KR101371040B1 - 파우치형 이차전지 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 파우치형 이차전지 및 그 제조방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 파우치형 이차전지의 외장재 말단에서 금속층이 외부로 드러나 부식되는 것을 방지할 수 있는 파우치형 이차전지 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

Description

파우치형 이차전지 및 그 제조방법{POUCH TYPE SECONDARY BATTERY AND METHODS FOR PRODUCING IT}
본 발명은 파우치형 이차전지 및 그 제조방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 파우치형 이차전지의 외장재 말단에서 금속층이 외부로 드러나 부식되는 것을 방지할 수 있는 파우치형 이차전지 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
일반적으로, 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 이차 전지는 디지털 카메라, 셀룰라 폰, 노트북, 하이브리드 자동차 등 첨단 분야의 개발로 활발한 연구가 진행중이다. 이차 전지로는 니켈-카드뮴 전지, 니켈-메탈 하이드라이드 전지, 니켈-수소 전지, 리튬 이차 전지를 들 수 있다. 이중에서, 리튬 이차 전지는 작동 전압이 3.6V 이상으로 휴대용 전자기기의 전원으로 사용되거나, 또는 다수개를 직렬 연결하여 고출력의 하이브리드 자동차에 사용되는데, 니켈-카드뮴 전지나, 니켈-메탈 하이드라이드 전지에 비하여 작동 전압이 3배가 높고, 단위 중량당 에너지 밀도의 특성도 우수하여 급속도로 사용되고 있는 추세이다.
리튬 이차 전지는 다양한 형태로 제조가능한데, 대표적인 형상으로는 리튬 이온 전지에 주로 사용되는 원통형(cylinder type) 및 각형(prismatic type)을 들 수 있다. 최근 들어 각광받는 리튬 폴리머 전지는 유연성을 지닌 파우치형(pouched type)으로 제조되어서, 그 형상이 비교적 자유롭다.
이러한, 파우치형 리튬 폴리머 전지(이하, "파우치형 이차전지"라고 함.)는 음극, 분리막 및 양극을 포함하는 전지 조립체를 파우치형 외장재 안에 넣고 전해액을 주입한 후 가장자리를 실링한다.
일반적으로 파우치형 이차전지의 외장재는 알루미늄과 같은 금속과 금속의 부식을 방지할 수 있는 재료로 코팅되어 이루어지고, 절단하는 공정을 거치면서 금속층이 외부로 드러나 부식될 수 있으며, 파우치 형태의 외장재 안에 전해액을 주입한 후 실링하는 실링부에서 금속층의 부식에 의해 발생하는 국부적인 디펙트(defect: 결함) 또는 마이크로 크랙(micro crack: 미소 균열)은 외부와의 전기적 통로가 되어 전지의 절연저항을 파괴시킴은 물론, 전지 내부에 수분 침투 통로가 되며, 실링 강도를 현저히 저하시키는 원인이 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 파우치형 이차전지의 외장재 말단에서 금속층이 외부로 드러나 부식되는 것을 방지할 수 있는 파우치형 이차전지 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 파우치형 이차전지는, 파우치 형상의 외장재 내부에 주입된 전해액이 새지 않도록 실링되는 실링부 외측으로 상기 외장재가 연장 형성된 미접합부를 포함하며, 상기 미접합부가 내측으로 폴딩된 상태에서 상기 미접합부와 미접합부 사이가 실링되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 파우치형 이차전지의 제조방법은, 파우치 형상의 외장재를 길게 연장 형성하여 내부에 주입된 전해액이 새지 않도록 열과 압력을 가하여 실링하는 실링부 외측으로 상기 외장재가 접합되지 않은 미접합부를 형성시키는 1차실링단계; 상기 미접합부를 내측으로 폴딩시키는 폴딩단계; 및 폴딩된 상기 미접합부와 미접합부 사이에 실란트를 삽입한 후 열을 가하여 실링하는 2차실링단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 실란트는, 열가소성수지일 수 있다.
또한, 상기 폴딩단계는, 상기 미접합부의 중심측이 내측방향으로 수직이 되도록 절곡되는 공정을 포함할 수 있다.
또한, 상기 폴딩단계는, 상기 미접합부의 내측면을 지지하며, 일단부가 양측면이 대칭으로 경사지게 형성되어 면적이 넓어지는 제1절곡지그와, 상기 미접합부의 외측면을 가압하는 압력지그가 평행하게 교차되면서 상기 미접합부의 중심측이 내측방향으로 수직이 되도록 절곡된 후 상기 제1절곡지그의 일단부에 대응되게 형성되는 제2절곡지그가 상기 미접합부의 외측면을 가압하여 상기 미접합부가 폴딩되는 단계일 수 있다.
본 발명의 파우치형 이차전지 및 그 제조방법은 파우치형 이차전지의 외장재 말단에서 금속층이 외부로 드러나 부식되는 것을 방지함으로써, 실링부에 금속층의 국부적인 디펙트 또는 마이크로 크랙이 발생하여 파우치형 이차전지의 절연이 파괴되거나 수분이 침투하는 것을 방지할 수 있으며, 실링 강도를 높일 수 있다.
도1은 본 발명의 1차실링단계를 도시한 단면도.
도2는 본 발명의 폴딩단계를 도시한 단면도.
도3은 본 발명의 2차실링단계를 도시한 단면도.
도4는 본 발명의 폴딩단계에서 미접합부의 중심측이 수직으로 절곡되는 공정을 도시한 단면도.
도5는 본 발명의 폴딩단계에서 중심측이 수직으로 절곡된 미접합부가 폴딩되는 공정을 도시한 단면도.
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.
그러나 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.
도1은 본 발명의 1차실링단계를 도시한 단면도를, 도2는 본 발명의 폴딩단계를 도시한 단면도를, 도3은 본 발명의 2차실링단계를 도시한 단면도를, 도4는 본 발명의 폴딩단계에서 미접합부(12)의 중심측이 수직으로 절곡되는 공정을 도시한 단면도를, 도5는 본 발명의 폴딩단계에서 중심측이 수직으로 절곡된 미접합부(12)가 폴딩되는 공정을 도시한 단면도를 나타낸다.
본 발명은 파우치형 이차전지(100) 및 그 제조방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 파우치형 이차전지(100)의 외장재 말단에서 금속층이 외부로 드러나 부식되는 것을 방지할 수 있는 파우치형 이차전지(100) 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
도1, 도2 및 도3을 참조하면, 본 발명의 파우치형 이차전지(100)는, 파우치 형상의 외장재(10) 내부에 주입된 전해액이 새지 않도록 실링되는 실링부(11) 외측으로 상기 외장재(10)가 연장 형성된 미접합부(12)를 포함하며, 상기 미접합부(12)가 내측으로 폴딩된 상태에서 상기 미접합부와 미접합부 사이가 실링된다.
도1을 참조하면, 상기 파우치형 이차전지(100)는 상기 외장재(10)는 내부에 음극, 분리막 및 양극을 포함하는 전지 조립체(20)가 구비되며, 전해액이 주입된다.
도면에는 도시되지 않았지만, 상기 외장재(10)는 알루미늄과 같은 금속으로 형성된 금속층을 포함할 수 있고, 상기 금속층은 부식을 방지할 수 있도록 코팅될 수 있다. 상기와 같은 외장재(10)를 절단하는 공정에서 상기 금속층이 외부로 드러나게 된다.
상기와 같은 본 발명의 파우치형 이차전지(100)는 상기 외장재(10)에 포함된 금속층이 외부로 드러난 상기 미접합부(12)의 말단이 내측을 향하도록 폴딩된 상태에서 한번 더 실링함으로써, 상기 외장재(10)의 말단에서 금속층이 부식되는 것을 방지할 수 있다. 따라서 상기 실링부(11)에 금속층이 부식되어 발생되는 국부적인 디펙트 또는 마이크로 크랙에 의해 파우치형 이차전지(100)의 절연저항이 파괴되거나 수분이 침투하는 것을 방지할 수 있으며, 실링 강도를 높일 수 있다.
본 발명의 파우치형 이차전지(100)의 제조방법은 1차실링단계, 폴딩단계, 2차실링단계를 포함한다.
도1을 참조하면, 상기 파우치형 이차전지(100)는 음극, 분리막 및 양극을 포함하는 전지 조립체(20)를 파우치 형상의 외장재(10) 안에 넣고 전해액을 주입한다.
도1을 참조하면, 본 발명의 파우치형 이차전지(100)의 제조방법에서 상기 1차실링단계는 전해액이 주입된 상기 외장재(10)를 길게 연장 형성하여 열과 압력에 의해 실링되는 실링부(11) 외측으로 상기 외장재(10)의 접합되지 않는 미접합부(12)가 형성되도록 실링하는 단계이다.
도2를 참조하면, 상기 폴딩단계는 상기 미접합부(12)가 내측으로 폴딩되는 단계이다.
도면에는 도시되지 않았지만, 상기 외장재(10)는 알루미늄과 같은 금속으로 형성된 금속층을 포함할 수 있고, 상기 금속층은 부식을 방지할 수 있도록 코팅될 수 있다. 상기와 같은 외장재(10)를 절단하는 공정에서 상기 금속층이 외부로 드러나게 된다. 이와 같이 절단에 의해 금속층이 외부로 드러난 상기 외장재(10) 말단이 내측을 향하도록 상기 미접합부(12)가 내측으로 폴딩된다.
이때, 상기 금속층은 폴리염화비닐, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 아크릴, 나일론 등의 열가소성 수지로 코팅될 수 있다. 상기 열가소성수지는 열을 가하여 성형한 후라도 다시 열을 가하면 물러져서 변형시킬 수 있는 수지이다. 상기와 같은 외장재(10)에 열과 압력을 가하여 상기 열가소성 수지가 상기 외장재(10)와 외장재(10) 사이를 접합시킬 수 있도록 실링할 수 있다.
도3을 참조하면, 상기 2차실링단계는 폴딩된 상기 미접합부(12)와 미접합부(12) 사이의 공간에 실란트(sealant : 밀폐제, 30)를 삽입한 후 열을 가하여 상기 미접합부(12)와 미접합부(12) 사이를 실링하는 단계이다.
상기와 같은 본 발명의 파우치형 이차전지(100)의 제조방법은 상기 외장재(10)에 포함된 금속층이 외부로 드러난 상기 미접합부(12)의 말단이 내측을 향하도록 폴딩시킨 후 2차 실링함으로써, 상기 외장재(10)의 말단에서 금속층이 부식되는 것을 방지할 수 있다. 따라서 상기 실링부(11)에 금속층이 부식되어 발생되는 국부적인 디펙트 또는 마이크로 크랙에 의해 파우치형 이차전지(100)의 절연저항이 파괴되거나 수분이 침투하는 것을 방지할 수 있으며, 실링 강도를 높일 수 있다.
상기 2차실링단계에 사용되는 상기 실란트(30)는 열가소성수지일 수 있다.
상기 2차실링단계에서는 상기 미접합부(12)와 미접합부(12) 사이에 삽입시킨 상기 실란트(30)를 열을 가하여 녹여 상기 미접합부(12)와 미접합부(12) 사이를 밀폐시키는 용도로 사용하기 때문에 열을 가하여 성형한 후라도 다시 열을 가하면 물러져서 변형시킬 수 있는 열가소성수지를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 열가소성수지는 폴리프로필렌일 수 있으며, 실링하는 과정에서 폴리프로필렌이 실링 위치를 벗어나지 않도록 실링 위치에 배치시키기 용이한 폴리프로필렌 테이프를 사용할 수 있다.
도4를 참조하면, 상기 폴딩단계는, 상기 미접합부(12)의 중심측이 수직이 되도록 절곡시키는 공정을 포함할 수 있다. 상기 파우치형 이차전지(100)의 외장재(10)는 금속층을 포함하여 형성되기 때문에 한번의 공정으로 폴딩시키기 용이하지 못하므로 상기 미접합부(12)의 중심측이 내측방향으로 수직이 되도록 절곡시키는 공정을 포함하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 폴딩단계는, 일단부가 양측면이 대칭으로 경사지게 형성되어 면적이 넓어지는 제1절곡지그(210)와, 압력지그(220) 및 상기 제1절곡지그(210)의 일단부에 대응되게 형성되는 제2절곡지그(230)에 의해 상기 미접합부(12)가 폴딩될 수 있다.
도4 및 도5를 참조하면, 상기 제1절곡지그(210)가 상기 미접합부의 내측면을 지지하고 상기 압력지그(220)가 상기 미접합부(12)의 외측면을 가압하면서 상기 제1절곡지그(210)와 평행하게 교차되면서 상기 미접합부(12)의 중심측이 수직이 되도록 절곡된 후 상기 제2절곡지그(230)가 상기 미접합부(12)의 외측면을 가압하여 상기 미접합부(12)를 용이하게 폴딩시킬 수 있다.
상기와 같은 파우치형 이차전지(100) 및 그 제조방법은 상기 파우치형 이차전지(100)의 외장재(10) 말단에서 금속층이 외부로 드러나 부식되는 것을 방지함으로써, 상기 실링부(11)에 금속층의 국부적인 디펙트 또는 마이크로 크랙이 발생하여 상기 파우치형 이차전지(100)의 절연이 파괴되거나 수분이 침투하는 것을 방지할 수 있으며, 실링 강도를 높일 수 있다.
이하, 상기와 같이 본 발명에 따른 파우치형 이차전지 및 그 제조방법의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.
도1을 참조하면, 상기 파우치형 이차전지(100)의 외장재(10) 안에 상기 전지 조립체(20)를 넣고 전해액을 주입시킨 후 상기 실링부(11)의 외측으로 상기 미접합부(12)가 형성되도록 열과 압력을 가해 1차실링한다.
다음으로 상기 제1절곡지그(210)의 면적이 넓은 일단면을 상기 미접합부(12)의 내측면에 접촉시킨다. 도4를 참조하면, 상기 미접합부의 상기 제1절곡지그(210)의 일단면과 접촉되지 않는 부분의 외측면을 상기 압력지그(220)로 가압하여 상기 미접합부(12)의 중심측이 내측방향으로 수직이 되도록 절곡한다. 이때, 상기 제1절곡지그(210)와 압력지그(220)는 평행하게 교차되도록 한다.
도5를 참조하면, 상기 미접합부(12)의 중심측이 수직으로 절곡되면, 상기 제1절곡지그(210)의 일단부와 대응되게 형성되는 상기 제2절곡지그(220)로 상기 미접합부(12)가 폴딩되도록 상기 미접합부(12)의 외측면을 가압한다.
상기와 같은 공정을 거쳐 상기 1차실링단계를 거친 상기 파우치형 이차전지(100)의 미접합부(12) 말단이 도2에 도시된 바와 같이 내측을 향하도록 폴딩된다.
다음으로 도3에 도시된 바와 같이 상기 실란트(30)를 폴딩된 상기 미접합부(12)와 미접합부(12) 사이에 삽입한 후 열을 가하여 상기 미접합부(12)와 미접합부(12) 사이를 실링한다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
100 : 파우치형 이차전지
10 : 외장재 11 : 실링부
12 : 미접합부
20 : 전지 조립체
30 : 실란트
210 : 제1절곡지그
220 : 압력지그
230 : 제2절곡지그

Claims (5)

  1. 파우치 형상의 외장재 내부에 주입된 전해액이 새지 않도록 실링되는 실링부 외측으로 상기 외장재가 연장 형성된 미접합부를 포함하며, 상기 미접합부의 중심축이 내측방향으로 수직이 되도록 절곡하여 내측으로 폴딩된 상태에서 상기 미접합부와 미접합부 사이가 실링되는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
  2. 파우치 형상의 외장재를 길게 연장 형성하여 내부에 주입된 전해액이 새지 않도록 열과 압력을 가하여 실링하는 실링부 외측으로 상기 외장재가 접합되지 않은 미접합부를 형성시키는 1차실링단계;
    상기 미접합부를 내측으로 폴딩시키되, 상기 미접합부의 중심축이 내측방향으로 수직이 되도록 절곡되는 공정을 포함하는 폴딩단계; 및
    폴딩된 상기 미접합부와 미접합부 사이에 실란트를 삽입한 후 열을 가하여 실링하는 2차실링단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 실란트는, 열가소성수지인 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지의 제조방법.
  4. 삭제
  5. 제2항에 있어서,
    상기 폴딩단계는,
    상기 미접합부의 내측면을 지지하며, 일단부가 양측면이 대칭으로 경사지게 형성되어 면적이 넓어지는 제1절곡지그와, 상기 미접합부의 외측면을 가압하는 압력지그가 평행하게 교차되며 상기 미접합부의 중심측이 내측방향으로 수직이 되도록 절곡된 후 상기 제1절곡지그의 일단부에 대응되게 형성되는 제2절곡지그가 상기 미접합부의 외측면을 가압하여 상기 미접합부가 폴딩되는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지의 제조방법.
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