(57)【要約】【課題】  電池外装材の表面に強度強化層を更に形成して外力により容易に変形、または貫通せずに膨張現象も抑制でき、放熱性能を向上させること。【解決手段】  このため、本発明には、正極板、セパレータ及び負極板が備えられ、正極板及び負極板には正極タップ及び負極タップが各々接続した電極組立体と、電極組立体が受納されるパウチ形態の外装材と、外装材の表面に沿って一定の厚さで形成された強度強化層と、を含んでなるリチウムポリマー電池及びその製造方法が提供される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パウチ形態の外装材と、
正極板、セパレータ及び負極板が備えられ、前記正極板及び負極板には正極タップ及び負極タップが各々接続されたまま、前記外装材に受納及び封入される電極組立体と、
前記外装材の表面に沿って一定の厚さで形成された強度強化層と、を含んでなることを特徴とするリチウムポリマー電池。
【請求項２】
前記外装材は、一定の面積を有し、相互に畳まれる第１領域及び第２領域が備えられ、前記相互に畳まれた第１領域及び第２領域中の少なくともいずれか一つには前記電極組立体を受容できるように一定の深さのドローイング部が形成されることを特徴とする、請求項１記載のリチウムポリマー電池。
【請求項３】
前記外装材は、前記ドローイング部の両側部である第１領域及び第２領域の外側に一定の長さで延在し、相互に熱溶着する側部縁部を形成し、
前記ドローイング部の前方である第１領域及び第２領域には前記正極タップ及び負極タップが支持されて外側に延在し、相互に熱溶着する前方縁部を形成し、
前記側部縁部は、前記ドローイング部の側部に密着するように畳まれることを特徴とする、請求項２記載のリチウムポリマー電池。
【請求項４】
前記強度強化層は、外装材の第１領域、第２領域、側部縁部及び前方縁部中の外側に露出する表面の全体に一定の厚さで形成されることを特徴とする、請求項３記載のリチウムポリマー電池。
【請求項５】
前記外装材は、
実質的に平坦な第１面と、その反対面である実質的に平坦な第２面と、を有する金属板と、
前記金属板の第１面に形成されると共に、外側表面となる第１絶縁層と、
前記金属板の第２面に一定厚さで形成されると共に、内側表面となる第２絶縁層と、を含んでなることを特徴とする、請求項１記載のリチウムポリマー電池。
【請求項６】
前記金属板は、鉄（Ｆｅ）、炭素（Ｃ）、クロム（Ｃｒ）及びマンガン（Ｍｎ）の合金、鉄（Ｆｅ）、炭素（Ｃ）、クロム（Ｃｒ）及びニッケル（Ｎｉ）の合金、または、アルミニウム（Ａｌ）中から選択されたいずれか一つであることを特徴とする、請求項５記載のリチウムポリマー電池。
【請求項７】
前記第１絶縁層は、ナイロン又はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）中から選択されたいずれか一つであることを特徴とする、請求項５記載のリチウムポリマー電池。
【請求項８】
前記第２絶縁層は、変性ポリプロピレン（ＣＰＰ）であることを特徴とする、請求項５記載のリチウムポリマー電池。
【請求項９】
前記強度強化層は、スチール強化エポキシパテ、銅強化エポキシパテ、あるいはアルミニウム強化エポキシパテ中から選択されたいずれか一つであることを特徴とする、請求項１記載のリチウムポリマー電池。
【請求項１０】
前記強度強化層は、有機材料と無機材料の複合材であることを特徴とする、請求項１記載のリチウムポリマー電池。
【請求項１１】
前記強度強化層をなす無機材料は、酸化物又は窒化物中から選択されたいずれか一つであることを特徴とする、請求項１０記載のリチウムポリマー電池。
【請求項１２】
前記強度強化層は絶縁性を有することを特徴とする、請求項１記載のリチウムポリマー電池。
【請求項１３】
前記正極タップ及び負極タップには、保護回路基板が電気的に接続しているものの、
前記負極タップと保護回路基板との間には前記強度強化層に安着する陽性温度素子が更に介挿されることを特徴とする、請求項１記載のリチウムポリマー電池。
【請求項１４】
前記保護回路基板及び陽性温度素子は、前記外装材と共に、強度強化層により被覆されることを特徴とする、請求項１３記載のリチウムポリマー電池。
【請求項１５】
一定の面積の第１領域が備えられ、前記第１領域の一側に連結されて、前記第１領域を覆うことができる大きさの第２領域が備えられ、前記第１領域又は第２領域中の少なくともいずれか一つには一定の深さのドローイング部が形成される外装材を形成する外装材形成段階と、
前記外装材のドローイング部に前記外装材の外側まで一定の長さで延在する正極タップ及び負極タップが接続される電極組立体を安着させ、前記電極組立体の外周縁である外装材は熱溶着させる電極組立体封入段階と、
前記外装材の表面に強度強化層を形成する強度強化層形成段階と、を含んでなることを特徴とするリチウムポリマー電池の製造方法。
【請求項１６】
前記外装材形成段階は、
前記外装材が前記ドローイング部の両側部である第１領域及び第２領域に外側に一定の長さで延在して、相互に接触する側部縁部が形成され、前記ドローイング部の前方である第１領域及び第２領域に、外側に一定の長さで延在して、相互に接触して、前記正極タップ及び負極タップが支持されて、外側に延在するようにする前方縁部が形成されることを特徴とする、請求項１５記載のリチウムポリマー電池の製造方法。
【請求項１７】
前記電極組立体封入段階後に前記側部縁部及び前方縁部が各々熱溶着され、
前記側部縁部は前記ドローイング部の側部に密着するように畳まれることを特徴とする、請求項１６記載のリチウムポリマー電池の製造方法。
【請求項１８】
前記強度強化層形成段階は、
前記強度強化層が前記外装材の第１領域、第２領域、側部縁部及び前方縁部中、外側に露出する表面の全体に一定の厚さで形成されることを特徴とする、請求項１５記載のリチウムポリマー電池の製造方法。
【請求項１９】
前記外装材提供段階は、
前記外装材が実質的に平坦な第１面と、その反対面である実質的に平坦な第２面と、を有する金属板と、
前記金属板の第１面に形成されて、外側表面となる第１絶縁層と、前記金属板の第２面に一定の厚さで形成されて、内側表面となる第２絶縁層と、を含んでなることを特徴とする、請求項１５記載のリチウムポリマー電池の製造方法。
【請求項２０】
前記金属板は、鉄（Ｆｅ）、炭素（Ｃ）、クロム（Ｃｒ）及びマンガン（Ｍｎ）の合金、鉄（Ｆｅ）、炭素（Ｃ）、クロム（Ｃｒ）及びニッケル（Ｎｉ）の合金、または、アルミニウム（Ａｌ）中から選択されたいずれか一つであることを特徴とする、請求項１９記載のリチウムポリマー電池の製造方法。
【請求項２１】
前記第１絶縁層は、ナイロン又はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）中から選択されたいずれか一つであることを特徴とする、請求項１９記載のリチウムポリマー電池の製造方法。
【請求項２２】
前記第２絶縁層は、変性ポリプロピレン（ＣＰＰ）であることを特徴とする、請求項１９記載のリチウムポリマー電池の製造方法。
【請求項２３】
前記強度強化層形成段階は、
前記強度強化層として、スチール強化エポキシパテ、銅強化エポキシパテ、あるいはアルミニウム強化エポキシパテ中から選択されたいずれか一つを用いることを特徴とする、請求項１５記載のリチウムポリマー電池の製造方法。
【請求項２４】
前記強度強化層形成段階は、前記外装材を金型に位置させた後、液状の強度強化剤を前記金型に注入して成形することを特徴とする、請求項１５記載のリチウムポリマー電池の製造方法。
【請求項２５】
前記強度強化層形成段階は、外装材の表面に液状の強度強化剤をコーティングして硬化させることを特徴とする、請求項１５記載のリチウムポリマー電池の製造方法。
【請求項２６】
前記強度強化層形成段階は、有機材料と無機材料の複合材であって、強度強化層が形成されることを特徴とする、請求項１５記載のリチウムポリマー電池の製造方法。
【請求項２７】
前記強度強化層形成段階は、無機材料として、酸化物又は窒化物中から選択されたいずれか一つを用いることを特徴とする、請求項２６記載のリチウムポリマー電池の製造方法。
【請求項２８】
前記強度強化層形成段階後には、前記外装材の外側に延在する正極タップ及び負極タップに保護回路基板を電気的に更に連結する保護回路基板連結段階が更に含まれることを特徴とする、請求項１５記載のリチウムポリマー電池の製造方法。
【請求項２９】
前記保護回路基板連結段階は、前記負極タップと保護回路基板との間に陽性温度素子が更に連結されるようにし、前記陽性温度素子は、前記強度強化層の表面に接触して位置づけることを特徴とする、請求項２８記載のリチウムポリマー電池の製造方法。
【請求項３０】
前記強度強化層形成段階は、前記保護回路基板及び陽性温度素子を外装材と共に強度強化層で被覆してなることを特徴とする、請求項２９記載のリチウムポリマー電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強度強化層が形成されたリチウムポリマー電池及びその製造方法に関し、より詳細には、電池外装材の表面に強度が高く、電気的には絶縁性を有し、熱的には導電性を有する強度強化層が形成されたリチウムポリマー電池及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、リチウムポリマー電池は、正極板と負極板との間のセパレータ（以下、正極板、負極板及びセパレータを電極組立体という）がリチウムイオン電池からの分離の役割の他に、イオン伝導の媒介体、即ち、電解質の役割をする電池をいう。このようなセパレータはゲル型高分子電解質で形成されるが、イオン伝導度を向上させるために電解液を高分子に含浸した状態で製造する。前記ゲル型高分子電解質の長所は、向上したイオン伝導度の他に優れる電極との接合性、機械的物性、そして製造の容易性などを挙げることができる。代表的なゲル型高分子電解質として、ベルコア（Ｂｅｌｌｃｏｒｅ）社のＰＶＤＦ系電解質は、ビニリデンフルオリド（ｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ  ｆｌｕｏｒｉｄｅ；ＶＤＦ）とヘキサフルオロエチレン（ｈｅｘａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ；ＨＦＰ）の共重合体と可塑剤、そして、無機添加剤を混合してフィルム成形した後、電解液を含浸させてゲル化させる工程により製造される。
【０００３】
一方、リチウムポリマー電池及びリチウムイオン電池の特徴を簡単に比較すると次の通りである。
【０００４】
第１に、リチウムポリマー電池は、構造上、板状構造が可能なので、リチウムイオン電池の工程で必要とする巻取り（ｗｉｎｄｉｎｇ）工程を必ず採択する必要はない。従って、多数の板形態で電極組立体を積層することができ、その電極組立体を角形構造の最適形態に製造できる。勿論、リチウムポリマー電池でも巻取形態の電極組立体を採択できることは当然である。
【０００５】
第２に、電解液が全て一体化した電極組立体の内部に注入されるので、外部に露出する電解液はほとんど存在しない。
【０００６】
第２に、自体を板状構造とし得るので、角形を作る際、圧力を加えなくてもよい。従って、決定的なことに、電池の外装材を厚く、硬い角形、または、円筒形缶（ｃａｎ）の代わりに、薄く、軟性（ｆｌｅｘｉｂｌｅ）のパウチ（ｐｏｕｃｈ）で製造できる。
【０００７】
このように、リチウムポリマー電池の外装材として軟性パウチを用いることになれば、缶に比べて厚さを大幅縮めることができるので、同じ体積内に、より多くの電極組立体を受容できる。即ち、電池の容量を大幅に増やすことになる。また、外装材が軟性であるので、電池を所望する形態で容易に製造でき、従って、各種外部セットに装着しやすい。
【０００８】
しかし、このようなパウチ形態のリチウムポリマー電池は、電池容量の増大及び多様な形態への加工性にもかかわらず、その強度が劣るので、色々な付随的な問題を起こす。例えば、従来のリチウムポリマー電池は、上述のパウチ形態の外装材が鋭い物（針、または、釘）に刺された場合、容易に孔が形成され、愛玩動物などに噛まれた場合、容易に裂ける。即ち、角形缶タイプに比べて強度が非常に劣る。更に、上のように、鋭い物が外装材を貫通して内部の電極組立体にまで接触することになると、その内部の正極板と負極板とが直接ショートして、電池が発火、または、爆発することがある。
【０００９】
また、このような従来のリチウムポリマー電池は、熱放出特性が劣るので、電池の使用可能時間が短縮される問題がある。即ち、パウチ形態の外装材は、基本的に、放熱性能を低下させるナイロン（登録商用）やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が表面に形成されることにより、電池の充放電中に発生する発熱現状に積極的に対応できなく、また、温度増加により放電量が増加して、電池の使用可能時間が急激に減少する問題がある。
【００１０】
併せて、前記のような電池の発熱現象によって電池の温度が基準温度以上になれば、電極組立体、または、電解液が分解され、それによって多量のガスが発生するが、その際、外装材が軟性を有するので、その外装材があまり容易に膨らむ短所がある。勿論、それ自体に発生する熱の他にも、外部から供給を受ける熱によっても上述の外装材の膨潤現象（ｓｗｅｌｌｉｎｇ）が頻繁に発生する。
【００１１】
一方、上述の従来のリチウムポリマー電池において、電池外装材はコア層として金属板が用いられている。ところが、このような金属板は電池外装材の縁に沿って外側に露出することにより、保護回路基板や、または、外部セットの導電体に電気的にショートする確率が高いという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上述の従来の問題点を克服するためのものであって、電池外装材の表面に強度強化層を更に形成して外力により容易に変形、または、貫通せず、また、スウェルリング現状も抑制できるリチウムポリマー電池及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
本発明の別の目的は、電池外装材の表面に電気的には絶縁性で、熱的には導電性である、強度強化層を形成して放熱性能が優れ、保護回路基板や外部セットなどが電気的にショートしない、リチウムポリマー電池及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記の目的の達成のために、本発明によるリチウムポリマー電池は、パウチ形態の外装材、正極板、セパレータ及び負極板が備えられ、正極板及び負極板には正極タップ及び負極タップが各々接続されたまま、外装材に受納及び封入される電極組立体と、外装材の表面に沿って一定の厚さで形成された強度強化層と、を含む。
【００１５】
また、前記の目的の達成のために、本発明によるリチウムポリマー電池の製造方法は、一定の面積の第１領域が備えられ、第１領域の一側に連結されては第１領域を覆うことができる大きさの第２領域が備えられ、第１領域、または、第２領域中、少なくともいずれかの一つには一定の深さのドローイング部が形成された外装材を提供する外装材提供段階と、外装材のドローイング部に外装材の外側まで一定の長さに延在した正極タップ及び負極タップが接続した電極組立体を安着させ、電極組立体の外周縁である外装材は、熱溶着させる電極組立体封入段階と、外装材の表面に強度強化層を形成する強度強化層形成段階と、を含む。
【００１６】
上記のようにして、本発明によるリチウムポリマー電池及びその製造方法は、軟性の外装材表面に強度の優れる強度強化層を更に形成することにより、機械的強度、耐蝕性及び耐衝撃性などが優れることになる。例えば、外装材が鋭い物に刺された場合にも容易に貫通せず、従って、内側の電極組立体が相互にショートする現象が発生しなくなる。
【００１７】
また、本発明は、上述の強度強化層が電気的には絶縁性であるので、外装材の一構成要素である金属板と保護回路基板、または、外部セットの導電体と電気的にショートする確率がほとんどない。
【００１８】
また、本発明は、上述の強度強化層が熱的には導電性を有するので、充放電中、放熱性能が極大化され、従って、電池の寿命及び信頼性が向上する。
【００１９】
併せて、本発明は、電極組立体と保護回路基板との間に電気的に連結される陽性温度素子が上述の放熱性能の優れる強度強化層に、直接、接触することにより、電池の発熱時、これを直ちに感知して電流の流れを遮断、または、減少させて、電池の信頼性が向上する。
【発明の効果】
【００２０】
上述のように、本発明に係る強度強化層が形成されたリチウムポリマー電池及びその製造方法は、軟性の外装材の表面に強度の優れる強度強化層が更に形成されることにより、機械的強度、耐蝕性及び耐衝撃性などに優れる。例えば、外装材が鋭い物に刺された場合にも容易に貫通せず、従って、内側の電極組立体が相互にショートする現象が発生しなくなる。更に、強度強化層によりそれ自体に発生する熱や、または、外部から供給される熱によりリチウムポリマー電池が容易に膨張しない。
【００２１】
また、本発明は、上述の強度強化層が電気的に絶縁性を優位するので、外装材の一構成要素である金属板と保護回路基板、または、外部セットの導電体と電気的にショートする確率がほとんどない。
【００２２】
また、本発明は、上述の強度強化層が熱的に導電性を有するので、充放電中の放熱性能が極大化され、従って、電池の寿命及び信頼性が向上する。
【００２３】
併せて、本発明は、電極組立体と保護回路基板との間に電気的に連結される陽性温度素子が上述の放熱性能に優れた強度強化層に、直接、接触することにより、電池の発熱時、これを直ちに感知して電流の流れを遮断、または、低減させることにより電池の信頼性が向上する。
【００２４】
以上、説明したことは、本発明に係る強度強化層が形成されたリチウムポリマー電池及びその製造方法を実施するための一実施形態に過ぎないものであって、本発明は、前述の実施形態に限定されるものではなく、手添付の特許請求範囲で請求するように、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者であれば多様な変更実施が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、当業者が本発明を容易に実施できる程度で本発明の好ましい実施の形態を添付の図面を参照して詳細に説明すると、次の通りである。
【００２６】
図１は、本発明に係る強度強化層が形成されたリチウムポリマー電池の斜視図である。また、図２ａは、図１の２ａ-２ａ線で切断した横断面図であり、図２ｂは、図１の２ｂ-２ｂ線で切断した横断面図であり、図２ｃは、図１の２ｃ-２ｃ線で切断した横断面図である。理解の便宜のため、上述の図１、図２ａないし図２ｃを共に参照して本発明を説明することにする。
【００２７】
図示のように、本発明に係るリチウムポリマー電池１００は、パウチ形態の外装材１１０、前記外装材１１０に受容及び封入される電極組立体１２０、前記外装材１１０の表面ニ覆いかぶせる一定の厚さの強度強化層１３０及び前記電極組立体１２０に電気的に連結されて、充放電状態を制御する保護回路基板１４０からなる。
【００２８】
前記パウチ形態の外装材１１０は、一定の面積を有し、相互に畳まれて、また、縁が熱溶着する第１領域１１４及び第２領域１１５を含む。また、前記相互に畳まれた第１領域１１４及び第２領域１１５中、少なくともいずれか一つには、前記電極組立体１２０が受容できるように一定の深さのドローイング部１１６が形成される。勿論、このようなドローイング部１１６はパンチにより形成し得る。また、図面では前記ドローイング部１１６は第１領域１１４に形成されているが、このような第１領域１１４の代わりに、第２領域１１５に形成し得る。更に、前記ドローイング部１１６は第１領域１１４及び第２領域１１５に共に形成されて、ドローイング部１１６の形成時に発生し得る外装材１１０の破損現象を最小化することもできる。
【００２９】
また、前記外装材１１０は、前記ドローイング部１１６の両側部である第１領域１１４及び第２領域１１５に、外側に一定の長さで延在して、相互に熱溶着した側部縁部１１７が形成される。併せて、前記ドローイング部１１６の前方である第１領域１１４及び第２領域１１５に後述する正極タップ１２４及び負極タップ１２５が支持され、外側に水平に延在し、上面には保護回路基板１４０が安着し、また、相互に熱溶着した前方縁部１１８が形成される。
【００３０】
ここで、前記側部縁部１１７は、外装材１１０の体積、または、リチウムポリマー電池１００の体積が最小化されるように、前記ドローイング部１１６の側部に密着している。即ち、前記側部縁部１１７が一定の角度で畳まれて、前記ドローイング部１１６の側部に接触している。
【００３１】
一方、このような外装材１１０の横断面構造を見ると、実質的に平坦な第１面１１１ａと、その反対面である実質的に平坦な第２面１１１ｂとを有する金属板１１１を中心として、該第１面１１１ａには外側表面となる第１絶縁層１１２が、該第２面１１１ｂには内側表面となる第２絶縁層１１３が形成される。
【００３２】
ここで、前記金属板１１１はスチール系列、アルミニウム（Ａｌ）、または、その等価物中から選択されたいずれか１つとすることができるが、このような材質に本発明を限定するものではない。例えば、前記スチール系列は、鉄（Ｆｅ）８４〜８８.２％、炭素（Ｃ）０.５％以下、クロム（Ｃｒ）１１-１５％及びマンガン（Ｍｎ）０．３-０．５％からなる合金や、鉄（Ｆｅ）６３．７〜７５．９％、炭素（Ｃ）０．１-０．３％、クロム（Ｃｒ）１２-１８％及びニッケル（Ｎｉ）７-１２％の合金とすることができる。併せて、前記スチールは、韓国工業規格（ＫＳ）中、ＳＴＳ３０１、ＳＴＳ３０４、ＳＴＳ３０５、ＳＴＳ３１６Ｌ、または、ＳＴＳ３２１中から選択されたいずれか一つ（または、日本工業規格（ＪＩＳ）ＳＵＳ３０１、 ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０５、ＳＵＳ３１６Ｌ、または、ＳＵＳ３２１中から選択されたいずれか一つ）を利用できるが、このような工業規格に本発明を限定するものではない。
【００３３】
併せて、前記第１絶縁層１１２は、ナイロン（登録商標）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、または、その等価物中から選択されたいずれか一つであるが、ここに、その材質を限定するものではない。
【００３４】
また、前記第２絶縁層１１３は、変性ポリプロピレン（ＣＰＰ）、または、その等価物とすることができるが、ここでは、その材質を限定するものではない。更に、前記第２絶縁層１１３は、側部縁部１１７及び前方縁部１１８の熱溶着時の相互に接触して、実際に熱溶着した部分である。
【００３５】
前記電極組立体１２０は、正極活物質（例えば、コバルト酸リチウム（ＬｉＣ０Ｏ２）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ２Ｏ４）、または、その等価物）が付着した正極板１２１、負極活物質（例えば、黒鉛、または、その等価物）が付着した負極板１２３、前記正極板１２１と負極板１２３との間に位置してショートを防止し、リチウムイオンの移動のみを可能にするセパレータ１２２を含む。また、このような正極板１２１、負極板１２３及びその間に介挿されたセパレータ１２２は、その体積が最小化するように実質的なゼリーロール（ｊｅｌｌｙ  ｒｏｌｌ）形態で巻き取られる。勿論、このようなゼリーロール形態の電極組立体１２０は外部環境から安全に保護され、また、電解液の外部流出が防止できるように上述の構造の外装材１１０に受容及び封入される。
【００３６】
ここで、前記正極板１２１は、アルミニウム（Ａｌ）ホイル、前記負極板１２３は銅（Ｃｕ）ホイル、前記セパレータ１２２はゲル型高分子電解質とすることができるが、本発明において、前記の材質に限定するものではない。
【００３７】
また、前記正極板１２１には外側に一定の長さで突出して延在した正極タップ１２４が溶接されており、前記負極板１２３にも外側に一定の長さで突出して延在する負極タップ１２５が溶接される。勿論、このような正極タップ１２４及び負極タップ１２５は外装材１１０の外側まで一定の長さで延在する。即ち、外装材１１０の前方縁部１１８間に水平に延在して外側まで一定の長さで延在する。
【００３８】
ここで、前記正極タップ１２４はアルミニウム（Ａｌ）材質、前記負極タップ１２５はニッケル（Ａｌ）材質とすることができるが、本発明において、前記の材質に限定するものではない。
【００３９】
前記強度強化層１３０は、前記外装材１１０の第１領域１１４、第２領域１１５、側部縁部１１７及び前方縁部１１８中、外側に露出する表面の全体に一定の厚さで形成される。即ち、前記外装材１１０の全ての表面に一定の厚さで形成される。勿論、このような強度強化層１３０は電気的には絶縁性を有し、熱的には優れた導電性材料である。従って、前記外装材１１０のコア層である金属板１１１が外側に全く露出しなくなる。勿論、このような構造により前記金属板１１１と後述する保護回路基板、または、外部セットとの電気的なショート現象を元から防止できることになる。更に、熱的に優れた導電体であるため、充放電中に発生する熱を效率的に放出することができる。
【００４０】
一方、前記強度強化層１３０は、スチール強化エポキシパテ、銅強化エポキシパテ、アルミニウム強化エポキシパテ、または、その等価物中から選択されたいずれか一つとすることができるが、ここでは、その材質を限定するものではない。このようなエポキシパテは、硬度が７５〜８５、引張強度が８００〜１０００lｂＳ、電気抵抗が３０、０００ｍΩ、絶縁強度が３００ｖ/ｍｉｌであって、外装材１１０の強度、耐湿性及び耐衝撃性などを向上させるだけでなく、電気絶縁性及び放熱性能を極めて向上させることになる。また、収縮率が１％未満であって成形性も非常に優秀な方である。
【００４１】
併せて、前記強度強化層は全ての有機材料と無機材料との複合材とすることができ、その際、前記強度強化層をなす無機材料は酸化物、窒化物、または、その等価物中から選択されたいずれか一つとすることができるが、ここでは、その材質を限定するものではない。
【００４２】
前記保護回路基板１４０は、前記外装材１１０の前方縁部１１８を通じて、外側に一定の長さで延在した正極タップ１２４及び負極タップ１２５に電気的に接続している。更に、前記正極タップ１２４及び負極タップ１２５は、一定の形態で折曲されることにより、前記保護回路基板１４０が前記外装材１１０の前方縁部１１８上に安着できるようになっている。更に、前記負極タップ１２５と保護回路基板１４０との間には陽性温度素子１４１が更に連結されており、このような陽性温度素子１４１も前記前方縁部１１８上に安着することによって、外装材１１０の温度に敏感に反応する。即ち、前記前方縁部１１８にも熱導電性の優れる強度強化層１３０が形成され、その強度強化層１３０上に陽性温度素子１４１が安着することにより、外装材１１０の温度が上昇すれば前記陽性温度素子１４１がこれを迅速に感知して負極タップ１２５に沿って流れる電流が急激に減少する。
【００４３】
図３は、本発明に係る強度強化層が形成された他のリチウムポリマー電池を示す斜視図である。
【００４４】
図示のように、本発明の別のリチウムポリマー電池２００は、強度強化層２３０が保護回路基板及び陽性温度素子を外装材と共に全てを覆う形態とすることができる。即ち、前記リチウムポリマー電池１００では、保護回路基板及び陽性温度素子を除外した外装材のみを強度強化層１３０で覆いかぶせる形態にしたが、ここでは、強度強化層２３０が全ての構成要素を覆う形態にする。但し、前記保護回路基板中、今後、外部装置と連結される導電領域２４２は、前記強度強化層２３０の外側に露出するように、前記強度強化層２３０には所定の大きさの開口２３２が形成される。
【００４５】
そのように、強度強化層２３０が外装材、保護回路基板及び陽性温度素子を全て一体にして覆う形態にする場合には、電池の強度がより向上し、また、陽性温度素子の敏感度が良くなって電池安全性がより向上する。
【００４６】
図４は、本発明に係るリチウムポリマー電池の製造方法を示す順次説明図である。また、図５ａ〜図５ｇは、本発明に係るリチウムポリマー電池の製造方法を示す順次斜視図である。ここで、理解の便宜のため、上述の図４、図５ａ〜図５ｇを共に参照して本発明を説明する。
【００４７】
本発明に係るリチウムポリマー電池１００の製造方法は、外装材１１０の提供段階Ｓ１と、電極組立体１２０の封入段階Ｓ２と、強度強化層１３０の形成段階Ｓ３と、保護回路基板１４０の連結段階Ｓ４と、からなっている。
【００４８】
まず、外装材１１０の提供段階Ｓ１では、一定の面積の第１領域１１４が備えられて、前記第１領域１１４の一側に連結されては前記第１領域１１４を覆うことができる大きさの第２領域１１５が備えられ、前記第１領域１１４、または、第２領域１１５中の少なくともいずれか一つは、一定の深さのドローイング部１１６が形成された外装材１１０を提供する（図５ａ参照）。
【００４９】
更に、前記外装材１１０は、前記ドローイング部１１６の両側部である第１領域１１４及び第２領域１１５に、外側に一定の長さで延びて相互に接触する側部縁部１１７が形成される。また、前記外装材１１０は、前記ドローイング部１１６の前方である第１領域１１４及び第２領域１１５に、外側に一定の長さで延在して相互に接触する前方縁部１１８が形成される。勿論、下記する電極組立体１２０の正極タップ１２４及び負極タップ１２５は、前記前方縁部１１８間を水平に通過して、その外側に一定の長さで延在する。
【００５０】
一方、前記外装材１１０の層構造は上述したが、実質的に平坦な金属板１１１と、前記金属板１１１の一面に形成されて外側表面となる第１絶縁層１１２と、前記金属板１１１の他面に一定の厚さで形成されて内側表面となる第２絶縁層１１３と、を含む。勿論、前記金属板１１１は上述のように、スチール系、即ち、鉄（Ｆｅ）、炭素（Ｃ）、クロム（Ｃｒ）及びマンガン（Ｍｎ）の合金、鉄（Ｆｅ）、炭素（Ｃ）、クロム（Ｃｒ）及びニッケル（Ｎｉ）の合金、アルミニウム（Ａｌ）、または、その等価物中から選択されたいずれか一つとすることができるが、ここでは、その材質を限定するものではない。また、前記第１絶縁層１１２は、ナイロン（登録商標）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、または、その等価物中から選択されたいずれか一つとすることができるが、ここでは、その材質を限定するものではない。併せて、前記第２絶縁層１１３は、変性ポリプロピレン（ＣＰＰ）、または、その等価物であることができるが、ここでは、その材質を限定するものではない。更に、前記第２絶縁層１１３は側部縁部１１７及び前方縁部１１８の熱溶着時に相互に接触して実際に熱溶着する部分である。
【００５１】
次に、前記電極組立体１２０の封入段階Ｓ２では、前記外装材１１０のドローイング部１１６に前記外装材１１０の外側まで一定の長さで延在した正極タップ１２４及び負極タップ１２５を有する電極組立体１２０を安着させた後、２対の側部縁部１１７及び１対の前方縁部１１８を各々熱溶着させる（図５ｂ参照、図面では熱溶着前の状態が図示される）。勿論、前記電極組立体１２０は上述のように、正極板１２１、セパレータ１２２及び負極板１２３が多数回巻き取られるか、または、積層された状態で前記外装材１１０のドローイング部１１６に安着させることができる。更に、上述のように、正極タップ１２４及び負極タップ１２５は前記前方縁部１１８の外側まで一定の長さで延在した状態をなす。
【００５２】
併せて、前記のような熱溶着後には、前記ドローイング部１１６の両側に位置する側部縁部１１７を各々所定の方向に畳み込んで、全体的な外装材１１０の体積が最小化するようにする。例えば、前記側部縁部１１７はドローイング部１１６の両側に各々密着する方向に畳む（図５ｃ参照）。
【００５３】
ここで、前記外装材１１０には側部縁部１１７及び前方縁部１１８を介して金属板１１１が外部に露出する状態である。
【００５４】
次いで、前記強度強化層１３０の形成段階Ｓ３では、前記外装材１１０の表面に一定の厚さで強度強化層１３０を形成する（図５ｄ参照）。即ち、前記強度強化層１３０は、前記外装材１１０の第１領域１１４、第２領域１１５、側部縁部１１７及び前方縁部１１８中、外側に露出する表面の全体に一定の厚さで形成される。言い換えると、前記外装材１１０中、外側に露出する全ての表面に一定の厚さの強度強化層１３０が形成される。勿論、このような強度強化層１３０の形成により側部縁部１１７及び前方縁部１１８を介して金属板１１１は外部に全く露出しなくなる。更に、前記強度強化層１３０は、上述のように、スチール強化エポキシパテ、銅強化エポキシパテ、アルミニウム強化エポキシパテ、または、その等価物中から選択されたいずれか一つが用いることができるが、ここでは、その材質を限定するものではない。
【００５５】
一方、前記強度強化層１３０は、前記外装材１１０を金型に位置づけた後、液状の強度強化剤を前記金型に高圧で注入する方式により形成したり、または、外装材１１０の表面に、直接、液状の強度強化剤をコーティングして硬化させることにより形成することもできるが、ここでは、前記強度強化層１３０の形成方式を特定方式に限定するものではない。
【００５６】
併せて、このような強度強化層１３０は、前記側部縁部１１７がドローイング部１１６の側部に一層強く密着するようにし、また、前記側部縁部１１７がドローイング部１１６の側部から離隔しないようにする役割もする。
【００５７】
ここで、前記強度強化層形成段階は、全ての有機材料と無機材料との複合材で強度強化層を形成することができ、その際、無機材料としては酸化物、窒化物、または、その等価物中から選択されたいずれか一つを用いることができるが、ここでは、その材質を限定するものではない。
【００５８】
次いで、前記保護回路基板１４０の連結段階Ｓ４では、前記外装材１１０の外側（即ち、前方縁部１１８の外側）に延びた正極タップ１２４及び負極タップ１２５に保護回路基板１４０を電気的に連結する。更に、その際、前記保護回路基板１４０と負極タップ１２５との間には陽性温度素子１４１を介挿するようにして、前記保護回路基板１４０に陽性温度素子１４１を形成しないこともある（図５ｅ参照）。勿論、このような段階後には、前記正極タップ１２４及び負極タップ１２５を所定形態で折曲することにより、前記陽性温度素子１４１及び保護回路基板１４０などが上述の外装材１１０の前方縁部１１８上に安着するようにする（図５ｆ及び図５ｇ参照）。勿論、前記前方縁部１１８の表面には熱導電性に優れた強度強化層が形成されることにより、前記陽性温度素子１４１は前記外装材１１０の温度を速かに感知する。また、図示していないが、前記前方縁部１１８と陽性温度素子１４１、前方縁部１１８と保護回路基板１４０との間は電気的には絶縁性を有し、熱的には導電性を有する接着テープを介して前記陽性温度素子１４１及び保護回路基板１４０などが前方縁部１１８から離脱しないようにすることもできる。
【００５９】
ここでは、前記電池は保護回路基板及び陽性温度素子を外装材に連結、または、付着した後、これを強度強化層１３０で覆う形態も可能である。即ち、前記のように、保護回路基板及び陽性温度素子を除外した外装材のみを強度強化層１３０で覆うだけでなく、強度強化層１３０が全ての構成要素を覆う形態が可能である。
【００６０】
このようにして、強度強化層１３０が外装材、保護回路基板及び陽性温度素子を全て一体にして覆う形態の場合には、電池の強度がより向上し、また、陽性温度素子の敏感度が良くなって電池安全性がより向上する。
【００６１】
このような段階後には、上述の強度強化層１３０の表面に樹脂などをモールド成形するか、または、ケースを覆って外部装置に装着できる形態の内蔵型パックや外庄型パックに加工することができる。
【００６２】
前記のような製造方法により、本発明に係るリチウムポリマー電池１００は、外装材１１０の表面の全体に強度が強くて、電気的には絶縁性を有し、熱的には導電性を有する強度強化層１３０を更に形成することにより、外部からの衝撃により容易に変形、または、破損しないことは勿論、電気的絶縁性及び放熱性能が大幅に向上する。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明に係る強度強化層が形成されたリチウムポリマー電池を示す斜視図である。
【図２ａ】図１の２ａ-２ａ線を示す断面図である。
【図２ｂ】図１の２ｂ-２ｂ線を示す断面図である。
【図２ｃ】図１の２ｃ-２ｃ線を示す断面図である。
【図３】本発明に係る強度強化層が形成された別のリチウムポリマー電池を示す斜視図である。
【図４】本発明に係るリチウムポリマー電池の製造方法を示す順次説明図である。
【図５ａ】本発明に係るリチウムポリマー電池の製造方法を示す順次斜視図である。
【図５ｂ】本発明に係るリチウムポリマー電池の製造方法を示す順次斜視図である。
【図５ｃ】本発明に係るリチウムポリマー電池の製造方法を示す順次斜視図である。
【図５ｄ】本発明に係るリチウムポリマー電池の製造方法を示す順次斜視図である。
【図５ｅ】本発明に係るリチウムポリマー電池の製造方法を示す順次斜視図である。
【図５ｆ】本発明に係るリチウムポリマー電池の製造方法を示す順次斜視図である。
【図５ｇ】本発明に係るリチウムポリマー電池の製造方法を示す順次斜視図である。
【符号の説明】
【００６４】
１００    本発明によるリチウムポリマー電池
１１０    外装材
１１１    金属板
１１１ａ    第１面
１１１ｂ    第２面
１１２    第１絶縁層
１１３    第２絶縁層
１１４    第１領域
１１５    第２領域
１１６    ドローイング部
１１７    側部縁部
１１８    前方縁部
１２０    電極組立体
１２１    正極板
１２２    セパレータ
１２３    負極板
１２４    正極タップ
１２５    負極タップ
１３０    強度強化層
１４０    保護回路基板
１４１    陽性温度素子
【図１】
2006093101.tif 000003
【図２ａ】
2006093101.tif 000004
【図２ｂ】
2006093101.tif 000005
【図２ｃ】
2006093101.tif 000006
【図３】
2006093101.tif 000007
【図４】
2006093101.tif 000008
【図５ａ】
2006093101.tif 000009
【図５ｂ】
2006093101.tif 000010
【図５ｃ】
2006093101.tif 000011
【図５ｄ】
2006093101.tif 000012
【図５ｅ】
2006093101.tif 000013
【図５ｆ】
2006093101.tif 000014
【図５ｇ】
2006093101.tif 000015