KR100889771B1 - 리튬 이온 폴리머 전지 및, 그것의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따르면, 양극 집전체 및, 음극 집전체상에 활물질을 각각 도포함으로써 형성된 양극판 및, 음극판과, 상기 양극판과 음극판 사이에 개재된 세퍼레이터가 젤리 롤의 형태로 감겨서 형성되는 극판 조립체; 상기 극판 조립체를 내부에 수용하는 케이스 및, 상기 케이스를 덮는 커버; 상기 양극 집전체 및, 상기 음극 집전체의 일측에 각각 용접된 양극 리이드 및, 음극 리이드; 및, 상기 극판 조립체의 길이보다 큰 길이를 가져서 상기 극판 조립체의 길이 방향 양 단부를 벗어나서 연장되어 상기 극판 조립체의 외표면을 감싸는 마감 테이프;를 구비하는 리튬 이온 폴리머 전지가 제공된다.

Description

리튬 이온 폴리머 전지 및, 그것의 제조 방법{Lithium ion polymer cell and manufacturing methode thereof}
도 1은 통상적인 리튬 이온 폴리머 전지의 개략적인 구조를 도시한 사시도,
도 2 는 도 1 에 도시된 리튬 이온 폴리머 전지의 극판 조립체만을 발췌하여 도시한 사시도.
도 3 은 리튬 이온 폴리머 전지의 극판 조립체의 일부에 대한 개략적인 단면도.
도 4 는 본 발명에 따른 리튬 이온 폴리머 전지의 극판 조립체만을 도시한 개략적인 사시도.
도 5 는 도 4 에 본 발명에 따른 리튬 이온 폴리머 전지의 일부에 대한 개략적인 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
11. 극판 조립체 12. 양극 리이드
13. 음극 리이드 14. 테이프
16. 케이스 18. 코팅
19. 마감 테이프 31.32. 극판
33. 세퍼레이터 49. 마감 테이프
본 발명은 리튬 이온 폴리머 전지 및, 그것의 제조 방법에 관한 것으로서, 극판 조립체를 감싸는 마감 테이프의 면적을 확장시킴으로써 극판 조립체의 안정성을 향상시킨 리튬 이온 폴리머 전지 및, 그것의 제조 방법에 관한 것이다.
통상적으로 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.
도 1은 통상적인 리튬 이온 폴리머 전지의 구조를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도면을 참조하면, 리튬 이온 폴리머 전지는 집전체에 전극 활물질을 충전시킨 양극판 및, 음극판과, 상기 극판들 사이에 개재된 것으로 유기 전해액이 함침되어 있는 세퍼레이터(Seperator)가 젤리 롤의 형태로 감겨 있는 극판 조립체(11)를 구비한다. 또한 젤리롤의 형태로 감겨 있는 양극판의 일측에는 양극 리이드(12)가 용접되고, 음극판의 일 측에는 음극 리이드(13)가 용접된다. 상기 양극 리이드 및, 음극 리이드(12,13)는 젤리 롤 형태의 극판 조립체가 형성되었을때 서로에 대하여 소정 간격을 가지고 평행하게 돌출될 수 있도록 양극판과 음극판에 부착된다. 양극 리이드 및, 음극 리이드(12,13)는 극판 조립체(11)를 절연성 케이스(16)내에 수용하였을때 외부로 인출됨으로써 외부 회로와 연결되는 역할을 한다.
상술한 극판 조립체(11), 양극 리이드(12)와 음극 리이드(13)는 절연성 케이스(16) 및, 그와 일체로 형성된 커버(16a)에 의해 밀봉된다. 상기 절연성 케이스(16)와 커버(16a)는 통상적으로 알루미늄 박판의 상, 하면위에 열접착성 물질이 도포됨으로써 형성된 것으로서, 열접착성 물질이 상호 접착됨으로써 극판 조립체(11)가 수용된 공간을 밀봉할 수 있다. 도면 부호 A 로 표시된 것은 절연성 케이스(16)의 단면을 확대 도시한 것으로서, 절연성 케이스(16)는 알루미늄 박판(15)의 양측 표면상에 열접착성 물질의 코팅(18)을 형성한 것이다.
한편, 전지 셀(11)과 외부와의 전기적인 연결을 위하여 양극 리이드(12)와 음극 리이드(13)의 일부가 외부로 노출된 상태에서 절연성 케이스(16)에 의해 밀봉된다. 이때, 양극 리이드(12)와 음극 리이드(13)가 케이스(16)와 커버(16a)에 접촉하여 단락되는 것을 방지하고 기밀을 유지하기 위하여, 양극 리이드(12)와 음극 리이드(13)의 표면을 테이프(14)로 감싸게 된다. 도면 번호 19 로 표시된 것은 젤리 롤이 형성된 이후에 젤리 롤의 형상을 유지시키도록 극판 조립체(11)의 외부를 감싸는 마감 테이프이다.
도 2 에 도시된 것은 도 1 에 도시된 리튬 이온 폴리머 전지의 일부만을 발췌하여 도시한 사시도이다.
도면을 참조하면, 극판 조립체(11)의 외부에는 마감 테이프(19)가 감겨있다. 마감 테이프(19)는 젤리 롤 형태로 감겨있는 극판 조립체(11)가 자체의 복원력에 의해서 펼쳐지는 것을 방지하기 위해서 제공되는 것이다. 즉, 양극판, 음극판 및, 세퍼레이터가 젤리 롤 형상으로 감겨짐으로써 극판 조립체(11)가 형성된 이후에는 외부에 마감 테이프(19)를 둘러쌈으로써 극판 조립체(11)가 펼쳐지는 것을 방지하는 것이다.
한편, 종래 기술의 리튬 이온 폴리머 전지에서는 전지 내부의 원인으로 열이 발생할 경우에, 열에 대하여 가장 취약한 부분인 세퍼레이터가 녹아서 단락이 발생될 수 있었다. 이러한 점은 도 3 을 참조함으로써 보다 용이하게 이해할 수 있다.
도 3 은 젤리 롤 형상으로 감긴 리튬 이온 전지의 단부를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도면을 참조하면, 세퍼레이터(33)의 사이에 서로 극성이 다른 극판(31,32)들이 배치되어 있으며, 최외측 세퍼레이터(33)의 외표면은 마감 테이프(19)로 감기게 된다. 세퍼레이터(33)의 길이는 극판(31,32)을 상호 절연하기 위해서 극판(31,32)의 길이보다 길며, 마감 테이프(19)의 길이는 세퍼레이터(33)보다 짧게 형성된다. 그런데 전지 내부의 발열이 발생되면, 세퍼레이터(33)가 녹아내리게 되고, 따라서 극판(31,32)이 서로 접촉하거나 또는 외부의 케이스에 대하여 단락이 발생되는 것이다. 이러한 경우에 마감 테이프(19)는 극판 조립체(11)의 외부를 감싸고 있으면서도 길이가 짧기 때문에 단락의 방지를 위한 그 어떤 역할도 할 수 없다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 개선된 리튬 이온 폴리머 전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 마감 테이프의 길이를 신장시킴으로써 마감 테이프가 단락 발생 방지 기능을 발휘할 수 있게 하는 리튬 이온 폴리머 전지를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 양극 집전체 및, 음극 집전체상에 활물질을 각각 도포함으로써 형성된 양극판 및, 음극판과, 상기 양극판과 음극판 사이에 개재된 세퍼레이터가 젤리 롤의 형태로 감겨서 형성되는 극판 조립체; 상기 극판 조립체를 내부에 수용하는 케이스 및, 상기 케이스를 덮는 커버; 상기 양극 집전체 및, 상기 음극 집전체의 일측에 각각 용접된 양극 리이드 및, 음극 리이드; 및, 상기 극판 조립체의 길이보다 큰 길이를 가져서 상기 극판 조립체의 길이 방향 양 단부를 벗어나서 연장되어 상기 극판 조립체의 외표면을 감싸는 마감 테이프;를 구비하는 리튬 이온 폴리머 전지가 제공된다.
또한 본 발명에 따르면, 양극 활물질이 도포된 양극 집전체와, 음극 활물질이 도포된 음극 집전체 사이에 세퍼레이터를 개재시켜 젤리 롤 형태로 감아서 극판 조립체를 형성하는 단계; 및, 상기 극판 조립체의 외표면을 상기 극판 조립체의 길이보다 큰 길이를 가지는 마감 테이프로 감쌈으로써, 상기 마감 테이프의 길이 방향의 양 단부가 상기 극판 조립체의 길이 방향 양 단부를 벗어나서 연장되도록 하는 단계;를 구비하는 리튬 이온 폴리머 전지의 제조 방법이 제공된다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 리튬 이온 폴리머 전지는 도 1 을 참조하여 설명된 바와 같은 통상적인 구조를 가진다. 즉, 도 1 에 도시된 바와 같이, 집전체에 전극 활물질을 충전시킨 양극판 및, 음극판과, 세퍼레이터(Seperator)가 젤리 롤의 형태로 감겨 있는 극판 조립체(11)와, 상기 젤리 롤의 극판 조립체로부터 인출된 양극 리이드(12) 및, 음극 리이드(13)와, 상기 극판 조리체(11)를 내부에 수용하는 절연성 케이스(16) 및, 그와 일체로 형성된 커버(16a)를 구비한다. 또한 양극 리이드(12)와 음극 리이드(13)가 케이스(16)와 커버(16a)에 접촉하여 단락되는 것을 방지하고 기밀을 유지하기 위하여, 양극 리이드(12)와 음극 리이드(13)의 표면을 테이프로 감싸게 된다.
도 4 에 도시된 것은 본 발명에 따른 리튬 이온 폴리머 전지에 구비되는 극판 조립체에 대한 개략적인 사시도이다. 도 4 에 도시된 극판 조립체는 도 2 에 도시된 극판 조립체와 대비되는 것이다.
도면을 참조하면, 극판 조립체(11)는 젤리 롤 형상을 가지며, 젤리 롤의 일측으로부터 양극 리이드(12)와, 음극 리이드(13)가 외부로 인출된다.
본 발명의 특징에 따르면, 극판 조립체(11)의 외부를 감싸는 마감 테이프(49)는 상기 극판 조립체(11)의 길이보다 크게 형성된다. 즉, 극판 조립체(11)의 길이(L1)이 마감 테이프(49)의 길이(L2) 보다 작게 설정된다. 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 마감 테이프(49)의 양 단부는 극판 조립체(11)의 양 단 부를 지나서 연장되며, 따라서 극판 조립체(11)는 마감 테이프(49)로 한정되는 공간내에 완전하게 둘러싸이게 된다.
도 5 에 도시된 것은 도 4 에 도시된 극판 조립체의 일 단부를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도면을 참조하면, 마감 테이프(49)의 상단부는 세퍼레이터(33)의 상단부를 지나서 연장되며, 바람직스럽게는 끝부분이 내측으로 접혀져서 절곡부(50)를 형성하게 된다. 이와 같이 절곡부(50)를 형성함으로써 마감 테이프(49)는 극판 조립체(11)의 외표면을 완전히 감쌀뿐만 아니라 양 단부에서도 극판 조립체를 보호할 수 있는 것이다.
마감 테이프(49)의 적용은 극판 조립체(11)를 완성한 이후에, 극판 조립체(11)를 케이스내에 수용하여 밀봉하기 이전에 이루어진다. 이를 보다 상세하게 설명하면, 리이드(12,13)를 집전체에 용접하고 집전체에 활물질을 도포함으로써 양극판과 음극판이 형성된다. 다음에 양극판과 음극판 사이에 세퍼레이터를 개재시킨 상태에서 젤리롤의 형태로 감음으로써 극판 조립체(11)가 형성된다. 다음에 마감 테이프(49)를 적용하여 극판 조립체(11)를 완전히 감싸게 되며, 이후에 케이스에 수용하여 밀봉하게 된다.
위에 설명된 바와 같이, 마감 테이프(49)가 극판 조립체(11)를 내측에 완전히 감싸도록 마감 테이프(49)의 길이(L2)가 극판 조립체(11)의 길이(L1)보다 길어지게 되면, 전지 내부의 발열에 의해서 세퍼레이터(33)가 녹는 경우에도 극판(31,32)들이 전지 케이스의 내표면에 접촉하는 것이 방지될 수 있다. 즉, 마감 테이프(49)는 세퍼레이터(33)보다 재료의 특성상 열에 더 강하므로, 세퍼레이터가 녹아내리는 온도에서도 자체적인 절연 기능을 유지하는 것이다.
본 발명에 따른 리튬 이온 폴리머 전지 및, 그것의 제조 방법은 극판 조립체의 외측에 극판 조립체의 길이보다 긴 마감 테이프로 극판 조립체를 감쌈으로써 극판 조립체와 케이스에 대한 절연 기능을 제공할 수 있다는 장점이 있다. 마감 테이프는 극판 조립체가 자체의 복원력에 의해서 펼쳐지는 것을 방지할 뿐만 아니라, 전지 내부의 온도에 의해서 세퍼레이터가 녹는 경우에도 마감 테이프가 세퍼레이터의 기능 일부를 대신할 수 있다는 장점이 있다.
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.

Claims (2)

  1. 양극 집전체 및, 음극 집전체상에 활물질을 각각 도포함으로써 형성된 양극판 및, 음극판과, 상기 양극판과 음극판 사이에 개재된 세퍼레이터가 젤리 롤의 형태로 감겨서 형성되는 극판 조립체;
    상기 극판 조립체를 내부에 수용하는 케이스 및, 상기 케이스를 덮는 커버;
    상기 양극 집전체 및, 상기 음극 집전체의 일측에 각각 용접된 양극 리이드 및, 음극 리이드; 및,
    상기 극판 조립체의 길이보다 큰 길이를 가져서 상기 극판 조립체의 길이 방향 양 단부를 벗어나서 연장되어 상기 극판 조립체의 외표면을 감싸는 마감 테이프;를 구비하는 리튬 이온 폴리머 전지.
  2. 양극 활물질이 도포된 양극 집전체와, 음극 활물질이 도포된 음극 집전체 사이에 세퍼레이터를 개재시켜 젤리 롤 형태로 감아서 극판 조립체를 형성하는 단계; 및,
    상기 극판 조립체의 외표면을 상기 극판 조립체의 길이보다 큰 길이를 가지는 마감 테이프로 감쌈으로써, 상기 마감 테이프의 길이 방향의 양 단부가 상기 극판 조립체의 길이 방향 양 단부를 벗어나서 연장되도록 하는 단계;를 구비하는 리튬 이온 폴리머 전지의 제조 방법.
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