KR100322097B1 - 이차 전지 - Google Patents

이차 전지

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Abstract

이차 전지를 개시한다. 양극판, 세퍼레이터, 음극판이 다수장 적층된 전지셀과, 상기 양극 및 음극판으로부터 각각 인출되는 복수개의 양극 및 음극 탭과, 상기 양극 및 음극 탭이 각각 인입되어 고정되는 공간부를 가지고 있으며 외부 단자와 연결되는 양극 및 음극 단자와, 상기 전지셀을 수용하는 공간부가 형성된 상하부 케이스로 이루어지고 공간부의 가장자리를 따라서 내부를 외부로부터 밀폐시키는 상하부 밀봉부가 형성된 케이스를 포함한다.

Description

이차 전지{Secondary battery}
본 발명은 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 양극 및 음극 탭군과 양극 및 음극 단자와의 상호 결합되는 구조가 개선된 이차 전지에 관한 것이다.
통상적으로 이차 전지는 충전 및 방전이 가능한 전지로서, 휴대폰,노트북 컴퓨터, 캠코더등의 첨단 전자 기기분야에서 널리 사용되고 있다. 특히, 리튬 이차 전지는 전자 장비 전원으로서 많이 사용되고 있는 니켈-카드늄(Ni-Cd) 전지나, 니켈-금속 수화물(Ni-Mh) 전지보다 작동 전압이 세 배에 해당되고, 단위 중량당 에너지밀도가 우수하다는 점에서 많은 연구 개발이 진행되고 있다.
이러한 리튬 이차 전지는 전해액의 종류에 따라 액체 전해질 전지와, 고분자 전해질 전지로 분류할 수 있으며, 일반적으로는 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬 이온 전지, 고분자 전해질을 사용하는 전지를 리튬 폴리머 전지라고 부른다.
그리고, 리튬 이차 전지는 여러 가지 형상으로 제조가 가능한데, 대표적인 형상으로는 리튬 이온 전지에 주로 사용되는 원통형 및 각형 전지를 들 수 있다. 리튬 폴리머 전지의 경우에는 그 형상이 비교적 자유롭다. 최근 들어서는 리튬 폴리머 전지가 안정성과 형상의 자유도가 뛰어나고, 중량이 가벼워 휴대용 전자 기기의 슬림화 및 경량화에 대하여 다른 전지보다도 유리하여 각광을 받고 있다.
도 1을 참조하면, 종래의 리튬 폴리머 전지(10)는 양극판(11)과, 음극판(12)과, 그 사이에 개재되는 세퍼레이터(13)로 이루어진 조전지(assembled battery)가 다수장 적층된 전지셀(14)과, 상기 양극 및 음극판(11)(12)의 일 가장자리로부터 인출되는 다수개의 양극 탭(15)군과, 음극 탭(16)군과, 상기 양극 및 음극 탭(15)(16)군과 각각 결합되는 양극 단자(17)와 음극 단자(18)를 포함한다.
또한, 전지(10)는 이러한 전지셀(14)을 수용하기 위하여 별도의 케이스가 마련되는데, 케이스는 상부 케이스(19)와, 상기 상부 케이스(19)의 적어도 일 가장자리를 따라 일체로 형성되며 다른 면은 상호 분리되는 하부 케이스(100)를 구비한다. 상기 하부 케이스(100)에는 상기 전지셀(14)이 수용되는 공간부(110)가 마련되어 있다. 그리고, 상기 상부 및 하부 케이스(19)(100)에는 상기 공간부(110)의 가장자리를 따라서 전지 조립과정에서 내부를 밀폐되도록 밀봉되는 상부 밀봉부(19a)와 하부 밀봉부(100a)가 각각 형성되어 있다.
여기서, 상기 양극 탭(15)군과 음극 탭(16)은 극판별로 집합된 상태에서 상기 양극 및 음극 단자(17)(18)의 단부의 아랫면에 각각 용접된다. 그리고, 상기 양극 및 음극 탭(15)(16)군은 전지(10)의 에너지 밀도를 최대화시키기 위하여 브이(V)자 형태로 구부려져 상기 공간부(100) 내에 실장된다.
그런데, 상기 양극 및 음극 탭(15)(16)과 양극 및 음극 단자(17)(18)는 예컨대 초음파 용접과 같은 과정을 통하여 상호 통전이 가능하도록 결합하게 되는데, 복수개의 탭으로 이루어진 상기 양극 및 음극 탭(15)(16)군중 상부에 위치한 탭은 먼저 용접되고, 하부에 위치한 탭이 나중에 용접되는 일련의 용접 과정에서 먼저 용접된 탭들중 일부가 상기 양극 및 음극 단자(17)(18)로부터 이탈되어 용접 장치의 팁등에 달라붙는 문제점이 있어서 탭(15)(16)군과 단자(17)(18)들간의 결합 불량을 초래한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 양극 및 음극 탭군과 양극 및 음극 단자와 결합되는 구조가 개선된 이차 전지를 제공하는데그 목적이 있다.
도 1은 종래의 이차 전지의 일 예를 도시한 분리 사시도,
도 2는 본 발명의 일 예에 따른 이차 전지의 탭과 단자가 결합되기 이전 상태를 도시한 분리 사시도,
도 3은 도 2의 탭과 단자가 결합된 이후의 상태를 도시한 분리 사시도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>
10,20...이차 전지 11,21...양극판
12,22...음극판 13,23...세퍼레이터
14,24...전지셀 15,25...양극탭
16,26...음극탭 17,27...양극 단자
18,28...음극 단자 19,29...상부 케이스
27a,28a...평판부 27b,28b...사행부
100,200...하부 케이스 110,210...공간부
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 예에 따른 이차 전지는,
양극판, 음극판, 그 사이에 개재되는 세퍼레이터가 다수장 적층된 전지셀;
상기 양극판 및 음극판으로부터 각각 인출되어 극판별로 집합되어 있는 복수개의 양극 및 음극 탭;
상기 양극 및 음극 탭이 각각 인입되어 고정되는 공간부를 가지고 있으며, 외부 단자와 연결되는 양극 및 음극 단자; 및
상기 전지셀을 수용하는 공간부가 형성된 분리가능한 상하부 케이스로 이루어지고, 상기 공간부의 가장자리를 따라서 내부를 외부로부터 밀폐시키는 상하부 밀봉부가 형성된 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 양극 및 음극 단자는 각각의 소정 길이와 폭을 가지는 평판부와, 상기 양극 및 음극 탭군과 대향되는 상기 평판부의 일단부로부터 일체형으로 형성되는 에스자형의 사행부로 이루어진 것을 특징으로 한다.
더욱이, 상기 사행부에는 상기 양극 및 음극 탭군이 인입된 상태에서 상기 사행부를 가압하여 탭군을 각각 고정할 수 있도록 상기 양극 및 음극 탭군의 단부가 수용가능한 공간부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 상세하게 설명하고자 한다.
도 2는 본 발명의 일 예에 따른 리튬 폴리머 전지(20)를 도시한 것이다.
도면을 참조하면, 상기 전지(20)는 양극판(21)과 음극판(22)과 그 사이에 개재되는 세퍼레이터(23)로 된 조전지가 다수장 적층된 형태의 전지셀(24)을 포함한다. 상기 양극판(21)과 음극판(22)의 일 가장자리로부터는 소정 길이의 양극 탭(25)과 음극 탭(26)이 각각 인출되어 있다. 상기 복수개의 양극 및 음극 탭(25)(26)은 극판별로 집합되어 있다. 그리고, 상기 양극 및 음극 탭(25)(26)군과 각각 결합되어 외부의 단자와 전기적으로 접속되는 양극 단자(27)와 음극 단자(28)를 구비한다.
한편, 상기 전지(20)는 이러한 전지셀(24)을 수용하기 위하여 케이스가 마련된다. 케이스는 여러 가지 형태로 제조될 수 있는데, 도시된 바와 같이 상부 케이스(29)와, 상기 상부 케이스(29)의 일 가장자리를 따라서 일체로 형성되고, 나머지 부분은 상호 분리가능한 하부 케이스(200)를 포함한다. 상기 하부 케이스(200)에는 상기 전지셀(24)을 수용하기 위한 공간부(200a)가 마련되어 있다. 그리고, 상기 상부 및 하부 케이스(29)(200)에는 상기 공간부(200a)의 가장자리로부터 내부를 외부와 밀폐시키기 위하여 밀봉되는 상부 밀봉부(29a)와, 하부 밀봉부(200a)가 각각 형성되어 있다.
여기서, 상기 복수개의 양극 탭(25)군과, 음극 탭(26)군은 극판별로 집합된 상태에서 상기 양극 단자(27)와 음극 단자(28)에 각각 결합하게 되는데, 본 발명의 특징에 따르면 상기 양극 및 음극 탭(25)(26)군과 결합되는 양극 및 음극 단자(27)(28)는 결합 부위가 상기 탭(25)(26)군들을 수용하는 형태를 가지고 있다.
즉, 상기 양극 단자(27)에는 소정 길이와 폭을 가지는 양극 평판부(27a)가마련된다. 그리고, 상기 양극 탭(25)군과 결합되는 평판부(27a)의 단부에는 평판부(27a)로부터 일체로 형성되며, 그 단면이 에스(S) 형상을 가지는 양극 사행부(27b)가 형성된다. 상기 사행부(27b)에는 상기 양극 탭(25)군들이 수용될 수 있는 공간이 마련되어 있다. 음극 단자(28)도 상기 양극 단자와 동일하게 음극 평판부(28a)와, 상기 음극 평판부(28a)로부터 일체로 연장되며 에스 형상을 가지는 음극 사행부(28b)가 형성된다.
상기 양극 및 음극 탭(25)(26)군과, 양극 및 음극 단자(27)(28)와의 결합된 상태는 도 3에 도시된 바와 같다.
앞서 도시된 도면에서와 동일한 참조 번호는 동일한 부재로서 동일한 기능과 작용을 하므로 여기서는 설명을 생략하고, 본 발명의 특징부에 대한 부분만 발췌하여 설명하기로 한다.
도시된 바와 같이, 상기 양극 탭(25)군과 음극 탭(26)군은 극판별로 집합되어 있고, 그 단부는 가능하면 상호 접착가능하도록 밀착되어 있다. 그리고, 상기 양극 및 음극 탭(25)(26)군과 결합되는 양극 단자(27)와 음극 단자(28)가 마련된다.
상기 양극 및 음극 단자(27)(28)에는 상술한 바와 같이 평판부(27a)(28a)와, 상기 평판부(27a)(28a)의 일단부로부터 상기 양극 및 음극 탭(25)(26)을 수용하기 위한 사행부(27b)(28b)가 형성되어 있다. 상기 사행부(27b)(28b)에는 상기 양극 및 음극 탭(25)(26)군의 단부와 대향되는 위치에 이를 수용하는 공간부가 형성되어 있어서, 상기 탭(25)(26)군들이 이 공간부내로 인입가능하다.
이와 같이, 본 발명에 따른 전지(20)는 상기 양극 및 음극 탭(25)(26)들이 상기 사행부(27b)(28b)에 마련된 공간부에 수용된 상태에서 별도의 죔수단을 이용하여 상기 사행부(27b)(28b)의 상하부를 가압하게 되면, 상기 양극 및 음극 탭(25)(26)들은 상기 사행부(27b)(28b) 내에서 견고하게 고정된다. 이에 따라, 상기 양극 탭(25)과 양극 단자(27) 및 음극 탭(26)과 음극 단자(28)는 각각 결합된다.
상기 양극 및 음극 탭(25)(26)과, 양극 및 음극 단자(27)(28)와의 결합이 완료되면, 상기 공간부(210) 내에서 전지(20)의 에너지 밀도를 최적화시키기 위하여 상기 양극 및 음극 탭(25)(26)을 브이(V)자 형태로 구부린 다음 실장한다. 그리고, 상기 상부 및 하부 케이스(29)(200)에서 공간부(210)의 가장자리를 따라서 형성된 상부 및 하부 밀봉부(29a)(200a)를 상호 밀봉시켜 전지(20) 내부를 외부로부터 밀폐시키게 된다. 이때, 상기 양극 및 음극 단자(27)(28)는 상기 상부 및 하부 밀봉부(29a)(200a)의 밀착면으로부터 소정 길이 외부로 돌출하여 외부 단자와 전기적으로 접속이 가능하다.
이상의 설명에서와 같이 본 발명의 이차 전지는 양극 및 음극 단자의 단부에 형성된 공간부에 양극 및 음극 탭군들을 각각 인입한 상태에서 가압하여 결합시키게 됨으로써, 용접시 발생할 수 있는 양극 및 음극 단자로부터 일부의 양극 및 음극 탭들이 이탈되는 현상을 미연에 방지할 수 있고, 복수개의 탭군들을 양극 및 음극단자에 견고하게 결합시킬 수 있어서 전지의 신뢰성을 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)

  1. 양극판, 음극판, 그 사이에 개재되는 세퍼레이터가 다수장 적층된 전지셀;
    상기 양극판 및 음극판으로부터 각각 인출되어 극판별로 집합되어 있는 복수개의 양극 및 음극 탭;
    상기 양극 및 음극 탭이 각각 인입되어 고정되는 공간부를 가지고 있으며, 외부 단자와 연결되는 양극 및 음극 단자; 및
    상기 전지셀을 수용하는 공간부가 형성된 분리가능한 상하부 케이스로 이루어지고, 상기 공간부의 가장자리를 따라서 내부를 외부로부터 밀폐시키는 상하부 밀봉부가 형성된 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 양극 및 음극 단자는 각각의 소정 길이와 폭을 가지는 평판부와, 상기 양극 및 음극 탭군과 대향되는 상기 평판부의 일단부로부터 일체형으로 형성되는 에스자형의 사행부로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 사행부에는 상기 양극 및 음극 탭군이 인입된 상태에서 상기 사행부를 가압하여 탭군을 각각 고정할 수 있도록 상기 양극 및 음극 탭군의 단부가 수용가능한 공간부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
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