KR100362277B1 - 보호 케이스를 가지는 이차 전지 - Google Patents

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Abstract

보호 케이스를 가지는 이차 전지를 개시한다. 본 발명은 양극판, 세퍼레이터, 음극판순으로 적층된 전지셀과, 상기 양극 및 음극판의 일 가장자리로부터 각각 인출된 양극 및 음극 탭과, 상기 양극 및 음극 탭의 단부와 각각 용접되는 양극 및 음극 단자와, 상기 전지셀이 수용가능하게 공간부를 가지고 상기 공간부의 가장자리를 따라서 내부 공간을 밀폐가능하게 밀봉하는 밀봉부가 형성된 케이스와, 상기 전지셀의 각 모서리부를 보호하도록 감싸는 보호 케이스를 포함한다.

Description

보호 케이스를 가지는 이차 전지{Secondary battery having protective case}
본 발명은 이차 전지의 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전지 셀의 가장자리를 보호하도록 구조가 개선된 보호 케이스를 가지는 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전이 가능한 전지를 말하는 것으로, 셀룰라 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더등의 첨단 전자 기기 분야에서 널리 사용되고 있다. 특히, 리튬 이차 전지는 작동 전압이 3.6V로서 니켈-카드늄 전지나, 니켈-수소 전지의 3배에 해당되며, 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 측면에서 급속도로 신장되고 있는 추세이다.
이러한 리튬 이차 전지는 전해액의 종류에 따라 액체 전해질 전지와, 고분자 전해질 전지로 분류할 수 있으며, 일반적으로 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬 이온 전지라 하고, 고분자 전해질을 사용하는 전지를 리튬 폴리머 전지라고 한다. 이중에서 리튬 폴리머 전지는 유연성을 지녀 그 형상이 비교적 자유롭고, 무게가 가볍다는 측면에서 휴대용 전자기기의 슬림화 및 경량화에 유리하다고 할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 리튬 폴리머 전지(10)는 양극판(11)과, 음극판(12)과, 그 사이에 개재되는 세퍼레이터(13)로 된 조전지(assembled battery)가 다수장 적층된 전지셀(battery cell,14)과, 상기 양극 및 음극판(11)(12)의 일 가장자리로부터 인출되는 복수개의 양극 탭(15)과, 음극 탭(16)과, 상기 양극 및 음극 탭(15)(16)과 각각 용접되는 양극 단자(17)와 음극 단자(18)를 포함한다.
상기 전지셀(14)을 수용하는 것으로, 상부 케이스(19)와, 상기 상부 케이스(19)의 일 가장자리를 따라 일체로 형성되며 상기 전지셀(14)이 수용되는 공간부(100)를 제공하는 하부 케이스(110)를 구비한다. 상기 상부 및 하부 케이스(19)(110)에는 공간부(100)의 가장자리를 따라 상호 밀폐가능한 상부 밀봉부(19a)와 하부 밀봉부(110a)가 형성되어 있다.
이와 같은 구조를 리튬 폴리머 전지(10)는 복수개의 양극 탭(15)군과, 음극 탭(16) 군을 극판별로 집합시키고, 그 단부를 양극 단자(17)와 음극 단자(18)에 각각 용접시킨다. 그리고, 전지(10)의 에너지 밀도를 최적화시키기 위하여 상기 양극 및 음극 탭(15)(16)을 V자 형태로 구부린 다음, 전지셀(14)은 이를 수용하는 공간부(100)를 가지는 하부 케이스(110)에 실장하게 된다.
그런데, 상기 전지셀(14)을 구성하는 양극판(11)과, 음극판(12)과, 세퍼레이터(13)가 다수장 적층된 상태에서 자동화나 반자동화된 전지 제조 공정중에 하부 케이스(110)에 실장되거나, 전지셀(14)을 취부하는 등의 공정에서나, 완성된 전지셀(10)을 제조자의 부주의로 떨어뜨렸을 경우에는 전지셀(14)을 구성하는 극판등의 두께가 얇은 관계로 모서리부에서 파손의 위험이 뒤따른다. 이와 같이 파손이 일어나면, 세퍼레이터(13)를 사이에 두고 적층된 양극판(11)과 음극판(12)과의 단락이 발생하게 되어 전지(10)의 이상을 초래하게 될 수도 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 전지셀의 모서리부에 보호 케이스를 장착하여 전지의 내구성을 향상시키는 보호 케이스를 가지는 이차 전지를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 이차 전지를 도시한 분리 사시도,
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 분리 사시도,
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 분리 사시도,
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 분리 사시도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>
10,20...전지 11,21...양극판
12,22...음극판 13,23...세퍼레이터
14,24...전극셀 15,25...양극탭
16,26...음극탭 17,27...양극 단자
18,28...음극 단자 19,29...상부 케이스
30,40,220...보호 케이스 110,210...하부 케이스
221...평면부 222...브릿지부
222a...삽입부 222b...턱부
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 보호 케이스를 가지는 이차 전지는,
양극판, 세퍼레이터, 음극판순으로 다수장 적층된 전지셀;
상기 양극판과 음극판의 일 가장자리로부터 각각 인출된 양극 및 음극 탭;
상기 양극 및 음극 탭의 단부와 각각 용접되는 양극 및 음극 단자;
상기 전지셀이 수용가능하게 공간부를 가지고 상하로 분리가능하며, 상기 공간부의 가장자리를 따라서 내부 공간을 밀폐가능하게 밀봉하는 밀봉부가 형성된 케이스; 및
상기 전지셀의 각 모서리부를 보호하도록 감싸는 보호 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 보호 케이스는 상기 전지셀의 단변부와 대응되는 길이와 높이를 가지는 평면부와, 상기 평면부의 각 모서리로부터 일방향으로 소정길이 연장되며 상기 단변부가 끼움가능한 삽입부를 가지는 브릿지부로 이루어지고, 상기 단변부를 밀착하여 감싸는 것을 특징으로 한다.
게다가, 상기 삽입부로부터 평면부의 전면부까지는 상기 단변부가 안정적으로 안착가능한 턱부가 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 보호 케이스는 단변부의 각 모서리부에 삽입가능하도록 상기 모서리부와 대응되는 형상을 가지며, 상기 모서리부가 삽입가능한 공간부가 전면부로부터 형성되어 상기 모서리부를 감싸는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 보호 케이스는 상기 전지셀의 단변부의 길이와 높이와 대응되는형상을 가지며, 단변부를 수용가능하도록 전면부로부터 내부에 공간부가 형성된 것을 특징으로 한다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 일 실시예에 따른 보호 케이스를 가지는 이차 전지를 상세하게 설명하고자 한다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 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 전지셀(24)을 포함한다. 상기 양극판(21)과 음극판(22)의 일 가장자리로부터는 복수개의 양극 탭(25)과 음극 탭(26)이 각각 인출되어 있고, 상기 양극 및 음극탭(25)(26)은 탭군별로 집합된 상태에서 그 단부가 양극 단자(27)와 음극 단자(28)에 각각 용접되어 있다.
그리고, 상기 전지셀(24)을 수용하는 것으로 케이스가 마련된다. 케이스에는 상부 케이스(29)와, 상기 상부 케이스(29)의 일 가장자리로부터 상호 일체로 형성되며 상기 전지셀(24)이 수용되는 소정 크기의 공간부(200)가 형성된 하부 케이스(210)를 포함한다. 상기 상부 및 하부 케이스(29)(210)에는 상기 공간부(200)의 가장자리를 따라서 형성되어서 밀폐시 전해액의 누수를 방지하도록 상호 밀봉되는 상부 밀봉부(29a)와, 하부 밀봉부(210a)가 형성되어 있다.
여기서, 상기 전지셀(24)의 외부에는 박판으로 된 양극판(21), 음극판(22) 및 세퍼레이터(23)의 파손을 방지하기 위하여 별도의 보호 수단이 장착된다.
즉, 상기 전지셀(24)의 가장자리측에는 모서리부를 보호하기 보호케이스(220)가 장착된다. 상기 보호 케이스(220)는 여러 가지 형상으로 제조될 수 있는데, 전지셀(24)의 모서리부를 보호하도록 형성된 경우라면 다양한 실시예가 존재할 수 있다.
도 2의 경우에는, 상기 전지셀(24)의 일측 가장자리를 따라 끼움되어 모서리부를 보호하는 보호 케이스(220)가 도시되어 있다.
즉, 상기 보호 케이스(220)는 상기 전지셀(24)의 단변부의 길이 및 높이와 대응되게 형성되어 단변부에 면접촉되는 평면부(221)를 구비한다. 상기 평면부(221)로부터는 일방향으로 각 모서리로부터 일체로 소정 길이 연장되는 브릿지부(222)가 복수개 형성된다.
상기 브릿지부(222)는 상기 전지셀(24)의 모서리부가 삽입가능하도록 그 단면이 "ㄱ" 형태인 삽입부(222a)가 형성되어 있다. 그리고, 상기 브릿지부(222)에는 삽입부(222a)를 통하여 끼움되는 전지셀(24)이 안정적으로 고정되도록 턱부(222b)가 상기 평면부(221)까지 연장되어 있다.
한편, 상기 보호 케이스(230)는 합성 수지, 예컨대 폴리 프로필렌(poly propylene), 폴리 이미드(polyimide), 폴리 에틸렌(polyethylene)군중에서 선택된 어느 하나로서, 전해액에 대하여 우수한 물성을 가지는 것이 바람직하다고 할 수 있다.
이와 같은 구조를 가지는 본 발명에 따른 전지(20)는 양극판(21)과, 음극판(22)과, 세퍼레이터(23)를 라미네이팅 공법으로 다수장 적층시켜 전지셀(24)을 완성한다. 그리고, 상기 양극 및 음극판(21)(22)으로부터 각각 인출되는 양극탭(25)과, 음극 탭(26)의 단부를 양극 단자(27)와, 음극 단자(28)에 각각 용접시킨다. 그리고, 상기 하부 케이스(210)에 마련된 공간부(200)에 전지부(24)를 삽입시 에너지 밀도를 최대화시키기 위하여 상기 양극 및 음극탭(25)(26)을 V자형으로 절곡시킨다음 실장시키게 된다.
이때, 상기 전지셀(24)의 단변부를 따라서 상기 보호 케이스(220)가 장착된다. 즉, 상기 케이스(220)의 브릿지부(222)에는 상기 전지셀(24)의 모서리부가 끼움되는 복수개의 삽입부(222a)가 형성되어 있어서, 이를 통하여 전지셀(24)의 모서리부는 끼움되고, 턱부(222b)에 의하여 안정적으로 케이스(220)에 고정된다. 이에따라, 상기 전지셀(24)의 양 측 모서리부는 보호 케이스(220)가 감싸게 되므로 외부로부터 보호가 가능하다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 리튬 폴리머 전지를 도시한 것이다.
여기서, 앞서 도시된 도면에서와 동일한 참조 번호는 동일한 기능을 하는 동일한 부재를 가리키므로 본 발명의 특징부에 따른 주요부만 발췌하여 설명하기로 한다.
도시된 바와 같이, 상기 전지셀(24)의 모서리부에는 복수개의 보호 케이스(30)가 장착된다. 상기 보호 케이스(30)는 각 모서리부에 끼움가능하도록 개별적으로 형성되어 있다. 상기 보호 케이스(30)는 모서리부와 대응되는 형상을 가지고 있으며, 모서리부가 끼움되는 전면부로부터는 모서리부가 삽입가능도록 공간부(31)가 형성되어 있다. 이에 따라, 전지셀(24)의 각 모서리부가 상기 공간부(31)를 통하여 끼움되어 파손등으로부터 안정적으로 보호된다. 상기 보호 케이스(30)도도 2와 마찬가지로 내전해액성이 우수한 합성 수지로 제조되는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 리튬 폴리머 전지를 도시한 것이다.
여기서도, 도 3의 경우와 마찬가지로 앞서 도시된 도 2에서와 동일한 참조 번호는 동일한 기능을 하는 동일한 부재를 가리키므로 설명을 생략하기로 하고, 본 발명의 특징부에 따른 부위만 발췌하여 설명하기로 한다.
도시된 바와 같이, 전지의 전지셀(24)에는 모서리부를 감싸도록 보호 케이스(40)가 장착된다.
즉, 상기 보호 케이스(40)는 상기 전지셀(24)의 단변부의 길이와 높이와 대응하는 크기를 가지며, 단변부를 수용할 수 있도록 그 내부에 공간부(41)가 형성되어 있다. 이에 따라서, 상기 전지셀(24)의 모서리부로부터 일어날 수 있는 찢기짐등의 파손을 방지할 수 있다.
이상의 설명에서와 같이 본 발명의 보호 케이스를 가지는 이차 전지는 제조 공정중에 전지셀의 모서리부에서 발생할 수 있는 파손을 미연에 방지하게 되어 전지의 안전성을 도모할 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 (5)

  1. 양극판, 세퍼레이터, 음극판순으로 다수장 적층된 전지셀;
    상기 양극판과 음극판의 일 가장자리로부터 각각 인출된 양극 및 음극 탭;
    상기 양극 및 음극 탭의 단부와 각각 용접되는 양극 및 음극 단자;
    상기 전지셀이 수용가능하게 공간부를 가지고 상하로 분리가능하며, 상기 공간부의 가장자리를 따라서 내부 공간을 밀폐가능하게 밀봉하는 밀봉부가 형성된 케이스; 및
    상기 전지셀의 각 모서리부를 보호하도록 감싸는 보호 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 보호 케이스를 가지는 이차 전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호 케이스는 상기 전지셀의 단변부와 대응되는 길이와 높이를 가지는 평면부와, 상기 평면부의 각 모서리로부터 일방향으로 소정길이 연장되며 상기 단변부가 끼움가능한 삽입부를 가지는 브릿지부로 이루어지고, 상기 단변부를 밀착하여 감싸는 것을 특징으로 하는 보호 케이스를 가지는 이차 전지.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 삽입부로부터 평면부의 전면부까지는 상기 단변부가 안정적으로 안착가능한 턱부가 형성된 것을 특징으로 하는 보호 케이스를 가지는 이차 전지.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호 케이스는 단변부의 각 모서리부에 삽입가능하도록 상기 모서리부와 대응되는 형상을 가지며, 상기 모서리부가 삽입가능한 공간부가 전면부로부터 형성되어 상기 모서리부를 감싸는 것을 특징으로 하는 보호 케이스를 가지는 이차 전지.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호 케이스는 상기 전지셀의 단변부의 길이와 높이와 대응되는 형상을 가지며, 단변부를 수용가능하도록 전면부로부터 내부에 공간부가 형성된 것을 특징으로 하는 보호 케이스를 가지는 이차 전지.
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