KR20160107973A - 이차 전지 - Google Patents
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Abstract
이차 전지가 개시된다. 이차 전지는, 제1 전극과 제2 전극을 구비하는 전극 조립체와, 전극 조립체와 전기적으로 연결되는 전극 단자와, 전극 조립체를 수납하는 케이스와, 케이스의 개구부에 설치되어 케이스를 밀폐하며 벤트홀이 형성된 캡 플레이트를 포함하고, 캡 플레이트와 케이스의 개구부의 사이 부분에는 형광 코팅부가 도포된다. 여기서 형광 코팅부는, 캡 플레이트의 측면과 케이스의 개구부의 내벽면 중의 적어도 어느 하나에 도포될 수 있다.
Description
본 발명은 전해액이 유출되는 것을 확인하는 것이 가능한 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지(rechargeable battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 저용량의 이차 전지는 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같이 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 대용량 전지는 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.
대표적인 이차 전지에는 니켈 카드뮴(Ni Cd)전지와 니켈 수소(Ni MH)전지 및 리튬(Li) 전지와 리튬 이온(Li ion) 이차 전지 등이 있다. 특히, 리튬 이온 이차 전지는 휴대용 전자 장비 전원으로 많이 사용되고 있는 니켈 카드뮴 전지나, 니켈 수소 전지보다 작동 전압이 약 3배나 높다. 또한, 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 측면에서 널리 사용되고 있다.
이차 전지는 주로 양극 활물질로 리튬계 산화물, 음극 활물질로는 탄소재를 사용하고 있다. 일반적으로는, 전해질의 종류에 따라 액체 전해질 전지와, 고분자 전해질 전지로 분류되며, 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬 이온 전지라 하고, 고분자 전해질을 사용하는 전지를 리튬 폴리머 전지라고 한다.
이러한 이차 전지는 외부 충격이 전달되는 경우, 케이스와 캡 플레이트의 사이 부분에서 크랙(crack)이 발생하여, 이차 전지의 내부에서 전해액이 유출된다. 이러한 전해액은 사용자가 면밀하게 확인하지 않은 상태에서, 유출 여부의 신속한 확인이 어려운 문제점이 있다.
본 발명의 일 실시예는 전해액이 유출되는 상태를 신속하고 정확하게 확인하는 것이 가능한 이차 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예는, 제1 전극과 제2 전극을 구비하는 전극 조립체와, 전극 조립체와 전기적으로 연결되는 전극 단자와, 전극 조립체를 수납하는 케이스와, 케이스의 개구부에 설치되어 케이스를 밀폐하며 벤트홀이 형성된 캡 플레이트를 포함하고, 캡 플레이트와 케이스의 개구부의 사이 부분에는 형광 코팅부가 도포된다.
형광 코팅부는, 캡 플레이트의 측면과 케이스의 개구부의 내벽면 중의 적어도 어느 하나에 도포될 수 있다.
형광 코팅부는, 케이스의 개구부의 내벽면의 둘레를 따라 도포되는 제1 코팅부와, 제1 코팅부와 대면하는 위치에서 캡 플레이트의 측면에 도포되는 제2 코팅부를 포함할 수 있다.
제2 코팅부는, 캡 플레이트의 가장자리의 두께에 대해 40% 이하의 두께로 가장자리의 하부 둘레를 따라 형성될 수 있다.
제1 코팅부는, 케이스의 내벽면의 상단에서 캡 플레이트의 가장자리의 폭과 동일한 길이의 폭으로 도포될 수 있다.
캡 플레이트의 가장자리는 형광 코팅부가 도포되는 테이퍼면이 형성될 수 있다.
형광 코팅부는 테이퍼면의 전체 폭의 40% 이하 부분에서 테이퍼면에 도포될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 이차 전지의 케이스와 캡 플레이트의 사이 부분에 형광 물질을 포함하는 형광 코팅부가 도포된다. 따라서, 이차 전지의 내부 이상 발생에 의해 전해액이 케이스의 외부로 유출되는 경우, 전해액에 형광 코팅부의 일부분이 용해된 상태로 함께 배출되어 전해액의 유출된 상태를 용이하게 확인하는 것이 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 이차 전지의 전해액의 유출 상태를 시각적으로 신속하게 확인하는 것이 가능하여, 전해액의 유출에 따른 추가적인 손상이 발생되는 것을 방지하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 이차 전지의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 잘라서 본 단면도이다.
도 3은 도 1의 케이스에 제1 코팅부가 도포된 상태를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 도 1의 캡 플레이트의 측면에 제2 코팅부가 도포된 상태를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차 전지를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 6은 도 5의 케이스에 제1 코팅부가 도포된 상태를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 7은 도 5의 캡 플레이트의 측면에 제2 코팅부가 도포된 상태를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 이차 전지의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 잘라서 본 단면도이다.
도 3은 도 1의 케이스에 제1 코팅부가 도포된 상태를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 도 1의 캡 플레이트의 측면에 제2 코팅부가 도포된 상태를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차 전지를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 6은 도 5의 케이스에 제1 코팅부가 도포된 상태를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 7은 도 5의 캡 플레이트의 측면에 제2 코팅부가 도포된 상태를 개략적으로 도시한 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 이차 전지의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 잘라서 본 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지(100)는, 제1 전극(11)과 제2 전극(12)을 구비하는 전극 조립체(10)와, 전극 조립체(10)와 전기적으로 연결되는 전극 단자(21, 22)와, 전극 조립체(10)를 수납하는 케이스(15)와, 케이스(15)의 개구부에 설치되어 케이스(15)를 밀폐하며 벤트홀(24)이 형성된 캡 플레이트(20)와, 캡 플레이트(20)와 개구부의 사이 부분에 도포되는 형광 코팅부(30)를 포함한다.
예를 들면, 전극 조립체(10)는 절연체인 세퍼레이터(13)의 양면에 제1 전극(이하, "음극"이라 한다)(11)과 제2 전극(이하, "양극"이라 한다)(12)을 배치하고, 음극(11), 세퍼레이터(13) 및 양극(12)을 젤리롤 상태로 귄취하여 형성된다.
음극(11) 및 양극(12)은, 각각 금속판의 집전체에 활물질을 도포한 코팅부(11a, 12a), 및 활물질을 도포하지 않아서 노출된 집전체로 형성되는 무지부(11b, 12b)를 포함한다.
예를 들면, 케이스(15)는 내부에 전극 조립체(10)와 전해액을 수용하는 공간을 설정하도록 대략 직육면체로 이루어지며, 외부와 내부 공간을 연결하는 개구를 직육면체의 일면에 형성한다. 개구는 전극 조립체(10)를 케이스(15)의 내부로 삽입할 수 있게 한다.
캡 플레이트(20)는 케이스(15)의 개구에 설치됨으로써 케이스(15)를 밀폐한다. 예를 들면, 케이스(15)와 캡 플레이트(20)는 알루미늄으로 형성되어 서로 용접될 수 있다.
또한, 캡 플레이트(20)는 전해액 주입구(29)와 벤트 홀(24) 및 단자홀(H1, H2)을 구비한다. 전해액 주입구(29)는 케이스(15)에 캡 플레이트(20)를 결합한 후, 케이스(15)의 내부로 전해액을 주입할 수 있게 한다. 전해액 주입 후, 전해액 주입구(29)는 밀봉 마개(27)로 밀봉된다.
한편, 캡 플레이트와 케이스의 개구부의 사이에는 형광 코팅부(30)가 형성될 수 있다.
도 3은 도 1의 케이스에 제1 코팅부가 도포된 상태를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 4는 도 1의 캡 플레이트의 측면에 제2 코팅부가 도포된 상태를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 형광 코팅부(30)는, 케이스(15)의 개구부(15a)의 내벽면과 캡 플레이트(20)의 가장자리 부분의 측면에 각각 형성될 수 있다. 이와 같이, 형광 코팅부(30)가 케이스(15)의 내벽면과 캡 플레이트(20)의 측면에 각각 형성되는 것은, 전해액이 케이스(15)의 외부로 유출되는 것을 확인하기 위한 것이다. 이에 대해서는 이하에서 보다 구체적으로 설명한다.
형광 코팅부(30)는, 케이스(15)의 개구부(15a)의 내벽면에 도포되는 제1 코팅부(30a)와, 제1 코팅부(30a)와 대면하는 위치에서 캡 플레이트(20)의 측면에 도포되는 제2 코팅부(30b)를 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제1 코팅부(30a)는 케이스(15)의 내벽면에서 개구부(15a)의 상단 부분의 둘레를 따라 도포될 수 있다. 제1 코팅부(30a)는 이차 전지(100)의 내부 전해액과 접촉되면 용해되는 형광 물질을 포함할 수 있다. 이와 같이, 제1 코팅부(30a)는 형광 물질을 포함하여 전해액이 케이스(15)와 캡 플레이트(20)의 사이에서 유출되는 경우, 전해액과 함께 케이스의 외부로 유출될 수 있다. 따라서, 이차 전지(100)의 이상 발생시 전해액이 유출되는 것을 용이하게 확인하는 것이 가능하다. 이러한 제1 코팅부(30a)는 캡 플레이트(20)의 두께와 동일한 폭으로 케이스(15)의 내벽면에 도포될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제2 코팅부(30b)는 캡 플레이트(20)의 가장자리 측면에서 캡 플레이트(20)의 둘레를 따라 도포될 수 있다. 이러한 제2 코팅부(30b)는 제1 코팅부(30a)와 동일 재질로 형성되는 것으로 형광 물질을 포함할 수 있다. 따라서, 제2 코팅부(30b)는 이차 전지(100)의 이상으로 전해액이 케이스(15)의 외부로 유출되는 과정에서 전해액에 일부가 용해된 상태로 함께 케이스(15)의 외부로 유출될 수 있다.
제2 코팅부(30b)는 캡 플레이트(20)의 측면 두께(A)보다 작은 폭(B)으로 캡 플레이트(20)의 둘레를 따라 도포될 수 있다. 이와 같이, 제2 코팅부(30b)가 캡 플레이트(20)의 두께 보다 작은 폭으로 캡 플레이트(20)에 도포되는 것은, 캡 플레이트(20)가 케이스(15)에 용접되는 과정에서 용접 열을 회피하기 위한 것이다.
즉, 제2 코팅부(30b)는 캡 플레이트(20)의 가장자리의 하부 둘레를 따라 용접열을 회피한 상태로 도포될 수 있다. 본 실시예에서 제2 코팅부(30b)는 캡 플레이트(20)의 두께의 40% 이하의 폭으로 캡 플레이트(20)의 측면을 따라 도포될 수 있다.
전술한 바와 같이, 제1 코팅부(30a)와 제2 코팅부(30b)는 이차 전지(100)의 내부에서, 캡 플레이트(20)의 측면과 케이스(15)의 내벽면에서 서로 대면하는 위치에 각각 도포될 수 있다. 따라서, 이차 전지(100)의 내부 이상 발생에 의해 전해액이 케이스(15)의 외부로 유출되는 경우, 제1 코팅부(30a) 또는 제2 코팅부(30b)에 포함된 형광 물질에 의해 전해액이 유출되는 상태를 용이하게 확인하는 것이 가능하다.
한편, 전극 단자(21, 22)는 음극 단자(21) 및 양극 단자(22)로 구성되는 것으로서, 캡 플레이트(20)의 단자홀(H1, H2)에 설치되고 전극 조립체(10)에 전기적으로 연결된다. 즉, 음극 단자(21)는 전극 조립체(10)의 음극(11)에 전기적으로 연결되고, 양극 단자(22)는 전극 조립체(10)의 양극(12)에 전기적으로 연결된다. 따라서, 전극 조립체(10)는 음극 단자(21) 및 양극 단자(22)를 통하여 케이스(15)의 외부로 인출될 수 있다.
전극 단자(21, 22)를 보다 구체적으로 설명하면, 전극 단자(21, 22)는 캡 플레이트(20)의 단자홀(H1, H2)에 설치되어 전극 조립체(10)와 전기적으로 연결되는 리벳 터미널(21a, 22a)을 포함할 수 있다.
리벳 터미널(21a)은 일단은 케이스(15)의 내부에서 전극 조립체(10)에 용접 등에 의해 전기적으로 연결된다. 그리고, 리벳 터미널(21a)의 타단은 단자홀(H1, H2)의 외부로 돌출될 수 있다.
음, 양극 개스킷(36, 37)은 음, 양극 단자(21, 22)의 리벳 터미널(21a, 22a)과 캡 플레이트(20)의 단자홀(H1, H2) 내면 사이에 각각 설치되어, 음, 양극 단자(21, 22)의 리벳 터미널(21a, 22a)과 캡 플레이트(20) 사이를 실링하고 전기적으로 절연한다.
음, 양극 집전 탭(51, 52)은 음, 양극 단자(21, 22)를 전극 조립체(10)의 음, 양극(11, 12)에 각각 전기적으로 연결한다. 즉 음, 양극 집전 탭(51, 52)을 리벳 터미널(21a, 22a)의 하단에 결합하여 하단을 코킹(caulking)함으로써, 음, 양극 집전 탭(51, 52)은 플랜지(21b, 22b)에 지지되면서 리벳 터미널(21a, 22a)의 하단에 연결된다.
하부 절연부재(53, 54)는 음, 양극 집전 탭(51, 52)과 캡 플레이트(20) 사이에 각각 설치되어, 음, 양극 집전 탭(51, 52)과 캡 플레이트(20)를 전기적으로 절연시킨다. 또한 하부 절연부재(53, 54)는 일측으로 캡 플레이트(20)에 결합되고, 다른 일측으로 음, 양극 집전 탭(51, 52)과 리벳 터미널(21a, 22a) 및 플랜지(21b, 22b)를 감싸므로 이들의 연결 구조를 안정시킨다.
음극 단자(21) 측의 상부 절연부재(31)는 음극 단자(21)와 캡 플레이트(20)의 사이를 전기적으로 절연시킨다.
이러한 상부 절연부재(31)는 음극 단자(21)와 캡 플레이트(20) 사이에 개재되고 리벳 터미널(21a)을 관통시킨다. 따라서 상부 절연부재(31)를 리벳 터미널(21a)의 상단에 결합하여 상단을 코킹함으로써, 상부 절연부재(31)는 리벳 터미널(21a)의 상단에 결합될 수 있다.
양극 단자(22) 측의 탑 플레이트(32)는 도전성 부재로 형성되고, 양극 단자(22)와 캡 플레이트(20) 사이에 설치되어, 캡 플레이트(20)를 전기적으로 연결시킨다. 즉, 캡 플레이트(20)는 양극 단자(22)를 통하여 전극 조립체(10)에 전기적으로 연결된 상태를 유지한다.
예를 들면, 탑 플레이트(32)는 양극 단자(22)와 캡 플레이트(20) 사이에 개재되고 리벳 터미널(22a)을 관통시킨다. 따라서 탑 플레이트(32)를 리벳 터미널(22a)의 상단에 결합하여 상단을 코킹함으로써, 탑 플레이트(32)는 리벳 터미널(22a)의 상단에 결합된다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차 전지를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 6은 도 5의 케이스에 제1 코팅부가 도포된 상태를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 7은 도 5의 캡 플레이트의 측면에 제2 코팅부가 도포된 상태를 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 1 내지 도 4와 동일 참조 번호는 동일 기능의 동일 부재를 말한다. 이하에서 동일 참조 번호에 대해서는 그 자세한 설명을 생략한다.
도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차 전지(200)는, 캡 플레이트(120)의 측면에 테이퍼면(121)이 형성된다. 이러한 테이퍼면(121)은 케이스(15)의 개구부(151)에 접한 상태로 용접된다.
여기서, 케이스(15)의 개구부(151)의 내벽면에는 제1 코팅부(130a)가 도포된다. 그리고, 캡 플레이트(120)의 테이퍼면(121)에는 제2 코팅부(130b)가 도포될 수 있다. 따라서, 캡 플레이트(120)가 케이스(15)의 개구부(151)에 용접되는 과정에서, 용접 열이 제1 코팅부(130a) 또는 제2 코팅부(130b)에 전달되는 것을 최소한으로 하는 것이 가능하다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10...전극 조립체 11...음극
11...음극 11b..무지부
12...양극 12b..무지부
15...케이스 20...캡 플레이트
21...음극 단자 21a, 22a..리벳 터미널
22...양극 단자 24...벤트홀
25...벤트 플레이트 27...밀봉 마개
29...전해액 주입구 30...형광 코팅부
30a, 130a..제1 코팅부 30b, 130b..제2 코팅부
51...음극 집전 탭 52...양극 집전 탭
53, 54..하부 절연부재
11...음극 11b..무지부
12...양극 12b..무지부
15...케이스 20...캡 플레이트
21...음극 단자 21a, 22a..리벳 터미널
22...양극 단자 24...벤트홀
25...벤트 플레이트 27...밀봉 마개
29...전해액 주입구 30...형광 코팅부
30a, 130a..제1 코팅부 30b, 130b..제2 코팅부
51...음극 집전 탭 52...양극 집전 탭
53, 54..하부 절연부재
Claims (7)
- 제1 전극과 제2 전극을 구비하는 전극 조립체;
상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되는 전극 단자;
상기 전극 조립체를 수납하는 케이스; 및
상기 케이스의 개구부에 설치되어 상기 케이스를 밀폐하며, 벤트홀이 형성된 캡 플레이트;
를 포함하고,
상기 캡 플레이트와 상기 케이스의 개구부의 사이 부분에는 형광 코팅부가 도포되는 이차 전지. - 제1항에 있어서,
상기 형광 코팅부는, 상기 캡 플레이트의 측면과 상기 케이스의 상기 개구부의 내벽면 중의 적어도 어느 하나에 도포되는 이차 전지. - 제2항에 있어서,
상기 형광 코팅부는,
상기 케이스의 상기 개구부의 내벽면의 둘레를 따라 도포되는 제1 코팅부; 및
상기 제1 코팅부와 대면하는 위치에서 상기 캡 플레이트의 측면에 도포되는 제2 코팅부;
를 포함하는 이차 전지. - 제3항에 있어서,
상기 제2 코팅부는, 상기 캡 플레이트의 가장자리의 두께에 대해 40% 이하의 두께로 상기 가장자리의 하부 둘레를 따라 형성되는 이차 전지. - 제3항에 있어서,
상기 제1 코팅부는, 상기 케이스의 내벽면의 상단에서 상기 캡 플레이트의 가장자리의 폭과 동일한 길이의 폭으로 도포되는 이차 전지. - 제1항에 있어서,
상기 캡 플레이트의 가장자리는 상기 형광 코팅부가 도포되는 테이퍼면이 형성되는 이차 전지. - 제5항에 있어서,
상기 형광 코팅부는 상기 테이퍼면의 전체 폭의 40% 이하 부분에서 상기 테이퍼면에 도포되는 이차 전지.
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