KR100467426B1 - 리튬폴리머계열전지의밀봉용기 - Google Patents
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Abstract
리튬 폴리머 계열 전지의 밀봉 용기에 관한 것으로서, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에스테르로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 플라스틱 재질로 이루어지며, 기역자 형태로 꺾인 단부를 갖는 상부와, 디귿자 형태로 형성되어 상기 상부의 꺾인 단부에 삽입되는 단부를 갖는 하부를 포함하는 리튬 폴리머 계열 전지의 밀봉 용기는 밀봉이 용이하고 기계적 강도가 우수하며, 전지의 외형 부피가 축소되어 작은 부피를 요구하는 휴대용 전자제품에 사용하기에 적합하다.
Description
[산업상 이용 분야]
본 발명은 리튬 폴리머 계열 전지의 밀봉 용기에 관한 것으로서, 상세하게는 가볍고 가격이 싼 재질을 이용하여 제조한, 리튬 폴리머 계열 전지를 효과적으로 밀봉할 수 있는 리튬 폴리머 계열 전지의 밀봉 용기에 관한 것이다.
[종래 기술]
최근 카메라 일체형 VTR, 오디오, 랩탑형 퍼스널 컴퓨터, 휴대용 전화기 등의 새로운 포터블 전자기기의 소형화 및 경량화 추세와 관련하여, 이들 기기의 전원으로 사용되는 전지의 성능을 고성능화하고, 대용량화하는 기술이 필요하게 되었으며, 특히 경제적인 측면에서 이들 전지의 제조 원가를 절감하는 기술 개발 노력이 진행되고 있다. 일반적으로 전지는 망간 전지, 알카리 전지, 수은 전지, 산화은 전지 등과 같이 일회용으로 사용하는 1차 전지와 납축전지, 금속수소화물을 음극 활물질로 하는 Ni-MH(니켈-메탈하이드라이드) 전지, 밀폐형 니켈-카드뮴 전지와 리튬-금속 전지, 리튬-이온 전지(LIB: Lithium Ion Battery), 리튬-폴리머 전지(LPB: Lithium Polymer Battery)와 같은 리튬군 전지 등과 같이 재충전하여 사용할 수 있는 이차 전지, 그리고 연료 전지, 태양 전지 등으로 구분할 수 있다.
이 중 1차 전지는 용량이 적고, 수명이 짧으며, 재활용이 되지 않으므로 환경 오염을 일으키는 문제점이 있는데 반하여, 이차 전지는 재충전하여 사용할 수 있어 수명이 길며, 전압도 1차 전지보다 월등히 높아 성능과 효율성 측면에서 우수하며, 폐기물의 발생도 적어 환경 보호 측면에서도 우수하다.
상기한 전지 중 리튬 계열 이차 전지가 다른 전지에 비하여 작동 전압과 중량당 에너지 밀도가 우수하여 현재 휴대폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등 소형 경량화가 요구되는 첨단 전자 기기 분야에서 그 수요가 증가하고 있다.
일반적인 리튬 계열 이차 전지는 일반적인 리튬 이온 전지는 음극으로 알카리 금속인 리튬 또는 탄소를 사용하고, 양극으로 전이 금속 산화물(transition metal oxide) 및 산화물 고용체(LiMxCo1-xO2, LiMxCo1-xO2, M=Ni, Co, Fe, Mn, Cr,.. )를 사용하며, 전해질로는 유기 용매 또는 폴리머를 사용하는 전지이다.
상기한 리튬 계열 이차 전지 중 리튬 폴리머 계열 전지는 다음과 같이 제조된다.
양극, 음극 활물질을 도전제인 카본 블랙(carbon black), 바인더인 폴리더 등과 유기 용매를 이용하여 슬러리를 제조한 후 알루미늄 포일, 구리 포일 등에 각각 얇게 양면으로 라미네이션하여 양극 및 음극의 극판을 제조한다. 상기한 방법으로 제조된 양극, 음극 및 세퍼레이터로 극판군을 제조한 후 용기에 담고 전해액을 주입하여 리튬 폴리머 계열 전지를 제조한다.
상기한 리튬 폴리머 계열 전지의 용기로 종래에는 얇은 폴리백을 이용하였으나, 폴리백은 밀봉이 어렵고 기계적 강도가 약하며 대량생산이 까다로운 문제점이 있었다. 또한 도 2에 나타낸 것과 같이 종래의 용기는 상부(10)와 하부(15)와의 밀봉부위가 많은 부위를 차지하여 작은 부피를 요구하는 휴대용 전자제품에는 부적합한 형태이다. 또한 금속 용기를 이용하는 전지의 경우는 무게가 무거운 단점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 첫째, 기계적 강도가 강한 리튬 폴리머 계열 전지의 밀봉 용기를 제공하는 것이고, 둘째, 밀봉이 용이하며, 대량 생산이 가능하고, 부피가 적은 리튬 폴리머 계열 전지의 밀봉 용기를 제공하는 것이다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 플라스틱 재질로 이루어진 리튬 머 계열 전지의 밀봉 용기를 제공한다.
이하 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
계속하여 충전, 방전이 가능한 리튬 폴리머 계열 전지는 양극, 음극, 전해질로 구성되어 있고 음극이 리튬 금속인 리튬 금속 폴리머 전지와 리튬이 삽입, 탈리가 가능한 탄소 등의 층간 화합물로 구성된 리튬 이온 폴리머 전지가 있다.
본 발명은 이 두 가지 종류의 전지에 모두 사용될 수 있는 것으로 전지를 담을 수 있는 용기의 재질과 형태에 대한 발명이다.
본 발명의 리튬 폴리머 계열 전지의 밀봉 용기는 플라스틱 재질로 이루어진다.
상기한 본 발명에 있어서, 상기 플라스틱 재질은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에스테르로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 것이 밀봉을 효과적으로 할 수 있어서 바람직하다.
또한, 상기한 본 발명의 리튬 폴리머 계열 전지의 밀봉 용기는 다음과 같은 구성을 갖는다.
기역자 형태로 꺾인 단부를 갖는 상부와; 상기 꺾인 단부에 삽입되는 형태의 단부를 갖는 하부를 포함한다.
상기한 밀봉 용기에서, 상기 하부의 꺾인 단부는 상부의 꺾인 형태로 삽입될 수 있도록 디귿자 형태로 구성되어, 전지의 외형 부피가 축소되며, 매우 효과적으로 우수하게 밀봉될 수 있다.
또한, 상기한 용기는 0.5∼3㎜의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 두께가 3㎜보다 두꺼우면 전체적인 부피가 너무 커져서 휴대용 전자제품에 사용하기에 적합하지 않으며, 0.5㎜보다 얇으면 물리적 충격에 약하여 바람직하지 않다.
아울러, 본 발명의 용기의 상기 상부 및 하부는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에스테르로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 플라스틱 재질로 형성되어 물리적 충격에 강하므로 전지의 기계적 강도가 향상되고 따라서 이동이 많은 휴대용 전자제품에 사용하기에 적합하다.
리튬 폴리머 계열 전지의 폴리머 전해질은 폴리에틸렌옥사이드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐리덴플루오라이드 등의 폴리머 매트릭스에 에틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트 등의 유기 용매와 리튬염이 혼합 또는 함침된 필름 형태로 구성된다.
따라서 수용액을 전해액으로 사용하는 니켈-카드뮴 전지와 니켈-메탈하이드라이드 전지, 액체 상태의 유기 전해액을 쓰는 리튬 이온 전지와 달리 전해액의 유동성이 없으므로 외장 용기를 무겁고 제조 공정이 까다로우며 가격이 비싼 금속 재질의 외장 용기를 쓸 필요가 없다.
종래의 리튬 폴리머 계열 전지의 용기는 얇은 폴리백을 이용하여 밀봉이 어렵고 기계적 강도가 약하며 대량생산이 까다로웠다. 또한 도 2와 같은 형태의 용기는 상부(10)와 하부(15)와의 밀봉 부위가 많은 부위를 차지하여 작은 부피를 요구하는 휴대용 전자제품에는 부적합한 형태이다. 이는 폴리백(폴리머와 금속 포일이 적층된 형태)을 이용하여 도 2의 하부(15)와 같이 프레스로 성형한 후 전지를 넣고 상부(10)를 덮은 후 열로 실링하여 제조하였다.
본 발명은 리튬 폴리머 계열 전지의 외장 용기로 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에스테르 등과 같은 플라스틱 재질로 이루어지고 도 1과 같이 상부(1)와 하부(5)의 위 부분이 각기 기역자와 디귿자로 굽어진 형태로 밀봉할 수 있게 설계하였다. 따라서 전지의 외형부피가 축소되었으며 밀봉이 더욱 완벽한 형태이다. 밀봉은 플라스틱 재질로 몰딩법(molding)으로 도 1과 같이 제조한 후 하부(5)에 전지를 넣고 상부(1)와 하부(5)의 기역자 및 디귿자 형상의 단부 부분을 열로 실링하거나 초음파 용접을 사용한다.
[실시예]
이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
리튬 폴리머 계열 전지의 밀봉 용기는 상기 실시예 1에서 제조된 조성물로 형성된 플라스틱 재질로 이루어져 있으며, 2㎜의 두께를 갖고, 양 단부가 기역자 형태로 꺾인 상부(1)와 2㎜의 두께를 갖고, 상부의 기역자 형태로 꺾인 단부에 삽입되도록 디귿자 형태로 꺾인 양 단부를 갖는 하부(5)로 구성되어 있다.
(비교예 1)
리튬 폴리머 계열 전지의 밀봉 용기는 알루미늄 포일과 여러겹의 폴리머 재질로 이루어져 있으며, 0.1㎜의 두께를 갖는 상부(10)와, 양 단부가 기역자로 꺾인 하부(15)로 구성되어 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 양극과 음극, 폴리머 전해질로 구성된 리튬 폴리머 계열 전지를 담을 외장 용기로 플라스틱 재질의 특수 형태로 제작됨으로써 가볍고, 가격이 싸다. 또한, 이 용기를 사용하면 밀봉이 잘되는 효과가 있고, 기계적 강도가 우수하고, 부피가 적어 적은 부피를 요구하는 휴대용 전자 제품에 사용하기에 적합하다.
도 1은 본 발명의 리튬 폴리머 계열 전지의 외장 용기를 개략적으로 나타낸 단면도.
도 2는 종래 리튬 폴리머 계열 전지의 외장 용기를 개략적으로 나타낸 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1, 10: 상부
5, 15: 하부
Claims (3)
- 플라스틱 재질로 이루어진 리튬 폴리머 계열 전지의 밀봉 용기에 있어서,기역자 형태로 꺽인 단부를 갖는 상부; 및디귿자 형태로 형성되는 단부를 가지고 상기 상부의 단부에 삽입 결합되는 단부를 갖는 하부를 포함하는 리튬 폴리머 계열 전지의 밀봉 용기.
- 제 1 항에 있어서, 상기 플라스틱 재질은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에스테르로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 것인 리튬 폴리머 계열 전지의 밀봉 용기.
- 제 1 항에 있어서, 상기 용기는 0.5∼3㎜의 두께를 갖는 리튬 폴리머 계열 전지의 밀봉 용기.
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- 1997-08-06 KR KR1019970037507A patent/KR100467426B1/ko not_active IP Right Cessation
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