KR20010104136A

KR20010104136A - 파우치 전지

Info

Publication number: KR20010104136A
Application number: KR1020000025580A
Authority: KR
Inventors: 최영필
Original assignee: 김순택; 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2000-05-13
Filing date: 2000-05-13
Publication date: 2001-11-24

Abstract

목적: 파우치 전지의 열융착부 외곽에 밀폐보조 수단을 사용하여 단자부 및 열융착부의 접착력을 강화시킨 파우치 전지 및 그 제조방법을 제공한다.

구성: 상,하부 케이스 내부에 양극, 음극 및 세퍼레이터로 이루어진 전극 조립체를 설치하고 상기 상,하부 케이스를 열융착으로 밀폐한 파우치 전지에 있어서,상기 상,하부 케이스의 열융착부 외곽에 밀폐보조재를 도포한 구성으로 이루어진다.

효과: UV 경화제의 자체 연성으로 인해 파우치 전지를 접어도 밀폐성이 유지되며 전지 내부의 이상 발생이나 고온 방치시 전지의 부풀음에 의해 열융착부가 떨어지는 현상이 발생하더라도 밀폐성이 강화되어 전해액의 누출을 지연시킬 수 있다. 또한 단자 두께에 의한 열융착부의 단차를 완전 밀폐함으로써 외부 공기의 유입, 전해액 누출을 차단하고, 파우치 절단면과 단자간의 쇼트 발생가능성도 차단할 수 있다.

Description

파우치 전지{Battery with pouch cover}

본 발명은 파우치(pouch) 전지 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 밀폐성이 향상될 수 있도록 개선된 파우치 전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.

이차 전지(secondary battery)는 충전이 가능한 전지로서, 이른바 3C 제품으로 불리워지는 휴대용 전화기(cellular phone),노트북 컴퓨터, 캠코더 등 첨단 전자 기기분야에서 널리 사용되고 있다.

특히, 리튬 이차 전지는 작동 전압이 3.6 V로서 전자 장비 전원으로 많이 사용되는 니켈-카드뮴(Ni-Cd) 전지나 니켈-수소(Ni-MH) 전지의 3배에 해당되며, 단위 중량당 에너지 밀도가 우수하다는 점에서 급속도로 신장되고 있다.

이러한 리튬 이차 전지는 전해액의 종류에 따라 액체 전해질 전지와 고분자 전해질 전지로 분류할 수 있으며, 일반적으로는 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬-이온 전지, 고분자 전해질을 사용하는 경우는 폴리머 리튬 전지라고 한다.

여기서, 리튬 이차 전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 리튬-이온 전지에 주로 사용되는 원통형 및 각형을 들 수 있다. 폴리머 리튬 전지는 리튬 이온 전지에 비해 유연성을 지녀 그 형상이 비교적 자유롭다.

이에 따라, 최근 들어서는 리튬-이온 전지나 폴리머 리튬 전지가 안전성과 형상의 자유도가 뛰어나고, 무게가 가벼워 휴대용 전자 기기의 슬림화 및 경량화에유리하여 각종 연구가 진행되고 있다.

도 3은 이러한 종래의 이차 전지중 파우치 전지(10)를 도시한 것이고, 도 4는 도 3의 A부분을 절개한 단면을 도시한것이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 파우치 전지(10)는 상부 및 하부 케이스(11a, 11b)와, 상기 상부 및 하부 케이스(11a, 11b)의 내부에 마련된 공간부에 삽입되는 양극판(12), 음극판(13) 및 세퍼레이터(14)로 된 전극 조립체(15)와, 상기 양극판(12) 및 음극판(13)의 단부로부터 인출되는 접속부(16)와, 상기 접속부(16)와 접속되는 양극 단자(17)와 음극단자(18)를 포함한다.

상기와 같은 구조를 가지는 파우치 전지(10)는 복수개의 양극판(12)과 음극판(13)의 단부로부터 인출되는 접속부(16)가 전극별로 분리되어 상기 양극 단자(17)와 음극 단자(18)에 용접된다. 그리고, 상기 양극 및 음극단자(17, 18)는추후 열융착되어 밀봉되는 상기 상부 케이스(11a)와 하부 케이스(11b)의 접촉면으로부터 상기 파우치 전지(10) 외부로 소정 길이 돌출한다.

그런데, 이러한 파우치 전지(10)는 상기 접속부(16)의 단부와 용접되는 양극 단자(17)와 음극 단자(18)가 상기 상,하부 케이스(11a, 11b)에 면접촉하는 부위에서 양극 및 음극단자(17, 18)의 높이로 인하여 단차가 생기게 된다.

이러한 단차의 발생으로 인하여 상기 양극 및 음극단자(17, 18)의 단부가 폴리머 리튬 전지(10) 외부로 인출된 상태에서 다층막으로 이루어진 상, 하부 케이스(11a, 11b)를 열융착으로 접합시킬 때, 접착성이 완전하지 못한 관계로 폴리머 리튬전지(10) 내부의 전해액이 유출되거나 외부의 공기가 파우치 전지(10) 내부로 유입되는 문제점이 발생된다.

이러한 문제점으로 인하여 파우치 전지(10)의 성능을 저하시키는 단점이 있다.

전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 새롭게 제시된 본 발명은 파우치 전지의 열융착부 외곽에 밀폐보조 수단을 사용하여 단자부 및 열융착부의 접착력을 강화시킨 파우치 전지 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 폴리머 리튬 전지는, 양극판과 음극판 사이에 세퍼레이터가 개재된 순서대로 번갈아 적층되는 전극 조립체와; 상기 전극 조립체의 양극판 및 음극판과 각각 접지되고, 외부와 전기적으로 연결될 수 있도록 인출된 양극 및 음극단자와; 상기 전극 조립체가 설치될 수 있도록 형성된 안착부가 구비되고, 열에 의해 접착되는 열융착부와, 상기 열융착부 가장자리에 접착제가 도포된 케이스;를 포함하는 구성으로 이루어진다.

본 발명에 있어서, 상기 접착제는 내화학성과 연성을 가진 UV 경화제를 채용하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 파우치 전지 제조방법은, 양극판과 음극판 사이에 세퍼레이터가 개재된 순서대로 번갈아 적층된 바이 셀(Bi-Cell)이나 젤리 롤 형태의 전극 조립체를 케이스의 안착부에 삽입하는 단계와; 상기 양극판과 음극판의 접지부에 양극 단자와 음극 단자를 연결설치하는 단계와; 상기 케이스의 안착부 주변으로 수평 연장된 열융착부에 열을 가해 접착, 밀봉하는 단계와; 상기 열융착부 가장자리에 UV 경화제를 도포하고 자외선을 조사하여 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 파우치 전지의 외곽을 UV 경화제로 도포하여 실링함으로써, 단자부의 단차를 없애 외부 공기가 주입되거나 전해액이 누출될 가능성을 차단할 수 있고, 접착부의 연성의 연성을 유지하면서 전지 내부의 이상 발생이나 고온 방치시 전지의 팽창에 의해 접착부가 분리될 때 일정기간 전해액의 누출을 지연시킬 수 있으며, 단자와 케이스간의 쇼트 발생 가능성도 차단할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 파우치 전지를 분해하여 도시한 사시도.

도 2는 본 발명에 의한 파우치 전지의 사시도.

도 3은 종래 파우치 전지를 도시한 사시도.

도 4는 도 3의 A부분을 절개한 단면도.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

20: 파우치 전지 21,22: 상,하부 케이스

23: 양극판 24: 음극판

25: 세퍼레이터 26: 전극조립체

27: 양극 단자 28: 음극 단자

29: UV 경화제

본 발명의 구성에 대하여 첨부한 도면을 참조하면서 보다 상세하게 설명한다. 참고로 본 발명의 설명에 앞서 종래 기술에서 인용한 구성과 일치하는 부분에 대해서는 종래 도면 부호를 그대로 인용하기로 한다.

도 1 에는 본 발명에 의한 파우치 전지의 바람직한 실시예를 분해 사시도로 도시하였다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 파우치 전지(20)는, 나이론(nylon), 알루미늄(Al), 및 서린(surlyn)의 다층 폴리머로 이루어진 일종의 파우치(pouch)인 상,하부 케이스(21)(22)와, 양극판(23)과 음극판(24) 사이에 개재된 세퍼레이터(25)가 순서대로 적층되어 이루어지는 전극 조립체(26)와, 상기 양극판 및 음극판과 연결되고 니켈호일(Ni foil)로 이루어진 양극 단자(27) 및 음극 단자(28)와, UV 경화제실링부(29)를 포함한다.

본 실시예에서는 양극판(23)과 음극판(24)의 사이에 세퍼레이터(25)가 적층된 바이 셀(Bi-cell)형의 전극 조립체(26)를 포함한 파우치 전지를 설명한다.

상기 양극판(23)과 음극판(24)에는 각각 그 일부가 돌출되게 형성된 양극 접지부(231)와 음극 접지부(241)가 형성되어 있다. 상기 상, 하부 케이스(21)(22)는 상기 전극 조립체(26)가 삽입되어 설치될 수 있도록 형성된 안착부(211)(221)와, 상기 안착부(211)(221)로부터 수평으로 연장되어 열융착으로 접착되는 열융착부(212)(222)가 각각 구비된다.

상기 UV 경화제(29)는 전지 내부의 이상 발생시 발생 기체 또는 전해액과 화학반응을 하지 않고 연성이 있는 것이 바람직하다.

상기 양극 단자(27)와 음극 단자(28)는 외피를 둘러싸면서 단자 테이프(tap tape:271)(281)가 코팅되어 있다. 상기 단자 테이프(271)(281)는 케이스(21)(22)의 열융착부(212)(222)내에 단자(27)(28)가 열융착될 때 쇼트를 방지하기 위한 비전도성 물질로 형성된다.

상기 열융착부(212)(222) 외곽으로는 상기 파우치 전지(20)를 밀봉한 후 UV 경화제를 도포하는 실링부(29)가 구비된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 파우치 전지(20)를 밀봉하면 도 2와 같은 조립 사시도로 나타낼 수 있다.도 2에서 도 1와 동일한 참조부호는 동일한 부재를 가리킨다. 도 2를 참조하면, 상기 양극단자(27) 및 음극단자(28)가 외부와 전기적으로 연락될 수 있도록 외부로 노출된다. 그리고 상기 양극 접지부(231)와 음극 접지부(241)는 양극단자(27) 및 음극단자(28)와 각각 상기 상,하부 케이스(21)(22) 내부에서 용접된 상태로 설치된다.

하부 케이스(21)와 상부 케이스(22)의 열융착부(212)(222)가 접착된 외곽으로 UV 경화제가 도포되는바, 하부 케이스(21)와 상부 케이스(22)의 이음매 부분을 제외한 세 변에 도포된다.

그리고 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 파우치 전지(20) 제조방법을 설명하면 다음과 같다.

도 1를 다시 참조하면, 상기 양극판(23)과 음극판(24) 사이에 세퍼레이터(25)가 개재된 순서대로 번갈아 적층된 바이 셀(Bi-cell)형이나 롤 형태로 감은 젤리 롤 타입의 전극조립체(26)가 설치될 안착부(211)(221)와, 상기 안착부(211)(221)의 수평으로 연장되어 열융착에 의해 접착되는 열융착부(212)(222)가 구비된 상, 하부 케이스(21)(22)를 형성한다.

상기 전극 조립체(26)를 상기 안착부(211)(221)에 설치하고 상기 양극단자(27)와 음극단자(28)를 양극판(23) 및 음극판(24)의 양극 접지부(231)와 음극 접지부(241)에 각각 용접시킨다. 상기 용접은 초음파 용접으로 실시함이 바람직하다. 상기 양극단자(27)와 음극단자(28)에는 단자 테이프(271)(281)를 코팅한 후 용접시킨다.

이어서, 상기 하부 케이스(21) 위에 상부 케이스(22)를 덮고 열융착부(212)(222)를 압착하여 밀봉한 후 상부 케이스(22)와 하부 케이스(21)의 이음매 부분을 제외한 열융착부(212)(222) 가장자리에 UV 경화제(29)를 도포하되양극단자(27)와 음극단자(28)와 케이스(21)(22)간의 단차를 완전 밀폐할 수 있도록 한다. UV 경화제(29)를 도포한 후 자외선을 조사하여 경화시키므로써 도 2과 같은 파우치 전지(20)가 제조된다.

전술한 바와 같이, 상기 UV 경화제(29)는 연성이 있는 접착제로서, 전지 내부의 이상발생시 생성되는 기체나 전해액과 화학반응이 없는 접착제이다.

위와 같은 방법으로 제조된 본 발명에 의한 파우치 전지는 단자의 두께로 인해 발생된 단차를 UV 경화제로 재밀폐함으로써 외부 공기의 유입이나 전해액의 누출 가능성을 차단할 수 있고, 접착력이 보강되는 동시에 UV 경화제의 연성으로 인해 파우치 전지가 구부려지거나 접히더라도 실링부가 파단되지 않는다.

상술한 바와 같이 파우치 전지의 열융착부 외곽을 UV 경화제로 도포 실링함으로써, UV 경화제의 자체 연성으로 인해 파우치 전지를 접어도 밀폐성이 유지되며 전지 내부의 이상 발생이나 고온 방치시 전지의 부풀음에 의해 열융착부가 떨어지는 현상이 발생하더라도 밀폐성이 강화되어 전해액의 누출을 지연시킬 수 있다.

또한 단자 두께에 의한 열융착부의 단차를 완전 밀폐함으로써 외부 공기의 유입, 전해액 누출을 차단하고, 파우치 절단면과 단자간의 쇼트 발생가능성도 차단할 수 있다.

Claims

상,하부 케이스 내부에 양극, 음극 및 세퍼레이터로 이루어진 전극 조립체를 설치하고 상기 상,하부 케이스를 열융착으로 밀폐한 파우치 전지에 있어서,

상기 상,하부 케이스의 열융착부 외곽에 밀폐보조재를 도포한 것을 특징으로 하는 파우치 전지.
제 1 항에 있어서, 상기 밀폐보조재는 UV 경화제인 것을 특징으로 하는 파우치 전지.
제 2 항에 있어서, 상기 UV 경화제는 연성과 내화학성이 있는 것을 특징으로 하는 파우치 전지.
양극판, 음극판 및 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체를 케이스에 안착시키는 단계와, 상기 양극판과 음극판의 접지부에 양극 단자와 음극 단자를 용접하는 단계와, 상부 케이스와 하부 케이스를 열융착하여 밀봉하는 단계와, 상기 열융착된 가장자리에 UV 경화제를 도포하고 자외선을 조사하여 경화시키는 단계를 포함하는 파우치 전지의 제조방법.