KR20170059738A - 이차전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는 전류를 충전 및 방전하는 전극조립체 및 상기 전극조립체를 수용하고, 테두리에 접합부가 형성된 파우치 케이스를 포함하되, 상기 접합부는, 상기 파우치 케이스를 가압하여 접합시키며 각각의 중앙에 비압착부가 형성된 복수개의 가압부를 포함할 수 있다.

Description

이차전지{REACHARGEABLE BATTERY}
본 발명은 이차전지에 관한 것이다.
이차 전지(rechargeable battery)는 일차 전지와 달리 충전 및 방전을 반복적으로 수행하는 전지이다. 이차 전지는 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같이 휴대가 가능한 전자기기에 사용되거나, 하이브리드 자동차 및 전기 자동차의 모터 구동용 전원으로 사용될 수 있다.
이차 전지는 양극과 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체를 구비한다. 전극 조립체는 케이스 내에 삽입되어 충전과 방전을 수행하며 케이스는 단자를 구비하여 전류를 공급하거나 공급받는다.
케이스는 금속판 또는 파우치로 이루어질 수 있으며, 파우치 케이스의 경우 금속 필름 사이에 절연층이 개재된 라미네이트 필름 형태로 이루어진다.
박판형 전지의 경우 두께가 매우 작은데, 파우치 케이스의 접합을 위해서 형성된 테두리 접합부의 폭을 박판형 전지의 두께에 맞추어 감소시키면 파우치 케이스 실링 성능이 저하되는 문제가 발생한다.
상기와 같은 기술적 배경을 바탕으로 안출된 것으로, 본 발명은 이차전지의 파우치 케이스의 접합력을 향상시켜 파우치 케이스의 접합부의 폭을 보다 줄일 수 있는 이차전지를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는 전류를 충전 및 방전하는 전극조립체 및 상기 전극조립체를 수용하고, 테두리에 접합부가 형성된 파우치 케이스를 포함하되, 상기 접합부는, 상기 파우치 케이스를 가압하여 접합시키며 각각의 중앙에 비압착부가 형성된 복수개의 가압부를 포함할 수 있다.
상기 복수개의 가압부는, 상기 파우치 케이스의 테두리 경계와 제1 각도로 배열될 수 있다.
상기 복수개의 가압부는, 상기 제1 각도와 교차되는 상기 제2 각도로 배열될 수 있다.
상기 복수개의 가압부는 각각 제1 거리로 이격되어 배열될 수 있다.
상기 제1 거리는 상기 비압착부의 폭 보다 작게 형성될 수 있다.
상기 가압부 외곽은 원형 또는 다각형으로 형성될 수 있다.
상기 비압착부는 원형 또는 다각형으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는, 향상된 파우치 케이스의 접합력에 의해 파우치 케이스 테두리 접합부의 폭을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가압부가 적용되는 이차전지를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 이차전지의 테두리에 형성된 접합부의 가압부를 확대하여 나타낸 확대도이다.
도 3은 도 2에 나타낸 가압부의 제1 변형예를 나타낸 확대도이다.
도 4는 도 2에 나타낸 가압부의 제2 변형예를 나타낸 확대도이다.
도 5는 도 2에 나타낸 가압부의 제3 변형예를 나타낸 확대도이다.
도 6은 도 2에 나타낸 가압부의 제4 변형예를 나타낸 확대도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가압부가 적용되는 이차전지를 나타낸 사시도이다.
도 1을 참고하면, 이차전지는 전류의 충전과 방전을 수행하는 전극조립체(10)및 전극조립체(10)를 수용하는 파우치 케이스(30)를 포함할 수 있다.
전극조립체(10)는 제1 전극과 제2 전극 및 그 사이에 배치되는 세퍼레이터를 포함한다.
제1 전극은 양극일 수 있으며, 양극은 스트립형상의 금속 박판으로 이루어진 양극판과 양극판의 한면 또는 양면에 코팅되는 양극 활물질층을 포함할 수 있다. 양극판은 도전성이 우수한 금속재, 예컨대 알루미늄 박판으로 이루어질 수 있다. 양극 활물질층은 리튬계 산화물에 바인더, 도전재 등이 혼합된 물질로 이루어질 수 있다.
제2 전극은 음극일 수 있으며, 음극은 스트립 현상의 금속 박판으로 이루어진 음극판과 음극판의 한면 또는 양면에 코팅되는 음극 활물질층을 포함할 수 있다. 음극판은 도전성이 우수한 금속재 예를들면, 구리 박판으로 이루어질 수 있다. 음극 활물질층은 탄소재 등의 음극 활물질에 바인더 도전재 등이 혼합된 물질로 이루어질 수 있다.
세퍼레이터는 다공성 소재로 이루어지며, 폴리올레핀, 폴리에틸렌 폴리프로필렌 등으로 이루어질 수 있다.
제1전극의 무지부는 전극조립체의 길이방향 일측 측단에 위치하고, 제2 전극의 무지부는 전극조립체의 양측단에 위치할 수 있다. 제1 전극 무지부에 제1 전극탭(21)이 접합되고, 제2 전극 무지부에 제2 전극탭(22)이 접합된다. 제1 전극탭(21)과 제2 전극탭(22)은 파우치 케이스(30)의 외측으로 돌출되며, 파우치 케이스(30)와의 단락되는 것을 방지하기 위해 제1 전극탭(21)과 제2 전극탭(22)에는 보호 테이프(25)가 감겨질 수 있다.
파우치 케이스(30)는 절연층(미도시)을 포함하는 필름(미도시)으로 이루어질 수 있다. 절연층은 필름 중간에 형성될 수 있다. 파우치 케이스(30)는 수용부(32) 및 접합부(31)를 포함한다.
수용부(32)는 전극조립체(10) 및 전해질(미도시)을 함께 수용할 수 있다. 수용부(32)는 파우치 케이스(30)의 상판(미도시) 또는 하판(미도시) 중 어느 하나에 돌출되어 형성될 수 있다. 수용부(32)의 측면은 접합부(31)와 직각을 이룰 수 있다.
파우치 케이스(30)의 테두리에는 접합부(31)가 형성될 수 있다. 파우치 케이스(30)의 상판과 하판은 접합부(31)에서 압착되어 결합될 수 있다. 접합부(31)에서 상판과 하판은 열융착 될 수 있다. 접합부(31)의 접합력으로 파우치 케이스(30) 수용부(32)에 내장된 전해질의 누액 되는 것을 방지할 수 있다.
도 2는 도 1에 나타낸 이차전지의 테두리에 형성된 접합부의 가압부를 확대하여 나타낸 확대도이다.
도 2를 참조하면, 파우치 케이스(30)의 접합부(31)는 수용부(32)의 주위를 따라 형성될 수 있다. 파우치 케이스(30) 접합부(31)의 접합력이 약하거나 약해질 경우 수용부(32)에 수용된 전해액은 파우치 케이스(30) 밖으로 누액될 수 있다.
접합부(31)에 과도한 물리력이 작용될 경우 파우치 케이스(30) 상판 및 하판을 이루는 필름(미도시) 또는 필름 내부에 형성된 절연층(미도시)이 파손될 수 있다. 이에 따라, 파우치 케이스(30) 밖으로 전해액 누액이 발생될 수도 있다.
파우치 케이스(30)의 접합부(31)에는 가압부(40)가 형성될 수 있다. 가압부(40)에 의해 파우치 케이스(30) 접합부(31)의 접합력은 향상될 수 있다. 특히, 가압부(40)의 외곽은 사각형 또는 원형으로 형성될 수 있다. 가압부(40)로 파우치 케이스(30)의 상판과 하판을 열융착하여 접합할 수 있다.
가압부(40)는 복수개가 형성될 수 있다. 복수개의 가압부(40)는 일정하게 제1 거리(50, 도 3참조)로 이격되어 배열될 수 있다. 가압부(40)의 폭은 0.2mm 로 형성될 수 있다. 제1 거리(50)는 비압착부(42, 도 3 참조)의 폭 보다 작게 형성될 수 있다.
제1 거리(50)는 전체적으로 가압부(40)와 비교할 때 가압부(40) 외곽 폭 의 1/4이하로 형성되는 것이 바람직하다.
가압부(40)는 파우치 케이스(30)의 테두리 경계와 제1 각도로 배열될 수 있다. 또한, 제1 각도와 교차되는 제2 각도로 배열될 수 있다. 즉, 가압부(40)는 파우치 케이스(30)의 테두리 경계와 일정한 각도를 이루는 방향으로 배치될 수 있다. 이때의 제1 각도는 파우치 케이스(30) 테두리 경계와 45°일 수 있다. 따라서, 제1 각도와 교차되는 제2 각도 역시, 파우치 케이스(30) 테두리 경계와 45°로 기울어져 배열될 수 있다.
접합부(31) 내부에 최대한 빽빽하게 가압부(40)를 배치하고, 수용부(32)에 내장된 전해액이 누액되는 것을 방지할 수 있다.
복수개의 가압부(40) 내부 중앙에는 각각 비압착부(42)가 형성될 수 있다. 비압착부(42)는 가압부(40)와 마찬가지로 다각형 또는 원형으로 형성될 수 있다. 가압부(40)는 비압착부(42)로 압착이 되지 않는 부위와 비압착부(42) 주변에 형성되는 압착부(44)를 포함할 수 있다.
가압부(40)의 압착부(44)로 접합부(31)에서 파우치 케이스(30)의 상부와 하부를 열융착하여 접합할 수 있다. 비압착부(42)는 파우치 케이스(30)의 상부와 하부를 접합하지는 않지만 에어캡과 같은 역할로 전해액이 누액되지 않도록 방지할 수 있다.
가압부(40) 내부에서, 사각형으로 형성된 비압착부(42)는 평행하게 배치될 수 있다. 이에 따라, 파우치 케이스(30) 상판 또는 하판의 필름의 두께 차이를 발생할 수 있다.
가압부(40) 내부에서 비압착부(42)는 마치 공기가 주입된 에어캡과 같은 효과를 할 수 있다. 에어캡과 유사한 비압착부(42)는 접합부(31) 전체에 탄성을 발생시킬 수 있고, 접합력이 약해질 때 전해액을 담아놓는 장소 역할을 할 수 있다. 또한, 접합력이 유지될 때, 전해액이 누액되는 경로를 막는 역할을 할 수도 있다.
가압부(40)에 형성된 비압착부(42)의 조합으로 파우치 케이스(30)의 상판과 하판을 접합하여 좁은 접합부(31)에서 최소한으로 압착하여 파우치 케이스(30)를 접합할 수 있다.
도 3은 도 2에 나타낸 가압부의 제1 변형예를 나타낸 확대도이다.
도 3을 참고하면, 가압부(40) 외곽과 비압착부(42)는 다각형으로 형성되고, 가압부(40) 내부에서 비압착부(42)는 가압부(40) 외곽과 다른 방향으로 형성 될 수 있다. 즉, 비압착부(42)는 다각형으로 형성된 가압부(40)의 형상에 구애받지 않고, 가압부(40) 내부에 배치될 수 있다.
비압착부(42)는 가압부(40) 내부에서 가압부(40) 외곽 모서리를 기준으로 약 45°기울어져 형성될 수 있다. 다만, 압착부(44)의 폭을 확보하여 접합력을 유지하기 위해 비압착부(42)는 가압부(40)와 평행할 때 보다 크기가 작아질 수 있다.
파우치 케이스(30)의 접합부에서 가압부(40)가 테두리 경계를 기준으로 45°기울어져 배치될 때, 비압착부(44)는 가압부(40)를 기준으로 45°기울어져 평행하게 배치될 수 있다. 이에 따라 수용부(32) 측면에 접합부(31)가 접히게 될 때 비압착부(44)의 크기가 유지되면서 접힐 수 있다.
상술한 바와 같이, 비압착부(44)는 에어캡과 같은 기능을 갖게 되므로, 수용부(32)의 주위로 탄성을 발생시키고, 전해액이 누액될 때, 전해액을 담을 수 있는 여유 공간을 제공할 수 있으므로 파우치 케이스(30)의 접합력이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.
도 4는 도 2에 나타낸 가압부의 제2 변형예를 나타낸 확대도이다.
도 4를 참고하면, 가압부(40) 외곽은 다각형으로 형성되고, 가압부(40)의 내부에 원형의 비압착부(42)가 형성될 수 있다. 비압착부(42)가 원형으로 형성되는 경우에는 가압부(40) 내부에서 가압부(40)의 모서리에 압착부(44)를 최대한으로 확보할 수 있는 장점이 있다.
가압부(40) 외곽이 사각형으로 형성될 때, 접합부(31) 내에서 가압부(40)은촘촘하게 배열될 수 있다. 따라서, 수용부(32)에 내장된 전해액이 접합력이 약해진 접합부(31) 부위로 누액이 시작 될 경우, 가압부(40)와 비압착부(42)로 인해 형성되는 압착부(44)는 접합부(31)에서 마치 미로와 같이 형성되어 전해액이 누액되는 것을 방지할 수 있다. 특히, 원형으로 형성되는 비압착부(42)는 사각형의 가압부(40) 내부에 형성되는 압착부(44)의 접합력을 보다 향상시킬 수 있다.
도 5는 도 2에 나타낸 가압부의 제3 변형예를 나타낸 확대도이다.
도 5를 참고하면, 가압부(40) 외곽은 원형으로 형성되고 내부에는 다각형으로 형성되는 비압착부(42)가 형성될 수 있다. 가압부(40)가 원형으로 형성될 경우 접합부(31) 내에서 파우치 케이스(30)의 상판과 하판을 용이하게 압착할 수 있다. 또한, 사각형 등과 같은 다각형으로 가압부(40)가 형성될 경우에는 모서리 부분에 응력이 집중되는 단점이 있으나, 가압부(40)의 외곽이 원형으로 형성될 경우 원호를 따라 응력이 고르게 분포될 수 있다. 따라서, 외곽이 원형으로 형성된 가압부(40)는 응력 집중 현상을 방지할 수 있는 장점이 있다.
도 6은 도 2에 나타낸 가압부의 제4 변형예를 나타낸 확대도이다.
도 6을 참고하면, 가압부(40) 외곽과 비압착부(42)는 원형으로 형성될 수 있다. 원형으로 형성되는 경우에도 파우치 케이스(30)의 테두리 경계와 45°의 각도를 이루면서 가압부(40)는 배치될 수 있다. 외곽이 원형으로 이루어진 경우 가압부(40)의 사이즈를 보다 작게하여 촘촘하게 배치할 수 있는 장점이 있다. 가압부(40) 내부에 형성되는 비압착부(42)는 에어캡과 같은 기능으로 파우치 케이스(30)를 밀폐하며, 가압부(40)가 많을수록 이러한 효과는 커질 수 있다.
복수개의 가압부(40)는 열(row)을 이루어 배치될 수 있으며, 선행 열은 후행 열과 평행할 수 있다. 이때, 평행하다는 것은 복수개의 가압부(40)의 열(row)뿐 아니라 행(column)도 일정하게 배치된다는 것을 의미한다. 따라서, 행과 열을 맞추어 복수개의 가압부(40)가 배치될 수 있으며, 이 경우, 인접한 4개의 가압부(40) 사이에는 압착 되지 않은 부분이 발생되며, 이는 가압부(40)가 다각형으로 형성될 때 인접한 4개의 가압부(40) 사이에 발생되는 압착 되지 않는 부분보다 크게 형성될 수 있다.
발명을 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.
100: 이차전지 10: 전극조립체
21: 제1 전극탭 22: 제2 전극탭
25: 보호 테이프 30: 파우치 케이스
31: 접합부 32: 수용부
40: 가압부 42: 비압착부
44: 압착부 50: 이격거리

Claims (7)

  1. 전류를 충전 및 방전하는 전극조립체; 및
    상기 전극조립체를 수용하고, 테두리에 접합부가 형성된 파우치 케이스를 포함하되,
    상기 접합부는,
    상기 파우치 케이스를 가압하여 접합시키며 각각의 중앙에 비압착부가 형성된 복수개의 가압부를 포함하는 이차전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수개의 가압부는,
    상기 파우치 케이스의 테두리 경계와 제1 각도로 배열되는 이차전지.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수개의 가압부는,
    상기 제1 각도와 교차되는 상기 제2 각도로 배열되는 이차전지.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수개의 가압부는 각각 제1 거리로 이격되어 배열되는 이차전지.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 거리는 상기 비압착부의 폭 보다 작게 형성되는 이차전지.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 가압부 외곽은 원형 또는 다각형으로 형성되는 이차전지.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 비압착부는 원형 또는 다각형으로 형성되는 이차전지.
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