KR101870801B1 - 박막형 전지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 박막형 전지에 관한 것으로서, 양극체; 및 상기 양극체의 상부 또는 하부 중 적어도 한 곳에 적층되는 음극체;를 포함하고, 상기 양극체는, 양극 활물질이 도포된 양극판; 상기 양극판의 상면 및 하면을 덮는 한 쌍의 분리막; 및 상기 한 쌍의 분리막 사이에 개재되는 고분자 절연 필름부;를 포함하며, 상기 고분자 절연 필름부 중 상기 분리막의 가장자리 보다 외측으로 돌출된 부위가 상기 음극체의 음극판과 접합될 수 있다.
Description
본 발명은 박막형 전지에 관한 것으로서, 구체적으로는, 양극판과 음극판을 서로 고정하기 위한 테이프 또는 바인더 등을 이용하지 않고도 양극판과 음극판을 서로 고정할 수 있도록 구성한 박막형 전지에 관한 것이다.
최근에 휴대용 전자기기 및 정보 통신 기기가 소형화됨에 따라 이들을 구동하기 위한 초소형 전원으로 박막형 전지가 개발되고 있다.
박막형 전지는, 두께가 매우 얇은 양극판과 음극판을 1장 또는 2장 적층하여 형성되는 박막 형태의 얇은 전지를 의미하며, 전지 자체의 두께가 대략 0.4~0.5mm 정도인 전지이다.
특히, 액정 디스플레이, 전자계산기, IC 카드, 온도센서, 압력감지부저 또는 약물 전달을 위한 이온포토레시스 장치, 스마트 신용카드 등에 사용될 수 있다.
이와 같은 박막형 전지는 스마트 신용카드 등 형태가 얇은 다양한 초소형 전자기기에 적용될 수 있는 장점이 있다.
하지만, 박막형 전지는 박막 형태의 양극판 및 음극판이 사용됨에 따라서 낮은 전지 용량을 가지고 있으며, 더욱이, 내부 가스 발생에 의한 압력으로 극판 간에 벌어짐이 발생하여 기본적으로 낮은 전지 용량 내에서도 전지 성능이 저하되는 단점이 있다.
또한, 전지의 전체 두께가 얇기 때문에 외력에 의해서 양극판과 음극판의 적층 상태가 어긋나면 전지의 성능에 나쁜 영향을 줄 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 양극판과 음극판을 테이프로 묶어서 고정하거나, 양극판과 음극판 사이에 위치하는 분리막(separator)에 바인더(binder)를 도포해서 양극판과 음극판을 서로 고정해야 한다.
이와 같이, 종래에는 양극판과 음극판을 테이프로 감싸는 테이핑 방식이나, 또는 양극판과 음극판의 사이에 개재되는 분리막의 면적 일부에 바인더와 같은 접착제를 도포하는 방식으로 양극판과 음극판이 서로 벌어지는 것을 방지하였다. 이러한 방식 중, 테이프로 감싸는 경우에는 테이프의 두께로 인해 전지의 두께가 상승된다.
따라서, 본 출원인은, 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명을 제안하게 되었으며, 이와 관련된 선행기술문헌으로는, 대한민국 공개특허공보 공개번호 10-2006-0124978호의 '박막 전지 및 그 제조 방법'이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 테이프 또는 별도의 바인더, 접착제를 사용하지 않고도 박막 형태의 양극판과 음극판을 서로 고정하거나 접합할 수 있는 박막형 전지를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 양극판과 음극판을 서로 접합하거나 고정하는 경우에도 전지 성능의 저하를 최소화할 수 있는 박막형 전지를 제공할 수 있다.
본 발명은, 양극체; 및 상기 양극체의 상부 또는 하부 중 적어도 한 곳에 적층되는 음극체;를 포함하고, 상기 양극체는, 양극 활물질이 도포된 양극판; 상기 양극판의 상면 및 하면을 덮는 한 쌍의 분리막; 및 상기 한 쌍의 분리막 사이에 개재되는 고분자 절연 필름부;를 포함하며, 상기 고분자 절연 필름부 중 상기 분리막의 가장자리 보다 외측으로 돌출된 부위가 상기 음극체의 음극판과 접합될 수 있다.
또한, 상기 양극체는 상기 양극 활물질이 도포되지 않은 양극탭을 포함하고, 상기 분리막은 상기 양극탭이 상기 분리막의 외측으로 노출되도록 상기 양극판의 양면을 피복하며, 상기 음극체의 음극판과 접합되는 상기 고분자 절연 필름부는 상기 양극판의 길이방향 전체 또는 폭방향의 전체를 따라 형성되거나 상기 양극판의 길이방향 일부 또는 폭방향의 일부에 형성될 수 있다.
또한, 상기 분리막의 길이방향 길이와 상기 분리막의 길이방향 외측으로 노출된 상기 고분자 절연 필름부의 길이방향 길이의 합은, 상기 음극판의 길이방향 길이와 동일할 수 있다.
또한, 상기 분리막의 폭방향 길이와 상기 분리막의 폭방향 외측으로 노출된 상기 고분자 절연 필름부의 폭방향 길이의 합은, 상기 음극판의 폭방향 길이와 동일할 수 있다.
또한, 상기 고분자 절연 필름부는 상기 분리막에 의해서 피복되는 부위와 피복되지 않고 상기 분리막에서 노출되는 부위를 포함하며, 상기 고분자 절연 필름부 중 상기 분리막에서 노출되는 부위의 가장자리가 상기 음극체의 가장자리와 일치되도록 상기 양극체 및 상기 음극체가 적층될 수 있다.
또한, 상기 음극체의 가장자리와 상기 고분자 절연 필름부의 가장자리는 각각 서로 마주 보는 가장자리끼리 서로 일치되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 고분자 절연 필름부 중 상기 분리막의 가장자리 보다 외측으로 돌출된 부위는 상기 음극판에서 돌출 형성된 음극탭과 접합될 수 있다.
또한, 상기 고분자 절연 필름부 중 상기 분리막의 가장자리 보다 외측으로 돌출된 부위의 폭은 상기 음극탭의 폭 보다 작게 형성될 수 있다.
또한, 상기 고분자 절연 필름은 상층, 중간층 및 하층을 포함하며, 상기 상층 및 상기 하층은 에틸렌비닐아세테이트(Ethylene-Vinyl Acetate)로 형성되고 상기 중간층은 폴리에틸렌테테프탈레이트(Polyethylene terephtalate)로 형성되어, 상기 상층 또는 상기 하층이 가열 용융되어 상기 음극체의 음극판과 접합될 수 있다.
또한, 상기 양극체는 포켓팅 양극체로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 전지는, 양극체와 음극체의 접촉 활성면을 온전하게 유지시킨 상태에서 상기 양극체와 음극체를 서로 고정하거나 결합시킬 수 있으므로, 전지 용량을 그대로 유지하여 전지 성능 저하를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 전지는, 테이프나 바인더와 같은 접착 도포제를 사용하지 않고도 양극체와 음극체가 서로 고정되거나 결합될 수 있으므로, 전지의 재료비 또는 생산비의 상승을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 전지는, 양극체와 음극체를 서로 고정하거나 결합시키는 작업 공정을 별도로 수행할 필요가 없으므로, 전지의 생산 공정이 간소화되고 생산성을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 전지의 분리 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 박막형 전지를 A-A' 방향에서 바라본 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 양극판과 분리막 및 고분자 절연 필름부를 위에서 바라본 평면도.
도 4는 도 3에 도시된 양극판과 분리막 및 고분자 절연 필름부과 결합되어 양극체를 형성한 상태를 위에서 바라본 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 양극체와 음극체의 평면도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 양극체와 음극체의 평면도.
도 2는 도 1에 도시된 박막형 전지를 A-A' 방향에서 바라본 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 양극판과 분리막 및 고분자 절연 필름부를 위에서 바라본 평면도.
도 4는 도 3에 도시된 양극판과 분리막 및 고분자 절연 필름부과 결합되어 양극체를 형성한 상태를 위에서 바라본 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 양극체와 음극체의 평면도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 양극체와 음극체의 평면도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 전지가 상세하게 설명된다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 전지(100)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 양극체(200)와, 상기 양극체(200)에 적층되는 음극체(300)를 포함할 수 있다. 여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 전지(100)는 1장의 양극체(200)와 1장 또는 2장의 음극체(300)가 적층되어 형성될 수 있다. 도 1에는 1장의 양극체(200)와 2장의 음극체(300)를 적층하여 형성된 박막형 전지(100)가 예시적으로 도시되어 있다.
상기 양극체(200)와 음극체(300)는 스퍼터링(Sputtering) 또는 코팅과 같은 공지의 방식에 의해 활물질이 증착 또는 코팅되며 1mm 이하, 바람직하게는 0.4 ~ 0.5mm의 두께를 가지는 박막 형태로 형성될 수 있다.
또한, 상기 양극체(200)와 음극체(300)는, 사각형, 다각형, 원형, 코인형 등 일정한 형상 뿐만 아니라 비대칭 형상 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 전지(100)는, 각형의 파우치 타입형 전지 등 다양한 외장재를 사용하여 박막형 전지로 구현될 수 있다.
이하에서는 이해의 편의를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 전지(100)의 상기 양극체(200)와 음극체(300)가 각형의 형상을 가지는 것으로 설명한다.
상기 양극체(200)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 양극 활물질인 리튬 또는 리튬 금속 복합 산화물의 코팅층이 도포된 양극판(210)과, 상기 양극판(210)의 일단에서 돌출 형성된 양극탭(211)만을 노출시키면서 상기 양극판(210)의 양면에 피복되는 한 쌍의 분리막(230) 및 상기 양극판(210)의 전제 둘레 또는 둘레의 일부에 배치된 상태에서 상기 한 쌍의 분리막(230) 사이에 위치하여 상기 한 쌍의 분리막(230)과 접착되는 고분자 절연 필름부(250)를 포함할 수 있다.
상기 양극판(210)은, 상기 음극체(300)의 크기 또는 면적보다는 작게 형성되며, 그 양면에는 전술한 양극 활물질 또는 금속 복합 산화물이 각각 코팅되어 코팅층을 형성할 수 있다. 참고로, 본 발명의 일 실시예에서는 도면이 복잡하게 도시되는 것을 방지하기 위하여 상기 양극판(210)의 양면에 양극 활물질이 코팅되어 코팅층이 형성된 모습을 도시하지 않았다.
상기 한 쌍의 분리막(230)은, 상기 양극판(210)의 크기 또는 면적보다는 크게 형성되며, 전술한 바와 같이, 상기 양극판(210)의 양극탭(211)을 제외한 나머지 부위를 피복할 수 있다.
상기 고분자 절연 필름부(250)에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 양극판(210)이 수용될 수 있는 타발공간(S)이 형성될 수 있다.
상기 타발공간(S)의 형상은 상기 양극판(210)의 형상에 대응되어 다양하게 선택될 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 양극판(210)이 사각형의 형상을 가짐에 따라 상기 타발공간(S) 또한 사각형의 형상을 가지는 것으로 도면상에 도시되어 있다.
또한, 상기 타발공간(S)은 상기 양극판(210)이 간격을 가진 상태로 수용될 수 있도록 상기 양극판(210)의 크기 또는 면적보다 큰 크기 또는 면적을 가질 수 있다. 즉, 타발공간(S)에 양극판(210)이 수용된 상태에서 양극판(210)의 가장자리와 고분자 절연 필름부(250) 사이에 간격 내지 틈새가 형성될 수 있다.
참고로, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 고분자 절연 필름부(250)가 전체적으로 사각틀 형상으로 형성되어 사각형 형상의 타발공간(S)을 형성하는 것으로 설명 및 도시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 상기 고분자 절연 필름부(250)는 상기 양극판(210)의 적어도 2변 이상을 둘러싸도록 형성될 수 있다. 다시 말해, 상기 고분자 절연 필름부(250)는 상기 양극판(210)의 길이방향 측 양변에 각각 배치되어 상기 양극판(210)이 수용될 수 있는 타발공간(S)을 형성할 수도 있고, 또는, 상기 양극판(210)의 폭방향 측 양변에 각각 배치되어 상기 양극판(210)이 수용될 수 있는 타발공간(S)을 형성할 수 있다.
상기 고분자 절연 필름부(250)는 적어도 3개의 층으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 고분자 절연 필름부(250)는 상층, 중간층 및 하층을 포함할 수 있으며, 상층과 하층은 에틸렌비닐아세테이트(Ethylene-Vinyl Acetate)로 형성될 수 있다. 여기서, 상층 및 하층은 열에 의해서 용융되며 접착성분을 가지는 것이 바람직하여, 이러한 성질을 가지는 것이라면 에틸렌비닐아세테이트(Ethylene-Vinyl Acetate) 뿐만 아니라 다른 것도 이용될 수 있다. 즉, 상기 고분자 절연 필름부(250)의 상층 및 하층에는 접착성분이 도포되며, 상기 접착성분은 에틸렌비닐아세테이트, 에틸렌 에틸 아세테이트, 에틸렌 아크릴릭 애시드 계 화합물, 아이오노머계 화합물, 폴리 에틸렌, 폴리 비닐 뷰티랄로 구성된 고온 용융형 접착물질군으로부터 선택된 어느 하나인 것이 바람직하다.
한편, 상기 고분자 절연 필름부(250)의 중간층은 폴리에틸렌테테프탈레이트(Polyethylene terephtalate)로 형성될 수 있다. 또한, 상기 고분자 절연 필름부(250)이 중간층은 폴리 올레핀 수지 필름, 폴리 에스테르 수지 필름, 폴리 스테린 수지 필름, 폴리 이미드 필름, 폴리 아마이드 필름, 플로로 카본 수지 필름, 에비에스 필름, 폴리 아크릴계 필름, 아세탈 계 필름, 폴리 카보네이트 필름으로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나로 형성되는 것이 바람직하다.
도 2에 도시된 바와 같이, 양극체(200)는 양극판(210), 분리막(230) 및 고분자 절연 필름부(250)가 일체로 형성되어 있다. 보다 자세히 말하면, 분리막(230)과 고분자 절연 필름부(250)에 의해 형성되는 공간 내에 양극판(210)이 수용되어 있다. 이러한 형태의 양극체(200)는 출원인만이 가지고 있는 고유한 기술로서 편의상 "포켓팅(pocketing) 양극체"라고 한다.
도 2에 도시된 포켓팅 양극체(200)는 상하 분리막(230)의 사이에 있는 고분자 절연 필름부(250)가 분리막(230)의 끝단에 보다 외측으로 돌출된 점에서 출원인의 기존 포켓팅 양극체와는 차이가 있다. 여기서, 고분자 절연 필름부(250) 중에서 분리막(230)의 외측으로 돌출된 부분이 양극체(200)의 상측 또는 하측에 적층되는 적어도 하나의 음극체(300)와 접합하거나 고정하는데 사용될 수 있다.
이와 같이, 고분자 절연 필름부(250) 중에서 분리막(230)의 외측으로 돌출된 부분을 이용하여 양극체(200)와 음극체(300)를 서로 접합하거나 고정함으로써, 별도의 테이프 또는 바인더를 이용하지 않더라도 박막의 양극체(200)와 음극체(300)를 서로 접합하거나 고정할 수 있다.
상기 고분자 절연 필름부(250) 중 상기 한 쌍의 분리막(230) 사이에 개재된 부분 즉, 상하 한 쌍의 분리막(230)에 의해서 덮이는 부분은 상기 한 쌍의 분리막(230)과 접착되고, 한 쌍의 분리막(230)의 외측으로 돌출된 부분 즉, 한 쌍의 분리막(230)에 의해서 덮이지 않는 부분은 그 상부 또는 하부에 적층되는 음극체(300)와 접착될 수 있다. 이와 같이, 상기 음극체(300)와 접합되는 고분자 절연 필름부(250)의 부위는 상기 한 쌍의 분리막(230)의 외측으로 노출되어 상기 음극체(300)와 접합된다.
다시 말해, 상기 고분자 절연 필름부(250)는, 상기 한 쌍의 분리막(230)과 접합되어 포켓팅 양극체(200)를 형성할 뿐만 아니라, 그 상부 또는 하부에 적층되는 음극체(300)와 접합되어 양극체(200)와 음극체(300)가 적층된 상태를 유지하게 만들 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 전지(100)는 테이프 또는 바인더를 사용하지 않고서도 얇은 음극체(300)와 양극체(200)를 접합시켜서 서로 고정할 수 있다.
여기서, 상기 음극체(300)와 접합되는 상기 고분자 절연 필름부(250)는, 상기 한 쌍의 분리막(230)의 외측으로 노출되어 상기 양극판(210)의 길이방향 양단 또는 폭방향 양단에 배치될 수 있다. 도 1 내지 도 5에는 상기 음극체(300)와 접합되는 상기 고분자 절연 필름부(250)의 부위가 상기 양극판(210)의 길이방향 양단에 각각 배치되는 것으로 도시되어 있고, 도 6에는 상기 음극체(300)와 접합되는 상기 고분자 절연 필름부(250)의 부위가 상기 양극판(210)의 폭방향 양단에 각각 배치되는 것으로 도시되어 있다.
한 쌍의 분리막(230)의 외측으로 노출되어 상기 양극판(210)의 길이방향 양단에 각각 배치되는 상기 고분자 절연 필름부(250)는 상기 양극판(210)의 길이방향 양단 전체를 따라 형성되거나 또는 상기 양극판(210)의 길이방향 일부에 형성될 수 있다. 아울러, 상기 고분자 절연 필름부(250)가 한 쌍의 분리막(230)의 외측으로 노출되어 상기 양극판(210)의 폭방향 양단에 각각 배치될 시에는, 상기 양극판(210)의 폭방향 전체를 따라 형성되거나 또는 상기 양극판(210)의 폭방향 일부에 형성될 수도 있다.
참고로, 상기 한 쌍의 분리막(230)의 외측으로 노출되어 상기 음극체(300)와 접합되는 상기 고분자 절연 필름부(250)의 부위는 상기 한 쌍의 분리막(230)의 끝단에서부터 대략 0.5mm로 돌출되어 노출되는 것이 바람직하며, 또한, 다양한 형상을 가진 채로 상기 한 쌍의 분리막(230)의 끝단에서 돌출되어 상기 음극체(300)와 접합될 수 있다.
상기 한 쌍의 분리막(230)에서부터 외측을 돌출된 고분자 절연 필름부(250)의 끝단(가장자리)은 음극체(300)의 끝단(가장자리)과 일치하도록 형성될 수 있다. 상기에서 언급한 바와 같이, 박막형 전지(100)가 성능을 발휘하기 위해서는 음극판(310) 보다 양극판(210)이 작아야 하며 음극판(310)의 가장자리 안쪽에 양극판(210)의 전체가 위치하는 것이 바람직하다. 따라서, 양극판(210)의 가장자리가 음극판(310)의 가장자리를 벗어나지 않도록 양극체(200)와 음극체(300)를 적층하는 것이 중요하다. 특히나, 박막형 전지(100)를 대량 생산하는 경우에는 더욱더 중요하게 되는데, 만약 양극판(210)의 가장자리가 음극판(310)의 가장자리를 벗어난 상태로 양극체(200)와 음극체(300)를 접합하게 되면 성능이 좋지 않는 불량품이 발생하기 때문이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 전지(100)는 상기 한 쌍의 분리막(230)에서부터 외측을 돌출된 고분자 절연 필름부(250)의 끝단(가장자리)과 음극체(300)의 끝단(가장자리)을 일치시킴으로써, 양극판(210)의 가장자리가 음극판(310)의 가장자리를 벗어나지 않은 상태로 양극체(200)와 음극체(300)를 접합할 수 있다. 이와 같이 형성함으로써, 분리막(230)의 외측으로 돌출된 고분자 절연 필름부(250)의 끝단(가장자리)과 음극체(300)의 끝단(가장자리)를 일치시킨 상태에서 양극체(200)와 음극체(300)를 접합시키기만 하면 양극판(210)의 가장자리가 음극판(310)의 가장자리를 벗어나지 않고 양자가 적층될 수 있다. 여기서, 음극체(300)의 모든 가장자리와 고분자 절연 필름부(250)의 가장자리를 일치시킬 필요는 없으며, 도 3의 경우와 같이 사각형의 4변 중에서 마주 보는 어느 2변 부분만 서로 일치시켜도 충분하다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 양극판(210)의 양극탭(211)은 분리막(230)에 의해서 덮이지 않고 분리막(230)의 바깥으로 노출되도록 형성되는 것이 바람직하다.
상기 음극체(300)는, 리튬을 흡장, 방출할 수 있는 탄소질 음극 활물질 및 음극탭(311)이 마련된 음극판(310)을 포함할 수 있다.
상기 음극판(310)은 상기 양극판(210)의 크기 또는 면적보다는 크게 형성되며, 그 양면에는 전술한 음극 활물질이 코팅되어 코팅층을 형성할 수 있다. 참고로, 본 발명의 일 실시예에서는 도면이 복잡하게 도시되는 것을 방지하기 위하여 상기 음극판(310)의 양면에 음극 활물질이 코팅되어 코팅층이 형성된 모습을 도시하지 않았다.
또한, 상기 음극판(310)의 음극탭(311) 일부 부위는, 상기 고분자 절연 필름부(250)가 상기 양극판(210)의 길이방향 양단에 배치되었을 때, 상기 고분자 절연 필름부(250)와 접합될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 음극탭(311)은 양측체(200) 중에서 분리막(230)의 외측으로 돌출된 고분자 절연 필름부(250)와 접하는 상태로 양극체(200)와 음극체(300)가 적층될 수 있다. 이 상태에서 양극체(200)의 고분자 절연 필름부(250)와 음극탭(311)이 접합하여 음극체(300)와 양극체(200)를 서로 접합 고정시킬 수 있다. 이 때, 음극탭(311)의 폭은 음극탭(311)에 대응하는 고분자 절연 필름부(250)의 폭 보다 크게 형성되는 것이 바람직하다. 양극체(200)의 상하측에 2장의 음극체(300)가 적층되는 경우에는 상하의 음극체(300)의 음극탭(311)이 서로 전기적으로 연결되어야 하는데 만약, 음극탭(311)의 폭이 대응하는 고분자 절연 필름부(250) 폭 보다 작으면 음극탭(311)이 고분자 절연 필름부(250)에 의해서 가려지기 때문에 음극탭(311)을 서로 연결할 수 없다. 따라서, 음극탭(311)끼리 서로 연결하기 위해서 대응하는 고분자 절연 필름부(250)의 폭 보다 음극탭(311)의 폭이 크게 형성되는 것이 바람직하다.
상기 고분자 절연 필름부(250)와 접합되지 않은 상기 음극탭(311)의 나머지 일부 부위는 마주 보는 음극체(300)의 음극탭(311)과 연결되어 도시되지 않은 외부 접속단자와 연결될 수 있다.
한편, 도 1 내지 도 6을 참조하면, 양극탭(211)과 음극탭(311)이 동일한 일측에 마련되되 서로 겹치지 않도록 형성되어 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 양극탭(211)과 음극탭(311)이 동일한 일측에 마련되지 않고 서로 반대쪽에 마련될 수도 있다. 이처럼, 양극탭(211)과 음극탭(311)의 위치, 크기, 모양 등은 자유롭게 선택될 수 있다.
상기에서 언급한 바와 같이, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 양극체(200)의 분리막(230)의 길이와 상기 분리막(230)의 길이방향 외측으로 노출된 상기 고분자 절연 필름부(250)의 길이방향 길이의 합(D1)은 상기 음극판(310)의 길이방향 길이(D2)와 동일한 것이 바람직하다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 분리막(230)의 폭방향 길이와 상기 분리막의 폭방향 외측으로 노출된 상기 고분자 절연 필름부(250)의 폭방향 길이(D3)의 합은 상기 음극판(310)의 폭방향 길이(D4)와 동일한 것이 바람직하다.
왜냐하면, 상기 음극체(300)와 상기 양극체(200)가 적층될 시에, 상기 음극체(300)와 상기 양극체(200)의 테두리면(가장자리 또는 끝단)이 서로 불일치되는 것을 방지하여 적층작업을 수월하게 하고, 또한, 상기 양극판(210)과 상기 음극판(310)의 전극 활성면이 서로 불일치되는 것을 방지하기 위함이다.
즉, 상기 양극판(210)의 길이 및 폭보다 큰 길이 및 폭을 갖는 음극판(310)을 상기 양극판(210)에 적층시키면 자연적으로 가장자리의 불일치가 발생되며, 이에 따라, 상기 양극판(210)의 가장자리 부위와 상기 음극판(310)의 가장자리 부위가 서로 불일치되어 적층작업이 수월치 못하고 전지의 성능이 저하될 수 있다.
하지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 전지(100)의 양극체(200)는, 상기 한 쌍의 분리막(230)과 상기 고분자 절연 필름부(250)가 상기 양극판(210)의 둘레 측에 배치되기 때문에, 상기 양극체(200)의 가장자리 부위와 상기 음극체(300)의 가장자리 부위가 서로 일치되어 적층 작업의 편의성을 제공하고 아울러, 전지 성능 저하를 방지할 수 있다.
그리고, 상기 고분자 절연 필름부(250)와 접합되는 상기 음극체(300)의 음극판(310) 부위에는 음극 활물질이 선택적으로 도포될 수 있으나, 바람직하게는, 상기 음극 활물질을 도포하지 않아 재료의 낭비를 줄이는 것이 좋다.
또한, 상기 음극체(300)는, 상기 양극체(200)의 상부와 하부에 각각 적층되거나, 상기 양극체(200)의 상부 또는 하부 중 어느 하나에 적층될 수 있는바, 이때, 상기 양극체(200)와 마주하지 않는 상기 음극판(310)의 면에는 음극 활물질이 선택적으로 코팅될 수 있다. 예를 들면, 도 1과 같이, 양극체(200)의 상하에 각각 1장씩의 음극체(300)가 적층되는 경우에, 각각의 음극체(300)의 음극판(310)에는 한 면에 음극 활물질이 코팅 내지 도포되는 것이 바람직하다. 즉, 양극체(200)와 마주 보는 면에만 음극 활물질이 있으면 충분하다.
상기와 같은 구성을 가지는 양극체(200) 및 음극체(300)는 서로 적층된 상태에서 히팅 블록(heating block) 및 프레스(press)를 이용하는 등 공지의 장치 또는 기술에 의해 접합 또는 가압될 수 있다. 이때, 상기 양극체(200)의 길이방향 양단 또는 폭방향 양단 측에 배치된 고분자 절연 필름부(250)와 상기 음극체(300)가 서로 접합됨으로써, 테이프 또는 바인더를 사용하지 않고 전지 성능의 저하 없이 박막의 상기 양극체(200)와 음극체(300)를 서로 고정하고 상호 간의 결합력을 더욱 증대시킬 수 있다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 전지(100)는, 양극체(200)와 음극체(300)의 접촉 활성면을 온전하게 유지시킨 상태에서 상기 양극체(200)와 음극체(300)를 서로 결합시킬 수 있으므로, 전지 용량을 그대로 유지되어 전지 성능 저하를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 전지(100)는, 테이프나 바인더와 같은 접착 도포제를 사용하지 않고도 양극체(200)와 음극체(300)가 결합될 수 있으므로, 전지의 재료비가 절감되는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 전지(100)는, 양극체(200)와 음극체(300)를 서로 결합시키는 작업 공정을 별도로 수행할 필요가 없으므로, 전지의 생산 공정이 간소화되어 제조단가가 절감되는 장점이 있다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 박막형 전지 200 : 양극체
210 : 양극판 211 : 양극탭
230 : 분리막 250 : 고분자 절연 필름부
300 : 음극체 310 : 음극판
311 : 음극탭
210 : 양극판 211 : 양극탭
230 : 분리막 250 : 고분자 절연 필름부
300 : 음극체 310 : 음극판
311 : 음극탭
Claims (10)
- 양극체; 및 상기 양극체의 상부 또는 하부 중 적어도 한 곳에 적층되는 음극체;를 포함하고,
상기 양극체는, 양극 활물질이 도포된 양극판; 상기 양극판의 상면 및 하면을 덮는 한 쌍의 분리막; 및 상기 한 쌍의 분리막 사이에 개재되는 고분자 절연 필름부;를 포함하며,
상기 고분자 절연 필름부 중 상기 분리막의 가장자리 보다 외측으로 돌출된 부위가 상기 음극체의 음극판과 접합되고,
상기 음극판과 접합되는 상기 고분자 절연 필름부의 돌출 부위는, 상기 고분자 절연 필름부의 길이방향 양단 또는 상기 고분자 절연 필름부의 폭방향 양단 중 어느 하나의 양단에 돌출되게 배치되는 것을 특징으로 하는 박막형 전지.
- 제 1 항에 있어서,
상기 양극체는, 상기 양극 활물질이 도포되지 않은 형상으로 상기 양극판의 일단에 돌출 형성된 양극탭을 포함하고,
상기 분리막은 상기 양극탭이 상기 분리막의 외측으로 노출되도록 상기 양극판의 양면을 피복하며,
상기 음극판과 접합되는 상기 고분자 절연 필름부의 돌출 부위는, 상기 양극탭이 형성되지 않은 상기 양극판의 길이방향 전체 또는 폭방향의 전체를 따라 형성되거나, 또는 상기 양극탭이 형성된 상기 양극판의 길이방향 또는 폭방향에 상기 양극탭과 겹치지 않도록 상기 양극판의 길이방향 일부 또는 폭방향 일부에 형성된 것을 특징으로 하는 박막형 전지.
- 제 1 항에 있어서,
상기 분리막의 길이방향 길이와 상기 분리막의 길이방향 외측으로 노출된 상기 고분자 절연 필름부의 길이방향 길이의 합은,
상기 음극판의 길이방향 길이와 동일한 것을 특징으로 하는 박막형 전지.
- 제 1 항에 있어서,
상기 분리막의 폭방향 길이와 상기 분리막의 폭방향 외측으로 노출된 상기 고분자 절연 필름부의 폭방향 길이의 합은,
상기 음극판의 폭방향 길이와 동일한 것을 특징으로 하는 박막형 전지.
- 제 1 항에 있어서,
상기 고분자 절연 필름부는 상기 분리막에 의해서 피복되는 부위와 피복되지 않고 상기 분리막에서 노출되는 부위를 포함하며,
상기 고분자 절연 필름부 중 상기 분리막에서 노출되는 부위의 가장자리가 상기 음극체의 가장자리와 일치되도록 상기 양극체 및 상기 음극체가 적층되는 것을 특징으로 하는 박막형 전지.
- 제 5 항에 있어서,
상기 음극체의 가장자리와 상기 고분자 절연 필름부의 가장자리는 각각 서로 마주 보는 가장자리끼리 서로 일치되도록 형성된 것을 특징으로 하는 박막형 전지.
- 제 1 항에 있어서,
상기 고분자 절연 필름부 중 상기 분리막의 가장자리 보다 외측으로 돌출된 부위는 상기 음극판에서 돌출 형성된 음극탭과 접합되는 것을 특징으로 하는 박막형 전지.
- 제 7 항에 있어서,
상기 고분자 절연 필름부 중 상기 분리막의 가장자리 보다 외측으로 돌출된 부위의 폭은 상기 음극탭의 폭 보다 작게 형성된 것을 특징으로 하는 박막형 전지.
- 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고분자 절연 필름은 상층, 중간층 및 하층을 포함하며,
상기 상층 및 상기 하층은 에틸렌비닐아세테이트(Ethylene-Vinyl Acetate)로 형성되고 상기 중간층은 폴리에틸렌테테프탈레이트(Polyethylene terephtalate)로 형성되어,
상기 상층 또는 상기 하층이 가열 용융되어 상기 음극체의 음극판과 접합되는 것을 특징으로 하는 박막형 전지.
- 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 양극체는 포켓팅 양극체로 형성된 것을 특징으로 하는 박막형 전지.
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