KR101175057B1 - 리튬 폴리머 이차 전지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 리튬 폴리머 이차 전지에 관한 것이다.
일례로, 제 1 전극, 제 2 전극 및 상기 제 1,2 전극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체; 상기 전극조립체의 측면을 감싸는 외장재; 상기 외장재를 밀봉하는 제 1 커버 및 제 2 커버; 상기 제 1 전극에 부착된 다수의 제 1 전극탭과 접속되며, 상기 제 1 커버에 형성된 제 1 단자홀을 통하여 외부로 인출되는 제 1 전극단자; 및 상기 제 2 전극에 부착된 다수의 제 2 전극탭과 접속되며, 상기 제 2 커버에 형성된 제 2 단자홀을 통하여 외부로 인출되는 제 2 전극단자를 포함하고, 상기 다수의 제 1 전극탭은 상기 제 1 커버의 내부공간에서 절곡되어 수납되고, 상기 다수의 제 2 전극탭은 상기 제 2 커버의 내부공간에서 절곡되어 수납되고, 상기 제 1 전극단자와 상기 제 2 전극단자는 상기 제 1 커버와 상기 제 2 커버를 통해 서로 반대방향으로 인출되고, 상기 제 1 전극단자와 상기 제 1 단자홀의 내주면 사이, 및 상기 제 2 전극 단자와 상기 제 2 단자홀 사이에는 각각 실링재가 주입 또는 도포되어 있거나, 용접되어 있으며, 상기 제 1 커버와 상기 제 2 커버는 상기 외장재의 양 단부에 각각 융착되어 상기 외장재를 밀봉하고, 상기 외장재에 의해 서로 지지 및 결합된 리튬 폴리머 이차 전지를 개시한다.
일례로, 제 1 전극, 제 2 전극 및 상기 제 1,2 전극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체; 상기 전극조립체의 측면을 감싸는 외장재; 상기 외장재를 밀봉하는 제 1 커버 및 제 2 커버; 상기 제 1 전극에 부착된 다수의 제 1 전극탭과 접속되며, 상기 제 1 커버에 형성된 제 1 단자홀을 통하여 외부로 인출되는 제 1 전극단자; 및 상기 제 2 전극에 부착된 다수의 제 2 전극탭과 접속되며, 상기 제 2 커버에 형성된 제 2 단자홀을 통하여 외부로 인출되는 제 2 전극단자를 포함하고, 상기 다수의 제 1 전극탭은 상기 제 1 커버의 내부공간에서 절곡되어 수납되고, 상기 다수의 제 2 전극탭은 상기 제 2 커버의 내부공간에서 절곡되어 수납되고, 상기 제 1 전극단자와 상기 제 2 전극단자는 상기 제 1 커버와 상기 제 2 커버를 통해 서로 반대방향으로 인출되고, 상기 제 1 전극단자와 상기 제 1 단자홀의 내주면 사이, 및 상기 제 2 전극 단자와 상기 제 2 단자홀 사이에는 각각 실링재가 주입 또는 도포되어 있거나, 용접되어 있으며, 상기 제 1 커버와 상기 제 2 커버는 상기 외장재의 양 단부에 각각 융착되어 상기 외장재를 밀봉하고, 상기 외장재에 의해 서로 지지 및 결합된 리튬 폴리머 이차 전지를 개시한다.
Description
본 발명은 이차 전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 리튬 폴리머 이차 전지에 관한 것이다.
일반적으로, 이차전지는 양극판과 음극판 및 이들 두 전극판 사이에 개재된 세퍼레이터로 구성된 전극조립체를 전해액과 함께 외장 케이스에 수납하여 형성된다.
특히 고용량 전지의 경우에는 다수의 단위 전극과 세퍼레이터로 형성된 적층형 또는 권취형 전극조립체가 사용된다.
이러한 고용량 전지는 전극조립체가 수납되는 외장 케이스는 실링되는 부위에서 불필요한 공간이 발생될 수 있어 전지의 용량이 저하될 수 있다.
또한, 전극조립체의 전류를 외부로 전달하기 위하여 외부로 인출되는 전극단자와 외장 케이스의 실링상태의 기밀성을 유지하기 어렵다.
본 발명의 목적은 고용량 전지에서 전극조립체를 수납하는 외장 케이스의 실링부위에서 발생되는 불필요한 공간을 배제하여 전지의 용량을 극대화시키려는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 고용량 전지의 전극조립체의 전극단자과 외장 케이스와의 실링성을 향상시켜 제품의 신뢰성을 향상시키려는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 폴리머 이차 전지는, 제 1 전극, 제 2 전극 및 상기 제 1,2 전극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체; 상기 전극조립체의 측면을 감싸는 외장재; 상기 외장재를 밀봉하는 제 1 커버 및 제 2 커버; 상기 제 1 전극에 부착된 다수의 제 1 전극탭과 접속되며, 상기 제 1 커버에 형성된 제 1 단자홀을 통하여 외부로 인출되는 제 1 전극단자; 및 상기 제 2 전극에 부착된 다수의 제 2 전극탭과 접속되며, 상기 제 2 커버에 형성된 제 2 단자홀을 통하여 외부로 인출되는 제 2 전극단자를 포함하고, 상기 다수의 제 1 전극탭은 상기 제 1 커버의 내부공간에서 절곡되어 수납되고, 상기 다수의 제 2 전극탭은 상기 제 2 커버의 내부공간에서 절곡되어 수납되고, 상기 제 1 전극단자와 상기 제 2 전극단자는 상기 제 1 커버와 상기 제 2 커버를 통해 서로 반대방향으로 인출되고, 상기 제 1 전극단자와 상기 제 1 단자홀의 내주면 사이, 및 상기 제 2 전극 단자와 상기 제 2 단자홀 사이에는 각각 실링재가 주입 또는 도포되어 있거나, 용접되어 있으며, 상기 제 1 커버와 상기 제 2 커버는 상기 외장재의 양 단부에 각각 융착되어 상기 외장재를 밀봉하고, 상기 외장재에 의해 서로 지지 및 결합된다.
또한, 상기 외장재는 양단부인 일측변과 타측변이 융착되어 실링부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 융착은 열융착일 수 있다.
또한, 상기 외장재는 일측에 전해액을 주입하고 충방전시 발생되는 가스가 배출되는 가스방이 더 구비될 수 있다.
또한, 상기 외장재는 직사각형의 시트인 라미네이트 필름으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 외장재는 170~300 μm 의 두께로 형성될 수 있다.
또한, 상기 외장재는 외부층과 차단층과 내부층이 적층되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 제 1 커버 또는 상기 제 2 커버는 일면이 개방되어 내부의 공간을 갖는 캡의 형태로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제 1 커버 및 제 2 커버의 재질은 폴리프로필렌(PP) 또는 폴리에틸렌(PE)중 선택되는 어느 하나의 재질로 형성될 수 있다.
또한, 상기 전극조립체는 상기 제 1 전극, 세퍼레이터 및 제 2 전극이 순차적으로 적층된 적층형 전극조립체일 수 있다.
또한, 상기 전극조립체는 상기 제 1 전극, 세퍼레이터 및 제 2 전극을 권취한 후 양쪽 측면에서 압착한 젤리-롤형 전극조립체일 수 있다.
또한, 상기 전극조립체는 상기 제 1 전극, 세퍼레이터 및 제 2 전극을 원통형으로 권취한 원통형 전극조립체일 수 있다.
본 발명은 종래 리튬 폴리머 전지의 파우치형 외장재의 일면이 개방되어 전극탭이 위치하거나, 보호회로가 구비된 회로기판이 설치되는 실링부(일명 테라스(Terrace)부)를 형성할 필요가 없다. 따라서 외장 케이스에서 실링부에서 발생되는 불필요한 공간이 배제되어 전지의 용량이 향상되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 외장 케이스의 상,하단에 캡 형태 또는 플레이트 형태의 커버를 융착하고, 상기 커버를 통해서 전극조립체의 전극단자가 외부로 인출된다. 따라서 전극단자와 커버 사이가 용접 또는 실링액에 의해 실링이 이루어져 실링 공정이 간편하고, 실링 상태를 향상되는 등의 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 폴리머 이차 전지의 분해도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ부 확대도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 폴리머 이차 전지의 사시도이다.
도 4는 도 3의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 폴리머 이차 전지에서 가스방이 구비된 상태도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 리튬 폴리머 이차 전지의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 리튬 폴리머 이차 전지의 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ부 확대도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 폴리머 이차 전지의 사시도이다.
도 4는 도 3의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 폴리머 이차 전지에서 가스방이 구비된 상태도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 리튬 폴리머 이차 전지의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 리튬 폴리머 이차 전지의 사시도이다.
이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 폴리머 이차 전지의 분해도, 도 2는 도 1의 Ⅱ부 확대도, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 폴리머 이차 전지의 사시도, 도 4는 도 3의 단면도, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 폴리머 이차 전지에서 가스방이 구비된 상태도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 폴리머 이차전지(100)는 서로 다른 극성을 갖고 외부로 전류를 전달하는 다수의 전극탭(114)(115)이 각각 부착된 제 1 전극(111) 및 제 2 전극(112)과, 상기 제 1,2 전극 사이에 개재된 세퍼레이터(113)를 포함하는 전극조립체(110)와; 상기 전극조립체(110)의 외부를 감싸는 외장재(120)와; 상기 외장재(120)의 양단부에 융착되는 제 1,2 커버(130)(140);를 포함한다. 상기 전극조립체(110)는 제 1 전극(111), 세퍼레이터(113) 및 제 2 전극(112)이 순차적으로 적층되어 권취한다. 상기 제 1 전극(111)에 부착된 전극탭(114)들은 상기 제 1 커버(130)를 관통하여 외부로 인출되고, 제 2 전극(112)의 전극탭(115)들은 상기 제 2 커버(140)를 관통하여 외부로 인출된다. 이때, 상기 전극탭(114)은 제 1 전극단자(116)와 접속되고, 상기 전극탭(115)은 제 2 전극단자(117)와 접속된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체(110)는 상기 제 1 전극(111)을 양극판으로 형성하고 상기 제 2 전극(112)을 음극판으로 형성하는 것을 일예로 설명한다. 그러나 상기 제 1 전극과 제 2 전극의 극성이 바뀌더라도 무방하다.
상기 양극판(111)은 양극집전체(미도시)와 상기 양극집전체 상에 형성된 양극활물질층(미도시)을 포함하여 이루어진다. 상기 양극집전체의 단부에는 상기 양극활물질층이 형성되지 않은 부분인 양극무지부(미도시)가 형성된다. 상기 양극무지부에는 양극집전체에 모인 전자들이 외부회로로 흘러갈 수 있도록 외부회로와 전기적으로 연결되는 제 1 전극의 전극탭인 양극탭(114)이 부착된다. 상기 양극집전체는 전기전도도가 우수한 알루미늄(Al) 등으로 형성되고, 상기 양극탭 역시 알루미늄(Al) 등으로 형성된다. 상기 양극탭(114)은 상기 양극무지부에 통상적으로 초음파용접으로 용접된다. 상기 양극활물질층은 리튬 이온이 흡장 또는 탈리할 수 있도록 코발트산리튬(LiCoO2)과 같은 리튬 금속 산화물에 도전재와 바인더를 혼합하여 형성한다. 또한, 상기 양극탭(114)이 양극무지부에 용접된 후에는 양극탭의 이탈을 막기 위해 테이프가 부착된다.
상기 음극판(112)은 화학반응에 의해 발생한 전자를 모으는 음극집전체(미도시)와, 상기 음극집전체의 상부에 형성된 음극활물질층(미도시)을 포함하여 형성된다. 상기 음극집전체의 단부에는 상기 음극활물질층이 형성되지 않은 음극무지부(미도시)가 형성된다. 상기 음극무지부에는 상기 음극집전체에 모인 전자들을 외부 회로로 흘러갈 수 있도록 외부 회로와 전기적으로 연결되는 제 2 전극의 전극탭인 음극탭(115)이 부착된다. 상기 음극탭(115)은 음극무지부에서 이탈하지 않도록 테이프가 부착된다. 상기 음극집전체는 통상 전기전도도가 우수한 구리(Cu) 또는 니켈(Ni)로 형성되며, 상기 음극탭은 통상 니켈(Ni)로 형성된다. 상기 음극활물질층은 리튬 이온이 흡장, 탈리할 수 있도록 탄소 재료에 도전재와 바인더를 혼합하여 형성된다.
상기 양극판(111)에 부착된 양극탭(114)은 전극조립체(110)의 제 1 방향으로 인출된다. 이에 대하여 상기 음극판(112)에 부착된 음극탭(115)은 전극조립체(110)의 제 1 방향과 반대쪽 방향인 제 2 방향으로 인출된다. 따라서 상기 양극탭(114)과 음극탭(115)은 전극조립체(110)에서 서로 반대방향으로 인출되어 있다. 상기 양극탭(114)은 제 1 전극단자(116)가 용접된다. 상기 음극탭(115)은 제 2 전극단자(117)가 용접된다.
상기 외장재(120)는 권취된 전극조립체(110)의 측면을 둘러싸게 된다. 상기 권취된 전극조립체(110)는 양쪽에서 가압되어 직육면체의 형상을 갖게 된다. 이때, 외장재(120)는 이러한 전극조립체(110)의 측면들 중 상기 양극탭(114) 및 음극탭(115)이 인출되는 두 측면을 제외한 네 측면을 빙둘러 감싸게 된다.
상기 외장재(120)의 내측에는 상기 전극조립체와 함께 전해질이 수용된다. 그리고 상기 외장재(120)는 양단부인 일측변과 타측변이 융착, 바람직하게는 열융착되어 실링부(124)를 형성한다. 한편, 상기 실링부(123)의 일측에는 전해액을 주입하고 충방전시 발생되는 가스가 배출되는 가스방이 형성될 수 있다. 이러한 가스방의 구조는 후술하는 제조방법의 설명에서 보다 구체적으로 설명한다.
상기 외장재(120)는 대략 직사각형의 시트인 라미네이트 필름으로 형성된다. 상기 라미네이트 필름의 두께는 170~300 μm 로 형성된다. 상기 라미네이트 필름은 전극조립체 및 전해질의 외부 누설을 방지하고 내충격성이 큰 고강도 성질을 갖는 것이 바람직하다. 이에 따라 상기 라미네이트 필름의 두께가 170μm 보다 작은 경우에는 외부 충격에 대한 강성을 확보하기 어렵다. 또한, 두께가 300μm 보다 큰 경우에는 금속재질의 캔형 외장재에 비하여 전지를 고용량화하기 어렵다.
상기 외장재(120)는 차단층(121)과, 상기 차단층(121)의 일측면에 형성된 외부층(122)과, 상기 차단층(121)의 타측면에 형성된 내부층(123)을 포함한다.
상기 차단층(121)은 금속재질로 형성된다. 이러한 금속재질은 철(Fe), 니켈(Ni), 알루미늄(Al) 중에서 선택된 적어도 하나의 금속일 수 있다. 이러한 금속은 기계적 강도 및 내식성이 강하다. 따라서 외장재의 기계적 강도가 향상되고 전해액에 대한 내식성도 높여준다. 상기 금속은 전지의 외부로부터 내부로의 수분 침투를 완벽하게 억제하는 효율도 우수하다. 한편, 이러한 금속은 연신율이 20~60% 정도 되는 것이 바람직하다. 이와 같은 재질적인 특성을 갖는 상기 차단층(121)의 두께는 20~150μm인 것이 바람직하다.
상기 외부층(122)은 외장재(120)의 외측에 해당되는 면에 형성한다. 상기 외부층(122)은 인장강도, 충격강도 및 내구성이 우수한 나일론 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)중 선택된 어느 하나일 수 있다. 이러한 외부 층(122)은 상기 차단층(121)의 외부면에 고열에 의한 라미네이트 방식으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 외부층(122)의 두께는 대략 5~30μm 로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)는 알로이 필름(alloy film)일 수 있다. 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)의 성분중 접착제가 없을 수도 있다. 이러한 경우에는 상기 차단층(121)의 일면에 접착제를 미리 바른 후, 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 접착한다.
상기 내부층(123)은 상기 외장재(120)의 내측에 해당되는 면의 표면에 형성된다. 상기 내부층(123)은 변성 폴리프로필렌(CPP)일 수 있다. 상기 내부층(123)은 두께가 대략 30~150μm 의 두께로 코팅될 수 있다.
상기 제 1 커버(130)는 전극조립체(110)의 제 1 방향에서 상기 양극판(111)에 부착된 양극탭(114)에 용접된 제 1 전극단자(116)가 인출되는 위치에 결합된다.
상기 제 1 커버(130)는 대략 일면이 개방되어 전극조립체(110)의 대응되는 크기를 갖는 직육면체로 형성된다. 즉, 상기 제 1 커버(130)는 일면이 개방되어 내부의 공간을 갖는 캡의 형태로 형성된다. 상기 제 1 커버(130)는 평판(131)과 측판(132)으로 구성된다.
상기 제 1 커버(130)는 대체로 상기 평판(131)의 중앙에 상기 제 1 전극단자(116)가 통과하는 단자홀(133)이 형성되어 있다. 상기 제 1 단자(116)의 가장자리가 제 1 커버의 단자홀(133)의 내주부에서 용접되어 고정된다. 그리고, 제 1 단자(116)와 단자홀(133)의 내주면 사이에는 실링재(미도시)가 주입 또는 도포되어 전해액의 누설을 방지한다. 상기 제 1 커버(130)는 내부 공간에서 상기 다수의 양극탭(114)이 절곡되어 있다. 이와 같이 절곡된 양극탭(114)들은 제 1 커버(130)의 내부 공간에 절곡되어 수납된 구조이므로 외장재(120)의 내부 공간을 최대한 확보하게 된다. 따라서 전지의 용량을 극대화할 수 있다.
상기 제 1 커버(130)의 재질은 폴리프로필렌(PP) 또는 폴리에틸렌(PE)중 선택되는 어느 하나의 재질로 형성되는 것이 바람직하나, 이에 한정할 필요는 없다.
상기 제 2 커버(140)는 전극조립체(110)의 제 2 방향에 해당되는 상기 음극판(112)에 부착된 음극탭(115)과 용접된 제 2 전극단자(117)가 인출되는 위치에 결합된다.
상기 제 2 커버(140)는 상기 전극조립체(110)의 크기와 대응되는 직육면체의 캡 형태로 형성된다. 상기 제 2 커버(140)는 평판(141)과 측판(142)을 포함한다. 필요에 따라 상기 제 2 커버(140)는 판상으로 형성될 수도 있다. 상기 제 2 커버(140)는 상기 평판(141)의 대체로 중앙에 상기 제 2 단자(117)가 통과하는 단자홀(143)이 형성되어 있다. 상기 제 2 전극단자(117)는 가장자리가 제 2 커버의 단자홀(143)의 내주부에서 용접되어 고정된다. 그리고 제 2 전극단자(117)와 단자홀(143)의 내주면 사이에는 실링재가 주입되거나, 도포되어 전해액의 누설을 방지한다.
상기 제 2 커버(140)의 재질은 폴리프로필렌(PP) 또는 폴리에틸렌(PE)중 선택되는 어느 하나의 재질로 형성되는 것이 바람직하나, 이에 한정할 필요는 없다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이차 전지의 제조 방법을 설명한다.
양극판(111), 세퍼레이터(113) 및 음극판(112)을 순차적으로 적층한 후에, 권취하여 대략 젤리-롤형의 전극조립체(110)를 형성한다. 그리고 양극판(111)의 무지부에 양극탭(114)을 부착하고, 음극판(112)의 무지부에 음극탭(115)을 부착한다. 이때, 양극탭(114)이 양극판(111)에 부착되어 전극조립체(110)의 외부로 인출되는 방향과 음극탭(115)이 음극판(112)에 부착되어 인출되는 방향은 서로 반대방향이 된다. 이와 같은 젤리-롤형의 전극조립체(110)를 양쪽 측면에서 지그로 압착하면 대략 직육방체의 두께가 얇은 전극조립체의 제조가 완료된다. 여기서 상기 전극조립체의 양극탭(111)에 용접된 제 1 전극단자(116)는 전극조립체(110)의 제 1 방향으로 돌출된다. 이러한 제 1 방향을 편의상 전극조립체(110)의 상단부로 칭한다. 그리고 전극조립체(110)의 음극탭(112)에 용접된 제 2 전극단자(117)는 전극조립체(110)의 제 2방향으로 돌출된다. 이러한 제 2 방향은 전극조립체(110)의 하단부로 칭한다.
상기 전극조립체(110)의 상단부에 제 1 커버(130)가 결합된다. 제 1 커버(130)의 단자홀(133)을 통해서 제 1 전극단자(116)는 제 1 커버(130)의 외부로 돌출된다. 제 1 커버(130)의 단자홀(133)에서 제 1 전극단자(116)는 용접 등에 의해 고정된다. 또한, 전극조립체(110)의 하단부에 제 2 커버(140)가 결합된다. 제 2 커버(140)의 단자홀(143)을 통해서 제 2 전극단자(117)는 제 2 커버(140)의 외부로 돌출된다. 그리고 제 2 커버의 단자홀(143)에서 제 2 전극단자(117)는 용접 등에 의해 고정된다. 상기 제 1 커버의 단자홀(133)과 제 1 전극단자(116), 제 2 커버의 단자홀(143)과 제 2 전극단자(117)의 용접 부위는 실링재가 도포될 수 있다.
계속해서 외장재(120)가 상기 전극조립체(110)와 제 1, 2 커버(130)(140)의 측면을 빙둘러 감싸고, 외장재(120)의 양단부는 서로 겹쳐져 가열가압되어, 즉, 열융착되어 실링부(124)가 형성된다. 그리고, 외장재(120)의 상단부는 제 1 커버(130)의 하단부와 융착, 바람직하게는 열융착되고, 외장재(120)의 하단부는 제 2 커버(140)의 상단부에 융착, 바람직하게는 열융착된다. 이때, 제 1, 2 커버(130)(140)는 폴리프로필렌 재질로 형성되고, 상기 외장재(120)의 내측면은 변성 폴리프로필렌(CPP) 재질이다. 따라서 상기 외장재(120)와 제 1,2 커버(130)(140)는 동일 계열의 PP재질로서 접착상태가 양호하게 유지된다.
이와 같은 본 발명의 일 실시예에서 상기 외장재(120)의 내부에 전해액을 주입하기 위하여 별도의 가스방을 형성할 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 외장재(120)의 내부에서 상기 전극조립체(110)를 수납하는 공간을 전극조립체 수납공간(150)이라고 할 때, 전극조립체 수납공간(150)에서 실링부(124)의 일측에 연장부(160)가 형성된다. 그리고 연장부(160)에 가스방(170)을 형성한다. 아울러 상기 전극조립체 수납공간(150)과 상기 가스방(170)을 연결하는 전해액 주입통로(180)를 형성한다. 따라서 상기 가스방(170)과 전해액 주입통로(180)를 통해서 전극조립체 수납공간(150)의 내부로 전해액을 주입할 수 있게 된다. 그리고, 충전과 방전을 실시하는 과정에서 전극조립체 수납공간(150)에서 발생되는 가스는 가스방(170)으로 배출된다. 충전과 방전이 완료되면 가스방(170)과 그 주변 영역인 연장부(160)를 제거하고, 외장재(120)의 실링부(124)를 가열가압하여 실링하면 전지의 제조가 완료된다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 리튬 폴리머 이차 전지의 사시도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 리튬 폴리머 이차전지(200)는 서로 다른 극성을 갖고 외부로 전류를 전달하는 다수의 전극탭(214)이 각각 부착된 제 1 전극(211) 및 제 2 전극(212)과, 상기 제 1,2 전극(211)(212) 사이에 개재된 세퍼레이터(213)를 포함하는 전극조립체(210)와; 상기 전극조립체(210)의 외부를 감싸는 외장재(120)와; 상기 외장재(120)의 양단부에 융착되는 제 1,2 커버(230)(240);를 포함한다. 상기 전극조립체(210)는 다수의 제 1 전극(211), 세퍼레이터(213) 및 제 2 전극(212)이 순차적으로 적층된 적층형 전극조립체를 구비한다. 여기서 상기 제 1 전극(211)들의 전극탭(214)과 제 2 전극(212)의 전극탭(215)들은 전극조립체(210)에 대하여 동일한 방향인 제 1 방향으로 인출되도록 부착된다.
그리고, 상기 제 1 전극(211)들의 전극탭(214)들은 제 1 전극단자(116)와 용접되어 제 1 전극단자(116)가 제 1 커버(230)를 통해 외부로 인출된다. 아울러 상기 제 2 전극(212)의 전극탭(215)들은 제 2 전극단자(117)와 용접되어 제 2 전극단자(117)도 제 1 커버(230)를 통해 외부로 인출된다.
이와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극조립체(210)은 적층형 전극조립체이고, 상기 전극조립체(210)에서 동일한 방향으로 전극탭(214)(215)이 부착되어 제 1 전극단자(116)와 제 2 전극단자(117)는 제 1 커버(230)를 통해서 인출되는 구조이다.
상기 전극조립체(210)에서 제 1 전극이 양극판이고, 제 2 전극이 음극판인 것이 바람직하나, 두 전극의 극성이 바뀌더라도 무방하다. 상기 양극판과 음극판 및 세퍼레이터의 구성은 본 발명의 일 실시예와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
또한, 상기 외장재(120)의 구성도 본 발명의 일 실시예와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
상기 제 1 커버(230) 및 제 2 커버(240)도 형상이나, 재질 등은 본 발명의 일 실시예와 동일하다, 다만, 제 1 커버(230)는 평판(231)과 측판(232)으로 구성되고, 평판(231)에는 두 개의 단자홀인 제 1 단자홀(233)과 제 2 단자홀(234)이 형성된다. 그리고, 제 2 커버(240)는 단자홀이 형성되지 않는다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 다른 실시예에 따른 리튬 폴리머 전지의 제조방법을 설명한다.
다수의 양극판(211), 세퍼레이터(213) 및 음극판(212)을 순차적으로 적층하여 적층형 전극조립체(210)를 형성한다. 그리고 양극탭(214)과 음극탭(215)은 양극판(211)과 음극판(212)에서 전극조립체(210)에 대하여 동일 방향으로 인출되도록 부착된다.
상기 전극조립체(210)는 제 1 방향에 해당되는 상단부에 제 1 커버(230)가 결합된다. 이때, 제 1 커버(230)의 제 1 단자홀(233)을 제 1 전극단자(116)가 통과하고, 제 2 단자홀(234)을 제 2 전극단자(117)가 통과한다. 따라서 제 1 커버(230)를 통해서 제 1 전극단자(116)와 제 2 전극단자(117)가 함께 돌출된다. 상기 제 1 커버(230)의 제 1 단자홀(233)과 제 2 단자홀(234)을 통과하는 제 1 전극단자(116) 및 제 2 전극단자(117)는 용접 등에 의해 고정된다. 그리고 용접부위는 실링재(미도시)가 더 도포될 수 있다.
또한, 전극조립체(210)는 제 2 방향에 해당되는 하단부에 제 2 커버(240)가 결합된다.
그리고 외장재(120)가 상기 전극조립체(210)와 제 1, 2 커버(230)(240)의 측면을 빙둘러 감싸고, 외장재(120)의 양단부는 서로 겹쳐져 가열가압되어, 즉, 열융착되어 실링부(124)가 형성된다. 그리고, 외장재(120)의 상단부는 제 1 커버(230)의 하단부와 융착, 바람직하게는 열융착되고, 외장재(120)의 하단부는 제 2 커버(240)의 상단부에 융착, 바람직하게는 열융착되면, 전지의 제조가 완료되는 것이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 리튬 폴리머 전지에 대하여도 본 발명의 일 실시예와 동일하게 상기 외장재(120)의 내부에 전해액을 주입하기 위하여 별도의 가스방을 형성할 수 있으며, 가스방의 구조 및 제조방법은 상술한 본 발명의 일 실시예와 동일하다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 리튬 폴리머 이차 전지의 사시도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 리튬 폴리머 이차전지(300)는 서로 다른 극성을 갖고 외부로 전류를 전달하는 다수의 전극탭(214)이 각각 부착된 제 1 전극(211) 및 제 2 전극(212)과, 상기 제 1,2 전극(211)(212) 사이에 개재된 세퍼레이터(213)를 포함하는 전극조립체(210)와; 상기 전극조립체(210)의 외부를 감싸는 외장재(120)와; 상기 외장재(120)의 양단부에 융착되는 제 1,2 커버(330)(340);를 포함한다. 상기 전극조립체(210)는 다수의 제 1 전극(211), 세퍼레이터(213) 및 제 2 전극(212)이 순차적으로 적층된다.
본 발명의 또 다른 실시예는 상기 제 1 전극(211)들의 전극탭(214)과 제 2 전극(212)의 전극탭(215)들이 서로 반대방향으로 인출된다. 즉, 전극조립체(210)에 대하여 제 1 전극(211)의 전극탭(214)은 전극조립체(210)에 대하여 제 1 방향으로 부착되면, 제 2 전극(212)의 전극탭(215)들을 전극조립체(210)에 대하여 제 1 방향의 반대방향인 제 2 방향으로 부착된다. 이때, 상기 제 1 전극(211)의 전극탭(214)들은 제 1 전극단자(116)와 용접되어 제 1 전극단자(116)가 제 1 커버(330)를 통해 외부로 인출된다. 그리고 상기 제 2 전극(212)의 전극탭(215)들은 제 2 전극단자(117)와 용접되어 제 2 커버(340)를 통해 외부로 인출된다.
이와 같이 본 발명의 또 다른 실시예는 본 발명의 다른 실시예와 동일하게 전극조립체(210)는 적층형 전극조립체(210)로 형성된다. 다만, 전극조립체(210)에서 양극탭(214)이 부착되어 외부로 인출된 방향과 음극탭(215)이 부착되어 인출된 방향이 서로 반대방향이 된다. 따라서 제 1 전극단자(116)는 제 1 커버(330)를 통해서 외부로 인출되고, 제 2 전극단자(117)는 제 2 커버(240)를 통해서 외부로 인출된다.
이와 같이 상기 전극조립체(210)는 본 발명의 다른 실시예와 동일하고, 상기 외장재(120)의 구성은 본 발명의 일 실시예와 동일하므로 상세한 설명은 상술한 실시예에서 설명한 내용에 대신한다.
상기 제 1 커버(330) 및 제 2 커버(340)의 구성도 형상이나, 재질 등은 본 발명의 일 실시예와 동일하다. 즉, 제 1 커버(330)는 평판(331)과 측판(332)으로 구성되어 단자홀(333)이 대략 중앙에 형성되고, 제 2 커버(340)은 평판(341)과 측판(342)으로 구성되어 평판(341)의 대략 중앙에 단자홀(343)이 형성된다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 리튬 폴리머 이차전지의 제조 방법을 설명한다.
다수의 양극판(211), 세퍼레이터(213) 및 음극판(212)을 순차적으로 적층하여 적층형 전극조립체(210)를 형성한다. 그리고 양극탭(214)은 전극조립체(210)의 제 1 방향으로 인출되도록 양극판(211)에 부착되고, 음극탭(215)은 전극조립체(210)의 제 2 방향으로 인출되도록 음극판(212)에 부착된다.
다음에는, 상기 전극조립체(210)의 제 1 방향에 해당되는 상단부에 제 1 커버(330)가 결합된다. 이때, 제 1 커버(330)의 단자홀(333)을 제 1 전극단자(116)가 통과하여 외부로 인출된다. 그리고 전극조립체(210)의 제 2 방향에 해당되는 하단부에 제 2 커버(340)가 결합된다. 이때, 제 2 커버(340)의 단자홀(343)을 제 2 전극단자(117)가 통과하여 외부로 인출된다. 상기 제 1 커버(330)와 제 2 커버(340)를 통과하는 제 1 전극단자(116)와 제 2 전극단자(117)는 접촉부위가 용접되고, 실링재가 도포되어 실링이 이루어지도록 한다.
그리고 외장재(120)가 상기 전극조립체(210)와 제 1, 2 커버(330)(340)의 측면을 빙둘러 감싸고, 외장재(120)의 양단부는 서로 겹쳐져 가열가압되어, 즉, 열융착되어 실링부(124)가 형성된다. 그리고, 외장재(120)의 상단부는 제 1 커버(330)의 하단부와 융착, 바람직하게는 열융착되고, 외장재(320)의 하단부는 제 2 커버(240)의 상단부에 융착, 바람직하게는 열융착되는 공정 등은 상술한 실시예들과 동일하게 이루어진다.
아울러 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 리튬 폴리머 전지에 대하여도 본 발명의 일 실시예와 동일하게 상기 외장재(120)의 내부에 전해액을 주입하기 위하여 별도의 가스방을 형성할 수 있으며, 가스방의 구조 및 제조방법은 상술한 본 발명의 일 실시예와 동일하므로 그에 대한 설명은 생략한다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 리튬 폴리머 이차 전지의 사시도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 리튬 폴리머 이차전지(400)는 서로 다른 극성을 갖고 외부로 전류를 전달하는 다수의 전극탭(314)이 각각 부착된 제 1 전극(311) 및 제 2 전극(312)과, 상기 제 1,2 전극(311)(312) 사이에 개재된 세퍼레이터(313)를 포함하는 전극조립체(310)와; 상기 전극조립체(310)의 외부를 감싸는 외장재(320)와; 상기 외장재(320)의 양단부에 융착되는 제 1,2 커버(430)(440);를 포함한다. 상기 전극조립체(310)는 제 1 전극(311), 세퍼레이터(313) 및 제 2 전극(312)이 원형으로 권취되어 원통형 전극조립체로 이루어져 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는 상기 제 1 전극(311)들의 전극탭(314)과 제 2 전극(312)의 전극탭(315)들이 서로 반대방향으로 인출될 수 있다다. 즉, 전극조립체(310)에 대하여 제 1 전극(311)의 전극탭(314)은 전극조립체(310)에 대하여 제 1 방향으로 부착되면, 제 2 전극(312)의 전극탭(315)들을 전극조립체(310)에 대하여 제 1 방향의 반대방향인 제 2 방향으로 부착될 수 있다. 이때, 상기 제 1 전극(311)의 전극탭(314)들은 제 1 전극단자(116)와 용접되어 제 1 전극단자(116)가 제 1 커버(430)를 통해 외부로 인출된다. 그리고 상기 제 2 전극(312)의 전극탭(315)들은 제 2 전극단자(117)와 용접되어 제 2 커버(440)를 통해 외부로 인출된다.
이와 같이 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극조립체(310)은 원통형 전극조립체이고, 상기 전극조립체(310)에서 동일한 방향으로 전극탭(314)(315)이 부착되어 제 1 전극단자(116)와 제 2 전극단자(117)는 각각 제 1 커버(430) 및 제 2 커버(440)를 통해서 인출되는 구조이다.
상기 전극조립체(310)에서 제 1 전극이 양극판이고, 제 2 전극이 음극판인 것이 바람직하나, 두 전극의 극성이 바뀌더라도 무방하다. 상기 양극판과 음극판 및 세퍼레이터의 구성은 본 발명의 일 실시예와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
상기 외장재(220)는 원통형인 상기 전극조립체(310)의 옆면을 감싸는 형태로 구비된다는 점을 제외하고는 상기 본 발명의 일 실시 예와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
상기 제 1 커버(430) 및 제 2 커버(440)도 재질 등은 본 발명의 일 실시예와 동일하다, 다만, 제 1 커버(430)는 평판(431)과 측판(432)으로 구성되고, 상기 평판(431)에는 상기 제 1 전극단자(116)를 인출시키는 제 1 단자홀(433)이 형성된다. 이때, 상기 평판(431)은 원형으로 형성되어 있고, 상기 측판(432)는 상기 평판(431)의 가장자리로부터 연장된 형태이다.
그리고, 제 2 커버(440)는 평판(441)과 측판(442)으로 구성되고, 상기 평판(441)에는 상기 제 2 전극단자(117)를 인출시키는 제 2 단자홀(443)이 형성된다. 이때, 상기 평판(441)은 원형으로 형성되어 있고, 상기 측판(442)는 상기 평판(441)의 가장자리로부터 연장된 형태이다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 리튬 폴리머 전지의 제조방법을 설명한다.
양극판(311), 세퍼레이터(313) 및 음극판(312)을 순차적으로 배열한 후 이를 원통형으로 권취하여 원통형 전극조립체(310)를 형성한다. 이때, 양극탭(314)은 전극조립체(310)의 제 1 방향으로 인출되도록 양극판(311)에 구비되고, 음극탭(315)은 전극조립체(310)의 제 2 방향으로 인출되도록 음극판(312)에 구비되도록 한다.
다음에는, 상기 전극조립체(310)의 제 1 방향에 해당되는 상단부에 제 1 커버(430)가 결합된다. 이때, 제 1 커버(430)의 단자홀(433)을 제 1 전극단자(116)가 통과하여 외부로 인출된다. 그리고 전극조립체(310)의 제 2 방향에 해당되는 하단부에 제 2 커버(440)가 결합된다. 이때, 제 2 커버(440)의 단자홀(443)을 제 2 전극단자(117)가 통과하여 외부로 인출된다. 상기 제 1 커버(430)와 제 2 커버(440)를 통과하는 제 1 전극단자(116)와 제 2 전극단자(117)는 접촉부위가 용접되고, 실링재가 도포되어 실링이 이루어지도록 한다.
그리고 외장재(220)가 상기 전극조립체(310)의 옆면와 제 1, 2 커버(430)(440)의 측면을 빙둘러 감싸고, 외장재(420)의 양단부는 서로 겹쳐져 가열가압되어, 즉, 열융착되어 실링부가 형성된다. 그리고, 외장재(220)의 상단부는 제 1 커버(430)의 하단부와 융착, 바람직하게는 열융착되고, 외장재(220)의 하단부는 제 2 커버(440)의 상단부에 융착, 바람직하게는 열융착되는 공정 등은 상술한 실시예들과 동일하게 이루어진다.
아울러 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 리튬 폴리머 전지에 대하여도 본 발명의 일 실시예와 동일하게 상기 외장재(120)의 내부에 전해액을 주입하기 위하여 별도의 가스방을 형성할 수 있으며, 가스방의 구조 및 제조방법은 상술한 본 발명의 일 실시예와 동일하므로 그에 대한 설명은 생략한다.
100, 200, 300: 리튬 폴리머 이차 전지
110, 210: 전극조립체
120: 외장재
130, 230, 330: 제 1 커버
140, 240, 340: 제 2 커버
150: 전극조립체 수납공간
160: 연장부
170: 가스방
180: 전해액 주입통로
110, 210: 전극조립체
120: 외장재
130, 230, 330: 제 1 커버
140, 240, 340: 제 2 커버
150: 전극조립체 수납공간
160: 연장부
170: 가스방
180: 전해액 주입통로
Claims (12)
- 제 1 전극, 제 2 전극 및 상기 제 1,2 전극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체;
상기 전극조립체의 측면을 감싸는 외장재;
상기 외장재를 밀봉하는 제 1 커버 및 제 2 커버;
상기 제 1 전극에 부착된 다수의 제 1 전극탭과 접속되며, 상기 제 1 커버에 형성된 제 1 단자홀을 통하여 외부로 인출되는 제 1 전극단자; 및
상기 제 2 전극에 부착된 다수의 제 2 전극탭과 접속되며, 상기 제 2 커버에 형성된 제 2 단자홀을 통하여 외부로 인출되는 제 2 전극단자를 포함하고,
상기 다수의 제 1 전극탭은 상기 제 1 커버의 내부공간에서 절곡되어 수납되고, 상기 다수의 제 2 전극탭은 상기 제 2 커버의 내부공간에서 절곡되어 수납되고,
상기 제 1 전극단자와 상기 제 2 전극단자는 상기 제 1 커버와 상기 제 2 커버를 통해 서로 반대방향으로 인출되고,
상기 제 1 전극단자와 상기 제 1 단자홀의 내주면 사이, 및 상기 제 2 전극 단자와 상기 제 2 단자홀 사이에는 각각 실링재가 주입 또는 도포되어 있거나, 용접되어 있으며,
상기 제 1 커버와 상기 제 2 커버는 상기 외장재의 양 단부에 각각 융착되어 상기 외장재를 밀봉하고, 상기 외장재에 의해 서로 지지 및 결합되는 것을 특징으로 하는 리튬 폴리머 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 외장재는 양단부인 일측변과 타측변이 융착되어 실링부가 형성된 것을 특징으로 하는 리튬 폴리머 이차 전지. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 융착은 열융착인 것을 특징으로 하는 리튬 폴리머 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 외장재는 일측에 전해액을 주입하고 충방전시 발생되는 가스가 배출되는 가스방이 더 구비된 것을 특징으로 하는 리튬 폴리머 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 외장재는 직사각형의 시트인 라미네이트 필름으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 리튬 폴리머 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 외장재는 170~300μm 의 두께로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 리튬 폴리머 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 외장재는 외부층과 차단층과 내부층이 적층되어 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 리튬 폴리머 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 커버 또는 상기 제 2 커버는 일면이 개방되어 내부의 공간을 갖는 캡의 형태로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 리튬 폴리머 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 커버 및 제 2 커버의 재질은 폴리프로필렌(PP) 또는 폴리에틸렌(PE)중 선택되는 어느 하나의 재질로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 리튬 폴리머 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 전극조립체는 상기 제 1 전극, 세퍼레이터 및 제 2 전극이 순차적으로 적층된 적층형 전극조립체인 것을 특징으로 하는 리튬 폴리머 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 전극조립체는 상기 제 1 전극, 세퍼레이터 및 제 2 전극을 권취한 후 양쪽 측면에서 압착한 젤리-롤형 전극조립체인 것을 특징으로 하는 리튬 폴리머 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 전극조립체는 상기 제 1 전극, 세퍼레이터 및 제 2 전극을 원통형으로 권취한 원통형 전극조립체인 것을 특징으로 하는 리튬 폴리머 이차 전지.
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| JP2005142416A (ja) | 2003-11-07 | 2005-06-02 | Nisshinbo Ind Inc | 密閉型蓄電装置及びその製造方法 |
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| US11276893B2 (en) | 2016-12-20 | 2022-03-15 | Sk Innovation Co., Ltd. | Pouch secondary battery and method of fabricating the same |
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