KR100563035B1 - 전지 - Google Patents

Abstract

전지(battery)가 개시된다. 개시된 전지는, 케이스와; 상기 케이스 내에 교번된 상태로 복수층으로 설치되며, 소정의 활물질이 형성되어 이루어진 활물질층과, 상기 활물질층이 형성되지 않은 그 가장자리에 소정의 열전도성물질이 형성되어 이루어진 열전도성층이 각각 구비된 양극판과, 음극판과; 상기 양극판과 상기 음극판이 절연되도록 상기 양극판과 상기 음극판 사이에 개재되어 설치되는 세퍼레이터;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 전지의 안정성을 높일 수 있는 이점이 있다.

Description

전지{Battery}

도 1은 일반적인 전지의 구성을 나타내 보인 반단면 사시도.

도 2는 도 1의 전지에 구비된 양극판 및 음극판을 나타내 보인 개략적인 평면도.

도 3은 본 발명에 따른 전지에 구비된 양극판 및 음극판을 나타내 보인 개략적인 평면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

20. 전극판

21. 극판

22. 활물질층

23. 열전도성층

24. 전극탭

본 발명은 전지(battery)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전지의 안정성을 향상시키기 위해 그 구조가 개선된 전지에 관한 것이다.

비디오 카메라, 휴대용 전화, 휴대용 PC 등의 휴대용 무선 기기의 경량화 및 고기능화가 진행됨에 따라, 그 구동용 전원으로 쓰이는 2차전지에 대해서 많은 연구가 이루어지고 있다. 지금까지 개발된 2차전지는 그 종류가 10여개에 달하지만 가장 많이 사용되고 있는 것으로는 니켈카드뮴전지, 니켈수소전지, 니켈아연전지, 리튬 2차전지 등이 있다. 이중에서 리튬 2차전지는 장수명, 고용량 등의 우수한 특성으로 인하여 차세대 동력원으로서 가장 주목을 받고 있다.

리튬 2차전지의 연구 개발은 1970년대 초부터 시작되어 세계 각지의 연구기관들이 치열한 개발 경쟁을 벌여 실용화에 앞장서고 있다. 소니 에너지 테크사는 리튬코발트산화물 활물질을 이용한 리튬 양극과 탄소재 음극으로 구성된 리튬-탄소계 2차전지를 개발하였고, 몰리 에너지사는 리튬니켈산화물 활물질을 이용한 리튬 양극과 탄소재 음극으로 구성된 리튬-탄소계 2차전지를 상품화하였다.

도 1에는 이와 같은 일반적인 리튬 이온 2차전지의 구성을 나타낸 반단면 사시도가 개략적으로 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 리튬 이온 2차전지는, 케이스(16)와, 상기 케이스(16)에 수납되는 양극판(11)과, 음극판(13)과, 상기 양극판(11)과 음극판(13) 사이에 개재되어 이들을 절연하는 세퍼레이터(12)와, 상기 케이스(16)의 개구부의 일단에 결합되어 양극단자의 역할은 물론 상기 케이스(16)의 내부가 외부로부터 차단되도록 밀폐하는 역할을 동시에 수행하는 캡커버부재(17)를 포함한다.

그리고 상기 양극판(11), 세퍼레이터(12), 및 음극판(13)으로 이루어진 전극조립체의 하단에는 링상의 절연재인 인슐레이터(15)가 설치되며, 상기 인슐레이터(15)는 폴리프로필렌(PP)이나, 폴리비닐클로라이드(PVC)가 주로 사용되고 그 두께는 보통 0.3∼0.5㎜ 정도이다. 그리고 전지의 내부를 외부로부터 차단되도록 상기 케이스(16)의 개구를 밀폐하는 가스켓(18)이 상기 케이스(16)와 캡커버부재(17) 사이에 설치된다.

이와 같은 구성을 갖는 종래의 전지에 있어서 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 각각의 양극판(11)과 음극판(13)은 일반적으로 다공성의 금속판 위에 양극 및 음극 활물질층(11a, 13a)이 형성되고, 상기 양극판(11) 및 음극판(13)의 일측 가장자리에는 양극 및 음극활물질이 형성되지 않은 무지부(11b, 13b)가 형성된다. 그리고 상기 양극판(11) 및 음극판(13)의 타측에는 양극 및 음극탭(11c, 13c)이 구비되며, 특히 상기 양극탭(11c)은 캡커버부재(17)에 전기적으로 연결된다.

이와 같이 상기 양극판(11) 및 음극판(13)의 무지부(11a, 13a)를 통하여 이들 극판(11, 13)의 방열구조를 어느 정도는 개선하였지만, 전지의 용량과 패킹율의 조율 과정에서 무지부(11a, 13a)를 무한정 길게 할 수는 없다. 따라서 전지의 방열 문제를 해결하는데 한계가 있으며, 상기 양극판(11) 및 음극판(13)이 삽입되는 케이스(16)도 방열의 측면에서 한계점을 가지고 있으며, 이러한 전지의 방열이 잘 이루어지지 않으면 전지의 안전성에 문제가 발생할 우려가 있다. 예컨대 전지의 내부가 고온이 지속적으로 유지되어 전지가 과열되고 이에 따라 전지가 폭발되는 등의 문제점이 발생된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 양극판 또는 음극판의 방열 효과가 극대화될 수 있도록 극판의 방열구조를 개선하여 안전성을 향상시킨 전지를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전지는, 케이스와; 상기 케이스 내에 교번된 상태로 복수층으로 설치되며, 소정의 활물질이 형성되어 이루어진 활물질층과, 상기 활물질층이 형성되지 않은 그 가장자리에 소정의 열전도성물질이 형성되어 이루어진 열전도성층이 각각 구비된 양극판과, 음극판과; 상기 양극판과 상기 음극판이 절연되도록 상기 양극판과 상기 음극판 사이에 개재되어 설치되는 세퍼레이터;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 케이스의 내부에는 상기 열전도성물질이 도포되고, 상기 열전도성물질은 다이아몬드 페이스트를 포함하여 된 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

설명에 앞서, 본 발명에 따른 전지의 일반적인 구성에 대한 것은 이하에서 간략하게 설명하고, 본 발명의 특징부에 따른 구성을 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면에 도시하지는 않았지만 본 발명에 따른 전지 예컨대 원통형의 리튬 이온 2차전지나 각형의 리튬이온 2차전지(미도시)는 도 1을 참조하여 설명된 바와 같이, 양극판과, 음극판과, 상기 양극판과 음극판 사이에 개재되어 이들을 절연하는 세퍼레이터가 순차적으로 적층되며 감아 이루어진 전극조립체와, 상기 전극조립체를 수납하는 케이스와 상기 케이스의 일단부에 형성된 개구를 밀폐하는 캡커버부재를 포 함한다.

도 3에는 본 발명에 따른 전지의 양극판 및 음극판을 개략적으로 나타낸 전극판의 평면도가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 전지의 케이스에 수납된 전극조립체의 상기 양극판 및 음극판의 전극판(20)은, 금속판(metal plate) 또는 호일(foil)로 이루어진 극판(21) 위에는, 양극 또는 음극활물질이 도포되어 이루어진 활물질층(22)이 형성되고, 상기 양극 또는 음극활물질이 형성되지 않은 극판(21)의 일단부의 가장자리에 형성된 무지부 위에는 열전도성이 좋고 전기전도성이 나쁜 열전도성물질을 도포하여 열전도성층(23)이 형성된다. 그리고 상기 극판(21)의 타단부 가장자리에는 양극 또는 음극의 전극탭(24)이 부착되어 구비된다. 상기 열전도성물질은 열전도성이 우수한 다이아몬드 페이스트(diamond paste)로 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고 도면에는 도시하지 않았지만 상기 전극조립체가 수납되는 케이스의 내부에도 열전도성이 좋고 동시에 전기전도성이 나쁜 물질을 도포하여 열전도성층을 형성한다. 마찬가지로 상기 케이스의 열전도성층의 열전도성물질은 다이아몬드 페이스트로 이루어지는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 구성된 전지의 안정성은 3가지 요인에 의해 주로 결정된다. 이는 1차 열원, 2차 열원, 및 방열이다. 이에 따라 전지의 안정성을 높이는 방법은 1차 열원과 2차 열원을 줄이는 것과, 방열구조를 개선하는 것으로 대별할 수 있다. 따라서 본 발명의 전지에서도 이러한 방법 중에서 전지의 방열구조를 개 선한 것이라 할 수 있다. 이를 보다 상술하면 다음과 같다.

전지의 양극판 및 음극판의 극판(21)의 무지부 또는 케이스의 내부의 일측에 열전도성이 높고 동시에 전기전도성이 나쁜 즉, 전기전도도가 낮은 물질인 다이아몬드 페이스트를 도포하여 상기 케이스 외부로 열의 방출을 용이하도록 한다. 즉, 전지 내부에 이상이 발생하였을 때 예컨대 내부 단락이 발생하였을 때 극판의 온도가 올라가면 전극판(20)에서 외부로 열방출이 용이하게 이루어질 수 있도록 한다.

본 발명에 따르면 전극판에 형성된 무지부를 갖는 모든 전지에 적용될 수 있으며, 특히 각형 또는 원통형의 리튬 이온 전지에 용이하게 적용되어 전지의 방열을 용이하게 할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 전지는 다음과 같은 효과를 갖는다.

전지 케이스의 내부에 수납되는 전극조립체의 전극판 가장자리에 형성된 무지부와, 상기 케이스 내부에 열전도성이 우수한 물질을 도포하여 방열 효율을 향상시킬 수 있다. 따라서 전지가 과열되는 것이 방지되므로 전지의 안정성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (3)

1. 케이스와;

   상기 케이스 내에 교번된 상태로 복수층으로 설치되며, 소정의 활물질이 형성되어 이루어진 활물질층과, 상기 활물질층이 형성되지 않은 그 가장자리에 소정의 열전도성물질이 형성되어 이루어진 열전도성층이 각각 구비된 양극판과, 음극판과;

   상기 양극판과 상기 음극판이 절연되도록 상기 양극판과 상기 음극판 사이에 개재되어 설치되는 세퍼레이터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지.
2. 제1항에 있어서,

   상기 케이스의 내부에는 상기 열전도성물질이 도포되는 것을 특징으로 하는 전지.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 열전도성물질은 다이아몬드 페이스트를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 전지.

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