KR100573100B1 - 리튬 이온 폴리머전지 - Google Patents

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Abstract

양극판과 음극판 및 세퍼레이터가 적층되어 있는 구조의 전지셀과; 전지셀과 전해질액이 수용되는 케이스; 및 케이스와 각 극판의 쇼트를 방지하도록 케이스 내측면에 마련된 절연층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 폴리머전지가 개시된다.

Description

리튬 이온 폴리머전지{Lithium ion polymer battery}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 리튬 이온 폴리머전지를 개략적으로 나타낸 단면도.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
10..케이스 11..양극단자
13..음극단자 20..전지셀
21..양극판 23..음극판
25..세퍼레이터 30..절연층
본 발명은 리튬 이온 폴리머전지에 관한 것으로, 상세하게는 대용량 전지셀을 구성하기 위해 적층된 극판과 케이스와의 쇼트 현상을 방지할 수 있도록 구조가 개선된 리튬 이온 폴리머전지에 관한 것이다.
비디오 카메라, 휴대용 전화, 휴대용 PC 등의 휴대용 무선 기기제품과 전기자전거, 전기자동차, 전동공구 등의 경량화 및 고기능화가 진행됨에 따라, 그 구동용 전원으로 사용되는 전지에 대해서 중요성이 증가되고 있고, 많은 연구가 이루어 지고 있다.
특히, 충, 방전이 가능한 리튬 2차전지는 기존의 납 축전지, 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소전지, 니켈-아연전지 등과 비교하여 단위 중량당 에너지 밀도가 3배정도 높고 급속 충전이 가능하기 때문에 연구 개발이 활발하게 진행되고 있다.
리튬 2차 전지는 전해질 종류에 따라 액체 전해질을 사용하는 리튬 금속전지와 리튬 이온전지, 그리고 고분자 고체 전해질을 사용하는 리튬 이온 폴리머전지로 구분할 수 있다.
상기 리튬 이온전지는 통상 박판형태의 양극판과 음극판 및 세퍼레이터들을 적층시키고. 이 적층구조물을 롤(roll)의 형태로 말아서 된 전지셀을 원통형 케이스에 내에 수용시켜 된 원통형 구조로서 소형이고 저용량이다. 반면에, 예를 들어 전기자동차용 전지로 채용될 수 있는 리튬 이온 폴리머전지는 큰 에너지를 제공할 수 있도록 면적이 큰 양극판과 음극판 및 세퍼레이터(Seperator)를 양극판-세퍼레이터-음극판-세퍼레이터 순으로 적층시킨 후 소정 절단기를 이용하여 절단하여 제작된 대용량의 전지셀과, 이 대용량의 전지셀이 삽입되는 케이스를 구비한다. 또한, 상기 대용량의 전지셀은 리튬 이온전지와는 달리 적층된 구조이므로 양극판과 음극판 모두가 상기 케이스쪽으로 노출되며, 케이스는 전지의 안전성을 고려하여 서스케이스가 사용된다.
그런데, 상기와 같은 구성에 있어서, 상기 대용량 전지셀의 제작시 절단기에에 의해 절단된 각 극판의 절단부에는 버(burr)가 형성되어 세퍼레이터 사이로 노출된다. 따라서, 이러한 버는 상기 서스케이스 내에 함침된 유기전해액에 의해 상 기 극판들이 부풀어 압력이 발생되고, 그 압력에 의해 전지셀 자체가 팽창될 때, 서스케이스 내측에 접촉될 수 있다. 이 경우 쇼트(short)가 발생되며 특히, 전기자동차용 전지의 경우 수십장의 극판이 서스케이스 내에 삽입되는데, 이 중에서 극판 한 장이라도 쇼트가 나면 대용량 전지는 전체적으로 쇼트가 나게 되어 불량이 발생하게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 극판과 케이스와의 쇼트를 방지하도록 구조가 개선된 리튬 이온 폴리머전지를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 리튬 이온 폴리머전지는, 양극판과 음극판 및 세퍼레이터가 적층되어 있는 구조의 전지셀과; 상기 전지셀과 전해질액이 수용되는 케이스; 및 상기 케이스와 상기 각 극판의 쇼트를 방지하도록 상기 케이스 내측면에 마련된 절연층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 리튬 이온 폴리머전지를 자세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 리튬 이온 폴리머전지를 나타낸 개략적인 단면도이다. 도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 리튬 이온 폴리머전지는 케이스(10)와. 이 케이스(10) 내에 설치된 전지셀(20)과, 케이스(10) 내측에 마련된 절연층(30)을 구비한다.
상기 케이스(10)는 밀폐형 구조로서 전지의 안전을 고려하여 알루미늄(Al)으로 제작되며, 그 내부에는 상기 전지셀(20)과 함께 소정 전해질액이 수용된다. 또한 케이스(10)에는 도시된 바와 같이 외부로 양극단자(11)와 음극단자(13)가 각각 노출되도록 설치되어 있다. 또한, 도시되지는 않았으나 상기 양극단자(11)만이 설치되며, 케이스(10) 자체가 음극단자(13)의 기능을 하도록 전지셀(20)에 연결될 수도 있다.
상기 전지셀(20)은 상기 양극단자(11)와 전기적으로 연결되는 박막형의 양극판(21)과, 음극단자(13)와 전기적으로 연결되는 박막형의 음극판(23) 및, 양극판(21)과 음극판(23) 사이에 개재되는 절연용 세퍼레이터(25)를 구비한다. 이러한 전지셀(20)은 복수의 상기 양극판(21)과 음극판(23) 및 세퍼레이터(25)가 음극판-세퍼레이터-양극판-세퍼레이터의 순으로 적층한 후 소정의 절단기(미도시)를 이용해 절단함으로써 제작된다. 또한, 도면에서 구체적으로 도시하지는 않았으나, 상기 각 양극판(21)과 음극판(23) 각각은 소정의 전극탭(tap)을 통해 상기 각 단자(11)(13)에 연결될 수 있다.
상기 절연층(30)은 케이스(10)의 내측과 전지셀(20) 사이를 절연시키기 위한 것으로, 케이스(10) 내측면에 마련된다. 이 절연층(30)은 폴리에틸렌(PE;Polyethylene), 폴리프로필렌(PP;Polypropylene) 또는 테플론(Teflon)과 같이 전해액에 반응하지 않고 절연성을 가지는 물질로 케이스(10) 내측면에 코팅형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 절연층(30)은 상기한 절연물질로 구성된 박막형의 판구조로 제작되어 케이스(10) 내에 삽입될 수도 있다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 리튬 이온 폴리머전지는 케이스(10) 내에 함침된 전해질액에 의해 각 극판(21)(23)들이 부풀어져서 전지셀(20)이 팽창하더라도, 종래와는 달리 전지셀(20)의 제작시 절단부에 형성되는 버(burr, 미도시)가 극판들(21)(23)끼리의 눌림에 의해 케이스(10) 내측면에 직접 접촉되지 않게 된다. 따라서, 케이스(10)와 극판(21)(23)의 접촉으로 인한 쇼트를 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 리튬 이온 폴리머전지는 케이스 내측에 절연층을 마련하는 간단한 구조에 의해 극판의 쇼트를 방지할 수 있다. 따라서, 전지의 불량률을 낮추어 제품의 안정성 및 신뢰성을 높일 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 리튬 이온 폴리머전지는 대용량의 전류를 필요로 하는 전기자동차용으로 사용될 경우, 전기자동차의 안전성 및 신뢰성 향상에 대한 효과는 더욱 배가된다.

Claims (2)

  1. 양극판과 음극판 및 세퍼레이터가 적층되어 있는 구조의 전지셀과;
    상기 전지셀과 전해질액이 수용되는 케이스; 및
    상기 케이스와 상기 각 극판의 쇼트를 방지하도록, 상기 케이스의 내측 전체면에 형성된 절연층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 폴리머전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 절연층은 상기 케이스 내측면에 폴리에틸렌(PE;Polyethylene), 폴리프로필렌(PP;Polypropylene), 테플론(Teflon) 중에서 선택된 어느한 물질로 코팅된 것을 특징으로 하는 리튬 이온 폴리머전지.
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