KR20100005947U

KR20100005947U - 전극단자가 개선된 이차전지

Info

Publication number: KR20100005947U
Application number: KR2020080016062U
Authority: KR
Inventors: 성 진 권; 성 진 최; 재 호 신; 성 섭 송
Original assignee: 주식회사 엘티케이
Priority date: 2008-12-03
Filing date: 2008-12-03
Publication date: 2010-06-11

Abstract

본 고안은 이차전지에 관한 것으로서, 양극판(101)과 음극판(102) 사이에 절연을 위한 세퍼레이터(103)가 개재되고, 양극판(101)과 음극판(102)에 각각 전기적으로 연결되는 양극탭(110)과 음극탭(120)을 가지는 전지셀(100); 전지셀(100)과 함께 전해액을 수용하여 밀봉되는 파우치(300); 양극탭(110)과 음극탭(120)에 전기적으로 연결되어 파우치(300)의 외부로 돌출되게 설치되는 2개의 전극단자(210, 22); 및 전극단자(210, 220)를 둘러싸도록 설치되는 접착필름(230); 을 포함하되, 전극단자(210, 220)는 양측 가장자리의 바깥쪽으로 갈수록 두께가 작아지도록 상기 양측 가장자리에 경사면(250a, 250b)을 가지며, 전극단자(210, 220)는 접착필름(230)을 매개로 하여 상기 파우치에 융착되는 것을 특징으로 한다. 본 고안에 의하면, 전극단자(210, 220)가 두껍더라도 접착필름(230)이 전극단자(210, 220)의 좌우측면에 빈틈없이 열융착되므로 전극단자(210, 220)의 두께를 증가시키더라도 케이스(300)의 밀봉이 제대로 이루어진다.

이차전지, 전극단자, 경사면, 접착필름, 두께,

Description

전극단자가 개선된 이차전지{Secondary battery of which the electrode terminal is improved}

본 고안은 이차전지에 관한 것으로서, 전극단자의 양측 가장자리 부위가 개선된 이차전지에 관한 것이다.

이차 전지는 화학에너지를 전기 에너지로 변환하는 방전과 역방향인 충전 과정을 통하여 반복 사용이 가능한 전지이며, 그 종류로는 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소 전지, 리튬-금속 전지(LB), 리튬-이온 전지(LIB) 및 리튬-이온 폴리머 전지(Li-Ion Polymer Battery, 이하 'LIPB'라 함) 등이 있다. 이러한 이차전지는 디지털 가전기기, 휴대 단말기, HEV(Hybrid Electric Vehicle) 등의 시장이 급성장함에 따라 그 수요가 급증하고 있다.

도 1은 종래의 리튬이온 폴리머 전지를 설명하기 위한 분해 사시도이고, 도 2는 전체 외관 사시도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 전지셀(100)은 양극판(101)과 음극판(102)이 번갈아 가면서 적층되어 이루어지며, 양극판(101)과 음극판(102) 의 사이에는 절연을 위하여 세퍼레이터(separator, 103)가 개재된다.

전지셀(100)은 전해액(electrolyte)과 함께 알루미늄 파우치(Al pouch, 300) 내에 수용되어 밀봉된다. 양극탭(110)과 음극탭(120)은 양극판(101)과 음극판(102)에 각각 접속되도록 설치된다. 양극단자(210)와 음극단자(220)는 그 한쪽단은 양극탭(110)과 음극탭(120)에 접속되고 나머지 다른 한쪽단은 알루미늄 파우치(300)의 외부로 돌출되도록 설치된다. 양극단자(210)와 음극단자(220)는 전기적으로 독립되어야 하므로 서로 이격되도록 설치된다.

전극단자(210, 220)는 알루미늄 파우치(300)에 열융착되어 접합된다. 통상적으로 양극단자(210)는 알루미늄으로 이루어지고 음극단자(220)는 구리(Cu), 니켈 도금된 구리(Ni Plated Copper), 또는 니켈로 이루어지기 때문에, 전극단자(210, 220)와 알루미늄 파우치(300)의 밀봉성과 절연을 위하여 그 사이에 폴리프로필렌(polypropylene, PP)으로 이루어지는 접착필름(230a, 230b)이 개재된다. 접착필름(230a, 230b)은 전극단자(210, 220)의 윗면을 덮는 상부 접착필름(230a)과 아랫면을 덮는 하부 접착필름(230b)으로 구분된다.

도 3 및 도 4는 종래의 이차전지의 문제점을 설명하기 위한 도면들이다. 이차전지가 중대형화되어 전극단자(210, 220)의 크기가 증가하여 전극단자(210, 220)가 두꺼워지는 경우에는 참조부호 A로 표시한 바와 같이 접착필름(230a, 230b)이 전극단자(210, 220)의 측부위를 완전히 덮지 못하여 틈이 생기게 된다. 따라서 알루미늄 파우치(300) 내에 있는 전해액의 누액, 발화, 폭발의 문제가 발생할 수 있다. 또한, 참조부호 B로 표시한 바와 같이 전극단자(210, 220)의 측모서리 부위에 서 접착필름(230a, 230b)이 파단 되는 문제가 발생할 수 있다.

전극단자(210, 220)의 두께를 증가시키면 전극자체 강도의 증가, 전류인가에 따른 저항감소, 및 발열억제 효과의 증대 등을 기대할 수 있다. 그러나 상술한 바와 같이 전극단자(210, 220)를 두껍게 하면 전극단자(210, 220)의 양면에 부착되는 폴리프로필렌(polypropylene, PP)재질의 접착필름(230a, 230b)이 전극단자(210, 220)의 양측 가장자리에 미융착되어 이 부분에서 틈이 생겨서 알루미늄 파우치(300) 내에 있는 전해질(electrolyte)이 밖으로 새어 나오는 문제가 생길 수 있고, 또한 전극단자(210, 220)의 양측 모서리에서 접착필름(230a, 230b)이 파단되는 문제가 생길 수 있다.

따라서 본 고안이 해결하고자 하는 과제는, 전극단자가 두껍더라도 전극단자와 금속 파우치의 열융착 시에 상술한 문제가 발생하지 않도록 전극단자의 양측 가장자리 부위를 개선한 이차전지를 제공하는 데 있다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 고안에 따른 이차전지는, 양극판과 음극판 사이에 절연을 위한 세퍼레이터가 개재되고, 상기 양극판과 음극판에 각각 전기적으로 연결되는 양극탭과 음극탭을 가지는 전지셀; 상기 전지셀과 함께 전해액을 수용 하여 밀봉되는 파우치; 상기 양극탭와 음극탭에 전기적으로 각각 연결되어 상기 파우치의 외부로 돌출되게 설치되는 전극단자; 상기 전극단자를 둘러싸도록 설치되는 접착필름; 을 포함하되, 상기 전극단자는 양측 가장자리의 바깥쪽으로 갈수록 두께가 작아지도록 상기 양측 가장자리에 경사면을 가지며, 상기 전극단자는 상기 접착필름을 매개로 하여 상기 파우치에 융착되는 것을 특징으로 한다.

상기 전극단자의 양측 가장자리에 형성되는 경사면은 상측 경사면과 하측 경사면으로 구분되도록 형성될 수도 있고, 상측 경사면 또는 하측 경사면만 존재하도록 형성될 수도 있다.

상기 전극단자의 양측 가장자리에 형성되는 경사면은 직선적으로 이루어질 수도 있고, 곡선적으로 이루어질 수도 있다.

상기 전극단자의 양측 가장자리에서 경사면의 끝나는 단부는 소정의 두께를 가질 수 있는데, 이 경우 그 단부는 수직벽이 아닌 곡면 형태로 돌출되도록 형성되는 것이 바람직하다.

상기 접착필름은 상기 전극단자의 윗면을 덮는 상부 접착필름과, 상기 전극단자의 아랫면을 덮는 하부 접착필름을 포함하여 이루어질 수 있다.

본 고안에 의하면, 전극단자가 두껍더라도 접착필름이 전극단자의 좌우 가장자리 단부에 빈틈없이 그리고 끊어짐 없이 열융착 되므로 전극단자의 두께를 증가시키더라도 케이스의 밀봉이 제대로 이루어진다. 따라서 전해질의 누액문제는 발 생하지 않으며, 이차전지가 대형화되어 최근의 HEV(Hybrid Electric Vehicle) 등에 적용코자 할 때 전극단자를 두껍게 하여 전극자체 강도의 증가, 전류인가에 따른 저항감소, 및 발열억제 효과의 증대 등의 효과를 얻을 수 있게 된다.

이하에서, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 아래의 실시예는 본 고안의 내용을 이해하기 위해 제시된 것일 뿐이며 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 고안의 기술적 사상 내에서 많은 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 고안의 권리범위가 이러한 실시예에 한정되는 것으로 해석돼서는 안 된다.

도 5는 본 고안에 따른 이차전지를 설명하기 위한 도면으로서, 종래기술과의 반복적인 설명을 피하기 위하여 본 고안의 특징부인 전극단자 부위만을 도시한 것이다. 도면에 있어서, 종래와 동일한 참조번호는 동일기능을 수행하는 구성요소를 나타내며 이에 대한 반복적인 설명은 생략한다.

도 5를 참조하면, 접착필름(230a, 230b)이 전극단자(210, 220)의 양측 가장자리 단부에 틈이 없이 융착될 수 있도록 전극단자(210, 220)는 양측 가장자리에는 바깥쪽으로 갈수록 두께가 작아지도록 경사면(250a, 250b)이 형성된다. 경사면(250a, 250b)은 상측 경사면(250a)과 하측 경사면(250b)으로 구분될 수 있으나, 이러한 모양에 한정되지 않으며, 도 6a에 도시된 바와 같이 상측 경사면(250a)만 존재하거나 도 6b에 도시된 바와 같이 하측 경사면(250b)만 존재하여도 무방하다.

그리고 경사면(250a, 250b)의 형태는 도 6a 및 도 6b에서와 같이 직선적일 필요는 없으며 도 6c 및 도 6d에 도시한 바와 같이 곡선적으로 경사져도 좋다.

전극단자(210, 220)의 양측 모서리에서 접착필름(230a, 230b)이 파단되는 문제를 해결하기 위해서는 전극단자(210, 220)의 경사가 시작되는 부위(T)를 도 6a와 같이 각이 지도록 하지 않고 도 6c와 같이 곡선적으로 하는 것이 바람직하다.

전극단자(210, 220)의 양측 가장자리 단부가 도 5에서와 같이 뾰족하면 이 부분에서 접착필름(230a, 230b)의 파단문제가 발생할 수도 있으므로 접착필름(230a, 230b)이 전극단자(210, 220)의 양측 가장자리에 미융착되는 문제가 발생하지 않을 정도의 두께라면 도 7에서와 같이 단부(S)가 약간의 두께를 가져도 좋다.

접착필름(230a, 230b)의 끊어짐과 불완전 융착을 해결하기 위해서는 도 8에서와 같이 전극단자(210, 220)의 양측 가장자리에서 경사가 시작되는 부위(T)를 곡면형태로 하고, 양측 가장자리의 단부(S)가 수직벽이 아닌 곡면형태로 돌출되도록 하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 본 고안에 의하면, 전극단자(210, 220)가 두껍더라도 접착필름(230a, 230b)이 전극단자(210, 220)의 좌우 가장자리 단부에 빈틈없이 그리고 끊어짐 없이 열융착되므로 전극단자(210, 220)의 두께를 증가시키더라도 금속 파우치(300)의 밀봉이 제대로 이루어진다. 따라서 전해질의 누설문제는 발생하지 않으며, 이차전지가 대형화되어 최근의 HEV(Hybrid Electric Vehicle) 등에 적용코자 할 때 전극단자(210, 220)를 두껍게 하여 전극자체 강도의 증가, 전류인가에 따른 저항감소, 및 발열억제 효과의 증대 등의 효과를 얻을 수 있게 된다. 접착필름(230a, 230b)은 금속 파우치(300)와 전극단자(210, 220)의 절연 및 치밀한 열융착을 위해서 폴리프로필렌(polypropylene, PP) 재질의 것을 사용하는 것이 바람직하다.

도 1은 종래의 리튬이온 폴리머 전지를 설명하기 위한 분해 사시도;

도 2는 도 1의 전체 외관 사시도;

도 3 및 도 4는 종래의 이차전지의 문제점을 설명하기 위한 도면들;

도 5는 본 고안에 따른 이차전지를 설명하기 위한 도면;

도 6은 본 발명의 특징부인 전극단자(210, 220)의 가장자리 경사면을 설명하기 위한 도면;

도 7 및 도 8은 본 발명의 특징부인 전극단자(210, 220)의 가장자리 단부를 설명하기 위한 도면들이다.

<도면의 주요부분에 대한 참조번호의 설명>

100: 전지셀 101: 양극판

102: 음극판 103: 세퍼레이터

110: 양극탭 120: 음극탭

210: 양극단자 220: 음극단자

230: 접착필름 250: 경사면

300: 케이스

Claims

양극판과 음극판 사이에 절연을 위한 세퍼레이터가 개재되고, 상기 양극판과 음극판에 각각 전기적으로 연결되는 양극탭과 음극탭을 가지는 전지셀;

상기 전지셀과 함께 전해액을 수용하여 밀봉되는 파우치;

상기 양극탭와 음극탭에 전기적으로 각각 연결되어 상기 파우치의 외부로 돌출되게 설치되는 전극단자; 및

상기 전극단자를 둘러싸도록 설치되는 접착필름; 을 포함하되,

상기 전극단자는 양측 가장자리의 바깥쪽으로 갈수록 두께가 작아지도록 상기 양측 가장자리에 경사면을 가지며, 상기 전극단자는 상기 접착필름을 매개로 하여 상기 파우치에 융착되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
제1항에 있어서, 상기 전극단자의 양측 가장자리에 형성되는 경사면이 상측 경사면과 하측 경사면으로 구분되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
제1항에 있어서, 상기 전극단자의 양측 가장자리에 형성되는 경사면이 상측 경사면 또는 하측 경사면만 존재하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
제1항에 있어서, 상기 전극단자의 양측 가장자리에 형성되는 경사면이 직선적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차전지.
제1항에 있어서, 상기 전극단자의 양측 가장자리에서 경사면이 시작되는 부위가 곡선적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차전지.
제1항에 있어서, 상기 전극단자의 양측 가장자리에서 경사면의 끝나는 단부가 소정의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 이차전지.
제1항에 있어서, 상기 전극단자의 양측 가장자리에서 경사면의 끝나는 단부가 수직벽이 아닌 곡면 형태로 돌출되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
제1항에 있어서, 상기 접착필름은 상기 전극단자의 윗면을 덮는 상부 접착필름과, 상기 전극단자의 아랫면을 덮는 하부 접착필름을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차 전지.