KR101546002B1 - 전기화학 에너지 저장 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명에서는 복합 패키징을 통하여 평면형 전기화학 에너지 저장 장치의 밀봉성과 사용중 외형의 변형 방지 효과를 동시에 얻을 수 있는 전기화학 에너지 저장 장치가 개시된다.
일 예로, 제 1, 2 전극 및 그 사이에 개재되는 분리막을 포함하는 에너지소자, 에너지 소자 및 전해액을 수용하는 파우치를 포함하는 파우치형 에너지 저장부, 파우치형 에너지 저장부의 외부로 인출되며, 제 1, 2 전극에 결합된 제 1, 2 전극 플레이트, 파우치형 에너지 저장부를 수용하며, 상부가 개방된 보강 케이스 및 보강 케이스의 상부를 밀봉하는 보강 수지를 포함하는 전기화학 에너지 저장 장치가 개시된다.
일 예로, 제 1, 2 전극 및 그 사이에 개재되는 분리막을 포함하는 에너지소자, 에너지 소자 및 전해액을 수용하는 파우치를 포함하는 파우치형 에너지 저장부, 파우치형 에너지 저장부의 외부로 인출되며, 제 1, 2 전극에 결합된 제 1, 2 전극 플레이트, 파우치형 에너지 저장부를 수용하며, 상부가 개방된 보강 케이스 및 보강 케이스의 상부를 밀봉하는 보강 수지를 포함하는 전기화학 에너지 저장 장치가 개시된다.
Description
본 발명은 전기화학 에너지 저장 장치에 관한 것이다.
전지나 수퍼커패시터와 같은 전기화학 에너지 저장 장치는 이러한 저장 장치가 적용되는 전자 및 전기 기기의 공간 활용성을 높이기 위해 평면형으로 제작된다. 이 때, 전지나 수퍼커패시터 내부에서 전기화학 에너지 저장 장치의 사용중 필연적으로 발생하는 가스로 인해 외형이 변형된다는 문제가 있다.
본 발명은 복합 패키징을 통하여 평면형 전기화학 에너지 저장 장치의 밀봉성과 사용중 외형의 변형 방지 효과를 동시에 얻을 수 있는 전기화학 에너지 저장 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 전기화학 에너지 저장 장치는 제 1, 2 전극 및 그 사이에 개재되는 분리막을 포함하는 에너지 소자; 상기 에너지 소자 및 전해액을 수용하는 파우치를 포함하는 파우치형 에너지 저장부; 상기 파우치형 에너지 저장부의 외부로 인출되며, 상기 제 1, 2 전극에 결합된 제 1, 2 전극 플레이트; 상기 파우치형 에너지 저장부를 수용하며, 상부가 개방된 보강 케이스; 및 상기 보강 케이스의 상부를 밀봉하는 보강 수지를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 에너지 소자는 상기 제 1, 2 전극 및 분리막이 권취되어 롤 형태로 형성될 수 있다.
그리고 상기 에너지 소자는 상기 제 1, 2 전극 및 분리막이 적층된 형태로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제 1, 2 전극은 동일한 재료로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제 1, 2 전극은 알루미늄 금속박의 양면에 활성탄계 전극활물질을 코팅하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 파우치는 알루미늄 파우치, 폴리머 필름, 고무 필름 중 선택된 하나로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제 1, 2 전극 플레이트는 상기 파우치의 외부에서 납땜에 의해 제 1, 2 와이어와 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 상기 제 1, 2 와이어는 상기 보강 수지에 의해 외부로 노출될 수 있다.
또한, 상기 보강 수지의 상부에는 보호 부재가 더 형성될 수 있다.
또한, 상기 제 1, 2 와이어는 상기 보호 부재에 의해 외부로 노출될 수 있다.
또한, 상기 보강 케이스는 제 1, 2 보강 케이스를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1, 2 보강 케이스는 상대적으로 넓은 제 1 면 및 제 1 면의 마주보는 양측변에서 수직으로 연장되는 한 쌍의 제 2 면을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 면에는 비딩부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 제 1, 2 보강 케이스는 각각의 제 2 면이 서로 겹쳐짐으로써 결합될 수 있다.
또한, 상기 보강 케이스는 에폭시, 엔지니어링 플라스틱, 고강도 필름, 금속재, 금속-폴리머 복합재, 유리, 세라믹, 세라믹-폴리머 복합재, 금속-폴리머-세라믹 복합재 중 선택된 하나로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 보강 케이스는 직육면체 형상으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 보강 수지는 에폭시로 이루어질 수 있다.
본 발명에 의한 전기화학 에너지 저장 장치는 복합 패키징을 통하여 평면형 전기화학 에너지 저장 장치의 밀봉성과 사용중 외형의 변형 방지 효과를 동시에 얻을 수 있다.
도 1a 및 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장 장치에서 파우치 및 보강 케이스를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장 장치에서 파우치 및 보강 케이스를 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장 장치에서 파우치를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장 장치에서 보강 케이스를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장 장치의 완성된 모습을 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장 장치에서 에너지 소자 및 파우치를 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장 장치에서 에너지 소자의 적층구조를 도시한 단면도이다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장 장치에서 전극 및 전극 단자의 결합을 도시한 단면도이다.
도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장 장치에서 에너지 소자의 권취 모습을 도시한 정면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장 장치에서 전극 단자를 도시한 정면도 및 측면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장 장치의 사시도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장 장치에서 에너지 소자 및 파우치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장 장치에서 파우치 및 보강 케이스를 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장 장치에서 파우치를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장 장치에서 보강 케이스를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장 장치의 완성된 모습을 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장 장치에서 에너지 소자 및 파우치를 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장 장치에서 에너지 소자의 적층구조를 도시한 단면도이다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장 장치에서 전극 및 전극 단자의 결합을 도시한 단면도이다.
도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장 장치에서 에너지 소자의 권취 모습을 도시한 정면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장 장치에서 전극 단자를 도시한 정면도 및 측면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장 장치의 사시도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장 장치에서 에너지 소자 및 파우치를 도시한 사시도이다.
본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장 장치에 대해 설명하도록 한다.
도 1a 및 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장 장치에서 파우치형 에너지 저장부 및 보강 케이스를 도시한 사시도이다. 또한, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장 장치에서 파우치형 에너지 저장부 및 보강 케이스를 도시한 평면도이다. 더불어, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장 장치에서 파우치형 에너지 저장부를 도시한 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장 장치에서 보강 케이스를 도시한 사시도이다.
이하에서는 도 1a 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장 장치에 대해 설명하도록 한다.
도 1a 내지 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장 장치(100)는 에너지 소자(미도시), 상기 에너지 소자와 전해액을 수용하는 파우치를 포함하는 파우치형 에너지 저장부(120), 상기 파우치형 에너지 저장부(120)를 수용하며, 상부가 개방된 보강 케이스(130)를 포함하여 이루어진다.
상기 에너지 소자(미도시)는 제 1 극판 및 제 2 극판이 그 사이에 분리막이 개재된 상태로 적층 또는 권취되어 형성된다. 여기서, 상기 제 1, 2 극판에는 상기 파우치에 의해 외부로 인출되는 제 1, 2 전극 플레이트(111, 112)가 결합된다. 상기 에너지 소자 및 파우치에 대해서는 후에 더욱 자세히 설명하도록 한다.
상기 파우치형 에너지 저장부(120)는 상기 에너지 소자(미도시) 및 전해액이 파우치의 내부에 함께 내장됨으로써 형성된다. 상기 파우치는 에너지 소자가 안착될 수 있도록 수납 공간이 마련된 제 1 파우치막과, 이 제 1 파우치막의 일단과 일체로 연결되어 형성된 제 2 파우치막을 구비하여 이루어진다. 또한, 상기 파우치형 에너지 저장부는 제 1 파우치막의 수납 공간의 전면 및 양 측면에 외측으로 연장된 전면연장부(120a) 및 측면연장부(120b)가 형성되어 제 2 파우치막과 열융착됨으로써 에너지 소자가 1차적으로 밀봉된다. 상기 파우치는 알루미늄 파우치, 폴리머 필름, 고무 필름 등을 융착하여 형성될 수 있으나, 이러한 재질로 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 상기 파우치에 대해서는 후에 더욱 자세히 설명하도록 한다.
한편, 상기 파우치형 에너지 저장부(120)의 전면연장부(120a)에서는 제 1 및 제 2 전극 플레이트(111, 112)가 외부로 인출된다. 여기서, 상기 제 1 및 제 2 전극 플레이트(111, 112)의 상기 전면연장부(120a)와 접촉하는 부분은 절연테이프(114)에 의해 감싸진다. 상기 절연테이프(114)는 상기 제 1, 2 전극 플레이트(111, 112)와 전면연장부(120a) 사이의 접착성을 높이는 외에 상기 제 1, 2 전극 플레이트(111, 112)가 통과하는 부분에서의 상기 전면연장부(120a)의 밀봉 신뢰성을 높이는 역할을 한다. 또한, 상기 절연테이프(114)는 상기 파우치와 상기 제 1, 2 전극 플레이트(111, 112) 사이의 전기적 접속을 방지하는 역할도 한다. 더불어, 상기 제 1, 2 전극 플레이트(111, 112)는 솔더(115)에 의해 제 1, 2 와이어(121, 122)와 전기적으로 연결된다. 상기 제 1, 2 와이어(121, 122)를 통해 상기 파우치형 에너지 저장부(120)의 에너지 소자는 외부 전원과 연결될 수 있다.
상기 보강 케이스(130)는 상부가 개방되며, 내부에 상기 파우치형 에너지 저장부(120)를 수납한다. 상기 보강 케이스(130)는 대략 직육면체 형상으로 형성될 수 있으나, 이것으로 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 보강 케이스(130)는 에폭시, 엔지니어링 플라스틱, 고강도 필름, 금속재, 금속-폴리머 복합재, 유리, 세라믹, 세라믹-폴리머 복합재, 금속-폴리머-세라믹 복합재 등의 고강도 재료를 단독으로, 혹은 함께 사용하여 이루어질 수 있으나 이러한 재질로 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
상기 보강 케이스(130)는 제 1 및 제 2 보강 케이스(130a, 130b)를 포함하도록 이루어진다.(도 1b의 경우, 편의상 하나의 케이스로 도시함) 상기 제 1 및 제 2 보강 케이스(130a, 130b)는 각각 상대적으로 넓은 제 1 면(131a, 131b) 및 상기 제 1 면(131a, 131b)의 마주보는 양측변에서 수직으로 연장되는 한 쌍의 제 2 면(132a, 132b)을 포함한다. 또한, 상기 제 1 면(131a, 131b)은 각각 강도 보강용의 비딩부(135)를 더 포함할 수 있다. 한편, 상기 보강 케이스(130)는 상기 제 1 및 제 2 보강 케이스(130a, 130b) 각각의 한 쌍의 제 2 면(132a, 132b)들이 겹쳐짐으로써 결합된다. 즉, 상기 제 1 및 제 2 보강 케이스(130a, 130b)는 제 1, 2 보강 케이스(130a, 130b) 각각의 한 쌍의 제 2 면(132a, 132b)들이 레이저 용접됨으로써 결합된다. 이 때, 결합된 보강 케이스(130)의 상부는 개방된 형태이며, 상기 파우치형 에너지 저장부(120)는 상기 보강 케이스(130)의 개방된 상부로부터 삽입됨으로써 2차적인 외장이 이루어진다. 상기 파우치형 에너지 저장부(120)에 보강 케이스(130)로 2차 외장을 적용하는 방식은 사출몰딩, 열경화, 자외성경화, 단순 삽입, 용접, 절곡, 압착, 접착제를 이용한 고정 등이 있으며, 이러한 방식들을 단독으로, 혹은 함께 적용하여 이루어질 수 있다.
상기 보강 케이스(130)는 상부가 개방되므로, 상기 파우치형 에너지 저장부(120)의 삽입 후에, 상기 파우치형 에너지 저장부(120)의 상부와 상기 보강 케이스(130)의 상부 사이에는 개방 영역(140a)이 형성된다. 이러한 개방 영역(140a)은 후에 보강 수지에 의해 밀봉될 수 있다. 또한, 상기 보강 케이스(130)의 하부는 상부와 동일하게 개방되어 후에 보강 수지 등에 의해 밀봉될 수 있으며, 제 1, 2 보강 케이스(130a, 130b)의 제 1, 2 면(131a, 131b, 132a, 132b)과 함께 미리 형성되어도 무방하다. 이러한 과정에 의해 상기 에너지 소자를 1차적으로 밀봉하는 파우치형 에너지 저장부(120)는 보강 케이스(130)에 의해 2차적으로 외장된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장 장치의 완성된 모습을 도시한 사시도이다.
도 5 및 도 1a를 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장 장치(100)는 상기에서 설명한 바와 같이, 에너지 소자를 1차적으로 밀봉하는 파우치형 에너지 저장부(120)가 상기 보강 케이스(130)에 수납되고, 상기 보강 케이스(130)의 개방 영역(140a)은 보강 수지(140)에 의해 밀봉됨으로써 2차적으로 외장된다. 또한, 상기 보강 수지(140)의 일측 상부에는 보호 부재(150)가 더 형성될 수 있다.
상기 보강 수지(140)는 상기 개방 영역(140a)을 채우도록 형성되며, 상기 보강 케이스(130)의 상부를 밀봉한다. 따라서, 상기 파우치형 에너지 저장부(120)는 상기 보강 케이스(130) 및 보강 수지(140)에 의해 외장된다. 이 때, 상기 제 1, 2 와이어(121, 122)는 상기 보강 수지(140)에 의해 외부로 인출될 수 있다. 상기 보강 수지(140)는 에폭시 수지 등으로 이루어질 수 있으며, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
상기 보호 부재(150)는 상기 보강 수지(140)의 일측 상부에 형성된다. 또한, 상기 보호 부재(150)는 제 1, 2 관통홀(151, 152)이 형성되어 상기 제 1, 2 와이어(121, 122)를 외부로 노출시킨다. 상기 보호 부재(150)는 상기 제 1, 2 와이어(121, 122)를 보호하며, 서로 절연시키는 역할을 한다. 한편, 상기 보호 부재(150)에 의해 외부로 인출된 제 1, 2 와이어(121, 122)는 상기 보호 부재(150)의 상부에서 절곡될 수 있다.
이와 같이 하여, 본 발명의 실시예에 따르면, 에너지 소자 및 전해액이 파우치에 의해 1차 밀봉되고, 이러한 파우치형 에너지 저장부가 다시 보강 케이스 및 보강 수지에 의해 2차 외장되는 복합 패키징 방식의 전기화학 에너지 저장 장치를 제공한다.
즉, 파우치에 의한 1차 밀봉으로 파우치형 에너지 저장부의 완벽한 기밀성을 확보할 수 있으며, 보강 케이스 및 보강 수지에 의한 2차 외장으로 에너지 저장부의 사용에 따라 발생할 수 있는 외형 변형을 방지하는 것이 가능하다.
또한, 보강 케이스의 측면에 형성되는 비딩부에 의해 전기화학 에너지 저장 장치의 강도를 보다 효과적으로 보강하는 것이 가능하므로, 고신뢰성이 확보되는 전기화학 에너지 저장 장치를 제공할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장 장치에서 에너지 저장부를 도시한 사시도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장 장치에서 에너지 소자의 적층구조를 도시한 단면도이고, 도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장 장치에서 전극 및 전극 단자의 결합을 도시한 단면도이고, 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장 장치에서 에너지 소자의 권취 모습을 도시한 정면도이며, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장 장치에서 전극 단자를 도시한 정면도 및 측면도이다.
이하에서는 도 6 내지 9를 참조하여 파우치형 에너지 저장부의 구성에 대해 설명하도록 한다.
본 발명에 의한 에너지 저장부(120)는 에너지 소자(110), 상기 에너지 소자(110)와 전해액(미도시)을 밀봉하는 파우치(120', 120'') 및 상기 파우치(120', 120'')의 외부로 인출되는 제 1, 2 전극 플레이트(111, 112)를 포함한다.
상기 에너지 소자(110)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 제 1 전극(111a), 제 2 전극(112a), 제 1 분리막(113a), 제 2 분리막(113b)이 적층 및 권취된 롤(roll) 형태로 형성된다. 보다 구체적으로, 상기 에너지 소자(110)는 제 1 전극(111a), 제 2 전극(112a)이 서로 절연되도록 제 1 전극(111a), 제 1 분리막(113a), 제 2 전극(112a), 제 2 분리막(113b)을 순서대로 적층한 후, 권심(C)에 의해 권취됨으로써 형성된다. 더불어, 상기 제 1 전극(111a)과 제 1 분리막(113a) 사이에는 제 3 분리막(113c)이 더 포함될 수도 있다. 상기 제 1, 2 전극(111a, 112a)은 동일한 재질로 이루어지며, 활성탄계 전극이 사용되는 것이 바람직하다. 하지만 이것으로 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
상기 제 1 전극(111a)은, 도 8a에 도시된 바와 같이, 전극집전체(111a'), 상기 전극집전체(111a')의 양면에 코팅된 전극활물질층(111a'') 및 전극활물질이 코팅되지 않은 전극무지부(111a''')를 포함한다. 상기 전극집전체(111a')는 전류를 모으는 포일 형태로 일반적으로 알루미늄(Al) 재질로 이루어진다. 상기 전극활물질층(111a'')은 전기를 발생시키는 역할을 하며 통상의 활성탄계 전극활물질(활성탄, 바인더, 도전제 등의 혼합물)로 이루어진다. 상기 전극무지부(111a''')는 상기 전극집전체(111a')의 일면에 형성되며, 상기 제 1 전극 플레이트(111)와 결합된다. 즉, 상기 전극무지부(111a''')에 부착된 제 1 전극 플레이트(111)에 의해 상기 전극무지부(111a''')는 상기 제 1 전극(111a)과 제 1 전극(111a) 외부와의 전류 흐름의 통로가 된다. 이러한 구성은 제 1 전극(111a)뿐만 아니라 제 2 전극(112a)도 동일하게 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제 1, 2 전극(111a, 112a)은 상기와 같이 금속 포일에 전극활물질이 코팅, 건조되어 제조된 형태 외에도 활성탄계 전극활물질을 연신 압연하여 제조한 시트 형태일 수도 있다.
한편, 제 1 전극(111a) 및 제 2 전극(112a)은 외부에서 인가되는 전기의 부호에 따라 양극(+) 또는 음극(-)으로 그 부호가 결정되며, 이러한 제 1, 2 전극(111a, 112a)에는 외부에서 전기를 인가하기 위한 제 1, 2 전극 플레이트(111, 112)가 각각 결합된다. 더불어, 상기 에너지 소자(110)의 외부로 인출된 제 1, 2 전극 플레이트(111, 112)는 솔더(115)에 의해 제 1, 2 와이어(121, 122)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제 1, 2 와이어(121, 122)는 외부 전원과 직접적으로 연결되어 상기 제 1, 2 전극 플레이트(111, 112)로 전기를 공급한다. 상기 제 1, 2 와이어(121, 122)를 통해 제 1, 2 전극 플레이트(111, 112)에 전기가 인가되면, 제 1 전극(111a)과 제 1 분리막(113a), 제 2 전극(112a)과 제 2 분리막(113b)에서 양전하(+)와 음전하(-)가 분극되어 2곳의 전하층, 즉 전기이중층이 생성된다.
한편, 상기 에너지 소자(110)로부터 인출된 제 1, 2 전극 플레이트(111, 112)는 절연테이프(114)에 의해 일부가 감싸질 수 있다. 상기 절연테이프(114)의 역할은 후에 더욱 자세히 설명하도록 한다.
상기 파우치(120', 120'')는 상기 에너지 소자(110)가 안착될 수 있도록 수납 공간이 마련된 제 1 파우치막(120')과 상기 제 1 파우치막(120')의 일단과 일체로 연결되어 형성된 제 2 파우치막(120'')을 구비하여 이루어진다. 상기 파우치(120', 120'')는, 도면에 도시되지는 않았지만, 금속박막 내,외측에 폴리머막이 라미네이팅된 3개의 층으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 파우치(120', 120'')는 가운데 금속박막을 중심으로 상기 파우치(120', 120'')의 외측 표면이 되는 제 1 절연층과, 상기 파우치(120', 120'')의 내측 표면이 되는 제 2 절연층으로 이루어질 수 있다.
상기 금속박막은 외부의 습기나 화학적 및 기계적 충격이 상기 에너지 소자로 전달되지 않도록 강도가 크고, 또한 충분한 깊이의 내부공간을 용이하게 형성할 수 있도록 연성이 좋은 알루미늄, 스틸, 스테인레스 스틸 또는 그 등가물로 이루어질 수 있으나, 여기서 그 재질을 한정하는 것은 아니다. 상기 제 1 절연층은 수납 공간의 형성공정 중 금속박막으로부터 쉽게 벗겨지지 않고 내식성이 강한 나일론, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 또는 그 등가물로 형성될 수 있으나, 여기서 그 재질을 한정하는 것은 아니다. 상기 제 2 절연층 역시 내식성이 강하고, 서로 열융착이 가능한 변성 폴리프로필렌(CPP) 또는 그 등가물로 형성될 수 있으나, 여기서 그 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기 제 1 파우치막(120')의 가장자리, 구체적으로 상기 에너지 소자(110)가 안착되는 수납 공간의 전면 및 양측면에는 외측으로 연장된 전면연장부(120a) 및 측면연장부(120b)가 형성된다. 상기 제 1 파우치막(120')의 수납 공간에 에너지 소자(110) 및 전해액을 안착한 후, 상기 전면연장부(120a) 및 측면연장부(120b)를 상기 제 2 파우치막(120'')과 열융착시킴으로써 상기 파우치(120', 120'')가 1차적으로 밀봉된다. 그리고 이러한 파우치형 에너지 저장부(120)는 다시 보강 케이스로 2차 외장되는데, 이 때 상기 파우치(120', 120'')의 측면연장부(120b)를 일 측으로 접어 에너지 저장부의 폭을 감소시킬 수 있다.(도 2 참조)
한편, 상기 파우치(120', 120'')를 밀봉할 때, 상기 에너지 소자(110)로부터 인출된 제 1, 2 전극 플레이트(111, 112)는 상기 전면연장부(120a)를 통해 외부로 노출된다. 이 때, 상기 제 1, 2 전극 플레이트(111, 112)의 상기 전면연장부(120a)와 접촉하는 부분은 절연테이프(114)에 의해 감싸진다. 상기 절연테이프(114)는 제 1, 2 전극 플레이트(111, 112)와 전면연장부(120a) 사이의 접착성을 높이는 외에 제 1, 2 전극 플레이트(111, 112)가 통과하는 부분에서의 상기 전면연장부(120a)의 밀봉 신뢰성을 높이는 역할을 한다. 또한, 상기 절연테이프(114)는 상기 파우치와 상기 제 1, 2 전극 플레이트(111, 112) 사이의 전기적 접속을 방지하는 역할도 한다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장 장치의 사시도이다. 앞서 설명한 실시예와 동일한 구성 및 동작을 갖는 부분에 대해서는 동일한 도면부호를 붙였으며, 이하에서는 앞선 실시예와의 차이점을 위주로 설명하도록 한다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장 장치(200)는 보강 케이스(130) 내부에 두 개 이상의 파우치형 에너지 저장부(120, 220)가 수용된다. 즉, 하나의 파우치형 에너지 저장부(120)와 또 다른 파우치형 에너지 저장부(220)가 직렬 연결되어 상기 보강 케이스(130) 내부에 수납될 수 있다. 이 때, 두 개의 파우치형 에너지 저장부(120, 220)는 제 1, 2 연결 탭(221, 222)에 의해 전기적으로 연결된다.
이와 같이 하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장 장치는 복수의 파우치형 에너지 저장부를 내장하므로 고용량의 전기화학 에너지 저장 장치를 제공한다.
또한, 에너지 소자 및 전해액이 파우치에 의해 1차 밀봉되고, 이러한 파우치형 에너지 저장부가 다시 보강 케이스 및 보강 수지에 의해 2차 외장되는 복합 패키징 방식의 전기화학 에너지 저장 장치를 제공한다.
즉, 파우치에 의한 1차 밀봉으로 파우치형 에너지 저장부의 완벽한 기밀성을 확보할 수 있으며, 보강 케이스 및 보강 수지에 의한 2차 외장으로 에너지 저장부의 사용에 따라 발생할 수 있는 외형 변형을 방지함과 동시에 복수의 파우치형 에너지 저장부를 내장함으로써, 보다 신뢰성있는 고용량의 전기화학 에너지 저장 장치를 제공할 수 있다.
또한, 보강 케이스의 측면에 형성되는 비딩부에 의해 전기화학 에너지 저장 장치의 강도를 보다 효과적으로 보강하는 것이 가능하므로, 고신뢰성이 확보되는 전기화학 에너지 저장 장치를 제공할 수 있다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장 장치에서 에너지 소자 및 파우치를 도시한 사시도이다. 앞서 설명한 실시예와 동일한 구성 및 동작을 갖는 부분에 대해서는 동일한 도면부호를 붙였으며, 이하에서는 앞선 실시예와의 차이점을 위주로 설명하도록 한다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장 장치는 파우치형 에너지 저장부(320), 특히 에너지 소자(310)에 대한 구성을 제외하고 앞선 실시예와 모두 동일한 구성을 갖는다. 보다 구체적으로, 앞선 실시예에서는 에너지 소자가 비교적 길이가 긴 제 1, 2 전극 및 분리막을 적층 및 권취하여 형성되었지만, 여기서는 상기 에너지 소자(210)가 다수의 제 1, 2 전극 및 분리막을 적층함으로써 형성되었다. 그리고 다수의 제 1, 2 전극으로부터 다수의 제 1, 2 전극 플레이트(311, 312)가 각각 인출되어 제 1, 2 와이어(121, 122)와 전기적으로 연결된다.
이와 같이 하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장 장치는 파우치형 에너지 저장부(320)의 에너지 소자(310)가 권취된 롤 형태가 아닌 적층 형태로 형성된다. 따라서, 본 발명에 따른 에너지 소자는 권취 형태 및 적층 형태 2가지가 모두 적용될 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 전기화학 에너지 저장 장치를 설명하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100, 200; 전기화학 에너지 저장 장치 110, 310; 에너지 소자
111, 311; 제 1 전극 플레이트 112, 312; 제 2 전극 플레이트
114; 절연테이프 115; 솔더
120, 220, 320; 파우치형 에너지 저장부
121, 122; 제 1, 2 와이어 130; 보강 케이스
140; 보강 수지 150; 보호 부재
111, 311; 제 1 전극 플레이트 112, 312; 제 2 전극 플레이트
114; 절연테이프 115; 솔더
120, 220, 320; 파우치형 에너지 저장부
121, 122; 제 1, 2 와이어 130; 보강 케이스
140; 보강 수지 150; 보호 부재
Claims (17)
- 제 1, 2 전극 및 그 사이에 개재되는 분리막을 포함하는 에너지 소자;
상기 에너지 소자 및 전해액을 수용하는 파우치를 포함하는 파우치형 에너지 저장부;
상기 파우치형 에너지 저장부의 외부로 인출되며, 상기 제 1, 2 전극에 결합된 제 1, 2 전극 플레이트;
상기 파우치형 에너지 저장부를 수용하며, 일면에 강도 보강을 위한 비딩부가 형성되고, 상부가 개방된 보강 케이스; 및
상기 보강 케이스의 상부를 밀봉하는 보강 수지를 포함하고,
상기 파우치는 알루미늄, 폴리머 필름, 고무 필름 중 선택된 하나로 이루어지며,
상기 보강 케이스는 에폭시, 엔지니어링 플라스틱, 고강도 필름, 금속재, 금속-폴리머 복합재, 유리, 세라믹, 세라믹-폴리머 복합재, 금속-폴리머-세라믹 복합재 또는 이들의 혼합물 중 선택된 하나로 이루어지고,
상기 제 1, 2 전극 플레이트는 상기 파우치의 외부에서 제 1, 2 와이어와 전기적으로 연결되고, 상기 제 1, 2 전극 플레이트 및 제 1, 2 와이어의 연결 영역은 보강 수지에 의하여 감싸지며, 상기 제 1, 2 와이어는 상기 보강 수지를 관통하여 외부로 노출되고,
상기 보강 수지의 상부에는 보호 부재가 더 형성되며, 상기 보호 부재에는 제 1, 2 관통홀이 형성되고, 상기 제 1, 2 와이어는 상기 제 1, 2 관통홀을 관통하여 외부로 노출됨을 특징으로 하는 전기화학 에너지 저장 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 에너지 소자는 상기 제 1, 2 전극 및 분리막이 권취되어 롤 형태로 형성됨을 특징으로 하는 전기화학 에너지 저장 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 에너지 소자는 상기 제 1, 2 전극 및 분리막이 적층된 형태로 형성됨을 특징으로 하는 전기화학 에너지 저장 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1, 2 전극은 동일한 재료로 형성됨을 특징으로 하는 전기화학 에너지 저장 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1, 2 전극은 알루미늄 금속박의 양면에 활성탄계 전극활물질을 코팅하여 형성됨을 특징으로 하는 전기화학 에너지 저장 장치. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 보강 케이스는 제 1, 2 보강 케이스를 포함함을 특징으로 하는 전기화학 에너지 저장 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 제 1, 2 보강 케이스는 상대적으로 넓은 제 1 면 및 제 1 면의 마주보는 양측변에서 수직으로 연장되는 한 쌍의 제 2 면을 포함함을 특징으로 하는 전기화학 에너지 저장 장치. - 제 12 항에 있어서,
상기 비딩부는 상기 제 1 면에 형성됨을 특징으로 하는 전기화학 에너지 저장 장치. - 제 12 항에 있어서,
상기 제 1, 2 보강 케이스는 각각의 제 2 면이 서로 겹쳐짐으로써 결합됨을 특징으로 하는 전기화학 에너지 저장 장치. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 보강 케이스는 직육면체 형상으로 이루어짐을 특징으로 하는 전기화학 에너지 저장 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 보강 수지는 에폭시로 이루어짐을 특징으로 하는 전기화학 에너지 저장 장치.
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| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
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Payment date: 20180913 Year of fee payment: 4 |