KR20070098399A - 안전성이 증가된 이차전지 - Google Patents

안전성이 증가된 이차전지 Download PDF

Info

Publication number
KR20070098399A
KR20070098399A KR1020060066662A KR20060066662A KR20070098399A KR 20070098399 A KR20070098399 A KR 20070098399A KR 1020060066662 A KR1020060066662 A KR 1020060066662A KR 20060066662 A KR20060066662 A KR 20060066662A KR 20070098399 A KR20070098399 A KR 20070098399A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
electrode
secondary battery
electrode assembly
battery case
Prior art date
Application number
KR1020060066662A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100813813B1 (ko
Inventor
이향목
최병진
장준환
정현철
손정삼
안창범
윤형구
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Publication of KR20070098399A publication Critical patent/KR20070098399A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100813813B1 publication Critical patent/KR100813813B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/124—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/172—Arrangements of electric connectors penetrating the casing
    • H01M50/174—Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells
    • H01M50/178—Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells for pouch or flexible bag cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/528—Fixed electrical connections, i.e. not intended for disconnection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/547—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells
    • H01M50/55—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells on the same side of the cell
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/552—Terminals characterised by their shape
    • H01M50/553—Terminals adapted for prismatic, pouch or rectangular cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/564—Terminals characterised by their manufacturing process
    • H01M50/566—Terminals characterised by their manufacturing process by welding, soldering or brazing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

본 발명은 분리막이 개재된 상태로 다수의 양극 및 음극들을 적층하고 이들의 전극탭들을 전극리드에 결합한 구조의 전극조립체가 전지케이스의 수납부에 내장되어 있는 이차전지로서, 상기 전지케이스 수납부의 상단 내면 중, 전극조립체의 전극탭-전극리드 결합부를 제외한 적어도 일부의 상단 내면이 전극조립체의 상단에 밀착될 수 있도록, 전지케이스 수납부의 상단 외면에는 만입형의 단차가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지를 제공한다.

Description

안전성이 증가된 이차전지 {Secondary Battery of Improved Safety}
도 1은 종래의 파우치형 이차전지의 일반적인 구조에 대한 분해 사시도이다;
도 2는 도 1의 이차전지에서 양극탭들이 밀집된 형태로 결합되어 양극리드에 연결되어 있는 전지케이스 내부 상단의 단면 확대도이다;
도 3은 도 1의 이차전지를 조립한 상태의 정면 투시도이다;
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 분해 사시도이다;
도 5는 조립된 상태에서 도 4의 이차전지의 정면 투시도이다;
도 6은 조립된 상태에서 도 4의 이차전지에서 측면 부분의 투시도이다;
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지의 부분 평면도이다;
도 8은 도 5의 정면 투시도이다.
본 발명은 안전성이 증가된 이차전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 분리 막이 개재된 상태로 다수의 양극 및 음극들을 적층하고 이들의 전극탭들을 전극리드에 결합한 구조의 전극조립체가 전지케이스의 수납부에 내장되어 있는 이차전지로서, 상기 전지케이스 수납부의 적어도 일부 상단 내면이 전극조립체의 상단에 밀착될 수 있도록, 전지케이스 수납부의 상단 외면에는 만입형의 단차가 형성되어 있는 이차전지에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.
대표적으로 전지의 형상 면에서는 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 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체 등을 들 수 있다.
최근에는, 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체를 알루미늄 라미네이트 시트 의 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 전극탭들(40, 50), 전극탭들(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. 전극탭들(40, 50)은 전극조립체(30)의 각 극판으로부터 연장되어 있고, 전극리드(60, 70)는 각 극판으로부터 연장된 복수 개의 전극탭들(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 양극탭들(40)과 다수의 음극탭들(50)이 전극리드(60, 70)에 함께 결합될 수 있도록, 전지케이스(20) 내 부 상단은 전극조립체(30)로부터 이격되어 있다.
도 2에는 도 1의 이차전지에서 양극탭들이 밀집된 형태로 결합되어 양극리드에 연결되어 있는 전지케이스 내부 상단의 단면 확대도가 도시되어 있고, 도 3에는 도 1의 이차전지를 조립한 상태의 정면 투시도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 전극조립체(30)의 양극 집전체(41)로부터 연장되어 돌출되어 있는 다수의 양극탭들(40)은, 예를 들어, 용접에 의해 일체로 결합된 용착부의 형태로 양극리드(60)에 연결된다. 이러한 양극리드(60)는 양극탭 용착부가 연결되어 있는 대향 단부(61)가 노출된 상태로 전지케이스(20)에 의해 밀봉된다. 다수의 양극탭들(40)이 일체로 결합되어 용착부를 형성함으로 인해, 전지케이스(20)의 내부 상단은 전극조립체(30)의 상단면으로부터 소정의 길이로 이격되어 있고, 용착부의 양극탭들(40)은 대략 V자 형상으로 절곡되어 있다. 따라서, 전극탭들과 전극리드의 결합부위를 V-포밍(V-forming) 부위로 칭하기도 한다.
그러나, 이러한 V-포밍 부위는 전지가 그것의 상단, 즉 양극리드(60) 쪽으로 낙하되거나 전지의 상단에 물리적인 외력이 가해지는 경우에, 전극조립체(30)가 전지케이스(20)의 내면 상단으로 이동되거나 또는 상단이 짓눌려져서, 전극조립체(30)의 음극이 양극탭(42) 또는 양극리드(61)와 접촉되어 내부단락을 유발할 수 있으므로, 전지의 안전성이 크게 저하된다.
따라서, 이러한 문제점을 근본적으로 해결할 수 있는 방안으로서 본 발명에서는 전지케이스 수납부 중 상기 V-포밍 부위를 소정의 형태로 변형한 구조를 제시하고 있다.
이와 관련하여, 전지케이스 수납부를 변형하는 일부 기술이 알려져 있다. 일 예로, 일본 특허출원공개 제2000-200584호에는 수직 단면상으로 사다리꼴인 전지케이스 수납부에서 수납부의 측면을 따라 다수의 홈부와 평탄부를 형성함으로써, 전극조립체가 수납부의 내면에 밀착되는 구조를 개시하고 있다. 그러나, 상기 기술은 상대적으로 작은 높이의 수납부 측면에 홈부와 평탄부를 형성하여야 하므로 이들의 형성이 용이하지 않다는 제조공정 상의 단점을 가지고 있다. 또한, 상기 기술은 구조적으로 V-포밍 부위를 포함하지 않는 전지(예를 들어, 각형 젤리-롤을 포함하는 전지)에서 전지케이스에 대한 전극조립체의 장착성을 높일 수는 있지만, 앞서 설명한 바와 같이 전극탭과 전극리드의 결합을 위한 V-포밍 부위가 형성되어 있는 전지에서는 전극탭 방향으로의 전극조립체 이동을 방지하지는 못하는 것으로 확인되었다.
따라서, 전지의 용량 및 작동에 기여하지 못하는 V-포밍 부위를 효과적으로 활용하면서, 제조가 용이하고, 전극조립체의 이동에 의한 단락 등을 예방할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 전극탭-전극리드 결합부(V-포밍 부위)를 포함하는 전극조립체가 내장되어 있는 이차전지에서, 상 기 V-포밍 부위에 대응하는 전지케이스 수납부를 특정한 형태로 변형하여 전극조립체와 전지케이스의 대응 부위를 상호 밀착시키는 경우에는, 전지용량 등에 기여하지 않는 V-포밍 부위를 활용하고, 전지케이스의 용이한 형태 변형에 의해, 낙하 등의 외부충격에 의한 내부단락을 방지하여 안전성을 더욱 향상시킬 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
따라서, 본 발명에 따른 이차전지는, 분리막이 개재된 상태로 다수의 양극 및 음극들을 적층하고 이들의 전극탭들을 전극리드에 결합한 구조의 전극조립체가 전지케이스의 수납부에 내장되어 있는 이차전지로서, 상기 전지케이스 수납부의 상단 내면 중, 전극조립체의 전극탭-전극리드 결합부를 제외한 적어도 일부의 상단 내면이 전극조립체의 상단에 밀착될 수 있도록, 전지케이스 수납부의 상단 외면에는 만입형의 단차가 형성되어 있는 것으로 구성되어 있다.
전지의 낙하, 외부 충격의 인가 등에 의한 내부단락은 전지의 폭발 또는 발화의 주된 원인으로 작용할 수 있는 바, 이는 낙하 또는 충격 인가시 전극조립체가 이동하면서 양극과 음극이 접촉되고, 그러한 접촉 저항부에서의 통전 전류에 의한 높은 저항열 때문이다. 상기 저항열로 인하여 전지 내부온도가 임계치 이상으로 상승하게 되면, 양극 활물질의 산화물 구조가 붕괴되어 열폭주 현상이 발생하게 되며, 이로 인해 전지의 발화 또는 폭발이 발생할 수 있다.
반면에, 본 발명에 따른 이차전지에서, 전극조립체는 전지케이스의 소정 부 위에 형성되어 있는 만입형 단차에 의해 전극조립체 중의 전극들이 안정적으로 정위치를 유지한 상태로 전지케이스 내에 내장되어 있으므로, 전지가 낙하되거나 외부에 충격이 가해지더라도 전극조립체 내에서 전극의 이동이 억제되어 상기와 같은 내부단락을 방지할 수 있고, 궁극적으로 전지의 안전성을 향상시킬 수 있다.
더욱이, 상기 만입형 단차는 전극탭과 전극리드의 결합을 위해 부득이 요구되는 전극탭-전극리드 결합부, 이른바, V-포밍 부위에 형성됨으로써, 전지의 용량 및 작동에 기여하지 못하는 부위를 효과적으로 활용할 수 있다는 장점도 갖는다.
단차에 의해 전지케이스 수납부의 상단 내면이 전극조립체의 상단에 밀착되기 위해서는, 상기 단차는 수직 단면상으로 수납부의 측면 뿐만 아니라 상부면 일부가 함께 변형된 구조를 이루어야 한다. 이러한 단차는 전지의 상부면에서 보았을 때 만입된 형상을 이루므로, 본 발명에서는 이를 "만입형 단차"로서 칭한다.
이러한 만입형 단차는 V-포밍 부위에 대응하는 전지케이스 수납부의 해당 부위를 상당량 변형함으로써 형성되므로, 앞서 설명한 바와 같은 종래기술에서 수납부의 측면을 미세하게 변형하는 형태보다 훨씬 용이하게 형성할 수 있다.
상기 전극조립체는 다수의 전극탭들을 상호 연결하여 양극과 음극을 구성하는 구조라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 바람직하게는 스택형 구조와 스택/폴딩형 구조를 들 수 있다. 스택/폴딩형 구조의 전극조립체에 대한 자세한 내용은 본 출원인의 한국 특허출원공개 제2001-0082058호, 제2001-0082059호 및 제2001-0082060호에 개시되어 있으며, 상기 출원은 본 발명의 내용에 참조로서 합체된다.
본 발명의 상기 만입형 단차는 전지케이스의 상단 내면이 전극조립체의 상단 에 밀착되는 구조라면 그것의 위치가 특별히 제한되는 것은 아니다. 일 예로, 만입형 단차는 전지케이스 수납부의 일측 또는 양측 상단쪽에 형성된 구조(A)일 수 있다. 또는, 양극과 음극리드가 함께 전지케이스의 상단쪽으로 돌출되어 있는 전지에서, 두 전극탭-전극리드 결합부들 사이의 공간에 대응하는 전지케이스 수납부의 중앙 상단쪽에 형성된 구조(B)일 수 있다.
상기 구조(A)에서, 만입형 단차의 크기는 전극조립체의 양측 단부로부터 전극탭-전극리드 결합부에 이르는 길이일 수 있다.
상기 구조(A)와 비교하여, 구조(B)는 전지케이스 수납부의 중앙 상단쪽에 만입형 단차가 형성됨으로 인해, 수납부에 대한 전극조립체의 장착 후 전지케이스를 밀봉한 상태에서, 전지의 전체 크기를 줄이기 위해 측면 실링부를 수납부에 밀착되도록 수직 절곡하는 작업이 상대적으로 용이하므로, 더욱 바람직하다.
이러한 만입형 단차는 전지케이스 수납부에 대한 전극조립체의 장착이나 전지케이스의 밀봉 후 후처리 공정으로 형성할 수도 있지만, 바람직하게는 전지케이스에 수납부를 형성하는 과정에서 함께 형성하는 것이 더욱 바람직하다. 시트형 전지케이스에서 수납부의 형성은, 예를 들어, 드로잉 공정으로 달성될 수 있다. 전자의 단차 형성 방식에서, 상기 후처리 공정은 수작업으로 행할 수도 있고 기계의 작동에 의해 자동으로 행할 수도 있다.
본 발명에 따른 이차전지에서 상기 전지케이스는, 바람직하게는, 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어질 수 있으며, 구체적으로는 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 전극조립체가 장착될 수 있는 수납부를 형성 한 파우치형 케이스일 수 있다. 이러한 라미네이트 시트의 전지케이스는 수납부 상에 전극조립체를 장착한 후, 예를 들어, 열융착에 의해 밀봉된다.
상기 열융착시 만입형 단차 부위에도 열융착을 행하는 것이 더욱 바람직하다. 라미네이트 시트의 전지케이스는 낮은 기계적 강성으로 인해 외력의 인가시 변형되기 쉬우므로, 만입형 단차 부위는 여러 원인에 의해 전극조립체로부터 큰 압력이 가해지는 경우에 변형될 수도 있다. 반면에, 전지케이스의 만입형 단차 부위를 열융착시키는 경우에는 그러한 변형을 근본적으로 방지할 수 있으므로, 소망하는 안전성을 더욱 담보할 수 있다.
본 발명에 따른 이차전지는 바람직하게는 리튬 이차전지일 수 있으며, 특히, 리튬 함유 전해액이 겔의 형태로 전극조립체에 함침되어 있는, 이른바, 리튬이온 폴리머 전지에 바람직하게 적용될 수 있다.
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 4에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 분해 사시도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 5에는 도 4의 이차전지를 조립한 상태에서의 정면 투시도가 도시되어 있으며, 도 6에는 그것의 측면 부분 투시도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 파우치형 이차전지(200)는, 양극탭들(310)과 음극탭 들(320)이 각각 양극리드(410)와 음극리드(420)에 용접되어 있는 전극조립체(300), 이러한 전극조립체(300)를 수용할 수 있는 전지케이스(200), 및 전지케이스(200)의 양측 상단 모서리에 형성되어 있는 만입형 단차들(220a, 220b)로 구성되어 있다.
전지케이스(200)는 전극조립체(300)를 장착할 수 있는 수납부(240)가 형성되어 있는 하부부재(220)와, 그것의 하단에 일체로 형성되어 있는 덮개 형태의 상부부재(210)로 이루어져 있다. 또한, 이차전지(200)의 조립 과정에서 상부부재(210)와 하부부재(220)가 접하여 열융착에 의해 밀봉될 수 있도록 전지케이스(200)의 외주면을 따라 실링부(230)가 형성되어 있다. 그 중, 측면의 실링부(230)는 전체적인 전지의 크기를 줄이기 위하여, 열융착에 의한 밀봉 후, 하부부재(220)의 수납부(240)에 밀착되도록 수직 절곡된다.
또한, 하부부재(220)에는 전극조립체(300)의 양측 단부로부터 전극탭(310, 320)이 돌출한 부위(즉, 전극탭-전극리드 결합부)에 이르는 거리에 각각 만입형 단차(220a, 220b)가 형성되어 있다. 따라서, 전극조립체(300)를 전지케이스(200)의 하부부재(220)에 장착하면, 전극조립체(300)의 상단(330) 중 양측 상단 부위는 그에 대응하는 하부부재(220)의 내면 상단(250), 즉, 만입형 단차(220a, 220b)의 하단면에 밀착되어 안정적인 고정이 이루어질 수 있다. 이러한 밀착 구조로 인해, 이차전지(100)가 전극리드(410, 420)의 방향으로 낙하되거나 또는 당해 방향으로 외력이 가해지는 경우에도, 전극조립체(300)의 이동을 억제하여 내부단락의 발생을 방지할 수 있다.
더욱이, 단차(220a, 220b)의 형성으로 인해 상대적으로 큰 폭을 가지는 양측 상단 실링부(232)는 전지의 조립 과정에서 상부부재(210)에 열융착되므로, 단차(220a, 220b)는 더욱 안정적인 구조를 유지할 수 있다.
도 7 및 도 8에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지의 부분 평면도와 정면 투시도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 이차전지(201)는 전극탭-전극리드 결합부들(401, 402) 사이의 공간에 만입형 단차(220c)가 형성되어 있고, 그러한 만입형 단차(220c)에 열융착이 행해져 상단 실링부(232)로부터 연장 실링부(234)가 연속되어 있다는 점에서 도 5의 이차전지(200)와 차이가 있다. 다만, 만입형 단차(220c)가 전극조립체(300)를 탄력적으로 압박하여, 앞서 설명한 바와 같은 안정적인 구조를 구현한다는 측면에서는 도 5의 이차전지와 효과상에서 동일하다. 또한, 연장 실링부(234)로 인해 열융착 부위가 커져 더욱 우수한 안전성을 제공할 수 있음도 동일하다.
만입형 단차(220c)는 전지케이스(220)의 수납부(240)의 형성을 위한 드로잉 공정시 함께 형성되며, 만입형 단차(220c)가 전극탭-전극리드 결합부들(401, 402) 사이의 대응 부위에 형성되어 있으므로, 수납부(240)에 밀착되도록 측면 실링부(230)를 수직 절곡하기가 더욱 용이하다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지는 전지의 낙하, 외부로부터의 충격 인가시에도 전극조립체의 이동을 억제하여 내부단락을 방지함으로써, 더욱 향상된 안전성을 제공한다.

Claims (11)

  1. 분리막이 개재된 상태로 다수의 양극 및 음극들을 적층하고 이들의 전극탭들을 전극리드에 결합한 구조의 전극조립체가 전지케이스의 수납부에 내장되어 있는 이차전지로서, 상기 전지케이스 수납부의 상단 내면 중, 전극조립체의 전극탭-전극리드 결합부를 제외한 적어도 일부의 상단 내면이 전극조립체의 상단에 밀착될 수 있도록, 전지케이스 수납부의 상단 외면에는 만입형의 단차가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전극조립체는 스택형 구조 또는 스택/폴딩형 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 만입형 단차는 전지케이스 수납부의 일측 또는 양측 상단쪽에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  4. 제 1 항에 있어서, 양극과 음극리드가 함께 전지케이스의 상단쪽으로 돌출되어 있는 전지에서, 상기 만입형 단차는 두 전극탭-전극리드 결합부들 사이의 공간에 대응하는 전지케이스 수납부의 중앙 상단쪽에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 만입형 단차의 크기는 전극조립체의 양측 단부로부터 전극탭-전극리드 결합부에 이르는 길이인 것을 특지응로 하는 이차전지.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 만입형 단차는 전지케이스 수납부에 대한 전극조립체의 장착이나 전지케이스의 밀봉 후 후처리 공정으로 형성하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 만입형 단차는 전지케이스에 수납부를 형성하는 과정에서 함께 형성하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스는 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어져 있고, 수납부에 대한 전극조립체의 장착 후 열융착에 의해 밀봉되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 전지케이스의 열융착시 만입형 단차 부위에도 열융착을 행하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 시트는 알루미늄 라미네이트 시트인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 전지는 리튬이온 폴리머 전지인 것을 특징으로 하는 이차전지.
KR1020060066662A 2006-03-30 2006-07-18 안전성이 증가된 이차전지 KR100813813B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20060028677 2006-03-30
KR1020060028677 2006-03-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20070098399A true KR20070098399A (ko) 2007-10-05
KR100813813B1 KR100813813B1 (ko) 2008-03-17

Family

ID=38559482

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060066662A KR100813813B1 (ko) 2006-03-30 2006-07-18 안전성이 증가된 이차전지

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8034478B2 (ko)
EP (1) EP1999805B1 (ko)
JP (1) JP5657884B2 (ko)
KR (1) KR100813813B1 (ko)
CN (1) CN101411005B (ko)
TW (1) TWI318474B (ko)
WO (1) WO2007114542A1 (ko)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011115464A3 (ko) * 2010-03-19 2012-01-05 주식회사 엘지화학 파우치형 케이스 및 이를 포함하는 전지팩
KR101450951B1 (ko) * 2011-10-13 2014-10-16 주식회사 엘지화학 안전성이 향상된 이차전지용 전극리드 및 이를 이용한 이차전지
KR20140129601A (ko) * 2013-04-30 2014-11-07 주식회사 엘지화학 가스 배출관을 구비하는 배터리 셀
WO2016043468A1 (ko) * 2014-09-19 2016-03-24 주식회사 엘지화학 계단 구조의 전극조립체에 대응하는 돌출부가 형성되어 있는 전지케이스를 포함하는 전지셀
KR20200065948A (ko) * 2018-11-30 2020-06-09 주식회사 엘지화학 압전 소자 및 열전 소자를 포함하는 원통형 이차 전지
WO2021112363A1 (ko) * 2019-12-03 2021-06-10 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지, 이차전지 제조 방법 및 그 이차전지를 포함하는 전지 팩

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100959090B1 (ko) * 2007-12-18 2010-05-20 주식회사 엘지화학 안전성이 개선된 파우치형 이차전지
KR101108118B1 (ko) * 2008-11-27 2012-01-31 주식회사 엠플러스 이차전지 제조방법 및 이차전지
US20120000964A1 (en) * 2010-07-01 2012-01-05 Gm Global Technology Operations, Inc. Battery tab joints and methods of making
US8940429B2 (en) 2010-07-16 2015-01-27 Apple Inc. Construction of non-rectangular batteries
KR101254691B1 (ko) 2010-08-17 2013-04-15 주식회사 엘지화학 개선된 리드 구조의 이차전지
WO2012165862A2 (ko) * 2011-05-30 2012-12-06 주식회사 엘지화학 초음파 용접 장치 및 전극 구조체 강도를 개선한 이차 전지
WO2013047226A1 (ja) * 2011-09-28 2013-04-04 Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社 フィルム状外装材で封口した積層電池
US20140113184A1 (en) * 2012-10-18 2014-04-24 Apple Inc. Three-dimensional non-rectangular battery cell structures
WO2014112395A1 (ja) * 2013-01-21 2014-07-24 三洋電機株式会社 ラミネート電池及びその製造方法
KR101578265B1 (ko) 2013-02-26 2015-12-16 주식회사 엘지화학 안정성이 향상된 이차전지용 바이셀 및 그 제조방법
KR101572836B1 (ko) * 2013-03-04 2015-12-01 주식회사 엘지화학 단차 구조를 포함하는 전지셀
US10230088B1 (en) 2015-01-30 2019-03-12 Johnson Controls Technology Company Battery electrode assembly, separator and method of making same
US9929393B2 (en) 2015-09-30 2018-03-27 Apple Inc. Wound battery cells with notches accommodating electrode connections
JP6622091B2 (ja) * 2016-01-05 2019-12-18 株式会社日本マイクロニクス 電池構造体、及び積層電池
KR102553312B1 (ko) * 2016-01-18 2023-07-07 에스케이온 주식회사 배터리 셀
US10868290B2 (en) 2016-02-26 2020-12-15 Apple Inc. Lithium-metal batteries having improved dimensional stability and methods of manufacture
KR102201632B1 (ko) * 2017-01-20 2021-01-11 주식회사 엘지화학 상부 케이스와 하부 케이스의 수납부 크기가 상이한 전지셀
KR102320114B1 (ko) 2017-06-21 2021-11-01 주식회사 엘지화학 파우치형 이차전지에 적용되는 전류 차단구조
KR20200045841A (ko) * 2018-10-23 2020-05-06 에스케이이노베이션 주식회사 배터리 셀

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000200584A (ja) 1999-01-04 2000-07-18 Mitsubishi Electric Corp 角型電池
CN1303718C (zh) * 1999-03-26 2007-03-07 松下电器产业株式会社 叠合片封装型电池
KR100515572B1 (ko) 2000-02-08 2005-09-20 주식회사 엘지화학 중첩 전기화학 셀 및 그의 제조 방법
KR100515571B1 (ko) 2000-02-08 2005-09-20 주식회사 엘지화학 중첩 전기 화학 셀
KR100497147B1 (ko) 2000-02-08 2005-06-29 주식회사 엘지화학 다중 중첩 전기화학 셀 및 그의 제조방법
KR100472504B1 (ko) * 2002-06-17 2005-03-10 삼성에스디아이 주식회사 보강구조가 개선된 파우치형 이차전지
JP4604441B2 (ja) * 2002-07-18 2011-01-05 日本電気株式会社 フィルム外装電池及びその製造方法
KR20040017094A (ko) * 2002-08-20 2004-02-26 삼성에스디아이 주식회사 안전변을 구비한 파우치형 이차전지
JP2004158285A (ja) * 2002-11-06 2004-06-03 Furukawa Battery Co Ltd:The ゲル電解質電池
JP4488717B2 (ja) * 2003-10-31 2010-06-23 三洋電機株式会社 パック電池
KR100561293B1 (ko) * 2004-07-29 2006-03-15 삼성에스디아이 주식회사 이차전지
JP5161421B2 (ja) * 2005-10-19 2013-03-13 株式会社東芝 非水電解質電池

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011115464A3 (ko) * 2010-03-19 2012-01-05 주식회사 엘지화학 파우치형 케이스 및 이를 포함하는 전지팩
US8426057B2 (en) 2010-03-19 2013-04-23 Lg Chem, Ltd. Pouch type case and battery pack including the same
US11081750B2 (en) 2010-03-19 2021-08-03 Lg Chem, Ltd. Pouch type case and battery pack including the same
KR101450951B1 (ko) * 2011-10-13 2014-10-16 주식회사 엘지화학 안전성이 향상된 이차전지용 전극리드 및 이를 이용한 이차전지
KR20140129601A (ko) * 2013-04-30 2014-11-07 주식회사 엘지화학 가스 배출관을 구비하는 배터리 셀
WO2016043468A1 (ko) * 2014-09-19 2016-03-24 주식회사 엘지화학 계단 구조의 전극조립체에 대응하는 돌출부가 형성되어 있는 전지케이스를 포함하는 전지셀
KR20160034056A (ko) * 2014-09-19 2016-03-29 주식회사 엘지화학 계단 구조의 전극조립체에 대응하는 돌출부가 형성되어 있는 전지케이스를 포함하는 전지셀
US11127981B2 (en) 2014-09-19 2021-09-21 Lg Chem, Ltd. Battery cell including battery case having protrusion corresponding to stepped electrode assembly
KR20200065948A (ko) * 2018-11-30 2020-06-09 주식회사 엘지화학 압전 소자 및 열전 소자를 포함하는 원통형 이차 전지
WO2021112363A1 (ko) * 2019-12-03 2021-06-10 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지, 이차전지 제조 방법 및 그 이차전지를 포함하는 전지 팩

Also Published As

Publication number Publication date
CN101411005B (zh) 2011-04-06
US8034478B2 (en) 2011-10-11
JP5657884B2 (ja) 2015-01-21
EP1999805A4 (en) 2013-07-31
KR100813813B1 (ko) 2008-03-17
EP1999805B1 (en) 2014-08-06
EP1999805A1 (en) 2008-12-10
WO2007114542A1 (en) 2007-10-11
CN101411005A (zh) 2009-04-15
US20070231683A1 (en) 2007-10-04
JP2009532824A (ja) 2009-09-10
TWI318474B (en) 2009-12-11
TW200737571A (en) 2007-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100813813B1 (ko) 안전성이 증가된 이차전지
KR100863730B1 (ko) 외면에 미세 그루브가 형성되어 있는 전지셀 및 이를포함하고 있는 전지팩
KR101269939B1 (ko) 볼록부 구조를 포함하는 이차전지
JP5175265B2 (ja) 安全性及び容量が改善されたリチウム二次電池
KR100884945B1 (ko) 파우치형 이차전지
KR20080017264A (ko) 향상된 안전성과 우수한 제조 공정성의 파우치형 이차전지
EP3486967B1 (en) Battery cell comprising electrode lead facing outer surface of electrode assembly
KR100858790B1 (ko) 고용량 및 우수한 안전성의 이차전지
KR20080041113A (ko) 전지케이스의 전극조립체 수납부 변형에 의해 안전성이향상된 이차전지
KR20080025437A (ko) 전극단자의 위치조절이 가능하고 안전성이 향상된 이차전지
CN110337741B (zh) 电池单元和制造电极引线的方法
KR100858789B1 (ko) 분리막의 열융착에 의해 형성된 댐핑부를 포함하고 있는향상된 안전성의 전기화학 셀
KR101735805B1 (ko) 열융착 부위가 절곡되어 있는 전지케이스를 포함하는 전지셀
KR20220120331A (ko) 이차전지 및 이를 포함하는 전지 모듈

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130111

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140103

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150217

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160216

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170216

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180116

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190116

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200116

Year of fee payment: 13