KR101725901B1 - Battery Cell Comprising Battery Case of Shape Corresponding to Electrode Assembly of Stair-like Structure - Google Patents
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Abstract
본 발명은 계단 구조의 전극조립체에 대응하는 형상으로 형성되어 있는 전지케이스를 포함하는 전지셀에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 구조의 전극조립체가 전지케이스에 내장되어 있는 전지셀로서, 복수의 전극들 또는 유닛셀들이 평면을 기준으로 높이 방향으로 적층되어 있고 그 중 적어도 둘 이상의 전극들 또는 유닛셀들은 평면 크기가 서로 달라서 계단 구조를 형성하고 있는 전극조립체; 및 상호 결합되어 상기 전극조립체를 감싸는 제 1 케이스 및 제 2 케이스로 이루어져 있고, 상기 제 1 케이스에는 평면을 기준으로 높이 방향에서 전극조립체의 상부 형상에 대응하는 제 1 수납부가 형성되어 있고, 상기 제 2 케이스에는 전극조립체의 하부 형상에 대응하는 제 2 수납부가 형성되어 있는 구조인 전지케이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀을 제공한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a battery cell including a battery case formed in a shape corresponding to a stepped electrode assembly, and more particularly to a battery cell having a structure in which a separator is interposed between an anode and a cathode, Wherein a plurality of electrodes or unit cells are stacked in a height direction with respect to a plane and at least two or more of the electrodes or unit cells have different planar sizes to form a stepped structure; And a first case and a second case which are coupled to each other to surround the electrode assembly. The first case has a first housing part corresponding to an upper shape of the electrode assembly in a height direction with respect to a plane, And the second case includes a battery case having a structure in which a second housing portion corresponding to a lower shape of the electrode assembly is formed.
Description
본 발명은 계단 구조의 전극조립체에 대응하는 형상으로 형성되어 있는 전지케이스를 포함하는 전지셀에 관한 것이다.The present invention relates to a battery cell including a battery case formed in a shape corresponding to a stepped electrode assembly.
최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로서도 주목받고 있다. 따라서, 이차전지를 사용하는 애플리케이션의 종류는 이차전지의 장점으로 인해 매우 다양화되고 있으며, 향후에는 지금보다는 많은 분야와 제품들에 이차전지가 적용될 것으로 예상된다.BACKGROUND ART [0002] In recent years, rechargeable secondary batteries have been widely used as energy sources for wireless mobile devices. In addition, the secondary battery is attracting attention as an energy source for electric vehicles, hybrid electric vehicles, and the like, which is proposed as a solution for air pollution in existing gasoline vehicles and diesel vehicles using fossil fuels. Therefore, the types of applications using secondary batteries are diversifying due to the advantages of secondary batteries, and it is expected that secondary batteries will be applied to many fields and products in the future.
이러한 이차전지는 전극과 전해액의 구성에 따라 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지, 리튬 폴리머 전지 등으로 분류되기도 하며, 그 중 전해액의 누액 가능성이 적으며, 제조가 용이한 리튬이온 폴리머 전지의 사용량이 늘어나고 있다. 일반적으로, 이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류되며, 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.Such a secondary battery may be classified as a lithium ion battery, a lithium ion polymer battery, or a lithium polymer battery depending on the configuration of an electrode and an electrolytic solution. The amount of the lithium ion polymer battery Is growing. 2. Description of the Related Art Generally, a secondary battery includes a cylindrical battery and a prismatic battery in which an electrode assembly is embedded in a cylindrical or rectangular metal can according to the shape of a battery case, and a pouch type battery in which an electrode assembly is embedded in a pouch- , And an electrode assembly embedded in the battery case is a power generation device that includes a positive electrode, a negative electrode, and a separator structure sandwiched between the positive electrode and the negative electrode, and is capable of charging and discharging. The electrode assembly includes a long sheet-like positive electrode coated with an active material, A jelly-roll type which is wound with a separator interposed therebetween, 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.
이 중, 전지의 고용량화로 인해 케이스의 대면적화 및 얇은 소재로의 가공이 많은 관심을 모으고 있고, 이에 따라, 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체를 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스에 내장한 구조의 파우치형 전지가, 낮은 제조비, 작은 중량, 용이한 형태 변형 등을 이유로, 사용량이 점차적으로 증가하고 있다.Among them, due to the high capacity of the battery, enlargement of the size of the case and the processing of a thin material are attracting much attention. Accordingly, a stacked or stacked / folded type electrode assembly is embedded in a pouch-shaped battery case of an aluminum laminate sheet The pouch-shaped battery of the present invention has been gradually increased in usage due to low manufacturing cost, small weight, and easy shape deformation.
도 1에는 종래의 스택형 전극조립체를 포함하고 있는 파우치형 이차전지의 구조가 모식적으로 도시되어 있다.FIG. 1 schematically shows a structure of a pouch-type secondary battery including a conventional stacked electrode assembly.
도 1을 참조하면, 파우치형 이차전지(10)는, 파우치형 전지케이스(20) 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.Referring to FIG. 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. 전지케이스(20)는 라미네이트 시트로 이루어져 있으며, 최외각을 이루는 외측 수지층(20a), 물질의 관통을 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 부착되어 있는 구조로 이루어져 있다.In the stacked
더욱이, 최근에는 이러한 파우치형 이차전지를 이용한 슬림한 타입 또는 다양한 디자인 트랜드로 인하여 사공간을 최소화하는 새로운 형태의 전지셀이 요구되고 있는 실정이다. In recent years, there has been a demand for a new type of battery cell that minimizes dead space due to slim type using various pouch type secondary batteries or various design trends.
그러나, 전지셀이 적용되는 디바이스의 디자인을 고려하여 신규한 구조로 만들기 위해서는 전지셀의 용량을 줄이거나 더 큰 크기로 디바이스의 디자인을 변경해야 하고, 이에 따라, 전극조립체의 형상을 고려하여 전지케이스를 제작하여야 하는 문제점이 제기된다. 즉, 전지셀이 적용되는 디바이스의 디자인을 고려하여 신규한 구조로 만들기 위해서는, 전지셀의 용량을 줄이거나 더 큰 크기로 디바이스의 디자인을 변경해야 한다.However, considering the design of the device to which the battery cell is applied, 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. Accordingly, A problem is raised. That is, in order to obtain a new structure in consideration of the design of the device to which the battery cell is applied, it is necessary to reduce the capacity of the battery cell or to change the design of the device to a larger size.
더욱이, 이러한 디자인 변경 과정에서 전기적 연결 방식이 복잡해짐으로 인해 소망하는 조건을 만족하는 전지셀의 제작이 어려워지는 문제점이 있다.Furthermore, since the electrical connection method is complicated in the design change process, it is difficult to manufacture a battery cell satisfying a desired condition.
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 발명의 목적은 전지셀 및 전지케이스를 디바이스의 다양한 공간에 장착될 수 있는 특정 구조로 설계하여, 디바이스의 내부 공간의 활용도를 극대화시킴으로써, 일반적으로 장방형의 구조를 가지는 디바이스의 외형 구조에서 벗어나 다양한 외형을 가지는 디바이스에서도 효율적으로 장착이 가능한 전지셀을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to design a battery cell and a battery case with a specific structure that can be mounted in various spaces of a device to maximize utilization of the internal space of the device, And to provide a battery cell that can be efficiently mounted even in a device having an external shape.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 계단 구조의 전극조립체에 대응하는 형상으로 형성되어 있는 전지케이스를 포함하는 전지셀은,To achieve these and other advantages and in accordance with the purpose of the present invention, as embodied and broadly described herein, a battery cell includes a battery case formed in a shape corresponding to an electrode assembly having a stepped structure,
양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 구조의 전극조립체가 전지케이스에 내장되어 있는 전지셀로서,A battery cell in which an electrode assembly having a separator interposed between an anode and a cathode is embedded in a battery case,
복수의 전극들 또는 유닛셀들이 평면을 기준으로 높이 방향으로 적층되어 있고 그 중 적어도 둘 이상의 전극들 또는 유닛셀들은 평면 크기가 서로 달라서 계단 구조를 형성하고 있는 전극조립체; 및Wherein a plurality of electrodes or unit cells are stacked in a height direction with respect to a plane and at least two or more of the electrodes or unit cells have different planar sizes to form a stepped structure; And
상호 결합되어 상기 전극조립체를 감싸는 제 1 케이스 및 제 2 케이스로 이루어져 있고, 상기 제 1 케이스에는 평면을 기준으로 높이 방향에서 전극조립체의 상부 형상에 대응하는 제 1 수납부가 형성되어 있고, 상기 제 2 케이스에는 전극조립체의 하부 형상에 대응하는 제 2 수납부가 형성되어 있는 구조인 전지케이스를 포함하는 구조로 구성되어 있다.Wherein the first case has a first housing part corresponding to an upper shape of the electrode assembly in a height direction with respect to a plane, and the first housing has a first housing part and a second housing part, The case has a structure including a battery case having a structure in which a second housing portion corresponding to the lower shape of the electrode assembly is formed.
즉, 본 발명에 따른 전지셀은 전지케이스에 계단 구조의 단차를 형성시킴으로써, 전지셀의 장착 공간 확보를 용이하게 하고, 디바이스 내부 공간 활용도를 극대화 시킬 수 있을 뿐만 아니라, 디바이스에 고용량의 전지셀 사용이 가능하며, 디바이스를 더욱 소형화시킬 수 있다. 또한, 전극조립체와 전지케이스와 구조적 특징으로 인해 디자인의 변경에 불구하고 소망하는 전지셀을 용이하게 제조할 수 있으며, 이로 인한 전지셀의 성능 및 품질을 향상시켜 안전성을 확보할 수 있다.That is, the battery cell according to the present invention has a stepped step in the battery case, thereby facilitating the securing of the mounting space of the battery cell, maximizing the utilization of the space inside the device, And the device can be further miniaturized. Also, due to the structural features of the electrode assembly and the battery case, it is possible to easily manufacture a desired battery cell in spite of a change in design, thereby improving the performance and quality of the battery cell, thereby securing safety.
하나의 구체적인 예에서, 상기 제 1 케이스 및 제 2 케이스는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어진 파우치형 케이스일 수 있고, 상기 제 1 케이스 및 제 2 케이스는 공통변을 통해 상호 연결된 1 단위의 부재로 이루어진 구조일 수 있다.In one specific example, the first case and the second case may be a pouch type case made of a laminate sheet including a resin layer and a metal layer, and the first case and the second case may be a unit As shown in Fig.
상기 구조에서, 상기 제 1 케이스 및 제 2 케이스의 공통변은 전극단자가 위치하는 변에 인접한 측변일 수 있다.In this structure, the common sides of the first case and the second case may be lateral sides adjacent to the sides where the electrode terminals are located.
경우에 따라서, 상기 제 1 케이스 및 제 2 케이스의 공통변은 전극단자가 위치하는 변에 대향하는 하변일 수 있다.In some cases, the common side of the first case and the second case may be the lower side opposite to the side where the electrode terminal is located.
하나의 구체적인 예에서, 상기 제 1 케이스 및 제 2 케이스의 공통변을 기준으로 제 1 수납부와 제 2 케이스는 대칭 형상으로 형성되어 있는 구조일 수 있다.In one specific example, the first housing and the second housing may be formed in a symmetrical shape with respect to a common side of the first housing and the second housing.
경우에 따라서는, 상기 제 1 케이스 및 제 2 케이스의 공통변을 기준으로 제 1 수납부와 제 2 케이스는 비대칭 형상으로 형성되어 있는 구조일 수 있다.In some cases, the first housing part and the second housing are formed in an asymmetrical shape with respect to a common side of the first case and the second case.
본 발명에 따르면, 상기 제 1 케이스의 제 1 수납부와 제 2 케이스의 제 2 수납부는 전극들 또는 유닛셀들의 적층 방향을 기준으로 형성되어 있는 단차들의 개수가 다를 수 있다.According to the present invention, the first housing portion of the first case and the second housing portion of the second case may have different numbers of steps formed based on the stacking direction of the electrodes or the unit cells.
하나의 구체적인 예에서, 상기 제 1 케이스 및 제 2 케이스의 공통변에 인접한 제 1 수납부의 내측면과 제 2 수납부의 내측면 중의 적어도 하나에는 단차가 형성되어 있는 구조일 수 있다.In one specific example, a step may be formed on at least one of the inner surface of the first receiving portion and the inner surface of the second receiving portion adjacent to the common sides of the first case and the second case.
또한, 상기 제 1 케이스 및 제 2 케이스의 공통변에 인접한 제 1 수납부의 내측면과 제 2 수납부의 내측면에는 각각 단차가 형성되어 있는 구조일 수 있다.In addition, a step may be formed on the inner surface of the first accommodating portion and the inner surface of the second accommodating portion adjacent to the common sides of the first case and the second case.
이러한 공통변에 인접한 내측면의 단차는 타측 변에 형성되어 있는 단차보다 작게 형성되어 있는 구조일 수 있다. 따라서, 공통변에 형성되는 단차에 의한 연신의 영향을 받지 않으므로 전지셀의 불량 발생 또는 전지 성능 및 사용 기간에 문제가 발생하지 않는 우수한 전지셀을 제조할 수 있다.The stepped portion of the inner side adjacent to the common side may be formed to be smaller than the stepped portion formed on the other side. Therefore, it is possible to manufacture an excellent battery cell which does not suffer from a drawback of the elongation due to the step formed on the common side, and which does not cause defects in the battery cells or problems in battery performance and service life.
또 다른 구체적인 예에서, 상기 제 1 케이스 및 제 2 케이스는 상호 독립적인 부재들로 이루어질 수 있다.In another specific example, the first case and the second case may be made of mutually independent members.
상기 구조에서, 상기 평면 크기가 서로 다른 둘 이상의 전극들 또는 유닛셀들은 전극단자의 형성 방향을 기준으로 전극 또는 유닛셀의 폭 및/또는 길이가 다른 구조일 수 있고, 상기 평면 크기가 서로 다른 둘 이상의 전극들 또는 유닛셀들은 적층 방향을 기준으로 두께가 서로 다른 구조일 수 있다.In the above structure, two or more electrodes or unit cells having different planar sizes may have different widths and / or lengths of electrodes or unit cells based on the forming direction of the electrode terminals, The above electrodes or unit cells may have different thicknesses with respect to the stacking direction.
하나의 구체적인 예에서, 상기 유닛셀은, 1개 이상의 양극과 1개 이상의 음극이 분리막이 개재된 상태로 적층된 구조에서 양면에 위치한 전극의 종류가 동일한 유닛셀, 또는 양면에 위치한 전극의 종류가 다른 유닛셀일 수 있다.In one specific example, the unit cell has a structure in which one or more positive electrodes and one or more negative electrodes are stacked in a state in which a separator is interposed therebetween, and a unit cell having the same type of electrodes located on both sides, It may be another unit cell.
상기 평면 크기가 서로 다른 둘 이상의 전극들 또는 유닛셀들은 전극단자의 형성 방향을 기준으로 일 측부에 대해 수직 정렬되어 있는 구조일 수 있고, 경우에 따라서, 상기 일 측부에는 단차가 존재하지 않는 구조로 이루어질 수 있다.The two or more electrodes or unit cells having different planar sizes may be vertically aligned with respect to one side with respect to the direction in which the electrode terminals are formed, and in some cases, Lt; / RTI >
상기 전지셀은 양극과 음극 사이에 분리막이 개재된 구조의 전극조립체에 리튬염 함유 비수계 전해액이 함침되어 있는 구조로 이루어진 리튬 이차전지일 수 있다.The battery cell may be a lithium secondary battery having a structure in which a nonaqueous electrolyte solution containing a lithium salt is impregnated in an electrode assembly having a separator interposed between an anode and a cathode.
한편, 본 발명은, 상기 전지셀의 제조방법으로서,On the other hand, the present invention is a method for manufacturing the battery cell,
복수의 전극들 또는 유닛셀들이 평면을 기준으로 높이 방향으로 적층되어 있고 그 중 적어도 둘 이상의 전극들 또는 유닛셀들은 평면 크기가 서로 달라서 계단 구조를 형성하고 있는 전극조립체를 제조하는 과정;A plurality of electrodes or unit cells are stacked in a height direction with respect to a plane and at least two or more electrodes or unit cells of the unit cells have different planar sizes to form a stepped structure;
상호 결합되어 전극조립체를 감싸도록 제 1 케이스 및 제 2 케이스로 이루어져 있고, 상기 제 1 케이스에는 평면을 기준으로 높이 방향에서 전극조립체의 상부 형상에 대응하는 제 1 수납부가 형성되어 있고, 상기 제 2 케이스에는 전극조립체의 하부 형상에 대응하는 제 2 수납부가 형성되어 있으며, 전극조립체를 제 1 수납부 및 제 2 수납부에 장착하기 위한 전지케이스를 제조하는 과정;Wherein the first case and the second case are formed to have a first housing portion corresponding to an upper shape of the electrode assembly in a height direction with respect to a plane, The case is formed with a second accommodating portion corresponding to a lower shape of the electrode assembly, and a process of manufacturing a battery case for mounting the electrode assembly to the first accommodating portion and the second accommodating portion;
상기 전지케이스의 수납부에 전극조립체를 장착한 상태에서, 제 1 케이스가 전극조립체를 감싸며 제 2 케이스와 마주하도록 공통변을 절곡하는 과정; 및Bending the common case so that the first case covers the electrode assembly and faces the second case in a state where the electrode assembly is mounted on the battery case of the battery case; And
상기 전지케이스에 전해액을 주입한 후 전지케이스의 외주면을 열융착시켜 실링하는 과정;Sealing the outer circumferential surface of the battery case by injecting an electrolyte solution into the battery case;
을 포함하는 전지셀 제조방법을 제공한다.And a method for manufacturing a battery cell.
상기 전지케이스를 제조하는 과정은,The process of manufacturing the battery case includes:
(a) 성형 몰드를 준비하는 단계;(a) preparing a forming mold;
(b) 상기 성형 몰드의 상면에 파우치 필름을 배치시키는 단계;(b) disposing a pouch film on an upper surface of the molding die;
(c) 상기 성형 몰드와 서로 대응되는 형상을 갖는 성형 지그를 준비하는 단계; 및(c) preparing a molding jig having a shape corresponding to the molding die; And
(d) 상기 성형 지그로 상기 파우치 필름을 압착함으로써 상기 전극조립체 수납부를 동시에 형성시키는 단계;(d) simultaneously forming the electrode assembly receiving portion by pressing the pouch film with the molding jig;
를 포함하고 있다..
본 발명은 또한, 전지셀을 단위전지로 하는 전지팩과, 상기 전지팩을 전원으로서 포함하고 있는 디바이스를 제공한다.The present invention also provides a battery pack comprising a battery cell as a unit battery and a device including the battery pack as a power source.
상기 디바이스의 바람직한 예로는 스마트폰, 휴대폰, 노트북, 테블릿 PC, 웨어러블 전자기기, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차 또는 전력 저장용 시스템에서 선택되는 것일 수 있다.
Preferable examples of the device may be selected from smart phones, mobile phones, notebooks, tablet PCs, wearable electronic devices, electric vehicles, hybrid electric vehicles, plug-in hybrid electric vehicles or systems for power storage.
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 전지셀을 적층하는 경우에 계단형 단차를 형성시킴으로써, 전지셀의 장착 공간 확보할 수 있고 디바이스 내부 공간 활용도를 극대화 시킬 수 있다. 또, 이러한 디바이스에 고용량의 전지셀 사용이 가능하고 디바이스를 더욱 소형화시킬 수 있는 효과를 제공한다.As described above, in the battery cell according to the present invention, the stepped step is formed in the case of stacking the battery cells, thereby securing the space for mounting the battery cells and maximizing the utilization of the space inside the device. Further, it is possible to use a high-capacity battery cell in such a device, and it is possible to further miniaturize the device.
또한, 전극조립체와 전지케이스와 구조적 특징으로 인해 디자인의 변경에 불구하고 소망하는 전지셀을 용이하게 제조할 수 있으며, 이로 인한 전지셀의 성능 및 품질을 향상시켜 안전성을 확보할 수 있는 효과를 제공한다.In addition, due to the structural characteristics of the electrode assembly and the battery case, it is possible to easily manufacture a desired battery cell in spite of a change in design, thereby improving the performance and quality of the battery cell, do.
도 1은 종래의 스택형 전극조립체를 포함하고 있는 파우치형 이차전지의 모식도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 계단 구조의 전극조립체가 수납되어 있는 전지케이스를 포함하는 전지셀의 사시도이다;
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 계단 구조의 수납부가 형성되어 있는 전지케이스의 모식도이다;
도 4는 도 3의 전지케이스를 절곡한 전지케이스의 모식도이다;
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 계단 구조의 수납부가 형성되어 있는 전지케이스의 모식도이다;
도 6은 도 5의 전지케이스를 절곡한 전지케이스의 모식도이다;
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 계단 구조의 전극조립체에 대응하는 형상으로 수납부가 형성되어 있는 전지케이스의 모식도이다;
도 8은 도 7의 전지케이스를 절곡한 전지케이스의 모식도이다’
도 9는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 계단 구조의 수납부가 형성되어 있는 전지케이스의 모식도이다;
도 10은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 계단 구조의 수납부가 형성되어 있는 전지케이스의 모식도이다;
도 11은 본 발명의 하나에 실시예에 따른 계단 구조의 전지케이스를 포함하는 전지셀의 제조 방법의 개략적인 흐름도이다;
도 12는 본 발명의 하나에 실시예에 따른 전지케이스를 제조하는 과정의 개략적인 흐름도이다.1 is a schematic view of a pouch type secondary battery including a conventional stacked electrode assembly;
2 is a perspective view of a battery cell including a battery case in which an electrode assembly having a stepped structure according to an embodiment of the present invention is housed;
3 is a schematic view of a battery case in which a stepped structure accommodating portion according to the first embodiment of the present invention is formed;
4 is a schematic view of a battery case in which the battery case of Fig. 3 is bent;
5 is a schematic view of a battery case in which a stepped structure accommodating portion according to a second embodiment of the present invention is formed;
6 is a schematic view of a battery case in which the battery case of Fig. 5 is bent;
7 is a schematic view of a battery case in which a storage portion is formed in a shape corresponding to a stepped electrode assembly according to a third embodiment of the present invention;
FIG. 8 is a schematic view of a battery case in which the battery case of FIG. 7 is bent.
9 is a schematic view of a battery case in which a stepped structure accommodating portion according to a fourth embodiment of the present invention is formed;
10 is a schematic view of a battery case in which a stepped structure storage portion according to a fifth embodiment of the present invention is formed;
11 is a schematic flow chart of a method of manufacturing a battery cell including a stepped structure battery case according to an embodiment of the present invention;
12 is a schematic flowchart of a process of manufacturing a battery case 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 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 계단 구조의 전지케이스를 포함하는 전지셀이 도시되어 있으며, 도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 계단 구조의 수납부가 형성되어 있는 전지케이스의 모식도가 도시되어 있으며, 도 4에는 도 3의 조립 완성된 전지케이스의 모식도가 각각 도시되어 있다.FIG. 2 illustrates a battery cell including a battery case having a stepped structure according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 illustrates a battery case having a stepped structure storing part according to an embodiment of the present invention. And FIG. 4 is a schematic view of the assembled battery case of FIG. 3, respectively.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 전지셀(100)은 양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 구조의 전극조립체(도시하지 않음)가 전지케이스(120)에 내장되어 있는 구조로 이루어져 있다. 전지셀(100)은 유닛셀들(도시하지 않음)이 평면을 기준으로 높이 방향으로 차례로 적층되어 있고 평면 크기가 서로 다른 계단 구조(127)로 형성되어 있다.2 to 4, the
유닛셀들이 양극단자(141) 및 음극단자(142)의 형성 방향으로 수직 정렬되어 있고, 양극단자(141) 및 음극단자(142)의 형성 방향을 기준으로 일 측부에 대해 수직 정렬되어 있으며, 상기 정렬된 방향의 대향 방향으로 단차들(144, 145, 146, 154, 155, 156)이 존재한다.The unit cells are vertically aligned in the forming direction of the
전지케이스(120)는 제 1 케이스(121) 및 제 2 케이스(122)를 포함하여 구성되어 있고, 제 1 케이스(121) 및 제 2 케이스(122)는 공통변(125)을 통해 상호 연결된 1 단위의 부재로 이루어져 있다.The
제 1 케이스(121) 및 제 2 케이스(122)에는 공통변(125)을 기준으로 제 1 수납부(140)와 제 2 수납부(150)가 대칭 형상으로 각각 형성되어 있다.The
제 1 케이스(121) 및 제 2 케이스(122)는 상호 결합되어 전극조립체를 감싸며, 제 1 케이스(121)에는 평면을 기준으로 높이 방향에서 전극조립체의 상부 형상에 대응하는 제 1 수납부(140)가 형성되어 있고, 제 2 케이스(122)에는 전극조립체의 하부 형상에 대응하는 제 2 수납부(150)가 각각 형성되어 있다.The
제 1 수납부(140)는 유닛셀들의 크기에 대응하는 제 1 수납 영역(147), 제 2 수납 영역(148) 및 제 3 수납 영역(149)으로 구성되어 있다. 마찬가지로, 제 2 수납부(150)는 제 1 수납부(140)의 형상에 대칭인 형상으로, 제 1 수납 영역(151), 제 2 수납 영역(152) 및 제 3 수납 영역(153)으로 구성되어 있다.The
또, 제 1 케이스(121) 및 제 2 케이스(122)의 공통변(125)에 인접한 제 1 수납부(140)의 내측면과 제 2 수납부(150)의 내측면에는 단차들(144, 145, 146, 154, 155, 156)이 형성되어 있다.On the inner surface of the
도 5에는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 계단 구조의 수납부가 형성되어 있는 전지케이스의 모식도가 도시되어 있으며, 도 6에는 도 5의 조립이 완성된 형태의 전지케이스의 모식도가 도시되어 있다.FIG. 5 is a schematic view of a battery case having a stair-stepped housing portion according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a schematic view of a battery case of the completed assembly of FIG.
도 5 및 도 6을 참조하면, 평면 크기가 서로 다른 둘 이상의 전극들 또는 유닛셀들이 양극단자(241) 및 음극단자(242)가 형성된 방향으로 수직 정렬되어 전지케이스(220)에 수납되어 있다.5 and 6, two or more electrodes or unit cells having different planar sizes are vertically aligned in the direction in which the
전지케이스(220)는 제 1 케이스(221) 및 제 2 케이스(222)로 구성되어 있고, 제 1 케이스(221) 및 제 2 케이스(222)의 공통변(225)을 기준으로 제 1 케이스(221)와 제 2 케이스(222)는 상호 비대칭 형상으로 형성되어 있다. 전지케이스(220)는 제 1 케이스(221)가 공통변(225)를 중심으로 제 2 케이스(222) 상부로 절곡(도 5: 화살표 참조)되어 일치되는 구조이다.The
제 1 수납 영역(247) 및 제 2 수납 영역(248)으로 구성되어 있는 제 1 케이스(221)의 수납부(240)는 2개 층의 단차들(244, 245)이 형성되어 있고, 제 1 수납 영역(251), 제 2 수납 영역(252) 및 제 3 수납 영역(253)으로 구성되어 있는 제 2 케이스(222)의 수납부(250)는 3개 층의 단차들(254, 255, 256)이 형성되어 있다.The
공통변(125)에 인접한 단차(146, 156)의 두께(T1)는 대향측에 형성된 단차의 두께(T2) 보다 작게 형성되다. 즉, 상대적으로 작은 두께를 가진 단차들(146, 156)이 공통변(125)에 인접하여 형성되므로, 제 1 케이스(221)가 공통변(225)를 중심으로 제 2 케이스(222) 상부로 절곡되는 과정에서 연신에 의한 영향을 최소화시킬 수 있다.The thickness T 1 of the
도 7에는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 계단 구조의 수납부가 형성되어 있는 전지케이스의 모식도가 도시되어 있고, 도 8에는 도 7의 조립 완성된 전지케이스의 모식도가 각각 도시되어 있다.Fig. 7 is a schematic view of a battery case having a stair-stepped storage portion according to a third embodiment of the present invention, and Fig. 8 is a schematic view of the assembled battery case shown in Fig.
도 7 및 도 8을 참조하면, 유닛셀들의 양극단자(341) 및 음극단자(342)는 공통변(325)을 기준으로 공통변(325)에 대해 수직인 방향으로 각각 돌출되어 형성되어 있다.7 and 8, the
전지케이스(320)는 중앙에 위치하는 공통변(325)을 기준으로 상호 연결된 1 단위의 부재로 이루어져 있으며, 제 1 케이스(321)가 제 2 케이스(322) 상부로 절곡(도 7: 화살표 참조)되어 일치되는 구조이다.The
도 9에는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 계단 구조의 수납부가 형성되어 있는 전지케이스의 모식도가 도시되어 있다.Fig. 9 is a schematic view of a battery case in which a stepped structure accommodating portion according to a fourth embodiment of the present invention is formed.
도 9를 참조하면, 전지케이스(420)는 제 1 케이스(421) 및 제 2 케이스(422)로 구성되어 있으며, 제 1 케이스(421)와 제 2 케이스(422)는 공통변(425)을 기준으로 비대칭 형상으로 형성되어 있다. 제 1 케이스(421)가 공통변(425)를 기준으로 제 2 케이스(422) 상부로 절곡되는 구조이다.9, the
제 1 수납부(440)는 제 1 수납 영역(442) 및 제 2 수납 영역(443)으로 구성되어 있고, 제 2 수납 영역(450)은 제 1 수납 영역(451) 및 제 2 수납 영역(452) 및 제 3 수납 영역(453)으로 구성되어 있다.The
제 2 수납 영역(443)의 폭(W4), 길이(D4) 및 두께(T4)는 제 2 수납부(450)에 형성되어 있는 수납 영역들(451, 452, 453)의 폭들(W5, W6, W7), 길이들(D5, D6, D7) 및 두께들(T5, T6, T7)과 서로 다른 비대칭 형상이다. 즉, 제 1 수납부(440)의 제 1 수납 영역(442) 및 제 2 수납 영역(443)와 제 2 수납 영역(450)의 제 1 수납 영역(451), 제 2 수납 영역(452) 및 제 3 수납 영역(453)은 모두 서로 다른 폭, 길이 및 두께를 가지는 구조로 형성되어 있다.The widths of the second width of the receiving area (443) (W 4), the length (D 4) and the thickness (T 4) is in the receiving area which is formed on the second housing 450 (451, 452, 453) ( W 5 , W 6 , W 7 ), lengths (D 5, D 6, D 7 ) and thicknesses (T 5 , T 6 , T 7 ). That is, the first
도 10에는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 계단 구조의 수납부가 형성되어 있는 전지케이스의 모식도가 도시되어 있다.Fig. 10 is a schematic view of a battery case in which a stepped structure accommodating portion according to a fifth embodiment of the present invention is formed.
도 10을 참조하면, 전지케이스(520)는 제 1 케이스(521) 및 제 2 케이스(522)로 구성되어 있다. 제 1 케이스(521) 및 제 2 케이스(522)는 서로 분리되어 있는 독립 부재로 형성되어 있다는 점을 제외하고 전술한 실시예들과 동일하다.Referring to FIG. 10, the
도 11에는 본 발명에 따른 계단 구조의 전지케이스를 포함하는 전지셀의 제조 방법에 대한 흐름도가 개략적으로 도시되어 있고, 도 12에는 본 발명에 따른 전지케이스를 제조하는 과정의 흐름도가 개략적으로 도시되어 있다.11 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a battery cell including a battery case having a stepped structure according to the present invention, and FIG. 12 is a schematic diagram illustrating a process of manufacturing the battery case according to the present invention have.
이하에서는, 도 11 및 도 12를 참조하여 본 발명에 따른 전지케이스를 제조하는 방법을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of manufacturing the battery case according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 11 and 12. FIG.
복수의 전극들 또는 유닛셀들이 평면을 기준으로 높이 방향으로 적층되어 있고, 그 중 적어도 둘 이상의 전극들 또는 유닛셀들은 평면 크기가 서로 다른 계단 구조를 형성하고 있는 전극조립체들을 제조한다(S110). 이에 대응하여, 계단 구조의 전극조립체들이 수납되도록 제 1 케이스와 제 2 케이스로 이루어진 전지케이스를 제조한다(S120). 이후에, 하부에 위치하는 제 2 케이스의 수납부에 전극조립체를 장착한 상태에서, 제 1 케이스가 전극조립체를 감싸며 제 2 케이스와 대면 하도록 공통변을 중심으로 절곡한다(S130). 최종적으로, 전지케이스에 전해액을 주입한 후 전지케이스의 외주면을 열융착시켜 실링하고(S140), 안전소자를 포함하는 PCM을 부착한 후에 PCM과 전지셀을 감싸는 형태의 라벨을 부착하여 전지셀을 제조한다.The plurality of electrodes or unit cells are stacked in a height direction with respect to a plane, and at least two or more of the electrodes or unit cells form electrode assemblies having different step sizes in step S110. In response to this, a battery case made up of the first case and the second case is manufactured so that the electrode assemblies of the stepped structure are housed (S120). Then, in a state where the electrode assembly is mounted on the receiving portion of the second case located below, the first case surrounds the electrode assembly and bends around the common side so as to face the second case (S130). Finally, after the electrolyte is injected into the battery case, the outer circumferential surface of the battery case is thermally fused and sealed (S140). After the PCM including the safety element is attached, a label for wrapping the PCM and the battery cell is attached, .
이러한 전지케이스를 제조하는 과정을 설명하면, 먼저, 전극조립체 형상에 대응하는 전지케이스를 성형하기 위한 성형 몰드를 준비하고(S210), 상기 성형 몰드의 상면에 파우치 필름을 배치시킨다(S220). 이후에, 상기 성형 몰드와 서로 대응되는 형상을 갖는 성형 지그를 준비(S230)하고, 상기 지그로 파우치 필름을 압착하여 전극조립체 수납부를 동시에 형성시킨다(S240). 마지막으로, 전지케이스를 장치로부터 분리하여 전지케이스의 외관 및 치수를 검사하여 정상 유무를 판별한다.
First, a molding mold for molding a battery case corresponding to the electrode assembly shape is prepared (S210), and a pouch film is disposed on the upper surface of the molding mold (S220). Thereafter, a forming jig having a shape corresponding to the forming mold is prepared (S230), and the electrode assembly receiving portion is simultaneously formed by pressing the pouch film with the jig (S240). Finally, the battery case is detached from the apparatus, and the appearance and dimensions of the battery case are inspected to determine whether or not the battery case is normal.
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 (22)
복수의 전극들 또는 유닛셀들이 평면을 기준으로 높이 방향으로 적층되어 있고 그 중 적어도 둘 이상의 전극들 또는 유닛셀들은 평면 크기가 서로 달라서 계단 구조를 형성하고 있는 전극조립체; 및
상호 결합되어 상기 전극조립체를 감싸는 제 1 케이스 및 제 2 케이스로 이루어져 있고, 상기 제 1 케이스에는 평면을 기준으로 높이 방향에서 전극조립체의 상부 형상에 대응하는 제 1 수납부가 형성되어 있고, 상기 제 2 케이스에는 전극조립체의 하부 형상에 대응하는 제 2 수납부가 형성되어 있는 구조인 전지케이스;
를 포함하고,
상기 제 1 케이스 및 제 2 케이스는 공통변을 통해 상호 연결된 1 단위의 부재로 이루어지며,
상기 유닛셀은, 1개 이상의 양극과 1개 이상의 음극이 분리막이 개재된 상태로 적층된 구조에서 양면에 위치한 전극의 종류가 동일한 유닛셀, 또는 양면에 위치한 전극의 종류가 다른 유닛셀이고,
상기 제 1 케이스 및 제 2 케이스의 공통변에 인접한 제 1 수납부의 내측면과 제 2 수납부의 내측면에는 각각 단차가 형성되어 있는 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 a plurality of electrodes or unit cells are stacked in a height direction with respect to a plane and at least two or more of the electrodes or unit cells have different planar sizes to form a stepped structure; And
Wherein the first case has a first housing part corresponding to an upper shape of the electrode assembly in a height direction with respect to a plane, and the first housing has a first housing part and a second housing part, A battery case having a structure in which a second accommodating portion corresponding to a lower shape of the electrode assembly is formed;
Lt; / RTI >
The first case and the second case are made up of one unit member connected to each other through a common side,
The unit cell is a unit cell in which the types of electrodes located on both sides are the same or the types of electrodes located on both sides are different from each other in a structure in which one or more positive electrodes and one or more negative electrodes are stacked with a separator interposed therebetween,
Wherein an inner side surface of the first accommodating portion and an inner side surface of the second accommodating portion adjacent to the common sides of the first case and the second case have stepped portions, respectively.
복수의 전극들 또는 유닛셀들이 평면을 기준으로 높이 방향으로 적층되어 있고 그 중 적어도 둘 이상의 전극들 또는 유닛셀들은 평면 크기가 서로 달라서 계단 구조를 형성하고 있는 전극조립체를 제조하는 과정;
상호 결합되어 전극조립체를 감싸도록 제 1 케이스 및 제 2 케이스로 이루어져 있고, 상기 제 1 케이스에는 평면을 기준으로 높이 방향에서 전극조립체의 상부 형상에 대응하는 제 1 수납부가 형성되어 있고, 상기 제 2 케이스에는 전극조립체의 하부 형상에 대응하는 제 2 수납부가 형성되어 있으며, 전극조립체를 제 1 수납부 및 제 2 수납부에 장착하기 위한 전지케이스를 제조하는 과정;
상기 전지케이스의 수납부에 전극조립체를 장착한 상태에서, 제 1 케이스가 전극조립체를 감싸며 제 2 케이스와 마주하도록 공통변을 절곡하는 과정; 및
상기 전지케이스에 전해액을 주입한 후 전지케이스의 외주면을 열융착시켜 실링하는 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.A method of manufacturing a battery cell according to claim 1,
A plurality of electrodes or unit cells are stacked in a height direction with respect to a plane and at least two or more electrodes or unit cells of the unit cells have different planar sizes to form a stepped structure;
Wherein the first case and the second case are formed to have a first housing portion corresponding to an upper shape of the electrode assembly in a height direction with respect to a plane, The case is formed with a second accommodating portion corresponding to a lower shape of the electrode assembly, and a process of manufacturing a battery case for mounting the electrode assembly to the first accommodating portion and the second accommodating portion;
Bending the common case so that the first case covers the electrode assembly and faces the second case in a state where the electrode assembly is mounted on the battery case of the battery case; And
Sealing the outer circumferential surface of the battery case by injecting an electrolyte solution into the battery case;
And forming a battery cell.
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