KR20070025685A - 리튬 이차전지용 케이스와 이를 이용한 리튬 이차전지 - Google Patents
리튬 이차전지용 케이스와 이를 이용한 리튬 이차전지 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 리튬 이차전지용 케이스와 이를 이용한 리튬 이차전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 리튬 이차전지용 케이스에 외측면에서 내측면 방향으로 홈을 형성함으로써 케이스의 팽창을 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 케이스와 전극조립체의 밀착력을 높여 케이스의 내부에서 전극조립체의 유동을 방지할 수 있는 리튬 이차전지용 케이스와 이를 이용한 리튬 이차전지에 관한 것이다.
리튬 이차전지, 케이스
Description
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 리튬 이차전지의 분리 사시도
도 2a는 본 발명의 제 1실시예에 따른 리튬 이차전지용 케이스의 사시도
도 2b 내지 도 2d는 도 2a의 A-A 단면도
도 3은 본 발명의 제 2실시예에 따른 리튬 이차전지용 케이스의 사시도
도 4는 본 발명의 제 3실시예에 따른 리튬 이차전지용 케이스의 사시도
도 5a는 본 발명의 제 4실시예에 따른 리튬 이차전지용 케이스의 사시도
도 5b는 도 5a의 B-B 단면도
도 6은 본 발명의 제 1실시예에 따른 리튬 이차전지용 케이스의 작용을 나타내는 사시도
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100 - 리튬 이차전지
110, 210, 310, 410, 510, 610 - 케이스
110a, 210a, 310a, 410a, 510a, 610a - 상단개구부
110b, 210b, 310b, 410b, 510b, 610b - 저면
112, 212, 312, 412, 512 - 장측벽
114, 214, 314, 414, 514 - 단측벽
115, 215, 315, 415, 515, 615 - 홈
120 - 전극조립체 130 - 캡조립체
본 발명은 리튬 이차전지용 케이스과 이를 이용한 리튬 이차전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 리튬 이차전지용 케이스에 외측면에서 내측면 방향으로 홈을 형성함으로써 케이스의 팽창을 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 케이스과 전극조립체의 밀착력을 높여 케이스의 내부에서 전극조립체의 유동을 방지할 수 있는 리튬 이차전지용 케이스과 이를 이용한 리튬 이차전지에 관한 것이다.
리튬 이차전지는 가볍다는 리튬 원자의 특성과 카드뮴, 수은 등의 중금속을 사용하지 않아 환경친화적이라는 특성 때문에 휴대폰, 캠코더, 노트북 컴퓨터 등 경박단소(輕博短小)한 전기/전자장치의 전원용으로 널리 사용되고 있다. 이러한 휴대용 전기/전자장치들은 별도의 전원이 구비되지 않은 장소에서도 작동될 수 있도록 전지 팩을 내장하고 있다. 내장된 전지 팩은 휴대용 전기/전자장치를 일정기간동안 구동시키기 위해 일정 레벨의 전압을 출력시킬 수 있도록 내부에 적어도 하나의 전지를 구비하고 있다.
상기 전지 팩은 경제적인 측면을 고려하여 최근에는 충방전이 가능한 이차전지를 채용하고 있다. 이차전지에는 대표적으로, 니켈-카드뮴 전지와 니켈-수소 전 지 및 리튬 전지와 리튬 이온 전지 등의 리튬 이차전지 등이 있다.
특히, 리튬 이차전지는 작동 전압이 통상 3.6V로서, 휴대용 전자 장비 전원으로 많이 사용되고 있는 니켈-카드뮴 전지나, 니켈-수소 전지보다 3배나 높고, 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 측면에서 급속도로 신장되고 있는 추세이다.
이러한 리튬 이차전지는 주로 양극 활물질로 리튬계 산화물, 음극 활물질로는 탄소재를 사용하고 있다. 일반적으로는, 전해액의 종류에 따라 액체 전해질 전지와 고분자 전해질 전지로 분류되며, 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬 이온 전지라 하고, 고분자 전해질을 사용하는 전지를 리튬 폴리머 전지라고 한다. 또한, 상기 리튬 이차전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형, 각형, 파우치형을 들 수 있다.
상기 리튬 이차전지는 과충전, 과전류 등의 이유로 베어셀 내부의 온도가 고온으로 상승하면 전해액의 증발 등으로 인하여 가스가 발생할 수 있다. 베어셀 내부에서 발생한 가스는 베어셀 내부의 압력을 증가시키고, 케이스에 압력을 가하여 케이스가 팽창할 가능성이 있다. 또한, 전극조립체는 충방전을 반복함에 따라 그 두께가 두꺼워진다는 특성이 있다. 따라서, 베어셀의 외관이 변형될 수 있을 뿐만 아니라 베어셀의 안전성에 문제가 발생할 가능성이 있다.
또한, 상기 케이스 내부에는 전해액과 함께 전극조립체가 삽입되어 있다. 상기 전극조립체는 전극탭을 통해 전극단자와 전기적으로 연결되어 있다. 리튬 이차전지가 낙하 등 외부 충격을 받게 되는 경우 상기 전극조립체가 케이스 내부에서 미소하게나마 유동할 가능성이 발생하게 된다. 원통형 리튬 이차전지는 원통형 케 이스 내부에 원통형의 전극조립체가 삽입되므로, 전극조립체의 유동 내지 회전가능성은 더욱 커지게 된다. 상기 전극조립체가 케이스 내부에서 유동하면 전극단자와 전기적으로 연결되어 있는 전극탭에 힘을 가하게 되어, 용접 부분에 불량이 발생할 수 있다는 문제점이 있다.
상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은 리튬 이차전지용 케이스에 외측면에서 내측면 방향으로 홈을 형성함으로써 케이스의 팽창을 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 케이스과 전극조립체의 밀착력을 높여 케이스의 내부에서 전극조립체의 유동을 방지할 수 있는 리튬 이차전지용 케이스과 이를 이용한 리튬 이차전지를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 리튬 이차전지용 케이스는, 양극판과 음극판 및 상기 양극판과 음극판 사이에 개재되는 세퍼레이터를 구비하는 전극조립체와, 상기 전극조립체가 상단 개구부로 삽입되어 수용되는 케이스를 포함하는 리튬 이차전지에 적용되는 리튬 이차전지용 케이스에 있어서, 상기 케이스는 측면에 외측면에서 내측면 방향으로 형성되는 홈을 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 홈은 정면 형상이 바둑판 형상, 복수개의 점 형상, 복수개의 직선 형상 중 어느 하나로 형성될 수 있으며, 상기 바둑판 형상은 가로홈과 세로홈으로 이루어지며, 상기 가로홈과 세로홈은 각각 적어도 3라인으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 홈은 상기 케이스 중 상기 전극조립체가 위치하는 범위 이내에 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 홈은 수평 단면 형상이 사각형상, 삼각형상, 호형상 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 또한, 상기 홈은 상기 케이스 측면 두께의 25%보다 작은 깊이로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 리튬 이차전지는 원통형이며, 외주면 전체에 상기 홈이 형성될 수 있다. 또한, 상기 리튬 이차전지는 각형이며, 적어도 어느 하나의 장측벽에 상기 홈이 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 리튬 이차전지는 양극판과 음극판 및 상기 양극판과 음극판 사이에 개재되는 세퍼레이터를 구비하는 전극조립체와, 상기 전극조립체가 상단 개구부로 삽입되어 수용되는 케이스를 포함하는 리튬 이차전지에 있어서, 상기 케이스는 측면에 외측면에서 내측면 방향으로 형성되는 홈을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이 때, 상기 홈은 상기에 기술된 형상 중의 어느 하나로 형성될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 리튬 이차전지의 분리 사시도이다. 도 2a는 본 발명의 제 1실시예에 따른 리튬 이차전지용 케이스의 사시도이다. 도 2b 내지 도 2d는 도 2a의 A-A 단면도이다. 도 3는 본 발명의 제 2실시예에 따른 리튬 이차전지용 케이스의 사시도이다. 도 4는 본 발명의 제 3실시예에 따른 리튬 이차전지용 케이스의 사시도이다. 도 5a는 본 발명의 제 4실시예에 따른 리튬 이차전지용 케이스의 사시도이다. 도 5b은 도 5a의 B-B 단면도이다. 도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 리튬 이차전지용 케이스의 작용을 나타내는 사시도이다.
본 발명의 실시예에 따른 리튬 이차전지(100)는 양극판(121), 음극판(123) 및 세퍼레이터(122)로 구성되는 전극조립체(120)를 전해액과 함께 케이스(110)에 수납하고, 이 케이스(110)의 상단개구부(110a)를 캡 조립체(130)로 밀봉함으로써 형성된다.
상기 전극조립체(120)는 양극판(121)과 음극판(123)사이에 세퍼레이터(122)가 게재되면서 권취되어 형성된다.
상기 양극판(121)은 도전성이 우수한 금속 박판, 예를 들면, 알루미늄(Al) 호일(foil)로 이루어진 양극 집전체와, 그 양면에 코팅된 양극 활물질층을 포함하고 있다. 상기 양극 활물질로는 LiCoO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiMnO2 등의 리튬산화물이 사용되고 있다. 상기 양극판(121)의 양 말단에는 양극 활물질층이 형성되지 않은 양극 집전체 영역, 즉 양극 무지부가 형성된다. 상기 양극 무지부의 일단에는 일반적으로 알루미늄(Al) 재질로 형성되며, 전극 조립체(120)의 상부로 일정 길이 돌출되는 양극 탭(126)이 접합되어 있다.
상기 음극판(123)은 전도성 금속 박판, 예를 들면, 구리(Cu) 또는 니켈(Ni) 호일로 이루어진 음극 집전체와, 그 양면에 코팅된 음극 활물질층을 포함하고 있다. 상기 음극판(123)의 양 말단은 음극 활물질층이 형성되지 않은 음극 집전체 영역, 즉 음극 무지부가 형성된다. 상기 음극 무지부의 일단에는 일반적으로 니켈(Ni) 재질로 형성되며, 전극 조립체(120)의 하부로 일정 길이 돌출된 음극 탭(127)이 접합되어 있다. 더불어 상기 전극 조립체(120)의 하부에는 케이스(110)과의 접 촉을 방지하기 위한 절연판이 더 포함되어 형성될 수 있다.
상기 세퍼레이터(122)는 상기 양극판(121)과 음극판(123) 사이에 개재되며 상기 전극조립체(120)의 외주면을 둘러 싸도록 연장되어 형성될 수도 있다. 상기 세퍼레이터(122)는 상기 양극판(121)과 음극판(123)의 단락을 방지하며, 리튬 이온을 통과시킬 수 있도록 다공막 고분자물질로 형성된다.
상기 캡 조립체(130)는 캡 플레이트(140)와 절연 플레이트(150)와 터미널 플레이트(160) 및 전극단자(135)를 포함하여 구성된다. 캡 조립체(130)는 별도의 절연케이스(170)와 결합되어 케이스의 상단 개구부(110a)에 결합되어 케이스(110)을 밀봉하게 된다.
상기 캡 플레이트(140)는 상기 케이스(110)의 상단개구부(110a)에 용접되어 상기 케이스(110)을 밀봉한다. 상기 캡 플레이트(140)는 일측에 전해액 주입공(142)이 형성되어 있으며, 상기 전해액 주입공(142)은 볼 등으로 압입, 용접되어 있다. 상기 캡 플레이트(140)의 대략 중앙에는 단자통공1(141)이 형성되어 있으며, 상기 단자통공1(141)에는 가스캣 튜브(146)에 의해 절연된 전극단자(135)가 삽입된다.
상기 절연 플레이트(150)는 가스켓과 같은 절연물질로 형성되며, 캡 플레이트(140)의 하면에 결합된다. 절연 플레이트(150)에는 상기 캡 플레이트(140)의 단자통공1(141)에 대응되는 위치에 상기 전극단자(135)가 삽입되는 단자통공2(152)가 형성되어 있다. 상기 절연 플레이트(150)의 하면에는 상기 터미널 플레이트(160)가 안착되도록 터미널 플레이트(160)의 크기에 상응하는 안착홈(152)이 형성된다.
상기 터미널 플레이트(160)는 일반적으로 Ni합금으로 형성되며, 상기 절연 플레이트(150)의 하면에 장착된다. 상기 터미널 플레이트(160)에는 캡 플레이트(140)의 단자통공1(141)에 대응되는 위치에 상기 전극단자(135)가 삽입되는 단자통공3(161)이 형성되어 있으며, 상기 전극단자(135)가 상기 개스킷 튜브(146)에 의하여 절연되면서 캡 플레이트(140)의 단자통공1(141)을 통하여 결합되므로 상기 터미널 플레이트(160)는 상기 캡 플레이트(140)와 전기적으로 절연되면서 상기 전극단자(135)와 전기적으로 연결된다.
상기 터미널 플레이트(160)의 일측에는 상기 음극판(123)에 결합된 음극탭(127)이 용접되며, 캡 플레이트(140)의 타측에는 상기 양극판(121)에 결합된 양극탭(126)이 용접된다. 상기 음극탭(127)과 양극탭(126)을 결합시키는 용접방법으로는 저항용접, 레이저 용접 등이 사용되며 일반적으로는 저항용접이 사용된다.
상기 전극단자(135)는 상기 음극판(123)의 음극탭(127) 또는 상기 양극판(121)의 양극탭(126)에 연결되어 음극단자 또는 양극단자로 작용하게 된다.
본 발명의 제 1실시예에 따른 리튬 이차전지용 케이스(110)는 대략 직사각형 형상의 한 쌍의 장측벽(112)과, 한 쌍의 단측벽(114) 및 저면(110b)을 포함하여 대략 박스 형상으로 형성되며, 상부는 개구되어 상단 개구부(110a)를 이루고 있다. 또한, 상기 리튬 이차전지용 케이스(110)는 대략 박스형상으로 형성될 때 수평방향으로의 단면의 형상이 사각형상 또는 타원형상 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 상기 상단개구부(110a)로는 상기 전극조립체(120)가 삽입된다. 또한, 상기 전극조립체(120) 사이로 함침하여 리튬 이온의 이동을 가능하게 해 주는 전해액이 주 입된다. 케이스(110)의 재질은 주로 가벼운 알루미늄(Al)이 사용된다. 상기 케이스(110)의 상부는 캡조립체(130)에 의해 밀봉되어, 전해액의 누출이 방지된다. 상기 케이스(110)의 장측벽(112)과 단측벽(114)의 두께는 0.2 내지 0.4mm로 형성되며, 상기 저면(110b)은 0.2 내지 0.7mm로 형성된다. 상기 케이스(110)는 바람직하게는 딥드로잉(deep drawing) 방식에 의하여 형성되며, 상기 장측벽(112)과 단측벽(114) 및 상기 저면(110b)은 일체형으로 형성된다.
상기 케이스(110)는 폭 또는 수평방향의 변 길이가 비교적 긴 장측벽(112)과 수평방향의 변 길이가 비교적 짧은 단측벽(114)을 구비하여 측벽을 구성하게 된다. 즉, 상기 장측벽(112)은 한 쌍이 소정 간격을 두고 서로 마주보도록 형성되어 상기 케이스(110)의 정면과 후면을 이루게 된다. 또한, 상기 단측벽(114)은 한 쌍이 소정 간격을 두고 서로 마주보도록 형성되어 상기 케이스(110)의 양측면을 이루게 된다. 상기 케이스(110)가 대략 사각박스 형상으로 형성되는 경우에는 상기 장측벽(112)과 단측벽(114)이 평면형상으로 형성되며, 상기 케이스(110)가 사각형상이 아닌 타원통형상으로 형성될 때는 상기 단측벽(114)이 곡면으로 형성되며, 상기 장측벽(112)과 단측벽(114)의 경계가 없는 완만한 곡면으로 형성될 수 있음은 물론이다. 상기 저면(110b)은 상기 케이스(110)의 바닥면을 이루게 되며 상기 케이스(110)가 대략 사각박스 형상으로 형성되는 경우에는 대략 직사각형 형상으로 형성되고, 상기 케이스(110)가 타원통형상으로 형성될 경우에는 타원형상으로 형성된다.
상기 케이스(110)는 적어도 어느 하나의 장측벽(112)에 외측면에서 내측면 방향으로 홈(115)이 형성된다. 상기 홈(115)은 한 쌍의 장측벽(112)에 형성되는 것이 바람직하다. 상기 케이스(110)는 내부에 삽입되어 있는 전극조립체(120)의 팽창 등에 의해 모든 측면 방향, 특히 장측벽(112) 방향으로 팽창할 수 있기 때문이다. 상기 홈(115)은 바둑판 형상으로 형성될 수 있으며, 상기 바둑판 형상은 가로홈(115a)과 세로홈(115b)으로 이루어진다. 또한, 상기 가로홈(115a)과 세로홈(115b)은 각각 적어도 3라인으로 형성될 수 있다. 상기 가로홈(115a)과 세로홈(115b)은 단독으로도 케이스(110)의 팽창을 억제하는 역할을 수행할 수 있으나, 가로홈(115a)과 세로홈(115b)이 서로 만나는 부분이 케이스(110)의 팽창을 억제하는 효과가 크다. 상기 가로홈(115a)과 세로홈(115b) 각각 2개가 형성될 때까지는 서로 만나는 부분이 4개밖에 형성되지 않으므로, 케이스(110)의 팽창을 억제하는 효과가 미약하다. 상기 가로홈(115a)과 세로홈(115b)이 각각 3라인 이상 형성되면 서로 만나는 부분이 9개 이상 형성되므로, 케이스(110)의 팽창을 효과적으로 억제할 수 있게 된다. 상기 홈(115)은 상기 장측벽(112) 중 전극조립체(120)가 위치하는 범위 이내에 형성되는 것이 바람직하다. 상기 케이스(110)의 팽창은 과충전, 과전류 등에 의한 전지 내부 온도 상승에 의한 가스 발생에 기인할 수도 있으나, 주로 충방전의 반복에 따른 전극조립체(120)의 팽창에 기인한다. 따라서, 상기 홈(115)이 전극조립체(120)가 위치하지 않은 부분에 형성되면 케이스(110)의 취약 부분이 되어 케이스(110)가 변형 또는 파손될 위험이 있다.
상기 홈(115)은, 도 2b 내지 도 2d를 참조하면, 수평 단면 형상이 사각형상, 삼각형상, 호형상 중 어느 하나로 형성될 수 있으며, 여기서 상기 홈(115)의 형상 을 한정하는 것은 아니다. 도 2b 내지 도 2d는 케이스(110, 210, 310)의 수평 단면도로서, 세로홈(115b, 215b, 315b)만 도시되어 있으나, 가로홈(115a, 115b, 115c)의 경우도 마찬가지로 형성된다. 상기 홈(115, 215, 315)은 상기 케이스(110, 210, 310)의 장측벽(112, 212, 312) 두께의 25%보다 작은 깊이로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 홈(115, 215, 315)은 케이스(110, 210, 310)의 취약부로 작용할 수 있으므로, 그 깊이를 깊게 하면 상기 케이스(110, 210, 310)의 강도가 약해지는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 상기 홈(115, 215, 315)의 깊이는 상기 장측벽(112, 212, 312) 두께의 25%보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명의 제 2실시예에 따른 리튬 이차전지용 캔의 사시도를 나타낸다.
본 발명의 제 2실시예에 따른 리튬 이차전지용 케이스(410)는, 도 3을 참조하면, 대략 직사각형 형상의 한 쌍의 장측벽(412)과, 한 쌍의 단측벽(414) 및 저면(410b)을 포함하여 대략 박스 형상으로 형성되며, 상부는 개구되어 상단 개구부(410a)를 이루고 있다. 상기 케이스(410)의 형상은 제 1실시예와 유사하므로 상세한 설명은 생략한다.
상기 케이스(410)는 적어도 어느 하나의 장측벽(412)에 외측면에서 내측면 방향으로 홈(415)이 형성된다. 상기 홈(415)은 한 쌍의 장측벽(412)에 형성되는 것이 바람직하다. 상기 케이스(410)는 내부에 삽입되어 있는 전극조립체(도면에 도시하지 않음)의 팽창 등에 의해 모든 측면 방향, 특히 장측벽(412) 방향으로 팽창할 수 있기 때문이다. 상기 홈(415)은 복수개의 점 형상으로 형성된다. 상기 점 형상은 정면 형상이 도 3에서와 같이 원형상으로 형성될 수 있으며, 도면에는 도시하지 않았으나 사각형상, 삼각형상 등으로 형성될 수도 있음은 물론이다. 또한, 상기 홈(415)은 도면에 도시하지 않았으나 도 2b 내지 도 2d와 마찬가지로, 수평 단면 형상이 사각형상, 삼각형상, 호형상 중 어느 하나로 형성될 수 있으며, 여기서 상기 홈(415)의 형상을 한정하는 것은 아니다. 상기 홈(415)은 상기 케이스(410) 두께의 25%보다 작은 깊이로 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 제 3실시예에 따른 리튬 이차전지용 케이스의 사시도를 나타낸다.
본 발명의 제 4실시예에 따른 리튬 이차전지용 케이스(510)는, 도 4를 참조하면, 대략 직사각형 형상의 한 쌍의 장측벽(512)과, 한 쌍의 단측벽(514) 및 저면(510b)을 포함하여 대략 박스 형상으로 형성되며, 상부는 개구되어 상단 개구부(510a)를 이루고 있다. 상기 케이스(510)의 형상은 제 1실시예와 유사하므로 상세한 설명은 생략한다.
상기 케이스(510)는 적어도 어느 하나의 장측벽(512)에 외측면에서 내측면 방향으로 홈(515)이 형성된다. 상기 홈(515)은 한 쌍의 장측벽(512)에 형성되는 것이 바람직하다. 상기 홈(515)은 복수개의 직선 형상으로 형성된다. 상기 직선 형상은 정면 형상이 도 4에서와 같이 서로 평행한 복수개의 사선형상으로 형성될 수 있으며, 도면에는 도시하지 않았으나 수평선, 사선, 수직선 등으로 형성될 수도 있음 은 물론이다. 또한, 상기 홈(515)은 도면에 도시하지 않았으나 도 2b 내지 도 2d와 마찬가지로, 홈(515)에 수직한 방향으로의 단면 형상이 사각형상, 삼각형상, 호형상 중 어느 하나로 형성될 수 있으며, 상기 홈(415)은 상기 케이스(410) 두께의 25%보다 작은 깊이로 형성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제 4실시예에 따른 리튬 이차전지용 케이스의 사시도를 나타낸다.
본 발명의 제 4실시예에 따른 리튬 이차전지용 케이스(610)는, 도 5를 참조하면, 대략 원기둥 형상의 주벽(613)과 상기 주벽(613)의 외주면에 대응되는 원형상의 저면(610b)을 포함하며, 상단은 개구되어 상단개구부(610a)를 이루고 있다. 상기 상단개구부(610b)로는 대략 원통형의 전극조립체(도면에 도시하지 않음)가 삽입된다. 상기 케이스(610)는 비딩(beading)부와 크림핑(crimping)부가 형성되기 전의 케이스(610)를 나타낸다. 상기 주벽(613)은 외주면과 내주면을 구비하여 소정의 높이로 형성된다.
상기 케이스(610)는 주벽(613)의 외주면에서 내주면 방향으로 홈(615)이 형성된다. 상기 홈(615)은 바둑판 형상으로 형성될 수 있으며, 상기 바둑판 형상은 가로홈(615a)과 세로홈(615b)으로 이루어진다. 또한, 상기 가로홈(615a)과 세로홈(615b)은 각각 적어도 3라인으로 형성될 수 있다. 상기 홈(615)은 상기 주벽(613) 중 전극조립체(도면에 도시하지 않음)가 위치하는 범위 이내에 형성되는 것이 바람직하다. 상기 홈(615)은, 도 5b에는 사각형상만 도시되어 있으나 도 2b 내지 도 2d 를 참조하면, 수평 단면 형상이 사각형상, 삼각형상, 호형상 중 어느 하나로 형성될 수 있으며, 여기서 상기 홈(615)의 형상을 한정하는 것은 아니다. 상기 홈(615)은 상기 케이스(610)의 주벽(613) 두께의 25%보다 작은 깊이로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 홈(615)은, 도 5a에서는 바둑판 형상만 도시하였으나, 제 1실시예 내지 제 3실시예의 다양한 홈 형상이 선택적으로 적용될 수 있음은 물론이며, 여기서 홈의 형상을 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 홈(615)은 주벽(613)의 외주면 일부에 형성될 수 있으며, 바람직하게는 외주면 전체에 형성될 수 있다. 상기 전극조립체는 상기 주벽(613)의 어떤 방향으로도 팽창할 수 있기 때문이다.
본 발명의 실시예에 따른 리튬 이차전지용 케이스는 도 1에 도시된 리튬 이차전지에 적용될 수 있다. 다만, 여기서 상기 리튬 이차전지용 케이스가 적용되는 리튬 이차전지의 구성을 한정하는 것은 아니며, 다양한 구성을 갖는 리튬 이차전지에 상기 리튬 이차전지용 케이스가 적용될 수 있음은 물론이다.
다음은 본 발명의 실시에에 따른 리튬 이차전지용 케이스 및 상기 케이스가 적용된 리튬 이차전지의 작용에 대하여 설명한다. 이하의 설명에서는 제 1실시예에 따른 케이스(110)를 적용한 경우에 대하여 설명한다.
도 6은 케이스의 팽창시 본 발명의 리튬 이차전지용 케이스의 작용을 나타내는 사시도이다.
리튬 이차전지(100)는 충방전이 반복됨에 따라 전극활물질층이 팽창하여 전극조립체 전체가 두꺼워지면서 권심 반대방향으로 팽창하게 된다. 이러한 전극조립 체의 팽창은 케이스(110)에 의해서 어느 정도 억제될 수 있으나, 어느 한계를 넘어서면 케이스(110) 자체가 외부로 팽창하게 된다. 또한, 리튬 이차전지(100)가 과충전되거나 또는 과전류에 노출되면 전지 내부의 온도가 상승하게 된다. 전지 내부의 온도가 상승하면 전해액이 증발할 뿐만 아니라, 전해액 속에 함유되어 있는 가스화 물질이 작용하여 전지 내부의 압력을 증가시키게 된다. 전지 내부의 압력이 증가되면 케이스(110)의 내벽에 압력을 가하게 되어 일정 정도 케이스(110)가 팽창하게 된다.
상기 홈(115)은 케이스(110)의 표면에 형성되어 케이스(300) 팽창을 억제해 주는 역할을 한다. 상기 홈(115)은 케이스(110)의 내부 방향으로 돌출되어 있어, 케이스(110)의 다른 부분에 비해 쉽게 팽창하지 않게 된다. 또한, 상기 홈(115)은 케이스(110) 내부에 삽입되어 있는 전극조립체의 유동을 방지하는 역할을 한다. 도 5a의 경우와 같은 원통형 리튬 이차전지의 경우, 낙하 등의 외부 충격에 의해 전극조립체가 유동 또는 회전하기 쉽다. 전극조립체가 회전하면 전극조립체에 용접되어 있는 전극탭이 함께 회전하게 된다. 상기 전극탭은 케이스 또는 캡 조립체와 전기적으로 연결되어 있다. 따라서, 전극탭이 회전하면 전극탭의 용접 부위가 떨어져 단선이 될 위험이 있다. 상기 홈(115)은 전극조립체 방향으로 돌출되어 있으므로, 전극조립체에 소정의 압력을 가하게 되어 회전 또는 유동이 방지된다.
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 실 시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 특허청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
본 발명에 따른 리튬 이차전지용 케이스와 리튬 이차전지에 의하면 케이스의 표면에 홈이 형성되어 있어, 전극조립체의 팽창 등에 의해 케이스에 압력이 가해지더라도 케이스의 팽창을 억제할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 의하면 낙하 등 외부충격이 전지에 가해지더라도 케이스 내부에 삽입된 전극조립체가 회전하거나 유동하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
Claims (10)
- 양극판과 음극판 및 상기 양극판과 음극판 사이에 개재되는 세퍼레이터를 구비하는 전극조립체와, 상기 전극조립체가 상단 개구부로 삽입되어 수용되는 케이스를 포함하는 리튬 이차전지에 적용되는 리튬 이차전지용 케이스에 있어서,상기 케이스는 측면에 외측면에서 내측면 방향으로 형성되는 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 케이스.
- 제 1항에 있어서,상기 홈은 정면 형상이 바둑판 형상, 복수개의 점 형상, 복수개의 직선 형상 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 케이스.
- 제 2항에 있어서,상기 바둑판 형상은 가로홈과 세로홈으로 이루어지며, 상기 가로홈과 세로홈은 각각 적어도 3라인으로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 케이스.
- 제 1항에 있어서,상기 홈은 상기 케이스 중 상기 전극조립체가 위치하는 범위 이내에 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 케이스.
- 제 1항에 있어서,상기 홈은 수평 단면 형상이 사각형상, 삼각형상, 호형상 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 케이스.
- 제 1항에 있어서,상기 홈은 상기 케이스 측면 두께의 25%보다 작은 깊이로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 케이스.
- 제 1항에 있어서,상기 리튬 이차전지는 원통형이며, 외주면 전체에 상기 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 케이스.
- 제 1항에 있어서,상기 리튬 이차전지는 각형이며, 적어도 어느 하나의 장측벽에 상기 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 케이스.
- 양극판과 음극판 및 상기 양극판과 음극판 사이에 개재되는 세퍼레이터를 구비하는 전극조립체와, 상기 전극조립체가 상단 개구부로 삽입되어 수용되는 케이스를 포함하는 리튬 이차전지에 있어서,상기 케이스는 측면에 외측면에서 내측면 방향으로 형성되는 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
- 제 9항에 있어서,상기 홈은 제 2항 내지 제 8항 중 어느 하나의 항에 따른 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
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