KR100366084B1 - 리튬 이온 폴리머 전지 및, 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 양극판 및, 음극판과, 상기 양음극판 사이에 개재된 세퍼레이터로 이루어지는 극판 조립체; 상기 극판 조립체를 내측에 수용하여 밀봉하는 절연 케이스; 상기 양극판과 음극판에 형성된 탭에 연결되어 절연 케이스 외부로 연장되는 양극 리이드 및, 음극 리이드;를 구비한 리튬 이온 폴리머 전지에 있어서, 상기 양극판 및, 상기 세퍼레이터의 폭은 상기 음극판의 폭보다 크게 형성됨으로써, 상기 세퍼레이터의 폭을 절반으로 접은 내측에 상기 음극판이 배치되고, 상기 양극판의 폭을 절반으로 접어서 형성된 상기 양극판의 내측에 상기 세퍼레이터의 외측이 배치된 것을 특징으로 하는 리튬 이온 폴리머 전지가 제공된다.

Description

리튬 이온 폴리머 전지 및, 그 제조 방법{Lithium ion polymer battery and manufacturing method thereof}

본 발명은 리튬 이온 폴리머 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전지의 극판과 세퍼레이터의 적층 방식을 개선한 리튬 이온 폴리머 전지에 관한 것이다.

전자 기기, 예컨대 휴대폰, 캠코더, 노트북 컴퓨터 등의 소형화, 경량화 및 무선화가 급속하게 진행됨에 따라 그 구동전원으로서 에너지밀도가 높은 리튬 2차 전지가 활발히 개발되고 있다. 상기 리튬 2차 전지는 액체 전해질을 사용하는 리튬 금속 전지와, 리튬 이온 전지 및, 고분자 고체 전해질을 사용하는 리튬 폴리머 전지(Lithium Ion Polymer Battery)로 구별된다. 또한 상기 리튬 폴리머 전지는 고분자 고체 전해질의 종류에 따라 유기 전해액이 함유되어 있지 않은 완전 고체형 리튬 폴리머 전지와 유기 전해액을 함유하고 있는 겔형 고분자 전해질을 사용하는 리튬 이온 폴리머전지로 나눌 수 있다.

도 1은 통상적인 리튬 이온 폴리머 전지의 구조를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.

첨부된 도면을 참조하면, 리튬 이온 폴리머 전지는 그리드(Grid)에 전극 활물질을 충전시킨 양극판 및, 음극판과, 상기 양극판과 음극판 사이에 개재된 것으로 유기 전해액이 함침되어 있는 세퍼레이터(Seperator)가 적층된 구조로 되어 있는 극판 조립체(11)를 구비한다. 또한 상기 양극판의 일측에는 양극 탭(12a)이 형성되고, 상기 음극판의 일 측에는 음극 탭(13a)이 형성된다. 양극 및 음극 탭(12a,13a)은 일정한 간격을 두고 나란하게 배치된다. 상기 탭(12a, 13a)들은 리이드(14, 15)에 연결됨으로써 외부 회로와 접속될 수 있다.

상술한 극판 조립체(11), 양극 탭(12a), 음극 탭(13a) 및, 양극 리이드(14)와 음극 리이드(15)는 절연성 케이스(16) 및 그와 일체로 형성된 커버(16a)에 의해 밀봉된다. 상기 절연성 케이스(16)와 커버(16a)는 통상적으로 알루미늄 박막의 상, 하면위에 열접착성 물질이 적층된 형태를 가지며, 열접착성 물질이 상호 접착됨으로써 극판 조립체(11)가 수용된 공간을 밀봉할 수 있다. 또한 전지 셀(11)과 외부와의 전기적인 연결을 위하여 양극 리이드(14)와 음극 리이드(15)의 일부가 외부로 노출된 상태에서 절연성 케이스(16)에 의해 밀봉된다.

도 2에 도시된 것은 도 1에 도시된 전지의 극판 조립체에 대한 개략적인 분해 사시도이다.

도면을 참조하면, 극판 조립체의 한 단위체는 양극판(21) 및, 음극판(23)과, 상기 극판(21,23)들 사이에 배치되어 극판들을 전기적으로 절연시키는 세퍼레이터(22)를 구비한다. 도 2에 도시된 바로부터 알 수 있는 바와 같이, 양극판(21), 음극판(23) 및, 세퍼레이터(22)들은 소정의 크기로 절단되는데, 각 극판(21,23)과 세퍼레이트(22)들의 크기는 유사하게 절단된다. 절단된 극판(21,23)들과 세퍼레이터(22)는 상호 적층되며 가압됨으로써 서로에 대하여 밀착된다.

도 2 에 도시된 바와 같은 방식으로 극판 조립체를 구성하는 방식은 극판 및, 세퍼레이터를 절단하고, 상호 정렬하여 가압하여야 하므로 그 공정이 상대적으로 복잡하다는 문제점이 있다. 또한 재료의 낭비가 심하고, 제조 공정이 대량 생산으로 이루어지기에는 부적합하다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 개선된 적층 구조를 가지는 극판 조립체의 리튬 이온 폴리머 전지를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 개선된 리튬 이온 폴리머 전지의 극판 조립체 적층 방법을 제공하는 것이다.

도 1은 통상적인 리튬 이온 전지의 개략적인 구조를 도시한 사시도,

도 2는 리튬 이온 이온 전지에 구비되는 극판 조립체의 통상적인 적층 상태를 도시한 개략적인 분해 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 리튬 이온 전지의 적층 상태를 도시한 개략적인 분해 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 리튬 이온 전지의 적층 방법을 도시한 개략적인 설명도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11. 전지 셀 12a. 양극 탭

13. 음극판 13a. 음극 탭

14, 15. 리이드 16. 케이스

16a. 커버 21. 양극판

22. 세퍼레이터 23. 음극판

24. 세퍼레이터 25. 양극판

31. 음극판 32. 세퍼레이터

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 양극판 및, 음극판과, 상기 양음극판 사이에 개재된 세퍼레이터로 이루어지는 극판 조립체; 상기 극판 조립체를 내측에 수용하여 밀봉하는 절연 케이스; 상기 양극판과 음극판에 형성된 탭에 연결되어 절연 케이스 외부로 연장되는 양극 리이드 및, 음극 리이드;를 구비한 리튬 이온 폴리머 전지에 있어서, 상기 양극판 및, 상기 세퍼레이터의 폭은 상기 음극판의 폭보다 크게 형성됨으로써, 상기 세퍼레이터의 폭을 절반으로 접은 내측에 상기 음극판이 배치되고, 상기 양극판의 폭을 절반으로 접어서 형성된 상기 양극판의 내측에 상기 세퍼레이터의 외측이 배치된 것을 특징으로 하는 리튬 이온 폴리머 전지가 제공된다.

또한 본 발명에 따르면, 소정의 폭을 가지는 음극판을 마련하는 단계, 상기 음극판의 양측 표면을 감쌀수 있는 폭을 가진 세퍼레이터를 절반으로 접어서 그 내측에 상기 음극판을 배치하는 단계 및, 상기 접혀진 음극판의 외측을 감쌀 수 있는폭을 가진 양극판을 절반으로 접어서 그 내측에 상기 세퍼레이터의 외표면을 배치하는 단계를 구비하는 리튬 이온 폴리머 전지의 제조 방법이 제공된다.

이하 본 발명을 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 리튬 이온 폴리머 전지의 전체적인 구조는 도 1을 참조하여 설명된 것과 유사하다. 즉, 도 1을 참조하여 설명된 바와 같이, 커버(16a)로 밀봉되는 절연성 케이스(16)의 내측에 극판 조립체(11)가 수용되고, 상기 극판 조립체(11)에 구비된 양극판으로부터 양극탭(12a)이 연장되고, 음극판으로부터는 음극탭(13a)이 연장된다. 상기 양극탭(12a)은 양극 리이드(14)에 연결되고, 음극탭(13a)은 음극 리이드(15)에 연결됨으로써 외부 회로에 연결된다.

도 3에는 본 발명에 따른 극판 조립체의 적층 구조가 개략적으로 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 음극판(31)은 세퍼레이터(32)의 사이에 배치되며, 상기 세퍼레이터(32)의 외측에는 양극판(33)이 배치된다. 도면에서 알 수 있는 바와 같이 세퍼레이터(32)의 폭은 적어도 음극판(31)의 폭의 2 배에 해당하며, 따라서 폭을 절반으로 접은 세퍼레이터(32) 사이에 음극판(31)이 배치되면 음극판(31)의 상부 및, 하부에는 세퍼레이터(32)의 내측면이 밀착될 수 있다.

한편, 양극판(33)의 크기도 세퍼레이터(32)의 크기와 유사한 정도로 형성된다. 양극판(33)은 세퍼레이터(32)의 외측면에서 세퍼레이터(32)와 마찬가지로 그 폭이 절반으로 접혀지게 되며, 폭이 절반으로 접혀진 세퍼레이터(32)는 상기 양극판(33)의 접혀진 내측에 배치된다. 따라서 접혀진 양극판(33)의 내측면은 세퍼레이터(32)의 외측면과 외측면과 밀착하게 된다.

도 3에 도시된 바와 같이 접혀진 세퍼레이터(32)의 내측면에 음극판(31)이 배치되고, 접혀진 세퍼레이터(32)의 외측에 양극판(33)이 배치되면, 도 3에 도시된 극판 조립체의 단위체는 도 2에 도시된 통상적인 극판 조립체의 단위체와 동일한 구조를 가지게 된다. 즉, 음극판(31)의 양측 표면에 세퍼레이터(32)가 배치되고, 다시 세퍼레이터(32)를 사이에 두고 양극판(33)이 상기 음극판(31)과 대향하는 것이다.

도 3 과 같은 구조를 가지는 극판 조립체의 단위체는 양극판(33)과 세퍼레이터(32)를 개별적으로 절단하여 음극판과 정렬하는 작업이 단순화될 수 있으므로 제조 공정이 보다 효율적으로 운용될 수 있다. 또한 절단 작업에 따르는 재료의 낭비가 방지될 수도 있다.

도 3에 도시된 바와 같은 극판 조립체의 제조 과정은 우선 음극판(31)을 마련하고, 상기 음극판(31)의 양 표면을 감쌀 수 있는 정도의 폭을 가진 세퍼레이터(32)를 접어서 그 내측에 상기 음극판(31)을 배치시킨다. 다음에 상기 세퍼레이터(32)를 감쌀수 있는 정도의 폭을 가진 양극판(33)을 접어서 그 내측에 상기 세퍼레이터(32)를 배치함으로써 이루어진다. 이와 같은 작업은 수작업에 의해서 또는 자동화된 공정에 의해서도 이루어질 수 있을 것이다.

도 4에 도시된 것은 도 3에 도시된 것과 같은 극판 조립체를 연속적인 작업으로 제조하는 과정의 일 예를 도시한 개략적인 설명도이다.

도면을 참조하면, 다수의 롤러들이 쌍을 이루어 배치되어 있으며, 롤러쌍의 상호 각도는 극판 조립체 단위체의 진행 방향에 따라서 상호간의 각도가 점점 작아지도록 배치되어 있다. 즉, 도면 번호 42,42' 로 표시된 롤러의 쌍은 도면 번호 41,41'로 표시된 롤러의 쌍보다 작게 배치된다. 또한 도면 번호 43,43' 로 표시된 롤러의 쌍은 도면 번호 42,42'로 표시된 롤러의 쌍보다 작게 배치되며, 이러한 배치 상태는 롤러의 쌍들 상호간의 각도가 0 이 되어 롤러들이 상호 접하게 되는 도면 번호 46, 46'의 롤러에 이르기까지 점진적으로 롤러들 사이의 각도가 작아지게 된다.

음극판(31), 세퍼레이터(32) 및, 양극판(33)으로 이루어진 극판 조립체의 재료는 소정 폭을 가진 긴 스트립의 형태로 형성되어서 상기 롤러쌍들의 사이로 안내된다. 극판 조립체의 재료는 롤러쌍들의 사이를 지날때마다 접혀진 부분의 간격이 좁아져서 롤러쌍(46,46')을 통과할때는 완전히 접혀져서 가압된 상태가 될 수 있다. 극판 조립체의 재료가 완전히 가압된 이후에는 소정의 길이로 절단되는 후공정을 거치게 된다. 이와 같이 하나의 스트립 상태로 안내되는 극판 및, 세퍼레이터의 재료는 전지의 극판 조립체 제작 과정을 단순화시킬 수 있으며, 따라서 대량 생산 체제에 적합화될 수 있다.

본 발명에 따른 리튬 이온 폴리머 전지는 극판 조립체의 적층 구조가 개선됨으로써 그 제작 공정이 단순화될 수 있다는 장점이 있다. 또한 극판 및, 세퍼레이터의 재료 낭비가 줄어들 수 있고 대량 생산 체제에 적합화될 수 있다는 장점을 가진다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (2)

1. 양극판 및, 음극판과, 상기 양음극판 사이에 개재된 세퍼레이터로 이루어지는 극판 조립체; 상기 극판 조립체를 내측에 수용하여 밀봉하는 절연 케이스; 상기 양극판과 음극판에 형성된 탭에 연결되어 절연 케이스 외부로 연장되는 양극 리이드 및, 음극 리이드;를 구비한 리튬 이온 폴리머 전지에 있어서,

   상기 양극판 및, 상기 세퍼레이터의 폭은 상기 음극판의 폭보다 크게 형성됨으로써, 상기 세퍼레이터의 폭을 절반으로 접은 내측에 상기 음극판이 배치되고, 상기 양극판의 폭을 절반으로 접어서 형성된 상기 양극판의 내측에 상기 세퍼레이터의 외측이 배치된 것을 특징으로 하는 리튬 이온 폴리머 전지.
2. 소정의 폭을 가지는 음극판을 마련하는 단계,

   상기 음극판의 양측 표면을 감쌀수 있는 폭을 가진 세퍼레이터를 절반으로 접어서 그 내측에 상기 음극판을 배치하는 단계 및,

   상기 접혀진 음극판의 외측을 감쌀 수 있는 폭을 가진 양극판을 절반으로 접어서 그 내측에 상기 세퍼레이터의 외표면을 배치하는 단계를 구비하는 리튬 이온 폴리머 전지의 제조 방법.