KR101833540B1 - Battery Cell Having Means For Venting The Gas - Google Patents
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Abstract
본 발명은 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 전해액과 함께 파우치형 전지케이스의 전극조립체 수납부 내에 밀봉되어 있는 구조로 이루어져 있는 전지셀로서, 상기 전지케이스에는 전극조립체 및 전해액을 내장한 상태에서 외주면에 열융착한 실링부가 형성되어 있고, 상기 실링부에서 전극 단자들이 위치한 상단 또는 하단 실링부에 인접한 일측 또는 양측 측면 실링부는, 전극조립체 수납부로부터 외측 방향으로 제 1 실링부, 가스 포켓부 및 제 2 실링부의 순서의 실링 패턴 구조로 형성되어 있으며, 상기 제 1 실링부 및 제 2 실링부는 각각의 외측 단부로부터 전지셀의 중심 방향으로 형성된 미실링 잉여부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀을 제공한다.The present invention relates to a battery cell having a structure in which an electrode assembly having a positive electrode / separator / negative electrode structure is sealed in an electrode assembly housing portion of a pouch-shaped battery case together with an electrolyte, wherein the battery case has an electrode assembly and an electrolyte Wherein one or both of the side sealing portions adjacent to the upper or lower sealing portion in which the electrode terminals are located in the sealing portion are formed in the outer side of the electrode assembly accommodating portion in the outer side from the first sealing portion, And the second sealing portion is formed in the order of the first sealing portion and the second sealing portion, and the first sealing portion and the second sealing portion include unsiling surplus portions formed in the center direction of the battery cell from the respective outer end portions thereof do.
Description
본 발명은 가스 배출 수단을 포함하는 전지셀에 관한 것이다.The present invention relates to a battery cell including a gas discharging means.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있으며, 그러한 이차전지 중에서도 높은 에너지 밀도와 방전 전압을 가진 리튬 이차전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있고 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다.As technology development and demand for mobile devices are increasing, the demand for secondary batteries as energy sources is rapidly increasing. Among such secondary batteries, many studies have been made on lithium secondary batteries having high energy density and discharge voltage, Widely used.
일반적으로 이차전지는 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막으로 구성된 전극조립체를 적층하거나 권취한 상태로 금속 캔 또는 라미네이트 시트의 전지케이스에 내장한 다음 전해액을 주입하거나 함침시키는 것으로 구성되어 있다.Generally, a secondary battery includes an electrode assembly composed of a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, which is laminated or wrapped in a battery case of a metal can or a laminate sheet and then injected or impregnated with an electrolyte solution have.
이러한 이차전지에서 주요 연구 과제 중의 하나는 안전성을 향상시키는 것이다. 예를 들어, 이차전지는 내부 단락, 허용된 전류 및 전압을 초과한 과충전 상태, 고온에의 노출, 낙하 또는 외부 충격에 의한 변형 등 전지의 비정상적인 작동상태로 인해 유발될 수 있는 전지 내부의 고온 및 고압에 의해 전지의 폭발이 초래될 수 있다. 특히, 파우치형 이차전지에서는 전지케이스의 밀봉력이 저하되어 전해액이 누출되는 문제점도 발생한다. One of the major research tasks in such secondary batteries is to improve safety. For example, a secondary battery can have a high temperature and / or high temperature inside the battery that can be caused by an abnormal operating condition of the battery, such as an internal short circuit, an overcharged condition exceeding an allowable current and voltage, exposure to a high temperature, The explosion of the battery may be caused by high pressure. Particularly, in the pouch-type secondary battery, the sealing force of the battery case is lowered and electrolyte leakage occurs.
도 1에는 종래의 대표적인 파우치형 이차전지의 일반적인 구조가 분해 사시도로서 모식적으로 도시되어 있다.FIG. 1 schematically shows a general structure of a typical conventional pouch-type secondary battery as an exploded perspective view.
도 1을 참조하면, 파우치형 이차전지(10)는, 전극조립체(30), 전극조립체(30)로부터 연장되어 있는 전극 탭들(40, 50), 전극 탭들(40, 50)에 용접되어 있는 전극리드(60, 70), 및 전극조립체(30)를 수용하는 전지케이스(20)를 포함하는 것으로 구성되어 있다.1, the pouch type
전극조립체(30)는 분리막이 개재된 상태에서 양극과 음극이 순차적으로 적층되어 있는 발전소자로서, 스택형 또는 스택/폴딩형 구조로 이루어져 있다. 전극 탭들(40, 50)은 전극조립체(30)의 각 극판으로부터 연장되어 있고, 전극리드(60, 70)는 각 극판으로부터 연장된 복수 개의 전극 탭들(40, 50)과, 예를 들어, 용접에 의해 각각 전기적으로 연결되어 있으며, 전지케이스(20)의 외부로 일부가 노출되어 있다. 또한, 전극리드(60, 70)의 상하면 일부에는 전지케이스(20)와의 밀봉도를 높이고 동시에 전기적 절연상태를 확보하기 위하여 절연필름(80)이 부착되어 있다.The
전지케이스(20)는 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어져 있고, 전극조립체(30)를 수용할 수 있는 공간을 제공하며, 전체적으로 파우치 형상을 가지고 있다. The
이차전지(10)는 전지케이스(20)의 수납부에 전극조립체(30)를 장착한 상태에서 전지케이스(20) 외주면의 접촉부위를 상호 열융착시켜 제조한다.The
이러한 이차전지는 내부 단락, 과충전, 고온 노출 등의 비정상적인 작동상태에 이르게 되면, 내부 전해액이 분해되면서 고압의 가스가 발생하게 된다. 발생된 고압 가스는 전지케이스의 변형을 유발하고 전지의 수명을 단축시킬 수 있으며, 심각하게는 전지의 발화 내지 폭발을 초래할 수 있다. 따라서, 전지가 발화 또는 폭발을 초래하는 고압에 이르기 전에 열융착 부위가 분리되면서 가스가 배출되는 것이 바람직하지만, 인체에 유해한 가스가 임의의 부위로 배출되는 경우 이를 제어하기가 어렵다. When the secondary battery reaches an abnormal operating state such as an internal short circuit, overcharge, or high temperature exposure, the internal electrolyte is decomposed and a high-pressure gas is generated. The generated high-pressure gas may cause deformation of the battery case, shortening the life of the battery, and seriously causing ignition or explosion of the battery. Accordingly, it is preferable that the gas is discharged while the heat-welded portion is separated before the battery reaches a high pressure causing ignition or explosion. However, it is difficult to control the gas when harmful gas to the human body is discharged to an arbitrary portion.
따라서, 고압 가스 발생시 전지의 발화 내지 폭발을 방지하고 효율적으로 가스를 방출하기 위한 다양한 시도들이 행해진 바 있다. Therefore, various attempts have been made to prevent the ignition or explosion of the battery when the high-pressure gas is generated and to discharge the gas efficiently.
일 예로, 일본 특허출원공개 제2006-185713호는 내면이 유연한(flexible) 열가소성 수지로 이루어진 전지케이스의 상/하부를 중첩시켜, 발전요소 수납부 주변의 평탄부를 열융착하는 구조의 전지케이스에서, 열융착부의 일부에 상하 방향으로 절곡된 요철부가 형성되어 있는 이차전지를 개시하고 있다. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-185713 discloses a battery case having a structure in which an upper portion / a lower portion of a battery case made of a flexible thermoplastic resin is overlapped to flatten a flat portion around the power generation element housing portion, And a concave portion bent in the vertical direction is formed on a part of the heat fusion portion.
상기 기술에서 상하 방향으로 절곡된 요철부는 전지케이스 내부에서 발생한 고압의 가스를 해당 부위에서 선택적으로 방출시키는 작용을 하지만, 상하 방향으로 절곡된 요철부 주변의 열융착된 평탄부가 요철부로 인해 미세하게 변형되어 밀봉력이 약해질 수 있다는 문제점이 있다.In the above-described technique, the concave-convex portion bent in the vertical direction selectively exerts a high-pressure gas generated in the battery case at the corresponding portion. However, the concavo- So that the sealing force can be weakened.
또 다른 예로서, 일본 특허출원공개 제2005-116235호는 전극조립체를 내장한 라미네이트 필름의 외주부를 열융착하여 밀봉하는 전지에서 소정의 가스 방출 기구를 형성하는 기술을 개시하고 있다. 즉, 실링층의 일부를 제거하거나, 실링층의 일부에 결합력이 낮은 고분자 수지를 결합시키는 방법으로 최내층에 위치하는 실링층을 변형하여 타 부위보다 열융착에 의한 접착 강도를 낮게 하는 기술을 개시하고 있다. As another example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-116235 discloses a technique of forming a predetermined gas releasing mechanism in a battery which seals and fuses an outer peripheral portion of a laminated film containing an electrode assembly. That is, a technique of removing a part of the sealing layer or bonding a polymer resin having a low bonding force to a part of the sealing layer to deform the sealing layer located in the innermost layer to lower the bonding strength by heat fusion .
그러나, 상기 기술에서 실링층의 일부를 제거하는 방식은, 라미네이트 필름의 외주부를 열융착하여 밀봉하는 과정 이후에 추가적으로 실링층의 일부를 제거하는 공정을 거치므로, 제조공정이 복잡해지는 문제점이 있다. 또한, 실링층 일부에 결합력이 낮은 고분자 수지를 결합시키는 방식은, 다른 실링층의 고분자 수지와 결합력이 낮은 고분자 수지 간의 재질의 차이로 인해 이질적인 고분자들의 계면에서 밀봉성이 크게 떨어질 수 있다는 문제점이 있다.However, the method of removing a part of the sealing layer in the above technique involves a process of removing a part of the sealing layer after the outer circumferential portion of the laminated film is thermally fused and sealed, thus complicating the manufacturing process. In addition, a method of bonding a polymer resin having a low bonding force to a part of the sealing layer has a problem in that the sealing property at the interface between the different polymers may be greatly deteriorated due to the difference in material between the polymer resin of the other sealing layer and the polymer resin having low bonding force .
따라서, 상기의 문제점을 해결할 수 있는 전지셀에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a high need for a battery cell capable of solving the above problems.
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 측면 실링부가 미실링 잉여부를 포함하고, 실링부들 사이에 가스 포켓이 위치하는 패턴 구조로 형성됨으로써, 전지셀 내부의 고압 가스를 소망하는 부위로 효과적으로 방출하여, 작동의 신뢰성을 확보하고, 고압 가스의 배출을 통해 전지에 대한 발화 내지 폭발의 위험성을 미연에 차단하여 향상된 안전성을 확보할 수 있는 전지셀을 제공하는 것이다.Specifically, the object of the present invention is to provide a battery case in which a side sealing portion includes a non-sealing surplus portion and is formed in a pattern structure in which a gas pocket is located between the sealing portions, thereby effectively discharging the high- The present invention also provides a battery cell which can secure the reliability of operation and ensure safety by preventing the risk of ignition or explosion of the battery through discharge of high pressure gas.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지셀은 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 전해액과 함께 파우치형 전지케이스의 전극조립체 수납부 내에 밀봉되어 있는 구조로 이루어져 있는 전지셀로서, 상기 전지케이스에는 전극조립체 및 전해액을 내장한 상태에서 외주면에 열융착한 실링부가 형성되어 있고, 상기 실링부에서 전극 단자들이 위치한 상단 또는 하단 실링부에 인접한 일측 또는 양측 측면 실링부는, 전극조립체 수납부로부터 외측 방향으로 제 1 실링부, 가스 포켓부 및 제 2 실링부의 순서의 실링 패턴 구조로 형성되어 있으며, 상기 제 1 실링부 및 제 2 실링부는 각각의 외측 단부로부터 전지셀의 중심 방향으로 형성된 미실링 잉여부를 포함하는 구조로 구성된다.To achieve these and other advantages and in accordance with the purpose of the present invention, as embodied and broadly described, a battery cell according to the present invention is a battery cell having a structure in which an electrode assembly having a positive electrode / separator / negative electrode structure is sealed in an electrode assembly receiving portion of a pouch- Wherein one or both of the side sealing portions adjacent to the upper or lower sealing portion on which the electrode terminals are located in the sealing portion are formed in an outward direction from the electrode assembly housing portion, Wherein the first sealing portion and the second sealing portion are formed from the outer ends of the first sealing portion, the gas pocket portion, and the second sealing portion in the order of the first sealing portion, the gas pocket portion, and the second sealing portion, .
즉, 이러한 구조의 전지셀은 전지셀 내부에서 발생한 고압가스로 인하여 제 1 실링부의 미실링 잉여부가 파단될 시, 가스 포켓에 의해 내압을 낮춰주고, 다시 제 2 실링부의 미실링 잉여부가 파단되어 내부의 가스를 배출하는 구조의 패턴 구조를 포함한다.That is, when the unsealed surplus portion of the first sealing portion is broken due to the high-pressure gas generated inside the battery cell, the battery cell having such a structure lowers the internal pressure by the gas pocket and the unsealed surplus portion of the second sealing portion is broken again, And a pattern structure of a structure for discharging gas.
따라서, 본 발명에 따른 전지셀은 전지케이스의 측면 실링부가 미실링 잉여부를 포함하고, 실링부들 사이에 가스 포켓이 위치하는 패턴 구조로 형성됨으로써, 전지셀 내부의 고압 가스를 소망하는 부위로 효과적으로 방출하여, 작동의 신뢰성을 확보하고, 고압 가스의 안정적인 배출을 통해 전지에 대한 발화 내지 폭발의 위험성을 미연에 차단하여 향상된 안전성을 확보할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.Therefore, the battery cell according to the present invention has a pattern structure in which the side sealing portion of the battery case includes the unalarmed surplus portion and the gas pocket is located between the sealing portions, thereby effectively discharging the high-pressure gas inside the battery cell to a desired site Therefore, it is possible to secure the reliability of operation, and to provide an improved safety by blocking the danger of ignition or explosion of the battery through stable discharge of the high-pressure gas.
상기에서 측면 실링부에 형성되어 있는 미실링 잉여부는 전지셀 내부의 고압 가스에 의해 파단될 수 있는 구조라면 특별히 제한되지 아니하고, 예를 들어, 평면상으로 다각형 또는 원호 구조를 가질 수 있다.The unsealed surplus portion formed in the side sealing portion is not particularly limited as long as it is a structure that can be broken by the high-pressure gas inside the battery cell. For example, it may have a polygonal or arcuate structure in plan view.
하나의 구체적인 예에서, 상기 미실링 잉여부는, 측면 실링부의 단부로부터 전지셀의 중심 방향으로 형성되는 바, 전극조립체의 수납부 방향으로 모서리가 형성되는 삼각형 또는 5각형 등의 구조를 가질 수 있을 뿐만 아니라, 전극조립체의 수납부 방향으로 원호가 형성되는 구조일 수 있다. 또한, 상기 원호는 가로방향 또는 세로방향 가운데 어느 한 방향으로 길이가 긴 원호 구조로 형성될 수도 있다.In one specific example, the unshielded surplus portion is formed in the center of the battery cell from the end of the side sealing portion, and may have a structure such as a triangle or a pentagon in which edges are formed in the direction of the receiving portion of the electrode assembly But may be a structure in which an arc is formed in the direction of the receiving portion of the electrode assembly. In addition, the arc may be formed in a circular arc structure having a long length in either the horizontal direction or the vertical direction.
이때, 미실링 잉여부의 폭(a)은 실링부의 단축 폭(W)에 대해 5% 내지 50% 범위로 실링부의 외주면을 따라 전지셀의 중심 방향으로 향하여 형성될 수 있다.At this time, the width a of the unshielding excess portion may be formed toward the center of the battery cell along the outer peripheral surface of the sealing portion in the range of 5% to 50% with respect to the minor axis width W of the sealing portion.
상기 미실링 잉여부의 폭(a)은 전지셀 내부의 고압 가스에 의해 파단되기 위하여 적절한 범위에서 선택된다면 특별히 제한되는 것은 아니지만, 만입 홈의 폭(a)이 실링부의 단축 폭 (W)에 대해 5% 범위 미만인 경우, 소망하는 효과를 달성하기 어렵고, 50% 범위를 초과하는 경우, 미실링 잉여부의 폭이 넓어짐에 따라 실링부의 안전성을 담보하기 어려우므로 바람직하지 않다.The width a of the unshielding excess portion is not particularly limited as long as it is selected in an appropriate range so as to be broken by the high-pressure gas inside the battery cell. However, the width a of the indentation groove is 5 %, It is difficult to achieve the desired effect. If it exceeds the range of 50%, it is difficult to secure the safety of the sealing portion as the width of the unshielded excess portion becomes wider.
또한, 상기 가스 포켓부의 폭(b)은 실링부의 단축 폭(W)에 대해 50% 내지 150% 범위로 제 1 실링부 및 제 2 실링부 사이에 형성되는 구조일 수 있다. Also, the width (b) of the gas pocket portion may be a structure formed between the first sealing portion and the second sealing portion in a range of 50% to 150% with respect to the short axis width W of the sealing portion.
이러한 가스 포켓부는, 제 1 실링부를 형성한 이후 소정의 거리로 이격시킨 측면 실링부에 제 2 실링부를 형성함으로써, 제 1 실링부 및 제 2 실링부 사이에 형성되는 구조로서, 가스 포켓부를 형성하는 별도의 공정을 필요로 하지 않는다.The gas pocket portion is formed between the first sealing portion and the second sealing portion by forming the second sealing portion at the side sealing portion spaced apart by a predetermined distance after forming the first sealing portion, No separate process is required.
한편, 상기 패턴 구조는 전지케이스 측면 실링부에 제 1 실링부, 가스 포켓부 및 제 2 실링부를 포함하는 구조로서, 상기 측면 실링부의 길이가 기존의 전지셀에 비해 길어지는 구조이므로, 측면 실링부를 전지케이스의 수납부 방향으로 절곡시켜 밀착 시킨 구조로 형성할 수 있다. Meanwhile, the pattern structure includes a first sealing portion, a gas pocket portion, and a second sealing portion in the battery case side sealing portion, and the side sealing portion has a length longer than that of the conventional battery cell. Therefore, The battery case may be formed in a structure in which it is bent in the direction of the receiving portion of the battery case and brought into close contact with each other.
하나의 구체적인 예에서, 상기 실링 패턴 구조로 형성되어 있는 측면 실링부는, 전극조립체 수납부와 제 1 실링부 사이가 절곡되어 있고 제 1 실링부가 제 2 실링부와 대면하도록 가스 포켓부가 절곡되어 있는 구조로, 전극조립체 수납부의 외면에 밀착되어 있는 구조로 구성될 수 있다.In one specific example, the side sealing portion formed by the sealing pattern structure has a structure in which the gas pocket portion is bent so that the electrode sealing portion is bent between the electrode assembly accommodating portion and the first sealing portion and the first sealing portion faces the second sealing portion And is in close contact with the outer surface of the electrode assembly receiving portion.
더욱 구체적으로, 상기 전극조립체 수납부와 제 1 실링부 사이의 절곡 및 가스 포켓부의 절곡에 의해, 수직 단면 상으로 전극조립체 수납부의 외면에 평행하게 제 1 실링부과 제 2 실링부가 배열되어 있는 구조로 구성될 수 있다.More specifically, the first sealing portion and the second sealing portion are arranged parallel to the outer surface of the electrode assembly receiving portion on the vertical cross section by bending between the electrode assembly receiving portion and the first sealing portion and bending of the gas pocket portion ≪ / RTI >
따라서, 이러한 구조에 의해 기존의 전지셀의 크기와 동일한 크기로서 전지셀을 포함하는 단위 모듈 등의 구조에 별도의 설계를 변경할 필요가 없는 효과가 있다. Therefore, there is an effect that it is not necessary to change the design of the unit module including the battery cell to the same size as the size of the existing battery cell by this structure.
본 발명은 또한, 상기 전지셀의 측면 실링부를 형성하기 위한 실링장치로서The present invention also provides a sealing apparatus for forming a side sealing portion of the battery cell
활성화 과정을 거친 전지셀이 탑재되어 고정되는 다이(die); 및A die on which the battery cell having undergone the activation process is mounted and fixed; And
전지셀의 전극 단자들이 위치한 상단 또는 하단 실링 예정부에 인접한 일측 또는 양측 실링 예정부를 가압에 의해 열융착 하여 측면 실링부를 형성하는 한 쌍의 가압 지그들;A pair of pressing jigs that thermally fuse one or both sides to be sealed, which are adjacent to the upper or lower sealing sealing portion where the electrode terminals of the battery cell are located, by pressure to form a side sealing portion;
을 포함하고, / RTI >
상기 한 쌍의 가압 지그들 중의 하나 이상에는, 상기 측면 실링부에 미실링 잉여부를 형성을 위하여, 외측 단부로부터 전지셀의 중심 방향으로 향하는 만입 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 실링 장를 제공할 수 있다.Characterized in that at least one of the pair of pressing jigs is provided with a depressed groove extending from the outer end portion toward the center of the battery cell so as to form an unshielding excess portion in the side sealing portion have.
앞서 설명한 전지셀 측면 실링부에 형성되는 미실링 잉여부는 가압 지그에 형성되어 있는 만입홈에 의해 형성될 수 있으며, 상기 만입홈의 형상에 따라 상기 측면 실링부의 외측 단부로부터 전지셀의 중심 방향으로 형성될 수 있다.The unshrouding surplus portion formed in the battery cell side sealing portion may be formed by a depressed groove formed in the pressing jig and may be formed in a direction toward the center of the battery cell from the outer end of the side sealing portion, .
구체적으로, 상기 가압 지그에서 만입 홈이 위치하지 않은 나머지 부위의 단축 폭(W’)은 전지셀의 실링부에 대응하는 크기로 형성될 수 있으며, 상기 만입 홈은, 측면 실링부의 단부로부터 전지셀의 중심 방향으로 형성되는 바, 전극조립체의 수납부 방향으로 모서리가 형성되는 삼각형 또는 5각형 등의 구조를 가질 수 있을 뿐만 아니라, 전극조립체의 수납부 방향으로 원호가 형성되는 구조일 수 있다. 또한, 상기 원호는 가로방향 또는 세로방향 가운데 어느 한 방향으로 길이가 긴 원호 구조로 형성될 수도 있다.Specifically, the minor axis W 'of the remaining portion where the indentation groove is not located in the pressing jig may be formed to have a size corresponding to the sealing portion of the battery cell, And may have a structure such as a triangle or a pentagon in which corners are formed in the direction of the receiving portion of the electrode assembly, or may have a structure in which an arc is formed in the direction of the receiving portion of the electrode assembly. In addition, the arc may be formed in a circular arc structure having a long length in either the horizontal direction or the vertical direction.
이때, 상기 가압 지그에서 만입 홈이 위치하지 않은 나머지 부위의 단축 폭(W’)은 전지셀의 실링부에 대응하는 크기로 형성되어 가압 지그에 의한 가압과 동시에 실링부를 밀봉하는 구조일 수 있다. 또한, 상기 만입 홈의 만입 폭(c)은 가압 지그의 단축 폭(W’)에 대해 5% 내지 50% 범위에서 가압 지그의 외측 단부로부터 전지셀의 중심 방향으로 향하여 형성될 수 있다.At this time, the short axis width W 'of the remaining portion where the indentation groove is not located in the pressing jig is formed to have a size corresponding to the sealing portion of the battery cell, and the sealing portion may be sealed at the same time as the pressing jig pressurizes. The indentation width c of the indentation groove may be formed in the range of 5% to 50% with respect to the minor axis W 'of the pressing jig from the outer end of the pressing jig toward the center of the battery cell.
상기 만입 홈의 폭(c)은 전지셀의 측면 실링부에 미실링 잉여부를 형성하기 위하여 적절한 범위에서 선택된다면 특별히 제한되는 것은 아니지만, 만입 홈의 폭(c)이 가압 지그의 폭(W’)에 대해 5% 범위 미만인 경우, 소망하는 효과를 달성하기 어렵고, 50% 범위를 초과하는 경우, 만입 홈에 의해 형성되는 미실링 잉여부의 폭이 넓어짐에 따라 실링부의 안전성을 담보하기 어려우므로 바람직하지 않다.The width c of the indentation groove is not particularly limited as long as the width c of the indentation groove is selected in a proper range so as to form an unshielded excess portion in the side sealing portion of the battery cell, , It is difficult to achieve the desired effect. When the ratio exceeds 50%, it is not preferable to secure the safety of the sealing portion as the width of the unshielding excess portion formed by the indentation groove becomes wider .
한편, 상기 가압 지그에 의한 열융착 온도와 관련하여, 일반적으로 전지케이스에 포함되는 실라층은 녹는점이 139℃ 내지 143℃인 폴리프로필렌(polypropylene)으로 구성될 수 있는 바, 실란트층이 짧은 시간 내에 녹을 수 있는 범위에서 적절히 선택될 수 있으며, 구체적으로 상기 가압 지그의 열융착 온도는 160℃ 내지 200℃인것이 바람직하다.In connection with the heat-sealing temperature of the pressing jig, the silane layer included in the battery case may generally be composed of polypropylene having a melting point of 139 to 143 ° C., And the heat-sealing temperature of the pressing jig is preferably 160 ° C to 200 ° C.
본 발명은 또한, 전지셀을 제조하는 방법으로서,The present invention also provides a method of manufacturing a battery cell,
(a) 전지케이스의 전극조립체 수납부에 전극조립체를 장착한 상태에서 전지케이스의 외주면 중 일측 단부를 제외한 나머지 부위들을 열융착시켜 실링하는 과정;(a) sealing and sealing the remaining portions of the outer circumferential surface of the battery case except the one end in a state where the electrode assembly is mounted on the electrode assembly receiving portion of the battery case;
(b) 미실링 상태의 상기 단부를 통해 전해액을 주입한 후 충전과 방전을 수행하여 활성화시키는 과정;(b) injecting an electrolytic solution through the end portion in the unsealed state, and performing a charge and a discharge to activate the electrolyte;
(c) 활성화 과정에서 발생한 가스를 제거하는 과정; (c) removing the gas generated during the activation process;
(d) 상기 일측 단부를 실링하여 미실링 잉여부를 포함하는 측면 실링부를 형성하는 과정; 및(d) sealing the one end to form a side sealing portion including the unshielding excess portion; And
(e) 상기 측면 실링부를 전극조립체 수납부에 방향으로 절곡하여 밀착시키는 과정;(e) bending the side sealing portion in the direction toward the electrode assembly receiving portion to make the side sealing portion closely contact with the electrode assembly receiving portion;
을 포함하는 것으로 구성된 전지셀 제조 방법을 제공할 수 있다.A battery cell manufacturing method comprising the steps of:
하나의 구체적인 예에서, 상기 과정(d)의 미실링 잉여부는 실링부의 외측 단부로부터 전지셀의 중심 방향으로 향하는 만입 홈이 형성되어 있는 가압 지그를 포함하는 실링 장치에 의해 형성되는 구조일 수 있다.In one specific example, the unshielded excess portion of the process (d) may be a structure formed by a sealing device including a pressing jig having a depressed groove formed toward the center of the battery cell from the outer end of the sealing portion.
또한, 상기 미실링 잉여부는 가압 지그에 포함되는 만입 홈에 대응하는 크기로 형성되는 구조일 수 있다.Also, the unshielding excess may be of a size corresponding to the indentation groove included in the pressing jig.
또 다른 구체적인 예에서, 상기 과정(d)의 측면 실링부는 전극조립체 수납부로부터 외측 방향으로 제 1 실링부, 가스 포켓부 및 제 2 실링부의 순서의 실링 패턴 구조로 형성되는 구조일 수 있다.In another specific example, the side sealing portion of the step (d) may be formed in a sealing pattern structure in the order of the first sealing portion, the gas pocket portion, and the second sealing portion outwardly from the electrode assembly receiving portion.
본 발명에 따른 전지셀은 특히 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트, 예를 들어, 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스의 수납부에 전극조립체가 내장되어 있는 파우치형 전지셀에 바람직하게 적용될 수 있다.The battery cell according to the present invention can be suitably applied to a pouch-shaped battery cell in which an electrode assembly is embedded in a housing of a pouch-shaped case of a laminate sheet including a metal layer and a resin layer, for example, an aluminum laminate sheet.
이러한 전지셀은 하나의 예에서 리튬이온 전지 또는 리튬 폴리머 이차전지일 수 있지만, 이들만으로 한정되지 않는다.Such a battery cell may be a lithium ion battery or a lithium polymer secondary battery in one example, but is not limited thereto.
참고로, 리튬 이차전지는 양극, 음극, 분리막, 및 리튬염 함유 비수 전해액으로 구성되어 있다. For reference, a lithium secondary battery is composed of a positive electrode, a negative electrode, a separator, and a nonaqueous electrolyte solution containing a lithium salt.
상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.The positive electrode is prepared, for example, by coating a mixture of a positive electrode active material, a conductive material and a binder on a positive electrode current collector, and then drying the mixture. Optionally, a filler may be further added to the mixture.
상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The cathode active material may be a layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), or a compound substituted with one or more transition metals; Lithium manganese oxides such as Li 1 + x Mn 2 -x O 4 (where x is 0 to 0.33), LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 , LiMnO 2 and the like; Lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); Vanadium oxides such as LiV 3 O 8 , LiFe 3 O 4 , V 2 O 5 and Cu 2 V 2 O 7 ; A Ni-site type lithium nickel oxide expressed by the formula LiNi 1-x M x O 2 (where M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B or Ga and x = 0.01 to 0.3); Formula LiMn 2-x M x O 2 ( where, M = Co, Ni, Fe , Cr, and Zn, or Ta, x = 0.01 ~ 0.1 Im) or Li 2 Mn 3 MO 8 (where, M = Fe, Co, Ni, Cu, or Zn); LiMn 2 O 4 in which a part of Li in the formula is substituted with an alkaline earth metal ion; Disulfide compounds; Fe 2 (MoO 4 ) 3 , and the like. However, the present invention is not limited to these.
상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.The conductive material is usually added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture including the cathode active material. Such a conductive material is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, for example, graphite such as natural graphite or artificial graphite; Carbon black such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; Metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; Conductive whiskey such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives and the like can be used.
상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.The binder is a component which assists in bonding of the active material and the conductive material and bonding to the current collector, and is usually added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture containing the cathode active material. Examples of such binders include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene , Polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butylene rubber, fluorine rubber, various copolymers and the like.
상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.The filler is optionally used as a component for suppressing the expansion of the anode, and is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing a chemical change in the battery. Examples of the filler include olefin polymers such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials such as glass fibers and carbon fibers are used.
상기 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 선택적으로 더 포함될 수도 있다.The negative electrode is manufactured by applying and drying a negative electrode active material on a negative electrode collector, and if necessary, the above-described components may be selectively included.
상기 음극 활물질로는, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe’yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me’: Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.Examples of the negative electrode active material include carbon such as non-graphitized carbon and graphite carbon; Li x Fe 2 O 3 (0≤x≤1 ), Li x WO 2 (0≤x≤1), Sn x Me 1-x Me 'y O z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me' : Metal complex oxides such as Al, B, P, Si, Group 1, Group 2, Group 3 elements of the periodic table, Halogen, 0 < x < Lithium metal; Lithium alloy; Silicon-based alloys; Tin alloy; SnO, SnO 2, PbO, PbO 2, Pb 2 O 3, Pb 3 O 4, Sb 2 O 3, Sb 2 O 4, Sb 2 O 5, GeO, GeO 2, Bi 2 O 3, Bi 2 O 4, and Bi 2 O 5 ; Conductive polymers such as polyacetylene; Li-Co-Ni-based materials and the like can be used.
상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.The separation membrane is interposed between the anode and the cathode, and an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength is used. The pore diameter of the separator is generally 0.01 to 10 mu m and the thickness is generally 5 to 300 mu m. Such separation membranes include, for example, olefinic polymers such as polypropylene, which are chemically resistant and hydrophobic; A sheet or nonwoven fabric made of glass fiber, polyethylene or the like is used. When a solid electrolyte such as a polymer is used as an electrolyte, the solid electrolyte may also serve as a separation membrane.
리튬염 함유 비수계 전해액은, 극성 유기 전해액과 리튬염으로 이루어져 있다. 전해액으로는 비수계 액상 전해액, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다. The non-aqueous electrolyte solution containing a lithium salt is composed of a polar organic electrolyte and a lithium salt. As the electrolytic solution, a non-aqueous liquid electrolytic solution, an organic solid electrolyte, an inorganic solid electrolyte and the like are used.
상기 비수계 액상 전해액으로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.Examples of the nonaqueous liquid electrolytic solution include N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, gamma -Butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydroxyfuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, 1,3-dioxolane, formamide, dimethylformamide, dioxolane , Acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, triester phosphate, trimethoxymethane, dioxolane derivatives, sulfolane, methylsulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbonate Nonionic organic solvents such as tetrahydrofuran derivatives, ethers, methyl pyrophosphate, ethyl propionate and the like can be used.
상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합체 등이 사용될 수 있다.Examples of the organic solid electrolyte include a polymer electrolyte such as a polyethylene derivative, a polyethylene oxide derivative, a polypropylene oxide derivative, a phosphate ester polymer, an agitation lysine, a polyester sulfide, a polyvinyl alcohol, a polyvinylidene fluoride, Polymers containing ionic dissociation groups, and the like can be used.
상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.Examples of the inorganic solid electrolyte include Li 3 N, LiI, Li 5 NI 2 , Li 3 N-LiI-LiOH, LiSiO 4 , LiSiO 4 -LiI-LiOH, Li 2 SiS 3 , Li 4 SiO 4 , Nitrides, halides and sulfates of Li such as Li 4 SiO 4 -LiI-LiOH and Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 can be used.
상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.The lithium salt is a material that is readily soluble in the non-aqueous electrolyte, for example, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4, LiBF 4,
또한, 비수계 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있다.For the purpose of improving the charge-discharge characteristics and the flame retardancy, the non-aqueous liquid electrolyte may contain, for example, pyridine, triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylenediamine, glyme, N, N-substituted imidazolidine, ethylene glycol dialkyl ether, ammonium salt, pyrrole, 2-methoxyethanol, aluminum trichloride and the like are added It is possible. In some cases, a halogen-containing solvent such as carbon tetrachloride or ethylene trifluoride may be further added to impart nonflammability, or a carbon dioxide gas may be further added to improve high-temperature storage characteristics.
본 발명은 또한, 상기 전지셀을 하나이상 포함하는 디바이스를 제공하는 바, 상기 디바이스는 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 태플릿 PC, 스마트 패드, 넷북, LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장장치 등으로부터 선택되는 것일 수 있다. The present invention also provides a device comprising one or more of the battery cells, wherein the device is a mobile phone, a portable computer, a smart phone, a tablet PC, a smart pad, a netbook, a LEV (Light Electronic Vehicle) An electric vehicle, a plug-in hybrid electric vehicle, and a power storage device.
이들 디바이스의 구조 및 그것의 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.The structure of these devices and their fabrication methods are well known in the art, and a detailed description thereof will be omitted herein.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지셀은, 전지케이스의 측면 실링부가 미실링 잉여부를 포함하고, 실링부들 사이에 가스 포켓이 위치하는 패턴 구조로 형성됨으로써, 전지셀 내부의 고압 가스를 소망하는 부위로 효과적으로 방출하여, 작동의 신뢰성을 확보하고, 고압 가스의 배출을 통해 전지에 대한 발화 내지 폭발의 위험성을 미연에 차단하여 향상된 안전성을 확보할 수 있는 효과가 있다.As described above, the battery cell according to the present invention has a pattern structure in which the side sealing portion of the battery case includes the unalarmed surplus portion and the gas pocket is located between the sealing portions, so that the high- Thereby ensuring the reliability of operation and preventing the danger of ignition or explosion of the battery by discharging the high-pressure gas, thereby securing improved safety.
도 1은 종래의 대표적인 파우치형 이차전지의 분해 사시도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀에 대한 모식도이다;
도 3은 도 2의 전지셀에서 측면 실링부의 절곡 구조를 나타내는 모식도이다;
도 4 내지 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지셀에서 실링부에 형성된 미실링 잉여부들의 단부에 대한 모식도들이다.1 is an exploded perspective view of a typical conventional pouch type secondary battery;
2 is a schematic view of a battery cell according to one embodiment of the present invention;
3 is a schematic view showing a bending structure of a side sealing part in the battery cell of FIG. 2;
FIGS. 4 to 6 are schematic views of end portions of the unshielding excess portions formed in the sealing portion in the battery cell according to another embodiment of the present invention. FIG.
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 전지셀에 대한 모식도가 도시되어 있다.FIG. 2 is a schematic view of a battery cell according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 전지셀(110)은, 전극조립체(160)가 전해액에 함침된 상태로 파우치형 전지케이스(150)에 내장되어 있는 구조로 이루어져 있는 바, 다수의 전극 탭들(도시하지 않음)에 각각 연결되어 있는 두 개의 전극 리드(111, 112)의 일부가 외부로 노출되도록 전극조립체(160)를 수납 및 밀봉하는 구조의 전지케이스(150)를 포함하고, 상기 전지케이스(150)는 전극조립체(160)가 안착될 수 있는 오목한 형상의 수납부(151)를 포함하는 하부 케이스와 그러한 하부 케이스의 덮개로서 전극조립체(160)를 밀봉하는 상부 케이스로 이루어져 있다.2, the
상기 전지케이스(150)에는 전극조립체(160) 및 전해액을 내장한 상태에서 외주면을 열융착한 실링부들(113, 114, 115, 116)이 형성되어 있으며, 전극 단자들이 위치한 상단 실링부(113), 및 하단 실링부(115)에 인접한 일 측면 실링부(114)는 전극조립체 수납부(151)로부터 외측 방향으로 제 1 실링부(121), 가스 포켓부(122) 및 제 2 실링부(123)의 순서의 실링 패턴 구조로 형성되 있고, 제 1 실링부(121) 및 제 2 실링부(123)들 각각에는 제 1 실링부(121) 및 제 2 실링부(123)의 단부로부터 전지셀(110)의 중심 방향(M)으로 미실링 잉여부들(141, 142)이 형성되어 있다.The
상기 제 1 실링부(121) 및 제 2 실링부(123)들에 형성되어 있는 미실링 잉여부들(141, 142)의 폭(a)은 제 1 실링부(121) 및 제 2 실링부(123) 단축 폭(W)에 대해 50%범위의 크기로 실링부의 외주면을 따라 형성되고, 평면상으로 삼각형 형상으로 형성되며, 가스 포켓부(122)의 폭은 실링부의 단축 폭(W)과 동일하게 형성되어 있다.The width a of the unshielding
제 1 실링부(121), 가스 포켓부(122) 및 제 2 실링부(123)의 순서의 실링 패턴 구조는 전극조립체 수납부(151)의 방향(L)으로 절곡되어 전극조립체 수납부(151)의 외면에 밀착되는 구조로 전지셀을 완성한다.The sealing pattern structure of the
이때, 실링 패턴 구조는 도 3에서 보는 바와 같이, 전극조립체 수납부(151)와 제 1 실링부(121) 사이가 절곡되어 있고 제 1 실링부(121)가 제 2 실링부(123)와 대면하도록 가스 포켓부(122)가 절곡되어 있는 구조로, 전극조립체 수납부(151)의 외면에 밀착되는 구조로 형성되며, 전극조립체 수납부(151)와 제 1 실링부(121) 사이의 절곡 및 가스 포켓부(122)의 절곡에 의해, 수직 단면 상으로 전극조립체 수납부(151)의 외면에 평행하게 제 1 실링부(121)과 제 2 실링부(123)가 배열되어 있는 구조로 형성된다.3, the electrode
따라서, 본 발명에 따른 실링 장치를 사용하여, 전지케이스(150)의 측면 실링부(114)가 제 1 실링부(121), 가스 포켓부(122) 및 제 2 실링부(123)의 순서의 실링 패턴 구조로 형성됨으로써, 전지셀 내부의 고압 가스를 소망하는 부위로 효과적으로 방출하여, 작동의 신뢰성을 확보하고, 고압 가스의 배출을 통해 전지에 대한 발화 내지 폭발의 위험성을 미연에 차단하여 향상된 안전성을 확보할 수 있는 효과를 제공할 수 있으며, 실링부 패턴 구조의 절곡에 의해 기존의 전지셀의 크기와 동일한 크기로서 전지셀을 포함하는 단위 모듈 등의 구조에서 별도의 설계를 변경할 필요가 없는 효과가있다.Therefore, by using the sealing apparatus according to the present invention, the
도 4 내지 6에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지셀에서 실링부에 형성된 미실링 잉여부들의 단부에 대한 모식도가 도시되어 있다.4 to 6 are schematic views of end portions of the unshielding surplus portions formed in the sealing portion in the battery cell according to another embodiment of the present invention.
먼저, 미실링 잉여부는 (230)은 그것의 형상이 평면상으로 삼각형 구조를 가지고 있으며, 미실링 잉여부(230)는 만입 폭(a)은 제 1 실링부(221)의 단축 폭(W)에 대해 50% 범위의 크기로 가지도록 형성되어 있다. 다음으로, 도 5를 참조하면, 미실링 잉여부(330)는 그것의 형상이 평면상으로 사각형 구조를 가지고 있으며, 미실링 잉여부(330)의 만입 폭(a)은 제 1 실링부(321)의 단축 폭(W)에 대해 50% 범위의 크기로 가지도록 형성되어 있다. 또한, 도 6을 참조하면, 미실링 잉여부(430)는 그것의 형상이 평면상으로 원호 구조를 가지고 있으며, 미실링 잉여부(430)의 만입 폭(a)은 제 1 실링부(421)의 단축 폭(W)에 대해 50% 범위의 크기로 가지도록 형성되어 있다.First, the
도 4 내지 6에 도시되어 있는 제 1 실링부의 경우, 미실링 잉여부가 전지셀 상단 일측 실링부에서 전지셀의 중심 방향으로 형성되어 있는 것으로 설명되어 있지만, 필요에 따라 전지셀의 일측 실링부의 중심 또는 하단 등의 위치에서 형성되는 구조 또한 가능하다.
In the case of the first sealing portion shown in Figs. 4 to 6, it is described that the unshielding excess portion is formed in the direction of the center of the battery cell at the one-side sealing portion of the upper end of the battery cell. However, A structure formed at a lower position or the like is also possible.
본 발명이 속한 분양에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
Claims (19)
상기 전지케이스에는 전극조립체 및 전해액을 내장한 상태에서 외주면에 열융착한 실링부가 형성되어 있고,
상기 실링부에서 전극 단자들이 위치한 상단 또는 하단 실링부에 인접한 일측 또는 양측 측면 실링부는, 전극조립체 수납부로부터 외측 방향으로 제 1 실링부, 가스 포켓부 및 제 2 실링부의 순서의 실링 패턴 구조로 형성되어 있으며,
상기 실링 패턴 구조로 형성되어 있는 측면 실링부는, 전극조립체 수납부와 제 1 실링부 사이가 절곡되어 있고 제 1 실링부가 제 2 실링부와 대면하도록 가스 포켓부가 절곡되어 있는 구조로, 전극조립체 수납부의 외면에 밀착되어 있고,
상기 전극조립체 수납부와 제 1 실링부 사이의 절곡 및 가스 포켓부의 절곡에 의해, 수직 단면 상으로 전극조립체 수납부의 외면에 평행하게 제 1 실링부과 제 2 실링부가 배열되어 있으며,
상기 제 1 실링부 및 제 2 실링부는 각각의 외측 단부로부터 전지셀의 중심 방향으로 형성된 미실링 잉여부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀에 있어서,
상기 미실링 잉여부는 평면상으로 다각형 또는 원호 구조를 가진 것을 특징으로 하는 전지셀.A battery cell in which an electrode assembly having a positive electrode / separator / negative electrode structure is sealed in an electrode assembly receiving portion of a pouch-shaped battery case together with an electrolyte,
Wherein the battery case is formed with a sealing portion thermally fused to the outer circumferential surface in a state in which the electrode assembly and the electrolyte are embedded,
One or both side sealing portions adjacent to the upper or lower sealing portion where the electrode terminals are located in the sealing portion are formed in a sealing pattern structure in the order of the first sealing portion, the gas pocket portion, and the second sealing portion outwardly from the electrode assembly receiving portion In addition,
The side sealing part formed by the sealing pattern structure is a structure in which the electrode assembly accommodating part and the first sealing part are bent and the gas sealing part is bent so that the first sealing part faces the second sealing part, As shown in Fig.
The first sealing portion and the second sealing portion are arranged parallel to the outer surface of the electrode assembly receiving portion on the vertical cross section by the bending between the electrode assembly receiving portion and the first sealing portion and the bending of the gas pocket portion,
Wherein the first sealing portion and the second sealing portion each include an unshielded excess portion formed in the center of the battery cell from the outer end of each of the first and second sealing portions,
Wherein the unshielding excess portion has a polygonal or arcuate structure in plan view.
(a) 전지케이스의 전극조립체 수납부에 전극조립체를 장착한 상태에서 전지케이스의 외주면 중 일측 단부를 제외한 나머지 부위들을 열융착시켜 실링하는 과정;
(b) 미실링 상태의 상기 단부를 통해 전해액을 주입한 후 충전과 방전을 수행하여 활성화시키는 과정;
(c) 활성화 과정에서 발생한 가스를 제거하는 과정;
(d) 상기 일측 단부를 실링하여 미실링 잉여부를 포함하는 측면 실링부를 형성하는 과정; 및
(e) 상기 측면 실링부를 전극조립체 수납부에 방향으로 절곡하여 밀착시키는 과정;
을 포함하는 것으로 구성된 전지셀 제조 방법에 있어서,
상기 과정(d)의 미실링 잉여부는 실링부의 외측 단부로부터 전지셀의 중심 방향으로 향하는 만입 홈이 형성되어 있는 가압 지그를 포함하는 실링 장치에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 방법.A method of manufacturing a battery cell according to any one of claims 1, 2, 4, and 5,
(a) sealing and sealing the remaining portions of the outer circumferential surface of the battery case except the one end in a state where the electrode assembly is mounted on the electrode assembly receiving portion of the battery case;
(b) injecting an electrolytic solution through the end portion in the unsealed state, and performing a charge and a discharge to activate the electrolyte;
(c) removing the gas generated during the activation process;
(d) sealing the one end to form a side sealing portion including the unshielding excess portion; And
(e) bending the side sealing portion in the direction toward the electrode assembly receiving portion to make the side sealing portion closely contact with the electrode assembly receiving portion;
The method comprising the steps of:
Wherein the unshielding excess portion of the step (d) is formed by a sealing device including a pressing jig having a depressed groove formed in a direction toward the center of the battery cell from an outer end of the sealing portion.
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