KR20130102355A - 이차 전지용 배터리 셀 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이차 전지용 배터리 셀에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전극판과 케이스 및 전극탭을 기본 구성으로 하는 이차 전지용 배터리 셀에 관한 것이다.
본 발명의 이차 전지용 배터리 셀은 전극탭의 구조만으로 복수의 배터리 셀을 전기적으로 연결시키기 때문에 전극탭의 연결을 위한 별도의 구성이 필요하지 않아 전지 팩 구성 시 공간 확보가 용이하다. 또한, 배터리 셀의 조립이 용이하여 제조 공정이 간소화되는 효과가 있다. 아울러 배터리 셀의 안정성 및 신뢰성이 확보되는 효과가 있다.

Description

이차 전지용 배터리 셀{Battery Cell for Secondary Battery}

본 발명은 이차 전지용 배터리 셀에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전극판과 케이스 및 전극탭을 기본 구성으로 하는 이차 전지용 배터리 셀에 관한 것이다.

통상적으로 2차 전지는 재충전이 가능하고 대용량화가 가능한 것으로 대표적인 것으로 니켈카드뮴, 니켈수소 및 리튬이온전지 등이 있다. 이중에서 상기 리튬이온전지는 장 수명, 고용량 등 우수한 특성으로 인하여 차세대 동력원으로 주목받고 있다. 이 중에서, 리튬 2차 전지는 작동 전압이 3.6V 이상으로 휴대용 전자 기기의 전원으로 사용되거나, 또는 수개를 직렬 연결하여 고출력의 하이브리드 자동차에 사용되는데, 니켈-카드뮴 전지나, 니켈-메탈 하이드라이드 전지에 비하여 작동 전압이 3배가 높고, 단위 중량당 에너지 밀도의 특성도 우수하여 급속도로 사용이 증가되고 있는 추세이다.

상기 리튬 2차 전지는 다양한 형태로 제조가능한데, 대표적인 형상으로는 리튬 이온 전지에 주로 사용되는 원통형(cylinder type) 및 각형(prismatic type)을 들 수 있다. 최근 들어 각광받는 리튬 폴리머 전지는 유연성을 지닌 파우치 형(pouched type)으로 제조되어서, 그 형상이 비교적 자유롭다. 또한 리튬 폴리머 전지는 안전성도 우수하고, 무게가 가벼워서 휴대용 전자 기기의 슬림화 및 경량화에 유리하다.

이차 전지의 배터리 셀은 전지부와, 상기 전지부가 수용되는 공간을 제공하는 케이스를 포함하여 구성된다. 배터리 셀은 다수 개가 적층되어 사용되는 경우가 대부분인데 적층되는 배터리 셀 간의 연결을 위해 전지부와 통전되는 전극탭이 케이스 외부로 노출되며, 각각의 전극탭을 직렬 또는 병렬 연결하여 대용량의 전압 또는 전류를 공급하게 된다.

상기와 같은 구성의 배터리 셀은 각각의 전극탭을 연결하기 위한 다양한 기술이 공지된 바 있으나, 공간을 많이 차지하고 용접 공정이 필요한 단점이 있다. 따라서 배터리 셀 각각을 연결함에 있어서 적은 공간을 차지하고 조립 공정이 용이한 배터리 셀의 기술 개발이 요구된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 케이스의 적층만으로 복수의 배터리 셀을 전기적으로 연결시키는 전극탭 구조를 갖는 이차 전지용 배터리 셀을 제공함에 있다.

본 발명의 이차 전지용 배터리 셀은, 전극판이 일정 간격으로 배치되며, 각각의 전극판 사이에 구비되는 세퍼레이터를 포함하는 전지부; 상기 전지부를 감싸는 케이스; 및 일측이 상기 전극판과 전기적으로 연결되며, 타측이 상기 전지부의 외측으로 노출되도록 형성되는 양극탭 및 음극탭; 을 포함하며, 상기 양극탭 및 음극탭은 타측이 상기 케이스의 적층면에 밀착되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 양극탭은, 타측이 상기 케이스의 일면에 밀착되며, 상기 음극탭은, 타측이 상기 케이스의 타면에 밀착되는 것을 특징으로 한다.

보다 상세한 실시 예로는, 상기 양극탭 및 음극탭은, 상기 케이스의 접합면을 통해 외측으로 노출되어 상기 양극탭은 케이스의 일면으로 절곡되고, 상기 음극탭은 케이스의 타면으로 절곡되되, 상기 케이스 접합면 상의 상기 양극탭과 음극탭 사이에는 절연층이 형성되는 것을 특징으로 한다.

다른 실시 예로는, 상기 양극탭은, 상기 케이스의 일면을 관통하며, 타측부가 케이스의 일면에 맞닿도록 절곡 형성되고, 상기 음극탭은, 상기 케이스의 타면을 관통하며, 타측부가 케이스의 타면에 맞닿도록 절곡 형성되는 것을 특징으로 한다.

또 다른 실시 예로는, 상기 양극탭은, 상기 케이스의 접합면 중 어느 한 측을 통해 외측으로 노출되어 케이스의 일면으로 절곡되고, 상기 음극탭은, 상기 케이스의 접합면 중 다른 한 측을 통해 외측으로 노출되어 케이스의 타면으로 절곡되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 이차 전지용 배터리 셀은 전극탭의 구조만으로 복수의 배터리 셀을 전기적으로 연결시키기 때문에 전극탭의 연결을 위한 별도의 구성이 필요하지 않아 전지 팩 구성 시 공간 확보가 용이하다. 또한, 배터리 셀의 조립이 용이하여 제조 공정이 간소화되는 효과가 있다. 아울러 배터리 셀의 안정성 및 신뢰성이 확보되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예의 배터리 셀 사시도
도 2는 도 1의 종단면도
도 3은 본 발명의 제1 실시 예의 배터리 셀 적층 예 사시도
도 4는 도 3의 분해사시도
도 5는 본 발명의 제2 실시 예의 배터리 셀 사시도
도 6은 도 5의 종단면도
도 7은 본 발명의 제3 실시 예의 배터리 셀 사시도
도 8은 도 7의 종단면도

이하, 본 발명의 이차 전지용 배터리 셀의 다양한 실시 예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

- 실시 예 1

도 1 및 도 2는 본 발명의 제1 실시 예의 이차 전지용 배터리 셀을 나타낸 도면으로서, 배터리 셀(10)은 전지부(11)와, 상기 전지부(11)가 수용되는 공간을 제공하는 케이스(12)를 포함하고 있다.

전지부(11)는 양전극판, 세퍼레이터, 음전극판 순으로 배치되어서 일 방향으로 와인딩되거나, 다수 장의 양전극판, 세퍼레이터, 음전극판이 적층된 형상이다. 전지부(11)의 각각의 양전극판의 일측부는 양극탭(13)과 전기적으로 연결되며, 각각의 음전극판의 일측부는 음극탭(14)과 전기적으로 연결되어 있다.

양극탭 및 음극탭(13, 14)의 타측부는 케이스(12)의 접합면(12a)을 통하여 외부로 노출되도록 구성된다. 이때 도면상에는 양극탭 및 음극탭(13, 14)이 케이스(12)의 상측 접합면을 통해 타측부가 외부로 노출되는 것으로 도시되어 있으나, 상하 및 좌우측 접합면 중 어느 한 측의 접합면으로 노출될 수 있음은 자명하다. 다만 싱글 포밍 방식의 배터리 셀일 경우 절곡부가 생기는 배터리 셀의 측단으로는 양극탭 및 음극탭(13, 14)이 노출되지 않는 것이 바람직하다.

노출된 양극탭(13)의 타측부는 케이스(12)의 일면을 향하여 절곡되어 케이스(12)의 일면에 밀착 고정된다. 양극탭(13)과 케이스(12)는 통상의 접착 부재를 통해 접착 고정될 수 있다. 또한 노출된 음극탭(14)의 타측부는 케이스(13)의 타면을 향하여 절곡되어 케이스(12)의 타면에 밀착 고정된다. 음극탭(14)과 케이스(12)는 통상의 접착 부재를 통해 접착 고정될 수 있다. 이때, 양극탭(13)과 음극탭(14)이 형성되는 케이스(12)의 접합면(12a) 상에는 양극탭(13)과 음극탭(14)의 절연을 위한 절연층(15)이 형성되는 것이 바람직하다. 절연층(15)은 케이스(12)의 접합면(12a) 상의 양극탭(13)과 음극탭(14) 사이에 구비되며, 절연 재질이면 어떠한 재질이 적용되어도 무방하다. 일예로 케이스(12)와 동일한 재질이 적용될 수 있다.

상기와 같은 구성의 본 발명의 제1 실시 예의 배터리 셀(10)은 복수 개 적층 시 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 배터리 셀(10)의 일면과 이웃하는 배터리 셀(10)의 타면이 맞닿도록 적층하게 되면, 별도의 연결 구성없이 양전극탭(13)과 음전극탭(14)이 밀착되어 전기적으로 연결이 가능한 장점이 있다.

- 실시 예 2

도 5 및 도 6은 본 발명의 제2 실시 예의 이차 전지용 배터리 셀을 나타낸 도면으로서, 배터리 셀(20)은 전지부(21)와, 상기 전지부(21)가 수용되는 공간을 제공하는 케이스(22)를 포함하고 있다.

전지부(21)는 양전극판, 세퍼레이터, 음전극판 순으로 배치되어서 일 방향으로 와인딩되거나, 다수 장의 양전극판, 세퍼레이터, 음전극판이 적층된 형상이다. 전지부(21)의 각각의 양전극판의 일측부는 양극탭(23)과 전기적으로 연결되며, 각각의 음전극판의 일측부는 음극탭(24)과 전기적으로 연결되어 있다.

양극탭(23)의 타측부는 케이스(22)의 일면을 관통하여 외부에 노출되도록 구성된다. 도면상에는 케이스(22)의 일면 상측을 관통하는 것으로 도시되어 있으나, 상하좌우 네 측 중 어느 한 측을 관통하여도 무방하다. 관통된 양극탭(23)의 타측부는 절곡되어 케이스(22)의 일면에 맞닿아 고정될 수 있다. 양극탭(23)과 케이스(22)는 통상의 접착 부재를 통해 접착 고정될 수 있다. 케이스(22)의 관통부와 양극탭(23) 사이에는 케이스(22)의 밀봉을 위한 통상의 실링부재가 도포될 수 있다.

음극탭(24)의 타측부는 케이스(22)의 타면을 관통하여 외부에 노출되도록 구성된다. 도면상에는 케이스(22)의 타면 상측을 관통하는 것으로 도시되어 있으나, 상하좌우 네 측 중 어느 한 측을 관통하여도 무방하다. 관통된 음극탭(24)의 타측부는 절곡되어 케이스(22)의 타면에 맞닿아 고정될 수 있다. 음극탭(24)과 케이스(22)는 통상의 접착 부재를 통해 접착 고정될 수 있다. 케이스(22)의 관통부와 음극탭(24) 사이에는 케이스(22)의 밀봉을 위한 통상의 실링부재가 도포될 수 있다.

상기와 같은 구성의 본 발명의 제2 실시 예의 배터리 셀(20)은 배터리 셀(20)의 일면 및 타면을 통해 양극탭(23)과 음극탭(24)이 각각 노출되기 때문에 제1 실시 예에 비해 양극탭(23)과 음극탭(24)의 절연을 따로 하지 않아도 되는 장점이 있다.

- 실시 예 3

도 7 및 도 8은 본 발명의 제3 실시 예의 이차 전지용 배터리 셀(30)을 나타낸 도면으로서, 본 발명의 제3 실시 예의 이차 전지용 배터리 셀(30)은 전지부(31)와, 상기 전지부(31)가 수용되는 공간을 제공하는 케이스(32)를 포함하고 있다.

전지부(31)는 양전극판, 세퍼레이터, 음전극판 순으로 배치되어서 일 방향으로 와인딩되거나, 다수 장의 양전극판, 세퍼레이터, 음전극판이 적층된 형상이다. 전지부(31)의 각각의 양전극판의 일측부는 양극탭(33)과 전기적으로 연결되며, 각각의 음전극판의 일측부는 음극탭(34)과 전기적으로 연결되어 있다.

양극탭 및 음극탭(33, 34)의 타측부는 케이스(32)의 접합면(32a)을 통하여 외부로 노출되도록 구성된다. 이때 도면상에는 양극탭(33)이 케이스(32)의 상측 접합면을 통해 타측부가 외부로 노출되고, 음극탭(34)이 케이스(32)의 하측 접합면을 통해 타측부가 외부로 노출되는 것으로 도시되어 있으나, 양극탭(33)과 음극탭(34)이 서로 같은 측의 접합면을 통해 노출되지 않으면, 케이스(32)에 형성되는 상하 및 좌우측 접합면 중 어느 측의 접합면으로 노출되어도 무방하다. 다만 싱글 포밍 방식의 배터리 셀일 경우 절곡부가 생기는 배터리 셀의 측단으로는 양극탭 및 음극탭(33, 34)이 노출되지 않는 것이 바람직하다.

노출된 양극탭(33)의 타측부는 케이스(32)의 일면을 향하여 절곡되어 케이스(32)의 일면에 밀착 고정된다. 양극탭(33)과 케이스(32)는 통상의 접착 부재를 통해 접착 고정될 수 있다. 또한 노출된 음극탭(34)의 타측부는 케이스(32)의 타면을 향하여 절곡되어 케이스(32)의 타면에 밀착 고정된다. 음극탭(34)과 케이스(32)는 통상의 접착 부재를 통해 접착 고정될 수 있다.

상기와 같은 구성의 본 발명의 제3 실시 예의 배터리 셀(30)은 제1 및 제2 실시 예의 배터리 셀(10, 20)에 비해 구성이 간단하고 절연을 따로 하지 않아도 되는 장점이 있다.

본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안 된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.

10, 20, 30 : 배터리 셀
11, 21, 31 : 전지부
12, 22, 32 : 케이스
12a, 22a, 32a : 접합면
13, 23, 33 : 양극탭
14, 24, 34 : 음극탭

Claims (5)

1. 전극판이 일정 간격으로 배치되며, 각각의 전극판 사이에 구비되는 세퍼레이터를 포함하는 전지부;
   상기 전지부를 감싸는 케이스; 및
   일측이 상기 전극판과 전기적으로 연결되며, 타측이 상기 전지부의 외측으로 노출되도록 형성되는 양극탭 및 음극탭; 을 포함하며,
   상기 양극탭 및 음극탭은 타측이 상기 케이스의 적층면에 밀착되는, 이차 전지용 배터리 셀.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 양극탭은, 타측이 상기 케이스의 일면에 밀착되며,
   상기 음극탭은, 타측이 상기 케이스의 타면에 밀착되는, 이차 전지용 배터리 셀.
   
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 양극탭 및 음극탭은,
   상기 케이스의 접합면을 통해 외측으로 노출되어 상기 양극탭은 케이스의 일면으로 절곡되고, 상기 음극탭은 케이스의 타면으로 절곡되되,
   상기 케이스 접합면 상의 상기 양극탭과 음극탭 사이에는 절연층이 형성되는, 이차 전지용 배터리 셀.
   
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 양극탭은, 상기 케이스의 일면을 관통하며, 타측부가 케이스의 일면에 맞닿도록 절곡 형성되고,
   상기 음극탭은, 상기 케이스의 타면을 관통하며, 타측부가 케이스의 타면에 맞닿도록 절곡 형성되는, 이차 전지용 배터리 셀.
   
5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 양극탭은, 상기 케이스의 접합면 중 어느 한 측을 통해 외측으로 노출되어 케이스의 일면으로 절곡되고,
   상기 음극탭은, 상기 케이스의 접합면 중 다른 한 측을 통해 외측으로 노출되어 케이스의 타면으로 절곡되는, 이차 전지용 배터리 셀.

Images