KR102263444B1 - 수납틀을 포함하고 있는 전지셀 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 구조의 전극조립체를 전해액과 함께 파우치형 전지케이스의 내부에 밀봉한 구조의 전지셀로서,
상기 전지케이스는 전극조립체의 장착을 위한 수납부가 형성되어 있는 라미네이트 시트로 이루어져 있고;
상기 전지케이스의 치수 균일성을 높이기 위해 수납부에는 경질(硬質)의 수납틀이 부가되어 있고, 상기 수납틀 내부에 전극조립체가 수용되는 것을 특징으로 하는 전지셀을 제공한다.

Description

수납틀을 포함하고 있는 전지셀 {Battery Cell Comprising Receiving Frame}
본 발명은 수납틀을 포함하고 있는 전지셀에 관한 것이다.
최근 사용량이 증가하고 있는 이차전지는, 전지의 형상 면에서 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.
또한, 이차전지는 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 하는 바, 대표적으로는, 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤(권취형) 전극조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극조립체, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 바이셀(Bi-cell) 또는 풀셀(Full cell)들을 분리필름으로 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체 등을 들 수 있다.
최근에는, 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체를 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스에 내장한 구조의 파우치형 전지가, 낮은 제조비, 작은 중량, 용이한 형태 변형 등을 이유로, 많은 관심을 모으고 있고 또한 그것의 사용량이 점차적으로 증가하고 있다.
도 1에는 종래의 대표적인 파우치형 이차전지의 일반적인 구조가 분해 사시도로서 모식적으로 도시되어 있다.
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.
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.
전지케이스(20)는 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어져 있고, 전극조립체(30)를 수용할 수 있는 공간을 제공하며, 전체적으로 파우치 형상을 가지고 있다. 도 1에서와 같은 적층형 전극조립체(30)의 경우, 다수의 양극 탭들(40)과 다수의 음극 탭들(50)이 전극리드(60, 70)에 함께 결합될 수 있도록, 전지케이스(20)의 내부 상단은 전극조립체(30)로부터 이격되어 있다.
그러나, 종래기술의 파우치형 이차전지는 내면에 형성된 수납부에 전극조립체를 담아 밀봉하였고, 밀봉된 파우치형 이차전지의 외관의 크기가 설정된 규격에 벗어나는 경우가 발생되었다. 이는 라미네이트 시트로 이루어진 파우치 전지케이스가 가진 연성을 띄는 재질 특성상 내부에 수용된 구성의 형상에 따라 변형이 쉽게 일어나기 쉬웠고, 특히, 전극조립체는 전극조립체 자체를 열융착 결합하거나, 파우치형 전지케이스를 실링하는 과정에서 부가되는 외부 열에 의해 변형되기 쉬운 소재를 포함하고 있어, 제조 과정에서 크기가 의도한 설정 규격에 벗어나기 쉬운 문제가 있었다. 이에 따라, 전극조립체가 수용되는 파우치형 이차전지의 수용부의 외형이 제조시 마다 일정하지 못하였고, 이러한 전지셀을 전지팩으로 조립하는 과정에서 조립 부조화(mismatch) 현상이 일어나 전지팩 불량이 발생하는 문제가 발생되었다.
따라서, 앞서 설명한 종래기술의 문제점을 효과적으로 해결할 수 있도록, 전극조립체가 설정된 규격에 벗어난 크기로 제작되거나, 제조 과정에서 발생된 변형으로 인한 조립 부조화 현상을 효과적으로 방지할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 본 발명의 전지젤은, 전지케이스의 수납부에는 경질(硬質)의 수납틀이 부가되고, 상기 수납틀 내부에 전극조립체가 수용될 경우, 전지셀의 외관의 치수가 일정해지는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 전지셀은,
양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 구조의 전극조립체를 전해액과 함께 파우치형 전지케이스의 내부에 밀봉한 구조의 전지셀로서,
상기 전지케이스는 전극조립체의 장착을 위한 수납부가 형성되어 있는 라미네이트 시트로 이루어져 있고;
상기 전지케이스의 치수 균일성을 높이기 위해 수납부에는 경질(硬質)의 수납틀이 부가되어 있고, 상기 수납틀 내부에 전극조립체가 수용되는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명에 따른 전지셀은, 전지케이스의 치수 균일성을 높이기 위해 수납부에 경질(硬質)의 수납틀을 부가하고, 상기 수납틀 내부에 전극조립체를 수용함으로써, 라미네이트 시트로 이루어진 파우치 전지케이스가 가진 연성을 띄는 재질로 인한 문제 발생을 방지할 수 있다. 즉, 외부 열에 의해 변형되기 쉬운 전극조립체의 크기가 설정 규격에 벗어나더라도, 전극조립체가 수용되는 수납부에 부가된 경질의 수납틀이 수납부를 설정 규격의 크기로 유지시킬 수 있어, 전지셀의 외형의 크기가 일정해짐에 따라, 전지팩의 조립 부조화(mismatch) 현상을 방지할 수 있어, 불량률을 획기적으로 줄일 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전지케이스는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어지고, 상기 전지셀은 전지케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 파우치형 전지셀일 수 있다.
상세하게는, 상기 전지셀의 외주에는 열융착에 의한 실링부들이 형성되어 있고, 일측 실링부에는 양극단자와 음극단자가 실링부 내부에서 외부로 관통하여 돌출되어 있는 구조로 형성될 수 있다.
또한, 상기 전지셀은 판상형 전지셀일 수 있고, 상세하게는, 상기 판상형 전지셀은 평면상으로 한 쌍의 장변들과 한 쌍의 단변들을 가진 직사각형 형상이고, 상기 전지셀의 양극단자 및 음극단자는 하나의 변에 위치하고 있을 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 수납틀은 전극조립체가 내부에 삽입될 수 있도록 전극조립체의 외면에 대응하는 크기로 내부 공간이 형성되어 있을 수 있다.
또한, 상기 수납틀은 전극조립체의 측면들에 대면하는 측벽들을 포함하고 있는 구조일 수 있으며, 상세하게는, 상기 수납틀은 상부 및 하부가 개방되어 있는 사각 프레임 형태일 수 있다.
또 다른 하나의 구체적인 예에서, 상기 수납틀의 측벽들에는 외주(外周)부를 제외한 나머지 부위들의 일부 도는 전부가 개방되도록 개구들이 형성되어 있는 구조일 수 있다. 이러한 구조는 수납틀의 무게를 경량화할 수 있어, 전지셀의 무게를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 상기 개방된 개구들을 통해 전해액 침투를 용이하게 하는 효과를 발휘할 수 있다.
또 다른 하나의 구체적인 예에서, 상기 수납부는 제 1 수납부 및 제 2 수납부를 포함하고 있고, 상기 제 1 수납부와 제 2 수납부가 형성하는 수납 내부 공간에 전극조립체가 수용되어 있는 구조일 수 있다. 즉, 본 발명에서 파우치형 전지케이스는 내부에 전극조립체를 장착할 수 있는 구조로서, 예를 들어, 라미네이트 시트에는, 절곡부를 기준으로 일측의 제 1 시트 부위에 제 1 수납부가 형성되어 있고, 제 1 수납부에 대응하는 위치에서 타측의 제 2 시트 부위에 제 2 수납부가 형성되어 있으며, 상기 제 1 수납부와 제 2 수납부가 형성하는 수납 내부 공간에 전극조립체가 장착되는 구조로 구성될 수 있다.
또한, 상기 수납틀은 제 1 수납틀 및 제 2 수납틀을 포함하고 있고, 상기 제 1 수납부에는 제 1 수납틀이 부가되어 있으며, 상기 제 2 수납부에는 제 2 수납틀이 부가되어 있을 수 있다.
또한, 상기 제 1 수납틀 및 제 2 수납틀은 제 1 수납틀과 제 2 수납틀이 상호 결합되기 위한 체결 구조를 포함하고 있을 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 수납틀은 폴리에스테르(PE) 및 폴리프로필렌(PP)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상으로 이루어질 수 있다. 상기 폴리에스테르(PE) 및 폴리프로필렌(PP)는 리튬 이차전지의 분리막에 일반적으로 사용되는 소재와 동일하며, 전극조립체와 함께 수용되는 수납틀은 전기 화학 작용을 방해하는 작용하는 것을 최소화할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 수납틀의 전극조립체에 대면하는 방향의 두께는 0.1 마이크로미터 내지 1 밀리미터일 수 있고, 구체적으로, 상기 두께가 0.1 마이크로미터 미만일 경우, 수납틀에 요구되는 단단한 정도(경도)를 발휘하기 어려우며, 반대로, 상기 두께가 1 밀리미터를 초과할 경우 전지셀의 내부 공간에 차지하는 수납틀의 비중이 커져 전지의 에너지 밀도를 떨어뜨려 바람직하지 못하다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전극조립체는 젤리-롤(jelly-Roll)형 구조, 스택형 구조, 스택-폴딩형 구조, 및 라미네이션-스택형 구조 중의 하나일 수 있고, 상세하게는, 상기 전극조립체는 일측에 전극탭들이 형성되어 있고 전체적으로 직육면체의 형상을 가지고 있는 스택형 구조일 수 있다.
구체적으로, 젤리-롤은 집전체로 사용되는 금속 호일에 전극 활물질 등을 코팅하고 건조 및 프레싱한 후, 소망하는 폭과 길이의 밴드 형태로 재단하고 분리막을 사용하여 음극과 양극을 격막한 후 나선형으로 감아 제조되어 수평 단면 상으로 타원형의 형상을 이룬다.
또한, 스택-폴딩형 구조의 전극조립체 양극, 음극 및 분리막이 개재된 상태의 다수의 전극들 또는 유닛셀들이 중첩되고, 각각의 중첩부에는 연속적인 분리막 시트가 개재되어 권취되어 있는 구조로 이루어져 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 수납틀에는 전극조립체의 전극탭들이 관통하여 돌출 삽입될 수 있는 개구들이 형성되어 있는 구조일 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 전지셀을 제조하는 방법을 제공한다.
구체적으로, 상기 제조방법은,
(a) 상기 라미네이트 시트를 딥 드로잉 성형하여 수납부를 형성하는 과정;
(b) 상기 과정(a)에서 형성된 수납부에 수납틀을 부가시키는 과정;
(c) 수납틀에 전극조립체를 수용하는 과정; 및
(d) 상기 전지케이스를 밀봉하는 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한, 상기 전지셀을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지팩을 제공한다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전지셀은 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 및 출력 안정성의 리튬 이차전지일 수 있다. 본 발명에 따른 리튬 이차전지의 기타 구성 요소들에 대하여 이하에서 상세히 설명한다.
일반적으로 리튬 이차전지는 양극, 음극, 분리막, 리튬염 함유 비수 전해액 등으로 구성되어 있다.
상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조될 수 있으며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.
상기 양극 활물질은 전기화학적 반응을 일으킬 수 있는 물질로서, 리튬 전이금속 산화물로서, 2 이상의 전이금속을 포함하고, 예를 들어, 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물; 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 리튬 망간 산화물; 화학식 LiNi1-yMyO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B, Cr, Zn 또는 Ga이고 상기 원소 중 하나 이상의 원소를 포함, 0.01≤y≤0.7 임)으로 표현되는 리튬 니켈계 산화물; Li1+zNi1/3Co1/3Mn1/3O2, Li1+zNi0.4Mn0.4Co0.2O2 등과 같이 Li1+zNibMncCo1-(b+c+d)MdO(2-e)Ae (여기서, -0.5≤z≤0.5, 0.1≤b≤0.8, 0.1≤c≤0.8, 0≤d≤0.2, 0≤e≤0.2, b+c+d<1 임, M = Al, Mg, Cr, Ti, Si 또는 Y 이고, A = F, P 또는 Cl 임)으로 표현되는 리튬 니켈 코발트 망간 복합산화물; 화학식 Li1+xM1-yM'yPO4-zXz(여기서, M = 전이금속, 바람직하게는 Fe, Mn, Co 또는 Ni 이고, M' = Al, Mg 또는 Ti 이고, X = F, S 또는 N 이며, -0.5≤x≤+0.5, 0≤y≤0.5, 0≤z≤0.1 임)로 표현되는 올리빈계 리튬 금속 포스페이트 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 20 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.
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.
또한, 상기 음극은, 예를 들어, 음극 집전체 상에 음극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다. 또한, 상기 음극 활물질은 흑연계 탄소, 코크스계 탄소 및 하드 카본으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.
앞서 설명한 리튬 이차전지의 구성들은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.
이상의 설명과 같이, 본 발명에 따른 전지셀은, 전지케이스의 치수 균일성을 높이기 위해 수납부에 경질(硬質)의 수납틀을 부가하고, 상기 수납틀 내부에 전극조립체를 수용할 경우, 라미네이트 시트로 이루어진 파우치 전지케이스가 가진 연성을 띄는 재질로 인한 전지셀 외관의 크기가 설정 규격을 벗어나는 것을 미연에 방지할 수 있는 효과를 발휘한다.
도 1은 종래의 파우치형 전지셀의 일반적인 구조에 대한 분해 사시도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 파우치형 전지케이스를 모식적으로 나타낸 평면도A 및 측면도A이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 수납틀을 모식적으로 나타낸 평면도B, 측면도B 및 저면도B이다;
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 전극조립체를 모식적으로 나타낸 평면도C 및 측면도C이다;
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 파우치형 전지케이스의 수납부에 수납틀이 부가된 것을 나타낸 모식적으로 나타낸 평면도이다;
도 6은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀을 나타낸 모식적으로 나타낸 평면도이다;
도 7은 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 전지셀의 수납틀을 모식적으로 나타낸 평면도D, 측면도D 및 정면도D이다;
도 8은 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 전지셀의 수납틀을 모식적으로 나타낸 평면도E, 측면도E 및 정면도E이다;
도 9는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 전지셀의 파우치형 전지케이스를 모식적으로 나타낸 평면도F 및 측면도F이다;
도 10은 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 전지셀의 수납틀을 모식적으로 나타낸 평면도G, 측면도G 및 정면도G이다;
도 11은 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 파우치형 전지케이스의 수납부에 수납틀들이 부가된 것을 나타낸 모식적으로 나타낸 평면도이다;
도 12는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 전지셀의 전극조립체를 모식적으로 나타낸 평면도H 및 측면도H이다;
도 13은 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 전지셀을 나타낸 모식적으로 나타낸 평면도이다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 내용을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀(200)의 파우치형 전지케이스(110)를 모식적으로 나타낸 평면도A 및 측면도A가 도시되어 있고, 도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀(200)의 수납틀(130A)을 모식적으로 나타낸 평면도B, 측면도B 및 저면도B가 도시되어 있으며, 도 4에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀(200)의 전극조립체(140)를 모식적으로 나타낸 평면도C 및 측면도C가 도시되어 있고, 도 5에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 파우치형 전지케이스(110)의 수납부(120)에 수납틀(130A)이 부가된 것을 나타낸 모식적으로 나타낸 평면도가 도시되어 있으며, 도 6은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀(200)을 나타낸 모식적으로 나타낸 평면도이다;
먼저 도 2, 도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 전지셀(200)은, 양극(143)과 음극(145) 사이에 분리막(144)이 개재되어 있는 구조의 전극조립체(140)를 전해액(도시하지 않음)과 함께 파우치형 전지케이스(110)의 내부에 밀봉한 구조의 전지셀(200)이다.
여기서, 전지케이스(110)는 전극조립체(140)의 장착을 위한 수납부(120)가 형성되어 있는 라미네이트 시트(111)로 이루어져 있고, 이러한 전지케이스(110)의 치수 균일성을 높이기 위해 수납부(120)에는 경질(硬質)의 수납틀(130A)이 부가되어 있고, 이러한 수납틀(130A) 내부에 전극조립체(140)가 수용되어 있다.
이때, 전극조립체(140)는 일측에 전극탭들(146, 147)이 형성되어 있고 전체적으로 직육면체의 형상을 가지고 있는 스택형 구조이다.
도 6을 참조하면, 전지셀(200)의 외주에는 열융착에 의한 실링부들(113, 114)이 형성되어 있고, 일측 실링부(114)에는 전극탭들과 전극리드가 결합하여 형성된 양극단자(211)와 음극단자(212)가 실링부(114) 내부에서 외부로 관통하여 돌출되어 있는 구조로 형성되어 있다.
또한, 전지셀(200)은 판상형 전지셀(200)이고, 이러한 판상형 전지셀(200)은 평면상으로 한 쌍의 장변들과 한 쌍의 단변들을 가진 직사각형 형상이다.
도 3과 도 5를 살펴보면, 본 발명의 수납틀(130A)은 전극조립체(140)가 내부에 삽입될 수 있도록 전극조립체(140)의 외면에 대응하는 크기로 내부 공간이 형성되어 있다.
또한, 수납틀(130A)은 전극조립체(140)의 측면들(141, 142, 143, 144)에 대면하는 측벽들(131A, 132A, 133A, 134A)을 포함하고 있고, 수납틀(130A)은 하부면(135A)을 포함하고 상부가 개방되어 있다.
본 발명의 수납틀(130A)은 폴리에스테르(PE)로 이루어져 있고, 이때, 수납틀(130A)의 전극조립체(140)에 대면하는 방향의 두께(T)는 0.1 마이크로미터 내지 1 밀리미터이다.
따라서, 본 발명의 전지셀(200)의 수납부(120)의 외관은 내부에 위치한 경질의 재료로 이루어진 수납틀(120)에 의해 설정 규격의 외관을 변형되지 않고 유지 할 수 있다.
도 7에는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 전지셀의 수납틀(130B)을 모식적으로 나타낸 평면도D, 측면도D 및 정면도D가 도시되어 있다.
도 7을 참조하면, 수납틀(130B)은 상부 및 하부가 개방되어 있는 사각 프레임 형태이다.
도 8에는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 전지셀의 수납틀(130C)을 모식적으로 나타낸 평면도E, 측면도E 및 정면도E가 도시되어 있다.
도 8을 참조하면, 수납틀(130C)의 측벽들(131C, 132C, 133C, 134C)에는 외주(外周)부를 제외한 나머지 부위들의 일부 도는 전부가 개방되도록 개구들(136C, 137C)이 형성되어 있는 구조이다.
도 9에는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 전지셀의 파우치형 전지케이스(310)를 모식적으로 나타낸 평면도F 및 측면도F가 도시되어 있고, 도 10에는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 전지셀의 수납틀(130D)을 모식적으로 나타낸 평면도G, 측면도G 및 정면도G가 도시되어 있으며, 도 11에는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 파우치형 전지케이스(310)의 수납부에 수납틀들(138D, 139D)이 부가된 것을 나타낸 모식적으로 나타낸 평면도가 도시되어 있고, 도 12에는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 전지셀의 전극조립체(142)를 모식적으로 나타낸 평면도H 및 측면도H가 도시되어 있으며, 도 13에는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 전지셀(300)을 나타낸 모식적으로 나타낸 평면도가 도시되어 있다.
먼저, 도 9 및 도 12를 참조하면, 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 전지케이스(310)의 수납부(320)는 제 1 수납부(321) 및 제 2 수납부(322)를 포함하고 있고, 제 1 수납부(321)와 제 2 수납부(322)가 형성하는 수납 내부 공간에 전극조립체(140)가 수용되어 있다. 즉, 본 발명에서 파우치형 전지케이스(310)는 내부에 전극조립체(142)를 장착할 수 있는 구조로서, 라미네이트 시트(333)에는, 절곡부(314)를 기준으로 일측의 제 1 시트 부위(311)에 제 1 수납부(321)가 형성되어 있고, 제 1 수납부(321)에 대응하는 위치에서 타측의 제 2 시트 부위(312)에 제 2 수납부(322)가 형성되어 있다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 수납틀(130D)은 제 1 수납틀(138D) 및 제 2 수납틀(139D)을 포함하고 있고, 도 11의 전지케이스(310)의 제 1 수납부(321)에는 제 1 수납틀(138D)이 부가되어 있으며 제 2 수납부(322)에는 제 2 수납틀(139D)이 부가되어 있다.
또한, 제 1 수납틀(138D) 및 제 2 수납틀(139D)은 제 1 수납틀(138D)과 제 2 수납틀(139D)이 상호 결합되기 위한 체결 구조들(135D, 137D)를 포함하고 있다. 이러한 체결 구조들(135D, 137D)은 서로 암수 체결 구조이고, 제 1 수납틀(138D)에는 홈부(135D)들이 형성되어 있고, 제 2 수납틀(139D)에는 제 1 수납틀(138D)의 홈부(135D)들와 결합되는 돌출부(137D)들이 형성되어 있다.
도 10 및 도 12을 참조하면, 수납틀들(138D, 139D)이 결합된 구조에서 전극조립체(140)의 전극탭들(147, 148)이 관통하여 돌출 삽입될 수 있는 개구들(171D, 172D)이 형성되어 있는 구조이다.
도 13에는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 전지셀(300)가 개시되어 있다.
앞서 설명하였듯이, 본 발명에 따른 전지셀은, 전지케이스의 치수 균일성을 높이기 위해 수납부에 경질(硬質)의 수납틀을 부가하고, 상기 수납틀 내부에 전극조립체를 수용함으로써, 라미네이트 시트로 이루어진 파우치 전지케이스가 가진 연성을 띄는 재질로 인한 전지셀 외관의 크기가 설정 규격을 벗어나는 것을 미연에 방지할 수 있고, 전지팩의 제조효율 및 불량률을 획기적으로 줄일 수 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (15)

  1. 양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 구조의 전극조립체를 전해액과 함께 파우치형 전지케이스의 내부에 밀봉한 구조의 전지셀로서,
    상기 전지케이스는 전극조립체의 장착을 위한 수납부가 형성되어 있는 라미네이트 시트로 이루어져 있고;
    상기 전지케이스의 치수 균일성을 높이기 위해 수납부에는 경질(硬質)의 수납틀이 부가되어 있고, 상기 수납틀 내부에 전극조립체가 수용되는 것을 특징으로 하는 전지셀을 제조하는 방법으로서,
    (a) 상기 라미네이트 시트를 딥 드로잉 성형하여 수납부를 형성하는 과정;
    (b) 상기 과정(a)에서 형성된 수납부에 수납틀을 부가시키는 과정;
    (c) 수납틀에 전극조립체를 수용하는 과정; 및
    (d) 상기 전지케이스를 밀봉하는 과정;
    을 포함하며,
    상기 수납틀은 전극조립체의 측면들에 대면하는 측벽들을 포함하고,
    상기 수납틀은 상부 및 하부가 개방되어 있는 사각 프레임 형태이며,
    상기 수납틀의 측벽들에는 외주(外周)부를 제외한 나머지 부위들의 일부 또는 전부가 개방되도록 개구들이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 수납틀은 전극조립체가 내부에 삽입될 수 있도록 전극조립체의 외면에 대응하는 크기로 내부 공간이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 수납부는 제 1 수납부 및 제 2 수납부를 포함하고 있고, 상기 제 1 수납부와 제 2 수납부가 형성하는 수납 내부 공간에 전극조립체가 수용되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 수납틀은 제 1 수납틀 및 제 2 수납틀을 포함하고 있고, 상기 제 1 수납부에는 제 1 수납틀이 부가되어 있으며 상기 제 2 수납부에는 제 2 수납틀이 부가되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 수납틀 및 제 2 수납틀은 제 1 수납틀과 제 2 수납틀이 상호 결합되기 위한 체결 구조를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 수납틀은 폴리에스테르(PE) 및 폴리프로필렌(PP)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 수납틀의 전극조립체에 대면하는 방향의 두께는 0.1 마이크로미터 내지 1 밀리미터인 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 전극조립체는 젤리-롤(jelly-Roll)형 구조, 스택형 구조, 스택-폴딩형 구조, 및 라미네이션-스택형 구조 중의 하나인 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 전극조립체는 일측에 전극탭들이 형성되어 있고 전체적으로 직육면체의 형상을 가지고 있는 스택형 구조인 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 수납틀에는 전극조립체의 전극탭들이 관통하여 돌출 삽입될 수 있는 개구들이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.
  15. 삭제
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