KR101543494B1 - 전해액 주입구 및／또는 가스 배출구를 구비하는 파우치형 전지 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 전해액 주입구 및/또는 가스 배출구를 구비하는 파우치형 전지에 관한 것이다. 본 발명의 파우치형 전지는, 양극, 음극 및 상기 양극과 상기 음극 간에 개재되는 분리막을 포함하는 전극조립체; 상기 전극조립체를 수용하고, 라미네이트 시트가 열융착되어 형성되며, 상기 열융착 부위를 제외한 나머지 파우치형 케이스 상의 임의 1 이상의 지점에 통공을 구비하는 파우치형 케이스; 및 탄성부재로 형성되어 상기 통공을 실링하고, 상기 라미네이트 시트와의 접촉면적이 증가하도록 양단부에는 상기 라미네이트 시트의 면방향을 따라 연장되는 걸림부가 형성되는 마개를 포함한다. 본 발명의 파우치형 전지는, 전지 내부의 개방없이 용이하게 전해액을 추가 주입하거나, 내부의 가스를 배출할 수 있는 효과가 있다.

Description

전해액 주입구 및／또는 가스 배출구를 구비하는 파우치형 전지{POUCH TYPED BATTERY HAVING AN ELECTROLYTE INJECTION AND/OR EXHAUST HOLE}

본 발명은, 전해액 주입구 및/또는 가스 배출구를 구비하는 파우치형 전지에 관한 것이다.

전지는 전극조립체가 수납되는 케이스의 형상에 따라 원통형, 각형 및 파우치형으로 구분하고, 이 중 파우치형 전지는, 전극조립체가 내장된 후, 상·하 라미네이트 시트가 열융착·실링되는 구조를 갖는다.

이러한 구조를 갖는 파우치형 전지는, 정형화된 견고한 케이스를 갖는 원통형, 각형에 비해, 일단 실링이 이루어지고 난 후에는, 케이스의 재개방이 어렵다.

또한, 라미네이트 시트는, 금속제 캔 등에 비해, 매우 플렉서블(flexible)하기 때문에, 마개 등에 의해 전해액 주입구를 구비하기도 어렵다. 즉, 라미네이트 시트 상에 마개를 형성하여도 라미네이트 시트가 유연하기 때문에 접착·고정되지 않은 마개는 이탈되기 매우 쉽다.

결과적으로, 파우치형 전지는 전지 제작 시에 주입된 전해액을 보충하거나 교환하는 것이, 원통형, 각형 전지에 비해, 구조적으로 매우 어렵고, 이에 따라, 파우치형 이차 전지의 사용 중에 전해액 주액의 불량이 발생하는 경우에도 재작업이 불가능하게 되고, 전해액 고갈 및 가스 발생 등으로 인하여 전지의 수명이 단축되는 경우에도 재생이 불가능하게 된다. 이러한 구조적 한계는 파우치형 이차 전지를 대용량 전지로 사용하는 경우에 특히 더 문제가 될 수 있다.

전해액 주입구를 갖는 전지에 대한 종래의 기술은 하기 특허문헌 1, 및 특허문헌 2를 예시하여 이해할 수 있다.

특허문헌 1은, 전극조립체가 각형 캔에 내장되어 있는 이차전지로서, 상기 각형 캔의 개방 상단에 장착되는 베이스 플레이트의 전해액 주입구의 내면은 하측 방향으로 직경이 작아지는 둘 이상의 하향 테이퍼 구조를 포함하고 있고, 상기 전해액 주입구에 밀폐부재를 압입할 때 상기 하향 테이퍼 구조에 대응하여 밀폐부재가 변형되면서 밀봉이 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차전지에 대한 발명을 개시하고 있다.

특허문헌 2는, 일측이 개구된 케이스와, 케이스의 내부에 수용되는 전극조립체 및, 케이스를 밀봉시키며 일측에 전해액 주입구가 형성됨과 아울러, 전해액 주입구와 전해액 주입구를 밀봉시키는 마개에는 결합유닛이 마련된 캡 플레이트를 갖는 캡 조립체를 포함하는 이차 전지에 대한 발명을 개시하고 있다.

한편, 가스 배출구를 갖는 전지에 대한 종래의 기술은 하기 특허문헌 3을 예시하여 이해할 수 있다.

특허문헌 3은, 정극, 부극 및 세퍼레이터를 권취하는 전극군이 수납되는 각형 캔의 상측 개구부를 밀봉하는 각형 이차 전지의 캡 어셈블리에 있어서, 각형 캔의 상단에 용접 결합되는 캡 플레이트에 형성된 가스 배출구와; 상기 가스 배출구를 밀폐하는 러버와; 상기 러버를 지지하는 흡입관과 상기 흡입관이 부착된 절연 플레이트를 포함하고; 진공 흡입 노즐이 상기 가스 배출구, 러버 및 흡입관을 관통하여 내부 가스를 흡입한 후 가스 배출구는 용접에 의해 밀봉된 것을 특징으로 하는 각형 이차 전지의 캡 어셈블리에 대한 발명을 개시하고 있다.

특허문헌 1 내지 3을 참조하여 이해할 수 있듯이, 전해액 주입구, 또는 가스 배출구를 구비하는 종래기술은 모두 원통형 또는 각형 전지에 해당하는 것으로 파우치형 전지에 대한 것이 아닌 점에 본 발명과 큰 차이점이 있다.

또한, 종래의 전해액 주입구나 가스 배출구는 마개를 열고 닫는 형식을 취하기 때문에 내부의 전해액이 밖으로 셀 염려가 있고, 전지의 절연저항마저 파괴될 우려가 있지만, 본 발명의 경우 전해액 주입구 및/또는 가스 배출구가 완전히 실링되어 있는바, 종래 기술의 문제점을 해결한 점에서도 큰 차이점이 있다.

KR 출원 10-2009-0028580 (2009.04.02.) KR 출원 10-2005-0061402 (2005.07.07.) KR 출원 10-1999-0052640 (1999.11.25.)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전해액 보충을 통해 전지의 퇴화를 막고 재생이 가능한 파우치형 전지를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명은, 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서,

양극, 음극 및 상기 양극과 상기 음극 간에 개재되는 분리막을 포함하는 전극조립체;

상기 전극조립체를 수용하고, 라미네이트 시트가 열융착되어 형성되며, 상기 열융착 부위를 제외한 나머지 파우치형 케이스 상의 임의 1 이상의 지점에 통공을 구비하는 파우치형 케이스; 및

탄성부재로 형성되어 상기 통공을 실링하고, 상기 라미네이트 시트와의 접촉면적이 증가하도록 양단부에는 상기 라미네이트 시트의 면방향을 따라 연장되는 걸림부가 형성되는 마개;

를 포함하는 파우치형 전지를 제공한다.

삭제

또한 본 발명에 있어서, 상기 마개는 통공으로부터 이탈되지 않도록 상기 라미네이트 시트와 열융착된 것임을 특징으로 하는 파우치형 전지를 제공한다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 마개를 형성하는 탄성부재는 탄성중합체인 것임을 특징으로 하는 파우치형 전지를 제공한다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 탄성중합체는, 천연고무, 가황된 천연고무, 부타디엔 중합체, 부타디엔-스티렌 혼성중합체, 부타디엔-아크릴로니트릴 혼성중합체, 부타디엔-스티렌-아크릴로니트릴 혼성중합체 및 열가소성 폴리우레탄 중에서 선택되는 1종 이상인 것임을 특징으로 하는 파우치형 전지를 제공한다.

또한 본 발명의 파우치형 전지의 마개에 시린지를 이용하여 전해액을 주입하는 방법을 제공한다.

또한 본 발명의 파우치형 전지의 마개에 시린지를 이용하여 전지 내부 가스를 배기하는 방법을 제공한다.

본 발명의 파우치형 전지는, 전지 내부의 개방없이 용이하게 전해액을 추가 주입하거나, 내부의 가스를 배출할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 파우치형 전지를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명 파우치형 전지의 통공을 실링하는 마개 부분을 나타낸 단면도이다.

이하, 본 발명에 대하여 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 파우치형 전지를 나타낸 사시도이다.

본 일실시예에 따른 파우치형 전지(1)는, 전극조립체(10), 상기 전극조립체(10)가 수납되고 통공(210)이 구비된 파우치형 케이스(20), 및 상기 통공(210)을 실링하는 마개(30)을 포함한다.

상기 전극조립체(10)는 양극, 음극 및 상기 양극과 상기 음극 간에 개재되는 분리막을 포함하고, 특별히 제한되지 않고 종래 기술의 것을 사용할 수 있다. 전극조립체의 종류도, 젤리-롤(jelly-roll), 스택-폴딩(stack-folding) 타입 등을 제한없이 사용할 수 있다.

상기 파우치형 케이스(20)는 상·하 라미네이트 시트(220)가 열융착되어 형성된다.

특히, 상기 파우치형 케이스(20)는 상기 열융착 부위(a)를 제외한 나머지 파우치형 케이스 상의 임의 1 이상의 지점에 통공(210)을 구비한다.

상기 마개(30)는 힘을 가하면 변형되고, 힘을 제거하면 원래대로 회복되는 성질을 가진 탄성부재로 형성되어 상기 통공(210)을 실링하는 역할을 한다.

특히, 상기 마개(30)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 통공(210)으로부터 이탈되지 않도록 걸림부(320)를 갖는 것이 바람직하다. 상기 걸림부(320)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 통공(210)이 형성된 방향을 가로지르는 방향으로 형성된 부분을 말하는 것으로서, 라미네이트 시트가 변형되어도 마개(30)가 통공(210)으로부터 이탈되지 않도록 하여 실링을 견고하게 유지하는 역할을 한다.

나아가, 상기 마개(30)는 통공(210)으로부터 이탈되지 않도록 상기 라미네이트 시트(220)와 열융착되는 것이 더 바람직하다. 라미네이트 시트(220)는 통상적으로 알루미늄 금속박층(2210) 양면에 폴리머로 형성된 내부 수지층(2220), 및 외부 수지층(2230)을 구비하는 3층의 구조를 가지는데, 상기 내부 수지층(2220), 및 외부수지층(2230)과 마개(30)가 열융착되면 더 견고한 실링성을 확보할 수 있다.

상기 마개(30)를 형성하는 탄성부재는 탄성중합체인 것이 바람직하다.

상기 '탄성중합체'는, 상온(常溫) 부근에서 고무탄성을 나타내는 고분자 물질로서, 엘라스토머(elastomer)라고도 한다. 상기 '탄성중합체'의 자세한 정의는 공지된 문헌의 것을 참조할 수 있는 바, 본 명세서 상에서의 상세한 설명은 생략한다.

상기 탄성중합체는, 천연고무, 가황된 천연고무, 부탄디엔 중합체, 부타디엔-스티렌 혼성중합체, 부타디엔-아크릴로니트릴 혼성중합체, 부타디엔-스티렌-아크릴로니트릴 혼성중합체 및 열가소성 폴리우레탄 중에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있고, 특별히 제한되지 않는다.

본 발명 파우치형 전지의 마개(30)의 용도는 전해액 주입구 및/또는 가스 배출구일 수 있다.

마개에 시린지(syringe)를 이용하여, 마치 바이알(vial)에서 시린지를 이용하여 주사제를 넣거나 뽑아내는 방법과 같이, 전해액을 주입할 수도 있고, 내부 가스를 배출시킬 수도 있다.

이상과 같이 본 발명에 대해 바람직한 일실시예를 들어 설명하였지만, 이는 본 발명의 보다 상세한 설명을 위한 것일 뿐, 이에 의해 권리범위를 제한하려는 의도가 아님을 분명히 한다. 즉, 마개 및 통공의 위치, 크기, 이들의 재질 등은, 실시예를 설명한 도면과 달리, 다양한 위치, 다양한 형상, 크기 및 재질로 형성될 수 있다.

1: 파우치형 전지
10: 전극조립체
20: 파우치형 케이스
30: 마개
210: 통공
220: 라미네이트 시트
320: 걸림부
2210: 금속박층
2220: 내부 수지층
2230: 외부 수지층
a: 열융착 부위

Claims (9)

1. 양극, 음극 및 상기 양극과 상기 음극 간에 개재되는 분리막을 포함하는 전극조립체;
   상기 전극조립체를 수용하고, 라미네이트 시트가 열융착되어 형성되며, 상기 열융착 부위를 제외한 나머지 파우치형 케이스 상의 임의 1 이상의 지점에 통공을 구비하는 파우치형 케이스; 및
   탄성부재로 형성되어 상기 통공을 실링하고, 상기 라미네이트 시트와의 접촉면적이 증가하도록 양단부에는 상기 라미네이트 시트의 면방향을 따라 연장되는 걸림부가 형성되는 마개;
   를 포함하는 파우치형 전지.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 마개는 통공으로부터 이탈되지 않도록 상기 라미네이트 시트와 열융착된 것임을 특징으로 하는 파우치형 전지.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 마개를 형성하는 탄성부재는 탄성중합체인 것임을 특징으로 하는 파우치형 전지.
   
4. 제3항에 있어서, 상기 탄성중합체는, 천연고무, 가황된 천연고무, 부탄디엔 중합체, 부타디엔-스티렌 혼성중합체, 부타디엔-아크릴로니트릴 혼성중합체, 부타디엔-스티렌-아크릴로니트릴 혼성중합체 및 열가소성 폴리우레탄 중에서 선택되는 1종 이상인 것임을 특징으로 하는 파우치형 전지.
   
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 파우치형 전지의 마개는 전해액 주입구 또는 가스 배출구 중 적어도 하나로 사용되는 것임을 특징으로 하는 파우치형 전지.
   
6. 제5항에 따른 파우치형 전지의 마개에 시린지를 이용하여 전해액을 주입하거나 전지 내부 가스를 배기하는 방법.
   
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제

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