KR20140035605A - 판상형 전지셀 - Google Patents

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KR20140035605A
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Abstract

본 발명은 판상형 전지셀에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 구조의 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스의 내부에 밀봉되어 있는 판상형의 전지셀로서, 상기 전지케이스는 시트형 부재로 이루어져 있고, 판상형 전극단자가 위치하는 부위에서 접착 또는 열융착에 의한 시트 밀봉부를 형성하고 있으며, 상기 시트 밀봉부의 일 측면 또는 양 측면에는 판상형 전극단자가 노출되기 위한 개구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀을 제공한다.

Description

판상형 전지셀 {Plate-Typed Battery Cell}
본 발명은 판상형 전지셀에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 구조의 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스의 내부에 밀봉되어 있는 판상형의 전지셀로서, 상기 전지케이스는 시트형 부재로 이루어져 있고, 판상형 전극단자가 위치하는 부위에서 접착 또는 열융착에 의한 시트 밀봉부를 형성하고 있으며, 상기 시트 밀봉부의 일 측면 또는 양 측면에는 판상형 전극단자가 노출되기 위한 개구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀에 관한 것이다.
최근 사용량이 증가하고 있는 이차전지는, 전지의 형상 면에서 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.
또한, 이차전지는 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 하는 바, 대표적으로는, 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤(권취형) 전극조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극조립체, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 바이셀(Bi-cell) 또는 풀셀(Full cell)들을 분리필름으로 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체 등을 들 수 있다.
최근에는, 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체를 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스에 내장한 구조의 파우치형 전지가, 낮은 제조비, 작은 중량, 용이한 형태 변형 등을 이유로, 많은 관심을 모으고 있고 또한 그것의 사용량이 점차적으로 증가하고 있다.
도 1에는 종래의 대표적인 파우치형 이차전지의 일반적인 구조가 분해 사시도로서 모식적으로 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 파우치형 이차전지(10)는, 전극조립체(30), 전극조립체(30)로부터 연장되어 있는 전극 탭들(40, 50), 전극 탭들(40, 50)에 용접되어 있는 전극리드(60, 70), 및 전극조립체(30)를 수용하는 전지케이스(20)를 포함하는 것으로 구성되어 있다.
전극조립체(30)는 분리막이 개재된 상태에서 양극과 음극이 순차적으로 적층되어 있는 발전소자로서, 스택형 또는 스택/폴딩형 구조로 이루어져 있다. 전극 탭들(40, 50)은 전극조립체(30)의 각 극판으로부터 연장되어 있고, 전극리드(60, 70)는 각 극판으로부터 연장된 복수 개의 전극 탭들(40, 50)과, 예를 들어, 용접에 의해 각각 전기적으로 연결되어 있으며, 전지케이스(20)의 외부로 일부가 노출되어 있다. 또한, 전극리드(60, 70)의 상하면 일부에는 전지케이스(20)와의 밀봉도를 높이고 동시에 전기적 절연상태를 확보하기 위하여 절연필름(80)이 부착되어 있다.
전지케이스(20)는 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어져 있고, 전극조립체(30)를 수용할 수 있는 공간을 제공하며, 전체적으로 파우치 형상을 가지고 있다. 도 1에서와 같은 적층형 전극조립체(30)의 경우, 다수의 양극 탭들(40)과 다수의 음극 탭들(50)이 전극리드(60, 70)에 함께 결합될 수 있도록, 전지케이스(20)의 내부 상단은 전극조립체(30)로부터 이격되어 있다.
도 2에는 도 1의 이차전지를 조립한 상태에서 양극 탭들이 밀집된 형태로 결합되어 양극리드에 연결되어 있는 전지케이스 상단부의 부분 확대도가 모식적으로 도시되어 있다. 도 2에서는 설명의 편의를 위하여 예를 들어 양극리드 부분만을 도시하였으며, 그러한 양극 구조는 음극 구조에서도 용이하게 적용될 수 있다.
도 2를 참조하면, 전극조립체의 양극 집전체(도시하지 않음)로부터 연장되어 돌출되어 있는 다수의 양극 탭들(40)은, 예를 들어, 용접에 의해 일체로 결합되어 양극리드(60)에 연결되어 있고, 이러한 양극리드(60)는 양극 탭들(40)에 대향하는 단부(61)가 노출된 상태로 전지케이스(20)의 상단 실링부(21)에서 절연필름(80)과 함께 열융착되어 있다. 양극리드(60)에 부착되어 있는 2개의 절연필름(80)은 양극리드(60)의 양면에서 중첩되어 있으며, 그에 따라 절연필름(80)의 상단부(81) 및 하단부(82)는 각각 상호 일치하는 구조를 가진다. 일반적으로, 절연필름(80)은 열융착시 상단 실링부(21)에서 전지케이스(20)와 일체된다.
이러한 구조의 이차전지에서, 양극리드(60) 및 절연필름(80)은 상단 실링부(21)의 외측으로 상단부분 돌출되어 있으므로, 전지케이스(20)의 불필요한 치수 증가를 야기시킨다. 이러한 돌출부위(B)로 인해, 이차전지(10)의 전체적인 길이를 줄이기 위하여 상단 실링부(21)를 절곡하는 것이 필요하다.
따라서, 이러한 문제점들을 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 매우 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
즉, 본 발명의 목적은 접착 또는 열융착에 의해 시트를 밀봉하는 위치에 판상형 전극단자가 위치하고, 상기 시트 밀봉부의 일 측면 또는 양 측면에 판상형 전극단자가 노출되기 위한 개구가 형성되어 있으므로, 기존의 전극단자가 전지케이스 사이즈를 벗어나는 범위로 돌출되어 불필요한 치수 증가를 야기하는 문제점을 해결할 수 있는 전지셀을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 전지셀의 불필요한 치수가 증가되는 문제점을 해결하고 팩 제조공정을 간소화 할 수 있으며, 공간 활용률을 극대화 시킨 전지셀을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지셀은, 양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 구조의 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스의 내부에 밀봉되어 있는 판상형의 전지셀로서,
상기 전지케이스는 시트형 부재로 이루어져 있고, 판상형 전극단자가 위치하는 부위에서 접착 또는 열융착에 의한 시트 밀봉부를 형성하고 있으며,
상기 시트 밀봉부의 일 측면 또는 양 측면에는 판상형 전극단자가 노출되기 위한 개구가 형성되어 있는 구조로 구성되어 있다.
즉, 본 발명은 접착 또는 열융착에 의해 시트를 밀봉하는 위치에 판상형 전극단자가 위치하고, 상기 시트 밀봉부의 일 측면 또는 양 측면에 판상형 전극단자가 노출되기 위한 개구가 형성되어 있다. 따라서, 전극조립체의 전극단자가 외부에 전기적으로 접속이 가능하도록 시트 밀봉부의 적어도 일 측면상에 노출되어 있고, 전극단자의 최외측 단부가 시트 밀봉부의 외주면과 일치하는 크기로 형성됨으로써, 전극단자 및 절연필름이 전지케이스 사이즈를 벗어나는 범위로 돌출되어 불필요한 치수 증가를 야기하는 문제점을 해결하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 전지셀은 특히 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트, 하나의 구체적인 예에서 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스의 수납부에 전극조립체가 내장되어 있는 파우치형 이차전지에 바람직하게 적용될 수 있다.
일반적으로 파우치형 이차전지는, 예를 들어, 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어진 파우치형 전지케이스의 수납부에 전극조립체가 내장되어 있는 구조로 이루어져 있다. 즉, 파우치형 이차전지는 라미네이트 시트에 전극조립체의 장착을 위한 수납부를 형성하고, 상기 수납부에 전극조립체를 장착한 상태에서 상기 시트와 분리되어 있는 별도의 시트 또는 그로부터 연장되어 있는 시트를 열융착하여 밀봉하는 것으로 제조된다.
따라서, 상기 라미네이트 시트는 전극조립체 수납부가 상부 및 하부 라미네이트 시트의 일측 또는 양측에 형성되어 있는 구조일 수 있다. 즉, 상호 분리된 별도의 상부 및 하부 라미네이트 시트를 사용하거나 또는 상부 및 하부 라미네이트 시트의 일측이 연결되어 있는 하나의 시트를 사용하는 것이 가능하다. 이러한 파우치 케이스는 수십 내지 수백 ㎛ 두께의 라미네이트 시트를 다이와 펀치를 사용하여 드로잉 공정으로 부분 압축함으로써 수납부를 형성한다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전지케이스는 1개의 라미네이트 시트로 이루어져 있으며, 라미네이트 시트의 일측에 전극조립체 수납부가 형성되어 있고 타측을 절곡하여 전극조립체 수납부를 덮은 후 라미네이트 시트의 접촉 부위를 열융착한 구조로 이루어질 수 있다.
또 다른 구체적인 예에서, 상기 전지케이스는 한 쌍의 라미네이트 시트들로 이루어져 있으며, 일측 라미네이트 시트 또는 양측 라미네이트 시트들에 전극조립체 수납부가 형성되어 있고, 라미네이트 시트들을 맞대어 전극조립체 수납부를 덮은 후 라미네이트 시트의 접촉 부위를 열융착한 구조로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 전지케이스는 전극조립체가 수납부에 장착된 상태에서 시트를 밀봉할 수 있도록 전지케이스의 외주면에는 시트 밀봉부가 형성되어 있으며, 상기 시트 밀봉부의 일 측면 또는 양 측면에 판상형 전극단자가 노출되기 위한 개구가 형성되어 있고, 상기 전극단자의 최외측 단부는 시트 밀봉부의 외주면과 일치하는 크기를 가지는 것이 바람직하다.
한편, 상기 개구는 시트 밀봉부의 폭의 50 내지 80% 크기인 것이 바람직하다. 상기 개구의 폭이 시트 밀봉부의 폭의 50% 이하일 경우, 외부로 노출되는 전극단자의 면적이 감소하여 외부회로와 전기적으로 접속하는 것이 용이하지 않게 되며, 시트 밀봉부의 폭의 80% 이상일 경우, 외부로 노출되는 전극단자 주변의 시트 밀봉부의 면적이 감소하여 전지케이스의 밀봉성이 떨어질 수 있다.
또한, 상기와 같은 전극조립체를 내장하고 있는 전지는 일반적으로 전극리드와 전지케이스의 접촉부위에 절연필름을 부착하게 되며, 본 발명의 절연필름은 전지케이스에 형성된 개구에 대응하는 크기로 형성되어 전극단자와 전지케이스의 계면에 부착되는 것이 바람직하다.
상기 전극조립체는 그것의 구조가 특별히 제한되는 것은 아니며, 바람직하게는 폴딩형 구조, 스택형 구조와 스택/폴딩형 구조를 들 수 있다. 하나의 구체적인 예에서, 상기 전극조립체의 극판들로부터 연장된 탭들이 하나의 전극리드에 결합되어, 상기 전극리드에 의해 판상형 전극단자를 형성하는 구조로 이루어져 있다.
스택/폴딩형 구조의 전극조립체에 대한 자세한 내용은 본 출원인의 한국 특허출원공개 제2001-0082058호, 제2001-0082059호 및 제2001-0082060호에 개시되어 있으며, 상기 출원은 본 발명의 내용에 참조로서 합체된다.
본 발명에 따른 전지는 리튬 함유 전해액이 전극조립체에 함침되어 있는 리튬이온 이차전지, 리튬 함유 전해액이 겔의 형태로 전극조립체에 함침되어 있는, 이른바, 리튬이온 폴리머 전지 등의 리튬 이차전지에 바람직하게 적용될 수 있다.
일반적으로, 리튬 이차전지는 양극, 음극, 분리막, 및 리튬염 함유 비수 전해액으로 구성되어 있다.
상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.
상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.
상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.
상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.
상기 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 더 포함될 수도 있다.
상기 음극 활물질로는, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe’yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me’: Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.
상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.
리튬염 함유 비수계 전해액은, 극성 유기 전해액과 리튬염으로 이루어져 있다. 전해액으로는 비수계 액상 전해액, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다.
상기 비수계 액상 전해액으로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.
상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합체 등이 사용될 수 있다.
상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.
상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.
또한, 비수계 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있다.
본 발명은 또한, 상기 전지셀을 하나 이상 포함하는 전지팩을 제공한다.
상기와 같은 전지팩은 소형 또는 디바이스의 전원으로 사용되는 전지팩에 사용될 수 있으며, 중대형 디바이스의 전원으로 사용되는 다수의 전지셀들을 포함하는 전지팩에 단위전지로도 바람직하게 사용될 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 디바이스는 노트북, 휴대폰, PDP, PMP, MP3 플레이어, DSC(Digital Still Camera), DVR, 스마트 폰, GPS 시스템, 및 캠코더 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지셀은, 접착 또는 열융착에 의해 시트를 밀봉하는 위치에 판상형 전극단자가 위치하고, 상기 시트 밀봉부의 일 측면 또는 양 측면에 판상형 전극단자가 노출되기 위한 개구가 형성되어 있으므로, 기존의 전극단자가 전지케이스 사이즈를 벗어나는 범위로 돌출되어 불필요한 치수 증가를 야기하는 문제점을 해결하여 팩 제조공정을 간소화 할 수 있으며, 전지의 공간 활용률을 극대화할 수 있다.
도 1은 종래의 파우치형 이차전지의 일반적인 구조에 대한 분해 사시도이다;
도 2는 도 1의 이차전지를 조립한 상태에서 양극 탭들이 밀집된 형태로 결합되어 양극리드에 연결되어 있는 전지케이스 상단부를 부분 확대한 수직 단면도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 전지케이스에 대한 사시도이다;
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 전지케이스에 삽입되는 전극조립체에 대한 사시도이다;
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 모식도이다;
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지셀의 모식도이다;
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지셀의 전지케이스에 대한 사시도이다;
도 8은 도 7에 기반한 전지셀의 모식도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 전지케이스에 대한 사시도가 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 전지케이스(100)는 전극조립체(도시하지 않음)가 장착될 수 있는 수납부 시트(191)와 그러한 수납부 시트(191)에 일체로 연결되어 있는 덮개부 시트(192)로 이루어져 있으며, 전지케이스의 밀봉부(120)에 덮개부 시트가 수납부 시트(191)를 감싸는 구조로 열융착에 의해 상호 결합된다.
전지케이스(100)의 판상형 전극단자가 위치하는 부위에는 판상형 전극단자가 노출되기 위한 개구들(111, 112, 113, 114)이 형성되어 있다.
구체적으로, 개구들(111, 112, 113, 114)은 시트 밀봉부가 전지케이스의 수납부 방향으로 절취된 구조로 형성되어 있고, 덮개부 시트(192) 및 수납부 시트(191)에 서로 동일한 크기 및 위치로 형성되어 있다.
도 4에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 전지케이스에 삽입되는 전극조립체에 대한 사시도가 도시되어 있다.
도 4를 참조하면, 전극 활물질이 양면에 각각 도포되어 있는 양극 집전체(131)와 음극 집전체(132) 사이에 분리막(133)이 개재되어 있는 구조의 전극조립체는 각 집전체(131, 132)의 상단으로부터 양극 탭(140)과 음극 탭(150)이 돌출되어, 이들을 전극리드인 전극단자들(160, 170)과 용접하여 결합시킨다.
이러한 전극단자들(160, 170)에는 전지케이스의 접촉부위에 절연필름(181, 182)을 부착하게 되며, 절연필름(181, 182)은 전지케이스에 형성된 개구에 대응하는 크기로 형성되어 부착된다. 이러한 부착을 위해, 서로 대면하는 필름부재들의 일면 또는 양면에는 접착제가 코팅되어 있다. 상기 접착제는, 예를 들어, 점착 방식, 열융착 방식 등에 의해 결합되는 조성으로 이루어질 수 있으며, 공지의 접착제들이 사용될 수 있음은 물론이다.
도 5에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 모식도가 도시되어 있고, 도 6에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지셀의 모식도가 도시되어 있다.
먼저 도 5를 참조하면, 전지셀(200)은 파우치형 케이스 내에 양극/분리막/음극의 전극조립체가 내장되어 있는 구조로 이루어져 있다. 그러한 전지셀(200)은 전지케이스 밀봉부(220)의 상면에 형성되어 있는 개구들을 통해 전극단자들(260, 270)이 노출되어 외부회로와 전기적으로 연결이 가능한 구조로 이루어져 있다. 경우에 따라서는, 도 6에서와 같이, 전지셀(300)의 개구들이 전지케이스 밀봉부(320)의 상면과 하면에 각각 형성되어 전극단자들(360, 370)이 노출될 수 있으며, 상면과 측면에 각각 형성될 수도 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 전지셀은 상기에서 예시한 구조 이외에도, 전지케이스의 변형에 따라 다양한 형태가 가능하다.
도 7에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지셀의 전지케이스에 대한 사시도가 도시되어 있고, 도 8에는 도 7에 기반한 전지셀의 모식도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 전지케이스(400)는 전극조립체(도시하지 않음)가 장착될 수 있는 수납부 시트(491)와 그러한 수납부 시트(491)에 일체로 연결되어 있는 덮개부 시트(492)로 이루어져 있으며, 수납부의 시트(491)의 밀봉부(420) 일 측면에는 판상형 전극단자가 노출되기 위한 개구들(411, 412)이 형성되어 있다.
따라서, 도 8에서와 같이, 전지셀(500) 밀봉부의 일 측면에 형성되어 있는 개구들을 통해 전극단자들(560, 570)이 전지케이스의 수납부 방향으로 노출되어 외부와 전기적으로 연결이 가능한 구조로 이루어져 있다.
본 발명이 속한 분양에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (15)

  1. 양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 구조의 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스의 내부에 밀봉되어 있는 판상형의 전지셀로서,
    상기 전지케이스는 시트형 부재로 이루어져 있고, 판상형 전극단자가 위치하는 부위에서 접착 또는 열융착에 의한 시트 밀봉부를 형성하고 있으며,
    상기 시트 밀봉부의 일 측면 또는 양 측면에는 판상형 전극단자가 노출되기 위한 개구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 라미네이트 시트는 알루미늄 라미네이트 시트인 것을 특징으로 하는 전지셀.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 전지케이스는 1개의 라미네이트 시트로 이루어져 있으며, 라미네이트 시트의 일측에 전극조립체 수납부가 형성되어 있고 타측을 절곡하여 전극조립체 수납부를 덮은 후 라미네이트 시트의 접촉 부위를 열융착한 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 전지케이스는 한 쌍의 라미네이트 시트들로 이루어져 있으며, 일측 라미네이트 시트 또는 양측 라미네이트 시트들에 전극조립체 수납부가 형성되어 있고, 라미네이트 시트들을 맞대어 전극조립체 수납부를 덮은 후 라미네이트 시트의 접촉 부위를 열융착한 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 판상형 전극단자의 최외측 단부는 시트 밀봉부의 외주면과 일치하는 크기를 가진 것을 특징으로 하는 전지셀.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 개구는 시트 밀봉부가 절취된 구조로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 개구의 폭은 시트 밀봉부의 폭의 50 내지 80%의 크기인 것을 특징으로 하는 전지셀.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 판상형 전극단자와 전지케이스의 계면에는 절연 필름이 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 덮개부 시트 및 수납부 시트는 서로 동일한 크기 및 위치로 만입부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 전극조립체는 스택형 또는 스택/폴딩형 구조로 이루어져 있고, 전극조립체의 극판들로부터 연장된 탭들이 하나의 전극리드에 결합되어, 상기 전극리드에 의해 판상형 전극단자를 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 전극조립체는 폴딩형 구조로 이루어져 있고, 전극조립체의 극판에 부착된 전극리드에 의해 판상형 전극단자를 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 하나에 따른 전지셀을 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  14. 제 13 항에 따른 전지팩을 전원으로 사용하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 디바이스는 노트북, 휴대폰, PDP, PMP, MP3 플레이어, DSC(Digital Still Camera), DVR, 스마트 폰, GPS 시스템, 및 캠코더로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
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