KR20040035410A - 파우치형 이차전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 간단한 구조로 파우치 케이스의 밀봉된 단부에서 전극간 단락이 일어나는 것을 방지하는 한편, 파우치 케이스의 단부를 통해 노출된 금속재 심부로부터 부식이 진행되는 것을 방지하기 위한 것으로, 제 1 전극판과 제 2 전극판이 세퍼레이터를 개재하여 구비되고, 상기 제 1 및 제 2 전극판으로부터 제 1 및 제 2 전극 탭이 연장 형성된 전극 조립체와, 상기 전극 조립체가 수납되고, 상기 제 1 및 제 2 전극 탭 중 적어도 하나의 전극 탭이 노출되도록 밀봉되는 밀봉부를 구비한 파우치 케이스와, 상기 밀봉부 중 적어도 상기 전극 탭 중 어느 하나가 노출되는 부분의 단부에 절연성 소재로 구비된 절연부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지에 관한 것이다.

Description

파우치형 이차전지{Pouch type secondary battery}
본 발명은 이차전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 파우치의 절단된 단면이 드러나는 부분에서의 단락 및 부식을 방지할 수 있는 파우치형 이차전지에 관한 것이다.
통상적으로 이차전지는 재충전이 가능하고 소형 및 대용량화가 가능한 것으로, 대표적으로는 니켈수소(Ni-MH)전지와 리튬(Li) 이차 전지가 사용되고 있다.
이차 전지는 극판 조립체를 수용하고 있는 케이스의 외관에 따라서 원통형 알루미늄 캔을 사용하는 원통형 전지, 각형의 알루미늄 캔을 사용하는 각형 전지 및 박판의 파우치 케이스에 수납되는 파우치형 전지로 구분할 수 있다.
이 중 파우치형 이차 전지는 도 1에 도시된 바와 같이, 소정 전류를 생성하는 전극 조립체(10)와, 상기 전극 조립체(10)를 감싸서 밀봉하는 파우치 케이스(20)를 구비하여 이루어진다. 상기 전극 조립체(10)는 정극판과 부극판이 세퍼레이터를 개재하여 적층 또는 권취되어 형성된 것으로, 상기 각 전극판으로부터 연장된 정극 탭(12a)과 부극 탭(12b)을 갖는다. 상기 각 전극 탭(12a)(12b)은 그 표면으로 보호 테이프(14)가 접착되어 파우치 케이스(20)의 외부로 일부 돌출되게 설치된다.
상기 파우치 케이스(20)는 전극 조립체(10)가 안착될 수 있게 내부공간이 마련된 케이스 본체(21)와, 상기 케이스 본체(21)의 일단으로부터 일체로 연장되어 형성된 커버(22)로 이루어져 있다. 상기 케이스 본체(21)의 가장자리에는 플랜지(21a)가 형성되어 커버(22)와 접합되어 케이스 본체(21)를 밀봉할 수 있도록 되어 있다.
상술한 바와 같이 커버(22)를 케이스 본체(21)의 플랜지(21a)에 접합한 후에는 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 파우치 케이스(21)가 뒤집힌 상태에서 보호회로모듈(30)이 접합된다. 즉, 상기 접합된 플랜지(21a) 중 정극 탭(12a) 및 부극 탭(12b)이 도출되지 않은 측면부의 플랜지(21b)는 케이스 본체(21)의 측면으로 접혀지고, 도출된 정극 탭(12a) 및 부극 탭(12b)은 뒤집힌 파우치 케이스(21)의 바닥면을 향해 접혀지며, 이들 정극 탭(12a) 및 부극 탭(12b)에 보호회로모듈(30)이 접합된다.
한편, 이러한 파우치 케이스는 알루미늄 박판과 같은 금속질 박판에 그 표면을 절연처리한 것이 많이 사용되는 데, 즉, 알루미늄 박판에 폴리머 수지인 변성 폴리프로필렌, 예컨대, CPP(Casted Polypropylene)가 열접착층을 이루며 도포되어 있고, 그 외측면으로 나일론이나 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와 같은 수지재가 형성되어 있다.
그런데, 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 파우치 케이스(20) 밖으로 정극 탭(12a) 및 부극 탭(12b)이 노출되는 부분(20a)은 상술한 바와 같이 구성된 파우치 케이스가 절단된 부분이 된다. 따라서, 이 부분(20a)으로는 상술한 바와 같은 파우치 케이스의 재질이 드러나게 된다.
도 3에서 볼 수 있듯이, 케이스 본체(21)와 커버(22)는 모두 알루미늄 심재(21a)(22a), 열접착층(21b)(22b), 보호층(21c)(22c)으로 구비되어 있는 데, 상술한 바와 같이 그 단부로는 이 층들이 그대로 노출되며, 특히, 알루미늄 심재(21a)(22a) 또한 외부로 그대로 노출된다.
이러한 파우치 케이스에 있어서, 도 2 및 도 3과 같이 정극 탭(12a) 및 부극 탭(12b)과 같은 전극 탭들이 외부로 노출되어 구부러지는 데, 이 때, 이 전극 탭들과 상기 노출된 알루미늄 심재(21a)가 접촉되어 단락이 발생할 우려가 있다. 즉, 도 3에서 볼 수 있듯이, 외부로 노출된 알루미늄 심재(21a)(22a), 특히 전극 탭이 구부러지는 방향에 위치한 케이스 본체(21)의 알루미늄 심재(21a)는 구부러진 전극 탭(12b)과 접촉되고(S), 이에 따라 정극과 부극간에 단락이 발생될 수 있다. 특히, 보호 테이프(14)로 붙여진 테프론 테이프의 단부가 전극 탭과 같이 구부러지지 않는 경우가 종종 발생되고 있고, 보호 테이프(14)의 접착 불량이 나타남에 따라 더욱 문제가 될 수 있다. 그리고, 상기와 같은 문제는 단기간에 걸쳐 발생되는 것이 아니라, 제품이 최종 수요자에 의해 사용되는 도중 발생될 수 있는 문제이므로, 전지의 신뢰도에 크게 영향을 미칠 수 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 간단한 구조로 파우치 케이스의 밀봉된 단부에서 전극간 단락이 일어나는 것을 방지할 수 있는 파우치형 이차전지를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 파우치 케이스의 단부를 통해 노출된 금속재 심부로부터 부식이 진행되는 것을 방지할 수 있는 파우치형 이차전지를 제공하는 것이다.
도 1은 종래의 파우치형 이차전지를 도시한 분해 사시도.
도 2는 도 1의 파우치형 이차전지에 보호회로모듈을 결합한 상태를 도시한 사시도.
도 3은 도 2의 A-A에 대한 단면도.
도 4는 본 발명의 바람직할 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 사시도.
도 5는 도 4의 B-B에 대한 단면도.
도 6은 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지를 나타내는 단면도.
도 7은 본 발명의 바람직한 또 다른 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지를 나타내는 사시도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>
40: 전극 조립체42a,42b: 제 1,2 전극 탭
44: 보호 테이프50: 파우치 케이스
51: 케이스 본체52: 파우치 커버
51a,52a: 심부51b,52b: 열접착층
51c,52c: 보호층53: 제 1 밀봉부
54a,54b: 제 2,3밀봉부60,60': 절연부
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 제 1 전극판과 제 2 전극판이 세퍼레이터를 개재하여 구비되고, 상기 제 1 및 제 2 전극판으로부터 제 1 및 제 2 전극 탭이 연장 형성된 전극 조립체와, 상기 전극 조립체가 수납되고, 상기 제 1 및 제 2 전극 탭 중 적어도 하나의 전극 탭이 노출되도록 밀봉되는 밀봉부를 구비한 파우치 케이스와, 상기 밀봉부 중 적어도 상기 전극 탭 중 어느 하나가 노출되는 부분의 단부에 절연성 소재로 구비된 절연부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지를 제공한다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 절연부는 적어도 상기 노출된 전극 탭이 절곡되는 방향의 밀봉부 단부에 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 파우치 케이스는 금속재로 구비된 심부와 절연성 피복부로 구비되고, 상기 절연부는 상기 심부가 노출되는 부분을 덮도록 형성될 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지를 나타내는 사시도이고, 도 5는 도 4의 B-B의 단면도이다.
그림에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지는 제 1 전극판과 제 2 전극판이 세퍼레이터를 개재하여 구비된 전극조립체(40)와, 이 전극 조립체(40)가 수납되는 파우치 케이스(50)로 구비된다. 상기 전극 조립체(40)는 제 1 전극판과 제 2 전극판이 세퍼레이터를 개재하여 권취된 전극 젤리 롤로 구비되거나, 이들이 적층된 적층형 전극 조립체로 구비될 수 있다. 상기 전극 조립체(40)에 있어서, 제 1 전극판이 정극판일 때, 제 2 전극판은 부극판, 제 1 전극판이 부극판일 때, 제 2 전극판은 정극판일 수 있으며, 정극판 및 부극판은 금속 박판으로 된 정극 집전체 및 부극 집전체와, 이 정극 및 부극 집전체의 적어도 일면에 코팅되는 정극 및 부극 활물질층을 구비한다. 리튬 이차전지일 경우, 통상 상기 정극 집전체로는 알루미늄박판을 사용하고, 부극 집전체로는 구리박판을 사용한다. 그리고, 정극 활물질층으로는 리튬계 산화물과 같은 정극 활물질을 포함하는 혼합물이 사용되고, 부극 활물질층으로는 탄소재와 같은 부극 활물질을 포함하는 혼합물이 사용된다. 이러한 상기 전극 조립체(40)의 제 1 전극판 및 제 2 전극판으로부터는 각각 제 1 전극 탭(42a) 및 제 2 전극 탭(42b)이 연장 형성된다.
상기와 같은 전극 조립체(40)는 내부에 공간부를 구비한 파우치 케이스(50)에 수납되는 데, 상기 파우치 케이스(50)는 상기 공간부를 구비하도록 오목하게 형성된 케이스 본체(51)와, 상기 케이스 본체(51)를 덮어 상기 공간부를 밀봉하는 파우치 커버(52)로 구비될 수 있다. 상기 파우치 커버(52)는 그 일단이 상기 케이스 본체(51)로부터 연장되어 형성되어 상기 케이스 본체(51)에에 접합되어 밀봉된다. 이 때, 상기 파우치 커버(52)의 일단이 케이스 본체(51)에 연결됨에 따라 상기 밀봉부는 도 4에서 볼 수 있듯이, 세 개가 형성될 수 있다(53,54a,54b). 그러나, 이러한 파우치 케이스의 형상은 반드시 상기한 바에 한정되는 것은 아니며, 도면으로 나타내지는 않았지만, 일면이 개구된 주머니 형상의 파우치 케이스에 전극 조립체를 수납하고, 그 일면을 밀봉하는 방식에도 적용될 수 있다. 물론 이 때에는 밀봉부는 한 개가 형성된다. 이하에서는 전술한 파우치 케이스, 즉, 케이스 본체와 파우치 커버를 구비한 파우치 케이스의 경우를 중심으로 설명한다.
상기와 같은 파우치 케이스(50)는 그 재질이 알루미늄과 같은 금속재로 구비된 심부와, 그 외부에 형성된 절연성 피복부로 구비될 수 있다. 이 때, 상기 절연성 피복부는 폴리머 수지인 변성 폴리프로필렌, 예컨대, CPP(Casted Polypropylene)가 열접착층을 이룰 수 있고, 그 외측으로 드러나는 면에 나일론이나 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와 같은 수지재가 형성되어 있을 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 상기와 같은 파우치 케이스(50)에 있어서, 전극 탭들(42a)(42b)은 상기 밀봉부의 외부로 노출되는 데, 도 4에서 볼 수 있는 바와 같은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 케이스 본체(51)와 파우치 커버(52)가 연결된 부분의 대향되는 부분에 위치한 제 1 밀봉부(53)를 통해 노출될 수 있다. 이 때, 상기 제 1 전극 탭(42a) 및 제 2 전극 탭(42b)에는 절연성 소재로 구비된 보호 테이프(44)가 접착된다. 그리고, 이 제 1 밀봉부(54)를 중심으로 양측에 위치한 제 2 및 제 3 밀봉부(54a)(54b)는 전지 팩에 패키징될 때에 부피를 줄이도록 하기 위하여 케이스 본체(51)의 측면을 향해 접혀지게 된다.
상기와 같은 파우치형 이차전지에 있어서, 본 발명에 따르면, 상기 밀봉부중 적어도 상기 전극 탭 중 어느 하나가 노출되는 부분의 단부에 절연성 소재로 구비된 절연부가 더 형성된다. 즉, 도 4에서 볼 수 있듯이, 전극 탭들(42a)(42b)이 노출된 제 1 밀봉부(53)의 상기 전극 탭들(42a)(42b)이 노출되는 부분의 단부에 절연성 소재로 구비된 절연부(60)가 더 형성되는 것이다. 상기 절연부(60)는 도 4에서 볼 수 있듯이, 상기 제 1 전극 탭(42a)과 제 2 전극 탭(42b)이 노출된 부분의 단부에 각각 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 절연부(60)는 적어도 전극 탭(42a)(42b)이 구부러지는 방향의 제 1 밀봉부의 단부에 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 도 5에서 볼 수 있듯이, 제 2 전극 탭(42b)이 구부러지는 화살표 방향의 단부, 즉, 케이스 본체(51)의 단부에 형성하는 것이 바람직하다. 이는 도 5에서 볼 수 있듯이, 제 2 전극 탭(42b)을 비롯한 전극 탭들이 구부러질 때, 케이스 본체(51)의 외부로 노출된 금속재로 구비된 심부(51a)에 닿아 단락이 되는 현상을 방지하기 위한 것이다. 도면에서 상기 케이스 본체(51)의 심부(51a)와 파우치 커버(52)의 심부(52a)는 각각 변성 폴리프로필렌, 예컨대, CPP(Casted Polypropylene)로 구비된 열접착층(51b)(52b)이 양면에 형성되어 있고, 외측으로는 나일론 등으로 구비된 보호층(51c)(52c)이 형성되어 이들 열접착층(51b)(52b) 및 보호층(51c)(52c)이 피복부를 형성한다.
그러나, 이러한 절연부(60)는 도 5와 같이 반드시 전극 탭들이 구부러지는 방향의 부분에만 형성될 것은 아니며, 도 6에서 볼 수 있듯이, 상기 제 2 전극 탭(42b)을 비롯한 전극 탭들이 노출된 제 1 밀봉부(53) 단부의 상기 제 2 전극 탭(42b)의 상하 모두에 형성할 수도 있다. 이렇게 전극 탭들이 노출된 부분을 완전히 절연시킴으로써 전지 팩의 다른 전도성 부재와의 접촉으로 인한 단락현상을 방지할 수 있는 것이다.
뿐만 아니라, 상기와 같은 절연부는 상기 파우치 케이스의 심부, 즉, 케이스 본체(51)와 파우치 커버(52)의 금속재로 구비된 심부가 노출되는 부분을 덮도록 형성될 수 있다. 즉, 도 7에서 볼 수 있듯이, 파우치 케이스(50)의 알루미늄 심부가 노출될 수 있는 제 1 밀봉부(53)의 단부 전체에 절연부(60')를 형성하는 것이다. 이는 제 1 밀봉부(53)로 노출되는 알루미늄 심부를 통해 알루미늄의 부식이 발생될 수 있기 때문이며, 상기 절연부(60')는 이렇게 노출된 알루미늄 심부 전체를 덮게 되므로 상기와 같은 알루미늄의 부식을 사전에 방지할 수 있게 된다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 간단한 구조로 파우치 케이스의 단부에서 발생되는 전극 간 단락을 방지할 수 있다.
둘째, 파우치 케이스의 단부로부터 진행될 수 있는 파우치 케이스의 금속재로 구비된 심부의 부식을 방지할 수 있다.
셋째, 전지의 사용 도중에 발생될 수 있는 문제를 사전에 차단함으로써 전지의 신뢰성을 더욱 증대시킬 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. 따라서본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (3)

  1. 제 1 전극판과 제 2 전극판이 세퍼레이터를 개재하여 구비되고, 상기 제 1 및 제 2 전극판으로부터 제 1 및 제 2 전극 탭이 연장 형성된 전극 조립체;
    상기 전극 조립체가 수납되고, 상기 제 1 및 제 2 전극 탭 중 적어도 하나의 전극 탭이 노출되도록 밀봉되는 밀봉부를 구비한 파우치 케이스; 및
    상기 밀봉부 중 적어도 상기 전극 탭 중 어느 하나가 노출되는 부분의 단부에 절연성 소재로 구비된 절연부;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 절연부는 적어도 상기 노출된 전극 탭이 절곡되는 방향의 밀봉부 단부에 형성된 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 파우치 케이스는 금속재로 구비된 심부와 절연성 피복부로 구비되고, 상기 절연부는 상기 심부가 노출되는 부분을 덮도록 형성된 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
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