KR102172931B1 - 링 형상의 파우치형 전지셀 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 링 형상의 파우치형 전지셀에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 구조의 전극조립체가 전지케이스에 내장되어 있는 전지셀로서, 지면을 기준으로 전극판들이 순차적으로 적층되어 있는 전극조립체; 상부 케이스 및 하부 케이스로 이루어져 있고, 상기 전극조립체를 내부에 수납하도록 전극조립체의 형상에 대응하는 전극조립체 수납부가 형성되어 있는 전지케이스; 및 상기 전지케이스로부터 돌출되어 있는 양극리드 및 음극리드; 를 포함하고 있으며, 상기 전극판들은 각각 링 형상으로 이루어져 있고, 상기 전극조립체는 원형의 외주면과 원형의 중공 내주면을 포함하고 있으며, 상기 전지케이스의 전극조립체 수납부는 전극조립체의 외주면이 대면하는 수납 외주부와 전극조립체의 중공 내주면이 대면하는 수납 내주부를 포함하고 있는 전지셀을 제공한다.
Description
본 출원은 2015.08.11자 한국 특허 출원 제10-2015-0113146호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 링 형상의 파우치형 전지셀에 관한 것이다.
최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기는 물론 스마트 워치, 블루투스 이어폰, 바이오 보조 제품 등의 최신 장치들의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로서도 주목받고 있다. 따라서, 이차전지를 사용하는 애플리케이션의 종류는 이차전지의 장점으로 인해 매우 다양화되고 있으며, 향후에는 지금보다는 많은 분야와 제품들에 이차전지가 적용될 것으로 예상된다.
이러한 이차전지는 전극과 전해액의 구성에 따라 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지, 리튬 폴리머 전지 등으로 분류되기도 하며, 그 중 전해액의 누액 가능성이 적으며, 제조가 용이한 리튬이온 폴리머 전지의 사용량이 늘어나고 있다. 일반적으로, 이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류되며, 전지케이스에 내장되는 전극조립체는 양극, 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 개재된 분리막 구조로 이루어져 충방전이 가능한 발전소자로서, 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 젤리-롤형과, 소정 크기의 다수의 양극과 음극을 분리막에 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형으로 분류된다.
이 중, 전지의 고용량화로 인해 케이스의 대면적화 및 얇은 소재로의 가공이 많은 관심을 모으고 있고, 이에 따라, 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체를 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스에 내장한 구조의 파우치형 전지가, 낮은 제조비, 작은 중량, 용이한 형태 변형 등을 이유로, 사용량이 점차적으로 증가하고 있다.
도 1에는 종래의 파우치형 전지의 모식도가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 파우치형 이차전지(10)는, 파우치형 전지케이스(20) 내부에, 양극, 음극 및 이들 사이에 배치되는 분리막으로 이루어진 전극조립체(30)가 그것의 양극 및 음극 탭들(31, 32)과 전기적으로 연결되는 두 개의 전극리드(40, 41)가 외부로 노출되도록 밀봉되어 있는 구조로 이루어져 있다.
전지케이스(20)는 전극조립체(30)가 안착될 수 있는 오목한 형상의 수납부(23)를 포함하는 케이스 본체(21)와 그러한 본체(21)에 일체로서 연결되어 있는 커버(22)로 이루어져 있다.
전지케이스(20)는 라미네이트 시트로 이루어져 있으며, 최외각을 이루는 외측 수지층(20A), 물질의 관통을 방지하는 차단성 금속층(20B), 및 밀봉을 위한 내측 수지층(20C)으로 구성되어 있다.
스택형 전극조립체(30)는 다수의 양극 탭들(31)과 다수의 음극 탭들(32)이 각각 융착되어 전극리드(40, 41)에 함께 결합되어 있다. 또한, 케이스 본체(21)의 상단부(24)와 커버(22)의 상단부가 열융착기에 의해 열융착될 때 그러한 열융착기와 전극리드(40, 41) 간에 쇼트가 발생하는 것을 방지하고 전극리드(40, 41)와 전지케이스(20)와의 밀봉성을 확보하기 위하여, 전극리드(40, 41)의 상하면에 절연필름(50)이 부착된다.
일반적으로, 이차전지는 판상형의 구조를 가지고 있고, 이러한 구조는 디바이스에 장착시에 사공간이 발생하게 되고, 디바이스의 전체 부피를 증가시켜 에너지 밀도를 저하시키는 문제가 된다.
따라서, 종래의 이차전지는 다양한 기기에 적용할 때 적용이 제한되고 사공간이 발생하여 공간 활용도가 낮다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은 이차전지의 공간 활용도가 낮아 각종 디바이스에 적용이 제한되는 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전극판들은 각각 링 형상으로 이루어져 지면을 기준으로 전극판들이 순차적으로 적층되어 원형의 외주면과 원형의 중공 내주면을 이루고 있는 전극조립체를 형성하고, 전극조립체에 대응하는 형상으로 전지케이스의 전극조립체 수납부에 수납되어 있는 전지셀을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 링 형상의 파우치형 전지셀은,
양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 구조의 전극조립체가 전지케이스에 내장되어 있는 전지셀로서,
지면을 기준으로 전극판들이 순차적으로 적층되어 있는 전극조립체;
상부 케이스 및 하부 케이스로 이루어져 있고, 상기 전극조립체를 내부에 수납하도록 전극조립체의 형상에 대응하는 전극조립체 수납부가 형성되어 있는 전지케이스; 및
상기 전지케이스로부터 돌출되어 있는 양극리드 및 음극리드;
를 포함하고 있으며,
상기 전극판들은 각각 링 형상으로 이루어져 있고,
상기 전극조립체는 원형의 외주면과 원형의 중공 내주면을 포함하고 있으며,
상기 전지케이스의 전극조립체 수납부는 전극조립체의 외주면이 대면하는 수납 외주부와 전극조립체의 중공 내주면이 대면하는 수납 내주부를 포함하고 있는 구조로 이루어져 있다.
즉, 본 발명에 따른 링 형상의 파우치형 전지셀은, 공간 활용도를 최대로 하여 사공간의 발생을 방지하고, 다양한 디바이스와 결합시에 전체 부피를 증가시키지 않는 콤팩트한 구조로 인해 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전지케이스는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 파우치형 케이스로 이루어질 수 있다.
이 경우에, 상기 상부 케이스와 하부 케이스는 일측이 상호 연결된 1 단위의 부재로 이루어져 있는 구조일 수 있다.
다른 경우에, 상기 상부 케이스와 하부 케이스는 서로 독립적인 두 단위의 부재들로 이루어져 있는 구조일 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 전지케이스에는 링 형상의 전극판들의 중심을 관통하는 중공부가 형성될 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전극조립체 수납부에서 수납 외주부와 수납 내주부는, 전극조립체의 외주면과 중공 내주면에 대응하여, 상부 케이스가 하부 케이스 쪽으로 연장된 구조로 이루어질 수 있다.
이 경우에, 상기 하부 케이스에는 전극조립체의 중공 내주면에 대응하는 형상의 원형 관통구가 천공되어 있으며, 상기 상부 케이스의 연장 단부가 원형 관통구의 내주와 열융착 되어 내주 실링부를 형성할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전극조립체 수납부에서 수납 외주부와 수납 내주부는, 전극조립체의 외주면과 중공 내주면에 대응하여, 하부 케이스가 상부 케이스 쪽으로 연장된 구조로 이루어질 수 있다.
이 경우에, 상기 상부 케이스에는 전극조립체의 중공 내주면에 대응하는 형상의 원형 관통구가 천공되어 있으며, 상기 하부 케이스의 연장 단부가 원형 관통구의 내주와 열융착 되어 내주 실링부를 형성할 수 있다.
이러한 구조에서, 상기 내주 실링부의 직경보다 상대적으로 큰 직경을 가지며 내주 실링부에 대해 동심원 구조를 가진 외주 실링부가 상부 케이스와 하부 케이스의 열융착에 의해 형성되어 있을 수 있다.
또한, 상기 외주 실링부에는 절곡을 위해 둘 이상의 홈들이 형성되어 있는 구조일 수 있다.
한편, 링 형상의 전극조립체는 그것이 수납되는 전지케이스, 및 이러한 전지케이스를 포함하고 있는 전지셀이 장착되어 접속하는 디바이스와의 관계를 고려하여야 한다.
일반적으로, 링 형상의 전지셀을 포함하는 모바일 디바이스 또는 웨어러블 디바이스의 경우, 잦은 진동과 강한 충격에 노출될 수 있어 전지셀의 안전성이 담보되어야 하며, 이러한 디바이스는 실시간 동안 안정적인 전원 공급이 필요하므로 전지셀과 디바이스와의 안정적인 접속 상태가 유지되어야 한다.
따라서, 본 발명에 따른 링 형상의 전지셀은, 하나의 구체적인 예에서, 상기와 같은 사항들을 고려하여 진동 또는 충격 등과 같은 외력으로부터 전지셀의 안전성을 담보하고, 디바이스와 전지셀 간의 안정적인 접속 상태를 유지시키기 위해 전극판들의 외면에 커팅부를 둘 이상 형성할 수 있고, 더욱 상세하게는, 커팅부는 전극판의 외주면에 형성되어 전극조립체의 중공 내주면 방향으로 내측 만입된 구조로 이루어질 수 있다.
예를 들어, 전극판의 외주면에 커팅부가 형성되어 있지 않은 전극조립체가 그것에 대응되는 형상을 가지는 전지케이스 내부에 수납된 경우, 환형 구조의 전극조립체는 전지케이스 내부에서 중공부를 기준 축으로 하여 선회 또는 진동할 수 있으므로, 전극조립체의 안정적인 수납 상태를 보장하기 어렵다.
또한, 전지셀은 전극리드를 통해 디바이스와의 전기적 접속을 달성하게 되는데, 전극조립체가 선회 또는 진동하는 경우, 이를 억제하고자 디바이스와 연결되어 고정되어 있는 전극리드 부위에는 국부적인 응력 집중 현상이 발생하고 이에 따라 전지셀과 디바이스 간의 안정적인 접속 상태가 유지되기 어렵다.
이와는 달리, 전극판의 외주면에 커팅부를 형성한 경우라면, 커팅부의 만입된 부위에 전지케이스를 밀착시킴으로써 전지케이스 내부에서 전극조립체가 중공부를 회전축으로 한 흔들림 현상을 완화할 수 있게 되므로, 전극조립체의 안정적인 수납 상태를 유지할 수 있고, 이에 따라 디바이스와의 전극리드의 접속부에만 국부적으로 작용하게 되는 응력이 만입된 부위들로 분산되므로 전지셀과 디바이스의 접속 상태를 공고히 유지할 수 있다.
이러한 커팅부의 형성위치 또는 개수는 그것이 사용되는 디바이스가 사용되는 환경에 맞추어 조절할 수 있는데, 예를 들어, 외부의 강한 충격 또는 진동이 잦은 환경에 노출되는 디바이스라면, 커팅부의 개수를 추가로 늘림으로써, 전지셀의 안정성을 도모할 수 있을 것이다.
상기 만입 부위의 형태는, 예를 들어 평면상으로는 다각형 구조, 적어도 하나의 외주변이 라운드인 비정형 구조, 또는 반원, 반 타원 등의 곡선형 구조일 수 있으나, 이 형태들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기와 같은 경우 뿐만 아니라 실링을 위해 전극판들의 외면에 둘 이상의 커팅부들이 형성되어 있을 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 전극판들 각각에는 탭을 부착하기 위해 전극판의 중심을 가로지는 무지부가 형성되어 있을 수 있다.
이 경우에, 상기 양극리드 및 음극리드 중의 적어도 하나는 수평면을 기준으로 전지케이스의 수납 내주부 쪽으로 돌출되어 있는 구조일 수 있다.
다른 경우에, 상기 양극리드 및 음극리드 중의 적어도 하나는 수평면을 기준으로 전지케이스의 수납 외주부 쪽으로 돌출되어 있는 구조일 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 양극리드 및 음극리드가 위치하는 실링부에는 절연을 위한 절연 테이프가 부착될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 전지셀을 제조하는 방법으로서,
(a) 전극판들을 수직으로 적층하여 원형의 외주면과 원형의 중공 내주면을 포함하는 전극조립체를 준비하는 과정;
(b) 일측에 가스 포켓을 포함하면서 수납 외주부와 수납 내주부를 형성하도록 상부 케이스 또는 하부 케이스를 포밍하는 과정;
(c) 전지케이스의 전극조립체 수납부에 전해액과 함께 전극조립체를 장착한 상태에서 열융착에 의해 내주 실링부와 외주 실링부를 형성하는 과정;
(d) 활성화 충방전 뒤 가스 포켓을 제거하고 잔여 부위를 실링한 후, 중공부를 형성하기 위해 상부 케이스와 하부 케이스에 원통 관통구를 천공하는 과정; 및
(e) 외주 실링부를 전극조립체의 외주면에 대응하도록 커팅하는 과정; 을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전지셀을 제조하는 다른 방법으로서,
(a) 전극판들을 수직으로 적층하여 원형의 외주면과 원형의 중공 내주면을 포함하는 전극조립체를 준비하는 과정;
(b) 중공부에 대응하는 위치에서 상부 케이스와 하부 케이스에 각각 원통 관통구를 천공하는 과정;
(c) 일측에 가스 포켓을 포함하면서 수납 외주부와 수납 내주부를 형성하도록 상부 케이스 또는 하부 케이스를 포밍하는 과정;
(d) 전지케이스의 전극조립체 수납부에 전해액과 함께 전극조립체를 장착한 상태에서 열융착에 의해 내주 실링부와 외주 실링부를 형성하는 과정;
(e) 활성화 충방전 뒤 가스 포켓을 제거하고 잔여 부위를 실링하는 과정; 및
(f) 외주 실링부를 전극조립체의 외주면에 대응하도록 커팅하는 과정; 을 포함할 수 있다.
본 발명은 상기 전지셀을 포함하는 전지팩 및 상기 전지팩을 전원으로 포함하고 있는 디바이스를 제공한다.
상기 디바이스는 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트 패드, 넷북, 스마트 워치(Smart Watch), 웨어러블 디바이스, LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 및 전력저장장치로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있다.
이러한 디바이스의 구조 및 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 링 형상의 파우치형 전지셀은, 공간 활용도를 최대로 하여 사공간의 발생을 방지하는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 전지셀은 다양한 디바이스와 결합시에 전체 부피를 증가시키지 않는 콤팩트한 구조로 인해 에너지 밀도를 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 종래의 파우치형 이차전지의 모식도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 링 형상의 파우치형 전지셀의 모식도이다;
도 3은 도 2의 전극판의 모식도이다;
도 4는 도 2의 전극조립체의 모식도이다;
도 5는 도 2의 외주 실링부를 절곡 과정을 나타내는 모식도이다;
도 6은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 링 형상의 파우치형 전지셀의 제조 방법의 흐름도이다; 및
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 링 형상의 파우치형 전지셀의 제조 방법의 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 링 형상의 파우치형 전지셀의 모식도이다;
도 3은 도 2의 전극판의 모식도이다;
도 4는 도 2의 전극조립체의 모식도이다;
도 5는 도 2의 외주 실링부를 절곡 과정을 나타내는 모식도이다;
도 6은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 링 형상의 파우치형 전지셀의 제조 방법의 흐름도이다; 및
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 링 형상의 파우치형 전지셀의 제조 방법의 흐름도이다.
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 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 링 형상의 파우치형 전지셀의 모식도가 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 전지셀(100)에는 양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 구조의 전극조립체(130)가 전지케이스(120)에 내장되어 있다.
전극조립체(130)는 지면을 기준으로 전극판들(131)이 순차적으로 적층되어 있고, 원형의 외주면(133a)과 원형의 중공 내주면(133b)을 포함하고 있다.
전지케이스(120)에는 중공 링 형상의 전극판들(131)을 내부에 수납한 상태에서 중심을 관통하는 중공부(127)가 형성되어 있고, 전극조립체(130)를 내부에 수납하도록 전극조립체(130)의 형상에 대응하는 전극조립체 수납부(123)가 형성되어 있다.
전지케이스(120)는 상부 케이스(121) 및 하부 케이스(122)의 서로 독립적인 두 단위의 부재들로 이루어져 있고, 전극조립체(130)를 전극조립체 수납부(123)에 회전시켜 수납한 상태에서 서로 결합되는 구조이다.
하부 케이스(122)에는 전극조립체(130)의 중공 내주면(133b)에 대응하는 형상의 원형 관통구(128)가 천공되어 있으며, 상부 케이스(121)의 연장 단부(129)가 원형 관통구(128)의 내주와 열융착 되어 내주 실링부(125)를 형성하고 있다.
전지케이스(120)의 전극조립체 수납부(123)는 전극조립체(130)의 외주면(133a)이 대면하는 수납 외주부(123a)와 전극조립체(130)의 중공 내주면(133b)이 대면하는 수납 내주부(123b)를 포함하여 구성되어 있다.
전극조립체 수납부(123)에서 수납 외주부(123a)와 수납 내주부(123b)는 전극조립체(130)의 외주면(133a)과 중공 내주면(133b)에 대응하여, 상부 케이스(121)가 하부 케이스(122) 측으로 연장된 구조로 이루어져 있다.
외주 실링부(124)는 내주 실링부(125)의 직경보다 상대적으로 큰 직경을 가지고 있다. 외주 실링부(124)는 내주 실링부(125)에 대해 동일한 축(Y)을 중심으로 동심원 구조를 가진 상부 케이스(121)와 하부 케이스(122)의 열융착에 의해 형성된다.
양극리드(140) 및 음극리드(141)는 무지부(133)에 부착되어 있는 전극 탭들과 결합되어 있고, 수평 방향(Y축에 수직 방향)으로 수납 내주부(123b), 즉 전극조립체(130)의 중공 내주면(133b)을 향한 내주 실링부(125)에서 돌출되어 있는 구조이다.
양극리드(140) 및 음극리드(141)가 위치하는 실링부에는 절연 테이프(도시하지 않음)가 부착되어 절연성을 향상시킬 수 있다.
도 3에는 도 2의 전극판의 모식도가 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 전극판들(131)은 각각 링 형상으로 이루어져 있다. 링 형상의 전극판들(131)로 가공되기 이전의 직사각형 극판(132)에 중심을 지나는 무지부(133)가 형성되어 있다. 전극판들(131) 각각에 탭을 부착하기 위해 링 형상의 전극판들(131)로 가공 전에 전극판의 중심을 가로지르는 무지부(133)가 형성되는 구조이다.
전극판들(131)이 링 형상으로 타발 된 후에, 전극판들(131)의 외면에는 실링을 위해 둘 이상의 커팅부들(135)이 형성된다. 전극판들(131)이 링 형상으로 가공되고 커팅부들(135)이 형성되는 과정들은 동시에 이루어질 수 있어 공정 효율성이 향상된다.
도 4에는 도 2의 전극조립체의 모식도가 도시되어 있다.
도 4를 참조하면, 전극조립체(130)는 분리막이 개재되어 있는 구조의 전극판들(131)이 링 형상으로 가공된 후에 지면을 기준으로 순차적으로 적층되어 있다. 전극판들(131)은 동일 축을 기준으로 적층되어 있고, 실링을 위한 둘 이상의 커팅부들(135)이 동일한 위치에서 적층되어 있다.
양극리드(140) 및 음극리드(141)는 전극조립체(130)의 중공부(137) 측으로 돌출되어 있다.
도 2 내지 도 4를 함께 참조하면, 전극판들(131)의 외면에 형성된 커팅부들(135)은 링 형상의 전극판(131)의 외주면에서 중공부(137)를 향하는 방향으로 내측 만입된 구조로 이루어져 있고, 만입부(135)에는, 상기 하부케이스(122)의 시트면이 밀착되어 전극조립체(130)의 수납이 이루어진다. 이러한 밀착 구조 하에서, 전극판(131)은 전지케이스(120) 내부에서 중공부(137)를 회전 축으로 한 선회 또는 진동 현상을 완화할 수 있어 전극조립체(130)의 안정적인 수납상태를 유지할 수 있다.
도 5에는 도 2의 외주 실링부를 절곡하는 과정을 나타내는 모식도가 도시되어 있다.
도 5를 참조하면, 전지케이스(120)에는 전극조립체 수납부(123)에 중공부(127)가 형성되어 있고 링 형상의 전극판들을 내부에 수납하고 있다.
외주 실링부(124)는 절곡을 위해 둘 이상의 홈들(124a)이 형성되어 있다. 외주 실링부(124)들에는 홈들(124a)이 형성되어 있으므로 전극조립체 수납부(123) 측으로 절곡하면 화살표와 같이 외주 실링부(124)들이 밀착 절곡된다.
도 6은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 링 형상의 파우치형 전지셀의 제조 방법의 흐름도가 도시되어 있다.
전지셀을 제조하는 방법으로서, (a) 전극판들을 수직으로 적층하여 원형의 외주면과 원형의 중공 내주면을 포함하는 전극조립체를 준비한다(S110). (b) 충전과 방전을 수행하여 전지셀을 활성화시켜 내부에서 발생되는 가스를 배기하기 위해 일측에 가스 포켓을 포함하면서 전극조립체의 형상에 대응하여 전극조립체를 내부에 수납하는 수납 외주부와 수납 내주부를 형성하도록 상부 케이스 또는 하부 케이스를 포밍한다(S120). (c) 전지케이스의 전극조립체 수납부에 전해액과 함께 전극조립체를 장착한 상태에서 열융착에 의해 내주 실링부와 외주 실링부를 형성한다(S130). (d) 활성화 충방전 뒤 가스 포켓을 통해 배기한 후 제거하고 잔여 부위를 실링한 후, 전극조립체의 형상에 대응하는 중공부를 형성하기 위해 상부 케이스와 하부 케이스에 원통 관통구를 천공한다(S140). (e) 전극조립체를 전극조립체 수납부에 장착하여 외주 실링부를 전극조립체의 외주면에 대응하여 커팅한다(S150).
도 7에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 링 형상의 파우치형 전지셀의 제조 방법의 흐름도가 도시되어 있다.
전지셀을 제조하는 방법으로서, (a) 전극판들을 수직으로 적층하여 원형의 외주면과 원형의 중공 내주면을 포함하는 전극조립체를 준비한다(S210). (b) 전극조립체의 중공부에 대응하는 위치에서 상부 케이스와 하부 케이스에 각각 원통 관통구를 천공한다(S220). (c) 내부에서 발생되는 가스를 배기하기 위해 일측에 가스 포켓을 포함하면서 전극조립체의 형상에 대응하여 전극조립체를 내부에 수납하는 수납 외주부와 수납 내주부를 형성하도록 상부 케이스 또는 하부 케이스를 포밍한다(S230). (d) 전지케이스의 전극조립체 수납부에 전해액과 함께 전극조립체를 장착한 상태에서 열융착에 의해 내주 실링부와 외주 실링부를 형성한다(S240). (e) 활성화 충방전 뒤 가스를 배기한 후 가스 포켓을 제거하고 잔여 부위를 실링한다(S250). (f) 외주 실링부를 전극조립체의 외주면에 대응하여 커팅한다(S260). 전극조립체 수납부에 전극조립체를 장착하고 정위치에 실링이 이루어졌는지 외관을 검사한다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
Claims (23)
- 양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 구조의 전극조립체가 전지케이스에 내장되어 있는 전지셀로서,
지면을 기준으로 전극판들이 순차적으로 적층되어 있는 전극조립체;
상부 케이스 및 하부 케이스로 이루어져 있고, 상기 전극조립체를 내부에 수납하도록 전극조립체의 형상에 대응하는 전극조립체 수납부가 형성되어 있는 전지케이스; 및
상기 전지케이스로부터 돌출되어 있는 양극리드 및 음극리드;
를 포함하고 있으며,
상기 전극판들은 각각 링 형상으로 이루어져 있고, 상기 전극판들의 외면에는 실링을 위한 둘 이상의 커팅부들이 형성되어 있으며,
상기 전극조립체는 원형의 외주면과 원형의 중공 내주면을 포함하고 있으며,
상기 전지케이스의 전극조립체 수납부는 전극조립체의 외주면이 대면하는 수납 외주부와 전극조립체의 중공 내주면이 대면하는 수납 내주부를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀. - 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 파우치형 케이스로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 1 항에 있어서, 상기 상부 케이스와 하부 케이스는 일측이 상호 연결된 1 단위의 부재로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 1 항에 있어서, 상기 상부 케이스와 하부 케이스는 서로 독립적인 두 단위의 부재들로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스에는 링 형상의 전극판들의 중심을 관통하는 중공부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 1 항에 있어서, 상기 전극조립체 수납부에서 수납 외주부와 수납 내주부는, 전극조립체의 외주면과 중공 내주면에 대응하여, 상부 케이스가 하부 케이스 쪽으로 연장된 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 6 항에 있어서, 상기 하부 케이스에는 전극조립체의 중공 내주면에 대응하는 형상의 원형 관통구가 천공되어 있으며, 상기 상부 케이스의 연장 단부가 원형 관통구의 내주와 열융착 되어 내주 실링부를 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 1 항에 있어서, 상기 전극조립체 수납부에서 수납 외주부와 수납 내주부는, 전극조립체의 외주면과 중공 내주면에 대응하여, 하부 케이스가 상부 케이스 쪽으로 연장된 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 8 항에 있어서, 상기 상부 케이스에는 전극조립체의 중공 내주면에 대응하는 형상의 원형 관통구가 천공되어 있으며, 상기 하부 케이스의 연장 단부가 원형 관통구의 내주와 열융착 되어 내주 실링부를 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 7 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 내주 실링부의 직경보다 상대적으로 큰 직경을 가지며 내주 실링부에 대해 동심원 구조를 가진 외주 실링부가 상부 케이스와 하부 케이스의 열융착에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 10 항에 있어서, 상기 외주 실링부에는 절곡을 위해 둘 이상의 홈들이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서, 상기 커팅부들은 전극판의 외주면에 형성되어 있고, 전극조립체의 중공 내주면 방향으로 내측 만입된 구조로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 13 항에 있어서, 상기 커팅부의 만입된 부위에 하부 케이스가 밀착된 상태로 전극조립체가 수납되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 1 항에 있어서, 상기 전극판들 각각에는 탭을 부착하기 위해 전극판의 중심을 가로지는 무지부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 1 항에 있어서, 상기 양극리드 및 음극리드 중의 적어도 하나는 수평면을 기준으로 전지케이스의 수납 내주부 쪽으로 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 1 항에 있어서, 상기 양극리드 및 음극리드 중의 적어도 하나는 수평면을 기준으로 전지케이스의 수납 외주부 쪽으로 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 1 항에 있어서, 상기 양극리드 및 음극리드가 위치하는 실링부에는 절연을 위한 절연 테이프가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 구조의 전극조립체가 전지케이스에 내장되어 있는 전지셀을 제조하는 방법으로서,
상기 전지셀은 지면을 기준으로 전극판들이 순차적으로 적층되어 있는 전극조립체;
상부 케이스 및 하부 케이스로 이루어져 있고, 상기 전극조립체를 내부에 수납하도록 전극조립체의 형상에 대응하는 전극조립체 수납부가 형성되어 있는 전지케이스; 및
상기 전지케이스로부터 돌출되어 있는 양극리드 및 음극리드;
를 포함하고 있으며,
상기 전극판들은 각각 링 형상으로 이루어져 있고, 상기 전극판들의 외면에는 실링을 위한 둘 이상의 커팅부들이 형성되어 있으며,
상기 전극조립체는 원형의 외주면과 원형의 중공 내주면을 포함하고 있으며,
상기 전지케이스의 전극조립체 수납부는 전극조립체의 외주면이 대면하는 수납 외주부와 전극조립체의 중공 내주면이 대면하는 수납 내주부를 포함하고 있고,
(a) 전극판들을 수직으로 적층하여 원형의 외주면과 원형의 중공 내주면을 포함하는 전극조립체를 준비하는 과정;
(b) 일측에 가스 포켓을 포함하면서 수납 외주부와 수납 내주부를 형성하도록 상부 케이스 또는 하부 케이스를 포밍하는 과정;
(c) 전지케이스의 전극조립체 수납부에 전해액과 함께 전극조립체를 장착한 상태에서 열융착에 의해 내주 실링부와 외주 실링부를 형성하는 과정;
(d) 활성화 충방전 뒤 가스 포켓을 제거하고 잔여 부위를 실링한 후, 중공부를 형성하기 위해 상부 케이스와 하부 케이스에 원통 관통구를 천공하는 과정; 및
(e) 외주 실링부를 전극조립체의 외주면에 대응하도록 커팅하는 과정; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 방법. - 양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 구조의 전극조립체가 전지케이스에 내장되어 있는 전지셀을 제조하는 방법으로서,
상기 전지셀은 지면을 기준으로 전극판들이 순차적으로 적층되어 있는 전극조립체;
상부 케이스 및 하부 케이스로 이루어져 있고, 상기 전극조립체를 내부에 수납하도록 전극조립체의 형상에 대응하는 전극조립체 수납부가 형성되어 있는 전지케이스; 및
상기 전지케이스로부터 돌출되어 있는 양극리드 및 음극리드;
를 포함하고 있으며,
상기 전극판들은 각각 링 형상으로 이루어져 있고, 상기 전극판들의 외면에는 실링을 위한 둘 이상의 커팅부들이 형성되어 있으며,
상기 전극조립체는 원형의 외주면과 원형의 중공 내주면을 포함하고 있으며,
상기 전지케이스의 전극조립체 수납부는 전극조립체의 외주면이 대면하는 수납 외주부와 전극조립체의 중공 내주면이 대면하는 수납 내주부를 포함하고 있고,
(a) 전극판들을 수직으로 적층하여 원형의 외주면과 원형의 중공 내주면을 포함하는 전극조립체를 준비하는 과정;
(b) 중공부에 대응하는 위치에서 상부 케이스와 하부 케이스에 각각 원통 관통구를 천공하는 과정;
(c) 일측에 가스 포켓을 포함하면서 수납 외주부와 수납 내주부를 형성하도록 상부 케이스 또는 하부 케이스를 포밍하는 과정;
(d) 전지케이스의 전극조립체 수납부에 전해액과 함께 전극조립체를 장착한 상태에서 열융착에 의해 내주 실링부와 외주 실링부를 형성하는 과정;
(e) 활성화 충방전 뒤 가스 포켓을 제거하고 잔여 부위를 실링하는 과정; 및
(f) 외주 실링부를 전극조립체의 외주면에 대응하도록 커팅하는 과정; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 방법. - 제 1 항 내지 제 9 항, 제 13 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 따른 전지셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
- 제 21 항에 따른 전지팩을 전원으로 포함하고 있는 디바이스.
- 제 22 항에 있어서, 상기 디바이스는 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트 패드, 넷북, 스마트 워치(Smart Watch), 웨어러블 디바이스, LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 및 전력저장장치로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| X091 | Application refused [patent] | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant |