KR20150070672A - 전지셀의 실링부 단부 상에 부가된 전기적 절연성 물질의 도포 검사방법 - Google Patents

전지셀의 실링부 단부 상에 부가된 전기적 절연성 물질의 도포 검사방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전지셀의 실링부 단부 상에 부가된 전기적 절연성 물질의 도포 검사방법에 관한 것으로, 상세하게는, 시각적 방식 또는 전기적 방식에 의해, 전지셀의 실링부 단부에서 전기적 절연성 물질의 도포 상태를 검사하는 것을 특징으로 하는 전기적 절연성 물질의 도포 검사방법에 관한 것이다.

Description

전지셀의 실링부 단부 상에 부가된 전기적 절연성 물질의 도포 검사방법 {Method of Inspecting Electrical Insulating Material Coating on End of Sealing Part}
본 발명은 전지셀의 실링부 단부 상에 부가된 전기적 절연성 물질의 도포 검사방법에 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 있고, 전극리드(60, 70)의 상하면 일부에는 전지케이스(20)와의 밀봉도를 높이고 동시에 전기적 절연상태를 확보하기 위하여 절연필름(80)이 부착되어 있다.
이러한 파우치형 전지는 전극조립체를 라미네이트 시트에 수납하고 전해액을 주입하여 열융착 등으로 밀봉하는 단계에서, 열융착 부위(실링부)가 전해액 주입과정에서의 오염과 라미네이트 시트의 최내측 수지층에서의 과다한 용융 현상 및/또는 가압으로 인한 내측 수지층의 외부로의 돌출로 인하여, 열융착을 행한 이후에도 완전한 실링 상태를 유지하기 어려워 수분의 침투가 용이하고 전해액의 누액 가능성이 존재하는 문제점이 있다.
또한, 파우치형 전지는 전지케이스인 라미네이트 시트의 단부에서 금속층이 노출됨으로 인해 절연 파괴 현상이 초래될 수 있다.
이와 관련하여, 종래의 기술들은 열융착부 외각에 PET 라벨(label) 및 테이프를 이용하여 절연을 시도하는 전지를 개시하고 있다. 그러나, PET 라벨 및 테이프를 이용하여 열융착부 외각을 절연하는 방법은 작업자에 의해 일일이 파우치 전지에 접착해야 하는 작업의 번거로움이 발생되며, 작업자에 따른 작업 산포로 인해 접착 위치 및 접착 강도 등이 불균일할 수 있고, 라벨 및 테이프의 벗겨짐 현상이 나타타거나 기포 또는 주름 등의 불량이 발생하는 문제점이 있다.
이에, 최근에는 열융착부 외곽에 밀폐보조제를 도포함으로써 밀봉성을 향상시킨 파우치형 전지를 개시하고 있다. 그러나, 얇은 수직 단면상의 열융착부 외곽에 소정의 점도와 유동성을 가진 밀폐보조제를 도포하는 작업이 용이하지 않으며, 도포 후, 경화시키는 과정에서 밀폐보조제가 하단으로 흘러내리는 등의 문제가 종종 있어, 파우치형 전지케이스인 라미네이트 시트의 단부에서 금속층이 완벽히 절연되지 못하고 노출됨으로 인해 절연성이 파괴되는 문제가 있다.
따라서, 이러한 밀폐보조재의 도포 이후에 완벽한 밀봉 및 절연이 이루어졌는지 여부를 검사하여, 파우치형 전지에서 열융착부의 밀봉성을 향상시키고 절연 파괴로 인해 금속층이 파우치 내외부의 전도성 물질과 단락되는 것을 방지할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 시각적 방식 또는 전기적 방식에 의해 제조된 전지셀의 실링부 단부에 도포된 전기적 절연성 물질의 도포 상태를 용이하게 검사할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기적 절연성 물질의 도포 검사방법은, 시각적 방식 또는 전기적 방식에 의해, 전지셀의 실링부 단부에서 전기적 절연성 물질의 도포 상태를 검사하는 것을 특징으로 한다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 시각적 방식은, 감광 물질이 첨가된 전기적 절연성 물질을 전지셀의 실링부 단부에 도포하고, 상기 전지셀을 감광기에 통과시켜 감광 부위의 위치 및 연속성을 확인함으로써 도포의 양부(良否)를 결정하는 것일 수 있다.
이때, 상기 감광 물질은 자외선(UV) 감광 물질일 수 있다.
일반적으로, 감광 물질은 감광기 내에서 조사되는 빛에 반응하여 특정 색으로 발현하게 되는 바, 상기 방식에 의하면, UV 감광기에 상기 전기적 절연성 물질이 도포된 전지셀을 통과시킴으로써, 도포 상태를 육안으로 확인할 수 있다.
즉, 상기 감광 물질이 첨가된 전기적 절연성 물질이 도포된 부분은 감광기를 통과하면서 자외선을 흡수, 감광하는 반면, 전기적 절연성 물질이 도포되지 않은 부분은 까맣게 보이므로, 감광 부위의 위치 및 연속성을 육안으로 확인할 수 있다.
이에 따른 전기적 절연성 물질 도포의 양부의 결정은, 상기 감광 부위가 전지셀 실링부의 단부에 위치하고 연속적인 상태인 경우에 적합으로 판단하고, 단부에 위치하지 않거나 또는 비연속적인 상태인 경우에 부적합으로 판단하는 것으로 수행될 수 있다.
또 하나의 구체적인 예에서, 상기 시각적 방식은, 색소가 첨가된 전기적 절연성 물질을 전지셀의 실링부 단부에 도포하고, 상기 전지셀을 육안으로 관찰하여 색상 발현 부위의 위치 및 연속성을 확인함으로써 도포의 양부(良否)를 결정하는 것일 수 있다.
이때, 상기 색소는 육안으로 판단하기 용이하게 유색의 물질이면 한정되지 아니하고, 예를 들어, 유색의 염료 및/또는 안료일 수 있다.
이와 같이 상기 색소가 첨가된 전기적 절연성 물질은 육안으로 관찰 가능한 특정한 색을 나타내는 바, 상기 방식에 의하면, 전기적 절연성 물질 도포의 양부의 결정은, 색상 발현 부위가 전지셀 실링부의 단부에 위치하고 연속적인 상태인 경우에 적합으로 판단하고, 단부에 위치하지 않거나 또는 비연속적인 상태인 경우에 부적합으로 판단하는 것으로 수행될 수 있다.
상기와 같이 시각적 방식에 의하면, 전지셀의 실링부 단부에 전기적 절연성 물질이 완벽하게 도포되었는지 여부를 매우 간단하고 용이하게 판별할 수 있을 뿐 아니라, 검사를 위한 고가의 장비 등도 필요하지 않으므로 경제적이다.
한편, 하나의 구체적인 예에서, 상기 전기적 방식은, 전기적 절연성 물질이 도포된 전지셀의 실링부 단부와 전기적 절연성 물질이 미도포된 실링부 단부에 검침기를 접촉시켜 통전 여부를 확인함으로써 도포의 양부(良否)를 결정하는 것일 수 있다.
이때, 상기 전기적 절연성 물질이 미도포된 실링부 단부는, 의도적으로 전기적 절연성 물질을 도포하지 않은 부위를 의미하고, 상기 전기적 절연성 물질이 도포된 전지셀의 실링부 단부는, 전기적 절연성 물질을 도포하고자 의도한 부위를 의미하는 것이고, 실질적으로 도포된 곳, 도포되지 않은 곳을 의미하는 것이 아니다.
예를 들어, 전기적 절연성 물질을 전지셀의 실링부 중 전지셀의 전극단자가 위치하는 실링부에 각각 인접한 양 측면 실링부들에 부가한 경우, 상기 전기적 절연성이 도포된 전지셀의 실링부 단부는 양 측면 실링부들을 의미하고, 전기적 절연성 물질이 미도포된 실링부 단부는 전극단자가 위치하는 실링부 또는 이에 대향되는 실링부를 의미한다.
상기 방식에 의하면, 전기적 절연성 물질이 도포되지 않은 부위끼리는 통전이 이루어지고, 어느 한쪽이라도 전기적 절연성 물질의 도포가 완전히 이루어진 경우에는 통전이 이루어지지 않으므로, 전기적 절연성 물질이 도포되어야 하는 부분에 접촉시킨 검침기를 움직여 통전 여부를 확인함으로써 도포 상태를 확인할 수 있다.
따라서, 이에 따른 전기적 절연성 물질 도포의 양부의 결정은, 상기 검침기에서 통전이 확인되는 경우에 부적합으로 판단하고, 그렇지 않은 경우에 적합으로 판단하는 것으로 수행될 수 있다.
한편, 하나의 구체적인 예에서, 상기 전기적 절연성 물질은, 빛 또는 열에 의한 화학 반응에 의해 가교 결합이 이루어지면서 높은 분자간 결합력을 발휘하는 광 또는 열 경화성 물질일 수 있고, 전지셀의 실링부 단부 상에 도포된 후, 경화 과정을 거쳐 부가될 수 있다.
상기 광 경화성 물질은 구체적으로, 자외선에 의해 가교 결합이 이루어지는 자외선(UV) 경화성 물질일 수 있으며, 구체적으로, 3 내지 20초 범위로 UV가 조사되어 경화될 수 있다.
상기 자외선 경화성 물질은, 예를 들어, 불포화 폴리에스테르계 물질이나, 폴리에스테르 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트, 우레탄 아크릴레이트 등의 폴리아크릴레이트계 물질 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 자외선 경화성 물질은, 친수성 기(hydrophilic function group)를 가진 물질일 수 있고, 이 경우, 전지 내부로 유입되는 수분을 포집하여, 전지케이스의 밀봉성을 높임과 동시에 수분의 침투를 억제할 수 있다.
자외선 경화성 물질은, 또한, 소정의 점도를 가진 올리고머, 또는 저분자량의 중합체의 형태로 부가된 후 UV로 경화되는 것일 수도 있다. 이때, 상기 점도는, 상세하게는 18,000 mPa·s 내지 35,000 mPa·s일 수 있고, 더욱 상세하게는, 24,000 mPa·s 내지 29,000 mPa·s일 수 있다.
일반적인 자외선 경화성 물질은 단량체(monomer)와 중간체(oligomer)로 이루어져 있는 점도가 낮은 액체 상태의 물질이나, 상기 물질은 상기 범위의 점도를 가진 올리고머, 또는 저분자량의 중합체 형태로 해당 부위에 주입되므로, 도포가 용이하고 도포 후에도 유동이 거의 없어 최적의 밀봉성 향상 효과를 얻을 수 있다.
경우에 따라서는, 상기 자외선 경화성 물질이 단량체로서 소정의 증점제가 첨가된 상태에서 해당 부위에 부가될 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 단량체(monomer)로 이루어진 자외선 경화성 물질은 점도가 낮은 액체 상태의 물질이다. 따라서, 이러한 물질의 점도를 증가시켜 줄 수 있는 카복시메틸셀룰로오스(carboxymethyl cellulose), 하이드록시에틸셀룰로오스(Hydroxyethyl cellulose), 폴리비닐알콜(Polyvinyl Alcohol), 폴리비닐아세테이트(Polyvinylacrylate) 등과 같은 증점제를 첨가하여 해당 부위에 도포함으로써, 도포가 용이해지고, 밀봉성이 향상된 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 검사 방법을 적절히 수행하기 위한, 또는 상기 검사 방법을 거친 전지셀을 제공한다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전지셀은, 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막을 포함하는 전극조립체가 전지케이스의 수납부에 내장되어 있고, 수납부의 외주면에는 열융착에 의한 실링부들이 형성되어 있으며, 상기 실링부들 중에서 적어도 하나의 실링부의 단부에는 감광 물질이 첨가된 전기적 절연성 물질이 도포되어 있는 구조일 수 있다.
또 하나의 구체적인 예에서, 상기 전지셀은, 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막을 포함하는 전극조립체가 전지케이스의 수납부에 내장되어 있고, 수납부의 외주면에는 열융착에 의한 실링부들이 형성되어 있으며, 상기 실링부들 중에서 적어도 하나의 실링부의 단부에는 색소가 첨가된 전기적 절연성 물질이 도포되어 있는 구조일 수 있다.
여기서, 상기 전기적 절연성 물질의 도포 위치는, 한정되지 아니하나, 상세하게는 전지셀의 실링부 중에서 전지셀의 전극단자가 위치하는 실링부에 각각 인접한 양 측변 실링부들에 부가되어 있을 수 있고, 상기 양 측면 실링부들은 전지케이스의 수납부 방향으로 상향 절곡되어 있을 수 있다. 이때, 상기 전기적 절연성 물질은 절곡된 실링부의 단부를 도포하는 구조로 부가되어 있을 수 있다.
이와 같이 실링부들을 상향 절곡한 상태에서 절곡된 실링부 단부에 전기적 절연성 물질을 도포하는 경우에는, 전지케이스의 수납부와 절곡 실링부 사이에서 받침 역할을 해주므로 절곡하지 않은 상태에서보다 흘러내림 현상을 효과적으로 방지할 수 있고, 더욱 안정적으로 도포할 수 있다.
상기 전극조립체는 다수의 전극 탭들을 연결하여 양극과 음극을 구성하는 구조라면 특별히 한정되는 것은 아니며, 상세하게는 폴딩형 구조, 스택형 구조와 스택/폴딩형 구조를 들 수 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.
한편, 본 발명에 따른 전지셀은, 구성상으로, 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트, 예를 들어, 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 파우치형 이차전지에 바람직하게 적용될 수 있고, 종류에 있어서는, 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, 상기 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 30 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 30 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 선택적으로 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 비수 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 제공하며, 상기 전지팩을 전원으로 사용하는 디바이스를 제공한다.
상기 디바이스의 구체적인 예로는 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 태블릿 PC, 스마트 패드 또는 넷북 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전기적 절연성 물질의 도포 검사방법은, 시각적 방식 또는 전기적 방식에 의해 이루어짐으로써, 전기적 절연성 물질의 도포 양부를 간단하고 용이하게 검사할 수 있을 뿐 아니라, 이러한 검사 방법을 통해 전지의 밀봉력 불량 및 전지케이스의 금속층이 노출됨으로써 유발되는 절연 파괴 현상의 문제점을 미연에 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 파우치형 전지의 일반적인 구조에 대한 분해 사시도이다;
도 2는 전기적 절연성 물질이 전지셀의 실링부 단부에 도포되는 과정을 나타낸 모식도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 시각적 방식에 의한 전기적 절연성 물질의 도포 검사방법이다;
도 4는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 시각적 방식에 의한 전기적 절연성 물질의 도포 검사방법이다;
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전기적 방식에 의한 전기적 절연성 물질의 도포 검사방법이다.
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 2에는 전지셀의 실링부의 금속층이 노출되는 것을 방지하기 위해 양측 실링부들에 전기적 절연성 물질이 도포되는 과정(100)이 모식적으로 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 전지셀(101)은 전지케이스(120)의 수납부(121)에 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체(110)를 포함하고 있고, 전지케이스(120)의 열융착 과정에서 수납부(121)의 외주면 방향으로 형성된 양측 실링부들(123, 124)은 수납부(112)와의 인접부에서 각각 절곡되어 수납부(112)의 측벽(113)에 밀착되어 있다.
이와 같이 제조된 전지셀(101)의 양측 실링부들(123, 124)에는 실링부 내 금속층의 절연을 위해, 전기적 절연성 물질(130)이 단부를 도포하는 구조로 부가된다.
이는, 라미네이트 시트로 이루어진 전지케이스(120)의 최내측 수지층에서의 과다한 용융 현상 및/또는 가압으로 인한 내측 수지층의 외부로의 돌출로 인하여, 열융착을 행한 이후에도 완전한 실링 상태를 유지하기 어려워 수분의 침투가 용이하고 전해액의 누액 가능성이 존재할 뿐만 아니라, 라미네이트 시트의 단부에서 금속층이 노출됨으로 인해 절연 파괴 현상이 초래될 수 있기 때문이다.
따라서, 이러한 전기적 절연성 물질(130)을 도포한 후에는 완벽한 밀봉 및 절연이 이루어졌는지 여부를 검사할 필요가 있다.
도 3 내지 도 5에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전기적 절연성 물질의 도포 검사방법들(200, 300, 400)이 도시되어 있고, 구체적으로, 도 3 및 도 4에는 시각적 방식에 의한 전기적 절연성 물질의 도포 검사방법들(200, 300)이, 도 5에는 전기적 방식에 의한 전기적 절연성 물질의 도포 검사방법들(400)이 각각 도시되어 있다.
한편, 도 3 및 도 5의 전지셀들(201, 401)은 사시도로 도시되어 있어, 반대편 측면 실링부에 도포된 전기적 절연성 물질이 보이지 않으나, 양 측면 실링부들에 전기적 절연성 물질이 부가된 형태이다.
먼저 도 3을 참조하면, 하나의 시각적 검사방법(200)은, 먼저, 감광 물질이 첨가된 전기적 절연성 물질(230)을 전지셀(201)의 실링부 단부에 도포하고, 전지셀(201)을 감광기(210)에 통과시켜 빛(220)을 조사함으로써 감광 부위의 위치 및 연속성을 확인함으로써 이루어진다.
감광 물질은 감광기 내에서 조사되는 빛에 반응하여 특정 색으로 발현하게 되는 바, 이와 같이 감광기(210)에 상기 감광 물질이 첨가된 전기적 절연성 물질(230)이 도포된 전지셀(201)을 통과시키는 경우, 도 3과 같이 전기적 절연성 물질(230)이 도포된 부분만 빛(220)을 흡수, 감광하므로, 육안으로 감광 부위의 위치 및 연속성을 확인할 수 있다.
이에 따른 전기적 절연성 물질(230) 도포의 양부는, 상기 감광 부위가 전지셀(201) 실링부의 단부에 위치하고 연속적인 상태인 경우에 적합으로 판단하고, 단부에 위치하지 않거나 또는 비연속적인 상태인 경우에 부적합으로 판단한다.
도 4를 참조하면, 또 하나의 시각적 검사방법(300)은, 색소가 첨가된 전기적 절연성 물질(330, 330’)을 전지셀(301, 301’)의 실링부 단부에 도포하고, 상기 전지셀(300, 301’)을 육안으로 관찰하여 색상 발현 부위의 위치 및 연속성을 확인함으로써 이루어진다.
이때, 상기 색소는 육안으로 판단하기 용이하게 도 4에서와 같이, 유색의 물질로 특정한 색을 나타내는 바, 이에 따른 전기적 절연성 물질(330, 330’) 도포의 양부는, 색상 발현 부위가 전지셀(301, 301’) 실링부의 단부에 위치하고 연속적인 상태인 경우에 적합으로 판단하고, 단부에 위치하지 않거나 또는 비연속적인 상태인 경우에 부적합으로 판단한다.
도 3 및 도 4와 같이 시각적 방식에 의하면, 전지셀 실링부 단부에 전기적 절연성 물질이 완벽하게 도포되었는지 여부를 매우 간단하고 용이하게 판별할 수 있을 뿐 아니라, 검사를 위한 고가의 장비 등도 필요하지 않으므로 경제적이다.
다음으로, 도 5를 참조하면, 하나의 전기적 검사방법(400)은, 제 1 검침기(421)를 전기적 절연성 물질(430)이 도포된 하는 전지셀(401)의 양 측면 실링부 단부에 접촉시키고, 제 2 검침기(422)를 전기적 절연성 물질(430)이 미도포된 전극단자가 위치하는 실링부 단부에 접촉시켜 측정 장치(420)을 통해 통전 여부를 확인함으로써 이루어진다.
이때, 전기적 절연성 물질(430)이 도포된 실링부 단부는 양 측면 실링부 단부에, 전기적 전기적 절연성 물질(430)이 미도포된 실링부 단부는 전극단자가 위치하는 실링부 단부에 한정되는 것은 아니다.
이에 따른 전기적 절연성 물질(430) 도포의 양부는, 전기적 절연성 물질(430)이 도포되지 않은 부위끼리는 통전이 이루어지고, 어느 한쪽이라도 전기적 절연성 물질(430)의 도포가 완전히 이루어진 경우에는 통전이 이루어지지 않으므로, 전기적 절연성 물질(430)이 도포되어야 하는 부분에 접촉시킨 제 1 검침기(421)를 움직여 각 부분에서의 통전 여부를 확인함으로써, 상기 검침기에서 통전이 확인되는 경우에 부적합으로 판단하고, 그렇지 않은 경우에 적합으로 판단한다.
이와 같이, 본 발명에 따르면, 시각적 방식 또는 전기적 방식에 의해 전기적 절연성 물질의 도포 양부를 간단하고 용이하게 검사할 수 있을 뿐 아니라, 이러한 검사 방법을 통해 전지의 밀봉력 불량 및 전지케이스의 금속층이 노출됨으로써 유발되는 절연 파괴 현상의 문제점을 미연에 방지할 수 있다.
본 발명이 속한 분양에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (20)

  1. 시각적 방식 또는 전기적 방식에 의해, 전지셀의 실링부 단부에서 전기적 절연성 물질의 도포 상태를 검사하는 것을 특징으로 하는 전기적 절연성 물질의 도포 검사방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 시각적 방식은,
    감광 물질이 첨가된 전기적 절연성 물질이 전지셀의 실링부 단부에 도포되어 있고, 상기 전지셀을 감광기에 통과시켜 감광 부위의 위치 및 연속성을 확인하여 도포의 양부(良否)를 결정하는 것을 특징으로 하는 전기적 절연성 물질의 도포 검사방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 감광 물질은 자외선(UV) 감광 물질인 것을 특징으로 하는 전기적 절연성 물질의 도포 검사방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 감광 부위가 전지셀 실링부의 단부에 위치하고 연속적인 상태인 경우에 적합으로 판단하고, 단부에 위치하지 않거나 또는 비연속적인 상태인 경우에 부적합으로 판단하는 것을 특징으로 하는 전기적 절연성 물질의 도포 검사방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 시각적 방식은,
    색소가 첨가된 전기적 절연성 물질이 전지셀의 실링부 단부에 도포되어 있고, 상기 전지셀을 육안으로 관찰하여 색상 발현 부위의 위치 및 연속성을 확인함으로써 도포의 양부(良否)를 결정하는 것을 특징으로 하는 전기적 절연성 물질의 도포 검사방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 색소는 유색의 염료 및/또는 안료인 것을 특징으로 하는 전기적 절연성 물질의 도포 검사방법.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 색상 발현 부위가 전지셀 실링부의 단부에 위치하고 연속적인 상태인 경우에 적합으로 판단하고, 단부에 위치하지 않거나 또는 비연속적인 상태인 경우에 부적합으로 판단하는 것을 특징으로 하는 전기적 절연성 물질의 도포 검사방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 전기적 방식은,
    전기적 절연성 물질이 도포된 전지셀의 실링부 단부와 전기적 절연성 물질이 미도포된 실링부 단부에 검침기를 접촉시켜 통전 여부를 확인함으로써 도포의 양부(良否)를 결정하는 것을 특징으로 하는 전기적 절연성 물질의 도포 검사방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 검침기에서 통전이 확인되는 경우에 부적합으로 판단하고, 그렇지 않은 경우에 적합으로 판단하는 것을 특징으로 하는 전기적 절연성 물질의 도포 검사방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 전기적 절연성 물질은 광 또는 열 경화성 물질이고, 전지셀의 실링부 단부 상에 도포된 후 경화 과정을 거쳐 부가되는 것을 특징으로 하는 전기적 절연성 물질의 도포 검사방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 광 경화성 물질은 자외선(UV) 경화성 물질이며, 자외선(UV)을 조사하여 경화되는 것을 특징으로 하는 전기적 절연성 물질의 도포 검사방법.
  12. 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막을 포함하는 전극조립체가 전지케이스의 수납부에 내장되어 있고, 수납부의 외주면에는 열융착에 의한 실링부들이 형성되어 있으며, 상기 실링부들 중에서 적어도 하나의 실링부의 단부에는 감광 물질이 첨가된 전기적 절연성 물질이 도포되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 전기적 절연성 물질은 전지셀의 실링부 중에서 전지셀의 전극단자가 위치하는 실링부에 각각 인접한 양 측면 실링부들에 부가되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 양 측면 실링부들은 전지케이스의 수납부 방향으로 상향 절곡되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  15. 제 14 항에 있어서, 전기적 절연성 물질은 절곡된 실링부의 단부를 도포하는 구조로 부가되어 있는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  16. 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막을 포함하는 전극조립체가 전지케이스의 수납부에 내장되어 있고, 수납부의 외주면에는 열융착에 의한 실링부들이 형성되어 있으며, 상기 실링부들 중에서 적어도 하나의 실링부의 단부에는 색소가 첨가된 전기적 절연성 물질이 도포되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  17. 제 12 항 또는 제 16 항에 있어서, 상기 전지셀은 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 전지셀.
  18. 제 12 항 또는 제 16 항에 따른 전지셀을 하나 이상 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  19. 제 18 항에 따른 전지팩을 전원으로 사용하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 디바이스는 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 태블릿 PC, 스마트 패드, 넷북, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 또는 전력저장 장치인 것을 특징으로 하는 디바이스.
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