KR100778993B1 - 수지도관형 측면커버 구비 이차전지 - Google Patents

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KR100778993B1 KR1020060083703A KR20060083703A KR100778993B1 KR 100778993 B1 KR100778993 B1 KR 100778993B1 KR 1020060083703 A KR1020060083703 A KR 1020060083703A KR 20060083703 A KR20060083703 A KR 20060083703A KR 100778993 B1 KR100778993 B1 KR 100778993B1
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lead electrode
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서경원
권용걸
이상주
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Abstract

본 발명은 이차전지 및 이의 외장재에 관한 것으로 특히, 측면커버의 결합력을 높여 베어셀의 안정적인 보호를 도모함과 아울러, 사이드 커버 내부로 이물의 침입을 방지하도록 한 수지도관형 측면커버 구비 이차전지에 관한 것이다.
본 발명에 따른 수지도관형 측면커버 구비 이차전지는 전극조립체를 수납하는 베어셀; 상기 베어셀의 제 1 면에 형성되는 수지몰딩부; 상기 수지몰딩부 내부에 수납되는 회로모듈; 상기 회로모듈과 상기 베어셀을 전기적으로 연결하기 위한 리드전극; 상기 리드전극을 사이에 두고 상기 베어셀의 좁은 측면에 부착되고, 수지가충진되는 수지도관을 형성하는 측면커버;를 구비한다.
본 발명에 따른 수지도관형 측면커버 구비 이차전지는 수지도관을 통해 공급 및 고착되는 핫 멜트 수지에 의해 측면 커버의 결합력을 높임과 아울러, 이를 통해 베어셀을 안정적으로 보호하는 것이 가능하다.
핫 멜트 수지, 수지 몰딩, 측면커버, 리드전극, 베어셀

Description

수지도관형 측면커버 구비 이차전지{Rechargeable Battery Including Resin Vessel Type Side Cover}
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 수지도관형 측면커버 구비 이차전지를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 수지도관형 측면커버를 도시한 사시도.
도 3a 내지 도 3d는 핫 멜트 수지가 채워진 수지도관 측면커버의 단면을 도시한 예시도들.
도 4a 및 도 4b는 핫 멜트 수지가 채워지는 수지도관을 도시한 사시도.
도 5a 내지 도 5f는 수지도관형 측면커버의 다양한 형태를 도시한 예시도들.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 측면커버의 내면에 스토퍼가 형성된 수지도관 측면커버 구비 이차전지의 측면커버를 도시한 사시도.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 접합골이 형성된 수지도관형 측면커버를 도시한 예시도.
도 8은 본 발명의 실시예에 적용 가능한 이차전지의 분해사시도.
도 9는 도 8의 베어셀의 구조를 보다 상세하게 도시한 분해 사시도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1, 15, 25, 33, 41, 47, 55, 69 : 베어셀
2 : 전극단자 3 : 수지몰딩커버
5 : 회로모듈
7, 19, 37, 43, 49, 57, 67 : 리드전극
9, 63 : 측면커버 11 : 노출단자
13a, 17a, 27a, 35a, 45a : 기저면
13b, 17b, 27b, 35b, 45b : 제 1 날개면
13c : 제 2 날개면 21, 31, 39 : 핫 멜트 수지
53, 59, 65 : 수지도관 73 : 스토퍼
77 : 접합골
본 발명은 이차전지 및 이의 외장재에 관한 것으로 특히, 측면커버의 결합력을 높여 베어셀의 안정적인 보호를 도모함과 아울러, 사이드 커버 내부로 이물의 침입을 방지하도록 한 수지도관형 측면커버 구비 이차전지에 관한 것이다.
이차전지(Rechargeable Battery 또는 Secondary Battery)는 충전이 불가능한 일차전지와 달리, 충전 및 방전이 수회 이상 가능한 전지를 의미한다. 이러한 이차전지는 셀룰라폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더와 같은 휴대용 전자장치로부터 하이브 리드 차량에 이르기까지 다양한 분야에서 사용되고 있다.
특히, 리튬을 이용한 이차전지는 작동전압이 3.6V로서, 기존에 전자장비의 전원으로 많이 사용되고 있는 니켈-카드뮴(Ni-Cd)전지나 니켈-수소(Ni-MH) 전지의 작동전압에 비해 약 3배 정도 높은 작동전압을 가진다. 또한, 리튬 이차전지는 단위 중량당 에너지밀도가 높아 여타의 전지에 비해 소형 또는 박형으로 제조하는 것이 가능하다. 이러한 장점들로 인해 리튬 이차전지는 종래의 니켈-카드뮴전지나 니켈-수소전지에 비해 다양한 전자장비에 이용하기가 용이하며, 이로 인해 리튬 이차전지의 사용분야가 급속히 증가, 확대되는 추세이다.
이러한, 리튬 이차전지 중에는 금속재 캔을 이용하여 제작되는 캔형 이차전지가 있다. 특히, 이 중 각형 이차전지는 얇은 두께로 형성하는 것이 가능하고, 셀룰러 폰, PDA와 같은 소형 전자기기에 이용하는 것이 용이하여 다양한 소형 전자기기에 이용되고 있다.
이와 같은 각형 이차전지는 전극조립체와 캔을 이용하여 제조되는 베어셀에 외부커버(Exterior Cover) 및 외장재를 부착하여 상품으로 이용한다. 외부커버는 주로 핫 멜트 수지를 이용하여 제작되는 수지몰딩커버와 미리 사출 성형에 의해 제작되는 하드커버의 조합을 주로 이용한다. 수지몰딩커버는 베어셀에 보호회로와 같은 회로모듈을 부착하여 코어팩(Core Pack)이 완성된 후 회로모듈을 감싸는 형태로 코어팩에 형성된다. 하드커버는 수지몰딩커버에 비해 부착에 대한 제약은 없으나 수지몰딩커버에 의해 고정되는 경우에는 수지몰딩커버의 부착 이전에 코어팩에 부착된다. 이때, 수지몰딩커버는 하드커버의 일단을 수용하는 형태로 형성된다. 특히 이러한 형태는 다양한 각형 이차전지 중에서도 회로모듈 및 수지몰딩커버가 이차전지의 전극단자가 없는 면에 형성되는 경우 주로 이용된다.
이에 대해서 좀더 설명하면, 각형 이차전지는 대체로 직사각의 넓은 두 면과 이 두 면을 잇는 좁은 네 면으로 이루어진 판형(Plate)으로 형성되고, 이 좁은 네 면 중 상대적으로 짧은 길이를 가지는 두 면 중 한 면에 전극단자가 인출된다. 그리고, 전극단자의 상부에 회로모듈이 부착되고 수지몰딩커버가 형성되는 형태의 이차전지가 있는 반면, 전극단자가 인출된 면과 이웃하는 길고 좁은 면에 회로모듈이 부착되고 수지몰딩커버가 형성되는 이차전지도 있다.
특히, 전극단자가 인출된 면과 이웃하는 면에 회로모듈 및 수지몰딩커버가 형성되는 형태의 이차전지의 경우 전극단자가 인출된 면 및 이와 대면하는 짧고 좁은 면의 두 면에 하드커버가 부착된다. 이러한 형태의 하드커버 즉, 측면커버는 결합력은 높이면서도 부착이 용이하도록 캡(Cap)형태로 형성된다. 즉, 캔의 측면접합하는 베이스면과 이로부터 대략 직각으로 신장되는 날개면을 가지도록 하여, 베이스면과 날개면이 형성하는 공간에 캔이 밀착하여 삽입되도록 측면커버를 부착하는 방법이다.
이와 같이 캡형태로 형성되는 측면커버의 부착력은 날개면이 캔에 밀착하는 강도와 측면커버의 일단과 수지몰딩커버의 결합력에 의해 결정된다. 이로인해, 수지몰딩커버와 측면커버가 결합된 부분의 결합력은 비교적 강한 반면, 결합부와 먼 거리의 타측 종단은 날개면의 결합력에 의존하기 때문에 캔으로부터 측면커버의 이탈이 빈번하게 발생한다. 이러한 약한 결합력의 보강을 위해 라벨지 부착시 라벨 지가 이 날개면을 덮도록 하는 방법을 이용하고 있다. 그러나, 라벨지가 손상되는 경우 측면커버의 결합력이 다시 약해지는 문제점이 있다. 더욱이, 코어팩의 측면커버 부착부위의 절연 및 기계적 보호는 전적으로 측면커버의 역할에 의존하기 때문에 측면커버의 기능 저하는 이차전지의 품질저하로 이어지는 문제점이 있다. 특히, 측면커버와 코어팩 간의 접착력이 약하기 때문에 측면커버와 코어팩 사이에 틈이 생기고 이를 통해 먼지, 수분과 같은 이물질이 침입이 용이해지고 이로 인해 이차전지의 성능이 저하되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 측면커버의 결합력을 높여 베어셀의 안정적인 보호를 도모함과 아울러, 사이드 커버 내부로 이물의 침입을 방지하도록 한 수지도관형 측면커버 구비 이차전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 이차전지의 품질을 향상시킬 수 있도록, 측면커버 내부로 이물 및 수분의 침투를 방지할 수 있도록 핫 멜트 수지가 충진(充臻)되는 수지도관이 형성된 수지도관형 측면커버 구비 이차전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 시제 제품에의 적용시 합리적인 측면커버 구조의 채택 및 적용을 용이하게 하고, 이를 통해 이차전지의 생산비용을 저감할 수 있도록 구현 가능한 다양한 형태의 측면커버 형태 및 적용예를 제공하도록 한 수지도관형 측면커버 구비 이차전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 원하는 영역에 한정적으로 수지몰딩을 형성할 수 있도록 하고, 이를 통해 효율적이고 저렴하게 이차전지의 성능을 보장하도록 수지몰딩의 형성 위치를 제한하는 스토퍼가 형성된 수지도관형 측면커버 구비 이차전지를 제공하는 것이다.
마지막으로, 본 발명의 다른 목적은 수지도관으로 공급되는 핫 멜트 수지와 측면 커버의 결합을 더욱 확고히 할 수 있도록 수지도관에 접합골이 형성된 수지도관형 측면커버 구비 이차전지를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 수지도관형 측면커버 구비 이차전지는 전극조립체를 수납하는 베어셀; 상기 베어셀의 제 1 면에 형성되는 수지몰딩부; 상기 수지몰딩부 내부에 수납되는 회로모듈; 상기 회로모듈과 상기 베어셀을 전기적으로 연결하기 위한 리드전극; 상기 리드전극을 사이에 두고 상기 베어셀의 좁은 측면에 부착되고, 수지가충진되는 수지도관을 형성하는 측면커버;를 구비한다.
상기 측면커버는, 상기 제 1 면과 이웃하는 이웃면 중 한 면인 상기 베어셀의 제 2 면에 부착되는 제 1 측면커버와, 상기 이웃면 중 상기 제 2 면과 대면하는 상기 베어셀의 제 3 면에 부착되는 제 2 측면커버일 수 있다.
상기 측면커버는, 길이방향과 수직인 횡단면의 형태가 적어도 한 번 이상 절곡된 개구 다각형 또는 개구 반원형일 수 있다.
상기 측면커버는, 상기 측면커버 단면의 내심방향 내면이 상기 리드전극에 밀착하도록 상기 베어셀에 부착될 수 있다.
상기 측면커버는, 상기 측면커버 단면의 내심방향 내면이 상기 리드전극과 이격되도록 상기 베어셀에 부착될 수 있다.
상기 측면커버 단면의 종단은, 상기 제 2 면과 상기 제 3 면을 연결하는 제 4 면에 접하도록 신장될 수 있다.
상기 제 2 면 또는 상기 제 3 면은 상기 베어셀의 전극단자 인출면일 수 있다.
상기 측면커버의 일측 종단은 상기 수지몰딩부에 삽입되어 상기 수지몰딩부와 결합될 수 있다.
상기 수지도관에 충진되는 상기 수지는 상기 수지몰딩부와 일체형일 수 있다.
상기 측면커버의 내면에는, 상기 수지도관을 밀폐하도록 상기 내면으로부터 신장되어 상기 리드전극과 밀착되도록 형성되는 스토퍼를 더 구비할 수 있다.
상기 측면커버의 내면에는 충진된 상기 수지의 내부로 삽입되는 접합골이 형성될 수 있다.
상기 수지도관은, 상기 수지몰딩부로부터 상기 제 2 면 또는 상기 제 3 면 길이의 1/2이상의 길이를 가지도록 형성될 수 있다.
상기 리드전극의 폭은, 상기 제 2 면 또는 상기 제 3 면 폭의 20% 이상 60% 이하의 폭일 수 있다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 특징 및 작용들은 첨부도면을 참조한 실시예에 대한 상세한 설명을 통해 명백하게 드러나게 될 것이다. 이하 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 수지도관형 측면커버 구비 이차전지를 도시한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 수지도관형 측면커버 구비 이차전지는 베어셀(1), 수지몰딩부(3), 회로모듈(5), 리드전극(7) 및 수지도관형 측면커버(9)를 구비한다. 도 1을 설명하면서, 본 발명과 직접적인 관련이 없는 구성에 대해서는 생략하고 설명하였으며, 생략된 부분이 불필요한 것은 아니다. 이에 대해서는 도 8 및 도 9를 통해 상세히 설명할 것이며, 생략된 부분은 당업자의 기술 수준에 비추어 이해되어야 할 것이다.
베어셀(1)은 충방전을 통해 전기를 저장 및 공급한다. 이를 위해 대략 직육면체의 금속재 캔 내부에 전극조립체를 수납하며, 제 2 면에는 전극조립체와 연결되는 전극단자(2)가 형성된다. 이 전극단자(2)는 리드전극(7)을 경유하여 회로모듈(5)에 연결되며, 제 2 측면커버(9b)에 의해 덮여진다. 그리고, 베어셀(1)의 캔은 전극단자(2)와는 다른 극성의 단자 즉, 전극단자(2)가 음극인 경우, 캔은 양극으로 이용된다. 또한, 베어셀(1)의 외부에는 리드전극(7), 수지몰딩부(3), 측면커버(9), 리드전극(7) 및 회로모듈(5)이 부착 또는 형성된다.
수지몰딩부(3)는 리드전극(7) 및 회로모듈(5)을 이물질로부터 보호하고, 절연을 보장하기 위해 베어셀(1)에 부착되는 형태로 핫 멜트 수지를 이용하여 형성된 다. 또한, 수지몰딩부(3)는 측면커버(9)의 일단을 포함하는 형태로 형성되어, 측면커버(9)가 베어셀(1)에 보다 견고하게 부착될 수 있도록 한다. 이를 위해, 수지몰딩부(3)는 베어셀(1)에 전극단자(2)가 인출된 제 2 면에 형성될 수도 있지만, 리드전극(7)의 효율적인 배치를 위해 제 2 면과 이웃한 제 1 면에 형성된다. 그리고, 이 수지몰딩부(3)에는 회로모듈(5)과 연결되고 외부장치와의 연결을 위한 노출전극(11)이 하나 이상 형성된다.
회로모듈(5)은 베어셀(1)의 충방전을 제어한다. 이를 위해 베어셀(1)은 리드전극(7)을 통해 베어셀(1)의 양극 및 음극으로 각각 이용되는 전극단자 및 캔과 전기적으로 연결되며, 외부로의 전력 공급 및 수급을 위해 노출단자(11)와 연결된다. 이 회로모듈(5)은 수지몰딩부(3) 내부에 함몰되어, 수지몰딩부(3)에 의해 보호된다. 특히, 이 회로모듈(5)은 이차전지의 충방전시 발생가능한 과열, 합선, 누전과 같은 전기사고로부터 이차전지 혹은 이차전지와 연결된 전자장치를 보호하기 위한 보호회로가 실장될 수 있다. 회로모듈(5)이 보호회로 실장되는 경우, 회로모듈(5)과 리드전극(7)의 사이에는 온도반응소자가 더 구비될 수도 있다.
리드전극(7)은 회로모듈(5)과 베어셀(1)의 사이에 배치되어, 베어셀(1)과 회로모듈(5)을 연결한다. 이를 위해, 리드전극(7)은 베어셀(1)의 전극단자(2) 및 캔과 회로모듈(5)을 연결한다. 그리고, 리드전극(7)은 리드전극(7)이 부착되는 면의 대략 1/2 폭 내외로 형성되어, 측면커버(9)와 함께 수지도관을 형성한다. 그리고, 리드전극(7)은 수지도관을 통해 공급 및 고착되는 핫 멜트 수지에 의해 베어셀(1)에 고정되고, 수분, 먼지와 같은 이물로부터 보호된다. 이 리드전극(7)은 전극단 자(2) 형성된 제 2 면으로부터 회로모듈(5)이 형성된 제 1 면에 걸쳐 형성되는 제 2 리드전극(7b)과, 제 2 면과 대면하는 제 3 면으로부터 제 1 면에 걸쳐 형성되는 제 1 리드전극(7a)으로 구성된다.
수지도관형 측면커버(9)는 베어셀(1)의 제 2 면과 제 3 면에 부착되어, 수지도관형 측면커버(9)의 내부에 수납되는 리드전극(7)을 이물질이나 습도로부터 보호한다. 특히, 수지도관형 측면커버(9)는 내부에 수지도관이 형성되도록 소정의 형태로 제조되어, 수지몰딩시 핫 멜트 수지가 수지도관을 통해 공급되어 고착될 수 있는 환경을 제공한다. 이를 위해, 수지도관형 측면커버(9)는 리드전극(7), 베어셀(1)과의 사이에 수지도관을 형성하기 위해 소정 공간을 형성하는 형태로 베어셀(1)에 부착된다. 이 수지도관형 측면커버(9)에 대해서는 도 2 및 도 3을 참조하여 좀더 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 수지도관형 측면커버를 도시한 사시도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 수지도관형 측면커버는 기저면(13a), 제 1 날개면(13b) 및 제 2 날개면(13c)로 구성된다.
기저면(13a)에는 제 1 날개면(13b) 및 제 2 날개면(13c)이 신장된다. 이 기저면의 길이는 베어셀 부착면의 길이보다 조금 길게 형성되어, 제 2 날개면(13c)이 수지몰딩부에 함몰될 수 있게 한다. 기저면(13a)의 폭은 부착면의 폭과 동일하게 조정되거나, 제 2 날개면(13b)의 폭만큼 부착면보다 넓게 형성될 수 있다. 특히, 이 제 2 날개면(13b)과 기저면(13a)에 의해 수지도관이 형성되고, 결과적으로 제 2 날개면(13b) 일부와 기저면(13a) 일부에 수지몰드가 고착되어 측면커버의 결합력을 높임과 아울러, 리드전극을 보호할 수 있게 된다.
제 1 날개면(13b)은 기저면에서 대략 수직방향으로 신장되며, 신장되는 방향으로 부착면에 접촉하여 수지도관을 형성하거나, 제 4 면 및 제 5 면에 접촉되어 수지도관을 형성할 수도 있다. 그리고, 제 1 날개면(13b)의 형태가 도 2에서는 일체형인 것으로 도시하였으나, 도 2의 제 1 날개면(13b)에 끊김을 두어 여러개의 제 1 날개면을 형성할 수도 있다.
제 2 날개면(13c)은 수지몰딩부에 함몰되어 측면커버와 수지몰딩부 간의 결합력을 높이기 위해 형성된다. 도 2에서는 예를 도시한 것으로, 제 2 날개면(13c)은 경우에 따라 생략될 수도 있으며, 이외에도 다양한 형태로 형성하는 것이 가능하다.
도 3a 내지 도 3d는 핫 멜트 수지가 채워진 수지도관 측면커버의 단면을 도시한 예시도들로서 리드전극과 베어셀 일부를 포함하여 도시하였다.
우선, 도 3a는 베어셀(15)의 한 면에만 한정되게 측면커버(17)를 부착하는 경우의 예를 도시한 것이다. 도 3a에서 알 수 있는 바와 같이 측면커버(17)의 날개면(17b)의 종단이 제 2 면 또는 제 3 면의 경계에 부착된다. 그리고, 기저면(17a)이 리드전극(19)과 밀착하는 형태로 베어셀(15)에 부착된다. 이로인해, 수지도관에 채워진 핫 멜트 수지(21)가 리드전극(19)에 의해 양분되는 형태로 공급, 고착된다. 여기서, 날개면(17b)은 기저면(17a)에서 신장되는 형태이지만, 단면을 살펴보면 기저면(17a)의 단면 종단 두 곳에서 절곡된 형태로 보아도 무방하다. 이 러한, 도 3a의 부착형태는 리드전극(19)과 기저면(17a)을 밀착시킴으로써 이차전지의 크기를 최소화하는 것이 유리하지만, 리드전극(19)과 기저면(17a) 사이에 얇은 틈이 생길 수 있는 여지가 있다.
도 3b는 도 3a와 비교하여 알 수 있듯이, 리드전극(29)과 기저면(27a)이 밀착되지 않는 것을 제외하면 도 3a예와 동일하다. 도 3b의 부착형태는 리드전극(29)과 기저면(27a) 사이에도 핫 멜트 수지(23)가 채워질 수 있도록 리드전극(29)과 기저면(27a)을 소정 거리 이격시킨 것이다. 이 도 3b의 예는 도 3a에 비해 측면커버(27)의 부착력을 높일 수 있음과 아울러, 리드전극(29)이 핫 멜트 수지(29)에 완전히 감싸지도록 하여 외부와 확실하게 격리할 수 있는 장점이 있다. 반면에 도 3b의 예는 도 3a에 비해 이차전지의 크기가 다소 커지는 단점은 있을 수 있다.
도 3c 및 도 3d는 도 3a 및 도 3b의 예에서보다 측면커버의 부착력을 강화하기 위한 방안으로, 날개면(35b, 45b)이 제 4 면 및 제 5 면까지 신장된 형태의 측면커버(35, 45)를 도시하였다. 도 3c는 도 3a와 유사하게 리드전극(37)과 기저면(35a)을 밀접하게 부착하여 이차전지의 크기를 최소화함과 아울러 측면커버(35a)의 부착력과 함께 기밀성을 높이는 부착형태이다. 도 3d는 도 3b와 같이 기저면(45a)과 리드전극(43) 간에 일정 거리를 두어 핫 멜트 수지(39)가 채워질 공간을 확보하는 부착방법이다.
특히, 수지도관을 형성하기 위해 실제 이차전지에 적용시 리드전극의 폭은 베어셀의 제 2 면 또는 제 3 면 폭의 60% 내외에서 결정되어야 한다. 실제 이차전 지 중 베어셀이 5mm 정도 두께로 제작되는 제품의 경우, 리드전극의 폭이 3mm 이상이의 폭을 가지면 핫 멜트 수지의 흐름이 나빠지거나, 측면커버를 접착하는 접착력이 현저히 저하된다. 그리고, 리드전극의 폭이 베어셀 폭의 20% 이하가 되는 경우 전기적 특성 및 기계적 강도가 저하되어 이차전지의 품질이 저하될 수 있으므로, 이차전지 상품에 따라 적절한 범위를 선택하는 것이 바람직하다.
도 3a 내지 도 3d에서 알 수 있듯이, 수지도관은 핫 멜트 수지(21, 23, 31, 39)가 채워진 부분이다. 도 3a 내지 도 3d에서는 이를 단면의 형태로 도시하였으며, 이어지는 도 4a 및 도 4b에 길이방향의 수지도관 형태를 설명하기로 한다.
도 4a 및 도 4b는 핫 멜트 수지가 채워지는 수지도관을 도시한 사시도로서, 측면커버는 제외하고 도시하였다.
도 4a는 도 3a 및 도 3c에서 설명한 바 있는 부착형태를 도시한 것이다. 베어셀(47)의 제 3 면(51)을 도시한 것으로, 리드전극(49)과 측면커버(미도시)가 밀착하는 형태의 부착방법에서는 수지도관(53)이 리드전극(49)에 의해 양분된다. 아울러, 종단에서 수지도관(53)과 리드전극(49)이 동일한 길이로 형성된 것으로 표현되었으나, 밀폐를 위해 수지도관(53)의 길이가 리드전극(49)보다 길어질 수도 있다.
도 4b는 도 3b 및 도 3d에서 설명한 부착형태를 도시한 것으로, 베어셀(55)의 제 3 면(61)을 도시한 것이다. 도 4b에서는 리드전극(57)과 측면커버(미도시)가 이격된 부착형태에 따른 수지도관(59)의 형태를 도시하였다. 도 4b에서와 같이, 리드전극(57)과 측면커버(미도시)를 이격하는 경우, 리드전극(57)이 수지도 관(59)에 충전된 핫 멜트 수지에 감싸여지는 형태가 된다. 이 경우, 이미 말한 바와 같이 리드전극(57)을 외부환경과 거의 완벽하게 분리할 수 있는 반면 리드전극(57) 상에 형성되는 수지의 두께만큼 이차전지의 크기가 증대되는 문제점이 있다.
한편, 도 4a 및 도 4b에서는 리드전극과 수지도관이 제 3면에 전체적으로 형성되는 것으로 도시하였으나, 리드전극과 수지도관의 길이는 제 3 면 길이의 대략 1/2 정도의 길이로 형성되어도 무방하다. 또한, 리드전극은 대략 1/2길이로 형성되고 수지도관은 제 3 면 길이와 거의 같도록 형성될 수도 있다. 특히, 리드전극 중 전극단자와 접합하는 리드전극의 경우는 전극단자가 제 2 면의 1/2 지점에 형성되는 만큼, 전극단자와의 접촉을 위한 최소길이만을 확보하여도 무방하다.
도 5a 내지 도 5f는 수지도관형 측면커버의 다양한 형태를 도시한 예시도들이다.
도 5a 및 도 5b는 반원형 측면커버의 예를 도시한 것으로, 도 5a는 측면커버와 리드전극이 밀착된 경우를, 도 5b는 측면커버와 리드전극이 이격된 경우를 도시한 것이다.
도 5a는 반원형으로 굴곡지게 측면커버(63a)를 형성하고, 측면커버(63a)의 내심 방향에 리드전극(67a)이 접촉하도록 하여 수지도관(65a)이 형성되도록 한 것이다. 또한, 도 5b는 반원형으로 굴곡지게 측면커버(63a)를 형성한 것은 도 5a와 동일하지만, 측면커버(63b)와 리드전극(67b)이 접촉되지 않도록 이격시킨 형태를 도시하였다. 아울러, 도 5a 및 도 5b의 반원형 측면커버(63a)의 단면 종단은 상술 한 도 3c 및 도 3d와 같이 제 4 면 및 제 5 면으로 신장되어 부착된 형태로 이용하는 것이 가능하다.
한편, 도 5c 및 도 5d는 한 군데의 굴곡을 만들어 베어셀(69c, 69d)과 측면커버(63c, 63d)가 삼각형을 이루는 형태를 도시한 것이다. 도 5c는 제 2 면 또는 제 3 면에만 한정적으로 부착되는 경우이고, 도 5d는 제 4 면 및 제 5 면까지 측면커버(63c, 63d)가 신장된 형태를 도시하였다. 도 5c 및 도 5d의 예에서는 수지도관(65c, 65d)이 리드전극(67c, 67d) 주위에 삼분되어 형성됨으로써, 리드전극(67c, 67d)의 좌우뿐만 아니라 상부에도 형성된다. 이러한 도 5c 및 도 5d는 리드전극(67c, 67d)과 측면커버(63c, 63d)가 접촉한 것으로 도시하였으나, 측면커버(63c, 63d)와 리드전극(67c, 67d)가 이격된 형태로 이용하는 것도 가능하다.
또한, 도 5e 및 도 5f는 측면커버(63e, 63f)의 두 곳 이상을 굴곡지게 하여 다각형의 측면커버(63e, 63f)를 가지도록 형성하고, 이를 베어셀(69e, 69f)에 부착한 형태의 에를 도시하였다. 도 5e의 경우 측면커버(63e)의 굴곡부위를 조절하여 리드전극(65e)의 폭과 동일하게 하는 경우, 수지도관(65e)를 리드전극(67e)의 좌우로 양분하는 것이 가능하며, 리드전극(67e)과 측면커버(63e)의 밀착을 유도하는 것도 가능하다. 그리고, 도 5f와 같이 측면커버(63f)와 리드전극(67f)을 이격하여 일체형 수지도관을 형성, 이용하는 것도 가능하다.
이외에도 측면커버의 단면형태는 다양하게 형성하는 것이 가능하지만. 도 5e 및 도 5f에 도시한 것과 같이 두 곳 이하의 굴곡부위를 가지도록 하는 것이 바람직하다. 굴곡부위가 세 곳 이상이 되는 경우, 측면커버의 형태는 도 5a 및 도 5b에 도시한 반원형에 근접하게 되고, 수지도관의 형성에 크게 향상된 효과를 제시하지 못하므로 적절한 형태를 한정하여 사용하는 것이 좋다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 측면커버의 내면에 스토퍼가 형성된 수지도관 측면커버 구비 이차전지의 측면커버를 도시한 사시도이다.
도 6을 참조하면, 제 2 실시예에 따른 측면커버는 내면에 수지 몰딩의 형성범위를 제한하기 위한 스토퍼(73)가 형성된다. 스토퍼(73)는 기저면(71a)와 제 1 날개면(71b)로부터 신장되는 형태로 형성되며, 스토퍼(73) 사이의 공간에는 리드전극이 위치하게 된다. 만약 리드전극이 짧게 형성되는 경우 스토퍼(73)는 서로 연결되어 핫 멜트 수지의 흐름을 차단하게 된다. 도 6에 도시한 스토퍼(73)의 형태는 일례로, 리드전극과 측면커버가 밀착되지 않는 경우, 기저면(71a)에서 리드전극 상부에 밀착하도록 스토퍼(73)가 신장되어 형성될 수도 있다.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 접합골이 형성된 수지도관형 측면커버를 도시한 예시도이다.
도 7을 참조하면, 제 3 실시예에 따른 수지도관형 측면커버는 핫 멜트 수지와 측면커버 간의 접합력을 높이기 위한 접합골(77)이 더 형성된다. 도 7에서 점선부분(79)은 리드전극이 위치하는 부분을 도시한 것으로, 접합골(77)은 수지도관에 해당하는 부분에 형성된다.
도 7에서는 접합골(77)이 여러 조각으로 형성된 것으로 도시하였으나, 일체형으로 형성될 수도 있으며, 접합골(77)의 모양 또한 다양하게 변형이 가능하다. 이 접합골(77)은 수지몰딩의 내부로 함몰되어 수지몰딩과의 결합력을 높이기 위해 형성된다. 이 접합골(77)로 인해 측면커버의 결합력이 향상되어 베어셀로부터의 측면커버 이탈을 좀더 확고히 방지할 수 있게 된다.
도 1 내지 도 7을 통해 설명한 수지도관형 측면커버의 내부에 공급되는 핫 멜트 수지는 수지몰딩부의 형성시 함께 공급된다. 수지몰딩부 형성시 게이트에 핫 멜트 수지를 공급하면 수지몰딩부 형성 영역과 수지도관으로 핫 멜트 수지가 공급되고 냉각, 고착된다. 즉, 수지도관에 핫 멜트 수지를 공급하기 위한 별도의 공정은 필요하지 않으며, 수지몰딩부와 함께 형성하는 경우 수지몰딩부와 수지도관 내부의 수지몰딩이 일체형으로 제작되어 측면커버의 결합력을 높이고, 리드전극 부착 부위의 절연특성을 향상시킬 수 있게 된다.
도 8은 본 발명의 실시예에 적용 가능한 이차전지의 분해사시도를 도시한 것으로서 수지몰딩부를 제외하고 도시한 사시도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 적용가능한 이차전지는 회로모듈(81), 리드전극(89), 베어셀(87) 및 측면커버(82)를 구비한다.
베어셀(87)은 전극조립체를 캔(88) 내부에 수납하고, 캡 조립체를 결합하여 형성한다. 이 베어셀(87)의 외면 즉, 캔에는 수지몰딩부(미도시) 및 수지도관형 측면커버(82)가 부착된다. 베어셀(87)에 대한 자세한 설명은 도 9를 참조하여 후술하기로 한다.
회로모듈(81)은 베어셀(87)의 제 1 면에 배치되어 베어셀(87)과 리드전극(89)에 의해 연결된다. 이 회로모듈(81)은 베어셀(87)의 충방전을 제어한다. 특히, 회로모듈(81)에는 보호회로를 실장할 수 있으며, 보호회로가 실장된 회로모 듈(81)은 과방전, 과충전, 누전 및 합선과 같은 장애로부터 베어셀(87) 및 이차전지와 연결된 외부장치를 보호한다. 이를 위해 회로모듈(81)은 인쇄회로기판(91) 상에 회로소자(93)를 실장하여 제작된다. 그리고, 회로모듈(81)은 수지몰딩 후에 노출되어 외부장치와 이차전지를 연결하기 위한 노출단자(95)가 형성된다. 그리고, 회로모듈(81)에 보호회로가 형성되는 경우, 보호회로와 베어셀(87)의 사이에 온도반응소자(97)를 구비할 수 있다. 여기서, 온도반응소자(97)는 서멀퓨즈 또는 PTC(Positive Temperature Coefficient)와 같은 소자로, 이차전지의 온도 상승시 전류를 차단할 수 있는 기능을 가진 소자일 수 있다. 아울러, 회로모듈(81)과 베어셀(87)의 사이에는 절연을 위한 절연시트(99)가 더 구비될 수 있다.
리드전극은 전극단자(85)와 보호회로 모듈(91)을 연결하는 제 1 리드전극(89a) 및 캔(88)과 회로모듈(81)을 연결하는 제 2 리드전극(89b)로 구성된다. 아울러, 상술한 바와 같이 리드전극은 베어셀(87)의 폭과 비교하여 제한된 폭을 가지도록 제조되어, 측면커버(82)와 수지도관을 형성하게 된다.
측면커버(82)는 제 1 측면커버(82a)와 제 2 측면커버(82b)로 구성되며, 각각 베어셀(87)의 제 2 면과 제 3 면에 부착된다. 이 측면커버(82)는 리드전극(89)의 주변에 핫 멜트 수지가 공급되어 수지몰딩이 이루어질 수 있도록 수지도관을 형성하며, 이 수지도관에 스토퍼나 접합골을 구비할 수 있다. 아울러, 측면커버(82)의 일측 종단은 수지몰딩시 수지몰딩부에 함몰되어 수지몰딩부와 결합된다.
이외에도 베어셀(87)의 외부를 감싸는 절연필름이나 라벨지가 더 구비될 수 있다.
도 9는 도 8의 베어셀의 구조를 보다 상세하게 도시한 분해 사시도이다.
도 9는 베어셀의 구성을 설명하기 위한 도면으로, 본 발명의 실시예에 적용가능한 베어셀의 예를 도시하였다. 베어셀은 양극(101) 및 음극(103)의 인출단자(또는 전극탭)를 가지는 전극조립체(107), 일측이 개구되고 전극조립체(107)를 수용하기 위한 공동(109)을 가지는 기둥(또는 우물) 형태의 용기이며, 주로 딥 드로잉(Deep Drawing) 방법을 이용하여 제작한다. 이러한 캔(111)은 공동(109)에 전극조립체(107)를 수용함과 아울러, 개구된 부분을 통해 캡 조립체(115) 및 절연케이스(113)와 결합된다. 캔(111)의 재질은 내열성, 내마모성, 전기전도성과 같은 기계적, 전기적 특성이 우수한 알루미늄(Al) 또는 이의 합금을 사용하는 것이 바람직하지만, 스테인레스와 같이 사용용도에 따라 재질을 달리할 수 있다. 또한, 캔(111)은 양극단자(117)와 접촉되어 양극단자(117) 대신 양극으로 이용될 수 있다.
전극조립체(107)는 전기용량을 높이기 위해 양극(101) 및 음극(103)을 넓은 판형 또는 금속박(Metal Foil) 형태로 형성하고, 세퍼레이터(105)를 양극(101)과 음극(103) 사이에 삽입, 적측하여 와형으로 권취한 '젤리롤(Jelly Roll)' 형태로 이용한다.
양극(101) 및 음극(103)은 각각 알루미늄 금속박과 구리 금속박에 슬러리(Slurry)를 코팅 건조하여 제조된다. 이때, 슬러리는 양극(101) 및 음극(103) 각각의 활물질과 활물질을 금속박에 점착하도록 하는 고정제로 구성된다. 양극 활물질로는 주로 리튬함유 산화물이 이용되고, 음극 활물질로는 하드카본, 소프트카 본 또는 흑연과 같은 탄소 재료가 주로 이용된다.
세퍼레이터(105)는 양극(101)과 음극(103)을 절연하기 위해 양극(101)과 음극(103) 사이에 배치된다. 또한 세퍼레이터(105)는 양극(101)과 음극(103) 간의 이온 이동을 위한 통로를 제공한다. 이를 위해 세퍼레이터(105)는 다공성의 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌과 폴리프로필렌의 공중합체를 이용한다. 이러한 세퍼레이터(105)는 양극(101)과 음극(103)의 폭보다 크게 형성하는 것이 양극(101)과 음극(103) 간의 단락을 방지하는데 유리하다.
그리고 전극조립체(107)는 양극(101) 및 음극(103) 각각과 연결된 양극단자(117) 및 음극단자(119)가 인출된다. 이 양극단자(117) 및 음극단자(119)는 외부회로나 장치와의 1차적인 도전경로로 이용되며, 전극조립체(107)의 외부로 단자(117, 119)가 인출되는 부분에 극판 간의 단락을 방지하기 위하여 절연테입(121)과 같은 절연재에 의해 절연된다.
캡 조립체(115)는 캡플레이트(127), 전극단자(123), 절연플레이트(131) 및 단자플레이트(133)를 포함하여 구성된다.
캡플레이트(127)는 단자통공(137) 및 전해액 주입공(129)이 형성되고, 이 중 단자통공(137)에는 절연을 위한 가스켓(125)을 사이에 두고 전극단자(123)가 관통하여 음극단자(119)와 연결된다. 이 캡플레이트(127)는 졀연케이스(113)의 리드통공(135)을 통해 인출된 양극단자(117)가 전기적으로 연결될 수 있다. 전해액 주입공(129)은 캔 내부로 전해액을 주입하는 통로로서 이용되며, 전해액 주입 후 밀봉된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 수지도관형 측면커버 구비 이차전지는 수지도관을 통해 공급 및 고착되는 핫 멜트 수지에 의해 측면 커버의 결합력을 높임과 아울러, 이를 통해 베어셀을 안정적으로 보호하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 수지도관형 측면커버 구비 이차전지는 수지도관에 형성되는 수지몰딩에 의해 측면커버 내부로 이물 및 수분의 침투를 방지하여 이차전지의 품질을 향상시키는 것이 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 수지도관형 측면커버 구비 이차전지는 구현 가능한 다양한 형태의 측면커버의 형태 및 적용예를 제시함으로써, 실제 제품에의 적용시 합리적인 측면커버 구조의 채택 및 적용을 통해 이차전지의 생산비용을 저감하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 수지도관형 측면커버 구비 이차전지는 수지도관에 형성되는 스토퍼를 제시함으로써, 원하는 영역에 수지몰딩을 한정적으로 형성하는 것이 가능하고, 이를 통해 효율적이고 저렴하게 이차전지의 성능을 보장하는 것이 가능하다.
마지막으로, 본 발명에 따른 수지도관형 측면커버 구비 이차전지는 수지도관에 형성되는 접합골을 제시함으로써, 수지도관으로 공급되는 핫 멜트 수지와 측면커버의 결합을 더욱 확고히 함으로써 측면커버의 신뢰성을 향상시키는 것이 가능하다.
이상에서 설명한 것은 본 발명의 기술적 사상을 설명하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명의 기술적 범위는 상술한 실시예에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 특허청구범위에 기재된 청구항에 의해 한정되어야 할 것이다. 또한, 본 발명이 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 할 수 있는 다양한 변형 및 균등한 타 실시예를 포괄할 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (13)

  1. 전극조립체를 수납하는 베어셀;
    상기 베어셀의 제 1 면에 형성되는 수지몰딩부;
    상기 수지몰딩부 내부에 수납되는 회로모듈;
    상기 회로모듈과 상기 베어셀을 전기적으로 연결하기 위한 리드전극; 및,
    상기 베어셀의 좁은 측면에 부착되고, 수지가충진되는 수지도관을 형성하는 측면커버;를 구비하는 것을 특징으로 하는 수지도관형 측면커버 구비 이차전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 측면커버는,
    상기 제 1 면과 이웃하는 이웃면 중 한 면인 상기 베어셀의 제 2 면에 부착되는 제 1 측면커버와,
    상기 이웃면 중 상기 제 2 면과 대면하는 상기 베어셀의 제 3 면에 부착되는 제 2 측면커버인 것을 특징으로 하는 수지도관형 측면커버 구비 이차전지.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 측면커버는, 길이방향과 수직인 횡단면의 형태가 적어도 한 번 이상 절곡된 개구 다각형 또는 개구 반원형인 것을 특징으로 하는 수지도관형 측면커버 구비 이차전지.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 측면커버는, 상기 측면커버 단면의 내심방향 내면이 상기 리드전극에 밀착하도록 상기 베어셀에 부착되는 것을 특징으로 하는 수지도관형 측면커버 구비 이차전지.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 측면커버는, 상기 측면커버 단면의 내심방향 내면이 상기 리드전극과 이격되도록 상기 베어셀에 부착되는 것을 특징으로 하는 수지도관형 측면커버 구비 이차전지.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 측면커버 단면의 종단은,
    상기 제 2 면과 상기 제 3 면을 연결하는 제 4 면에 접하도록 신장되는 것을 특징으로 하는 수지도관형 측면커버 구비 이차전지.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 면 또는 상기 제 3 면은 상기 베어셀의 전극단자 인출면인 것을 특징으로 하는 수지도관형 측면커버 구비 이차전지.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 측면커버의 일측 종단은 상기 수지몰딩부에 삽입되어 상기 수지몰딩부와 결합되는 것을 특징으로 하는 수지도관형 측면커버 구비 이차전지.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 수지도관에 충진되는 상기 수지는 상기 수지몰딩부와 일체형인 것을 특징으로 하는 수지도관형 측면커버 구비 이차전지.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 측면커버의 내면에는, 상기 수지도관을 밀폐하도록 상기 내면으로부터 신장되어 상기 리드전극과 밀착되도록 형성되는 스토퍼를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 수지도관형 측면커버 구비 이차전지.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 측면커버의 내면에는 충진된 상기 수지의 내부로 삽입되는 접합골이 형성되는 것을 특징으로 하는 수지도관형 측면커버 구비 이차전지.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 수지도관은, 상기 수지몰딩부로부터 상기 제 2 면 또는 상기 제 3 면 길이의 1/2이상의 길이를 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 수지도관형 측면 커버 구비 이차전지.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 리드전극의 폭은, 상기 제 2 면 또는 상기 제 3 면 폭의 20% 이상 60% 이하의 폭인 것을 특징으로 하는 수지도관형 측면커버 구비 이차전지.
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