KR101688569B1 - Battery Cell Having Step-formed Structure and Method for Checking Insulation Resistance Defects Thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 개선된 구조의 젤리-롤형 전극조립체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 구조의 전극조립체가 전지케이스에 내장되어 있는 전지셀로서, 상기 전극조립체는 평면 크기가 서로 다른 둘 이상의 전극들 또는 유닛셀들이 평면을 기준으로 높이 방향으로 적층되어 있는 구조로 이루어져 있고; 상기 전지케이스는 금속층과 수지층의 라미네이트 시트로 이루어진 상부 케이스와 하부 케이스를 포함하고 있고, 상기 상부 케이스 및 하부 케이스 중의 적어도 하나는 전극조립체의 장착을 위한 수납부에 전극조립체의 외면 형상에 대응하는 계단 형상의 단차가 형성되어 있으며; 상기 전지케이스는 전극조립체가 내장된 상태에서 전기절연성의 열수축 필름으로 감싸여 있는 것을 특징으로 하는 전지셀, 및 상기 전지셀의 절연저항 불량 확인 방법을 제공한다.The present invention relates to a jelly-roll type electrode assembly having an improved structure, and more particularly, to a battery cell in which an electrode assembly having a separator interposed between an anode and a cathode is embedded in a battery case, Two or more electrodes or unit cells having different planar sizes are stacked in a height direction with respect to a plane; Wherein at least one of the upper case and the lower case includes at least one of an upper case and a lower case formed of a laminate sheet of a metal layer and a resin layer, A stepped step is formed; Wherein the battery case is wrapped with an electrically insulating heat shrinkable film in a state in which the electrode assembly is embedded, and a method for checking the insulation resistance failure of the battery cell.
Description
본 발명은 단차가 형성되어 있는 전지셀 및 절연저항 불량 확인 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a battery cell having a stepped portion and a method for checking an insulation resistance failure.
이차전지의 전지케이스에 내장되는 전극조립체는 양극, 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 개재된 분리막 구조로 이루어져 충방전이 가능한 발전소자로서, 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 젤리-롤형과, 소정 크기의 다수의 양극과 음극을 분리막에 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형으로 분류된다.An electrode assembly embedded in a battery case of a secondary battery includes a positive electrode, a negative electrode, and a separation membrane structure interposed between the positive electrode and the negative electrode, and is a power generation element capable of charging and discharging. And a stacked type in which a plurality of positive electrodes and negative electrodes of a predetermined size are sequentially stacked with a separator interposed therebetween.
이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 상기 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다.The secondary battery is classified into a cylindrical battery and a prismatic battery in which the electrode assembly is embedded in a cylindrical or rectangular metal can according to the shape of the battery case and the pouch type battery in which the electrode assembly is housed in a pouch case of an aluminum laminate sheet do.
라미네이트 시트 구조의 전지케이스에 대해 보다 구체적으로 살펴보면, 밀봉을 위한 내부 실란트층, 물질의 침투를 방지하는 금속층, 및 케이스의 최외곽을 이루는 외부 수지층으로 구성되어 있다. 이중, 내부 실란트층은 전극조립체를 내장한 상태에서 인가된 열과 압력에 의해 상호 열융착되어 밀봉성을 제공하는 역할을 하며, 주로 CPP(무연신 폴리프로필렌 필름)로 이루어져 있다. 금속층은 공기, 습기 등이 전지의 내부로 유입되는 것을 방지하는 역할을 하며, 주로 알루미늄(Al)이 사용되고 있다. 또한, 외부 수지층은 외부로부터 전지를 보호하는 역할을 하므로 두께 대비 우수한 인장강도와 내후성 등이 요구되며, ONy(연신 나일론 필름)이 많이 사용되고 있다.More specifically, the battery case of the laminate sheet structure is composed of an inner sealant layer for sealing, a metal layer for preventing the penetration of the material, and an outer resin layer forming the outermost periphery of the case. The inner sealant layer serves to provide sealing property by mutually heat-sealing by heat and pressure applied while the electrode assembly is embedded, and is mainly composed of CPP (unleaded polypropylene film). The metal layer serves to prevent air, moisture, etc. from flowing into the battery, and mainly aluminum (Al) is used. In addition, since the outer resin layer protects the battery from the outside, excellent tensile strength and weather resistance are required compared to the thickness, and ONy (stretched nylon film) is widely used.
이와 같이, 전지케이스 또는 전자부품 케이스용으로 사용되는 라미네이트 시트는 주로 알루미늄(Al)을 금속층으로 사용하고 있다. 알루미늄은 가스 등에 대한 차단 특성과 박막 형태의 가공을 가능하게 하는 연성을 가지며 가격이 저렴하므로 금속층의 소재로 선호되고 있다. 또한, 전지케이스는 전극조립체를 절연 상태로 밀봉함으로써 안정적인 작동을 보장하는 역할을 하므로, 전지케이스의 라미네이트 시트 중에서 금속층은 전기적으로 절연상태로 유지되는 것이 필요하다.As described above, the laminate sheet used for the battery case or the electronic component case mainly uses aluminum (Al) as the metal layer. Aluminum is preferred as a metal layer material because it has a barrier property against gases and ductility that enables processing in the form of a thin film and is inexpensive. In addition, since the battery case serves to ensure stable operation by sealing the electrode assembly in an insulated state, it is necessary that the metal layer in the laminate sheet of the battery case is maintained in an electrically insulated state.
그러나, 전지의 조립 과정 또는 사용 과정에서 예기치 못하게 라미네이트 시트의 금속층이 전극 리드와 전기적 접속 상태에 놓이는 경우가 발생한다. 금속층으로서 알루미늄은 주로 니켈 소재로 이루어져 있는 전극 리드와의 사이에 기전력 차이가 크기 때문에, 상기와 같은 전기적 접속 상태에서 이차전지의 충방전이 행해지면, 알루미늄의 부식 현상이 진행된다. 즉, 다양한 원인에 의해 금속층이 전극 리드와 접촉하게 되면 절연저항이 낮아지게 되고, 이러한 상태에서는 금속층의 부식이 커지고, 누전이 발생하는 등의 문제가 야기되며, 그로 인해 전지의 수명이 급속히 짧아지고 전지의 안전성 역시 크게 위협하는 단점이 있다.However, there is a case where the metal layer of the laminate sheet is placed in an electrically connected state with the electrode lead unexpectedly during the process of assembling or using the battery. As a metal layer, aluminum has a large difference in electromotive force from an electrode lead mainly composed of a nickel material. Therefore, when the secondary battery is charged and discharged in such an electrically connected state, corrosion of aluminum proceeds. That is, when the metal layer comes in contact with the electrode lead due to various causes, the insulation resistance is lowered. In such a state, corrosion of the metal layer becomes large and short-circuiting occurs. As a result, the life of the battery is rapidly shortened The safety of the battery is also seriously threatened.
따라서, 전지케이스의 금속층이 전극 리드와 전기적으로 절연상태를 유지할 수 있는 기술이 요구된다. Therefore, there is a demand for a technique that can keep the metal layer of the battery case electrically insulated from the electrode lead.
또한, 절연상태를 검사하기 위하여, 이차전지의 절연저항을 측정하는 기술이 필요하다. 예를 들어, 라미네이트 시트의 단부의 금속층과 전극 리드 사이의 전압과, 양극 리드와 음극 리드 사이의 전압을 비교하는 절연 검사 방법이 공지되어 있다.Further, in order to inspect the insulation state, a technique of measuring the insulation resistance of the secondary battery is required. For example, there is known an insulation inspection method for comparing the voltage between the metal layer at the end of the laminate sheet and the electrode lead, and the voltage between the positive electrode lead and the negative electrode lead.
그러나, 이러한 절연 검사 방법은 검사 장치로 검사하기 이전에는 정상적으로 절연되었는지 여부를 판단하기 어려우며, 고가의 검사 장치를 사용하여 검사하므로 제조 비용이 상승하고, 전지셀의 제조 과정이 매우 번잡해지며, 상당한 시간이 소요되어 전지셀의 제조 비용의 상승을 초래한다.However, it is difficult to judge whether or not the insulated inspections are normally insulated before inspecting with the inspecting apparatus. Since the inspections are performed using an expensive inspecting apparatus, the manufacturing cost is increased, the manufacturing process of the battery cells becomes very troublesome, So that the manufacturing cost of the battery cell is increased.
따라서, 제조 과정이 단순하고 제조 시간이 단축과 제조 공정성을 향상시킬 수 있는 용이하고 안전한 절연저항 불량 확인할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a high need for a technique for simplifying the manufacturing process, shortening the manufacturing time, and easily and safely inspecting the insulation resistance defects that can improve the manufacturing processability.
한편, 최근에는 슬림한 타입 또는 다양한 디자인 트랜드로 인하여 사공간을 최소화하는 새로운 형태의 전지셀이 요구되고 있는 실정이다. 전지셀이 적용되는 디바이스의 디자인을 고려하여 신규한 구조로 만들기 위해서는 전지셀의 용량을 줄이거나 더 큰 크기로 디바이스의 디자인을 변경해야 하고, 전극조립체의 형상에 따라 전지케이스를 제작하여야 하는 문제점이 존재한다.In recent years, there has been a demand for a new type of battery cell that minimizes dead space due to a slim type or various design trends. It is necessary to reduce the capacity of the battery cell or to change the design of the device to a larger size in order to construct a new structure in consideration of the design of the device to which the battery cell is applied and there is a problem that the battery case must be manufactured according to the shape of the electrode assembly exist.
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.
구체적으로, 본 발명의 목적은 전지케이스의 금속층이 전극 리드와 전기적으로 절연상태를 유지할 수 있는 구조의 전지셀을 제공하는 것이다.Specifically, it is an object of the present invention to provide a battery cell having a structure in which a metal layer of a battery case can maintain an electrically insulated state from an electrode lead.
본 발명의 또 다른 목적은 전지셀의 절연저항의 불량 여부를 용이하면서도 정확하게 판단할 수 있는 절연저항의 불량 확인 방법을 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a method of confirming a failure of an insulation resistance that can easily and accurately determine whether or not a insulation resistance of a battery cell is defective.
본 발명의 기타 목적은 사공간을 최소화한 고용량의 전지셀 구조를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a high capacity battery cell structure that minimizes dead space.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지셀은, 양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 구조의 전극조립체가 전지케이스에 내장되어 있는 전지셀로서,According to an aspect of the present invention, there is provided a battery cell in which an electrode assembly having a separator interposed between an anode and a cathode is embedded in a battery case,
상기 전극조립체는 평면 크기가 서로 다른 둘 이상의 전극들 또는 유닛셀들이 평면을 기준으로 높이 방향으로 적층되어 있는 구조로 이루어져 있고;Wherein the electrode assembly has a structure in which two or more electrodes or unit cells having different planar sizes are stacked in a height direction with respect to a plane;
상기 전지케이스는 금속층과 수지층의 라미네이트 시트로 이루어진 상부 케이스와 하부 케이스를 포함하고 있고, 상기 상부 케이스 및 하부 케이스 중의 적어도 하나는 전극조립체의 장착을 위한 수납부에 전극조립체의 외면 형상에 대응하는 계단 형상의 단차가 형성되어 있으며;Wherein at least one of the upper case and the lower case includes at least one of an upper case and a lower case formed of a laminate sheet of a metal layer and a resin layer, A stepped step is formed;
상기 전지케이스는 전극조립체가 내장된 상태에서 전기절연성의 열수축 필름으로 감싸여 있는 구조로 구성으로 되어 있다.The battery case has a structure in which the electrode assembly is enclosed in an electrically insulating heat shrinkable film.
즉, 본 발명에 따른 전지셀은, 상기와 같은 구조로 인해, 전지셀이 장착되는 디바이스 내부의 공간 활용도를 높여 고용량을 가지면서, 전지케이스인 라미네이트 시트의 단부에 대한 절연상태, 즉, 우수한 절연저항을 제공한다. 또한, 열수축 필름의 장착 형태로 절연상태의 불량 여부를 용이하게 확인할 수 있다.That is, due to the above-described structure, the battery cell according to the present invention has a high capacity by increasing the space utilization inside the device in which the battery cell is mounted, and at the same time, Resistance. In addition, whether or not the insulation state is defective can be easily confirmed by the mounting form of the heat shrinkable film.
상기 평면 크기가 서로 다른 둘 이상의 유닛셀들은 유닛셀의 두께, 너비 및 폭 중의 적어도 하나가 다른 것일 수 있다. 구체적으로, 적층된 유닛셀들 중 두 개의 유닛셀을 비교할 때, 너비와 폭이 동일한 조건에서, 상대적으로 작은 전극 또는 유닛셀의 두께는 상대적으로 큰 전극 또는 유닛셀의 두께의 20% 내지 95%의 범위, 바람직하게는 30 내지 90%의 범위일 수 있다.The two or more unit cells having different plane sizes may be different from each other in at least one of the thickness, the width, and the width of the unit cell. Specifically, when comparing two unit cells among the stacked unit cells, the thickness of the relatively small electrode or unit cell is 20% to 95% of the thickness of the relatively large electrode or unit cell, , Preferably in the range of 30 to 90%.
상기 유닛셀은, 1개 이상의 양극과 1개 이상의 음극이 분리막이 개재된 상태로 적층된 구조에서 양면에 위치한 전극의 종류가 동일한 바이셀, 또는 양면에 위치한 전극의 종류가 다른 풀셀일 수 있다. The unit cell may be a bi-cell having the same type of electrodes located on both sides or a full cell having different types of electrodes located on both sides in a structure in which one or more positive electrodes and one or more negative electrodes are stacked with a separator interposed therebetween.
하나의 구체적인 예에서, 상기 유닛셀들은 양극과 음극의 전극 단자들이 동일한 위치에 배열되도록 적층되어 있는 구조일 수 있다. 그에 대한 일 예로서, 상기 유닛셀들은 그것을 이루는 전극들의 전극 탭들이 평면을 기준으로 높이 방향에서 가상의 동일 수직선 상에 모두 위치하도록 적층되어 있을 수 있다. 이러한 구조는, 상기 전극조립체를 내장하여 전지셀을 제조하는 과정에서, 각 전극 탭들을 하나의 전극 리드에 결합하여 전극 단자를 형성하는 공정을 용이하게 한다. In one specific example, the unit cells may have a structure in which electrode terminals of the positive electrode and the negative electrode are laminated so as to be arranged at the same position. As an example, the unit cells may be stacked such that the electrode taps of the electrodes forming the unit cells are all located on the same virtual vertical line in the height direction with respect to the plane. This structure facilitates the process of forming the electrode terminal by bonding each electrode tab to one electrode lead in the process of manufacturing the battery cell with the electrode assembly embedded therein.
유닛셀들의 적층 배열은 다양할 수 있는 바, 예를 들어, 유닛셀들은 전극조립체의 하부로부터 상부 방향으로 유닛셀의 크기가 작아지는 배열로 적층되어 있어 계단 형상의 단차가 형성되어 있는 구조일 수 있다.For example, the unit cells may be stacked in an array in which the size of the unit cells is reduced from the lower portion of the electrode assembly toward the upper portion, so that a stepped step is formed. have.
상기 전지케이스의 상부 케이스와 하부 케이스는 일 단위의 부재일 수도 있고, 각각 별도의 부재일 수도 있다. 전자의 경우, 상부 케이스의 일측 단부가 절곡되어 하부 케이스를 형성하는 구조일 수 있다.The upper case and the lower case of the battery case may be a unit or a separate member. In the former case, one end of the upper case may be bent to form the lower case.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전지케이스의 외주는 라미네이트 시트가 열융착된 전지셀의 밀봉을 위한 실링부를 포함할 수 있고, 실링부를 포함하는 일면 상에 양극단자 및 음극단자가 형성되어 있는 구조일 수 있다.In one specific example, the outer circumference of the battery case may include a sealing portion for sealing the battery cell in which the laminate sheet is thermally fused, and a structure in which a cathode terminal and a cathode terminal are formed on one surface including the sealing portion have.
이러한 구조에서, 전극단자의 위치를 기준으로 양측의 측면 실링부들은 전극조립체 수납부 방향으로 상향 절곡되어 있고, 열수축 필름은 상향 절곡된 측면 실링부들을 감싸고 있는 구조일 수 있다. 따라서, 라미네이트 시트의 금속층이 그것의 밀봉 단부에서 노출되어, 예를 들어, 외부의 도전성 부재에 의해 전극 단자와 전기적으로 접속되는 현상을 방지할 수 있다. 이러한 이유로, 열수축 필름은 상기 상향 절곡된 측면 실링부를 완전히 감싸는 것이 바람직하다.In this structure, the side sealing parts on both sides are bent upward toward the electrode assembly receiving part based on the position of the electrode terminal, and the heat shrinkable film may surround the upwardly bent side sealing parts. Therefore, it is possible to prevent the metal layer of the laminate sheet from being exposed at its sealing end, for example, a phenomenon of being electrically connected to the electrode terminal by an external conductive member. For this reason, it is preferable that the heat-shrinkable film completely surrounds the upwardly bent side sealing portion.
경우에 따라서는, 상기 열수축 필름이 전극단자가 위치하는 전지케이스의 상단면 외주와 하단면 외주를 덮고 있는 구조일 수도 있다. 구체적으로, 전지케이스의 상부에 위치하는 전극을 제외한 상단면의 외주와, 하단면의 외주를 덮고 있는 구조로 수축되는 구조일 수 있다. 이러한 구조는 열수축 필름으로서, 예를 들어, 열수축 튜브를 사용하여 구현할 수 있다. 따라서, 하나의 구체적인 예에서, 열수축 필름은 열수축 이전의 형상이 튜브형일 수 있는 바, 이러한 튜브형 부재는, 앞서 설명한 바와 같은 구조의 용이한 구현 이외에, 열수축시에 전지케이스의 단차부 형상에 대응하여 적절히 밀착 수축되는 효과도 있다.In some cases, the heat shrinkable film may cover the outer circumference of the upper end surface and the outer circumference of the lower end surface of the battery case in which the electrode terminals are located. Specifically, it may be a structure that shrinks to a structure covering the outer periphery of the upper end surface excluding the electrode located at the upper portion of the battery case and the outer periphery of the lower end surface. Such a structure can be realized as a heat-shrinkable film, for example, using a heat-shrinkable tube. Thus, in one specific example, the heat-shrinkable film can be tubular in shape prior to heat shrinking, and in addition to the easy implementation of the structure as described above, such tubular members can have a shape corresponding to the step shape of the battery case during heat shrinkage There is also an effect of tightly contracting properly.
바람직한 예에서, 상기 열수축 필름은 전지케이스 색상과 대비되는 색상을 가질 수 있다. 구체적인 예에서, 상기 열수축 필름은 흰색, 검은색 또는 유채색 색상을 가질 수 있는 바, 이러한 색상의 열수축 필름은 은색 또는 회색 등의 전지케이스에 대해 열수축 필름이 덮고 있는 부위의 확인을 용이하게 한다. 따라서, 앞서 설명한 바와 같은 구조에서, 열수축 필름이 절곡된 측면 실링부의 단부, 특히, 금속층의 단부를 적절히 감싸고 있지는 여부를 육안으로 용이하게 판단할 수 있다.In a preferred example, the heat-shrinkable film may have a color that is contrasted with the color of the battery case. In a specific example, the heat-shrinkable film may have a white, black, or chromatic color. The heat shrinkable film of such a color facilitates identification of the portion of the battery case such as silver or gray covered with the heat shrinkable film. Therefore, in the structure as described above, whether or not the end portion of the side sealing portion bent in the heat-shrinkable film, in particular, the end portion of the metal layer is properly wrapped can be visually judged easily.
상기 열수축 필름은, 예를 들어, 열수축 이전 크기에 비해 5% 내지 40% 크기로 수축될 수 있다. 이러한 크기는 필름의 표면적을 기준으로 설정될 수 있다. 열수축 필름의 수축되는 크기가 너무 작으면 전지케이스에 대한 밀착성이 떨어질 수 있고, 반대로 수축되는 크기가 너무 크면 파열될 수 있으므로, 바람직하지 않다.The heat-shrinkable film may be shrunk to, for example, 5% to 40% in size compared to the size before heat shrinkage. This size can be set based on the surface area of the film. If the shrinkable size of the heat shrinkable film is too small, the adhesion to the battery case may be deteriorated, and conversely, if the shrinkable size is too large, it may rupture, which is not preferable.
상기 열수축 필름은, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, PET(polyethylene terephthalate) 및 PVC로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 소재로 이루어질 수 있지만, 이들 만으로 한정되는 것은 아니다.The heat shrinkable film may be made of one or more materials selected from the group consisting of, for example, polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate (PET) and PVC, but is not limited thereto.
본 발명은 또한, 상기 전지셀을 기반으로, 절연저항 불량 여부를 확인하는 방법을 제공한다.The present invention also provides a method for determining whether an insulation resistance is defective based on the battery cell.
하나의 구체적인 예에서, 전지케이스의 라미네이트 시트의 밀봉 단부가 열수축 필름의 외부로 노출되었는지 여부를 육안으로 확인하여, 노출된 경우를 불량으로 판정하고, 노출되지 않은 경우를 정상으로 판정할 수 있다.In one specific example, whether or not the sealing end of the laminate sheet of the battery case is exposed to the outside of the heat-shrinkable film can be visually checked, and the case of being exposed can be judged to be defective and the case not exposed can be judged to be normal.
경우에 따라서는, 상기 전지케이스의 라미네이트 시트의 밀봉 단부가 외부로 노출된 경우에, 밀봉 단부와 전지셀의 음극 단자 사이의 전압을 추가로 측정하여, 통전이 확인되면 불량으로 판정하는 과정을 더 포함할 수도 있다.In some cases, when the sealing end of the laminate sheet of the battery case is exposed to the outside, the voltage between the sealing end and the negative electrode terminal of the battery cell is further measured, and if the energization is confirmed, .
본 발명은 또한 상기 전지셀을 포함하는 디바이스를 제공한다.The present invention also provides a device comprising the battery cell.
상기 디바이스는 노트북, 휴대폰, PDP, PMP, MP3 플레이어, DSC(Digital Still Camera), DVR, 스마트 폰, GPS 시스템, 및 캠코더, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그인 하이브리드 전기자동차, 또는 전력저장 장치로 이루어진 군에서 선택될 수 있지만, 이들 만으로 한정되지 않음은 물론이다.The device may be a notebook, a mobile phone, a PDP, a PMP, an MP3 player, a DSC (Digital Still Camera), a DVR, a smart phone, a GPS system and a camcorder, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, But the present invention is not limited to these.
이러한 디바이스의 구조 및 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.The structure and manufacturing method of such a device are well known in the art, so a detailed description thereof will be omitted herein.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지셀은, 전지셀이 장착되는 디바이스 내부의 공간 활용도를 높여 고용량을 가지면서, 전지케이스인 라미네이트 시트의 단부에 대한 절연상태를 제공하며, 열수축 필름의 장착 형태로 절연상태의 불량 여부를 용이하게 확인할 수 있는 효과가 있다.INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, the battery cell according to the present invention increases the space utilization inside the device in which the battery cell is mounted, provides a high capacity and provides an insulation state to the end portion of the laminate sheet as the battery case, It is possible to easily confirm whether the insulation state is defective or not.
도 1은 종래의 전지셀에 대한 모식도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀을 튜브형 열수축 필름에 삽입한 사시도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀에 대한 단면도이다;
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지셀에 대한 단면도이다;
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 절연저항 불량 확인 방법을 나타내는 흐름도이다.1 is a schematic view of a conventional battery cell;
2 is a perspective view of a battery cell according to an embodiment of the present invention inserted into a tubular heat-shrinkable film;
3 is a cross-sectional view of a battery cell according to one embodiment of the present invention;
4 is a cross-sectional view of a battery cell according to another embodiment of the present invention;
5 is a flowchart showing a method for checking insulation resistance failure of a battery cell according to an embodiment of the present invention.
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 1에는 종래의 전지셀에 대한 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.FIG. 1 schematically shows a perspective view of a conventional battery cell.
도 1을 참조하면, 파우치형 이차전지(10)는, 파우치형 전지케이스(20)의 내부에, 양극, 음극 및 이들 사이에 배치되는 분리막으로 이루어진 전극조립체(30)가 그것의 양극 및 음극 탭들(31, 32)과 전기적으로 연결되는 두 개의 전극리드(40, 41)가 외부로 노출되도록 밀봉되어 있는 구조로 이루어져 있다.1, the pouch-type
전지케이스(20)는 전극조립체(30)가 안착될 수 있는 오목한 형상의 수납부(23)를 포함하는 케이스 본체(21)와 그러한 본체(21)에 일체로서 연결되어 있는 커버(22)로 이루어져 있다.The
전지케이스(20)는 라미네이트 시트로 이루어져 있으며, 최외각을 이루는 외측 수지층(20a), 물질의 통과를 방지하는 차단성 금속층(20b), 및 밀봉을 위한 내측 수지층(20c)으로 구성되어 있다.The
스택형 전극조립체(30)는 다수의 양극 탭들(31)과 다수의 음극 탭들(32)이 각각 융착되어 전극리드(40, 41)에 함께 결합되어 있다. 또한, 케이스 본체(21)의 상단부(24)와 커버(22)의 상단부가 열융착기(도시하지 않음)에 의해 열융착될 때 그러한 열융착기와 전극리드(40, 41) 간에 쇼트가 발생하는 것을 방지하고 전극리드(40, 41)와 전지케이스(20)와의 밀봉성을 확보하기 위하여, 전극리드(40, 41)의 상하면에 절연필름(50)이 부착된다.In the stacked
도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀을 튜브형 열수축 필름에 삽입한 형태가 모식적으로 도시되어 있다.FIG. 2 schematically shows a battery cell according to an embodiment of the present invention inserted into a tubular heat-shrinkable film.
도 2를 참조하면, 전극조립체가 내장되어 있는 전지케이스(310)가 튜브형의 열수축 필름(350)에 삽입되어 열수축 되기 이전의 상태가 도시되어 있다. 전극조립체는 크기가 다른 다수의 유닛셀들이 평면을 기준으로 높이 방향으로 적층되어 있고, 전지케이스(310)의 수납부는 다수의 유닛셀들이 적층된 구조의 외면 형상에 대응하여 계단 형상의 단차(314)가 형성된 구조로 이루어져 있다.Referring to FIG. 2, a state before the
상기 열수축 필름(350)은, 예를 들어, 빨간색, 파란색, 검정색 등과 같은 색상으로 이루어져 있어서, 은색 또는 회색의 전지케이스 색상과 구별된다. 열수축 필름(350)이 열을 받아 수축하게 되면 전지케이스(310)의 전극리드들(330)이 위치하는 상단 면의 외주를 감싸게 되고, 전극리드들(330)이 위치하는 면에 대향하는 전지케이스(310)의 하단의 외주 일부를 감싸도록 열수축 된다. 또한, 열수축 필름(350)에 열이 가해지면 하기 도 3에서와 같이 단차 형상에 대응하는 형태로 수축된다.The heat-
도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀에 대한 단면도가 모식적으로 도시되어 있다.3 is a cross-sectional view schematically illustrating a battery cell according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 전극조립체(420)는 유닛셀들(422, 424, 426)이 지면으로부터 평면 크기가 작아지는 배열로 적층된 구조를 이루고 있다. 구체적으로, 전지케이스는 상부 케이스(411)와 하부 케이스(412)로 구성되어 있고, 상부 케이스(411)에는 평면 크기가 상이한 다수의 유닛셀들(422, 424, 426)이 적층된 구조의 외면 형상에 대응하여 계단 형상의 단차(414)가 형성된 구조로 이루어져 있다. 따라서, 유닛셀들(422, 424, 426)이 적층된 구조로 이루어진 전극조립체(420)가 계단 형상의 단차(414)에 대응하여 전지케이스에 수납되는 구조이다.Referring to FIG. 3, the
열수축 필름(450)은 전극조립체(420)가 수납된 상부 케이스(411)의 단차(414) 형상에 대응하여 전지케이스를 감싸도록 열수축 되어 있다. 구체적으로, 열수축 필름(450)은 전극리드(330)를 제외하고 열수축되어 전극리드(330)가 위치하는 상단 면의 외주(455)를 감싸고, 전극리드(330)가 위치하는 상단 면에 대향하는 하단 면의 외주(456)를 감싸면서 수축된 구조로 이루어져 있다. 열수축 필름(450)은 유채색이나 흰색 또는 검은색 색상을 가지고 있으므로 수축된 상태에서 전지케이스의 라미네이트 시트의 밀봉 단부가 노출되었는지 여부를 육안으로 쉽게 판단할 수 있다. 예를 들어, 열수축 필름(450)의 하부측 일부 또는 전부가 전지케이스의 하부 측면 일부를 감싸지 않는 A위치에서 수축이 종료되면, 라미네이트 시트의 밀봉 단부가 노출된 것을 색상의 차이로 판단하여 불량으로 처리할 수 있다.The heat-
도 4에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지셀에 대한 단면도가 모식적으로 도시되어 있다.4 is a cross-sectional view schematically illustrating a battery cell according to another embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 전극조립체(520)는 유닛셀들(522, 524, 526)이 크기가 작아지는 배열로 적층된 구조를 이루고 있다. 구체적으로, 전극리드(530)가 위치하는 방향에 대향하여 사선 방향으로 단차(514)가 형성되어 있다. 전극조립체(520)가 상부 케이스(511)에 대응하는 형상으로 상부 케이스(511)에 수납되어 있으며, 전지케이스(510)는 상부 케이스(511)와 하부 케이스(512)로 구성되어 있다.Referring to FIG. 4, the
도 3의 실시예와 마찬가지로, 열수축 필름(550)에 열이 가해지면 계단 형상의 단차(514)에 대응하여 전지케이스(510)를 감싸는 형상으로 열수축 필름(550)이 수축하는 구조를 이루고 있다. 또한, 열수축 필름(550)은 전극조립체(520)가 수납된 상부 케이스의 단차(514) 형상에 대응하여 전지케이스(510)를 감싸도록 열수축되어 있다. 구체적으로, 열수축 필름(550)은 전극리드(530)를 제외하고 열수축되어 전극리드(530)가 위치하는 상단 면의 외주(555)를 감싸고, 전극리드(530)가 위치하는 상단 면에 대향하는 하단 면의 외주(556)를 감싸면서 수축되어 있다. 열수축 필름(450)의 하부측 일부 또는 전부가 전지케이스의 하부 측면 일부를 감싸지 않는 B 위치에서 수축이 종료되면, 라미네이트 시트의 밀봉 단부가 노출된 것을 색상의 차이로 판단하여 불량으로 처리할 수 있다.As in the embodiment of FIG. 3, when heat is applied to the
도 5에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 절연저항 불량 확인 방법에 대한 흐름도가 모식적으로 도시되어 있다.FIG. 5 is a flow chart schematically illustrating a method for checking the insulation resistance failure according to one embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 단차가 형성된 전극조립체를 전지케이스에 삽입하고 열수축 필름에 열을 가해 밀봉하는 과정(S110)을 거친다. 이어서, 전지케이스의 라미네이트 시트의 밀봉 단부가 열수축 필름의 외부로 노출되었는지 여부를 육안으로 확인하는 과정(S120)을 통해 라미네이트 시트의 밀봉 단부가 노출되지 않은 경우에 정상으로 판정하게 된다(S210). 그러나, 라미네이트 시트의 밀봉 단부가 노출된 경우, 밀봉 단부의 금속층과 전지셀의 음극 단자 사이의 전압을 추가로 측정하여 통전이 확인되면 불량으로 판정하게 된다(S140). 경우에 따라서는, 라미네이트 시트의 밀봉 단부를 육안으로 판단하는 과정(S120)을 통해 밀봉 단부의 금속층과 전지셀의 음극 단자 사이의 통전을 검사하지 않고 불량으로 판정할 수도 있다(S140).Referring to FIG. 5, the step of inserting the stepped electrode assembly into the battery case and sealing the heat-shrinkable film with heat (S110) is performed. Next, in a case where the sealing end of the laminate sheet is not exposed through visual inspection (S120) as to whether or not the sealing end of the laminate sheet of the battery case is exposed to the outside of the heat shrinkable film, it is determined as normal (S210). However, when the sealing end of the laminate sheet is exposed, the voltage between the metal layer at the sealing end and the negative electrode terminal of the battery cell is further measured, and if it is confirmed that the power supply is confirmed (S140). In some cases, it may be determined as defective (S140) by checking the energization between the metal layer of the sealing end and the negative electrode terminal of the battery cell through a process (S120) of visually determining the sealing end of the laminate sheet.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 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 (17)
상기 전극조립체는 평면 크기가 서로 다른 둘 이상의 전극들 또는 유닛셀들이 평면을 기준으로 높이 방향으로 적층되어 있는 구조로 이루어져 있고;
상기 전지케이스는 금속층과 수지층의 라미네이트 시트로 이루어진 상부 케이스와 하부 케이스를 포함하고 있고, 상기 상부 케이스 및 하부 케이스 중의 적어도 하나는 전극조립체의 장착을 위한 수납부에 전극조립체의 외면 형상에 대응하는 계단 형상의 단차가 형성되어 있으며;
상기 전지케이스는 전극조립체가 내장된 상태에서 전기절연성의 열수축 필름으로 감싸여 있으며,
상기 전지케이스의 외주는 라미네이트 시트가 열융착된 실링부를 포함하고 있고,
전극단자의 위치를 기준으로 양측의 측면 실링부들은 전극조립체 수납부 방향으로 상향 절곡되어 있고, 열수축 필름은 상향 절곡된 측면 실링부들을 감싸고 있으며,
상기 열수축 필름은 전극단자가 위치하는 전지케이스의 상단면 외주와 하단면 외주를 덮고 있고,
상기 열수축 필름은 상기 전지케이스에 대해 열수축 필름이 덮고 있는 부위의 확인을 육안으로 용이하도록, 전지케이스 색상과 대비되는 색상을 가진 것을 특징으로 하는 전지셀.A battery cell in which an electrode assembly having a separator interposed between an anode and a cathode is embedded in a battery case,
Wherein the electrode assembly has a structure in which two or more electrodes or unit cells having different planar sizes are stacked in a height direction with respect to a plane;
Wherein at least one of the upper case and the lower case includes at least one of an upper case and a lower case formed of a laminate sheet of a metal layer and a resin layer, A stepped step is formed;
Wherein the battery case is wrapped with an electrically insulating heat shrinkable film in a state where the electrode assembly is embedded,
Wherein the outer periphery of the battery case includes a sealing portion to which the laminate sheet is thermally fused,
The side sealing portions on both sides of the electrode terminal are bent upward in the direction of the electrode assembly receiving portion, the heat shrinkable film surrounds the upwardly bent side sealing portions,
The heat shrinkable film covers the outer circumference of the upper end surface of the battery case and the outer circumference of the lower end surface of the battery case,
Wherein the heat shrinkable film has a color contrasting with the color of the battery case so that the battery case can be easily visually confirmed on the part covered with the heat shrinkable film.
전지케이스의 라미네이트 시트의 밀봉 단부가 열수축 필름의 외부로 노출되었는지 여부를 육안으로 확인하여, 노출된 경우를 불량으로 판정하고, 노출되지 않은 경우를 정상으로 판정하는 것을 특징으로 하는 절연저항 불량 확인 방법.A method for confirming whether or not an insulation resistance is defective in a battery cell according to claim 1,
Shrinkable film of the battery case is visually inspected whether or not the sealing end of the laminate sheet of the battery case has been exposed to the outside of the heat shrinkable film to determine that the case where the battery case is exposed is judged to be defective and the case where the case is not exposed is judged to be normal .
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