KR101390139B1 - 파우치형 이차전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리드를 감싸는 필름과 파우치의 접촉면의 씰링 구조가 개선된 파우치형 이차전지에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 파우치형 이차전지는: 상부 파우치와 하부 파우치에 의하여 구획되는 내부공간에 배치되는 전극조립체와, 일단은 상기 전극조립체의 단부에 연결되어 있고 타단은 상기 상부 파우치와 하부 파우치의 외부로 노출되어 있는 리드와, 상기 리드의 적어도 일부 표면을 둘러싸는 필름과, 상기 리드를 둘러싼 필름을 개재한 채로 상기 상부 파우치와 하부 파우치의 가장자리를 융착하여 형성한 실링부와, 상기 상부 파우치와 하부 파우치의 최외각 가장자리에 마련된 미실링부를 구비한 파우치형 이차전지이며, 상기 미실링부는 상기 상부 파우치와 하부 파우치의 최외각 가장자리 중 상기 리드가 위치한 영역을 제외한 나머지 영역에 마련되고, 상기 상부 파우치와 하부 파우치의 가장자리 중 상기 리드가 위치한 영역은 모두 실링부로 형성된다.

Description

파우치형 이차전지{POUCH TYPE SECONDARY BATTERY}
본 발명은 파우치형 이차전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 리드를 감싸는 필름과 파우치의 접촉면의 씰링 구조가 개선된 파우치형 이차전지에 관한 것이다.
본 출원은 2012년 5월 30일에 출원된 한국특허출원 제10-2012-0057428호에 기초한 우선권을 주장하며, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 본 출원에 원용된다.
근래, 비디오 카메라, 휴대용 전화, 휴대용 컴퓨터 등을 비롯한 휴대용 전자기기들에 대한 수요가 늘어남에 따라, 이들 기기의 전원으로 사용되는 이차전지의 수요도 늘어나고 있으며, 이차전지는 일회 사용후 폐기되는 일차전지와는 달리 충전후 재사용이 가능하기 때문에 일차전지에 비해 비용 측면에서 장점을 가지고 있다.
이와 같은 이차전지는 외부 케이스의 형태에 따라 캔형 이차전지와 파우치형 이차전지를 비롯하여 다양한 종류가 있다.
도 1은 종래기술에 따른 파우치형 이차전지의 리드 및 그 주변의 구성을 나타낸 사시도 및 단면도로서, 도 1을 참조하면, 종래기술에 따른 파우치형 이차전지(1)는, 상부 파우치(10)와 하부 파우치(20)에 의하여 구획되는 내부 공간에 배치되는 전극조립체(미도시)를 갖는다.
더욱 상세하게 설명하면, 전극조립체의 단부에는 리드(40)의 일단이 연결되고, 이 리드(40)의 타단은 파우치(10, 20)의 외부로 인출되어 있으며, 리드(40)가 파우치(10, 20)와 접촉하는 영역에서 파우치(10, 20)와 단락이 일어나는 것을 방지하기 위하여, 이 영역에 대응되는 리드(40)의 표면을 필름(30)이 둘러싸고 있다.
이차전지(1)의 내부로부터 외부로 전해액이 누출되는 것을 방지하기 위하여, 상부 파우치(10)와 하부 파우치(20)의 가장자리 부위에는 실링부(23)가 형성된다. 그런데, 실링부(23)를 형성하기 위하여 상부 파우치(10)와 하부 파우치(20)의 가장자리 부위 전체를 융착하면, 복수 층의 적층 구조를 갖는 파우치의 일부인 폴리올레핀계 수지층이 열에 의해 녹아서 상부 파우치(10)와 하부 파우치(20)의 접촉면을 따라 외부로 누출되는 문제가 발생할 수 있다.
이러한 문제를 방지하기 위하여, 파우치(10, 20)의 최외각 가장자리 부위에 대략 0.5mm정도의 폭의 미실링부(25)를 둔 채로, 이보다 내측에 위치한 파우치(10, 20)의 가장자리 부위에만 실링부(23)를 형성한다.
한편, 이차전지(1)의 제조공정 중 이차전지(1)의 리드쪽 단부를 절곡하는 공정이 있는데, 리드(40) 또는 필름(30)에 접합되어 있지 않은 미실링부(25)가 이 공정 중에 리드(40)와 접촉하여 단락이 발생하는 빈도가 높아서 이차전지(1)의 불량률이 높아진다는 문제가 있었다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명은 리드가 파우치와 접촉하여 단락이 발생하는 현상을 방지할 수 있는 구조를 갖는 파우치형 이차전지를 제공하는 것에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파우치형 이차전지는: 상부 파우치와 하부 파우치에 의하여 구획되는 내부공간에 배치되는 전극조립체와, 일단은 상기 전극조립체의 단부에 연결되어 있고 타단은 상기 상부 파우치와 하부 파우치의 외부로 노출되어 있는 리드와, 상기 리드의 적어도 일부 표면을 둘러싸는 필름과, 상기 리드를 둘러싼 필름을 개재한 채로 상기 상부 파우치와 하부 파우치의 가장자리를 융착하여 형성한 실링부와, 상기 상부 파우치와 하부 파우치의 최외각 가장자리에 마련된 미실링부를 구비한 파우치형 이차전지이며, 상기 미실링부는 상기 상부 파우치와 하부 파우치의 최외각 가장자리 중 상기 리드가 위치한 영역을 제외한 나머지 영역에 마련되고, 상기 상부 파우치와 하부 파우치의 가장자리 중 상기 리드가 위치한 영역은 모두 실링부로 형성된다.
또한, 상기 리드가 위치한 영역에 마련된 실링부는, 상기 리드가 위치한 영역의 나머지 영역에 마련된 실링부보다 0.5mm 이내만큼 넓은 폭을 갖는다.
또한, 상기 리드가 위치한 영역의 폭은, 상기 리드와 동일한 폭으로 정의되거나, 상기 리드의 폭보다 넓되 상기 리드를 둘러싸는 필름의 폭 이하의 폭으로 정의된다.
또한, 상기 상부 파우치의 가장자리와 상기 하부 파우치의 가장자리 사이에 상기 리드를 개재하기 위하여, 상기 상부 파우치와 상기 하부 파우치 중 어느 하나의 파우치만 상기 리드에 눌려 변형된 형상을 갖는다.
본 발명에 의하면, 본 발명은 리드가 파우치와 접촉하여 단락이 발생하는 현상을 방지할 수 있는 구조를 갖는 파우치형 이차전지를 제공할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 파우치형 이차전지의 리드 및 그 주변의 구성을 나타낸 사시도 및 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 파우치형 이차전지의 리드 및 그 주변의 구성을 나타낸 평면도 및 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 파우치형 이차전지의 실링부를 형성하는 공정을 나타낸 사시도 및 측면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 파우치형 이차전지의 실링부를 형성하는 공정을 나타낸 사시도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 파우치형 이차전지(1, 이하, "이차전지"라 칭한다)는, 상부 파우치(10)와 하부 파우치(20)에 의하여 구획되는 내부공간에 배치되는 전극조립체와, 전극조립체에 연결되어 파우치의 외부로 노출되는 리드(40)와, 리드(40)의 적어도 일부 표면을 둘러싸는 필름(30)과, 필름(30)을 개재한 채로 상부 파우치(10)와 하부 파우치(20)의 가장자리를 융착하여 형성한 실링부(23)와, 상부 파우치(10)와 하부 파우치(20)의 최외각 가장자리에 마련된 미실링부(25)를 구비한다.
전극조립체는 일반적인 전극조립체와 같이 양극, 분리막, 음극, 분리막이 교대로 적층된 구조를 가지며, 예컨대, 스택형 또는 스택 폴딩형으로 형성될 수 있다.
리드(40)는 일단이 전극조립체의 단부에 연결되어 있고, 타단이 상부 파우치(10)와 하부 파우치(20)의 외부로 노출되어 있다. 한편, 상부 파우치(10)의 가장자리와 하부 파우치(20)의 가장자리는 리드(40)의 일단과 타단 사이의 구간을 씰링한다.
필름(30)은 리드(40)의 적어도 일부 표면을 둘러싸는데, 여기서 리드(40)의 일부 표면이란 리드(40)의 길이 방향의 일부를 의미한다. 즉, 필름(30)은 리드(40)의 상면, 하면, 및 측면까지 리드(40)를 둘러싸되, 전극조립체에 연결되어 있는 리드(40)의 일단과, 상부 파우치(10)와 하부 파우치(20)의 외부로 노출되어 있는 리드(40)의 타단을 제외한 리드(40)의 길이 방향 중간 부위를 둘러싼다는 것을 의미한다.
그리고, 상부 파우치(10)와 하부 파우치(20)의 가장자리의 융착에 의하여 형성된 실링부(23)의 폭(도 2를 기준으로 실링부의 상하 방향 길이)은 필름(30)의 길이(도 2를 기준으로 상하방향 길이)보다 작다. 따라서, 실링부(23)는 리드(40)와 직접 접촉되지 않고, 리드(40)를 둘러싼 필름(30)을 사이에 개재한 채로 리드(40)를 덮고 있다.
실링부(23)는 상부 파우치(10)와 하부 파우치(20)의 가장자리에 형성되어 있으나, 엄밀하게 말하면, 상부 파우치(10)와 하부 파우치(20)의 최외각 가장자리에는 미실링부(25)가 마련되어 있고, 그보다 내측(파우치의 중심을 향하는 방향)의 가장자리에 실링부(23)가 마련되어 있는 것이다.
다만, 상부 파우치(10)와 하부 파우치(20)의 최외각 가장자리의 대부분의 영역이 미실링부(25)로 형성되나, 상부 파우치(10)와 하부 파우치(20)의 최외각 가장자리 중 리드(40)가 위치한 영역은 미실링부(25)가 마련되지 않는다.
즉, 미실링부(25)는 상부 파우치(10)와 하부 파우치(20)의 최외각 가장자리 중 리드(40)가 위치한 영역을 제외한 나머지 영역에 마련되고, 상부 파우치(10)와 하부 파우치(20)의 최외각 가장자리 중 리드(40)가 위치한 영역은 모두 실링부(23)로 형성된다.
다른 방식으로 설명하면, 리드(40)가 위치한 영역에 대응되는 상부 파우치(10)와 하부 파우치(20)의 가장자리 및 최외각 가장자리는 모두 실링부(23)로 형성되며, 리드(40)가 위치하지 않는 나머지 영역에 대응되는 상부 파우치(10)와 하부 파우치(20)의 가장자리 및 최외각 가장자리는 각각 순서대로 각각 실링부(23)와 미실링부(25)로 형성된다고 할 수 있다.
리드(40)가 위치한 영역에 마련된 실링부(23)의 폭은, 리드(40)가 위치한 영역에 마련된 실링부(23)의 폭보다 넓은 폭을 가지며, 0.5mm 이내만큼 넓은 폭을 갖는 것이 바람직하다.
상술한 바에 따르면, 상부 파우치(10)와 하부 파우치(20)의 가장자리 및 최외각 가장자리가 리드(40)가 위치한 영역에 있는지 여부에 따라, 실링부(23)만 마련되거나, 실링부(23)와 미실링부(25)가 함께 마련될지가 결정된다. 여기서, '리드가 위치한 영역'이란 '리드와 대응되는 영역 중 리드와 동일한 폭을 갖는 영역'으로 정의되거나 '리드와 대응되는 영역 중 리드의 폭보다는 넓되 리드를 둘러싸고 있는 필름 이하의 폭을 갖는 영역'으로 정의될 수 있다.
이는 결국, '리드가 위치한 영역의 폭'은 '리드와 동일한 폭'으로 정의되거나, '리드의 폭보다 넓되 리드를 둘러싸는 필름의 폭 이하의 폭'으로 정의될 수 있다는 것을 의미한다.
이러한 정의를 전제로 하면 도 2에 도시된 것과 같이, 리드(40)가 위치한 영역의 실링부(23)의 가로 방향 길이는 리드(40)의 폭과 동일하게 형성될 수 있다. 그리고, 도 2와는 달리, 리드(40)가 위치한 영역의 실링부(23)의 가로 방향 길이는 도 2에 도시된 리드(40)의 폭보다는 길되, 필름(30)의 폭보다는 짧게 형성될 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 이차전지(1)를 제조하기 위하여 상부 파우치(10)의 가장자리와 하부 파우치(20)의 가장자리를 실링하는 방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 3과 도 4에 도시된 것과 같이, 상부 파우치(10)의 가장자리와 하부 파우치(20)의 가장자리는, 상부 실링블록(110)과 하부 실링블록(120)을 구비한 실링금형(100)에 의하여 실링될 수 있다.
상부 실링블록(110)과 하부 실링블록(120)은 리드(40)의 인출방향을 따라 돌출된 돌출턱(103)을 가지며, 이 돌출턱(103)을 포함한 상부 실링블록(120)의 하면과 하부 실링블록(120)의 상면은 실링영역(101)이 된다. 즉, 상부 실링블록(110)에 형성된 실링영역(101)과 하부 실링블록(120)에 형성된 실링영역(101) 사이에 '서로 맞닿은 상태의 상부 파우치(10)와 하부 파우치(20)의 리드(40) 쪽 단부'를 배치한다.
이 때, 돌출턱(103) 상의 실링영역(101)에 리드(40)를 배치한 상태에서 상부 실링블록(110)과 하부 실링블록(120)을 접근시켜 실링을 하면, 도 4에 도시된 것과 같이, 상부 파우치(10)와 하부 파우치(20)의 가장자리 중 리드(40)가 위치한 영역은 모두 실링부(23)로 형성되며, 리드(40)가 위치하지 않은 영역은 실링부(23) 및 미실링부(25)로 형성되어 있는, 이차전지(1)를 제조하는 것이 가능하다.
이에 따라, 적어도 리드(40)가 위치한 영역에는 미실링부(25)가 마련되어 있지 않기 때문에, 이차전지(1)의 제조공정 중 이차전지(1)의 리드(40)쪽 단부를 절곡하더라도 파우치(10, 20)의 일부를 이루고 있는 금속층(예컨대, 알루미늄 층)이 리드(40)와 접촉하지 않게 되고, 이로 인해 이차전지(1)의 불량률을 현저하게 낮출 수 있는 효과가 있다.
한편, 도 3 및 도 4를 참조하면, 상부 파우치(10)의 가장자리와 하부 파우치(20)의 가장자리 사이에 리드(40)를 개재하기 위하여, 상부 파우치(10)만 리드(40)에 눌려 변형된 형상을 갖는 것을 확인할 수 있는데, 이와 반대로, 상부 파우치(10)는 리드(40)에 의하여 변형되지 않은 채로, 하부 파우치(20)만 리드(40)에 눌려 변형된 형상을 갖더라도 무방하다.
또한, 이와 같이 상부 파우치(10)만{또는 하부 파우치(20)만} 리드(40)에 눌려 변형된 형상을 갖게 하려면, 도 3 및 도 4에 도시된 것과 같이 상부 실링블록(110)에만{또는 하부 실링블록(120)에만} 리드(40)가 삽입될 수 있는 오목홈이 형성되고, 하부 실링블록(120)은{또는 상부 실링블록(110)은} 오목홈이 없이 평평하게 형성된다.
도 3 및 도 4와는 달리 만약 상부 실링블록(110)과 하부 실링블록(120) 모두에 오목홈이 형성된다면, 두 개의 오목홈의 폭이 정확하게 일치하지 않거나 어긋나는 경우, 상부 실링블록(110) 또는 하부 실링블록(120)이 리드(40)를 찍게 되거나, 리드(40)가 위치한 영역의 파우치(10, 20)가 제대로 실링되지 않는 문제가 발생하기 쉽다.
그러나, 상부 실링블록(110)과 하부 실링블록(120)이 도 3 및 도 4에 도시된 구조를 가지면, 오목홈이 리드(40)의 폭에 대응되는 폭을 갖도록 하고, 리드(40)가 오목홈에 삽입될 수 있도록 리드(40)를 실링금형(100)에 배치하는 것만으로, 상부 실링블록(110) 또는 하부 실링블록(120)이 리드(40)를 찍게 되는 문제와, 리드(40)가 위치한 영역의 파우치(10, 20)가 제대로 실링되지 않는 문제의 발생을 방지할 수 있다. 다시 말해, 상부 실링블록(110)과 하부 실링블록(120)의 정밀한 정렬을 필요로 하지 않는다는 장점이 있다.
본 발명은 상술한 특정 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변형실시는 본 발명의 청구범위 기재 범위 내에 있게 된다.
1 : 파우치형 이차전지 10, 20 : 상, 하 파우치
23 : 실링부 30 : 필름
40 : 리드

Claims (4)

  1. 상부 파우치와 하부 파우치에 의하여 구획되는 내부공간에 배치되는 전극조립체와, 일단은 상기 전극조립체의 단부에 연결되어 있고 타단은 상기 상부 파우치와 하부 파우치의 외부로 노출되어 있는 리드와, 상기 리드의 적어도 일부 표면을 둘러싸는 필름과, 상기 리드를 둘러싼 필름을 개재한 채로 상기 상부 파우치와 하부 파우치의 가장자리를 융착하여 형성한 실링부와, 상기 상부 파우치와 하부 파우치의 최외각 가장자리에 마련된 미실링부를 구비한 파우치형 이차전지에 있어서,
    상기 미실링부는 상기 상부 파우치와 하부 파우치의 최외각 가장자리 중 상기 리드가 위치한 영역을 제외한 나머지 영역에 마련되고,
    상기 상부 파우치와 하부 파우치의 가장자리 중 상기 리드가 위치한 영역은 모두 실링부로 형성되는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 리드가 위치한 영역에 마련된 실링부는, 상기 리드가 위치한 영역의 나머지 영역에 마련된 실링부보다 0.5mm 이내만큼 넓은 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 리드가 위치한 영역의 폭은,
    상기 리드와 동일한 폭으로 정의되거나,
    상기 리드의 폭보다 넓되 상기 리드를 둘러싸는 필름의 폭 이하의 폭으로 정의되는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 상부 파우치의 가장자리와 상기 하부 파우치의 가장자리 사이에 상기 리드를 개재하기 위하여, 상기 상부 파우치와 상기 하부 파우치 중 어느 하나의 파우치만 상기 리드에 눌려 변형된 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
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