KR20130119556A - 파우치형 이차전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 파우치형 이차전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전극체의 일측으로 전극탭이 돌출 형성되는 전지 셀과, 전극체에 밀착되고 그 일면에 다수개의 리브가 돌출 형성되는 보강부재 및 전극체와 보강부재를 감싸 밀봉하며 전극탭이 외부로 인출되도록 형성되는 파우치를 포함하여 이루어져, 과충전 시 전극체의 변형을 방지하여 전극체를 구성하는 양극 및 음극의 단락을 방지하고, 이에 따라 폭발 및 발화를 방지할 수 있는 파우치형 이차전지에 관한 것이다.

Description

파우치형 이차전지{Pouch type secondary battery}
본 발명은 파우치 내부에 전극체가 구비되는 파우치형 이차전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전극체의 변형을 방지함으로써 파우치형 이차전지의 폭발 및 발화를 방지할 수 있는 파우치형 이차전지에 관한 것이다.
일반적으로, 이차전지는 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능하여 디지털 카메라, 휴대폰, 노트북, 하이브리드카와 같은 다양한 분야에 적용되며 활발한 연구가 진행중이다. 이차전지로는 니켈-카드뮴 전지, 니켈-메탈 하이드라이드 전지, 니켈-수소 전지, 리튬 이차전지를 들 수 있다.
이러한 이차전지 중에서도 높은 에너지 밀도와 방전 전압을 가진 리튬 이차전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있고 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다.
리튬 이차전지는 다양한 형태로 제조가능한데, 대표적인 형상으로는 리튬 이온 전지에 주로 사용되는 원통형(cylinder type) 및 각형(prismatic type)을 들 수 있으며, 최근 들어 각광받는 리튬 폴리머 전지는 유연성을 지닌 파우치형(pouched type)으로 제조되어서, 그 형상이 비교적 자유롭다.
이러한 파우치형 이차전지는 전극체의 일측에 전극탭이 형성되는 전지 셀 및 전극탭이 외부로 인출되도록 전극체를 감싸 밀봉하는 파우치로 이루어진다. 이때, 파우치는 유연한 재질로 이루어지므로 전지 셀의 변형에 대해 취약하다. 또한, 과충전 시 파우치 내부에서 가스가 발생하여 부풀어 오르는 스웰링 현상이 발생하며, 과충전 시 전극체의 변형이 발생하여 전극체를 구성하는 양극 및 음극이 단락되어 폭발 및 발화의 위험성이 존재하는 문제점이 있다.
이와 관련된 종래 기술로는 한국공개특허(10-2010-0097820)인 "파우치형 이차전지" 가 개시되어 있다.
KR 10-2010-0097820 A (2010.09.06.)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 이차전지의 과충전 시 전극체의 휨을 방지할 수 있으며, 이에 따라 전극체를 구성하는 양극과 음극의 변형으로 인한 단락, 폭발 및 발화를 방지할 수 있는 파우치형 이차전지를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 파우치형 이차전지는, 전극체; 상기 전극체의 일측으로 돌출 형성되는 전극탭; 상기 전극체에 밀착되고 그 일면에 다수개의 리브가 돌출 형성되는 보강부재; 및 상기 전극체 및 상기 보강부재를 감싸 밀봉하며, 상기 전극탭이 외부로 인출되도록 형성되는 파우치; 를 포함한다.
또한, 상기 보강부재는 상기 전극체의 전극탭측 일부를 제외한 나머지 부분만을 덮도록 형성된다.
또한, 상기 보강부재는 상기 리브가 형성되는 면이 상기 전극체에 밀착된다.
또한, 상기 리브는 가로방향 또는 세로방향으로 일정거리 이격되어 나란하게 형성된다.
또한, 상기 리브는 격자형으로 형성된다.
본 발명의 파우치형 이차전지는, 전극체의 일면에 밀착 결합되는 보강부재의 일면에 돌출되도록 다수개의 리브가 형성되어 전지의 과충전 시 전극체의 휨을 방지함으로써, 전극체를 구성하는 양극과 음극의 변형에 따른 단락 및 이에 따른 폭발 및 발화를 방지할 수 있는 장점이 있다.
또한, 보강부재의 일면에 리브가 형성됨으로써, 보강부재를 얇게 형성하더라도 리브에 의해 보강부재의 강성이 저하되지 않으며 또한 리브 사이의 공간에 전해액이 저장될 수 있는 공간이 형성되어 파우치 내부에 저장되는 전해액의 양이 증가되어 전지의 수명을 증대시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 파우치형 이차전지를 나타낸 사시도
도 2는 도 1의 AA'방향 단면도.
도 3은 도 2의 다른 실시 예를 나타낸 단면도.
도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 보강부재 및 리브의 실시 예를 나타낸 사시도.
이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 파우치형 이차전지를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 파우치형 이차전지를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 단면도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 파우치형 이차전지는(1000) 전극체, 전극체의 일측으로 돌출 형성되는 전극탭, 그 일면이 밀착되고 타면에는 다수개의 리브가 형성되는 보강부재 및 전극체와 보강부재를 감싸 밀봉하며 전극탭이 외부로 인출되도록 형성되는 파우치를 포함한다.
우선, 전극체(110)는 전기를 충전 또는 방전할 수 있는 부분으로 양극판, 음극판, 분리막 및 전해질 등을 포함한다. 전극탭(120)은 전극체(110)의 양극판과 음극판에 각각 연결되도록 돌출 형성되는 양극탭(121) 및 음극탭(122)을 포함한다. 이때, 이차전지(100)는 한 장으로 구성되는 것을 도시하였으나, 여러 장의 이차전지(100)가 적층되어 양극탭(121)들과 및 음극탭(122)들이 각각 결합된 전극조립체로 구성될 수도 있다.
그리고 도 1 및 도 2와 같이 보강부재(300)는 판형으로 형성되어 일면에 리브(310)가 돌출 형성되고, 리브(310)가 형성되는 반대쪽 면이 전극체(110)에 밀착되도록 결합된다. 이때, 보강부재(300)는 금속 재질 또는 강화 플라스틱 재질 등으로 이루어져 충분한 강성을 유지할 수 있도록 구성되며, 리브(310)는 보강부재(300)의 일면에 막대 또는 뼈대 형태로 돌출 형성되어 단면2차모멘트를 증가시킴으로써 보강부재(300)의 강성을 보강하는 역할을 한다. 그리하여 보강부재(300)의 두께를 얇게 형성하더라도 리브(310)에 의해 충분한 강성을 유지할 수 있다.
또한, 리브(310)는 도시된 바와 같이 반원 형상의 단면으로 길게 직선 형태로 형성될 수 있으며, 사각 단면 또는 다양한 단면 형상으로 형성될 수도 있고 길이방향으로 구부러지거나 꺾여진 형태 등 다양하게 형성될 수 있으며, 보강부재(300)의 강성을 증가시키는 형태로 다양하게 형성될 수 있다.
그리고 이차전지(100)의 전극체(110) 및 보강부재(300)는 파우치(200)에 의해 밀봉되며, 파우치(200)가 전극체(110) 및 보강부재(300)의 외면을 둘러싸는 형태로 형성된다.
이때, 파우치(200)는 전극체(110)의 일측으로 연장 형성되는 전극탭(120)이 파우치(200)의 외부로 인출되도록 형성된다.
즉, 이차전지(100)는 전극체(110)에 그 일측으로 양극탭(121) 및 음극탭(122)이 연장 형성되어 이루어지며, 파우치(200)가 양극탭(121)과 음극탭(122)을 제외한 전극체(110)와 전극체(110)의 일면에 밀착되는 보강부재(300)를 밀봉하도록 감싸는 형태로 이루어진다.
또한, 파우치(200)는 전극체(110)를 밀봉하도록 형성되는데, 파우치(200) 내부에 이차전지(100)를 넣은 상태에서 파우치(200)의 가장자리를 열 융착하여 밀봉되도록 형성될 수 있다.
이때, 파우치(200)는 알루미늄 라미네이트 포장재로 이루어질 수 있으며, 알루미늄 라미네이트 포장재는 얇은 알루미늄(Al) 판에 폴리에틸렌(PE)과 같은 플라스틱 박막을 증착하여 얇고 유연한 형태로 만든 포장재로서, 이차전지(100)와의 절연을 확보할 수 있고, 열융착을 통해 전극탭(120)이 외부로 인출되도록 하여 밀봉이 용이하다.
이와 같이 파우치(200)의 내부에 이차전지(100)의 전극체(110)와 일면에 리브(310)가 형성되는 보강부재(300)가 밀착된 상태로 실링되므로, 유연하게 형성되는 파우치(200)를 대신하여 보강부재(300)가 강성을 유지시킬 수 있도록 구성된다.
그리하여 파우치형 이차전지의 과충전 시 전극체(110)의 일면에 리브(310)가 형성된 보강부재(300)가 결합되어 전극체(110)가 변형되는 것을 방지할 수 있으므로, 전극체(110)를 구성하는 양극과 음극의 변형에 따른 단락 및 이에 따른 폭발 및 발화를 방지할 수 있다. 이때, 보강부재(300)는 외부에서 작용하는 힘 또는 충격에 저항하는 역할을 할 수 있으며, 전극체(110)의 양면에 형성되어 강성을 더욱 증가시킬 수도 있다.
보강부재(300)는 전극체(110)의 일면 전체가 아닌 일부만을 덮도록 형성될 수 있다. 즉, 전극체(110)에서 전극탭(120)이 형성되는 부분은 파우치(200)가 실링되면서 전극탭(120)이 파우치(200)에 고정되므로 전극체(110)의 변형이 일부 방지되며, 실질적으로도 과충전으로 인해 전극체(110)가 변형되어 단락이 발생하는 부분은 전극체(110)의 중간 부분 측면 또는 하측이므로 도 1에 도시한 바와 같이, 보강부재(300)는 전극탭(120)이 형성되는 전극체(110)의 상측을 제외한 중간 및 하측 부분만을 덮도록 형성될 수 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 보강부재(300)는 리브(310)가 형성되는 면이 전극체(110)에 밀착되도록 구성될 수 있다. 이는 보강부재(300)의 평평한 면이 파우치(200)와 밀착되므로 파우치(200)의 외면이 매끈하게 형성될 수 있으며, 또한 리브(310)들 사이에 형성되는 공간에 전해액이 채워질 수 있어 전극체(110)가 전해액과 접촉되는 면적이 증가하므로 전극체(110)의 충전 및 방전 시 화학반응이 더욱 원활하게 일어날 수 있는 장점이 있다.
또한, 도 4 및 도 5와 같이 상기 리브는 가로방향 또는 세로방향으로 일정거리 이격되어 나란하게 형성될 수 있다. 이는 파우치형 이차전지(1000)의 특성 및 구조 등에 따라서 리브(310)의 방향이 다양하게 형성되는 것이며, 전극체(110)의 양면에 보강부재(300)가 결합되도록 형성하고 하나의 보강부재(300)는 가로방향으로 리브(310)를 형성하고 다른 하나의 보강부재(300)는 세로방향으로 리브(310)를 형성하여 가로 및 세로방향의 강성을 모두 증가시키도록 구성될 수 있다.
또한, 도 6과 같이 상기 리브는 격자형으로 형성될 수 있다. 즉, 가로방향과 세로방향이 조합된 형태로 리브(310)가 형성되어 가로 및 세로방향의 강성을 모두 증가시킬 수 있으며, 대각선 방향으로 리브(310)가 형성될 수도 있다.
본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
1000 : (본 발명의) 파우치형 이차전지
100 : 이차전지 110 : 전극체
120 : 전극탭
121 : 양극탭 122 : 음극탭
200 : 파우치
300 : 보강부재
310 : 리브

Claims (5)

  1. 전극체;
    상기 전극체의 일측으로 돌출 형성되는 전극탭;
    상기 전극체에 밀착되고 그 일면에 다수개의 리브가 돌출 형성되는 보강부재; 및
    상기 전극체 및 상기 보강부재를 감싸 밀봉하며, 상기 전극탭이 외부로 인출되도록 형성되는 파우치; 를 포함하는 파우치형 이차전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보강부재는 상기 전극체의 전극탭측 일부를 제외한 나머지 부분만을 덮도록 형성되는 파우치형 이차전지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 보강부재는 상기 리브가 형성되는 면이 상기 전극체에 밀착되는 파우치형 이차전지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 리브는 가로방향 또는 세로방향으로 일정거리 이격되어 나란하게 형성되는 파우치형 이차전지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 리브는 격자형으로 형성되는 파우치형 이차전지.
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