 레이저 시임이 실현될 수 있고 및/또는 레이저 시임의 흔적은 특히 정확한 위치 설정을 필요로 하지 않는다. 따라서 레이저 에너지의 양은 실질적으로 용접되는 재료 및 재료의 두께에 의해 영향을 받는다.
베이스 바디와 베이스 바디를 수용하기 위한 하우징 컴포넌트가 용접 영역에서 맞대기 용접에 의해 하우징 컴포넌트에 연결되는 경우, 용접 영역은 위치(P1, P2)에서 베이스 바디의 제 1 부분과 하우징 컴포넌트의 제 2 부분을 포함한다. 용접 영역의 위치(P1, P2)가 베이스 바디 및/또는 하우징 컴포넌트의 알루미늄 합금의 Mg 및/또는 Si 및/또는 Zr 분율에 따라서 선택되는 경우에, 특히 바람직하다. 또한, 용접 영역들은 깊이(T1, T2)에 의해 특징되고, 용접 영역들의 깊이(T1, T2)는 알루미늄 합금의 Mg 분율 및/또는 Si 분율 및/또는 Zr 분율에 따라서 선택된다.
베이스 바디가 플랜지 또는 돌출부를 가지며 하우징 컴포넌트가 컷 아웃 또는 카운터 플랜지를 갖는 경우, 베이스 바디는 겹치기 용접에 의한 제 1 용접 영역에서 그리고 맞대기 용접에 의한 제 2 용접 영역에서 하우징 컴포넌트에 연결될 수 있다. 이러한 경우에, 맞대기 용접 시 제 2 용접 영역은 베이스 바디 및/또는 하우징 컴포넌트의 알루미늄 합금의 Mg 분율에 따라 위치(P1, P2)를 갖는다.
하우징 컴포넌트의 컷 아웃 또는 카운터 플랜지가 도체에 대해 실질적으로 수직으로 연장되는 제 1 경계면을 갖고, 베이스 바디의, 특히 플랜지 또는 돌출부의 부분이 도체에 대해 실질적으로 수직으로 연장되는 제 2 경계면을 갖고, 제 1 및 제 2 경계면이 서로 맞은 편에 놓이는 경우에, 특히 바람직하다. 이는 특히 하우징 컴포넌트 내의 스탭 보어에 의해 달성될 수 있다. 이 경우, 용어 스텝 보어는, 제조를 위해 실제로 절삭 가공에 의해 드릴링되는 것이 아니라, 소정의 구조를 제조하기 위한 비절삭 방법, 예를 들어 엠보스 가공 및/또는 성형을 의미한다.
특히 바람직하게, 베이스 바디의 돌출부 또는 플랜지의 재료 두께와 스탭 보어의 깊이는, 베이스 바디 및 하우징 컴포넌트의 표면들이 서로 정렬되도록 선택될 수 있다. 플랜지 또는 돌출부의 두께와 베이스 바디의 플랜지에 결합되는 하우징 컴포넌트의 컷 아웃 또는 카운터 플랜지의 두께는 특히 필요한 에너지 및 베이스 바디 내로 열 도입을 결정한다. 카운터 플랜지의 두께에 대한 플랜지의 두께의 두께 비율은 재료들의 전술한 선택 외에 용접 파라미터를 결정한다. 베이스 바디 상의 플랜지의 두께가 카운터 플랜지의 50% 내지 100%, 바람직하게는 70% 내지 80%이고, 특히 바람직하게 플랜지의 두께는 카운터 플랜지의 두께의 100%이면, 즉 베이스 바디 상의 플랜지와 하우징의 카운터 플랜지 또는 컷 아웃이 동일한 두께를 가지면, 특히 바람직하다. 바람직하게는, 하우징과 베이스 바디의 재료들은 서로 상이할 수 있다. 특히, 플랜지 또는 카운터 플랜지의 두께를 재료의 첨가제 또는 용접 촉진 재료, 예를 들어 베이스 바디의 재료에 대해 조정하는 것이 가능하다. 반대로, 플랜지 또는 카운터 플랜지의 두께는 재료의 첨가제 또는 용접 촉진 재료에 대해 조정될 수 있다.
용접 공정 시 발생하는 열을 방산하고 베이스 바디와 하우징 컴포넌트를 열적 및 기계적으로 릴리프 하기 위해, 베이스 바디는 본 발명의 제 3 양상에 따라 적어도 2개의 홈 또는 리세스, 특히 서로 간격(A)을 갖는 2개의 원주 방향 홈 또는 리세스를 갖는다. 홈에 의해 베이스 바디를 통과하는 열 흐름이 감소하고 및/또는 도체의 축에 대해 수직 방향으로 베이스 바디의 기계적 부하가 방지되는데, 그 이유는 베이스 바디는 도체의 축에 대해 수직 방향으로 변형 가능하고, 바람직하게는 가역적으로 변형 가능하기 때문이다. 홈 대신에 복수의 그루우브가 제공될 수도 있고, 상기 그루우브들은 바람직하게 서로 인접하게 형성된다.
서로 간격(A)을 갖는 적어도 2개의 홈을 포함하는 베이스 바디의 형상으로 인해, 특히 열 흐름은 예를 들어 베이스 바디의 외측면으로부터 내측면을 향해 감소하거나 또는 심지어 거의 완전히 차단된다. 이로써 예를 들어 베이스 바디의 외측면에서 유리화가 이루어지는 베이스 바디의 내측면으로 레이저 용접으로 인한 열 도입이 거의 방지된다. 이는 다시 유리 및/또는 유리 세라믹 재료 내로 응력, 특히 유리화에 작용하여 유리 재료로의 압축을 감소시키는 인장 응력이 도입되지 않는 것을 야기한다. 압축은 인장 응력에 의해 감소하지 않기 때문에, 유리화부의 밀봉력이 보장된다. 또한, 2개의 홈은, 베이스 바디가 변형될 수 있는 것을 가능하게 한다. 이로 인해 유리 또는 유리 세라믹 재료에 전달되는 기계적 부하는 효율적으로 저지될 수 있다.
핀의 축에 대해 수직 방향으로 베이스 바디의 기계적 부하가 방지되도록 그리고 핀의 축이 실질적으로 틸팅되지 않도록, 적어도 2개의 홈 또는 리세스가 설계되는 경우에 특히 바람직하다.
예를 들어 하우징에 베이스 바디를 간단하게 연결하기 위해, 베이스 바디는 스탭 형으로, 베이스 바디의 돌출부 또는 플랜지의 영역에서 두께(D3)를 갖도록 형성되고, 이 경우 바람직하게는 플랜지의 영역에 적어도 하나의 제 1 홈 또는 리세스가 제공된다. 베이스 바디가 서로 간격(A)을 갖는 2개의 원주 방향 홈 또는 리세스를 가지며, 상기 홈 또는 리세스에 의해 베이스 바디를 통과하는 열 흐름이 감소하는 경우에 특히 바람직하다. 바람직하게는 상기 간격(A)은 0.1mm 내지 1mm, 바람직하게는 0.1mm 내지 0.5mm이다. 간격(A)을 선택함으로써, 외측면으로부터 내측면으로 베이스 바디를 통과하는 열 흐름의 크기와 바람직하게 또한 홈의 기계적 릴리프 기능이 조절될 수 있다. 이로써 열 도입을 조절하는 것이 가능하다. 조합되어 및/또는 대안으로서 제공된 열 도입을 조절하기 위한 다른 추가의 가능성은, 원주 방향 홈 또는 리세스의 깊이(T1, T2)의 선택이다.
홈에 대한 대안으로서, 나란히 배치된 다수의 그루우브가 제공될 수도 있다.
제 1 및 제 2 홈 또는 나란히 배치된 그루우브들의 제 1 및 제 2 시퀀스가 플랜지 또는 돌출부의 영역에서 베이스 바디의 두께(D3)의 절반보다 큰 깊이(T1, T2)를 가지면, 바람직하다. 플랜지의 서로 맞은 편에 놓인 측면, 즉 표면에 나란히 배치된 그루우브들의 시퀀스 또는 홈이 형성되는 경우, 베이스 바디의 서로 맞은 편에 놓인 표면에 삽입된 제 1 및 제 2 홈 또는 리세스의 깊이(T1, T2)는, 베이스 바디의 횡단면에서 볼 때 홈 및/또는 그루우브의 최대 깊이와 교차하면 바람직하다. 이는 특히, 적어도 하나의 홈 및/또는 그루우브의 시퀀스가 플랜지의 두께의 절반보다 깊다는 것을 의미한다. 이 경우, 플랜지의 영역에 적어도 하나의 홈 및/또는 그루우브의 시퀀스가 배치된다. 바람직하게는, 적어도 2개의 홈 및/또는 그루우브의 시퀀스가 플랜지의 두께의 절반보다 깊다. 베이스 바디의 횡단면을 고려할 때, 이러한 배치 시, 이로 인해 스프링 방식의 구조가 형성되고, 상기 구조는 용접 시 유리 및/또는 유리 세라믹 재료에 작용하는, 열 팽창에 의해 야기된 힘을 효과적으로 저지하는 것이 입증된다.
전술한 바와 같이, 베이스 바디는 적어도 2개의 홈 또는 리세스, 특히 원주 방향 홈을 포함한다. 원주 방향 홈은 바람직하게 연속해서 베이스 바디 둘레를 둘러싼다. 베이스 바디의 릴리프는 홈을 통해, 베이스 바디에서 재료가 의도대로 약화됨으로써 제공된다. 베이스 바디가 피드스루의 방향에 대해 수직으로 변형 가능하고 스프링 같은 특성을 갖도록 하기 위해, 본 발명의 베이스 바디는 2개의 원주 방향 홈을 포함하고, 이 경우 제 1 홈은 베이스 바디 표면에 삽입되고, 제 2 홈은 제 2 베이스 바디 표면에 삽입되며, 제 1 및 제 2 베이스 바디 표면은 서로 맞은 편에 놓인다. 이는 특히, 본 발명에 따른 하우징을 제조할 때 용접 시에는 물론 완성된 부품의 작동 중에도 발생할 수 있는 베이스 바디의 재료의 열 팽창 시 베이스 바디가 스프링 형태로, 특히 아코디언 형태로, 바람직하게 가역적으로 변형될 수 있는 장점을 갖는다. 이러한 스프링 형태의, 특히 아코디언 형태의 변형에 의해, 절연 재료, 특히 유리 및/또는 유리 세라믹 재료에 대한 기계적 부하가 특히 효율적으로 저지될 수 있다. 특히 바람직하게 변형의 이러한 형상에 의해 도체의 축의 틸팅도 대부분 방지된다.
홈 형상 대신에 릴리프 수단으로서 나란히 배치된 그루우브의 시퀀스가 제공될 수도 있다. 이러한 그루우브는 베이스 바디의 재료 내의 소위 분화구형 구멍이고, 상기 분화구형에서 베이스 바디의 재료가 약화된다. 특히, 그루우브는 분화구형, 원통형, 피라미드형 또는 임의의 중간 형태 및/또는 이들 형태의 조합으로 제공될 수 있다. 홈에 대해 기술된 모든 구현 형태 및/또는 효과는 그루우브의 시퀀스에도 적용된다.
제 1 홈과 제 2 홈이 서로 이격되어 간격(A)을 갖는 경우에, 특히 바람직하다. 바람직하게는 간격(A)은 0.1mm 내지 1.0mm, 바람직하게는 0.1mm 내지 0.5mm이다. 일반적으로 리세스라고도 할 수 있는 2개의 홈이 베이스 바디에 제공되면, 제 2 홈은, 용접 영역에 대해 이격되도록 베이스 바디 내에 배치되고, 즉 바람직하게 제 2 홈은 도체가 유리화되는 베이스 바디의 영역에 배치되는 한편, 제 1 홈은 용접 영역에 가깝게 배치된다. 본 발명의 3개의 모든 양상을 고려할 때, 하우징 내로 기밀 밀봉 피드스루가 제공되고, 즉 먼저, 충분한 강도가 제공되도록 베이스 바디의 재료가 선택되고, 이는 재료 선택에 따라서 소정의 범위의 항복 강도로 표시되며, 그리고 나서 베이스 바디는 용접에 의해 특정한 재료 조합을 갖는 하우징에 연결되고, 이 경우 균열 형성 및 원주 방향 홈에 의해 용접 시 바람직하지 않은 열 도입이 방지된다.
하우징 컴포넌트의 두께가 베이스 바디의 유리화 길이보다 훨씬 얇은 경우에, 기밀 밀봉 피드스루의 다른 장점들이 달성된다. 그러한 경우에, 알루미늄, 특히 초고순도 알루미늄으로 이루어진 매우 가볍고 얇은 하우징이 구현될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 도체 재료를 위한 충분한 유리화 길이가 제공된다. 하우징 컴포넌트가 두께(D1)를 가지며 베이스 바디가 두께(D2)를 가지면, 특히 바람직하고, 베이스 바디(D2)의 두께는 실질적으로 유리화 길이에 상응하고, 두께(D1)에 대해, 두께(D2)의 20% 내지 80%의 범위가 적용된다. 두께(D1, D2)는 각각 플랜지 또는 카운터 플랜지 외부의 영역에서 측정된다.
도체, 특히 핀형 도체가 유리화되는 추가 베이스 바디를 이용해서 하우징부를 통한 피드스루의 형성 시, 피드스루를 미리 제조하는 것이 가능하다. 이는 특히, 핀 재료가 베이스 바디 내로 유리화된 후에 하우징 컴포넌트, 특히 배터리 셀 내에 혼입되는 것을 의미한다. 베이스 바디는 관련 제조 기술과 피드스루의 형태 및 하우징 컴포넌트의 제조 기술과 형태에 최적화되어 설계될 수 있다. 예를 들어 노(furnace)에서 전체 하우징 컴포넌트가 가열되지 않아도 되고, 훨씬 더 작은 치수를 갖는 베이스 바디만이 가열되면 되기 때문에, 특히 예비 제조에 의해 하우징 컴포넌트 내로 직접 유리화하는 경우보다 훨씬 작은 가열 장치가 사용될 수 있다. 또한, 베이스 바디와 도체, 특히 실질적으로 핀형 도체로 피드스루의 예비 제조가 가능한 이러한 실시예는, 1단계 공정에서, 예를 들어 하우징 컴포넌트의 냉간 경화 가능성을 이용하여, 하우징 컴포넌트의 개구 내로 피드스루의 저렴한 삽입을 가능하게 한다. 구체적으로 이는, 먼저 하우징 컴포넌트, 예를 들어 커버 내로 개구가, 예를 들어 펀칭에 의해 도입되는 것을 의미한다. 하우징은 가열되지 않기 때문에, 냉간 경화된다. 이와 달리 베이스 바디는 연질인데, 그 이유는 베이스 바디는 유리 또는 유리 세라믹 재료와 함께 핀형 도체의 유리화 시 가열되기 때문이다. 이로 인해, 특히 피드스루의 영역에 구조적으로 고정된 배터리 셀 하우징이 제조될 수 있는 것이 가능한데, 그 이유는 예를 들어 하우징 컴포넌트 내로 직접 유리화와 달리 하우징 컴포넌트, 특히 커버부의 냉간 경화의 손실은 발생하지 않기 때문이다. 다른 장점은 유리화가 이루어지는 베이스 바디와 달리 하우징 컴포넌트의 재료 두께가 훨씬 작게 선택될 수 있다는 것이다. 예를 들어 하우징 컴포넌트의 재료 두께는 1.5 mm 이하일 수 있는 한편, 베이스 바디는 강도를 이유로 2.0mm의, 특히 3.0mm 이상의 두께를 갖는다. 하우징 또는 하우징 컴포넌트의 재료 두께(D1)는 바람직하게는 1mm 내지 3mm, 바람직하게는 1.5mm 내지 3mm이고, 베이스 바디의 두께(D2)는 2mm 내지 6mm, 바람직하게는 2.5mm 및 5mm이다. 이 경우 베이스 바디의 두께(D2)는 하우징 또는 하우징 컴포넌트의, 특히 피드스루가 삽입되는 배터리 또는 커패시터 커버의 재료 두께에 대해 항상 조정되어 선택된다. 직접 유리화 시 그와 달리 불필요하게 큰 재료 두께는 요구되지 않을 것이다. 이때 두께(D2)는 유리화 길이(EL)에 상응한다.
베이스 바디를 갖는 피드스루의 실시예의 다른 장점은 베이스 바디와 하우징 컴포넌트의 재료가, 특히 재료 품질 및 합금의 선택과 관련하여 다르게 선택될 수 있다는 것이다. 따라서 재료 조합에 따라 하우징 컴포넌트를 위한 알루미늄, 특히 초고순도 알루미늄이 바람직하게 2 내지 10 중량 %의 Mg 및/또는 Si 및/또는 Zr의 분율을 갖는 알루미늄 합금으로 이루어진 베이스 바디 내로 도입되면, 균열 없는 용접이 달성된다. 피드스루는 용접, 납땜, 압입, 플랜징 또는 가열 수축 끼워맞춤에 의해 기밀 밀봉 방식으로 하우징 컴포넌트 내의 베이스 바디에 연결될 수 있다. 예를 들어 용접에 의해 피드스루를 하우징 컴포넌트에 연결할 때, 유리 또는 유리 세라믹 재료의 손상을 방지하기 위해, 온도 상승은 가급적 낮아야 한다. 이 경우, 전술한 바와 같이, 베이스 바디의 재료가 바람직하게 2 내지 10 중량%의 Mn 및/또는 Mg 및/또는 Si 및/또는 Zr 분율을 갖는 알루미늄 합금인 경우에 바람직하다. 이로 인해 균열이 방지되고 기밀 밀봉력이 달성된다. 본 출원에서, 기밀 밀봉이란 헬륨 누출률이 1 · 10-8 mbar1/sec 미만인 것을 의미한다. 다단계 공정에서 피드스루를 위해 플라스틱 밀봉부가 제공되어야 하는 선행 기술과 달리, 본 발명에 따른 피드스루 부품과 하우징 컴포넌트의 기밀 밀봉 연결부는 단일의 간단한 단일 공정 단계에서 형성될 수 있다.
또한, 하우징 컴포넌트의 재료와 관련해서도 베이스 바디의 선택이 이루어질 수 있고, 이는 에지 디자인 및 재료 경도와 관련되고, 특히 하우징을 폐쇄하기 위한 방법과도 관련된다. 배터리 셀의 하우징이, 예를 들어 알루미늄, 초고순도 알루미늄으로 이루어지는 경우, 균열 형성의 방지를 위해, 베이스 바디의 재료로서 Mn 및/또는 Mg 및/또는 Si 및/또는 Zr을 포함하는 알루미늄 합금이 선택되면 바람직하다.
또한, 배터리 셀의 하우징의 하우징 컴포넌트 내의 피드스루에 추가하여 다른 기능, 예를 들어 안전 밸브 및/또는 배터리 충전 개구를 도입하는 것도 가능하다.
Mg 및/또는 Si 및/또는 Zr을 포함하는 전술한 알루미늄 합금에 추가하여, 하우징 컴포넌트 및/또는 베이스 바디, 바람직하게는 실질적으로 링형 베이스 바디는 재료로서 금속, 특히 경금속, 예를 들어 티타늄, 티타늄 합금, 마그네슘, 마그네슘 합금 AlSiC뿐만 아니라, 강, 스테인리스 강 또는 특수강을 포함할 수 있다. 티타늄 합금으로서 예를 들어 Ti6246 및/또는 Ti6242가 사용될 수 있다. 티타늄은 생체 적합 재료이기 때문에, 예를 들어 보철학과 같은 의료 응용 분야에 사용된다. 마찬가지로 이것은 특수한 강도, 내구성 및 낮은 중량으로 인해, 예를 들어 화학적 분석 또는 합성, 발전 설비, 속도 경기뿐만 아니라 항공 우주 분야와 같은 특수 용도에 종종 사용된다.
핀형 도체가 전기 화학 셀 또는 배터리 셀의 음극에 접속되는 경우 핀형 도체를 위해 특히 구리(Cu) 또는 구리 합금이 사용되고, 도체, 특히 핀형 도체가 양극에 접속되는 경우 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금이 사용된다. 핀형 도체의 다른 재료는 마그네슘, 마그네슘 합금, 구리 합금, CuSiC, AlSiC, NiFe, 구리 코어, 즉 구리 코어를 갖는 NiFe 재킷, 은, 은 합금, 금, 금 합금 및 코발트 철 합금일 수 있다.
알루미늄 또는 알루미늄 합금으로서 2 내지 10 중량%, 특히 3 내지 8 중량%, 바람직하게는 4 내지 6 중량%의 Mn 분율 및/또는 Mg 분율 및/또는 Si 분율 및 Zr 분율을 갖는 알루미늄 합금이 고려된다. 특히 베이스 바디를 위해 Mg 및/또는 Si 및/또는 Zr을 포함하는 알루미늄 합금이 사용된다. 하우징을 위해 이러한 원소를 포함하지 않는 알루미늄이 바람직하게 사용된다. 이러한 원소가 없는 알루미늄의 단점은, 가열 시 재료는 연질이 되기 때문에, 금속 핀이 유리화되는 베이스 바디에 적합하지 않다. 유리화 시 가열 중에 연화로 인해, 유리 재료를 둘러싸는 금속, 특히 알루미늄은, 밀봉 피드스루를 제공하기 위해, 유리 재료에 대한 필수적인 압축을 적용할 수 없다. 유리화 시, 바람직하게는 1 분 내지 60분의 장시간 동안 바람직하게는 520℃ 내지 560℃의 온도로 가열이 이루어진다.
균열 형성이 확실하게 방지되도록, 용접 촉진 재료의 충분히 높은 분율 및 40 N/㎟ 내지 150 N/㎟의 항복 강도를 갖는 가능한 알루미늄 합금이 하기 표 1a 및 1b에 제시된다:
[표 1a]
유리화를 위한 알루미늄 합금 및 용접 가능성
Figure pct00001
[표 1b]
유리화를 위한 알루미늄 합금
Figure pct00002
표 1a 및 1b에서 결정된 항복 강도에 대한 모든 값은 인장 시험에 의해 결정되었다.
유리화가 이루어질 수 있고 균열 형성 없이 용접 가능성을 보장하는 베이스 바디를 위한 특히 바람직한 재료로서, 발명자는 놀랍게도 알루미늄 합금 5083을 발견했다. 이것은 균열 형성 없이 우수한 용접 가능성뿐만 아니라, 유리화 시 540℃로 가열 후에 합금이 압축 유리화를 위한 충분한 강도를 제공하는 것을 특징으로 한다.
특히 도체를 위한 구리로서 다음이 고려된다:
C0u-PHC 2.0070
Cu-OF 2.0070
Cu-ETP 2.0065
Cu-HCP 2.0070
Cu-DHP 2.0090.
본 출원에서 경금속이란 5.0kg/dm3 미만의 비중을 갖는 금속을 의미한다. 특히, 경금속의 비중은 1.0kg/dm3 내지 3.0kg/dm3이다.
경금속이 또한 도체, 예컨대 핀형 도체 또는 전극 연결 부품을 위한 재료로서 사용되는 경우, 경금속은 또한 5 · 106S/m 내지 50 · 106S/m의 비전도도에 의해 특징된다. 압축 유리 피드스루에서 사용 시, 20℃ 내지 300℃의 열 팽창 계수 α는 또한 18· 10-6/K 내지 30·10-6/K이다.
일반적으로 경금속은 350℃ 내지 800℃의 용융 온도를 갖는다.
바람직하게는, 베이스 바디는 링형 베이스 바디로서, 바람직하게는 원형으로는 물론 타원형으로도 형성된다. 특히 타원형은, 하우징 컴포넌트, 특히 피드스루가 삽입되는 개구를 갖는 배터리 셀의 커버부가 좁고 긴 형상을 갖고, 개구에서 핀형 도체와 함께 하우징 컴포넌트를 통과하는 유리 또는 유리 세라믹 재료가 베이스 바디와 핀형 도체 사이에 완전히 도입되는 경우에, 바람직하다. 이러한 실시예는, 실질적으로 핀형 도체 및 실질적으로 링형 베이스 바디로 이루어진 피드스루를 미리 제조하는 것을 가능하게 한다.
바람직하게는 실시예에서, 유리 또는 유리 세라믹 재료로서, 베이스 바디 및/또는 실질적으로 핀형 도체의 용융 온도보다 낮은 융해 온도를 갖는 재료들이 선택된다. 특히 바람직하게 여기에서 낮은 융해 온도를 갖는 유리 또는 유리 세라믹 조성물이 바람직하다. 이러한 특성을 갖는 조성물은 예를 들어 하기 성분들을 포함한다:
P2O5 35~50 몰%, 특히 39~48 몰%
Al2O3 0~14 몰%, 특히 2~12 몰%
B2O3 2~10 몰%, 특히 4~8 몰%
Na2O 0~30 몰%, 특히 0~20 몰%
M2O 0~20 몰%, 특히 12~20 몰%, 여기서 M = K, Cs, Rb일 수 있고,
PbO 0~10 몰%, 특히 0~9 몰%
Li2O 0~45 몰%, 특히 0~40 몰%, 바람직하게는 17~40 몰%
BaO 0~20 몰%, 특히 0~20 몰%, 바람직하게는 5~20 몰%
B12O3 0~10 몰%, 특히 1~5 몰%, 바람직하게는 2~5 몰%이다.
하기 성분들을 포함하는 조성물이 특히 바람직하다:
P2O5 38~50 몰%, 특히 39~48 몰%
Al2O3 3~14 몰%, 특히 2~12 몰%
B2O3 4~10 몰%, 특히 4~8 몰%
Na2O 10~30 몰%, 특히 0~20 몰%
K2O 10~20 몰%, 특히 12~19 몰%
PbO 0~10 몰%, 특히 0~9 몰%
앞에 제시된 유리 조성물은 낮은 융해 온도 및 낮은 Tg에 의해서뿐만 아니라, 배터리 전해질에 대해 충분히 높은 내구성을 갖고, 그러한 점에서 요구되는 장시간 내구성을 보장한다는 사실에 의해 특징된다. 이러한 유리 조성물은 적어도 피드스루의 코어 영역에 특히 바람직하게 도입된다.
바람직한 것으로 제시된 유리 재료들은 공개된 알칼리 인산염 유리보다 훨씬 낮은 총 알칼리 함량을 갖는 안정한 인산염 유리이다.
인산염 유리의 일반적으로 높은 결정화 안정성은, 일반적으로, < 600℃의 온도에서도 유리의 용융이 방해받지 않는 것을 보장한다. 이는, 제시된 유리 조성물이 유리 땜납으로서 사용될 수 있는 것을 가능하게 하는데, 그 이유는 일반적으로 < 600℃의 온도에서도 용융은 방해받지 않기 때문이다.
상기 유리 조성물은 바람직하게, 유리 구조에 혼입된 Li를 포함한다. 이로 인해, 유리 조성물은 예를 들어 에틸렌 카보네이트와 디메틸 카보네이트의 1:1 혼합물을 포함한 1M LiPF6 용액의 Li에 기반하는 전해질을 포함하는 특히 리튬 이온 저장 장치에 적합하다.
저나트륨 또는 무나트륨 유리 조성물이 특히 바람직한데, 그 이유는 Na + > K + > Cs+ 의 순서로 알칼리 이온의 확산이 이루어지고, 따라서 저나트륨 또는 무나트륨 유리는 전해질, 특히 Li 이온 저장 장치에서 사용되는 것과 같은 전해질에 대해 내구성을 갖기 때문이다.
또한, 이러한 유리 조성물은 20℃ 내지 300℃에서 > 14·10-6/K, 특히 15·10-6/K 내지 25 ·10-6/K의 열 팽창 계수(α)를 나타낸다. 제시된 유리 조성물의 추가 장점은, 특히 금속 핀형 도체의 금속 또는 둘러싸는 경금속을 포함한 유리의 융해가 보호 가스 분위기가 아닌 가스 분위기에서도 가능하다는 것이다. 또한, 기존의 방법과 달리, Al 융해를 위해 진공도 불필요하다. 오히려 이러한 융해는 대기 중에서도 이루어질 수 있다. 두 가지 방식의 융해를 위해 보호 가스로서 N2 또는 Ar이 이용될 수 있다. 융해를 위한 전처리로서, 금속, 특히 경금속은 필요에 따라 선택적으로 산화되거나 코팅되는 경우, 세척 및/또는 에칭된다. 공정 중에 1 내지 60분의 유지 시간 동안 0.1 내지 30 K/min의 가열 속도로 300℃ 내지 600℃의 온도가 이용된다.
융해 온도는 본 출원에 공개 내용이 완전히 포함되어 있는, 예를 들어 R. Goerke, K.-J. Leers: Keram.Z.48(1996) 300~305 또는 DIN 51730, ISO 540 또는 CEN/TS 15404 및 15370-1에 따라 설명된, 예를 들어 반구 온도 측정에 의해 결정된다. 본 출원에 공개 내용이 완전히 포함되어 있는 DE 10 2009 011 182 A1 호에 반구 온도의 측정이 설명된다. DE 10 2009 011 182 A1호에 따라 반구 온도는 고온 스테이지 현미경을 사용하여 현미경 방법으로 결정될 수 있다. 이것은 처음에는 원통형인 샘플링 바디가 용융되어 반구형 질량을 형성하는 온도를 나타낸다. 해당하는 전문 문헌에서 알 수 있는 바와 같이, 반구 온도에 대략 logη= 4.6 dPas가 할당될 수 있다. 예를 들어 유리 분말 형태의 무결정화 유리가 용융되고 다시 냉각되어, 경화되면, 일반적으로 동일한 융해 온도에서 다시 용융될 수 있다. 이는 무결정화 유리와의 결합 연결의 경우에, 결합 연결부가 영구적으로 노출될 수 있는 작동 온도는 융해 온도보다 높아서는 안 되는 것을 의미한다. 본원에서 사용되는 유리 조성물은 주로 일반적으로 용융되어 결합될 구성부와 열 작용 하에 결합 연결부를 형성하는 유리 분말로 제조된다. 용융 온도 또는 융해 온도는 일반적으로 대략 유리의 소위 반구 온도의 레벨에 상응한다. 낮은 융해 온도 또는 용융 온도를 갖는 유리는 유리 땜납이라고도 한다. 이러한 경우에 융해 또는 용융 온도 대신에 납땜 온도가 언급된다. 융해 온도 또는 납땜 온도는 반구 온도와 ± 20K 편차를 가질 수 있다.
배터리 하우징 또는 배터리 셀 하우징의 하우징 컴포넌트는 외측면과 내측면을 가지며, 피드스루의 베이스 바디는 하우징 컴포넌트의 내측면 또는 외측면에 특히 예를 들어 용접에 의해 연결되면, 특히 바람직하다.
이를 위해 본 발명에 따라, 베이스 바디가 하우징 컴포넌트의 컷 아웃 또는 카운터 플랜지에 맞물리는 돌출부 또는 플랜지를 갖는 것이 제공된다. 컷 아웃 또는 카운터 플렌지의 영역에서, 베이스 바디는 용접에 의해 하우징 컴포넌트에 연결될 수 있다.
플랜지는 용접 영역에서 플랜지 재료의 Mg 및/또는 Si 및/또는 Zr 함량에 대해 조정 가능한 두께를 갖는다.
베이스 바디와 하우징 컴포넌트 사이의 용접 연결을 위해 다수의 선택 사항이 있다. 하우징 컴포넌트에 돌출부가 없을 경우, 베이스 바디와 하우징 컴포넌트는 맞대기 용접에 의해 서로 연결될 수 있다.
돌출부가 있는 경우, 베이스 바디와 하우징 컴포넌트는 겹치기 용접에 의해 연결될 수 있다. 돌출부의 경우, 겹치기 용접 및 맞대기 용접 모두가 가능할 수도 있다.
레이저 용접 영역의 위치는 결합될 합금, 특히 알루미늄 합금에 대해 조절 가능하고, 이는 특히 용접 영역 내의 Mg 및/또는 Si 및/또는 Zr 함량 및/또는 Mn 함량과 관련된다. 또한, 베이스 바디에서 용접 깊이는, 예를 들어, 용접 영역 내의 Mg 및/또는 Si 및/또는 Zr 함량 및/또는 Mn 함량 및/또는 돌출부의 두께에 대해 가변적으로 조절 가능하다. 전술한 바와 같이, Mg 및/또는 Si 및/또는 Zr 및/또는 Mn 함량은 용접 또는 용접 결합 공정 시 균열 형성을 결정한다. 하우징 컴포넌트 외에, 본 발명은 또한 전기 장치, 특히 저장 장치, 바람직하게는 배터리 셀을 제공한다. 대안으로서, 전기 장치는 또한 커패시터, 특히 수퍼 커패시터일 수도 있다. 하우징은 적어도 하나의 개구를 갖는 적어도 하나의 하우징 컴포넌트를 포함하며, 하우징 컴포넌트의 개구는 적어도 하나의 핀형 도체를 갖는 피드스루를 수용하고, 상기 도체는 베이스 바디 내로 유리화되는 것을 특징으로 한다.
특히 바람직하게 하우징을 갖는 배터리 셀은 리튬 이온 배터리용 배터리 셀이다.
경금속 하우징 내의 피드스루는 여러 분야에서 이용될 수 있다. 예를 들어 배터리 또는 커패시터 또는 수퍼 커패시터용 경금속 하우징이 고려될 수 있다. 그러나 본 발명에 따른 피드스루는 항공 우주 기술 또는 의료 기술에도 사용될 수 있다. 항공 우주 기술에서 이것은 주로 경량 구조 용도를 위한 피드스루와 관련된다. 또한, 의료 기술, 특히 보철학 및/또는 임플란트에서의 사용도 가능하다.
또한, 본 발명은 적어도 하나의 실질적으로 핀형 도체를 갖는 피드스루를 제조하기 위한 방법을 제공하며, 이 방법은 다음 단계를 포함한다:
- 도체, 특히 실질적으로 핀형 도체 및 베이스 바디가 제공되고,
- 도체, 특히 실질적으로 핀형 도체는 유리 또는 유리 세라믹 재료로 둘러싸여 베이스 바디 내로 유리화되고,
- 베이스 바디는 하우징의, 특히 돌출부, 바람직하게는 플랜지의 부분, 하우징 컴포넌트의 컷 아웃에 레이저 용접에 의해 연결된다.
바람직하게 돌출부의, 바람직하게는 플랜지의 영역에서 베이스 바디는 레이저 용접 전에 바람직하게 홀딩 장치에 의해 하우징 컴포넌트의 컷 아웃 또는 카운터 플랜지 내로 가압되므로, 베이스 바디와 하우징 컴포넌트 사이의 갭이 방지될 수 있다.
하우징 컴포넌트를 통해 베이스 바디 내로 레이저 빔 용접이 이루어지는 것이 특히 바람직하다.
본 발명은 이하, 실시예 및 도면을 참조하여, 이에 본 발명을 제한하지 않고 설명된다.
도 1a 내지 도 1d는 베이스 바디의 상세도;
도 2는 금속 핀 및 하우징 컴포넌트의 컷 아웃에 삽입된 베이스 바디를 갖는 본 발명에 따른 하우징 컴포넌트의 제 1 실시예를 도시한 도면;
도 3은 베이스 바디/하우징 컴포넌트 연결부를 상세히 도시한 도면;
도 4는 베이스 바디와 하우징 컴포넌트가 맞대기 용접부에 의해 결합된 베이스 바디/하우징 컴포넌트 연결부를 상세히 도시한 도면;
도 5는 베이스 바디와 하우징 컴포넌트가 겹치기 용접부에 의해 결합된 베이스 바디/하우징 컴포넌트 연결부를 상세히 도시한 도면.
도 6은 베이스 바디와 하우징 컴포넌트가 맞대기 용접부 및 겹치기 용접부에 의해 결합된 베이스 바디/하우징 컴포넌트 연결부를 상세히 도시한 다른 도면;
도 7은 금속 핀 및 하우징의 컷 아웃에 삽입된 베이스 바디를 갖는 본 발명에 따른 하우징 컴포넌트의 대안 실시예를 도시한 도면.
도 1a 내지 도 1d에는 링으로서 형성되며 유리 또는 유리 세라믹 재료로 둘러싸인 금속 핀을 수용하기 위한, 스탬핑 공정에 의해 얻어진 본 발명에 따른 베이스 바디의 실시예가 도시된다. 베이스 바디(10)는 도 1a의 단면도, 도 1b의 평면도 및 도 1c의 3차원 도면에 도시된다. 상기 베이스 바디는 유리 재료 또는 유리 세라믹 재료로 둘러싸인 도체가 통과하는 개구(13)를 갖는다. 개구(13)는 바람직하게는 펀칭에 의해 베이스 바디 내에 삽입될 수 있다. 또한, 베이스 바디(10)는 하우징 컴포넌트의 컷 아웃 또는 카운터 플랜지와 접촉할 수 있는 플랜지 또는 돌출부(30)를 포함한다. 플랜지란, 이 경우, 더 작은 두께를 갖는 베이스 바디의 특히 링형 확장부이다. 플랜지는 다른 부분들에, 여기서는 베이스 바디에 연결하기 위한 베이스 바디의 부분이다. 따라서, 플랜지(30)는 연결 부재이다. 플랜지의 역할은 특히 서로 결합될 부분들의 위치 설정이다. 또한, 베이스 바디의 플랜지는 카운터 플랜지를 통해 베이스 바디를 하우징에 연결하는데 이용된다. 전술한 유연성 및 열 디커플링을 제공하기 위해, 베이스 바디 내로 삽입되는 2개의 원주 방향 홈 또는 그루우브(100, 102)가 도시된다.
특히, 도 1d는 2개의 원주 방향 홈(100, 102)을 상세히 도시한다. 맞은 편에 놓여 있는 베이스 바디 표면(104, 106)에, 바람직하게는 베이스 바디(10)의 돌출부 또는 플랜지(30)의 영역에 2개의 홈(100, 102)이 형성된다. 홈은 서로 다른 깊이(T1, T2)를 갖는다. 홈(100)에 깊이(T1)가 관련되고, 홈(102)에 깊이(T2)가 관련된다. 본 실시예에서 깊이 T1은 T2보다 크지만, 이에 제한되지 않는다. 홈(100)의 최저점(Pi)의 평면은 홈(102)의 최고점(P2)으로부터 간격(A)으로 이격되어 위치한다. 홈(100)과 홈(102) 사이의 간격을 나타내는 간격(A)은, 예를 들어 0.1 내지 1mm, 바람직하게는 0.1 내지 0.5mm이다. 홈(100)의 깊이(T1)는 예를 들어 0.1 내지 4mm, 바람직하게는 1 내지 3mm이고, 홈의 깊이(T2)는 특히 0.1 내지 4mm, 바람직하게는 1mm 내지 2mm이다. 제 1 홈(100)은 도시된 예에서 돌출부 또는 플랜지(30)의 영역에 형성되고, 제 2 홈(102)은 베이스 바디 자체 내에 형성된다. 제 1 홈(100)과 제 2 홈(102) 사이의 간격(A)은 전술한 바와 같이 바람직하게는 0.1mm 내지 1.0㎜이고, 바람직하게는 0.1㎜ 내지 0.5㎜이다.
베이스 바디는 실질적으로 유리화 길이(EL)에 상응하는 두께(D2)를 갖는다. 베이스 바디의 돌출부 또는 플랜지(30)는 베이스 바디의 두께(D2)보다 작은 두께(D3)를 갖는다. 바람직하게는, D3은 두께(D2)의 10% 내지 50%, 바람직하게는 20% 내지 40%이다. 바람직하게는, 두께 D2의 범위는 3mm 내지 7mm, 바람직하게는 4mm 내지 6mm이다. 두께 D3는 0.5mm 내지 2.5mm, 바람직하게는 1.0mm 내지 2.0mm이다. 베이스 바디의 직경(D)은 30 내지 40mm이고, 플랜지(30)의 길이는 0.5mm 내지 5mm이다.
도체, 바람직하게는 핀형 도체는 유리 또는 유리 세라믹 재료로 둘러싸여 개구(13) 내로 유리화된다. 이는 도 2 및 도 7에만 도시된다. 도 2 및 도 7에 도시된, 도체가 유리 또는 유리 세라믹 재료로 둘러싸여 개구(13) 내로 유리화되는 것은 당업자에 의해 어렵지 않게 도 1a 내지 도 6에 따른 다른 실시예에 전용될 수 있다. 베이스 바디와 유리 또는 유리 세라믹 재료의 열 팽창 계수가 서로 상이한 경우에, 특히 바람직하다. 베이스 바디의 열 팽창 계수는 18 · 10-6/K 내지 30 · 10-6/K이고, 유리 또는 유리 세라믹 재료의 열 팽창 계수는 15 · 10-6/K 내지 25 · 10-6/K이다. 베이스 바디의 재료의 열 팽창 계수가 유리 또는 유리 세라믹 재료의 열 팽창 계수보다 큰 경우, 유리화가 이루어진다.
도 2 및 도 3은 유리 또는 유리 세라믹 재료(14)로 둘러싸여 베이스 바디(10) 내에 유리화된 금속 핀(12)을 갖는 베이스 바디(10)가 하우징 컴포넌트(20) 내로 삽입된 본 발명의 실시예를 도시한다. 이 경우 도 2는 베이스 바디를 포함한 전체 하우징 컴포넌트를 도시하고, 도 3은 베이스 바디와 하우징 컴포넌트의 결합부를 상세하게 도시한다. 유리화는 소위 압축 유리화이다. 유리 또는 유리 세라믹 재료와 베이스 바디의 둘러싸는 금속의 열 팽창 계수가 다르면, 압축 유리화가 얻어진다. 특히, 베이스 바디의 열 팽창 계수가 베이스 바디의 피드스루 개구 내의 유리 및/또는 유리 세라믹 재료의 열 팽창 계수보다 크면, 압축 유리화가 이루어진다. 압축 유리화는 압력 차가 1 bar일 때 10-8 mbar l/sec 미만의 헬륨 누출률을 갖는 열 밀봉 유리화이다. 베이스 바디(10)는 하우징(20)의 부분 내로 삽입되고, 예를 들어 용접 연결부에 의해, 특히 레이저 용접 방법에 의해 생성된 레이저 용접 연결부에 의해 하우징에 견고하게 연결된다. 베이스 바디(10)와 하우징(20)의 용접 시 균열 형성을 방지하기 위해, 베이스 바디와 하우징이 상이한 재료를 포함하는 경우에 바람직하다. 바람직하게는, 하우징은 알루미늄, 특히 순수 알루미늄 또는 고순도 알루미늄으로 이루어지고, 베이스 바디는 Mg, Mn, Si, Zr을 포함하는 알루미늄 합금으로 이루어지고 이 경우 Mg, Mn, Si, Zr의 분율은 2 내지 10 중량%이다. 본 발명에 따르면, 하우징 컴포넌트는 베이스 바디의 돌출부 또는 플랜지(30)가 삽입되는 카운터 플랜지(25)를 갖는다. 영역(25)은 또한 베이스 바디의 플랜지(30)에 대한 카운터 플랜지라고도 한다. 돌출부 또는 플랜지(30)의 표면(32)은 하우징 컴포넌트의 카운터 플랜지(25)의 표면(28)의 맞은 편에 놓인다. 베이스 바디의 플랜지 및 하우징 컴포넌트의 카운터 플랜지의 맞은 편에 놓인 2개의 표면(26, 28)은 작은 갭과 접촉하고, 플랜지와 카운터 플랜지의 맞은 편에 놓인 표면의 영역에서 베이스 바디는 하우징 컴포넌트에 레이저 용접 방법으로 하나 이상의 용접점(50)에 의해 결합된다. 이러한 방식의 결합은 겹치기 용접이라고도 한다. 본 발명에 따라, 레이저 용접은 영역(52)의 하우징 컴포넌트를 통해서 베이스 바디(30) 내로 이루어진다. 겹치기 용접 시, 용접부의 깊이는 가변적으로, 즉 재료에 대해 그리고 알루미늄 합금의 경우 예를 들면, 재료의 Mg 및/또는 Si 및/또는 Zr 함량 및/또는 Mn 함량에 대해뿐만 아니라 돌출부의 두께에 대해서도 조정될 수 있다. 돌출부 또는 플랜지(30) 및 카운터 플랜지(25)의 2개의 측면(26, 28)은 서로 맞은 편에 놓인 측면이라는 사실에 따라, 매우 작은 갭 크기를 갖는 작은 간격으로 레이저 용접이 가능하다. 이로써, 맞대기 연결부의 경우보다 작은 레이저 에너지가 필요하고, 예를 들어 WO 2012/110242 A4호에 공개된 바와 같이, 맞대기 연결부의 경우보다 좁은 레이저 시임도 가능하다. 다른 한편으로, 특히 베이스 바디가 돌출부 또는 플랜지를 갖지 않는 경우에, 베이스 바디와 하우징은 맞대기 용접에 의해서도 연결될 수 있다. 베이스 바디가 플랜지를 갖는 경우에, 하우징 컴포넌트 내의 컷 아웃 또는 카운터 플랜지의 두께는, 카운터 플랜지의 영역에서 하우징 컴포넌트의 두께 D4가 전체 하우징 컴포넌트의 두께 D2보다 얇도록 선택되고, 레이저 용접 공정을 위한 최적의 용접 두께가 제공된다. 하우징 구성부의 두께(D1)는 중량 때문에 최소화되어 대략 1.5mm인 한편, 유리화 영역에서 베이스 바디는 적어도 유리화 길이(EL)를 가져야 한다. 유리화 길이(EL)는 3mm 내지 7mm이다.
도체(12)가 유리 또는 유리 세라믹 재료(14)로 둘러싸여 유리화되는 베이스 바디(10)는 바람직하게는 펀칭부로서 알루미늄 링으로 제조된다. 제조 과정에서 먼저 베이스 바디(10)가 펀칭된 후에, 도체(12)의 유리화, 특히 압축 유리화가 이루어진다. 이어서 돌출부 또는 플랜지를 갖는 베이스 바디는 하우징 컴포넌트의 컷 아웃 또는 카운터 플랜지 내로 가압됨으로써, 레이저 용접에 의해 결합될 부분들의 갭이 방지될 수 있다. 컷 아웃의 영역에서 돌출부가 견고하게 서로 가압된 후에, 하우징 컴포넌트 또는 카운터 플렌지의 두께(D4)를 통해 레이저 용접이 수행된다.
베이스 바디는 또한 그루우브라고도 하는 2개의 원주 방향 홈(100, 102)을 갖는다. 베이스 바디 내의 홈 또는 그루우브들은, 베이스 바디와 하우징 컴포넌트의 용접이 이루어지는 지점에 대해 이격되어 배치된다. 바람직하게 원주 방향 홈으로서 형성된 2개의 홈(100, 102)에 의해, 특히 유리화 영역에서 피드스루를 보호 또는 릴리프하기 위해 탄성이 제공되는 것이 달성된다. 또한, 그루우브 또는 원주 방향 홈은 열 차폐부이며, 상기 열 차폐부는 용접 연결부에 의해 연결될 지점들의 영역에서 유리화 시 열 도입을 저지한다.
도시된 바와 같이, 2개의 원주 방향 홈, 즉 제 1 베이스 바디 표면(104)에 삽입되는 원주 방향 홈(100)과 제 2 베이스 바디 표면(106)에 삽입되는 제 2 원주 방향 홈(102)을 갖는 실시예가 특히 바람직하고, 제 1 베이스 바디 표면(104)과 2개의 베이스 바디 표면(106)은 돌출부의 영역에서 서로 맞은 편에 놓여 있다. 바람직하게 2개의 홈(100, 102) 사이의 간격(A)은 0.1 내지 1.0mm, 특히 0.1 내지 0.5mm이다.
2개의 홈은, 베이스 바디가 스프링 형상으로 설계되는 것, 즉 피드스루의 방향에 대해 수직으로 변형될 수 있는 것을 가능하게 한다. 특히, 이렇게 레이저 용접 시 도입되는 응력이 방지될 수 있으며, 상기 응력은 그렇지 않으면 유리화 내에 균열 및 파손을 초래한다. 이것은 특히, 홈의 간격(A)을 통해 열 도입이 이루어짐으로써 저지된다.
2개의 원주 방향 홈을 갖는 실시예의 다른 장점은, 가열 중 작동 시에도 부품이 응력을 흡수할 수 있고, 유리 피드스루 내로 전달하지 않는다는 것이다. 전술한 바와 같이, 하우징 컴포넌트에 베이스 바디의 레이저 용접은 2개의 원주 방향 홈으로부터 이격되어 이루어진다.
유리화를 위한 재료로서 mol% 단위의 하기 성분들을 포함하는 유리 또는 유리 세라믹 재료가 고려된다:
P2O5 35~50 몰%, 특히 39~48 몰%
Al2O3 0~14 몰%, 특히 2~12 몰%
B2O3 2~10 몰%, 특히 4~8 몰%
Na2O 0~30 몰%, 특히 0~20 몰%
M2O 0~20 몰%, 특히 12~20 몰%, 여기서 M = K, Cs, Rb일 수 있고,
PbO 0~10 몰%, 특히 0~9 몰%
Li2O 0~45 몰%, 특히 0~40 몰%, 바람직하게는 17~40 몰%
BaO 0~20 몰%, 특히 0~20 몰%, 바람직하게는 5~20 몰%
B12O3 0~10 몰%, 특히 1~5 몰%, 바람직하게는 2~5 몰%.
이러한 유리 조성물은 낮은 융해 온도 및 낮은 Tg(유리 전이 온도)를 특징으로 할 뿐만 아니라, 예를 들어 배터리 전해질에 대해 충분히 높은 내구성 및 높은 장시간 내구성 특징으로 한다.
도 2 및 도 3에 하우징 컴포넌트(20)와 공작물(10)의 결합부의 상세도 및 유리화가 이루어지는 베이스 바디가 어떻게 구성되는지 도시된다. 도 2는 다시 하우징 컴포넌트(20)와 베이스 바디(10)의 결합부를 상세히 도시하고, 이 경우 도 2에 도시된 실시예에서 베이스 바디는 돌출부(30)를 갖는다. 도 2에서와 동일한 구성부들은 동일한 도면부호를 갖는다. 개구의 영역에서 유리화가 이루어지는 베이스 바디(10)는 유리화 길이(EL)에 상응하는 두께(D2)를 갖는다. 베이스 바디의 두께(D2)는 하우징 컴포넌트의 두께(D1)보다 실질적으로 크다. 일반적으로, 두께(D1)는 두께(D2)의 20% 내지 80%이다. 도 2에 하우징 컴포넌트 내에 형성된 섹션(25) 또는 카운터 플랜지(25)의 표면이 잘 도시되고, 이 경우 표면(28)에 베이스 바디(10)의 돌출부 또는 플랜지(30)의 표면(26)이 접촉한다. 표면(28, 26)의 영역에서, 베이스 바디와 하우징 컴포넌트는 겹치기 용접에 의해 함께 용접될 수 있다. 베이스 바디는 2개의 원주 방향 홈(100, 102)을 포함하며, 상기 홈(100, 102)은 베이스 바디의 서로 맞은 편에 놓인 측면에, 특히 플랜지의 영역에 형성된다. 또한, 홈들 자체는 서로 이격되어 있다. 홈(100, 102)은 피드스루의 방향에 대해 수직으로 변형성과 베이스 바디의 소정의 탄성 작용을 제공한다. 두께(D3)는 베이스 바디의 플랜지의 두께를 나타내며, 두께(D4)는 하우징의 카운터 플랜지의 두께를 나타낸다.
도 4 내지 도 6에 베이스 바디와 하우징 컴포넌트의 결합부의 다양한 방식이 도시된다. 도 4는 맞대기 용접에 의해 하우징 컴포넌트(20)에 연결된 베이스 바디(10)의 결합부를 도시한다. 도 1 내지 도 3에서와 동일한 구성부들은 동일한 도면부호를 갖는다. 본 발명에 따라, 베이스 바디(10)는 이미 도 1 내지 도 3에도 도시된 2개의 홈(100, 102)을 갖는다. 도 1 내지 도 3의 실시예와 달리, 베이스 바디(10)는 플랜지 또는 돌출부를 갖지 않기 때문에, 베이스 바디(10)와 하우징 컴포넌트(20)는 맞대기 연결 용접만으로 서로 연결될 수 있다. 맞대기 용접을 위해 2개의 가능한 용접 영역이 도시되며, 상기 영역들은 도면부호 200 및 202로 표시된다. 용접 영역(202)은 베이스 바디(10) 내에 위치하고, 용접 영역(200)은 하우징 컴포넌트, 예를 들어 커버(20)의 영역 내에 위치한다. 용접 영역(200, 202)의 위치(Pi, P2)는 베이스 바디(10) 또는 하우징 컴포넌트(20)의 재료 조성물에 맞게 조정될 수 있다. 특히, 베이스 바디(10)의 알루미늄 합금의 Mg 및/또는 Si 및/또는 Zr 함량 및/또는 Mn 함량에 대해 위치(Pi, P2)를 조정하는 것이 가능하다. 위치(Pi, P2) 외에도 각각의 용접 영역은 깊이(TSi 및 TS2)로 특징된다. 깊이(TSi 및 TS2)도 상이한 재료들에 대해, 특히 베이스 바디와 하우징 컴포넌트의 상이한 알루미늄 합금에 대해 조정될 수 있다.
도 5는 베이스 바디(10)와 하우징 컴포넌트(20)의 결합부의 대안 실시예를 도시하며, 이 경우 베이스 바디(10)는 플랜지(30)를 포함한다. 하우징은 카운터 플랜지(25)를 갖는다. 플랜지(30) 및 카운터 플랜지(25)의 표면(26, 28)은 서로 맞은 편에 놓여 있다. 또한, 하우징 컴포넌트(20)와 베이스 바디(10)는 겹치기 용접에 의해 서로 결합된다. 겹치기 용접 시, 하나의 용접 영역(210)만이 제공된다. 카운터 플랜지(25)의 두께는 D4로 표시된다. 겹치기 용접 시, 용접은 도시된 바와 같이 카운터 플랜지의 두께(D4)를 통해서 이루어진다. 카운터 플랜지의 두께(D4)는 재료, 특히 카운터 플랜지의 재료 내의 Mg 함량에 대해 조정된다. 하우징 컴포넌트(20)의 재료는 바람직하게 알루미늄 또는 알루미늄 합금이다. 2개의 홈(100, 102)은, 도 1 내지 도 3에서 설명된 바와 같이, 베이스 바디 내로 삽입된다.
도 6은 베이스(10)와 하우징 컴포넌트(20)의 결합부의 대안 실시예를 도시한다. 베이스 바디(10)는 또한 플랜지(30)를 가지며, 하우징 컴포넌트(20)는 카운터 플랜지(25)를 갖는다. 그러나 도 5와 달리, 카운터 플랜지(25)는 베이스 바디의 전체 길이(LA)와 완전히 중첩되지 않는다. 이로 인해, 영역(50)에서 베이스 바디(10)는 카운터 플랜지(25)의 표면과 절단부를 따라 맞은 편에 놓인다. 따라서 이러한 구성은, 베이스 바디(10)와 베이스 바디(20)를 플랜지와 카운터 플랜지가 마주 놓이는 영역에서 겹치기 용접(300)에 의해서뿐만 아니라, 맞대기 용접(310)에 의해서도 연결하는 가능성을 형성한다. 겹치기 용접부(300) 및 맞대기 용접부(310)의 상이한 용접 영역의 위치(P1, P2)는 용접 영역의 깊이(TS1, TS2)처럼, 용접 영역 내의 재료에 대해 조정될 수 있다. 또한, 홈(100, 102)은 베이스 바디 내에 삽입된다.
도 7은 베이스 바디(1259)를 수용하는 하우징 컴포넌트(1255)의 다른 실시예를 도시한다. 베이스 바디와 하우징 컴포넌트는 본 발명에 따라 서로 결합되고, 특히 용접된다. 베이스 바디와 하우징 컴포넌트의 재료는 본 발명에 따라 경금속 또는 경금속 합금으로서 선택될 수 있다. 선택적으로, 도시되지는 않았지만, 도 7에 따른 실시예에서 릴리프 홈을 제공하는 것도 가능하다. 하우징 컴포넌트(1255)는 제 1 높이 또는 두께(DA1)를 갖는다. 베이스 바디(1259)는 제 2 두께(DA2) 및 제 3 두께(DA3)를 갖는다. 제 2 두께(DA2)는 베이스 바디의 두께를 나타내고, 유리화 길이(EL)에 상응하는 한편, 두께(DA3)는 베이스 바디가 하우징 컴포넌트에 접촉하는 영역에서 베이스 바디의 두께이다. 두께(DA3)는 하우징 컴포넌트의 두께(DA1)에 대응한다. 하우징 컴포넌트의 두께(DA1)가 두께(DA3)에 대응하면, 베이스 바디와 하우징 컴포넌트는 서로 정렬된다. 이로써 하우징 내의 전자장치 또는 결합부를 위한 더 많은 공간을 제공하는 것이 가능하다.
또한, 동일한 두께에 의해, 베이스 바디와 하우징 컴포넌트의 납땜 및/또는 용접 결합이 개선되는 것이 보장된다. 이것은 특히, 상이한 두께의 2개의 부분의 모서리가 서로 결합되는 것이 아니라, 실질적으로 동일한 두께를 갖는 2개의 부분, 즉 하우징 컴포넌트와 베이스 바디가 서로 결합된다는 사실에 기인한다. 이것은, 레이저 용접 시, 용접 라인이 상이한 두께의 부분들의 에지 영역에 배치되지 않아도 되므로, 레이저 용접 공정이 더 효율적이 되는 장점을 갖는다.
베이스 바디(1259)의 두께(DA2)는 베이스 바디(1259)의 개구(1270) 내의 유리 재료(1262)의 유리화 길이(EL)에 대응한다. 도체, 특히 핀 도체(1261)는 베이스 바디(1259)의 개구(1270)를 통해 안내된다. 도체(1261)는 유리화 길이(EL)를 갖는 유리 또는 유리 세라믹 재료(1262)에서 유리화된다. 유리화 길이의 중앙에서 베이스 바디의 두께(DA2)는 압력 밀봉부가 제공되도록 선택되고, 즉 베이스 바디(1259)는 유리화 길이(EL)를 따라 유리 또는 유리 세라믹 재료(1262)에 압축력을 가한다. 따라서 이것은 전술한 바와 같이, 압축 유리화이다. 베이스 바디의 두께(DA3)는 두께(DA2)보다 실질적으로 얇기 때문에, 용접으로 인해 발생하는 열적 및 기계적 응력이 감소할 수 있다. DA2 및 DA3의 적절한 선택에 의해, 한편으로는 상이한 열 팽창 계수로 인한 유리 또는 유리 세라믹 재료로 압축력이 설정될 수 있을 뿐만 아니라, 레이저 용접 공정에 의해 야기되는 열적 및 기계적 응력도 조정될 수 있다.
플랜지(1260)를 갖는 베이스 바디(1259)는 냉간 성형 또는 스텝형 보어로서 제조될 수 있다. 플랜지의 두께(DA3)는 베이스 바디(1259)의 두께(DA2)의 10 내지 80%, 바람직하게는 30 내지 70%이다. 두께(DA2)는 3 내지 8mm, 바람직하게는 4 내지 6mm일 수 있고, 두께(DA3)는 0.5mm 내지 3mm, 바람직하게는 1mm 및 3mm로 선택될 수 있다. 레이저 용접에 의한 플랜지(1260)와 베이스 바디(1259)의 결합 외에도, 영역(1280)에서 하우징(1255)에 압입 또는 가열하여 끼우는 것도 고려할 수 있다. 결합 공정으로서 레이저 용접이 사용되는 경우, 1·10-8 mbarl/sec 미만의 헬륨 누출률을 갖는 기밀 밀봉 결합이 달성된다.
본 발명에 의해, 피드스루 및 하우징의, 특히 배터리 하우징의 하우징 컴포넌트가 처음으로 제공되며, 상기 피드스루는 베이스 바디 및 상기 베이스 바디 내에 유리화된 도체를 포함한다. 이와 같이 형성된 피드스루는 특히 간단한 제조 가능성과 높은 유연성을 특징으로 하는데, 그 이유는 홈으로 인해 베이스 바디는 스프링 형태로 압축 가능하게 형성되기 때문이며, 이는 특히 용접 시 특히 유리화의 응력을 흡수한다. 또한, 베이스 바디와 하우징 컴포넌트의 재료들의 선택에 의해 베이스 바디와 하우징 컴포넌트를 균열 형성 없이 서로 결합하는 것이 가능하다.

Claims (78)

  1. 경금속, 특히 알루미늄으로 이루어진 하우징에 연결하기 위한, 적어도 하나의 개구(13)를 가진 베이스 바디(10)로서, 적어도 하나의 기능 부재(12)가 유리 또는 유리 세라믹 재료로 둘러싸여 상기 베이스 바디(10)의 개구를 통과하는 베이스 바디(10)에 있어서,
    상기 베이스 바디(10)는 적어도 부분적으로 경금속, 바람직하게 경금속 합금, 특히 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지고, 상기 알루미늄 합금은 520℃ 이상 최대 560℃까지의 온도로 1분 내지 60분 동안, 바람직하게 5분 내지 30분 동안 가열 후에 40 N/㎟ 이상, 바람직하게는 50 N/㎟ 이상, 특히 80 N/㎟ 이상, 특히 80 N/㎟ 내지 150 N/㎟의 항복 강도를 갖는 것을 특징으로 하는 베이스 바디.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스 바디(10)의 경금속, 특히 알루미늄 합금은 유리 또는 세라믹 재료에 압축 응력을 가하는 것인 베이스 바디.
  3. 제 2 항에 있어서, 경금속, 특히 알루미늄 합금의 열 팽창 계수는 유리 또는 유리 세라믹 재료의 열 팽창 계수보다 큰 것을 특징으로 하는 베이스 바디.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 적어도 한 항에 있어서, 유리 또는 유리 세라믹 재료는 유리화 길이(EL)를 따라 상기 베이스 바디(10)의 개구(13) 내로 도입되고, 상기 유리화 길이(EL)는 3mm 내지 7mm인 것을 특징으로 하는 베이스 바디.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 적어도 한 항에 있어서, 알루미늄 합금은, 바람직하게 총 2 내지 10 중량%, 특히 3 내지 8 중량%, 특히 바람직하게는 4 내지 6 중량 %의 Mg 및/또는 Si 및/또는 Zr 및/또는 Mn을 포함하는 것을 특징으로 하는 베이스 바디.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 적어도 한 항에 있어서, 상기 베이스 바디(10)의 재료는 유리 또는 유리 세라믹 재료의 열 팽창 계수보다 큰 열 팽창 계수를 갖는 것을 특징으로 하는 베이스 바디.
  7. 제 6 항에 있어서, 베이스 바디의 재료의 열 팽창 계수는 18·10-6/K 내지 30·10-6/K인 것을 특징으로 하는 베이스 바디.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 유리 또는 유리 세라믹 재료의 열 팽창 계수는 15·10-6/K 내지 25·10-6/K인 것을 특징으로 하는 베이스 바디.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 베이스 바디는 두께(D3)를 갖는 적어도 하나의 플랜지(30)를 포함하고, 플랜지 영역 내의 알루미늄의 Mg 분율은 두께(D3)에 대해 조정 가능한 것을 특징으로 하는 베이스 바디.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 유리 또는 유리 세라믹 재료는 몰% 단위의 하기 성분들, 즉,
    P2O5 35~50 몰%, 특히 39~48 몰%
    Al2O3 0~14 몰%, 특히 2~12 몰%
    B2O3 2~10 몰%, 특히 4~8 몰%
    Na2O 0~30 몰%, 특히 0~20 몰%
    M2O 0~20 몰%, 특히 12~20 몰%, 여기서 M = K, Cs, Rb일 수 있고,
    PbO 0~10 몰%, 특히 0~9 몰%
    Li2O 0~45 몰%, 특히 0~40 몰%, 바람직하게는 17~40 몰%
    BaO 0~20 몰%, 특히 0~20 몰%, 바람직하게는 5~20 몰%
    Bi2O3 0~10 몰%, 특히 1~5 몰%, 바람직하게는 2~5 몰%
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 베이스 바디.
  11. 경금속으로 이루어진 적어도 2개의 바디를 포함하는 구성부, 특히 하우징 컴포넌트에 있어서,
    제 1 바디는 경금속을 포함하고, 제 2 바디는 경금속의 특히 합금 성분 형태의 용접 촉진 재료를 가진 경금속을 포함하고, 제 1 바디와 제 2 바디 사이에 용접 연결부가 형성되고, 용접 연결부 내에 제 1 바디의 용융된 재료 및 제 2 바디의 용융된 재료로 인해 혼합물이 존재하고, 혼합물 내 용접 촉진 재료의 함량은 제 2 구성부 내 용접 촉진 재료의 함량보다 작은 것을 특징으로 하는 구성부.
  12. 제 11 항에 있어서, 제 2 바디는 알루미늄 합금으로 이루어지고, 알루미늄 합금 내 용접 촉진 재료는 Mn 및/또는 Mg 및/또는 Si 및/또는 Zr이고, 바람직하게 총 2 내지 10 중량%, 특히 3 내지 8 중량%, 특히 바람직하게 4 내지 6 중량%의 용접 촉진 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 구성부.
  13. 제 12 항에 있어서, 제 1 바디는 제 2 바디를 수용하기 위한 개구(13)를 가진 하우징 컴포넌트인 것을 특징으로 하는 구성부.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서, 제 2 바디는 베이스 바디(10)이고, 기능 부재, 특히 도체가 유리 또는 유리 세라믹 재료로 둘러싸여 베이스 바디를 통과하는 것을 특징으로 하는 구성부.
  15. 제 11 항 내지 제 14 항 중 적어도 한 항에 있어서, 용접 연결부는 겹치기 및/또는 맞대기 용접부를 포함하는 것을 특징으로 하는 구성부.
  16. 제 13 항 내지 제 15 항 중 적어도 한 항에 있어서, 제 2 바디, 특히 상기 베이스 바디(10)를 수용하기 위한 하우징 컴포넌트의 개구는 매끄러운 측면을 갖고, 베이스 바디는 용접 영역(200, 202)에서 맞대기 용접에 의해 상기 하우징 컴포넌트(20)에 연결되고, 상기 용접 영역은 위치(P1, P2)에 베이스 바디의 제 1 부분과 하우징 컴포넌트의 제 2 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 구성부.
  17. 제 16 항에 있어서, 용접 영역의 상기 위치(P1, P2)는 상기 베이스 바디(10) 및/또는 상기 하우징 컴포넌트(20)의 용접 촉진 재료의 분율, 특히 Mg 및/또는 Mn 분율에 따라서 선택되는 것을 특징으로 하는 구성부.
  18. 제 16 항 내지 제 17 항 중 적어도 한 항에 있어서, 상기 용접 영역들(200, 202)은 깊이(T1, T2)를 갖는 것을 특징으로 하는 구성부.
  19. 제 18 항에 있어서, 용접 영역들의 상기 깊이(T1, T2)는 용접 촉진 재료의 분율, 특히 Mg 및/또는 Mn 분율에 따라서 선택되는 것을 특징으로 하는 구성부.
  20. 제 14 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베이스 바디(10)는 플랜지 또는 돌출부(30)를 포함하고, 상기 하우징 컴포넌트(20)는 컷 아웃 또는 카운터 플랜지(25)를 포함하고, 상기 베이스 바디(10)는 제 1 용접 영역(210)에서 겹치기 용접에 의해 또는 제 2 용접 영역(300, 310)에서 겹치기 또는 맞대기 용접에 의해 하우징 컴포넌트에 연결되는 것을 특징으로 하는 구성부.
  21. 제 20 항에 있어서, 겹치기 또는 맞대기 용접 시 상기 제 2 용접 영역(300, 310)은 용접 촉진 재료의 분율, 특히 상기 베이스 바디(10) 및/또는 상기 하우징 컴포넌트(20)의 Mg 및/또는 Mn 분율에 따라서 위치(Pi, P2)를 갖는 것을 특징으로 하는 구성부.
  22. 제 20 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용접 영역(200, 202)은 깊이(T1, T2)를 갖는 것을 특징으로 하는 구성부.
  23. 제 22 항에 있어서, 용접 영역들의 상기 깊이(T1, T2)는 용접 촉진 재료의 분율, 특히 Mg 및/또는 Mn 분율에 따라서 선택되는 것을 특징으로 하는 구성부.
  24. 전기 장치, 특히 저장 장치, 바람직하게 배터리 또는 커패시터 또는 수퍼 커패시터에 있어서,
    전기 장치는 제 10 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 따른 구성부, 특히 피드스루를 가진 하우징 컴포넌트를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 장치.
  25. 제 11 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 따른 구성부, 특히 하우징 컴포넌트를 제조하기 위한 방법으로서, 하기 단계들, 즉,
    25.1 도체(12, 1261), 실질적으로 핀형 도체 및 베이스 바디(10, 1259)가 제공되는 단계;
    25.2 상기 도체(12, 1261), 특히 실질적으로 핀형 도체는 유리 또는 유리 세라믹 재료(14, 1262)로 둘러싸여 상기 베이스 바디(10, 1259) 내로 유리화되는 단계;
    25.3 상기 베이스 바디(10, 1259), 특히 베이스 바디의 돌출부 또는 플랜지(30)는 특히 스탭 보어 형태의, 구성부, 특히 하우징 컴포넌트의 컷 아웃 또는 카운터 플랜지의 영역에서 구성부, 특히 하우징 컴포넌트의 부분에 용접, 특히 레이저 용접에 의해 연결되는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  26. 제 25 항에 있어서, 돌출부 또는 상기 플랜지(30)의 영역에서 상기 베이스 바디(10, 1259)는, 용접, 특히 레이저 용접 전에 바람직하게 홀딩 장치에 의해 구성부, 특히 하우징 컴포넌트의 컷 아웃 또는 상기 카운터 플랜지(25) 내로 가압됨으로써, 베이스 바디와 구성부, 특히 하우징 컴포넌트 사이의 갭이 방지될 수 있는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  27. 제 25 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서, 용접, 특히 레이저 용접은 구성부, 특히 상기 하우징 컴포넌트(20)를 통해서 상기 베이스 바디(10, 1259) 내로 이루어지고, 레이저 출력은 베이스 바디와의 연결부의 영역에서 감소한 컷 아웃 또는 상기 카운터 플랜지(25)의 두께에 따라 조절되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  28. 배터리 하우징 또는 수퍼 커패시터의 하우징에서 제 1 항 내지 제 10 항 중 적어도 한 항에 따른 베이스 바디 또는 제 11 항 내지 제 23 항 중 적어도 한 항에 따른 구성부, 특히 하우징 컴포넌트의 용도.
  29. 적어도 하나의 개구를 가진 베이스 바디(10)로서, 적어도 하나의 도체(12, 1261), 특히 실질적으로 핀형 도체(12, 1261)가 유리 또는 유리 세라믹 재료(14, 1262)로 둘러싸여 상기 베이스 바디의 개구를 통과하는 베이스 바디에 있어서,
    상기 베이스 바디(10)는 서로 간격(A)을 갖는 적어도 2개의 홈(100, 102) 및/또는 리세스, 특히 2개의 원주 방향 홈(100, 102) 및/또는 리세스를 포함하고, 상기 홈에 의해 상기 베이스 바디(10)를 통과하는 열 흐름이 감소하고 및/또는 상기 홈은 상기 베이스 바디(10)의 기계적 부하 시 상기 도체(12)의 축에 대해 수직 방향으로 변형 가능하고, 바람직하게는 가역적으로 변형 가능한 것을 특징으로 하는 베이스 바디(10).
  30. 제 29 항에 있어서, 상기 베이스 바디(10)의 기계적 부하 시 상기 핀(12)의 축에 대해 수직 방향으로 상기 핀의 축은 실질적으로 틸팅되지 않는 것을 특징으로 하는 베이스 바디(10).
  31. 제 29 항 내지 제 30 항 중 적어도 한 항에 있어서, 상기 베이스 바디(10)는 스텝형으로, 피드스루의 영역에서 두께(D2)를 갖도록 그리고 플랜지(30) 또는 돌출부에서 상기 베이스 바디(10)의 두께(D2) 보다 작은 두께(D3)를 갖도록 형성되며, 바람직하게 적어도 하나의 제 1 홈 또는 리세스는 돌출부 또는 상기 플랜지(30)의 영역 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 베이스 바디(10).
  32. 제 31 항에 있어서, 제 1 및 제 2 홈(100, 102) 또는 나란히 배치된 그루우브의 제 1 및 제 2 시퀀스는 깊이(T1, T2)를 갖고, 상기 깊이는 상기 베이스 바디(10)의 플랜지 또는 돌출부의 영역에서 베이스 바디의 두께(D3)의 절반보다 큰 것을 특징으로 하는 베이스 바디(10).
  33. 제 29 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베이스 바디(10)의 더 큰 두께(D2)를 갖는 영역에서 적어도 하나의 제 2 홈 또는 그루우브(100, 102)는 베이스 바디의 서로 맞은 편에 놓인 표면들(104, 106)에 위치하는 것을 특징으로 하는 베이스 바디(10).
  34. 제 33 항에 있어서, 베이스 바디의 서로 맞은 편에 놓인 표면들(104, 106)에 삽입된 제 1 및 제 2 홈 및/또는 리세스(101, 102)의 깊이(T1, T2)는, 베이스 바디의 제 1 표면(104) 상의 제 1 홈(100)의 최저점(P1)의 평면이 베이스 바디의 제 2 표면(106) 상의 제 2 홈의 최저점(P2)의 평면 아래 또는 위에 위치하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 베이스 바디(10).
  35. 제 33 항 내지 제 34 항 중 적어도 한 항에 있어서, 홈 및/또는 리세스(100, 102)는 원주 방향 홈 또는 나란히 배치된 그루우브의 시퀀스인 것을 특징으로 하는 베이스 바디(10).
  36. 제 33 항 내지 제 35 항 중 적어도 한 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 홈(100, 102) 또는 나란히 배치된 그루우브의 제 1 및 제 2 시퀀스는 서로 간격(A)을 갖고, 상기 간격(A)은 바람직하게 0.1mm 내지 0.5mm인 것을 특징으로 하는 베이스 바디(10).
  37. 제 29 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서, 유리 또는 유리 세라믹 재료는 몰% 단위의 하기 성분들, 즉,
    P2O5 35~50 몰%, 특히 39~48 몰%
    Al2O3 0~14 몰%, 특히 2~12 몰%
    B2O3 2~10 몰%, 특히 4~8 몰%
    Na2O 0~30 몰%, 특히 0~20 몰%
    M2O 0~20 몰%, 특히 12~20 몰%, 여기서 M = K, Cs, Rb일 수 있고,
    PbO 0~10 몰%, 특히 0~9 몰%
    Li2O 0~45 몰%, 특히 0~40 몰%, 바람직하게는 17~40 몰%
    BaO 0~20 몰%, 특히 0~20 몰%, 바람직하게는 5~20 몰%
    B12O3 0~10 몰%, 특히 1~5 몰%, 바람직하게는 2~5 몰%
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 베이스 바디.
  38. 하우징, 특히 배터리 하우징 또는 커패시터 하우징, 바람직하게는 수퍼 커패시터 하우징의 구성부, 특히 하우징 컴포넌트(20)로서, 상기 구성부, 특히 하우징 컴포넌트(20)는 바람직하게 제 1 항 내지 제 9 항 또는 제 28 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 따른 베이스 바디(10)를 수용하기 위한 적어도 하나의 개구 및 유리 또는 유리 세라믹 재료(14, 1262)로 둘러싸여 베이스 바디를 통과하는 적어도 하나의 도체(12), 특히 실질적으로 핀형 도체를 포함하는 구성부에 있어서,
    상기 구성부, 특히 하우징 컴포넌트(20)는 상기 베이스 바디(10)의, 특히 돌출부(30)의, 바람직하게는 플랜지의 부분을 수용하기 위한 컷 아웃 또는 카운터 플랜지(25)를 포함하는 것을 특징으로 하는 구성부, 특히 하우징 컴포넌트.
  39. 제 38 항에 있어서, 상기 카운터 플랜지(25)에서 하우징 컴포넌트의 두께(D4)는 바람직하게 스탭 보어의 형태로 감소하는 것을 특징으로 하는 구성부, 특히 하우징 컴포넌트.
  40. 제 38 항 내지 제 39 항 중 적어도 한 항에 있어서, 상기 카운터 플랜지(25)는 도체에 대해 실질적으로 수직으로 연장되는 제 1 경계면(28)과 베이스 바디의, 특히 돌출부 또는 플랜지(30)의 부분은 도체에 대해 실질적으로 수직으로 연장되는 제 2 경계면(26)을 포함하고, 제 1 및 제 2 경계면(26, 28)은 서로 맞은 편에 놓이고, 바람직하게는 상기 카운터 플랜지(25)는 베이스 바디의 상기 돌출부 또는 플랜지(30) 내로 각각 L형태로 맞물리는 것을 특징으로 하는 구성부, 특히 하우징 컴포넌트.
  41. 제 40 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 경계면(26, 28)은, 바람직하게 용접, 특히 레이저 용접에 의해 견고하게 연결되고, 특히 기밀 밀봉 방식으로 연결되는 것을 특징으로 하는 구성부, 특히 하우징 컴포넌트.
  42. 제 41 항에 있어서, 용접, 특히 레이저 용접은 겹치기 및/또는 맞대기 용접을 포함하는 것을 특징으로 하는 구성부, 특히 하우징 컴포넌트.
  43. 제 38 항 내지 제 42 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 1 베이스 바디 표면(104)에 적어도 2개의 홈(100, 102), 특히 2개의 원주 방향 홈, 또는 제 1 홈(100)을 위한 베이스 바디의 나란히 배치된 그루우브의 링형으로 배치된 적어도 2개의 시퀀스 또는 나란히 배치된 그루우브의 제 1 시퀀스를 포함하고, 제 2 베이스 바디 표면(106)에 제 2 홈(102) 또는 나란히 배치된 그루우브의 제 2 시퀀스를 포함하고, 제 1 및 제 2 베이스 바디 표면은 서로 맞은 편에 놓이는 것을 특징으로 하는 구성부, 특히 하우징 컴포넌트.
  44. 제 43 항에 있어서, 제 1 및 제 2 홈(100, 102) 또는 나란히 배치된 그루우브의 제 1 및 제 2 시퀀스는 서로 간격(A)을 갖고, 상기 간격(A)은 0.1mm 내지 1.5mm, 바람직하게 0.1mm 내지 0.5mm인 것을 특징으로 하는 구성부, 특히 하우징 컴포넌트.
  45. 제 38 항 내지 제 44 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징 컴포넌트(20)는 두께(D1)를 갖고, 상기 베이스 바디(10)는 실질적으로 유리화 길이(EL)에 상응하는 두께(D2)를 갖고, 두께(D1)는 상기 두께(D2)의 20% 내지 80%인 것을 특징으로 하는 구성부, 특히 하우징 컴포넌트.
  46. 제 38 항 내지 제 45 항 중 어느 한 항에 있어서, 유리 또는 유리 세라믹 재료는 몰% 단위의 하기 성분들, 즉,
    P2O5 35~50 몰%, 특히 39~48 몰%
    Al2O3 0~14 몰%, 특히 2~12 몰%
    B2O3 2~10 몰%, 특히 4~8 몰%
    Na2O 0~30 몰%, 특히 0~20 몰%
    M2O 0~20 몰%, 특히 12~20 몰%, 여기서 M = K, Cs, Rb일 수 있고,
    PbO 0~10 몰%, 특히 0~9 몰%
    Li2O 0~45 몰%, 특히 0~40 몰%, 바람직하게는 17~40 몰%
    BaO 0~20 몰%, 특히 0~20 몰%, 바람직하게는 5~20 몰%
    B12O3 0~20 몰%, 특히 1~5 몰%, 바람직하게는 2~5 몰%
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 구성부, 특히 하우징 컴포넌트.
  47. 제 38 항 내지 제 46 항 중 적어도 한 항에 있어서, 하우징 컴포넌트는 경금속 및/또는 경금속 합금으로 이루어지고, 특히 알루미늄, 알루미늄 합금, 티타늄 및/또는 티타늄 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구성부, 특히 하우징 컴포넌트.
  48. 제 38 항 내지 제 47 항 중 적어도 한 항에 있어서, 베이스 바디는 경금속 및/또는 경금속 합금으로 이루어지고, 특히 알루미늄, 알루미늄 합금, 바람직하게는 Mn, Mg, Si, Zr을 포함하는 알루미늄 합금, 바람직하게 2 내지 10 중량%, 특히 3 내지 8 중량%의 Mg 분율을 포함하는 알루미늄 합금, 티타늄 및/또는 티타늄 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구성부, 특히 하우징 컴포넌트.
  49. 제 38 항 내지 제 48 항 중 적어도 한 항에 있어서, 상기 도체(12)는 구리 및/또는 강 및/또는 강 합금 및/또는 경금속 및/또는 경금속 합금을 포함하거나 이것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구성부, 특히 하우징 컴포넌트.
  50. 경금속으로 이루어진 적어도 2개의 바디를 포함하는 구성부, 특히 하우징 컴포넌트에 있어서,
    제 1 바디는 경금속이고, 제 2 바디는 특히 경금속의 합금 성분 형태의 용접 촉진 재료를 포함하는 경금속이고, 상기 제 1 바디와 제 2 바디 사이에 용접 연결부가 형성되고, 용접 연결부 내에 제 1 바디의 용융된 재료와 제 2 바디의 용융된 재료로 인해 혼합물이 존재하고, 혼합물 내 용접 촉진 재료의 함량은 제 2 구성부 내의 용접 촉진 재료의 함량보다 낮고, 제 2 구성부는 유리 또는 유리 세라믹 재료로 둘러싸인 기능 부재, 특히 도체를 수용하기 위한 개구를 포함하고, 제 2 구성부는 적어도 부분적으로 경금속, 특히 알루미늄 합금으로 이루어지고, 상기 알루미늄 합금은 34 N/㎟ 내지 400 N/㎟의 항복 강도를 갖고, 제 2 구성부는 서로 간격(A)을 갖는 적어도 2개의 홈 및/또는 리세스, 특히 2개의 원주 방향 홈 및/또는 리세스를 포함하고, 상기 홈에 의해 베이스 바디를 통과하는 열 흐름이 감소하고 및/또는 상기 홈은 베이스 바디의 기계적 부하 시 상기 도체(12)의 축에 대해 수직 방향으로 변형 가능하고, 바람직하게는 가역적으로 변형 가능한 것을 특징으로 하는 구성부.
  51. 제 50 항에 있어서, 제 2 바디는 알루미늄 합금으로 이루어지고, 용접 촉진 재료는 알루미늄 합금 내 Mg 및/또는 Si 및/또는 Zr이고, 상기 용접 촉진 재료는 바람직하게 총 2 내지 10 중량%, 특히 3 내지 8 중량%, 특히 바람직하게는 4 내지 6 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 구성부.
  52. 제 50 항 또는 제 51 항에 있어서, 제 1 바디는 제 2 바디를 수용하기 위한 개구(13)를 가진 하우징 컴포넌트인 것을 특징으로 하는 구성부.
  53. 제 52 항에 있어서, 제 2 바디는 베이스 바디(10)이고, 기능 부재, 특히 도체가 유리 또는 유리 세라믹 재료에 둘러싸여 상기 베이스 바디를 통과하는 것을 특징으로 하는 구성부.
  54. 제 50 항 내지 제 53 항 중 적어도 한 항에 있어서, 용접 연결부는 겹치기 및/또는 맞대기 용접부를 포함하는 것을 특징으로 하는 구성부.
  55. 제 52 항 내지 제 54 항 중 적어도 한 항에 있어서, 제 2 바디, 특히 베이스 바디(10)를 수용하기 위한 상기 하우징 컴포넌트(20)의 상기 개구(13)는 매끄러운 측면을 갖고, 상기 베이스 바디(10)는 용접 영역(200, 202)에서 맞대기 용접에 의해 상기 하우징 컴포넌트(20)에 연결되고, 상기 용접 영역은 제 1 위치(P1, P2)에서 상기 베이스 바디(10)의 제 1 부분 및 상기 하우징 컴포넌트(20)의 제 2 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 구성부.
  56. 제 55 항에 있어서, 용접 영역의 위치(P1, P2)는 상기 베이스 바디(10) 및/또는 상기 하우징 컴포넌트(20)의 용접 촉진 재료의 분율, 특히 Mg 분율에 따라서 선택되는 것을 특징으로 하는 구성부.
  57. 제 55 항 내지 제 56 항 중 적어도 한 항에 있어서, 상기 용접 영역(200, 202)은 깊이(T1, T2)를 갖는 것을 특징으로 하는 구성부.
  58. 제 57 항에 있어서, 용접 영역의 상기 깊이(T1, T2)는 용접 촉진 재료의 분율, 특히 Mg 및/또는 Mn 분율에 따라서 선택되는 것을 특징으로 하는 구성부.
  59. 제 53 항 내지 제 58 항 중 어느 한 항에 있어서, 베이스 바디는 플랜지 또는 돌출부(30)를 포함하고, 상기 하우징 컴포넌트(20)는 컷 아웃 또는 카운터 플랜지(25)를 포함하고, 베이스 바디는 제 1 용접 영역(210)에서 겹치기 용접에 의해 또는 제 2 용접 영역(300, 310)에서 겹치기 또는 맞대기 용접에 의해 하우징 컴포넌트에 연결되는 것을 특징으로 하는 구성부.
  60. 제 59 항에 있어서, 겹치기 또는 맞대기 용접 시 상기 제 2 용접 영역(300, 310)은 용접 촉진 재료의 분율, 특히 베이스 바디 및/또는 하우징 컴포넌트(30)의 Mg 분율에 따라서 위치(P1, P2)를 갖는 것을 특징으로 하는 구성부.
  61. 제 59 항 내지 제 60 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용접 영역(200, 202)은 깊이(T1, T2)를 갖는 것을 특징으로 하는 구성부.
  62. 제 61 항에 있어서, 용접 영역의 상기 깊이(T1, T2)는 용접 촉진 재료의 분율, 특히 Mg 분율에 따라서 선택되는 것을 특징으로 하는 구성부.
  63. 제 50 항 내지 제 62 항 중 어느 한 항에 따른 구성부, 특히 하우징 컴포넌트에 있어서,
    제 1 베이스 바디 표면(104)에 적어도 2개의 홈(100, 102), 특히 2개의 원주 방향 홈, 또는 제 1 홈(100)을 위한 베이스 바디의 나란히 배치된 그루우브의 링형으로 배치된 적어도 2개의 시퀀스 또는 나란히 배치된 그루우브의 제 1 시퀀스를 포함하고, 제 2 베이스 바디 표면(106)에 제 2 홈(102) 또는 나란히 배치된 그루우브의 제 2 시퀀스를 포함하고, 제 1 및 제 2 베이스 바디 표면은 서로 맞은 편에 놓이는 것을 특징으로 하는 구성부, 특히 하우징 컴포넌트.
  64. 제 63 항에 있어서, 제 1 및 제 2 홈(100, 102) 또는 나란히 배치된 그루우브의 제 1 및 제 2 시퀀스는 서로 간격(A)을 갖고, 상기 간격(A)은 0.1mm 내지 1.5mm, 바람직하게 0.1mm 내지 0.5mm인 것을 특징으로 하는 구성부, 특히 하우징 컴포넌트.
  65. 제 50 항 내지 제 64 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징 컴포넌트(20)는 두께(D1)를 갖고, 상기 베이스 바디(10)는 실질적으로 유리화 길이(EL)에 상응하는 두께(D2)를 갖고, 상기 두께(D1)는 상기 두께(D2)의 20% 내지 80%인 것을 특징으로 하는 구성부, 특히 하우징 컴포넌트.
  66. 제 50 항 내지 제 65 항 중 어느 한 항에 있어서, 유리 또는 유리 세라믹 재료는 몰% 단위의 하기 성분들, 즉,
    P2O5 35~50 몰%, 특히 39~48 몰%
    Al2O3 0~14 몰%, 특히 2~12 몰%
    B2O3 2~10 몰%, 특히 4~8 몰%
    Na2O 0~30 몰%, 특히 0~20 몰%
    M2O 0~20 몰%, 특히 12~20 몰%, 여기서 M = K, Cs, Rb일 수 있고,
    PbO 0~10 몰%, 특히 0~9 몰%
    Li2O 0~45 몰%, 특히 0~40 몰%, 바람직하게는 17~40 몰%
    BaO 0~20 몰%, 특히 0~20 몰%, 바람직하게는 5~20 몰%
    B12O3 0~20 몰%, 특히 1~5 몰%, 바람직하게는 2~5 몰%
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 구성부, 특히 하우징 컴포넌트.
  67. 제 50 항 내지 제 66 항 중 적어도 한 항에 있어서, 상기 하우징 컴포넌트는 경금속 및/또는 경금속 합금, 특히 알루미늄, 알루미늄 합금, 티타늄 및/또는 티타늄 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구성부, 특히 하우징 컴포넌트.
  68. 제 50 항 내지 제 67 항 중 적어도 한 항에 있어서, 베이스 바디는 경금속 및/또는 경금속 합금, 특히 알루미늄, 알루미늄 합금, 바람직하게 Mg, Si, Zr을 포함하는 알루미늄 합금, 바람직하게 2 내지 10 중량%, 특히 3 내지 8 중량%의 Mg 분율을 갖는 알루미늄 합금, 티타늄 및/또는 티타늄 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구성부, 특히 하우징 컴포넌트.
  69. 제 50 항 내지 제 68 항 중 적어도 한 항에 있어서, 상기 도체(12)는 구리 및/또는 강 및/또는 강 합금 및/또는 경금속 및/또는 경금속 합금을 포함하거나 이것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구성부, 특히 하우징 컴포넌트.
  70. 피드스루를 수용하기 위한 개구를 가진 구성부, 특히 하우징 컴포넌트로서, 하우징은 개구의 영역에서 제 1 재료 두께를 갖고, 피드스루는 유리 또는 유리 재료, 유리 또는 유리 세라믹 재료에 둘러싸여 유리화된 적어도 하나의 도체 및, 개구를 가진 베이스 바디를 포함하고, 상기 개구 내로 도체가 길이(EL)에 걸쳐 유리화되는 구성부, 특히 하우징 컴포넌트에 있어서,
    베이스 바디는 유리화의 영역에 제 2 재료 두께를 갖고, 베이스 바디가 하우징 컴포넌트에 연결된 영역에서 제 3 재료 두께를 갖고, 제 3 재료 두께는 제 2 재료 두께보다 작은 것을 특징으로 하는 구성부.
  71. 제 70 항에 있어서, 제 3 재료 두께는 제 2 재료 두께의 10% 내지 80%인 것을 특징으로 하는 구성부.
  72. 제 70 항 내지 제 71 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 3 재료 두께는 실질적으로 제 1 재료 두께에 상응하는 것을 특징으로 하는 구성부.
  73. 제 70 항 내지 제 72 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 2 재료 두께는 3mm 내지 8mm인 것을 특징으로 하는 구성부.
  74. 제 70 항 내지 제 73 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 3 재료 두께는 0.5mm 내지 3mm인 것을 특징으로 하는 구성부.
  75. 제 70 항 내지 제 74 항 중 어느 한 항에 있어서, 베이스 바디는 플랜지를 갖는 L 형상을 갖고, 상기 베이스 바디는 제 2 두께를 갖고, 플랜지는 제 3 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 구성부.
  76. 제 70 항 내지 제 75 항 중 어느 한 항에 있어서, 베이스 바디는 용접, 납땜, 가압, 크림핑 및 가열 수축 끼워맞춤에 의해 구성부, 특히 하우징 컴포넌트에 연결되는 것을 특징으로 하는 구성부.
  77. 제 70 항 내지 제 76 항 중 어느 한 항에 있어서, 하우징 컴포넌트는 알루미늄, 알루미늄 합금, 알루미늄 탄화규소(AISiC), 마그네슘, 마그네슘 합금, 티타늄, 티타늄 합금, 강, 특수강을 포함하는 것을 특징으로 하는 구성부.
  78. 제 70 항 내지 제 77 항 중 어느 한 항에 있어서, 베이스 바디는 알루미늄, 알루미늄 합금, 알루미늄 탄화규소(AISiC), 마그네슘, 마그네슘 합금, 티타늄, 티타늄 합금, 강, 특수강을 포함하는 것을 특징으로 하는 구성부.
KR1020197019287A 2016-12-20 2017-12-08 도체의 피드스루를 위한 베이스 바디 및 특히 이러한 베이스 바디를 포함하는 하우징, 특히 배터리 하우징의 하우징 컴포넌트 KR102531899B1 (ko)

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