KR101651515B1 - 전해액 자동 보충이 가능한 이차전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전해액을 자동으로 보충할 수 있는 구조가 도입되어 이차전지의 수명 및 성능을 향상시킨 이차전지를 제공한다. 본 발명에 따른 이차전지는, 양극판, 분리막 및 음극판을 포함하는 단위 셀이 적어도 2개 이상 적층되어 있으며 전해액이 충전된 전극 조립체를 포함하는 파우치형 메인포켓; 상기 메인포켓의 외부면 중 어느 일면에 부착되며 보충용 전해액을 포함하고 있는 파우치형 보조포켓; 상기 메인포켓과 상기 보조포켓 사이에 위치하여 상기 보충용 전해액이 상기 메인포켓으로 이동하는 통로를 제공하는 전해액 이동부; 및 상기 메인포켓, 보조포켓 및 전해액 이동부로 이루어진 단위 세트를 수용하며 상기 메인포켓의 팽창시 상기 보조포켓의 외면이 맞닿는 내벽을 가진 팩 케이스;를 포함한다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 전해액의 보충을 통해서 이차전지의 수명 및 성능을 향상 시킬 수 있다.

Description

전해액 자동 보충이 가능한 이차전지{SECONDARY BATTERY WITH AUTOMATIC ELECTROLYTE SUPPLEMENTING FUNCTION}
발명은 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전해액을 재충전할 수 있는 이차 전지에 관한 것이다.
일반적으로, 이차전지는 충전이 불가능한 일차전지와 달리, 충방전이 가능한 전지를 의미하며, 휴대폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더, HEV, EV 등에 널리 사용되고 있다. 특히, 리튬 이차전지는 작동 전압이 3.6V 가량으로서, 전자 장비의 전원으로 많이 사용되는 니켈-카드뮴 전지 또는 니켈-수소 전지보다 약 3배의 용량을 가지며, 단위 중량당 에너지 밀도가 높기 때문에 그 활용 정도가 급속도로 증가되는 추세에 있다.
이러한 리튬 이차전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 분리막을 사이에 두고 배치된 구조를 가진 단위 셀의 집합체인 전극 조립체와, 전극 조립체를 밀봉 수납하는 외장재 케이스와, 상기 전극 조립체에 함침되어 있는 전해액을 포함한다.
리튬 이차전지는 외장재 케이스의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차전지와 전극 조립체가 금속 라미네이트 시트의 파우치 케이스에 내장되어 있는 파우치형 이차전지로 분류된다.
파우치형 이차전지는 제조 비용이 저렴하고 에너지 밀도가 높으며 직렬 또는 병렬 연결을 통해 대용량의 전지 팩을 구성하기 용이하다는 장점이 있어서 최근 전기 자동차나 하이브리드 자동차의 전력 원으로 각광을 받고 있다.
파우치형 이차전지는, 판형으로 이루어진 전극 리드가 접속된 전극 조립체를 파우치 케이스에 수납하고 파우치 케이스 내부에 전해액을 주입하고 파우치 케이스의 가장 자리를 열 융착시켜 제조한다. 전극 리드의 일부는 파우치 케이스 외부로 노출되며, 노출된 전극 리드는 이차전지가 장착되는 장치에 전기적으로 연결되거나, 이차전지 상호 간을 전기적으로 연결하는데 사용된다.
일반적으로 이차전지는 충전시 부반응으로 전해액이 분해되어 가스가 발생한다. 또한, 반복된 충방전에 의해 전해액이 변성되기도 한다. 이처럼 전해액의 분해, 변성 등 전해액의 감소로 인하여 전기화학적 반응에 기여할 수 있는 전해액의 양이 시간이 지남에 따라 감소함으로써 이차전지의 충방전 효율과 용량 보유율(capacity retention ratio)이 저하되어 이차전지의 교체가 필요하게 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 전해액 보충 부재를 구비한 이차전지가 한국 공개 특허 공보 10-2005-0120465에 개시되어 있다. 상기 전해액 보충 부재는 캔형 이차 전지의 케이스내 특히, 전극 조립체의 중앙부에 위치한다. 양극 및 음극 전극판 상에 코팅된 활물질의 변성으로 인하여 전극 조립체의 부피가 증가하게되면, 이차전지의 내부압력이 상승하여 전해액 보충 부재가 파괴된다. 이때 파괴된 전해액 보충 부재내의 전해액이 흘러나와서 이차전지의 전해액을 보충하게 된다.
그러나, 상기 종래기술이 제안한 전해액 보충 부재는 여러 가지 문제점을 안고 있다. 먼저, 전해액 보충 부재의 구현을 위해서는 재질의 선택이 제한된다는 단점이 있다. 상기 종래기술의 명세서에 개시되어 있듯이 0.5kgf 이상에서 파괴될 것과 두께가 0.1mm 내지 1.0mm일 것이 요구된다. 또한, 전극 조립체의 부피 증가 정도는 일정하지 않으며, 부피 증가 정도에 따라 전해액 보충 시점을 조절하기 어렵다. 또한, 상기 전해액 보충 부재는 캔형 이차전지에 적용할 수 있는 구조로서 파우치형 이차전지에 그대로 적용하는 데는 한계가 있다. 파우치형 이차 전지의 파우치 케이스는 연성을 가지고 있으며, 전극 조립체의 형상이 롤 타입이 아니므로 전극 조립체의 내부 공간이 발생하지 않는다. 따라서 파우치형 이차 전지에 전해액 보충 부재를 도입하기 위해서는 파우치형 이차 전지가 가지는 구조적 특수성을 감안하여 전해액 보충 부재의 구조와 이차 전지와의 구조적 결합 방식을 새롭게 제안할 필요가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 착안된 것으로, 전해액을 자동으로 보충할 수 있는 구조가 도입된 이차전지를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 전해액을 보충하여 수명과 성능이 향상된 이차전지를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 구성과 구성의 조합에 의해 실현될 수 있다.
기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는, 양극판, 분리막 및 음극판을 포함하는 단위 셀이 적어도 2개 이상 적층되어 있으며 전해액이 충전된 전극 조립체를 포함하는 파우치형 메인포켓; 상기 메인포켓의 외부면 중 어느 일면에 부착되며 보충용 전해액을 포함하고 있는 파우치형 보조포켓; 상기 메인포켓과 상기 보조포켓 사이에 위치하여 상기 보충용 전해액이 상기 메인포켓으로 이동하는 통로를 제공하는 전해액 이동부; 및 상기 메인포켓, 보조포켓 및 전해액 이동부로 이루어진 단위 세트를 수용하며 상기 메인포켓의 팽창시 상기 보조포켓의 외면이 맞닿는 내벽을 가진 팩 케이스;를 포함한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지는, 양극판, 분리막 및 음극판을 포함하는 단위 셀이 적어도 2개 이상 적층되어 있으며 전해액이 충전된 전극 조립체를 포함하는 파우치형 메인포켓; 상기 메인포켓의 외부면중 어느 일면에 부착되며 보충용 전해액을 포함하고 있는 파우치형 보조포켓; 상기 메인포켓과 상기 보조포켓 사이에 위치하여 상기 보충용 전해액이 상기 메인포켓으로 이동하는 통로를 제공하는 전해액 이동부; 및 격막에 의해 분리된 공간에 상기 메인포켓, 보조포켓 및 전해액 이동부로 이루어진 단위 세트를 2이상 수용하며, 상기 메인포켓의 팽창시 상기 보조포켓의 외면이 맞닿도록 상기 격막이 배치된 팩 케이스;를 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 전해액의 보충을 통해서 이차전지의 수명 및 성능을 향상 시킬 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 전해액을 자동으로 보충하여 전해액 보충에 소모되는 시간 및 비용을 줄일 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 전해액 이동부가 단방향 밸브인 것을 사용하여 메인포켓 내 전해액 또는 이미 이동한 보충용 전해액이 보조포켓 쪽으로 역침투하는 현상을 방지할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 보조포켓과 전해액 이동부라는 간단한 구성만으로 전해액을 자동으로 보충할 수 있어 제조 비용 및 시간이 절약된다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전해액 자동 보충이 가능한 이차전지를 도시한 예시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 전해액 자동 보충이 가능한 이차전지를 A-A'절단선을 따라 절단한 절단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 보충용 전해액이 보조포켓에서 메인포켓으로 이동하는 원리를 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 단방향 밸브 구조를 도시한 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 단방향 벨브가 전해액 이동부로 사용되어 보충용 전해액이 보조포켓에서 메인포켓으로 이동하는 원리를 설명하기 위한 예시도이다.
도 6는 본 발명의 다른 실시예에 따른 판막 형태의 벨브를 도시한 예시도이다.
도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 판막 형태의 벨브가 전해액 이동부로 사용되어 보충용 전해액이 보조포켓에서 메인포켓으로 이동하는 원리를 설명하기 위한 예시도이다.
도 8은 2이상의 단위 세트를 포함하는 이차전지의 일 실시예를 도시한 예시도이다.
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 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
먼저 본 발명의 일 측면에 따른 전해액 자동 보충이 가능한 이차전지(100)를 개시한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전해액 자동 보충이 가능한 이차전지(100)를 도시한 예시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 전해액 자동 보충이 가능한 이차전지(100)를 A-A'절단선을 따라 절단한 절단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 전해액 자동 보충이 가능한 이차전지(100)는 파우치형 메인포켓(110), 파우치형 보조포켓(120), 전해액 이동부(130) 및 팩 케이스(140)를 포함한다.
상기 메인포켓(110)은 양극판, 분리막 및 음극판을 포함하는 단위 셀이 적어도 2개 이상 적층되어 있으며 전해액이 충전된 전극 조립체(112)를 포함한다. 상기 양극판의 재질은 알루미늄이, 음극판의 재질은 구리가 주로 이용된다. 상기 양극판과 상기 음극판에는 각각 양극 활물질과 음극 활물질이 코팅되어 있다. 상기 분리막은 다공성 재질을 가진 것이라면 특별히 제한이 없다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 보조포켓(120)은 상기 메인포켓(110)의 외부면 중 어느 일면에 부착된다. 도 1 및 도 2에서는 메인포켓(110)의 우측면 중앙에 부착된 실시예를 도시하였으나, 이에 한하는 것은 아니다.
상기 보조포켓(120)은 보충용 전해액(122)을 포함하고 있다. 보충용 전해액(122)은 상기 메인포켓(110)에 포함된 전해액과 동일한 전해액이다. 보충용 전해액(122)의 양은 이차전지(100)의 크기나 성능, 보조포켓(120)의 크기 등에 의해서 다양하게 설정될 수 있다.
상기 전해액 이동부(130)는 메인포켓(110)과 보조포켓(120) 사이에 위치하여 보충용 전해액(122)이 보조포켓(120)에서 메인포켓(110)으로 이동하는 통로를 제공한다.
상기 팩 케이스(140)는 메인포켓(110), 보조포켓(120) 및 전해액 이동부(130)로 이루어진 단위 세트를 팩 케이스(140) 내부에 안착시킨다. 바람직하게, 상기 단위 세트는 메인포켓(110)이 팽창하였을 때 메인포켓(110)의 외면 및 상기 보조포켓(120)의 외면이 팩 케이스(140)의 내면과 맞닿도록 안착이 된다. 이때 맞닿는 정도는 반드시 밀착 정도를 의미하는 것이 아니라 메인포켓(110)이 팽창하였을 때 팩 케이스(140)와 보조포켓(120)이 맞닿아 보조포켓(120)에 압력을 전달할 수 있을 정도면 족하다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따라 전해액이 자동으로 충전되는 원리를 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 보충용 전해액(122)이 보조포켓(120)에서 메인포켓(110)으로 이동하는 원리를 설명하기 위한 예시도이다.
도 3을 참조하면, 메인포켓(110)이 내부 가스에 의해서 부풀어 있는 모습을 확인 할 수 있다. 이차전지의 전해질은 반복적인 충방전 과정을 통해 전해질이 전극(특히, 음극)의 표면에서 분해가 된다. 이때 분해된 전해질은 기체형태로서 메인포켓(110)내에 포집된다. 이후 계속적인 분해과정을 통해서 가스의 양이 많아 지면, 도 3과 같이 파우치 필름(114)을 팽창시킬 정도로 가스가 포집되어 메인포켓(110)이 부풀어 오르게 된다.
상기와 같이 부풀어 오른 메인포켓(110)은 보조포켓(120)을 팩 케이스(140)쪽으로 더욱 밀착시키게 된다. 이로 인해 메인포켓(110)과 팩 케이스(140)는 보조포켓(120)에 압력을 가하게 된다. 따라서 압력을 받은 보조포켓(120)은 보충용 전해액(122)을 전해액 이동부(130)를 통해서 메인포켓(110)으로 배출하게 된다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 전해액 이동부(130)는 여과막이다. 여과막이란 액체상 속에 들어 있는 침전물이나 입자를 걸러 내는데 사용되는 막이다. 여과막에는 체거름, 흡착현상 등 분리원리에 따른 분류와 균일막, 비균일막, 복합막 등 막의 구조에 따른 분류 등 다양한 종류가 있다. 특히, 일정 압력 이상이 가해질 경우에만 액체상이 막을 통과할 수 있는 여과막이 있다. 이러한 여과막은 일정 압력 이상이 액체상에 가해지기 전에는 여과작용을 하지 않지만, 일정 압력 이상이 액체상에 가해지게 되면 여과막을 통과하여 막의 반대편으로 액체상의 이동이 가능하게 된다.
상기와 같이 일정 압력 이상이 액체상에 가해진 경우에만 통과가 가능한 여과막을 전해액 이동부(130)로 사용이 가능하다. 메인포켓(110)이 부풀어 오르기 전 또는 부풀어 올랐으나 보조포켓(120)에 일정 압력을 가하지 못하고 있는 경우에는, 보조포켓(120)내 보충용 전해액(122)은 여과막을 통과하지 못 한다. 그러나 점차적으로 부풀어 오른 메인포켓(110)은 팩 케이스(140)와 함께 보조포켓(120)에 압력을 가하게 된다. 이때, 보조포켓(120)내 보충용 전해액(122)은 메인포켓(110)내 전해액보다 더 큰 압력을 받게 된다. 따라서, 여과막을 경계로 메인포켓(110)내 전해액이 여과막에 가하는 압력보다 보조포켓(120)내 보충용 전해액(122)이 여과막에 가하는 압력이 더 커지게 되어, 보충용 전해액(122)은 메인포켓(110)쪽으로 이동하게 된다.
바람직하게, 상기 전해액 이동부(130)는 조작압력이 2kgf/cm2이상인 여과막일 수 있다.
또한 바람직하게, 상기 전해액 이동부(130)는 단일막 형태이다. 이차전지의 파우치 필름(114)은 대략 100 내지 200 마이크로미터(um)의 두께를 가진다. 따라서 전해액 이동부(130)의 두께가 얇을수록 전해액 이동부(130)가 메인포켓(110)내 전극 조립체(112)를 간섭하는 현상을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 전해액 이동부(130)는 보충용 전해액(122)을 보조포켓(120)에서 메인포켓(110)으로만 이동하게 하는 단방향 밸브이다. 단방향 밸브를 전해액 이동부(130)로 사용하면, 메인포켓(110)내 전해액 또는 이미 이동한 보충용 전해액(122)이 보조포켓(120) 쪽으로 역침투하는 현상을 방지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 단방향 밸브 구조를 도시한 예시도이다.
도 4의 (a)를 참조하면, 상기 단방향 밸브는 상부 캡(440), 밸브 막(420) 및 하부 캡(410)을 포함한다. 상부 캡(440) 및 하부 캡(410)에는 보충용 전해액(122)이 이동할 수 있는 이동부(415, 445)가 구비된다. 상기 단방향 밸브의 상부 캡(440)은 메인포켓(110) 쪽으로, 하부 캡(410)은 보조포켓(120) 쪽으로 향하도록 메인포켓(110)과 보조포켓(120) 사이에 위치한다.
도 4의 (b)를 참조하면, 메인포켓(110)과 보조포켓(120)의 내부 압력이 동일하거나 메인포켓(110)의 내부 압력이 더 큰 경우, 밸브 막(420)과 누름부(430)는 하부 캡의 이동부(415)를 폐쇄한다. 따라서 보충용 전해액(122)은 이동할 수 없다. 그러나 보조포켓(120)이 압력을 받아 보조포켓(120)의 내부 압력이 메인포켓(110)의 내부 압력보다 커지면, 밸브 막(420)이 열리면서 보충용 전해액(122)이 메인포켓(110) 측으로 이동하게 된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 단방향 벨브가 전해액 이동부(130)로 사용되어 보충용 전해액(122)이 보조포켓(120)에서 메인포켓(110)으로 이동하는 원리를 설명하기 위한 예시도이다.
도 5를 참조하면, 상기 전해액 이동부(130)로 단방향 벨브가 사용된 경우, 밸브 막(420)이 열리면서 보충용 전해액(122)이 보조포켓(120)에서 메인포켓(110)으로 이동하는 원리를 더 쉽게 이해할 수 있다.
도 6는 본 발명의 다른 실시예에 따른 판막 형태의 벨브를 도시한 예시도이다.
도 6의 (a)를 참조하면, 메인포켓(110)과 보조포켓(120)의 내부 압력이 동일하거나 메인포켓(110)의 내부 압력이 더 큰 경우, 판막이 맞붙어 있어 보충용 전해액(122)은 이동할 수 없다. 그러나 도 6의 (b)를 참조하면, 보조포켓(120)이 압력을 받아 보조포켓(120)의 내부 압력이 메인포켓(110)의 내부 압력보다 커지면, 판막이 열리면서 보충용 전해액(122)이 메인포켓(110)측으로 이동하게 된다.
도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 판막 형태의 벨브가 전해액 이동부로 사용되어 보충용 전해액이 보조포켓에서 메인포켓으로 이동하는 원리를 설명하기 위한 예시도이다.
도 7를 참조하면, 상기 전해액 이동부(130)로 판막 형태의 벨브가 사용된 경우, 판막이 열리면서 보충용 전해액(122)이 보조포켓(120)에서 메인포켓(110)으로 이동하는 원리를 더 쉽게 이해할 수 있다.
상기 전해액 이동부(130)는 메인포켓(110)과 보조포켓(120)사이에 2이상 배치될 수 있다. 2이상의 전해액 이동부(130)가 배치될 경우, 단일 전해액 이동부(130)에 비해 더 많은 보충용 전해액(122)을 보다 효율적으로 메인포켓(110)측으로 이동시킬 수 있다. 또한, 2이상의 전해액 이동부(130)가 높이를 달리하여 배치될 경우, 보초포켓(120)내 보충용 전해액(122)이 점차 줄어듬에 따라 단일 전해액 이동부(130)가 배치된 높이보다 아래에 위치하는 보충용 전해액(122)이 이동되지 못하는 비효율성을 개선할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 보조포켓(120)은 메인포켓(110)의 외부면중 상기 전극 조립체(112)의 최외곽에 위치한 단위 셀과 대향되는 면에 부착된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 메인포켓(110)은 내부 가스 압력에 의해 부풀어 오른다. 보통의 파우치 필름(114)은 모서리 부분이 상대적으로 덜 부풀어 오르므로, 상기 전극 조립체(112)의 최외곽에 위치한 단위 셀과 대향되는 면의 파우치 필름(114)이 원래 위치에서 가장 멀리 떨어지게 된다. 즉, 상기 전극 조립체(112)의 최외곽에 위치한 단위 셀과 대향되는 면에 보조포켓(120)을 부착하게 되면, 메인포켓(110)의 내부 가스 압력은 보조포켓(120)에 가장 잘 전달된다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 메인포켓(110)과 상기 보조포켓(120)은 동일한 재질의 파우치 필름(114)으로 이루어진다.
상기 메인포켓(110)과 상기 보조포켓(120)의 파우치 필름(114)은 금속 박막의 상부 표면과 하부 표면이 절연성 폴리머로 라미네이트된 구조를 가진다. 바람직하게, 하부 표면의 폴리머는 열접착성을 가진다. 상기 금속 박막은 외부의 수분, 가스 등이 파우치 필름 내부로 침투하는 것을 방지하며, 파우치의 기계적 강도 향상과 함께 파우치 내에 주입된 화학 물질이 외부로 유출되는 것을 방지한다. 금속 박막은 철, 탄소, 크롬 및 망간의 합금, 철, 크롬 및 니켈의 합금, 알루미늄 또는 그 등가물 중 선택된 어느 하나가 이용될 수 있다. 상기 금속 박막을 철이 함유된 재질로 할 경우에는 기계적 강도가 강해지고, 알루미늄이 함유된 재질로 할 경우에는 유연성이 좋아진다. 본 발명의 특징상 유연성이 좋은 알루미늄 금속 호일이 바람직하다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 동일한 재질의 파우치 필름(114)을 사용할 경우 별도의 보조포켓(120) 재질을 구하기 위한 조치가 필요없으며, 이차전지 제조시 공정이 수월해 질 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 보조포켓(120)은 상기 메인포켓(110)에 열융착에 의해 부착된다. 열융착은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 공지의 기술인바 자세한 설명은 생략한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 보조포켓(120)은 상기 메인포켓(110)에 접착제에 의해 부착된다. 상기 접착제는 보조포켓(120)이 메인포켓(110)에 접합되었을 때 보충용 전해액(122)의 누설을 방지할 수 있을 정도의 접착력을 제공하는 것이라면 특별히 제한하지 않으며, 이러한 조건을 만족하는 접착제의 선택은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가지는 자에게 자명하다.
이하에서는 본 발명의 다른 측면에 따른 전해액 자동 보충이 가능한 이차(600)전지를 개시한다. 단, 앞서 상세하게 설명된 이차전지의 구성(메인포켓(610), 보조포켓(620), 전해액 이동부(630) 및 팩 케이스(640)) 및 보충용 전해액(622)이 보조포켓(620)에서 메인포켓(610)으로 이동하는 원리에 대한 반복적인 설명은 생략하기로 한다.
도 8은 2이상의 단위 세트(640)를 포함하는 이차전지의 일 실시예를 도시한 예시도이다.
도 8을 참조하면, 전해액 자동 보충이 가능한 이차전지(600)는 메인포켓(610), 보조포켓(620) 및 전해액 이동부(630)로 이루어진 2이상의 단위 세트(640), 격막(650) 및 팩 케이스(660)를 포함한다.
상기 2이상의 단위 세트(640)는 격막(650)에 의해 분리된 공간에 각각 배치된다. 이때, 각 단위 세트(640)는 메인포켓(610)이 팽창되었을 때 각 세트의 외면이 격막(650)에 맞닿도록 배치된다. 따라서 앞서 설명한 일 측면에 따른 이차전지의 일 실시예와 동일하게 메인포켓(610)의 팽창으로 인해 보조포켓(620)에 압력이 인가되면 보충용 전해액(622)이 자동으로 보충된다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 전해액의 보충을 통해서 이차전지의 수명 및 성능을 향상 시킬 수 있다. 또한, 전해액을 자동으로 보충하여 전해액 보충에 소모되는 시간 및 비용을 줄일 수 있다. 더욱이, 전해액 이동부가 단방향 밸브인 것을 사용하여 메인포켓내의 전해액 또는 이미 이동한 보충용 전해액이 보조포켓 쪽으로 역침투하는 현상을 방지할 수 있다. 게다가, 보조포켓과 전해액 이동부라는 간단한 구성만으로 전해액을 자동으로 보충할 수 있어 제조 비용 및 시간이 절약된다.
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 : 이차 전지 110 : 파우치형 메인포켓
112 : 전극 조립체 114 : 파우치 필름
120 : 파우치형 보조포켓 122 : 보충용 전해액
130 : 전해액 이동부 140 : 팩 케이스
410 : 하부 캡 415 : 하부 캡 이동부
420 : 밸브 막 430 : 누름부
440 : 상부 캡 445 : 상부 캡 이동부
600 : 이차 전지 610 : 파우치형 메인포켓
620 : 파우치형 보조포켓 622 : 보충용 전해액
630 : 전해액 이동부 640 : 단위 세트
650 : 격막 660 : 팩 케이스

Claims (11)

  1. 양극판, 분리막 및 음극판을 포함하는 단위 셀이 적어도 2개 이상 적층되어 있으며 전해액이 충전된 전극 조립체를 포함하는 파우치형 메인포켓;
    상기 메인포켓의 외부면 중 어느 일면에 부착되며 보충용 전해액을 포함하고 있는 파우치형 보조포켓;
    상기 메인포켓과 상기 보조포켓 사이에 위치하여 상기 보충용 전해액이 상기 메인포켓으로 이동하는 통로를 제공하는 전해액 이동부; 및
    상기 메인포켓, 보조포켓 및 전해액 이동부로 이루어진 단위 세트를 수용하며 상기 메인포켓의 팽창시 상기 보조포켓의 외면이 맞닿는 내벽을 가진 팩 케이스;를 포함하고,
    상기 메인포켓의 팽창시 상기 팩 케이스와 보조포켓이 맞닿아 상기 보조포켓에 압력을 전달하고, 압력을 받은 상기 보조포켓은 상기 보충용 전해액을 상기 전해액 이동부를 통해서 상기 메인포켓으로 배출하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  2. 양극판, 분리막 및 음극판을 포함하는 단위 셀이 적어도 2개 이상 적층되어 있으며 전해액이 충전된 전극 조립체를 포함하는 파우치형 메인포켓;
    상기 메인포켓의 외부면중 어느 일면에 부착되며 보충용 전해액을 포함하고 있는 파우치형 보조포켓;
    상기 메인포켓과 상기 보조포켓 사이에 위치하여 상기 보충용 전해액이 상기 메인포켓으로 이동하는 통로를 제공하는 전해액 이동부; 및
    격막에 의해 분리된 공간에 상기 메인포켓, 보조포켓 및 전해액 이동부로 이루어진 단위 세트를 2이상 수용하며, 상기 메인포켓의 팽창시 상기 보조포켓의 외면이 맞닿도록 상기 격막이 배치된 팩 케이스;를 포함하고,
    상기 메인포켓의 팽창시 상기 격막과 보조포켓이 맞닿아 상기 보조포켓에 압력을 전달하고, 압력을 받은 상기 보조포켓은 상기 보충용 전해액을 상기 전해액 이동부를 통해서 상기 메인포켓으로 배출하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전해액 이동부는 여과막인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 여과막은 조작압력이 2kgf/cm2이상인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 전해액 이동부는 단일막 형태인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전해액 이동부는 상기 보충용 전해액이 보조포켓에서 메인포켓으로만 이동하게 하는 단방향 밸브인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전해액 이동부는 판막 형태인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 보조포켓은 상기 메인포켓의 외부면중 상기 전극 조립체의 최외곽에 위치한 단위 셀과 대향되는 면에 부착된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 메인포켓과 상기 보조포켓은 동일한 재질의 파우치 필름으로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 보조포켓은 상기 메인포켓에 열융착에 의해 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 보조포켓은 상기 메인포켓에 접착제에 의해 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
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