KR101743577B1 - 밀봉 잉여부가 최소화된 전지셀 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막을 포함하는 구조의 전극조립체가 전지케이스의 수납부에 장착되어 있고; 상기 전극조립체의 외주면 중 일면에는 양극 탭 및 음극 탭이 동일한 방향으로 돌출되어 있으며, 상기 양극 탭 및 음극 탭에는 전극리드가 각각 연결되어 전지케이스의 외부로 노출되어 있고; 상기 전극조립체는 양극 탭 및 음극 탭이 위치한 일면에서, 상기 양극 탭 및 음극 탭을 제외한 나머지 부위의 적어도 일부가 양극 탭 및 음극 탭과 동일한 방향으로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀을 제공한다.

Description

밀봉 잉여부가 최소화된 전지셀 {Battery Cell Having Minimized Sealing Residue Portion}
본 발명은 밀봉 잉여부가 최소화된 전지셀에 관한 것이다.
최근, 화석연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경 오염의 관심이 증폭되며, 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있다. 이에 원자력, 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 전력 생산기술들에 대한 연구가 지속되고 있으며, 이렇게 생산된 에너지를 더욱 효율적으로 사용하기 위한 전력저장장치 또한 지대한 관심이 이어지고 있다.
특히, 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.
대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.
또한, 이차전지는 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막이 적층된 구조의 전극조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 하는 바, 대표적으로는, 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤형(권취형) 전극조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극조립체 등을 들 수 있으며, 최근에는, 상기 젤리-롤형 전극조립체 및 스택형 전극조립체가 갖는 문제점을 해결하기 위해, 상기 젤리-롤형과 스택형의 혼합 형태인 진일보한 구조의 전극조립체로서, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 단위셀들을 분리필름 상에 위치시킨 상태에서 순차적으로 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체가 개발되었다.
또한, 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 분류된다.
특히, 최근에는 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체를 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스에 내장한 구조의 파우치형 전지가, 낮은 제조비, 작은 중량, 용이한 형태 변형 등을 이유로, 많은 관심을 모으고 있고 또한 그것의 사용량이 점차적으로 증가하고 있다.
도 1에는 종래의 대표적인 파우치형 이차전지의 일반적인 구조가 분해 사시도로서 모식적으로 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 파우치형 이차전지(100)는, 전극조립체(130), 전극조립체(130)로부터 연장되어 있는 전극 탭들(131, 132), 전극 탭들(131, 132)에 용접되어 있는 전극리드들(140, 141), 및 전극조립체(130)를 수용하는 전지케이스(120)를 포함하는 것으로 구성되어 있다.
전극조립체(130)는 분리막이 개재된 상태에서 양극과 음극이 순차적으로 적층되어 있는 발전소자로서, 스택형 또는 스택/폴딩형 구조로 이루어져 있다. 전극 탭들(131, 132)은 전극조립체(130)의 각 극판으로부터 연장되어 있고, 전극리드들(140, 141)은 각 극판으로부터 연장된 복수 개의 전극 탭들(131, 132)과, 예를 들어, 용접에 의해 각각 전기적으로 연결되어 있으며, 전지케이스(120)의 외부로 일부가 노출되어 있다. 또한, 전극리드들(140, 141)의 상하면 일부에는 전지케이스(120)와의 밀봉도를 높이고 동시에 전기적 절연상태를 확보하기 위하여 절연필름(150)이 부착되어 있다.
전지케이스(120)는 전극조립체(130)가 안착될 수 있는 오목한 형상의 수납부(123)를 포함하는 케이스 본체(122)와 그러한 본체(122)에 일체로 연결되어 있는 덮개(121)로 이루어져 있고, 수납부(123)에 전극조립체(130)을 수납한 상태로 접촉부위인 양측부(124)와 상단부(125)를 결합시킴으로써 전지를 완성한다. 전지케이스(120)는 수지층/금속박층/수지층의 알루미늄 라미네이트 구조로 이루어져 있어서, 서로 접하는 덮개(121)와 본체(122)의 양측부(124) 및 상단부(125) 부위에 열과 압력을 가하여 수지층을 상호 융착시킴으로써 결합시킨 밀봉 잉여부를 형성한다. 양측부(124)는 상하 전지케이스(120)의 동일한 수지층들이 직접 접하므로 용융에 의해 균일한 밀봉이 가능하다. 반면에, 상단부(125)에는 전극리드들(140, 141)이 돌출되어 있으므로 전극리드들(140, 141)의 두께 및 전지케이스(120) 소재와의 이질성을 고려하여 밀봉성을 높일 수 있도록 전극리드들(140, 141)과의 사이에 절연필름(150)을 개재한 상태에서 열융착시킨다.
도 2에는 도 1의 파우치형 이차전지의 구조를 개략적으로 나타낸 평면도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 파우치형 이차전지(100)는, 전극리드들(140, 141)과 전지케이스(120) 사이에 절연필름(150)의 개재로 인해, 전극리드들(140, 141)이 위치한 상단부(125)의 밀봉 잉여부(Sa)가 양측부(124)의 밀봉 잉여부(Sb)에 비해 큰 폭을 가질 수 밖에 없으며, 이에 따라, 상기 전지케이스(120) 상단부(125)의 밀봉 잉여부(Sa)는 소망하는 밀봉력을 발휘하기 위해 필요한 폭 이상으로 넓은 폭을 갖게 된다.
이에 따라, 상기 넓은 폭의 밀봉 잉여부(Sa)는 이차전지(100)의 전체적인 사이즈를 증가시키고, 상기 이차전지(100)를 전원으로 사용하는 디바이스의 탑재 공간에 제약을 발생시키는 문제점이 있는 반면에, 상기 필요 이상의 넓은 폭을 갖는 전지케이스(120) 상단부(125)의 밀봉 잉여부(Sa) 공간을 적절히 활용할 수 없는 문제점이 있다.
따라서, 이러한 문제점을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 전극조립체의 양극 탭 및 음극 탭이 위치한 일면에서, 상기 양극 탭 및 음극 탭을 제외한 나머지 부위의 적어도 일부가 양극 탭 및 음극 탭과 동일한 방향으로 연장되도록 구성함으로써, 불필요하게 넓은 폭을 갖는 탭 부위의 밀봉 잉여부를 활용해, 전체적으로 전지셀의 용량을 증가시키고, 전극 탭 부위의 불필요한 밀봉 잉여부로 인한 전체적인 전지셀의 사이즈의 증가를 방지하며, 상기 전지셀을 전원으로 사용하는 디바이스의 탑재 공간의 제약에 따른 문제점을 해소할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지셀은,
양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막을 포함하는 구조의 전극조립체가 전지케이스의 수납부에 장착되어 있고;
상기 전극조립체의 외주면 중 일면에는 양극 탭 및 음극 탭이 동일한 방향으로 돌출되어 있으며, 상기 양극 탭 및 음극 탭에는 전극리드가 각각 연결되어 전지케이스의 외부로 노출되어 있고;
상기 전극조립체는 양극 탭 및 음극 탭이 위치한 일면에서, 상기 양극 탭 및 음극 탭을 제외한 나머지 부위의 적어도 일부가 양극 탭 및 음극 탭과 동일한 방향으로 연장되어 있는 구조로 형성되어 있어, 상기 양극 탭 및 음극 탭 부위의 불필요한 밀봉 잉여부에 연장된 전극조립체를 통해, 전지셀의 전체적인 용량을 증가시킬 수 있고, 전체적인 전지셀의 사이즈의 증가를 방지하며, 상기 전지셀을 전원으로 사용하는 디바이스의 탑재 공간의 제약에 따른 문제점을 해소할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전극조립체의 연장된 부위는, 양극 탭을 기준으로 음극 탭에 대향하는 일측 부위, 또는 음극 탭을 기준으로 양극 탭에 대향하는 타측 부위일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 전극조립체의 연장된 부위는 양극 탭 및 음극 탭을 기준으로 서로 대향하는 일측 및 타측 부위일 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 전극조립체의 양극 탭 및 음극 탭은 전극조립체의 외주면 중 동일한 일면에서 동일한 방향으로 돌출되어 있는 구조로서, 상기 양극 탭 및 음극 탭이 돌출되어 있는 전극조립체의 일면은 양극 탭을 기준으로 음극 탭에 대향하는 일측 부위, 음극 탭을 기준으로 양극 탭에 대향하는 타측 부위 및 상기 일측 부위와 타측 부위를 제외한 양극 탭과 음극 탭의 사이로 구성될 수 있다.
즉, 본원발명에 따른 전지셀의 전극조립체는 외주면 중 일면에 양극 탭 및 음극 탭이 돌출되어 있고, 상기 양극 탭 및 음극 탭과 동일한 방향으로 연장된 부위를 포함하고 있으며, 상기 연장된 부위는 전극조립체의 일면에서 양극 탭 및 음극 탭을 기준으로, 일측 부위, 또는 타측 부위, 또는 서로 대향하는 일측 부위 및 타측 부위일 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 전지셀에 있어서, 평면상으로 상기 전극조립체의 연장된 부위의 넓이는 전극조립체의 전체 면적에 대해 1% 내지 15%의 범위일 수 있으며, 더욱 상세하게는, 5% 내지 10%의 범위일 수 있다.
만일, 상기 전극조립체의 연장된 부위의 넓이가 전극조립체의 전체 면적에 대해 1% 미만일 경우, 불필요한 밀봉 잉여부의 활용을 통한 전지셀의 용량 증가의 효과를 발휘할 수 없고, 15%를 초과할 경우, 상기 양극 탭 및 음극 탭이 형성되어 있는 밀봉 잉여부의 폭이 지나치게 좁아져, 충분한 밀봉력을 발휘할 수 없을 수 있으므로, 바람직하지 않다.
상기 폭의 용어는 전지케이스의 수납부와 접하는 밀봉 잉여부의 부위로부터 대향하는 말단에 이르는 거리를 의미한다.
또한, 평면상으로 상기 전지케이스는 양극 탭 및 음극 탭 부위를 제외한 전극조립체의 형상에 대응하는 형상으로 이루어진 구조일 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 전지셀의 전극조립체는 외주면 중 일면에 동일한 방향으로 돌출된 양극 탭 및 음극 탭을 포함하고 있고, 상기 양극 탭 및 음극 탭이 돌출된 일면에 전극조립체의 연장된 부위를 포함하고 있는 바, 상기 전극조립체를 수납하는 전지케이스는 양극 탭 및 음극 탭 부위를 제외한 전극조립체의 형상에 대응하는 형상으로서, 전극조립체외 마찬가지로, 상기 양극 탭 및 음극 탭이 돌출된 일면으로 연장된 부위를 포함하고 있는 구조일 수 있다.
한편, 상기 전지케이스는 연장된 부위를 포함하는 전극조립체를 수납하고 밀봉할 수 있는 소재라면, 크게 제한되는 것은 아니며, 상세하게는, 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 파우치형 케이스일 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 전지셀의 전지케이스는 전극조립체를 수납한 상태에서 외주면이 열융착되어 형성된 밀봉 잉여부를 포함하고 있다.
이 때, 양극 탭 및 음극 탭은 전극리드와 연결되어 있는 구조로서, 상기 양극 탭 및 음극 탭에 연결된 전극리드는 전지케이스의 외부로 노출되어 있는 구조일 수 있고, 상기 밀봉 잉여부 상에서 전극리드의 상하면에는 절연필름이 부착되어 있는 구조일 수 있다,
따라서, 상기 절연필름은 양극 탭 및 음극 탭이 형성된 전극조립체의 일면에 대응되는 밀봉 잉여부 상에 위치하는 구조일 수 있으며, 이에 따라, 상기 양극 탭 및 음극 탭 부위의 밀봉 잉여부의 폭은 나머지 부위의 밀봉 잉여부의 폭에 비해 넓은 구조로서, 상세하게는, 상기 양극 탭 및 음극 탭 부위의 밀봉 잉여부의 폭은 나머지 부위의 밀봉 잉여부의 폭에 대해 101% 내지 200%의 크기일 수 있으며, 더욱 상세하게는, 150% 내지 180%의 크기일 수 있다.
만일, 상기 양극 탭 및 음극 탭 부위의 밀봉 잉여부의 폭이 나머지 부위의 밀봉 잉여부의 폭에 대해 101% 미만일 경우, 절연필름의 개재에 따른 밀봉력의 저하를 초래할 수 있으며, 200%를 초과할 경우, 밀봉 잉여부의 폭이 지나치게 넓어져, 상기 밀봉 잉여부의 불필요한 부분의 증가로, 전체적이 전지셀의 크기를 증가시키고, 상기 전지셀을 전원으로 사용하는 디바이스이 탑재 공간에 제약이 발생할 수 있어, 바람직하지 않다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 양극 탭 및 음극 탭이 위치한 전극조립체의 일면에서, 양극 탭 및 음극 탭 부위의 밀봉 잉여부의 폭은 상기 양극 탭 및 음극 탭을 제외한 나머지 부위의 전극조립체의 연장된 높이와 동일한 구조일 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 전지셀의 전극조립체는 외주면 중 일면에 양극 탭 및 음극 탭이 돌출되어 있고, 상기 양극 탭 및 음극 탭이 돌출되어 있는 전극조립체의 일면에서, 상기 양극 탭을 기준으로 음극 탭에 대향하는 일측 부위, 또는 음극 탭을 기준으로 양극 탭에 대향하는 타측 부위, 또는 양극 탭 및 음극 탭을 기준으로 서로 대향하는 일측 및 타측 부위에 전극조립체의 연장된 부위가 형성되어 있는 구조일 수 있다.
이 때, 전지케이스는 평면상으로 양극 탭 및 음극 탭 부위를 제외한 전극조립체의 형상에 대응하는 형상으로 이루어져 있는 바, 상기 일측 부위, 또는 타측 부위, 또는 일측 부위 및 타측 부위가 양극 탭 및 음극 탭 부위에 비해 돌출되어 있는 형상일 수 있다.
이에 따라, 상기 전지케이스의 돌출된 일측 부위, 또는 타측 부위, 또는 일측 부위 및 타측 부위에 전극조립체의 연장된 부위가 위치하는 바, 상기 전극조립체의 연장된 높이가 양극 탭 및 음극 탭 부위의 밀봉 잉여부의 폭과 동일한 구조를 이룸으로써, 후술하는 바와 마찬가지로, 전지셀의 밀봉 잉여부가 수직 절곡되었을 경우, 전지셀의 전체적인 형상이 사각형 형상으로 간소화될 수 있으며, 디바이스의 탑재 공간에 따라 발생할 수 있는 제약을 해소할 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 전지케이스의 밀봉 잉여부의 폭은 양극 탭 및 음극 탭 부위를 제외한 나머지 부위에서 모두 동일한 구조일 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 전지셀은 양극 탭 및 음극 탭 부위를 제외한 전극조립체의 나머지 부위의 밀봉 잉여부의 폭이 모두 동일한 구조로서, 상기 양극 탭 및 음극 탭 부위에 연결되는 전극리드의 상하면에 절연필름이 개재됨으로써, 넓은 폭의 밀봉 잉여부가 형성됨에도 불구하고, 양극 탭 및 음극 탭 부위를 제외한 나머지 부위의 밀봉 잉여부의 폭이 모두 동일해, 불필요한 밀봉 잉여부의 공간을 최대한 활용할 수 있으며, 이에 따라, 전체적인 전지셀의 용량을 증가시킬 수 있다.
이러한 경우에, 상기 용량 증가의 효과는 전지셀에서 양극 탭 및 음극 탭 부위의 밀봉 잉여부가 차지하는 비율이 높을수록 극대화 될 수 있다.
구체적으로, 전지셀의 폭이 크고, 두께가 두꺼우며, 길이가 짧을수록, 전지셀에서 차지하는 양극 탭 및 음극 탭 부위의 밀봉 잉여부의 비율이 높아져, 활용할 수 있는 공간이 증가하며, 이에 따라, 본 발명에 따른 전지셀의 구조를 적용하였을 경우, 전체적인 전지셀의 용량 증가율도 높아질 수 있다.
상기 전지셀의 폭은 전극 탭들이 돌출되어 있는 전지셀의 일면에 인접한 일측면으로부터 대향하는 타측면에 이르는 거리를 의미하고, 두께는 전지셀의 하면으로부터 상면에 이르는 거리를 의미하며, 길이는 전극 탭들이 돌출되어 있는 전지셀의 일면으로부터 대향하는 타면에 이르는 거리를 의미한다.
또한, 상기 밀봉 잉여부는 양극 탭 및 음극 탭 부위를 제외한 나머지 부위가 수직 절곡되어 전지케이스 수납부의 외면에 밀착되어 있는 구조일 수 있으며, 이 때, 상기 양극 탭 및 음극 탭이 위치한 전극조립체의 일면에서, 양극 탭 및 음극 탭 부위의 밀봉 잉여부의 폭이 상기 양극 탭 및 음극 탭을 제외한 나머지 부위의 전극조립체의 연장된 높이와 동일하므로, 상기 상기 밀봉 잉여부가 수직 절곡된 전지셀은 전극리드를 제외한 부위가 평면상 사각형 형상일 수 있다.
이러한 경우에, 상기 양극 탭 및 음극 탭 부위의 밀봉 잉여부는 절곡되지 않으며, 상기 밀봉 잉여부 상에는 전극리드가 돌출되어 PCB (Protection Circuit Board), PCM (Protection Circuit Module), PMP (Protection Module Package) 등과 연결된 상태에서, 전극리드가 절곡됨으로써, 전극리드에 연결된 PCB, PCM, PMP 등이 양극 탭 및 음극 탭 부위의 밀봉 잉여부 상에 탑재되는 구조를 형성할 수 있다.
따라서, 전지셀의 전체적인 형상이 간소화될 수 있으며, 디바이스의 탑재 공간에 따라 발생할 수 있는 제약을 해소할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 전지셀은 그것의 종류가 특별히 한정되는 것은 아니지만, 구체적인 예로서, 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지일 수 있으며, 더욱 상세하게는, 리튬이온 폴리머 전지일 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 전지셀을 하나 이상 포함하는 전지팩 및 상기전지팩을 전원으로서 포함하는 디바이스를 제공하는 바, 상기 디바이스는, 구체적으로, 휴대폰, 태블릿 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 파워 툴, 웨어러블 전자 기구, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장 장치로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
상기와 같은 디바이스 내지 장치들은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 구체적인 설명을 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지셀은, 전극조립체의 양극 탭 및 음극 탭이 위치한 일면에서, 상기 양극 탭 및 음극 탭을 제외한 나머지 부위의 적어도 일부가 양극 탭 및 음극 탭과 동일한 방향으로 연장되도록 구성함으로써, 불필요하게 넓은 폭을 갖는 탭 부위의 밀봉 잉여부를 활용해, 전체적으로 전지셀의 용량을 증가시킬 수 있고, 종래의 전지셀에서 전극 탭 부위의 불필요한 밀봉 잉여부로 인한 전체적인 사이즈의 증가를 방지할 수 있으며, 상기 전지셀을 전원으로 사용하는 디바이스의 탑재 공간의 제약에 따른 문제점을 해소할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 파우치형 이차전지의 일반적인 구조에 대한 분해 사시도이다;
도 2는 도 1의 파우치형 이차전지의 구조를 개략적으로 나타낸 평면도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 전극조립체의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다;
도 4는 도 3의 전극조립체를 포함하는 전지셀의 구조를 개략적으로 나타낸 평면도이다;
도 5는 도 4의 전지셀의 구조를 개략적으로 나타낸 사시도이다;
도 6 및 도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전지셀의 구조를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 도면들을 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 전극조립체의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 전지셀의 전극조립체(300)는 양극(310), 음극(330) 및 상기 양극(310)과 음극(330) 사이에 개재되는 분리막(320)의 적층 구조로 이루어져 있다.
양극(310) 및 음극(330)의 외주면 중 동일한 일면에는 양극 탭(313) 및 음극 탭(333)이 각각 동일한 방향으로 돌출되어 있고, 상기 양극(310) 및 음극(330)의 일면에서, 양극 탭(313) 및 음극 탭(333)을 기준으로 서로 대향하는 양측 단부에는 상기 양극(310) 및 음극(330)이 연장된 부위들(311, 312, 331, 332)이 각각 형성되어 있다.
이 때, 양극 탭(313) 및 음극 탭(333)을 제외한 나머지 부위에는 양극 활물질 및 음극 활물질이 전극의 상하면에 각각 도포되어 있다.
분리막(320)은 평면상으로 양극 탭(313) 및 음극 탭(333) 부위를 제외한 양극(310) 및 음극(330)의 형상에 대응하는 형상으로서, 상기 양극 탭(313) 및 음극 탭(333)이 돌출된 일면에서 양극(310) 및 음극(330)의 연장된 부위들(311, 312, 331, 332)과 동일한 부위들(321, 322)이 연장되어 있다.
도 4 및 도 5에는 도 3의 전극조립체를 포함하는 전지셀의 구조를 개략적으로 나타낸 평면도 및 사시도가 각각 도시되어 있다.
도 4 및 도 5를 함께 참조하면, 전지셀(400)의 전극조립체(300)는 외주면 중 양극 탭 및 음극 탭이 위치한 일면에서, 상기 양극 탭 및 음극 탭을 기준으로 서로 대향하는 일측 부위(301) 및 타측 부위(302)가 양극 탭 및 음극 탭과 동일한 방향으로 연장되어 있다.
또한, 전극조립체(300)는 전지케이스(410)의 수납부(420)에 장착되어 있으며, 양극 탭 및 음극 탭에는 전극리드들(431, 432)이 각각 연결되어 전지케이스(410)의 외부로 노출되어 있다.
전지케이스(410)는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 파우치형 케이스로서, 평면상으로 양극 탭 및 음극 탭 부위를 제외한 전극조립체(300)의 형상에 대응하는 형상으로 이루어져 있는 바, 상세하게는, 양극 탭 및 음극 탭에 각각 연결된 양극리드(431) 및 음극리드(432)를 기준으로 서로 대향하는 일측 및 타측 부위가 양극리드(431) 및 음극리드(432)와 동일한 방향으로 연장되어 있다.
또한, 전지케이스(410)는 전극조립체(300)를 수납한 상태에서 외주면이 열융착되어 형성된 밀봉 잉여부들(411, 412, 413, 414, 415)을 포함하고 있다.
이러한 경우에, 양극리드(431) 및 음극리드(432)가 외부로 노출되어 있는 전지케이스(410)의 밀봉 잉여부 상(411)에서 양극리드(431) 및 음극리드(432)의 상하면에는 절연필름(441, 442)이 부착되어 있어, 양극리드(431) 및 음극리드(432) 부위의 밀봉 잉여부(411)의 폭(Wa)이 나머지 부위의 밀봉 잉여부들(412, 413, 414, 415)의 폭(Wb, Wc)에 비해 넓은 구조로 이루어져 있으며, 구체적으로, 상기 양극리드(431) 및 음극리드(432) 부위의 밀봉 잉여부(411)의 폭(Wa)은 나머지 부위의 밀봉 잉여부(412, 413, 414, 415)의 폭(Wb, Wc)에 대해 101% 내지 200%의 크기일 수 있다.
한편, 양극리드(431) 및 음극리드(432) 부위의 밀봉 잉여부(411)의 폭(Wa)은 상기 양극리드(431) 및 음극리드(432) 부위를 제외한 나머지 부위에서 전극조립체(300)의 일측 부위(301) 및 타측 부위(302)의 연장된 높이와 동일하다.
따라서, 양극리드(431) 및 음극리드(432) 부위의 밀봉 잉여부(411)를 제외한 나머지 부위의 밀봉 잉여부(412, 413, 414, 415)가 수직 절곡(511, 512, 513, 514)되어 전지케이스(410)의 수납부(420) 외면에 밀착될 경우, 상기 밀봉 잉여부(412, 413, 414, 415)가 수직 절곡(511, 512, 513, 514)된 전지셀(400)은 전극리드(431, 432)를 제외한 부위가 평면상 사각형 형상을 이루게 되어, 전지셀(400)의 전체적인 형상이 간소화될 수 있으며, 디바이스의 탑재 공간에 따라 발생할 수 있는 제약을 해소할 수 있다.
상기 밀봉 잉여부(412, 413, 414, 415)가 수직 절곡(511, 512, 513, 514)될 경우, 상기 절곡(511, 512, 513, 514)을 용이하게 수행할 수 있도록, 전지셀(400)의 전극리드들(431, 432)이 돌출된 일면의 밀봉 잉여부들(414, 415)과 상기 밀봉 잉여부들(414, 415)에 인접한 양측면의 밀봉 잉여부들(412, 413)이 만나는 모서리의 일부 부위(416, 417)를 제거한 후 절곡(511, 512, 513, 514)할 수 있다.
또한, 전지케이스(410)의 양극리드(431) 및 음극리드(432) 부위의 밀봉 잉여부(411)를 제외한 나머지 부위에서 밀봉 잉여부(412, 413, 414, 415)의 폭(Wb, Wc)은 모두 동일하며, 이에 따라, 양극리드(431) 및 음극리드(432)의 상하면에 절연필름들(441, 442)이 개재됨으로써, 양극리드(431) 및 음극리드(432) 부위에 넓은 폭(Wa)의 밀봉 잉여부(411)가 형성됨에도 불구하고, 양극리드(431) 및 음극리드(432) 부위의 밀봉 잉여부(411)를 제외한 나머지 부위의 밀봉 잉여부(412, 413, 414, 415)의 폭(Wb, Wc)이 모두 동일해, 불필요한 밀봉 잉여부의 공간을 최대한 활용할 수 있으며, 이에 따라, 전체적인 전지셀(400)의 용량을 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 효과는 전지셀(400)에서 양극리드(431) 및 음극리드(432) 부위의 밀봉 잉여부(411)가 차지하는 비율이 높을수록 극대화 될 수 있다.
구체적으로, 전지셀(400)의 폭(A)이 크고, 두께(B)가 두꺼우며, 길이(C)가 짧을수록, 전지셀(400)에서 차지하는 양극리드(431) 및 음극리드(432) 부위의 밀봉 잉여부(411)의 비율이 높아져, 활용할 수 있는 공간이 증가하며, 이에 따라, 상기 전지셀(400)의 구조를 적용하였을 경우, 전체적인 전지셀(400)의 용량 증가율도 높아질 수 있다.
상기 전지셀(400)의 폭(A)은 전극리드들이 돌출되어 있는 전지셀의 일면에 인접한 일측면으로부터 대향하는 타측면에 이르는 거리를 의미하고, 두께(B)는 전지셀의 하면으로부터 상면에 이르는 거리를 의미하며, 길이(C)는 전극리드들이 돌출되어 있는 전지셀의 일면으로부터 대향하는 타면에 이르는 거리를 의미한다.
도 6 및 도 7에는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전지셀의 구조를 개략적으로 나타낸 평면도가 도시되어 있다.
우선, 도 6을 참조하면, 전지셀(600)의 전극조립체(630)의 외주면 중 일면에는 양극 탭 및 음극 탭이 동일한 방향으로 돌출되어 있고, 상기 양극 탭 및 음극 탭에는 양극리드(632)와 음극리드(631)가 각각 연결되어 있다.
전극조립체(630)는 외주면 중 양극 탭 및 음극 탭이 위치한 일면에서, 상기 양극 탭을 기준으로 음극 탭에 대향하는 일측 부위(601)가 양극 탭 및 음극 탭과 동일한 방향으로 연장되어 있다.
전지케이스(610)는 평면상으로 양극 탭 및 음극 탭 부위를 제외한 전극조립체(630)의 형상에 대응하는 형상으로 이루어져 있는 바, 상세하게는, 양극리드(631)를 기준으로 음극리드(632)에 대향하는 일측 부위가 양극리드(631) 및 음극리드(632)와 동일한 방향으로 연장되어 있다.
또한, 전지케이스(610)는 수납부(620)에 전극조립체(630)를 수납한 상태에서 외주면이 열융착되어 형성된 밀봉 잉여부들(611, 612, 613, 614)을 포함하고 있다.
이러한 경우에, 양극리드(631) 및 음극리드(632)가 외부로 노출되어 있는 전지케이스(610)의 밀봉 잉여부(611) 상에서 양극리드(631) 및 음극리드(632)의 상하면에는 절연필름들(641, 642)이 각각 부착되어 있어, 상기 양극리드(631) 및 음극리드(632) 부위의 밀봉 잉여부(611)의 폭(Wd)은 나머지 부위의 밀봉 잉여부들(612, 613, 614)의 폭(We, Wf)에 비해 넓은 구조로 이루어져 있다.
한편, 양극리드(631) 및 음극리드(632) 부위의 밀봉 잉여부(611)의 폭(Wd)은 상기 전극조립체(630)의 연장된 일측 부위(601)의 높이와 동일하다.
또한, 전지케이스(610)의 양극리드(631) 및 음극리드(632) 부위의 밀봉 잉여부(611)를 제외한 나머지 부위에서 밀봉 잉여부들(612, 613, 614)의 폭(We, Wf)은 모두 동일하다.
도 7을 참조하면, 전지셀(700)의 전극조립체(730)는 양극 탭 및 음극 탭이 위치한 일면에서, 음극 탭을 기준으로 양극 탭에 대향하는 타측 부위(702)가 양극 탭 및 음극 탭과 동일한 방향으로 연장되어 있고, 전지케이스(710)가 평면상으로 양극 탭 및 음극 탭 부위를 제외한 전극조립체(730)의 형상에 대응하는 형상으로서, 음극리드(732)를 기준으로 양극리드(731)에 대향하는 타측 부위가 양극리드(731) 및 음극리드(731)와 동일한 방향으로 연장되어 있다.
상기 구성을 제외한 나머지 구성은 도 6의 전지셀(600)과 동일하다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (19)

  1. 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막을 포함하는 구조의 전극조립체가 전지케이스의 수납부에 장착되어 있고;
    상기 전극조립체의 외주면 중 일면에는 양극 탭 및 음극 탭이 동일한 방향으로 돌출되어 있으며, 상기 양극 탭 및 음극 탭에는 전극리드가 각각 연결되어 전지케이스의 외부로 노출되어 있고;
    상기 전극조립체는 양극 탭 및 음극 탭이 위치한 일면에서, 상기 양극 탭 및 음극 탭을 제외한 나머지 부위의 적어도 일부가 양극 탭 및 음극 탭과 동일한 방향으로 연장되어 있으며,
    평면상으로 상기 전지케이스는 양극 탭 및 음극 탭 부위를 제외한 전극조립체의 형상에 대응하는 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전극조립체의 연장된 부위는, 양극 탭을 기준으로 음극 탭에 대향하는 일측 부위, 또는 음극 탭을 기준으로 양극 탭에 대향하는 타측 부위인 것을 특징으로 하는 전지셀.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 전극조립체의 연장된 부위는 양극 탭 및 음극 탭을 기준으로 서로 대향하는 일측 및 타측 부위인 것을 특징으로 하는 전지셀.
  4. 제 1 항에 있어서, 평면상으로 상기 전극조립체의 연장된 부위의 넓이는 전극조립체의 전체 면적에 대해 1% 내지 15%의 범위인 것을 특징으로 하는 전지셀.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 파우치형 케이스인 것을 특징으로 하는 전지셀.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스는 전극조립체를 수납한 상태에서 외주면이 열융착되어 형성된 밀봉 잉여부를 포함하고 있고, 양극 탭 및 음극 탭은 전극리드와 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 밀봉 잉여부 상에서 전극리드의 상하면에는 절연필름이 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 양극 탭 및 음극 탭 부위의 밀봉 잉여부의 폭은 나머지 부위의 밀봉 잉여부의 폭에 비해 넓은 것을 특징으로 하는 전지셀.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 양극 탭 및 음극 탭 부위의 밀봉 잉여부의 폭은 나머지 부위의 밀봉 잉여부의 폭에 대해 101% 내지 200%의 크기인 것을 특징으로 하는 전지셀.
  11. 제 7 항에 있어서, 상기 양극 탭 및 음극 탭이 위치한 전극조립체의 일면에서, 양극 탭 및 음극 탭 부위의 밀봉 잉여부의 폭이 상기 양극 탭 및 음극 탭을 제외한 나머지 부위의 전극조립체의 연장된 높이와 동일한 것을 특징으로 하는 전지셀.
  12. 제 7 항에 있어서, 상기 전지케이스의 밀봉 잉여부의 폭은 양극 탭 및 음극 탭 부위를 제외한 나머지 부위에서 모두 동일한 것을 특징으로 하는 전지셀.
  13. 제 7 항에 있어서, 상기 밀봉 잉여부는 양극 탭 및 음극 탭 부위를 제외한 나머지 부위가 수직 절곡되어 전지케이스 수납부의 외면에 밀착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 밀봉 잉여부가 수직 절곡된 전지셀은 전극리드를 제외한 부위가 평면상 사각형 형상인 것을 특징으로 하는 전지셀.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 전지셀.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 리튬이온 폴리머 전지인 것을 특징으로 하는 전지셀.
  17. 제 1 항에 따른 전지셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  18. 제 17 항에 따른 전지팩을 전원으로서 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 디바이스는 휴대폰, 태블릿 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 파워 툴, 웨어러블 전자 기구, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장 장치로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 디바이스.
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