KR20110090578A - 이차 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 충전과 방전을 수행하는 전극 어셈블리와 상기 전극 어셈블리가 삽입되며 양단이 개방된 관 형상의 튜브체와 상기 튜브체의 일단에 설치되어 상기 튜브체를 밀봉하는 제1 필름 덮개, 및 상기 튜브체의 타단에 설치되어 상기 튜브체를 밀봉하는 제2 필름 덮개를 포함한다.

Description

이차 전지{RECHARGEABLE BATTERY}
본 발명은 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 케이스의 구조를 개선한 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지(rechargeable battery)는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 소용량의 이차 전지는 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같이 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 대용량 전지는 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 사용되고 있다.
최근 들어 고에너지 밀도의 비수전해액을 이용한 대용량의 고출력 이차 전지가 개발되고 있으며, 상기한 이차 전지는 대전력을 필요로 하는 기기 예컨대, 전기 자동차 등의 모터 구동에 사용될 수 있도록 복수 개의 이차 전지를 직렬 또는 병렬로 연결하여 대용량 고출력의 이차 전지 모듈로 구성된다.
또한, 하나의 고출력 이차 전지는 통상 직렬 또는 병렬로 연결되는 복수개의 이차 전지로 이루어지며, 이차 전지는 원통형과 각형 등으로 이루어질 수 있다.
기존의 이차전지는 금속 캔 또는 필름형 파우치 케이스가 외형을 이룬다. 그러나 파우치형 전지는 외부의 충격에 취약하고 열의 방출이 용이하지 않은 문제가 있다. 또한 외형을 고정하는 구조가 없으므로 적층하여 전지 모듈로 제작하기에 어려운 문제가 있다. 한편, 금속 캔 형태의 전지는 강도가 큰 반면, 무거운 문제가 있다.
따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 필요를 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 단위 무게당 출력이 향상된 이차 전지를 제공함에 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 충전과 방전을 수행하는 전극 어셈블리와 상기 전극 어셈블리가 삽입되며 양단이 개방된 관 형상의 튜브체와 상기 튜브체의 일단에 설치되어 상기 튜브체를 밀봉하는 제1 필름 덮개, 및 상기 튜브체의 타단에 설치되어 상기 튜브체를 밀봉하는 제2 필름 덮개를 포함한다.
상기 튜브체는 강체(rigid body)로 이루어질 수 있으며, 상기 튜브체는 금속 또는 폴리머로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제1 필름 덮개는 제1 필름체(film body)와 상기 제1 필름체에 접합된 제2 필름체를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 필름 덮개에는 상기 제1 필름체와 상기 제2 필름체가 이격된 개구가 형성되고, 상기 개구에 상기 튜브체의 단부가 삽입될 수 있다. 상기 제1 필름 덮개는 상기 제1 필름체와 상기 제2 필름체가 접합된 접합 플랜지를 갖고, 상기 접합 플랜지는 상기 제1 필름 덮개의 측면을 따라 이어져 형성될 수 있다.
상기 제1 필름 덮개에는 상기 전극 어셈블리와 전기적으로 연결되며 상기 제1 필름체와 상기 제2 필름체 사이로 돌출된 제1 단자가 설치될 수 있다.
상기 제1 필름 덮개에는 상기 전극 어셈블리의 양극과 전기적으로 연결되며 상기 제1 필름 덮개를 관통하여 돌출된 제1 단자가 설치되고, 상기 제2 필름 덮개에는 상기 전극 어셈블리의 음극과 전기적으로 연결되며 상기 제2 필름 덮개를 관통하여 돌출된 제2 단자가 설치될 수 있으며, 상기 제1 필름 덮개에는 상기 전극 어셈블리의 양극과 전기적으로 연결된 제1 단자와 상기 전극 어셈블리의 음극과 전기적으로 연결된 제2 단자가 상기 제1 필름체와 상기 제2 필름체 사이로 돌출되도록 설치될 수 있다.
또한, 상기 제1 필름체와 상기 제2 필름체는 단일 폴리머층으로 이루어질 수 있으며, 상기 제1 필름체와 상기 제2 필름체는 금속의 양면에 폴리머층이 부착된 라미네이팅 필름으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 이차 전지의 방열 특성이 향상될 뿐만 아니라, 단위 무게당 출력이 향상된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에서 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 잘라 본 단면도이다.
도 3은 튜브체와 필름 덮개를 분리하여 본 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 본 명세서 및 도면에서 동일한 부호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에서 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 잘라 본 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 본 제1 실시예에 따른 이차 전지 (100)는 양극(11)과 음극(12) 사이에 세퍼레이터(13)가 개재된 전극 어셈블리(10)과, 전극 어셈블리(10)이 삽입되는 튜브체(50)와 튜브체(50)의 일단에 설치된 제1 필름 덮개(20)와 튜브체(50)의 타단에 설치된 제2 필름 덮개(30)를 포함한다.
양극(11)은 양극 집전체와 양극 집전체 상에 형성된 양극 활물질층으로 이루어지고, 음극(12)은 음극 집전체와 음극 집전체 상에 형성된 음극 활물질층으로 이루어진다. 전극 어셈블리(10)는 복수 개의 양극(11)과 음극(12)이 세퍼레이터(13)를 사이에 두고 교대로 적층된 구조로 이루어진다.
다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 전극 어셈블리(10)는 띠 형상의 양극(11)과 음극(12) 사이에 세퍼레이터(13)를 개재한 후, 권취된 구조로 이루어질 수도 있다.
적측 형성된 전극 어셈블리(10)에서 일측 단부에는 양극 무지부(11a)와 음극 무지부(12a)가 위치하며, 양극 무지부(11a)에는 제1 단자(41)가 용접으로 부착되고 음극 무지부(12a)에는 제2 단자(42)가 용접으로 부착된다.
도 3을 참조하여 설명하면, 튜브체(50)는 양단에 개구(51, 52)가 형성되어 양단이 개방된 관 구조로 이루어진다. 튜브체(50)는 단단한 강체(rigid body)로 이루어지는 바, 스테인리스 스틸 등의 금속이나, 폴리머로 이루어질 수 있다. 본 실시예에 따른 튜브체(50)는 직사각형의 단면을 갖도록 형성되나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 튜브체(50)는 원통형 등 다양한 형태로 이루어질 수 있다.
제1 필름 덮개(20)는 제1 필름체(21)와 제1 필름체(21)에 접합되는 제2 필름체(23)를 포함한다. 제1 필름체(21)와 제2 필름체(23)는 단일 폴리머층으로 이루어지거나, 금속 호일의 양면에 폴리머가 코팅된 라미네이팅 필름으로 이루어질 수 있다. 제1 필름 덮개(20)에는 제1 필름체(21)와 제2 필름체(23)가 이격된 개구(26)가 형성되고, 개구(26)가 형성된 면을 제외한 세 개의 측면은 접합되며 접합된 부분에는 접합 플랜지(25)가 형성된다.
접합 플랜지(25)는 제1 필름체(21)와 제2 필름체(23)가 맞닿은 부분으로 제1 필름 덮개(20)의 외측을 향하여 연장 형성된다. 제1 필름 덮개(20)의 개구(26)에는 튜브체(50)의 단부가 삽입되어 제1 필름 덮개(20)가 튜브체(50)의 일측 단부에 형성된 개구(51)를 밀봉한다.
제1 필름 덮개(20)가 튜브체(50)에 결합되면 필름으로 이루어진 제1 필름 덮개(20)가 튜브체(50)에 의하여 안정적으로 형태를 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 제1 필름 덮개(20)가 필름으로 이루어지므로 이차 전지(100) 전체의 무게가 감소된다.
한편, 제1 필름체(21)와 제2 필름체(23) 사이에는 전극 어셈블리(10)와 전기적으로 연결된 제1 단자(41)가 끼워져 설치된다. 제1 단자(41)는 양극(11)과 전기적으로 연결되며 제1 필름체(21)와 제2 필름체(23) 사이를 통과하여 외측으로 돌출된다. 이에 제1 필름체(21)와 제2 필름체(23)는 제1 단자(41)에 각각 부착되어 단자와 필름체들(21, 23) 사이를 절연한다.
한편, 제2 필름 덮개(30)도 제1 필름 덮개와 동일하게 제1 필름체(31)와 제1 필름체(31)에 접합되는 제2 필름체(33)를 포함한다. 제2 필름 덮개(30)에는 제1 필름체(31)와 제2 필름체(33)가 이격된 개구(36)가 형성되고, 개구(36)가 형성된 면을 제외한 세 개의 측면은 접합되며 접합된 부분에는 접합 플랜지(35)가 형성된다.
본 실시예와 같이 튜브체(50)의 개방된 양단을 필름 덮개들(20, 30)로 밀봉하면 금속으로 이루어진 튜브체(50)가 전극 어셈블리(10)를 안정적으로 지지할 수 있으며, 튜브체(50)를 필름으로 이루어진 필름 덮개들(20, 30)로 밀봉하므로 무게를 감소시킬 수 있다. 이에 따라 무게당 출력이 향상된다. 또한, 접합 플랜지(25, 35)가 필름 덮개들(20, 30)을 지지하므로 필름 덮개(20, 30)가 형태를 안정적으로 유지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이다.
도 4를 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 이차 전지는 관 형상의 튜브체(150)와 튜브체(150) 내에 삽입되는 전극 어셈블리와 튜브체(150)의 일측 단부에 부착된 제1 필름 덮개(120), 및 튜브체(150)의 타측 단부에 부착된 제2 필름 덮개(130)를 포함한다. 튜브체(150)는 금속으로 이루어지며, 사각형상의 단면을 갖는다.
제1 필름 덮개(120)는 제1 필름체(121)와 제2 필름체(123)가 부착되어 형성되며, 한쪽 측단에는 제1 필름체(121)와 제2 필름체(123)가 이격된 개구가 형성된다. 또한 제1 필름체(121)와 제2 필름체(123)가 접합된 측단에는 외측 방향으로 연장된 접합 플랜지(125)가 형성된다. 제1 필름 덮개(120)의 개구에는 튜브체(150)의 일측 단부가 끼워지져, 제1 필름 덮개(120)가 튜브체(150)를 밀봉한다.
제1 필름체(121)와 제2 필름체(123) 사이에는 양극과 전기적으로 연결된 제1 단자(141)와 음극과 전기적으로 연결된 제2 단자(142)가 끼워져 외부로 돌출된다.
제2 필름 덮개(130)는 제1 필름체(131)와 제2 필름체(133)가 부착되어 형성되며, 튜브체(150)의 타측 단부를 밀봉한다.
이와 같이 본 실시예에 따르면 제1 필름 덮개(120)로 제1 단자(141)와 제2 단자(142)가 돌출되는 경우에도 튜브체(150)의 양단을 밀봉하는 덮개를 필름으로 형성할 수 있다. 이에 튜브체를 더욱 안정적으로 밀봉할 수 있을 뿐만 아니라 이차 전지의 전체적인 무게를 감소시킬 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있다.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 **
10: 전극 어셈블리 100: 이차 전지
11: 양극 11a: 양극 무지부
12: 음극 12a: 음극 무지부
13: 세퍼레이터 20, 120: 제1 필름 덮개
21, 31, 121, 131: 제1 필름체 23, 33, 123, 133: 제2 필름체
25, 125: 접합 플랜지 26, 36, 51, 52: 개구
30, 130: 제2 필름 덮개 35: 접합 플랜지
41, 141: 제1 단자 42, 142: 제2 단자
50, 150: 튜브체

Claims (11)

  1. 충전과 방전을 수행하는 전극 어셈블리;
    상기 전극 어셈블리가 삽입되며 양단이 개방된 관 형상의 튜브체;
    상기 튜브체의 일단에 설치되어 상기 튜브체를 밀봉하는 제1 필름 덮개; 및
    상기 튜브체의 타단에 설치되어 상기 튜브체를 밀봉하는 제2 필름 덮개;
    를 포함하는 이차 전지.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 튜브체는 강체(rigid body)로 이루어진 이차 전지.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 튜브체는 금속으로 이루어진 이차 전지.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 튜브체는 폴리머로 이루어진 이차 전지.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 필름 덮개는 제1 필름체(film body)와 상기 제1 필름체에 접합된 제2 필름체를 갖는 이차 전지.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 필름 덮개에는 상기 제1 필름체와 상기 제2 필름체가 이격된 개구가 형성되고, 상기 개구에 상기 튜브체의 단부가 삽입된 이차 전지.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 필름 덮개는 상기 제1 필름체와 상기 제2 필름체가 접합된 접합 플랜지를 갖고, 상기 접합 플랜지는 상기 제1 필름 덮개의 측면을 따라 이어져 형성된 이차 전지.
  8. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 필름 덮개에는 상기 전극 어셈블리의 양극과 전기적으로 연결되며 상기 제1 필름 덮개를 관통하여 돌출된 제1 단자가 설치되고, 상기 제2 필름 덮개에는 상기 전극 어셈블리의 음극과 전기적으로 연결되며 상기 제2 필름 덮개를 관통하여 돌출된 제2 단자가 설치된 이차 전지.
  9. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 필름 덮개에는 상기 전극 어셈블리의 양극과 전기적으로 연결된 제1 단자와 상기 전극 어셈블리의 음극과 전기적으로 연결된 제2 단자가 상기 제1 필름체와 상기 제2 필름체 사이로 돌출되도록 설치된 이차 전지.
  10. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 필름체와 상기 제2 필름체는 단일 폴리머층으로 이루어진 이차 전지.
  11. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 필름체와 상기 제2 필름체는 금속의 양면에 폴리머층이 부착된 라미네이팅 필름으로 이루어진 이차 전지.
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