KR100625962B1 - Lithium ion polymer cell - Google Patents

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KR100625962B1
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Abstract

리튬 이온 폴리머 전지가 제공된다. 본 발명에 따르면, 양극판 및, 음극판과, 상기 양음극판 사이에 개재된 세퍼레이터로 이루어지는 극판 조립체; 상기 극판 조립체를 내측에 수용하도록 상호 접합되는 커버 및 플렌지를 가지는 절연 케이스; 상기 양극판과 음극판에 형성된 탭에 연결되어 절연 케이스 외부로 연장되는 양극 리이드 및, 음극 리이드;를 구비한 리튬 이온 폴리머 전지에 있어서, 상기 절연 케이스의 플렌지와 커버 사이로 상기 리이드가 연장되는 부분에는 상기 양극 리이드와 음극 리이드를 함께 감싸는 단일의 접합부가 형성되며, 상기 접합부는 상기 플렌지와 커버의 접합부에 배치되는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 폴리머 전지가 제공된다.A lithium ion polymer battery is provided. According to the present invention, there is provided a cathode plate assembly comprising a cathode plate, a cathode plate, and a separator interposed between the cathode plate; An insulating case having a cover and a flange bonded to each other to receive the electrode plate assembly therein; A lithium ion polymer battery having a positive electrode lead connected to a tab formed on the positive electrode plate and the negative electrode plate and extending out of an insulating case, and a negative electrode lead, wherein the lead extends between a flange and a cover of the insulating case. A single junction is formed to surround the lead and the cathode lead together, and the junction is disposed at the junction of the flange and the cover.

Description

리튬 이온 폴리머 전지{Lithium ion polymer cell}Lithium ion polymer cell

도 1은 통상적인 리튬 이온 폴리머 전지의 개략적인 구조를 도시한 사시도.1 is a perspective view showing a schematic structure of a conventional lithium ion polymer battery.

도 2a 및, 도 2b는 도 1의 전지를 정면에서 바라본 개략적인 단면도.2A and 2B are schematic cross-sectional views of the battery of FIG. 1 viewed from the front;

도 3은 본 발명에 따른 리튬 이온 폴리머 전지의 개략적인 구조를 도시한 분해 사시도.3 is an exploded perspective view showing a schematic structure of a lithium ion polymer battery according to the present invention.

도 4a는 도 3의 전지를 정면에서 바라본 개략적인 단면도.4A is a schematic cross-sectional view of the battery of FIG. 3 viewed from the front;

도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전지의 개략적인 정면 단면도.4B is a schematic front sectional view of a battery according to another embodiment of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

11. 전지 셀 12a. 양극 탭 11. Battery Cell 12a. Anode tab

13. 음극판 13a. 음극 탭13. Negative plate 13a. Cathode tab

14, 15. 리이드 16. 케이스 14, 15.Lead 16. Case

16a. 커버 21. 공간16a. Cover 21. Space

23. 열접착성 폴리머 재료23. Thermal Adhesive Polymer Materials

31.35. 접합부 41. 공간31.35. Junction 41. Space

본 발명은 리튬 이온 폴리머 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전지의 금속 리이드의 두께에 기인한 접합 불량 때문에 전해액이 누설되는 현상이 방지될 수 있는 리튬 이온 폴리머 전지에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lithium ion polymer battery, and more particularly, to a lithium ion polymer battery capable of preventing the leakage of electrolyte due to a poor bonding caused by the thickness of the metal lead of the battery.

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 금속 전지와, 리튬 이온 전지 및, 고분자 고체 전해질을 사용하는 리튬 폴리머 전지(Lithium Ion Polymer Battery)로 구별된다. 또한 상기 리튬 폴리머 전지는 고분자 고체 전해질의 종류에 따라 유기 전해액이 함유되어 있지 않은 완전 고체형 리튬 폴리머 전지와 유기 전해액을 함유하고 있는 겔형 고분자 전해질을 사용하는 리튬 이온 폴리머전지로 나눌 수 있다. As miniaturization, weight reduction, and wirelessization of electronic devices such as mobile phones, camcorders, and notebook computers are rapidly progressing, lithium secondary batteries having high energy density have been actively developed as driving power thereof. The lithium secondary battery is classified into a lithium metal battery using a liquid electrolyte, a lithium ion battery, and a lithium ion battery using a polymer solid electrolyte. In addition, the lithium polymer battery may be classified into a fully solid lithium polymer battery containing no organic electrolyte and a lithium ion polymer battery using a gel polymer electrolyte containing an organic electrolyte according to the type of polymer solid electrolyte.

도 1은 통상적인 리튬 이온 폴리머 전지의 구조를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.1 is an exploded perspective view schematically showing the structure of a conventional lithium ion polymer battery.

첨부된 도면을 참조하면, 리튬 이온 폴리머 전지는 그리드(Grid)에 전극 활물질을 충전시킨 양극판 및, 음극판과, 상기 양극판과 음극판 사이에 개재된 것으로 유기 전해액이 함침되어 있는 세퍼레이터(Seperator)가 적층된 구조로 되어 있는 극판 조립체(11)를 구비한다. 또한 상기 양극판의 일측에는 양극 탭(12a)이 형성되고, 상기 음극판의 일 측에는 음극 탭(13a)이 형성된다. 양극 및 음극 탭(12a, 13a)은 일정한 간격을 두고 나란하게 배치된다. 상기 탭(12a, 13a)들은 리이드(14, 15)에 연결됨으로써 외부 회로와 접속될 수 있다.Referring to the accompanying drawings, a lithium ion polymer battery includes a positive electrode plate filled with an electrode active material in a grid, a negative electrode plate, and a separator interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate and in which an organic electrolyte is impregnated. The electrode plate assembly 11 which has a structure is provided. In addition, a positive electrode tab 12a is formed at one side of the positive electrode plate, and a negative electrode tab 13a is formed at one side of the negative electrode plate. The positive and negative electrode tabs 12a and 13a are arranged side by side at regular intervals. The tabs 12a and 13a may be connected to an external circuit by being connected to the leads 14 and 15.

상술한 극판 조립체(11), 양극 탭(12a), 음극 탭(13a) 및, 양극 리이드(14)와 음극 리이드(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 열접착성의 폴리머 물질이 적층된 형태를 가지며, 열접착성 폴리머 물질이 상호 접착됨으로써 극판 조립체(11)가 수용된 공간을 밀봉할 수 있다. 절연성 케이스(16)의 밀봉시에는 커버(16a)가 플랜지(16b)에 대하여 접합됨으로써 형성되는 공간에 상기 극판 조립체(11)가 수용된다. 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. The above-described electrode plate assembly 11, the positive electrode tab 12a, the negative electrode tab 13a, and the positive electrode lead 14 and the negative electrode lead 15 are formed by an insulating case 16 and a cover 16a integrally formed therewith. Is sealed. The insulating case 16 and the cover 16a generally have a form in which a heat-adhesive polymer material is stacked on the upper and lower surfaces of the aluminum thin film, and the space in which the electrode plate assembly 11 is accommodated by the heat-adhesive polymer material being bonded to each other. Can be sealed. At the time of sealing the insulating case 16, the electrode plate assembly 11 is accommodated in a space formed by joining the cover 16a to the flange 16b. In addition, a portion of the positive electrode lead 14 and the negative electrode lead 15 are sealed by the insulating case 16 in a state where the positive electrode 14 and the negative electrode lead 15 are exposed to the outside for electrical connection between the battery cell 11 and the outside.

도 2a 및, 도 2b는 양극 리이드(14)와 음극 리이드(15)가 커버(16a)와 플렌지(16b) 사이에서 접합된 상태를 도시하는 확대된 단면도이다.2A and 2B are enlarged cross-sectional views showing a state where the anode lead 14 and the cathode lead 15 are bonded between the cover 16a and the flange 16b.

도 2a를 참조하면, 커버(16a)와 플렌지(16b)는 그 표면에 적층된 열 접착성 폴리머 재료의 열 접착에 의해 접합되며, 리이드(14,15)들은 그 사이에서 절연 케이스의 외부로 돌출하게 된다. 여기에서, 도면에 도시된 바와 같이, 리이드(14,15)의 두께에 기인하여 리이드(14,15)의 측면에는 커버(16a)와 플렌지(16b)에 의해 둘러싸인 공간(21)이 형성될 수 있다. 이러한 공간은 열접착성 폴리머 재료에 의해서 충분하게 밀폐되지 아니하는 공간으로서, 전지 내부의 전해액이 이러한 공간(21)을 통해서 케이스(16)의 외부로 누설할 가능성이 있다.Referring to FIG. 2A, the cover 16a and the flange 16b are joined by thermal bonding of a heat-adhesive polymer material laminated to the surface thereof, and the leads 14 and 15 protrude out of the insulating case therebetween. Done. Here, as shown in the figure, a space 21 surrounded by the cover 16a and the flange 16b may be formed on the side surfaces of the leads 14 and 15 due to the thicknesses of the leads 14 and 15. have. This space is a space that is not sufficiently sealed by the heat-adhesive polymer material, and there is a possibility that the electrolyte inside the battery leaks out of the case 16 through the space 21.

도 2b를 참조하면, 커버(16a)와 플렌지(16b)는 그 표면에 적층된 열 접착성 폴리머 재료의 열 접착에 의해 접합되며, 이와는 별도로 금속 리이드(14,15)의 외 표면에도 열접착성 폴리머 재료(23)가 적층되어 있다. 따라서 케이스(16)의 가열 접합시에는 금속 리이드(14,15)상의 폴리머 재료도 커버(16a)와 플렌지(16b)의 표면에 적층된 폴리머 재료에 대하여 접합을 이루게 되며, 따라서 도 2a 에 도시된 예보다는 상대적으로 누설되는 공간이 줄어들 수 있다. 그러나 이와 같은 방식으로도 리이드(14,15)의 두께에 기인하여 리이드(14,15)의 측면에는 누설 공간(21)이 형성될 수 있으며, 따라서 전해액이 누설될 가능성이 존재하게 된다.Referring to FIG. 2B, the cover 16a and the flange 16b are joined by thermal bonding of a heat-adhesive polymer material laminated on the surface thereof, and separately heat-adhesive to the outer surfaces of the metal leads 14 and 15, respectively. The polymer material 23 is laminated. Therefore, during the heat bonding of the case 16, the polymer material on the metal leads 14 and 15 is also bonded to the polymer material laminated on the surfaces of the cover 16a and the flange 16b, and thus, shown in FIG. 2A. The leakage space can be reduced rather than the example. However, also in this manner, due to the thicknesses of the leads 14 and 15, leakage spaces 21 may be formed on the side surfaces of the leads 14 and 15, and thus there is a possibility that the electrolyte leaks.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 전해액의 누설이 방지될 수 있는 리튬 이온 폴리머 전지를 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, it is an object of the present invention to provide a lithium ion polymer battery that can prevent the leakage of the electrolyte.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 양극판 및, 음극판과, 상기 양음극판 사이에 개재된 세퍼레이터로 이루어지는 극판 조립체; 상기 극판 조립체를 내측에 수용하도록 상호 접합되는 커버 및 플렌지를 가지는 절연 케이스; 상기 양극판과 음극판에 형성된 탭에 연결되어 절연 케이스 외부로 연장되는 양극 리이드 및, 음극 리이드;를 구비한 리튬 이온 폴리머 전지에 있어서, 상기 절연 케이스의 플렌지와 커버 사이로 상기 리이드가 연장되는 부분에는 상기 양극 리이드와 음극 리이드를 함께 감싸는 단일의 접합부가 형성되며, 상기 접합부는 상기 플렌지와 커버의 접합부에 배치되는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 폴리머 전지가 제공된다.In order to achieve the above object, according to the present invention, a cathode plate assembly comprising a positive electrode plate, a negative electrode plate and a separator interposed between the positive electrode plate; An insulating case having a cover and a flange bonded to each other to receive the electrode plate assembly therein; A lithium ion polymer battery having a positive electrode lead connected to a tab formed on the positive electrode plate and the negative electrode plate and extending out of an insulating case, and a negative electrode lead, wherein the lead extends between a flange and a cover of the insulating case. A single junction is formed to surround the lead and the cathode lead together, and the junction is disposed at the junction of the flange and the cover.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 접합부의 양 측 단부에는 상기 절연 케이스의 커버와 플렌지에 의해 형성되는 공간에 대응되는 돌출부가 더 형성된다.According to another feature of the present invention, protrusions corresponding to spaces formed by the cover and the flange of the insulating case are further formed at both ends of the junction portion.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 접합부는 폴리에틸렌, 또는 폴리프로필렌으로 형성된다.According to another feature of the invention, the junction is formed of polyethylene or polypropylene.

이하 본 발명을 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to an embodiment shown in the accompanying drawings.

도 3에는 본 발명에 따른 리튬 이온 폴리머 전지의 개략적인 사시도가 도시되어 있다.3 is a schematic perspective view of a lithium ion polymer battery according to the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 이온 폴리머 전지의 전체적인 구조는 도 1에 도시된 리튬 이온 폴리머 전지와 유사하며, 동일한 구성 요소에는 동일한 참조 번호로 표시되어 있다. 즉, 양극판 및, 음극판과, 상기 양극판과 음극판 사이에 개재된 세퍼레이터(Seperator)가 적층된 구조로 되어 있는 극판 조립체(11)가 절연 케이스(16)내에 수용되어 있다. 또한 상기 양극판의 일측에는 양극 탭(12a)이 형성되고, 상기 음극판의 일 측에는 음극 탭(13a)이 형성된다. 상기 탭(12a, 13a)들은 리이드(14, 15)에 연결됨으로써 외부 회로와 접속될 수 있다.Referring to FIG. 3, the overall structure of the ion polymer battery according to the present invention is similar to the lithium ion polymer battery shown in FIG. 1, and the same components are denoted by the same reference numerals. That is, the electrode plate assembly 11 having a structure in which a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate is laminated is housed in the insulating case 16. In addition, a positive electrode tab 12a is formed at one side of the positive electrode plate, and a negative electrode tab 13a is formed at one side of the negative electrode plate. The tabs 12a and 13a may be connected to an external circuit by being connected to the leads 14 and 15.

본 발명의 일 특징에 따르면, 절연 케이스(16)의 플렌지(16b)와 커버(16a) 사이로 리이드(14,15)가 연장되는 부분에는 상기 리이드(14,15)를 함께 감싸는 열접착성 폴리머 재료의 접합부(31)가 형성된다. 접합부(31)는 도면에 도시된 바와 같이 두 리이드(14,15)의 길이 방향중 일부분을 감싸면서 횡방향으로 연장되며, 상기 플렌지(16b)와 커버(16a)가 접합되는 부분에 놓이게 위치하게 된다.According to one aspect of the present invention, a heat-adhesive polymer material surrounding the leads 14 and 15 together at portions where the leads 14 and 15 extend between the flange 16b and the cover 16a of the insulating case 16. The junction part 31 of is formed. As shown in the drawing, the joint part 31 extends in the transverse direction while covering a part of the length directions of the two leads 14 and 15, and is positioned to be positioned at the portion where the flange 16b and the cover 16a are joined. do.

도 4a에는 도 3에 도시된 전지를 정면에서 도시한 개략적인 단면도가 도시되어 있다.4A is a schematic cross-sectional view showing the battery shown in FIG. 3 from the front.

도면을 참조하면, 접합부(31)는 리이드(14,15)의 외표면을 함께 감싸면서 커버(16a)와 플렌지(16b) 사이에 배치된 것을 알 수 있다. 이때, 리이드(14,15)의 외표면은 접합부(31)에 대해서 완전하게 밀봉되므로 전해액의 누설이 리이드(14,15)와 접합부(31) 사이에서 발생하지 않는다. 즉, 이후에 설명되는 바와 같이, 접합부(31)는 폴리머 재료로 형성되고, 가열 압착을 받게 되므로, 가열시에 폴리머 재료가 리이드(14,15)의 표면에 밀봉될 수 있는 것이다. 한편, 접합부(31)의 외표면과 케이스의 커버(16a)와 플렌지(16b) 사이에는 공간(41)이 형성될 수 있으나, 실제에 있어서 접합부(31)의 측면은 압력에 의해 변형되어 케이스의 커버(16a)와 플렌지(16b)에 대하여 밀착할 수 있으므로 누설의 가능성이 줄어든다. 또한 본 발명에서는 공간(41)이 2 군데에 형성되므로, 도 2a 및, 도 2b에서 공간(21)이 4 군데에 형성되는 경우에 비교하면 전해액의 누설 가능성이 줄어든다는 것을 이해할 수 있다.Referring to the drawings, it can be seen that the junction part 31 is disposed between the cover 16a and the flange 16b while wrapping the outer surfaces of the leads 14 and 15 together. At this time, since the outer surfaces of the leads 14 and 15 are completely sealed with respect to the junction part 31, leakage of electrolyte solution does not occur between the leads 14 and 15 and the junction part 31. That is, as will be described later, the joint portion 31 is formed of a polymer material and subjected to heat compression, so that the polymer material can be sealed to the surfaces of the leads 14 and 15 upon heating. On the other hand, a space 41 may be formed between the outer surface of the junction portion 31 and the cover 16a and the flange 16b of the case, but in reality, the side surface of the junction portion 31 is deformed by pressure, Since the cover 16a and the flange 16b can be brought into close contact, the possibility of leakage is reduced. In addition, since the space 41 is formed in two places in this invention, compared with the case where the space 21 is formed in four places in FIG. 2A and FIG. 2B, it can be understood that the possibility of electrolyte leakage is reduced.

도 4b에는 본 발명에 따른 다른 실시예를 정면에서 바라본 개략적인 단면도가 도시되어 있다.4b shows a schematic cross-sectional view from the front of another embodiment according to the invention.

도 4b를 참조하면, 접합부(35)의 양 측방향 단부에는 케이스의 커버(16a)와 플렌지(16b)가 형성하는 공간에 대응하도록 돌출부(35a)가 형성되어 있다. 즉, 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 접합부(35)의 양 측방향 단부를 뾰족하게 형성함으로써 커버(16a)와 플렌지(16b)에 의해 형성될 수 있는 공간을 채우도록 하는 것이다. 이와 같이 돌출부(35a)를 형성하게 되면 접합부(35)와 케이스의 커버(16a) 및, 플렌지(16b)의 내측면이 더욱 밀접하게 접하게 됨으로써 전해액의 누설 가능성이 줄어든다.Referring to FIG. 4B, protrusions 35a are formed at both lateral ends of the junction part 35 to correspond to a space formed by the cover 16a and the flange 16b of the case. That is, as can be seen in the figure, by forming both lateral ends of the junction portion 35 to fill the space that can be formed by the cover 16a and the flange 16b. When the protrusion 35a is formed in this way, the junction 35, the cover 16a of the case, and the inner surface of the flange 16b come into close contact with each other, thereby reducing the possibility of leakage of the electrolyte.

본 발명에 따라서 리이드(14,15)의 외표면을 감싸는 접합부는 폴리머 재료로 형성될 수 있다. 예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌등과 같은 폴리머 재료로써 접합부를 구성하게 되며, 가열 압착에 의해서 케이스에 대하여 접착된다.According to the present invention, the joint surrounding the outer surface of the leads 14, 15 may be formed of a polymeric material. For example, the joint is made of a polymer material such as polyethylene, polypropylene, or the like, and is bonded to the case by heat pressing.

본 발명에 따른 리튬 이온 폴리머 전지는 리이드의 외부가 단일의 접합부에 의해 감싸여진 상태로 케이스의 외부로 연장되므로, 리이드의 두께에 기인한 누설 공간이 감소하고, 그에 따라서 전해액이 외부로 누설될 가능성이 줄어든다는 장점이 있다.In the lithium ion polymer battery according to the present invention, since the outside of the lead is extended to the outside of the case in a state surrounded by a single junction, the leakage space due to the thickness of the lead is reduced, and thus the electrolyte may leak out. This has the advantage of being reduced.

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.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the accompanying drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Could be. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be defined only by the appended claims.

Claims (3)

양극판 및, 음극판과, 상기 양음극판 사이에 개재된 세퍼레이터로 이루어지는 극판 조립체; 상기 극판 조립체를 내측에 수용하도록 상호 접합되는 커버 및 플렌지를 가지는 절연 케이스; 상기 양극판과 음극판에 형성된 탭에 연결되어 절연 케이스 외부로 연장되는 양극 리이드 및, 음극 리이드;를 구비한 리튬 이온 폴리머 전지에 있어서,A cathode plate assembly comprising a cathode plate, a cathode plate, and a separator interposed between the cathode plate; An insulating case having a cover and a flange bonded to each other to receive the electrode plate assembly therein; A lithium ion polymer battery having a positive electrode lead and a negative electrode lead connected to a tab formed on the positive electrode plate and the negative electrode plate and extending outside the insulating case, 상기 절연 케이스의 플렌지와 커버 사이로 상기 리이드가 연장되는 부분에는 상기 양극 리이드와 음극 리이드를 함께 감싸는 단일의 접합부가 형성되며, 상기 접합부는 상기 플렌지와 커버의 접합부에 배치되는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 폴리머 전지.A portion of the lead extending between the flange and the cover of the insulating case is formed with a single junction portion surrounding the positive electrode lead and the negative electrode lead is formed, the junction is disposed on the junction of the flange and the cover lithium ion polymer battery. 제1항에 있어서, 상기 접합부의 양 측 단부에는 상기 절연 케이스의 커버와 플렌지에 의해 형성되는 공간에 대응되는 돌출부가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 폴리머 전지.The lithium ion polymer battery of claim 1, wherein protrusions corresponding to spaces formed by the cover and the flange of the insulating case are further formed at both end portions of the junction part. 제1항에 있어서, 상기 접합부는 폴리에틸렌, 또는 폴리프로필렌으로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 폴리머 전지.The lithium ion polymer battery of claim 1, wherein the junction part is made of polyethylene or polypropylene.
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