KR100522682B1 - 이차전지 - Google Patents

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Abstract

이차 전지가 개시된다. 양극판, 세퍼레이터, 음극판순으로 된 전지 본체와, 상기 양극판과 음극판으로부터 인출되는 양극 및 음극탭과 결합되는 양극 및 음극 단자와, 상기 전지 본체가 수용되는 공간부를 가지고 상하로 분리가능하며, 상기 공간부의 가장자리를 따라서 밀봉부가 형성되고, 상기 밀봉부중 어느 한 측의 밀봉부에는 엠보싱처리가 된 부분과, 상기 양극 및 음극 단자가 안착되는 부분에는 엠보싱 처리가 되지 않은 부분인 양극 및 음극 단자 안착부가 형성된 케이스를 포함한다.

Description

이차 전지{Secondary battery}
본 발명은 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전지의 외부 단자가 케이스 외부로 노출시 상호 밀봉이 용이하도록 전지를 수용하는 케이스의 구조를 개선시킨 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전이 가능한 전지를 말하는 것으로, 셀룰라 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 첨단 전자 기기 분야에서 널리 사용되고 있다. 특히, 리튬 이차 전지는 작동 전압이 3.6V로서 니켈-카드늄 전지나, 니켈-수소 전지의 3배에 해당되며, 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 측면에서 급속도로 신장되고 있는 추세이다.
이러한 리튬 이차 전지는 전해액의 종류에 따라 액체 전해질 전지와, 고분자 전해질 전지로 분류할 수 있으며, 일반적으로 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬 이온 전지라 하고, 고분자 전해질을 사용하는 전지를 리튬 폴리머 전지라고 한다. 이중에서, 리튬 폴리머 전지는 유연성을 지녀 그 형상이 비교적 자유롭고, 무게가 가볍다는 측면에서 휴대용 전자 기기의 슬림화 및 경량화에 유리하다고 할 수 있다.
이러한 종래의 리튬 폴리머 전지(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 양극판(11a)과, 음극판(11b)과, 그 사이에 개재되는 세퍼레이터(11c)로 된 전지조(assembled battery)가 다수장 적층된 전지 본체(11)와, 상기 양극판(11a)과 음극판(11b)의 일 가장자리로부터 인출되는 복수개의 양극 탭(12)과, 음극 탭(13)과, 상기 양극 및 음극 탭(12)(13)과 각각 용접되는 양극 단자(14)와 음극 단자(15)를 포함한다.
그리고, 상기 전지 본체(11)를 수용하기 위한 상부 케이스(17)와, 상기 상부 케이스(17)의 일 가장자리에서 상호 일체로 형성되고 전지 본체(11)가 수용되는 공간부(18b)가 형성된 하부 케이스(18)를 구비한다. 상기 상부 케이스(17)와 하부 케이스(18)에는 공간부(18b)의 가장자리로부터 상부 밀봉부(17a)와, 하부 밀봉부(17b)가 각각 형성되어 있다.
여기서, 상기 전지(10)를 조립시, 상기 양극 단자(14)와 음극 단자(15)가 하부 밀봉부(17b)에 접촉되어 외부로 노출된 상태에서, 상기 상부 케이스(17)와, 하부 케이스(18)를 상호 밀착시키고 소정의 열과 압력을 가하게 되면, 상부 밀봉부(17a)와 하부 밀봉부(17b)가 밀봉가능하다.
이렇게 상부 케이스(17)와 하부 케이스(18)를 상호 밀봉시키기 위해서는 다양한 방법이 제공될 수 있는데, 상기 상부 밀봉부(17a)와 하부 밀봉부(17b)에 열접착성 물질층을 도포하거나, 상기 상부 및 하부 케이스(17)(18)의 밀봉을 하기 위한 치구의 밀봉부에 접착성 소재의 물질을 부착시켜서 열압착하여 할 수 있다.
그런데, 도 2에 도시된 바와같이, 종래의 전지(10)는 상기 상부 및 하부 케이스(17)(18)에서 양극 및 음극 단자(14)(15)가 외부로 노출되는 부분에는 다음과 같은 문제점이 있다.
즉, 상기 상하부 케이스(17)(18)가 밀봉시, 상기 양극 및 음극 단자(14)(15)가 상기 상부 및 하부 케이스(17)(18)로부터 노출되는 부위에는 상기 양극 및 음극 단자(14)(15)의 두께로 인하여 단자(14)(15)가 형성되지 않은 부위(21)와 단차가 필연적으로 발생하게 된다.
따라서, 상기 단자(14)(15)가 형성되는 부위에는 다른 부위보다 강한 열융착이 필요하게 되는데, 이러한 과도한 열융착은 상기 상하부 케이스(17)(18)의 최외곽층을 구성하는 고분자 소재의 부분 용융을 가져와 고분자 소재층의 중앙에 배치되는 알루미늄막과 상기 양극 및 음극 단자(14)(15)와의 전기적 단락을 가져오게 된다. 또한, 약한 열융착의 경우에는 상기 단자(14)(15)가 상하부 케이스(17)(18)의 외부로 노출되는 가장자리를 따라서 미세한 통공(22)이 형성되어 전해액의 누설이 발생할 수 있다.
이를 방지하기 위하여, 종래에는 밀봉을 위한 성형치구상에 상기 언급한 바와 같이 열접착성 합성수지를 부착하여 열압착을 하였으나, 이 경우에는 열전도도가 저하되고, 또한, 밀봉 조건의 공정 변수인 온도나 압력을 정확하게 조정하는 것이 용이하지 않다. 그리고, 성형치구상에 엠보싱부를 형성시켜 밀봉을 할 경우에는 상부 치구와 하부 치구의 요철 형상이 압착시 완전히 일치하지 않는다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 전지 본체를 수용하는 케이스의 밀봉부에 엠보싱부와, 전지의 단자가 접촉되는 부분에 비엠보싱부를 각각 형성시켜 밀봉이 용이하도록 구조가 개선된 이차전지를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 이차 전지는,
양극판, 세퍼레이터, 음극판순으로 다수장 적층된 전지 본체;
상기 양극판과 음극판으로부터 인출되는 복수개의 양극 탭과 음극 탭의 단부에 결합되는 양극 단자와 음극 단자; 및
상기 전지 본체가 수용되는 공간부를 가지고 상하로 분리가능하며, 상기 공간부의 가장자리를 따라서 밀봉부가 형성되며, 상기 밀봉부중 어느 한 측의 밀봉부에는 엠보싱처리가 된 부분과, 상기 양극 및 음극 단자가 안착되는 부분에는 엠보싱 처리가 되지 않은 부분인 양극 및 음극 단자 안착부가 형성된 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 상기 엠보싱 처리된 부분과 상기 양극 및 음극 단자 안착부는 소정의 단차가 형성되고, 이 단차의 높이는 상기 단자 안착부에 안착되는 양극 및 음극 단자의 두께와 동일한 것을 특징으로 한다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 상세하게 설명하고자 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지(30)에 도시한 것이다.
도면을 참조하면, 상기 전지(30)는 양극판(31a)과, 음극판(31b)과, 상기 양극판(31a)과 음극판(31b) 사이에 개재되어 이들을 상호 절연시키는 세퍼레이터(31c)로 된 전지조가 다수장 적층된 전지 본체(31)가 마련된다. 상기 양극판(31a)과 음극판(31b)의 일 가장자리로부터는 각 극판(31a)(31b)별로 양극 탭(32)과 음극 탭(33)이 인출된다. 상기 양극 및 음극 탭(32)(33)은 브이(V) 자로 구부려진 형태로 그 단부가 양극 단자(34)와 음극 단자(35)에 용접된다.
그리고, 상기 전지 본체(31)를 수용하기 위하여 케이스가 마련된다. 즉, 케이스에는 바람직하게는 상부 케이스(37)와, 상기 상부 케이스(37)의 일 가장자리를 따라서 상호 일체로 형성되어 접합되고 다른 세면을 분리가능하며, 전지 본체(31)가 수용되는 공간부(38b)가 형성된 하부 케이스(38)를 구비한다.
여기서, 상기 상부 케이스(37)에는 상기 하부 케이스(38)의 공간부(38b)의 대응되는 지점의 가장자리를 따라서 소정 폭을 가지고 폐루프를 형성하는 상부 밀봉부(37a)가 형성된다.
그리고, 상기 하부 케이스(38)에는 상기 상부 밀봉부(37a)와 대향되는 부분인 공간부(38b)의 가장자리를 따라서 하부 밀봉부(38a)가 형성된다. 이때, 상기 전지(30) 조립시에는 상부 및 하부 밀봉부(37a)(38a)가 접합되는 부위로 상기 양극 및 음극 단자(34)(35)가 일부 외부로 노출된 상태에서, 상부 및 하부 밀봉부(37a)(38a)에 소정의 열과 압력을 가하여 밀봉시킨다.
본 발명의 특징에 따르면, 상기 하부 밀봉부(38a)에는 상기 양극 및 음극 단자(34)(35)가 접촉되는 부위를 제외하고 밀봉부(38a)를 엠보싱처리하게 된다. 그리고, 상기 단자(34)(35)가 하부 밀봉부(38a)에 안착되는 지점에는 엠봉싱 처리가 되지 않은 영역인 양극 단자 안착부(310)와 음극 단자 안착부(320)로 된 단자 안착부(300)가 형성되어 있다.
보다 상세하게는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 하부 케이스(38)에는 상기 하부 밀봉부(38a)에서 상기 양극 단자(34)와 음극 단자(35)가 안착되는 지점을 제외하고는 폐루프를 형성한 엠보싱 처리가 되어 있다. 그리고, 상기 양극 및 음극 단자(34)(35)가 안착되는 지점에는 엠보싱처리가 되어 있지 않는다.
이에 따라, 상기 양극 및 음극 단자 안착부(310)(320)가 안착되는 영역은 엠보싱 처리된 영역의 하부 밀봉부(38a)에 대하여 소정의 단차가 형성되는데, 이 단차의 높이는 상기 양극 및 음극 단자(34)(35)가 단자 안착부(310)(320)에 놓여질 때, 그 윗면이 수평면을 형성하는 것이 가능하도록 형성되는 것이 바람직하다.
이와 같은 구조를 가지는 리튬 폴리머 전지(30)의 제조 과정을 간략하게 살펴보면, 양극판(31a), 세퍼레이터(31c), 음극판(31b) 순으로 다수장 적층되어 제조된 전지 본체를 마련한다. 이어서, 상기 양극판(31a)과 음극판(31b)으로부터 인출되는 양극 탭(32)과 음극 탭(33)은 브이자로 구부려진 형태로 성형하고, 그 단부를 양극 단자(34)와 음극 단자(35)에 용접시킨다.
한편, 상기 전지 본체가 수용되는 일체로 된 상부 및 하부 케이스(37)(38)가 마련된다. 상기 하부 케이스(38)에는 상기 전지 본체가 수용되는 공간부(38b)의 가장자리를 따라서 하부 밀봉부(38a)가 형성되는데, 상기 하부 밀봉부(38a)에서 상기 양극 및 음극 단자(34)(35)가 안착되는 영역을 제외하고는 엠보싱 처리를 하게 된다.
이에 따라서, 엠보싱 처리가 되지 않은 부분은 엠보싱 처리가 된 부분과 단차가 형성되고, 이 단착진 부분에는 상기 양극 및 음극 단자(34)(35)가 안착되는 양극 단자 안착부(310)와, 음극 단자 안착부(320)가 형성된다. 또한, 상기 상부 케이스(37)에도 하부 밀봉부(38a)와 대향되는 부분에 상부 밀봉부(37a)가 형성될 수 있다. 이때, 상기 상부 및 하부 밀봉부(37a)(38a)는 별도의 열접착제 물질층을 부착시킬 수도 있고, 상하부 케이스(37)(38)의 최외곽층이 그러한 물성을 가질 수도 있다.
이어서, 상기 전지 본체(31)를 하부 케이스(38)에 형성된 공간부(38b)에 수용시킨다. 이때, 상기 공간부(38b)에는 소량의 전해액이 주입될 수도 있다.
그리고, 상기 전지 본체(31)가 상기 공간부(38b)에 실장되면, 이와 동시에, 상기 양극 및 음극 단자(34)(35)는 하부 케이스(38)에 마련된 양극 및 음극 단자 안착부(310)(320)에 안착된다. 상기 단자(34)(35)의 안착시 상술한 바와 같이 그 상면은 엠보싱 처리가 된 하부 밀봉부(38a)의 상면과 수평면을 이루게 된다.
다음으로, 상기 상부 및 하부 밀봉부(37a)(38a)에 소정의 열과 압력을 가하여 상호 열융착하게 되어 밀봉하여 전지(30)를 완성하게 된다.
이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 이차 전지는 전지 본체가 수용되는 케이스에서 밀봉되는 부위에 엠보싱 처리를 하고, 이중에서 양극 및 음극 단자가 케이스 외부로 노출되는 부위에 해당되는 부위에는 엠보싱 처리를 하지 않은 양극 및 음극 단자 안착부를 형성시킴으로써 다음과 같은 효과가 있을 수 있다.
양극 및 음극 단자 안착부에 안착되는 양극 및 음극 단자와 엠보싱 처리된 밀봉부와의 단차가 없게 되어서 밀봉시 균일한 밀봉이 가능하게 되어 전해액의 누수등과 같은 현상을 미연에 방지할 수 있고, 최종 조립후에 엠보싱 된 부분의 형상을 육안으로 확인이 가능하여 조립성을 향상시킬 수 있다. 또한, 과도한 열융착을 시키지 않아도 밀봉이 가능하므로 다층의 케이스의 포함된 알루미늄막과, 양극 및 음극 단자와의 전기적 단락을 방지할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 종래의 리튬 이차 전지를 도시한 분리 사시도,
도 2는 도 1의 전지가 밀봉된 상태에서의 정면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차 전지를 도시한 분리사시도,
도 4는 도 3의 전지가 밀봉된 상태에서의 정면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10,30...전지 11,31...전지 본체
12,32...양극 탭 13,33...음극 탭
14,34...양극 단자 15,35...음극 단자
17,37...상부 케이스 17a,37a...상부 밀봉부
18,38..하부 케이스 18a,38a...하부 밀봉부
22...통공 300...안착부
310...양극 단자 안착부 320...음극 단자 안착부

Claims (2)

  1. 양극판, 세퍼레이터, 음극판순으로 다수장 적층된 전지 본체;
    상기 양극판과 음극판으로부터 인출되는 복수개의 양극 탭과 음극 탭의 단부에 결합되는 양극 단자와, 음극 단자; 및
    상기 전지 본체가 수용되는 공간부를 가지고 상하로 분리가능하며, 상기 공간부의 가장자리를 따라서 밀봉부가 형성되며, 상기 밀봉부중 적어도 어느 한 측의 밀봉부에는 엠보싱 처리가 된 영역과, 엠보싱 처리가 되지 않아서 상기 엠보싱 처리가 된 영역과 단차지며, 상기 전지 본체와 전기적으로 연결된 양극 및 음극 단자가 안착되는 양극 및 음극 단자 안착부가 형성된 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 엠보싱 처리가 된 영역과, 양극 및 음극 단자 안착부와의 단차 높이는 상기 단자 안착부에 안착되는 양극 및 음극 단자의 두께와 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 이차 전지.
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