KR102555013B1 - 위변조 방지 수단을 구비한 파우치형 배터리 셀 및 배터리 셀의 위변조를 판단하는 서버 - Google Patents
위변조 방지 수단을 구비한 파우치형 배터리 셀 및 배터리 셀의 위변조를 판단하는 서버 Download PDFInfo
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Abstract
배터리 셀의 위변조 여부를 용이하게 판단할 수 있고, 배터리 셀의 이상 여부를 신속히 판단할 수 있는 위변조 방지 수단을 구비한 배터리 셀 및 배터리 셀의 위변조를 판단하는 서버를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 배터리 셀은, 전극 조립체와, 상기 전극 조립체를 내부에 수용하는 셀 케이스와, 상기 전극 조립체에 연결되고, 상기 셀 케이스 밖으로 소정 길이 인출되도록 구성된 전극 리드 및 상기 셀 케이스의 외측면에 구비되고, 외부 자극이 가해질 때 가시적인 주름 패턴을 형성하도록 구성된 위변조 방지 수단을 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따른 배터리 셀은, 전극 조립체와, 상기 전극 조립체를 내부에 수용하는 셀 케이스와, 상기 전극 조립체에 연결되고, 상기 셀 케이스 밖으로 소정 길이 인출되도록 구성된 전극 리드 및 상기 셀 케이스의 외측면에 구비되고, 외부 자극이 가해질 때 가시적인 주름 패턴을 형성하도록 구성된 위변조 방지 수단을 포함한다.
Description
본 발명은 위변조 방지 수단을 구비한 배터리 셀 및 배터리 셀의 위변조를 판단하는 서버에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배터리 셀의 위변조 여부를 용이하게 판단하고 배터리 셀의 이상 여부를 신속히 판단할 수 있는 위변조 방지 수단을 구비한 배터리 셀 및 배터리 셀의 위변조를 판단하는 서버에 관한 것이다.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차 전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목받고 있다.
현재 널리 사용되는 이차 전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차 전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.5V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 배터리 셀을 병렬 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 종래 배터리 셀의 경우 배터리 셀의 위변조 여부 및 이상 여부를 신속하 판단할 수 있는 구조가 없어, 이러한 점을 개선할 수 있는 구조를 갖추는 것이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은, 배터리 셀의 위변조 여부를 용이하게 판단할 수 있고, 배터리 셀의 이상 여부를 신속히 판단할 수 있는 위변조 방지 수단을 구비한 배터리 셀 및 배터리 셀의 위변조를 판단하는 서버를 제공하는데 그 목적이 있다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 배터리 셀은, 전극 조립체와, 상기 전극 조립체를 내부에 수용하는 셀 케이스와, 상기 전극 조립체에 연결되고, 상기 셀 케이스 밖으로 소정 길이 인출되도록 구성된 전극 리드 및 상기 셀 케이스의 외측면에 구비되고, 외부 자극이 가해질 때 가시적인 주름 패턴을 형성하도록 구성된 위변조 방지 수단을 포함한다.
바람직하게는, 상기 위변조 방지 수단은, 상기 셀 케이스의 외측면 중앙부에 구비될 수 있다.
바람직하게는, 상기 셀 케이스는, 상기 전극 조립체를 내부에 수용하도록 구성된 수용부와, 상기 수용부의 둘레로부터 외측으로 연장되어 구성된 실링부와, 제 1 케이스 부재 및 상기 제 1 케이스 부재와 가장자리 둘레 영역이 맞닿아 상기 실링부를 형성하도록 구성된 제 2 케이스 부재를 포함하고, 상기 위변조 방지 수단은, 상기 제 1 케이스 부재와 상기 제 2 케이스 부재 사이의 틈에 구비될 수 있다.
바람직하게는, 상기 실링부는 상기 실링부의 전체 영역 중에서, 상기 전극 리드가 상기 셀 케이스 밖으로 인출되는 방향에 위치하는 영역인 테라스부를 포함하고, 상기 배터리 셀은 상기 테라스부와 상기 전극 리드 사이에 배치된 리드 필름을 더 포함하고, 상기 위변조 방지 수단은 상기 테라스부와 상기 리드 필름 사이의 틈에 구비될 수 있다.
바람직하게는, 상기 위변조 방지 수단은 상기 리드 필름의 양단에 구비될 수 있다.
바람직하게는, 상기 리드 필름은 양단이 하향 경사지게 구성되고, 상기 위변조 방지 수단은 상기 리드 필름의 경사진 영역에 구비될 수 있다.
바람직하게는, 상기 전극 조립체는, 셀 바디 및 상기 셀 바디의 적어도 일측에 구비된 전극 탭을 포함하고, 상기 전극 리드는 상기 전극 탭을 통해 상기 전극 조립체에 연결되도록 구성되며, 상기 위변조 방지 수단은 상기 전극 탭과 상기 전극 리드가 연결되는 영역에 구비될 수 있다.
바람직하게는, 상기 배터리 셀은 상기 셀 케이스 내부에 수용되고, 상기 전극 탭의 적어도 일부를 커버하도록 구성된 탭 보호부를 더 포함하고, 상기 탭 보호부는 상기 전극 리드가 통과되는 슬롯을 포함하고, 상기 위변조 방지 수단은 상기 슬롯에 구비될 수 있다.
바람직하게는, 상기 셀 케이스는 내측면이 상기 전극 조립체와 맞닿는 절곡부를 더 포함하고, 상기 위변조 방지 수단은 상기 절곡부에 구비될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 서버는, 휴대용 단말기에 구비된 위변조 방지 확인 어플리케이션을 이용하여 위변조 방지 수단 내의 식별모양 식별 여부에 따라 배터리 셀의 위변조 여부를 판단하고, 상기 배터리 셀의 위변조 여부를 판단한 데이터를 클라우드에 저장하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 배터리 셀의 셀 케이스 외측면에 위변조 방지 수단을 구성함으로써, 배터리 셀의 임의 분해 시도에 의해 셀 케이스의 외측면이 손상되거나 물리적 변형이 발생하는 경우 위변조 방지 수단을 통해 나타난 가시적인 주름 패턴을 통해 이러한 임의 분해 시도 여부를 용이하게 파악할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 본 발명의 위변조 방지 수단은 외부 자극이 가해질 때 가시적인 주름 패턴을 나타낼 수 있으므로, 셀 케이스의 외측면에 구비된 위변조 방지 수단을 통해 기타 육안으로 확인하기 어려운 셀 케이스의 크랙이나 손상 등을 용이하게 파악할 수 있다. 이에 따라 배터리 셀의 이상 여부를 신속하게 판단할 수 있는 장점이 있다.
이외에도 본 발명의 여러 실시예에 의하여, 여러 다른 추가적인 효과가 달성될 수 있다. 이러한 본 발명의 여러 효과들에 대해서는 각 실시예에서 상세하게 설명하거나, 당업자가 쉽게 이해할 수 있는 효과에 대해서는 그 설명을 생략한다.
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 일 실시예에 따른 배터리 셀을 나타낸 도면이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 배터리 셀에 구비된 위변조 방지 수단을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 1의 배터리 셀을 상측에서 나타낸 도면이다.
도 6은 도 1의 배터리 셀의 일부 분해 사시도이다.
도 7은 도 1의 A-A' 방향 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 배터리 셀을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 배터리 셀을 나타낸 도면이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 배터리 셀을 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 배터리 셀을 나타낸 도면이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀을 나타낸 도면이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 배터리 셀에 구비된 위변조 방지 수단을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 1의 배터리 셀을 상측에서 나타낸 도면이다.
도 6은 도 1의 배터리 셀의 일부 분해 사시도이다.
도 7은 도 1의 A-A' 방향 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 배터리 셀을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 배터리 셀을 나타낸 도면이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 배터리 셀을 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 배터리 셀을 나타낸 도면이다.
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 안 되며, 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 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀(10)을 나타낸 도면이고, 도 2 내지 도 4는 본 발명의 배터리 셀(10)에 구비된 위변조 방지 수단(20)을 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 도 1의 배터리 셀(10)을 상측에서 나타낸 도면이고, 도 6은 도 1의 배터리 셀(10)의 일부 분해 사시도이며, 도 7은 도 1의 A-A' 방향 단면도이다.
본 발명의 실시예에서, 도면에 도시된 X축 방향은 배터리 셀(10)의 길이 방향, Y축 방향은 X축 방향과 수평면(XY평면)상에서 수직된 배터리 셀(10)의 좌우 방향, Z축 방향은 X축 방향 및 Y축 방향에 대해 모두 수직된 상하 방향을 의미할 수 있다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀(10)은, 전극 조립체(100), 셀 케이스(200), 전극 리드(300) 및 위변조 방지 수단(20)을 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀(10)은, 이차 전지를 의미할 수 있다. 이러한 배터리 셀(10)은, 파우치형 전지셀일 수 있다.
상기 전극 조립체(100)는, 셀 바디(110) 및 전극 탭(120)을 포함할 수 있다.
상기 전극 조립체(100)는, 상세히 도시되지는 않았으나, 제 1 극성을 가지는 제 1 전극판, 제 2 극성을 가지는 제 2 전극판 및 제 1 전극판과 제 2 전극판 사이에 개재되는 분리막을 포함할 수 있다. 일례로서, 상기 제 1 전극판은 양극 활물질이 도포된 양극판 또는 음극 활물질이 도포된 음극판이고, 상기 제 2 전극판은 상기 제 1 전극판과 반대되는 극성을 갖는 전극판에 해당될 수 있다.
상기 전극 탭(120)은, 양극 활물질 또는 음극 활물질이 도포되지 않은 무지부의 적어도 일 부분일 수 있다. 이러한 무지부는, 전극 조립체(100)의 제 1 전극판 또는 제 2 전극판으로부터 돌출 형성된 부분일 수 있다. 구체적으로, 상기 전극 탭(120)은, 무지부 중에서 노칭 공정에 의해 가공된 부분이 모여서 형성될 수 있다. 상기 셀 바디(110)는, 전극 조립체(100)에 있어서 전극 탭(120)을 제외한 나머지 부분으로 정의될 수 있다.
한편, 본 발명에 있어서 전극 탭(120)은 무지부의 적어도 일부인 경우로 한정되는 것은 아니다. 즉, 전극 탭(120)이 별도로 구비되어 무지부에 결합될 수도 있다.
상기 셀 바디(110)는, 전극 조립체(100)에 있어서 전극 탭(120)을 제외한 나머지 부분으로 정의될 수 있다. 이러한 전극 탭(120)은, 셀 바디(110)의 양측 중 적어도 일측에 구비될 수 있다.
상기 셀 케이스(200)는, 전극 조립체(100)를 내부에 수용할 수 있다. 즉, 셀 케이스(200)는, 전극 조립체(100)를 내부에 수용하기 위한 수용 공간을 포함할 수 있다. 이 때, 셀 케이스(200)는, 전해질을 내부에 수용하며, 상기 전해질에 전극 조립체(100)가 함침된 형태로 전극 조립체(100)를 내부에 수용할 수 있다. 일례로서, 셀 케이스(200)는, 금속 재질(예: 알루미늄(Al))의 레이어를 포함하는 파우치 필름일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
상기 전극 리드(300)는, 셀 케이스(200) 밖으로 소정 길이 인출될 수 있다. 이러한 전극 리드(300)는, 배터리 셀(10)의 길이 방향(X축 방향)에서 볼 때, 한 쌍으로 구비되어 셀 케이스(200)의 양측에 각각 구비되거나 또는 일측에만 구비될 수 있다. 또한, 셀 케이스(200)와 전극 리드(300) 사이에는 셀 케이스(200)와 전극 리드(300) 사이를 실링하는 리드 필름(F)이 개재될 수 있다. 일례로서 리드 필름(F)은, 전극 리드(300)가 배치되는 셀 케이스(200)의 영역의 밀봉력을 높일 수 있도록 열 융착 필름으로 구비될 수 있다. 또한, 리드 필름(F)은, 전극 리드(300)의 단락 방지를 위해 절연성 재질을 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 전극 리드(300)는, 전극 탭(120)을 통해 셀 케이스(200) 내부에서 전극 조립체(100)에 연결될 수 있다. 일례로서, 전극 리드(300)는, 전극 탭(120)과 용접 등으로 상호 결합될 수 있다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 위변조 방지 수단(20)은, 아래와 같은 방법에 의해 제조될 수 있다.
상기 위변조 방지 수단(20)을 제조하기 위하여, 우선 리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET) 재질의 기판을 준비한다.
이후, 기판의 상면에 에폭시 (Epoxy, EPU)를 경화시켜 베이스기재(21)를 형성한다. 여기서, 상기 베이스기재(21)는 자극에 의해 기판과 분리되어 위변조 방지 수단(20)이 파괴되지 않는 관점에서 200 내지 300 ㎛의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 베이스기재(21)는 외부자극에 의해 그 형태의 변형이 쉬운 구조(플렉서블)를 가져야 하는데, 상기 범위를 초과하는 두께를 가질 경우, 제조 원가가 상승되며, 두께가 두꺼워져 필름으로써 사용하기에 적합하지 않고, 나아가 외부자극, 예컨대 굽힘에 의한 자극이 있을 때, 위변조 방지 수단(20)이 잘 구부러지지 않는 단점이 있다. 한편, 베이스기재(21)가 상기 범위 미만의 두께를 가질 경우, 내구성이 약해져 외부자극에 의해 위변조 방지 수단(20)이 파괴될 수 있고, 기재 자체의 안정성(stability)이 떨어져 굽힘에 의한 주름 형성 시, 균일한 사이즈의 주름이 아닌 random 사이즈의 주름이 형성될 수 있어, 필름 표면에서 패턴 발현 시 패턴의 시인성이 떨어진다는 단점이 있다.
여기서, 상기 위변조 방지 수단(20)에 가해질 수 있는 외부자극은 굽힘 하중을 비롯한 압축, 인장, 또는 비틀림 하중의 단일 하중이거나, 둘 이상의 복합 하중일 수 있으며, 위변조 방지 수단(20)에 형성되는 압축된 변형은 이러한 압축, 인장, 굽 힘 또는 비틀림 하중에 의한 변형일 수 있다.
한편, 베이스기재(21)를 형성하는 단계는, EPU의 주재료와 경화제를 10:1의 비율로 섞은 후, 기포를 제거하는 과정과, EPU의 낮은 Surface energy 때문에 단일의 EPU는 접착성이 떨어지는 문제를 해결하기 위해, Vinyl기와 백금을 섞어준 후, 기포를 제거하여 상부에 형성될 고경질층(22)과의 접착력을 높여주는 과정과, 상술한 기판 위에 부어 경화시키는 과정을 포함한다. 아울러, 상부에 형성되는 고경질층(22) 과의 계면 결합을 강화하기 위해 경화된 베이스기재(21)를 플라즈마 처리하는 과정을 더 포함하는 것이 바람직하며, 이렇게 형성된, 베이스기재(21)의 영률은 10 내지 20 Mpa의 범위를 갖는 것이 바람직하다.
다음으로, 베이스기재(21)의 상면 중 고주름영역(FHW)에 고경질소재를 프린팅하여 고경질층(22)을 패턴 형성한다. 여기서, 상기 고경질소재는 베이스기재보다 훨씬 경질도가 높은 소재를 사용하며, 따라서 큰 영률 값, 예컨대 60 Gpa 내지 80Gpa 범위의 영률을 갖는 소재를 사용하는 것이 바람직하다. 고경질소재로 사용될 수 있는 대표적인 소재는 셀룰로오스이다.
이 때, 고경질층(22)을 형성하는 과정을 구체적으로 설명하면, 고경질층(22)을 형성하는 단계는 정제수(DI water)에 셀룰로오스(Cellulose) 분말과 아세트산(Acetic acid)을 혼합하여 고경질소재를 제조하는 단계와, 소수성 표면인 EPU 상부 표면에 친수성 셀룰로오스 용액을 프린팅 하기 전 EPU에 플라즈마 처리를 하여 셀룰로오스 액적이 접촉하는 면적을 넓히고, EPU와 셀룰로오스 사이의 접착력을 높이는 단계 및 잉크젯 프린터를 이용하여 상기 고경질소재를 베이스기재(21)에 생성된 바이너리 패턴대로 인쇄하는 단계를 포함한다. 이와 같이 형성된 고경질층(22)은 200 내지 400 nm, 바람직하게는 200 내지 300 nm의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 상기 고경질층(22)의 두께는 고경질층(22)에 형성되는 주름과도 밀접한 관계가 있다. 후술하는 바와 같이, 고경질층(22)에 형성되는 주름은 Buckling theory의 공식에 따라 각 층을 이루는 소재의 영률 비 및 두께에 의해 결정이 되는데, 고경질층(22)이 200 내지 300nm을 가질 경우, 필름 외부에 표시되는 패턴의 시인성이 매우 향상되는 것을 발견하였다.
다음으로 아크릴(Acrylic) 용액과 아크릴보다 항복강도, 인장강도, 충격강도 및 전단강도 중 적어도 어느 하나가 더 큰 보강물질을 혼합하여 고경질소재보다 영률은 낮으나 굴절률은 대체로 유사한 중경질소재를 베이스기재(21)의 상면 전체에 함침시켜, 상술한 고주름영역(FHW)으로부터 고주름영역(FHW)에 인접한 저주름영역 (FLW)에 걸쳐 중경질층(23)을 형성한다. 상기 보강물질로 사용될 수 있는 대표적인 소재는 셀룰로오스이다. 즉, 보강물질은 고경질소재와 동일할 수도 있는데, 고경질소재와 동일한 소재를 사용함으로써 고경질층(22)과 중경질층(23)의 접착력을 높일 수 있다.
또한, 중경질층(23)을 형성하는 과정을 구체적으로 설명하면, 정제수에 연성 소재(저경질소재)인 아크릴(Acrylic)을 혼합하고 뜨거운 물에 녹여 아크릴(Acrylic) 수용액을 만든다. 이후, 만들어진 아크릴(Acrylic) 수용액을 보강물질(셀룰로오스)과 혼합하여 상기 고경질소재보다 영률은 낮으나 굴절률은 대체로 유사한 중경질소재를 생성하는 단계와, 생성된 중경질소재를 고경질층(22)이 형성된 베이스기재(21)에 함침시키기 전, 베이스기재(21)를 플라즈마 처리하여 중경질층(23)과 고경질층(22) 및 베이스기재(21) 간의 계면 결합력을 높이는 단계 및 생성된 중경질소재를 고주름영역(FHW)으로부터 고주름영역(FHW)과 인접한 저주름영역(FLW)에 걸쳐 함침시키거나, 베이스기재(21)의 상면 전체에 함침시키는 단계를 포함한다. 여기서, 중경질소재를 함침시키는 과정은 스핀 코팅(Spin coating) 방식, 블레이드(Blade) 코팅 방식, 스프레이(Spray) 코팅 방식 또는 딥(Dip) 코팅 방식 등을 이용할 수 있다. 이렇게 형성된 중경질층(23)은 내구성 관점에서 2 내지 7㎛의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 중경질층(23)에 포함된 아크릴은 지문이나 수분 등에 강한 내오염성을 가지지만, 외부자극에 의해 소성변형이 발생하여 crack이 생성되기 쉬운 특징을 가지고 있다. 따라서, 중경질층(23)이 상기 두께 범위를 초과하는 경우, 중경질층(23) 내 아크릴 함량이 높아져 외부자극에 의해 crack이 생기기 쉽다는 단점이 있기 때문에 상기 두께범위를 갖는 것이 바람직하다. 마찬가지로 상기 중경질층(23)의 두께는 중경질층(23)에 형성되는 주름과도 밀접한 관계가 있다. 후술하는 바와 같이, 중경질층(23)에 생성되는 주름도 Buckling theory의 공식에 따라 각 층을 이루는 소재의 영률 비 및 두께에 의해 결정이 되는데, 중경질층(23)이 2 내지 7㎛의 두께를 가질 경우, 외부 자극이 가해질 때, 필름 표면에 표시되는 패턴의 시인성이 매우 향상되는 것을 발견하였다.
상술한 바와 같이, 기판 위에 생성된 베이스기재(21)의 고주름영역(FHW)에 고경질소재가 프린팅되어 고경질층(22)을 형성하고, 고주름영역(FHW)으로부터 인접한 저주름영역(FLW)에 걸쳐 중주름소재를 함침시켜 중경질층(23)을 형성한 후, 고경질층(22)과 함께 중경질층(23)을 경화시켜 위변조 방지 수단(20)을 제작한다.
위 제조방법과 같이, 중경질소재로 아크릴 및 아크릴보다 항복강도, 인장강도, 충격강도 및 전단강도 중 적어도 어느 하나가 더 큰 보강물질을 혼합한 위변조 방지 수단(20)을 사용하는 경우에는 내구성을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
도 3은 중경질소재로 아크릴만 사용한 경우, 굽힘에 의한 외부자극 시, 소성변형이 발생하여 중경질층(23)에 crack이 생성되는 것을 나타낸다. 이와 같이 형성된 crack은 위변조 방지 수단(20)의 표면을 뿌옇게 만들어 내구성 및 위변조 방지 기능을 약화시킬 수 있다.
이에 반해 아크릴 및 아크릴보다 항복강도, 인장강도, 충격강도 및 전단강도 중 적어도 어느 하나가 더 큰 보강물질을 혼합한 위변조 방지 수단(20)을 중경질소재로 사용하는 경우, 외부자극에 의한 변형에 대해 높은 파괴 응력 및 변형률을 가질 수 있고, 이와 동시에 둘 간의 유사한 투과율로 인해 빛의 투과도 역시 유지할 수 있는 장점이 있다. 도 4는 중경질소재로 아크릴과 셀룰로오스를 혼합한 복합체를 사용한 위변조 방지 수단(20)으로서, 외부자극이 가해지더라도 내부 소재에 crack이 발생하지 않아 위변조 방지 수단(20)의 표면이 깨끗한 것을 나타낸다.
이하에서는, 상술한 제조방법을 이용하여 제작된 본 발명의 일 실시예에 따른 위변조 방지 수단(20)에 대해 설명한다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명은 하중의 변형에 의해 형성되는 구조물 표면의 주름 구조가 구조 색을 나타내는 그레이팅 구조로 사용되도록 하되, 영률의 차이에 따른 다른 파장을 갖는 여러 주름 배열에 의한 그레이팅 구조로 생성되도록 함으로써, 여러 그레이팅 구조들이 서로 다른 구조색과 그 구조색에 의한 이미지를 형성하도록 하여 압력에 따라 반응하는 능동적인 숨김-보임되는 광 홀로그램을 제공함과 동시에 내수성 및 내오염성을 향상시킬 수 있는 소수성 재료의 사용을 통해 지문, 먼지 등에 의한 오염을 방지하고, 내구성 향상을 통해 반영구적으로 사용할 수 있는 위변조 방지 수단에 관한 것으로, 상술한 바와 같은 물성을 갖는 베이스기재(21), 고경질층(22) 및 중경질층(23)을 포함한다.
상기 베이스기재(21)는 연성물질인 저경질소재로 플렉서블하게 형성되어 외력에 의해 그 형태가 변형되기 쉽다. 이 때, 베이스기재(21)를 이루는 저경질소재는 EPU, 폴리우레탄(Polyurethane) 및 고무 계열의 고분자 물질 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 구체적으로, 저경질소재는 EPU, 폴리우레탄(Polyurethane), 폴리우레아(polyurea), 멜라민수지(melamine resin), 폴리디메틸실록산(PDMS, polydimethylsiloxane) 중 1개 이상을 혼합한 고분자 중 어느 하나가 사용되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 베이스기재(21)는 200 내지 300 ㎛의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 베이스기재(21)는 외력에 의해 그 형태의 변형이 쉬워야 하는데, 상기 범위를 초과하는 두께를 가질 경우, 외부자극, 예컨대 굽힘에 의한 자극이 있을 때, 본 발명의 위변조 방지 수단(20)이 잘 구부러지지 않는 단점이 있고, 베이스기재(21)가 상기 범위 미만의 두께를 가질 경우, 외부자극에 의해 본 발명의 위변조 방지 수단(20)이 파괴될 수 있다는 단점이 있다.
고경질층(22)은 경질물질인 고경질소재로 단단하게 형성되어 베이스기재(21)의 형태가 변형될 때 그 물성의 차이에 의해 표면에 마이크로 크기의 주름들이 형성되어, 그 주름들의 배열에 의한 그레이팅 구조를 형성한다. 이 때, 고경질소재는 베이스기재보다 훨씬 경질도가 높은 소재를 사용하며, 따라서 큰 영률 값, 예컨대 60 Gpa 내지 80Gpa 범위의 영률을 갖는 소재를 사용하는 것이 바람직하다. 고경질소재로 사용될 수 있는 대표적인 소재는 셀룰로오스이다. 한편, 상기 고경질층(22)은 200 내지 300 nm의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
중경질층(23)은 고경질소재보다 영률이 낮은 중경질소재로 고경질소재보다는 조금 무르게 형성되어 베이스기재(21)의 형태가 외력에 의해 변형될 때, 그 물성의 차이에 의해 표면에 나노 크기의 주름들이 형성되어, 그 주름들의 배열에 의한 그레이팅 구조를 형성한다. 이 때, 중경질소재는 아크릴(Acrylic)과 아크릴보다 항복강도, 인장강도, 충격강도 및 전단강도 중 적어도 어느 하나가 더 큰 보강물질을 혼합하여 고경질소재보다 영률은 낮으나 굴절률은 대체로 유사한 중경질소재를 사용한다. 상기 보강물질로 사용될 수 있는 대표적인 소재는 셀룰로오스이다. 즉, 중경질소재에 포함되는 보강물질은 고경질소재와 동일할 수도 있는데, 고경질소재와 동일한 소재를 사용함으로써 고경질층(21)과 중경질층(22)의 접착력을 높일 수 있는 장점이 있다.
상술한 바와 같이, 베이스기재(21)에 비해 고경질층(22)과 중경질층(23)이 상대적으로 높은 영률을 가지며, 유사한 굴절률을 가지는 것이 바람직하다. 이 때, 베이스기재(21)와 고경질층(22), 중경질층(23)의 영률의 차이는 100배 이상으로 형성되는 것이 나노 크기 이상의 주름을 형성하는 데 유리하다.
한편, 중경질층(23)이 고경질층(22) 또는 베이스기재(21)의 96% 내지 104%의 굴절률을 갖게 하여야 광 홀로그램 이미지를 입력에 따라 반응하도록 하는 능동적 숨김-보임 구조를 구현할 수 있다. 구체적으로, 두 경질층들(22, 23)은 외부에서 자극이 가해지지 않은 상태에서는 주름 배열에 따른 그레이팅 구조가 형성되지 않아, 구조색이 나타나지 않는 (Covert) 0차원 격자로 존재한다. 이는 베이스기재(21)와 두 경질층들(22, 23)의 동일 또는 유사한 굴절률(R/Cellulose - R/EPU=0.03)로 인한 투과적 투명성에 의해 입사광이 대부분 투과하기 때문이다. 이에, 주름 배열에 의해 형성되는 그레이팅 구조에 의한 구조색이 나타나지 않은 상태에서 두 경질층들(22, 23)은 베이스기재(21)에 내 완전하게 숨겨질 수 있다.
또한, 본 발명의 위변조 방지 수단(20)에서 그레이팅 구조를 형성하는 주름 형성 원리를 살펴보면, 플렉서블한 베이스기재(21)에 외력이 가해져 경질층들(22, 23) 방향으로 굽힘 하중이 가해지면, 얇고 강성인 경질층들(22, 23)과 경질층들(22, 23)보다 두껍고 연성인 베이스기재(21)의 기계적인 물성의 부조화로 인한 경질층들(22, 23)에서 버클링(Buckling) 타입의 불안정성(instability)에 의해 주기적인 폭을 갖는 주름 배열 패턴이 형성된다.
여기서, 주름 배열의 주기성 λ는 두 경질층들(22, 23)의 두께(h)와, 두 경질층들(22, 23)의 탄성 계수(Ef) 및 선형 좌굴 이론을 통해 예측할 수 있는 베이스기재(21)의 탄성 계수(Es)에 의해 다음과 같이 결정된다.
[수학식 1]
여기서, 
는 평면 변형 계수이며 E/(1-v2)로 정의된다. v는 포아송 비율이다. 이러한 수학식 1은 표면 주기 현상의 모델을 보여주며 위변조 방지 수단(20)의 주기성을 예측하게 한다. 세부적으로, 본 발명의 두 경질층들(22, 23)과 베이스기재(21)가 복합된 위변조 방지 수단(20)은 베이스기재(21)의 영률에 비해 두 경질층들(22, 23)의 영률이 매우 높기 때문에 두 경질층(22, 23)을 강성을 가진 필름층으로 간주할 수 있으며, 주름의 각 파장의 크기(폭)는 두 경질층들(22, 23)과 베이스기재(21)의 영률(E)의 상대적인 차이와 두께(h)의 상대적인 차이에 따라 결정된다.
여기서, 베이스기재(21), 고경질층(22), 중경질층(23)의 영률(E)과 두께(h)의 상대적인 차이가 있기 때문에 위변조 방지 수단(20)의 주름 배열 패턴은 상이하게 형성된다. 상기한 차이로 인해 고경질층(22)이 형성된 고주름영역(FHW)에 형성되는 주름 구조(마이크로 단위)와, 중경질층(23)이 형성된 저주름영역(FLW)에 형성되는 주름 구조(나노 단위)가 달라지게 되고, 이로 인해 구조색의 채도, 나타내는 이미지가 상이하게 된다.
이러한 위변조 방지 수단(20)은, 셀 케이스(200)의 외측면에 구비될 수 있다.
그리고, 셀 케이스(200)의 외측면에 구비된 위변조 방지 수단(20)은, 외부 자극이 가해질 때 전술한 구조에 의해 가시적인 주름 패턴을 형성하도록 구성될 수 있다.
즉, 위변조 방지 수단(20)은, 도 4에서와 같이, 외부 자극이 가해질 때 가시적인 주름 패턴을 나타내면서 동시에 숨겨진 식별모양(예: 도 4의 NBST)을 나타낼 수 있다.
이러한 본 발명의 실시 구성에 의하면, 배터리 셀(10)의 셀 케이스(200) 외측면에 위변조 방지 수단(20)을 구성함으로써, 배터리 셀(10)의 임의 분해 시도에 의해 셀 케이스(200)의 외측면이 손상되거나 물리적 변형이 발생하는 경우 위변조 방지 수단(20)을 통해 나타난 가시적인 주름 패턴을 통해 이러한 임의 분해 시도 여부를 용이하게 파악할 수 있다.
또한, 본 발명의 위변조 방지 수단(20)은 외부 자극이 가해질 때 가시적인 주름 패턴을 나타낼 수 있으므로, 셀 케이스(200)의 외측면에 구비된 위변조 방지 수단(20)을 통해 기타 육안으로 확인하기 어려운 셀 케이스(200)의 크랙이나 손상 등을 용이하게 파악할 수 있다. 이에 따라 배터리 셀(10)의 이상 여부를 신속하게 판단할 수 있는 장점이 있다.
일반적인 배터리 셀에서, 배터리 셀의 반복적 사용에 따라 셀 케이스 내의 전해질이 기화하는 경우가 발생될 수 있다. 이러한 현상을 스웰링(swelling) 현상이라 하며, 이 경우 셀 케이스가 외측으로 팽창하면서 배터리 셀의 성능 및 안전에 악영향을 줄 수 있다.
특히, 배터리 셀에서 스웰링 현상이 발생하는 경우, 셀 케이스의 가장자리보다 셀 케이스의 중앙부 부분의 팽창 정도가 더 클 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 배터리 셀(10)에서는, 도 1 및 도 5에서와 같이, 위변조 방지 수단(20)을 셀 케이스(200)의 외측면 중앙부에 구비할 수 있다. 이에 따라, 배터리 셀(10)에서 스웰링 현상이 발생하는 경우, 셀 케이스(200)의 외측면 중앙부에 구비된 위변조 방지 수단(20)에 스웰링 현상에 따른 셀 케이스(200)의 팽창력이 가해지면서 위변조 방지 수단(20)에서 가시적인 주름 패턴이 나타날 수 있다.
이와 같이, 위변조 방지 수단(20)을 셀 케이스(200)의 특정 영역(외측면 중앙부)에 구성함으로써, 배터리 셀(10)의 스웰링 현상을 빠르게 감지할 수 있다.
도 1 및 도 5 내지 도 7을 참조하면, 상기 셀 케이스(200)는, 수용부(210) 및 실링부(220)를 포함할 수 있다.
상기 수용부(210)는, 전극 조립체(100)를 내부에 수용하도록 구성될 수 있다.
상기 실링부(220)는, 상기 수용부(210)의 둘레로부터 외측으로 일정 길이 연장된 형태를 가질 수 있다.
한편, 셀 케이스(200)는, 제 1 케이스 부재(200a) 및 제 2 케이스 부재(200b)를 포함할 수 있다. 이러한 제 1 케이스 부재(200a)와 제 2 케이스 부재(200b) 각각의 가장자리 둘레 영역은 서로 맞닿아 열 융착에 의해 결합됨으로써 전술한 실링부(220)를 형성할 수 있다. 그리고, 실링부(220)의 내측에는 제 1 케이스 부재(200a)와 제 2 케이스 부재(200b)의 이격에 의한 공간이 형성되며, 이러한 공간이 전술한 수용부(210)일 수 있다.
이 때, 전술한 위변조 방지 수단(20)은, 제 1 케이스 부재(200a)와 제 2 케이스 부재(200b) 사이의 틈에 구비될 수 있다.
일반적인 배터리 셀에서는, 열 폭주 현상(thermal runaway)과 같은 이벤트가 발생할 수 있다. 이 경우, 셀 케이스(200) 내부에서 전해질의 기화로 인해 고온 및 고압의 벤팅 가스(venting gas)가 발생할 수 있고, 이러한 벤팅 가스가 산소와 만나게 되면 배터리 셀의 내부 또는 외부에서 화염이 발생될 수 있다. 그리고, 하나의 배터리 셀에서 발생된 화염은 하나의 배터리 셀과 인접한 다른 배터리 셀로 전이될 위험성이 높고, 이에 따라 다수의 배터리 셀의 동시다발적 발화가 발생될 수 있다.
한편, 본 발명의 배터리 셀(10)과 같이, 제 1 케이스 부재(200a)와 제 2 케이스 부재(200b) 사이의 틈에 위변조 방지 수단(20)을 구비하는 경우, 열 폭주 현상 발생시 제 1 케이스 부재(200a)와 제 2 케이스 부재(200b) 사이의 틈을 통해 배출되는 벤팅 가스의 압력 및 벤팅 가스에 의해 발생될 수 있는 화염에 의해 위변조 방지 수단(20)에서 가시적인 주름 패턴이 나타날 수 있다.
이와 같이 제 1 케이스 부재(200a)와 제 2 케이스 부재(200b) 사이의 틈에 위변조 방지 수단(20)을 구비하는 경우, 배터리 셀(10)의 임의 분해 시도에 의해 실링부(220)의 손상이나 물리적 변형이 발생할 때 위변조 방지 수단(20)을 통해 나타난 가시적인 주름 패턴을 통해 이러한 임의 분해 시도 여부를 용이하게 파악할 수 있다.
또한, 본 발명의 위변조 방지 수단(20)을 통해 배터리 셀(10)의 열 폭주 현상의 발생 여부를 육안으로 빠르게 확인할 수 있으므로, 배터리 셀(10)의 열 폭주 현상을 초기에 대응하여 다수의 배터리 셀(10)의 동시다발적 발화를 최소화할 수 있다.
도 1 및 도 5 내지 도 7을 참조하면, 실링부(220)는, 테라스부(T)를 포함할 수 있다. 상기 테라스부(T)는, 실링부(220)의 전체 영역 중에서, 전극 리드(300)가 셀 케이스(200) 밖으로 인출되는 방향에 위치하는 영역을 의미할 수 있다.
즉, 테라스부(T)는, 수용부(210)로부터 일정 길이 연장되며, 전극 리드(300)를 지지하도록 구성될 수 있다. 이 때, 전술한 리드 필름(F)을 통해 전극 리드(300)와 셀 케이스(200) 사이를 실링할 수 있다. 구체적으로, 리드 필름(F)은, 전극 리드(300)와 테라스부(T) 사이에 배치될 수 있다.
한편, 테라스부(T)는, 실링부(220)의 전체 영역 중에서, 전극 리드(300)를 지지하는 부분이므로, 실링부(220)의 다른 영역에 비해 물리적 자극에 의한 변형, 배터리 셀(10)의 열 폭주 현상에 따라 발생된 벤팅 가스 압력 등에 보다 더 취약할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 위변조 방지 수단(20)은, 테라스부(T)와 리드 필름(F) 사이의 틈에 구비될 수 있다. 이 경우, 테라스부(T) 측에서 물리적 자극에 의해 배터리 셀(10)의 변형이 발생되거나 테라스부(T)와 리드 필름(F) 사이의 틈을 통해 벤팅 가스가 배출되는 경우, 위변조 방지 수단(20)에서 가시적인 주름 패턴이 나타날 수 있다.
이러한 실시 구성에 의하면, 구조적으로 취약한 셀 케이스(200)의 영역에서 발생될 수 있는 임의 분해 시도 여부나 배터리 셀(10)의 열 폭주 현상의 발생 여부를 빠르게 확인할 수 있는 장점이 있다.
도 1, 도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 위변조 방지 수단(20)은, 리드 필름(F)의 양단에 구비될 수 있다.
전술한 바와 같이 리드 필름(F)은, 전극 리드(300)와 셀 케이스(200) 사이를 실링할 수 있다. 이 때, 본 발명의 위변조 방지 수단(20)은, 전술한 바와 같이 일정 범위의 물성을 가지는 베이스기재(21), 고경질층(22) 및 중경질층(23)의 조합에 의해 내구성이 극대화된 복합체일 수 있다.
따라서, 이러한 위변조 방지 수단(20)을 리드 필름(F)의 양단에 구성하는 경우, 리드 필름(F)의 구조적 안정성을 더욱 강화할 수 있다. 이에 따라, 리드 필름(F)에 의한, 전극 리드(300)와 셀 케이스(200) 사이의 실링이 보다 더 안정적으로 이루어질 수 있다.
더불어, 전술한 리드 필름(F)을 구성했음에도 불구하고 배터리 셀(10)의 열 폭주 현상에 따른 벤팅 가스에 의해 전극 리드(300)가 위치한 셀 케이스(200)의 테라스부(T)가 파손되는 경우에도, 리드 필름(F)에 가해진 벤팅 가스의 압력에 의해 위변조 방지 수단(20)에서 가시적인 주름 패턴이 나타나게 되어 배터리 셀(10)의 열 폭주 현상의 발생 여부를 빠르게 육안으로 확인할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 서버(server)는, 전술한 배터리 셀(10)의 위변조 여부 및/또는 이상 여부를 판단하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 사용자는 휴대용 단말기(예: 스마트폰)에 구비된 위변조 방지 확인 어플리케이션을 이용하여 배터리 셀(10)에 구비된 위변조 방지 수단(20) 내의 식별모양(예: 도 4의 NBST) 식별 여부에 따라 배터리 셀(10)의 위변조 여부 및/또는 이상 여부를 판단할 수 있다.
이 때, 서버는, 위변조 방지 확인 어플리케이션과 연동되어, 배터리 셀(10)의 위변조 여부 및/또는 이상 여부를 판단하고, 배터리 셀(10)의 위변조 여부 및/또는 이상 여부를 판단한 데이터를 서버와 연동된 클라우드에 저장하도록 구성될 수 있다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 배터리 셀(12)을 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 배터리 셀(12)은, 앞선 실시예의 상기 배터리 셀(10)과 유사하므로, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사한 구성들에 대해서는 중복 설명을 생략하고, 이하, 앞선 실시예와의 차이점을 중심으로 살펴 본다.
도 8을 참조하면, 상기 배터리 셀(12)에서, 리드 필름(F)은 양단이 하향 경사지게 구성될 수 있다. 즉, 리드 필름(F)은 정면에서 볼 때 전체적인 형상이 사다리꼴 형상으로 구성될 수 있다.
그리고, 위변조 방지 수단(20)은, 리드 필름(F)의 경사진 영역에 구비될 수 있다.
상기 배터리 셀(12)에서, 리드 필름(F)의 양단을 하향 경사지게 구성하는 경우, 리드 필름(F)이 전극 리드(300)와 셀 케이스(200) 사이를 실링할 때 리드 필름(F)의 경사진 영역을 따라 셀 케이스(200)가 밀착하게 되어 전극 리드(300)와 셀 케이스(200) 사이의 실링 강도가 더욱 향상될 수 있다.
특히, 이러한 리드 필름(F)의 경사진 영역에 위변조 방지 수단(20)을 구성하는 경우, 전극 리드(300)와 셀 케이스(200) 사이의 실링 강도를 향상시키면서도 리드 필름(F)의 구조적 안정성을 더욱 강화할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 배터리 셀(14)을 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 배터리 셀(14)은, 앞선 실시예의 상기 배터리 셀(10)과 유사하므로, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사한 구성들에 대해서는 중복 설명을 생략하고, 이하, 앞선 실시예와의 차이점을 중심으로 살펴 본다.
도 9를 참조하면, 상기 배터리 셀(14)에서, 위변조 방지 수단(20)은, 전극 탭(120)과 전극 리드(300)가 연결되는 영역에 구비될 수 있다.
일반적으로, 전극 탭(120)은, 셀 바디(110)에 비해 상대적으로 얇은 두께를 가질 수 있다. 따라서, 전극 탭(120)은, 셀 케이스(200)에 외력이 전달될 때 파손 또는 전극 리드(300)로부터 분리되는 것에 취약할 수 있다.
한편, 본 발명의 배터리 셀(14)과 같이, 전극 탭(120)과 전극 리드(300)가 연결되는 영역에 위변조 방지 수단(20)을 구비하는 경우, 셀 케이스(200)를 통해 전극 탭(120)에 전달되는 외력에 따라 위변조 방지 수단(20)에서 가시적인 주름 패턴이 나타날 수 있다.
이러한 실시 구성에 의하면, 전극 탭(120)에 외력이 전달되었는지 여부를 육안으로 빠르게 확인할 수 있으므로, 추후 전극 탭(120)의 이상으로 인한 배터리 셀(14)의 오작동에 대해 신속히 대처할 수 있다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 배터리 셀(16)을 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 배터리 셀(16)은, 앞선 실시예의 상기 배터리 셀(10)과 유사하므로, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사한 구성들에 대해서는 중복 설명을 생략하고, 이하, 앞선 실시예와의 차이점을 중심으로 살펴 본다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 상기 배터리 셀(16)은, 탭 보호부(400)를 포함할 수 있다.
상기 탭 보호부(400)는, 셀 케이스(200) 내부에 수용되고, 전극 탭(120)의 적어도 일부를 커버하도록 구성될 수 있다. 일례로서, 탭 보호부(400)는, 절연성 재질을 포함하여 구성될 수 있다. 이에 따라, 탭 보호부(400)가 셀 바디(110), 전극 탭(120) 및 전극 리드(300) 등과 접촉되어 셀 바디(110), 전극 탭(120) 및 전극 리드(300) 등의 단락이 발생되는 것을 최소화할 수 있다.
이러한 탭 보호부(400)는, 전극 탭(120)을 커버함으로써, 외부로부터 셀 케이스(200)에 전달되는 외력 등에 의한 충격을 전극 탭(120)보다 우선적으로 전달받을 수 있다.
한편, 탭 보호부(400)는, 전극 리드(300)가 통과되는 슬롯(410)을 포함할 수 있다. 이러한 슬롯(410)은, 탭 보호부(400)의 전방에 형성될 수 있다.
구체적으로, 탭 보호부(400)의 전방에는 소정 높이의 개구가 형성될 수 있다. 이 때, 슬롯(410)은, 상기 소정 높이의 개구에 해당될 수 있다.
한편, 전술한 위변조 방지 수단(20)은, 탭 보호부(400)의 슬롯(410)에 구비될 수 있다. 구체적으로, 위변조 방지 수단(20)은, 슬롯(410)에 대응되는 영역에서의 탭 보호부(400)의 상측 벽과 전극 리드(300) 사이 및/또는 슬롯(410)에 대응되는 영역에서의 탭 보호부(400)의 하측 벽과 전극 리드(300) 사이에 구비될 수 있다.
이러한 실시 구성에 의하면, 전극 리드(300)에 맞닿도록 위변조 방지 수단(20)을 배치시킬 수 있으므로, 전극 리드(300)에 전달되는 외력에 따라 위변조 방지 수단(20)에서 가시적인 주름 패턴이 나타날 수 있다. 이에 따라, 전극 리드(300)에 외력이 전달되었는지 여부를 육안으로 빠르게 확인할 수 있으므로, 추후 전극 리드(300)의 이상으로 인한 배터리 셀(16)의 오작동에 대해 신속히 대처할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따르면, 탭 보호부(400)의 슬롯(410)에 배치된 위변조 방지 수단(20)을 통해 배터리 셀(16)의 열 폭주 현상에 의해 발생된 벤팅 가스가 슬롯(410)을 통해 배출되는지를 확인할 수 있다. 이에 따라, 전극 탭(120)을 보호하면서도 배터리 셀(16)의 열 폭주시 벤팅 가스의 배출 방향을 용이하게 확인할 수 있다.
도 12는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 배터리 셀(18)을 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 배터리 셀(18)은, 앞선 실시예의 상기 배터리 셀(10)과 유사하므로, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사한 구성들에 대해서는 중복 설명을 생략하고, 이하, 앞선 실시예와의 차이점을 중심으로 살펴 본다.
일반적으로 파우치형 배터리 셀의 경우, 전극 조립체를 파우치로 3면 실링하여 제조될 수 있다. 이러한 3면 실링 방식의 파우치형 배터리 셀의 경우, 3면 실링 과정에서 감싸지는 부분의 간섭에 의해 뱃이어(bat-ear) 형태의 주름이 발생할 수 있다.
도 12를 참조하면, 상기 배터리 셀(18)에서 셀 케이스(200)는, 절곡부(222)를 포함할 수 있다.
상기 절곡부(222)는, 내측면이 전극 조립체(100)와 맞닿을 수 있다. 이러한 절곡부(222)는, 내측면이 전극 조립체(100)의 가장자리와 마주하는 영역일 수 있다. 이 때, 3면 실링 방식에 의해 셀 케이스(200)가 전극 조립체(100)를 내부에 수용하도록 수용부(210) 및 실링부(220)를 형성할 때, 절곡부(222)에 해당되는 영역에서 셀 케이스(200)의 외측 방향으로 파우치 필름이 밀리면서 전술한 뱃이어 현상이 발생될 수 있다.
이 때, 절곡부(222)에 위변조 방지 수단(20)을 구비하는 경우에, 셀 케이스(200)의 외측 방향으로 파우치 필름이 밀리면서 뱃이어 현상이 발생되는 경우 위변조 방지 수단(20)에서 가시적인 주름 패턴이 나타날 수 있다.
이러한 실시 구성에 의하면, 배터리 셀(18)의 에너지 효율을 감소시키는 뱃이어 현상을 육안으로 신속하게 감지할 수 있는 장점이 있다.
이상과 같이, 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.
한편, 본 발명에서 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
10, 12, 14, 16, 18 : 배터리 셀
20 : 위변조 방지 수단
100 : 전극 조립체
110 : 셀 바디
120 : 전극 탭
200 : 셀 케이스
200a : 제 1 케이스 부재
200b : 제 2 케이스 부재
T : 테라스부
210 : 수용부
220 : 실링부
F : 리드 필름
300 : 전극 리드
400 : 탭 보호부
410 : 슬롯
20 : 위변조 방지 수단
100 : 전극 조립체
110 : 셀 바디
120 : 전극 탭
200 : 셀 케이스
200a : 제 1 케이스 부재
200b : 제 2 케이스 부재
T : 테라스부
210 : 수용부
220 : 실링부
F : 리드 필름
300 : 전극 리드
400 : 탭 보호부
410 : 슬롯
Claims (10)
- 전극 조립체;
상기 전극 조립체를 내부에 수용하는 셀 케이스;
상기 전극 조립체에 연결되고, 상기 셀 케이스 밖으로 소정 길이 인출되도록 구성된 전극 리드; 및
상기 셀 케이스의 외측면에 구비되고, 외부 자극이 가해질 때 가시적인 주름 패턴을 형성하도록 구성된 위변조 방지 수단을 포함하고,
상기 전극 조립체는,
셀 바디; 및
상기 셀 바디의 적어도 일측에 구비된 전극 탭을 포함하고,
상기 전극 리드는,
상기 전극 탭을 통해 상기 전극 조립체에 연결되도록 구성되며,
배터리 셀은,
상기 셀 케이스 내부에 수용되고, 상기 전극 탭의 적어도 일부를 커버하도록 구성된 탭 보호부를 더 포함하고,
상기 탭 보호부는,
상기 전극 리드가 통과되는 슬롯을 포함하고,
상기 위변조 방지 수단은,
상기 슬롯에 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀. - 제 1항에 있어서,
상기 위변조 방지 수단은,
상기 셀 케이스의 외측면 중앙부에 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀. - 제 1항에 있어서,
상기 셀 케이스는,
상기 전극 조립체를 내부에 수용하도록 구성된 수용부;
상기 수용부의 둘레로부터 외측으로 연장되어 구성된 실링부;
제 1 케이스 부재; 및
상기 제 1 케이스 부재와 가장자리 둘레 영역이 맞닿아 상기 실링부를 형성하도록 구성된 제 2 케이스 부재를 포함하고,
상기 위변조 방지 수단은,
상기 제 1 케이스 부재와 상기 제 2 케이스 부재 사이의 틈에 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀. - 제 3항에 있어서,
상기 실링부는,
상기 실링부의 전체 영역 중에서, 상기 전극 리드가 상기 셀 케이스 밖으로 인출되는 방향에 위치하는 영역인 테라스부를 포함하고,
상기 배터리 셀은,
상기 테라스부와 상기 전극 리드 사이에 배치된 리드 필름을 더 포함하고,
상기 위변조 방지 수단은,
상기 테라스부와 상기 리드 필름 사이의 틈에 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀. - 제 4항에 있어서,
상기 위변조 방지 수단은,
상기 리드 필름의 양단에 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 셀. - 제 5항에 있어서,
상기 리드 필름은,
양단이 하향 경사지게 구성되고,
상기 위변조 방지 수단은,
상기 리드 필름의 경사진 영역에 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 셀. - 제 1항에 있어서,
상기 위변조 방지 수단은,
상기 전극 탭과 상기 전극 리드가 연결되는 영역에 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 셀. - 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 셀 케이스는,
내측면이 상기 전극 조립체와 맞닿는 절곡부를 더 포함하고,
상기 위변조 방지 수단은,
상기 절곡부에 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀. - 휴대용 단말기에 구비된 위변조 방지 확인 어플리케이션을 이용하여 위변조 방지 수단 내의 식별모양 식별 여부에 따라 제 1항 내지 제 7항 및 제 9항 중 어느 한 항에 따른 배터리 셀의 위변조 여부를 판단하고, 상기 배터리 셀의 위변조 여부를 판단한 데이터를 클라우드에 저장하도록 구성된 서버.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230036465A KR102555013B1 (ko) | 2023-03-21 | 2023-03-21 | 위변조 방지 수단을 구비한 파우치형 배터리 셀 및 배터리 셀의 위변조를 판단하는 서버 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230036465A KR102555013B1 (ko) | 2023-03-21 | 2023-03-21 | 위변조 방지 수단을 구비한 파우치형 배터리 셀 및 배터리 셀의 위변조를 판단하는 서버 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102555013B1 true KR102555013B1 (ko) | 2023-07-17 |
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ID=87430150
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020230036465A KR102555013B1 (ko) | 2023-03-21 | 2023-03-21 | 위변조 방지 수단을 구비한 파우치형 배터리 셀 및 배터리 셀의 위변조를 판단하는 서버 |
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| KR (1) | KR102555013B1 (ko) |
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2023
- 2023-03-21 KR KR1020230036465A patent/KR102555013B1/ko active IP Right Grant
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