KR101587920B1 - 셀 본체의 구조가 개선된 이차전지 및 이를 구비한 이차전지 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제1 전극, 세퍼레이터 및 제2 전극이 교대로 적층된 전극조립체와, 상기 제1 전극과 제2 전극에 각각 연결된 제1 전극탭 및 제2 전극탭과, 상기 전극조립체와 함께 전해질을 수용하는 전지 케이스를 구비한 셀 본체;를 포함하고, 상기 셀 본체의 적어도 일부가 상기 셀 본체의 두께 방향으로 뚫려서 빈 공간이 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지를 개시한다.

Description

셀 본체의 구조가 개선된 이차전지 및 이를 구비한 이차전지 어셈블리{IMPROVED SECONDARY BATTERY FOR STRUCTURE OF CELL BODY AND SECONDARY BATTERY ASSEMBLY HAVING THE SAME}

본 발명은 이차전지 및 이를 구비한 전지 어셈블리에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공간 활용도를 높일 수 있는 구조를 가진 이차전지와 이를 구비한 이차전지 어셈블리에 관한 것이다.

이차전지는 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 캔 타입과, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치 타입으로 분류될 수 있다.

일반적으로 이차전지는 양극, 세퍼레이터 및 음극이 교대로 적층된 전극조립체와, 상기 전극조립체를 전해질과 함께 수용하는 전지 케이스를 포함한다.

특히, 리튬 폴리머 전지는 액체 전해질 대신에 화학적으로 안정적인 폴리머(Polymer) 상태의 전해질이 사용된 배터리로서, 얇은 두께와 소형으로 제작이 가능하여 스마트폰, 태블릿 PC, MP3 등과 같은 모바일 기기에 폭넓게 적용되고 있다.

하지만, 기존의 리튬 폴리머 전지는 전극탭이 획일적으로 외부 방향으로 인출되도록 구성됨으로 인해 이차전지의 디자인이나 이차전지가 채용되는 모바일 기기의 디자인을 다양화하는 데 한계가 있다.

리튬 폴리머 전지의 전극탭 구조 개선과 관련된 공개문헌으로는 한국공개특허 제2000-0013159호, 한국공개특허 제2005-0032199호, 한국공개특허 제2007-0067781호가 있다.

한국공개특허 제2000-0013159호는 전극조립체가 설치되는 케이스의 일측에 관통공을 형성하고 이 관통공을 통해 양극단자와 음극단자가 외부와 전기적으로 연결되도록 하여 양극단자와 음극단자가 외부로 돌출되지 않도록 함으로써 케이스와 커버의 밀봉시 완전한 밀폐가 이루어지도록 하는 폴리머 리튬 전지를 개시하고 있다.

한국공개특허 제2005-0032199호는 밀봉확장부에 의해 고정되는 전지보호구를 구비하여 양극단자와 음극단자에 접속시킨 구성을 가진 리튬 이온 폴리머 전지팩 구조를 개시하고 있다.

한국공개특허 제2007-0067781호는 외장재의 외부로 노출된 전극탭 부분을 절곡시킨 상태에서 제1 및 제2 접속단자를 가진 회로기판을 외장재에 밀착시켜 전극탭에 접합한 구조를 가진 리튬 폴리머 전지 및 그 제조방법을 개시하고 있다.

상기와 같이 리튬 폴리머 전지의 구조 개선에 관한 다양한 기술이 제안되었으나, 종래의 리튬 폴리머 전지는 여전히 디자인의 다양화나 공간 활용도의 개선에 제약이 따르는 취약점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 전지의 셀 본체 일부 영역을 활용하여 전극탭이나 BMU(Battery Management Unit)의 배치 구조를 개선할 수 있는 이차전지 및 이를 구비한 이차전지 어셈블리를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 제1 전극, 세퍼레이터 및 제2 전극이 교대로 적층된 전극조립체와, 상기 제1 전극과 제2 전극에 각각 연결된 제1 전극탭 및 제2 전극탭과, 상기 전극조립체와 함께 전해질을 수용하는 전지 케이스를 구비한 셀 본체;를 포함하고, 상기 셀 본체의 적어도 일부가 상기 셀 본체의 두께 방향으로 뚫려서 빈 공간이 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지를 제공한다.

바람직하게, 상기 제1 전극탭과 상기 제2 전극탭은 상기 빈 공간으로 인출될 수 있다.

상기 빈 공간의 중심을 사이에 두고 상기 제1 전극탭과 상기 제2 전극탭은 상호 대향하도록 배치되는 것이 바람직하다.

상기 셀 본체는 판상체 형태로 이루어지고, 상기 빈 공간은 상기 셀 본체의 중심에 위치하는 것이 바람직하다.

상기 빈 공간은 원형 홀의 구조를 갖는 것이 바람직하다.

바람직하게, 상기 전해질로는 폴리머 전해질이 채용될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 제1 전극, 세퍼레이터 및 제2 전극이 교대로 적층된 전극조립체와, 상기 제1 전극과 제2 전극에 각각 연결된 제1 전극탭 및 제2 전극탭과, 상기 전극조립체와 함께 전해질을 수용하는 전지 케이스를 구비하고, 적어도 일부가 상기 셀 본체의 두께 방향으로 뚫려서 빈 공간이 형성된 셀 본체; 및 상기 빈 공간에 설치된 회로부재;를 포함하는 이차전지 어셈블리가 제공된다.

상기 회로부재로는 셀의 작동을 제어하는 보호회로를 포함하고 있는 BMU가 채용될 수 있다.

본 발명에 따른 이차전지 및 이를 구비한 이차전지 어셈블리는 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 셀 본체의 안쪽 영역에 형성된 빈 공간으로 전극탭을 인출함으로써 전지의 디자인을 다양화할 수 있다.

둘째, 셀에 형성된 빈 공간에 BMU를 배치함으로써 전지의 공간 활용도를 높일 수 있고, 심플한 형태의 리튬 폴리머 전지를 구현할 수 있다.

셋째, 셀에 형성된 빈 공간에 전극탭 및/또는 BMU를 배치하여 각종 외부 충격으로부터 이를 보호할 수 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이차전지의 구성을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이차전지 어셈블리의 구성을 도시한 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이차전지의 구성을 도시한 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이차전지는 전극조립체(미도시)가 전지케이스에 내장되고 일부에 빈 공간(101)이 형성된 구조를 가진 셀 본체(100)를 구비한다.

전극조립체는 제1 전극과 제2 전극이 교대로 적층되고 제1 전극과 제2 전극 사이에 절연을 위한 세퍼레이터가 개재된 구조를 가진다. 전극조립체의 세부 구성은 당해 기술분야에 공지되어 있으므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

전극조립체에 구비된 제1 전극과 제2 전극 중 어느 하나는 양극으로 사용되고 다른 하나는 음극으로 사용된다.

상기 전극조립체는 전해질과 함께 전지케이스 내에 수용된다. 바람직하게, 상기 전해질로는 통상의 폴리머 전해질이 채용되고, 상기 전지케이스로는 파우치 케이스가 채용된다. 상기 파우치 케이스의 소재로는 열접착성을 갖는 폴리올레핀계 수지층과, 기계적 강도를 유지하고 배리어층의 역할을 하는 알루미늄 박막층과, 폴리에틸렌 테레프탈레이트나 나일론 등의 절연물질로 이루어진 외부층이 적층된 다층막 구조의 연질 시트가 채용되는 것이 바람직하다.

상기 전극조립체의 제1 전극과 제2 전극에는 각각 제1 전극탭(102)과 제2 전극탭(103)이 연결되어 인출된다.

셀 본체(100)는 전체적으로 판상체 형태로 이루어지고, 적어도 일부가 그 두께 방향으로 뚫려서 빈 공간(101)이 형성된 구조를 가진다. 빈 공간(101)은 소정의 회로부재(도 2의 200 참조)를 수용함과 아울러 제1 전극탭(102)과 제2 전극탭(103)이 인출될 수 있는 영역을 제공한다. 효율적인 공간 활용을 위하여 빈 공간(101)은 셀 본체(100)의 중심에 원형 홀의 구조로 형성되는 것이 바람직하다.

제1 전극탭(102)과 제2 전극탭(103)은 상기 전극조립체에서 연장되어 빈 공간(101)으로 인출되되, 빈 공간(101)의 중심을 사이에 두고 상호 대향하도록 배치된다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제공되는 이차전지 어셈블리의 구성을 도시한 사시도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이차전지 어셈블리는 일부에 빈 공간(101)이 형성된 셀 본체(100)와, 빈 공간(101)에 설치된 회로부재(200)를 포함한다.

셀 본체(100)는 전술한 바와 같이 전극조립체가 전지케이스에 내장되고 바람직하게, 중심에 빈 공간(101)이 형성된 구조를 가진다.

회로부재(200)는 빈 공간(101)에 설치되어 셀 본체(100)와 전기적으로 접속된다. 회로부재(200)로는 셀의 작동 제어와 관련된 다양한 회로구성부품이 채용될 수 있다. 바람직하게, 회로부재(200)로는 보호회로를 포함하는 BMU가 채용된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면 셀 본체(100)에 형성된 빈 공간(101)으로 전극탭(102,103)을 인출함으로써 전지의 디자인을 다양화할 수 있으며, 빈 공간(101)에 BMU와 같은 회로부재(200)를 배치함으로써 전지의 공간 활용도를 높일 수 있고 심플한 형태의 리튬 폴리머 전지를 구현할 수 있다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

100: 셀 본체 101: 빈 공간
102: 제1 전극 103: 제2 전극
200: 회로부재

Claims (13)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1 전극, 세퍼레이터 및 제2 전극이 교대로 적층된 전극조립체와, 상기 제1 전극과 제2 전극에 각각 연결된 제1 전극탭 및 제2 전극탭과, 상기 전극조립체와 함께 전해질을 수용하는 전지 케이스를 구비하고, 적어도 일부가 두께 방향으로 뚫려서 빈 공간이 형성된 셀 본체; 및
   상기 빈 공간에 설치된 회로부재;를 포함하고,
   상기 제1 전극탭과 상기 제2 전극탭이 상기 빈 공간으로 인출되고,
   상기 회로부재는 셀의 작동을 제어하는 보호회로를 포함하는 BMU인 것을 특징으로 하는 이차전지 어셈블리.
8. 삭제
9. 제7항에 있어서,
   상기 빈 공간의 중심을 사이에 두고 상기 제1 전극탭과 상기 제2 전극탭이 상호 대향하도록 배치된 것을 특징으로 하는 이차전지 어셈블리.
10. 제9항에 있어서,
    상기 셀 본체는 판상체 형태로 이루어지고,
    상기 빈 공간이 상기 셀 본체의 중심에 위치하는 것을 특징으로 하는 이차전지 어셈블리.
11. 제10항에 있어서,
    상기 빈 공간은 원형 홀의 구조를 가진 것을 특징으로 하는 이차전지 어셈블리.
12. 삭제
13. 제7항에 있어서,
    상기 전해질은 폴리머 전해질인 것을 특징으로 하는 이차전지 어셈블리.

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