KR101340011B1 - Pouch type Lithium Secondary Battery - Google Patents
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Abstract
본 발명은 파우치 외장재를 구성하는 금속층을 격자형의 금속패턴층으로 형성함으로써, 외력에 대한 자체 인성이 강화되고, 성형성이 향상된 파우치형 리튬 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a pouch-type lithium secondary battery by forming a metal layer constituting the pouch packaging material with a lattice metal pattern layer, thereby enhancing its toughness against external force and improving moldability.
이를 위해 본 발명은 양극판, 음극판 및 상기 양극판과 음극판 사이에 개재되는 세퍼레이터를 가지는 전극조립체, 상기 전극조립체를 수용하는 수용홈이 내측에 형성되어 있고, 절연층과, 상기 절연층 상에 격자형으로 형성된 금속패턴층, 상기 금속패턴층 상에 형성된 접착층으로 구성되는 파우치 외장재, 상기 수용홈에 수용되는 전해질을 포함하는 것을 특징으로 한다.To this end, the present invention is an electrode assembly having a positive electrode plate, a negative electrode plate and a separator interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate, a receiving groove for accommodating the electrode assembly is formed therein, the insulating layer and the lattice shape on the insulating layer Formed metal pattern layer, a pouch packaging material consisting of an adhesive layer formed on the metal pattern layer, characterized in that it comprises an electrolyte accommodated in the receiving groove.
따라서 본 발명에 따른 파우치형 리튬 이차전지는 외력에 대한 자체 인성을 강화시킬 수 있고, 성형성을 향상시킬 수 있다.Therefore, the pouch-type lithium secondary battery according to the present invention can enhance its toughness against external force and improve moldability.
파우치 외장재, 격자형, 금속패턴층, 수용홈, 전극조립체 Pouch exterior material, lattice type, metal pattern layer, receiving groove, electrode assembly
Description
본 발명은 파우치형 리튬 이차전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 파우치 외장재를 구성하는 금속층을 격자형의 금속패턴층으로 형성함으로써, 외력에 대한 자체 인성이 강화되고, 성형성이 향상된 파우치형 리튬 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a pouch-type lithium secondary battery, and more particularly, by forming a metal layer constituting the pouch case as a lattice-shaped metal pattern layer, the toughness to external force is enhanced, and the pouch-type lithium secondary improves moldability It relates to a battery.
최근 전자공학 기술의 발전에 따라 휴대폰, 캠코더, 노트북 컴퓨터와 같은 전자기기용 전원으로 소형화, 경량화, 고 에너지 밀도화가 강하게 요구되고 있다. 이러한 추세에 따라 활발한 연구개발이 진행되고 있는 이차전지는 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 것으로, 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소 전지, 리튬 이차전지 등을 들 수 있다.Recently, with the development of electronic technology, miniaturization, light weight, and high energy density are strongly demanded as power sources for electronic devices such as mobile phones, camcorders, and notebook computers. In accordance with this trend, active batteries are being actively researched and developed, unlike primary batteries, which can be charged and discharged, and examples thereof include nickel-cadmium batteries, nickel-hydrogen batteries, and lithium secondary batteries.
이중에서, 리튬 이차전지(lithium secondary battery)는 휴대용 전자기기의 전원으로 사용되거나, 여러 개를 직렬 연결하여 고출력의 하이브리드(hybrid) 자동차에 사용되는데, 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소 전지 등에 비해 작동전압이 3배가 높고, 단위 중량당 에너지 밀도가 높아 급속도로 사용되고 있는 추세에 있다.Among them, lithium secondary battery is used as a power source for portable electronic devices, or used in a high-power hybrid vehicle by connecting several in series, which operates compared to nickel-cadmium batteries and nickel-hydrogen batteries. The voltage is three times higher and the energy density per unit weight is increasing rapidly.
리튬 이차전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형(cylinder type), 각형(prismatic type) 그리고 파우치형(pouch type)을 들 수 있다. 최근 들어각광받는 리튬 폴리머 전지는 전해액의 누출 문제가 없어 유연성을 지닌 파우치형으로 제조되고 있다. 또한 리튬 폴리머 전지는 안전성도 우수하고, 금속 캔 보다 무게가 가벼워 이를 적용한 휴대용 전자기기의 슬림화 및 경량화에 유리한 장점이 있다.Lithium secondary batteries are manufactured in various shapes, and typical shapes include cylindrical type, prismatic type, and pouch type. Recently, lithium polymer batteries have been in the spotlight, and have been manufactured in a pouch type having flexibility because there is no problem of leakage of electrolyte. In addition, the lithium polymer battery has excellent safety, and is lighter than a metal can, which is advantageous in slimming and reducing the weight of a portable electronic device using the same.
종래기술에 따른 파우치형 리튬 이차전지는 양극판(positive electrode plate), 음극판(negative electrode plate) 그리고 이들 사이에 개재된 세퍼레이터(separator)로 구성되는 전극조립체(electrode assembly)와, 전극조립체가 수용되는 홈을 제공하는 파우치 외장재(pouch case)를 포함한다.The pouch type lithium secondary battery according to the prior art has an electrode assembly including a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator interposed therebetween, and a groove in which the electrode assembly is accommodated. It includes a pouch case (pouch case) to provide.
상기 파우치형 리튬 이차전지에 대해 보다 상세히 설명하면, 전극조립체는 양극판, 세퍼레이터, 음극판 순으로 배치된 상태에서 젤리 롤(jelly roll)형으로 와인딩(winding)되거나, 다수장의 양극판, 세퍼레이터, 음극판이 적층형으로 라미네이팅(laminating)되어 형성 될 수 있다. 또한, 상기 양극판과 음극판으로부터 각각 양극탭과 음극탭이 인출되고, 이들의 인출된 단부는 파우치 외장재의 밀폐면을 통해 외부로 돌출되며, 돌출된 양극탭과 음극탭은 보호회로기판(protective circuit module; PCM)의 단자와 접속된다.When the pouch-type lithium secondary battery is described in more detail, the electrode assembly may be wound in a jelly roll type in a state of being disposed in the order of a positive electrode plate, a separator, and a negative electrode plate, or a plurality of positive electrode plates, separators, and negative electrode plates may be stacked. It can be formed by laminating (laminating). In addition, the positive electrode tab and the negative electrode tab are respectively drawn out from the positive electrode plate and the negative electrode plate, and the drawn ends thereof protrude to the outside through the sealing surface of the pouch sheathing material, and the protruding positive electrode tab and the negative electrode tab are provided on a protective circuit module. ; PCM) terminal.
상기 파우치 외장재는 후막(thick film)의 금속판으로 성형한 원통형 또는 각형과는 달리, 전자기기의 경박단소화를 구현하기 위해 박막(thin film)의 금속층과, 상기 금속층의 양면으로 수지물인 내피층과 외피층으로 구성된 복합필름으로, 성형성이 우수하여 자유자재로 형상 변경이 가능하다. 이러한 상기 파우치 외장재는 상기와 같이 구성되는 복합필름을 금형틀에 정렬시키고 이를 소정 압력으로 프 레싱(pressing)함으로써 전극조립체가 수납될 수있는 홈을형성하고, 가장자리를 따라 트리밍(trimming) 작업을 하여 원하는 형상으로 제조하게 된다. 이때, 상기 파우치 외장재는 전극조립체 수용 시 공간 효율을 최적화하기 위해 대략 사각형의 외형을 유지하게 된다.The pouch sheathing material is different from the cylindrical or rectangular shape formed of a metal film of a thick film, in order to realize thin and short reduction of electronic devices, a metal layer of a thin film, an inner skin layer of resin material on both sides of the metal layer, and It is a composite film composed of an outer skin layer, and excellent in formability, and can be freely changed in shape. The pouch sheathing material forms a groove in which the electrode assembly can be accommodated by aligning the composite film configured as described above in a mold frame and pressing it at a predetermined pressure, and trimming along the edge. It will be produced in the desired shape. In this case, the pouch sheathing material maintains an approximately rectangular shape in order to optimize space efficiency when receiving the electrode assembly.
한편, 상기와 같은 공정을 통한 파우치 외장재 제조 시, 특히 전극조립체가 수용되는 수용홈을 형성하기 위해 방향성이 없는 판상의 금속층을 포함한 복합필름을 프레싱 할 경우 연신(drawing) 방향 별로 각각다른 하중을 받게 되고, 이때 하중이 집중되는 부위에서는 크랙(crack)이 발생할 우려가 있다. 또한, 특정 부위에 크랙이 발생하고 나면 인근다른 부위로 쉽게 전이될 수 있다.On the other hand, during the manufacture of the pouch packaging material through the above process, in particular, when pressing the composite film containing a plate-like metal layer without direction to form a receiving groove for receiving the electrode assembly is subjected to different loads for each drawing direction (drawing). At this time, there is a fear that a crack occurs at the site where the load is concentrated. In addition, after a crack occurs at a specific site, it can easily be transferred to another site nearby.
따라서, 파우치 외장재의 수용홈 형성 시 크랙 발생으로 인해 상기 파우치외장재의 외관 및 품질이 저하되고 이로 인해, 파우치형 리튬 이차전지의 불량을 초래하게 된다.Therefore, the appearance and quality of the pouch exterior material are degraded due to cracks when forming the accommodating grooves of the pouch exterior material, resulting in a defect of the pouch-type lithium secondary battery.
상기한 문제를 해결하고자 하는 본 발명의 기술적 과제는 파우치 외장재를 구성하는 금속층을 격자형의 금속패턴층으로 형성함으로써, 외력에 대한 자체 인성이 강화되고, 성형성이 향상된 파우치형 리튬 이차전지를 제공하는 데 있다.The technical problem of the present invention to solve the above problems is to form a metal layer constituting the pouch packaging material of the lattice-shaped metal pattern layer, thereby providing a pouch-type lithium secondary battery with enhanced toughness to the external force, and improved moldability There is.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 파우치형 리튬 이차전 지는 양극판, 음극판 및 상기 양극판과 음극판 사이에 개재되는 세퍼레이터를 가지는 전극조립체, 상기 전극조립체를 수용하는 수용홈이 내측에 형성되어 있고, 절연층과, 상기 절연층 상에 격자형으로 형성된 금속패턴층, 상기 금속패턴층 상에 형성된 접착층으로 구성되는 파우치 외장재, 상기 수용홈에 수용되는 전해질을 포함하는 것을 특징으로 한다.Pouch type lithium secondary battery according to the present invention for achieving the above technical problem is an electrode assembly having a positive electrode plate, a negative electrode plate and a separator interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate, the receiving groove for receiving the electrode assembly is formed inside And an insulating layer, a pouch sheath formed of a metal pattern layer formed in a lattice shape on the insulating layer, an adhesive layer formed on the metal pattern layer, and an electrolyte accommodated in the receiving groove.
여기서, 상기 금속패턴층은 일 방향으로 배열되는 제 1 금속패턴층, 상기 제 1 금속패턴층 위에 상기 제 1 금속패턴층과 교차하는 방향으로 배열되는 제 2 금속패턴층으로 구성될 수 있고, 상기 제 1 금속패턴층 및 상기 제 2 금속패턴층은 직선 바 형상으로 이루어질 수 있다.The metal pattern layer may include a first metal pattern layer arranged in one direction, and a second metal pattern layer arranged in a direction crossing the first metal pattern layer on the first metal pattern layer. The first metal pattern layer and the second metal pattern layer may have a straight bar shape.
또한, 상기 제 1 금속패턴층 및 상기 제 2 금속패턴층은 굴곡진 형상으로 이루어질 수 있다.In addition, the first metal pattern layer and the second metal pattern layer may be formed in a curved shape.
한편, 상기 금속패턴층은 일 방향으로 배열되는 제 1 금속패턴층, 상기 제 1 금속패턴층의 아래위로 짜여지는 제 2 금속패턴층으로 구성될 수 있다.The metal pattern layer may include a first metal pattern layer arranged in one direction and a second metal pattern layer woven up and down of the first metal pattern layer.
또한, 상기 금속패턴층은 적어도 한 면에 형성되는 금속플레이트층을 더 할 수 있다.The metal pattern layer may further include a metal plate layer formed on at least one surface thereof.
상기 금속패턴층은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성되는 것을 특징으로 한다.The metal pattern layer is characterized in that formed of aluminum or aluminum alloy.
또한, 상기 전극조립체는 상기 양극판에 양극탭이, 상기 음극판에 음극탭이 각각 더 접속되며, 상기 양극탭 및 음극탭은 상기 파우치 외장재의 외측까지 일정 길이 연장되고, 상기 파우치 외장재의 외측으로 연장된 상기 양극탭 및 음극탭에는 보호회로기판이 더 접속될 수 있다.The electrode assembly may further include a positive electrode tab connected to the positive electrode plate and a negative electrode tab connected to the negative electrode plate, and the positive electrode tab and the negative electrode tab may extend to a outside of the pouch case and extend outwardly of the pouch case. A protective circuit board may be further connected to the positive electrode tab and the negative electrode tab.
한편, 상기 금속패턴층은 판상의 금속플레이트층, 상기 금속플레이트층 위에 일 방향으로 배열되는 제 3 금속패턴층으로 구성될 수 있다.On the other hand, the metal pattern layer may be composed of a plate-like metal plate layer, a third metal pattern layer arranged in one direction on the metal plate layer.
본 발명에 따른 파우치형 리튬 이차전지는 파우치 외장재를 구성하는 금속층을 격자형의 금속패턴층으로 형성함으로써, 수지물인 내, 외피층과 중간의 금속패턴층의 접착 면적이 증대되고, 내, 외피층 간의 직접 접착이 가능해져 외력에 대한 자체인성을 더욱 강화시킬 수 있다.In the pouch-type lithium secondary battery according to the present invention, by forming a metal layer constituting the pouch case with a lattice metal pattern layer, the adhesion area between the inner and outer layers of the resin material and the intermediate metal pattern layer is increased, and the direct contact between the inner and outer layers is performed. Adhesion can be made to further enhance self toughness against external forces.
또한, 파우치 외장재 내측에 금속조립체를 수용하기 위한 수용홈 형성 시 가해지는 하중이 방향성을 갖는 금속패턴층으로 인해 사방으로 분산되어 특정 부위의 하중 집중으로 인한 크랙 발생을 억제 할 수 있고, 종래의 금속층 보다 연신률이 향상되어 성형성 개선 즉, 수용홈 깊이 구현을 보다 용이하게 할 수 있다.In addition, the load applied when forming the accommodating groove for accommodating the metal assembly inside the pouch case is distributed in all directions due to the directional metal pattern layer, so that the occurrence of cracks due to the concentration of loads at a specific site can be suppressed. Elongation is further improved to improve moldability, that is, to facilitate the implementation of the receiving groove depth.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 파우치형 리튬 이차전지에서 파우치 외장재가 밀봉되기 전의 상태를 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의제 1 실시예에 따른 파우치 외장재의 단면으로, 도 1의 A-A선을 따라 자른 단면도이고, 도 3 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 파우치 외장재의 단면으로, B-B선을 따라 자른 단면도이며, 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 파우치 외장재의 격자형 금속패턴을 나타낸 것으로, 도 2의 C-C선을 따라 자른 횡축 단면도이다.1 is a perspective view showing the state before the pouch packaging material is sealed in the pouch-type lithium secondary battery according to the first embodiment of the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view of the pouch packaging material according to a first embodiment of the present invention, Figure 1 3 is a cross-sectional view taken along line AA of the present invention, FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line BB of the pouch case according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a cross-sectional view of the pouch case according to the first embodiment of the present invention. The lattice-shaped metal pattern is shown, and is a cross-sectional view along the CC line of FIG.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 파우치형 리튬 이차전지(100)는 전극조립체(110)와, 전극조립체(110)를 수용하는 파우치 외장재(120)를 구비한다.Referring to FIG. 1, the pouch-type lithium
상기 전극조립체(110)는 양극판(111)과, 음극판(113) 및 상기 두 전극판(111, 113) 사이에 개재되어 상기 두 전극판(111, 113)의 단락(short circuit)을 방지하고 리튬 이온의 이동 통로 역할을 하는 세퍼레이터(115)를 포함한다.The
상기 전극조립체(110)는 양극판(111)과, 음극판(113)과, 세퍼레이터(115)가 젤리 롤(jelly roll) 형태로 와인딩(winding)되어 형성된다.The
한편, 도시하진 않았지만, 상기 양극판(111)은 박판의 알루미늄 호일(foil)로 된 양극집전체와, 상기 양극집전체의 양면에 코팅된 리튬계 산화물을 주성분으로 하는 양극활물질층을 포함한다. 또한, 상기 양극집전체 상에는 양극활물질층이 코팅되지 않은 영역인 양극무지부(positive electrode non-coating portion)가 양극집전체 양 끝단에 각각 형성되어 있고, 양극무지부에는 양극탭(111a)이 고정되며, 양극탭(111a)의 단부는 양극집전체 상단부 위로 돌출된 상태로 고정된다.On the other hand, although not shown, the
상기 음극판(113)은 박판의 구리 호일로 된 음극집전체와, 상기 음극집전체의 양면에 코팅된 탄소재를 주성분으로 하는 음극활물질층을 포함한다. 또한, 상기 음극집전체 상에도 음극활물질층이 코팅되지 않은 영역인 음극무지부(negative electrode non-coating portion)가 음극집전체 양 끝단에 각각 형성되어 있으며, 음극무지부에는 음극탭(113a)이 고정되고, 음극탭(113a)의 단부는 음극집전체 상단부 위로 돌출된 상태로 고정된다. 여기서, 상기 양극탭(111a)과 음극탭(113a)은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 니켈(Ni) 등으로 형성될 수 있는데, 일반적으로 양극탭(111a)은 알루미늄으로 형성되며, 음극탭(113a)은 니켈로 형성된다. The
한편, 상기 양극탭(111a)과 음극탭(113a)에는 파우치 외장재(120)와의 단락을 방지하기 위하여 절연성과 내열내구성이 우수한 재질의 절연테이프(117)가 감겨져 있다. 또한, 양극탭(111a)과 음극탭(113a)은 파우치 외장재(120)의 어느 일측면을 통하여 외부로 인출되어 인쇄회로기판(printed circuit board; PCB)과 다수의 전기 소자가 실장되어 형성된 보호회로기판(PCM)(미도시) 과 전기적으로 연결된다.On the other hand, the
상기 파우치 외장재(120)는 일체로 형성되는 대략 사각형상의 막을 한 변의 길이 방향을 기준으로 중간을 접철하여 전면판(121)과, 전면판(121)과 결합되는 후면판(122)으로 구성된다. 또한, 상기 후면판(122) 내측에는 프레스(press) 가공 등을 통해 전극조립체(110)와, 파우치형 리튬 이차전지(100)의 충전 및 방전 시 양극판(111) 및 음극판(113)의 전기 화학적 반응에 의하여 생성되는 리튬 이온의 이동 매체 역할을 하는 전해질(미도시)이수용될 수 있는 수용홈(123)이 형성되고, 상기 수용홈(123) 형성으로 인해 후면판(122)의 외곽 테두리에는 가장자리부(124)가 자연발생적으로 형성된다. 이러한 가장자리부(124)는 파우치형 리튬 이차전지(100) 조립 시 전면판(121)과 직접 밀착되고, 밀착된 영역에 대한 가압 내지 가열 공정을 통해 전면판(121)과 후면판(122)이 상호 융착되어 밀봉된다.The
이하, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 파우치형 리튬 이차전지 중 파우치 외장재에 대해 더욱 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the pouch packaging material of the pouch-type lithium secondary battery according to the first embodiment of the present invention will be described in more detail.
도 2는 도 1의 A-A선을 따라 자른 단면도이고, 도 3은 도 1의 B-B선을 따라 자른 단면도이다. 또한, 도 4는 도 2의 C-C선을 따라 자른횡축 단면도이다. 여기서, 도 2는 파우치 외장재의 전면판에 대한 단면구조이고, 도 3은 파우치 외장재의 후면판에 대한 단면 구조로써, 단면 형상만 다를 뿐 적층 구조는 상호 동일하다.FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line B-B of FIG. 1. 4 is a cross-sectional view taken along the line C-C of FIG. 2. Here, FIG. 2 is a cross-sectional structure of the front plate of the pouch packaging material, and FIG. 3 is a cross-sectional structure of the back plate of the pouch packaging material.
도 2 내지 도 4을 참조하면, 파우치 외장재(120)의 적층 단면은 절연층(126)과, 절연층(126) 상에 격자형으로 형성된 금속패턴층(127)과, 금속패턴층(127) 상에 형성된 접착층(128)으로 구성된다.2 to 4, the laminated cross section of the
상기 절연층(126)은 파우치 외장재(120) 외곽의 외피층을 이루어 전면판(121)과 후면판(122) 밀봉 시 외부와접하게 되고, 외부의 전도성 물질과 절연된다. 상기 절연층(126)은 인장력이 크고 쉽게 천공되지 않는 나일론(nylon) 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(poly ethylene terephthalate)와 같은 수지물로 형성될 수 있다. 또한, 절연층(126)은 내부의 금속패턴층(127)과 접착층(128)을 보호하면서 성형가공을 원활하게 하는 역할을 한다. The insulating
상기 금속패턴층(127)은 제 1 금속패턴층(127a)과 제 2 금속패턴층(127b) 으로 이루어질 수 있다.The
상기 제 1 금속패턴층(127a)과 제 2 금속패턴층(127b)은 폭을 갖는 직선바(bar) 형상으로, 일 방향으로 제 1 금속패턴층(127a)이 배열되고, 제 1 금속패턴층(127a) 위에 교차하는 방향으로 제 2 금속패턴층(127b)이 배열되어 구성된다. 여 기서, 제 1 금속패턴층(127a)과 제 2 금속패턴층(127b)의 폭은 다양한 크기로 형성될 수 있다.The first
한편, 제 1 금속패턴층(127a)과 제 2 금속패턴층(127b)으로 테두리되어 정의되는 영역(a)은 절연층(126) 일면에 형성되는 제 1 금속패턴층(127a) 위에 교차하는 방향으로 배열되는 제 2 금속패턴층(127b)이 배열되는 각도에 따라 직사각형 형상으로 만들어 질 수 있고, 마름모꼴 형상으로도 만들어 질 수 있다. 그 외에도 제 1 금속패턴층(127a)과 제 2 금속패턴층(127b)의 배열 각도에 따라 다양한 형상의 영역으로 정의될 수 있으므로, 그 형상을 한정하는 것은 아니다. 제 1 금속패턴층(127a)과 제 2 금속패턴층(127b)이 서로 교차하여 그물망구조 내지 벌집구조와 같은 격자형으로 형성될 수 있으며, 제 1 금속패턴층(127a)과 제 2 금속패턴층(127b)은 배열 및 교차되는 각도를 다양하게 설정하여 적용할 수 있다.Meanwhile, the region a defined by the first
상기 금속패턴층(127)은 알루미늄 또는 알루미늄을 포함하는 합금과 같은 금속 재질로 형성될 수 있다. 알루미늄은 전성 및 연성이 좋고, 가공성이 뛰어난 금속으로, 예컨대, 파우치 외장재(120) 후면판(122)의 수용홈(123) 모서리와 같은 절곡부에서도 다른 금속에 비해 금속패턴층(127)이 파열될 염려가 적다. 또한, 단일 판상이 아닌 격자형의 금속패턴층(127)을 형성하면, 절연층(126), 접착층(128)과 같은 수지물과의 접착 면적이 종래의 단일 판상의 금속층 보다 증대되고, 상술한 바와 같이, 제 1 금속패턴층(127a)과 제 2 금속패턴층(127b)이 교차하여 정의되는 영역에 의해 절연층(126)과 접착층(128)과의 직접 접착이 가능해져 외력에 대한 자체 인성이 더욱 강화될 수 있다.The
상기 금속패턴층(127)은 80 내지 120㎛의 두께를 갖도록 형성하는 것이 바람직하다. 그 이유는 본 발명에서 파우치 외장재(120)를 구성하는 금속패턴층(127)을 특정 두께로 한정하는 것이 아니고, 일반적인 파우치형 리튬 이차전지에서 파우치 외장재의 금속측을 통상적으로 80 내지 120㎛의 두께를 갖도록 설계하기 때문이다. 다만, 금속패턴층(127)을 구성하는 제 1 금속패턴층(127a)과 제 2 금속패턴층(127b) 각각의 두께는 상기와 같은 두께 범위 내에서 분할하여 형성함으로써, 제 1 금속패턴층(127a)과 제 2 금속패턴층(127b)의 두께의 합이 상기와 같은 일반적인 파우치 외장재의 금속층 두께 범위를 초과되지 않도록 하는 것이바람직하다.The
도 2 내지 도 3을 참조하면, 접착층(128)은 파우치 외장재(120) 내부의 내피층을 이루어 전면판(121)과 후면판(122) 밀봉 시 파우치 외장재(120) 내부에 수용되는 전극조립체(110)와 접하게 된다. 상기 접착층(128)은 유기재료인 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에틸렌(polyethylene) 등의 열접착성 수지로 형성되는 변성 폴리프로필렌(casted poly propylene)층으로 형성될 수 있고, 변성 폴리프로필렌층에 무기재료 입자가 포함되어 유기재료와 무기재료의 복합재료로도 형성될 수 있다.2 to 3, the
상기 파우치 외장재(120)의 전면판(121)과 후면판(122)을 밀봉하는 공정은 파우치 외장재(120) 전면판(121)의 접착층(도 2의 128)과 파우치 외장재(120) 후면판(122) 중 가장자리부(124)의 접착층(도3의 128)을 서로 밀착시키고, 이러한 밀착 영역이 단일 접착층(128)을 형성하도록 가압 및 가열을 통해 융착시키는 것이다.The process of sealing the
상술한 바와 같이, 파우치형 리튬 이차전지(100)용 파우치 외장재(120)를 구 성하는 금속층을 격자형의 금속패턴층(127)으로 형성하면, 절연층(126)과 금속패턴층(127), 금속패턴층(127)과 접착층(128)의 접착 면적이 증대되고, 수지물인 절연층(126)과 접착층(128) 간의 직접 접착이 가능하게 되어 외력에 대한 자체 인성을 더욱 강화시킬 수 있다. 또한, 파우치 외장재(120) 내측에 금속조립체(110)를 수용하기 위한 수용홈(123) 형성 시 가해지는 하중이 방향성을 갖는 금속패턴층(127)으로 인해 사방으로 분산되어 특정 부위의 하중 집중으로 인한 크랙 발생을 억제 할 수 있고, 판상의 금속층 보다 연신률이 향상되어 성형성 개선 즉, 딥 드로잉(deep drawing) 시 수용홈(123) 깊이 구현을 보다 용이하게 할 수 있다.As described above, when the metal layer constituting the
다음은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 파우치형 리튬 이차전지에 대해 설명하기로 한다.Next, a pouch-type lithium secondary battery according to a second embodiment of the present invention will be described.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 파우치 외장재의 금속패턴층을 나타낸 평면도이다.5 is a plan view showing a metal pattern layer of the pouch packaging material according to the second embodiment of the present invention.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 파우치형 리튬 이차전지는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 파우치형 리튬 이차전지와 비교하여 파우치 외장재의 금속패턴층만 다를 뿐, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 파우치형 리튬 이차전지와 동일한 구성요소를 가지므로, 동일한 구성요소에 대해 동일한 도면부호를 부여하고 중복된 설명은 생략하기로 한다. 이에 따라, 본 발명의 제 2 실시예에서는 본 발명의제 1 실시예와 차이를 갖는 파우치 외장재의 금속패턴에 대해서 중점적으로 설명하기로 한다.The pouch-type lithium secondary battery according to the second embodiment of the present invention differs from the pouch-type lithium secondary battery according to the first embodiment of the present invention only in the metal pattern layer of the pouch exterior material, and according to the first embodiment of the present invention. Since the pouch type lithium secondary battery has the same components, the same reference numerals are assigned to the same components, and duplicate descriptions thereof will be omitted. Accordingly, the second embodiment of the present invention will be mainly described with respect to the metal pattern of the pouch packaging material having a difference from the first embodiment of the present invention.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 파우치형 리튬 이차전지는 전극조립체(110) 와, 전극조립체(110)를 수용하는 파우치 외장재(220)를 구비한다.The pouch-type lithium secondary battery according to the second embodiment of the present invention includes an
상기 파우치 외장재(220)는 일체로 형성되는 대략 사각형상의 막을 한 변의 길이 방향을 기준으로 중간을 접철하여 전면판(121)과, 전면판(121)과 결합되고 전극조립체(110) 및 전해질(미도시)이 수용되는 수용홈(123)이 형성되어 있는 후면판(122)으로 구성된다.The
상기 파우치 외장재(220)는 절연층(126)과, 절연층(126) 상에 형성되고 제 1 금속패턴층(227a)과 제 2 금속패턴층(227b)으로 이루어진 금속패턴층(227) 그리고 금속패턴층(227) 상에 형성되는 접착층(128)으로 구성된다. 여기서, 상기 금속패턴층(227)은 본 발명의 제1 실시예에 따른 금속패턴층(127)과 동일한 물질로 형성되며, 동일한 역할을 한다.The
도 5를 참조하면, 상기 금속패턴층(227)은일 방향으로 배열되고 연속적으로 굴곡진 제 1 금속패턴층(227a)과, 제 1 금속패턴층(227a) 위에 교차하는 방향으로 배열되고 연속적으로 굴곡진 제 2 금속패턴층(227b)으로 이루어진다.Referring to FIG. 5, the
즉, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 금속패턴층(127)은직선 바 형태의 제 1 금속패턴층(127a)과 제 2 금속패턴층(127b)으로 구성되지만, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 금속패턴층(227)은 제 1 금속패턴층(227a)과 제 2 금속패턴층(227b)이 직선 바 형태가 아닌 연속적으로 굴곡진 형태로 구성된다. 이는 본 발명의제 1 실시예와 비교할 때, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 금속패턴층(227)은 외력에 대한 유연성을 향상시킬 수 있다.That is, the
다음은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 파우치형 리튬 이차전지에 대해 설명하기로 한다.Next, a pouch type lithium secondary battery according to a third embodiment of the present invention will be described.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 파우치 외장재의 금속패턴층을 나타낸 평면도이다.6 is a plan view showing a metal pattern layer of the pouch packaging material according to the third embodiment of the present invention.
본 발명의 제 3 실시예에 따른 파우치형 리튬 이차전지는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 파우치형 리튬 이차전지와 비교하여 파우치 외장재의 금속패턴층만 다를 뿐, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 파우치형 리튬 이차전지와 동일한 구성요소를 가지므로, 동일한 구성요소에 대해 동일한 도면부호를 부여하고 중복된 설명은 생략하기로 한다. 이에 따라, 본 발명의 제 2 실시예에서는 본 발명의 제 1 실시예와 차이를 갖는 파우치 외장재의 금속패턴층에 대해서 중점적으로 설명하기로 한다.The pouch-type lithium secondary battery according to the third embodiment of the present invention differs from the pouch-type lithium secondary battery according to the first embodiment of the present invention only in the metal pattern layer of the pouch exterior material, and according to the first embodiment of the present invention. Since the pouch type lithium secondary battery has the same components, the same reference numerals are assigned to the same components, and duplicate descriptions thereof will be omitted. Accordingly, the second embodiment of the present invention will be mainly described with respect to the metal pattern layer of the pouch case having a difference from the first embodiment of the present invention.
본 발명의 제 3 실시예에 따른 파우치형 리튬 이차전지는 전극조립체(110)와, 전극조립체(110)를 수용하는 파우치 외장재(320)를 구비한다.The pouch-type lithium secondary battery according to the third embodiment of the present invention includes an
상기 파우치 외장재(320)는 일체로 형성되는 대략 사각형상의 막을 한 변의 길이 방향을 기준으로 중간을 접철하여 전면판(121)과, 전면판(121)과 결합되고 전극조립체(110) 및 전해질(미도시)이수용되는 수용홈(123)이 형성되어 있는 후면판(122)으로 구성된다.The
이러한 파우치 외장재(320)는 절연층(126)과, 절연층(126) 상에 형성되고, 제 1 금속패턴층(327a)과 제 2 금속패턴층(327b)으로 이루어진 금속패턴층(327) 그리고 금속패턴층(327) 상에 형성되는 접착층(128)으로 구성된다. 여기서, 상기 금 속패턴층(327)은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 금속패턴(127)과 동일한 물질로 형성되며, 동일한 역할을 한다.The
도 6을 참조하면, 상기 금속패턴층(327)은 일 방향으로 배열되는 제 1 금속패턴층(327a)과, 제 1 금속패턴층(327a)의 아래위로 짜여진 제 2 금속패턴층(327b)으로 이루어진다. Referring to FIG. 6, the
즉, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 금속패턴층(127)은일 방향으로 배열되는 제 1 금속패턴층(127a) 위에 제 2 금속패턴층(127b)이 교차하는 방향으로 배열되지만, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 금속패턴층(327)은 제 1 금속패턴층(327a)과 제 2 금속패턴층(327b)이 서로 엮여지는 직물(textile) 형태로 이루어진다. 이는 본 발명의 제 1 실시예와 비교할 때, 본 발명의 제3 실시예에 따른 금속패턴(327)은 더욱 촘촘하면서 안정된 배열로 구성되므로, 외력에 대한 자체 인성을 더욱 강화할 수 있는 이점이 있다.That is, the
다음은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 파우치형 리튬 이차전지에 대해 설명하기로 한다.Next, a pouch-type lithium secondary battery according to a fourth embodiment of the present invention will be described.
도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 파우치 외장재의 적층 구조를 나타낸 일부 단면도이다.7 is a partial cross-sectional view showing a laminated structure of the pouch packaging material according to the fourth embodiment of the present invention.
본 발명의 제 4 실시예에 따른 파우치형 리튬 이차전지는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 파우치형 리튬 이차전지와 비교하여 파우치 외장재의 금속패턴층 중 금속플레이트층이 추가되는 것만 다를 뿐, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 파우치형 리튬 이차전지와 동일한 구성요소를 가지므로, 동일한 구성요소에 대해 동일한 도면부호를 부여하고 중복된 설명은 생략하기로 한다. 이에 따라, 본 발명의 제 4 실시예에서는 본 발명의제 1 실시예와 차이를 갖는 파우치 외장재의 금속패턴층의 구조에 대해서 중점적으로 설명하기로 한다.The pouch-type lithium secondary battery according to the fourth embodiment of the present invention is different from the pouch-type lithium secondary battery according to the first embodiment of the present invention except that a metal plate layer is added among the metal pattern layers of the pouch exterior material. Since the pouch-type lithium secondary battery according to the first embodiment of the present invention has the same components, the same reference numerals are assigned to the same components, and redundant descriptions thereof will be omitted. Accordingly, the fourth embodiment of the present invention will be mainly described with respect to the structure of the metal pattern layer of the pouch case having a difference from the first embodiment of the present invention.
본 발명의 제 4 실시예에 따른 파우치형 리튬 이차전지(100)는 전극조립체(110)와, 전극조립체(110)를 수용하는 파우치 외장재(420)를 구비한다.The pouch-type lithium
상기 파우치 외장재(420)는 일체로 형성되는 대략 사각형상의 막을 한 변의 길이 방향을 기준으로 중간을 접철하여 전면판(121)과, 전면판(121)과 결합되고 전극조립체(110) 및 전해질(미도시)이 수용되는 수용홈(123)이 형성되어 있는 후면판(122)으로 구성된다.The
도 7을 참조하면, 파우치 외장재(420)는 절연층(126)과, 절연층(126) 상에 일 방향으로 배열된 제1 금속패턴층(127a)과, 제 1 금속패턴층(127a) 위에 교차하는 방향으로 배열된 제 2 금속패턴층(127b)으로 구성되는 금속패턴층(127)과, 금속패턴층(127) 상에 형성된 금속플레이트층(427)과, 금속플레이트층(427) 상에 형성된 접착층(128)으로 구성된다. 여기서, 상기 금속플레이트층(427)은 금속패턴층(127)과 동일한 물질로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 7, the
도시한 바와 같이, 금속플레이트층(427)은 제 2 금속패턴(127b)과 접착층(128) 사이에 형성될 수있다. 또한, 금속플레이트층(427)은 절연층(126)과 제 1 금속패턴층(127a) 사이에 형성될 수도 있으며, 금속플레이트층(427)은 제 2 금속패턴층(127b)과 접착층(128) 사이에 형성되고, 동시에 절연층(126)과 제 1 금속패턴 층(127a) 사이에 형성될 수 있다. 이때, 파우치 외장재(420)는 복수개의 금속패턴층(127a 내지 127b)과 적어도 하나 이상의 금속플레이트층(427)으로 분할 될 수는 있으나, 앞서 상술한 바와 같이, 전체적인 두께는 일반적인 금속층 형성 두께 범위를 초과하지 않도록 형성하는 것이 바람직하다.As illustrated, the
즉, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 금속패턴층(127)은일 방향으로 배열된 제 1 금속패턴층(127a) 위에 제 2 금속패턴층(127b)이 교차하는 방향으로 배열되고, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 금속패턴층(127)은본 발명의 제 1 실시예에 따른 금속패턴층(127) 구조에 판상의 금속플레이트층(427)이 추가된 형태로 구성된 것이다. 이는 본 발명의 제 1 실시예와 비교할 때, 본 발명의 제 4 실시예에 따르면, 금속패턴층(127)의 자체 강도가 더욱 향상될 수 있다.That is, the
다음은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 파우치형 리튬 이차전지에 대해 설명하기로 한다.Next, a pouch-type lithium secondary battery according to a fifth embodiment of the present invention will be described.
도 8a는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 파우치 외장재의 금속패턴층을 나타낸 평면도이고, 도 8b는 본 발명의 제5 실시예에 따른 파우치 외장재의 적층 구조를 나타낸 단면으로, 도 8a의 D-D선을 따라 자른 단면도이다.8A is a plan view illustrating a metal pattern layer of the pouch case according to the fifth embodiment of the present invention, and FIG. 8B is a cross-sectional view illustrating a laminated structure of the pouch case according to the fifth embodiment of the present invention. The cross section is cut along the side.
본 발명의 제 5 실시예에 따른 파우치형 리튬 이차전지는 본 발명의제 1 실시예에 따른 파우치형 리튬 이차전지와 비교하여 파우치 외장재의 금속패턴층의 구조만 다를 뿐, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 파우치형 리튬 이차전지와 동일한 구성요소를 가지므로, 동일한 구성요소에 대해 동일한 도면부호를 부여하고 중복된 설명은 생략하기로 한다. 이에 따라, 본 발명의 제 5 실시예에서는 본 발명의 제 1 실시예와 차이를 갖는 파우치 외장재의 금속패턴층의 구조에 대해서 중점적으로 설명하기로 한다.The pouch-type lithium secondary battery according to the fifth embodiment of the present invention differs from the pouch-type lithium secondary battery according to the first embodiment of the present invention only in the structure of the metal pattern layer of the pouch exterior material, and according to the first embodiment of the present invention. Since the pouch-type lithium secondary battery according to the example has the same components, the same reference numerals are given to the same components and duplicated descriptions will be omitted. Accordingly, in the fifth embodiment of the present invention, the structure of the metal pattern layer of the pouch case having a difference from the first embodiment of the present invention will be described.
본 발명의 제 5 실시예에 따른 파우치형 리튬 이차전지(100)는 전극조립체(110)와, 전극조립체(110)를 수용하는 파우치 외장재(520)를 구비한다.The pouch-type lithium
상기 파우치 외장재(520)는 일체로 형성되는 대략 사각형상의 막을 한 변의 길이 방향을 기준으로 중간을 접철하여 전면판(121)과, 전면판(121)과 결합되고 전극조립체(110) 및 전해질(미도시)이 수용되는 수용홈(123)이 형성되어 있는 후면판(122)으로 구성된다.The
도 8a 내지 도 8b를 참조하면, 파우치 외장재(520)는 절연층(126)과, 절연층(126) 상에 형성되는 판상의 금속플레이트층(527a)과, 금속플레이트층(527a) 위에 일 방향으로 배열된 직선 바 형상의 제 3 금속패턴층(527b)으로 구성되는 금속패턴층(527)과, 금속패턴층(527) 상에 형성된 접착층(128)으로 구성된다. 여기서, 상기 금속플레이트층(527a)과 제 3 금속패턴층(527b)으로 구성되는 금속패턴층(527)은 알루미늄 또는 알루미늄을 포함하는 합금과 같은 금속 재질로 형성된다.8A to 8B, the
도시한 바와 같이, 금속플레이트층(527a)은 제 3 금속패턴층(527b)과 절연층(126) 사이에 형성될 수 있다. 또한, 금속플레이트층(527a)은 접착층(128)과 제 3 금속패턴층(527b) 사이에 형성될 수도 있다. 한편, 일 방향으로 배열되는 제 3 금속패턴층(527b)은 타 방향으로도 배열될 수 있다. 이때, 파우치 외장재(520)의 금속패턴층(527)은 금속플레이트층(527a)과 제 3 금속패턴층(527b)으로 분할 되어 형성되나, 앞서 상술한 바와 같이, 전체적인 금속패턴층(527)의 두께는 일반적인 금속층 형성 두께 범위를 초과하지 않도록 형성하는 것이 바람직하다.As illustrated, the
즉, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 금속패턴층(127)은 일 방향으로 배열된 제 1 금속패턴층(127a) 위에 제 2 금속패턴층(127b)이 교차하는 방향으로 배열되고, 본 발명의 제 5 실시예에 따른 금속패턴층(527)은 판상의 금속플레이트층(527a) 위에 직선 바 형상의 제3 금속패턴층(527b)이 일 방향으로 배열되어 구성된 것이다. 이는 본 발명의 제 1 실시예와 비교할 때, 본 발명의 5 실시예에 따르면, 금속패턴층(527) 자체의 강도가 더욱 향상될 수 있다.That is, the
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변경할 수 있다는 것은 이 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and drawings, and it can be variously changed within the scope without departing from the technical idea of the present invention for those skilled in the art. Will be self explanatory.
도 1은 본 발명의제 1 실시예에 따른 파우치형 리튬 이차전지에서파우치 외장재가 밀봉되기 전의 상태를 나타내는 사시도.1 is a perspective view showing a state before the pouch packaging material is sealed in the pouch-type lithium secondary battery according to the first embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 파우치 외장재의 단면으로, 도 1의 A-A선을 따라 자른 단면도.2 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 파우치 외장재의 단면으로, 도 1의 B-B선을 따라 자른 단면도.3 is a cross-sectional view taken along line B-B of FIG. 1 in a cross section of the pouch case according to the first embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 파우치 외장재의 격자형 금속패턴층을 나타낸 것으로, 도 2의 C-C선을 따라 자른 횡축 단면도.4 is a cross-sectional view illustrating a lattice metal pattern layer of a pouch case according to a first exemplary embodiment of the present invention, taken along line C-C of FIG. 2.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 파우치 외장재의 금속패턴층을 나타낸 평면도.5 is a plan view showing a metal pattern layer of the pouch packaging material according to a second embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 파우치 외장재의 금속패턴층을 나타낸 평면도.6 is a plan view showing a metal pattern layer of the pouch packaging material according to a third embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 파우치 외장재의 적층 구조를 나타낸 단면도.7 is a cross-sectional view showing a laminated structure of the pouch packaging material according to the fourth embodiment of the present invention.
도 8a는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 파우치 외장재의 금속패턴층을 나타낸 평면도.8A is a plan view showing a metal pattern layer of the pouch packaging material according to the fifth embodiment of the present invention.
도 8b는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 파우치 외장재의 적층구조를 나타낸 단면으로, 도 8a의 D-D선을 따라 자른단면도.Figure 8b is a cross-sectional view showing a laminated structure of the pouch packaging material according to a fifth embodiment of the present invention, taken along the line D-D of Figure 8a.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100 ; 이차전지 110 ; 전극조립체100;
111 ; 양극판 111a ; 양극탭111;
113 ; 음극판 113a ; 음극탭113;
115 ; 세퍼레이터 117 ; 절연테이프115;
120, 220, 320, 420, 520 파우치 외장재120, 220, 320, 420, 520 Pouch Exterior
121 ; 전면판 122 ; 후면판121;
123 ; 수용홈 124 ; 가장자리부123; Receiving
126 ; 절연층126; Insulating layer
127, 227, 327, 527 금속패턴층 427, 527a ; 금속플레이트층127, 227, 327, 527 metal pattern layers 427, 527a; Metal plate layer
127a, 227a, 327a 제 1 금속패턴층 127b, 227b, 327b 제 2 금속패턴층127a, 227a, 327a first
527b ; 제 3 금속패턴층 128 ; 접착층527b; Third
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KR102211368B1 (en) | 2014-05-09 | 2021-02-03 | 삼성에스디아이 주식회사 | Flexible secondary battery |
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2008
- 2008-01-31 KR KR1020080010207A patent/KR101340011B1/en not_active IP Right Cessation
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