KR20040037581A - 초박형 리튬 이온 폴리머 전지, 그것의 전극 조립체 및,그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따르면, 직각 방향으로의 접힘 및, 가열 절단에 의해 일 측면만이 개방된 공간들이 복수의 층으로써 겹쳐서 형성된 자루형 세퍼레이터; 상기 자루형 세퍼레이터의 각 내측 공간에 삽입되며, 일측에 전극탭이 형성된 양극판 및, 음극판들; 및, 상기 전극탭에 용접되는 리이드;를 구비하는 리튬 이온 폴리머 전지의 전극 조립체가 제공된다.
Description
본 발명은 초박형 리튬 이온 폴리머 전지, 그것의 전극 조립체 및, 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 세퍼레이터를 자루형으로 제작함으로써 전극의 삽입 및, 센터링이 용이하게 이루어지는 리튬 이온 폴리머 전지, 그것의 전극 조립체 및, 그 제조 방법에 관한 것이다.
비디오 카메라, 휴대용 전화, 휴대용 PC 등의 휴대용 무선 기기제품과 전기 자전거, 전기자동차, 전동공구 등의 경량화 및 고기능화가 진행됨에 따라, 그 구동용 전원으로서 사용되는 전지에 대해서 중요성이 증가되고 있고, 많은 연구가 이루어지고 있다.
특히, 충, 방전이 가능한 리튬 2차전지는 기존의 납 축전지, 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소전지, 니켈-아연전지 등과 비교하여 단위 중량당 에너지 밀도가 3배 정도 높고 급속 충전이 가능하기 때문에 연구 개발이 활발하게 진행되고 있다. 리튬 2차전지는 전해질 종류에 따라 액체 전해질을 사용하는 리튬 금속전지와 리튬 이온전지, 그리고 고분자 고체 전해질을 사용하는 리튬 이온 폴리머 전지로 구분할 수 있다.
전자 제품들은 휴대상의 편의를 도모하기 위해서 경박 단소하게 설계되는 추세에 있으며, 그에 따라서 전지의 크기도 경쟁적으로 감소되는 경향이다. 리튬 이온 폴리머 전지도 그런 추세에 맞추어 에너지 밀도가 높으면서도 두께와 크기가 최소화된 것이 개발되고 있다. 초박형 리튬 이온 폴리머 전지는 그 두께가 1.0 mm 내외로 제작되는 것으로서, 필름 형태의 세퍼레이터 사이에 양극 및, 음극을 삽입시켜서 알루미늄 케이스내에 수용한 것이다.
도 1 에 도시된 것은 통상적인 초박형 리튬 이온 폴리머 전지의 전극 조립체에 대한 개략적인 분해 사시도이다.
도면을 참조하면, 세퍼레이터(10)는 서로에 대하여 접혀지는 제 1 구획부(11), 제 2 구획부(12), 제 3 구획부(13) 및, 제 4 구획부(14)를 가진다. 또한 제 4 구획부(14)로부터 접착부(15)가 연장된다. 상기 각 구획부들을 서로에 대하여 접혀짐으로써 그 사이에 극판이 삽입되는 공간을 형성하며, 구획부들 사이에 각 극판들은 서로로부터 분리된다. 도 1 에 도시된 3 개의 극판들(16,17,18)들중 가장 하부에 위치한 것으로 도시된 음극판(17)은 제 1 구획부(11)의 하부에 배치되고, 양극판(16)은 제 1 구획부(11)와 제 2 구획부(12) 사이에 배치되며, 다른 음극판(18)은 제 2 구획부(12)와 제 3 구획부(13) 사이에 배치된다. 제 4 구획부(14)는 제 1 구획부(11)의 하부로 접혀지며, 접착부(15)는 다시 제 3 구획부(13)의 상부로 접혀진다. 따라서 제 1 구획부(11)의 하부에 배치된 양극판(17)은 그 저면이 제 4 구획부(14)에 의해서 감싸여지고, 접착부(14)가 제 3 구획부(13)의 상면에 접착됨으로써 세퍼레이터(10)와 각 극판들 사이의 결합이 이루어진다.
한편, 하부에 배치된 음극판(17)에는 탭(24)이 형성되며, 이것은 상부에 배치된 음극판(18)에 형성된 탭(19)과 함께 리이드(21)에 용접 연결된다. 이에 반하여, 중간에 배치된 양극판(16)에 형성된 탭(20)은 다른 리이드(22)에 연결된다. 리이드(21,22)들에는 각각 테이프(23,25)들이 부착되는데, 상기 테이프들은 세퍼레이터와 전극판들의 조립체가 알루미늄 케이스내에 수용될때 리이드와 알루미늄 케이스 사이를 절연하기 위한 것이다.
도 1 을 참조하여 설명된 바와 같은 초박형 리튬 이온 폴리머 전지의 전극 조립체는 세퍼레이터(10)의 내측에 전극판(16,17,18)들을 삽입하여 조립하는 것이 용이하지 않다는 문제점이 있다. 즉, 세퍼레이터(10)의 각 구획부들이 형성하는 공간은 접혀지는 부부분들과 직각으로 연장되는 양측면이 개방되므로 형성되므로 전극판들이 개방된 곳을 통해서 외부로 빠져나갈 가능성이 있는 것이다. 또한 전극판들은 세퍼레이터(10)의 각 구획부들이 이루는 공간의 중앙 부분에 배치되어야 하는데, 실제에 있어서는 한쪽으로 치우쳐서 배치되는등 센터링(centering) 작업이 용이하지 않다는 문제점이 있다. 이는 조립 작업을 자동화하는데 있어서 커다란 장애가 되며, 따라서 생산성을 떨어뜨리게 된다.
본 발명은 위와 같은 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 개선된 세퍼레이터를 가진 리튬 이온 폴리머 전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 개선된 세퍼레이터를 가진 리튬 이온 폴리머 전지의 전극 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 개선된 리튬 이온 폴리머 전지의 전극 조립체 제조 방법을 제공하는 것이다.
도 1 에 도시된 것은 통상적인 초박형 리튬 이온 폴리머 전지의 전극 조립체에 대한 개략적인 분해 사시도이다.
도 2a 내지 도 2d 에 도시된 것은 본 발명에 따른 리튬 이온 폴리머 전지의 전극 조립체에 구비되는 세퍼레이터를 제작하는 과정을 도시한 개략적인 사시도이다.
도 3 에 도시된 것은 상기에 설명된 자루형 세퍼레이터의 내부로 전극판들이 조립되는 것을 도시하는 분해 사시도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
35. 제 1 구획부 36. 제 2 구획부
37. 제 3 구획부 38. 제 4 구획부
39. 접힘선 46. 절단 접합선
40. 자루형 세퍼레이터 51. 음극판
52. 양극판 53. 음극판
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 직각 방향으로의 접힘 및, 가열 절단에 의해 일 측면만이 개방된 공간들이 복수의 층으로써 겹쳐서 형성된 자루형 세퍼레이터; 상기 자루형 세퍼레이터의 각 내측 공간에 삽입되며, 일측에 전극탭이 형성된 양극판 및, 음극판들; 및, 상기 전극탭에 용접되는 리이드;를 구비하는 리튬 이온 폴리머 전지의 전극 조립체가 제공된다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 자루형 세퍼레이터의 내측에 형성되는 공간은 3 개 층으로 형성되며, 중간층의 공간에 상기 양극판이 삽입되고, 다른 층들에는 상기 음극판들이 삽입된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 자루형 세퍼레이터는 직각 방향으로의 2 회의 접힘과, 상호 반대편의 가장자리들을 가열 절단함으로써 형성된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 직각 방향으로의 접힘 및, 가열 절단에 의해 일 측면만이 개방된 공간들이 복수의 층으로써 겹쳐서 형성된 자루형 세퍼레이터; 상기 자루형 세퍼레이터의 내측에 형성된 각 공간에 삽입되며, 일측에 전극탭이 형성된 양극판 및, 음극판들; 및, 상기 전극탭에 용접되는 리이드; 상기 양극판 및, 음극판들을 상기 세퍼레이터에 삽입시킨 전극 조립체를 수용하는 케이스; 및, 상기 리이드와 상기 케이스를 절연시키도록 상기 리이드의 일측에 부착되는 절연 테이프;를 구비하는 초박형 리튬 이온 폴리머 전지가 제공된다.
또한 본 발명에 따르면, 세퍼레이터용 필름을 제 1 접힘선을 따라서 접음으로써 동일한 면적의 제 1 접힘부와 제 2 접힘부를 형성하는 단계; 상기 세퍼레이터용 필름을 상기 제 1 접힘선에 직각인 제 2 접힘선을 따라서 접음으로써 동일한 면적의 제 1 내지 제 4 구획부를 형성하는 단계; 상기 제 1 내지 제 4 구획부가 형성된 세퍼레이터용 필름의 상호 반대편인 가장자리들을 가열 절단하여 절단 접합부를형성함으로써, 복수의 층으로 이루어진 공간을 가진 자루형 세퍼레이터를 제작하는 단계; 상기 자루형 세퍼레이터의 내측에 형성된 복수층의 공간내에 양극판 및, 음극판을 삽입하는 단계; 상기 양극판 및, 음극판의 일측에 형성된 탭에 리이드를 용접시키는 단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 초박형 리튬 이온 폴리머 전지의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 자루형 세퍼레이터의 내측에 형성되는 공간은 3 개 층으로 형성되며, 중간층의 공간에 상기 양극판이 삽입되고, 다른 층들에는 상기 음극판들이 삽입된다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 2a 내지 도 2d 에 도시된 것은 본 발명에 따른 리튬 이온 폴리머 전지의 전극 조립체에 구비되는 세퍼레이터를 제작하는 과정을 도시한 개략적인 사시도이다.
도 2a 를 참조하면, 세퍼레이터용 필름(30)은 제 1 방향으로 접혀져서 제 1 접힘부(31)와 제 2 접힘부(32)를 형성한다. 도면 번호 33 으로 나타낸 것은 접혀진 선이다. 제 1 방향으로 접혀졌을때 형성되는 각 접힘부(31,32)의 넓이는 이후에 세퍼레이터와 조립되는 전극판의 면적의 2 배 보다 넓어서 각 전극판의 면적에 대응하여야 한다.
도 2b 를 참조하면, 상기 도 2a 에서 접혀졌던 접힘선(33)에 직각인 다른 접힘선(39)을 따라서 세퍼레이터용 필름(30)을 접는 것이 도시되어 있다. 즉, 도면번호 39 로 표시된 접힘선을 따라서 상기 제 1 방향에 직각인 제 2 방향으로 세퍼레이터용 필름(30)을 접는 것이다. 제 2 방향으로 세퍼레이터용 필름(30)을 접음으로써 제 1 구획부(35), 제 2 구획부(36), 제 3 구획부(37) 및, 제 4 구획부(38)가 형성된다. 도 2c 를 참조하면, 접힘선(39)이 형성됨으로써 다른 접힘선(33)이 두개로 나뉘어지는 것을 볼 수 있다. 두개로 나뉘어진 접힘선(33)이 서로 일치하도록 세퍼레이터용 필름을 접게 된다.
도 2d 를 참조하면, 세퍼레이터 재료의 양단을 가열 절단하는 것이 도시되어 있다. 도 2d 에서 A-A 선과 B-B 선으로 표시된 것은 가열 절단하는 선을 나타낸 것이다. 가열 절단은 예를 들면 열선에 의해서 이루어지는데, 열선으로 세퍼레이터 재료를 절단하면 절단과 동시에 상호 겹쳐진 부분에서의 세퍼레이터 재료들이 가열 접합되는 결과를 가져온다. 따라서, 도 2c 에서 두개로 분리된 접힘선(33)을 일치시킨 상태에서 약간 안쪽으로 들어간 위치에서 가열 절단이 이루어지면 도 2d 에 도시된 바와 같이 B-B 선을 따라서 절단 접합선(46)에서 접합이 이루어지는 것이다. 도 2d 에서 점선으로 표시된 것은 가열 접합에 의해서 잘려나간 부분을 나타내는 것이다.
마찬가지로, A-A 선을 따라서 가열 절단을 수행한다. A-A 선에 근접한 부분에는 접힘이 형성된 곳이 없으며, 각 구획부들의 가장자리가 상호 분리된 상태로 존재하는 곳이다. A-A 선을 따라서 절단을 수행함으로써 상호 분리된 상태였던 구획부들의 가장자리가 서로 접합된다.
도 2e 에 도시된 것은 가열 접합이 이루어진 이후에 형성된 자루형 세퍼레이터를 도시한 것이다. 자루형 세퍼레이터(40)는 내측에 제 1 공간(41), 제 2 공간(42), 제 3 공간(43)이 형성되어 있다. 각 공간들의 내측에는 전극판이 삽입될 수 있다. 각 공간들은 개별의 자루를 형성하도록, 사각형 공간의 3 면이 폐쇄되고 1 변은 개방된 형태를 가진다. 즉, 도면에서 일견하여 이해할 수 있는 바로서, 절단 접합선(46,47)은 위에서 설명된 바와 같이 열선에 의해 가열 접합됨으로써 폐쇄되고, 또한 접힘선(39)은 상기 도 2b 에서의 접힘에 의해서 형성되는 것이다.
도 3 에 도시된 것은 상기에 설명된 자루형 세퍼레이터의 내부로 전극판들이 조립되는 것을 도시하는 분해 사시도이다.
도면을 참조하면, 자루형 세퍼레이터(40)의 내측에 형성된 세개의 상호 분리된 공간으로 음극판(51), 양극판(52) 및, 음극판(53)이 삽입된다. 음극판(51,53)의 일측에는 음극탭(57,60)이 형성되어 있으며, 이들은 리이드(58)에 용접된다. 또한 양극판(52)에도 양극탭(55)이 형성되어 있으며 상기 양극탭(55)에 리이드(56)가 연결된다. 테이프(59)는 상기 자루형 세퍼레이터(40)와 전극판의 조립체가 알루미늄 케이스내에 수용될때 케이스와의 절연을 위해서 제공되는 것이다. 위에 설명된 바와 같은 전지는 통상의 리튬 이온 폴리머 전지와 동일하게 작용한다. 전극판들이 삽입되어야 하는 방향의 공간은 개방되어서 입구를 형성한다.
본 발명에 따른 초박형 리튬 이온 폴리머 전지의 전극 조립체는 세퍼레이터를 자루형으로 형성하였기 때문에 전극판을 자루형 세퍼레이터의 공간내에 삽입할때 전극판이 외부로 이탈될 가능성이 없으며, 또한 중간 부분에 정확하게 배치시키는 센터링 작업도 용이하게 이루어질 수 있다. 또한 전체적인 작업이 단순화되었으므로 자동화 작업에도 보다 용이하게 적용될 수 있다는 장점이 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명 되었으나 이는 예시적인 것이며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해 할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
Claims (6)
- 직각 방향으로의 접힘 및, 가열 절단에 의해 일 측면만이 개방된 공간들이 복수의 층으로써 겹쳐서 형성된 자루형 세퍼레이터;상기 자루형 세퍼레이터의 각 내측 공간에 삽입되며, 일측에 전극탭이 형성된 양극판 및, 음극판들; 및,상기 전극탭에 용접되는 리이드;를 구비하는 리튬 이온 폴리머 전지의 전극 조립체.
- 제 1 항에 있어서,상기 자루형 세퍼레이터의 내측에 형성되는 공간은 3 개 층으로 형성되며, 중간층의 공간에 상기 양극판이 삽입되고, 다른 층들에는 상기 음극판들이 삽입되는 것을 특징으로 하는 초박형 리튬 이온 폴리머 전지의 전극 조립체.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 자루형 세퍼레이터는 직각 방향으로의 2 회의 접힘과, 상호 반대편의 가장자리들을 가열 절단함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 초박형 리튬 이온 폴리머 전지의 전극 조립체.
- 직각 방향으로의 접힘 및, 가열 절단에 의해 일 측면만이 개방된 공간들이 복수의 층으로써 겹쳐서 형성된 자루형 세퍼레이터;상기 자루형 세퍼레이터의 내측에 형성된 각 공간에 삽입되며, 일측에 전극탭이 형성된 양극판 및, 음극판들; 및,상기 전극탭에 용접되는 리이드;상기 양극판 및, 음극판들을 상기 세퍼레이터에 삽입시킨 전극 조립체를 수용하는 케이스; 및,상기 리이드와 상기 케이스를 절연시키도록 상기 리이드의 일측에 부착되는 절연 테이프;를 구비하는 초박형 리튬 이온 폴리머 전지.
- 세퍼레이터용 필름을 제 1 접힘선을 따라서 접음으로써 동일한 면적의 제 1 접힘부와 제 2 접힘부를 형성하는 단계;상기 세퍼레이터용 필름을 상기 제 1 접힘선에 직각인 제 2 접힘선을 따라서 접음으로써 동일한 면적의 제 1 내지 제 4 구획부를 형성하는 단계;상기 제 1 내지 제 4 구획부가 형성된 세퍼레이터용 필름의 상호 반대편인가장자리들을 가열 절단하여 절단 접합부를 형성함으로써, 복수의 층으로 이루어진 공간을 가진 자루형 세퍼레이터를 제작하는 단계;상기 자루형 세퍼레이터의 내측에 형성된 복수층의 공간내에 양극판 및, 음극판을 삽입하는 단계;상기 양극판 및, 음극판의 일측에 형성된 탭에 리이드를 용접시키는 단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 초박형 리튬 이온 폴리머 전지의 제조 방법.
- 제 5 항에 있어서,상기 자루형 세퍼레이터의 내측에 형성되는 공간은 3 개 층으로 형성되며, 중간층의 공간에 상기 양극판이 삽입되고, 다른 층들에는 상기 음극판들이 삽입되는 것을 특징으로 하는 초박형 리튬 이온 폴리머 전지의 제조 방법.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112563578A (zh) * | 2020-12-24 | 2021-03-26 | 蜂巢能源科技有限公司 | 一种电池电芯制备方法及电池电芯 |
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2002
- 2002-10-29 KR KR10-2002-0066128A patent/KR100496434B1/ko active IP Right Grant
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| CN112563578A (zh) * | 2020-12-24 | 2021-03-26 | 蜂巢能源科技有限公司 | 一种电池电芯制备方法及电池电芯 |
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