KR20140043535A - 스프레이 페인트로 도포된 전지셀 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전해액이 함침되어 있고 충방전이 가능한 양극, 음극 및 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막을 포함하는 전극조립체; 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트 소재로 이루어져 있고, 상기 전극조립체를 수납하는 파우치형 전지케이스; 및 상기 전지케이스의 외면 중 적어도 일부에 도포되어 있고 전기절연성 고분자를 포함하는 보호 코팅층;을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀을 제공한다.

Description

스프레이 페인트로 도포된 전지셀 {Battery Cell Coated with Sprayed Paint}
본 발명은 스프레이 페인트로 도포된 전지셀에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 전해액이 함침되어 있고 충방전이 가능한 양극, 음극 및 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막을 포함하는 전극조립체; 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트 소재로 이루어져 있고, 상기 전극조립체를 수납하는 파우치형 전지케이스; 및 상기 전지케이스의 외면 중 적어도 일부에 도포되어 있고 전기절연성 고분자를 포함하는 보호 코팅층;을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀에 관한 것이다.
이차전지는 그것이 사용되는 외부기기의 종류에 따라, 단일 전지의 형태로 사용되기도 하고, 또는 다수의 단위전지들을 전기적으로 연결한 전지팩의 형태로 사용되기도 한다. 예를 들어, 휴대폰과 같은 소형 디바이스는 전지 1개의 출력과 용량으로 소정의 시간 동안 작동이 가능한 반면에, 노트북 컴퓨터, 휴대용 DVD(portable DVD), 소형 PC, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등과 같은 중형 또는 대형 디바이스는 출력 및 용량의 문제로 다수의 전지들을 내장한 전지팩의 사용이 요구된다.
이차전지 중에서도 리튬 이차전지는 높은 출력 특성과 큰 용량으로 인해 많이 사용되고 있다.
일반적으로, 상기 리튬 이차전지는 전지모듈의 구성을 위해 충적되었을 때 전체 크기를 최소화할 수 있도록 얇은 두께와 상대적으로 넓은 폭 및 길이를 가진 판상형 전지셀 구조가 사용되고 있다. 구체적으로, 상기 판상형 전지셀 구조는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 전극조립체가 내장된 상태에서 외주면이 열융착 밀봉되어 있는 구조이며, 이러한 구조의 이차전지를 파우치형 전지셀로 칭하기도 한다.
그러나, 이러한 파우치형 전지셀의 외부면은 외부로부터의 충격 및 오염물질로 인해 쉽게 스크래치가 발생하거나 부식될 수 있는 위험에 노출되어 있다.
종래에는 이러한 문제를 해결하기 위해, 전지셀 외부면에 절연성 보호 라벨을 부착하거나, 외장 프레임 또는 외장 케이스 등을 이용하여 전지셀 외부면을 보호하고 있다.
그러나, 종래의 방법은 전지셀 전체 크기가 커지게 되는 문제점이 있다. 또한, 한정된 공간에 장착되는 전지셀의 경우 추가적인 보호 부재들이 차지하는 공간으로 인해 전지셀의 전기적 용량이 감소하게 되는 문제점이 발생하고 있다.
게다가, 종래의 방법은 추가적인 보호 부재들을 추가로 제작해야 하는 공정이 필요하며, 이에 따른 조립공정이 필요하게 되므로 생산 단가 상승의 원인이 되고 있다.
따라서, 종래의 전지셀을 이용하고 종래의 조립방식을 최대한 활용하면서도 전지셀의 수납 공간 및 절연성을 확보함과 동시에 전지케이스의 외부의 표면 내식 또는 마모 발생을 방지할 수 있는 전지셀에 대한 필요성이 높다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적은, 파우치형 전지케이스 외면에 전기절연성 고분자를 포함하는 보호 코팅층을 형성함으로써, 추가적인 보호 라벨을 부착하지 않고서도 전지셀 외면을 외부로부터 전기적으로 절연시키고, 향상된 내식성, 외관의 미려함 및 마모방지 효과를 동시에 달성할 수 있는 전지셀을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 특정 성분의 보호 코팅층에 의해 파우치형 전지케이스 외면을 보호하도록 하여, 추가적인 보호 라벨 부착이 불필요하고 이에 따라 생산비용 절감효과 및 향상된 생산효율성을 달성할 수 있는 전지셀을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지셀은,
전해액이 함침되어 있고 충방전이 가능한 양극, 음극 및 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막을 포함하는 전극조립체;
금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트 소재로 이루어져 있고, 상기 전극조립체를 수납하는 파우치형 전지케이스; 및
상기 전지케이스의 외면 중 적어도 일부에 도포되어 있고 전기절연성 고분자를 포함하는 보호 코팅층;
을 포함하는 것으로 구성되어 있다.
따라서, 본 발명에 따른 전지셀은, 전기절연성의 고분자를 포함하는 보호 코팅층에 의해 전지케이스의 내구성 및 내식성이 크게 향상되며, 라벨과 같은 별도의 부재를 사용할 필요가 없어서 전지셀 제조 공정성이 향상될 뿐만 아니라 동일 규격 대비 전지 용량을 증가시킬 수 있다.
상기 보호 코팅층은 여러 유형의 고분자 성분들에 의해 다양한 방식으로 형성될 수 있다.
첫 번째 예에서, 보호 코팅층은 프라이머(primer)로서 아크릴 수지와 코팅 기재로서 우레탄 수지의 도포 후 저온 건조하여 형성될 수 있다.
두 번째 예에서, 보호 코팅층은 프라이머로서 에폭시 수지와 코팅 기재로서 아크릴 수지의 도포 후 고온 건조하여 형성될 수 있다.
세 번째 예에서, 보호 코팅층은 프라이머를 별도로 사용하지 않고 아크릴 수지와 실리콘 수지의 혼합 용액의 도포 후 경화제로 경화시켜 형성될 수 있다.
그러나, 보호 코팅층의 소재 및 형성 방법이 상기 내용으로 한정되지 않음은 물론이다.
상기 전지셀의 형상 역시 다양할 수 있으며, 예를 들어, 전극 단자가 일측 단부 또는 양측 대향 단부들에 형성되어 있는 판상형 전지셀 형상일 수 있지만, 그것만으로 한정되지 않음은 물론이다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 보호 코팅층은 전지셀의 전극 단자 부위를 제외한 전지케이스의 외면 전체에 형성되어 있는 구조일 수 있다.
구체적으로, 보호 코팅층이 형성되는 않은 전극 단자 부위는, 예를 들어, 보호회로모듈(PCM)과 전기적으로 용접될 때, 용이한 용접성을 제공한다.
상기 전극 단자 부위에 보호 코팅층을 형성하지 않는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 전극 단자 부위에 절연물질을 도포하거나 절연체 또는 절연 테이프를 장착 내지 부착한 상태에서 보호 코팅층을 형성한 후, 상기 절연물질 또는 절연체 또는 절연 테이프를 제거함으로써 형성될 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 보호 코팅층의 두께는 0.01 내지 0.10 mm 일 수 있다.
한편, 상기 보호 코팅층을 전지케이스 외면에 형성하는 방법은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 바람직하게는 압축 공기로 구동하는 에어 스프레이 건(air spray gun)을 사용하여 형성될 수 있다.
경우에 따라서, 상기 보호 코팅층은 폴리싱(polishing)에 의해 미세 스크레치(micro scratch)가 형성된 전지케이스 외면에 도포될 수 있다. 이러한 미세 스크레치는 보호 코팅층을 전지케이스 외면에 더욱 견고히 부착할 수 있으며, 보호 코팅층의 들뜸 현상을 방지할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 보호 코팅층은 가시광선 파장 영역의 색상을 발현하도록 알루미늄 페이스트(Al-paste) 및/또는 펄(pearl)을 포함하고 있을 수 있다.
구체적으로, 상기 가시광선 파장 영역 내의 색상은 육안으로 식별이 가능한 색상이면 특별히 제한되는 것은 아니며, 바람직하게 400 내지 750 nm의 파장에서 육안으로 인식할 수 있는 색상일 수 있다. 상기 색상은 유채색 뿐만 아니라 무채색도 포함하는 개념으로, 예를 들어 검정색, 회색 또는 흰색일 수 있다.
따라서, 상기 보호 코팅층은 다양한 색상으로 전지케이스 외면에 형성될 수 있으므로, 다양한 외부 색상의 전지셀이 제조될 수 있다. 이에 따라, 이러한 특성의 전지셀은, 소비자의 요구에 따라 유연하게 대응되어 제작될 수 있다.
상기 전지셀은 그 종류가 특별히 제한되는 것은 아니며, 바람직하게는 리튬 이차전지 셀일 수 있다. 상기 이차전지는 전지셀 하나로 구성되는 단위전지일 수도 있고, 2 이상의 전지셀들이 조립된 조립전지일 수도 있으므로, 특정한 명칭으로 제한되는 것은 아니다.
리튬 이차전지를 포함하여 이차전지의 구성, 구조, 제조방법 등은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하므로, 이들에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
본 발명은 또한, 상기 전지셀이 팩 케이스에 내장되어 있는 전지팩과, 이러한 전지팩을 전원으로 포함하는 모바일 디바이스를 제공하는 바, 상기 디바이스는 구체적으로, 대폰, 노트북 컴퓨터, 넷북, 태플릿 PC 또는 스마트 패드 등 일 수 있지만, 이것만으로 한정되는 것은 아니다.
상기와 같은 디바이스 내지 장치들은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 구체적인 설명을 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 파우치형 전지케이스 외면에 전기절연성 고분자를 포함하는 보호 코팅층을 형성함으로써, 추가적인 보호 라벨을 부착하지 않고서도 전지셀 외면을 외부로부터 전기적으로 절연시키고, 향상된 내식성, 외관의 미려함 및 마모방지 효과를 동시에 달성할 수 있다.
또한, 특정 성분의 보호 코팅층에 의해 파우치형 전지케이스 외면을 보호하도록 하여, 추가적인 보호 라벨 부착이 불필요하고 이에 따라 생산비용 절감효과 및 향상된 생산효율성을 달성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 사시도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀에 보호 코팅층을 형성하는 방식을 보여주는 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 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 사시도가 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀에 보호 코팅층을 형성하는 방식을 보여주는 모식도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 전지셀(100)은, 전극조립체(도시하지 않음)를 수납하고 있는 전지케이스(30) 및 전극단자들(10, 20)로 구성되어 있고, 전극단자들(10, 20)을 제외한 전지케이스(30)의 외면 전체에는 보호 코팅층이 형성되어 있다.
한편, 보호 코팅층은, 절연성 고분자를 포함하는 코팅액을 공기 압축기(41) 및 에어 스프레이 건(42)을 이용하여 전지케이스(30)의 외면에 분사(43)한 후 건조되는 방식으로 형성된다.
또한, 보호 코팅층이 전지케이스(30)의 외면에 분사되기 전에, 전극단자들(10, 20)의 외면에는 절연물질(11, 21)이 임시적으로 도포된다. 이러한 절연물질(11, 21)은 보호 코팅층이 도포되고 건조된 후 제거된다.
따라서, 상기의 과정에 의해, 전극단자들(10, 20)을 제외한 전지케이스(30) 외면 전체에는, 절연성 고분자를 포함하는 보호 코팅층이 안정적으로 형성될 수 있다.
결과적으로, 본 발명에 따른 전지셀(100)은 추가적인 보호 라벨을 부착하지 않고서도 전지셀 외면을 외부로부터 전기적으로 절연시키고, 향상된 내식성, 외관의 미려함 및 마모방지 효과를 동시에 달성할 수 있다. 또한, 추가적인 보호 라벨 부착이 불필요하므로 생산비용 절감효과 및 향상된 생산효율성을 달성할 수 있다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (17)

  1. 전해액이 함침되어 있고 충방전이 가능한 양극, 음극 및 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막을 포함하는 전극조립체;
    금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트 소재로 이루어져 있고, 상기 전극조립체를 수납하는 파우치형 전지케이스; 및
    상기 전지케이스의 외면 중 적어도 일부에 도포되어 있고 전기절연성 고분자를 포함하는 보호 코팅층;
    을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 보호 코팅층은 프라이머(primer)로서 아크릴 수지와 코팅 기재로서 우레탄 수지의 도포 후 건조하여 형성되는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 보호 코팅층은 프라이머로서 에폭시 수지와 코팅 기재로서 아크릴 수지의 도포 후 건조하여 형성되는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 보호 코팅층은 아크릴 수지와 실리콘 수지의 혼합 용액의 도포 후 경화제의 경화 작용으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 전극 단자가 일측 단부 또는 양측 대향 단부들에 형성되어 있는 판상형 전지셀인 것을 특징으로 하는 전지셀.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 보호 코팅층은 전지셀의 전극 단자 부위를 제외한 전지케이스의 외면 전체에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 전극 단자 부위에 절연물질을 도포하거나 절연체 또는 절연 테이프를 장착 내지 부착한 상태에서 전지케이스의 외면에 보호 코팅층을 형성한 후, 상기 절연물질 또는 절연체 또는 절연 테이프를 제거하여, 전극 단자 부위를 미코팅 상태로 유지하는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 보호 코팅층의 두께는 0.01 내지 0.10 mm 인 것을 특징으로 하는 전지셀.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 보호 코팅층은 압축 공기로 구동하는 에어 스프레이 건(air spray gun)을 사용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 보호 코팅층은 폴리싱(polishing)에 의해 미세 스크레치(micro scratch)가 형성된 전지케이스 표면에 도포되는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 보호 코팅층은 가시광선 파장 영역의 색상을 발현하도록 알루미늄 페이스트(Al-paste) 및/또는 펄(pearl)을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 가시광선 파장 영역은 400 내지 750 nm인 것을 특징으로 하는 전지셀.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 보호 코팅층의 색상은 검정색 또는 회색인 것을 특징으로 하는 전지셀.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 리튬 이차전지 셀인 것을 특징으로 하는 전지셀.
  15. 제 1 항에 따른 전지셀이 팩 케이스에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  16. 제 15 항에 따른 전지팩을 전원으로 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 디바이스.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 모바일 디바이스는 휴대폰, 노트북 컴퓨터, 넷북, 태플릿 PC 또는 스마트 패드인 것을 특징으로 하는 모바일 디바이스.
KR20120105654A 2012-09-24 2012-09-24 스프레이 페인트로 도포된 전지셀 KR101510076B1 (ko)

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