KR102347884B1 - 균열을 방지하기 위한 파우치형 이차전지용 실링 블록, 이를 사용하여 제조되는 파우치형 전지케이스 및 파우치형 전지케이스의 실링 방법 - Google Patents

균열을 방지하기 위한 파우치형 이차전지용 실링 블록, 이를 사용하여 제조되는 파우치형 전지케이스 및 파우치형 전지케이스의 실링 방법 Download PDF

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Abstract

본원 발명은 파우치형 이차전지의 실링을 위한 실링 블록으로서,
전극 단자가 돌출되는 외주변 및 이와 평행한 전지케이스의 외주변을 가열 및/또는 가압 실링하는 본체부 및 상기 본체부의 일측면과 수직인 방향으로 결합되며 전극조립체 수납부의 라운딩 코너부와 대응되는 곡면 구조를 포함하는 주름 방지부로 구성되며
상기 주름 방지부는 상기 본체부와 상기 주름 방지부의 상기 곡면 구조를 연결해주는 연장부를 포함하는 바, 상기 연장부를 통해 상기 주름 방지부가 전극조립체 수납부와 인접하게 위치한 상태에서 실링이 이루어질 수 있다.
따라서, 전극조립체 수납부의 코너부와 인접한 부분에 전지케이스의 외주변이 융착되어 실링부가 형성되는 바, 전지케이스의 실링부가 고정되어 전지케이스의 변형이 잘 이루어지지 않고, 전지케이스에 주름이 생기는 것을 방지할 수 있다.

Description

균열을 방지하기 위한 파우치형 이차전지용 실링 블록, 이를 사용하여 제조되는 파우치형 전지케이스 및 파우치형 전지케이스의 실링 방법{Sealing Block to Prevent Crack of Pouch-Type Secondary Battery, Pouch-Type Battery Case and Sealing Method for Pouch-Type Battery Case Using thereof}
본원 발명은 전지케이스의 균열을 방지하기 위한 파우치형 이차전지용 실링 블록, 이를 이용한 파우치형 전지케이스 및 파우치형 전지케이스의 실링 방법에 대한 것으로서, 구체적으로, 전극 단자가 돌출되는 외주변 및 이와 평행한 전지케이스의 외주변을 가열 및/또는 가압 실링하는 본체부 및 상기 본체부의 일측면과 수직인 방향으로 결합되며 전극조립체 수납부의 라운딩 코너부와 대응되는 곡면 구조를 포함하는 주름 방지부로 구성되며, 상기 주름 방지부는 상기 본체부와 상기 주름 방지부의 상기 곡면 구조를 연결해주는 연장부를 포함하는 실링 블록에 관한 것이다.
리튬 이차전지는 케이스의 형상에 따라, 원통형 전지, 각형 전지, 및 파우치형 전지로 분류된다. 원통형 전지와 각형 전지는 금속 캔에 전극조립체를 장착한 구조의 전지이며, 파우치형 전지는 통상적으로 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스에 전극조립체를 장착한 구조의 전지이다. 높은 집적도로 적층될 수 있고 중량당 에너지 밀도가 높으며 저렴하고 변형이 용이한 파우치형 전지가 최근 많은 관심을 모으고 있다.
파우치형 전지케이스는 상부케이스 및 하부케이스가 서로 분리되는 분리형 전지케이스와 상부케이스 및 하부케이스가 서로 연결된 형태의 일체형 전지케이스로 분류될 수 있다. 최근 고용량의 이차전지에 대한 수요가 증가함에 따라, 두껍게 제조되는 전극조립체를 수납하기 위해 서로 분리되는 상부케이스 및 하부케이스 각각에 전극조립체 수납부가 형성된 구조의 전지케이스가 사용되고 있다.
상기 전지케이스의 밀봉시, 상부케이스 및 하부케이스의 외주변을 대면하도록 위치시킨 상태에서, 가스 배출을 위한 외주변은 미실링부로 남겨두고 이를 제외한 나머지 외주변은 밀봉하며, 상기 미실링부를 통해 가스 배출 및 전해액 주입이 이루어진다.
이차전지의 제조과정에서 충방전 및 탈기 과정이 반복적으로 이루어지며 진공 감압의 탈기 과정에서 전지케이스의 전극조립체 수납을 위한 오목부 코너부에 응력이 집중된다. 이에 따라 상기 오목부 코너부 주변의 전지케이스가 찌그러지면서 주름(crack)이 발생된다.
반복적인 진공 감압 및 팽창에 따라 상기 주름이 씨드(sead)가 되어 해당부분이 찢어지며 개구가 형성되는 등 불량이 발생한다.
도 1은 종래에 사용하던 실링 블록의 평면도를 도시하고, 도 2는 도 1의 실링 블록을 사용하여 제조된 전지케이스에서, 탈기 과정의 진행 전과 진행 후에 전극조립체 수납부 코너부에 크랙이 발생하는 것을 보여주는 사진을 도시하고 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 실링 블록(10)은 평면상 직선의 긴 직사각형 형태를 갖는 본체부(11)와 본체부(11)의 일측에서 직각으로 돌출되어 있는 돌출부(12)로 구성되고, 돌출부(12)의 일측면으로서 전극조립체를 향하는 면은 곡면(13)이 형성되어 있다.
이와 같은 구조의 실링 블록을 사용하여 제조된 전지케이스의 경우, 탈기 과정 전의 전극조립체 수납부의 코너부에 주름(20)이 형성되어 면과 면이 일정한 각도를 형성하며 구부러진 부분이 형성된다. 이와 같은 전지케이스에 대해 진공 감압 및 가압 과정을 진행하는 경우, 상기 코너부 주름(20)에 응력이 집중됨에 따라, 탈기 과정 후의 사진과 같이 크랙(30)이 발생한다.
도 1의 실링 블록과 같이 전체적으로 소문자 r 형태의 실링 블록을 사용하여 전지케이스의 오목부 코너부 주변에 주름이 발생하는 것을 방지하고 있으나, 상기와 같은 문제를 완전히 해결하지 못하고 있다.
이와 관련하여, 특허문헌 1은 파우치형 외장재의 내측에서 상기 파우치형 외장재의 내부를 실링하는 실링 영역층, 및 상기 파우치형 외장재의 외측에서 주변보다 두꺼운 두께를 갖는 단면 노출부가 형성되는 미실링 영역층을 포함하는 폴리머 전지를 개시하고, 특허문헌 2는 전지케이스에 수납되는 전지부의 모서리에 필름이 부착된 배터리 셀을 개시하나, 전지케이스에서 전극조립체 수납부의 코너부에 생기는 주름을 방지하기 위한 뚜렷한 해결책을 제시하지 못하고 있다.
따라서, 파우치형 전지의 제조 과정에서 전극조립체 수납을 위한 오목부의 코너부에서 발생하는 주름을 방지할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
한국 공개특허공보 제 2016-0026060 호 한국 공개특허공보 제 2013-0092800 호
본원 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하기 위한 것으로서, 전극조립체가 수납된 파우치형 케이스의 수납부 라운딩 코너부의 주름(crack)을 방지하기 위한 실링 블럭, 이를 사용하여 제조되는 파우치형 전지케이스 및 파우치형 전지케이스의 실링 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본원 발명에 따른 파우치형 이차전지의 실링을 위한 실링 블록은,
전극 단자가 돌출되는 외주변 및 이와 평행한 전지케이스의 외주변을 가열 및/또는 가압 실링하는 본체부 및 상기 본체부의 일측면과 수직인 방향으로 결합되며 전극조립체 수납부의 라운딩 코너부와 대응되는 곡면 구조를 포함하는 주름 방지부로 구성되며,
상기 주름 방지부는 상기 본체부와 상기 주름 방지부의 상기 곡면 구조를 연결해주는 연장부를 포함하는 구조로 이루어진다.
고출력 고용량의 이차전지에 대한 수요가 증가함에 따라 전극조립체의 두께가 증가하게 되고, 두꺼워진 전극조립체를 수용하기 위하여 전극조립체를 수용하기 위한 오목부의 깊이도 깊어지고 있다. 그러나, 수지층 및 금속층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어진 전지케이스의 성질을 고려할 때, 깊은 오목부를 형성하기 위하여 전지케이스의 두께가 두꺼워질 수 있으나, 이는 전지의 용량이 감소되는 문제가 발생할 수 있으므로 바람직하지 않다. 이에, 상부케이스 및 하부케이스 각각에 전극조립체를 수용하기 위한 오목부를 형성함으로써 두꺼운 전극조립체의 수용이 가능하게 되고, 이와 같은 구조의 전지케이스는 고용량의 이차전지용 전지케이스로 사용할 수 있다.
상기 전극조립체는 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤형(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), 풀셀(Full cell)들을 분리막 시트로 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체 또는 상기 바이셀, 풀셀들이 분리막이 개재된 상태로 적층되어 접합된 구조의 라미네이션/스택형 전극조립체일 수 있다.
상기 스택형 전극조립체, 스택/폴딩형 전극조립체 및 라미네이션/스택형 전극조립체는 양극 탭 및 음극 탭이 장방형 전극판에서 서로 반대 방향으로 돌출된 구조로 이루어질 수 있고, 또는 서로 동일한 측면으로 돌출되는 구조로 이루어질 수 있는 바, 대용량의 이차전지를 제조하는 경우 외부 디바이스와의 연결을 용이하게 하기 위하여 양극 탭 및 음극 탭이 서로 반대 방향으로 돌출된 구조의 전극조립체를 사용할 수 있다.
상기 파우치형 전지케이스의 제조 과정에서, 전극조립체를 전지케이스에 수납하고 가스 배출 및 전해액 주입을 위하여 일측 외주변을 제외한 나머지 외주변을 실링한 후 전지의 활성화를 위한 충방전과 탈기 과정을 수회 실시하는 바, 가스 배출을 위한 진공 감압 과정에서 전지케이스가 찌그러지면서 주름이 발생한다.
특히, 전극조립체가 수납되는 오목부의 코너부는, 오목부의 성형을 위해 연신된 부분이기 때문에 다른 부분에 비해 상대적으로 두께가 얇아진 상태인 바, 진공 감압 과정에서 주름이 발생할 가능성이 높은 부분이다.
이에, 본원 발명과 같이, 전극조립체 수납부의 라운딩 코너부와 대응되는 곡면 구조를 포함하는 주름 방지부를 포함하고, 상기 주름 방지부는 전극 단자가 위치하는 외주변과 평행한 외주변에 위치하는 본체부로부터 연장되어 상기 주름 방지부의 곡면 구조를 연결해주는 연장부를 포함하는 경우에, 상기 연장부로 인하여 전극조립체 수납부의 코너부와 인접한 부분까지 실링부가 형성될 수 있으므로, 전지케이스의 형상 변형을 최소화할 수 있다. 따라서, 상기 코너부에 주름이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 전지케이스에 생긴 주름에 의해 탈기 과정을 거치면서 전지케이스가 찢어지는 문제를 해결할 수 있는 바, 파우치형 전지케이스의 불량률을 현저히 감소시킬 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 본체부는 전극 단자가 위치하는 외주변 및 이와 평행한 전지케이스의 외주변을 실링하기 위한 부분인 점을 고려할 때, 상기 전극 단자가 위치하는 외주변의 실링부와 대응되는 대향면을 포함하는 구조일 수 있는 바, 구체적으로, 상기 본체부는 평면상 직사각형 형태의 외면을 포함하는 사각 기둥 형태로 이루어질 수 있다.
상기 연장부는, 상기 본체부로부터 돌출되어 상기 전극조립체 수납부의 라운딩 코너부까지 연장되는 구조로서, 상기 연장부로 인하여 상기 주름 방지부의 곡면 구조가 전극조립체 수납부의 코너부와 인접하게 위치할 수 있다. 따라서, 이와 같은 구조의 실링 블록을 이용하여 전지케이스를 제조하는 경우, 전지케이스의 외주변에 형성되는 실링부가 전극조립체 수납부의 라운딩 코너부의 경계까지 연장되는 바, 상기 코너부에 주름이 형성되는 것을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.
일반적으로, 파우치형 전지의 제조 과정 중에 전지케이스 내부에서 발생하는 가스를 배출하는 탈기 과정을 진행하면, 가스가 배출 되는 방향의 개방된 외주변은 상기 개방된 외주변의 반대 방향 외주변(밀봉된 상태의 외주변)과 비교할 때 내측으로 더욱 오목하게 변형된다. 따라서, 가스가 배출 되는 외주변 측의 변형을 방지할 수 있는 기술이 더욱 필요한 바, 상기 주름 방지부는 가스가 배출되는 수납부 외주변의 양측 끝단 코너부에 위치할 수 있다.
이와 같이 상기 실링 블록의 주름 방지부가 가스 배출 방향의 외주변의 양측 끝단 코너부에 위치하는 경우에는, 상기 실링 블록으로 제조되는 전지케이스의 가스 배출 방향의 외주변 양측 코너부에 주름이 발생하는 것을 방지할 수 있으므로, 전지케이스의 불량율을 현저히 낮출 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 실링 블록은, 전극 단자가 돌출되는 방향과 평행한 전지케이스의 일측 외주변 상에 상기 본체부가 위치하는 제 1 블록 및 상기 일측 외주변과 평행한 타측 외주변 상에 상기 본체부가 위치하는 제 2 블록으로 구성되고, 상기 제 1 블록과 제 2 블록은 서로 대칭인 형상으로 이루어질 수 있다.
즉, 상기 실링 블록은 파우치형 전지케이스에서 가스가 배출되는 외주변과 인접한 양측 실링부에 위치하는 것이 바람직한 바, 전극 단자가 위치하는 방향과 평행한 전지케이스의 양측 외주변 각각에 제 1 블록 및 제 2 블록이 위치하고, 전극조립체의 전극 단자가 돌출되는 장축 방향과 수직 방향인 전극조립체 중심부를 기준으로 양측에 형성되는 실링부가 대칭 형상으로 이루어지는 점을 고려할 때, 상기 제 1 블록과 제 2 블록은 서로 대칭인 형상으로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 실링 블록은, 상기 제 1 블록 및 제 2 블록의 사이에 위치하면서, 이들을 서로 연결하는 제 3 블록을 더 포함할 수 있는 바, 상기 제 3 블록은 상기 제 1 블록 및 제 2 블록과 독립된 형태로 구성될 수 있다.
즉, 상기 제 3 블록은 상기 파우치형 전지케이스의 장축 방향과 대응되는 위치에 사용되는 바, 상기 제 3 블록이 상기 제 1 블록 및 제 2 블록과 독립된 형태로 구성되는 경우, 실링하고자 하는 파우치형 전지케이스의 장축 방향 길이에 따라 교체 사용이 가능한 구조일 수 있다.
또는, 상기 제 3 블록은 상기 제 1 블록 및 제 2 블록과 결합된 형태로 구성될 수 있는 바, 제 1 블록과 제 3 블록이 수직인 방향으로 상기 제 3 블록의 일측 끝단에서 연결되고, 상기 제 3 블록의 타측 끝단에서 상기 제 2 블록이 상기 제 1 블록과 대향하면서 상기 제 3 블록과 수직인 방향으로 연결되는 경우, 서로 연결된 구조의 실링 블록을 사용하기 때문에, 전지케이스의 외주변 실링을 위하여 실링 블록들의 위치 설정에 필요한 시간을 단축시킬 수 있다.
본원 발명은 상기 실링 블록을 사용하여 제조되는 파우치형 전지케이스를 제공한다.
상기 전지케이스는 상부케이스 및 하부케이스 중 적어도 어느 하나에 전극조립체 수납부가 형성되어 있고,
상기 전극조립체 수납부의 일측 외주변에는 가스 배출용 미실링부가 형성되며,
상기 가스 배출용 미실링부가 형성된 외주변의 양측 끝단으로서, 상기 전극조립체 수납부의 외주변 코너부의 곡률 반경과 대응되는 크기의 곡률 반경을 갖는 실링부가 형성된 구조로 이루어진다.
상기 실링부는 상기 전극조립체 수납부의 외주변 코너부의 경계까지 인접하게 형성될 수 있다.
즉, 본원 발명에 따른 파우치형 전지케이스는 전극조립체 수납부의 외주변 코너부의 경계까지 인접한 부분에 전지케이스 외주변의 실링부가 형성되는 바, 이차전지의 제조 과정 중 탈기(degas)를 위하여 감압 및 가압 과정을 반복하더라도 전극조립체 수납부의 외주변 코너부가 곡면 구조를 유지하고 주름이 생기는 것을 방지할 수 있다.
본원 발명은 또한 상기 파우치형 전지케이스의 실링 방법을 제공한다.
상기 파우치형 전지케이스의 실링 방법으로서,
(a) 전극조립체를 수납한 후 전극조립체 수납부가 형성된 상부케이스 및/또는 하부케이스의 외주변이 일치하도록 위치시키는 단계;
(b) 상기 상부케이스 및 하부케이스의 상면 및 하면 상에 본원 발명에 따른 실링 블록이 전극조립체 수납부의 코너부와 접하도록 위치시키는 단계; 및
(c)상기 실링 블록을 가열 및/또는 가압하여 전지케이스를 밀봉하는 단계;
를 포함하는 단계로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 상기 단계 (b)는 전극 단자가 돌출되는 방향과 평행한 전지케이스의 일측 외주변 상에 제 1 블록의 본체부를 위치시키고, 상기 일측 외주변과 평행한 타측 외주변 상에 제 2 블록의 본체부를 위치시킨 상태에서 이루어질 수 있다.
즉, 상기 제 1 블록 및 제 2 블록을 상기 전지케이스의 외주변 상에 위치시킨 상태에서 전지케이스를 밀봉하는 경우, 전극조립체 수납부의 코너부와 접하는 전지케이스 부분까지 실링부가 형성되기 때문에, 전지케이스에 주름이 방지하는 것을 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본원 발명에 따른 실링 블록은 전극 단자가 돌출되는 방향과 평행한 전지케이스의 외주변을 실링하는 본체부 및 전극조립체 수납부의 라운딩 코너부와 대응되는 곡면 구조를 포함하는 주름 방지부를 포함하고, 상기 주름 방지부는 상기 본체부와 상기 주름 방지부의 곡면 구조를 연결해주는 연장부를 포함하기 때문에, 상기 실링 블록을 사용하여 제조된 파우치형 전지케이스는 전극조립체 수납부의 외주변 코너부에 밀봉부가 형성되어 전지케이스의 변형이 쉽게 일어나는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 전지케이스 내부의 가스를 배출하기 위하여 진공 감압 상태를 반복함에 따라 상기 오목부의 코너부에 응력이 집중되어 주름이 발생하는 문제를 방지할 수 있다.
도 1은 종래에 사용하던 실링 블록의 평면도이다.
도 2는 도 1의 실링 블록을 사용하여 제조된 전지케이스에서, 탈기 과정의 진행 전과 진행 후에 전극조립체 수납부 코너부에 크랙이 발생하는 것을 보여주는 사진이다.
도 3은 하나의 실시예에 따른 실링 블록의 평면도이다.
도 4는 하나의 실시예에 따른 파우치형 전지케이스의 평면도이다.
도 5는 본원 발명에 따른 파우치형 케이스의 탈기 과정 전, 후의 크랙이 발생하지 않는 것을 보여주는 사진이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본원 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본원 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본원 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본원 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본원 발명을 도면에 따라 상세한 실시예와 같이 설명한다.
도 3은 하나의 실시예에 따른 실링 블록의 평면도를 도식적으로 도시하고 있다.
도 3을 참조하면, 실링 블록(100)은 제 1 실링 블록(110), 제 2 실링 블록(120) 및 제 3 실링 블록(130)으로 구성된다.
제 1 실링 블록(110)은 전극 단자가 돌출되는 외주변 및 이와 평행한 전지케이스의 외주변을 가열 및/또는 가압 실링하는 본체부(111), 본체부(111)의 일측면과 수직인 방향으로 결합되며 전극조립체 수납부의 라운딩 코너부와 대응되는 곡면 구조(114)를 포함하는 주름 방지부(112)로 구성되며, 주름 방지부(112)는 본체부(111)와 곡면 구조(114)를 연결해주는 연장부(113)를 포함한다.
제 2 실링 블록(120)은 전극 단자가 돌출되는 외주변 및 이와 평행한 전지케이스의 외주변을 가열 및/또는 가압 실링하는 본체부(121), 본체부(121)의 일측면과 수직인 방향으로 결합되며 전극조립체 수납부의 라운딩 코너부와 대응되는 곡면 구조(124)를 포함하는 주름 방지부(122)로 구성되며, 주름 방지부(122)는 본체부(121)와 곡면 구조(124)를 연결해주는 연장부(123)를 포함한다.
제 1 실링 블록(110)과 제 2 실링 블록(120)은 서로 대칭인 형상으로 이루어지며, 제 1 실링 블록의 일측 끝단과 제 2 실링 블록의 일측 끝단은 제 3 블록(130)의 양측 끝단 각각에 위치한다.
제 3 실링 블록(130)은 제 1 실링 블록(110) 및 제 2 실링 블록(120)과 독립된 형태로서 분리가 가능한 구조일 수 있고, 또는 부착 고정된 상태로 결합된 구조일 수 있다.
도 4는 하나의 실시예에 따른 파우치형 전지케이스의 평면도를 모식적으로 도시하고 있다.
도 4를 참조하면, 파우치형 전지케이스(200)는 일측에 전극조립체 수납부(240)가 형성되어 있고, 전극조립체 수납부(240)의 외주변에는 좌측 외주변 실링부(210), 우측 외주변 실링부(220) 및 하측 외주변 실링부(230)가 형성되어 있다.
전극조립체 수납부(240)의 가스 배출 방향(250) 외주변 중심부에는 실링부가 형성되어 있지 않지만, 양측 끝단으로서, 좌측 외주변 실링부(210)에서 연장된 코너부 실링부(212)가 형성되어 있는 바, 전극조립체 수납부의 코너부(241)의 인접부에는 코너부(241)의 곡률 반경과 대응되는 크기의 곡률 반경을 갖는 곡면(214)을 포함하고, 좌측 외주변 실링부(210)와 곡면(214)을 연결해주는 연결부(213)를 포함하는 실링부(212)가 형성되어 있다.
또한, 가스 배출 방향(250) 외주변의 양측 끝단으로서 우측 외주변 실링부(220)에서 연장된 코너부 실링부(222)가 형성되어 있는 바, 전극조립체 수납부의 코너부(242)의 인접부에는 코너부(242)의 곡률 반경과 대응되는 크기의 곡률 반경을 갖는 곡면(224)을 포함하고, 우측 외주변 실링부(220)와 곡면(224)을 연결해주는 연결부(223)를 포함하는 실링부(222)가 형성되어 있다.
이와 같이 코너부(241, 242)의 경계까지 인접하게 실링부가 형성되어 있기 때문에 코너부(241, 242)주변의 전지케이스가 밀봉되어 고정된 상태인 바, 쉽게 변형이 일어나지 않는다. 따라서, 이와 같은 전지케이스를 사용한 전지셀에 대한 탈기 과정을 진행하더라도 전지케이스에 주름 내지 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이하에서는, 본원 발명의 실시예를 참조하여 설명하지만, 이는 본원 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본원 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
<실시예>
양극 및 음극 사이에 분리막이 개재된 구조로 이루어지고 두께가 10mm인 스택형 전극조립체를 전지케이스에 수납하고, 상부케이스 및 하부케이스의 외주변이 일치하도록 위치시킨다. 상기 전지케이스는 상부케이스 및 하부케이스에 전극조립체 수납부가 형성된 구조이며, 상기 전극조립체는 양극 단자 및 음극 단자가 서로 다른 방향 방향으로 돌출된 구조로 이루어진다.
상기 상부케이스 및 하부케이스의 상면 및 하면 외주변에 도 3의 실링 블록을 위치시키고, 상기 실링 블록의 주름 방지부의 곡면이 상기 전극조립체 수납부의 코너부와 접하도록 위치시킨다.
상기 실링 블록을 가열 및 가압하여 전지케이스의 일측 외주변을 제외한 나머지 외주변을 밀봉한다.
상기 전지케이스의 미실링부의 양측 끝단의 코너부 형상을 광학전자현미경(OMM)으로 측정한 사진을 도 5(탈기 과정 전)에 도시하였다.
상기 밀봉된 전지케이스를 진공 챔버에 위치시킨 후 진공 상태로 감압하고 상압으로 가압하는 탈기 과정을 3회 실시한다.
상기 전지케이스를 진공 챔버에서 취출한 후, 상기 전지케이스의 미실링부의 양측 끝단의 코너부 형상을 광학전자현미경으로 측정한 사진으로 도 5(탈기 과정 후)에 도시하였다.
도 5를 참조하면, 도 2에서 주름이 형성된 각진 부분이 형성되는 것과 달리, 코너부에 곡면 구조가 형성된 것을 확인할 수 있다.
또한, 탈기 과정을 진행한 후에도 곡률 반경이 작아지는 변형이 관찰되나, 일정한 각도를 형성하며 구부러진 주름은 발견되지 않는다.
따라서, 전지케이스에 대해 감압 및 가압 과정을 3회 이상 반복하더라도 크랙이 발생할만한 씨드가 발견되지 않는 바, 전지케이스의 코너부가 찢어지는 문제를 방지할 수 있다.
본원 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본원 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.
10 : 종래의 실링 블록
11 : 종래의 실링 블록의 본체부
12 : 종래의 실링 블록의 돌출부
13 : 종래의 실링 블록의 곡면
20 : 코너부 주름
30 : 코너부 크랙
100 : 실링 블록
110 : 제 1 실링 블록
111, 121 : 본체부
112, 122 : 주름 방지부
113, 123 : 연장부
114, 124 : 곡면 구조
120 : 제 2 실링 블록
130 : 제 3 실링 블록
200 : 파우치형 전지케이스
210 : 좌측 외주변 실링부
212, 222 : 코너부 실링부
213, 223 : 연결부
214, 224 : 곡면
220 : 우측 외주변 실링부
230 : 하측 외주변 실링부
241, 242 : 전극조립체 수납부의 코너부
250 : 가스 배출 방향

Claims (11)

  1. 파우치형 이차전지의 실링을 위한 실링 블록으로서,
    전극 단자가 돌출되는 외주변 및 이와 평행한 전지케이스의 외주변을 가열 실링, 또는 가압 실링, 또는, 가열 및 가압 실링하는 본체부 및 상기 본체부의 일측면과 수직인 방향으로 결합되며 전극조립체 수납부의 라운딩 코너부와 대응되는 곡면 구조를 포함하는 주름 방지부로 구성되며,
    상기 주름 방지부는 상기 본체부와 상기 주름 방지부의 상기 곡면 구조를 연결해주는 연장부를 포함하고,
    상기 전지케이스는 가스 배출 및 전해액 주입을 위한 일측 외주변을 제외한 나머지 외주변이 실링되며,
    상기 주름 방지부는 가스가 배출되는 미실링부가 형성된 외주변의 양측 끝단 코너부에 위치하며,
    상기 연장부는 상기 본체부로부터 돌출되어 상기 전극조립체 수납부의 라운딩 코너부까지 연장되고,
    상기 주름 방지부는 상기 전극조립체 수납부의 라운딩 코너부의 곡률 반경과 대응되는 크기의 곡률 반경을 갖는 곡면을 포함하는 실링 블록.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 본체부는 평면상 직사각형 형태의 외면을 포함하는 사각 기둥 형태로 이루어진 실링 블록.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 실링 블록은, 전극 단자가 돌출되는 방향과 평행한 전지케이스의 일측 외주변 상에 상기 본체부가 위치하는 제 1 블록 및 상기 일측 외주변과 평행한 타측 외주변 상에 상기 본체부가 위치하는 제 2 블록으로 구성되고,
    상기 제 1 블록과 제 2 블록은 서로 대칭인 형상으로 이루어진 실링 블록.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 실링 블록은, 상기 제 1 블록 및 제 2 블록을 연결하는 제 3 블록을 더 포함하는 실링 블록.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 3 블록은 상기 제 1 블록 및 제 2 블록과 독립된 형태로 구성될 수 있고, 또는 상기 제 1 블록 및 제 2 블록과 결합된 형태로 구성되는 실링 블록.
  8. 제 1 항, 제 2 항, 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 실링 블록을 사용하여 제조되는 파우치형 전지케이스로서,
    상기 전지케이스는 상부케이스 및 하부케이스 중 적어도 어느 하나에 전극조립체 수납부가 형성되어 있고,
    상기 전극조립체 수납부의 일측 외주변에는 가스 배출용 미실링부가 형성되며,
    상기 가스 배출용 미실링부가 형성된 외주변의 양측 끝단으로서, 상기 전극조립체 수납부의 외주변 코너부의 곡률 반경과 대응되는 크기의 곡률 반경을 갖는 실링부가 형성된 파우치형 전지케이스.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 실링부는 상기 전극조립체 수납부의 외주변 코너부의 경계까지 인접하게 형성되는 파우치형 전지케이스.
  10. 파우치형 전지케이스의 실링 방법으로서,
    (a) 전극조립체를 수납한 후 전극조립체 수납부가 형성된 상부케이스 및 하부케이스의 외주변이 일치하도록 위치시키는 단계;
    (b) 상기 상부케이스 및 하부케이스의 상면 및 하면 상에 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 실링 블록이 전극조립체 수납부의 코너부와 접하도록 위치시키는 단계; 및
    (c)상기 실링 블록을 가열 및/또는 가압하여 전지케이스를 밀봉하는 단계;
    를 포함하는 파우치형 전지케이스의 실링 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 단계 (b)는 전극 단자가 돌출되는 방향과 평행한 전지케이스의 일측 외주변 상에 제 1 블록의 본체부를 위치시키고, 상기 일측 외주변과 평행한 타측 외주변 상에 제 2 블록의 본체부를 위치시키는 파우치형 전지케이스의 실링 방법.
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