KR20180136751A - 이차전지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이차전지에 관한 것으로, 본 발명에 따른 이차전지는, 전극 및 분리막이 교대로 결집되어 적층된 전극 조립체와, 내부에 상기 전극 조립체 및 전해액을 수용하는 수용부가 형성된 전지 케이스 및 상기 전지 케이스에 마련되어 외부로 내부 가스의 배출 및 상기 수용부로 상기 전해액의 재주액이 가능하도록 형성된 재주액부를 포함하고, 상기 재주액부는 상기 내부 가스의 포집 및 전해액 재주액 통로를 제공하는 관통홀이 내측에 형성된 주액관 및 상기 관통홀을 밀봉하는 밀봉 마개를 포함한다.

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.

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.

한국 공개특허 제10- 2014-0015647호

본 발명의 하나의 관점은 이차전지의 톼화 시, 전지의 성능을 재생시키기 용이한 이차전지를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명의 다른 관점은 이차전지를 파괴 또는 회손하지 않고 전해액의 재주액 및 내부 가스의 외부 배출이 가능한 이차전지를 제공하기 위한 것이다.

아울러, 본 발명의 또 다른 관점은 이차전지가 장착된 상태에서도 전해액 재주액 및 내부 가스 배출이 가능한 이차전지를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 이차전지는, 전극 및 분리막이 교대로 결집되어 적층된 전극 조립체와, 내부에 상기 전극 조립체 및 전해액을 수용하는 수용부가 형성된 전지 케이스 및 상기 전지 케이스에 마련되어 외부로 내부 가스의 배출 및 상기 수용부로 상기 전해액의 재주액이 가능하도록 형성된 재주액부를 포함하고, 상기 재주액부는 상기 내부 가스의 포집 및 전해액 재주액 통로를 제공하는 관통홀이 내측에 형성된 주액관 및 상기 관통홀을 밀봉하는 밀봉 마개를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 전해액의 재주액 및 내부 가스의 배출이 가능한 재주액부가 구비되어, 이차전지를 파괴 또는 회손하지 않고 전해액의 재주액 및 내부 가스의 외부 배출이 가능할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 재주액부가 플랙서블 또는 절곡된 형태의 주액관을 포함하여, 이차전지가 장착된 상태에서도 전해액 재주액 및 내부 가스의 배출이 가능할 수 있다.

아울러, 본 발명에 따르면, 재주액부가 주액관을 밀폐시키는 폴리테트라 플루오로에틸렌 재질의 밀봉 마개를 포함하여, 주사기를 통해 전해액 재주액 및 내부 가스의 포집 후, 밀봉 마개를 관통한 주사 바늘의 관통부위가 자동으로 수축되어 재밀봉이 용이할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 분리 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 단면도이다.
도 4는 도 3에서 A역을 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 단면도이다.
도 6은 도 5에서 B영역을 확대하여 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 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 분리 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(100)는 전극 조립체(120)와, 전극 조립체(120)를 수용하는 전지 케이스(110) 및 내부 가스의 배출 및 전해액의 재주액이 가능하도록 전지 케이스(110)에 마련된 재주액부(130)를 포함한다.

이하에서, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예인 이차전지에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 2를 참고하면, 전지 케이스(110)는 내부에 전극 조립체(120) 및 전해액을 수용하는 수용부(111)가 형성된다.

전극 조립체(120)는 충방전이 가능한 발전소자로서, 전극(123)과 분리막(124)이 결집되어 교대로 적층된 구조를 형성한다. 또한, 전극 조립체(120)는 전극(123)과 전기적으로 연결되는 전극 리드(125)를 포함할 수 있다. 여기서, 전극 리드(125)는 일측부가 전극(123)과 연결되고, 타측부가 전지 케이스(110)의 외측으로 돌출될 수 있다.

전극(123)은 양극(121) 및 음극(122)으로 구성될 수 있다. 이때, 전극 조립체(120)는 양극(121)/분리막(124)/음극(122)이 교대로 적층된 구조로 이루어질 수 있다.

분리막(124)은 절연 재질로 이루어져 양극(121)과 음극(122) 사이를 전기적으로 절연한다. 여기서, 분리막(124)은 예를 들어 미다공성을 가지는 폴리에칠렌, 폴리프로필렌 등 폴리올레핀계 수지막으로 형성될 수 있다.

도 3을 참고하면, 재주액부(130)는 전지 케이스(110)에 마련되어 외부로 내부 가스의 배출 및 전지 케이스(110)의 수용부(111)로 전해액의 재주액이 가능하도록 형성될 수 있다.

또한, 재주액부(130)는 내부 가스의 포집 및 전해액 재주액 통로를 제공하는 관통홀(131a)이 내측에 형성된 주액관(131)과, 관통홀(131a)을 밀봉하는 밀봉 마개(132) 및 밀봉 마개(132)는 덮는 캡(133)을 더 포함한다.

주액관(131)은 이차전지(100)의 내부 가스의 포집 및 전해액 재주액 통로를 제공하는 관통홀(131a)이 내측에 형성된다. 여기서, 주액관(131)은 전지 케이스(110)의 수용부(111)와 연결되어, 주액관(131)을 통해 전해액을 전지 케이스(110)의 수용부(111)로 재주액 하거나, 전지 케이스(110)의 수용부(111)에 위치된 내부 가스를 포집할 수 있다.

또한, 주액관(131)은 플랙서블(flexible) 재질로 이루어질 수 있다. 이때, 주액관(131)은 예를 들어 폴리머(Polymer) 재질로 이루어질 수 있다.

아울러, 주액관(131)은 예를 들어 원통형 튜브(Tube)로 이루어질 수 있다.

그리고, 주액관(131)의 일측부는 전지 케이스(110)에서 외부로 돌출되는 전극 리드(125)의 돌출방향으로 연장형성되고, 타측부는 일측부의 연장방향에 대해 측면방향으로 절곡된 형태로 형성될 수 있다. 여기서, 주액관(131)의 타측부는 전극 리드(125)에서 멀어지는 방향으로 연장되며 형성될 수 있다. 이때, 주액관(131)은 예를 들어 직각으로 절곡될 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시예인 이차전지(100)는 전자 기기 등에 장착된 상태에서도 주액관(131)을 통해 전해액의 재주액 및 내부 가스의 외부 배출이 가능할 수 있다.

도 4는 도 3에서 A역을 확대하여 나타낸 단면도이다.

도 3 및 도 4를 참고하면, 밀봉 마개(132)는 주액관(131)의 단부에 결합되어 주액관(131)의 관통홀(131a)을 밀봉할 수 있다.

또한, 밀봉 마개(132)는 예를 들어 폴리테트라 플루오로에틸렌(PTFE, Polytetrafluoroethylene) 재질으로 이루어져, 전해액의 재주액 또는 내부 가스의 포집을 위해 주사기(10)를 관통 후 제거 시, 주사기(10)의 주사 바늘(11)이 관통한 부위가 수축되어 밀봉될 수 있다.

아울러, 밀봉 마개(132)는 예를 들어 단차가 형성된 원기둥 형태로 형성될 수 있다. 여기서, 밀봉 마개(132)는 관통홀(131a)에 삽입되는 삽입부(132a) 및 관통홀(131a) 보다 큰 폭으로 돌출되어 주액관(131)의 단부 끝단에 안착되는 돌출부(132b)를 포함할 수 있다. 이때, 밀봉 마개(132)가 주액관(131)에 결합 시, 삽입부(132a)는 주액관(131)의 관통홀(131a)에 삽입되고, 돌출부(132b)는 주액관(131)의 단부 끝단에 걸려 밀봉 마개(132)가 관통홀(131a)에 전부 삽입되는 것을 방지한다.

그리고, 예를 들어 밀봉 마개(132)에서 삽입부(132a)의 폭은 주액관(131)에서 관통홀(131a)의 폭에 대응되고, 돌출부(132b)의 폭은 관통홀(131a)의 폭 보다 크게 형성될 수 있다.

또한, 밀봉 마개(132)의 삽입부(132a)는 예를 들어 외면이 주액관(131)의 관통홀(131a)에 대응되는 형태로 형성될 수 있다.

한편, 밀봉 마개(132)는 주액관(131)에 열융착을 통해 고정될 수 있다. 이때, 주액관(131)에 밀봉 마개(132)가 결합된 부위를 열융착하여 주액관(131)과 밀봉 마개(132) 사이를 실링(Sealing)할 수 있다.

캡(133)은 밀봉 마개(132)를 덮도록 구비되고, 주사 바늘(11)이 삽입가능하도록 주액홀(133a)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 주사기(10)를 통해 전해액의 재주액 및 내부 가스의 포집 시, 주사 바늘(11)이 주액홀(133a)에 삽입되어 밀봉 마개(123)를 관통하여 주액관(131)의 내부로 전해액의 재주액이 가능하고, 주액관(131)의 내부에서 내부 가스의 포집이 가능할 수 있다. 여기서, 캡(133)은 예를들어 메탈(Metal) 재질로 이루어질 수 있다.

따라서, 캡(133)은 밀봉 마개(132)를 덮도록 구비되어 외부의 영향으로부터 밀봉 마개(132)가 손상되거나 파손되는 것을 방지할 수 있다.

캡(133)은 일례로 밀봉 마개(132)의 단부를 덮도록 구비될 수 있다.

캡(133)은 다른 예로 밀봉 마개(132)와 주액관(131)의 단부를 덮도록 구비될 수 있다. 이에 따라, 주액관(131)과 밀봉 마개(132) 사이로 내부 가스 또는 전해액이 새는 것을 방지할 수 있다. 여기서, 캡(133)의 내측면의 폭은 주액관(131)의 단부의 폭과 대응되는 폭으로 형성되고, 밀봉 마개(132)의 돌출부(132b)의 폭에 대응되거나 큰 폭으로 형성될 수 있다. 이때, 예를 들어 캡(133)의 내주면의 지름은 주액관(131)의 외주면의 지름에 대응되도록 형성될 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 단면도이고, 도 6은 도 5에서 B영역을 확대하여 나타낸 단면도이다.

도 5를 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지(200)는, 전극 조립체(120)와, 전극 조립체(120)를 수용하는 전지 케이스(110) 및 내부 가스의 배출 및 전해액의 재주액이 가능하도록 전지 케이스(110)에 마련된 재주액부(230)를 포함한다.

도 5 및 도 6을 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지(200)는 전술한 일 실시예에 따른 이차전지(100)와 비교할 때, 재주액부(230)의 캡(233)이 열가소성 수지로 이루어진 차이가 있다. 따라서, 본 실시예는 일 실시예와 중복되는 내용은 간략히 기술하고, 차이점을 중심으로 기술하도록 한다.

보다 상세히, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지(200)에서 재주액부(230)는 내부 가스의 포집 및 전해액 재주액 통로를 제공하는 관통홀(231a)이 내측에 형성된 주액관(231)과, 관통홀(231a)을 밀봉하는 밀봉 마개(232) 및 밀봉 마개(232)는 덮는 캡(233)을 더 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지(200)에서 캡(233)은 열가소성 수지로 이루어져, 전해액을 재주액 하는 주사 바늘(11)이 관통한 부위에 열을 가하여 재밀봉할 수 있다. 여기서, 열가소성 수지는 예를 들어 실리콘(Silicone)으로 이루어질 수 있다.

이에 따라, 캡(233)에 열을 가하면 보다 유동성이 생겨 주사 바늘(11)이 관통하기 보다 용이하다. 또한, 반복적인 열처리 과정에도 캡(233)의 재질적인 손상을 최소화 할 수 있고, 주사 바늘(11)을 관통시키기 위해 열을 가한 후 주사 바늘(11)을 제거하고 다시 열을 가하면 주사부위를 원상태로 복구가 가능할 수 있다. 즉, 캡(233)에 형성된 주사 바늘(11)의 관통부위가 열이 가해지면 메워지게되어 관통 부위의 완전 밀봉이 가능할 수 있다.

결국, 밀봉 마개(232)와 캡(233)을 통해 이중으로 주액관(231)이 실링되어, 이차전지(200)에서 주액관(231)을 통해 내부 가스 또는 전해액이 새어 나오는 것을 이중으로 방지할 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.

10: 주사기
11: 주사 바늘
100,200: 이차전지
110: 전지 케이스
111: 수용부
120: 전극 조립체
121: 양극
122: 음극
123: 전극
124: 분리막
125: 전극 리드
130,230: 재주액부
131,231: 주액관
131a,231a: 관통홀
132,232: 밀봉 마개
132a: 삽입부
132b: 돌출부
133,233: 캡
133a: 주액홀

Claims (12)

1. 전극 및 분리막이 교대로 결집되어 적층된 전극 조립체;
   내부에 상기 전극 조립체 및 전해액을 수용하는 수용부가 형성된 전지 케이스; 및
   상기 전지 케이스에 마련되어 외부로 내부 가스의 배출 및 상기 수용부로 상기 전해액의 재주액이 가능하도록 형성된 재주액부를 포함하고,
   상기 재주액부는 상기 내부 가스의 포집 및 전해액 재주액 통로를 제공하는 관통홀이 내측에 형성된 주액관; 및
   상기 관통홀을 밀봉하는 밀봉 마개를 포함하는 이차전지.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 주액관은 플랙서블(flexible) 재질로 이루어지는 이차전지.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 주액관은 폴리머 재질로 이루어지는 이차전지.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 주액관은 원통형 튜브로 이루어지는 이차전지.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 전극 조립체는 일측부가 상기 전극과 연결되고, 타측부가 상기 전지 케이스의 외측으로 돌출된 전극 리드를 포함하고,
   상기 주액관은 일측부가 상기 전극 리드가 돌출된 방향으로 연장형되고, 타측부가 연장방향에 대해 측면방향으로 절곡된 형태로 형성되는 이차전지.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 재주액부는 상기 밀봉 마개를 덮는 캡을 더 포함하는 이차전지.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 캡은 상기 밀봉 마개를 거쳐 상기 주액관 내부로 상기 전해액을 재주액 하는 주사 바늘이 삽입가능하도록 주액홀이 형성된 메탈(Metal) 재질로 이루어지는 이차전지.
8. 청구항 6에 있어서,
   상기 캡은 상기 전해액을 재주액 하는 주사 바늘이 관통한 부위에 열을 가하여 재밀봉할 수 있도록 열가소성 수지로 이루어지는 이차전지.
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 밀봉 마개는 상기 주액관의 단부에 결합되고,
   상기 주액관의 관통홀에 삽입되는 삽입부; 및 상기 관통홀 보다 큰 폭으로 돌출되어 상기 주액관의 단부 끝단에 안착되는 돌출부를 포함하는 이차전지.
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 삽입부의 폭은 상기 주액관의 관통홀의 폭에 대응되고,
    상기 돌출부의 폭은 상기 주액관의 관통홀의 폭 보다 크게 형성되는 이차전지.
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 캡의 내측면의 폭은 상기 주액관의 단부의 폭과 대응되는 폭으로 형성되고, 상기 밀봉 마개의 돌출부의 폭에 대응되거나 크게 형성되어,
    상기 주액관의 단부 및 상기 밀봉 마개의 돌출부를 덮는 이차전지.
12. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밀봉 마개는 폴리테트라 플루오로에틸렌(PTFE, Polytetrafluoroethylene) 재질으로 이루어져,
    상기 전해액의 재주액 또는 내부 가스의 포집을 위해 주사기가 관통 후 제거 시, 상기 주사기의 주사 바늘이 관통한 부위가 수축되어 밀봉되는 이차전지.

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