KR20190083887A - 길이변경이 가능한 이차전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 B2B(Business to Business) 또는 B2C(Business to Consumer) 사업에 있어서, 이차전지를 적용한 제품개발 및 제품에 전원 공급에 있어서 이차전지의 치수를 가변적으로 조정함으로써 제품개발에 자유도를 부여할 수 있는 길이변경이 가능한 전지케이스를 포함하는 이차전지에 관한 것으로 기존의 동일한 전극 및 전극조립체를 생산하는 공정의 변경 없이 이차전지를 생산할 수 있는 효과가 있다.

Description

길이변경이 가능한 이차전지 {The Secondary Battery for Adjusting Length}
본 발명은 길이변경이 가능한 이차전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 본 발명은 B2B(Business to Business) 또는 B2C(Business to Consumer) 사업에 있어서, 이차전지를 적용한 제품개발 및 제품에 전원 공급에 있어서 이차전지의 치수를 가변적으로 조정함으로써 제품개발에 자유도를 부여할 수 있는 길이변경이 가능한 전지케이스를 포함하는 이차전지에 관한 것이다.
일반적으로, 이차 전지의 종류로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 리튬 이온 전지 및 리튬 이온 폴리머 전지 등이 있다. 이러한 이차 전지는 디지털 카메라, P-DVD, MP3P, 휴대폰, PDA, Portable Game Device, Power Tool 및 E-bike 등의 소형 제품뿐 만 아니라, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 고출력이 요구되는 대형제품과 잉여 발전 전력이나 신재생 에너지를 저장하는 전력 저장 장치와 백업용 전력 저장 장치에도 적용되어 사용되고 있다.
상기 리튬이차전지는 일반적으로 양극(Cathode), 분리막(Separator) 및 음극(Anode)으로 이루어지는데, 이들의 재료는 전지수명, 충방전용량, 온도특성 및 안정성 등을 고려하여 선택된다.
이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 케이스가 원통형인 원통형 전지와 케이스가 각형인 각형 전지, 케이스가 얇은 라미네이트 시트인 파우치형 전지로 분류된다.
한편, 전지케이스에는, 양극/분리막/음극의 적층 구조로 이루어진 충ㅇ방전이 가능한 발전소자로서 전극조립체가 내장되는데, 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 젤리-롤형 구조와, 소정 크기의 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형 구조로 분류된다.
이러한 전지케이스는 이들 중 젤리-롤형 전극조립체는 제조가 용이하고 중량당 에너지 밀도가 높은 장점을 가지고 있고, 특히 원통형전지 케이스에 수납이 용이한 바, 젤리-롤형 전극조립체가 널리 제작되고 있다.
한편, 기존 전지케이스는 상기 전지케이스에 수납되는 전극조립체의 규격에 따라 전지케이스에 형상 및 체적이 결정되며 이러한 제작조건은 단위 부피당 에너지밀도가 높은 쪽으로 개발이 진행되었다.
그러나, 이러한 전지케이스의 형상은 상기 전지케이스를 포함하는 이차전지를 이용한 B2B 또는 B2C 사업에 있어서 제약 조건으로 작용하였다. 즉, 이차전지를 적용한 노트북, 오디오 제품 등의 설계시, 제한된 이차전지 규격을 적용한 제품을 개발할 수 있어 제품 개발의 자유도가 상대적으로 낮았다.
이와 같이, 동일한 전극 및 전극조립체를 적용한 조립 공정을 이용하면서 길이 조절이 가능한 전지케이스를 포함하는 이차전지를 개발시키려는 시도는 없었다.
한편, 일본 공개특허공보 제2006-185838호는 원통상 전지 케이스와 전지 케이스에 수용된, 한 쌍의 전극을 포함하는 발전 요소와 전지 케이스의 개구부를 폐색하는 밀봉판과 전지 케이스와 밀봉판을 연결하는 체결 링을 포함하고 체결 링은 전지 케이스와 밀봉판을 전기적으로 절연하기 위한 전기 절연층을 포함하고 전기 절연층 및 전지 케이스의 각각에는 나사부가 형성되어 있고 전기 절연층의 나사부와 전지케이스의 나사부가 나사 결합함으로써 체결 링을 통해 전지 케이스와 밀봉판이 연결되어 있는 전지 구성을 개시되어 있으나, 이러한 구성은 단위부피당 에너지밀도가 낮아지도록 길이 조절이 가능한 전지케이스 구성을 명시하고 있는 기술이 아니기에 차이가 있다.
일본 등록특허공보 제4174477호에서는 쌍의 원통형 바닥이 있는 캔과 상기 한 쌍의 바닥이 있는 캔의 각 개구 단부를 연결하는 체결 링과 상기 연결된 한쌍의 바닥이 있는 캔의 내부에 수용된, 한 쌍의 전극을 포함한 발전 요소를 포함하고 한쪽의 상기 바닥이 있는 캔이 한쪽의 상기 전극과 전기적으로 접속되고 다른 한쪽의 상기 바닥이 있는 캔이 다른 한쪽의 상기 전극과 전기적으로 접속되고 상기 체결 링에 있어서의, 한쪽의 상기 바닥이 있는 캔에 접하는 영역과 다른 한쪽의 상기 바닥이 있는 캔에 접하는 영역이 전기적으로 절연되어 있는 전지가 개시되어 있으나, 단위부피당 에너지밀도가 낮아지도록 길이 조절이 가능한 전지케이스 구성을 명시하고 있는 기술이 아니기에 차이가 있다.
한국 등록특허공보 제1106998호에서는 연장 가능한 케이스부를 갖는 케이스; 상기 케이스에 내장되며, 제1 무지부를 포함하는 제1 전극, 제2 무지부를 포함하는 제2 전극, 및 제1 전극과 제2 전극 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극군; 및 상기 제1 무지부 또는 상기 제2 무지부의 적어도 하나와 전기적으로 연결되는 단자를 포함하고, 상기 제1 전극은 상기 전극군의 제1 단부에서 상기 제1 무지부를 포함하고, 상기 제2 전극은 상기 전극군의 제2단부에서 상기 제2 무지부를 포함하며, 상기 제2 단부는 상기 제1 단부와 서로 반대쪽으로 향하여, 상기 제1 무지부는 상기 제2 무지부로부터 상기 제1 무지부에서 상기 제2 무지부를 향하는 제1 방향을 따라 공간적으로 분리되고, 상기 케이스부는 상기 제1 방향을 따라 상기 제1 무지부와 상기 제2 무지부 사이에 위치하며, 상기 케이스부는 상기 제1 방향을 따라 연장 가능한 과충전을 방지하기 위한 각형 전지 개시되어 있으나, 단위부피당 에너지밀도가 낮아지도록 길이 조절이 가능한 전지케이스 구성을 명시하고 있는 기술이 아니기에 차이가 있다.
이와 같이, 이차전지를 적용한 제품개발시 이차전지 길이를 가변적으로 변경하여 제품개발 자유도를 향상시킨 길이 조절이 가능한 전지케이스를 포함하는 이차전지에 관한 것은 제시된 바가 없다.
일본 공개특허공보 제2006-185838호 일본 등록특허공보 제4174477호 한국 등록특허공보 제1106998호
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
즉, 본 발명은 전기자동차용 전지, 노트북, 오디오 장치 등 이차전지를 활용한 제품개발시 길이 조절이 가능한 이차전지를 제공하는 것에 목적이 있다.
또한, 기존의 이차전지 조립공정의 변경 없이 동일한 전극 및 전극조립체를 적용하면서 길이조절이 가능한 이차전지를 제공하는 것에 추가적인 목적이 있다.
또한, 단위부피당 에너지밀도가 낮아지면서 길이 조정이 가능한 이차전지를 제공하는 것에 추가적인 목적이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전극조립체가 수납되는 캔형 전지케이스로서, 상기 전지케이스는 상단부 및 하단부를 포함하고, 상기 상단부 및 하단부는 전지케이스의 길이 변경을 위한 길이 조절부를 통해 연결된 구조인 캔형 전지케이스를 제공할 수 있다.
또한, 상기 전지케이스의 형상은 원통형일 수 있다.
또한, 상기 전지케이스의 형상은 각형일 수 있다.
또한, 상기 전지케이스는 상기 상단부 및 하단부가 분리된 상태에서 일부가 중첩되어 있고, 상기 상단부와 하단부가 중첩되는 중첩부에는 상기 상단부와 하단부가 나사 체결될 수 있도록 나선형 홈이 형성되어 있으며, 상기 홈을 따라 상단부 및 하단부를 회전하여 길이가 조절될 수 있다.
또한, 상기 중첩부에는 길이 조절에 따른 밀폐를 위한 실링이 형성될 수 있다.
상기 캔형 전지케이스를 포함하는 이차전지는 상기 캔형 전지케이스에 수납된 전극조립체의 양극은 상기 상단부와 전기적으로 접속되고 상기 전극조립체의 음극은 상기 하단부에 전기적으로 접속될 수 있다.
또한, 상기 길이 조절부에 의해 상기 캔형 전지케이스의 길이가 변경됨에 따라 상기 양극 및 상기 음극에 연결된 상기 상단부 또는 상기 하단부의 전기적 연결을 유지하기 위한 가변성 단자가 형성될 수 있다.
또한, 상기 가변성 단자는 스프링형 또는 주름형일 수 있다.
또한, 상기 이차전지를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스일 수 있다.
또한, 상기 디바이스는 전자기기, 전기 자동차, 하이브리드 자동차 및 전력 저장장치로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 디바이스일 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 길이변경이 가능한 이차전지에 의하면, 기존의 동일한 전극 및 전극조립체를 생산하는 공정의 변경 없이 이차전지를 생산할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 길이가 변경이 되어도 단위 부피당 에너지 밀도가 낮아질 뿐 이차전지 효과는 유지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 이차전지를 적용한 제품개발에서 이차전지의 설계조건에 자유도를 부여하여 제품개발을 용이하게 하는 효과가 있다.
전극조립체가 수납되는 캔형 전지케이스로서, 상기 전지케이스는 상단부 및 하단부를 포함하고, 상기 상단부 및 하단부는 전지케이스의 길이 변경을 위한 길이 조절부를 통해 연결된 구조인 캔형 전지케이스를 제공 할 수 있다.
또한, 상기 전지케이스의 형상은 원통형일 수 있다.
또한, 상기 전지케이스의 형상은 각형일 수 있다.
또한, 상기 전지케이스는 상기 상단부 및 하단부가 분리된 상태에서 일부가 중첩되어 있고, 상기 상단부와 하단부가 중첩되는 중첩부에는 상기 상단부와 하단부가 나사 체결될 수 있도록 나선형 홈이 형성되어 있으며, 상기 홈을 따라 상단부 및 하단부를 회전하여 길이가 조절될 수 있다.
또한, 상기 중첩부에는 길이 조절에 따른 밀폐를 위한 실링이 형성될 수 있다.
상기 실링은 전지케이스내에 전극조립체가 삽입된 후, 공급되는 전해액이 길이변경에 따라서 중첩부를 통하여 누액되는 것을 방지하는 것을 목적으로 한다.
상기 실링은 상기 누액을 방지할 수 있다면 그 재질에 제한되지 않는다. 상기 실링은 길이변경에 따라 압착될 수 있는 고분자 수지 일 수 있다.
상기 캔형 전지케이스를 포함하는 이차전지는 상기 캔형 전지케이스에 수납된 전극조립체의 양극은 상기 상단부와 전기적으로 접속되고 상기 전극조립체의 음극은 상기 하단부에 전기적으로 접속될 수 있다.
또한, 상기 길이 조절부에 의해 상기 캔형 전지케이스의 길이가 변경됨에 따라 상기 양극 및 상기 음극에 연결된 상기 상단부 또는 상기 하단부의 전기적 연결을 유지하기 위한 가변성 단자가 형성될 수 있다.
또한, 상기 가변성 단자는 스프링형 또는 주름형일 수 있다.
상기 가변성 단자는 금속 재질 또는 전도성 물질을 포함하는 고분자 수지일 수 있다.
또한, 상기 이차전지를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스일 수 있다.
또한, 상기 디바이스는 전자기기, 전기 자동차, 하이브리드 자동차 및 전력 저장장치로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 디바이스일 수 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (11)

  1. 전극조립체가 수납되는 캔형 전지케이스로서,
    상기 전지케이스는 상단부 및 하단부를 포함하고,
    상기 상단부 및 하단부는 전지케이스의 길이 변경을 위한 길이 조절부를 통해 연결된 구조인 캔형 전지케이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 캔형 전지케이스의 형상은 원통형인 캔형 전지케이스.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 캔형 전지케이스의 형상은 각형인 캔형 전지케이스.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 전지케이스는 상기 상단부 및 하단부가 분리된 상태에서 일부가 중첩되어 있고,
    상기 상단부와 하단부가 중첩되는 중첩부에는 상기 상단부와 하단부가 나사 체결될 수 있도록 나선형 홈이 형성되어 있으며,
    상기 홈을 따라 상기 상단부 및 하단부를 회전하여 길이를 조절하는 캔형 전지케이스.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 중첩부에는 길이 조절에 따른 밀폐를 위한 실링이 형성된 캔형 전지케이스.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캔형 전지케이스를 포함하는 이차전지.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 캔형 전지케이스에 수납된 전극조립체의 양극은 상기 상단부와 전기적으로 접속되고 상기 전극조립체의 음극은 상기 하단부에 전기적으로 접속되는 이차전지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 이차전지는, 길이 조절부에 의해 상기 캔형 전지케이스의 길이가 변경됨에 따라 상기 양극 및 상기 음극에 연결된 상기 상단부 또는 상기 하단부의 전기적 연결을 유지하기 위한 가변성 단자가 형성된 이차전지.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 가변성 단자는 스프링형 또는 주름형인 이차전지.
  10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이차전지를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 디바이스는 전자기기, 전기 자동차, 하이브리드 자동차 및 전력 저장장치로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
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