KR101801440B1 - 이차 전지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 1차 전해액 주액 후에 2차로 전해액을 주액 할 수 있는 이차 전지 및 그 이차 전지의 제작 방법에 관한 것이다.
또한 본 발명은 이차 전지의 외부를 형성하며 내부에 전해액을 저장하는 외장재 및 상기 외장재에 마련되어 상기 외장재의 내부에 저장된 전해액의 누출은 차단하고 외부에서 전해액의 투입은 가능하게 하는 노즐 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

이차 전지{SECONDARY BATTERY}

본 발명은 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 1차 전해액 주액 후에 2차로 전해액을 주액 할 수 있는 이차 전지에 관한 것이다.

물질의 물리적 반응이나 화학적 반응을 통해 전기에너지를 생성시켜 외부로 전원을 공급하게 되는 전지(cell, battery)는 각종 전기전자 기기로 둘러싸여 있는 생활환경에 따라, 건물로 공급되는 교류전원을 획득하지 못할 경우나 직류전원이 필요할 경우 사용하게 된다.

이와 같은 전지 중에서 화학적 반응을 이용하는 화학전지인 일차전지와 이차전지가 일반적으로 많이 사용되고 있는데, 일차전지는 건전지로 통칭되는 것으로 소모성 전지이다. 또한, 이차전지는 전류와 물질 사이의 산화환원과정이 다수 반복 가능한 소재를 사용하여 제조되는 재충전식 전지로서, 전류에 의해 소재에 대한 환원반응이 수행되면 전원이 충전되고, 소재에 대한 산화반응이 수행되면 전원이 방전되는데, 이와 같은 충전-방전이 반복적으로 수행되면서 전기가 생성되게 된다.

리튬 2차전지는 전해질 형태에 따라 리튬금속전지, 리튬이온전지, 리튬이차 전지로 나눌 수 있다.

여기서 리튬 이차 전지는 전해질이 고체 또는 젤 형태이기 때문에 불의의 사고로 전지가 파손되어도 전해질이 밖으로 새어 나가지 않아 발화하거나 폭발할 우려가 거의 없어 안정성이 확보되고 에너지 효율이 높다는 장점이 있다.

또한, 견고한 금속 외장을 사용할 필요가 없고, 용도에 따라 다양한 크기와 모양으로 제조할 수 있으며, 3mm이하 두께로 제작이 가능하고 무게도 30%이상 줄일 수 있으며, 대량생산 및 대형전지 제조가 가능하다.

이런 이유로 리튬 이차 전지는 현재 상용화되어 다양한 분야에서 사용되고 있다.

대한민국공개특허공보 제10-2013-0102807호에는 종래의 리튬 2차 전지의 제조방법 및 이의 제조방법에 의해 제조되는 리튬 2차 전지가 공지되어 있다.

이러한 리튬 이차 전지는 패키징(packageing) 공정에서 폴딩(folding) 전지를 파우치(pouch)에 전해액을 주액하여 습윤(wetting) 시킨 뒤에 충방전 활성화에 투입한다.

이때, 리튬 이차 전지의 충방전 과정에서 수분과 함께 형성되는 여러 종류의 카본 가스(carbon gas)가 생성되고, 그 카본 가스를 없애주는 디가싱(degassing) 공정을 거치면서 완제품 전지가 완성된다.

하지만, 현 수준의 디가싱 공정은 습윤이 되지 않은 전해액이 가스와 함께 토출 되는 경우가 발생하고 있고, 습윤 되지 않은 잔존 전해액 량을 정확하게 계측하는 방법에 대해서는 현재 기술이 미비하다.

전지 내부의 적정 수준의 잔존 전해액을 남기는 것은 매우 중요한데 그 이유는 전지의 특성상 많은 충방전 사이클(cycle)을 거치고 난 뒤에도 전지의 용량을 유지하기 위해서는 그때까지 이온 전달 매개체의 역할을 할 수 있는 전해액이 필요하기 때문이다.

따라서 디가싱 공정 이후에도 추가로 전지에 전해액을 주액 할 수 있는 방법의 개발이 필요하다.

따라서 본 발명은 위와 같은 필요성에 의해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 디가싱 공정 이후에도 추가로 전지에 전해액을 주액 할 수 있게 하는 이차 전지를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 이차 전지는 이차 전지의 외부를 형성하며 내부에 전해액을 저장하는 외장재 및 상기 외장재에 마련되어 상기 외장재의 내부에 저장된 전해액의 누출은 차단하고 외부에서 전해액의 투입은 가능하게 하는 노즐 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 노즐 부재는 상기 외장재를 관통하게 마련되며, 상기 외장재의 내부와 외부를 연통하는 유로가 형성되는 몸체부 및 상기 유로에 마련되어 상기 외장재 내부에 저장된 전해액이 상기 유로를 통해 상기 외장재 외부로 유출되는 것은 차단하고 상기 외장재 외부에서 상기 유로를 통해 상기 외장재 내부로 전해액을 투입하는 것은 가능하게 하는 밸브부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 밸브부는 상기 몸체부의 내주면에 나사 결합되며, 상기 유로의 외측에서 내측으로 관통되는 관통홀이 형성되는 지지대와 상기 관통홀 내에서 길이방향으로 직선 이동 가능하게 마련되는 핀 스위치부와 상기 관통홀 내에 마련되며, 상기 핀 스위치부에 복원력을 제공하는 탄성부와 상기 핀 스위치부의 단부에 마련되며, 상기 핀 스위치부가 복원되었을 시 상기 관통홀을 실링하는 실링부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 디가싱 이후에 전해액을 추가로 투입할 수 있게 하여 전지의 잔존 전해액 량을 조절할 수 있게 함에 따라 전지의 사이클(cycle) 성능을 보장하게 하는 효과가 있다.

또한, 한 방향의 유동만을 허용하는 구조의 노즐을 채택함으로써, 필요 시 전해액의 공급은 가능하게 하되, 저장된 전해액이 의도하지 않게 누설되는 현상은 차단하는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 노즐 부재를 확대하여 주요부를 도시한 확대도이다.
도 3은 도 2의 작동을 보인 사용상태도이다.

이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 이차 전지의 외부를 형성하며 내부에 전해액을 저장하는 외장재(10) 및 상기 외장재(10)에 마련되어 상기 외장재(10)의 내부에 저장된 전해액의 누출은 차단하고 외부에서 전해액의 투입은 가능하게 하는 노즐 부재(20)를 포함한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 노즐 부재를 확대하여 주요부를 도시한 확대도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 노즐 부재(20)는 상기 외장재(10)를 관통한 상태로 상기 외장재(10)에 설치되는 몸체부(21)를 포함한다.

그리고 상기 몸체부(21)는 상기 외장재(10)의 내부와 외부를 연통하도록 중공되는 유로(21a)가 형성된다.

또한, 상기 노즐부재(20)는 상기 유로(21a)에 마련되어 상기 외장재(10) 내부에 저장된 전해액이 상기 유로(21a)를 통해 상기 외장재(10) 외부로 유출되는 것은 차단하고 상기 외장재(10) 외부에서 상기 유로(21a)를 통해 상기 외장재(10) 내부로 전해액을 투입하는 것은 가능하게 하는 밸브부(23)를 포함한다.

상기 밸브부(23)는 상기 몸체부(21)의 내주면에 나사 결합되며, 상기 유로(21a)의 외측에서 내측으로 관통되는 관통홀(23b)이 형성되는 지지대(23a)를 포함한다.

여기서 상기 지지대(23a)의 외측부에는 외측 관통홀(23f)이 형성되어 외부의 전해액이 상기 관통홀(23b)을 통해 상기 외장재(10)의 내부로 투입될 수 있게 하는 것이 좋다.

그리고 상기 노즐부재(20)는 상기 관통홀(23b) 내에서 길이방향으로 직선 이동 가능하게 마련되는 핀 스위치부(23d)를 포함한다.

또한, 상기 노즐부재(20)는 상기 관통홀(23b) 내에 고정 결합되어 상기 핀 스위치부(23d)에 복원력을 제공하는 탄성부(23c)를 포함한다.

여기서 상기 탄성부(23c)는 용수철 스프링, 판 스프링 등일 수 있다.

또한, 상기 핀 스위치부(23d)의 단부에 마련되며, 상기 핀 스위치부(23d)가 도 2를 참조하여 본래 위치에 있을 시 상기 관통홀(23b)을 폐쇄하여 실링하는 실링부(23e)를 포함한다.

도 3은 도 2의 작동을 보인 사용상태도이다.

도 3을 참조하여, 본 발명에 따른 이차 전지의 노즐부재(20)는 평상시에는 상기 실링부(23e)가 상기 관통홀(23b)을 막아 전해액이 상기 외장재(10)의 내부에서 외부로 유출되지 못하게 하는데, 상기 외장재(10)의 내부에 전해액을 보충할 필요가 있을 시에는 외부에서 작업자 등이 상기 핀 스위치부(23d)에 압력을 가하면 상기 핀 스위치부(23d)가 내측으로 직선 이동하게 되어 상기 관통홀(23b)이 개방된다.

이때, 상기 관통홀(23b)을 통해 외부에서 전해액을 상기 외장재(10)의 내부로 투입할 수 있다.

그리고 상기 핀 스위치부(23d)에 가해지는 외부 압력이 제거되면 상기 탄성부(23c)에 의해 상기 핀 스위치부(23d)가 본래 위치로 복원되고 상기 관통홀(23b)은 상기 실링부(23e)에 의해 실링되도록 폐쇄된다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 이차 전지는, 디가싱 이후에 전해액을 추가로 투입할 수 있게 하여 전지의 잔존 전해액 량을 조절할 수 있게 함에 따라 전지의 사이클(cycle) 성능을 보장하게 하는 효과가 있고, 한 방향의 유동만을 허용하는 구조의 노즐을 채택함으로써, 필요 시 전해액의 공급은 가능하게 하되, 저장된 전해액이 의도하지 않게 누설되는 현상은 차단하는 장점이 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 이차 전지을 예시된 도면을 참고하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

10: 외장재
20: 노즐 부재
21: 몸체부
21a: 유로
23: 밸브부
23a: 지지대
23b: 관통홀
23c: 탄성부
23d: 핀 스위치부
23e: 실링부
23f: 외측 관통홀

Claims (3)

1. 이차 전지의 외부를 형성하며 내부에 전해액을 저장하는 외장재(10);
   상기 외장재(10)를 관통하게 마련되며, 상기 외장재(10)의 내부와 외부를 연통하는 유로(21a)가 형성되는 몸체부(21);
   상기 몸체부(21)의 내주면에 나사 결합되며, 상기 유로(21a)의 외측에서 내측으로 관통되는 관통홀(23b)이 형성되는 지지대(23a);
   상기 관통홀(23b) 내에서 길이방향으로 직선 이동 가능하게 마련되고, 상기 관통홀(23b)의 외측으로 돌출된 외측 단부에 압력이 가해지면 상기 외장재(10) 내측으로 직선 이동하는 핀 스위치부(23d);
   상기 관통홀(23b) 내에 마련되며, 상기 핀 스위치부(23d)에 복원력을 제공하는 탄성부(23c); 및
   상기 핀 스위치부(23d)의 내측 단부에 마련되며, 상기 핀 스위치부(23d)가 상기 외장재(10) 내측으로 직선 이동하면 상기 관통홀(23b)을 개방하고, 상기 압력이 제거되면 상기 탄성부(23c)에 의해 상기 핀 스위치부(23d)가 복원되면서 상기 관통홀(23b)을 막아 실링하는 실링부(23e); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
   
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