KR102129768B1 - 전해액 저장부재에 의해 수명 특성이 개선된 이차전지 - Google Patents

전해액 저장부재에 의해 수명 특성이 개선된 이차전지 Download PDF

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Abstract

양극, 음극, 및 상기 양극 및 음극 사이에 개재되는 분리막을 포함하는 전극조립체, 및 상기 전극조립체가 내장되는 수납부를 구비하고 있는 라미네이트 시트의 전지케이스를 포함하고 있고; 상기 수납부는 전극조립체의 높이에 대응하는 깊이로 라미네이트 시트가 만입되어 있는 구조로 이루어져 있으며; 상기 전극조립체의 측면들이 대면하는 수납부의 측면부들 중에서 적어도 하나의 측면부에는, 전해액을 추가 내장할 수 있는 적어도 하나 이상의 전해액 저장부가 수납부와 연통된 구조로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀에 관한 것이다.

Description

전해액 저장부재에 의해 수명 특성이 개선된 이차전지 {Secondary Battery of Improved Life Characteristics By Strorage Member For Electrolyte}
본 발명은 전해액 저장부재에 의해 수명 특성이 개선된 전지셀에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 전압을 가지고 사이클 수명이 길며, 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다.
일반적으로 리튬 이차전지는 양극 활물질로 LiCoO2 등의 금속 산화물과 음극 활물질로 탄소 재료를 사용하며, 음극과 양극 사이에 폴리올레핀계 다공성 분리막을 개재하고, LiPF6 등의 리튬염을 가진 비수성 전해액을 함침시켜 제조된다.
충전 시에는 양극 활물질의 리튬 이온이 방출되어 음극의 탄소 층으로 삽입되고, 방전 시에는 탄소 층의 리튬 이온이 방출되어 양극 활물질로 삽입되며, 비수성 전해액은 음극과 양극 사이에서 리튬 이온을 이동시키는 매질 역할을 한다.
그러나, 상기 전해액은 이차전지의 작동 간 음극에서의 부반응 및 양극에서의 산화 현상에 의해 지속적으로 소모되며, 이에 따라, 상기 전해액의 함량이 너무 적어지면, 소망하는 전기화학적 성능을 발휘할 수 없을 뿐만 아니라, 이차전지의 수명이 급격하게 저하되는 문제점이 있다.
더욱이 상기 문제점을 해결하기 위해, 전지셀의 제조시에 과량의 전해액을 투입할 경우, 전극조립체 사이의 계면이 벌어져 저항이 증가하고, 이에 따른 수명 특성 저하를 초래하기도 한다.
따라서, 이러한 문제점을 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로 본 발명의 목적은, 전극조립체가 내장되는 수납부와 연통된 구조의 전해액 저장부를 전지케이스에 형성하여 그 내부에 전해액을 추가로 내장하고, 이를 전극조립체에 공급함으로써, 전지셀의 수명을 개선시키는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 전지셀은,
양극, 음극, 및 상기 양극 및 음극 사이에 개재되는 분리막을 포함하는 전극조립체, 및 상기 전극조립체가 내장되는 수납부를 구비하고 있는 라미네이트 시트의 전지케이스를 포함하고 있고;
상기 수납부는 전극조립체의 높이에 대응하는 깊이로 라미네이트 시트가 만입되어 있는 구조로 이루어져 있으며;
상기 전극조립체의 측면들이 대면하는 수납부의 측면부들 중에서 적어도 하나의 측면부에는, 전해액을 추가 내장할 수 있는 적어도 하나 이상의 전해액 저장부가 수납부와 연통된 구조로 형성되어 있다.
즉, 본 발명에 따른 전지셀은 전극조립체가 내장되는 수납부와 연통된 중공 구조의 전해액 저장부를 수납부의 측면부 상에 형성하여 그 내부에 전해액을 채워넣은 후, 이를 전극조립체에 공급하도록 함으로써, 전지셀의 반복적인 충방전 과정에 따른 전해액의 고갈 현상을 완화할 수 있고, 결과적으로, 전지셀의 수명 특성을 향상시킬 수 있다.
이후 도면을 참조하여 더욱 자세하게 설명하겠지만, 본 발명에서 정의하는 전해액 저장부는, 전지케이스 내부의 비활성 영역, 예를 들면, 전극리드가 형성된 부위와 같이 이차전지의 용량과는 관계가 없으나, 불가피하게 확보되어야 하는 공간을 활용하는 것을 의미하는 것은 아니다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전지케이스의 외주변에는 열융착에 의한 실링부들이 형성되어 있고, 상기 전해액 저장부는 측면부의 일 부위가 실링부 쪽으로 확장된 구조로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 수납부는 평면상으로 장방형의 구조로 이루어져 있고, 상기 수납부의 측면부들은, 실링부들에 각각 대응하여, 제 1 측면부와, 상기 제 1 측면부의 양측 단부들에 수직으로 인접한 제 2 측면부 및 제 3 측면부를 포함하고 있으며, 상기 전해액 저장부는 각 측면부들로부터 외향 돌출된 구조로 적어도 하나 이상 형성되어 있을 수 있다.
또한, 상기 전해액 저장부는 육면체 형상으로 이루어져 있고, 각 측면부들로부터 돌출되는 부위에서 측면부의 경계와 접하고 있는 제 1 면, 상기 제 1 면의 대향면인 제 2 면, 및 전지케이스의 외면에서 수납부와 평행한 상태로 상기 제 1 면 및 제 2 면에 수직으로 인접한 제 3 면을 포함하는 구조로 이루어질 수 있다.
이러한 육면체 구조를 가지는 전해액 저장부는, 수납부와 연통될 수 있도록 라미네이트가 딥 드로잉에 의해 연신되어 형성되는 구조임을 고려할 때, 그 높이는 수납부의 깊이의 40% 내지 100%의 크기를 가지는 구조로 이루어질 수 있고, 40% 이하의 높이로 형성되는 경우에는 충분한 양의 전해액을 내장하기 어려울 수 있는 바, 상기 범위의 값을 형상의 유지 측면에서 바람직하다.
구체적으로, 상기 제 3 면은, 제 1 면에서 제 2 면을 향하는 방향으로 테이퍼(taper) 된 구조로 형성되어 있으며, 상기 제 2 면 및 제 3 면의 접선의 길이는, 제 1 면 및 제 3 면의 접선의 길이의 60% 내지 90%의 크기를 가질 수 있다.
여기서, 테이퍼 구조는, 제 3 면의 양측 경계들 간의 폭이 제 1 면에서 제 2 면을 향하는 방향으로 순차적으로 감소하는 구조로 이해할 수 있다.
상기 제 1 면 및 제 3 면의 접선의 길이는 수납부의 폭 길이의 5% 내지 15%의 크기를 가질 수 있다.
상기 제 3 면의 길이는, 실링부와 마주보고 있는 제 2 면이 실링부와 중첩되지 않도록 1 mm 내지 10 mm 의 크기를 가질 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 제 1 측면부에 대응되는 전지케이스의 모서리에는 전극조립체에 전기적으로 연결된 전극리드가 외향 돌출되어 있으며, 제 1 측면부에 위치한 전해액 저장부는 상기 전극리드와 동일 축상에 형성되어 있는 구조일 수 있다.
전지케이스의 수납부가 장방형의 구조로 이루어져 있음을 고려할 때, 수납부는 네 개의 측변을 포함하고 있고, 일반적으로, 파우치형 전지케이스는 라미네이트 시트의 일 부위를 절곡하여 나머지 세 개의 외주변 상에 열융착에 의한 실링부를 형성하게 되는 바, 절곡된 부위와 마주보는 위치에 형성된 측면부는 제 1 측면부에 해당하며, 이러한 제 1 측변부의 양측 단부들에 수직으로 인접한 측면부는 제 2 측면부 또는 제 3 측면부에 해당함을 알 수 있다.
다만, 본 경우는 전극리드가 일측 부위에만 형성된 경우를 전제로 설명하기 위한 것인 바, 전극리드가 서로 마주보는 위치에서 양측으로 돌출된 경우에는 제 2 측면부 또는 제 3 측면부에 대응하는 위치에 형성되어 있을 수 있다.
전극리드에는 다수의 전극 탭들이 V자 형상으로 절곡되어 용접에 의해 일체로 결합되는 V-포밍(V-forming) 부위가 형성되어 있는데, 이러한 V-포밍 부위에 외력이 인가되는 경우, 전극 탭과 전극리드 간의 결합이 분리되어 전지의 안전성을 저해시킬 우려가 있다.
따라서, V-포밍 부위에 대응되는 전지케이스의 외면 상에 전해액 저장부를 형성하고, 그 내부에 전해액을 주입함으로써, 외력으로 인해 V-포밍 부위에 전달되는 충격을 완화시켜 전지의 안전성을 도모할 수 있다.
연성의 성질을 가진 라미네이트 시트의 특성상, 측면부의 각 모서리에 해당하는 제 1 측면부와 제 2 측면부의 접점 및 제 1 측면부와 제 2 측면부의 접점 뿐만 아니라 상기 모서리에 인접한 부위에는 전해액 저장부를 형성하기 어려운 점이 있다.
이러한 점을 고려하여, 제 1 측면부와 제 2 측면부의 접점, 또는 제 1 측면부와 제 3 측면부의 접점과 인접한 부위로부터 소정의 간격만큼 이격된 상태로 전해액 저장부가 형성될 수 있으며, 각 측면부에 형성된 둘 이상의 전해액 저장부들은 상호 간에 이격된 상태로 형성되어 있는 구조일 수 있다.
상기 전해액 저장부는, 라미네이트 시트를 딥 드로잉하여 수납부를 형성할 때 동시에 형성되거나, 또는 라미네이트 시트를 딥 드로잉하여 수납부를 형성한 후에 추가적인 공정에 의해 수납부에 형성되는 구조일 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 전지셀의 전지케이스를 제조하는 장치를 제공하며, 이러한 전지케이스의 제조 장치는,
전지케이스용 라미네이트 시트를 가압하여 딥 드로잉에 의해 수납부 및 전해액 저장부를 형성하는 펀치;
딥 드로잉 과정에서 라미네이트 시트를 정위치 고정시키는 고정 다이; 및
상기 펀치에 대응하는 형상의 만입부가 형성되어 있는 블록 다이;
를 포함하는 구조로 이루어질 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지셀은, 전극조립체가 내장되는 수납부와 연통되어 있는 중공 구조의 전해액 저장부를 전지케이스 수납부의 측면부 상에 형성하고, 그 내부에 전해액을 내장하여 이를 전극조립체에 공급하도록 함으로써, 전지셀의 반복적인 충방전에 따른 전해액의 고갈 현상을 완화시킬 수 있고, 결과적으로, 전지셀의 수명 특성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 모식도이다;
도 2는 도 1의 전해액 저장부가 형성된 부위의 부분 확대도이다; 및
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지셀의 모식도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 모식도가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 전지셀(100)은 수납부(120)에 연통되어 있는 전해액 저장부(130, 140)가 형성되어 있는 전지케이스(110), 수납부(120)에 내장되어 있는 전극조립체(도시하지 않음)에 전기적으로 연결된 상태로 전지케이스(110)의 외부로 돌출되어 있는 전극리드(101) 및 전극리드(101)와 전지케이스(110)와의 밀봉성을 확보할 수 있도록 전극리드(101)와 전지케이스(110)의 사이에 개재된 상태로 전극리드(101)의 상하면에 부착되어 있는 절연필름(102)을 포함하고 있다.
전지케이스(110)는 일 단위의 라미네이트 시트의 일측 부위(104)가 절곡되어 상부 케이스(111) 및 하부 케이스(도시하지 않음)를 형성하고 있고, 상부 케이스(111)에는 전극조립체가 내장되는 수납부(120), 및 이러한 수납부(120)에 연통되어 전해액을 추가로 내장할 수 있는 전해액 저장부(130, 140)가 형성되어 있으며, 전지케이스(110)의 절곡 부위(104)를 제외한 외주변에는 상부 케이스(111)와 하부 케이스의 마주보는 면을 열융착하여 형성된 실링부(103)가 형성되어 있다.
수납부(120)는 전극조립체의 높이에 대응되는 깊이로 만입된 장방형의 구조로 이루어져 있고, 그 측면부에는 제 1 측면부(121), 제 2 측면부(122) 및 제 3 측면부(123)가 포함되어 있으며, 전극리드(101)가 돌출된 부위에 대응하는 측면부는 제 1 측면부(121)이다. 제 1 측면부(121)의 양측 단부에 수직으로 인접한 측면부들(122, 123) 중에서, 좌측 단부 측에는 제 2 측면부(122)가 위치하고 있으며, 우측 단부 측에는 제 3 측면부(123)가 위치하고 있다.
제 1 측면부(121)는 두 개의 전해액 저장부(130, 140)를 포함하고 있으며, 전해액 저장부(130, 140)는 제 1 측면부(121)로부터 실링부(103) 쪽으로 돌출된 구조로 형성되어 있고, 전해액 저장부(130, 140)에 내장되어 있는 전해액은 연통 부위를 통해 화살표 방향으로 이동하여 수납부(120)에 위치한 전극조립체에 전해액을 추가로 공급하게 된다.
제 1 측면부(121)에 대응되는 전지케이스(110)의 모서리에는 전극리드(101)가 돌출되어 있으며, 전해액 저장부(130)는 전극리드(101)와 동일한 축(Y)을 공유한 상태로, 전해액 저장부(140)는 전극리드(101)와 동일한 축(Y')을 공유한 상태로 형성되어 있다.
도 2에는 도 1의 전해액 저장부가 형성된 부위를 부분적으로 확대한 확대도(130A)가 도시되어 있다.
도 2를 도 1과 함께 참조하면, 전해액 저장부(130)는 육면체 구조로 이루어져 있고, 제 1 측면부(121)로부터 실링부(103) 쪽을 향해 외향 돌출되어 있으며, 전해액 저장부(130)가 제 1 측면부(121)와 접하고 있는 일면인 제 1 면(131), 제 1 면(131)의 대향면인 제 2 면(132), 및 전지케이스(110)의 외면 상에서 수납부(120)와 평행한 상태로 제 1 면(131) 및 제 2 면(132)에 수직으로 인접한 제 3 면(133)을 포함하고 있다.
제 1 면(131)은, 전해액 저장부(130)에 내장되어 있던 전해액이 화살표 방향을 따라 수납부(120)의 내부로 유입되는 통로 상에 존재하는 관통된 상태의 일면이다.
이러한 전해액 저장부(130)의 제 1 면 내지 제 3 면을 살펴보면, 제 1 면(131) 및 제 2 면(132)은 장방형으로 이루어져 있고, 제 2 면(132)의 높이는 전해액 저장부(130)의 높이(H)와 동일하다.
제 3 면(133)은 제 1 면(131)에서 제 2 면(132)을 향하는 방향으로 양측 경계 간의 거리가 점점 좁아지는 테이퍼(taper) 구조로 이루어져 있는 바, 양측 경계의 시작점인 제 1 면(131)과 제 3 면(133)의 접선(L1)의 길이는, 양측 경계의 종착점인 제 2 면(132)과 제 3 면(133)의 접선(L2)의 길이보다 길게 형성되어 있다.
또한, 도 1을 도 2와 함께 참조하면, 제 1 면(131)과 제 3 면(133)의 접선(L1)의 길이는, 수납부의 폭(W) 길이의 5% 내지 15%의 범위를 벗어나지 않도록 설정하는 것이 바람직하다.
전해액 저장부(130)가 제 1 측면부(121)로부터 돌출된 정도는 제 3 면(133)의 길이를 통해 확인할 수 있는데, 이 때 제 3 면(133)의 길이란, 제 1 면(131)으로부터 제 2 면(132)까지의 거리를 의미하며, 제 3 면(133)의 길이(h)는 제 2 면(132)이 실링부(103)와 중첩되지 않도록 10 mm 이하의 크기로 설정하는 것이 바람직하다.
전해액 저장부는, 전지케이스의 수납부와 실링부 사이에 위치한 잉여 공간 상에 형성되므로, 전해액 저장부의 돌출 정도가 실링부와의 중첩을 일으킬 정도로 설정되는 경우에는 실링부의 결합력이 약화될 수 있고, 이는 전지셀의 안전성을 저해시키는 요소로 작용하게 되는 바, 제 2 면(132)과 실링부(103)는 소정의 간격만큼 이격된 상태로 설정되어야 한다.
도 3에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지셀의 모식도가 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 전지셀(200)은 수납부(220)에 연통되어 있는 전해액 저장부(230, 240, 250, 260, 270, 280)가 형성되어 있는 전지케이스(210), 전극리드(201) 및 전극리드(201)와 전지케이스(210)의 사이에 개재되어 있는 절연필름(202)을 포함하고 있다.
수납부(220)의 측면부에는 제 1 측면부(221), 제 2 측면부(222) 및 제 3 측면부(223)가 포함되어 있으며, 전극리드(201)가 돌출된 부위에 대응하는 제 1 측면부(221)에는 두 개의 전해액 저장부(230, 240)가 형성되어 있고, 제 1 측면부(221)의 좌측 단부에 수직으로 인접한 제 2 측면부(222)에도 두 개의 전해액 저장부(250, 260)가 형성되어 있으며, 제 1 측면부(221)의 우측 단부에 수직으로 인접한 제 3 측면부(223)에도 두 개의 전해액 저장부(270, 280)가 형성되어 있다.
참고로, 도 3의 전지셀은, 도 1에 도시된 전지셀과 비교할 때 제 2 측면부 및 제 3 측면부 상에 전해액 저장부가 형성되어 있는 점에서 차이가 존재한다.
이러한 각 측면부에 형성된 전해액 저장부들은, 제 1 측면부(221)와 제 2 측면부(222)의 접점(221a), 또는 제 1 측면부(221)와 제 3 측면부(223)의 접점(221b)으로부터 소정의 간격만큼 이격된 상태로 형성되어 있다.
라미네이트 시트를 연신하여 측면부들의 접점 부위에 전해액 저장부를 성형하게 되는 경우, 그 형상을 유지하기 어렵우며, 더욱이, 접점 부위에 별도의 공간을 형성하게 되는 경우 수납부에 내장된 전극조립체가 흔들릴 우려가 있고, 이는 외부의 충격에 취약한 문제가 발생할 수 있는 점을 고려한 것이다.
또한, 라미네이트 시트의 특성상, 연신되는 과정에서 특정 부위에 과도한 응력이 집중 현상이 발생하게 되는 바, 전해액 저장부 간의 사이 간격을 좁게 설정할 경우, 이를 형성하는 과정에서 라미네이트 시트가 찢어지는 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 제 1 측면부(221)의 전해액 저장부들(230, 240)은 각 접점들(221a, 221b)으로부터 소정의 간격만큼 이격되어 있는 동시에, 전해액 저장부들(230, 240) 상호 간에도 일정한 간격을 유지한 채 형성되어 있다.
마찬가지로, 제 2 측면부(222)의 전해액 저장부들(250, 260)은 접점(221a) 또는 절곡 부위(204)로부터 소정의 간격만큼 이격되어 있으며, 전해액 저장부들(250, 260) 상호 간에도 일정한 간격을 유지하고 있으며, 제 3 측면부(223)의 전해액 저장부들(270, 280)은 접접(221b) 또는 절곡 부위(204)로부터 소정의 간격만큼 이격되어 있으며, 전해액 저장부들(270, 280) 상호 간에도 일정한 간격을 유지한 채로 형성되어 있다.
앞서 설명한 전해액 저장부는 라미네이트 시트를 딥 드로잉하여 수납부를 형성하는 과정에서 동시에 형성될 수 있으며, 라미네이트 시트를 딥 드로잉하여 수납부를 형성한 후에 추가적인 공정을 거쳐 전해액 저장부를 수납부에 형성할 수 있으나, 연성의 소재로 이루어진 라미네이트 시트의 성질을 고려할 때, 수납부를 형성함과 동시에 전해액 저장부를 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (14)

  1. S1) 전지케이스용 라미네이트 시트를 가압하여 딥 드로잉에 의해 수납부 및 전해액 저장부를 형성하는 펀치;
    딥 드로잉 과정에서 라미네이트 시트를 정위치 고정시키는 고정 다이; 및
    상기 펀치에 대응하는 형상의 만입부가 형성되어 있는 블록 다이;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지케이스 제조 장치를 사용하여
    양극, 음극, 및 상기 양극 및 음극 사이에 개재되는 분리막을 포함하는 전극조립체가 내장되는 평면상으로 장방형의 구조의 수납부를 구비하고 있는 라미네이트 시트의 전지케이스를 제조하는 단계에 있어서,
    상기 수납부는 상기 전극조립체의 높이에 대응하는 깊이로 라미네이트 시트가 만입되어 있는 구조로 이루어져 있으며;
    상기 전지케이스의 외주변에는 열융착을 할 수 있는 실링부들이 형성되어 있고,
    상기 수납부의 측면부들은, 상기 실링부들에 각각 대응하여, 제 1 측면부와, 상기 제 1 측면부의 양측 단부들에 수직으로 인접한 제 2 측면부 및 제 3 측면부를 포함하고 있으며,
    상기 제 1 측면부와 상기 제 2 측면부의 접점, 또는 상기 제 1 측면부와 상기 제 3 측면부의 접점과 인접한 부위로부터 소정의 간격만큼 이격되어 있는 곳에 위치하고 전해액을 추가 내장할 수 있는 적어도 하나 이상의 상기 측면부의 일 부위가 상기 실링부 쪽으로 확장된 육면체 구조를 가지는 전해액 저장부가 상기 수납부와 연통된 구조로 형성되어 있고,
    상기 전해액 저장부의 높이는 상기 수납부의 깊이의 40% 내지 100%의 크기이며,
    상기 라미네이트 시트를 딥 드로잉하여 상기 수납부를 형성할 때 동시에 상기 전해액 저장부를 형성하는 단계를 포함하는 상기 전지케이스를 제조하는 단계;
    S2) 상기 전극조립체를 상기 전지케이스에 내장하여 실링한 전지셀에서, 상기 전해액 저장부에 내장되어 있는 전해액이 연통부위를 통해 이동하여 상기 수납부에 위치한 전극조립체에 전해액을 추가로 공급되는 단계;
    를 포함하는 전해액 추가 공급방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 전해액 저장부는,
    육면체 형상으로 이루어져 있고,
    각 측면부들로부터 돌출되는 부위에서 측면부의 경계와 접하고 있는 제 1 면, 상기 제 1 면의 대향면인 제 2 면, 및 전지케이스의 외면에서 수납부와 평행한 상태로 상기 제 1 면 및 제 2 면에 수직으로 인접한 제 3 면을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전해액 추가 공급방법.
  5. 삭제
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 3 면은, 제 1 면에서 제 2 면을 향하는 방향으로 테이퍼 된 구조로 형성되어 있으며;
    상기 제 2 면 및 제 3 면의 접선의 길이는, 제 1 면 및 제 3 면의 접선의 길이의 60% 내지 90%의 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 전해액 추가 공급방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 면 및 제 3 면의 접선의 길이는 수납부의 폭 길이의 5% 내지 15%의 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 전해액 추가 공급방법.
  8. 제 4 항에 있어서, 상기 제 3 면의 길이는, 제 2 면이 실링부와 중첩되지 않도록 1 mm 내지 10 mm의 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 전해액 추가 공급방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 측면부에 대응되는 전지케이스의 모서리에는 전극조립체에 전기적으로 연결된 전극리드가 외향 돌출되어 있으며, 제 1 측면부에 위치한 전해액 저장부는 상기 전극리드와 동일 축상에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전해액 추가 공급방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 각 측면부에 형성된 전해액 저장부는,
    제 1 측면부와 제 2 측면부의 접점, 또는 제 1 측면부와 제 3 측면부의 접점과 인접한 부위로부터 소정의 간격만큼 이격되어 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전해액 추가 공급방법.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 각 측면부에 형성된 둘 이상의 전해액 저장부는 상호 이격된 상태로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전해액 추가 공급방법.
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  13. 삭제
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KR20210079084A (ko) * 2019-12-19 2021-06-29 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지 및 그의 제조방법
CN113097614A (zh) * 2021-03-29 2021-07-09 宁德新能源科技有限公司 电化学装置及电子装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5474545B2 (ja) * 2006-08-21 2014-04-16 エルジー・ケム・リミテッド 安全性が改良され、製造処理特性が優れた小袋形二次バッテリー
KR101549169B1 (ko) * 2012-05-31 2015-09-01 주식회사 엘지화학 전해액이 내장된 캡슐을 포함하는 전기화학소자
KR101443832B1 (ko) * 2012-08-07 2014-09-23 주식회사 엘지화학 이차전지 케이스 제조장치 및 제조 방법
KR20160111614A (ko) * 2015-03-17 2016-09-27 주식회사 엘지화학 실링부에 벤팅부를 포함하고 있는 전지셀
KR101936074B1 (ko) * 2015-05-12 2019-01-09 주식회사 엘지화학 전해액 내장 부재를 포함하는 전지셀

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