KR102222114B1 - 이차전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명에는 이차전지가 개시된다. 상기 이차전지는, 전극 조립체와, 전극 조립체를 개재하여 서로 마주하는 방향으로 결합되는 제1, 제2 외장재와, 제1, 제2 외장재 사이에서 전극 조립체를 둘러싸서 밀봉시키는 가스켓으로, 가스켓의 외 표면 중 적어도 일부는 금속 표면을 포함하는 가스켓을 포함한다.
본 발명에 의하면, 전극 조립체의 밀봉을 위한 것으로, 외부 유해 물질을 효과적으로 차단할 수 있는 가스켓을 갖춘 이차전지가 제공된다.

Description

이차전지{Secondary battery}
본 발명은 이차전지에 관한 것이다.
통상적으로 이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리, 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 이차 전지는 모바일 기기, 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 전기 자전거, 무정전 전원공급장치(uninterruptible power supply) 등의 에너지원으로 사용되며, 적용되는 외부기기의 종류에 따라 단일 전지의 형태로 사용되기도 하고, 다수의 전지들을 연결하여 하나의 단위로 묶은 팩 형태로 사용되기도 한다.
휴대폰과 같은 소형 모바일 기기는 단일 전지의 출력과 용량으로 소정시간 동안 작동이 가능하지만, 전력소모가 많은 전기 자동차, 하이브리드 자동차와 같이 장시간 구동, 고전력 구동이 필요한 경우에는 출력 및 용량의 문제로 다수의 전지를 포함하는 팩 형태가 선호되며, 내장된 전지의 개수에 따라 출력전압이나 출력전류를 높일 수 있다.
이러한 이차전지는 외부 유해 물질의 침투에 따라 충, 방전 특성이 열화되는 문제가 있다. 외부 유해 물질의 침투를 억제하기 위해서는 실링부의 폭을 증대해야 하는데, 이 경우 이차전지의 에너지 밀도가 떨어지는 문제가 있다.
본 발명의 일 실시형태는 전극 조립체의 밀봉을 위한 것으로, 외부 유해 물질을 효과적으로 차단할 수 있는 가스켓을 갖춘 이차전지를 포함한다.
상기와 같은 과제 및 그 밖의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 이차전지는,
전극 조립체; 및
상기 전극 조립체를 개재하여 서로 마주하는 방향으로 결합되는 제1, 제2 외장재; 및
상기 제1, 제2 외장재 사이에서 상기 전극 조립체를 둘러싸서 밀봉시키는 가스켓을 포함하되, 상기 가스켓의 외 표면 중 적어도 일부는 금속 표면을 포함한다.
예를 들어, 상기 가스켓의 외 표면은 상기 전극 조립체와 마주하는 내 표면과 반대되는 면을 포함한다.
예를 들어, 상기 가스켓은 금속 소재와 폴리머 소재를 포함한다.
예를 들어, 상기 가스켓은,
상하 방향을 따라 적층된 제1, 제2 금속층과 상기 제1, 제2 금속층 사이에 개재된 폴리머층; 및
상기 제1, 제2 금속층과 폴리머층의 적층체 측면을 덮는 제3 금속층을 포함한다.
예를 들어, 상기 가스켓은, 상기 제1 내지 제3 금속층을 전체적으로 둘러싸는 제4 금속층을 더 포함한다.
예를 들어, 상기 제4 금속층은 솔더층을 포함한다.
예를 들어, 상기 가스켓은,
상하 방향을 따라 적층된 제1, 제2 금속층; 및
상기 제1, 제2 금속층 사이에 나란하게 개재된 것으로, 내측 위치의 폴리머층과 외측 위치에서 상기 폴리머층의 측면을 덮는 제3 금속층을 포함한다.
예를 들어, 상기 가스켓은, 상기 제1, 제2 금속층의 하면 및 상면에 형성된 제4 금속층을 더 포함한다.
예를 들어, 상기 제4 금속층은 솔더층을 포함한다.
예를 들어, 상기 가스켓은,
기저 금속층;
상기 기저 금속층의 하면에 나란하게 형성된 것으로, 내측 위치의 제1 폴리머층과, 외측 위치에서 상기 제1 폴리머층 측면을 덮는 제1 금속층; 및
상기 기저 금속층의 상면에 나란하게 형성된 것으로, 내측 위치의 제2 폴리머층과, 외측 위치에서 상기 제2 폴리머층 측면을 덮는 제2 금속층;을 포함한다.
예를 들어, 상기 가스켓은, 상기 제1 금속층의 하면 및 제2 금속층의 상면에 형성된 제4 금속층을 더 포함한다.
예를 들어, 상기 제4 금속층은 상기 제1 폴리머층의 하면 및 제2 폴리머층의 상면에는 형성되지 않는다.
예를 들어, 상기 제4 금속층은 솔더층을 포함한다.
예를 들어, 상기 가스켓은,
상하 방향을 따라 적층된 제1, 제2 금속층과 상기 제1, 제2 금속층 사이에 개재된 폴리머층; 및
상기 제1, 제2 금속층과 폴리머층의 적층체를 관통하도록 형성된 공동 내에 충진된 제3 금속층을 포함한다.
예를 들어, 상기 공동은 홀을 포함한다.
예를 들어, 상기 공동은 상기 가스켓의 연장 방향을 따라 형성된 다수의 홀을 포함한다.
예를 들어, 상기 공동은 상기 가스켓의 연장 방향을 따라 연장된 채널을 포함한다.
예를 들어, 상기 가스켓은,
상기 제3 금속층을 가로질러 제1, 제2 금속층을 덮도록 형성된 커버층을 더 포함한다.
예를 들어, 상기 커버층은 솔더층을 포함한다.
본 발명에 의하면, 전극 조립체의 밀봉을 위한 가스켓의 외 표면을 금속 표면으로 형성함으로써 외부로부터의 유해 성분의 침투를 저지할 수 있고, 전극 조립체 및 내부 전해질의 변질을 억제함으로써 충, 방전 특성이 유지될 수 있는 이차전지를 제공한다.
본 발명에 의하면, 외부 유해 물질의 침투를 효과적으로 억제할 수 있는 가스켓을 갖춤으로써 가스켓의 폭을 줄일 수 있고, 동일한 외형 사이즈 대비하여 충, 방전 동작을 수행하는 전극 조립체의 밀도를 높일 수 있고 이차전지의 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다.
도 1에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 이차전지의 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 2에는 도 1에 도시된 전극 조립체의 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 3에는 도 1에 도시된 이차전지의 또 다른 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 4에는 도 1에 도시된 이차전지의 일부 구성에 대한 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 5 및 도 6에는 도 4의 A-A 선을 따라 취한 단면도들이 도시되어 있다.
도 7에는 도 5의 변형된 실시형태에 따른 가스켓의 단면도가 도시되어 있다.
도 8에는 도 5의 변형된 실시형태에 따른 가스켓의 단면도가 도시되어 있다.
도 9에는 도 5의 변형된 실시형태에 따른 가스켓의 단면도가 도시되어 있다.
도 10에는 도 5의 변형된 실시형태에 따른 가스켓의 단면도가 도시되어 있다.
도 11에는 도 5의 변형된 실시형태에 따른 가스켓의 단면도가 도시되어 있다.
도 12에는 도 5의 변형된 실시형태에 따른 가스켓의 단면도가 도시되어 있다.
도 13에는 도 12에 도시된 공동을 보여주는 사시도가 도시되어 있다.
도 14에는 도 13의 변형된 실시형태에 따른 가스켓의 사시도가 도시되어 있다.
도 15에는 도 5의 변형된 실시형태에 따른 가스켓의 단면도가 도시되어 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시형태에 관한 이차전지에 대해 설명하기로 한다.
도 1에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 이차전지의 분해 사시도가 도시되어 있다. 도 2에는 도 1에 도시된 전극 조립체의 분해 사시도가 도시되어 있다. 도 3에는 도 1에 도시된 이차전지의 또 다른 분해 사시도가 도시되어 있다. 도 4에는 도 1에 도시된 이차전지의 일부 구성에 대한 분해 사시도가 도시되어 있다.
상기 이차전지는 전극 조립체(1)와, 상기 전극 조립체(1)를 사이에 개재하여 서로 마주하는 방향으로 조립되는 제1, 제2 외장재(81,82)와, 상기 제1, 제2 외장재(81,82) 사이에서 상기 전극 조립체(1)를 둘러싸도록 형성되어 전극 조립체(1)를 밀봉하기 위한 가스켓(50)을 포함할 수 있다.
상기 제1, 제2 외장재(81,82)중 적어도 하나 이상의 외장재는 금속 성분을 포함할 수 있고 추가로 탄소 물질을 포함할 수 있다. 상기 금속 성분은 Fe, Al, Ni, Cu 중 하나 이상의 성분을 포함 할 수 있다. 상기 탄소 물질은 흑연, 카본 블랙, 그라핀, 탄소나노섬유, 탄소나노튜브 또는 탄소(C)를 포함하는 화합물일 수 있다.
상기 제1, 제2 외장재(81,82)중 적어도 하나 이상의 외장재가 탄소물질을 포함함으로써 외장재의 색은 회색 또는 검정색으로 나타날 수 있다.
상기 제1, 제2 외장재(81,82)중 적어도 하나 이상의 외장재가 회색 또는 검정색을 띔으로써 부착물 또는 표면에 표기된 문자 또는 표면에 표기된 부호에 대한 식별이 용이하고, 전지 본체와 금속 재질의 전극 탭 간의 식별이 용이할 수 있다.
상기 전극 조립체(1)는 서로 다른 극성을 갖는 제1, 제2 전극판(10,20) 및 상기 제1, 제2 전극판(10,20) 사이에 개재되는 세퍼레이터(30)를 포함할 수 있다. 상기 전극 조립체(1)는 시트 형태의 제1, 제2 전극판(10,20)과 이들 사이의 세퍼레이터(30)가 적층된 스택 타입으로 마련될 수 있다. 상기 제1, 제2 전극판(10,20) 및 이들 사이의 세퍼레이터(30)는 적층 개수에 따라 출력 성능이 달라질 수 있으며, 요구되는 출력 성능에 따라 제1, 제2 전극판(10,20)의 적층 개수는 증감될 수 있다. 한편, 본 발명의 기술적 범위는 스택 타입의 전극 조립체(1)에 한정되지 않으며, 예를 들어, 상기 전극 조립체(1)는 세퍼레이터(30)를 개재한 제1, 제2 전극판(10,20)이 롤 형태로 권취된 젤리 롤 타입으로 형성될 수도 있다.
상기 전극 조립체(1)는 제1, 제2 전극판(10,20)으로부터 인출되는 제1, 제2 전극 탭(11,21)을 포함할 수 있다. 상기 제1, 제2 전극 탭(11,21)은 각각 제1, 제2 전극판(10,20)으로부터 인출될 수 있으며, 예를 들어, 상기 제1, 제2 외장재(81,82)와 가스켓(50) 사이를 통하여 외부로 인출될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전극 탭(11)은 제1 외장재(81)와 가스켓(50) 사이를 통하여 외부로 인출될 수 있고, 상기 제2 전극 탭(21)은 제2 외장재(82)와 가스켓(50) 사이를 통하여 외부로 인출될 수 있다.
상기 제1, 제2 외장재(81,82)는 가스켓(50)을 개재하여 서로 마주하는 방향으로 결합될 수 있다. 상기 제1, 제2 외장재(81,82)는 가스켓(50)과 함께 상기 전극 조립체(1)의 수용 공간(G)을 제공할 수 있다. 상기 제1, 제2 외장재(81,82)는 폴리머 소재로 형성될 수 있다.
상기 가스켓(50)은 상기 제1, 제2 외장재(81,82) 사이에서 전극 조립체(1)를 둘러싸며 전극 조립체(1)를 밀봉할 수 있다. 상기 가스켓(50)은 전극 조립체(1)와 마주하는 내 표면(50S2)과 상기 내 표면(50S2)과 반대되는 외 표면(50S1)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 가스켓(50)은 전극 조립체(1)의 수용 공간(G)과 마주하는 내 표면(50S2)을 포함할 수 있고, 상기 내 표면(50S2)과 반대되는 외 표면(50S1)을 포함할 수 있다. 상기 가스켓(50)의 외 표면(50S1)은 이차전지의 외부(E)와 마주할 수 있다. 상기 가스켓(50)의 외 표면(50S1) 중에서 적어도 일부는 금속 표면을 포함할 수 있다. 상기 가스켓(50)의 외부를 금속 표면으로 둘러쌈으로써 수분의 침투를 저지할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 가스켓(50)은 금속 소재와 폴리머 소재를 포함할 수 있다. 상기 가스켓(50)이 금속 소재를 포함함으로써 가스켓(50) 내부로의 수분 침투를 억제할 수 있고, 상기 가스켓(50)이 폴리머 소재를 포함함으로써 플렉서블 이차전지에 유리한 구조가 제공될 수 있다. 이에 대해 구체적인 기술적 사항은 후술하기로 한다.
도 5 및 도 6에는 도 4의 A-A 선을 따라 취한 단면도가 도시되어 있다.
도면들을 참조하면, 상기 가스켓(50)은 금속 표면을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 가스켓(50)의 외 표면(50S1)은 금속 표면으로 형성될 수 있다. 이렇게 가스켓(50)의 외 표면(50S1)에 형성된 금속 표면은 가스켓(50)의 내투습 특성을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 가스켓(50) 내부에 수용된 전극 조립체(1)를 보호하기 위해서는, 외부(E)로부터 침투되는 유해 성분으로서 수분의 침투를 차단하는 것이 필요하다. 이때, 상기 금속 표면으로 둘러싸인 가스켓(50)은 가스켓(50)을 관통하는 침투 경로를 차단할 수 있고, 상기 가스켓(50)과 제1, 제2 외장재(81,82) 사이의 침투 경로를 차단함으로써 외부 수분이 전극 조립체(1) 또는 전해질과 접촉하여 변질되는 것을 방지할 수 있다.
상기 가스켓(50)은 제1, 제2 금속층(51,52)과, 상기 제1, 제2 금속층(51,52) 사이에 개재된 폴리머층(55)을 포함할 수 있다. 상기 제1, 제2 금속층(51,52)은 전극 조립체(1)의 수용 공간(G) 내로 침입하려는 수분의 침투(P)를 차단할 수 있다. 외부 수분의 침투 경로는 상기 제1, 제2 금속층(51,52)에 의해 차단될 수 있고, 이로써 이차전지의 내투습 특성이 향상될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1, 제2 금속층(51,52)은, 구리, 알루미늄, EGI(Electrolytic Galvanized Iron) 등으로 형성될 수 있다.
상기 제1, 제2 금속층(51,52) 사이에는 폴리머층(55)이 개재될 수 있다. 상기 폴리머층(55)은 제1, 제2 금속층(51,52) 사이에 개재되어 유연성을 제공할 수 있다. 상기 폴리머층(55)은 플렉서블 이차전지에 유리한 구조를 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 이차전지는 세트 기기의 형상에 따라 굽힘이나 벤딩, 휨과 같은 성형 가공이 수행된 후, 세트 기기에 장착될 수 있다. 이러한 플렉서블 이차전지에서, 상기 폴리머층(55)은 성형 가공을 추종하여 용이하게 변형되면서도, 변형에도 불구하고 손상이 억제되기에 충분한 가요성을 제공할 수 있다. 한편, 상기 제1, 제2 금속층(51,52)과 폴리머층(55) 사이에는 접착층(미도시)이 개재될 수 있다. 상기 접착층(미도시)은 제1, 제2 금속층(51,52)과 폴리머층(55) 사이의 결합을 매개할 수 있다.
상기 제1, 제2 금속층(51,52)과 폴리머층(55)의 적층체의 측면에는 제3 금속층(53)이 형성될 수 있다. 다시 말하면, 상기 가스켓(50)의 외 표면(50S1)에는 제3 금속층(53)이 형성될 수 있다. 상기 제3 금속층(53)은 제1, 제2 금속층(51,52)과 폴리머층(55) 사이의 계면을 덮고 폴리머층(55)의 측면을 덮을 수 있다. 이에 따라, 상기 제3 금속층(53)은 제1, 제2 금속층(51,52)과 폴리머층(55) 사이의 계면이나 폴리머층(55)을 통하여 침입하려는 수분의 침투(P)를 차단할 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 금속층(53)은 도금층으로 형성될 수 있다. 다만, 본 발명의 기술적 범위는 이에 한정되지 않고, 상기 제3 금속층(53)은 수분 침투를 저지하기 위해 금속 성분으로 형성되는 한도에는, 도금, 솔더링, 페이스트 도포, 디스펜싱, 증착 등의 다양한 방식으로 형성될 수 있다.
상기 가스켓(50)의 상하 양면에는 제1, 제2 금속층(51,52)이 형성되고 가스켓의 외 표면(50S1)에는 제3 금속층(53)이 형성된다. 본 발명의 일 실시형태에서 상기 가스켓(50)의 외 표면(50S1)을 포함하는 가스켓(50)의 표면 전체는 금속 표면으로 형성될 수 있다. 상기 가스켓(50)의 형성에 관하여, 폴리머층(53)의 상하 양면으로 제1, 제2 금속층(51,52)을 배치하고 접착층(미도시)을 이용하여 이들을 결합시킨 후, 폴리머층(55)의 상하 양면으로 제1, 제2 금속층(51,52)이 배치된 적층체의 측면에 대해, 금속 도금을 수행하여 제3 금속층(53)을 형성할 수 있다. 이렇게 형성된 가스켓(50)은 상하 양면으로는 제1, 제2 금속층(51,52)이 형성되고, 외 표면(50S1)으로는 제3 금속층(53)이 형성됨으로써, 가스켓(50)의 모든 표면이 금속 표면으로 형성될 수 있다.
도 7에는 도 5의 변형된 실시형태에 따른 가스켓의 단면도가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 상기 가스켓(50`)은 폴리머층(55)의 상하 양면에 적층된 제1, 제2 금속층(51,52)과, 제1, 제2 금속층(51,52)과 폴리머층(55)의 적층체 측면에 형성된 제3 금속층(53)을 포함하고, 상기 제1 내지 제3 금속층(51,52,53)의 표면을 전체적으로 둘러싸는 제4 금속층(54)을 포함할 수 있다. 상기 제4 금속층(54)은 가스켓(50`)의 외 표면(50S1)을 형성하는 금속 표면을 제공할 수 있다.
상기 제4 금속층(54)은, 제1 내지 제3 금속층(51,52,53)에 중첩적으로 형성되어 수분의 침투를 더욱 효과적으로 저지할 수 있다. 또한, 상기 제4 금속층(54)은 단일 금속층을 이용하여 가스켓(50`)의 표면 전체를 형성함으로써, 제1 내지 제3 금속층(51,52,53) 사이의 단절된 틈새를 통한 수분의 침투를 효과적으로 억제할 수 있다. 상기 제4 금속층(54)은 솔더층을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 납땜이나 비스무스 계열의 금속으로 형성될 수 있다.
상기 제4 금속층(54)은 수분의 침투를 억제하는 이외에, 가스켓(50`)과 제1, 제2 외장재(81,82) 간의 결합을 매개할 수 있다. 예를 들어, 상기 제4 금속층(54)은, 가스켓(50`)과 그 상하로 형성된 제1, 제2 외장재(81,82) 사이에 개재되어 이들 간의 결합을 매개할 수 있다.
도 8에는 도 5의 변형된 실시형태에 따른 가스켓의 단면도가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 상기 가스켓(150)은 폴리머층(155)의 상하 양면으로 적층된 제1, 제2 금속층(151,152)과, 상기 폴리머층(155)의 측면에 형성된 제3 금속층(153)을 포함할 수 있다. 다시 말하면, 상기 제1, 제2 금속층(151,152) 사이로는 서로 나란하게 배치되는 것으로, 내측 위치의 폴리머층(155)과, 외측 위치에서 상기 폴리머층(155)의 측면을 덮는 제3 금속층(153)이 개재될 수 있다. 상기 제3 금속층(153)은 상대적으로 투습에 취약한 폴리머층(155) 외곽에 배치되어 폴리머층(155)을 통한 투습을 억제할 수 있다.
이렇게 형성된 가스켓(150)은 상하 양면으로는 제1, 제2 금속층(151,152)이 형성되고, 폴리머층(155)의 측면으로는 제3 금속층(153)이 형성됨으로써, 가스켓(150)의 외 표면(150S1)이 금속 표면으로 형성될 수 있다. 한편, 도 8에서 미설명된 도면 부호 150S2는 전극 조립체(1)의 수용 공간(G)과 마주하는 내 표면(150S2)을 나타낸다.
도 9에는 도 5의 변형된 실시형태에 따른 가스켓의 단면도가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 상기 가스켓(150`)은 폴리머층(155)의 상하 양면으로 적층된 제1, 제2 금속층(151,152)과, 상기 폴리머층(155)의 측면에 형성된 제3 금속층(153)을 포함하고, 상기 제1, 제2 금속층(151,152)의 하면 및 상면에 덧대어 형성된 제4 금속층(154)을 포함할 수 있다.
상기 제4 금속층(154)은, 제1, 제2 금속층(151,152)에 중첩적으로 형성되어 수분의 침투를 효과적으로 저지할 수 있다. 예를 들어, 상기 제4 금속층(154)은 상대적으로 수분에 취약한 폴리머층(155)을 제1, 제2 금속층(151,152)과 함께 이중으로 덮어줌으로써 수분의 침투를 효과적으로 억제할 수 있다. 상기 제4 금속층(154)은 솔더층을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 납땜이나 비스무스 계열의 금속으로 형성될 수 있다.
상기 제4 금속층(154)은 수분의 침투를 억제하는 이외에, 가스켓(150`)과 제1, 제2 외장재(181,182) 간의 결합을 매개할 수 있다. 예를 들어, 상기 제4 금속층(154)은, 가스켓(150`)과 그 상하로 형성된 제1, 제2 외장재(181,182) 사이에 개재되어 이들 간의 결합을 매개할 수 있다.
도 10에는 도 5의 변형된 실시형태에 따른 가스켓의 단면도가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 상기 가스켓(250)은 기저 금속층(255)의 상하 양면으로 적층된 제1, 제2 폴리머층(261,262)과, 상기 제1, 제2 폴리머층(261,262)의 측면에 형성된 제1, 제2 금속층(251,252)을 포함할 수 있다. 다시 말하면, 상기 기저 금속층(255)의 하면에는 서로 나란하게 형성되는 것으로, 내측 위치의 제1 폴리머층(261)과 외측 위치에서 상기 제1 폴리머층(261) 측면을 덮는 제1 금속층(251)이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 기저 금속층(255)의 상면에는 서로 나란하게 형성되는 것으로, 내측 위치의 제2 폴리머층(262)과 외측 위치에서 상기 제2 폴리머층(262) 측면을 덮는 제2 금속층(252)이 형성될 수 있다.
상기 제1, 제2 폴리머층(261,262)은 플렉서블 이차전지에 유리한 구조를 제공할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 이차전지는 세트 기기의 형상에 따라 굽힘이나 벤딩, 휨과 같은 성형 가공이 수행된 후, 세트 기기에 탑재될 수 있다. 이러한 플렉서블 이차전지에서 상기 폴리머층(261,262)은 성형 가공에 추종하여 용이하게 변형되면서도, 변형에도 불구하고 손상이 억제되기에 충분한 가요성을 제공할 수 있다.
상기 제1, 제2 폴리머층(261,262) 측면에는 제1, 제2 금속층(251,252)이 형성된다. 상기 제1, 제2 금속층(251,252)은 상대적으로 투습에 취약한 제1, 제2 폴리머층(261,262) 외곽에 배치되어 제1, 제2 폴리머층(261,262)을 통한 투습을 억제할 수 있다. 이렇게 형성된 가스켓(250)은 외 표면(250S1)이 금속 표면으로 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 가스켓(250)의 외 표면(250S1)으로는 기저 금속층(255)의 상하 양면에 제1, 제2 금속층(251,252)이 형성되며, 이렇게 가스켓(250)의 외 표면(250S1) 전체는 금속 표면으로 형성될 수 있다. 한편, 가스켓(250)의 내 표면(250S1)으로는 제1, 제2 폴리머층(261,262)이 노출될 수 있으나, 직접 수분의 침투를 받지 않기 때문에, 제1, 제2 폴리머층(261,262)의 노출이 수분의 침투로 이어지지 않는다.
도 11에는 도 5의 변형된 실시형태에 따른 가스켓의 단면도가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 상기 가스켓(250`)은 기저 금속층(255)의 상하 양면으로 적층된 제1, 제2 폴리머층(261,262)과, 상기 제1, 제2 폴리머층(261,262)의 측면에 형성된 제1, 제2 금속층(251,252)을 포함하고, 상기 제1, 제2 금속층(251,252)의 하면 및 상면에 덧대어 형성된 제3 금속층(253)을 포함할 수 있다.
상기 제3 금속층(253)은, 제1, 제2 금속층(251,252) 위에 중첩적으로 형성되어 수분의 침투를 효과적으로 저지할 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 금속층(253)은 제1 금속층(251)의 하면이나 제2 금속층(252)의 상면을 타고 제1, 제2 폴리머층(261,262)으로 유입될 수 있는 수분의 침투를 억제할 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 금속층(253)은 솔더층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 금속층(253)은 납땜이나 비스무스 계열의 금속을 포함할 수 있다.
상기 가스켓(250`)의 외 표면(250S1)으로는 기저 금속층(255)의 상하 양면에 제1, 제2 금속층(251,252)이 형성되며, 제1, 제2 금속층(251,252)의 하면 및 상면으로는 제3 금속층(253)이 형성될 수 있다. 이렇게 가스켓(250`)의 외 표면(250S1) 전체는 금속 표면으로 형성될 수 있다.
상기 제3 금속층(253)은 수분의 침투를 억제하는 이외에, 가스켓(250`)과 제1, 제2 외장재(81,82) 간의 결합을 매개할 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 금속층(253)은, 가스켓(250`)과 그 상하로 형성된 제1, 제2 외장재(81,82) 사이에 개재되어 이들 간의 결합을 매개할 수 있다.
상기 제1, 제2 폴리머층(261,262)은 플렉서블 이차전지에 유리한 구조를 제공할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 이차전지는 세트 기기의 형상에 따라 굽힘이나 벤딩, 휨과 같은 성형 가공이 수행된 후, 세트 기기에 탑재될 수 있다. 이러한 플렉서블 이차전지에서 상기 폴리머층(261,262)은 성형 가공에 추종하여 용이하게 변형되면서도, 변형에도 불구하고 손상이 억제되기에 충분한 가요성을 제공할 수 있다.
상기 제1, 제2 폴리머층(261,262)은, 제3 금속층(253)의 형성 위치를 정의해줄 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 금속층(253)은 솔더층으로 형성될 수 있으며, 상기 제1, 제2 폴리머층(261,262)은 솔더링 소재의 흐름을 방지할 수 있고, 솔더링 소재가 묻지 않도록 함으로써, 제3 금속층(253)의 형성 위치를 정의해줄 수 있다. 이런 의미에서, 상기 제3 금속층(253)은 제1 폴리머층(261)의 하면이나 제2 폴리머층(262)의 상면에는 형성되지 않는다. 예를 들어, 상기 제3 금속층(253)은 솔더층으로 형성될 수 있고, 솔더층의 소재의 특성상 폴리머 소재와의 젖음성이 좋지 않기 때문에 제1, 제2 폴리머층(261,262) 위로 형성되지 않는다.
도 12에는 도 5의 변형된 실시형태에 따른 가스켓의 단면도가 도시되어 있다. 도 13에는 도 12에 도시된 공동을 보여주는 사시도가 도시되어 있다.
도면들을 참조하면, 상기 가스켓(350)은 폴리머층(355)의 상하 양면으로 적층된 제1, 제2 금속층(351,352)과, 상기 폴리머층(355)과 제1, 제2 금속층(351,352)의 적층체에 형성된 공동(C) 내에 충진된 제3 금속층(353)을 포함할 수 있다.
상기 공동(C)이란 폴리머층(355)과, 제1, 제2 금속층(351,352)이 배제된 공백을 의미하고, 상기 공동(C)은 구체적인 형태에 따라 홀이나 채널의 형태를 띨 수 있다. 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 공동(C)은 상기 가스켓(350)의 연장 방향을 따라 다수로 형성된 홀을 포함할 수 있다. 상기 공동(C)은 다수의 열을 이루어 배열될 수 있으며, 수분의 침투를 효과적으로 억제하기 위해 서로 엇갈리는 위치에 교번되는 패턴으로 형성될 수 있다. 후술하는 바와 같이, 상기 공동(C)은, 가스켓(350)의 연장 방향을 따라 연장된 채널을 포함할 수도 있다.
상기 공동(C)은 제1, 제2 금속층(351,352) 사이에 개재된 폴리머층(355)을 관통하도록 형성되며, 상대적으로 수분의 침투에 취약한 폴리머층(355)을 타고 유입되는 수분의 침투를 억제하기 위해 폴리머층(355)을 관통하도록 형성된 공동(C) 내에 제3 금속층(353)이 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제3 금속층(353)은, 제1, 제2 금속층(351,352) 및 폴리머층(355)을 포함하는 적층체를 관통하도록 형성된 공동(C) 내에 충진될 수 있다. 이렇게 적층체를 관통하도록 형성된 제3 금속층(353)은, 폴리머층(355)이나 폴리머층(355)과 제1, 제2 금속층(351,352) 간의 계면을 타고 유입될 수 있는 수분의 침투를 효과적으로 저지할 수 있다. 상기 공동(C)은, 상기 제1, 제2 금속층(351,352) 및 폴리머층(355)을 포함하는 적층체에 대해, 레이저 가공을 수행함으로써 형성될 수 있다.
상기 가스켓(350)의 외 표면(350S1)으로는 제1, 제2 금속층(351,352)과 폴리머층(355)이 형성되어 있다. 이렇게 가스켓(350)의 외 표면(350S1) 중 일부가 금속 표면으로 형성되어 있다. 상기 폴리머층(355)이 가스켓의 외 표면(350S1)으로 노출되어 있으나, 가스켓(350)을 관통하도록 형성된 공동(C) 내에 제3 금속층(353)이 형성되어 있으므로, 폴리머층(355)을 통한 수분의 침투가 효과적으로 억제될 수 있다. 또한, 가스켓(350)의 내 표면(350S1)으로 폴리머층(355)이 노출될 수 있으나, 직접 수분의 침투를 받지 않기 때문에, 폴리머층(355)의 노출이 수분의 침투로 이어지지 않는다.
도 14에는 도 13의 변형된 실시형태에 따른 가스켓의 사시도가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 상기 가스켓(450)은 가스켓(450)의 연장 방향을 따라 연장된 채널 형태의 공동(C)을 포함할 수 있고, 상기 공동(C) 내에 충진된 제3 금속층(453)을 포함할 수 있다. 상기 공동(C)은 나란하게 연장되는 다수의 열의 공동(C)을 포함할 수 있다. 복수 열의 공동(C) 내에 채워진 제3 금속층(453)은 수분의 침투를 중첩적으로 저지할 수 있고, 수분의 침투를 효과적으로 억제할 수 있다.
도 15에는 도 5의 변형된 실시형태에 따른 가스켓의 단면도가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 상기 가스켓(550)은 폴리머층(555)의 상하 양면으로 적층된 제1, 제2 금속층(551,552)과, 상기 폴리머층(555)과 제1, 제2 금속층(551,552)의 적층체에 형성된 공동(C) 내에 충진된 제3 금속층(553)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제3 금속층(553)은, 폴리머층(555)과, 제1, 제2 금속층(551,552)의 적층체를 관통하도록 형성된 공동(C) 내에 충진될 수 있으며, 폴리머층(555)이나 폴리머층(555)과 제1, 제2 금속층(551,552) 간의 계면을 타고 침투할 수 있는 수분의 침입을 차단할 수 있다.
상기 제1, 제2 금속층(551,552)의 하면 및 상면에는 커버층(554)이 형성될 수 있다. 상기 커버층(554)은 제3 금속층(553) 위에 중첩적으로 형성되어 수분의 침투를 이중으로 저지할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1, 제2 금속층(551,552)의 하면 및 상면에는 제3 금속층(553)을 가로질러 제1, 제2 금속층(551,552)을 덮는 커버층(554)이 형성될 수 있다.
상기 커버층(554)은 금속층이나 폴리머층 또는 솔더층으로 형성될 수 있다. 상기 커버층(554)은 상기 제3 금속층(553)을 수용한 공동(C) 내의 틈새를 통한 수분의 침투를 저지할 수 있으며, 제3 금속층(553)이 채워진 공동(C)을 가로질러 연장되면서 수분의 침투를 저지할 수 있는 한도에서 금속층이나 폴리머층 또는 솔더층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 커버층(554)은 솔더층으로 형성될 수 있으며, 납땜이나 비스무스 계열을 금속을 포함할 수 있다.
상기 커버층(554)은 수분의 침투를 억제하는 이외에, 가스켓(550)과 제1, 제2 외장재(81,82) 간의 결합을 매개할 수 있다. 예를 들어, 상기 커버층(554)은, 가스켓(550)과 그 상하로 형성된 제1, 제2 외장재(81,82) 사이에 개재되어 이들 간의 결합을 매개할 수 있다.
상기 가스켓(550)의 외 표면(550S1)으로는 제1, 제2 금속층(551,552)과 폴리머층(555)이 형성되어 있다. 이렇게 가스켓(550)의 외 표면(550S1) 중 일부가 금속 표면으로 형성되어 있다. 상기 폴리머층(555)이 가스켓(550)의 외 표면(550S1)으로 노출되어 있으나, 가스켓(550)을 관통하도록 형성된 공동(C) 내에 제3 금속층(553)이 형성되어 있으므로, 폴리머층(555)을 통한 수분의 침투가 효과적으로 억제될 수 있다. 또한, 가스켓(550)의 내 표면(550S1)으로 폴리머층(555)이 노출될 수 있으나, 직접 수분의 침투를 받지 않기 때문에, 폴리머층(555)의 노출이 수분의 침투로 이어지지 않는다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
1 : 전극 조립체 10 : 제1 전극판
20 : 제2 전극판 30 : 세퍼레이터
50,50`,150,150`,250,250`,350,450,550 : 가스켓
50S1,150S1,250S1,350S1,550S1 : 가스켓의 외 표면
50S2,150S2,250S2,350S2,550S2 : 가스켓의 내 표면
51,151,251,351,551 : 제1 금속층
52,152,252,352,552 : 제2 금속층
53,153,253,353,453,553 : 제3 금속층
54,154,554 : 제4 금속층
55,155,255,355,555 : 폴리머층
261: 제1 폴리머층 262 : 제2 폴리머층
554 : 커버층
C : 공동 E : 외부
G : 수용 공간

Claims (20)

  1. 전극 조립체; 및
    상기 전극 조립체를 개재하여 서로 마주하는 방향으로 결합되는 제1, 제2 외장재; 및
    상기 제1, 제2 외장재 사이에서 상기 전극 조립체를 둘러싸서 밀봉시키는 가스켓을 포함하되, 상기 가스켓의 외 표면 중 적어도 일부는 금속 표면을 포함하며,
    상기 가스켓은,
    기저 금속층;
    상기 기저 금속층의 하면에 나란하게 형성된 것으로, 내측 위치의 제1 폴리머층과, 외측 위치에서 상기 제1 폴리머층 측면을 덮는 제1 금속층; 및
    상기 기저 금속층의 상면에 나란하게 형성된 것으로, 내측 위치의 제2 폴리머층과, 외측 위치에서 상기 제2 폴리머층 측면을 덮는 제2 금속층;을 포함하는 이차전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가스켓의 외 표면은 상기 전극 조립체와 마주하는 내 표면과 반대되는 면을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가스켓은 금속 소재와 폴리머 소재를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 가스켓은, 상기 제1 금속층의 하면 및 제2 금속층의 상면에 형성된 제4 금속층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제4 금속층은 상기 제1 폴리머층의 하면 및 제2 폴리머층의 상면에는 형성되지 않는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제4 금속층은 솔더층을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 제1항에 있어서, 상기 제1, 제2 외장재 중 적어도 하나 이상은 검정색을 띄고 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
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