KR102060565B1 - 이차전지 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이차전지에 관한 것으로서, 전극조립체를 수용하는 수용부와, 상기 전극조립체에 의해 상기 수용부에 발생한 가스를 포집하는 가스 포켓부로 마련된 파우치 케이스; 및 상기 수용부와 상기 가스 포켓부 사이에 결합되면서 상기 수용부와 상기 가스 포켓부 사이를 밀폐하는 클램프장치를 포함한다.

Description

이차전지 및 그의 제조방법{SECONDARY BATTERY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 이차전지 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 파우치 케이스에서 전극 조립체 수용부와 가스 포켓부 사이의 실링성을 높인 이차전지 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 이차 전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하며, 이러한 이차 전지는 폰, 노트북 컴퓨터 및 캠코더 등의 첨단 전자 기기 분야에서 널리 사용되고 있다.
특허등록번호 제10-0958649호
종래기술에 따른 이차전지는 전극조립체, 전극조립체가 수용되는 파우치 케이스를 포함하며, 파우치 케이스는 전극조립체가 수용되는 전극조립체 수용부와, 전극조립체 수용부에 발생한 가스를 포집하는 가스 포켓부와, 전극조립체 수용부 및 가스 포켓부를 연결하는 실링부로 마련된다.
이와 같은 종래기술에 따른 이차전지는 가스 포집이 완료되면 상기 가스 포켓부는 필요 없기 때문에 상기 실링부를 실링한 후 상기 가스 포켓부를 절단하여 제거한다.
그러나 종래기술에 이차전지는 전극조립체 수용부에 발생한 가스와 함께 전해액의 일부가 실링부를 통해 가스 포켓부로 유입되는데, 이때 실링부를 통과하는 가스에 포함된 전해액이 실링부에 남으면서 상기 실링부의 실링성이 크게 떨어지며, 이에 제품불량이 발생하는 문제가 있었다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해 발명된 것으로 본 발명의 목적은 전극조립체 수용부 및 가스 포켓부를 연결하는 실링부에 클램프장치를 결합하여 밀폐함으로써 전극조립체 수용부 및 가스 포켓부 사이의 실링성을 높인 이차전지 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다.
또 다른 목적은 전극조립체 수용부 및 가스 포켓부를 연결하는 실링부를 열융착하여 1차로 밀폐하고, 다시 1차로 밀폐된 실링부에 클램프장치를 결합하여 2차로 밀폐함으로써 전극조립체 수용부 및 가스 포켓부 사이의 실링성을 높인 이차전지 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차전지는 전극조립체를 수용하는 수용부와, 상기 전극조립체에 의해 상기 수용부에 발생한 가스를 포집하는 가스 포켓부로 마련된 파우치 케이스; 및 상기 수용부와 상기 가스 포켓부 사이에 결합되면서 상기 수용부와 상기 가스 포켓부 사이를 밀폐하는 클램프장치를 포함할 수 있다.
상기 클램프장치는 상기 수용부와 상기 가스 포켓부 사이의 상면과 하면에 각각 구비되고, 상호 결합되면서 상기 수용부와 상기 가스 포켓부 사이를 압입하여 밀폐하는 암형부재와 수형부재를 포함할 수 있다.
상기 암형부재는 C자 형 단면의 라운드 형태로 마련되고, 상기 수형부재는 상기 암형부재에 삽입되도록 단면이 원형으로 마련될 수 있다.
상기 암형부재는 상기 수형부재를 감싸는 형태로 압입하도록 탄성력을 가질 수 있다.
상기 클램프장치의 길이는 상기 파우치 케이스의 폭방향 길이보다 크게 형성할 수 있다.
상기 수용부와 상기 가스 포켓부 사이에는 상기 수용부와 상기 가스 포켓부 사이를 밀폐하는 실링부가 형성되고, 상기 실링부에 상기 클램프장치가 결합될 수 있다.
상기 수용부와 상기 가스 포켓부 사이에 클램프장치를 결합한 후, 상기 클램프장치에 연결된 가스 포켓부는 여유면을 남긴 상태로 절단하여 제거할 수 있다.
상기 여유면은 10.0mm~50.0mm일 수 있다.
상기 클램프장치에 남겨진 여유면은 상기 수용부의 표면에 결합할 수 있다.
이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 이차전지의 제조방법은 전극조립체가 수용된 수용부와 상기 전극조립체에 의해 상기 수용부에 발생한 가스가 포집된 가스포켓부가 마련된 파우치 케이스를 준비하는 준비단계(S10); 및 상기 수용부와 상기 가스 포켓부 사이에 클램프장치를 결합하여 상기 수용부와 상기 가스 포켓부 사이를 밀폐하는 밀폐단계(S30)를 포함할 수 있다.
상기 밀폐단계(S30)에서 상기 클램프장치는 상기 수용부와 상기 가스 포켓부 사이의 상면과 하면에 수형부재와 암형부재를 각각 배치하고, 상기 수형부재와 상기 암형부재를 상호 결합하여 상기 수용부와 상기 가스 포켓부 사이를 압입하여 밀폐할 수 있다.
상기 밀폐단계(S30) 후, 상기 클램프장치에 연결된 가스 포켓부에서 여유면을 남긴 상태로 절단하여 제거하는 제거단계(S40)를 포함할 수 있다.
상기 여유면은 10.0mm~50.0mm일 수 있다.
상기 제거단계(S40) 후, 상기 여유면을 상기 수용부의 표면에 결합하는 결합단계(S50)를 더 포함할 수 있다.
상기 준비단계(S10)와 상기 밀폐단계(S30) 사이에는 상기 수용부와 상기 가스 포켓부 사이를 실링하여 밀폐하는 실링단계(S20)가 포함될 수 있다.
본 발명은 하기와 같은 효과가 있다.
첫째: 본 발명에 따른 이차전지는 수용부와 상기 가스 포켓부 사이에 클램프장치를 결합함으로써 수용부와 상기 가스 포켓부 사이의 실링성과 밀폐력을 높일 수 있고, 이에 전해액의 누설 및 제품불량을 방지할 수 있다.
둘째: 본 발명에 따른 클램프장치는 암형부재와 수형부재로 마련함으로써 수용부와 상기 가스 포켓부 사이를 안정적으로 밀폐할 수 있다.
셋째: 본 발명에 따른 압형부재는 C자 형태로 마련하고, 수형부재는 압형부재에 삽입되게 원형으로 마련함으로써 압입 면적 증대로 인해 수용부와 상기 가스 포켓부 사이의 실링성과 밀폐력을 높일 수 있다.
넷째: 본 발명에 따른 이차전지는 수용부와 상기 가스 포켓부 사이를 열융착하여 1차로 밀폐하고, 클램프장치를 결합하여 2차로 밀폐함으로써 수용부와 상기 가스 포켓부 사이의 실링성과 밀폐력을 높일 수 있다.
다섯째: 본 발명에 따른 이차전지는 수용부와 가스 포켓부 사이에 클램프장치가 결합되면 가스 포켓부를 절단하여 제거함으로써 이차전지의 크기를 줄일 수 있다.
여섯째: 본 발명에 따른 이차전지는 가스 포켓부의 절단시 여유면을 남긴 상태로 절단하고, 남겨진 유여면은 수용부에 결합시킴으로써 수용부와 가스 포켓부 사이의 밀폐력을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 이차전지를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 이차전지를 도시한 평면도.
도 3은 본 발명에 따른 이차전지를 도시한 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 이차전지에서 가스 포켓부를 절단한 상태를 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 이차전지에서 가스 포켓부 절단 후 남은 여부면의 실링상태를 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 이차전지의 제조방법을 도시한 순서도.
도 7 내지 도 11은 본 발명에 따른 이차전지의 제조과정을 나타낸 도면으로, 도 7은 본 발명에 따른 이차전지의 디가스 상태를 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명에 따른 이차전지에서 수용부와 가스 포켓부 사이를 실링하는 상태를 나타낸 도면이며, 도 9는 도 8은 본 발명에 따른 이차전지에서 수용부와 가스 포켓부 사이에 클램프장치를 장착하는 상태를 나타낸 도면이고, 도 10은 도 8은 본 발명에 따른 이차전지에서 가스 포켓부를 절단하는 상태를 나타낸 도면이며, 도 11은 도 8은 본 발명에 따른 이차전지에서 가스 포켓부 절단 후 남은 여유면을 실링하는 상태를 나타낸 도면임.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 발명에 따른 이차전지(100)는 도 1 및 도 2에 도시되어 있는 것과 같이, 전극조립체(110), 전극조립체를 수용되는 파우치 케이스(120)를 포함한다.
전극조립체(110)는 복수의 전극과 복수의 분리막이 교대로 적층되어 형성되며, 복수의 전극은 양극과 음극으로 마련된다. 그리고 양극에는 양극탭이 구비되고, 음극에는 음극탭이 구비된다.
파우치 케이스(120)는 전극조립체(110)와 함께 전해액이 수용되는 것으로, 전극조립체(110)와 전해액(미도시)이 수용되는 수용부(121)와, 수용부(121)에 발생한 가스를 포집하는 가스 포켓부(122)를 포함하며, 수용부(121)와 가스 포켓부(122) 사이에는 수용부(121)와 가스 포켓부(122)를 연결하는 실링부(123)가 형성된다.
한편, 본 발명에 따른 이차전지(100)는 성능 증대를 위해 충방전 과정을 수행하는데, 이때 전극조립체(110)의 충방전시 가스가 발생하면서 파우치 케이스(120)의 수용부(121)에 쌓이게 되고, 수용부(121)에 쌓인 가스는 실링부(123)를 통해 가스 포켓부(122)에 포집된다. 가스 포집이 완료되면 수용부(121)와 가스 포켓부(122) 사이의 실링부(123)를 실링하여 밀폐하고, 가스 포켓부(122)를 절단하여 제거한다.
여기서, 수용부(121)에서 가스 포켓부(122)로 이동하는 가스에는 전해액이 포함되어 있으며, 가스에 포함된 전해액의 일부가 실링부(123)의 내면에 남으면서 실링부(123)가 완벽하게 실링되지 못하는 문제가 있었다. 이를 방지하기 위해 실링부(123)를 높은 온도로 과실링하여 실링성을 높이고 있지만, 실링부(123)의 과실링시 절연체가 훼손되면서 절연불량이 발생하는 문제가 있다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 이차전지(100)는 수용부(121)와 가스 포켓부(122) 사이의 실링부(123)에 클램프장치(130)를 결합함으로써 실링부(123)의 실링성과 밀폐력을 높일 수 있다.
즉, 클램프장치(130)는 도 1 내지 도 3에 도시되어 있는 것과 같이, 수용부(121)와 가스 포켓부(122) 사이의 상면과 하면에 각각 구비되고 상호 결합되면서 수용부(121)와 가스 포켓부(122) 사이의 실링부(123)를 압입하여 밀폐하는 암형부재(132)와 수형부재(131)를 포함한다.
암형부재(132)는 C자 형 단면의 라운드 형태로 마련되고, 수형부재(131)는 C자 형 단면의 암형부재(132)에 삽입되도록 단면이 원형으로 마련된다.
이에, 클램프장치(130)는 실링부(123)의 하면에 암형부재(132)를 배치하고, 암형부재(132)와 대응하는 실링부(123)의 상면에 수형부재(131)를 배치한 다음, 수형부재(131)를 암형부재(132)에 삽입한다. 이때 수형부재(131)와 함께 실링부(123)가 함께 암형부재(132)에 삽입되면서 수형부재(131)의 외주면과 암형부재(132)의 내주면이 실링부(123)를 압입하여 밀폐한다.
특히 암형부재(132)는 수형부재(131)를 감싸는 형태로 압입하도록 탄성력을 가지며, 이에 암형부재(132)의 내주면과 수형부재(131)의 내주면이 면밀착된 상태로 압입되면서 실링부(123)의 밀폐력을 높일 수 있다.
한편, 클램프장치(130)의 길이는 파우치 케이스(120)의 폭방향 길이보다 크게 형성하며, 이에 클램프장치(130)에 파우치 케이스(120)의 폭방향 길이 전체를 안정적으로 압입하여 밀폐할 수 있다.
한편, 도 4에 도시되어 있는 것과 같이, 수용부(121)와 가스 포켓부(122) 사이의 실링부(123)에 클램프장치(130)를 결합한 후, 클램프장치(130)에 연결된 가스 포켓부(122)는 여유면(122a)을 남긴 상태로 절단하여 제거한다.
즉, 가스 포켓부(122)는 이차전지의 충방전시 수용부(121)에 발생한 가스를 포집하기 위한 것으로, 실링부(123)가 실링되면 불필요한 부분이다. 이에 실링부(123)에 클램프장치(130)를 결합하면, 가스 포켓부(122)를 제거하여 이차전지의 구조, 크기 및 무게를 줄일 수 있다.
한편, 클램프장치(130)에 남겨진 여유면(122a)의 길이는 클램프장치(130)로부터 10.0mm~50.0mm 일 수 있다. 특히, 여유면(122a)은 가스 포켓부(122) 제거 후, 누설이 있을 경우 재실링되는 부분으로, 재실링을 하기 위해 적어도 30.0mm~40.0mm 길이가 필요하다.
한편, 여유면(122a)은 도 5에 도시되어 있는 것과 같이, 클램프장치(130)의 상면을 통과하여 수용부(121)의 표면에 결합되면서 재실링될 수 있으며, 이에 실링부(123)의 실링성과 밀폐력을 높일 수 있다.
따라서 본 발명에 따른 이차전지(100)는 수용부(121)와 가스 포켓부(122) 사이의 실링부(123)를 열융착하여 1차로 밀폐하고, 실링부(123)에 클램프장치(130)를 결합하여 2차로 밀폐하며, 가스 포켓부(122) 제거 후 남은 여유면(122a)을 실링부(123)에 결합하여 3차로 밀폐할 수 있으며, 이에 실링부(123)의 실링성과 밀폐력을 높일 수 있다. 특히 본 발명에 따른 이차전지는 실링부(123)를 열융착하지 않고 클램프장치(130)의 결합을 통해 실링부(123)를 밀폐할 수도 있으며, 이에 작업의 효율성을 높일 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 이차전지의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 이차전지의 제조방법은 도 6에 도시되어 있는 것과 같이, 전극조립체(110)가 수용된 수용부(121)와 수용부(121)에 발생한 가스를 포집하는 가스 포켓부(122)로 마련된 파우치 케이스(120)를 포함하는 이차전지를 준비하는 준비단계(S10)와, 파우치 케이스(120)의 수용부(121)와 가스 포켓부(122) 사이의 실링부(123)를 열융착하여 실링하는 실링단계(S20)와, 실링부(123)에 클램프장치를 결합하여 밀폐하는 밀폐단계(S30)와, 가스 포켓부(122)를 절단하여 제거하는 제거단계(S40)와, 가스 포켓부의 제거 후 남은 여유면을 수용부(121)에 결합하는 결합단계(S50)를 수행한다.
준비단계(S10)는 도 7에 도시되어 있는 것과 같이, 복수의 전극과 복수의 분리막을 교대로 적층하여 전극조립체(110)를 준비하고, 다음으로 전극조립체(110)가 수용되는 수용부(121)와 수용부(121)에서 발생한 가스를 포집하는 가스 포켓부(122)로 마련된 파우치 케이스(120)를 준비한다.
그리고 준비된 전극조립체(110)를 파우치 케이스(120)의 수용부(121)에 수용한 다음, 파우치 케이스(120)의 테두리면을 실링하며, 이에 이차전지가 완성된다.
이차전지가 완성되면, 이차전지의 성능을 높이기 위해 충방전을 진행한다. 이때 전극조립체(110)가 충방전되면서 가스가 발생하며, 전극조립체(110)로부터 발생한 가스는 수용부(121)를 통해 가스 포켓부(122)에 포집되며, 가스 포집이 완료되면 준비단계가 완료된다.
실링단계(S20)는 도 8에 도시되어 있는 것과 같이, 가스 포집 후, 수용부와 가스 포켓부 사이를 실링하기 위한 것으로, 수용부(121)와 가스 포켓부(122)를 연결하는 실링부(123)의 상면과 하면을 동시에 열과 압력을 가하여 실링하며, 이에 수용부(121)와 가스 포켓부(122) 사이를 1차로 밀폐한다.
밀폐단계(S30)는 도 9에 도시되어 있는 것과 같이, 1차로 밀폐된 실링부(123)에 클램프장치(130)를 결합하여 실링부(123)를 2차로 밀폐한다.
즉, 클램프장치(130)는 실링부(123)의 상면과 하면에 각각 수형부재(131)와 암형부재(132)를 배치하고, 수형부재(131)와 암형부재(132)를 상호 결합하여 수용부(121)와 가스 포켓부(122) 사이의 실링부(123)를 압입하여 2차로 밀폐한다.
제거단계(S40)는 클램프장치(130)가 결합된 파우치 케이스(120)에서 가스 포켓부(122)를 절단하여 제거한다. 이때 가스 포켓부(122)는 여유면(122a)을 클램프장치(130)에 남겨준 상태로 절단된다. 여기서 여유면(122a)은 클램프장치(130)의 상면을 통해 수용부(121)에 결합될 수 있도록 클램프장치(130)로부터 외측으로 10.0mm~50.0mm일 수 있으며, 특히 30.0mm일 수 있다.
결합단계(S50)는 클램프장치(130)에 남겨진 여유면(122a)을 클램프장치(130)의 상면을 통해 수용부(121)의 표면에 밀착시킨 다음, 수용부(121)와 여유면(122a)을 동시에 열과 압력을 가하여 실링하며, 이에 수용부(121)와 가스 포켓부(122) 사이의 실링부(123)를 3차로 밀폐한다.
따라서 본 발명에 따른 이차전지의 제조방법은 파우치 케이스의 수용부(121)와 가스 포켓부(122) 사이를 3차에 걸처서 밀폐함으로써 실링성과 밀폐력을 높일 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110: 전극조립체
120: 파우치 케이스
121: 수용부
122: 가스 포켓부
123: 실링부
130: 클램프장치
131: 수형부재
132: 암형부재

Claims (15)

  1. 전극조립체를 수용하는 수용부와, 상기 전극조립체에 의해 상기 수용부에 발생한 가스를 포집하는 가스 포켓부로 마련된 파우치 케이스; 및
    상기 수용부와 상기 가스 포켓부 사이에 결합되면서 상기 수용부와 상기 가스 포켓부 사이를 밀폐하는 클램프장치를 포함하고,
    상기 수용부와 상기 가스 포켓부 사이에 클램프장치를 결합한 후, 상기 클램프장치에 연결된 가스 포켓부는 여유면을 남긴 상태로 절단하여 제거하며,
    상기 여유면은 수형부재의 주면이 외부로 노출된 클램프장치의 상면을 통과하여 수용부의 표면에 결합되면서 실링되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 클램프장치는 상기 수용부와 상기 가스 포켓부 사이의 상면과 하면에 각각 구비되고, 상호 결합되면서 상기 수용부와 상기 가스 포켓부 사이를 압입하여 밀폐하는 암형부재와 수형부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 암형부재는 C자 형 단면의 라운드 형태로 마련되고,
    상기 수형부재는 상기 암형부재에 삽입되도록 단면이 원형으로 마련되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 암형부재는 상기 수형부재를 감싸는 형태로 압입하도록 탄성력을 가지는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 클램프장치의 길이는 상기 파우치 케이스의 폭방향 길이보다 크게 형성하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 수용부와 상기 가스 포켓부 사이에는 상기 수용부와 상기 가스 포켓부 사이를 밀폐하는 실링부가 형성되고,
    상기 실링부에 상기 클램프장치가 결합되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 여유면은 10.0mm~50.0mm인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 클램프장치에 남겨진 여유면은 상기 수용부의 표면에 결합하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  10. 전극조립체가 수용된 수용부와 상기 전극조립체에 의해 상기 수용부에 발생한 가스가 포집된 가스포켓부가 마련된 파우치 케이스를 준비하는 준비단계(S10); 및
    상기 수용부와 상기 가스 포켓부 사이에 클램프장치를 결합하여 상기 수용부와 상기 가스 포켓부 사이를 밀폐하는 밀폐단계(S30)를 포함하고,
    상기 밀폐단계(S30) 후, 상기 클램프장치에 연결된 가스 포켓부에서 여유면을 남긴 상태로 절단하여 제거하는 제거단계(S40)를 포함하며,
    상기 여유면은 수형부재의 주면이 외부로 노출된 클램프장치의 상면을 통과하여 수용부의 표면에 결합되면서 실링되는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 밀폐단계(S30)에서 상기 클램프장치는 상기 수용부와 상기 가스 포켓부 사이의 상면과 하면에 수형부재와 암형부재를 각각 배치하고, 상기 수형부재와 상기 암형부재를 상호 결합하여 상기 수용부와 상기 가스 포켓부 사이를 압입하여 밀폐하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
  12. 삭제
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 여유면은 10.0mm~50mm인 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
  14. 삭제
  15. 청구항 10에 있어서,
    상기 준비단계(S10)와 상기 밀폐단계(S30) 사이에는 상기 수용부와 상기 가스 포켓부 사이를 실링하여 밀폐하는 실링단계(S20)가 포함되는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
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