KR200216871Y1 - 밀봉 테이프가 부착된 파우치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 파우치형 리튬 2차전지 제조를 위한 전지 셀(Cell)과 파우치(Pouch)의 융착시, 전극 탭(tap)의 위치가 파우치의 융착부위에 정확히 일치하지 않을 경우에 발생할 수 있는 전지의 단락(short) 및 그에 따른 누액을 방지하기 위한, 밀봉 테이프(Sealing tape)가 부착된 파우치에 관한 것이다.

구체적으로, 본 고안은 종래 기술에서, 전극 탭의 위치가 파우치의 융착부위에 정확히 일치하지 않을 경우 파우치의 알루미늄(Al) 재질에 의해 단락 및 그에 따른 누액이 발생할 여지가 많던 문제점을 극복한, 밀봉 테이프가 부착된 파우치에 관한 것이다.

Description

밀봉 테이프가 부착된 파우치 {Pouch Equipped with Sealing Tape}

전지는 원래 내부에 들어 있는 화학물질의 전기화학적 산화-환원 반응시 발생하는 화학에너지를 전기에너지로 변환하는 장치를 말하는 것으로서, 그 사용상 특성에 따라 전지속의 에너지가 고갈되면 폐기해야 하는 1차(disposable)전지와 계속 충전하면서 여러번 재사용이 가능한 2차(reusable)전지로 구분할 수 있다.

최근들어 전자, 통신, 컴퓨터 산업 등의 급속한 발전에 힘입어 캠코더, 휴대폰, 노트북 PC 등 휴대용 전자제품의 사용이 일반화됨으로써, 가볍고 오래 사용할 수 있으며 신뢰성이 높은 고성능의 소형 2차전지 개발이 절실히 요청되고 있는데, 이러한 수요에 상응하여 많은 관심과 각광을 받고 있으며, 현재 일부 상용화되어 있는 것이 바로 리튬 2차전지이다.

리튬은 지구상에 존재하는 금속중 가장 가볍기 때문에 단위 질량당 전기용량이 가장 크며, 전기음성도가 가장 커서 전압이 높은 전지를 만들 수 있다. 따라서, 제한된 양의 화학물질로 최대한의 에너지를 낼 수 있도록 해야하는 전지에서는 가장 잠재력이 큰 음극 물질로 오래 전부터 연구되어 오고 있었다.

이와 같은 리튬을 이용한 2차전지는 사용되는 전해질의 형태에 따라 유기용매 전해질을 사용하는 리튬 금속전지 및 리튬 이온전지와 고분자 전해질을 이용하는 리튬 폴리머전지로 나눌 수 있다.

이중 리튬 금속전지는 낮은 사이클 수명과 심각한 안정성의 문제로 상용화에 어려움을 겪고 있으며, 이를 극복하기 위한 수단으로 리튬금속 대신 음극으로 카본을 사용하는 리튬 이온전지가 개발되어 상용화되었다.

리튬 폴리머전지는 액체전해질형 리튬 이온전지의 단점인 안정성 문제, 제조비용의 고가, 대형화의 어려움 등의 문제를 해결할 수 있는 전지로 판단되지만 상용화되기 위해서는 전기화학적 안정성, 높은 전도도 등 기술적 문제를 해결해야만 가능하다.

상기 리튬 2차전지들의 단점을 극복하기 위해 개발된 파우치형 리튬 이온전지는 리튬 이온전지와 리튬 폴리머전지의 장점을 조합한 형태의 전지로서, 양극과 음극을 격리막으로 격리한 형태로 권취한 상태의 전지 셀(Cell)을 철제(Steel) 캔 및 알루미늄(Al) 캔과 같은 금속 캔 대신에 리튬 폴리머전지의 외장제로 쓰이는 파우치(Pouch)에 수납함으로써, 안정성을 한층 높임과 동시에 경량화에 유리하다는 장점을 가지고 있다.

이와 같은 파우치형 리튬 2차전지 제조를 위해 일반적으로 사용되는 파우치(10)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 전지 셀 수용홈(80)이 구비된 수용판(60)과 덮개(70)가 일체형으로 구성되어 중앙에서 접을 수 있는 형태를 하고 있으며, 파우치형 리튬 2차전지는 양극, 음극 및 격리막(Separator)이 롤(Roll) 형태로 감긴, 젤리 롤(Jelly Roll)이라 불리우는 전지 셀(20)을 상기 파우치(10) 수용판(60)에 구비된 전지 수용홈(80)에 수납하고 덮개(70)를 덮은 후 열융착 함으로써 제조되는 것이다.

그런데, 파우치 타입의 리튬전지는 캔을 사용하는 것과는 달리 양극과 음극의 리드 탭(lead tap)(40)이 전지 외부로 돌출되며 이로 인하여 파우치(10)와 탭(40) 사이에서 누액이 발생할 소지가 있다.

이는 파우치 타입의 리튬 2차전지 개발에서 해결해야할 중요한 과제중 하나로서, 이러한 단점을 극복하기 위하여 종래에는 일반적으로 폴리프로필렌(PP) 또는 폴리에틸렌(PE) 재질의 밀봉 테이프(sealing tape)(50)가 부착된 전극 탭(40)을 사용하여 파우치(10)의 융착부위(30)에 전극 탭(40)이 정확히 위치하도록 전지 셀(20)을 수납한 후 열융착 시킴으로써 누액을 방지하는 방법을 사용하여 왔다.

그러나, 이와 같이 탭(40)에 밀봉 테이프(50)를 부착하여 융착하는 경우, 전지 셀(20) 상의 전극 탭(40) 부착 위치 또는 전지 셀(20)이 파우치(10)에 수납되는 위치가 정확치 않을 경우 융착시의 열에 의해 단락(short)이 발생할 수 있다.

즉, 기존에는 전지 셀의 양 전극 탭(40)에 밀봉 테이프(50)를 부착하여 파우치(10)에 수납한 후 밀봉하는 방법이 적용되어 왔으며, 이와 같은 조립절차를 거칠 경우 전극 탭(40)의 위치가 파우치(10)와의 융착부위(30)에 정확히 일치하지 않게 되면 파우치 자재의 알루미늄(Al) 재질에 의해 단락이 발생할 수 있는데, 도 2를 참고로 하여 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

파우치 자재는 보통 [외부]폴리프로필렌(PP)/나일론(NY)/알루미늄(AL)/폴리프로필렌(PP)[접합부] 층으로 되어 있는데, 도 2에 나타낸 바와 같이, 기존의 방법에 따라 전극 탭(40)에 밀봉테이프(50)를 부착하여 파우치(10)에 열융착하게 되는 경우, 탭(40)이 부착되는 위치와 파우치의 융착부위(30)가 정확히 일치하지 못하면 양극 및 음극 탭(40)이 파우치의 재질과 직접 접촉하는 부분이 발생하게 됨으로써, PP 층이 녹아 전도체인 Al을 매개로 양극 탭과 음극 탭이 연결되어 단락이 발생할 소지가 많게 되는 것이다.

이렇게 전지의 단락 및 그에 따른 누액이 발생하게 되면, 전지 제조시 불량률이 높아지고 이에 따른 제조 비용이 상승하게 되며, 생산된 전지의 수명이 줄어드는 문제점을 가지게 된다.

본 고안은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 그 목적은 파우치형 리튬 2차전지의 제조를 위한 전지 셀과 파우치의 융착시 전극 탭과 파우치 자재가 접촉함으로써 전지의 단락이 발생하는 것을 방지하고자 하는 것이다.

이를 위한 본 고안은 전지 셀의 전극 탭이 아닌 파우치 자재에 밀봉 테이프를 부착함으로써, 전지 제조를 위한 열융착시 전지 셀과 파우치 자재 사이의 접촉이 일어나지 않도록 제조된 파우치를 제공하는 것으로 이루어진다.

도 1은 종래기술에 따른, 전극에 밀봉 테이프가 부착된 전지 셀과 파우치의 분리사시도.

도 2는 종래기술에 따른, 전지 셀의 밀봉 테이프가 부착된 전극 탭이 파우치와 융착된 모습을 나타내는 단면도.

도 3은 본 고안에 따른, 밀봉 테이프가 부착된 파우치와 전지 셀의 분리사시도.

도 4는 본 고안에 따른, 밀봉 테이프가 부착된 파우치와 전지 셀의 전극 탭이 융착된 모습을 나타내는 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10, 10': 파우치 20, 20': 전지 셀

30: 융착부위 40: 전극 탭

50, 50': 밀봉 테이프 60: 수용판

70: 덮개 80: 전지 수용홈

본 고안은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 종래 기술에서 파우치형 리튬 2차전지 제조시 밀봉 테이프(sealing tape)(50)가 부착된 양극 및 음극 탭(40)을 파우치(10)와 융착하여 밀봉함으로써 전극 탭(40)의 위치가 파우치의 융착부위(30)에 정확히 일치하지 않을 경우 파우치의 알루미늄(Al) 재질에 의해 단락(short) 및 그에 따른 누액이 발생할 여지가 많던 것을, 밀봉 테이프가 부착된 파우치를 사용함으로써 방지하는 것에 관한 것이다.

구체적으로, 본 고안은 위와 같은 전극 탭과 파우치 사이의 접촉을 방지하기 위한, 밀봉 테이프가 부착된 파우치에 관한 것이다.

본 고안에서는 전지 셀 대신 파우치에 밀봉 테이프가 구비되는데, 이하, 도면을 참고로 하여 본 고안을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 본 고안에서 밀봉 테이프(50')는 파우치(10') 수용판(60)의 전극 탭(40)이 융착될 부위, 즉 융착부위(30) 및 그에 대응하는 위치의 덮개(70) 부분에 융착부위(30) 전체를 수용하고 남을 면적으로 구비된다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 본 고안에 따라 밀봉 테이프(50')가 부착된 파우치(10')를 사용하여 열융착을 수행하는 경우, 융착부위(30)에 구비된 밀봉테이프(50')가 전극 탭(40)이 접촉될 수 있는 모든 부위를 이미 커버하고 있기 때문에, 전극 탭(40)의 위치가 파우치(10')의 융착부위(30)에 정확히 일치하지 않는다 하더라도 밀봉 테이프(50')가 전극 탭(40)과 파우치(10') 사이에 위치하게 됨으로써 직접적인 접촉을 방지할 수 있게 된다.

이와 같이 밀봉 테이프(50')가 부착된 파우치(10')를 사용하여 전지 셀(20')과 파우치(10')의 열융착을 수행하는 경우 전지 제조시 불량률을 줄이고 이에 따라 전지의 제조 비용을 절감할 수 있게 되며, 생산된 전지의 수명을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 본 고안의 밀봉 테이프(50')가 부착된 파우치(10')를 사용하여 전지 셀(20')과 파우치(10')의 열융착을 수행하게 되는 경우 발생할 수 있는 구체적인 장점들은 다음과 같다.

우선, 파우치 자재와 전극 탭의 접촉을 최대한 방지할 수 있어서 조립시에 발생하는 단락(short)를 방지할 수 있다.

둘째, 밀봉 테이프를 탭에 부착하기 위해 기존의 권취기를 개조해야할 필요가 없다.

셋째, 탭에 밀봉 테이프가 부착되어 있는 소재를 적용할 경우 탭과 테이프를 동시에 구입하게 되므로 전지 개발 목적에 맞는 사양의 탭과 밀봉 테이프를 도입하기 어렵지만, 본 고안과 같이 파우치에 테이프를 부착하는 방법을 사용할 경우 개발 목적에 맞는 사양의 탭을 테이프가 부착되지 않은 상태로 도입할 수 있다는 장점이 있다.

이상과 같이 본 고안이 완성됨으로써, 전지 제조를 위한 전지 셀과 파우치의 융착시 전극과 파우치 자재의 직접적인 접촉을 방지할 수 있게 되었다.

이와 같이 전극과 파우치 자재 사이의 접촉을 방지할 수 있게 됨으로써, 전지의 단락과 그에 따른 누액을 방지할 수 있게 되었으며, 이에 따라 전지의 불량률을 줄이고 수명을 향상시킬 수 있게 되었다.

Claims (1)

1. 파우치형 리튬 2차전지에 구비되며, 전지 셀 수용홈(80)이 구비된 수용판(60)과 덮개(70)가 일체형으로 되어 중앙에서 접을 수 있는 형태로 구성되는 파우치(10')에 있어서,

   파우치(10') 수용판(60)의 융착부위(30) 및 그에 대응하는 위치의 덮개(70) 부분에 밀봉 테이프(50')가 부착된 것임을 특징으로 하는, 파우치.