KR100614396B1 - 이차 전지 - Google Patents

Abstract

본 발명의 이차 전지는 제1,2전극 및 세퍼레이터를 포함하여 이루어지는 전극 조립체와, 전극 조립체 수용되는 케이스와, 케이스의 외측을 감싸며 양 끝단이 대응되게 형성되어 맞닿으며 그 끝단선이 사선형으로 형성된 외장재 및 외장재를 감싸는 마감재를 포함하므로, 외장재의 모서리부가 들뜸에 의해 마감재가 손상되는 것을 줄여주는 이점이 있다.

Description

이차 전지 { Secondary Battery }

도 1은 본 발명에 따른 전극조립체를 수용하는 파우치를 도시한 도면,

도 2는 본 발명에 따른 파우치의 외면을 감싸는 외장재의 일실시예를 도시한 도면,

도 3은 본 발명에 따른 파우치의 외면을 커버한 외장재의 일실시예를 도시한 도면,

도 4는 본 발명에 따른 파우치의 외면을 커버한 외장재의 다른 실시예를 도시한 도면이다.

< 도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명 >

110 : 전극조립체 111 : 제1전극판

111a : 제1전극탭 113 : 세퍼레이터

113a : 제2전극탭 115 : 제2전극판

120 : 파우치 121a : 딥 드로잉부

200 : 이차 전지 210 : 외장재

211,211a : 상부 끝단 213,213a : 하부 끝단

본 발명은 리튬 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면 케이스의 외면을 보호하는 외장재를 갖는 이차 전지에 관한 것이다.

최근에는 셀룰라 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 콤팩트하고 경량화 된 전기/전자 장치들이 활발하게 개발 및 생산되고 있다. 이러한 휴대용 전기/전자장치들은 별도의 전원이 구비되지 않은 장소에서도 작동될 수 있도록 전지 팩을 내장하고 있다. 내장된 전지 팩은 휴대용 전기/전자 장치를 일정기간 동안 구동시키기 위해 일정 레벨의 전압을 출력시킬 수 있도록 내부에 적어도 하나의 전지를 구비하고 있다.

전지 팩은 경제적인 측면을 고려하여 최근에는 충ㆍ방전이 가능한 이차전지를 채용하고 있다. 이차 전지에는 대표적으로, 니켈-카드뮴(Ni-Cd) 전지와 니켈-수소(Ni-MH)전지 및 리튬(Li) 전지와 리튬 이온(Li-ion) 전지 등의 리튬 이차 전지 등이 있다.

특히, 리튬 이차 전지는 작동 전압이 3.6V로서, 휴대용 전자 장비 전원으로 많이 사용되고 있는 니켈-카드뮴 전지나, 니켈-수소 전지보다 3배나 높고, 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 측면에서 급속도로 신장되고 있는 추세이다.

이러한 리튬 이차 전지는 주로 양극 활물질로 리튬계 산화물, 음극 활물질로는 탄소재를 사용하고 있다. 일반적으로는, 전해액의 종류에 따라 액체 전해질 전 지와, 고분자 전해질 전지로 분류되며, 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬 이온 전지라 하고, 고분자 전해질을 사용하는 전지를 리튬 폴리머 전지라고 한다. 또한, 리튬 이차 전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형과, 각형과, 파우치형을 들 수 있다.

통상적으로, 리튬 이차 전지는 이차전지용 케이스의 내부에 수용되는 젤리-롤형으로 권취된 전극 조립체가 수용된 후 마감되어 구성된다.

전극 조립체는 활물질이 코팅된 제1,2전극판과, 제1,2전극판 사이에 위치되어 쇼트를 방지하고 리튬 이온(Li-ion)의 이동만을 가능하게 하는 세퍼레이터가 권취되며, 이차 전지용 케이스 내측에 수용되어 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 전해액 등으로 이루어져 있다.

그리고, 케이스의 외측에는 케이스를 보호하는 외장재가 구비된다. 외장재는 케이스의 일면에서 양측 끝단이 맞닿도록 케이스를 감싼다.

케이스를 감싸는 외장재의 외면에는 마감테이프가 마련되어 외장재를 고정시킨다.

그런데, 이러한 종래의 이차 전지는 외장재의 맞물리는 끝단이 들뜨게 되는 문제점이 있다. 외장재의 끝단이 들뜨면 외장재의 들뜬 끝단의 모서리부에 의해 외장재의 외면을 감싸는 마감테이프가 손상될 수 있다.

또한, 이차 전지는 외장재가 들뜨게 되어 그 부피가 커지는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해소시키기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 케이스의 외면을 감싸는 외장재의 들뜸을 방지하는 이차 전지를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 제1,2전극 및 세퍼레이터를 포함하여 이루어지는 전극 조립체와, 상기 전극 조립체 수용되는 파우치형 케이스와, 상기 케이스의 외측을 감싸며 양 끝단이 대응되게 형성되어 맞닿으며 그 끝단선이 사선형으로 형성된 외장재 및 상기 외장재를 감싸는 마감재를 포함하는 이차 전지를 제공한다.

상기 외장재의 끝단선은 상기 파우치를 감쌀 때 나선형인 것이 좋다.

상기 외장재의 모서리부는 곡선으로 형성된 것이 바람직하다.

상기 외장재는 스테인레스 스틸로 형성될 수 있으며 포일(foil)형으로 형성될 수 있다.

상기 케이스는 파우치형이거나, 각형, 원통형으로 형성될 수 있다.

또한 본 발명은 제1,2전극 및 세퍼레이터를 포함하여 이루어지는 전극 조립체와, 상기 전극 조립체 수용되는 케이스와, 상기 케이스의 외측을 감싸며 양 끝단이 대응되게 형성되어 맞닿으며 그 끝단의 모서리부가 곡선으로 형성된 외장재 및 상기 외장재를 감싸는 마감재를 포함하는 이차 전지를 제공한다.

상기 외장재의 끝단선은 상기 파우치를 감쌀 때 사선형인 것이 좋다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 따른 이차 전지를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 전극조립체를 수용하는 파우치를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 파우치의 외면을 감싸는 외장재의 일실시예를 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 파우치의 외면을 커버한 외장재의 일실시예를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 파우치의 외면을 커버한 외장재의 다른 실시예를 도시한 도면이다.

이들 도면을 참조하면, 이차 전지는 제1,2전극판(111,115) 및 세퍼레이터(113)를 포함하는 전극 조립체(110)와, 전극 조립체(110)가 수용되는 케이스를 포함하여 이루어진다.

케이스는 도 1에 도시된 바와 같이, 소정의 공간을 갖는 딥 드로잉부(121a)를 마련하여 전극 조립체(110)를 수용하는 파우치(120)형이거나, 도시되지 않은 각형 또는 원통형으로 형성될 수 있다.

전극 조립체(110)는 제1,2전극 활물질층이 코팅된 제1,2전극판(111,115)과, 제1,2전극판(111,115)사이에 게재되어 제1,2전극판(111,115)의 단락을 방지하고 리튬 이온의 이동만 가능하게 하는 세퍼레이터(113)가 권취되어 이루어진다. 제1,2전극판(111,115)에는 제1,2전극탭(111a,115a)이 각각 인출된다.

이때, 제1전극판(111)은 양극이고, 제2전극판(115)은 음극이 될 수 있다.

여기서, 양극 활물질로는 칼코게나이드(Chalcogenide) 화합물이 사용되고 있으며, 그 예로 LiCo02, LiMn204, LiNi02, LiNi1-xCox02(0<x<1), LiMn02 등의 복합 금속 산화물들이 사용되고 있다. 음극 활물질로는 탄소(C) 계열 물질, Si, Sn, 틴 옥사이드, 틴 합금 복합체(Composite tin alloys), 전이 금속 산화물, 리튬 금속 산화물 등이 사용되고 있다. 또한, 일반적으로 양극 전극판은 알루미늄(Al)재질, 음극 전극판은 구리(Cu)재질을 사용하며, 세퍼레이터(113)는 일반적으로 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP)을 사용하지만, 본 발명에서 상기의 재질을 한정하는 것은 아니다.

본 발명에 따른 케이스는 파우치(120)를 예로 들어 설명한다. 파우치(120)는 전극 조립체(110)가 수납될 수 있도록 일정 깊이의 드로잉부(121a)를 갖는 제1영역(121)과, 제1영역(121)의 드로잉부(121a)를 커버할 수 있는 면적의 제2영역(122)으로 이루어져 있다. 파우치(120)의 재질은 알루미늄(Al)박을 중심층으로 하여 그 일면에는 변성폴리프로필렌 예컨대, CPP(Casted Polypropylene)를 사용하여 접착층으로 작용하며, 절연막은 나일론이나 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와 같은 수지재가 적용될 수 있으나 여기서 파우치(120)의 재질을 한정하는 것은 아니다.

또한, 파우치의 드로잉부(121a)는 일정 깊이로 형성되어 있으며, 전극 조립체(110)와 연결된 제1,2전극탭(111a,115a)은 파우치(120)의 외주연 즉, 드로잉부(121a)의 외측으로 인출되도록 일정길이 연장되어 있다.

파우치(120)의 외부에는 외장재(210)가 마련되어 파우치(120)의 외면을 보호하기 위하여 파우치(120)의 외측을 감싸도록 형성된다. 즉, 외장재(210)는 그 양끝단선끼리 맞닿도록 형성된다. 외장재(210)의 외측에는 파우치(120)의 외측을 감싸는 외장재(210)가 풀어지지 않도록 외장재(210)를 고정시키는 마감재(미도시)가 설치된다.

마감재는 접착제가 도포된 테이프가 될 수 있다.

외장재(210)는 스테인레스 스틸 또는 플라스틱 합성수지로 형성될 수 있으며 그 두께가 얇은 포일형으로 형성되어 외장재(210)의 부피를 최소화하는 것이 좋다.

외장재(210)는 그 끝단선이 외장재(210)의 상단 및 하단과 직각을 이루도록 형성되면 외장재(210)의 맞물리는 상부 끝단과 하부 끝단은 파우치(120)의 일면에 동시에 위치된다. 이에, 외장재(210)는 상부 끝단과 하부 끝단이 일면에서 들뜨게 된다.

따라서, 외장재(210)는 그 끝단선을 도 2 또는 도 3에 도시된 바와 같이, 사선으로 형성할 수 있다. 즉, 외장재(210)는 맞물리는 끝단선을 사선으로 형성함으로써, 가능한 길게 형성시켜 외장재(210)의 맞물리는 상부 끝단(211)과 하부 끝단(213)의 위치를 분산시킨다. 그러면, 외장재(210)는 외측에 마감재를 테이핑할 때, 상부 끝단(211)과 하부 끝단(213)이 들뜨더라도 상부 끝단(211)과 하부 끝단(213)의 위치가 동일면이 아니라 각각 다른 면에 분산되므로 들뜨는 것이 줄어들 수 있다.

또한, 외장재(210)는 그 끝단선이 도 4에 도시된 바와 같이, 나선형으로 형성되어 외장재(210)의 상부 끝단(211a)과 하부 끝단(213a)의 위치를 분산시킬 수 있다.

여기서, 외장재(210)의 모서리부는 곡선으로 형성하여 외장재(210)가 들뜨더라도 마감재가 손상되는 것을 줄일 수 있다.

이상 설명한 바에 따르면 본 발명의 이차 전지는 외장재의 맞물리는 위치를 분산시켜 외장재의 모서리부가 들뜸에 의해 마감재가 손상되는 것을 줄여주는 이점이 있다.

또한, 이차 전지는 외장재의 모서리부를 곡선으로 형성함에 따라 날카로운 모서리부에 의해 마감재가 손상되는 것을 줄여주는 이점이 있다.

Claims (10)

1. 제1,2전극 및 세퍼레이터를 포함하여 이루어지는 전극 조립체;

   상기 전극 조립체 수용되는 케이스;

   상기 케이스의 외측을 감싸며 양 끝단이 대응되게 형성되어 맞닿으며 그 끝단선이 사선형으로 형성된 외장재; 및

   상기 외장재를 감싸는 마감재;를 포함하는 이차 전지.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 외장재의 끝단선은 상기 파우치를 감쌀 때 나선형인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 외장재의 모서리부는 곡선으로 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 외장재는 스테인레스 스틸로 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 외장재는 포일(foil)형으로 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 케이스는 파우치형인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 케이스는 원통형인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 케이스는 각형인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
9. 제1,2전극 및 세퍼레이터를 포함하여 이루어지는 전극 조립체;

   상기 전극 조립체 수용되는 케이스;

   상기 케이스의 외측을 감싸며 양 끝단이 대응되게 형성되어 맞닿으며 그 끝단의 모서리부가 곡선으로 형성된 외장재; 및

   상기 외장재를 감싸는 마감재;를 포함하는 이차 전지.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 외장재의 끝단선은 상기 파우치를 감쌀 때 사선형인 것을 특징으로 하는 이차 전지.

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