KR100709835B1 - 이차 전지 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 이차 전지는 케이스에 전극 조립체가 삽입된 베어 셀과, 베어셀과 연결되며 베어 셀의 충/방전을 제어하는 보호회로모듈과, 베어 셀과 보호회로모듈의 주변부를 몰딩시키는 몰딩재 및 베어 셀과 몰딩재 사이에 설치된 정품라벨을 포함하므로, 정품라벨을 보호할 수 있고 정품라벨의 위조가 어렵게 할 수 있는 이점이 있다.
Description
도 1은 본 발명에 따른 베어 셀의 일실시예를 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 이차 전지의 분리사시도,
도 3은 본 발명에 따른 이차 전지의 사시도이다.
< 도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명 >
150 : 전극 조립체 170 : 보호회로모듈
180 : 외부단자 200 : 케이스
210 : 드로잉부 220 : 몰딩재
300 : 하드 케이스 400 : 정품라벨
본 발명은 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면 전극 조립체가 수용된 케이스에 정품라벨이 부착된 이차 전지에 관한 것이다.
최근에는 셀룰라 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 콤팩트하고 경량화 된 전기/전자 장치들이 활발하게 개발 및 생산되고 있다. 이러한 휴대용 전기/전자장치들은 별도의 전원이 구비되지 않은 장소에서도 작동될 수 있도록 전지 팩을 내장하 고 있다. 내장된 전지 팩은 휴대용 전기/전자 장치를 일정기간 동안 구동시키기 위해 일정 레벨의 전압을 출력시킬 수 있도록 내부에 적어도 하나의 전지를 구비하고 있다.
전지 팩은 경제적인 측면을 고려하여 최근에는 충ㆍ방전이 가능한 이차전지를 채용하고 있다. 이차 전지에는 대표적으로, 니켈-카드뮴(Ni-Cd) 전지와 니켈-수소(Ni-MH)전지 및 리튬(Li) 전지와 리튬 이온(Li-ion) 전지 등의 리튬 이차 전지 등이 있다.
특히, 리튬 이차 전지는 작동 전압이 3.6V로서, 휴대용 전자 장비 전원으로 많이 사용되고 있는 니켈-카드뮴 전지나, 니켈-수소 전지보다 3배나 높고, 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 측면에서 급속도로 신장되고 있는 추세이다.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 양극 활물질로 리튬계 산화물, 음극 활물질로는 탄소재를 사용하고 있다. 일반적으로는, 전해액의 종류에 따라 액체 전해질 전지와, 고분자 전해질 전지로 분류되며, 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬 이온 전지라 하고, 고분자 전해질을 사용하는 전지를 리튬 폴리머 전지라고 한다. 또한, 리튬 이차 전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형과, 각형과, 파우치형을 들 수 있다.
통상적으로, 리튬 이차 전지는 양극 활물질이 코팅된 양극 전극판, 음극 활물질이 코팅된 음극 전극판 및 양극 전극판과 음극 전극판 사이에 위치되어 쇼트를 방지하고 리튬 이온(Li-ion)의 이동만을 가능하게 하는 세퍼레이터가 권취된 전극 조립체와, 전극 조립체를 수용하는 리튬 이차 전지용 케이스와, 리튬 이차 전지용 케이스 내측에 주입되어 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 전해액 그리고, 케이스를 밀봉시키는 캡 조립체 등으로 이루어져 있다.
따라서, 이차 전지는 케이스에 전극 조립체가 수용되면 전해액을 주입한 후 캡 조립체로 마감되면, 전극 조립체와 보호회로모듈을 연결시키고 케이스의 외면과 보호회로모듈의 주변부를 몰딩재로 몰딩시킨다.
다음, 케이스의 외면에는 정품임을 알리는 라벨을 부착시킨다.
상기와 같은 이차 전지는 일반적으로 에너지가 충전된 상태에서 자체에 높은 에너지를 축적하고 있으며, 충전하는 과정에서는 다른 에너지원으로부터 에너지를 공급받아 축적하게 된다. 이런 과정이나 상태에서 내부 단락 등 이차 전지의 이상이 발생하는 경우, 전지 내에 축적된 에너지가 단시간에 방출되면서 발화, 폭발 등의 안전 문제를 일으킬 수 있다.
특히 최근에 많이 사용되는 리튬계 이차 전지는 리튬 자체가 높은 활성을 가지므로 에너지량이 많게 되며, 전지 내부에 이상이 발생되는 경우에는 발화나 폭발의 위험이 그만큼 증가하게 된다. 따라서, 이차 전지에는 충전된 상태에서 혹은 충전하는 과정에서 전지 자체의 이상으로 인한 발화나 폭발을 막기 위해 여러 가지 안전 장치가 구비된다.
그러나, 이차 전지는 안전성 향상에도 불구하고 일부에서는 과열로 발화되거나 폭발되는 경우가 발생되고 있으며, 이러한 경우는 제3업체에서 제조된 정품이 아닌 경우가 대부분이다. 최근에는 시장에서 유통되는 이차 전지 중 제3업체에서 조잡한 기술로 제조된 베어 셀의 외면에 정품라벨을 부착하여 유통시키고 있어 시 장의 유통질서를 혼란케하고 정품 메이커의 신뢰를 실추시키는 문제가 발생되고 있다.
또한, 베어 셀에 부착되는 정품 라벨은 외관상 유사하게 보이도록 위조가 용이하여 정품메이커의 정품 여부를 밝히고, 그에 따른 신속한 대응이 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해소시키기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 정품라벨의 복제를 줄여줄 수 있는 이차 전지를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 케이스에 전극 조립체가 삽입된 베어 셀과, 상기 베어셀과 연결되며 상기 베어 셀의 충/방전을 제어하는 보호회로모듈과, 상기 베어 셀과 상기 보호회로모듈의 주변부를 몰딩시키는 투명한 절연물로 이루어진 몰딩재 및 상기 베어 셀과 상기 몰딩재 사이에 설치된 정품라벨을 포함하는 이차 전지를 제공한다.
상기 몰딩재는 핫멜트일 수 있다.
상기 몰딩재의 투명도는 30내지 90%인 것이 좋다.
상기 몰딩재는 상기 정품라벨이 부착된 면과 대응되는 면만 투명하게 형성될 수 있으며, 상기 몰딩재는 실리콘, 에폭시, 우레탄 중 어느 하나일 수 있다.
상기 정품 라벨은 형광물질이 포함된 형광발색층을 포함하여 형성될 수 있으 며, 상기 형광발색층은 제조메이커를 의미하는 문자를 포함할 수 있다.
상기 케이스는 각형이거나, 파우치형일 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 따른 이차 전지를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 베어 셀의 일실시예를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 이차 전지의 분리사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 이차 전지의 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 이차 전지의 제조방법을 도시한 도면이다.
이들 도면을 참조하면, 이차 전지는 제1,2전극판(110,120) 및 세퍼레이터(130)를 포함하여 이루어지는 전극 조립체(150)와, 전극 조립체(150)를 수용하여 베어 셀을 형성하는 케이스(200)와, 전극 조립체(150)와 전기적으로 연결되며 이상 발생시 전류의 흐름을 강제적으로 차단시키는 보호회로모듈(170)과, 보호회로모듈(170)과 베어 셀의 주변부를 몰딩시키는 몰딩재(220)와 베어 셀의 외측이며, 몰딩재(220)의 내측에 설치되는 정품라벨(400)을 포함한다.
전극 조립체(150)는 제1,2전극 활물질층이 코팅된 제1,2전극판(110,120)과, 제1,2전극판(110,120)사이에 게재되어 제1,2전극판(110,120)의 단락을 방지하고 리튬 이온의 이동만 가능하게 하는 세퍼레이터(130)가 권취되어 이루어진다. 제1,2전극판(110,120)에는 제1,2전극탭(141,143)이 각각 인출된다.
이때, 제1전극판(141)은 양극이고, 제2전극판(143)은 음극이 될 수 있다.
여기서, 양극 활물질로는 칼코게나이드(Chalcogenide) 화합물이 사용되고 있으며, 그 예로 LiCo02, LiMn204, LiNi02, LiNi1-xCox02(0<x<1), LiMn02 등의 복합 금속 산화물들이 사용되고 있다. 음극 활물질로는 탄소(C) 계열 물질, Si, Sn, 틴 옥사이드, 틴 합금 복합체(Composite tin alloys), 전이 금속 산화물, 리튬 금속 산화물 등이 사용되고 있다. 또한, 일반적으로 양극 전극판은 알루미늄(Al)재질, 음극 전극판은 구리(Cu)재질을 사용하며, 세퍼레이터(130)는 일반적으로 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP)을 사용하지만, 본 발명에서 상기의 재질을 한정하는 것은 아니다.
케이스(200)는 각형 캔이거나 파우치형으로 형성될 수 있다. 도 1은 케이스(200 ; 이하 '파우치'로 칭함)가 파우치형일 경우를 도시한 것이다.
파우치(200)는 대략 직사각형 형태로서, 전극 조립체(150)가 수용될 수 있도록 일측에는 일정 깊이의 드로잉부(210)가 형성될 수 있고, 타측은 드로잉부(210)와 대응되게 벤딩되어 드로잉부(210)를 커버할 수 있도록 이루어져 있다. 파우치(200)의 재질은 알루미늄(Al)과 같은 금속재로 이루어진 심부와, 심부의 상부면 상에 형성된 열융착층과, 심부의 하부면 상에 형성된 절연막으로 이루어진다. 열융착층은 폴리머 수지인 변성 폴리프로필렌 예컨대, CPP(Casted Polypropylene)를 사용하여 접착층으로 작용하며, 절연막은 나일론이나 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와 같은 수지재가 적용될 수 있으나 여기서 파우치(200)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
한편, 파우치(200)의 외측으로 인출된 제1,2전극탭(141,143)에는 절연부재(160)를 사이에 두고 연결되어 단락 등과 같은 전지의 이상 발생시 전류의 흐름을 차단하는 보호회로모듈(170)이 설치된다.
보호회로모듈(170)은 연결리드(171)에 의해 외부로 노출되는 외부단자(180)와 연결된다. 외부단자(180)는 충전시에 외부의 전기 단자와 직접적으로 연결되는 부분이다.
전극 조립체(150)에 보호회로모듈(170)이 연결된 베어 셀은 하드 케이스(300)에 의해 커버된다. 하드 케이스(300)는 파우치(200)와 파우치(200)와 연결되게 설치되는 보호회로모듈(170) 및 외부단자(180)를 수용할 수 있는 것으로서 파우치(200)의 적어도 일부면을 커버하되 최대면적면을 커버하여 파우치(200)의 외면을 보호하는 것이 바람직하다.
또한, 하드 케이스(300)는 제1케이스(320)와 제2케이스(330)로 나누어진다.
정품라벨(400)은 베어 셀의 외면 즉, 하드 케이스(300)의 외면이자 후술될 몰딩재(220)의 내측에 부착된다.
또한, 정품라벨(400)은 베어 셀의 외면에 부착시키기 위한 접착제층과 제조메이커 등이 표기되어 있는 지지체층과 지지체층에 인쇄되어 있는 문구를 보호하기 위한 필름층을 포함하여 형성될 수 있다. 이때, 지지체층에는 형광발색층을 포함하여 형성될 수 있으며, 형광발색층은 제조메이커를 의미하는 문자 등을 표기하여 출처를 표시할 수 있다.
몰딩재(220)는 베어 셀과 연결되는 보호회로모듈(170) 및 외부단자(180)를 몰딩시켜 파우치(200)의 상측에 결합시킨다. 또한, 몰딩재(220)는 하드 케이스(300)의 외면과 하드 케이스(300)로 보호되지 않는 베어 셀 부분을 커버하도록 도포되어 제1케이스(320)와 제2케이스(330)를 결합시킨다.
몰딩재(220)는 파우치(200)와 외부를 절연할 수 있는 절연물로서 대표적으로 핫멜트가 사용될 수 있다. 또한, 실리콘, 에폭시, 우레탄 중 어느 하나가 사용될 수 있다. 그러나, 본 발명에서는 그 종류를 한정하는 것은 아니다.
여기서, 몰딩재(220)는 투명하게 형성될 수 있으며 그 투명도가 30~90%를 유지하도록 한다. 또한, 몰딩재(220)는 정품라벨(400)이 부착된 면과 대응되는 면만 투명하게 형성되어도 무방하다. 즉, 몰딩재(220)는 투명도를 유지함으로써 하드 케이스(300)의 외면에 부착된 정품라벨(400)이 비치도록 할 수 있다. 따라서, 정품 라벨(400)은 몰딩재(220)에 의해 보호될 수 있다.
이하에서는 상술한 바와 같이 이루어진 이차 전지의 일실시예에 대한 제조방법을 설명한다.
먼저, 전극 조립체(150)는 파우치(200)의 일측 드로잉부(210)에 수납된다.
전극 조립체(150)가 수납된 파우치(200)의 타측은 벤딩되어 드로잉부(210)와 대응되는 위치에서 파우치(200)의 드로잉부(210)를 커버한다. 이때, 파우치(200)에서는 전극 조립체(150)의 제1,2전극판(110,120)과 연결되는 제1,2전극탭(141,143)이 파우치(200)의 외측으로 인출된다. 파우치(200)의 타측은 벤딩되어 드로잉부(210)를 커버하여 파우치(200)의 가장자리를 밀봉시켜, 베어셀을 형성한다.
다음, 파우치(200)의 외측으로 인출된 제1,2전극탭(141,143)은 그 주변에 보호소자(170) 및 기타 구조체 등이 배치되고, 이는 절연부재(160)를 사이에 두고 제1,2전극탭(141,143)과 전기적으로 연결된다. 보호소자(170)는 외부로 노출되는 외부단자(180)와 전기적으로 연결된다.
베어 셀의 넓은 면 즉, 파우치(200)의 드로잉부(210)가 형성된 면과 드로잉부(210)와 대응되는 파우치(200)의 외면에는 각각 제1,2케이스(320,330)가 설치된다.
다음, 하드 케이스(300)의 외면에는 정품라벨(400)이 부착된다.
다음, 하드 케이스(300)와 보호회로모듈(170)의 주변부에는 몰딩재(220)가 도포된다. 여기서, 몰딩재(220)는 정품라벨(400)이 비치도록 투명한 핫멜트가 도포된다.
이에 따라, 정품라벨(400)은 몰딩재(220)에 의해 보호된다.
이상 설명한 바에 따르면 본 발명의 이차 전지는 정품라벨을 커버함과 아울러 정품라벨이 보이도록 투명한 몰딩재를 도포함에 따라 정품라벨을 보호할 수 있고 정품라벨의 위조가 어렵게 할 수 있는 이점이 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있다.
Claims (11)
- 케이스에 전극 조립체가 삽입된 베어 셀;상기 베어 셀과 연결되며 상기 베어 셀의 충/방전을 제어하는 보호회로모듈;상기 베어 셀과 상기 보호회로모듈의 주변부를 몰딩시키는 투명한 절연물로 이루어진 몰딩재; 및상기 베어 셀과 상기 몰딩재 사이에 설치된 정품라벨을 포함하는 이차 전지.
- 삭제
- 제 1항에 있어서,상기 몰딩재는 핫멜트인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
- 삭제
- 제 1항에 있어서,상기 몰딩재의 투명도는 30내지 90%인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
- 제 5항에 있어서,상기 몰딩재는 상기 정품라벨이 부착된 면과 대응되는 면만 투명한 것을 특징으로 하는 이차 전지.
- 제 3항에 있어서,상기 몰딩재는 실리콘, 에폭시, 우레탄 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
- 제 1항에 있어서,상기 정품 라벨은 형광물질이 포함된 형광발색층을 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
- 제 8항에 있어서,상기 형광발색층은 제조메이커를 의미하는 문자를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
- 제 1항에 있어서,상기 케이스는 각형인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
- 제 1항에 있어서,상기 케이스는 파우치형인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
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