KR100614399B1 - 리튬이온 이차전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리튬이온 이차전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전해액 유출을 확인할 수 있도록 구조가 개선된 와셔를 포함하는 리튬이온 이차전지에 관한 것이다.
본 발명에 따른 리튬이온 이차전지에 의하면 본 발명은 와셔에 홀을 형성하고, 상기 홀 하단에 변색쉬트를 위치되도록 하여 미량의 전해액이 유출되어도 쉽게 육안으로 전해액의 누액을 확인할 수 있어 전지의 안전성을 향상시키는 효과가 있다.
이차전지, 와셔, 변색쉬트

Description

리튬이온 이차전지{Lithium Ion Secondary Battery}
도 1은 종래 리튬이온 이차전지 일부를 절개하여 도시한 단면도.
도 2는 본 발명에 의한 리튬이온 이차전지 일부를 절개하여 도시한 단면도.
도 3a는 본 발명의 실시예에 의한 와셔 단면도.
도 3b는 본 발명에 의한 변색쉬트 평면도.
도 4는 본 발명에 다른 실시예에 의한 와셔 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>
310...캡 플레이트 312...전해액 주입구
410...절연 플레이트 420...보호회로
430...와셔 440...와셔 홀
450, 450a...변색쉬트 460...변색쉬트 홀
470...변색쉬트 홈
본 발명은 리튬이온 이차전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전해액 유출을 확인할 수 있도록 구조가 개선된 와셔를 포함하는 리튬이온 이차전지에 관한 것 이다.
통상적으로, 이차전지는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하는 것으로, 소형 및 대용량화가 가능하다. 대표적으로는 니켈수소(Ni-MH)전지와 리튬(Li)전지 및 리튬이온(Li-ion)전지가 사용되고 있다. 근래에 개발된 리튬 이차 전지는 셀룰러 폰, 노트북 컴퓨터 등의 첨단 전자기기 분야에서 널리 사용되고 있다.
이러한 이차전지는 전해액의 종류에 따라 액체 전해질 전지와, 고분자 전해질 전지로 분류되며, 액체 전해질을 사용하는 전지는 리튬이온 전지라 하고, 고분자 전해질을 사용하는 전지를 리튬 폴리머 전지라고 한다. 또한, 이차전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형과, 각형과, 파우치형을 들 수 있다.
도 1은 일반적인 리튬이온 이차전지를 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 일반적으로 이차전지(10)는 캔(11)과, 상기 캔(11)의 내부의 수용되는 전극 조립체(12)와 상기 캔(11)의 상단개구부에 결합되는 캡 조립체(100)와 제 1 또는 제 2 전극 단자(120)를 보호회로(220)에 전기적으로 연결시키기 위한 리이드(200)와 상기 캡 플레이트 상부에 결합되는 와셔(230)를 포함하여 구성된다.
상기 캔(11)은 리튬이온 이차전지(10)에서 대략 직육면체에서 위쪽이 개방된 형상을 가진 금속재질의 용기이며, 딥 드로잉(deep drawing) 등의 가공방법으로 형성된다. 상기 캔(11)은 제 1 전극판(13), 세퍼레이터(14), 제 2 전극판(15)으로 이 루어진 전극 조립체(12)와 전해액의 용기가 되고, 전극 조립체(12)가 캔(11)의 개방된 상단, 즉, 상단개구부를 통해 삽입된 후 상단개구부는 캡 조립체(100)에 의해 봉해진다.
상기 캡 조립체(100)에는 캔(11)의 상단개구부에 대응되는 크기와 형상을 가지는 평판형의 캡 플레이트(110)가 구비된다. 상기 캡 플레이트(110)의 중앙부에는 전극 단자가 통과할 수 있도록 단자통공(111)이 형성되며, 상기 캡 플레이트(110)의 중앙부를 관통하는 제 1 또는 제 2 전극 단자(120) 외측에는 제 1 또는 제 2 전극 단자(120)와 캡 플레이트(110)와의 전기적 절연을 위해 튜브 형상의 가스켓(130)이 설치된다. 상기 캡 플레이트(110)의 단자통공(111) 근방에는 캡 플레이트(110) 하면부에 절연판(140)이 배치되어 있고, 상기 절연판(140)의 하부면에는 전극 단자(120)와 통전되는 터미널 플레이트(150)가 구비되어 있다.
또한, 상기 캡 플레이트(110)에는 내압 상승하여 일정 압력 이상 도달 시 개스가 방출될 수 있도록 하는 안전밴트(190)가 구비되어 있다. 상기 캡 플레이트(110)의 일측에는 상기 캔(11)의 내부에 전해액을 주입하기 위한 통로를 제공하는 전해액 주입구(112)가 형성되어 있다. 상기 전해액 주입구(112)는 볼(160)을 압입하여 밀폐시키게 된다.
상기 캡 플레에트(110) 상부에는 상기 제 1 또는 제 2 전극 단자(120)와 연결된 리이드(200)를 제 1 또는 제 2 전극 탭(16)이 연결된 캡 플레이트(110)와 절연시키기 위한 와셔(230)가 구비되어 있다.
그러나 상기 와셔(230)는 상기 캡 플레이트(110) 상부에 위치하므로 상기 전 해액 주입구(112)는 상기 와셔(230)에 의해 가려지게 된다. 이에 따라 전해액의 유출을 상기 와셔(230)를 제거하지 않고는 확인할 수 없게 되는 문제점이 있다. 또한, 미량의 전해액이 유출될 경우에는 이를 육안으로는 쉽게 확인할 수 없어 전해액 누액을 신속하게 확인할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 리튬이온 이차전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전해액 유출을 신속하게 확인할 수 있도록 구조가 개선된 와셔를 포함하는 리튬이온 이차전지에 관한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 리튬이온 이차전지는, 제1전극과, 제2전극과, 그 사이에 개재되는 세퍼레이터가 배치된 전극 조립체와, 상기 전극 조립체가 수용되는 캔과, 상기 캔의 상부에 결합되며, 중앙의 단자통공과 일측에 전해액 주입구가 형성된 캡 플레이트와, 상기 캡 플레이트의 상부에 결합되는 와셔를 포함하는 리튬이온 이차전지에 있어서, 상기 와셔에는 상기 전해액 주입구 위치에 대응하는 위치에 홀이 형성되어 있고, 상기 홀의 하단에 전해액과 반응하면 색상이 변하는 변색쉬트가 위치하는 것을 특징으로 한다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리튬 이차 전지를 상세하게 설명하고자 한다.
도 2는 본 발명에 의한 리튬이온 이차전지 일부를 절개하여 도시한 단면도를 나타낸다. 도 3a는 본 발명의 실시예에 의한 와셔 단면도를 나타내며, 도 3b는 본 발명에 의한 변색쉬트 평면도를 나타낸다. 도 4는 본 발명에 다른 실시예에 의한 와셔 단면도를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 리튬이온 이차전지(30)는 캔(31)과, 상기 캔(31)의 내부의 수용되는 전극 조립체(32)와 상기 캔(31)의 상단개구부에 결합되는 캡 조립체(300)와 제 1 전극 또는 제 2 전극 단자를 보호회로(420)에 전기적으로 연결시키기 위한 리이드(400)와 캡 플레이트(310) 상측에 위치하는 와셔(430)를 포함하여 구성된다.
상기 전극 조립체(32)는 제 1 전극(33)과 제 2 전극(35)사이에 세퍼레이터(34)가 게재되면서 권취 되어 형성된다. 상기 제 1 전극(33)은 제 1 전극 탭(36)을 통하여 캡 플레이트(310)에 전기적으로 연결되며, 제 2 전극(35)은 제 2 전극 탭(37)을 통하여 캡 플레이트(310)에 형성된 제 2전극 단자(320)에 전기적으로 연결되며, 상기 제 2 전극 단자(320)는 가스켓(330) 및 절연판(340)으로 인해 상기 캡 플레이트(310)와 절연된다.
상기 캔(31)은 철재로 형성될 수 있으나 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성하게 되면 알루미늄의 가벼운 속성으로 전지의 경량화가 이루어질 수 있고, 고전압 하에서 장시간 사용할 때에도 부식되지 않는 등 유리한 점이 있다. 상기 캔(31)은 제 1 전극(34), 세퍼레이터(35), 제 2 전극(36)으로 이루어진 전극 조립체(32)와 전해액(미도시)의 용기가 되고, 전극 조립체(32)가 캔(31)의 개방된 상단, 즉, 상단개구부를 통해 삽입된 후 상단개구부는 캡 조립체(300)에 의해 봉해진다.
상기 캡 조립체(300)에는 캔(31)의 상단개구부에 대응되는 크기와 형상을 가지는 평판형의 캡 플레이트(310)가 구비된다. 상기 캡 플레이트(310)의 중앙부에는 전극 단자가 통과할 수 있도록 단자통공(311)이 형성된다. 상기 캡 플레이트(310)의 중앙부를 관통하는 제 2 전극 단자(320) 외측에는 제 2 전극 단자(320)와 캡 플레이트(310)와의 전기적 절연을 위해 튜브 형상의 가스켓(330)이 설치된다. 상기 캡 플레이트(310)의 단자통공(311) 근방에는 캡 플레이트(310) 하면부에 절연판(340)이 배치되어 있고, 상기 절연판(340)의 하부면에는 제 2 전극 단자(320)와 통전되는 터미널 플레이트(350)가 구비되어 있다.
또한, 상기 캡 플레이트(310)에는 내압 상승하여 일정 압력 이상 도달 시 개스가 방출될 수 있도록 하는 안전밴트(390)가 형성되어 있다. 또한, 상기 캡 플레이트(310)의 일측에는 상기 캔(31)의 내부에 전해액을 주입하기 위한 통로를 제공하는 전해액 주입구(312)가 형성되어 있다. 상기 전해액 주입구(312)는 볼(360)에 의하여 밀폐시키게 된다.
또한, 상기 제 2 전극단자(320)는 리이드(400)와 연결되며, 상기 리이드(400)는 보호회로(420) 기판상에 솔더링되어 상기 전극 조립체(32)와 전기적으로 연결된다. 상기 보호회로(420)는 상기 전극 조립체(32)의 과충전 전압 및 전류, 과방전 전압 및 전류 그리고 쇼트 등을 제어하며, 상기 리튬이온 이차전지 캔(31)의 소정 영역에 설치된다. 상기 리이드(400)는 제 1 전극(33)과 연결된 캡 플레이트(310)와 절연할 필요가 있으며, 이에 따라 캡 플레이트(310) 상측에는 절연체로 형성된 와셔(430)가 구비된다.
상기 캡 플레이트(310) 상측에 상기 와셔(430)가 안정적으로 위치되기 위해서는 상기 와셔(430)와 상기 캡 플레이트(310) 사이에 소정의 공간이 필요하다. 즉 , 상기 와셔(430)에는 지지체(490)가 구비되어 있으며, 상기 와셔 지지체(490)는 상기 와셔(430)와 캡 플레이트(310) 사이에 소정의 공간을 확보하면서 상기 와셔(430)를 캡 플레에트(310) 상에 안정적으로 위치될 수 있도록 한다. 상기 와셔 지지체(490)는 스폰지와 같은 탄력성 있는 물질을 사용할 수 있으며, 소정간격으로 형성될 수 있다.
상기 와셔(430)에는 상기 캡 플레이트(310) 상에 형성되어 있는 전해액 주입구(312)에서 유출되는 전해액을 확인하기 위한 와셔 홀(440)이 형성되어 있다. 상기 와셔 홀(440)은 상기 전해액 주입구(312)의 위치와 대응되는 위치에 형성되며, 상기 와셔 홀(440)의 하측 면에는 전해액과 반응하여 색상이 변하는 변색쉬트(450)가 더 구비되어 미세한 전해액의 유출도 육안으로 확인할 수 있다. 상기 변색쉬트는 전해액과 반응하여 색상이 변색되는 리트머스 종이 등을 사용할 수 있다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 의한 와셔의 단면도를 나타내며, 도 3b는 본 발명의 실시예에 의한 변색쉬트의 평면도이다.
도 3a 및 3b를 참조하면, 와셔(430)는 상기 캡 플레이트(310)와 상기 리이드(400)를 절연시키기 위해 절연체로 형성되며, 폴리브틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌, 페트, 폴리프로필렌, 테플론 및 폴리네트라플루오로에틸렌으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 상기 와셔(430)에는 와셔 홀(440)이 형성되어 있으며, 하측 면에는 변색쉬트(450)가 구비되어 있다.
상기 와셔 홀(440)은 상기 캡 플레이트(310)의 전해액 주입구(312) 위치와 대응되는 위치에 형성되어 상기 와셔(430)를 제거하지 않고도 전해액의 누액을 확 인할 수 있도록 한다. 또한, 상기 변색쉬트(450)는 홀(460)이 있는 형태로 형성될 수 있으며, 유출된 전해액은 상기 홀(460)에 응집될 수 있어, 상기 변색쉬트(450)는 유출된 전해액을 일차적으로 흡수하는 역할을 한다.
또한, 상기 변색쉬트(450)에는 전해액과 반응하여 색상이 변하는 잉크(480)가 규칙적으로 프린팅 되어 있으며, 상기 잉크(480)는 소정간격으로 선 또는 도형 또는 문자 형상으로 형성될 수 있다. 상기 잉크(480)는 미량의 전해액이 유출되어도 색상이 변색되어 신속하게 전해액의 유출을 육안으로 확인할 수 있도록 한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 와셔의 단면도를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 와셔(430)에는 와셔 홀(440)이 형성되어 있으며, 하측 면에는 변색쉬트(450a)가 구비되어 있다. 상기 와셔 홀(440)은 상기 캡 플레이트(310)의 전해액 주입구(312) 위치와 대응되는 위치에 형성되어 상기 와셔(430)를 제거하지 않고도 전해액의 누액을 확인할 수 있도록 한다. 또한, 상기 변색쉬트(450a)는 홈(470)이 있는 형태로 형성될 수 있으며, 유출된 전해액은 상기 홈(470)에 응집될 수 있어, 상기 변색쉬트(450a)는 유출된 전해액을 일차적으로 흡수하는 역할을 한다. 또한, 상기 변색쉬트(450a)에는 전해액과 반응하여 색상이 변하는 잉크(미도시)가 규칙적으로 프린팅 되어 있으며, 상기 잉크는 소정간격으로 선 또는 도형 또는 문자 형상으로 형성될 수 있다.
다음은 본 발명에 따른 이차전지의 작용에 대하여 설명한다.
상기 와셔(430)에는 전해액의 누액을 육안으로 확인할 수 있는 와셔 홀(440)이 형성되어 와셔(430)를 제거하지 않아도 전해액의 유출을 미리 확인할 수 있으 며, 상기 와셔 홀(440)의 하측 면에는 변색쉬트(450)가 더 구비되어 있어, 일차적으로 누액된 전해액을 흡수하여 누액된 전해액이 흐르지 않도록 한다.
또한, 변색쉬트(450)에는 미량의 전해액과도 반응하여 변색되는 잉크(480)가 프린팅 되어 있어 미세한 전해액의 누액도 신속하게 확인할 수 있어 전지의 누액으로 인한 전지의 안전성 하락 문제를 해결할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 특허청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
본 발명에 따른 리튬이온 이차전지에 의하면 본 발명은 와셔에 홀을 형성하고, 상기 홀 하단에 변색쉬트를 위치되도록 하여 미량의 전해액이 유출되어도 쉽게 육안으로 전해액의 누액을 확인할 수 있어 전지의 안전성을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 제1전극과, 제2전극과, 그 사이에 개재되는 세퍼레이터가 배치된 전극조립체와, 상기 전극조립체가 수용되는 캔과, 상기 캔의 상부에 결합되며, 중앙의 단자통공과 일측에 전해액 주입구가 형성된 캡 플레이트와, 상기 캡 플레이트의 상부에 결합되는 와셔를 포함하는 리튬이온 이차전지에 있어서,
    상기 와셔에는 상기 전해액 주입구 위치에 대응하는 위치에 홀이 형성되어 있고, 상기 홀의 하측 면에 전해액과 반응하여 색상이 변하는 잉크가 규칙적으로 프린팅 되어 전해액과 반응하면 색상이 변하는 변색쉬트가 위치하는 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 변색쉬트는 리트머스 종이인 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 잉크는 소정간격으로 선 또는 도형 또는 문자 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 변색쉬트에는 홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 변색쉬트에는 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 와셔는 폴리브틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌, 페트, 폴리프로필렌, 테플론 및 폴리네트라플루오로에틸렌으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지.
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