KR20060023472A - 리튬이온 이차전지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리튬이온 이차전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 리튬이온 이차전지 베어셀의 외면에 부착되는 라벨에 형광발색층이 형성되어 정품인지 여부를 확인할 수 있는 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지에 관한 것이다.

베어셀 외면에 부착되는 라벨의 적어도 한층에 형광물질을 포함한 형광발색층을 포함하도록 형성되는 라벨은 형광발색층을 통해 정품의 식별이 용이하므로 모조품의 유통을 방지할 수 있는 효과가 있다.

이차전지, 베어셀, 라벨, 형광물질

Description

리튬이온 이차전지 {Lithium Ion Secondary Battery}

도 1은 리튬이온 이차전지의 사시도.

도 2는 종래 발명에 의한 라벨의 단면도.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 리튬이온 이차전지의 단면도.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 라벨의 단면도.

도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 라벨의 단면도.

도 6은 본 발명의 제4실시예에 따른 라벨의 단면도.

도 7은 본 발명의 제5실시예에 따른 라벨의 단면도.

도 8은 본 발명의 제6실시예에 따른 라벨의 단면도.

도 9는 본 발명의 제7실시예에 따른 라벨의 단면도.

도 10는 본 발명의 제8실시예에 따른 라벨의 단면도.

도 11은 본 발명에 따른 리튬이온 이차전지의 정면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

40: 베어셀 42: 캔

70 : 접착제층 72 : 지지체층

74,79 : 형광발색층 76 : 필름층

78 : 불투명층

본 발명은 리튬이온 이차전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 리튬이온 이차전지 베어셀의 외면에 부착되는 라벨에 형광발색층이 형성되어 정품인지 여부를 확인할 수 있는 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지에 관한 것이다.

이차 전지는 재충전이 가능하고 소형 및 대용량화 가능성으로 인하여 근래에 많이 연구 개발되고 있다. 근래에 개발되고 사용되는 것 가운데 대표적으로는 니켈수소(Ni-MH)전지와 리튬(Li)전지 및 리튬이온(Li-ion)전지가 있다.

이들 이차 전지에서 베어셀의 대부분은 양극, 음극 및 세퍼레이터로 이루어진 전극조립체를 통상 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 캔에 수납하고, 캔을 캡조립체로 마감한 뒤, 캔 내부에 전해액을 주입하고 밀봉함으로써 형성된다. 캔은 철재로 형성될 수 있으나 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성하게 되면 알루미늄의 가벼운 속성으로 전지의 경량화가 이루어질 수 있고, 고전압하에서 장시간 사용할 때에도 부식되지 않는 등 유리한 점이 있다.

도 1은 리튬이온 이차전지의 사시도를 나타낸다. 도 2는 종래 발명에 의한 라벨의 단면도를 나타낸다.

캔형 리튬이온 이차전지는, 도 1을 참조하면, 베어셀(10)과 상기 베어셀의 상부에 보호회로 등 안전장치가 수지에 의하여 몰딩되어 형성되는 회로몰딩부(20) 및 상기 베어셀(10)의 외면에 부착되는 라벨(30)을 포함하여 형성된다.

상기 베어셀(10)은 외관을 형성하는 캔(12)과 상기 캔(12)의 내부에 삽입되는 전극조립체(도면에 표시하지 않음) 및 상기 캔(12)의 상부를 밀폐시키는 캡플레이트(도면에 표시하지 않음)를 포함하여 형성된다.

상기 베어셀(10)의 캔(12)은 알루미늄과 같은 연성이 있는 금속으로 형성되며, 몰드에 의하여 인발되어 성형된다. 상기 캔(12)은 내부에 삽입된 전극조립체의 양극과 연결되어 있다.

상기 회로몰딩부(20)는 상기 베어셀(10)의 상부에서 보호회로 등 안전장치가 수지에 의하여 몰딩되어 형성되다. 상기 회로몰딩부의 상면에는 외부의 전기기기와 전기적으로 접속되는 접속단자(21, 22)가 노출되어 형성된다.

상기 라벨(30)은 상기 베어셀(10)의 외면에 부착되어 상기 캔(12)의 표면을 보호하면서 동시에 상기 캔(12)을 외부와 전기적으로 절연시키고, 제조메이커를 표기하여 출처를 표시한다.

상기 라벨(30)은, 도 2를 참조하면, 상기 라벨(30)을 베어셀(10)의 외면에 부착시키기 위한 접착제층(35)과 제조메이커 등이 표기되어 있는 지지체층(36)과 상기 지지체층에 인쇄되어 있는 문구를 보호하기 위한 필름층(37)을 포함하여 형성되어 있다.

일반적으로 이차전지는 에너지가 충전된 상태에서 자체에 높은 에너지를 축적하고 있으며, 충전하는 과정에서는 다른 에너지원으로부터 에너지를 공급받아 축적하게 된다. 이런 과정이나 상태에서 내부 단락 등 이차 전지의 이상이 발생하는 경우, 전지 내에 축적된 에너지가 단시간에 방출되면서 발화, 폭발 등의 안전 문제 를 일으킬 수 있다.

특히 최근에 많이 사용되는 리튬계 이차전지는 리튬 자체가 높은 활성을 가지므로 에너지량이 많게 되며, 전지내부에 이상이 발생되는 경우에는 발화나 폭발의 위험이 그만큼 증가하게 된다. 리튬이온 이차전지의 경우는 금속 상태의 리튬이 아닌 이온 상태의 리튬만 존재하므로 금속 리튬을 사용하는 전지에 비해 안전성이 향상되었다.

그러나 여전히 이차전지에 사용되는 음극이나 비수성 전해액 등의 재료들은 가연성을 가지는 등의 이유로 전지 이상 발생시 발화나 폭발의 위험성이 크다. 따라서 리튬이온 이차전지에는 충전된 상태에서 혹은 충전하는 과정에서 전지 자체의 이상으로 인한 발화나 폭발을 막기 위해 여러 가지 안전장치가 구비된다.

그러나 이러한 안전성 향상에도 일부에서는 과열로 발화되거나 폭발되는 경우가 발생되고 있으며, 이러한 경우는 제3업체에서 정품이 아닌 이차전지에서 문제가 발생하는 경우가 대부분이다. 최근에는 시장에서 유통되는 이차전지 중에는 제3의 업체에서 조잡한 기술로 제조되고 베어셀의 외면에 부착되는 라벨은 정품으로 표시하여 유통되고 있어 시장의 유통질서를 혼란케하고 정품메이커의 신뢰를 실추시키는 문제가 발생되고 있다.

특히 이차전지가 과열로 발화되거나 폭발되는 문제가 발생하는 경우에는 더욱더 정품메이커의 신뢰를 실추시키게 된다. 그러나 문제가 된 이차전지가 정품메이커에서 만들어 진 것인지에 대한 확인이 어려우며, 더욱이, 정품메이커임을 확인하는 이차전지 베어셀의 외부에 부착되는 라벨은 위조가 용이하여 정품메이커인지 여부에 대한 확인 및 그에 따른 신속한 대응에 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 특히 리튬이온 이차전지 베어셀의 외면에 부착되는 라벨에 형광물질을 이용한 형광발색층을 형성하여 위조를 방지하고, 정품인지 여부를 신속하게 확인할 수 있는 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 리튬이온 이차전지는 전극조립체가 삽입되며 상단개구부가 캡조립체에 의하여 밀폐되는 캔을 구비하는 베어셀과 상기 베어셀의 외면에 부착되는 라벨을 포함하는 리튬이온 이차전지에 있어서, 상기 라벨은 형광물질이 포함된 형광발색층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 도면을 참조하면서 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 리튬이온 이차전지의 단면도를 나타낸다. 도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 라벨의 단면도를 나타낸다. 도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 라벨의 단면도를 나타낸다. 도 6은 본 발명의 제4실시예에 따른 라벨의 단면도를 나타낸다. 도 7은 본 발명의 제5실시예에 따른 라벨의 단면도를 나타낸다. 도 8은 본 발명의 제6실시예에 따른 라벨의 단면도를 나타낸다. 도 9은 본 발명의 제7실시예에 따른 라벨의 단면도를 나타낸다. 도 10은 본 발명의 제8실시예에 따른 라벨의 단면도를 나타낸다. 도 11은 본 발명에 일실시예에 따른 리 튬이온 이차전지의 정면도를 나타낸다.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 리튬이온 이차전지의 단면도를 나타낸다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 이차전지는, 베어셀(40)과 상기 베어셀(40)의 외면에 부착되는 라벨(80)을 포함하여 형성된다. 도 3에 도시된 이차전지는 캔형 리튬이온 이차전지로서 상기 베에셀(40)의 상부에 회로몰딩부(44)가 포함되어 형성될 수 있다.

상기 베어셀(40)은 전극조립체(도면에 표시하지 않음)와 외관을 형성하는 캔(42)을 포함하여 형성된다. 상기 전극조립체는 양극판과 음극판 및 이들을 절연시키는 세퍼레이터가 권취되어 형성되며, 상기 캔(42)의 내부에 삽입된다.

상기 캔(42)은 철합금, 알루미늄 또는 알루미늄 합금, 니켈 또는 니켈합금으로 형성되며, 여기서 그 종류를 한정하는 것은 아니다. 상기 캔(42)은 몰드에 의하여 성형되어 내부가 중공이며 전체적으로 균일한 두께를 갖도록 형성된다. 상기 캔(42)은 내부에 상기 전극조립체가 삽입되고, 전해액이 충진 되며, 상부는 캡조립체(도면에 표시하지 않음)에 의하여 밀봉된다.

상기 라벨(80)은 상기 베어셀(40)의 외면에 부착되어 제조메이커를 나타낸다. 상기 라벨(80)은 형광물질이 포함되어 있는 형광발색층(74)을 포함하여 형성되며, 상기 베어셀(40) 외면에 접착이 가능 하도록 하는 접착제층(70)과 상기 접착제층(70) 상층에 위치하며 제조메이커 등의 문구가 인쇄될 수 있는 지지체층(72)을 더 포함할 수 있다.

상기 접착제층(70)은 고무계, 아크릴계, 실리콘계 등을 사용할 수 있으며, 충방전시 나타나는 캔(42)의 온도변화에도 녹지 않도록 내열성이 높은 재질을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 지지체층(70)은 종이, 합성수지필름, 합성수지 도공층으로 이루어진 군에서 선택될 수 있으며, 상기 형광물질은 수계 또는 용제계의 형광염료, 황화물계 형광안료, 산소산염계의 형광안료, 진광안료로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.

상기 수계 또는 용제계의 형광염료는 디아미노스틸벤계, 큐마린계, 옥사졸계, 피라졸린계 등을 사용할 수 있으며, 상기 황화물계 형광안료는 CaS:Bi, SrS:Sm:Ce, ZnS:Ag, ZnS:Cu, ZnS:Cu:Co 등을 사용할 수 있다. 또한, 상기 산소산염계의 형광안료는 Sr₅(PO₄)₃Cl:Eu, ZnO:Zn, Zn₂SiO₄:Mn, Zn₂GeO₄:Mn, YVO₄:Eu 등을 사용할 수 있다.

상기 형광물질은 이차전지의 충방전시 나타나는 캔(42)의 온도변화에도 변질되지 않도록 적어도 100℃에서도 색상 등이 변질되지 않는 내열성이 있는 형광물질을 사용한다. 또한, 본 발명에서는 상기 형광물질 이외에 자외선 또는 적외선 등의 파장대에서 발광하는 물질로서, 내열성이 있는 물질을 사용할 수 있다.

상기 형광발색층(74)은 상기 형광물질을 인쇄하는 방법, 형광물질을 인쇄한 얇은 필름을 씌우는 방법, 형광물질을 내첨하는 방법, 기타 임의의 방법에 의하여 형성될 수 있으나, 인쇄에 의한 것이 비교적 낮은 비용으로 충분한 발색효과를 얻을 수 있어 바람직하다. 또한, 상기 형광발색층(74)은 상기 형광물질이 소정간격으 로 선 또는 도형 또는 문자 형상으로 형성될 수 있다. 상기 형광물질이 포함된 형광발색층은 자외선 또는 적외선 등의 조사를 받으면 형광발색한다.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 라벨의 단면도를 나타낸다.

도 4를 참조하면, 상기 라벨(80)은 필름 층(76)을 더 포함할 수 있으며, 상기 필름 층(76)은 상기 형광발색층(74) 상층에 형성된다. 형광발색층(74) 상층에 필름 층(76)이 형성되어 있어, 형광발색층(74) 상에 형성된 형광물질의 번짐 현상 또는 외부 마찰로 인한 손상을 방지할 수 있다. 상기 필름 층(76)은 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene) 등을 사용할 수 있다.

도 5는 본 발명의 제 3실시예에 따른 단면도를 나타낸다. 도 5를 참조하면, 본 발명에서 상기 형광발색층(74) 전체가 형광물질로 구성되어 형성된다. 이차전지가 과열되어 발화, 폭발시 상기 라벨(80)의 형광물질이 인쇄된 부분이 파손될 경우, 정품메이커인지 여부를 확인하기 어려운 문제점이 있으나, 형광발색층(74) 전체에 걸쳐 형광물질을 포함할 경우, 상기의 문제점을 해결할 수 있다.

도 6은 본 발명의 제 4실시예에 따른 단면도를 나타낸다. 도 6을 참조하면, 상기 형광발색층(74)의 상층에 필름 층(76)이 더 형성된다. 상기 형광발색층(74)의 상층에 필름 층(76)은 상기 형광발색층(74) 상의 형광물질의 손상을 방지할 수 있다.

도 7은 본 발명의 제 5실시예에 따른 단면도를 나타낸다. 도 7을 참조하면, 상기 형광발색층(74,79)은 다른 색상으로 발색되는 적어도 2개의 형광물질로 형성된다. 상기 형광물질은 한쪽이 일색으로 형광발색함과 동시에 다른 쪽이 이것과는 다른 다색으로 형광발색하거나, 각각이 다른 다색으로 발색하는 것을 사용하여도 좋다.

도 8은 본 발명의 제 6실시예에 따른 단면도를 나타낸다. 도 8을 참조하면, 본 발명에 의한 상기 라벨(80)은 다른 색상으로 발색되는 2개 이상의 형광물질이 포함된 형광발색층(74,79)을 포함하고, 상기 형광발색층(74,78) 상층에 필름 층(76)을 형성하여 상기 2개 이상의 형광물질의 섞임 현상 및 외부 손상을 방지할 수 있다.

도 9는 본 발명의 제 7실시예에 따른 단면도를 나타낸다. 도 9를 참조하면, 상기 형광발색층(74,79)은 다른 색상으로 발색되는 적어도 2층 이상의 형광발색층(74,79)을 포함하고, 상기 다른 색상으로 발색되는 형광발색층 사이에 불투명도가 30 내지 90%인 불투명층(78)을 포함한다.

형광발생층(74,79)을 다층으로 구성할 경우, 라벨(80)의 위조방지가 더욱 용이해질 수 있다. 또한, 형광발색층(74,79) 사이에 불투명층(78)을 포함할 경우, 상기 라벨(80)이 베어셀에 부착되어 있는 경우에는 상층 형광발색층(79)의 형광물질만이 형광발색하고, 상기 라벨(80)을 베어셀에서 제거하여 접착제층(70)에서 자외선 조사시 하층 형광발색층(74)의 형광물질이 형광발색 함을 확인할 수 있어, 이중으로 상기 라벨(80)의 위조를 방지할 수 있다.

상기 형광발색층(74) 상층에 위치한 상기 불투명층(78)은 상기 라벨(80)이 베어셀(40)에 부착되어 있는 상태에서 하층 형광발색층(74)의 형광발색이 관찰되지 않도록 하기위해, 상기 불투명층(78) 불투명도는 30 내지 90%인 것이 바람직하다.

상기 불투명층(78)의 불투명도가 30% 미만일 경우, 하층 형광발색층(74)의 형광물질이 상층 형광발색층(79)과 함께 형광발색 됨을 확인 할 수 있어 형광발색층(74,79)을 여러 층으로 구성하는 효과가 없다. 불투명층의 불투명도가 90%를 초과하는 경우, 형광물질의 무늬가 뚜렷하게 관찰되기 어려운 문제점이 있다.

도 10는 본 발명의 제 8실시예에 따른 단면도를 나타낸다. 도 10을 참조하면, 상기 형광발색층(79) 상층에 필름 층(76)이 형성되어 있어, 형광발색층(79) 상에 형성된 형광물질의 번짐 현상 또는 외부 마찰로 인한 손상을 방지할 수 있다.

본 발명에서 상기 형광발색층(74)은 암호문자(미도시)가 포함되어 형성되는 것이 바람직하다. 상기 암호문자는 글자, 기호, 도형 중 적어도 한 종류를 포함하여 적어도 한 개의 문자로 구성될 수 있으며, 상기 리튬이온 이차전지의 제조메이커를 의미하는 문자를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 암호문자는 상기 형광발색층(74)의 소정위치에 형성된다. 상기 암호문자는 글자, 기호, 도형 중 적어도 한 종류를 포함하여 적어도 하나의 문자의 배열에 의하여 구성된다. 상기 글자는 한글, 영어 알파벳, 독어 등을 포함하는 다양한 글자가 사용될 수 있다. 또한 상기 기호는 수학기호, 수학단위, 설계분야 등 특수분야에서 사용되는 특수기호를 포함하는 기호가 사용될 수 있다. 또한 상기 도형은 원형, 사각형, 다각형 등 일반적인 도형과 설계분야 등 특수분야에서 사용되는 특수 도형을 포함하는 도형이 사용될 수 있다. 또한 상기 암호문자는 상기 글자, 기호, 도형 외에도 다양한 표식이 사용될 수 있으며, 여기서 그 종류를 한정하는 것은 아니다.

또한 상기 암호문자는 암호문자 자체의 형태만으로도 이차전지 메이커를 확인할 수 있도록 형성되며, 자외선에 의해서만 식별할 수 있도록 형광물질을 사용하여 인쇄될 수 있다. 또한 상기 암호문자에는 이차전지의 제조메이커, 제조일시, 제조라인 등을 의미하는 다양한 정보가 포함되도록 형성될 수 있다.

도 11은 본 발명에 의한 상기 라벨(80)이 부착된 리튬이온 이차전지를 나타낸다. 도 11을 참조하면, 상기 라벨(80)을 자외선 조사시 형광발색층(74)에 암호문자가 형광발색되어 정품인지 여부를 확인할 수 있도록 한다. 상기 형광발색층 상의 형광물질은 소정간격의 선 또는 도형 또는 문자 형상으로 형성될 수 있다.

이상에서는 캔형 리튬이온 이차전지의 라벨에 형광물질을 사용하여 인쇄되는 형광발색층에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 리튬이온 이차전지는 상기 형상으로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 라벨을 포함하여 전지로서 작용할 수 있는 원통형, 파우치 등 어떠한 형상도 가능함은 당연하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 특허청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

본 발명에 따르면, 상기 베어셀 외면에 부착되는 라벨의 적어도 한층에 형광물질을 포함한 형광발색층을 포함하도록 형성되는 라벨은 형광발색층을 통해 정품 의 식별이 용이하므로 모조품의 유통을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (14)

1. 전극조립체가 삽입되며 상단개구부가 캡조립체에 의하여 밀폐되는 캔을 구비하는 베어셀과 상기 베어셀의 외면에 부착되는 라벨을 포함하는 리튬이온 이차전지에 있어서,

   상기 라벨은 형광물질이 포함된 형광발색층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 라벨은 지지체층, 접착제층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 형광발색층은 상기 형광물질이 소정간격으로 선 또는 도형 또는 문자 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 형광발색층은 전체가 형광물질로 형성된 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지.
5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,

   상기 형광발색층의 상층에 필름층이 형성된 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 형광발색층은 다른 색상으로 발색되는 적어도 2개의 형광물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 형광발색층은 다른 색상으로 발색되는 적어도 2층 이상의 형광발색층을 포함하고, 상기 다른 색상으로 발색되는 형광발색층 사이에 불투명도가 30 내지 90%인 불투명층을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지.
8. 제 6항 또는 제 7항에 있어서,

   상기 형광발색층의 상층에 필름 층이 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지.
9. 제 1항에 있어서,

   상기 형광발색층은 암호문자가 포함되는 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 암호문자는 글자, 기호, 도형 중 적어도 한 종류를 포함하여 적어도 한 개의 문자로 구성되는 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지.
11. 제 9항에 있어서,

    상기 암호문자는 상기 리튬이온 이차전지의 제조메이커를 의미하는 문자를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지.
12. 제 1항에 있어서,

    상기 지지체층은 종이, 합성수지필름, 합성수지 도공층으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지.
13. 제 1항에 있어서,

    상기 형광물질은 수계 또는 용제계의 형광염료, 황화물계 형광안료, 산소산염계의 형광안료, 진광안료로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지.
14. 제 1항에 있어서,

    상기 리튬이온 이차전지는 각형 또는 원통형 또는 파우치형인 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지.

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