KR20180031962A - 이차전지 - Google Patents

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KR20180031962A
KR20180031962A KR1020160120492A KR20160120492A KR20180031962A KR 20180031962 A KR20180031962 A KR 20180031962A KR 1020160120492 A KR1020160120492 A KR 1020160120492A KR 20160120492 A KR20160120492 A KR 20160120492A KR 20180031962 A KR20180031962 A KR 20180031962A
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Abstract

본 발명은 이차전지에 관한 것으로, 본 발명에 따른 이차전지는, 전극과 분리막이 교대로 적층되어 권취된 전극 조립체와, 상기 전극 조립체의 풀림을 방지하도록 상기 전극 조립체의 외면에 부착되는 고정 테이프 및 상기 전극 조립체 및 상기 고정 테이프가 수용되는 전지 케이스를 포함하고, 상기 고정 테이프는 전해액 함침 시 팽창되고, 팽창된 상태에서는 충격을 흡수하는 소재를 포함하여 상기 전극 조립체에 가해지는 충격을 완충한다.

Description

이차전지{RECHARGEABLE BATTERY}
본 발명은 이차전지에 관한 것이다.
이차 전지는 일차 전지와는 달리 재충전이 가능하고, 또 소형 및 대용량화 가능성으로 인해 근래에 많이 연구 개발되고 있다. 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차 전지의 수요가 급격하게 증가하고 있다.
이차 전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 코인형 전지, 원통형 전지, 각형 전지, 및 파우치형 전지로 분류된다. 이차 전지에서 전지 케이스 내부에 장착되는 전극 조립체는 전극 및 분리막의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자이다.
전극 조립체는 활물질이 도포된 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재(介在)하여 권취한 젤리 롤(Jelly-roll)형, 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형, 및 스택형의 단위 셀들을 긴 길이의 분리 필름으로 권취한 스택/폴딩형으로 대략 분류할 수 있다. 이중 젤리 롤형 전극 조립체는 제조가 용이하면서도 중량당 에너지 밀도가 높은 장점을 가지고 있어 널리 사용되고 있다.
한국 공개특허 제 10-2016-0010121호
본 발명의 하나의 관점은 권취형 전극 조립체의 풀림을 방지하고, 충격을 흡수 할 수 있는 이차전지를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 이차전지는, 전극과 분리막이 교대로 적층되어 권취된 전극 조립체와, 상기 전극 조립체의 풀림을 방지하도록 상기 전극 조립체의 외면에 부착되는 고정 테이프 및 상기 전극 조립체 및 상기 고정 테이프가 수용되는 전지 케이스를 포함하고, 상기 고정 테이프는 전해액 함침 시 팽창되고, 팽창된 상태에서는 충격을 흡수하는 소재를 포함하여 상기 전극 조립체에 가해지는 충격을 완충할 수 있다.
본 발명에 따르면, 고정 테이프가 전극 조립체의 풀림을 방지하도록 부착되고, 충격을 흡수하는 소재를 포함하여 전극 조립체에 가해지는 충격을 완충할 수 있다.
특히, 고정 테이프가 열가소성 폴리우레탄을 포함하여, 전해액 함침 시 팽창되고, 팽창된 상태에서 충격을 흡수함으로써 전극 조립체에 가해지는 충격을 보다 효과적으로 완충할 수 있다.
또한, 전지 케이스의 내주면에 완충부재가 더 구비되어 전극 조립체에 가해지는 충격을 이중으로 완충시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 분리 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지에서 전지 케이스의 일부를 절개하여 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2에서 A-A'를 따라 절개한 부분 중 일부를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 분리 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지에서 전지 케이스의 일부를 절개하여 나타낸 사시도이다.
도 6은 도 5에서 B-B'를 따라 절개한 부분 중 일부를 나타낸 단면도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 분리 사시도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(100)는 전극 조립체(110)와, 전극 조립체(110)에 부착되는 고정 테이프(130)와, 전극 조립체(110) 및 고정 테이프(130)를 수용하는 전지 케이스(120)를 포함한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(100)는 전지 케이스(120)에 구비되는 완충부재(140)를 더 포함할 수 있다.
이하에서, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예인 이차전지에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.
전극 조립체(110)는 충방전이 가능한 발전소자로서, 전극(113)과 분리막(114)이 결집되어 교대로 적층된 구조를 형성한다. 여기서, 전극 조립체(110)는 권취된 형태를 가질 수 있다.
전극(130)은 양극 시트(111)와 음극 시트(112)를 포함할 수 있다. 그리고, 분리막(114)은 양극 시트(111)와 음극 시트(112)를 분리하여 전기적으로 절연시킨다. 여기서, 양극 시트(111)와 음극 시트(112)는 분리막(114)과 함께 권취되어 젤리 롤(Jelly roll) 형으로 형성될 수 있다. 이때, 전극 조립체(110)는 원형 또는 타원형 형태로 권취될 수 있다.
분리막(114)은 절연 재질로 이루어져 양극 시트(111) 및 음극 시트(112)와 교대로 적층된다. 여기서, 분리막(114)은 양극 시트(111) 및 음극 시트(112) 사이와, 양극 시트(111) 및 음극 시트(112)의 외측면에 위치될 수 있다. 이때, 분리막(114)은 전극 조립체(110)의 권취시 폭방향으로 최외각에도 위치될 수 있다.
또한, 분리막(114)은 연성이 있는 재질로 이루어질 수 있다. 이때, 분리막(114)은 예를 들어 미다공성을 가지는 폴리에칠렌, 폴리프로필렌 등 폴리올레핀계 수지막으로 형성될 수 있다.
전극 탭(115,116)은 전기적으로 전극(113)에 연결되도록 전극(113)에 부착될 수 있다. 여기서, 전극 탭(115,116)은 양극 탭(115) 및 음극 탭(116)을 포함할 수 있다. 이때, 양극 탭(115)은 양극 시트(111)에 전기적으로 연결되고, 음극 탭(116)은 음극 시트(112)에 전기적으로 연결될 수 있다.
고정 테이프(130)는 전극 조립체(110)의 풀림을 방지하도록 전극 조립체(110)의 외면에 부착된다.
또한, 고정 테이프(130)는 전해액 함침 시 팽창되고, 팽창된 상태에서는 충격을 흡수하는 소재를 포함하여 전극 조립체(110)에 가해지는 충격을 완충할 수 있다. 여기서, 고정 테이프(130)는 예를 들어 열가소성 폴리우레탄(TPU; Thermo Plastic polyurethane)을 포함하여 이루어질 수 있다. 이때, 고정 테이프(130)는 열가소성 재질로 이루어져 이차 전지(100) 내의 온도 변화에 따른 고정 테이프(130)의 경화를 방지할 수 있다. 이에 따라, 이차 전지(100) 내의 온도 변화에 상관없이 지속적인 충격완화 효과를 기대할 수 있음.
아울러, 고정 테이프(130)는 전극 조립체(110)의 외주면을 감싸도록 전극 조립체(110)에 부착된다. 도 1에서는 전극 조립체(110)의 풀림을 방지하고 전극 조립체(110)에 가해지는 충격을 완화할 수 있도록 고정 테이프(130)가 전극 조립체(110)의 외주면을 감싸도록 부착된 상태가 도시되고 있다.
비록, 도면에서 도시되고 있지는 않지만, 본 발명의 또 하나의 실시 형태로 고정 테이프(130)와 전극 조립체(110) 사이에 마진(margin) 공간이 존재할 수도 있다. 이 경우, 전해액 함침 및 반복적인 충방전에 의해 팽창되는 전극 조립체(110) 및 고정 테이프(130)의 팽창 공간을 확보할 수 있다.
그리고, 고정 테이프(130)는 기재(131) 및 기재(131)의 일면에 형성된 점착층(132)을 포함한다. 이때, 기재(131)는 열가소성 폴리우레탄으로 이루어질 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지에서 전지 케이스의 일부를 절개하여 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 2에서 A-A'를 따라 절개한 부분 중 일부를 나타낸 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 전지 케이스(120)는 전해액과, 전극 조립체(110) 및 고정 테이프(130)를 수용하는 수용부(121)가 내부에 형성되어 전극 조립체(110)를 수용한다.
또한, 전지 케이스(120)는 예를 들어 원통형 형태로 형성될 수 있다. 여기서, 전지 케이스(120)는 일측이 개방되고 타측이 폐쇄된 형태로 형성될 수 있다. 이때, 전지 케이스(120)는 개방된 일측을 패쇄하는 캡(cap)(미도시)을 더 포함할 수 있다.
완충부재(140)는 전지 케이스(120)의 내주면에 구비되어 전극 조립체(110)와 충돌 시 전극 조립체(110)로 가해지는 충격을 완충시킬 수 있다. 이에 따라, 고정 테이프(130)와 완충부재(140)가 이중으로 전극 조립체(110)를 완충할 수 있다. 이때, 완충부재(140)는 전극 조립체(110)의 수용부(121) 하부면에 더 구비될 수 있다.
또한, 도 3을 참고하면, 완충부재(140)는 기재(141) 및 기재(141)의 일면에 형성된 점착층(142)을 포함하여 전지 케이스(120)에 부착될 수 있다. 이때, 기재(141)는 전해액 함침 시 팽창되는 열가소성 폴리우레탄으로 이루어질 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 분리 사시도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지에서 전지 케이스의 일부를 절개하여 나타낸 사시도이며, 도 6은 도 5에서 B-B'를 따라 절개한 부분 중 일부를 나타낸 단면도이다.
도 4를 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지(200)는, 전극 조립체(110)와, 전극 조립체(110)에 부착된 고정 테이프(230)와, 전지 케이스(120) 및 전지 케이스(120)에 구비된 완충부재(240)를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지(200)는 전술한 일 실시예에 따른 이차전지(100)와 비교할 때, 완충부재(240)에 돌출부(241a)가 형성되고, 고정 테이프(230)가 전극 조립체(110)의 상,하면에 더 구비되는 차이가 있다. 따라서, 본 실시예는 일 실시예와 중복되는 내용은 간략히 기술하고, 차이점을 중심으로 기술하도록 한다.
보다 상세히, 고정 테이프(230)는 전극 조립체(110)의 상,하면 및 외주면을 감싸도록 전극 조립체(110)에 부착될 수 있다. 이에 따라, 전극 조립체(110)의 측면 및 하부 충격을 완충할 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 완충부재(240)는 기재(241) 및 기재(241)의 일면에 형성된 점착층(242)을 포함할 수 있다.
또한, 완충부재(240)는 일례로 전지 케이스(120)의 내주면에 부착될 수 있다. 이에 따라, 전극 조립체(110)에 가해지는 충격을 이중으로 완충시킬 수 있다.
아울러, 기재(241)는 전지 케이스(120)의 내주면을 따라 중심축을 향해 돌출형성된 다수개의 돌출부(241a)를 포함할 수 있다. 여기서, 돌출부(241a)는 전지 케이스(120)의 길이방향을 따라 라인(Line) 형태로 형성될 수 있다. 이에 따라, 전극 조립체(110)의 충격을 보다 잘 흡수할 수 있고, 돌출부(241a) 사이로 전해액이 수용되는 공간을 확보하여 전극 조립체(110)의 끝단까지 전해액이 함침될 수 있다. 특히, 전해액이 전극 조립체(110)에 하부까지 함침되기 전에 고정 테이프(230)와 완충부재(240)가 팽창되어, 전극 조립체(110)의 하부까지 전해액이 고루 함침되지 못하는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 완충부재(240)는 다른 예로 전지 케이스(120)의 내주면 및 하부면에 구비될 수 있다. 이때, 완충부재(240)는 전지 케이스(120)의 내주면에 위치되는 부분은 돌출부(241a)를 포함하고, 하부면에 위치되는 부분은 돌출부(241a)를 포함하지 않는 평면 형태로 형성될 수 있다.
한편, 도 4를 참조하면, 완충부재(240)의 돌출부(241a)와 고정 테이프(230)의 외면이 전해액 함침 후 팽창되어 상호 밀착됨으로써, 전극 조립체(110)의 위치가 전지 케이스(120) 상에서 고정될 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 이차전지는 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 실시가 가능하다고 할 것이다.
또한, 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
100, 200: 이차전지
110: 전극 조립체
111: 양극 시트
112: 음극 시트
113: 전극
114: 분리막
115: 양극 탭
116: 음극 탭
120: 전지 케이스
121: 수용부
130,230: 고정 테이프
131: 기재
132: 점착층
140,240: 완충부재
141,241: 기재
142,242: 점착층
241a: 돌출부

Claims (10)

  1. 전극과 분리막이 교대로 적층되어 권취된 전극 조립체;
    상기 전극 조립체의 풀림을 방지하도록 상기 전극 조립체의 외면에 부착되는 고정 테이프; 및
    상기 전극 조립체 및 상기 고정 테이프가 수용되는 전지 케이스를 포함하고,
    상기 고정 테이프는 전해액 함침 시 팽창되고, 팽창된 상태에서는 충격을 흡수하는 소재를 포함하여 상기 전극 조립체에 가해지는 충격을 완충하는 이차전지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 고정 테이프가 포함하는 상기 소재는 열가소성 폴리우레탄(TPU; Thermo Plastic polyurethane)인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 고정 테이프는 상기 전극 조립체의 외주면을 감싸도록 상기 전극 조립체에 부착되고,
    상기 고정 테이프와 상기 전극 조립체 사이에 마진(margin) 공간이 존재하는 이차전지.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 고정 테이프는 상기 전극 조립체의 상,하면 및 외주면을 감싸도록 상기 전극 조립체에 부착되는 이차전지.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정 테이프는 기재 및 상기 기재의 일면에 형성된 점착층으로 이루어지고,
    상기 기재는 열가소성 폴리우레탄으로 이루어지는 이차전지.
  6. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전지 케이스의 내주면에 구비되어 상기 전극 조립체와 충돌 시 상기 전극 조립체로 가해지는 충격을 완충시키는 완충부재를 더 포함하는 이차전지.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 완충부재는 상기 전지 케이스의 하단부에 더 구비되는 이차전지.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 완충부재는 기재 및 상기 기재의 일면에 형성된 점착층으로 이루어져 상기 전지 케이스에 부착되고,
    상기 기재는 전해액 함침시 팽창되는 열가소성 폴리우레탄으로 이루어지는 이차전지.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 기재는 상기 전지 케이스의 내주면을 따라 중심축을 향해 돌출형성된 다수개의 돌출부를 포함하고,
    상기 돌출부는 상기 전지 케이스의 길이방향을 따라 형성되는 이차전지.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 완충부재의 상기 돌출부와 상기 고정 테이프의 외면이 전해액 함침 후 팽창되어 상호 밀착됨으로써, 상기 전극 조립체의 위치가 상기 전지 케이스 상에서 고정된 이차전지.
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