KR20020070586A

KR20020070586A - 이차전지

Info

Publication number: KR20020070586A
Application number: KR1020010010735A
Authority: KR
Inventors: 송만곤; 김기범
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2001-03-02
Filing date: 2001-03-02
Publication date: 2002-09-10
Also published as: KR100787417B1

Abstract

본 발명에 따른 이차전지는, 세퍼레이터 양측으로 양극판과 음극판을 가지는 전극조립체과, 전극조립체가 삽입되는 케이스와, 케이스의 상부개구에 설치되어 내부를 밀폐하는 캡 조립체와, 캡 조립체의 상면에 형성된 보호막을 구비함으로써, 전지의 단락을 방지하고, 녹 발생을 방지하며, 전해액 누수를 방지한다.

Description

이차전지{Secondary battery}

본 발명은 이차전지에 관한 것으로, 더 상세하게는 전지의 상부에 도포되어전지의 단락 및 녹 발생 방지, 전해액의 누수 방지 기능을 가지는 보호막이 형성된 이차전지에 관한 것이다.

최근들어 충전이 가능한 이차전지가 전자제품의 경박단소 추세와 관련한 소위 3C 제품으로 말해지는 휴대폰, 노트북 컴퓨터, 컴팩터 캠코더등 첨단 전자 기기분야에 적용이 가능하도록 연구되고 있다.

특히, 리튬 이차전지는 작동 전압이 3.6V 인데 전자 장비 전원으로 많이 쓰이고 있는 니켈-카드늄 전지나 니켈-수소전지의 3배에 해당되며, 단위 중량당 에너지 밀도가 우수하다는 점에서 급속하게 시장을 늘려가고 있다.

전해액의 종류에 따라 액제 전해질 전지와 고분자 전해질 전지로 분류되며, 일반적으로는 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬-이온 전지, 고분자 전해질을 사용하는 경우는 리튬-폴리머 전지라고 한다. 이러한 리튬 이차전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형과 각형을 들 수 있다.

도 1은 통상적인 각형 이차전지의 구조를 도시한 것이다.

도면을 참조하면, 각형 이차전지(100)는, 양극판(131)과 음극판(133)이 세퍼레이터(132)를 사이에 두고 감겨있는 전극조립체(130)가 각형의 케이스(110)에 삽입되고, 상기 케이스(110)의 상부에는 전해액의 누수를 방지하도록 내부를 밀폐시키는 캡 조립체(120)가 설치된다.

상기 캡 조립체(120)에 있어서, 상기 양극판(131)과 양극탭(134)으로 통전되는 단자(121)와, 상기 음극판(133)과 통전되는 케이스(110)와 용접되는 캡(122)을 포함한다. 또한, 상기 캡(122)의 일측에 형성되는 전해액 주입구(123)를 포함한다.

상기 전해액 주입구(123)는 전해액이 주입되면, 상기 전해액 주입구(123)에는 전해액 주입구 접합부(123a)가 형성되어 전지를 밀폐하게 된다.

상기 캡(122)의 관통공(121a)에는 단자(121)가 삽입되어 설치되며, 상기 단자(121)와 캡(122)상호간에 절연된다. 그리고, 상기 캡(122)의 하부면에는 상기 캡(122)과 전극조립체(130)의 절연을 위한 하부 절연판(124)이 설치된다.

그리고, 상기 캡 조립체(120)의 상부에는 음극부인 캡(122)과, 양극부인 단자(121)간의 통전을 방지하기 위해 절연판(125)이 마련되어 있다. 상기 절연판(125)은 중앙부에 단자(121)가 삽입될 수 있도록 관통공이 형성된 사각형태이다. 상기 절연판(125)은 접착제에 의하여 상기 캡(122)에 고정되어 있다.

그런데, 상술한 각형 이차전지(100)에 있어서, 상기 캡(122)과 단자(121)사이에 통전을 방지하기 위하여 절연판(125)을 부착하는 공정이 필요하다. 또한, 상기 케이스(110)와 캡(122)간의 접합되는 부위와, 상기 전해액 주입구(123)에 형성된 전해액 주입구 접합부(123a)에서 전해액이 누수될 가능성이 높은 문제점이 있다.

도 2는 통상적인 원통형 이차전지의 구조를 도시한 것이다.

도면을 참조하면, 원통형 이차전지(200)는, 원통형의 금속 케이스(210)가 마련되고, 그 내부에 가로축으로 길이가 긴 띠 모양을 갖는 양극판(231), 세퍼레이터(232) 및 음극판(233)을 순서대로 겹쳐놓고 권취하여 만든 전극조립체(230)가 삽입되어 있다.

상기 케이스(210)의 상부개구에는 캡 조립체(220)가 안착되고, 상기케이스(210)를 크림핑(crimping) 및 프레싱(pressing)하여 전해액의 누수를 방지하도록 내부를 밀폐시킨다.

상기 캡 조립체(220)는, 상기 전극조립체(230)와 연결되고, 상기 케이스(210)를 밀폐하는 캡(221)과, 상기 캡(221)을 지지 및 절연하는 가스켓(222)을 포함한다.

상기 캡 조립체(220)의 상부에는 음극인 케이스(210)와 양극인 캡(221)사이의 통전을 방지하기 위하여 도우넛 형태의 절연판(223)의 중공부(223a)에 캡(221)이 삽입되어 설치되어 있다.

그리고, 상기 절연판(223)은 접착제로 상기 케이스(210)의 선단부(210a)측에 고정되어 있다.

그런데, 종래의 원통형 이차전지(200)에는, 전지의 제조공정 중, 상기 케이스(210)와 캡(221) 사이의 통전을 방지하기 위하여 절연판(223)을 부착하는 공정이 필요하다. 또한, 상기 캡 조립체(220)가 결합되는 케이스(210)의 선단부(210a)는 공기에 노출되어 있으므로 녹이 발생할 가능성이 있으며, 상기 케이스(210)와 가스켓(222) 사이와, 상기 캡(221)과 가스켓(222) 사이에는 전해액이 누수될 가능성이 높다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 비수 전해질전지가 일본특개평11-260329호(1999.9.24)에 개시되어 있다.

이에 따르면, 외장악과 봉구개 사이 및 가스 배출공의 레이저 용접부를 3원계 불소 고무수지로 피복함으로써, 금속의 부식을 충분히 억제하고, 전해액의 누출에 의한 전지 용량의 저하 등을 방지할 수 있는 비수 전해질전지를 제안하고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 캡의 상면에 보호막을 형성함으로써, 전지의 통전 및 녹 발생을 방지하고, 전해액의 누수를 방지하는 이차전지를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 통상적인 각형 이차전지의 구조를 도시한 부분단면도,

도 2는 통상적인 원통형 이차전지의 구조를 도시한 부분단면도,

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른, 각형 이차전지의 구조를 나타낸 부분사시도,

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 원통형 이차전지의 구조를 나타낸 부분사시도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

310,410..케이스321..단자

322,421..캡323..전해액 주입구

331,431..양극판332,432..세퍼레이터

333,433..음극판340,440..보호막

422..가스켓

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차전지는, 세퍼레이터 양측으로 양극판과 음극판을 가지는 전극조립체; 상기 전극조립체가 삽입되는 케이스; 상기 케이스의 상부개구에 설치되어 내부를 밀폐하는 캡 조립체; 및 상기 캡 조립체의 상면에 형성된 보호막; 을 구비하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 보호막은, 절연성이 있는 자외선 경화제인 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 각형 이차전지의 일부를 도시한 부분사시도이다.

도면을 참조하면, 상기 이차전지(300)는, 상면이 개구된 각형 케이스(310) 내부에 소위 젤리-롤(Jelly-Roll)이라 불리는 원통형 또는 직사각형 형태의 전극조립체(330)가 수용된다.

상기 젤리-롤은 절연체인 세퍼레이터(332)를 사이에 두고 양극판(331)과 음극판(333)이 롤 형태로 감겨서 형성된다.

상기 케이스(310) 상부에는 캡 조립체(320)가 설치된다.

보다 상세하게는 상기 캡 조립체(320)에 있어, 전도성의 금속 소재인 캡(322)은 상기 음극판(333)과 음극탭(미도시)으로 전기적으로 연결되는 상기 케이스(310)와 용접됨으로써, 상기 캡(322)은 음극부를 형성한다. 또한, 단자(321)는 상기 양극판(331)과 양극탭(334)으로 전기적으로 연결되어 양극부를 형성한다.

도면에는 상기 캡(322)을 양극부, 단자(321)를 음극부로 각각 도시하였으나, 상술한 실시예에 한정되지 않고, 상기 캡(322)은 양극판(331)과 통전되어 양극부로, 상기 단자(321)는 음극판(333)과 통전되어 음극부로 형성될 수 있다.

상기 캡(322)의 중앙부에는 단자(321)가 삽입될 관통공(321a)과, 일측부에는 전해액 주입부를 이루는 전해액이 주입될 전해액 주입구(323)가 형성된다. 상기 전해액 주입구(323)의 상부에는 전해액 투입 후, 용접되어 전해액 주입구 접합부(323a)를 형성하게 된다.

그리고, 상기 단자(321)의 외주면에는 글라스로 몰딩되어, 단자(321)와 캡(322)이 상호 절연가능하게 되나, 상기 단자(321)의 외주면에 절연체로 만들어진 가스켓이 삽입되어, 단자(321)와 캡(322)이 상호 절연가능할 수도 있다.

또한, 상기 캡(322)의 하부면에는 상기 캡(322)과 전극조립체(330)간의 절연을 위하여 하부 절연판(324)이 설치된다.

상기 캡(322)의 윗면으로부터 상기 캡(322)과 케이스(310)가 접합되는 접합부(322a)의 측면까지 보호막(340)이 형성되어 있다.

특히, 상기 보호막(340)은 상기 단자(321)가 관통되는 관통공(321a)의 윗면에 형성되고, 상기 케이스(310)의 선단부와 캡(322) 단부간의 접합부(322a)와, 상기 전해액 주입구 접합부(323a)의 윗면에 형성되는 것이 바람직하다.

상기 보호막(340)은 절연성 물질로 형성되고, 바람직하게는 자외선 경화제가이용될 수 있다. 상기 자외선 경화제는 자외선 빛을 이용하여 액상의 수지를 고상의 수지로 변화시키는 경화제로서, 그 도포방법은 인쇄, 프린트, 스프레잉, 디핑(dipping)등에 의할 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 원통형 이차전지의 일부를 도시한 부분사시도이다.

도면을 참조하면, 상기 이차전지(400)는, 케이스(410)에 세퍼레이터(432) 양측으로 밀착된 양극판(431)과 음극판(433)이 나선형으로 권취된 전극조립체(430)가 삽입되어 있다.

상기 케이스(410)는 음극판(433)과 음극탭(미도시)으로 전기적으로 연결되어 음극부의 역할을 한다. 상기 케이스(410)의 상부에는 전해액의 누수를 방지하고 내부를 밀폐하는 캡 조립체(420)가 설치되어 있다.

상기 캡 조립체(420)는 상기 케이스(410)의 상부개구에 안착되고, 상기 케이스(410)를 크림핑 및 프레싱함으로써 고정된다.

상기 캡 조립체(420)에 있어, 캡(421)이 양극탭(미도시)으로 양극판(431)과 통전되어 양극부의 역할을 하고, 상기 캡(421)은 가스켓(322)에 의해 지지 및 절연된다.

상기 캡 조립체(420)의 상부에는 보호막(440)이 형성되어 있다.

상기 보호막(440)은, 외부 충격 등에 의한 상기 케이스(410)와 캡(421)간의 통전을 방지하기 위하여 상기 케이스(410)의 선단부(410a)와 캡(421)사이의 공간에 상기 케이스(410)의 원주방향으로 둘러싸며 형성되어 있다. 그 결과, 공기에 노출되어 있는 상기 케이스(410)의 선단부(410a)를 공기와 접촉되지 않게 하여 녹 발생을 방지할 수 있으며, 상호 접촉 결합되고 있는 상기 케이스(410)와 가스켓(422) 사이 및 상기 가스켓(422)과 캡(421) 사이의 전해액 누수를 방지하는 기능을 한다.

상기 보호막(440)은, 상기 각형 전지(300)와 마찬가지로, 자외선 경화제를 이용하는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 이차전지는, 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 원통형 및 각형 이차전지에 있어, 전지 제조과정 중, 전지의 상부에 절연판을 부착하는 공정을, 보호막을 형성하는 공정으로 대체함으로써, 공정을 단순화 할 수 있으며, 비용 또한 절감할 수 있다.

둘째, 원통형 이차전지에 있어, 캡의 상면으로부터 케이스의 선단부까지 보호막을 형성함으로써, 케이스의 선단부의 녹 발생을 방지하며, 케이스와 가스켓 사이와 가스켓과 캡 사이의 전해액 누수를 방지할 수 있다.

셋째, 각형 이차전지에 있어, 상기 케이스와 캡간의 접합부와, 전지의 밀폐성을 확보하기 위하여 상기 전해액 주입구에 형성된 접합부에 보호막을 형성함으로써, 전해액 누수를 방지할 수 있으며, 상기 접합부의 육안검사 공정을 생략함으로써 검사인력을 절감할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면, 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 범위는 청구된 등록청구범위에 의하여 정해져야만 할 것이다.

Claims

세퍼레이터 양측으로 양극판과 음극판을 가지는 전극조립체;

상기 전극조립체가 삽입되는 케이스;

상기 케이스의 상부개구에 설치되어 내부를 밀폐하는 캡 조립체; 및

상기 캡 조립체의 상면에 형성된 보호막;

을 구비하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
제1항에 있어서,

상기 보호막은,

절연성이 있는 자외선 경화제인 것을 특징으로 하는 이차전지.
제1항에 있어서,

상기 케이스는 원통형을 이루며, 상기 케이스와 결합되는 캡과, 상기 캡의가장자리에 가스켓이 개재되어 절연된 것을 특징으로 하는 이차전지.
제1항에 있어서,

상기 케이스의 단부와 상기 캡조립체의 가장자리가 용접된 것을 특징으로 하는 이차전지;
제1항 내지 제4항에 있어서,

상기 보호막은 케이스와 캡조립체의 접합부위을 감싸도록 캔의 외주면으로 연장된 것을 특징으로 하는 이차전지;