KR20010083562A - 리튬 이온 폴리머 전지 - Google Patents

Abstract

리튬 이온 폴리머 전지가 제공된다. 본 발명에 따르면, 양극판 및, 음극판과, 상기 양음극판 사이에 개재된 세퍼레이터로 이루어지는 극판 조립체; 상기 극판 조립체를 내측에 수용하도록 상호 접합되는 커버 및 플렌지를 가지는 절연 케이스; 상기 양극판과 음극판에 형성된 탭에 연결되어 절연 케이스 외부로 연장되는 양극 리이드 및, 음극 리이드;를 구비한 리튬 이온 폴리머 전지에 있어서, 상기 절연 케이스의 플렌지와 커버 사이로 상기 리이드가 연장되는 부분에는 상기 양극 리이드와 음극 리이드를 함께 감싸는 단일의 접합부가 형성되며, 상기 접합부는 상기 플렌지와 커버의 접합부에 배치되는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 폴리머 전지가 제공된다.

Description

리튬 이온 폴리머 전지{Lithium ion polymer cell}

본 발명은 리튬 이온 폴리머 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전지의 금속 리이드의 두께에 기인한 접합 불량 때문에 전해액이 누설되는 현상이 방지될 수 있는 리튬 이온 폴리머 전지에 관한 것이다.

전자 기기, 예컨대 휴대폰, 캠코더, 노트북 컴퓨터 등의 소형화, 경량화 및 무선화가 급속하게 진행됨에 따라 그 구동전원으로서 에너지밀도가 높은 리튬 2차 전지가 활발히 개발되고 있다. 상기 리튬 2차 전지는 액체 전해질을 사용하는 리튬 금속 전지와, 리튬 이온 전지 및, 고분자 고체 전해질을 사용하는 리튬 폴리머 전지(Lithium Ion Polymer Battery)로 구별된다. 또한 상기 리튬 폴리머 전지는 고분자 고체 전해질의 종류에 따라 유기 전해액이 함유되어 있지 않은 완전 고체형 리튬 폴리머 전지와 유기 전해액을 함유하고 있는 겔형 고분자 전해질을 사용하는 리튬 이온 폴리머전지로 나눌 수 있다.

도 1은 통상적인 리튬 이온 폴리머 전지의 구조를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.

첨부된 도면을 참조하면, 리튬 이온 폴리머 전지는 그리드(Grid)에 전극 활물질을 충전시킨 양극판 및, 음극판과, 상기 양극판과 음극판 사이에 개재된 것으로 유기 전해액이 함침되어 있는 세퍼레이터(Seperator)가 적층된 구조로 되어 있는 극판 조립체(11)를 구비한다. 또한 상기 양극판의 일측에는 양극 탭(12a)이 형성되고, 상기 음극판의 일 측에는 음극 탭(13a)이 형성된다. 양극 및 음극 탭(12a, 13a)은 일정한 간격을 두고 나란하게 배치된다. 상기 탭(12a, 13a)들은 리이드(14, 15)에 연결됨으로써 외부 회로와 접속될 수 있다.

상술한 극판 조립체(11), 양극 탭(12a), 음극 탭(13a) 및, 양극 리이드(14)와 음극 리이드(15)는 절연성 케이스(16) 및 그와 일체로 형성된 커버(16a)에 의해 밀봉된다. 상기 절연성 케이스(16)와 커버(16a)는 통상적으로 알루미늄 박막의 상, 하면위에 열접착성의 폴리머 물질이 적층된 형태를 가지며, 열접착성 폴리머 물질이 상호 접착됨으로써 극판 조립체(11)가 수용된 공간을 밀봉할 수 있다. 절연성 케이스(16)의 밀봉시에는 커버(16a)가 플랜지(16b)에 대하여 접합됨으로써 형성되는 공간에 상기 극판 조립체(11)가 수용된다. 또한 전지 셀(11)과 외부와의 전기적인 연결을 위하여 양극 리이드(14)와 음극 리이드(15)의 일부가 외부로 노출된 상태에서 절연성 케이스(16)에 의해 밀봉된다.

도 2a 및, 도 2b는 양극 리이드(14)와 음극 리이드(15)가 커버(16a)와 플렌지(16b) 사이에서 접합된 상태를 도시하는 확대된 단면도이다.

도 2a를 참조하면, 커버(16a)와 플렌지(16b)는 그 표면에 적층된 열 접착성 폴리머 재료의 열 접착에 의해 접합되며, 리이드(14,15)들은 그 사이에서 절연 케이스의 외부로 돌출하게 된다. 여기에서, 도면에 도시된 바와 같이, 리이드(14,15)의 두께에 기인하여 리이드(14,15)의 측면에는 커버(16a)와 플렌지(16b)에 의해 둘러싸인 공간(21)이 형성될 수 있다. 이러한 공간은 열접착성 폴리머 재료에 의해서 충분하게 밀폐되지 아니하는 공간으로서, 전지 내부의 전해액이 이러한 공간(21)을 통해서 케이스(16)의 외부로 누설할 가능성이 있다.

도 2b를 참조하면, 커버(16a)와 플렌지(16b)는 그 표면에 적층된 열 접착성 폴리머 재료의 열 접착에 의해 접합되며, 이와는 별도로 금속 리이드(14,15)의 외표면에도 열접착성 폴리머 재료(23)가 적층되어 있다. 따라서 케이스(16)의 가열 접합시에는 금속 리이드(14,15)상의 폴리머 재료도 커버(16a)와 플렌지(16b)의 표면에 적층된 폴리머 재료에 대하여 접합을 이루게 되며, 따라서 도 2a 에 도시된 예보다는 상대적으로 누설되는 공간이 줄어들 수 있다. 그러나 이와 같은 방식으로도 리이드(14,15)의 두께에 기인하여 리이드(14,15)의 측면에는 누설 공간(21)이 형성될 수 있으며, 따라서 전해액이 누설될 가능성이 존재하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 전해액의 누설이 방지될 수 있는 리튬 이온 폴리머 전지를 제공하는 것이다.

도 1은 통상적인 리튬 이온 폴리머 전지의 개략적인 구조를 도시한 사시도.

도 2a 및, 도 2b는 도 1의 전지를 정면에서 바라본 개략적인 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 리튬 이온 폴리머 전지의 개략적인 구조를 도시한 분해 사시도.

도 4a는 도 3의 전지를 정면에서 바라본 개략적인 단면도.

도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전지의 개략적인 정면 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11. 전지 셀 12a. 양극 탭

13. 음극판 13a. 음극 탭

14, 15. 리이드 16. 케이스

16a. 커버 21. 공간

23. 열접착성 폴리머 재료

31.35. 접합부 41. 공간

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 양극판 및, 음극판과, 상기 양음극판 사이에 개재된 세퍼레이터로 이루어지는 극판 조립체; 상기 극판 조립체를 내측에 수용하도록 상호 접합되는 커버 및 플렌지를 가지는 절연 케이스; 상기 양극판과 음극판에 형성된 탭에 연결되어 절연 케이스 외부로 연장되는 양극 리이드 및, 음극 리이드;를 구비한 리튬 이온 폴리머 전지에 있어서, 상기 절연 케이스의 플렌지와 커버 사이로 상기 리이드가 연장되는 부분에는 상기 양극 리이드와 음극 리이드를 함께 감싸는 단일의 접합부가 형성되며, 상기 접합부는 상기 플렌지와 커버의 접합부에 배치되는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 폴리머 전지가 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 접합부의 양 측 단부에는 상기 절연 케이스의 커버와 플렌지에 의해 형성되는 공간에 대응되는 돌출부가 더 형성된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 접합부는 폴리에틸렌, 또는 폴리프로필렌으로 형성된다.

이하 본 발명을 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 3에는 본 발명에 따른 리튬 이온 폴리머 전지의 개략적인 사시도가 도시되어 있다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 이온 폴리머 전지의 전체적인 구조는 도 1에 도시된 리튬 이온 폴리머 전지와 유사하며, 동일한 구성 요소에는 동일한 참조 번호로 표시되어 있다. 즉, 양극판 및, 음극판과, 상기 양극판과 음극판 사이에 개재된 세퍼레이터(Seperator)가 적층된 구조로 되어 있는 극판 조립체(11)가 절연 케이스(16)내에 수용되어 있다. 또한 상기 양극판의 일측에는 양극 탭(12a)이 형성되고, 상기 음극판의 일 측에는 음극 탭(13a)이 형성된다. 상기 탭(12a, 13a)들은 리이드(14, 15)에 연결됨으로써 외부 회로와 접속될 수 있다.

본 발명의 일 특징에 따르면, 절연 케이스(16)의 플렌지(16b)와 커버(16a) 사이로 리이드(14,15)가 연장되는 부분에는 상기 리이드(14,15)를 함께 감싸는 열접착성 폴리머 재료의 접합부(31)가 형성된다. 접합부(31)는 도면에 도시된 바와 같이 두 리이드(14,15)의 길이 방향중 일부분을 감싸면서 횡방향으로 연장되며, 상기 플렌지(16b)와 커버(16a)가 접합되는 부분에 놓이게 위치하게 된다.

도 4a에는 도 3에 도시된 전지를 정면에서 도시한 개략적인 단면도가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 접합부(31)는 리이드(14,15)의 외표면을 함께 감싸면서 커버(16a)와 플렌지(16b) 사이에 배치된 것을 알 수 있다. 이때, 리이드(14,15)의 외표면은 접합부(31)에 대해서 완전하게 밀봉되므로 전해액의 누설이 리이드(14,15)와 접합부(31) 사이에서 발생할 가능성은 거의 없다. 한편, 접합부(31)의 외표면과 케이스의 커버(16a)와 플렌지(16b) 사이에는 공간(41)이 형성될 수 있으나, 실제에 있어서 접합부(31)의 측면은 압력에 의해 변형되어 케이스의 커버(16a)와 플렌지(16b)에 대하여 밀착할 수 있으므로 누설의 가능성이 줄어든다. 또한 본 발명에서는 공간(41)이 2 군데에 형성되므로, 도 2a 및, 도 2b에서 공간(21)이 4 군데에 형성되는 경우에 비교하면 전해액의 누설 가능성이 줄어든다는 것을 이해할 수 있다.

도 4b에는 본 발명에 따른 다른 실시예를 정면에서 바라본 개략적인 단면도가 도시되어 있다.

도 4b를 참조하면, 접합부(35)의 양 측방향 단부에는 케이스의 커버(16a)와 플렌지(16b)가 형성하는 공간에 대응하도록 돌출부(35a)가 형성되어 있다. 즉, 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 접합부(35)의 양 측방향 단부를 뾰족하게 형성함으로써 커버(16a)와 플렌지(16b)에 의해 형성될 수 있는 공간을 채우도록 하는 것이다. 이와 같이 돌출부(35a)를 형성하게 되면 접합부(35)와 케이스의 커버(16a) 및, 플렌지(16b)의 내측면이 더욱 밀접하게 접하게 됨으로써 전해액의 누설 가능성이줄어든다.

본 발명에 따라서 리이드(14,15)의 외표면을 감싸는 접합부는 폴리머 재료로 형성될 수 있다. 예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌등과 같은 폴리머 재료로써 접합부를 구성하게 되며, 가열 압착에 의해서 케이스에 대하여 접착된다.

본 발명에 따른 리튬 이온 폴리머 전지는 리이드의 외부가 단일의 접합부에 의해 감싸여진 상태로 케이스의 외부로 연장되므로, 리이드의 두께에 기인한 누설 공간이 감소하고, 그에 따라서 전해액이 외부로 누설될 가능성이 줄어든다는 장점이 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (3)

1. 양극판 및, 음극판과, 상기 양음극판 사이에 개재된 세퍼레이터로 이루어지는 극판 조립체; 상기 극판 조립체를 내측에 수용하도록 상호 접합되는 커버 및 플렌지를 가지는 절연 케이스; 상기 양극판과 음극판에 형성된 탭에 연결되어 절연 케이스 외부로 연장되는 양극 리이드 및, 음극 리이드;를 구비한 리튬 이온 폴리머전지에 있어서,

   상기 절연 케이스의 플렌지와 커버 사이로 상기 리이드가 연장되는 부분에는 상기 양극 리이드와 음극 리이드를 함께 감싸는 단일의 접합부가 형성되며, 상기 접합부는 상기 플렌지와 커버의 접합부에 배치되는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 폴리머 전지.
2. 제1항에 있어서, 상기 접합부의 양 측 단부에는 상기 절연 케이스의 커버와 플렌지에 의해 형성되는 공간에 대응되는 돌출부가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 폴리머 전지.
3. 제1항에 있어서, 상기 접합부는 폴리에틸렌, 또는 폴리프로필렌으로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 폴리머 전지.