KR20030039703A - 이차전지용 케이스 및 이를 위해 제공되는 가스방 - Google Patents

Abstract

본 발명의 이차전지용 케이스는, 전극 조립체를 수용하기 위한 파우치, 및 상기 전극 조립체의 충방전시에 발생하는 가스를 포집하기 위하여 소정의 가스 이동로를 두고 상기 파우치에 연접한 가스방을 구비하여 된 것으로서,

상기 가스방은 평행하게 대향하여 위치한 상면 및 하면과, 상기 상면 및 하면 사이에 내부 공간이 마련되도록 하면으로부터 연장된 측면과. 상기 상면의 가장자리와 측면의 가장자리가 서로 열압착되어 형성된 접합부를 구비하며,

상기 가스방의 상면 또는 하면중 적어도 일면에는 가스 유입시 상기 내부 공간의 용이한 팽창을 위한 소정의 굴곡부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

이차전지용 케이스 및 이를 위해 제공되는 가스방{Case for secondary battery and gas chamber prepared for this}

본 발명은 이차전지용 케이스에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이차전지의 충방전에 따라 배출되는 가스가 보다 많이 포집될 수 있는 가스방을 구비한 이차전지용 케이스에 관한 것이다.

이차전지는 충전과 방전이 가능한 전지를 말하는 것으로 최근에는 전기, 전자, 통신 및 컴퓨터 산업이 급속하게 발전함에 따라 그 일종인 고성능, 고안전성의 리튬이차전지에 대한 수요가 증대되고 있으며, 또한 그 연구 개발이 활발히 진행되고 있다.

도 1은 이러한 이차전지의 제조에서 사용되는 종래의 이차전지용 케이스의 일예에 대한 개략적인 일부 절개 사시도로서, 전지 파우치의 내부에는 전극 조립체가 장착되고 상기 파우치의 일측에는 이차전지의 충방전시에 발생하는 가스가 포집되는 가스방이 결합된 모습을 함께 도시한 것이다.

종래의 이차전지용 케이스(10)는 전지 파우치(14)를 구비하는데, 그 내부에는 세퍼레이터, 애노드, 및 캐소드 등의 전극 활물질(미도시)을 소정 순서로 적층한 전극 조립체(11)가 장착되고, 전해액(미도시)이 주입된다. 상기 전극조립체(11), 전해액(미도시), 및 전지 파우치(14)는 이차전지의 주요 구성요소가 된다. 상기 전지 파우치(14)는 상면(15)과 하면(16), 및 상기 전극조립체(11)가 내장될 공간이 마련되도록 상기 하면(16)에서 연장된 측면(17)을 구비한다. 상기 상면(15)의 가장자리와 측면의 가장자리는 열압착에 의해 접합되어 접합부(18)를 형성한다. 상기 전극조립체(11)의 일 측단에는 양극 및 음극 리드(12,13)가 구비되며, 이들은 전지 파우치(14)의 일 가장자리의 접합부(18) 사이로 뻗어나온다.

상기한 이차전지는 사용을 위해 제공되기에 앞서 상기 전극 활물질의 활성화를 위해 시험적으로 충방전되는 과정을 거치는데, 이때에 가스가 발생하게 된다. 이러한 가스는 접합부(18)에 의해 밀봉된 전지 파우치(14)를 부풀게 하여 제품의 외관불량을 가져오거나, 심한 경우 상기 접합부(18)를 파손시켜 상기 전해액의 유출을 가져오기도 한다. 따라서 상기 가스의 배출 및 포집을 위해 전지 파우치(14)의 일측에 결합된 가스방(20)이 제안되었다.

종래의 가스방(20)은, 상기한 전지 파우치(14)와 유사하게 상면(21)과 하면(22), 상기 하면(22)으로부터 연장된 측면(23), 및 밀봉된 내부공간이 형성되도록 열압착되는 접합부(24)를 구비한 파우치이다. 가스방(20)의 가스 유입구(25)는 이차전지(10)의 가스 유출구(19)와 연통되어 가스 이동로를 형성한다.

도 2는 도 1에서 가스방(20)만을 발췌하여 개략적으로 도시한 단면도로서, 점선은 가스가 유입된 상태를 도시한 것이다.

도면을 참조하면, 이차전지의 시험 충방전에 의해 발생된 가스가 연통된 가스 유출구 및 가스 유입구(도 1의 19,25)를 따라 가스방(20)에 유입되는 경우 점선에서 나타낸 바와 같이 부푸는데 그 정도가 크지 않다. 따라서 부풀었을 때와 부풀지 않았을 때의 차이로 정의되는 가스의 유입량이 만족할 정도가 되지 못하였고, 이에 따라 상기한 바와 마찬가지로 제품의 외관불량을 가져오거나, 상기 전해액의 유출을 가져올 수 있는 가능성을 여전히 배제할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 이차전지의 충방전에 의해 발생된 가스를 충분히 포집할 수 있도록 용이하게 팽창 가능한 가스방을 구비하는 이차전지용 케이스를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이에 의하여 전지 파우치의 외관불량이나, 접합부 파손에 기인된 전해액의 유출을 예방하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 종래의 이차전지용 케이스에 대한 부분 절개 사시도.

도 2는 도 1에서 도시한 종래의 이차전지용 케이스에서 가스방만을 발췌하여 개략적으로 도시한 단면도.

도 3은 본 발명의 이차전지용 케이스에 대한 제 1 실시예로서 가스방만을 발췌하여 개략적으로 도시한 사시도.

도 4는 도 3에서 도시한 가스방에 대한 개략적인 단면도.

도 5는 본 발명의 이차전지용 케이스에 대한 제 2 실시예로서 가스방만을 발췌하여 개략적으로 도시한 사시도.

도 6은 본 발명의 이차전지용 케이스에 대한 제 3 실시예로서 가스방만을 발췌하여 개략적으로 도시한 사시도.

도 7은 도 6에서 도시한 가스방에 대한 개략적인 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>

10 ...이차전지용 케이스11 ...전극조립체

12,13 ...전극 리드14 ...전지 파우치

19 ...가스 유출구100,200,300 ...가스방

110,210,310 ...가스방 상면115,215,315 ...가스방 하면

117,217,317 ...접합부120,220,320 ...가스 유입구

130 ...일자형 돌출부230 ...십자형 돌출부

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 이차전지용 케이스는, 전극 조립체를 수용하기 위한 파우치, 및 상기 전극 조립체의 충방전시에 발생하는 가스를 포집하기 위하여 소정의 가스 이동로를 두고 상기 파우치에 연접한 가스방을 구비하여 된 것으로서,

상기 가스방은 평행하게 대향하여 위치한 상면 및 하면과, 상기 상면 및 하면 사이에 내부 공간이 마련되도록 하면으로부터 연장된 측면과. 상기 상면의 가장자리와 측면의 가장자리가 서로 열압착되어 형성된 접합부를 구비하며,

상기 가스방의 상면 또는 하면중 적어도 일면에는 가스 유입시 상기 내부 공간의 용이한 팽창을 위한 소정의 굴곡부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 굴곡부는 일자형의 돌출부인 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 상기 굴곡부는 십자형의 돌출부인 것이 바람직하다.

본 발명의 또다른 일 실시예에 따르면, 상기 굴곡부는 상기 상면 또는 하면중 적어도 일면이 내부를 향해 완만하게 만입되어 오목하게 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 이차전지용 케이스에서 상기 굴곡부는 그 형상에 대응하는 금형으로 가압하여 형성되는 것이 바람직하다.

상기 이차전지용 케이스의 제조에 제공되는 이차전지용 가스방은, 평행하게 대향하여 위치한 상면 및 하면; 상기 상면 및 하면 사이에 내부 공간이 마련되도록 하면으로부터 연장된 측면; 및 상기 상면의 가장자리와 측면의 가장자리가 서로 열압착되어 형성된 접합부;를 구비하여 된 것으로서,

상기 일측면에는 이차전지의 충방전 시에 발생되는 가스가 유입될 수 있도록 가스 유입구가 구비되며, 상기 상면 또는 하면중 적어도 일면에는 가스 유입시 상기 내부 공간의 용이한 팽창을 위한 소정의 굴곡부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명에 따른 이차전지용 케이스의 제 1 실시예로서 발명의 요부인 가스방만을 발췌하여 개략적으로 도시한 사시도이다. 이는 도 1에서와 마찬가지로전지 파우치와 연접하여 제공되는 것으로서, 상기 전지 파우치는 생략되었다.

도면을 참조하면, 이차전지용 가스방(100)은 대향하는 상면(110)과 하면(115)을 구비한 파우치로 구성된다. 상기 상면(110)과 하면(115)의 사이에 가스가 포집될 수 있도록 내부 공간이 형성되는데, 이는 상기 상면(110) 및 하면(115)과, 하면(115)의 가장자리로부터 연장된 측면(116)에 의해 정의된다. 바람직하게는 상기 하면(115) 및 측면(116)은 가스방 파우치(20)의 재료가 되는 플레이트를 편평한 가압면을 가진 금형으로 가압하여 형성한다. 또한 상기 상면(110), 하면(115) 및 측면(116)은 일체로 형성되는 것이 바람직한데, 상면(110)을 접음선(111)을 따라 접어올려 상기 내부 공간을 정의한다.

상면(110)의 가장자리와 측면(116)의 가장자리는 서로 열압착되어 상기 내부 공간을 밀봉하는 접합부(117)를 형성한다. 상기 가스방의 일측면에는 이차전지로부터 배출되는 가스가 유입하는 가스 유입구(120)가 구비된다. 상기 가스 유입구(120)는 가스방의 일측 접합부(117) 사이에 마련되는 것이 바람직한데, 상면(110) 가장자리의 소정부분과 이에 대응하는 측면(116) 가장자리의 소정 부분을 열압착으로부터 의도적으로 배제하여 형성할 수 있다. 이는 또한 동일한 방법으로 형성될 수 있는 전지 파우치(도 1의 14)의 가스 유출구(도 1의 19)와 연통되어 가스 이동로를 형성한다.

바람직하게는 상기 가스방(100)은 상기 전지 파우치(도 1의 14)와 일체로 형성되는데, 이 경우 전지 파우치(도 1의 14)와 가스방(100)은 서로 연접하는 접합부(117,도 1의 18)를 공유할 수 있다. 이차전지의 시험 충방전으로 인해 발생한 가스가 배출되어 상기 가스방(100)에 포집되면, 상기 가스 유출구(도 1의 19)는 열압착에 의해 접합되어 폐쇄된다. 그후 커터에 의해 상기 연접하는 접합부가 절단되면 이차전지와 가스방(100)은 분리될 수 있다. 상기 분리된 전지 파우치(도 1의 14)를 외부 용기(미도시)에 내장하면 배터리 패키지가 완성될 수 있다.

가스방의 상면(110)에는 Z축 방향으로 긴 일자형의 돌출부(130)가 형성되어 있다. 상기 돌출부(130)는 접음선(111)을 중심으로 상면(110)을 접어올리기 전에, 상기 돌출부(130)에 대응하는 일자형의 긴 가압면을 가진 금형으로 가압하여 형성할 수 있다. 동일한 방법으로 하면(115)에도 돌출부가 형성될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

도 4는 도 3의 이차전지용 가스방(100)을 개략적으로 도시한 단면도로서, 점선은 가스가 유입되어 부푼 상태를 나타낸 것이다.

상기 도면을 도 2와 비교하여 보면, 이차전지의 시험 충방전으로 인한 가스가 가스 유입구(도 3의 120)를 통해 가스방(100)에 유입될 때, 본 발명의 주요부인 돌출부(130)를 구비하는 상면(110)은 도 2의 경우와 동일한 가스압 하에서 점선과 같이 팽창될 수 있다. 따라서 가스방(100)이 부풀었을 때와 부풀지 않았을 때의 차이로 정의되는 가스의 유입량이 도 2의 경우보다 더 커짐을 알 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 이차전지용 케이스의 제 2 실시예로서, 가스방만을 발췌하여 개략적으로 도시한 사시도이다. 이는 도 1에서와 마찬가지로 전지 파우치와 연접하여 제공될 수 있는 것으로서 상기 전지 파우치는 생략되었다.

상기 가스방(200)은 도 3에서 상세하게 설명된 바와 마찬가지로 상면(210),하면(215), 측면(216), 접합부(217), 및 가스 유입구(220)를 구비한다. 가스방의 상면(210)에는 십자형의 돌출부(230)가 형성되어 있다. 상기 돌출부(230)도 도 3의 경우와 마찬가지로, 상기 돌출부(230)에 대응하는 십자형의 가압면을 가진 금형으로 가압하여 형성할 수 있다. 동일한 방법으로 하면(215)에도 돌출부가 형성될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

이차전지의 시험 충방전으로 인해 가스 유입구(220)를 통해 가스가 유입되었을 때, 가스방(200)은 팽창되는데 그 단면은 도 4에서 도시된 경우와 유사하다. 즉 XY 평면으로 절단한 단면도 및 YZ 평면으로 절단한 단면도가 각각 도 4와 유사한 형태를 보이게 된다. 이에 따라 도 2에서와 동일한 가스압 하에서 가스방(200)이 도 4의 경우보다 더욱 부풀수 있고, 가스의 유입량도 더욱 커질 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 이차전지용 케이스의 제 3 실시예로서, 가스방만을 발췌하여 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 7은 도 6의 가스방을 개략적으로 도시한 단면도로서, 점선은 가스가 유입되어 부푼 상태를 나타낸 것이다.

상기 가스방(300)은 도 3에서 상세하게 설명된 바와 마찬가지로 상면(310), 하면(315), 측면(316), 접합부(317), 및 가스 유입구(320)를 구비한다. 가스방의 상면(310)은 내부 공간을 향하여 만입되어 오목하게 형성되어 있다. 상기 오목한 상면(310)의 형상 또한 그 형상에 대응하는 볼록한 형태의 가압면을 가진 금형으로 가압하여 형성할 수 있다. 동일한 방법으로 하면(315)도 또한 오목하게 형성할 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

이차전지의 시험 충방전으로 인해 가스 유입구(320)를 통해 가스가 유입되었을 때, 가스방(300)은 도 7의 점선으로 나타난 형상으로 팽창될 수 있다. 이에 따라 가스방(300)이 부풀었을 때와 부풀지 않았을 때의 차이로 정의되는 가스의 유입량이 도 2에서와 동일한 가스압 하에서 도 2의 경우보다 더욱 커질 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 이차전지용 케이스는 내부 공간이 용이하게 팽창 가능한 가스방을 구비함으로써, 이차전지의 충방전에 의해 발생된 가스를 종래와 동일한 가스압 하에서도 더욱 많이 포집할 수 있도록 한다.

또한 이에 의하여 이차전지의 가스 배출을 용이하게 함으로써, 상기 가스로 인한 이차전지 파우치의 외관불량이나, 접합부의 파손에 의한 전해액의 유출을 예방할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (6)

1. 전극 조립체를 수용하기 위한 파우치, 및 상기 전극 조립체의 충방전시에 발생하는 가스를 포집하기 위하여 소정의 가스 이동로를 두고 상기 파우치에 연접한 가스방을 구비하여 된 것으로서,

   상기 가스방은 평행하게 대향하여 위치한 상면 및 하면과, 상기 상면 및 하면 사이에 내부 공간이 마련되도록 하면으로부터 연장된 측면과. 상기 상면의 가장자리와 측면의 가장자리가 서로 열압착되어 형성된 접합부를 구비하며,

   상기 가스방의 상면 또는 하면중 적어도 일면에는 가스 유입시 상기 내부 공간의 용이한 팽창을 위한 소정의 굴곡부가 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 케이스.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 굴곡부는 일자형의 돌출부인 것을 특징으로 하는 이차전지용 케이스.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 굴곡부는 십자형의 돌출부인 것을 특징으로 하는 이차전지용 케이스.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 굴곡부는 상기 가스방의 상면 또는 하면중 적어도 일면이 내부를 향해 완만하게 만입되어 오목하게 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 케이스.
5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 굴곡부는 그 형상에 대응하는 금형으로 가압하여 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 케이스.
6. 평행하게 대향하여 위치한 상면 및 하면;

   상기 상면 및 하면 사이에 내부 공간이 마련되도록 하면으로부터 연장된 측면; 및

   상기 상면의 가장자리와 측면의 가장자리가 서로 열압착되어 형성된 접합부;를 구비하여 된 것으로서,

   상기 일측면에는 이차전지의 충방전 시에 발생되는 가스가 유입될 수 있도록 가스 유입구가 구비되며, 상기 상면 또는 하면중 적어도 일면에는 가스 유입시 상기 내부 공간의 용이한 팽창을 위한 소정의 굴곡부가 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 가스방.