KR20090113430A

KR20090113430A - 튜브형 전지

Info

Publication number: KR20090113430A
Application number: KR1020080039148A
Authority: KR
Inventors: 김사흠; 김경수
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2008-04-28
Filing date: 2008-04-28
Publication date: 2009-11-02

Abstract

본 발명은 튜브형 전지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전지의 외장재를 그 중심부에 냉각통로용 관통홀이 형성된 구조로 개선하여, 전지의 중심부에서 집중적으로 발생되는 열의 방출 효과를 크게 얻어낼 수 있도록 한 튜브형 전지에 관한 것이다.

즉, 본 발명은 전지의 외장재를 그 중심부에 냉각통로용 관통홀이 형성된 구조로 개선하고, 이 냉각통로용 관통홀에 냉각라인을 삽입하면서 각 전지를 직렬 또는 병렬로 연결시킬 수 있도록 함으로써, 각 전지의 중심부에서 집중적으로 발생되는 열의 방출 효과를 크게 얻어낼 수 있도록 한 튜브형 전지를 제공하고자 한 것이다.

튜브형 전지, 리튬이차전지, 냉각통로용 관통홀, 냉각라인, 열 방출

Description

튜브형 전지{TUBE TYPE BATTERY}

본 발명은 튜브형 전지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전지의 외장재를 그 중심부에 냉각통로용 관통홀이 형성된 구조로 개선하여, 전지의 중심부 에서 집중적으로 발생되는 열의 방출 효과를 크게 얻어낼 수 있도록 한 튜브형 전지에 관한 것이다.

통상적으로, 이차전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하는 것으로서, 셀룰라 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더등의 휴대용 첨단 전자기기분야에서 널리 사용되고 있다.

특히, 리튬이차전지는 작동전압이 3.6V로서, 전자장비전원으로 많이 사용되고 있는 니켈-카드뮴전지나, 니켈-수소전지보다 3배나 높고, 단위중량당 에너지 밀도가 높다는 측면에서 급속도로 신장되고 있는 추세이다.

이러한 리튬이차전지는 주로 양극활물질로 리튬계산화물, 음극활물질로는 탄소재를 사용하고 있으며, 전해액의 종류에 따라 액체전해질전지와, 고분자전해질전 지로 분류되며, 액체전해질을 사용하는 전지를 리튬이온전지라 하고, 고분자전해질을 사용하는 전지를 리튬폴리머전지라고 한다.

또한, 리튬이차전지는 여러가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형과, 각형과, 파우치형을 들 수 있다.

종래의 리튬이차전지에 대한 일례로서, 첨부한 도 4에 도시된 바와 같이 대한민국특허 공개번호 10-2004-0022716(2004.03.18)에는 양극판(23)과, 음극판(24)과, 세퍼레이터(25)를 포함하는 전지부(21)와; 이들 전지부가 수용되는 원통형 캔과; 상기 원통형 캔(12)의 상부에 밀폐되며 조립되는 캡조립체(100)로 구성되어 있는 원통형 리튬이차전지에 대하여 개시되어 있는 바, 상기 전지부(전극 조립체)를 원통 형태로 권취하여 조립한 후, 캡조립체(100)로 밀폐 조립하므로, 고전류 충방전시 밀폐된 공간을 이루는 원통 중심부에 열 발생이 집중되어 전지의 열화로 인한 수명 저하 및 고온에 의한 안전성 저하의 원인이 되는 문제점이 있다.

이러한 문제점으로 인해, 연료전지 및 하이브리드 자동차용 고용량 리튬이차전지에 원통형 전지를 적용하는데 어려움이 따른다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 각종 이차전지의 외장재를 그 중심부에 냉각통로용 관통홀이 형성된 구조로 개선하고, 이 냉각통로용 관통홀에 냉각라인을 삽입하면서 각 전지를 직렬 또는 병렬로 연결시킬 수 있도록 함으로써, 각 전지의 중심부에서 집중적으로 발생되는 열의 방출 효과를 크게 얻어낼 수 있도록 한 튜브형 전지를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 양극판과, 음극판과, 세퍼레이터를 포함하는 전지부를 감싸는 전지용 외장재에 냉각통로를 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 튜브형 전지를 제공한다.

바람직한 구현예로서, 상기 냉각통로는 전지용 외장재의 중심부에 그 길이방향을 따라 냉각통로용 관통홀을 관통 형성하여서 된 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직한 구현예로서, 상기 전지용 외장재의 냉각통로용 관통홀에 별도의 냉각라인이 삽입되는 것을 특징으로 한다.

특히, 다수의 전지용 외장재에 형성된 각 냉각통로용 관통홀에 냉각라인을 삽입시켜, 각 전지용 외장재가 직렬 또는 병렬로 연결되도록 한 특징으로 한다.

상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공할 수 있다.

전지, 특히 리튬이차전지의 외장재를 그 중심부에 냉각통로용 관통홀이 형성된 구조로 개선하고, 이 냉각통로용 관통홀에 별도의 냉각라인을 삽입하여 각 전지의 중심부에서 집중적으로 발생되는 열의 방출 효과를 크게 얻어낼 수 있다.

특히, 각 튜브형 전지를 직렬 또는 병렬로 연결시켜 배열할 수 있으므로, 여러개의 전지를 패키징화시키는데 유리하다.

또한, 전지의 중심부가 양쪽이 개방된 원통형 구조로 적용함으로써, 권취식 전지 조립 생산성을 유지시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 튜브형 전지를 나타내는 개략도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 각종 이차전지의 외장재를 그 중심부에 냉각통로용 관통홀이 형성된 구조로 개선한 점에 그 구성상 특징이 있다.

즉, 이차전지, 특히 리튬이차전지는 양극판과, 음극판과, 세퍼레이터를 포함하는 전지부가 권선된 형태로 구비되는 바, 본 발명은 이들을 감싸는 이차전지용 외장재 구조를 그 중심부에 길이방향을 따라 냉각통로용 관통홀이 형성된 구조로 개선한 점에 특징이 있다.

종래의 리튬이차전지는 그 외장재 구조에 따라 파우치, 원통형, 각형으로 나누어지는 바, 그 중에서 에너지 밀도가 가장 높은 원통형 전지가 널리 쓰이고 있으나, 전극 조립체를 원통 형태로 권취하여 조립하므로 고전류 충방전시 원통 중심부에 발생열이 집중되어, 전지의 열화로 인한 수명 저하 및 고온에 의한 안전성 저하의 원인이 되며, 이러한 이유로 연료전지 및 하이브리드 자동차용 고용량 리튬이차 전지에 원통형 전지를 적용하는데 어려움이 있다.

그러나, 본 발명에 따르면 리튬이차전지(10)의 외장재(12)를 원통형(도 1의 (a) 참조) 또는 각형(도 1의 (b) 참조)으로 적용하되, 그 중심부를 빈 공간의 냉각통로용 관통홀(14) 구조로 형성하여, 중심부에서 열이 집중적으로 발생되는 것을 효과적으로 방출시킬 수 있고, 공기이동의 통로가 되어 여러개의 전지를 연결하여 팩을 구성하였을 때 별도의 냉각 통로가 필요하지 않다는 장점을 제공할 수 있다.

한편, 상기 전지용 외장재(12)의 냉각통로용 관통홀(14)에 별도의 냉각라인 즉, 수냉식 냉각라인(16)을 삽입시켜, 전지(10)의 중심부에서 발생되는 열을 보다 용이하게 방출시킬 수 있다.

이때, 상기 냉각통로용 관통홀(14)을 갖는 전지(10)를 직렬 또는 병렬로 연결하여 하나의 패키징화 내지 모듈화가 가능하다.

다시 말해서, 첨부한 도 2에 도시된 바와 같이 여러개의 전지(10)를 직렬로 배열한 다음, 각 전지(10)의 냉각통로용 관통홀(14)을 통해 냉각라인(16)을 삽입함으로써, 각 전지(10)들이 냉각라인(16)에 의하여 서로 연결되면서 직렬로 배열된다.

또는, 첨부한 도 3에 도시된 바와 같이 여러개의 전지(10)를 병렬로 배열한 다음, 각 전지(10)의 냉각통로용 관통홀(14)을 통해 냉각라인(16)을 삽입하여 연결함으로써, 각 전지(10)들이 냉각라인(16)에 의하여 서로 병렬로 연결될 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 튜브형 전지(10)는 그 외장재(12)가 냉각통로용 관통홀(14)을 갖는 구조로 제작되어, 냉각통로용 관통홀(14)로 공기가 흐르게 하는 공냉방식에 의거 각 전지(10)의 중심부에서 집중적으로 발생되는 열의 방출이 용이하게 이루어질 수 있고, 또는 냉각통로용 관통홀(14)을 통해 별도의 냉각라인(16)을 삽입하는 동시에 냉각라인(14)에 냉각수를 흐르게 하는 방식에 의거 각 전지의 중심부에서 집중적으로 발생되는 열의 방출이 용이하게 이루어질 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 튜브형 전지를 나타내는 개략도,

도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 튜브형 전지의 연결 구성 예를 나타내는 개략도,

도 4는 종래의 리튬이차전지를 나타내는 개략도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 전지 12 : 외장재

14 : 냉각통로용 관통홀 16 : 냉각라인

Claims

양극판과, 음극판과, 세퍼레이터를 포함하는 전지부를 감싸는 전지용 외장재에 냉각통로를 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 튜브형 전지.
청구항 1에 있어서, 상기 냉각통로는 전지용 외장재의 중심부에 그 길이방향을 따라 냉각통로용 관통홀을 관통 형성하여서 된 것을 특징으로 튜브형 전지.
청구항 2에 있어서, 상기 전지용 외장재의 냉각통로용 관통홀에 별도의 냉각라인이 삽입되는 것을 특징으로 하는 튜브형 전지.
청구항 2 또는 청구항 3에 있어서, 다수의 전지용 외장재에 형성된 각 냉각통로용 관통홀에 냉각라인을 삽입시켜, 각 전지용 외장재가 직렬 또는 병렬로 연결되도록 한 특징으로 하는 튜브형 전지.