KR101675988B1 - Battery Cell Comprising Electrode Including Inactive Particles - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전극조립체가 전해액에 함침된 상태로 가변적인 셀 케이스에 내장된 구조로 이루어져 있고 장착되는 디바이스의 형상에 따라 유연하게 변형될 수 있는 전지셀로서, 전극의 적층 방향을 기준으로 전극조립체의 최상단 및/또는 최하단의 전극은, 셀 케이스의 내면과 대면하는 전극 집전체 상에 불활성 입자들을 포함하는 전극 합제가 도포되어 있고, 상기 불활성 입자들의 10% 내지 100%가 전극 합제의 표면에 분포하여 수직 단면상으로 전극 합제의 표면에 굴곡이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀을 제공한다.The present invention relates to a battery cell having a structure in which an electrode assembly is embedded in a variable cell case in a state of being impregnated with an electrolytic solution and which can be flexibly deformed according to the shape of a device to be mounted, The uppermost and / or lowermost electrode is coated with an electrode mixture containing inert particles on the electrode collector facing the inner surface of the cell case, and 10% to 100% of the inert particles are distributed on the surface of the electrode mixture And a curved surface is formed on the surface of the electrode material mixture in a vertical cross section.

Description

불활성 입자를 함유하는 전극을 포함하는 전지셀 {Battery Cell Comprising Electrode Including Inactive Particles}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a battery cell including an electrode containing inert particles,

본 발명은 불활성 입자를 함유하는 전극을 포함하는 전지셀에 관한 것이다.The present invention relates to a battery cell comprising an electrode containing inert particles.

IT(Information Technology) 기술이 눈부시게 발달함에 따라 다양한 휴대형 정보통신 기기의 확산이 이뤄짐으로써, 21세기는 시간과 장소에 구애 받지 않고 고품질의 정보서비스가 가능한 ‘유비쿼터스 사회’로 발전되고 있다.As information technology (IT) technology has developed remarkably, various portable information and communication devices have been spreading, so that the 21st century is being developed into a ubiquitous society capable of providing high-quality information services regardless of time and place.

이러한 유비쿼터스 사회로의 발전 기반에는, 리튬 이차전지가 중요한 위치를 차지하고 있다. 구체적으로, 충방전이 가능한 리튬 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있을 뿐만 아니라, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로서도 사용되고 있다.As a development base for such a ubiquitous society, a lithium secondary battery occupies an important position. Specifically, the rechargeable lithium secondary battery is widely used as an energy source for wireless mobile devices, and is proposed as a solution for air pollution of existing gasoline vehicles and diesel vehicles using fossil fuels And also as an energy source for electric vehicles, hybrid electric vehicles, and the like.

상기와 같이, 리튬 이차전지가 적용되는 디바이스들이 다양화됨에 따라, 리튬 이차전지는, 적용되는 디바이스에 알맞은 출력과 용량을 제공할 수 있도록 다양화되고 있다. 더불어, 소형, 경박화가 강력히 요구되고 있다.As described above, as the devices to which the lithium secondary battery is applied are diversified, the lithium secondary battery has been diversified so as to provide a suitable output and capacity for the applied device. In addition, compactness and lightness are strongly demanded.

상기한 리튬 이차전지는, 그것의 형상에 따라 원통형 전지셀, 각형 전지셀, 파우치형 전지셀 등으로 구분할 수 있다. 그 중에서도 높은 집적도로 적층될 수 있고 중량당 에너지 밀도가 높으며 저렴하고 변형이 용이한 파우치형 전지셀이 많은 관심을 모으고 있다.The lithium secondary battery may be classified into a cylindrical battery cell, a prismatic battery cell, and a pouch-shaped battery cell depending on its shape. Among them, a pouch-type battery cell which can be stacked with a high degree of integration, has a high energy density per unit weight, and is inexpensive and easy to deform is attracting much attention.

도 1 및 도 2에는 종래의 대표적인 파우치형 이차전지의 일반적인 구조가 분해 사시도로서 모식적으로 도시되어 있다.FIGS. 1 and 2 schematically show a general structure of a typical pouch-type secondary battery of the related art as an exploded perspective view.

도 1을 참조하면, 파우치형 이차전지(10)는, 다수의 전극 탭들(21, 22)이 돌출되어 있는 스택형 전극조립체(20), 전극 탭들(21, 22)에 각각 연결되어 있는 두 개의 전극 리드(30, 31), 및 전극 리드(30, 31)의 일부가 외부로 노출되도록 스택형 전극조립체(20)를 수납 및 밀봉하는 구조의 전지케이스(40)를 포함하는 것으로 구성되어 있다.1, a pouch type secondary battery 10 includes a stacked electrode assembly 20 having a plurality of electrode tabs 21 and 22 protruding therefrom, two stacked electrode assemblies 20 and 22 connected to the electrode tabs 21 and 22, And a battery case 40 having a structure in which the stacked electrode assembly 20 is received and sealed such that a part of the electrode leads 30 and 31 and a part of the electrode leads 30 and 31 are exposed to the outside.

전지케이스(40)는 스택형 전극조립체(20)가 안착될 수 있는 오목한 형상의 수납부(41)를 포함하는 하부 케이스(42)와 그러한 하부 케이스(42)의 덮개로서 스택형 전극조립체(20)를 밀봉하는 상부 케이스(43)로 이루어져 있다. 상부 케이스(43)와 하부 케이스(42)는 스택형 전극조립체(20)를 내장한 상태에서 열융착되어, 상단 실링부(44)와 측면 실링부(45, 46), 및 하단 실링부(47)를 형성한다.The battery case 40 includes a lower case 42 including a concave shaped storage portion 41 on which the stacked electrode assembly 20 can be placed and a stacked electrode assembly 20 And an upper case 43 for sealing the upper case 43. The upper case 43 and the lower case 42 are thermally fused together with the stacked electrode assembly 20 so that the upper end sealing portion 44 and the side sealing portions 45 and 46 and the lower end sealing portion 47 ).

도 1에서는 상부 케이스(43)와 하부 케이스(42)가 각각 별도의 부재로서 표시되어 있지만, 도 2에서와 같이 일측 단부가 일체되어 연속되어 있는 경첩식 구조도 가능하다.Although the upper case 43 and the lower case 42 are shown as separate members in Fig. 1, a hinged structure in which one end portion is continuous and continuous as in Fig. 2 is also possible.

또한, 도 1 및 도 2는, 전극 탭과 전극 리드가 연결된 구조의 전극 단자가 일단에 함께 형성되어 있는 구조의 파우치형 전지셀을 도시하고 있으나, 전극 단자가 일단과 타단에 각각 형성되어 있는 구조의 파우치형 전지셀 등도 상기와 같은 방법으로 제작할 수 있음은 물론이다.1 and 2 show a pouch-shaped battery cell having a structure in which electrode terminals having a structure in which an electrode tab and an electrode lead are connected together at one end, a structure in which electrode terminals are formed at one end and at the other end, respectively The pouch-shaped battery cell of the present invention can also be manufactured in the same manner as described above.

또한, 도 1 및 도 2는, 스택형 전극조립체를 사용한 파우치형 전지셀을 도시하고 있으나, 권취형 또는 젤리-롤형 전극조립체를 사용하는 경우에도 상기와 같은 방법으로 제조될 수 있음은 물론이다.1 and 2 illustrate a pouch-type battery cell using a stacked electrode assembly. However, it is needless to say that the present invention can also be applied to the case where a wound-up type or jelly-roll type electrode assembly is used.

도 1 및 도 2에서와 같이, 파우치형 전지셀은, 대략 직육면체의 형상으로 제조되는 것이 일반적이다. As shown in Figs. 1 and 2, the pouch-shaped battery cell is generally manufactured in a substantially rectangular parallelepiped shape.

그러나, 디바이스의 디자인은 직육면체 형상으로만 이루어지지 않을 수 있을 뿐만 아니라, 휘어질 수 있는 형상일 수도 있다. 예를 들어, 스마트 폰의 경우에는, 파지감의 향상을 위하여, 측면을 곡선 처리할 수 있고, 플렉서블 디스플레이 같은 경우에는 휘거나 굽힐 수 있으며, 다양한 형태로 제작이 가능하다.However, the design of the device may not only be formed in a rectangular parallelepiped shape, but may also be a shape that can be bent. For example, in the case of a smart phone, curved side processing can be performed to improve gripping feeling. In the case of a flexible display, it can be bent or bent, and can be manufactured in various forms.

이렇게 곡선 처리된 부분을 가지도록 디자인된 디바이스 또는 휘어질 수 있는 디바이스의 경우, 직육면체 형상의 전지셀 또는 전지팩을 디바이스 내부의 공간에 내장하는 것에 한계가 있다는 문제가 있는 바, 최근에는 다양한 디자인의 디바이스 내에 쉽게 장착할 수 있는 전지의 유연한 특성이 요구되고 있다. In the case of a device designed to have such a curved portion or a device capable of being bent, there is a problem in that it is difficult to embed a rectangular parallelepiped-shaped battery cell or a battery pack in a space inside the device. Recently, Flexible characteristics of a battery that can be easily mounted in a device are required.

따라서, 상기 문제를 해결하고, 전지의 형상의 변형에도 안전성을 확보할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다. Therefore, there is a high need for a technique that solves the above problem and secures safety against deformation of the shape of the battery.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems of the prior art and the technical problems required from the past.

본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 불활성 입자를 포함하는 전극 합제가 도포되어 있는 전극을 전극조립체의 최상단 및/또는 최하단에 포함하는 전지셀의 경우, 다양한 디자인의 디바이스에 대응하여 전지의 형상을 변형하는 경우에도 안전성을 확보할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The inventors of the present application have conducted intensive research and various experiments and have found that in the case of a battery cell including an electrode coated with an electrode mixture containing inert particles at the uppermost and / , It has been confirmed that safety can be ensured even when the shape of the battery is modified in accordance with devices of various designs, and the present invention has been accomplished.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지셀은,According to an aspect of the present invention, there is provided a battery cell comprising:

전극조립체가 전해액에 함침된 상태로 가변적인 셀 케이스에 내장된 구조로 이루어져 있고 장착되는 디바이스의 형상에 따라 유연하게 변형될 수 있는 전지셀로서, 전극의 적층 방향을 기준으로 전극조립체의 최상단 및/또는 최하단의 전극은, 셀 케이스의 내면과 대면하는 전극 집전체 상에 불활성 입자들을 포함하는 전극 합제가 도포되어 있고, 상기 불활성 입자들의 10% 내지 100%가 전극 합제의 표면에 분포하여 수직 단면상으로 전극 합제의 표면에 굴곡이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.A battery cell having a structure in which an electrode assembly is embedded in a variable cell case while being impregnated with an electrolyte and capable of being flexibly deformed according to the shape of a device to be mounted, Or the lowermost electrode is coated with an electrode mixture containing inert particles on the electrode current collector facing the inner surface of the cell case and 10% to 100% of the inert particles are distributed on the surface of the electrode mixture, And the surface of the electrode mixture is formed with a curvature.

이때, 상기 셀 케이스 역시 전극조립체의 최상단 및/또는 최하단에 위치하는 전극의 전극 합제에 포함된 불활성 입자들에 의해 굴곡 형상을 가질 수 있다. At this time, the cell case may also have a bent shape due to the inert particles contained in the electrode mixture of the electrode located at the uppermost and / or lowermost end of the electrode assembly.

즉, 본 발명에 따른 전지셀은, 최외각(‘최상단 및/또는 최하단’을 의미함) 전극의 외면에 울퉁불퉁한 굴곡을 형성하고, 상기 굴곡 형상이 가변적인 셀 케이스에 그대로 드러나게 하여 전극 면적 대비 셀 케이스의 표면적을 더 크게 함으로써, 다양한 디자인의 디바이스에 대응하여 전지의 형상을 변형하는 경우에도 셀 케이스 상에 의도하지 않은 주름 발생을 최소화할 수 있고, 따라서, 셀케이스의 손상으로 인해 나타나는 금속층의 노출로 인한 절연 파괴 또는 전해액 누출 현상을 효과적으로 방지하여 전지의 안전성을 확보할 수 있는 효과가 있다.That is, the battery cell according to the present invention has a bumpy curvature on the outer surface of the outermost electrode (which means 'uppermost and / or lowermost'), and the curved shape is exposed to the variable cell case as it is, By making the surface area of the cell case larger, it is possible to minimize the occurrence of unintended wrinkles on the cell case even when deforming the shape of the battery corresponding to devices of various designs. Therefore, It is possible to effectively prevent insulation breakdown or electrolyte leakage due to exposure, thereby securing the safety of the battery.

하나의 구체적인 예에서, 상기 불활성 입자를 포함하는 전극 합제는, 전극조립체의 최상단 또는 최하단 일측에 위치하는 전극의 전극 집전체 상에만 도포되어 있을 수도 있으나, 전지셀이 양 방향으로 유연하게 변형되는 경우에도 주름 발생을 방지하고 안전성을 확보할 수 있도록, 상세하게는, 최상단 및 최하단에 위치하는 전극 모두의 전극 집전체 상에 도포되어 있을 수 있다.In one specific example, the electrode mixture containing the inert particles may be applied only on the electrode current collector of the electrode located at the uppermost or lowermost one of the electrode assemblies, but when the battery cell is deformed in both directions In order to prevent the occurrence of wrinkles and ensure safety, it may be applied on the electrode current collectors of both the uppermost electrode and the lowermost electrode.

이러한 구성의 상기 최상단 또는 최하단의 전극은, 전극 활물질, 바인더, 및 불활성 입자를 포함하는 전극 슬러리를 셀 케이스의 내면과 대면하는 전극 집전체 상에 도포한 후 건조하여 제조될 수 있다.The uppermost or lowermost electrode in such a configuration can be produced by applying an electrode slurry containing an electrode active material, a binder, and inert particles onto an electrode current collector facing the inner surface of the cell case, followed by drying.

이때, 전극의 외면에 울퉁불퉁한 굴곡을 형성하기 위해서는 전극 슬러리에 포함된 불활성 입자가 전극 합제의 표면에 분포하여야 하는 바, 불활성 입자가 전극 슬러리 내에서 어느 정도 이상의 유동성을 가질 수 있도록, 전극 슬러리의 점도는 500 cps 내지 40000 cps 일 수 있고, 상기 유동성을 갖는 불활성 입자가 도포된 후 전극 표면으로 뜰 수 있도록, 상기 불활성 입자의 비중은 전극 슬러리 전체 비중보다 작은 것이 바람직하고, 상세하게는, 전극 슬러리 전체 비중의 30% 내지 95%일 수 있다.In order to form a bumpy curvature on the outer surface of the electrode, the inert particles contained in the electrode slurry must be distributed on the surface of the electrode mixture, so that the inert particles can have fluidity to some extent in the electrode slurry. The specific gravity of the inert particles is preferably smaller than the specific gravity of the entire electrode slurry so that inert particles having the fluidity can be applied to the surface of the electrode after the application of the inert particles. Can be from 30% to 95% of the total specific gravity.

전극 슬러리의 점도가 상기 범위를 벗어나, 500 cps 미만인 경우에는 전극 집전체 상의 도포가 어렵고, 40000 cps를 초과하는 경우에는 불활성 입자가 전극 슬러리 내에서 움직이기 어려워 혼합된 상태로 고정되고, 전극 표면으로 뜨지 못하므로 바람직하지 않다.When the viscosity of the electrode slurry is out of the above range and is less than 500 cps, it is difficult to coat the electrode current collector. When the viscosity exceeds 40000 cps, the inert particles hardly move in the electrode slurry and are fixed in a mixed state. It is not preferable because it can not float.

또한, 불활성 입자의 비중이 상기 범위를 벗어나, 30% 미만인 경우에는 전극의 표면으로 완전히 뜨게 되므로 접착력이 떨어지고, 90%를 초과하는 경우에는 불활성 입자의 대부분이 전극 슬러리 내부에 존재하기 때문에 셀 케이스에 드러날 정도의 굴곡을 전극 외면에 형성하기 어렵고, 굴곡이 형성되더라도 주름 발생을 효과적으로 방지할 수 있을 정도로 표면적을 크게 할 수 없는 바 바람직하지 않다.If the specific gravity of the inert particles is out of the above range and is less than 30%, the inert particles are completely floated on the surface of the electrode, resulting in poor adhesion. When the specific gravity exceeds 90%, most of the inert particles are present in the electrode slurry. It is difficult to form an apparent bend on the outer surface of the electrode, and even if the bend is formed, the surface area can not be increased so as to effectively prevent the occurrence of wrinkles.

불활성 입자의 비중을 낮추는 방법은, 다양하나, 상세하게는, 불활성 입자를 이루는 물질을 적절히 선택하거나, 내부에 공극을 포함하고 있는 다공성 입자를 사용할 수 있다.Methods for lowering the specific gravity of the inert particles are various, but in detail, the material constituting the inert particles may be appropriately selected, or porous particles containing voids may be used.

이와 같이 제조된 최외각 전극에서 상기 불활성 입자들은 대부분 전극 합제의 표면에 분포하는 바, 상기에서 설명한 바와 같이 10% 내지 100%, 더욱 상세하게는 50% 내지 90%가 전극 합제의 표면에 분포하여 수직 단면상으로 전극 합제의 표면에 굴곡을 형성할 수 있다.As described above, 10% to 100%, and more particularly, 50% to 90% of the inactive particles are distributed on the surface of the electrode mixture as described above. A curvature can be formed on the surface of the electrode material mixture in a vertical cross section.

하나의 구체적인 에에서, 상기 불활성 입자의 종류는 한정되지 아니하나, 유기 입자 및/또는 무기 입자일 수 있고, 상세하게는 유기 입자일 수 있다.In one embodiment, the kind of the inert particles is not limited, but may be organic particles and / or inorganic particles, and in particular may be organic particles.

상기 유기 입자는, 예를 들어, 고분자 또는 실란계 화합물로 이루어질 수 있고, 상기 고분자의 예로는, PE, PP, PS, PVdF, PTFE, PET, PMMA, PANdlf 등을 들 수 있고, 상기 실란계 화합물의 예로는, HMDS(hexamethyldisilazane), TMSCL(trimethylchlorosilane), PDMS(polydimethylsiloxane), DDS(dimethyldichlorosilane) 등을 들 수 있다.Examples of the polymer include PE, PP, PS, PVdF, PTFE, PET, PMMA, and PANdlf. The silane-based compound may be, for example, For example, HMDS (hexamethyldisilazane), TMSCL (trimethylchlorosilane), PDMS (polydimethylsiloxane), and DDS (dimethyldichlorosilane).

상기 무기 입자는, 예를 들어, SiO2, Al2O3, MgO, TiO2, ZrO2, CaO, Y2O3 및 SrO로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 혼합물로 이루어질 수 있다.The inorganic particles are, for example, SiO 2, Al 2 O 3, MgO, TiO 2, ZrO 2, may be formed of one or a mixture of two or more selected from the group consisting of CaO, Y 2 O 3 and SrO.

상기 불활성 입자가 무기 입자인 경우, 일반적으로 무기 입자의 비중은 전극 슬러리 전체 비중에 비해 무거운 바, 상기에서 설명한 바와 같이, 불활성 입자는 내부에 공극을 포함하고 있는 다공성 입자임이 바람직하다. When the inert particles are inorganic particles, the specific gravity of the inorganic particles is generally greater than the specific gravity of the entire electrode slurry. As described above, the inert particles are preferably porous particles having voids therein.

또한, 하나의 구체적인 예에서, 상기 불활성 입자의 형상은 소정의 부피를 갖는 범위 내에서 한정되지 아니하고, 예를 들어, 구형, 타원형, 또는 다면체 형상일 수 있으며, 그 크기는, 입자의 형상 등과 입자의 도포, 또는 산포의 용이성 등을 고려하면, 상세하게는 5 마이크로미터 내지 1000 마이크로미터일 수 있다.Further, in one specific example, the shape of the inert particles is not limited within a predetermined volume, and may be, for example, spherical, elliptical, or polyhedral shape, In consideration of the ease of dispersion or application of the particles, it may be 5 to 1000 micrometers in detail.

그 밖에, 상기 불활성 입자와 함께 전극 합제에 포함되는 전극 활물질 및 바인더의 종류는 당업계에 공지되어 있는 바, 본 명세서에서는 이를 생략하지만, 공지된 모든 물질들이 본 발명의 범주에 포함됨은 물론이다.In addition, the kinds of the electrode active material and the binder included in the electrode mixture together with the inert particles are well known in the art, and it is needless to say that all the known materials are included in the scope of the present invention although they are omitted in this specification.

한편, 다양한 디자인의 디바이스 내에 쉽게 장착될 수 있는 유연한 특성을 갖고, 최외각 전극에 형성된 울퉁불퉁한 굴곡을 셀 케이스의 표면에까지 반영시키기 위해서, 상기 셀 케이스는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 파우치형 케이스일 수 있다.On the other hand, in order to reflect the uneven bending formed on the outermost electrode to the surface of the cell case, the cell case has a flexible property that can be easily mounted in devices of various designs, and the cell case has a laminate sheet pouch Type case.

이때, 상기 라미네이트 시트는, 알루미늄 라미네이트 시트일 수 있고, 상세하게는 금속 차단층의 일면(외면)에 내구성이 우수한 수지 외곽층이 부가되어 있고, 타면(내면)에 열용융성의 수지 실란트층이 부가되어 있는 구조로 이루어질 수 있다. In this case, the laminate sheet may be an aluminum laminate sheet. Specifically, a resin outer layer having excellent durability is added to one surface (outer surface) of the metal barrier layer, and a thermally fusible resin sealant layer is provided on the other surface Or the like.

상기 수지 외곽층은 외부 환경으로부터 우수한 내성을 가져야 하므로, 소정 이상의 인장강도와 내후성을 가지는 것이 필요하다. 그러한 측면에서 수지 외곽층의 고분자 수지로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 연신 나일론 필름이 바람직하게 사용될 수 있다. Since the resin outer layer has excellent resistance from the external environment, it is necessary to have a tensile strength and weather resistance of a predetermined level or higher. In this respect, polyethylene terephthalate (PET) and stretched nylon film can be preferably used as the polymer resin of the resin outer layer.

상기 금속 차단층은 가스, 습기 등 이물질의 유입 내지 누출을 방지하는 기능 이외에 전지케이스의 강도를 향상시키는 기능을 발휘할 수 있도록, 상세하게는 알루미늄이 사용될 수 있다. The metal barrier layer may be made of aluminum so as to exhibit a function of improving the strength of the battery case, in addition to a function of preventing foreign matter such as gas or moisture from leaking or leaking.

상기 수지 실란트층의 고분자 수지로는 열융착성(열접착성)을 가지고, 전해액의 침입을 억제하기 위해 흡습성이 낮으며, 전해액에 의해 팽창하거나 침식되지 않는 폴리올레핀(polyolefin)계 수지가 바람직하게 사용될 수 있으며, 더욱 상세하게는 무연신 폴리프로필렌(CPP)이 사용될 수 있다.As the polymer resin of the resin sealant layer, a polyolefin resin having a low heat absorbing property (heat adhesion property) and low hygroscopicity in order to suppress penetration of an electrolyte solution and not being swollen or eroded by an electrolytic solution is preferably used And more particularly, lead-free polypropylene (CPP) may be used.

일반적으로 폴리프로필렌 등과 같은 폴리올레핀계 수지는 금속과의 접착력이 낮으므로, 상기 금속 차단층과의 접착력을 향상시키기 위한 방안으로서, 상세하게는 상기 금속층과 수지 실란트층 사이에 접착층을 추가로 포함하여 접착력 및 차단 특성을 향상시킬 수 있다. 상기 접착층의 소재로는, 예를 들어, 우레탄(urethane)계 물질, 아크릴(acryl)계 물질, 열가소성 일래스토머(elastomer)를 함유하는 조성물 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.In general, a polyolefin resin such as polypropylene has a low adhesive force with a metal. Therefore, as a method for improving the adhesion with the metal barrier layer, more specifically, an adhesive layer is additionally provided between the metal layer and the resin sealant layer, And blocking characteristics can be improved. Examples of the material of the adhesive layer include a urethane-based material, an acryl-based material, a composition containing a thermoplastic elastomer, and the like, but are not limited thereto.

또한, 전해액에 함침된 상태로 가변적인 셀 케이스에 내장되는 상기 전극조립체는 다수의 전극 탭들을 연결하여 양극과 음극을 구성하는 구조라면 특별히 한정되는 것은 아니하나, 최외각 전극을 별도의 구성으로 포함하는 구조임이 바람직하므로, 상세하게는 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형 전극조립체, 또는 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 바이셀(Bi-cell) 또는 풀셀(Full cell)들을 분리필름으로 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체, 또는 바이셀 또는 풀셀들을 분리막이 개재된 상태로 적층한 라미네이트/스택형 전극조립체일 수 있다.Further, the electrode assembly embedded in the cell case, which is embedded in the electrolyte solution in a state of being impregnated with the electrolyte, is not particularly limited as long as it has a structure in which a plurality of electrode tabs are connected to form an anode and a cathode. However, A stacked electrode assembly in which a plurality of positive electrodes and negative electrodes cut in a predetermined size unit are sequentially stacked with a separator interposed therebetween, or a stacked electrode assembly in which a predetermined unit of positive and negative electrodes are stacked with a separator interposed therebetween A stack / folding type electrode assembly having a structure in which a Bi-cell or a full cell stacked with a separator is wound with a separation film, or a laminate / stacked electrode assembly in which a bi- Assembly.

이때, 상기 바이셀은 같은 종류의 전극이 셀이 양측에 위치하는 스택형 구조로 이루어져 있으며, 예를 들어, 양극-분리막-음극-분리막-양극 또는 음극-분리막-양극-분리막-음극으로 이루어진 셀이다. 상기 풀셀은 다른 종류의 전극이 셀의 양측에 위치하는 스택형 구조로 이루어져 있으며, 예를 들어, 양극-분리막-음극으로 이루어진 셀이다.At this time, the bi-cell has a stacked structure in which the cells of the same kind are located on both sides, for example, a cell having a stacked structure of a cathode-separator-cathode- separator- anode or cathode- separator- anode- to be. The pull cells have a stacked structure in which different types of electrodes are located on both sides of the cell, and are, for example, cells made of a cathode-separator-cathode.

본 발명은 또한, 상기 전지셀을 제조하는 방법으로서, The present invention also provides a method of manufacturing the battery cell,

(a) 전극 집전체의 일면에는 불활성 입자들을 포함하는 전극 슬러리를 도포하고, 전극 집전체의 타면에는 불활성 입자들을 포함하지 않는 전극 슬러리를 도포한 후 건조하여 하나 또는 두 개의 최외각 전극들을 제조하는 과정;(a) an electrode slurry containing inert particles is coated on one surface of an electrode current collector, and an electrode slurry containing no inert particles is coated on the other surface of the electrode current collector, followed by drying to produce one or two outermost electrodes process;

(b) 전극 집전체의 양면에 불활성 입자들을 포함하지 않는 전극 슬러리를 도포 및 건조하여 중간 전극들을 제조하는 과정;(b) preparing an intermediate electrode by applying and drying an electrode slurry containing no inert particles on both sides of an electrode current collector;

(c) 상기 최외각 전극들 단독, 또는 상기 최외각 전극들과 중간 전극들을 함께 사용하여, 상기 불활성 입자를 포함하는 전극 합제가 셀 케이스의 내면과 대면하도록 최외각 전극들을 전극조립체의 최상단 및/또는 최하단에 위치시켜 전극조립체를 구성하는 과정; 및(c) using the outermost electrodes alone or in combination with the outermost electrodes and the intermediate electrodes so that the outermost electrodes are positioned at the top and / or bottom of the electrode assembly so that the electrode mixture containing the inert particles faces the inner surface of the cell case. Or at the lowest position to form an electrode assembly; And

(d) 상기 전극조립체를 가변적인 셀 케이스의 수납부에 장착한 후 셀 케이스를 가압하여 전극조립체에 밀착시키는 과정;(d) attaching the electrode assembly to the accommodating portion of the variable cell case, and then pressing the cell case into close contact with the electrode assembly;

을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀의 제조방법을 제공한다.The method of manufacturing a battery cell according to the present invention includes the steps of:

상기와 같이, 상기 전극조립체는 최외각 전극들 단독으로 이루어질 수도 있고, 최외각 전극들 및 중간 전극들로 이루어질 수도 있으나, 상세하게는 최외각 전극들 및 중간 전극들을 함께 사용하여 구성될 수 있다.As described above, the electrode assembly may be composed of the outermost electrodes alone or the outermost electrodes and the intermediate electrodes, but more specifically, the outermost electrodes and the intermediate electrodes may be used together.

이상에서 볼 수 있듯이, 본 발명에 따른 불활성 입자를 포함하는 전극 합제는 셀 케이스의 내면과 대면하는 최외각 전극에 형성되므로, 가변적인 셀 케이스의 수납부에 전극조립체를 장착한 후, 셀 케이스를 가압하여 전극조립체에 밀착시키면 상기 굴곡 형상이 가변적인 셀 케이스에 그대로 드러나게 되는 바, 전극 면적 대비 셀 케이스의 표면적이 더 크게 되어 다양한 디자인의 디바이스에 대응하여 전지의 형상을 변형하는 경우에도 셀 케이스 상에 의도하지 않은 주름 발생을 최소화할 수 있는 것이다.As described above, since the electrode assembly including the inert particles according to the present invention is formed on the outermost electrode facing the inner surface of the cell case, after the electrode assembly is mounted on the accommodating portion of the variable cell case, The bending shape is exposed to the variable cell case as it is, and the surface area of the cell case is larger than that of the electrode area, so that even when the shape of the cell is deformed corresponding to devices of various designs, The occurrence of unintended wrinkles can be minimized.

본 발명은 또한, 상기 전지셀을 둘 이상 포함하는 전지모듈을 제공하고, 상기 전지모듈을 포함하는 전지팩을 제공한다.The present invention also provides a battery module including at least two battery cells, and a battery pack including the battery module.

본 발명은 또한, 상기 전지팩을 전원으로 포함하고 있는 디바이스를 제공하는 바, 상기 디바이스는 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 태플릿 PC, 스마트 패드, 넷북, LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장장치 등으로부터 선택되는 것일 수 있다.The present invention also provides a device including the battery pack as a power source, wherein the device is used in a mobile phone, a portable computer, a smart phone, a tablet PC, a smart pad, a netbook, a LEV (Light Electronic Vehicle) A hybrid electric vehicle, a plug-in hybrid electric vehicle, and a power storage device.

이들 디바이스의 구조 및 그것의 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.The structure of these devices and their fabrication methods are well known in the art, and a detailed description thereof will be omitted herein.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지셀은, 셀이 장착되는 디바이스의 형상에 따라 유연하게 변형될 수 있는 전지셀로서, 불활성 입자를 포함하는 전극 합제가 전극 집전체 상에 도포되어 있는 전극을 셀 케이스의 내면과 대면하는 전극조립체의 최상단 및/또는 최하단에 포함함으로써, 다양한 디자인의 디바이스에 대응하여 전지의 형상을 변형하는 경우에도 셀 케이스에 의도하지 않은 주름의 발생을 최소화할 수 있고, 따라서, 셀 케이스의 손상으로 인해 나타나는 금속층의 노출로 인한 절연 파괴 또는 전해액 누출 현상을 효과적으로 방지하여 전지의 안전성을 확보할 수 있다.INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, the battery cell according to the present invention is a battery cell that can be flexibly deformed in accordance with the shape of a device to which the cell is mounted, in which an electrode mixture containing inert particles is coated on an electrode current collector Is included at the uppermost and / or lowermost end of the electrode assembly facing the inner surface of the cell case, even when the shape of the battery is modified corresponding to various designs of devices, the occurrence of unintended wrinkles in the cell case can be minimized, Therefore, the insulation breakdown due to the exposure of the metal layer, which is caused by the damage of the cell case, or the electrolytic solution leakage phenomenon can be effectively prevented and the safety of the battery can be secured.

도 1 및 도 2는 종래의 대표적인 파우치형 이차전지의 분해 사시도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 평면도이다;
도 4는 도 3에 따른 전지셀의 내부 구조를 나타낸 전지셀의 측면 모식도이다;1 and 2 are exploded perspective views of a conventional pouch type secondary battery of the related art;
3 is a plan view of a battery cell according to one embodiment of the present invention;
4 is a side schematic view of the battery cell showing the internal structure of the battery cell according to FIG. 3;

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited by the scope of the present invention.

도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀(100)의 평면도가 도시되어 있고, 도 4에는 도 3의 전지셀(100)의 내부 구조를 나타내기 위한 전지셀(100)의 측면도가 모식적으로 도시되어 있다.3 is a plan view of a battery cell 100 according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a side view of a battery cell 100 for illustrating the internal structure of the battery cell 100 of FIG. 3 Are schematically shown.

이들 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 전지셀(100)은, 양극(111), 음극(112) 및 양극(111)과 음극(112) 사이에 개재되어 있는 분리막(113)으로 이루어져 있는 전극조립체(110)가 전해액에 함침된 상태로 파우치형 케이스(120)에 내장되어 있는 구조로 이루어져 있고, 전극의 적층방향을 기준으로 전극조립체(110)의 최상단 및 최하단의 전극에는, 파우치형 케이스(120)의 내면과 대면하는 전극 합제(130)에 불활성 입자들(131)이 포함되어 있다. Referring to these drawings, a battery cell 100 according to the present invention includes an electrode assembly 111 composed of an anode 111, a cathode 112, and a separator 113 interposed between the anode 111 and the cathode 112. [ The electrode assembly 110 has a structure in which the electrode assembly 110 is embedded in the pouch-shaped case 120 in a state of being impregnated with the electrolytic solution. The uppermost and lowermost electrodes of the electrode assembly 110, The inert particles 131 are included in the electrode mixture 130 facing the inner surface of the electrode assembly 130.

이때, 불활성 입자들(131)의 대부분은, 도 4에서와 같이, 전극 합제(130)의 표면에 분포하고 있어, 불활성 입자들(131)을 포함하는 전극 합제(130)를 셀 케이스의 내면하도록 구성한 전극조립체(110)를 파우치형 케이스(120)에 장착한 후, 파우치형 케이스(120)를 가압하여 전극조립체(110)에 밀착시키면, 도 3에서와 같이 파우치형 케이스(120)에 굴곡(150)이 그대로 드러나게 된다.At this time, most of the inert particles 131 are distributed on the surface of the electrode mixture 130 as shown in FIG. 4, so that the electrode mixture 130 containing the inert particles 131 is inwardly When the electrode assembly 110 is attached to the pouch case 120 and the pouch case 120 is pressed against the electrode assembly 110 as shown in FIG. 3, the pouch case 120 is bent 150) will be revealed.

따라서, 본 발명에 따른 전지셀은, 불활성 입자들에 의해 최상단 및 최하단 전극의 외면에 울퉁불퉁한 굴곡을 갖고, 상기 굴곡 형상이 가변적인 셀 케이스에 그대로 드러나게 됨으로써, 전극 면적 대비 셀 케이스의 표면적을 더 크게 하여, 다양한 디자인의 디바이스에 대응하여 전지의 형상을 변형하는 경우에도, 기형성되어 있는 굴곡에만 영향을 가게 하는 바, 셀 케이스 상에 의도하지 않은 주름 발생을 최소화할 수 있고, 결과적으로, 셀케이스의 손상으로 인해 나타나는 금속층의 노출로 인한 절연 파괴 또는 전해액 누출 현상을 효과적으로 방지하여 전지의 안전성을 확보할 수 있다.
Therefore, the battery cell according to the present invention has uneven bends on the outer surfaces of the uppermost and lowermost electrodes due to the inert particles, and the bent shape is exposed in the variable cell case as it is, Even when the shape of the battery is modified in correspondence with devices of various designs, it is possible to minimize the occurrence of unintentional wrinkles on the cell case, and as a result, It is possible to effectively prevent the insulation breakdown or electrolyte leakage due to the exposure of the metal layer due to the damage of the case, thereby securing the safety of the battery.

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims.

Claims (21)

전극조립체가 전해액에 함침된 상태로 가변적인 셀 케이스에 내장된 구조로 이루어져 있고 장착되는 디바이스의 형상에 따라 유연하게 변형될 수 있는 전지셀로서,
전극의 적층 방향을 기준으로 전극조립체의 최상단, 최하단, 또는 최상단 및 최하단의 전극은, 셀 케이스의 내면과 대면하는 전극 집전체 상에 불활성 입자들을 포함하는 전극 합제가 도포되어 있고, 상기 불활성 입자들의 10% 내지 100%가 전극 합제의 표면에 분포하여 수직 단면상으로 전극 합제의 표면에 굴곡이 형성되어 있고, 상기 셀 케이스는 전극조립체에 밀착되어 전극조립체의 최상단, 최하단, 또는 최상단 및 최하단에 위치하는 전극의 전극 합제에 포함된 불활성 입자들에 의해 굴곡 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 전지셀.A battery cell having a structure in which an electrode assembly is embedded in a variable cell case in a state of being impregnated with an electrolyte and capable of being flexibly deformed according to the shape of a mounted device,
The uppermost, lowermost, or uppermost and lowermost electrodes of the electrode assembly are coated with an electrode mixture containing inert particles on the electrode current collector facing the inner surface of the cell case with respect to the stacking direction of the electrodes, 10% to 100% of the electrode assembly is distributed on the surface of the electrode mixture to form a curved surface on the surface of the electrode assembly in a vertical cross section. The cell case is in close contact with the electrode assembly and is located at the uppermost, lowermost, Wherein the battery cell has a bent shape due to the inert particles included in the electrode mixture of the electrode. 제 1 항에 있어서, 상기 불활성 입자들을 포함하는 전극 합제는 전극조립체의 최상단 및 최하단에 위치하는 전극의 전극 집전체 상에 도포되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.The battery cell according to claim 1, wherein the electrode mixture containing the inert particles is applied on the electrode collector of the electrode located at the uppermost and lowermost ends of the electrode assembly. 제 1 항에 있어서, 상기 최상단 또는 최하단의 전극은, 전극 활물질, 바인더, 및 불활성 입자를 포함하는 전극 슬러리를 셀 케이스의 내면과 대면하는 전극 집전체 상에 도포한 후 건조하여 제조되는 것을 특징으로 하는 전지셀.The method according to claim 1, wherein the uppermost or lowermost electrode is formed by coating an electrode slurry containing an electrode active material, a binder and inert particles on an electrode current collector facing the inner surface of the cell case, . 제 3 항에 있어서, 상기 전극 슬러리의 점도는 500 cps 내지 40000 cps인 것을 특징으로 하는 전지셀.The battery cell according to claim 3, wherein the viscosity of the electrode slurry is 500 cps to 40000 cps. 제 3 항에 있어서, 상기 불활성 입자의 비중은 전극 슬러리 전체 비중의 30% 내지 95%인 것을 특징으로 하는 전지셀.The battery cell according to claim 3, wherein the specific gravity of the inert particles is 30% to 95% of the specific gravity of the electrode slurry. 제 1 항에 있어서, 상기 불활성 입자는 내부에 공극을 포함하고 있는 다공성 입자인 것을 특징으로 하는 전지셀.The battery cell according to claim 1, wherein the inert particles are porous particles having voids therein. 제 1 항에 있어서, 상기 불활성 입자들의 50% 내지 90%가 전극 합제의 표면에 분포하여 수직 단면상으로 전극 합제의 표면에 굴곡을 형성하는 것을 특징으로 하는 전지셀.The battery cell according to claim 1, wherein 50% to 90% of the inert particles are distributed on the surface of the electrode mixture to form a curvature on the surface of the electrode mixture in a vertical section. 제 1 항에 있어서, 상기 불활성 입자는 유기 입자, 무기 입자, 또는 유기 입자 및 무기 입자인 것을 특징으로 하는 전지셀.The battery cell according to claim 1, wherein the inert particles are organic particles, inorganic particles, or organic particles and inorganic particles. 제 8 항에 있어서, 상기 불활성 입자는 유기 입자인 것을 특징으로 하는 전지셀.The battery cell according to claim 8, wherein the inert particles are organic particles. 제 8 항에 있어서, 상기 유기 입자는 고분자 수지 또는 실란계 화합물로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀.The battery cell according to claim 8, wherein the organic particles are made of a polymer resin or a silane compound. 제 8 항에 있어서, 상기 무기 입자는 SiO2, Al2O3, MgO, TiO2, ZrO2, CaO, Y2O3 및 SrO로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 전지셀.The method of claim 8, wherein the inorganic particles are SiO 2, Al 2 O 3, MgO, TiO 2, ZrO 2, CaO, Y 2 O 3 and wherein one or a mixture of two or more selected from the group consisting of SrO Battery cell. 제 1 항에 있어서, 상기 불활성 입자들의 크기는 5 마이크로미터 내지 1000 마이크로미터인 것을 특징으로 하는 전지셀.The battery cell of claim 1, wherein the size of the inert particles is 5 micrometers to 1000 micrometers. 제 1 항에 있어서, 상기 불활성 입자는 구형, 타원형, 또는 다면체 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀.The battery cell according to claim 1, wherein the inert particles have a spherical shape, an elliptical shape, or a polyhedral shape. 제 1 항에 있어서, 상기 셀 케이스는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 파우치형 케이스인 것을 특징으로 하는 전지셀.The battery cell according to claim 1, wherein the cell case is a pouch-shaped case of a laminate sheet including a resin layer and a metal layer. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 전극조립체는 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형 전극조립체, 또는 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 바이셀(Bi-cell) 또는 풀셀(Full cell)들을 분리필름으로 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체, 또는 바이셀 또는 풀셀들을 분리막이 개재된 상태로 적층한 라미네이트/스택형 전극조립체인 것을 특징으로 하는 전지셀.The stacked electrode assembly according to claim 1, wherein the electrode assembly comprises a stacked electrode assembly in which a plurality of positive electrodes and negative electrodes cut in a predetermined size unit are sequentially stacked with a separator interposed therebetween, A stack / folding type electrode assembly in which a Bi-cell or a full cell stacked in a state of a separator is stacked, or a laminate / stacked type electrode assembly in which a bi-cell or pull- Wherein the electrode assembly is an electrode assembly. 제 1 항에 따른 전지셀을 제조하는 방법으로서,
(a) 전극 집전체의 일면에는 불활성 입자들을 포함하는 전극 슬러리를 도포하고, 전극 집전체의 타면에는 불활성 입자들을 포함하지 않는 전극 슬러리를 도포한 후 건조하여 하나 또는 두 개의 최외각 전극들을 제조하는 과정;
(b) 전극 집전체의 양면에 불활성 입자들을 포함하지 않는 전극 슬러리를 도포 및 건조하여 중간 전극들을 제조하는 과정;
(c) 상기 최외각 전극들 단독, 또는 상기 최외각 전극들과 중간 전극들을 함께 사용하여, 상기 불활성 입자를 포함하는 전극 합제가 셀 케이스의 내면과 대면하도록 최외각 전극들을 전극조립체의 최상단, 최하단, 또는 최상단 및 최하단에 위치시켜 전극조립체를 구성하는 과정; 및
(d) 상기 전극조립체를 가변적인 셀 케이스의 수납부에 장착한 후 셀 케이스를 가압하여 전극조립체에 밀착시키는 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀의 제조방법.A method of manufacturing a battery cell according to claim 1,
(a) an electrode slurry containing inert particles is coated on one surface of an electrode current collector, and an electrode slurry containing no inert particles is coated on the other surface of the electrode current collector, followed by drying to produce one or two outermost electrodes process;
(b) preparing an intermediate electrode by applying and drying an electrode slurry containing no inert particles on both sides of an electrode current collector;
(c) using the outermost electrodes alone, or the outermost electrodes and the intermediate electrodes together, so that the outermost electrodes face the inner surface of the cell case so that the electrode mixture containing the inert particles faces the inner surface of the cell case, , Or the uppermost and lowermost ends of the electrode assembly; And
(d) attaching the electrode assembly to the accommodating portion of the variable cell case, and then pressing the cell case into close contact with the electrode assembly;
Wherein the step of forming the battery cell comprises the steps of: 제 17 항에 있어서, 상기 전극조립체는 최외각 전극들 및 중간 전극들을 함께 사용하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전지셀의 제조방법.18. The method of claim 17, wherein the electrode assembly is formed by using outermost electrodes and intermediate electrodes together. 제 1 항에 따른 전지셀을 둘 이상 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.A battery pack comprising at least two battery cells according to claim 1. 제 19 항에 따른 전지팩을 전원으로 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 디바이스.A device as claimed in claim 19 comprising a battery pack as a power source. 제 20 항에 있어서, 상기 디바이스는 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 태플릿 PC, 스마트 패드, 넷북, LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장장치로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 디바이스.21. The method of claim 20, wherein the device is selected from the group consisting of a mobile phone, a portable computer, a smart phone, a tablet PC, a smart pad, a netbook, a LEV (Light Electronic Vehicle), an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, ≪ / RTI > device.
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