KR100300427B1 - 이차 전지와 이의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
이차 전지와 이의 제조 방법을 개시한다. 본 발명은 양극판, 세퍼레이터, 음극판 순으로 다수장 적층되어 형성되는 전극 조립체; 상기 전극 조립체가 수용될 수 있는 공간부와, 상기 공간부의 가장자리로부터 형성되어 공간부를 밀폐시키는 밀봉부가 형성된 케이스; 및 상기 케이스의 외면을 감싸는 수축성을 가지는 고분자 소재로 된 외부 커버부;를 포함하고, 상기 외부 커버부는 열가소성 수지로 된 것으로, 폴리 비닐 클로라이드(PVC)나 폴리올레핀(polyolefin)계 수지로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 이차 전지와 이의 제조 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전지의 조립성이 향상되도록 구조가 개선된 이차 전지와 이의 제조 방법에 관한 것이다.
통상적으로 충방전이 가능한 이차 전지는 셀루러 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더등 휴대용 전자 기기의 개발로 활발한 연구가 진행중이다.
이러한 이차 전지로는 니켈-카드늄 전지, 니켈-메탈 하이드라이드 전지, 니켈-수소 전지, 리튬 이차 전지등을 들 수 있다. 이중에서 리튬 이차 전지는 작동 전압이 3.6V로서 전자 기기의 전원으로 많이 사용되고 있는 니켈-카드늄 전지나 니켈-메탈 하이드라이드 전지에 비하여 3배나 우수하고, 단위 중량당 에너지 밀도의 특성도 뛰어나서 급속도로 신장되고 있다.
리튬 이차 전지는 전해액의 종류에 따라 액체 전해질 전지와, 고분자 전해질 전지로 분류할 수 있다. 일반적으로는 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬 이온 전지라 하고, 고분자 전해질을 사용하는 전지를 리튬 폴리머 전지라고 한다.
리튬 이차 전지는 다양한 형태로 제조가 가능한데, 대표적인 형상으로는 리튬 이온 전지에 주로 사용되는 원통형 및 각형을 들 수 있다. 최근들어 각광받는 리튬 폴리머 전지는 유연성을 지닌 소재로 제조되어 그 형상이 비교적 자유롭다. 또한 안전성도 우수하고, 무게가 가벼워서 휴대용 전자 기기의 슬림화 및 경량화에 유리하다고 할 수 있다.
도 1은 이러한 리튬 폴리머 전지(10)을 개략적으로 도시한 것이다.
도면을 참조하면, 상기 전지(10)는 양극판(11)과, 음극판(12), 상기 양극판(11)과 음극판(12) 사이에 개재되는 세퍼레이터(13)로 된 전극 조립체를 구비한다. 상기 전극 조립체는 양극판(11), 세퍼레이터(13), 음극판(12) 순으로 다수개 적층되어 있다.
상기 복수개의 양극판(11)과 음극판(12)의 일 가장자리면을 따라서는 양극 탭(14)과 음극 탭(15)이 각각 인출되어 있고, 이것들은 극판별로 집합된 상태에서 상호 통전가능하도록 되어 있다. 상기 양극 탭(14)과 음극 탭(15)은 외부 단자와 접속가능한 양극 단자(16)와 음극 단자(17)와 각각 용접되어 있다.
전지(10)에는 상기 언급된 전극 조립체가 실장되는 케이스(18)가 마련된다. 상기 케이스(18)에는 전극 조립체가 수용될 수 있는 공간부(19)가 형성되어 있다. 그리고, 케이스(18)는 상부 케이스(18a)와 하부 케이스(18b)로 분리되며, 바람직하게는 하나의 가장자리면을 따라 상호 접합되어 있고, 다른 가장자리면은 개방된 형태를 가진다. 이때, 상기 가장자리면은 상기 케이스(18)에 마련된 공간부(18a)내에 전극 조립체가 실장되고 나서, 상부 및 하부 케이스(18a)(18b)를 밀폐시킬 수 있도록 밀봉부(100) 역할을 한다.
상기와 같은 구조의 전지(10)는 전극 조립체를 공간부(19)가 형성된 케이스(18)내에 실장한다음, 전해액을 주입한다. 그리고, 상기 상부 및 하부 케이스(18a)(18b)의 밀봉부(100)에 열과 압력을 가하여 상호 열융착하여 견고하게 밀봉시켜 전지(10)를 완성하게 된다.
완성된 전지(10)는 휴대용 전자 기기에 동력을 공급하기 위하여 전자 기기내에 장착하게 되는데, 그 부피를 최소화하기 위하여 상기 밀봉부(100)를 일방향으로 꺽게 된다. 이렇게 꺽인 상태에서 별다른 고정 수단없이 전자 기기에 실장할 경우, 다중층의 필름으로 된 상기 케이스(18)는 조립 공정이나 이송 과정에서 외력에 의하여 파손이 되거나, 케이스(18)가 가지는 복원력으로 부피가 팽창하게 되어전지(10)의 체적 에너지 밀도가 저하되는 원인을 제공한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 케이스의 외면에 외부 커버를 덮어씌워 체적 에너지 밀도를 증가시키고, 전지의 조립성을 향상시키도록 구조가 개선된 이차 전지와 이의 제조 방법을 도시한 것이다.
도 1은 종래의 리튬 이차 전지를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차 전지를 도시한 사시도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>
11,21..양극판 12,22...음극판
13,23...세퍼레이터 14,24...양극 탭
15,25...음극 탭 16,26...양극 단자
17,27...음극 단자 18,28...케이스
18a,28a...상부 케이스 18b,28b...하부 케이스
19,29...공간부 100,200...밀봉부
210... 외부 커버부
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 이차 전지와 이의 제조 방법은,
양극판, 세퍼레이터, 음극판 순으로 다수장 적층되어 형성되는 전극 조립체;
상기 전극 조립체가 수용될 수 있는 공간부와, 상기 공간부의 가장자리로부터 형성되어 공간부를 밀폐시키는 밀봉부가 형성된 케이스; 및
상기 케이스의 외면을 감싸는 수축성을 가지는 고분자 소재로 된 외부 커버부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 외부 커버부는 열가소성 수지로 된 것으로,
폴리 비닐 클로라이드(PVC)나 폴리올레핀(polyolefin)계 수지로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 의하면,
양극판, 세퍼레이터, 음극판순으로 형성된 전극 조립체를 준비하는 단계;
상기 전극 조립체가 수용될 공간부를 가지며, 상기 공간부의 가장자리를 따라 형성되어 공간부를 밀폐시키는 밀봉부가 형성되는 케이스를 제공하는 단계;
상기 공간부에 전극 조립체를 실장하는 단계;
상기 공간부가 형성된 케이스내에 전해액을 주입하는 단계;
상기 밀봉부를 열융착하여 밀폐시키는 단계;
상기 밀봉부를 상기 케이스의 외측벽을 따라 일방향으로 꺽는 단계; 및
상기 케이스의 외면을 감싸도록 수축성을 가지는 고분자 소재로 된 외부 커버부로 감싸는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 상세하게 설명하고자 한다.
도 2는 본 발명에 따른 이차 전지중 리튬 폴리머 전지(20)에 외부 커버(210)를 적용시킨 경우이다.
도면을 참조하면, 상기 전지(20)는 전극 조립체와, 상기 전극 조립체가 실장되는 케이스를 포함한다. 상기 전극 조립체는 양극 집전체와 상기 양극 집전체의 적어도 일면에 형성되는 양극 활물질층으로 된 양극판(21)과, 음극 집전체와 상기음극 집전체의 적어도 일면에 형성되는 음극 활물질층으로 된 음극판(22)과, 상기 양극판(21)과 음극판(22)의 사이에 개재되어 이들을 전기적으로 절연시키는 세퍼레이터(23)를 구비한다. 이러한 전극 조립체는 양극판(21), 세퍼레이터(23), 음극판(22) 순으로 다수개 적층되어 이루어져 있다.
상기 양극판(21)과 음극판(22)의 일 가장자리로부터는 양극 탭(24)과 음극 탭(25)이 인출되어, 극판별로 집합되어 상호 통전가능하도록 연결되어 있다. 그리고, 상기 양극 및 음극 탭(24)(25)은 그 단부에 외부 단자와 접속되는 양극단자(26)와 음극 단자(27)와 용접되어 있다.
전지(20)에는 상기의 전극 조립체을 실장하기 위한 케이스(28)가 마련된다. 상기 케이스(28)는 상부 케이스(28a)와 하부 케이스(28b)로 이루어지고, 상기 상부 및 하부 케이스(28a)(28b)는 적어도 하나의 가장자리면이 일체로 접합되고, 나머지 가장자리면들은 분리된 형태이다. 그리고, 상기 상부 및 하부 케이스(28a)(28b)중 어느 하나에는 상기 전극 조립체가 수용될 수 있는 공간부(29)가 형성된다. 상기 가장자리면들은 전극 조립체가 실장된 다음에 상기 상부 및 하부 케이스(28a)(28b)를 밀폐시킬수 있도록 열융착되는 면을 제공하는 밀봉부(200) 역할을 한다.
상기와 같은 구조를 가지는 전지(20)는 셀룰러 폰, 노트북, 캠코더등과 같은 휴대용 전자 기기에 실장시 그 부피를 최소화하기 위하여 밀봉부(200)를 일방향으로 꺽게 된다.
본 발명의 특징에 따르면, 상기 밀봉부(200)가 꺽인 후 이 상태를 유지하기 위하여 상기 전지(10)의 외면에 이를 고정시켜 주는 외부 커버(210)가 형성된다.
즉, 상기 외부 커버(210)는 상기 케이스(28)의 외면을 완전히 감쌀 수 있는 수축성이 우수한 열가소성 수지로 이루어져 있다. 이러한 열가소성 수지로는 다양한 종류가 있을 수 있는데, 일반적으로는 폴리 비닐 클로라이드(poly vinyl chloride,이하 PVC)나 폴리올레핀(polyolefin)계 수지인 폴리에틸렌(polyethlene,PE)이나 폴리프로필렌(polypropylene,PP)를 사용하는 것이 바람직하다고 할 수 있다.
이와 같은 구조를 가지는 전지(20)의 조립 과정중 본 발명의 특징에 해당되는 부분을 발췌하여 설명하면 다음과 같다.
양극판(21), 세퍼레이터(23), 음극판(22) 순으로 다수장 적층되어 제조되는 전극 조립체를 마련하고, 상기 공간부(29)가 형성된 케이스(28)에 이 전극 조립체를 실장한다. 다음으로, 상기 케이스(28) 내에 전해액을 주입하고, 상기 공간부(29)의 가장자리를 따라 상부 및 하부 케이스(28a)(28b)에 각각 마련된 밀봉부(200)를 상호 열융착하게 된다.
이어서, 전지(10)의 체적 에너지당 밀도를 향상시키기 위하여 상기 밀봉부(200)를 일방향으로 꺽어서 부피를 최소화시킨다. 케이스(28)에 형성된 공간부(29)로 인하여 형성되는 상기 케이스(28)의 외측벽을 따라 상기 밀봉부(200)가 접혀진후에는 외부 커버(210)가 케이스(28)를 감싸게 된다. 이때, 상기 외부 커버(210)는 상기 케이스(28) 외면에 랩핑(wrapping) 방식으로 형성될 수도 있고, 또한, 상기 케이스(28)를 수용할 수 있는 공간부를 가지며, 일면이 개방되어 상기 케이스(28)에 억지끼워맞춤 가능한 형태로도 제조가 가능하다.
이상과 같은 공정을 통하여 전지(20)를 완성하게 된다.
이상의 설명에서와 같이 본 발명의 이차 전지와 이의 제조 방법은 전극 조립체를 실장하는 케이스의 밀봉부를 꺽은 상태에서 케이스의 외면을 보호하도록 외부 커버가 덮혀짐으로써 조립 과정중이나 운반중에 발생될 수 있는 케이스의 손상을 미연에 방지할 수 있다. 또한, 휴대용 전자 기기에 장착시 외면이 매끄럽게 이루어지는 형태이므로 작업성의 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
Claims (3)
- 양극판, 세퍼레이터, 음극판 순으로 다수장 적층되어 형성되는 전극 조립체;상기 전극 조립체가 수용될 수 있는 공간부와, 상기 공간부의 가장자리로부터 형성되어 공간부를 밀폐시키는 밀봉부가 형성된 케이스; 및상기 케이스의 외면을 감싸는 수축성을 가지는 고분자 소재로 된 외부 커버부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
- 제 1 항에 있어서,상기 외부 커버부는 열가소성 수지로 된 것으로,폴리 비닐 클로라이드(PVC)나 폴리올레핀(polyolefin)계 수지로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
- 양극판, 세퍼레이터, 음극판순으로 형성된 전극 조립체를 준비하는 단계;상기 전극 조립체가 수용될 공간부를 가지며, 상기 공간부의 가장자리를 따라 형성되어 공간부를 밀폐시키는 밀봉부가 형성되는 케이스를 제공하는 단계;상기 공간부에 전극 조립체를 실장하는 단계;상기 공간부가 형성된 케이스내에 전해액을 주입하는 단계;상기 밀봉부를 열융착하여 밀폐시키는 단계;상기 밀봉부를 상기 케이스의 외측벽을 따라 일방향으로 꺽는 단계; 및상기 케이스의 외면을 감싸도록 수축성을 가지는 고분자 소재로 된 외부 커버부로 감싸는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지의 제조 방법.
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