KR20030032541A - 리튬 이차 전지 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 리튬 이차 전지는, 복수개의 양극판, 세퍼레이터, 및 음극판이 적층되어 이루어지는 전극 조립체와; 전극 조립체가 수용되는 케이스와, 케이스와 상호 융착 결합되어 전지를 밀봉시키는 커버를 구비하는 외장재; 및 각 양극판의 일측으로부터 각각 연장되는 복수개의 양극탭과, 양극탭과 대향되는 측의 각 음극판으로부터 각각 연장되는 복수개의 음극탭과; 양극탭 및 음극탭들의 각 끝단과 결합되어 전지의 외부로 돌출되는 양극 단자 및 음극 단자와; 양극탭과 양극단자의 용접부위 및 음극탭과 음극단자의 용접부위에 대응되는 커버의 내측 상에 형성되어, 커버의 내측에 형성된 절연층의 파손을 방지하는 파손 방지부;를 구비한다.

Description

리튬 이차 전지{Lithium secondary battery}

본 발명은 리튬 이차 전지에 관한 것으로서, 더 상세하게는 케이스 내측의 절연층 파괴에 따른 전압 강하를 방지할 수 있는 보호수단이 구비된 리튬 이차 전지에 관한 것이다.

최근에는 전기, 전자, 통신 및 컴퓨터 산업이 급속하게 발전함에 따라 고성능, 고안전성의 리튬 이차 전지에 대한 수요가 점차 증대되고 있으며, 특히 전자기기의 소형화, 박형화 및 경량화가 급속도로 확산되면서 이에 따른 전지의 소형화, 박형화의 요구가 날로 증대되고 있다. 이러한 요구에 부응하여 최근 가장 많은 관심을 갖고 있는 것이 리튬 이온 폴리머 전지이다. 리튬 이온 폴리머 전지는 크기나 모양을 원하는 대로 조절할 수 있으며, 단위 중량당 에너지 밀도가 높은 장점을 지니고 있다.

이러한 리튬 이온 폴리머 전지에 있어서, 전극 조립체를 밀봉하는 외장재로서 일반적으로 금속 캔이 사용되어 왔다. 그러나, 근래에는 외장재로서 파우치(pouch)를 사용하는 방법이 각광받고 있는데, 파우치를 사용하게 되면 단위중량 및 체적당 에너지밀도가 보다 높아지고 전지의 박형화 및 경량화가 가능해질 뿐만 아니라 외장재의 재료비가 적게 들어 유리한 점이 많다.

도 1에는 통상적인 리튬 이차 전지의 일예가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 리튬 이차 전지는 리튬 이온 폴리머 전지로서, 소정 전류를 생성하는 전극 조립체(11)와, 이 전극 조립체(11)를 감싸서 밀봉하는 파우치 형태의 외장재(14)를 구비하여 이루어진다.

통상적으로 외장재(14)는 최내각층인 절연층(15), 금속층(16) 및 보호층(17)이 순차적으로 적층된 구조를 갖는다. 절연층(15)은 절연성을 가지는 물질층으로서, 전극 조립체(12)와 금속층(16) 사이를 절연시킨다. 또한, 외장재(14)는 커버(14a)와 케이스(14b)로 이루어지는데 이들이 결합될 때, 커버(14a)와 케이스(14b)의 절연층(15)이 상호 융착됨으로써, 전지를 밀봉시키게 된다.

그리고, 전극 조립체(11)로부터 복수개의 전극탭(12)들이 연장 형성되고, 이전극탭(12)들에는 단자(13)가 결합되어 전극과 외부 사이의 전기적 통로 역할을 하게 된다.

이 전극탭들과 단자는 용접에 의하여 결합되는데, 전극탭들과 단자의 용접부위에 생긴 버어(burr)나, 단자의 단부에 생긴 버어에 의하여 케이스 내측의 절연층이 손상될 수 있다. 이와 같이 절연층이 손상되게 되면 금속층과 단락이 이루어질 수 있으며, 이러한 단락에 의해 전지의 전압강하가 발생될 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 전극탭과 단자 사이의 용접부위와 맞닿는 외장재 내측의 절연층 상에, 파손 방지부를 형성함으로써, 전지의 단락에 따른 전압강하를 방지할 수 있는 리튬 이차 전지를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 통상적인 리튬 이온 전지의 일예를 도시한 단면도.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 리튬 이차 전지에 대한 분리 사시도.

도 3은 도 2의 리튬 이차 전지에 대한 단면도이다.

〈도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명〉

11,21..전극 조립체12,22..전극탭

13,23..단자14,24..외장재

15,25..절연층16,26..금속층

30..파손 방지부

본 발명에 따른 리튬 이차 전지는,

복수개의 양극판, 세퍼레이터, 및 음극판이 적층되어 이루어지는 전극 조립체와;

상기 전극 조립체가 수용되는 케이스와, 상기 케이스와 상호 융착 결합되어 전지를 밀봉시키는 커버를 구비하는 외장재; 및

상기 각 양극판의 일측으로부터 각각 연장되는 복수개의 양극탭과, 상기 양극탭과 대향되는 측의 상기 각 음극판으로부터 각각 연장되는 복수개의 음극탭과;

상기 양극탭 및 음극탭들의 각 끝단과 결합되어 전지의 외부로 돌출되는 양극 단자 및 음극 단자와;

상기 양극탭과 양극단자의 용접부위 및 음극탭과 음극단자의 용접부위에 대응되는 커버의 내측 상에 형성되어, 상기 커버의 내측에 형성된 절연층의 파손을 방지하는 파손 방지부;를 구비하여 된 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 2에는 본 발명의 일실시예에 따른 리튬 이차 전지에 대한 분리 사시도가 도시되어 있고, 도 3에는 도 2의 리튬 이차 전지에 대한 단면도가 도시되어 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면. 리튬 이차 전지는 그리드(grid)에 전극 활물질을 충전시킨 양극판(21a)들 및, 음극판(21b)들과, 상기 양극판(21a)들과 음극판(21b) 들 사이에 개재된 것으로 유기 전해액이 함침되어 있는 세퍼레이터(separator,21c)들이 적층된 구조로 되어 있는 전극 조립체(21)를 구비한다. 그리고, 상기 전극 조립체(21)를 감싸서 밀봉하는 외장재(24)를 구비한다. 상기 외장재(24)는 파우치 형태로서, 상기 전극 조립체(21)가 안착되는 케이스(24b)와, 상기 케이스(24b)를 밀봉시키는 커버(24a)로 이루어진다.

상기 외장재는 기본적으로 절연층(25), 금속층(26) 및 보호층(27)이 순차적으로 적층된 구조를 가진다. 상기 절연층(25)은 최내각층으로서, 절연성 및 열접착성을 가지는 물질층으로 형성되며, 상기 금속층(26)은 수분 침투 방지와, 전해액의 손실을 방지하는 역할을 한다. 상기 보호층(27)은 최외각층으로서 전지몸체를 보호하는 역할을 한다. 그러나, 이에 한정되지 않고 상기 외장재의 적층된 구조는 여러가지의 형태를 가질 수 있다.

상기 전극 조립체(21)로부터 전극탭(22)들이 연장형성된다. 즉, 양극판(21a)들의 일측에는 각각 양극탭(22a)들이 연장 형성되어 전극 조립체(21) 밖으로 돌출 연장되고, 음극판(21b)들의 일측에는 각각 음극탭(22b)들이 형성되어 전극 조립체(21) 밖으로 돌출 연장된다. 상기 양극탭(22a)들 및 음극탭(22b)들은 케이스(24b)내에서 하방으로 절곡된 형태를 가진다. 상기 양극탭(22a)들과 음극탭(22b)들은 일정한 간격을 두고 나란하게 배치되어, 양극탭군과 음극탭군을 형성하게 된다.

그리고, 상기 양극탭(22a) 및 음극탭(22b)들의 각 끝단은 양극 단자(23a) 및 음극 단자(23b)와 각각 용접 등에 의하여 결합되어, 전지와 외부회로와의 전기적 통로 역할을 하게 된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 양극 단자(23a) 및 음극 단자(23b)의 일부가 외장재(24)의 외부로 돌출되고, 전극 조립체(21)가 수용된 상태에서, 커버(24a)와 케이스(24b)가 상호 결합됨으로써 전지가 밀봉된다.

즉, 상기 외장재(24)에 있어서, 커버(24a)와 케이스(24b) 내측의 가장자리면에 위치된 절연층(25)이 열에 의해 용융되어 상호 융착됨으로써, 상기 커버(24a)와 케이스(24b)가 상호 결합이 이루어지게 되고, 이에 따라 전지가 밀봉된다.

한편, 상기 커버(24a) 내측의 절연층(25) 상에는 상기 절연층(25)의 파손을 방지하기 위한 파손 방지부(30)가 형성된다.

상기 파손 방지부(30)는 절연성 및 내연성을 가지는 물질층으로서, 고분자필름으로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 파손 방지부(30)는, 고분자 필름이 상기 외장재(24) 내측의 절연층(25)과 함께 열에 의하여 용융됨으로써 상호 융착되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 파손 방지부(30)는, 고분자 필름이 접착제에 의하여 상기 절연층(25)에 부착됨으로써 형성될 수도 있다. 접착제를 사용할 경우, 상기 접착제는 전해액과 반응이 적거나 거의 없는 것이 바람직하다.

상기 파손 방지부(30)는 커버(24a)의 내측 상에, 전극탭(22)과 단자(23)가 용접된 부위와 맞닿는 위치에 형성됨이 바람직하다.

상기 파손 방지부(30)는 도 2에 도시된 바와 같이, 연속적으로 형성될 수 있다. 이에 한정되지 않고, 양극 탭과 양극 단자의 용접부위 및 음극 탭과 음극 단자의 용접부위에 각각 국부적으로 형성될 수도 있다.

상기 파손방지부(30)의 폭은 전극탭(22)과 단자(23)의 용접부위와, 케이스(24b) 내로 삽입된 단자(23)의 단부를 충분히 덮을 수 있을 정도인 것이 바람직하다. 또한, 상기 파손방지부(30)의 두께는 5~200㎛이며, 전극탭(22)과 단자(23)의 용접부위에 생긴 버어가 상기 절연층(25)을 거쳐 금속층(26)까지 침투되지 않을 정도로 두꺼운 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 리튬 이차 전지는, 전극탭과 단자 사이의 용접부위와 맞닿는 외장재 내측의 절연층 상에, 파손 방지부를 형성하여 절연층의 파손을 방지함으로써, 전지의 단락에 따른 전압강하를 방지할 수 있다. 그리고, 이에 따른 제품의 불량률을 줄일 수 있다.

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

Claims (2)

1. 복수개의 양극판, 세퍼레이터, 및 음극판이 적층되어 이루어지는 전극 조립체와;

   상기 전극 조립체가 수용되는 케이스와, 상기 케이스와 상호 융착 결합되어 전지를 밀봉시키는 커버를 구비하는 외장재; 및

   상기 각 양극판의 일측으로부터 각각 연장되는 복수개의 양극탭과, 상기 양극탭과 대향되는 측의 상기 각 음극판으로부터 각각 연장되는 복수개의 음극탭과;

   상기 양극탭 및 음극탭들의 각 끝단과 결합되어 전지의 외부로 돌출되는 양극 단자 및 음극 단자와;

   상기 양극탭과 양극단자의 용접부위 및 음극탭과 음극단자의 용접부위에 대응되는 커버의 내측 상에 형성되어, 상기 커버의 내측에 형성된 절연층의 파손을 방지하는 파손 방지부;를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 파손 방지부는 절연성 및 내연성 물질층으로 이루어 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.