KR101264430B1 - 이차전지의 파우치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이차전지의 파우치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전극 조립체를 수용한 후 상기 파우치의 모서리부를 다양한 곡률로 가공하는 작업이 용이하게 이루어질 수 있도록 하여 비교적 다양한 형태를 갖는 이차전지 팩의 제작이 가능한 이차전지의 파우치에 관한 것이다.

본 발명은 각진 모서리를 갖는 상부시트 및 하부시트로 구성되고, 상기 상부시트와 하부시트의 외곽 영역의 일부 또는 전체를 가열 및 가압에 의해 상호 실링하며, 상기 실링된 상부시트와 하부시트의 사이 공간이 전극 조립체의 수용공간을 형성하는 이차전지의 파우치에 있어서, 상기 상부시트와 하부시트의 실링 영역은 두 시트의 각진 모서리와 대응되는 부분이 상기 모서리의 안쪽으로 라운드를 이루도록 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지의 파우치를 제공한다.

이차전지, 파우치, 실링 영역, 라운드

Description

이차전지의 파우치{Pouch for secondary battery}

도 1은 통상적인 파우치형 이차전지의 파우치가 실링된 상태를 보인 도면

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이차전지의 파우치가 실링되기 전 상태를 보인 사시도

도 3은 도 2의 실시 예에 따른 이차전지의 파우치의 실링부를 예시적으로 보인 도면

도 4는 본 발명에 따른 이차전지의 파우치의 실링부의 다른 실시 예를 예시적으로 보인 도면

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 파우치 10 : 상부시트

20 : 하부시트 12,22: 폴리 올레핀계 수지층

14,24: 알미늄층 16,26: 나일론층

28 : 수용공간 30 : 실링 영역

40,45: 라운드부 50 : 전극 조립체

52 : 전극 탭 54 : 전극 테이프

본 발명은 이차전지의 파우치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전극 조립체를 수용한 후 상기 파우치의 모서리부를 다양한 곡률로 가공하는 작업이 용이하게 이루어질 수 있도록 하여 비교적 다양한 형태를 갖는 이차전지 팩의 제작이 가능한 이차전지의 파우치에 관한 것이다.

디지털 카메라, 휴대용 전화, 휴대용 PC 등 휴대용의 전기,전자 제품 사용이 활성화됨에 따라 그 구동 전원으로서 주로 사용되는 이차전지의 중요성이 증가되고 있다. 특히 리튬 이차전지는 기존의 납 축전지와, 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소 전지, 니켈-아연 전지 등 다른 이차전지와 비교하여 단위 중량 당 에너지 밀도가 높고 급속 충전이 가능하기 때문에 사용의 증가가 활발하게 진행되고 있다.

이와 같은 리튬 이차전지는 전해질의 종류에 따라 액체 전해질을 사용하는 리튬 이온전지와, 고분자 고체 전해질을 사용하는 리튬 폴리머 전지로 구분할 수 있다. 또한, 리튬 폴리머 전지는 고분자 고체 전해질의 종류에 따라 전해액이 전혀 함유되어 있지 않은 완전 고체형과, 전해액이 함유된 겔형의 고분자 전해질을 사용하는 종류로 구분할 수 있다.

액체 전해질을 사용하는 리튬 이온전지의 경우 대개 원통이나 각형의 금속 캔을 용기로 하여 용접 밀봉시킨 형태로 사용된다. 이런 금속캔을 용기로 사용하는 캔형 이차전지는 형태가 고정되므로 이를 전원으로 사용하는 전기 제품의 디자인을 제약하는 단점이 있고, 부피를 줄이는데 어려움이 있다. 따라서 양극과 음극, 세퍼레이터, 전해질을 두께가 얇은 파우치에 넣고 밀봉하는 형태인 파우치형 이차전지 가 개발되어 사용되고 있다.

상기 파우치형 이차전지에 사용되는 파우치의 구성을 개략적으로 설명하면, 파우치는 전극 조립체의 수용공간이 형성된 하부시트, 상기 하부시트의 수용공간을 덮는 상부시트로 크게 구분되고, 상기 하부시트의 수용공간에 수납되는 전극 조립체는 양극과 음극이 세퍼레이터를 사이에 두고 일 방향 권취되거나 적층되는 형태로 이루어진다. 도 1은 통상적인 파우치형 이차전지의 파우치가 실링된 상태를 보인 도면으로서, 부호 130은 상부시트와 하부시트가 상호 실링된 부분을 예시적으로 표현한 것이다. 또한, 도시된 바와 같이, 전극 조립체의 각 전극에서는 탭(142)이 인출되고, 탭(142)에는 파우치 상부의 실링부와 겹치는 부분에 테이프(144)가 부착된다.

그러나, 이와 같은 종래의 파우치형 이차전지에 사용되는 파우치의 경우, 그 상부와 하부 간의 상호 실링되는 부분의 형태가 각진 모서리부를 갖는 구성이므로, 파우치에 전극 조립체가 수용된 상태에서 파우치의 상부와 하부를 실링한 다음 파우치의 외형을 변형하는 작업이 여의치 못하다는 문제점이 있었다.

다시 말해, 최근에는 이차전지를 포장하는 팩의 형상이 전자, 전기 제품의 형상에 맞추어 비교적 다양한 곡률의 모서리부와 측면부를 갖도록 형성되므로, 이차전지의 파우치가 그 외형을 상기의 팩 형상에 맞춰 모서리나 측면부가 라운드 형태를 이룰 필요가 있다. 하지만, 종래 파우치형 이차전지의 파우치는 상술한 바와 같이, 그 상부와 하부 간의 실링 부분이 각진 모서리를 포함하는 형태이므로, 이와 같이 실링에 의해 강도가 높아진 파우치의 모서리 부분을 다양한 곡률로써 가공하 는 작업이 여의치 못하다는 문제점이 있었다.

또한, 이러한 이유에 의해서 각진 모서리를 갖는 형태의 파우치를 라운드 형태의 모퉁이를 갖는 팩에 포장하는 작업이 용이하게 이루어지지 못하는 등 여러 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 파우치형 이차전지에서 파우치를 형성하는 상부시트와 하부시트 간의 상호 실링부를 상기 두개의 시트의 각진 모서리와 대응되는 부분에서 라운드 형태로 하여, 파우치의 각진 부분을 추후 다양한 곡률로써 가공하는 작업이 용이하게 이루어질 수 있도록 하는 이차전지의 파우치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 각진 모서리를 갖는 상부시트 및 하부시트로 구성되고, 상기 상부시트와 하부시트의 외곽 영역의 일부 또는 전체를 가열 및 가압에 의해 상호 실링하며, 상기 실링된 상부시트와 하부시트의 사이 공간이 전극 조립체의 수용공간을 형성하는 이차전지의 파우치에 있어서, 상기 상부시트와 하부시트의 실링 영역은 두 시트의 각진 모서리와 대응되는 부분이 상기 모서리의 안쪽으로 라운드를 이루도록 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지의 파우치를 제공한다.

상기에서, 상부시트와 하부시트의 외곽 영역 중에서, 전극 조립체의 전극 탭이 인출되는 쪽에 위치한 영역의 양단 모서리 부분이 라운드부를 형성하는 구성일 수 있고, 보다 바람직하게는 상부시트와 하부시트의 전극 탭 반대 쪽 외곽 영역의 양단 모서리 부분 역시도 라운드부를 형성하는 구성일 수 있다.

또한, 상기 상부시트와 하부시트는 그 횡단면이 사각형 형태로 이루어져 하나의 변을 일체로 연결한 구조로 이루어지며, 상기 두 시트 간의 실링 영역은 그 일체형 연결부를 제외한 나머지 세 변을 따라 연장되는 ∩형 구조로써, 상기 두 시트의 네 모서리와 대응되는 부분이 라운드부를 형성하는 구성일 수 있다.

또한, 상기 상부시트와 하부시트는 상호 마주하는 면이 열 접착성을 갖는 소재의 필름이고 기타 다른 재질의 복수 필름이 순차적으로 적층 결합된 형태일 수 있으며, 여기서 상기 상부시트와 하부시트의 필름 층은, 열 접착성을 가져 실링재 역할을 하는 폴리 올레핀계 수지층, 기계적 강도를 유지하는 기재 및 수분과 산소의 배리어층으로서 역할을 하는 알미늄층, 기재 및 보호층으로 작용하는 나일론층으로 이루어지며, 상기 폴리 올레핀계 수지층의 외곽 영역 모서리 부분이 라운드부를 형성하는 구성일 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이차전지용 파우치가 실링되기 전 상태를 보인 사시도이고, 도 3은 도 2의 실시 예에 따른 이차전지용 파우치의 실링부를 예시적으로 보인 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지용 파우치(1)는 상부시트(10)와 하부시트(20)가 그 사이에 전극 조립체(50)의 수용공간을 형성하면서 상 호 실링되는 구조로 이루어진다.

도 3에 도시된 바와 같이 상부시트(10)와 하부시트(20)는 각진 모서리를 갖는 형태로 이루어지고, 이와 같은 상부시트(10)와 하부시트(20)는 그 외곽 영역의 일부 또는 전체를 상호 실링하게 되는데, 이때 실링 영역(30) 중 상부시트(10) 및 하부시트(20)의 모서리와 대응되는 부분은 두 시트(10)(20)의 모서리 안쪽으로 라운드부(40)를 이루도록 형성된다. 그리고, 도 3에서 상부시트(10)와 하부시트(20)의 구분을 위하여, 하부시트(20)가 상부시트(10)보다 긴 상태로 도시하였지만, 이는 도면 표현상의 이유 때문이며 실제적으로는 상부시트(10)와 하부시트(20)가 동일한 길이로써 이루어짐이 바람직하다.

도 2와 도 3을 참조하여 다시 설명하면, 하부시트(20)는 전극 조립체(50)의 수용을 위해 케이스 형태로 이루어지고, 그 개방 단부를 따라 실링을 위한 플랜지(20a)가 연장되는 구성이다. 그리고, 상부시트(10)는 하부시트(20)의 어느 한쪽 개방 단부로부터 연장되고 하부시트(20)의 전극 조립체(50)에 대한 수용공간(28)을 밀봉할 수 있도록 커버 형태로 이루어지며, 이와 같은 상부시트(10)의 외곽 부분이 하부시트(20)의 플랜지(20a)와 실링된다. 여기서, 하부시트(20)는 사각의 케이스 형태로 이루어져 그 플랜지(20a) 역시 네 개의 각진 모서리를 갖는 형태이며, 또한 상부시트(10) 역시 네 개의 각진 모서리를 갖는 형태로 이루어진다.

그리고, 하부시트(20)의 플랜지와 상부시트(10)의 외곽 부분이 실링되는 실링 영역(30)은 두 시트(10)(20)의 모서리와 대응되는 부분이 모서리의 안쪽으로 라운드부(40)를 형성하도록 이루어진다. 이에 따라 라운드형 실링 부분(40)의 바깥쪽 에 위치한 두 시트(10)(20)의 모서리 부분 사이에는 실링 영역이 형성되지 않으며, 그 결과 두 시트(10)(20)의 모서리 부분은 비교적 강도가 약하여 접어 올리거나 내리는 가공이 비교적 용이하게 이루어질 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 실링 영역(30)의 라운드부(40)는 전극 조립체(50)의 전극 탭(52)이 인출되는 쪽에 위치한 두 시트(10)(20) 부분의 양단 모서리와 대응되게 형성되는 구성일 수 있다. 또한, 바람직하게는 도 4에 도시된 바와 같이, 전극 탭(52)의 인출 방향과 반대인 두 시트(10)(20) 부분의 양단 모서리와 대응되게 실링 영역(30)의 라운드부(45)가 형성됨으로써, 파우치(1)의 네 귀퉁이를 다양한 곡률의 라운드 형태로써 가공하는 작업이 보다 용이하게 이루어질 수 있도록 한다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 상부시트(10)와 하부시트(20)는 일면이 열 접착성을 갖는 소재의 필름으로 이루어지고, 기타 다른 재질의 필름이 복수로 순차 적층되어 결합되는 형태로 이루어진다. 이러한 구성에 의해 상부시트(10)와 하부시트(20)는 하부시트(20)의 열 접착성을 갖는 일면(22)과 상부시트(하부시트의 필름 적층 구조와 동일한 구성이며 구체적인 도시 생략)의 열 접착성을 갖는 일면을 서로 접촉한 상태에서 가열 및 가압에 의해 상호 실링된다.

여기서, 하부시트(20)는 폴리 올레핀계 수지층(22:Polyolepin Layer), 알미늄층(24:AL/Aluminnum Layer), 나일론층(26:Nylon Layer)의 3층 구조로 이루어질 수 있다. 즉, 폴리 올레핀계 수지층(22)은 열 접착성을 가져 실링재 역할을 하고, 알미늄층(24)은 파우치(1)의 기계적 강도를 유지하는 기재 및 수분과 산소의 배리 어층으로서 역할을 하며, 나일론층(26)은 기재 및 보호층으로 작용한다. 또한, 폴리올레핀계 수지층(22)으로 흔히 사용되는 것으로는 CPP(Casted Polypropylene)가 있다.

또한, 상부시트(10)의 필름 적층구조는 상술한 하부시트(20)의 필름 적층 구조와 대응되는바, 도 2에서는 이와 같은 상부시트의 필름 적층 구조를 상세히 도시하지 않았으며, 이에 따라 이하의 설명에서는 하부시트의 필름 층에 대해서만 도면 부호를 기재하였고, 상부시트의 필름 층은 하부시트의 필름 층과 대응되는 것으로 보면 됨을 밝혀 둔다.

도 2를 참조하면, 상부시트(10)와 하부시트(20)에서 열 접착층인 폴리 올레핀계 수지층(22)의 외곽 영역 중 두 시트(10)(20)의 각진 모서리와 대응되는 부분이 각진 모서리의 안쪽으로 라운드 형태를 이루도록 형성된다. 이에 따라, 상부시트(10)와 하부시트(20)는 그 열 접착층인 폴리 올레핀계 수지층(22)을 마주한 상태에서 가열 및 가압에 의해 상호 실링 시, 두 시트(10)(20) 간의 실링 영역은 두 시트(10)(20)의 각진 모서리와 대응되는 부분에 모서리의 안쪽으로 라운드 형태를 이루는 구조로써 형성된다.

상기한 구성에 의해서, 파우치형의 이차전지에서 전극 조립체가 수용되는 파우치를 사각의 각 형태 또는 모퉁이 부분이 다양한 곡률의 라운드를 이루는 형태로 가공하는 작업이 용이하게 이루어질 수 있다.

즉, 파우치를 사각의 각 형태로 하는 경우, 파우치의 둘레를 따라 돌출되는 실링 영역을 모두 직각으로 접어 올리거나 내려 파우치의 본체 부분에 밀착시키면 된다. 여기서, 파우치의 모퉁이에 위치하고 강도가 약한 라운드 형태의 실링 영역에 의해서, 파우치의 네 모퉁이를 직각으로 각지게 형성하는 작업이 보다 용이하게 이루어질 수 있다.

또한, 파우치를 그 모퉁이 부분이 라운드 형태를 이루도록 하는 경우, 파우치의 모퉁에 형성된 라운드형 실링 영역으로 인해 그 외측의 강도가 약한 시트 부분을 용이하게 접어 올리거나 내리면서 파우치의 모퉁이가 다양한 곡률의 라운드 형태를 이루도록 가공하는 작업이 용이하게 이루어질 수 있다. 여기서, 파우치의 모퉁이에 형성되는 라운드 부분은 실링 영역의 라운드 부분 곡률에 의해서 상당부분 결정된다 하겠다.

상기한 실시 예들을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지의 파우치에 의해, 파우치형 이차전지에서 전극 조립체를 수용하는 파우치의 형태를 네 모퉁이가 각진 기존의 형태로 가공하는 작업은 물론이고, 파우치의 네 모퉁이를 다양한 곡률을 갖는 라운드 형태로써 가공하는 작업이 용이하게 이루어질 수 있다. 이는 최근의 이차전지 팩이 단조로운 각형 구조를 탈피하여 다양한 곡률의 곡면을 갖는 형태로 제공하는데 보다 부합되는 효과가 있고, 그에 따라 이차전지의 파우치형 베어 셀을 이차전지용 팩에 수납을 포함하여 여러 가공 작업이 보다 용이하게 이루어질 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 각진 모서리를 갖는 상부시트 및 하부시트로 구성되고, 상기 상부시트와 하부시트의 외곽 영역의 일부 또는 전체를 가열 및 가압에 의해 상호 실링하며, 상기 실링된 상부시트와 하부시트의 사이 공간이 전극 조립체의 수용공간을 형성하는 이차전지의 파우치에 있어서,

   상기 상부시트와 하부시트의 실링 영역은 두 시트의 각진 모서리와 대응되는 부분이 상기 모서리의 안쪽으로 라운드를 이루도록 형성되고,

   상기 상부시트와 하부시트는 상호 마주하는 면이 열 접착성을 갖는 소재의 필름이고 다른 재질의 필름이 복수로 순차 적층되어 결합되는 형태이고,

   상기 상부시트와 하부시트의 필름 층은, 열 접착성을 가져 상기 실링영역을 이루는 폴리 올레핀계 수지층, 기계적 강도를 유지하는 기재 및 수분과 산소의 배리어층으로서 역할을 하는 알미늄층, 기재 및 보호층으로 작용하는 나일론층으로 이루어지며,

   상기 실링영역을 이루는 폴리 올레핀계 수지층의 외곽 영역에서 상기 상부시트와 하부시트의 각진 모서리와 대응되는 부분이 상기 모서리의 안쪽으로 라운드부를 형성하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 파우치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 상부시트와 하부시트의 외곽 영역 중에서 상기 전극 조립체의 전극 탭이 인출되는 쪽 양단이 각각 각진 모서리 형태로 이루어져 그와 대응되는 실링 영역이 라운드부를 형성하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 파우치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 상부시트와 하부시트의 상기 전극 탭 반대 쪽 외곽 영역이 각진 모서리 부분을 갖도록 이루어져 그와 대응되는 실링 영역이 라운드부를 형성하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 파우치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 상부시트와 하부시트는 그 횡단면이 사각형 형태로 이루어져 하나의 변을 일체로 연결한 구조로 이루어지며, 상기 두 시트 간의 실링 영역은 그 일체형 연결부를 제외한 나머지 세 변을 따라 연장되는 ∩형 구조로써, 상기 두 시트의 네 모서리와 대응되는 부분이 라운드부를 형성하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 파우치.
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