KR100922742B1

KR100922742B1 - 파우치형 케이스와, 이를 적용한 리튬 이차 전지

Info

Publication number: KR100922742B1
Application number: KR1020020080835A
Authority: KR
Inventors: 김중헌; 이형복
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2002-12-17
Filing date: 2002-12-17
Publication date: 2009-10-22
Also published as: KR20040054113A

Abstract

파우치형 케이스와, 이를 적용한 리튬 이차 전지를 개시한다. 본 발명은 상부 케이스;와, 상부 케이스와 결합되어 전지부가 수용되는 공간부를 제공하고, 그 가장자리를 따라서 열융착되는 밀폐면을 제공하는 하부 케이스;와, 상하부 케이스의 밀폐면의 모서리에 형성되며, 상하부 케이스로부터 공히 절곡되어 형성되는 폴딩부;를 포함하는 것으로서, 케이스 밀폐면의 모서리에 공간을 마련하기 위하여 케이스의 내측으로 절곡되는 폴딩부를 형성함으로써, 다양한 형상의 전지 팩, 특히, 라운드형의 전지부에 장착시 모서리에서의 간섭을 없앨 수 있다.

Description

파우치형 케이스와, 이를 적용한 리튬 이차 전지{Pouched-type case and lithium secondary battery applying the same}

도 1은 종래의 리튬 이차 전지가 전지 팩에 배치된 상태를 도시한 평면도,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차 전지를 도시한 분리 사시도,

도 3은 도 3의 부분 확대도,

도 4는 도 2의 리튬 이차 전지가 전지 팩에 배치된 상태를 도시한 분리 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

20...리튬이차전지 21...전지부

22...양극판 23...음극판

24...세퍼레이터 25...양극 리드

27...음극 리드 210...케이스

220...상부 케이스 222...상부 밀폐면

230...하부 케이스 232...하부 밀폐면

290...폴딩부 291...상부 폴딩부

292...하부 폴딩부

본 발명은 리튬 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전지부를 수용하는 케이스의 모서리부의 구조가 개선되어 전지 팩에 안전적으로 장착되는 파우치형 케이스와, 이를 적용한 리튬 이차 전지에 관한 것이다.

통상적으로, 충전 및 방전이 가능한 이차 전지는 셀룰러 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더등 휴대용 전자 기기의 개발로 활발한 연구가 진행중이다. 이러한 이차 전지로는 니켈-카드뮴 전지, 니켈-메탈 하이드라이드 전지, 니켈-수소 전지, 리튬 이차 전지등을 들 수 있다. 이중에서, 리튬 이차 전지는 작동 전압이 3.6V로서, 휴대용 전자 기기의 전원으로 많이 사용되고 있는 니켈-카드뮴 전지나, 니켈-메탈 하이드라이드 전지에 비하여 3배나 우수하고, 단위 중량당 에너지 밀도의 특성도 우수하여서 급속도로 신장되고 있다.

리튬 이차 전지는 전해액의 종류에 따라 액체 전해질 전지와, 고분자 전해질 전지로 분류할 수 있다. 일반적으로는, 액체 전해질은 사용하는 전지를 리튬 이온 전지라 하고, 고분자 전해질을 사용하는 전지를 리튬 폴리머 전지라고 한다.

리튬 이차 전지는 다양한 형태로 제조가 가능한데, 대표적인 형상으로는 리튬 이온 전지에 주로 사용되는 원통형 및 각형을 들 수 있다. 최근 들어 각광받는 리튬 폴리머 전지는 유연성을 지닌 파우치형으로 제조되어서, 그 형상이 비교적 자유롭다. 또한, 안정성도 우수하고, 무게가 가벼워서 휴대용 전자 기기의 슬림화 및 경량화에 유리하다고 할 것이다.

도 1을 참조하면, 파우치형의 리튬 이차 전지(10)는 전지부(11)와, 상기 전지부(11)가 수용되는 공간부(12a)을 제공하는 케이스(12)를 포함하고 있다.

상기 전지부(11)는 양극판과, 음극판과, 그 사이에 개재되는 세퍼레이터로 이루어져 있다. 상기 전지부(11)는 한 장의 스트립 형상의 양극판, 세퍼레이터, 음극판 순으로 배치된 상태에서 젤리-롤형(jelly-roll type)으로 와인딩되거나, 소정 간격 절단된 다수장의 양극판, 세퍼레이터, 음극판이 적층형(stack type)으로 라미네이팅되어 있다. 또한, 상기 전지부(11)에는 각 극판과 전기적으로 연결된 양극 리드(13)와, 음극 리드(14)가 밀폐된 케이스(12)의 외부로 노출되어 있다.

상기 케이스(12)는 전자 기기의 경박단소화를 실현하기 위하여 후막의 금속재로 성형한 원형형이나 각형과는 달리, 박막의 금속 필름과, 그 양면에 절연성 필름이 부착되어 자유자래로 구부림이 가능한 파우치형(pouched-type)이다. 상기 케이스(12)에는 상기 전지부(12)가 수용가능한 공간부(12a)가 형성되어 있으며, 상기 공간부(12a)의 가장자리를 따라서는 열융착되는 밀폐면(12b)이 제공되어 있다.

상기와 같은 구조를 가지는 리튬 이차 전지(10)는 세퍼레이터를 사이에 두고 극성을 달리하는 극판을 배치한 다음에 와인된 공정이나, 라미네이팅 공정을 통하여 전지부(11)를 완성하고, 이를 케이스(12)의 공간부(12a)에 수용한다. 다음으로, 상기 공간부(12a)의 가장자리를 따라서 형성된 밀폐면(12a)을 열융착하여 밀폐하게 된다.

이렇게 완성된 리튬 이차 전지(10)는 양극 및 음극 리드(13)(14)와 전기적으로 연결되는 보호 회로 기판이 케이스(12)의 외면에 부착된 상태에서 소정 형상의 전지 팩(100)에 장착되어서 전지 모듈로 조립된다.

그런데, 종래의 리튬 이차 전지(10)는 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.

최근에는 휴대용 전자 기기의 구조가 사용자의 요구에 따라 둥근 형태를 유지함에 따라서, 라운딩된 전지 팩(100) 내에 직사각형 형상의 리튬 이차 전지(10)를 삽입시 모서리(A 지점)에서 간섭이 발생하게 된다. 따라서, 둥근 형태의 전지 팩(100)에도 적용가능하도록 모서리부의 형상을 변경하여 다양한 분야에 적용가능한 리튬 이차 전지(10)가 요구된다고 할 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 케이스의 모서리부를 절곡하여서 전지 팩에 장착시 간섭을 방지한 파우치형 케이스와, 이를 적용한 리튬 이차 전지을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 파우치형 케이스는,

상부 케이스;

상기 상부 케이스와 결합되어 전지부가 수용되는 공간부를 제공하고, 상기 공간부의 가장자리를 따라 열융착되는 밀폐면을 제공하는 하부 케이스; 및

상기 상부 및 하부 케이스의 밀폐면의 모서리에 형성되며, 상기 상부 및 하부 케이스로부터 공히 절곡되어 형성된 폴딩부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 폴딩부는 상기 밀폐면의 모서리에 공간을 존재시키도록 상부 및 하부 밀폐면으로부터 케이스의 내측으로 소정 폭 접혀진 것을 특징으로 한다.

게다가, 상기 폴딩부는 상부 케이스 또는 하부 케이스중 어느 한 쪽 방향으로 접혀진 것을 특징으로 한다.

나아가, 상기 폴딩부는 상기 상부 및 하부 케이스의 대응되는 밀폐면로부터 케이스의 내측으로 공히 접혀진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 파우치형 케이스를 적용한 리튬 이차 전지는,

양극판과, 세퍼레이터와, 음극판이 와인딩된 전지부;

상기 양극판과 음극판과 각각 전기적으로 연결된 전극 리드;

상기 전지부가 수용되는 공간부를 가지며, 상기 공간부의 가장자리를 따라 열융착되는 밀폐면의 모서리에 일측 방향으로 절곡되어 형성된 폴딩부가 구비된 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 폴딩부는 밀폐면의 모서리를 상기 케이스의 내측으로 접혀서 형성된 것을 특징으로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 리튬 이차 전지(20)를 도시한 것이다.

도면을 참조하면, 상기 리튬 이차 전지(20)는 전지부(21)와, 상기 전지부(21)를 수용하는 케이스(210)를 포함한다.

상기 전지부(21)는 양극판(22)과, 음극판(23)과, 상기 양극 및 음극판(22)(23) 사이에 개재되는 세퍼레이터(24)를 포함한다.

상기 양극판(22)은 스트립 형상의 금속 박판으로 된 양극 집전체와, 양극 집 전체의 적어도 일면에 코팅되는 양극 활물질층을 구비한다. 양극 집전체는 도전성이 우수한 금속재, 예컨대 알루미늄 박판이고, 양극 활물질은 리튬계 산화물에 바인더, 가소제, 도전재등이 혼합된 조성물이다.

상기 양극판(22)에는 양극 리드(25)가 전기적으로 연결되어 있고, 상기 양극 리드(25)의 단부측 외면에는 양극용 보호 테이프(26)가 감싸져 있다.

상기 음극판(23)은 스트립 형상의 금속 박판으로 된 음극 집전체와, 음극 집전체의 적어도 일면에 코팅되는 음극 활물질층을 구비한다. 음극 집전체는 우수한 도전성을 가지는 금속재, 이를테면 구리 박판이고, 음극 활물질층은 탄소재와 같은 음극 활물질에 바인더, 가소제, 도전재등이 혼합된 조성물이다.

상기 음극판(23)에는 음극 리드(27)가 접속되어 있고, 상기 음극 리드(27)에도 양극 리드(27)와 마찬가지로 단부측 외면에 음극용 보호 테이프(28)가 감싸져 있다.

상기 케이스(210)는 상부 케이스(220)와, 상기 상부 케이스(220)와 결합되는 하부 케이스(230)를 포함한다. 상기 상부 및 하부 케이스(220)(230)는 적어도 한 변이 일체로 접하여 있으며, 다른 변들은 상호 분리되어 있다. 상기 하부 케이스(230)에는 상기 전지부(21)가 수용되는 공간부(231)가 형성되어 있으며, 상기 공간부(231)의 가장자리를 따라서 하부 밀폐면(232)이 형성되어 있다. 상기 상부 케이스(220)에는 상기 하부 밀폐면(232)과 대응되는 내측면에 상부 밀폐면(222)이 형성되어 있다. 상기 상부 및 하부 밀폐면(222)(232)은 상기 전지부(21)가 공간부(231)내에 장착된 다음에 열융착에 의하여 상호 밀폐되는 부분이다.

상기와 같은 구조를 가지는 전지부(21)는 양극판(22), 세퍼레이터(24), 음극판(23) 순으로 배치된 상태에서 일방향으로 감겨져 있다. 젤리-롤형으로 감겨진 전지부(21)는 공간부(231)가 마련된 하부 케이스(230)에 장착된다.

이때, 상기 전지부(21)의 각 극판(22)(23)으로부터 인출된 양극 및 음극 리드(25)(27)의 단부는 밀폐되는 케이스(230)의 외부로 노출되어 있다. 노출된 양극 및 음극 리드(25)(27)는 전지의 안전성을 위하여 설치되는 보호 회로 기판과 전기적으로 접속되게 된다.

상기 전지부(21)가 장착된 다음에는 상기 공간부(231)의 가장자리를 따라 형성된 상부 및 하부 밀폐면(222)(232)을 밀착한 상태에서 소정의 열과 압력을 가하여 밀폐시키게 된다.

이때, 상기 상부 및 하부 밀폐면(222)(232)은 공간부(231)에 장착된 전지부(21)을 외부로부터 차폐시키기 위하여 융착면을 제공하고 있다.

여기서, 상기 상부 및 하부 밀폐면(222)(232)의 모서리에는 추후 기술될 전지 팩에 장착시 간섭이 발생하는 것을 방지하기 위하여 폴딩부(290)를 형성하고 있다.

도 3은 도 2의 리튬 이차 전지(20)의 폴딩부(290)를 확대 도시한 것이다.

여기서, 앞서 도시된 도면에서와 동일한 참조 번호는 동일한 기능을 하는 동일한 부재를 가리킨다.

도면을 참조하면, 상기 상부 케이스(220)의 가장자리를 따라서 마련된 상부 밀폐면(222)은 하부 케이스(230)의 가장자리를 따라서 마련된 하부 밀폐면(232)과 열융착되여서 밀폐되어 있다.

상기 상부 및 하부 밀폐면(222)(232)중 전극 리드(27)가 외부로 노출되는 부분에서의 각 모서리에는 폴딩부(290)가 형성되어 있다. 상기 폴딩부(290)는 상부 폴딩부(291)와, 하부 폴딩부(292)를 포함한다.

상기 상부 폴딩부(291)와 하부 폴딩부(292)는 케이스(210)의 열융착시 모서리의 대응되는 곳에 형성되어 있다. 이러한 상부 및 하부 폴딩부(291)(292)는 상기 케이스(210)의 내측으로 공히 절곡되어 있다. 상기 폴딩부(290)가 접히는 방향은 상부 케이스(220)가 위치하는 방향이거나, 이와 반대로 하부 케이스(230)가 위치하는 방향으로 동시에 접힐 수가 있을 것이다.

상기 폴딩부(290)가 케이스(210)의 내측으로 접혀지게 되면, 상기 전극 리드(27)가 외부로 노출되는 부분에서의 각 모서리에는 상기 폴딩부(290)가 접혀지는 영역만큼의 공간(S)이 발생하게 된다. 이러한 공간(S)의 존재는 도 4에 도시된 바와 같이 라운드 형상의 전지 팩(40)에 삽입시 케이스(210)의 모서리에서의 간섭을 방지할 수가 있다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명의 파우치형 케이스와, 이를 적용한 리튬 이차 전지는 케이스 밀폐면의 모서리에 공간을 마련하기 위하여 케이스의 내측으로 절곡되는 폴딩부를 형성함으로써, 다양한 형상의 전지 팩, 특히 라운드형의 전지부에 장착시 모서리에서의 간섭을 없앨 수 있다. 또한, 케이스이 모서리에 폴딩부를 형성하게 됨에 따라서, 전지의 조립 공정시 긁힘 현상등을 미연에 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.

Claims

상부 케이스;와,

상기 상부 케이스와 결합되어 전지부가 수용되는 공간부를 제공하는 하부 케이스;를 포함하되,

상기 공간부의 가장자리를 따라서, 상기 상부 케이스에는 상부 밀폐면이 형성되고, 상기 상부 밀폐면과 대응되는 하부 케이스의 영역에는 하부 밀폐면이 형성되고,

상기 상부 밀폐면과, 하부 밀폐면은 서로 열융착되고,

상기 상부 밀폐면과, 하부 밀폐면의 모서리에는 폴딩부가 형성되고,

상기 폴딩부는 라운드 형상의 전지 팩에 삽입시 간섭을 방지하도록 상기 상부 밀폐면과, 하부 밀폐면으로부터 상기 상부 케이스와 하부 케이스의 내측 방향으로 접혀져서 형성되고, 상기 폴딩부가 접혀진 만큼 상기 상부 밀폐면과, 하부 밀폐면의 모서리에는 공간이 발생된 것을 특징으로 하는 파우치형 케이스.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 폴딩부는 상부 케이스 또는 하부 케이스중 어느 한 쪽 방향으로 접혀진 것을 특징으로 하는 파우치형 케이스.
제 1 항에 있어서,

상기 폴딩부는 상기 상부 밀폐면과, 하부 밀폐면이 동시에 상부 케이스 또는 하부 케이스의 내측 방향으로 접혀진 것을 특징으로 하는 파우치형 케이스.
양극판과, 세퍼레이터와, 음극판이 와인딩된 전지부;와,

상기 양극판과 음극판과 각각 전기적으로 연결된 전극 리드;와,

상기 전지부가 수용되는 공간부를 가지며, 상기 공간부의 가장자리를 따라 열융착되는 밀폐면에 형성된 폴딩부가 구비된 케이스;를 포함하되,

상기 케이스는 상기 공간부의 가장자리를 따라서, 상부 밀폐면이 형성된 상부 케이스와, 상기 상부 밀폐면과 대응되는 영역에 하부 밀폐면이 형성된 하부 케이스를 가지며,

상기 폴딩부는 라운드 형상의 전지 팩에 삽입시 간섭을 방지하도록 상기 상부 밀폐면과, 하부 밀폐면으로부터 케이스의 내측 방향으로 접혀져서 형성되고, 상기 폴딩부가 접혀진만큼 상기 상부 밀폐면과, 하부 밀폐면의 모서리에는 공간이 발생된 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
삭제
제 5 항에 있어서,

상기 폴딩부는 상기 케이스의 열융착시 서로 대응되는 상부 밀폐면과, 하부 밀폐면으로부터 상기 케이스의 내측으로 다같이 접혀져서 형성된 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.