KR101825007B1 - Pouch type secondary battery and method of fabricating the same - Google Patents
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Abstract
파우치형 이차전지 실링 영역의 절연 특성을 확보하고 모듈 조립시 전극조립체 손상이 적은 파우치형 이차전지 및 모듈과 그 제조방법을 제공한다. 본 발명에 따른 파우치형 이차전지는 파우치형 전지케이스; 상기 전지케이스 내부에 장착된 전극조립체; 일단은 상기 전극조립체에 연결되어 있고, 타단은 상기 전지케이스 외부로 돌출된 양극 및 음극의 전극리드; 및 상기 전지케이스의 상부 시트와 하부 시트를 접착시킨 실링 영역을 포함하는 파우치형 이차전지에 있어서, 상기 실링 영역에 절연성 재질의 틀을 끼운 것을 특징으로 한다. Provided is a pouch type secondary battery and a module and a method of manufacturing the same. The pouch type secondary battery and module are provided with insulation characteristics of a pouch type secondary battery sealing region and less damage to an electrode assembly during module assembly. The pouch type secondary battery according to the present invention comprises a pouch type battery case; An electrode assembly mounted inside the battery case; An electrode lead having one end connected to the electrode assembly and the other end protruding to the outside of the battery case; And a sealing region in which an upper sheet and a lower sheet of the battery case are bonded to each other, wherein the sealing region is formed with an insulating material frame.
Description
본 발명은 파우치형 이차전지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실링 영역을 개선한 파우치형 이차전지, 그 제조방법과 이것을 이용한 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a pouch-type secondary battery and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a pouch-type secondary battery improved in sealing area, a manufacturing method thereof, and a module using the same.
일반적으로, 이차전지는 충전이 불가능한 일차전지와 달리, 충방전이 가능한 전지를 의미하며, 휴대폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 전자기기 또는 전기 자동차(EV) 등에 널리 사용되고 있다. 특히, 리튬 이차전지는 작동 전압이 3.6V 가량으로서, 전자 장비의 전원으로 많이 사용되는 니켈-카드뮴 전지 또는 니켈-수소 전지보다 큰 용량을 가지며, 단위 중량당 에너지 밀도가 높기 때문에 그 활용 정도가 급속도로 증가되는 추세에 있다.2. Description of the Related Art Generally, a secondary battery refers to a battery that can be charged and discharged unlike a primary battery that can not be charged, and is widely used in electronic devices such as mobile phones, notebook computers, camcorders, and electric vehicles (EVs). Particularly, the lithium secondary battery has an operating voltage of about 3.6 V and has a larger capacity than a nickel-cadmium battery or a nickel-hydrogen battery, which is widely used as a power source for electronic equipment, and has a high energy density per unit weight. As shown in Fig.
리튬 이차전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 분리막을 사이에 두고 배치된 전극조립체와, 전극조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 케이스를 구비한다. 리튬 이차전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차전지와 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차전지로 분류될 수 있다. The lithium secondary battery mainly uses a lithium-based oxide and a carbonaceous material as a cathode active material and an anode active material, respectively. The lithium secondary battery includes an electrode assembly in which a positive electrode plate and a negative electrode plate each coated with such a positive electrode active material and a negative electrode active material are disposed with a separator interposed therebetween, and an outer cover material, that is, a battery case, for sealingly storing the electrode assembly together with the electrolyte solution. The lithium secondary battery can be classified into a can-type secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a metal can, and a pouch-type secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a pouch of an aluminum laminate sheet, depending on the shape of the battery case.
파우치형 이차전지는 이차전지의 양/음극 탭(tab)에 연결된 전극리드가 한쪽으로 나와 있는 단방향 전지 또는 마주보고 있는 방향으로 나와 있는 양방향 전지로 나뉜다. 그 중에서 양방향 전지는 도 1과 같은 구조를 가진다. The pouch type secondary battery is divided into a unidirectional battery in which an electrode lead connected to a positive / negative tab of a secondary battery is directed to one side, or a bidirectional battery which faces in a facing direction. Among them, the bi-directional battery has a structure as shown in Fig.
도 1에 도시한 파우치형 이차전지(10)는, 전극조립체(20), 전극리드(30, 40), 파우치형 전지케이스(50)를 포함한다. 참조번호 "55"는 열 융착이 이루어진 실링 영역이다. 이러한 이차전지(10)는 도 2에 도시한 바와 같은 카트리지(70)에 장착되고 적층되어 도 3과 같은 모듈(80)로 조립된다. The pouch type
실링 영역(55)은 외부의 공기, 수분 등의 이물 유입을 차단하기 위해 형성하는 것이지만 각 모서리 부위에 노출된 알루미늄이 존재하게 되어 공기나 수분에 의해 열화되기 쉽다. 이 부위의 절연 특성을 확보하기 위해서는 접는 방법, 절연 테이프를 추가로 붙이는 방법 등이 고려되고 있으나 열화에 의한 절연 특성 저하를 막기에는 불충분하다. The
뿐만 아니라 이차전지(10)를 모듈(80)로 조립할 때에 기존에 고정하는 방식은 점접촉 또는 선접촉이다. 전극조립체(20) 모서리 부위를 가압하거나 전극조립체(20) 면 전체를 가압하면서 모듈 조립을 하게 되므로, 기계적 충격에 의해 전극조립체(20)가 손상되는 문제가 있어, 이에 대한 개선 방법도 필요하다.In addition, when the
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 파우치형 이차전지 실링 영역의 절연 특성을 확보하고 모듈 조립시 전극조립체 손상이 적은 파우치형 이차전지 및 모듈과 그 제조방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a pouch type secondary battery and module and a method of manufacturing the same, which secures insulation characteristics of a pouch type secondary battery sealing region and reduces damage to an electrode assembly during module assembly.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 파우치형 이차전지는 파우치형 전지케이스; 상기 전지케이스 내부에 장착된 전극조립체; 일단은 상기 전극조립체에 연결되어 있고, 타단은 상기 전지케이스 외부로 돌출된 양극 및 음극의 전극리드; 및 상기 전지케이스의 상부 시트와 하부 시트를 접착시킨 실링 영역을 포함하는 파우치형 이차전지에 있어서, 상기 실링 영역에 절연성 재질의 틀을 끼운 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a pouch type secondary battery comprising: a pouch type battery case; An electrode assembly mounted inside the battery case; An electrode lead having one end connected to the electrode assembly and the other end protruding to the outside of the battery case; And a sealing region in which an upper sheet and a lower sheet of the battery case are bonded to each other, wherein the sealing region is formed with an insulating material frame.
상기 틀은 플라스틱 재질일 수 있다.The frame may be made of a plastic material.
바람직한 실시예에서 상기 틀은 상기 전극리드가 돌출된 면 양측면에서 끼워진다.In a preferred embodiment, the mold is sandwiched between both sides of the surface of the electrode lead protruding.
상기 틀의 표면은 상기 전지케이스의 표면보다 돌출되어 있는 것일 수 있다. The surface of the frame may protrude from the surface of the battery case.
본 발명에 따른 파우치형 이차전지 제조방법에서는 양극 및 음극의 전극리드가 연결된 전극조립체를 제공한다. 상기 전극조립체를 파우치형 전지케이스 내부에 장착하고 상기 전극리드가 외부로 돌출되도록 상기 전지케이스의 외주부를 따라 상기 전지케이스의 상부 시트와 하부 시트를 접착시켜 실링 영역을 형성한다. 그런 다음, 상기 실링 영역에 절연성 재질의 틀을 끼운다.A method of manufacturing a pouch-type secondary battery according to the present invention provides an electrode assembly in which electrode leads of a positive electrode and a negative electrode are connected. The electrode assembly is mounted inside the pouch-shaped battery case, and the upper and lower sheets of the battery case are bonded together along the outer periphery of the battery case so that the electrode lead protrudes to the outside, thereby forming a sealing region. Then, a frame made of an insulating material is fitted to the sealing region.
본 발명에 따른 파우치형 이차전지는 모듈로 제조될 수 있다. 이 모듈은 인접한 전지에 대면하도록 적층 배열된 본 발명에 따른 파우치형 이차전지들; 및 상기 파우치형 이차전지들을 각각 고정하여 적층 구조를 형성하는 카트리지들을 포함하고, 상기 카트리지는 상기 파우치형 이차전지의 틀이 고정되는 홈이 외주부에 형성된 판상 구조이다.The pouch type secondary battery according to the present invention can be manufactured as a module. This module comprises pouch-type secondary batteries according to the present invention which are stacked so as to face adjacent batteries; And cartridges for fixing the pouch type secondary batteries to form a laminated structure, wherein the cartridge is a plate-like structure in which a groove for fixing the frame of the pouch type secondary battery is formed on the outer periphery.
본 발명에 따르면, 실링 영역에 절연성 재질의 틀을 끼움으로써 파우치 끝단이 외부로 노출되지 않아 이차전지의 절연 특성을 확보할 수 있다.According to the present invention, by inserting a frame made of an insulating material into the sealing region, the end of the pouch is not exposed to the outside, thereby securing the insulation characteristics of the secondary battery.
이러한 틀 자체를 모듈 조립시 고정 프레임(frame)으로 사용하여 고정할 수 있으므로 전극조립체를 직접 가압하지 않게 되어 전극조립체 손상의 위험성을 감소시킬 수 있다.Since the frame itself can be fixed using a frame as a frame, it is not necessary to directly press the electrode assembly, thereby reducing the risk of damaging the electrode assembly.
또한, 기존 점접촉 또는 선접촉 방식을 면접촉 방식으로 변경할 수 있음에 따라 이차전지의 모듈 내 구속력이 향상될 수 있다. Further, since the existing point contact or line contact method can be changed to the surface contact method, the restraining force in the module of the secondary battery can be improved.
도 1은 종래 파우치형 이차전지의 평면도이다.
도 2는 종래 이차전지 모듈에 이용되는 카트리지의 평면도이다.
도 3은 도 1의 이차전지와 도 2의 카트리지를 이용해 구성한 종래 이차전지 모듈의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 구성 및 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 6은 도 5의 VI-VI' 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지 모듈에 이용되는 카트리지의 평면도이다.
도 10은 도 7의 이차전지와 도 9의 카트리지를 이용해 구성한 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지 모듈의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지를 개략적으로 도시한 평면도이다.1 is a plan view of a conventional pouch type secondary battery.
2 is a plan view of a cartridge used in a conventional secondary battery module.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a conventional secondary battery module constructed using the secondary battery of FIG. 1 and the cartridge of FIG. 2;
4 is a view for explaining a configuration and a manufacturing method of a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
5 is a plan view schematically illustrating a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI 'of FIG.
7 is a plan view schematically illustrating a secondary battery according to another embodiment of the present invention.
8 is a plan view schematically illustrating a secondary battery according to another embodiment of the present invention.
9 is a plan view of a cartridge used in a secondary battery module according to another embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a cross-sectional view of a secondary battery module according to another embodiment of the present invention constructed using the secondary battery of FIG. 7 and the cartridge of FIG. 9;
11 is a plan view schematically showing a secondary battery according to another embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It should be interpreted in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and are not intended to represent all of the technical ideas of the present invention. Therefore, various equivalents It should be understood that water and variations may be present.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 구성 및 제조방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 6은 도 5의 VI-VI' 단면도이다.4 is a view for explaining a configuration and a manufacturing method of a secondary battery according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a plan view schematically illustrating a secondary battery according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI 'of FIG.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 파우치형 이차전지(100)는, 전극조립체(120), 전극리드(130, 140), 파우치형 전지케이스(150), 절연성 재질의 틀(160)을 포함한다.4 to 6, a pouch type
상기 전극조립체(120)는, 도면의 편의상 자세히 도시하지는 않았으나, 하나 이상의 양극판 및 하나 이상의 음극판이 분리막을 사이에 두고 배치된 형태로 구성되며, 전지케이스(150)에 수납된다. 이 때, 전극조립체(120)는 다수의 양극판 및 음극판이 적층된 상태로 전지케이스(150)에 수납되거나, 하나의 양극판 및 음극판이 권취된 상태로 전지케이스(150)에 수납될 수 있다. Although not shown in detail for the sake of convenience of the drawings, the
전극조립체(120)의 전극판들은 알루미늄(Al) 재질이나 구리(Cu) 재질의 집전체에 활물질 슬러리가 도포된 구조로서 형성되는데, 슬러리는 통상적으로 입상의 활물질, 보조도체, 바인더 및 가소제 등에 용매가 첨가된 상태에서 교반되어 형성될 수 있다. 그리고, 각각의 전극판들에는 슬러리가 도포되지 않는 무지부가 존재할 수 있고, 이러한 무지부에는 각각의 전극판에 대응되는 전극 탭이 형성될 수 있다. The electrode plates of the
양극 활물질은 리튬 이온이 흡장(intercalation)/탈리(deintercalation)할 수 있도록 칼코게나이드(chalcogenide) 화합물이 사용될 수 있으며, 예를 들어 LiCoO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiNi1 -xCoxO2(0<x<1), LiMnO2 등의 복합 금속 산화물들을 사용하여 형성될 수 있다. 음극 활물질도 리튬 이온이 흡장/탈리할 수 있도록 탄소(C) 계열의 물질, 실리콘(Si), 주석(Sn), 주석 산화물, 주석 합금 복합체(tin alloy composite), 전이금속 산화물, 리튬 금속 나이트라이드 또는 리튬 금속 산화물 등의 물질로 형성될 수 있다. The cathode active material may be a chalcogenide compound so that lithium ions can intercalate / deintercalate. For example, LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNiO 2 , LiNi 1 -x Co x O 2 (0 < x < 1), LiMnO 2, or the like. The negative electrode active material may be a carbonaceous material, silicon (Si), tin (Sn), tin oxide, tin alloy composite, transition metal oxide, lithium metal nitride Or a lithium metal oxide or the like.
분리막은 양극판과 음극판 사이에 개재되어 양극판과 음극판 사이에 발생할 수 있는 쇼트를 차단시킬 수 있으며, 분리막으로 인해 리튬 이온의 이동만이 가능하다. 분리막은 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 또는 폴리프로필렌(Polypropylene, PP) 등의 열가소성 수지로 형성될 수 있으며, 그 표면은 다공막 구조일 수 있다. The separation membrane is interposed between the positive and negative electrode plates to prevent a short circuit between the positive and negative electrode plates, and only the lithium ion can move due to the separation membrane. The separation membrane may be formed of a thermoplastic resin such as polyethylene (PE) or polypropylene (PP), and the surface of the separation membrane may be a porous membrane structure.
상기 전극 탭(미도시)은, 예컨대 양극 탭과 음극 탭으로 구성되며, 각각 전극조립체(120)로부터 돌출되도록 형성된다. 즉, 양극 탭은 전극조립체(120)의 양극판으로부터 돌출되도록 형성되고, 음극 탭은 전극조립체(120)의 음극판으로부터 돌출되도록 형성된다. 이 때, 양극 탭 또는 음극 탭은 양극판 또는 음극판에 부착되는 형태로 돌출되게 형성될 수 있으며, 각각 양극 집전체 또는 음극 집전체와 동일 재질로 구성될 수 있다.The electrode tabs (not shown) are composed of, for example, a positive electrode tab and a negative electrode tab, and are each formed to protrude from the
전극 탭은, 하나의 전극조립체에서 복수개 구비될 수 있다. 예를 들어, 양극 탭은 양극판에 복수개 구비될 수 있고, 음극 탭은 음극판에 복수개 구비될 수 있다. 이 경우, 복수의 양극 탭은 하나의 양극 리드(130)에 연결될 수 있고, 복수의 음극 탭은 하나의 음극 리드(140)에 연결될 수 있다. 다만, 본 발명이 반드시 이러한 실시예로 한정되는 것은 아니며, 양극 탭과 음극 탭은 하나의 전극조립체에서 각각 한 개씩 구비될 수도 있다.The plurality of electrode tabs may be provided in one electrode assembly. For example, a plurality of positive electrode tabs may be provided on the positive electrode plate, and a plurality of negative electrode tabs may be provided on the negative electrode plate. In this case, a plurality of positive electrode tabs may be connected to one
본 실시예에서 양극 탭과 음극 탭은 전극조립체(120)를 기준으로 서로 반대 방향으로 돌출되어 있다. 상기 전극리드(130, 140)는, 얇은 판상의 금속으로서, 일단이 전극 탭에 부착되고, 타단, 즉 반대 단부가 전지케이스(150) 외부로 노출된다. 즉, 본 발명에 따른 이차전지(100)는 양방향 전지이다. In this embodiment, the positive electrode tab and the negative electrode tab protrude in opposite directions with respect to the
다시 말하면 전극조립체(120)는 일면 및 그에 대향되는 타면에서 제1 전극리드, 본 실시예에서는 양극 리드(130) 및 제2 전극리드, 본 실시예에서는 음극 리드(140)가 서로 반대 방향으로 돌출된다. In other words, in the
전극리드(130, 140)는 전극 탭의 상부 또는 하부에 부착될 수 있다. 양극 리드(130) 및 음극 리드(140)는 서로 그 재질이 다를 수 있다. 즉, 상기 양극 리드(130)는 양극판과 동일하게, 예컨대 알루미늄 재질이며, 음극 리드(140)는 음극판과 동일하게, 예컨대 구리 재질 또는 니켈(Ni)이 코팅된 구리 재질일 수 있다.The electrode leads 130 and 140 may be attached to the upper or lower portion of the electrode tab. The
상기 전지케이스(150)는 오목한 형태의 내부 공간을 구비하고, 이러한 내부 공간에 전극조립체(120)가 수납되며 이차전지(100)의 종류에 따라 액체, 고체 또는 겔형 등의 전해질(미도시)이 충진된다. The
본 실시예에서 전지케이스(150)는, 폴리머 재질의 절연층과 접착층 사이에 알루미늄 박막이 개재된 알루미늄 파우치 형태로 구성될 수 있다. 폴리머 재질의 절연층은 기재 및 보호층의 역할을 할 수 있으며, 내부에 수용되는 전극조립체(120)를 외부의 충격 등으로부터 1차적으로 보호하는 역할을 할 수 있다. 폴리머 재질의 절연층은 나일론, 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET)와 같은 수지재로 형성될 수 있으나, 이와 같은 물질에 한정되는 것은 아니다. 알루미늄 박막은 기계적 강도를 유지하는 기재 및 수분과 산소의 침투를 방지하는 배리어층의 역할을 할 수 있다. 접착층은 열 융착층이라고도 하며, 열접착성을 가져 실링제 역할을 할 수 있다. 접착층은 폴리올레핀(Polyolepin) 계열의 수지 물질로 형성될 수 있다. 폴리올레핀계 수지층으로 흔히 사용되는 것으로는 CPP(Casted Polypropylene)가 있다. 또한, 접착층은 폴리올레핀계 수지인 염화 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 에틸렌프로필렌 공중합체, 폴리에틸렌과 아크릴산 공중합체, 및 폴리프로필렌과 아크릴산의 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질로 형성될 수 있으나, 이와 같은 물질에 한정되는 것은 아니다. 파우치의 전체 두께는 통상 40~120㎛이며, 상기 절연층과, 접착층은 10~40㎛, 알루미늄 박막은 20~100㎛인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. In this embodiment, the
전지케이스(150)는, 상부 시트와 하부 시트로 이루어질 수 있다. 그리고, 전극조립체(120)가 수납될 수 있는 공간은 상부 시트나 하부 시트 중 어느 하나, 또는 상부 시트나 하부 시트 모두에 형성될 수 있다. 한편, 상부 시트나 하부 시트의 수납 공간에 전극조립체(120)가 수납되면, 상부 시트와 하부 시트가 열 융착 등에 의해 접착되어 실링 영역(155)이 형성된다. The
그리고, 상기 실링 영역(155)에 절연성 재질의 틀(160)을 끼운다.Then, a
상기 틀(160)은 플라스틱 재질일 수 있다. 도 4에 도시한 예에서 상기 틀(160)은 상기 전극리드(130, 140)가 돌출된 면 양측면에서 끼워진다. 도 4나 도 5에서 보는 바와 같이 상기 틀(160)은 ㄷ 자 모양이어서 전극리드(130, 140)가 형성된 부분을 제외하고 상기 실링 영역(155)에 끼워진다. 도 6의 단면에서 확인할 수 있는 바와 같이 상기 틀(160)은 내부에 실링 영역(155)이 끼워질 수 있는 홈이 형성된 구조이고 그 단면 또한 ㄷ 자 모양이다. The
이러한 이차전지(100)는 도 2를 참조하여 설명한 카트리지(70)에 장착되어 모듈로 제조될 수 있으며, 실링 영역(155)에 절연성 재질의 틀(160)이 끼워짐으로 인해 실링 영역(155)의 알루미늄이 외부로 노출되지 않는다. 이에 따라 외부의 공기, 수분 등의 이물 유입이 차단되어 각 모서리 부위의 열화가 발생하지 않는다. 실링 영역(155)의 절연 특성이 확보되므로 이차전지(100)는 우수한 절연 특성을 가진다.The
이하, 본 발명에 따른 이차전지의 제조방법에 대해 간략히 설명하기로 한다. Hereinafter, a method of manufacturing a secondary battery according to the present invention will be briefly described.
먼저, 전극조립체(120)의 전극 탭의 단부 상면 또는 하면과 각 전극리드(130, 140)의 일단 하면 또는 상면을 포개어 초음파 용접 방식 등으로 부착한다(단계 s1). First, the top or bottom surface of the end of the electrode tab of the
그 다음, 전극리드(130, 140)의 타단이 전지케이스(150)의 외부로 연장되게 전극조립체(120)를 수납한다. 그런 다음, 전지케이스(150) 내부에 전해액을 주입하고 전지케이스(150)의 실링 영역(155)을 열 융착으로 형성한다(단계 s2). 경우에 따라서는 전해액 주입 부위를 제외한 나머지 부분을 실링하는 열 융착을 먼저 한 후 전해액을 주입하고 전해책 주입부위마저 실링하는 방법을 이용할 수도 있다. Then, the other ends of the electrode leads (130, 140) extend to the outside of the battery case (150) to house the electrode assembly (120). Then, the electrolyte solution is injected into the
마지막으로 틀(160)을 실링 영역(155)에 끼워 완료한다(단계 s3). Finally, the
이차전지의 에이징(aging), 충방전, 포메이션(formation) 및 디개싱(degasing)등의 공정은 단계 s2와 s3 사이, 또는 단계 s3 이후에 진행될 수 있다. Processes such as aging, charge / discharge, formation, and degassing of the secondary battery may proceed between steps s2 and s3, or after step s3.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지를 개략적으로 도시한 평면도이다. 7 is a plan view schematically illustrating a secondary battery according to another embodiment of the present invention.
도 7에 도시한 이차전지(100')는 절연성 재질의 틀(160')이 도 6에 도시한 이차전지(100)의 틀(160)과 차이가 있다. 틀(160')의 표면은 전지케이스(150)의 표면보다 돌출되어 있다. 외부에서 힘이 가해지는 경우, 전지케이스(150)보다 돌출된 틀(160')이 그 외부의 힘을 먼저 받게 되므로 틀(160')은 전지케이스(150) 안의 전극조립체(120)의 파손을 방지하는 기능을 할 수 있다.The secondary battery 100 'shown in FIG. 7 differs from the
한편, 절연성 재질의 틀은 도 6 및 도 7에서는 하나의 부재로 이루어진 예를 들었으나, 도 8에 도시한 바와 같이 제1 부재(162)와 제2 부재(164)의 적층 구조로 형성된 틀(160")을 구비하는 이차전지(100")도 가능하다. 6 and FIG. 7, a frame made of a laminated structure of the
예를 들어 안쪽에 형성되는 제1 부재(162)에 비하여 바깥쪽에 형성되는 제2 부재(164)는 탄성이 높은 재질로 할 수 있다. 탄성이 높은 재질은 외부에서 힘이 가해지는 경우에 그 충격을 흡수하거나 견디어 다른 부분으로 충격이 가해지는 것을 완화할 수 있다. 그리고, 제1 부재(162)는 제2 부재(164)에 비하여 강도가 높은 재질로 할 수 있다. 이와 같이 서로 다른 성질의 이중부재로 구성하면 각 부재의 장점을 활용할 수 있다. For example, the
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지 모듈에 이용되는 카트리지의 평면도이다. 9 is a plan view of a cartridge used in a secondary battery module according to another embodiment of the present invention.
도 9의 카트리지(170)는 도 7에 도시한 이차전지(100')의 틀(160')이 고정되는 홈(175)이 외주부에 형성된 판상 구조이다. The
도 10은 도 7의 이차전지와 도 9의 카트리지를 이용해 구성한 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지 모듈의 단면도이다. 모듈(180)에서 이차전지(100')들은 인접한 전지에 대면하도록 적층 배열된다. 이차전지(100')를 모듈(180)로 조립할 때 카트리지(170)의 홈(175)에 이차전지(100')의 틀(160') 부분을 끼워 고정하므로 선접촉 또는 면접촉도 가능하다. 틀(160') 부분에 힘이 가해지므로 기존에 전극조립체 모서리 부위를 가압하는 방법 또는 전극조립체 면 전체를 가압하는 방법에 비하여 전극조립체(120)가 손상될 염려가 적다. FIG. 10 is a cross-sectional view of a secondary battery module according to another embodiment of the present invention constructed using the secondary battery of FIG. 7 and the cartridge of FIG. 9; In the
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지를 개략적으로 도시한 평면도이다. 11 is a plan view schematically showing a secondary battery according to another embodiment of the present invention.
본 실시예에서 양극 탭과 음극 탭은 전극조립체(120')를 기준으로 서로 같은 면에서 돌출되어 있다. 전극리드(130', 140')는 일단이 전극 탭에 부착되고, 타단, 즉 반대 단부가 전지케이스(150) 외부로 노출되어, 도 11에 도시한 이차전지(200)는 단방향 전지가 된다. 이 경우에도 절연성 재질의 틀(260)은 전극리(130', 140')가 돌출된 면 양측면에서 실링 영역에 끼워진다. In this embodiment, the positive electrode tab and the negative electrode tab protrude from the same side with respect to the electrode assembly 120 '. One end of the electrode leads 130 'and 140' is attached to the electrode tab and the other end, that is, the opposite end is exposed to the outside of the
이와 같은 본 발명에 따른 단방향 전지도 카트리지에 장착되어 모듈로 조립될 수 있으며, 그 때 사용할 수 있는 카트리지는 도 9에 도시한 카트리지(170)와 유사하며 틀(260)이 고정될 수 있는 홈도 카트리지(170)의 홈(175)과 유사하게 형성되며, 전극리드(130', 140')가 놓여지는 부분 등에 있어서는 카트리지(170)의 모양과 약간의 차이가 있을 수 있다. The unidirectional battery according to the present invention can also be mounted on a cartridge and assembled into a module. The cartridge that can be used is similar to the
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will be understood that various modifications and changes may be made without departing from the scope of the appended claims.
100 : 파우치형 이차전지 120 : 전극조립체
130, 140 : 전극리드 150 : 파우치형 전지케이스
160 : 틀 170 : 카트리지
180 : 모듈100: Pouch type secondary battery 120: Electrode assembly
130, 140: electrode lead 150: pouch type battery case
160: frame 170: cartridge
180: Module
Claims (10)
상기 이차전지들을 각각 고정하여 적층 구조를 형성하는 카트리지들을 포함하고,
상기 파우치형 이차전지 각각은,
파우치형 전지케이스;
상기 전지케이스 내부에 장착된 전극조립체;
일단은 상기 전극조립체에 연결되어 있고, 타단은 상기 전지케이스 외부로 돌출된 양극 및 음극의 전극리드; 및
상기 전지케이스의 상부 시트와 하부 시트를 접착시킨 실링 영역을 포함하는 파우치형 이차전지에 있어서,
상기 전극리드가 형성된 부분을 제외한 나머지 실링 영역에 끼워지도록, 서로 마주보는 ㄷ자 모양의 절연성 재질의 한 쌍의 틀을 상기 전극리드가 돌출된 면 양측면에서 끼운 것이며,
상기 틀은 내부에 상기 실링 영역이 끼워질 수 있는 홈이 형성된 구조이고 그 단면도 ㄷ 자 모양이며,
상기 틀은 상기 실링 영역에 닿는 제1 부재와 상기 제1 부재보다 바깥쪽에 형성되는 제2 부재의 적층 구조로 되어 있고, 상기 제1 부재는 상기 제2 부재에 비하여 강도가 높은 재질이고, 상기 제2 부재는 상기 제1 부재에 비하여 탄성이 높은 재질인 것을 특징으로 하며,
상기 카트리지는 상기 이차전지의 틀이 고정되는 홈이 외주부에 형성된 판상 구조이고, 상기 틀과 상기 카트리지가 면접촉되어 있으며, 상기 틀이 있는 부분의 카트리지와 상기 실링 영역 사이에는 상기 틀로 인해 빈 공간이 없으며, 인접한 전지에 대면하도록 적층 배열된 파우치형 이차전지들 사이에는 상기 카트리지가 위치하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 모듈.Pouch type secondary batteries stacked to face adjacent batteries; And
And cartridges for fixing the secondary batteries to form a laminated structure,
In each of the pouch type secondary batteries,
A pouch type battery case;
An electrode assembly mounted inside the battery case;
An electrode lead having one end connected to the electrode assembly and the other end protruding to the outside of the battery case; And
A pouch type secondary battery including a sealing region in which an upper sheet and a lower sheet of the battery case are bonded to each other,
A pair of mutually opposed U-shaped insulative molds sandwiching the electrode leads from both sides of the protruded surface so as to be fitted in the other sealing area except for the part where the electrode leads are formed,
Wherein the frame has a groove formed therein in which the sealing region can be inserted,
Wherein the frame has a laminated structure of a first member contacting the sealing region and a second member formed outwardly of the first member, the first member having a higher strength than the second member, The two members are characterized by being highly elastic compared to the first member,
Wherein the cartridge is a plate-like structure having a groove on which the frame of the secondary battery is fixed, and the frame and the cartridge are in surface contact with each other, and a space is formed between the cartridge and the sealing area, And the cartridge is positioned between the pouch-shaped secondary cells stacked so as to face the adjacent battery.
상기 전극조립체를 파우치형 전지케이스 내부에 장착하고 상기 전극리드가 외부로 돌출되도록 상기 전지케이스의 외주부를 따라 상기 전지케이스의 상부 시트와 하부 시트를 접착시켜 실링 영역을 형성하는 단계; 및
상기 전극리드가 형성된 부분을 제외한 나머지 실링 영역에 끼워지도록, 서로 마주보는 ㄷ자 모양의 절연성 재질의 한 쌍의 틀을 준비하되,
상기 틀은 내부에 상기 실링 영역이 끼워질 수 있는 홈이 형성된 구조이고 그 단면도 ㄷ 자 모양이며,
상기 틀은 상기 실링 영역에 닿는 제1 부재와 상기 제1 부재보다 바깥쪽에 형성되는 제2 부재의 적층 구조로 되어 있고, 상기 제1 부재는 상기 제2 부재에 비하여 강도가 높은 재질이고, 상기 제2 부재는 상기 제1 부재에 비하여 탄성이 높은 재질인 것으로 준비하여,
상기 전극리드가 돌출된 면 양측면에서 상기 틀을 끼우는 단계를 포함하여 파우치형 이차전지들을 제조하고,
상기 이차전지들을 각각 고정하여 적층 구조를 형성하는 카트리지로서 상기 이차전지의 틀이 고정되는 홈이 외주부에 형성된 판상 구조의 카트리지를 준비하여,
상기 전극조립체 모서리 부위를 가압하는 방법 또는 전극조립체 면 전체를 가압하는 방법에 의하지 않고, 상기 카트리지의 홈에 상기 이차전지의 틀 부분을 끼워 고정하여 상기 틀과 상기 카트리지를 면접촉시키며, 상기 카트리지에 끼워진 이차전지들을 인접한 전지에 대면하도록 적층 배열하는 단계를 더 포함하여,
상기 틀이 있는 부분의 카트리지와 상기 실링 영역 사이에는 상기 틀로 인해 빈 공간이 없으며, 인접한 전지에 대면하도록 적층 배열된 파우치형 이차전지들 사이에는 상기 카트리지가 위치하는 파우치형 이차전지 모듈을 제조하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 모듈 제조방법.Providing an electrode assembly in which electrode leads of an anode and a cathode are connected;
Attaching the electrode assembly to the pouch-shaped battery case and bonding the upper sheet and the lower sheet of the battery case along the outer periphery of the battery case so that the electrode lead protrudes to the outside, thereby forming a sealing region; And
A pair of opposed U-shaped insulative molds are provided so as to fit into the remaining sealing areas except for the portion where the electrode leads are formed,
Wherein the frame has a groove formed therein in which the sealing region can be inserted,
Wherein the frame has a laminated structure of a first member contacting the sealing region and a second member formed outwardly of the first member, the first member having a higher strength than the second member, The two members are prepared to have a higher elasticity than the first member,
And sandwiching the frame from both sides of the surface of the electrode lead protruding to manufacture the pouch type secondary batteries,
A cartridge having a plate-like structure in which a groove for fixing the frame of the secondary battery is formed on an outer periphery of the cartridge,
The frame and the cartridge are brought into surface contact with each other by fixing the frame portion of the secondary battery in the groove of the cartridge without depending on the method of pressing the edge of the electrode assembly or the method of pressing the entire surface of the electrode assembly, Further comprising the step of stacking the inserted secondary batteries so as to face the adjacent batteries,
The pouch type secondary battery module in which the cartridge is located between the pouch type secondary cells having no space due to the frame and the pouch type secondary batteries stacked so as to face the adjacent batteries is manufactured between the cartridge in the frame portion and the sealing region Wherein the pouch type secondary battery module comprises a pouch type secondary battery module.
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