KR102211525B1 - 코너 폴딩부를 갖는 이차 전지 - Google Patents

코너 폴딩부를 갖는 이차 전지 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 이차 전지는 충전과 방전을 수행하는 전극 어셈블리, 및 상기 전극 어셈블리가 내장되는 수용부와 상기 수용부의 외측에 형성된 테두리부를 갖는 파우치 케이스를 포함하고, 상기 테두리부에는 상기 테두리부의 길이방향으로 접힌 제1 절곡부와 상기 제1 절곡부의 내측에 위치하는 제2 절곡부가 형성되고, 상기 제1 절곡부의 모서리에는 절곡된 코너 폴딩부가 형성된다.

Description

코너 폴딩부를 갖는 이차 전지{RECHARGEABLE BATTERY HAVING CONER FOLDING PART}
본 발명은 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 코너 폴딩부를 갖는 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지(rechargeable battery)는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 저용량의 이차 전지는 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같이 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 대용량 전지는 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.
최근 들어 고에너지 밀도의 비수전해액을 이용한 대용량, 고출력 이차 전지가 개발되고 있으며, 상기한 고출력 이차 전지는 직렬 또는 병렬로 연결되어 고출력 대용량의 전지 모듈로 구성된다.
통상 이차 전지는 양극과 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 전극 어셈블리를 구비한다. 전극 어셈블리는 케이스 내에 삽입되어 충전과 방전을 수행하며, 케이스는 단자를 구비하여 전류를 공급하거나 공급받는다.
케이스는 금속판 또는 파우치로 이루어질 수 있으며, 파우치 케이스의 경우 금속 필름 사이에 절연층이 개재된 라이네이트 필름 형태로 이루어진다. 이러한 파우치 케이스에서 모서리가 돌출되면 이웃하는 전지와 단락을 유발할 위험이 있다.
본 발명의 목적은 파우치 케이스의 모서리 돌출을 방지할 수 있는 이차 전지를 제공함에 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 이차 전지는 충전과 방전을 수행하는 전극 어셈블리, 및 상기 전극 어셈블리가 내장되는 수용부와 상기 수용부의 외측에 형성된 테두리부를 갖는 파우치 케이스를 포함하고, 상기 테두리부에는 상기 테두리부의 길이방향으로 접힌 제1 절곡부와 상기 제1 절곡부의 내측에 위치하는 제2 절곡부가 형성되고, 상기 제1 절곡부의 모서리에는 절곡된 코너 폴딩부가 형성된다.
여기서, 상기 코너 폴딩부는 상기 제1 절곡부와 상기 제2 절곡부 사이에 위치할 수 있으며, 상기 코너 폴딩부는 상기 제1 절곡부의 길이 방향에 대하여 경사지게 절곡될 수 있다.
또한, 상기 이차 전지는 전극 어셈블리와 전기적으로 연결되며 상기 파우치 케이스의 외측으로 돌출된 양극 탭 및 음극 탭을 포함하고, 상기 코너 폴딩부는 상기 양극 탭 및 상기 음극 탭이 돌출된 단부의 반대 쪽 단부의 모서리에 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 절곡부는 상기 수용부의 측면에 부착되되 상기 수용부와 상기 제1 절곡부 사이에는 접착층이 형성될 수 있으며, 상기 제2 절곡부의 폭은 상기 제1 절곡부의 폭보다 더 크게 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2 절곡부의 폭은 상기 제1 절곡부의 폭의 1.1 배 내지 1.3배로 이루어질 수 있으며, 상기 코너 폴딩부의 최대 폭은 상기 제1 절곡부의 폭보다 더 작게 형성될 수 있다. 또한, 상기 코너 폴딩부의 최대 폭은 상기 제1 절곡부의 폭의 0.5배 내지 0.8배로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 코너 폴딩부가 형성되고 코너 폴딩부가 제1 폴딩부 및 제2 폴딩부 사이에 위치하므로 모서리가 돌출되어 단락이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 일부를 도시한 평면도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에서 코너 폴딩부를 접은 상태를 도시한 도면이고, 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에서 제1 절곡부를 접은 상태를 도시한 도면이며, 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에서 제2 절곡부를 접은 상태를 도시한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 본 명세서 및 도면에서 동일한 부호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 이차 전지(101)는 충전과 방전을 수행하는 전극 어셈블리(10)와 전극 어셈블리(10)가 내장되는 파우치 케이스(30)와 상기 전극 어셈블리(10)와 전기적으로 연결되며 파우치 케이스(30)의 외측으로 돌출된 양극 탭(21)과 음극 탭(22)을 포함한다.
전극 어셈블리(10)는 양극(11)과 음극(12) 및 양극(11)과 음극(12) 사이에 배치된 세퍼레이터(13)를 포함한다. 양극(11)은 스트립 형상의 금속 박판으로 이루어진 양극 집전체와 양극 집전체의 한면 또는 양면에 코팅되는 양극 활물질층을 포함한다. 양극 집전체는 도전성이 우수한 금속재, 예컨대 알루미늄 박판으로 이루어질 수 있다. 양극 활물질층은 리튬계 산화물에 바인더, 도전재 등이 혼합된 물질로 이루어질 수 있다.
음극(12)은 스트립 형상의 금속 박판으로 이루어진 음극 집전체와 음극 집전체의 한면 또는 양면에 코팅되는 음극 활물질층을 포함한다. 음극 집전체는 도정성이 우수한 금속재 예를들어 구리 박판으로 이루어질 수 있다. 음극 활물질층은 탄소재 등의 음극 활물질에 바인더 도전재 등이 혼합된 물질로 이루어질 수 있다. 세퍼레이터(13)는 다공성 소재로 이루어지며, 폴리올레핀, 폴리에틸렌 폴리프로필렌 등으로 이루어질 수 있다.
양극(11)은 양극 활물질층이 도포된 영역인 양극 코팅부와 양극 활물질층이 도포되지 않는 영역인 양극 무지부를 갖는다. 또한, 음극(12)은 음극 활물질층이 도포된 영역인 음극 코팅부와 음극 활물질층이 코팅되지 않는 영역인 음극 무지부를 갖는다.
양극 무지부는 전극 어셈블리(10)의 길이방향 일측 측단에 위치하고, 음극 무지부는 전극 어셈블리(10)의 길이방향 타측 측단에 위치한다. 양극 무지부에 양극 탭(21)이 접합되고, 음극 무지부에 음극 탭(22)이 접합된다. 양극 탭(21)과 음극 탭(22)은 파우치 케이스(30)의 외측으로 돌출되는데, 양극 탭(21)과 음극 탭(22)에는 파우치 케이스(30)와의 절연을 위한 보호테이프(23, 24)가 감겨진다.
파우치 케이스(30)는 상판과 하판을 포함하며, 상판과 하판이 열융착으로 접합되어 수용부(31)와 테두리부를 형성한다. 수용부(31)는 전극 어셈블리(10)를 내장할 수 있도록 볼록하게 돌출되며, 파우치 케이스(30)의 중앙에 배치된다. 수용부(31)는 사각형의 횡단면을 갖는다.
테두리부는 양극 탭(21)과 음극 탭(22)이 돌출되는 상부 테두리부(32)와 상부 테두리부(32)의 양쪽 측단에 연결 형성된 제1 측면 테두리부(33)와 제2 측면 테두리부(34)를 포함한다.
제1 측면 테두리부(33)에는 제1 측면 테두리부(33)의 길이방향으로 이어지며 접힌 제1 절곡부(33a)와 제1 절곡부(33a)의 내측에 위치하는 제2 절곡부(33b)가 형성된다. 제1 절곡부(33a)는 제1 측면 테두리부(33)의 길이방향으로 이어진 제1 라인(L1)을 중심으로 절곡되고, 제2 절곡부(33b)는 제1 측면 테두리부(33)의 길이방향으로 이어진 제2 라인(L2)을 중심으로 절곡된다. 제1 라인(L1)과 제2 라인(L2)은 평행하게 배치되며, 제2 라인(L2)은 수용부(31)의 측면 하단이 될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 일부를 도시한 평면도이다.
도 3을 참조하여 설명하면, 제2 절곡부(33b)의 폭(D3)은 제1 절곡부(33a)의 폭(D2)보다 더 크게 형성되며, 제2 절곡부(33b)의 폭(D3)은 제1 절곡부의 폭(D2)의 1.1 배 내지 1.3배로 이루어진다. 제2 절곡부(33b)의 폭(D3)이 제1 절곡부(33a)의 폭(D2)의 1.1 배 내지 1.3배로 형성되어야 제1 절곡부(33a)가 2 절곡부(33b)와 수용부(31)의 측면 사이에 안정적으로 위치할 수 있다.
또한, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 제1 절곡부(33a)의 모서리에는 절곡된 코너 폴딩부(36)가 형성되는데, 코너 폴딩부(36)는 파우치 케이스(30)에서 양극 탭(21) 및 음극 탭(22)이 돌출된 단부의 반대 쪽 단부의 모서리에 형성된다.
코너 폴딩부(36)는 제1 절곡부(33a)의 길이 방향에 대하여 경사지게 절곡되는데, 이에 따라 코너 폴딩부(36)는 대략 삼각형의 판상으로 형성된다. 코너 폴딩부(36)의 최대 폭(D1)은 제1 절곡부(33a)의 폭보다 더 작게 형성되는데, 코너 폴딩부(36)의 최대 폭(D1)은 제1 절곡부(33a)의 폭의 0.5배 내지 0.8배로 이루어질 수 있다. 코너 폴딩부(36)의 최대 폭(D1)이 제1 절곡부의 폭보다 더 크면 코너 폴딩부(36)가 접혀서 두께가 지나치게 커지는 문제가 발생한다.
코너 폴딩부(36)의 최대 폭(D1)이 제1 절곡부(33a)의 폭(D2)의 0.5배 내지 0.8배로 이루어지면 코너 폴딩부(36)가 제1 절곡부(33a)와 제2 절곡부(33b) 사이에 안정적으로 위치할 수 있다.
한편, 제2 측면 테두리부(34)에도 제2 측면 테두리부(34)의 길이방향으로 이어지며 접힌 제1 절곡부(34a)와 제1 절곡부(34a)의 내측에 위치하는 제2 절곡부(34b)가 형성된다. 또한 제1 절곡부(34a)의 하단 모서리에는 삼각형상으로 절곡된 코너 폴딩부(37)가 형성된다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에서 코너 폴딩부를 접은 상태를 도시한 도면이고, 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에서 제1 절곡부를 접은 상태를 도시한 도면이며, 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에서 제2 절곡부를 접은 상태를 도시한 도면이다.
도 4a 내지 도 4c를 참조하여 코너 폴딩부(36), 제1 절곡부(33a), 제2 절곡부(33b)의 형성 방법에 대하여 설명하면, 도 4a에 도시된 바와 같이 파우치 케이스(30)의 하단 모서리를 접어서 코너 폴딩부(36)를 형성한다. 이후, 도 4b에 도시된 바와 같이 제1 측면 테두리부(33)의 일부를 제1 라인(L1)을 따라 접어서 제1 절곡부(33a)를 형성한다. 이에 따라 코너 폴딩부(36)는 제1 절곡부(33a)와 제2 절곡부(33b) 사이에 위치한다. 한편, 도 4c에 도시된 바와 같이 제2 절곡부(33b)를 절곡하여 수용부의 측면과 평행하게 세운다. 이에 따라 제1 절곡부(33a)는 제2 절곡부(33b)와 수용부(31)의 측면 사이에 위치하며, 제1 절곡부(33a)는 수용부(31)의 측면에 부착된다. 제1 절곡부(33a)와 수용부(31) 사이에는 접착층(40)이 형성되며, 접착층(40)이 제1 절곡부(33a)를 지지한다. 접착층(40)은 접착 테이프 또는 도포된 접착물질로 이루어질 수 있다.
상기한 바와 같이 코너 폴딩부(36, 37)가 형성되면 파우치 케이스(30)의 외측으로 모서리가 돌출되어 단락이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이차 전지(101)의 두께가 얇더라도 실링 성능을 확보하기 위해서 테두리부(33, 34)의 폭을 감소시킬 수는 없다. 이에 테두리부(33, 34)의 폭이 수용부(31)의 높이보다 높이보다 크게 형성되어 테두리부(33, 34)를 세워서 수용부(31)의 측면에 고정하면 테두리부(33, 34)가 수용부(31)보다 더 위쪽으로 돌출되는 문제가 발생한다.
본 실시예에서는 이러한 문제를 해결하기 위해서 테두리부(33, 34)를 복수회 접어서 수용부(31)의 측면에 부착한다. 그러나 테두리부(33, 34)를 복수 회 접을 때, 정렬이 어긋나면 테두리부(33, 34)의 모서리가 외측으로 돌출되는 문제가 발생한다. 그러나 본 실시예에 따르면 코너 폴딩부(36, 37)를 형성하므로 테두리부(33, 34)를 복수 회 접더라도 모서리가 외측으로 돌출되지 않는다.
또한 본 실시예에 따른 코너 폴딩부(36, 37)는 제1 절곡부(33a, 34a) 및 제2 절곡부(33b, 34b) 사이에 위치하므로 코너 폴딩부(36, 37)가 펴지는 것을 방지할 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있다.
101: 이차 전지 10: 전극 어셈블리
11: 양극 12: 음극
13: 세퍼레이터 21: 양극 탭
22: 음극 탭 23, 24: 보호테이프
30: 파우치 케이스 31: 수용부
32: 상부 테두리 33: 제1 측면 테두리부
34: 제2 측면 테두리부 33a, 34a: 제1 절곡부
33b, 34b: 제2 절곡부 36, 37: 코너 폴딩부
40: 접착층

Claims (9)

  1. 충전과 방전을 수행하는 전극 어셈블리; 및
    상기 전극 어셈블리가 내장되는 수용부와 상기 수용부의 외측에 형성된 테두리부를 갖는 파우치 케이스;
    를 포함하고,
    상기 테두리부에는 상기 테두리부의 길이방향으로 접힌 제1 절곡부와 상기 제1 절곡부의 내측에 위치하는 제2 절곡부가 형성되고, 상기 제1 절곡부의 모퉁이는 상기 제1 절곡부와 상기 제2 절곡부 사이의 접힘선을 향해 접힌 코너 폴딩부가 형성된 이차 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 코너 폴딩부 전체는 상기 제1 절곡부 및 상기 제2 절곡부와 중첩하는 이차 전지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 코너 폴딩부는 상기 코너 폴딩부가 접어지는 접힘선을 빗변으로 하는 삼각형 모양인 이차 전지.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 이차 전지는 전극 어셈블리와 전기적으로 연결되며 상기 파우치 케이스의 외측으로 돌출된 양극 탭 및 음극 탭을 포함하고, 상기 코너 폴딩부는 상기 양극 탭 및 상기 음극 탭이 돌출된 단부의 반대 쪽 단부의 모퉁이에 형성된 이차 전지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 절곡부는 상기 수용부의 측면에 부착되되 상기 수용부와 상기 제1 절곡부 사이에는 접착층이 형성된 이차 전지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 절곡부의 폭은 상기 제1 절곡부의 폭보다 더 크게 형성된 이차 전지.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 절곡부의 폭은 상기 제1 절곡부의 폭의 1.1 배 내지 1.3배인 이차 전지.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 코너 폴딩부의 최대 폭은 상기 제1 절곡부의 폭보다 더 작게 형성된 이차 전지.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 코너 폴딩부의 최대 폭은 상기 제1 절곡부의 폭의 0.5배 내지 0.8배인 이차 전지.
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