KR20070025681A - 리튬 이차전지용 캔 및 이를 이용한 리튬 이차전지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리튬 이차전지용 캔 및 이를 이용한 리튬 이차전지에 관한 것으로서, 양극판과 음극판 및 상기 양극판과 음극판 사이에 개재되는 세퍼레이터를 구비하는 전극조립체와, 상기 전극조립체가 상단 개구부로 삽입되어 수용되는 캔을 포함하는 리튬 이차전지에 적용되는 리튬 이차전지용 캔에서 상기 캔의 내측면에 상기 전극조립체의 위치를 제한하는 스토퍼부를 형성함으로써 리튬 이차전지의 낙하시 내부 소자의 유동 발생을 방지하여 내부 소자의 슬립으로 인해 발생될 수 있는 이상 및 손상을 방지하여 리튬 이차전지의 안전성을 현저하게 향상시키는 효과가 있다.

리튬 이차전지, 캔, 스토퍼부

Description

리튬 이차전지용 캔 및 이를 이용한 리튬 이차전지{Can for Lithium Secondary Battery and Lithium Secondary Battery using the Same}

도 1은 일반적인 리튬 이차전지의 분해 사시도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지용 캔의 사시도.

도 3은 도 2의 종단면도.

도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선 방향으로 바라본 정면도.

도 5는 도 4와 동일 방향으로 바라본 본 발명의 일 실시예의 변형예.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 리튬 이차전지용 캔의 사시도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

112 ; 전극조립체 113 ; 양극판

114 ; 세퍼레이터 115 ; 음극판

200 ; 캔 210 ; 장측벽

211,213,215 ; 상부 스토퍼 212,214,216 ; 하부 스토퍼

220 ; 단측벽 230 ; 하면

본 발명은 리튬 이차전지용 캔 및 이를 이용한 리튬 이차전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 리튬 이차전지의 캔의 내측면에 전극조립체의 유동을 방지하기 위한 구조를 채용하여 전지의 낙하시 캔 내부 소자의 손상을 줄이도록 한 리튬 이차전지용 캔 및 이를 이용한 리튬 이차전지에 관한 것이다.

일반적으로 비디오 카메라, 휴대형 전화, 휴대형 컴퓨터 등과 같은 휴대형 무선기기의 경량화 및 고기능화가 진행됨에 따라 구동전원으로 사용되는 이차전지에 대해서 많은 연구가 이루어지고 있다. 이러한 이차전지는, 예를 들면, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차전지 등이 있다. 이들 중에서 리튬 이차전지는 재충전이 가능하고 소형 및 대용량화가 가능한 것으로서, 작동 전압이 높고 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 장점 때문에 첨단 전자기기 분야에서 널리 사용되고 있다.

도 1은 일반적인 리튬 이차전지에 대한 분해사시도를 도시한 것으로, 리튬 이차전지는 양극판(113), 음극판(115) 및 세퍼레이터(114)로 구성되는 전극조립체(112)를 전해액과 함께 캔(110)에 수납하고, 이 캔(110)의 상단개구부(110a)를 캡조립체(120)로 밀봉함으로써 형성된다.

상기 캔(110)은 일반적으로 알루미늄 또는 그 합금 재질로 형성되며, 딥드로잉 방식에 의하여 제작된다. 상기 캔(110)의 하면(110b)은 일반적으로 거의 평면 형상으로 형성된다.

상기 전극조립체(112)는 양극판(113)과 음극판(115)사이에 세퍼레이터(114)가 게재되면서 권취되어 형성된다. 상기 양극판(113)에는 양극탭(116)이 결합되어 전극조립체(112)의 상단부로 돌출되며, 음극판(115)에는 음극탭(117)이 결합되어 전극조립체의 상단부로 돌출된다. 상기 전극조립체(112)에서 상기 양극탭(116)과 음극탭(117)은 소정거리 떨어져 형성되어 전기적으로 절연되도록 한다. 상기 양극탭(116)과 음극탭(117)은 일반적으로 니켈 금속으로 형성된다.

상기 캡조립체(120)는 캡플레이트(140)와 절연플레이트(150)와 터미널플레이트(160) 및 전극단자(130)를 포함하여 구성된다. 캡조립체(120)는 별도의 절연케이스(170)와 결합되어 캔의 상단개구부(110a)에 결합되어 캔(110)을 밀봉하게 된다.

상기 캡플레이트(140)는 상기 캔(110)의 상단개구부(110a)와 상응하는 크기와 형상을 가지는 금속판으로 형성된다. 상기 캡플레이트(140)의 중앙에는 소정 크기의 단자통공(141)이 형성되며, 단자통공(141)에는 전극단자(130)가 삽입된다. 상기 전극단자(130)가 단자통공(141)에 삽입될 때는 전극단자(130)와 캡플레이트(140)의 절연을 위하여 전극단자(130)의 외면에는 튜브형의 개스킷튜브(146)가 결합되어 함께 삽입된다. 한편 상기 캡플레이트(140)의 일측에는 전해액주입공(142)은 상기 캡플레이트(140)의 타측에 소정크기로 형성된다. 상기 캡조립체(120)가 상기 캔(110)의 상단개구부(110a)에 조립된 후 전해액주입공(142)을 통하여 전해액이 주입되고 전해액주입공(142)은 별도의 밀폐수단에 의하여 밀폐된다

상기 전극단자(130)는 상기 음극판(115)의 음극탭(117) 또는 상기 양극판(113)의 양극탭(116)에 연결되어 음극단자 또는 양극단자로 작용하게 된다.

상기 절연플레이트(150)는 가스켓과 같은 절연물질로 형성되며, 캡플레이트(140)의 하면에 결합된다. 절연플레이트(150)에는 상기 캡플레이트(140)의 단자통 공(141)에 대응되는 위치에 상기 전극단자(130)가 삽입되는 단자통공(151)이 형성되어 있다. 상기 절연플레이트(150)의 하면에는 상기 터미널플레이트(160)가 안착되도록 터미널플레이트(160)의 크기에 상응하는 안착홈(152)이 형성된다.

상기 터미널플레이트(160)는 일반적으로 니켈 합금으로 형성되며, 상기 절연플레이트(150)의 하면에 장착된다. 상기 터미널플레이트(160)에는 캡플레이트(140)의 단자통공(141)에 대응되는 위치에 상기 전극단자(130)가 삽입되는 단자통공(161)이 형성되어 있으며, 상기 전극단자(130)가 상기 개스킷튜브(146)에 의하여 절연되면서 캡플레이트(140)의 단자통공(141)을 통하여 결합되므로 상기 터미널플레이트(160)는 상기 캡플레이트(140)와 전기적으로 절연되면서 상기 전극단자(130)와 전기적으로 연결된다.

상기 터미널플레이트(160)의 일측에는 상기 음극판(115)에 결합된 음극탭(117)이 용접되며, 캡플레이트(140)의 타측에는 상기 양극판(113)에 결합된 양극탭(116)이 용접된다.

이와 같이 구성되는 리튬 이차전지는 조립이 완료된 상태에서 캔(110)의 내부에 삽입된 전극조립체(112)가 상하 방향으로 유동될 수 있다.

즉, 종래에는 전지가 낙하되거나 외부 충격에 의해 캔 내부에서 전극조립체가 유동되면서 캔과의 접촉 충격에 의해 손상이 발생되는 문제가 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 목적은 캔 내부에 조립되는 소자의 상하 방향의 유동을 방지하도록 한 리튬 이차전지용 캔을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 리튬 이차전지용 캔이 적용되는 리튬 이차전지를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 리튬 이차전지용 캔은 양극판과 음극판 및 상기 양극판과 음극판 사이에 개재되는 세퍼레이터를 구비하는 전극조립체와, 상기 전극조립체가 상단 개구부로 삽입되어 수용되는 캔을 포함하는 리튬 이차전지에 적용되는 리튬 이차전지용 캔에 있어서, 상기 캔의 내측면에 상기 전극조립체의 위치를 제한하는 스토퍼부를 형성하는 것으로, 상기 캔의 형상은 서로 마주보는 한쌍의 장측벽 및 단측벽과 그들의 단부를 연결하는 하면을 구비하고 상단이 개방된 박스 타입으로 형성된다. 이때, 상기 스토퍼부는 상기 마주보는 한쌍의 장측벽에 형성되고, 상기 스토퍼부는 상기 마주보는 단측벽에 더 형성된다. 또한, 상기 스토퍼부는 상기 캔의 내측면에서 상기 전극조립체의 이탈을 규제하는 상단부에 형성되고, 상기 스토퍼부는 상기 캔의 내측면에서 상기 전극조립체를 지지하는 하단부에 더 형성된다. 또한, 상기 스토퍼부는 캔의 내측면에서 횡방향으로 길게 형성되는 돌출부이거나, 상기 스토퍼부는 캔의 내측면에서 횡방향으로 일렬로 형성되는 복수개의 엠보싱 돌기이다.

또한, 본 발명에 의한 리튬 이차전지는 양극판과 음극판 및 상기 양극판과 음극판 사이에 게재되는 세퍼레이터를 구비하는 전극조립체와, 상기 전극조립체가 상단 개구부로 삽입되어 수용되는 캔을 포함하는 리튬 이차전지에 있어서, 상기 캔 의 내측면에 상기 전극조립체의 위치를 제한하는 스토퍼부를 형성한 것으로서, 상기 스토퍼부가 설치되는 위치 또는 형상은 상기 캔에 형성되는 스토퍼부에 따라 형성된다.

이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

첨부도면 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지용 캔의 사시도이고, 도 3은 도 2의 종단면도이며, 도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선 방향으로 바라본 정면도이고, 도 5는 도 4와 동일 방향으로 바라본 본 발명의 일 실시예의 변형예이다.

도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명 일 실시예에 따른 리튬 이차전지용 캔(200)은 서로 마주보는 한 쌍의 장측벽(210)과 단측벽(220) 및 이들의 하단부에 일체로 형성된 하면(230)을 포함하여 대략 박스형상으로 형성된다.

또한, 상기 캔(200)은 금속재로 바람직하게는 가볍고 연성이 있는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성되는데, 캔(200)의 재질을 한정하는 것은 아니다. 상기 캔(200)은 바람직하게는 딥드로링(deep drawing) 방식에 의하여 형성되며, 상기 장측벽(210)과 단측벽(220) 및 상기 하면(230)은 일체로 형성된다.

상기 캔(200)은 폭방향의 변 길이가 긴 장측벽(210)과 상대적으로 변 길이가 짧은 단측벽(220)을 구비하여 측벽을 구성하게 된다. 즉, 상기 장측벽(210)은 한 쌍이 소정 간격을 두고 서로 마주보도록 형성되어 상기 캔(200)의 정면과 후면을 이루게 된다. 또한, 상기 단측벽(220)은 한 쌍이 소정간격을 두고 서로 마주보도록 형성되어 상기 캔(200)의 양측면을 이루게 되며, 상기 캔(200)의 상단은 개구부(200a)로 형성된다.

상기 캔(200)의 한쌍의 장측벽(210)에는 내측면에 전극조립체(112)가 삽입된 상태에서 전극조립체(122)를 상하방향으로 유동하지 않도록 위치를 고정시키는 상부 스토퍼(211)가 상단부에 각각 형성되고, 한 쌍의 장측벽(210) 내측면의 하단부에는 하부 스토퍼(212)가 각각 형성된다.

상기 상부 스토퍼(211)는 삽입되는 전극조립체(112)의 상방향으로 유동 및 이탈되는 동작을 규제하게 되고, 상기 하부 스토퍼(212)는 전극조립체(112)의 하방향으로 유동되는 동작을 규제하게 된다.

이와 같이 본 발명의 일 실시예에서는 상,하부 스토퍼(211)(212)를 모두 형성하였으나, 상기 하부 스토퍼(212)는 형성하지 않고 상부 스토퍼(211)만을 형성하여 캔(200)의 하면(230)이 하부 스토퍼의 역할을 수행하도록 하여 하면(230)가 전극조립체(112)의 하단을 지지하고 상부 스토퍼(211)가 전극조립체(112)의 상방향 유동을 규제하도록 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 형성되는 상,하부 스토퍼는 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 캔(200)의 측벽에서 내측면에 폭방향인 횡방향으로 길게 단면이 반원형인 돌출부(211)(212)로 형성된다.

이러한 상,하부 스토퍼의 변형예로서, 도 5에 도시한 바와 같이, 캔(200)의 측벽에서 내측면에 폭방향인 횡방향으로 복수개의 엠보싱 돌기(213)(214)를 형성할 수 있다. 이러한 엠보싱 돌기(213)(214)는 적어도 2개 이상 일렬로 형성되어 전극 조립체(112)의 상단부와 하단부의 위치를 규제하게 된다.

이와 같이 제조된 본 발명 일 실시예에 의한 리튬 이차전지는 전극조립체(112)가 캔(200) 내부에 삽입된 상태에서 상부 스토퍼(211),(213)에 의해 상방향 유동이 규제되고, 하부 스토퍼(212),(214)에 의해 하방향 유동이 규제되어 전지의 낙하시 또는 외부 충격에 의한 유동발생시 내부소자인 전극조립체(112)는 상하방향으로 움직이지 않게 되므로 상하방향의 슬립으로 인해 발생될 수 있는 소자의 이상 및 손상을 원천적으로 방지하게 된다.

한편, 본 발명의 다른 실시예로서, 도 6에 도시한 바와 같이, 캔(200)의 서로 마주보는 한 쌍의 단측벽(220)에 각각 상,하부 스토퍼(215)(216)를 형성할 수 있다. 이는 상기 전극조립체(112)의 장변측과 더불어 단변측에 대해서도 위치를 규제하도록 함으로써 전극조립체(112)의 유동을 완벽하게 방지하는 효과가 있다.

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 따른 리튬 이차전지용 캔에 의하면 캔의 측벽에 내측면으로 스토퍼가 형성되어 리튬 이차전지의 낙하시 내부 소자의 유동 발생을 방지하여 내부 소 자의 슬립으로 인해 발생될 수 있는 이상 및 손상을 방지하여 리튬 이차전지의 안전성을 현저하게 향상시키는 효과가 있다.

Claims (10)

1. 양극판과 음극판 및 상기 양극판과 음극판 사이에 개재되는 세퍼레이터를 구비하는 전극조립체와, 상기 전극조립체가 상단 개구부로 삽입되어 수용되는 캔을 포함하는 리튬 이차전지에 적용되는 리튬 이차전지용 캔에 있어서,

   상기 캔의 내측면에 상기 전극조립체의 위치를 제한하는 스토퍼부를 형성한 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 캔.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 캔의 형상은 서로 마주보는 한쌍의 장측벽 및 단측벽과 그들의 단부를 연결하는 하면을 구비하고 상단이 개방된 박스 타입으로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 캔.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 스토퍼부는 상기 마주보는 한쌍의 장측벽에 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 캔.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 스토퍼부는 상기 마주보는 단측벽에 더 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 캔.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 스토퍼부는 상기 캔의 내측면에서 상기 전극조립체의 이탈을 규제하는 상단부에 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 캔.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 스토퍼부는 상기 캔의 내측면에서 상기 전극조립체를 지지하는 하단부에 더 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 캔.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 스토퍼부는 캔의 내측면에서 횡방향으로 길게 형성되는 돌출부인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 캔.
8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 스토퍼부는 캔의 내측면에서 횡방향으로 일렬로 형성되는 복수개의 엠보싱 돌기인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 캔.
9. 양극판과 음극판 및 상기 양극판과 음극판 사이에 게재되는 세퍼레이터를 구비하는 전극조립체와, 상기 전극조립체가 상단 개구부로 삽입되어 수용되는 캔을 포함하는 리튬 이차전지에 있어서,

   상기 캔의 내측면에 상기 전극조립체의 위치를 제한하는 스토퍼부를 형성한 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 스토퍼부는 제 3 항 내지 제 8 항 중 어느 하나의 항에 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.

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