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KR20080018476A - 걸이홈 일체형 캔과 이를 이용한 이차전지 - Google Patents

걸이홈 일체형 캔과 이를 이용한 이차전지 Download PDF

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KR20080018476A
KR20080018476A KR1020060080663A KR20060080663A KR20080018476A KR 20080018476 A KR20080018476 A KR 20080018476A KR 1020060080663 A KR1020060080663 A KR 1020060080663A KR 20060080663 A KR20060080663 A KR 20060080663A KR 20080018476 A KR20080018476 A KR 20080018476A
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KR
South Korea
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integrated
secondary battery
groove
hook groove
hanger
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석 고
변정덕
서경원
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삼성에스디아이 주식회사
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Abstract

본 발명은 이차전지용 캔과 이를 이용하여 제조되는 이차전지에 관한 것으로 특히, 커버부재 없이 캔 자체에 캔 및 캔을 이용하여 제작된 제품의 분리를 위한 걸이홈을 형성한 걸이홈 일체형 캔과 이를 이용한 이차전지에 관한 것이다.
본 발명에 따른 걸이홈 일체형 캔을 이용한 이차전지는 양극 및 음극의 인출단자를 가지는 전극조립체; 일측이 개구되고, 상기 전극조립체를 수용하기 위한 공동이 형성된 직육면체 형태의 캔; 상기 캔의 개구부에 결합되는 캡 조립체를 구비하며, 상기 캔은 외면 한 곳 이상에 걸이홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.
걸이홈, 하부커버, 캔, 양극처리

Description

걸이홈 일체형 캔과 이를 이용한 이차전지{Can Including a Hanging Cavity And Rechargeble Battery Using The Same}
도 1은 본 발명에 따른 걸이홈 일체형의 실시예를 도시한 배면 사시도.
도 2는 도 1의 I-I` 선을 따라 절취한 단면도를 도시한 단면도.
도 3a 내지 도 3e는 걸이홈의 다양한 모양을 도시한 사시도.
도 4는 양극처리 및 도장처리 된 캔을 도시한 예시도.
도 5는 본 발명에 따른 걸이홈 일체형 캔을 이용한 이차전지를 도시한 사시도.
도 6은 캔의 외장을 도장 또는 양극처리한 이차전지의 예를 도시한 사시도.
도 7은 걸이홈 일체형 캔을 이용한 이차전지에 부착되는 보호회로 모듈을 개략적으로 도시한 분해 사시도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 기둥
3, 9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 15, 59, 112 : 걸이홈
5 : 바닥면
11a, 11b, 11c, 11d, 11e, 13, 57, 100 : 캔
17 : 걸이홈 21, 116 : 전극단자
23, 114 : 캡플레이트 25, 120 : 절연플레이트
27 : 단자플레이트 29, 101 : 캡조립체
31 : 가스켓 33 : 단자통공
35 : 전해액 주입구 39 : 리드통공
43 : 절연케이스 51 : 전극조립체
53 : 음극단자 55 : 양극단자
103 : 캔단자 110 : 베어셀
118, 122 : 접속리드 124 : 보호회로기판
126, 128 : 접속단자
본 발명은 이차전지용 캔과 이를 이용하여 제조되는 이차전지에 관한 것으로 특히, 커버부재 없이 캔 자체에 캔을 이용하여 제작된 제품의 분리를 위한 걸이홈을 형성한 걸이홈 일체형 캔과 이를 이용한 이차전지에 관한 것이다.
이차전지(Secondary Battery)는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리, 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하는 것으로서, 셀룰라 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 및 하이브리드 차량에 이르기까지 다양한 분야에서 사용되고 있다. 특히, 리튬 이차전지는 작동전압이 3.6V로서, 전자장비의 전원으로 많이 사용되고 있는 니켈-카드 뮴(Ni-Cd) 전지나 니켈-수소 전지의 작동전압보다 3배나 높다. 또한, 리튬 이차전지는 단위중량당 에너지밀도가 높아 여타의 전지에 비해 소형 또는 박형으로 제조하는 것이 가능하여 사용분야가 급속히 증가하는 추세이다.
이러한 리튬 이차전지는 주로 양극 활물질로 리튬계 산화물, 음극 활물질로 탄소재를 사용하고 있다. 또한, 리튬 이차전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있으며, 대표적인 것으로, 원통형, 각형 및 파우치(Pouch)형을 들 수 있다.
이 중 각형 이차전지는 베어셀(Bare Cell)을 기본으로 하여, 보호회로 또는 추가 외장을 구성하여 상용품으로 이용하고 있다.
각형 이차전지에 대해 좀더 상세히 설명하면, 우선 베어셀은 전극조립체와, 전극조립체를 수용하는 캔 및 캔에 결합되는 캡조립체를 포함하여 구성된다. 또한, 보호회로는 베어셀에서 인출되는 단자와 외부장치의 단자 사이에서 이차전지의 안전성을 확보하기 위해 베어셀에 부착되는 형태로 제작된다. 이 보호회로는 누전, 단선, 단락 등 전기적 불량 발생시 이차전지의 과열, 폭발을 방지함과 아울러, 이차전지의 안정적인 동작을 확보하기 위해 사용된다. 추가외장은 베어셀 또는 베어셀과 보호회로를 고정 및 보호하는 플라스틱, 수지 계통의 커버(Cover)와 베어셀의 캔을 포장 및 절연하기 위한 필름재 등을 의미한다.
특히, 각형 이차전지의 경우, 파우치형 이차전지와는 달리 전극조립체 외장의 기계적 강도를 일정 수준 이상으로 보장할 수 있는 알루미늄계의 금속을 이용한다. 이는 파우치형에서 이용하는 플라스틱계통의 케이스를 필요로 하지않는 장점과 함께, 캔 자체를 양극 또는 음극 중 어느 한 극으로 이용할 수 있다는 장점이 있다.
하지만, 캔 자체를 양극 또는 음극 즉, 인출단자로 이용하는 경우, 보호회로에 의한 이차전지의 안전성 확보가 용이하지 않기 때문에, 음극 인근의 캔 외장만 노출시킴으로써 이러한 문제를 해결하고 있다.
이를 위해, 각형 이차전지 특히, 캔을 이용하는 이차전지의 경우, 캔의 노출부위를 상표, 주의사항, 제품 정보 등이 기재된 절연 필름으로 포장하여, 이차전지와 외부 환경과의 격리를 꾀하고 있다.
이와는 별도로 캔을 이용한 이차전지(이하 "캔 타입 이차전지"라 함)는 이차전지가 이용되는 제품에 고정하기 위해, 별도의 하드커버를 이용하는 것이 통상적인 방법이다. 즉, 양극 및 음극의 인출단자가 위치하는 곳에 보호회로를 부착하고, 보호회로를 덮도록 상부 외장(편의상 인출단자가 인출된 곳을 상부라 지칭하기로 한다)을 부착하거나 몰딩 처리를 한다. 아울러, 캔의 하부 즉, 캔의 바닥에는 전자제품에서 이차전지를 탈리할 수 있도록 걸이홈이 형성된 하부 커버를 부착한다. 이를 위해 캔의 바닥 및 바닥 주변과 하부 커버의 사이에는 하부 커버를 캔에 고정하기 위해 접착제, 접착테잎과 같은 접착재료가 부가된다.
그러나, 이러한 하드커버와 접착부재의 추가외장을 부착하기 위한 공간은 캔 타입 이차전지를 이용하는 소형 전자제품 및 이러한 캔을 이용하는 이차전지의 소형, 박형화, 고용량화를 저해하는 요소로 작용한다. 아울러, 하이브리드 자동차와 같이 많은 수의 이차전지 셀을 중첩하여 사용하는 경우, 이차전지에 부가되는 추가외장을 위한 공간의 누적은 이차전지 셀을 몇 개 이상 설치할 수 있는 공간을 점유 하는 문제로 부각되고 있다.
즉, 캔 타입 이차전지의 추가외장을 배제하여 이차전지의 정전용량을 증가시키도록 함과 아울러, 추가외장 부착 공정의 단순화를 통한 비용절감 방안이 절실히 요구되는 실정이다.
따라서, 본 발명의 목적은 별도의 커버부재 없이 캔 자체에 캔 및 캔을 이용하여 제작된 제품의 분리를 위한 걸이홈을 형성한 걸이홈 일체형 캔과 이를 이용한 이차전지를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 걸이홈 일체형 캔의 외장을 도장 처리하여, 절연, 정보 기재 및 공정의 단순화를 통한 생산비용의 절감을 도모하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 캔과 이를 이용한 이차전지의 이용시 형성되는 걸이홈의 깊이와 위치를 제시하여, 걸이홈 채택에 따른 캔 및 이차전지의 파손을 사전에 방지하고 개선된 성능을 제시하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 걸이홈 일체형 캔과 이를 이용한 이차전지 제작시 합리적으로 캔과 이차전지의 외장을 처리할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 걸이홈 일체형 캔은 일측이 개구되고, 내부에 공동을 가지는 직육면체 형태로 성형된 캔에 있어서, 상기 캔의 외 면 한 곳 이상에 걸이홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 캔의 외부는 양극처리(Anodizing)되는 것을 특징으로 한다.
상기 캔의 외부는 절연을 위해 도장처리되는 것을 특징으로 한다.
상기 캔의 외부는 절연필름이 부착되는 것을 특징으로 한다.
상기 걸이홈은, 상기 캔의 외부 바닥면에 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 걸이홈의 깊이는 상기 캔 두께의 10% 내지 50%인 것을 특징으로 한다.
상기 걸이홈의 깊이는 0.1mm 내지 0.5mm인 것을 특징으로 한다.
상기 걸이홈은, 사각형, 타원형, 슬릿(Slit), 개구 다각형 및 개구 타원형 중 어느 하나의 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 캔의 외부는 외장처리를 위한 외장필름이 부착되며, 상기 도장처리되는 상기 캔의 외부 색은 상기 외장필름 색에 상응하는 색인 것을 특징으로 한다.
상기 캔은 상기 공동에 전기가 충전된 충전체를 수납하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 걸이홈 일체형 캔을 이용한 이차전지는 양극 및 음극의 인출단자를 가지는 전극조립체; 일측이 개구되고, 상기 전극조립체를 수용하기 위한 공동이 형성된 직육면체 형태의 캔; 상기 캔의 개구부에 결합되는 캡 조립체를 구비하며, 상기 캔은 외면 한 곳 이상에 걸이홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 캔의 외부는 양극처리(Anodizing)되는 것을 특징으로 한다.
상기 캔의 외부는 절연을 위해 도장처리되는 것을 특징으로 한다.
상기 캔의 외부는 외장처리를 위한 외장필름이 부착되며, 상기 도장처리되는 상기 캔의 외부 색은 상기 외장필름 색에 상응하는 색인 것을 특징으로 한다.
상기 걸이홈은, 상기 기둥의 외부 바닥면에 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 걸이홈의 깊이는 상기 캔 두께의 10% 내지 50%인 것을 특징으로 한다.
상기 걸이홈의 깊이는 0.1mm 내지 0.5mm인 것을 특징으로 한다.
상기 걸이홈은, 사각형, 타원형, 슬릿(Slit), 개구 다각형 및 개구 타원형 중 어느 하나의 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 양극단자는 상기 캔과 연결되며, 상기 캔은 상기 캔을 양극 단자로 이용하기 위해 상기 양극처리 또는 상기 도장처리되지 않은 캔 단자부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 캔의 외부는 절연필름이 부착되는 것을 특징으로 한다.
상기 이차전지는, 상기 인출단자와 전기적으로 결합되고, 상기 전극결합체의 안정을 유지하기 위한 회로가 형성된 보호회로 모듈을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 특징 및 작용들은 첨부도면을 참조한 실시예에 대한 상세한 설명을 통해 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 걸이홈 일체형의 실시예를 도시한 배면 사시도이다. 아울러, 도 2는 도 1의 I-I` 선을 따라 절취한 단면도를 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 캔은 일측(도시되지 않은 부분)이 개구된 우물형태로 형성된다. 도 1 및 도 2에서는 개구된 부분이 아래로 향하여 캔의 바닥면(5)이 위를 향하게 도시한 것이다. 도 1 및 도 2에서와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 캔은 바닥면에 걸이홈(3)이 형성된다. 이 걸이홈(3)은 완성된 제품이 다른 전자장치에 부착된 후, 캔을 전자장치와 같은 외부장치로부터 사용자가 손쉽게 분리할 수 있도록 하기 위해 이용된다. 아울러, 도 1 및 도 2에 도시한 것은 일례이며 다양한 응용예는 후술하기로 한다.
도 2를 통해 걸이홈(3)에 대해 좀더 상세히 설명하기로 한다. 캔은 바닥면(5)을 기둥(1)에 용접하여 제작할 수도 있지만, 효율적인 공정의 진행을 위해 원재를 서서히 가압하는 딥드로잉(Deep-Drawing) 방식을 사용하여 성형한다. 이로인해, 바닥면(5)의 두께(DBO)와 기둥(1)의 두께(DBW)는 거의 같거나, 기둥(1)의 두께(DBW)가 바닥면(5)의 두께(DBO)보다 조금 얇게 형성된다. 한편, 걸이홈(3)의 깊이(DS)는 바닥면(5)의 두께(DBO) 내에서 어떤 두께로든 형성될 수 있지만, 바닥면(5) 두께(DBO)의 20% 내지 50% 사이의 두께를 유지하도록 하는 것이 바람직하다. 이는 이차전지의 제조 및 이용시에 발생하는 내부 압력으로부터 캔이 견딜 수 있는 최소한의 두께임과 아울러, 사용자의 손톱이나 도구가 걸이홈(3)에 걸릴 수 있도록 하는 최소한의 깊이이다. 특히, 알루미늄계의 금속을 이용하여 캔을 제조하는 경우, 알루미늄계통의 금속이 가지는 강도와 인장력의 한계가 있으므로, 이 범위를 벗어나도록 성형하는 것은 바람직하지 않다. 하지만, 강도와 인장력이 대폭 신장 되는 경우, 걸이홈(3)의 깊이(DS)는 바닥면(5) 두께(DB0)의 50%를 넘도록 하는 것도 가능하다. 또한, 걸이홈(3)이 캔의 기둥(1) 부분에 형성될 경우 캔 기둥(1)의 두께(DBW)와 비교하여 걸이홈(3)의 깊이(DS)를 결정하는 것이 바람직하다. 실제 생산되는 캔 제품의 경우 대략 1mm 이내의 두께를 갖는 제품들이 출시되고 있으며, 최근에는 대략 0.8mm의 두께를 가지도록 생산되고 있다. 캔의 두께가 0.8mm인 제품의 경우, 걸이홈(3)의 깊이는 0.1mm 이상 0.4mm 이하의 범위내에서 결정되는 것이 바람직하다. 즉, 걸이홈(3)의 깊이가 0.1mm 미만인 경우 사용자의 손톱이나 도구가 캔을 걸어올릴 수 없게 된다. 또한, 걸이홈(3)의 깊이가 0.4mm를 초과하면, 캔의 다른 부분에 비해 내/외적인 압력에 걸이홈(3) 부분이 취약해져, 걸이홈 부분이 터지는 경우가 발생할 수 있다. 아울러, 도 2에서는 걸이홈(3)의 변이 직각이 되도록 표현하였으나, 점선(K)와 같이 경사지게 형성될 수도 있다.
여기서, 도 1 및 도 2에서 설명한 캔의 모양에 한정되는 것이 아니고, 타원형 기둥, 삼각형 또는 사각형과 같은 다각형 기둥과 같이 다양한 모양에 모두 적용이 가능하다.
도 3a 내지 도 3e는 걸이홈의 다양한 모양을 도시한 사시도이다.
도 3a 내지 도 3e를 참조하면, 걸이홈(9a, 9b, 9c, 9d, 9e)은 다양한 형태로 형성하는 것이 가능하다. 걸이홈(9a, 9b, 9c, 9d, 9e)의 위치와 모양의 사용자의 편의와 캔이 부착되는 외부장치의 형태를 최우선으로 고려하여 결정하는 것이 바람직하다. 본 발명의 상세한 설명에서는 도 3a 내지 도 3c와 같이 캔(11a, 11b, 11c)의 바닥변 내에 폐쇄된 형태로 걸이홈(9a, 9b, 9c)을 형성하거나, 도 3d 및 도 3e와 같이 한쪽에 치우치도록하여 일측이 개구된 형태로 형성할 수도 있다. 도 3a 내지 도 3c에서는 중앙에 위치하는 것으로 하였으나 캔(11a, 11b, 11c)의 바닥면 주변으로 치우치도록 형성하는 것도 충분히 가능하다. 이는 캔이 장착되는 전자장치 또는 외부장치와의 맞물림을 고려하여 적절히 선택하는 것이 바람직하다.
도 3a는 도 1 및 도 2를 통해 설명한 직사각형 걸이홈(9a)을 도시한 것이다. 그리고 도 3b는 타원형으로 형성된 걸이홈(9b)을 도시하였다. 아울러, 도 3c는 직사각형과 유사한 형태이지만, 종(縱) 방향 길이가 횡(橫) 방향 길이에 비해 매우 긴 형태인 슬릿(Slit) 형태의 걸이홈(9c)을 도시하였다. 이러한 도 3a 내지 도 3c의 걸이홈(9a, 9b, 9c)는 캔의 착탈 방향이 도 3d 및 도 3e에 비해 상대적으로 자유로운 경우 채택하면 유리하다.
한편, 도 3d 및 도 3e는 걸이홈(9d, 9e)이 바닥면 중심에서 바깥쪽으로 치우치거나, 중심면으로부터 바깥쪽까지 열린(Open) 형태로 형성이 된다. 이로 인해 도 3d 및 도 3e에 도시된 걸이홈(9d, 9e)이 형성된 캔은 착탈 방향의 구분이 필요한 경우 채택하는 것이 바람직하다.
도 4는 양극처리 및 도장처리 된 캔을 도시한 예시도이다.
도 4를 참조하면, 도 1 내지 도 3을 통해 걸이홈이 형성된 캔을 설명하였다. 이러한 걸이홈 일체형 캔을 전극체의 케이스, 전자제품의 부품소재로 이용하는 경우 캔의 전도 특성을 배제하는 방법이 필요하다. 이러한 방법으로 용이하게 할 수 있는 것이 양극처리(Anodizing) 방법이다. 양극처리 방법은 캔의 주재료가 알루미 늄(Al)인 경우에 용이하며, 다른 금속 재질의 캔을 이용하는 경우에는 도장처리를 이용하는 것이 용이하다.
우선 양극처리 방법은 캔의 표면에 강한 전장(電場)을 인가하고, 전장에 의해 알루미늄 이온을 발생 산소와 결함시켜 산화알루미늄 피막을 형성하는 방법이다. 이를 위해, 피막생성 공정에 의해 생성된 피막을 두껍게 하는 피막성장 공정, 생성된 피막의 오염을 방지하고 특성을 유지하도록 하기 위한 봉공처리(Sealing) 공정을 거치게 된다. 이러한 방법으로 생성된 피막은 외관이 미려하고 광택이 있을 뿐 아니라, 염색처리가 가능해 상품의 디자인 품질을 향상시키게 된다. 더욱이, 생성된 피막은 큰 전기저항을 가지게 되어 우수한 절연특성을 띄게 되며, 경도가 커져 내마모성이 우수해짐과 아울러, 강한 내식성을 가지게 된다. 이를 통해 필름을 캔의 외장재로 이용하는 경우 발생하는 필름의 벗겨짐 등을 방지할 수 있으며, 필름의 두께보다 얇은 두께로 필름에 비해 월등히 뛰어난 절연특성, 내마모성, 내식성을 캔에 부가하는 것이 가능해진다.
그러나 이러한 양극처리의 방법은 알루미늄 계통의 금속에 이용이 용이하며, 다른 금속 재료를 이용하는 캔의 경우 다른 방안을 필요로한다. 이를 위해 본 발명에서는 양극처리와 함께 캔의 외장 처리방법으로 도장처리 방법을 제시한다. 도장처리라 함은 말 그대로 스프레이, 붓 등을 이용하여 캔의 외장을 도색하는 방법이다. 또는 도장재에 캔을 일정시간 집어넣어 캔의 외장을 도색하는 방법도 가능하다. 이러한 도장처리는 원하는 부위를 도장하기 유리하며, 다양한 색의 도장 및 원하는 정보를 기재하기 용이해진다. 또한, 스프레이 등을 이용하여 캔의 외장을 도장하는 경우 앞서 설명한 양극처리와 같이 필름에 비해 얇은 두께로 동일하거나 좀더 뛰어난 효과를 기대하는 것이 가능하다.
도 4에서는 양극처리된 부분(17)을 빗금친 부분으로 도시하였다. 도 4에서와 같이 걸이홈(15) 주변 일부의 한정된 영역뿐만 아니라 캔(13)의 외장을 모두 양극처리하여 절연성, 내부식성, 내마모성을 높이는 것이 가능하다.
양극처리 또는 도장처리는 종래의 필름을 대체하는 방법으로 제시하는 것으로 양극처리 또는 도장처리 수준의 외장재가 필요하지 않은 경우 종래와 같이 필름재를 이용하여 캔의 외장을 포장하는 것이 가능하다. 이러한 방법의 선택은 캔의 사용용도, 사용환경, 제조원가 등을 고려하여 선택하는 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명에 따른 걸이홈 일체형 캔을 이용한 이차전지를 도시한 사시도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 걸이홈 일체형 캔을 이용한 이차전지는 양극(55) 및 음극(53)의 인출단자(또는 전극탭)를 가지는 전극조립체(51), 일측이 개구되고 전극조립체(51)를 수용하기 위한 공동(49) 및 외면 한 곳 이상에 걸이홈(59)이 형성된 캔(57) 및 캔(57)의 개구부에 결합되는 캡 조립체(29)를 구비한다.
캔(57)은 도 1 내지 도 4를 통해 상술한 바와 같이 이차전지가 부착되어 이용되는 장치로부터 이용자가 이차전지를 쉽게 분리할 수 있도록 걸이홈(59)이 캔(57)의 외면 한 곳 이상에 형성된다. 도 5에서는 걸이홈(59)의 위치를 도 1에서와 같이 캔(57)의 바닥면(또는 하부)에 형성된 것으로 도시하였으나, 장치의 설계 에 따라 측면, 바닥면 등 걸이홈(59)의 위치를 다양하게 변경하는 것이 가능하다. 이러한 걸이홈(59)의 깊이는 도 2를 통해 설명한 바와 같이 캔(57) 두께의 20% 내지 50% 범위의 깊이를 갖도록 하는 것이 바람직하지만, 캔(57)의 재질, 내압성 및 기타 특성을 고려하여 50% 내외의 값에서 적절히 선택하는 것이 바람직하다. 아울러, 걸이홈(59)의 형태는 도 3a 내지 도 3e를 통해 제시한 예들과 같이 다양하게 형성하는 것이 가능하며, 이외에도 요철형, 톱니형 등 사용자에 의해 용이하게 이용될 수 있는 형태이면 어떤 형태를 적용해도 무방하다. 그리고, 캔(57)은 도 5에 도시된 바와 같이 각형 이차전지는 대략 직육면체의 공동(49)을 가지는 기둥(또는 우물) 형태의 용기이며, 딥 드로잉(Deep Drawing)과 방법으로 제작한다. 이러한 캔(57)은 공동(49)에 전극조립체(51)를 수용함과 아울러, 개구된 부분을 통해 캡 조립체(29) 및 절연 케이스(43)와 결합된다. 캔(57)의 재질은 내열성, 내마모성, 전기전도성과 같은 기계적 특성이 우수한 알루미늄(Al) 합금을 사용하는 것이 바람직하지만, 사용용도에 따라 재질은 달리할 수 있다. 또한, 캔(57)은 양극 단자(55)와 전기적으로 접촉되어 양극단자(55) 대신 양극으로 이용될 수 있다.
아울러, 캔(57)의 외면은 양극처리, 도장처리 및 절연필름의 부착에 의해 절연성을 부여할 수 있으며, 양극처리 또는 도장처리된 외면이나 절연필름에 외장필름을 덧붙여 정보의 전달 및 디자인 개선을 수행할 수 있다. 이에 대해서는 도 6을 참조하여 후술하기로 한다.
전극조립체(51)는 전기용량을 높이기 위해 양극 및 음극을 넓은 판형 또는 금속박(Foil) 형태로 형성하고, 세퍼레이터를 양극 및 음극 사이에 삽입하여 적층 하여 와형으로 권취하여 '젤리롤(Jelly Roll)' 형태로 형성한다.
양극 및 음극은 각각 알루미늄 금속박과 구리 금속박에 슬러리(Slurry)를 코팅 건조하여 제조된다. 이때, 슬러리는 양극 및 음극 각각의 활물질과 활물질을 금속박에 점착하도록 하는 고정제로 구성된다. 양극 활물질로는 주로 리튬함유 산화물이 이용되고, 음극 활물질로는 하드카본, 소프트 카본 또는 흑연과 같은 탄소재료가 주로 이용된다.
세퍼레이터는 양극과 음극을 절연하기 위해 양극과 음극 사이에 배치된다. 또한 세퍼레이터는 양극과 음극 간의 이온 이동을 위한 통로를 제공한다. 이를 위해 세퍼레이터는 다공성의 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌과 폴리프로필렌의 공중합체(co-polymer)를 이용한다. 이러한 세퍼레이터는 양극과 음극 폭보다 크게 형성하는 것이 양극과 음극의 단락을 방지하는데 유리하다.
그리고, 전극조립체(51)는 양극 및 음극 각각과 연결된 양극단자(55) 및 음극단자(53)가 인출된다. 이 양극단자(55) 및 음극단자(53)는 외부회로나 장치와의 도전경로로 이용되며, 전극조립체(51)의 외부로 단자(55, 53)가 인출되는 부분에 극판 간의 단락을 방지하기 위하여 절연테이프(61)와 같은 절연재에 의해 절연된다.
캡 조립체(29)는 캡플레이트(23), 전극단자(21), 절연플레이트(25) 및 단자플레이트(27)를 포함하여 구성된다.
캡플레이트(23)는 단자통공(23) 및 전해액 주입공(35) 형성된다. 단자통공(23)에는 절연을 위한 가스켓(31)을 사이에 두고 전극단자(21)가 관통하여 음극 단자(53)와 연결된다. 이 캡플레이트(23)는 절연케이스(43)의 리드통공(39)을 통해 인출된 양극단자(55)가 전기적으로 연결된다. 전해액 주입공(35)은 캔 내부로 전해액을 주입하는 통로로 이용되며, 전해액 주입 후 밀봉된다. 여기서, 전극단자(21)와 연결되는 전극 및 캡 플레이트(23)와 연결되는 전극은 상술한 바와 반대로 이루어질 수도 있다.
아울러, 이차전지는 절연케이스(43)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 절연케이스(43)는 일측에서 캔(57) 및 전극 조립체(51)의 상부에 결합됨과 아울러, 타측에 캡 조립체(21)에 안착된다. 또한, 절연케이스(43)에는 양극단자(55) 및 음극단자(53)가 관통하는 리드통공(39)이 형성된다.
도 6은 캔의 외장을 도장 또는 양극처리한 이차전지의 예를 도시한 사시도이다.
전극조립체가 캔 내부에 수납되고, 캡조립체(101)와 캔(100)이 조립되면 도 6과 같은 형태를 취하게 된다. 이때, 이차전지의 캔(100)은 전극조립체의 양극단자와 전기적으로 접촉시켜 캔(100) 자체를 양극으로 이용하는 것도 가능하다. 하지만, 캔(100)의 표면 전부를 양극으로 이용하는 경우, 누전, 단락 등의 사고로 인해 이차전지 또는 이차전지가 연결된 장치의 파손이 발생할 수 있으므로 이를 방지하기 위해서 양극으로 이용되는 부분 이외에는 절연을 유지해야 한다. 도 6에서는 걸이홈(103)이 양극으로 이용되는 캔 단자(103)가 이차전지의 하부에 두 곳 형성된 예를 도시하였다. 상술한 바와 같이 양극처리 또는 도장처리의 경우 반도체 공정의 리프트 오프(Lift-off)와 같은 방법을 이용하면 손쉽게 캔 단자(103)부를 형성 하는 것이 가능하다. 즉, 캔 단자(103)가 형성될 위치에 이물질을 부착시키고 도장처리 또는 양극처리를 수행한 후 이물질을 제거하면 이물질을 부착시켰던 부분을 제외한 부분만 도장처리 또는 양극처리가 수행된다. 이를 통해 캔(100)의 외부 어디에도 캔 단자(103)를 형성할 수 있기 때문에 이차전지가 장착되는 전자장치의 설계 자유도가 대폭 상승할 수 있다. 이 경우, 이차전지의 보호회로 채택이 곤란해 질 수 있으나, 이차전지가 부착되는 전자장치 등에 보호회로를 추가함으로써 이를 손쉽게 해결할 수 있다.
아울러, 이차전지에서 사용되는 캔(57)의 경우 이차전지의 주의사항, 이용정보, 제조회사, 일련번호 등의 정보 전달 및 이차전지의 외관을 미려하게 하기 위한 방법이 필요하다. 이를 위해, 양극처리 또는 도장처리면에 직접적으로 인쇄를 하거나 절연필름 상에 인쇄를 한 후 부착하여 사용할 수 있다. 또한, 양극처리, 도장처리 또는 절연필름의 부착 후 라벨필름(또는 외장필름)을 별도로 캔(57)의 외면에 부착할 수도 있다. 이 경우, 양극처리된 캔(57)의 외면은 검은색에 가까운 회색으로 변화하기 때문에 라벨필름을 어두운 회색으로 제작하여 외관 디자인의 통일성을 부여할 수 있다. 또한, 도장처리된 캔(57)의 도장색은 라벨필름의 색에 상응하는 색을 이용하여, 디자인의 통일성을 부여함과 아울러 제품의 시인성을 높이도록 할 수 있다.
도 7은 걸이홈 일체형 캔을 이용한 이차전지에 부착되는 보호회로 모듈을 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 7을 참조하면, 걸이홈 일체형 캔에 전극 조립체가 수납되고 캡 조립체가 결합된 형태의 이차전지 즉 베어셀(110)이 도시되어 있다. 도 7에서는 걸이홈(112)의 위치가 베어셀(110)의 측면에 형성된 예를 도시하였다. 베어셀(110)의 일측에는 전극 조립체의 음극 단자와 연결된 전극단자(116)과 양극 단자와 연결된 캡 플레이트(114)가 노출되어 있다.
보호회로 기판(124)은 수지로 이루어진 패널에 회로가 형성되고, 일측 표면에 양극접속단자(126)와 음극접속단자(128)이 부착된다. 보호회로 기판에 형성된 회로에는 충방전에 따른 과충전 과방전으로부터 전지를 보호하기 위한 보호회로 등이 형성된다.
베어셀(110)과 보호회로 기판(124) 사이에는 접속 리드(122, 118) 및 절연 플레이트(120)이 배치된다. 접속 리드(118, 122)는 니켈과 같은 금속을 이용하며, 캡플레이트(114) 및 양극/음극 접속단자(126, 128)과의 전기적 접속을 위해 'L'자형 구조 혹은 평판형 구조로 형성된다. 이러한 접속리드(118, 122)는 저항 스폿 용접과 같은 부착방법에 의해 접속단자(126, 128) 및 전극단자(116)/캡플레이트(114)와 결합된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 걸이홈 일체형 캔과 이를 이용한 이차전지는 별도의 커버부재 없이 캔 자체를 이용하여 전자제품에 탈부착할 수 있도록 하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 걸이홈 일체형 캔과 이를 이용한 이차전지는 걸이홈 일체형 캔의 외장을 도장 처리 또는 양극처리하여, 디자인 향상, 절연, 정보 기재 및 공정의 단순화를 통한 생산비용을 절감하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 걸이홈 일체형 캔과 이를 이용한 이차전지는 캔과 이를 이용한 이차전지의 이용시 형성되는 걸이홈의 깊이와 위치를 제시하여, 걸이홈 채택에 따른 캔 및 이차전지의 파손을 사전에 방지하고 개선된 성능을 제공하는 것이 가능하다.
마지막으로 본 발명에 따른 걸이홈 일체형 캔과 이를 이용한 이차전지는 고정을 위한 별도의 커버부재를 생략함으로써, 종래의 커버부재 및 커버부재를 접착하기 위한 접착부재의 공간만큼 이차전지의 충전용량을 늘릴 수 있는 장점을 제공한다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명은 도시된 실시예를 중심으로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 할 수 있는 다양한 변형 및 균등한 타 실시예를 포괄할 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (21)

  1. 일측이 개구되고, 내부에 공동을 가지는 직육면체 형태로 성형된 캔에 있어서,
    상기 캔 외부 면의 한 곳 이상에 걸이홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 걸이홈 일체형 캔.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 캔 외부 면은 양극처리(Anodizing)되는 것을 특징으로 하는 걸이홈 일체형 캔.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 캔 외부 면은 절연을 위해 도장처리되는 것을 특징으로 하는 걸이홈 일체형 캔.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 캔 외부 면에는 절연필름이 부착되는 것을 특징으로 하는 걸이홈 일체형 캔.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 걸이홈은,
    상기 캔의 외부 면 중 바닥면에 형성되는 것을 특징으로 하는 걸이홈 일체형 캔.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 걸이홈의 깊이는 상기 캔 두께의 10% 내지 50%인 것을 특징으로 하는 걸이홈 일체형 캔.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 걸이홈의 깊이는 0.1mm 내지 0.5mm인 것을 특징으로 하는 걸이홈 일체형 캔.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 걸이홈은,
    사각형, 타원형, 슬릿(Slit), 개구 다각형 및 개구 타원형 중 어느 하나의 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 걸이홈 일체형 캔.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 캔의 외부 면에는 외장처리를 위한 외장필름이 부착되며,
    상기 도장처리되는 상기 캔의 외부 색은 상기 외장필름 색에 상응하는 색인 것을 특징으로 하는 걸이홈 일체형 캔.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 캔은 상기 공동에 전기가 충전된 충전체를 수납하는 것을 특징으로 하는 걸이홈 일체형 캔.
  11. 양극 및 음극의 인출단자를 가지는 전극조립체;
    일측이 개구되고, 상기 전극조립체를 수용하기 위한 공동이 형성된 직육면체 형태의 캔;
    상기 캔의 개구부에 결합되는 캡 조립체를 구비하며,
    상기 캔은 외부 면 중 한 곳 이상에 걸이홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 걸이홈 일체형 캔을 이용한 이차전지.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 캔의 외부 면은 양극처리(Anodizing)되는 것을 특징으로 하는 걸이홈 일체형 캔을 이용한 이차전지.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 캔의 외부 면은 절연을 위해 도장처리되는 것을 특징으로 하는 걸이홈 일체형 캔을 이용한 이차전지.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 캔의 외부 면에는 외장처리를 위한 외장필름이 부착되며,
    상기 도장처리되는 상기 캔의 외부 색은 상기 외장필름 색에 상응하는 색인 것을 특징으로 하는 걸이홈 일체형 캔을 이용한 이차전지.
  15. 제 12 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 걸이홈은,
    상기 캔의 외부 면 중 바닥면에 형성되는 것을 특징으로 하는 걸이홈 일체형 캔.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 걸이홈의 깊이는 상기 캔 두께의 10% 내지 50%인 것을 특징으로 하는 걸이홈 일체형 캔을 이용한 이차전지.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 걸이홈의 깊이는 0.1mm 내지 0.5mm인 것을 특징으로 하는 걸이홈 일체형 캔.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 걸이홈은,
    사각형, 타원형, 슬릿(Slit), 개구 다각형 및 개구 타원형 중 어느 하나의 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 걸이홈 일체형 캔을 이용한 이차전지.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 양극단자는 상기 캔과 연결되며,
    상기 캔은 상기 캔을 양극 단자로 이용하기 위해 상기 양극처리 또는 상기 도장처리되지 않은 캔 단자부를 구비하는 것을 특징으로 하는 걸이홈 일체형 캔을 이용한 이차전지.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 캔의 외부 면에는 절연필름이 부착되는 것을 특징으로 하는 걸이홈 일체형 캔.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 이차전지는,
    상기 인출단자와 전기적으로 결합되고, 상기 전극결합체의 안정을 유지하기 위한 회로가 형성된 보호회로 모듈을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 걸이홈 일체형 캔.
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