KR100502320B1 - 리튬 이온 폴리머 전지 - Google Patents

Abstract

리튬 이온 폴리머 전지가 개시된다. 개시된 리튬 이온 폴리머 전지는 일 측에 탭이 형성되어 있는 것으로 음극판과 상기 음극판에 대향하는 면에 세퍼레이터가 레미네이팅 되어 있는 것으로 상기 음극판의 탭에 소정간격을 유지하는 탭이 형성되어 있는 양극판을 구비하는 단위 전지 셀과, 상기 전지 셀을 감싸서 수용하며 상기 음극판과 양극판의 탭을 외부로 노출시키는 케이스와; 상기 탭에 연결됨으로써 상기 케이스 내부의 극판들을 외부 회로에 연결시키는 양극 리이드 및 음극 리이드; 를 구비한 리튬 이온 폴리머 전지에 있어서, 상기 음극판의 일면에 레미네이팅되는 세퍼레이터의 소정 두께를 양극판의 일면에 레미네이팅되는 세퍼레이터보다 2㎛ 이상 두껍게 형성하는 것을 특징으로 하며 쇼트를 방지하는 이점이 있다.

Description

리튬 이온 폴리머 전지{Lithium ion polymer battery}

본 발명은 리튬 이온 폴리머전지에 관한 것으로서, 특히 방전특성이 향상되고 극판간의 단락을 효과적으로 방지한 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 금속전지와, 리튬 이온전지 및 고분자 고체 전해질을 사용하는 리튬 폴리머전지(Lithium Ion Polymer Battery)로 구별된다.

또한 상기 리튬 폴리머 전지는 고분자 고체 전해질의 종류에 따라 유기전해액이 함유되어 있지 않은 완전 고체형 리튬 폴리머전지와 유기 전해액을 함유하고 있는 겔형 고분자 전해질을 사용하는 리튬 이온 폴리머전지로 나눌 수 있다.

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

첨부된 도면을 참조하면, 상기 리튬 이온 폴리머전지는 그리드(Grid)에 전극 활물질을 충전시킨 양극판(12)과 음극판(13) 및 유기전해액이 함침되어 있는 세퍼레이터(Seperator, 17, 18)가 적층된 구조로 되어 있는 전지 셀(11)을 구비한다.

또한 상기 양극판(12)의 일측에는 양극 탭(12a)이 형성되고, 상기 음극판(13)의 일 측에는 음극 탭(13a)이 형성된다. 도면에 도시된 바와 같이 양극 및 음극 탭(12a, 13a)은 일정한 간격을 두고 나란하게 배치된다. 상기 탭(12a, 13a)들은 리이드(14, 15)에 연결됨으로써 외부 회로와 접속된다.

상술한 전지 셀(11), 양극 탭(12a), 음극 탭(13a) 및 양극 리이드(14)와 음극리이드(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 그 내부를 밀봉하고 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.

종래에는 레미네이팅 불량으로 인한 단위 셀 내의 극판간의 쇼트 등을 방지하기 위해 통상적으로 한장의 40㎛ 두께의 폴리머 세퍼레이터를 양극판 사이에 개재시켰으나, 최근에는 20㎛ 두께의 세퍼레이터를 두장으로 하여 음극판(13)의 양면과 이에 대응하는 양극판(12)의 양면에 레미네이팅시킨다.

그러나 이 때 음극판(13)의 크기가 양극판(12)의 크기보다 크기 때문에 양극판(12)의 탭(12a)이 음극판(13)과 세퍼레이터(17)를 사이에 두고 접하게 되므로("A"지점) 이 때 상기 세퍼레이터(17)가 파손되어 쇼트를 일으키게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 음극에 레미네이팅되는 세퍼레이터의 두께의 조절에 의해양극과 음극 간의 쇼트로 인한 불량을 줄이는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 일 측에 탭이 형성되어 있는 것으로 음극판과 상기 음극판에 대향하는 면에 세퍼레이터가 레미네이팅 되어 있는 것으로 상기 음극판의 탭에 소정간격을 유지하는 탭이 형성되어 있는 양극판을 구비하는 단위 전지 셀과, 상기 전지 셀을 감싸서 수용하며 상기 음극판과 양극판의 탭을 외부로 노출시키는 케이스와; 상기 탭에 연결됨으로써 상기 케이스 내부의 극판들을 외부 회로에 연결시키는 양극 리이드 및 음극 리이드; 를 구비한 리튬 이온 폴리머 전지에 있어서, 상기 음극판의 양면에 레미네이팅되는 각 세퍼레이터의 소정 두께를 양극판의 양면에 레미네이팅되는 각 세퍼레이터 보다 2㎛ 이상 두껍게 형성하는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 폴리머 전지가 제공된다.

본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 음극판의 양면에 레미네이팅되는 각 세퍼레이터의 두께는 10~48㎛이다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 양극판의 양면에 레미네이팅되는 각 세퍼레이터의 두께는 12~50㎛이다.

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

도 2 및 도3은 본 발명에 따른 리튬 이온 폴리머 전지의 일 실시예를 도시한 단면도이다.

상기 도면들을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이온 폴리머 전지의 전지 셀(21)은 다수의 양극판(12), 음극판(13) 및 세퍼레이터(27, 28)를 각각 교대로 적층시켜서 형성된 다음, 케이스(16)와 커버(16a)로 형성된 공간내에 안착된다. 각각의 극판 일측에 연장되어 형성된 탭(12a, 13a)은 각각의 리이드(14, 15)에 용접된다. 여기서 상기 전지 셀(21)은 다수의 단위전지 셀(30)이 합쳐져서 형성된다.

본 발명의 특징에 따르면, 상기 전지 셀(21)을 구성하는 극판들과 세퍼레이터는 상이한 크기로 형성된다. 즉, 양극판(12)은 상대적으로 작게 형성되는데 반해, 음극판(13)은 상대적으로 크게 형성되어 도 3에 도시된 바와 같이 음극판(13)이 양극판(12) 보다 돌출된다.

이상과 같은 구성에 따르면, 탭(12a, 13a)과 리이드(14, 15)들을 연결할때 전기적인 단락이 발생될 수 있다.

도면을 참조하면 각 셀(21)에 구비된 탭(12a, 13a)이 음극판(13)과 세퍼레이터(17)를 사이에 두고 접하게 되므로("B"지점) 상이한 극성의 극판에 접촉될 위험이 있다.

즉, 양극판(12)의 탭(12a)이 형성된 부분의 내면은 돌출된 음극판(13)의 가장자리에 접촉될 수 있고 이 때에 매우 얇은 세퍼레이터(27)에 커버링되지 않는 음극판(13)의 일 부분에 접촉될 수 있으며, 그렇게 되면 쇼트가 발생된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 폴리머전지의 특징은 음극판(13)의 양쪽에 부착된 세퍼레이터(27)의 두께를 12~50㎛로 두껍게 하고, 양극판(12)의 세퍼레이터(28)는 10~48㎛ 정도의 두께를 가지도록 설정한다. 즉, 상기 음극판(13)에 레미네이팅되는 세퍼레이터(27)의 두께를 양극판(12) 쪽에 레미네이팅되는 세퍼레이터(28) 보다 2㎛ 이상 두껍게 형성한다.

또한, 상기 양극판(12)의 한쪽 면에 레미네이팅되는 세퍼레이터(28)와, 상기 음극판(13)의 한쪽 면에 레미네이팅되는 세퍼레이터(27)의 두께를 합친 두께는 20~60㎛ 범위로 유지시킨다.

여기서 상기 세퍼레이터(27, 28)의 두께는 방전특성을 향상시키는데 있어 중요한 영향을 미치는 인자(Factor) 중의 하나이다. 따라서 세퍼레이터(27, 28)의 두께를 얇게하면 내부저항의 감소를 꾀할 수 있어 방전특성은 향상할 수 있으므로 얇게 할수록 바람직하다. 그러나 세퍼레이터(27, 28)가 너무 얇으면 양극판(12)과 음극판(13)이 단락되어 불량을 일으키게 된다.

이와 같이 음극판(13)에 레미네이팅되는 세퍼레이터(27)의 두께를 양극판(12) 쪽에 레미네이팅되는 세퍼레이터(28) 보다 두껍게 형성하면 방전특성은 현재의 수준을 유지하면서 음극판(13)에 의한 양극판(12)의 탭(12a)의 쇼트에 의한 불량을 줄일 수 있게 된다.

본 발명에 따른 리튬 이온 폴리머 전지는 쇼트로 인한 불량을 줄이는 효과가 있다.

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.

도 1은 종래의 리튬 이온 폴리머 전지의 개략적인 구조를 도시한 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 리튬 이온 폴리머 전지의 일 실시예를 도시한 사시도.

도 3은 도 2의 확대부위를 측면에서 본 개략적인 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11, 21...전지 셀 12...양극판

12a...양극 탭 13...음극판

13a...음극 탭 14, 15...리이드

16...절연성 케이스 16a...커버

17, 18, 27, 28...세퍼레이터(Seperator)

Claims (3)

1. 일 측에 음극 탭이 인출된 복수의 음극판;과,

   상기 음극판의 양면에 레미네이팅된 제1 세퍼레이터;와,

   일 측에 양극 탭이 인출된 복수의 양극판;과,

   상기 양극판의 양면에 레미네이팅 된 제2 세퍼레이터;와,

   상기 음극판과, 제1 세퍼레이터와, 양극판과, 제2 세퍼레이터를 감싸며, 상기 복수의 음극 탭과, 복수의 양극 탭을 외부로 노출시키는 케이스;와,

   상기 음극 탭과, 양극 탭에 연결되고, 상기 케이스 내부의 극판들을 외부 회로에 연결시키는 양극 리이드 및 음극 리이드;를 포함하고,

   상기 음극판의 양면에 레미네이팅된 각각의 제1 세퍼레이터의 두께는 양극판의 양면에 레미네이팅된 각각의 제2 세퍼레이터의 두께보다 2㎛ 이상 두껍게 형성된 것을 특징으로 하는 리튬 이온 폴리머 전지.
2. 제1항에 있어서,

   상기 각각의 제1 세퍼레이터의 두께는 12 내지 50㎛이고, 상기 각각의 제2 세퍼레이터의 두께는 10 내지 48㎛인 것을 특징으로 하는 리튬 이온 폴리머 전지.
3. 제2항에 있어서,

   상기 양극판의 한쪽 면에 레미네이팅되는 제2 세퍼레이터와, 상기 음극판의 한쪽 면에 레미네이팅되는 제1 세퍼레이터의 두께를 합친 두께는 20~60㎛ 범위에 들어오는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 폴리머 전지.