KR20080021271A - 외면에 미세 그루브가 형성되어 있는 전지셀 및 이를포함하고 있는 전지팩 - Google Patents

외면에 미세 그루브가 형성되어 있는 전지셀 및 이를포함하고 있는 전지팩 Download PDF

Info

Publication number
KR20080021271A
KR20080021271A KR1020060084459A KR20060084459A KR20080021271A KR 20080021271 A KR20080021271 A KR 20080021271A KR 1020060084459 A KR1020060084459 A KR 1020060084459A KR 20060084459 A KR20060084459 A KR 20060084459A KR 20080021271 A KR20080021271 A KR 20080021271A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
electrode assembly
case
battery cell
cell
Prior art date
Application number
KR1020060084459A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100863730B1 (ko
Inventor
장준환
최병진
이향목
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
Priority to KR1020060084459A priority Critical patent/KR100863730B1/ko
Priority to US11/776,111 priority patent/US8343652B2/en
Priority to EP07014015.7A priority patent/EP1901365B1/en
Priority to JP2007186950A priority patent/JP5203647B2/ja
Priority to CN2009102068879A priority patent/CN101714652B/zh
Priority to CN2007101399413A priority patent/CN101140980B/zh
Publication of KR20080021271A publication Critical patent/KR20080021271A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100863730B1 publication Critical patent/KR100863730B1/ko
Priority to US13/439,067 priority patent/US8916284B2/en

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
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • 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
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0459—Cells or batteries with folded separator between plate-like electrodes
    • 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 of a single cell or a single battery
    • 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
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0413—Large-sized flat cells or batteries for motive or stationary systems with plate-like electrodes
    • 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
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0481—Compression means other than compression means for stacks of electrodes and separators
    • 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 of a single cell or a single battery
    • H01M50/102—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/103—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by their shape or physical structure prismatic or rectangular
    • 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 of a single cell or a single battery
    • H01M50/116—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by the material
    • H01M50/117—Inorganic material
    • H01M50/119—Metals
    • 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 of a single cell or a single battery
    • H01M50/116—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by the material
    • H01M50/121—Organic material
    • 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 of a single cell or a single battery
    • H01M50/116—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by the material
    • H01M50/124—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery 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
    • H01M50/20—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
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • 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
    • H01M50/557—Plate-shaped terminals
    • 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
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • 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

Abstract

본 발명은 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 전지케이스(셀 케이스)의 수납부에 장착되어 있는 전지셀로서, 상기 전지케이스 수납부에 전극조립체가 장착된 상태에서 전극조립체 상단 경계면에 대응하는 셀 케이스의 부위에는, 전극조립체의 상단면을 가압하여 상향 이동을 방지할 수 있는 미세 그루브가 상기 전극조립체 상단면에 평행하게 연속하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀을 제공한다.

Description

외면에 미세 그루브가 형성되어 있는 전지셀 및 이를 포함하고 있는 전지팩 {Battery Cell with Small Groove at Surface and Battery Pack Including the Same}
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 양극탭들이 밀집된 형태로 결합되어 양극리드에 연결되어 있는 전지케이스 내부 상단의 단면 확대도이다;
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지를 조립한 상태의 정면 투시도이다;
도 6은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩에서 미세 그루브가 형성되어 있는 전지셀과 그에 대응하는 전지팩의 밀착 부위의 단면 확대도이다.
본 발명은 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 전지케이스(셀 케이스)의 수납부에 장착되어 있는 전지셀에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 수납부에 전극조립체가 장착된 상태에서 전극조립체 상단 경계면에 대응하는 셀 케이스의 부위에, 전극조립체의 상단면을 가압하여 상향 이동을 방지할 수 있는 미세 그루브가, 상기 전극조립체 상단면에 평행하게 연속하여 형성되어 있는 전지셀에 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 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 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 다수 의 음극탭들(50)이 전극리드(60, 70)에 함께 결합될 수 있도록, 전지케이스(20) 내부 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 전극조립체의 상단 경계면에 대응하는 전지케이스 부위를 소정의 형태로 변형한 구조를 제시하고 있다.
이와 관련하여, 전지케이스의 일 면에 홈 부를 설치하는 일부 기술이 알려져 있다. 일 예로, 일본 등록특허 제3730981호는 방열성의 향상을 목적으로 전극조립체를 감싸는 전지케이스의 일 면 이상에 다수의 볼록한 부분을 설치하고 볼록한 부분의 내부를 각각 충진재로 충진하는 구조를 개시하고 있다. 상기 기술은 복수의 볼록한 부분에 의해 전지케이스의 필름 표면적을 증가시켜 방열성을 향상시키고, 그러한 볼록한 부위에 충전제를 충진하여 형상은 안정적으로 유지할 수는 있으나, 외력이 전극조립체에서 전극탭 방향으로 작용할 때 전극조립체의 상향 이동으로 인한 전지 내부 단락을 방지하지는 못하는 것으로 확인되었다.
또한, 일본 특허출원공개 제2001-057179호는 전지케이스의 팽창을 억제하여 전지케이스의 변형을 방지할 목적에서, 전지케이스의 적어도 일 면에 홈부 바닥 또는 볼록한 부분이 'X자' 형상 등의 선상 패턴을 형성하는 이차전지의 구조를 개시하고 있다. 즉, 상기 기술은 그것의 명세서에도 명시되어 있는 바와 같이, 상호 교차하는 선상 패턴이 구조적으로 대들보 효과를 발휘하여 전지케이스의 전체적인 강도를 증가시킴으로써, 전지케이스의 팽창에 따른 변형을 방지하는 구성을 제시하고 있습니다. 그러나, 상기 기술은 선상 패턴이 X자 형상과 같이 교차 구조를 이룰 때에만 소정의 효과를 얻을 수 있고, 전지케이스로서 실질적으로 금속 캔에서는 적용이 가능하며, 시트형의 전지케이스에서는 실효성이 낮다는 문제점을 가지고 있다. 또한, 구조적으로 대들보 효과를 발휘하기 위해서는 선상 패턴이 상당한 정도로 깊게 형성되어야 하지만, 이러한 공정은 특히 선상 패턴의 교차 부위에서 전지 케이스의 기계적 강도를 크게 훼손시킬 가능성이 높다.
따라서, 실제 제조 공정상에 어려움이 없고, 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 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 전극조립체 상단부와 전극 탭들의 경계면에 대응하는 셀 케이스의 부위에 미세 그루브를 상기 전극조립체 상단면에 평행하게 연속하도록 형성하는 구조는, 실제 제조공정에서 실현에 어려움이 없으며, 더욱이, 전극조립체의 상향 이동 방지 및 낙하 등의 외부충격에 의한 내부단락을 방지하여 안전성을 향상시킬 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
따라서, 본 발명에 따른 전지셀은, 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 전지케이스(셀 케이스)의 수납부에 장착되어 있는 전지셀로서, 상기 전지케이스 수납부에 전극조립체가 장착된 상태에서 전극조립체 상단 경계면에 대응하는 셀 케이스의 부위에는, 전극조립체의 상단면을 가압하여 상향 이동을 방지할 수 있는 미세 그루브가 상기 전극조립체 상단면에 평행하게 연속하여 형성되어 있는 구조로 이루 어져 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 전지셀에서, 전극조립체는 셀 케이스의 소정 부위에 형성되어 있는 미세 그루브에 의해 전극조립체가 안정적으로 정위치를 유지한 상태로 셀 케이스 내에 내장되어 있으므로, 전지가 낙하되거나 외부에 충격이 가해지더라도 전극조립체 내에서 전극 탭의 이동이 억제되어 상기와 같은 내부단락을 방지할 수 있고, 궁극적으로 전지의 안전성을 향상시킬 수 있다.
더욱이, 상기 미세 그루브는 전극탭과 전극조립체의 경계면에 대응하는 셀 케이스의 부위에 전극조립체의 상단면을 가압하여 형성되므로, 전지의 용량 및 작동에 기여하지 못하는 부위를 효과적으로 활용할 수 있다는 장점도 갖는다.
또한, 이러한 미세 그루브는 전극 탭들과 전극조립체의 경계면에 대응하는 셀케이스 부위에 전극조립체의 상단면과 평행하게 연속하여 형성되므로, 앞서 설명한 바와 같은 종래기술에서 전지케이스의 외면에 복수의 볼록한 홈부를 형성하거나, 볼록한 부분을 선상패턴으로 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 미세 그루브는 전극 탭들과 전극조립체의 경계면에 대응하는 셀 케이스 부위에 형성되어 있는 구조라면 그것의 깊이가 특별히 제한되는 것은 아니지만, 바람직하게는 0.5 내지 1.5 mm의 깊이로 형성할 있다.
미세 그루브의 깊이가 0.5 mm보다 깊지 않으면, 전극 조립체의 상향 이동을 방지하기가 용이하지 않고, 깊이가 1.5 mm보다 깊으면 미세 그루브의 형성을 위한 전지케이스의 가공시 전지케이스의 파열이 초래될 수 있으므로 바람직하지 않다.
하나의 바람직한 예에서, 상기 미세 그루브는 수직 단면상에서 셀 케이스의 내측면 방향으로 반원 구조의 완만한 만입형 구조일 수 있다. 이러한 만입형 반원 구조는 미세 그루브의 형성을 위한 전지케이스의 가공시 전지케이스의 파열 현상을 억제할 수 있으며, 구조적으로도 형태 유지성이 뛰어나다. 상기 만입형 반원 구조의 곡률 반경은 바람직하게는 0.5 내지 3 mm이다.
본 발명에 따른 전지셀에서 상기 셀 케이스는, 바람직하게는, 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어질 수 있으며, 구체적으로는 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 전극조립체가 장착될 수 있는 수납부를 형성한 파우치형 케이스일 수 있다. 이러한 라미네이트 시트의 셀 케이스는 수납부 상에 전극조립체를 장착한 후, 예를 들어, 열융착에 의해 밀봉된다.
본 발명에 따른 전지셀은 바람직하게는 리튬 이차전지일 수 있으며, 특히, 리튬 함유 전해액이 겔의 형태로 전극조립체에 함침되어 있는, 이른바, 리튬이온 폴리머 전지에 바람직하게 적용될 수 있다.
본 발명은 또한 상기 전지셀을 팩 케이스의 내부에 장착한 전지팩을 제공한다.
일반적으로, 전지셀은 셀 케이스의 기계적 강성을 보완하고 전지셀의 외부에 장착 내지 탑재되는 각종 소자들의 안정적인 위치 설정을 위해 팩 케이스에 내장된 전지팩의 형태로 사용된다.
전지셀의 외면에 형성되어 있는 길고 오목한 미세 그루브는, 전지셀의 외면이 팩 케이스의 내면에 접촉할 때, 소정의 이격 공간을 제공하므로, 이러한 이격 공간은 전지셀의 방열을 돕는 냉매의 유로로 사용될 수도 있다.
하나의 바람직한 예에서, 팩 케이스 내부에서 전지셀이 유동됨으로써 초래되는 단락의 가능성을 낮추기 위하여, 팩 케이스의 내면은 전지셀의 미세 그루브에 대응하는 구조로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 전지셀의 미세 그루브에 대응하는 미세 돌출부를 팩 케이스의 내면에 형성하여, 전지셀과 팩 케이스의 밀착력을 높일 수 있다. 따라서, 전지셀 외면의 미세 그루브에 팩 케이스 내면의 미세 돌출부가 맞물림으로써, 외력의 인가시에도 전지셀의 안정적인 장착을 담보할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 도면을 참조하여 발명 내용을 상술하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 4에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지에서 양극탭들이 밀집된 형태로 결합되어 양극리드에 연결되어 있는 전지케이스 내부 상단의 단면 확대도가 도시되어 있고, 도 5에는 전극조립체의 상단 경계면에 대응하는 셀 케이스의 부위에 미세 그루브를 형성한 이차전지를 조립한 상태의 정면 투시도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 파우치형 이차전지는 전극탭들(140)이 전극리드(120)에 용접되어 있는 전극조립체(150), 이러한 전극조립체(150)를 수용할 수 있는 셀 케이스(130), 및 전극조립체(150)의 상단부와 전극탭들(140) 간의 경계면에 대응하는 셀 케이스(130)의 부위에 형성된 미세 그루브(110)로 구성되어 있다.
미세 그루브(110)는 수납부(160)에 전극조립체(150)가 장착된 상태에서 전극조립체(150) 상단부 경계면에 대응하는 셀 케이스(130)의 부위에 전극조립체(150)의 상단면을 가압할 수 있도록, 전극조립체(150)의 상단면을 기준으로 평행하고 연속적으로 형성되어 있다.
미세 그루브(110)는 수직 단면상으로 0.5 mm 이상의 곡률 반경(R)을 가진 대략 반원의 만입형 구조로서, 0.5 내지 1.5 mm의 깊이(t)로 형성되어 있다.
이러한 미세 그루브(110)에 의해, 전극조립체(150)는 전지케이스(130)의 해당 부위에 안정적으로 정위치 상태를 유지할 수 있으므로, 전지가 전극리드(120)의 방향으로 낙하되거나, 또는 당해 방향으로 외력이 가해지는 경우에도, 전극조립체(150) 내에서 전극 탭들(140)의 상향 이동을 억제하여 전극 탭들(140)과 전극 리 드(120)와의 내부단락을 방지할 수 있다. 이와 더불어, 미세 그루브(110)에 의해 전지케이스(130)의 표면적이 확대되므로, 우수한 방열 특성을 가질 수 있다.
도 6에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩에서 미세 그루브가 형성되어 있는 전지셀과 그에 대응하는 전지팩의 밀착 부위의 단면 확대도가 도시되어 있다.
도 6을 참조하면, 전지셀(100)은 셀 케이스(130) 중의 해당 부위에 앞서 설명한 바와 같은 미세 그루브(110)가 형성되어 있고, 팩 케이스(200)에는 그에 대응하는 미세 돌출부(210)가 형성되어 있다. 전지셀(100)의 미세 그루브(110)와 팩 케이스(200)의 미세 돌출부(210)가 상호 맞물림으로써, 외력의 인가시에도 전지셀(100)은 팩 케이스(200)의 내부에 안정적인 장착 상태를 유지할 수 있다.
팩 케이스(200)에 미세 돌출부(210)가 형성되어 있지 않은 경우, 미세 그루브(110)로 인해 전지셀(100)은 팩 케이스(210)로부터 소정의 이격 공간(S)을 가지므로, 이러한 이격 공간(S)이 일종의 냉매 유로로 사용되어 전지셀(100)의 방열을 도울 수 있다.
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 전지셀은 전지의 낙하, 외부로 부터의 충격 인가시에도 전극조립체의 이동을 억제하여 내부단락을 방지함으로써, 더욱 향상된 안전성을 제공한다.

Claims (9)

  1. 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 전지케이스(셀 케이스)의 수납부에 장착되어 있는 전지셀로서, 상기 수납부에 전극조립체가 장착된 상태에서 전극조립체 상단 경계면에 대응하는 셀 케이스의 부위에는, 전극조립체의 상단면을 가압하여 상향 이동을 방지할 수 있는 미세 그루브가, 상기 전극조립체 상단면에 평행하게 연속하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 미세 그루브의 깊이는 0.5 내지 1.5 mm인 것을 특징으로 하는 전지셀
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 미세 그루브는 수직 단면상으로 반원의 만입형 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 만입형 반원 구조의 미세 그루브는 0.3 내지 3 mm의 곡률 반경(R)으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 셀 케이스는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 하나에 따른 전지셀이 팩 케이스의 내부에 장착되어 있는 구조의 전지팩.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 팩 케이스의 내면과 전지셀의 미세 그루브 사이에는 상기 미세 그루브에 의한 냉매 유로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 팩 케이스의 내면은 전지셀의 미세 그루브에 대응하는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 전지셀은 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 전지팩.
KR1020060084459A 2006-09-04 2006-09-04 외면에 미세 그루브가 형성되어 있는 전지셀 및 이를포함하고 있는 전지팩 KR100863730B1 (ko)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060084459A KR100863730B1 (ko) 2006-09-04 2006-09-04 외면에 미세 그루브가 형성되어 있는 전지셀 및 이를포함하고 있는 전지팩
US11/776,111 US8343652B2 (en) 2006-09-04 2007-07-11 Battery cell and case with corresponding small grooves
EP07014015.7A EP1901365B1 (en) 2006-09-04 2007-07-17 Battery cell with small groove at surface and battery pack including the same
JP2007186950A JP5203647B2 (ja) 2006-09-04 2007-07-18 外面に微細グルーブを備える電池セル及びこれを含む電池パック
CN2009102068879A CN101714652B (zh) 2006-09-04 2007-08-03 具有表面处小凹槽的电池单元和包括该电池单元的电池包
CN2007101399413A CN101140980B (zh) 2006-09-04 2007-08-03 具有表面处小凹槽的电池单元和包括该电池单元的电池包
US13/439,067 US8916284B2 (en) 2006-09-04 2012-04-04 Battery cell with small groove at surface and battery pack including the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060084459A KR100863730B1 (ko) 2006-09-04 2006-09-04 외면에 미세 그루브가 형성되어 있는 전지셀 및 이를포함하고 있는 전지팩

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080021271A true KR20080021271A (ko) 2008-03-07
KR100863730B1 KR100863730B1 (ko) 2008-10-16

Family

ID=38608389

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060084459A KR100863730B1 (ko) 2006-09-04 2006-09-04 외면에 미세 그루브가 형성되어 있는 전지셀 및 이를포함하고 있는 전지팩

Country Status (5)

Country Link
US (2) US8343652B2 (ko)
EP (1) EP1901365B1 (ko)
JP (1) JP5203647B2 (ko)
KR (1) KR100863730B1 (ko)
CN (2) CN101714652B (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100848788B1 (ko) * 2006-07-24 2008-07-30 주식회사 엘지화학 결합부에서 전극 탭들의 크기가 동일한 전극조립체 및 이를포함하고 있는 전기화학 셀
KR20160059777A (ko) * 2014-11-19 2016-05-27 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10629947B2 (en) 2008-08-05 2020-04-21 Sion Power Corporation Electrochemical cell
EP2095447B1 (en) * 2006-11-06 2012-03-14 LG Chem, Ltd. Secondary battery having improved safety by deformation of electrode assembly-receiving portion in case
JP2009224228A (ja) * 2008-03-17 2009-10-01 Toshiba Corp 電池モジュール及び電池パック
KR20110052594A (ko) 2008-08-05 2011-05-18 시온 파워 코퍼레이션 전기화학 셀에서 힘의 적용
WO2012020939A2 (ko) 2010-08-09 2012-02-16 주식회사 엘지화학 안전성이 향상된 이차전지
CN103718337B (zh) 2011-06-17 2017-09-26 赛昂能源有限公司 用于电极的电镀技术
KR20150037380A (ko) 2013-09-30 2015-04-08 주식회사 엘지화학 곡면 구조의 전지셀 수납용 트레이
JP6090469B2 (ja) * 2013-10-08 2017-03-08 日産自動車株式会社 組電池
KR101772800B1 (ko) 2015-03-09 2017-08-29 주식회사 엘지화학 이차전지
KR102593580B1 (ko) * 2015-10-23 2023-10-23 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
JP2019504445A (ja) * 2015-12-18 2019-02-14 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングＲｏｂｅｒｔ Ｂｏｓｃｈ Ｇｍｂｈ パウチセル用の壁貫通型集電装置
KR102087992B1 (ko) * 2017-01-11 2020-03-11 주식회사 엘지화학 파우치형 이차전지 및 파우치 필름 포밍 장치
CN110945688A (zh) 2017-05-19 2020-03-31 赛昂能源有限公司 用于电化学电池的钝化剂
US10868306B2 (en) 2017-05-19 2020-12-15 Sion Power Corporation Passivating agents for electrochemical cells
KR102075618B1 (ko) * 2017-09-14 2020-02-10 주식회사 엘지화학 파우치형 이차전지 및 파우치 필름 포밍 장치
KR20200045841A (ko) * 2018-10-23 2020-05-06 에스케이이노베이션 주식회사 배터리 셀
US11978917B2 (en) 2019-11-19 2024-05-07 Sion Power Corporation Batteries with components including carbon fiber, and associated systems and methods
US11791511B2 (en) 2019-11-19 2023-10-17 Sion Power Corporation Thermally insulating compressible components for battery packs
US11929523B2 (en) 2019-11-19 2024-03-12 Sion Power Corporation Batteries, and associated systems and methods
EP4118701A1 (en) 2020-03-13 2023-01-18 Sion Power Corporation Application of pressure to electrochemical devices including deformable solids, and related systems

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5851461A (ja) 1981-09-20 1983-03-26 Hitachi Maxell Ltd 密閉型電池の製造法
JPS6124144A (ja) 1984-07-13 1986-02-01 Toshiba Battery Co Ltd 薄型電池
US6344292B1 (en) * 1997-07-29 2002-02-05 Ngk Insulators, Ltd. Lithium secondary battery
US6875540B2 (en) * 1997-07-29 2005-04-05 Ngk Insulators, Ltd. Lithium secondary battery
JPH1167276A (ja) 1997-08-15 1999-03-09 Sony Corp 非水電解液二次電池
JP3597027B2 (ja) 1997-11-07 2004-12-02 東芝電池株式会社 薄形電池
JP3686242B2 (ja) 1997-12-04 2005-08-24 松下電器産業株式会社 電池用積層電極の接続方法と電池
JP2000200584A (ja) 1999-01-04 2000-07-18 Mitsubishi Electric Corp 角型電池
KR100319108B1 (ko) * 1999-04-16 2001-12-29 김순택 이차 전지의 케이스
JP2001057179A (ja) 1999-08-18 2001-02-27 Sony Corp 二次電池及びそのケース
KR100497147B1 (ko) 2000-02-08 2005-06-29 주식회사 엘지화학 다중 중첩 전기화학 셀 및 그의 제조방법
KR100515571B1 (ko) 2000-02-08 2005-09-20 주식회사 엘지화학 중첩 전기 화학 셀
KR100515572B1 (ko) 2000-02-08 2005-09-20 주식회사 엘지화학 중첩 전기화학 셀 및 그의 제조 방법
EP1327270B1 (en) * 2000-09-29 2017-01-25 LG Chemical Co., Ltd. Safety plate of secondary battery
WO2002033767A1 (en) * 2000-10-13 2002-04-25 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Flat square battery
JP2003059472A (ja) 2001-08-17 2003-02-28 At Battery:Kk 電池の保護カバー
JP4720065B2 (ja) * 2001-09-04 2011-07-13 日本電気株式会社 フィルム外装電池及び組電池
JP4293512B2 (ja) 2002-12-18 2009-07-08 Ｎｅｃトーキン株式会社 密閉型電池
KR100496305B1 (ko) * 2003-05-22 2005-06-17 삼성에스디아이 주식회사 파우치형 리튬 이차 전지와 이의 제조 방법
JP3730981B2 (ja) 2003-10-01 2006-01-05 Ｎｅｃラミリオンエナジー株式会社 フィルム外装電池および組電池
JP4591656B2 (ja) 2003-12-10 2010-12-01 株式会社Ｇｓユアサ 電池
KR100561284B1 (ko) 2003-12-26 2006-03-15 삼성에스디아이 주식회사 파우치형 리튬 이차 전지
JP4806892B2 (ja) 2004-01-13 2011-11-02 株式会社Ｇｓユアサ 電池
JP2005310579A (ja) 2004-04-22 2005-11-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd 角型二次電池
KR100686814B1 (ko) * 2005-04-26 2007-02-26 삼성에스디아이 주식회사 폴리머 배터리 팩 및 그 제조 방법
KR100878702B1 (ko) * 2005-11-30 2009-01-14 주식회사 엘지화학 이차전지용 안전장치 및 그것을 포함하는 전지팩

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100848788B1 (ko) * 2006-07-24 2008-07-30 주식회사 엘지화학 결합부에서 전극 탭들의 크기가 동일한 전극조립체 및 이를포함하고 있는 전기화학 셀
US8846243B2 (en) 2006-07-24 2014-09-30 Lg Chem, Ltd. Electrode assembly having electrode tabs of the same size in joint portion thereof and electrochemical cell containing the same
KR20160059777A (ko) * 2014-11-19 2016-05-27 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지

Also Published As

Publication number Publication date
US20120189883A1 (en) 2012-07-26
JP2008066289A (ja) 2008-03-21
CN101140980B (zh) 2010-06-16
CN101140980A (zh) 2008-03-12
CN101714652A (zh) 2010-05-26
EP1901365A1 (en) 2008-03-19
US20080057384A1 (en) 2008-03-06
KR100863730B1 (ko) 2008-10-16
EP1901365B1 (en) 2018-03-07
US8916284B2 (en) 2014-12-23
CN101714652B (zh) 2013-07-31
JP5203647B2 (ja) 2013-06-05
US8343652B2 (en) 2013-01-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100863730B1 (ko) 외면에 미세 그루브가 형성되어 있는 전지셀 및 이를포함하고 있는 전지팩
KR100813813B1 (ko) 안전성이 증가된 이차전지
KR100891078B1 (ko) 안전성과 용량이 증가된 리튬 이차전지
KR101269939B1 (ko) 볼록부 구조를 포함하는 이차전지
KR100866767B1 (ko) 이차전지용 안전부재
KR20080017264A (ko) 향상된 안전성과 우수한 제조 공정성의 파우치형 이차전지
EP2544265A1 (en) Rechargeable battery
KR102051109B1 (ko) 전지 모듈
EP3486967B1 (en) Battery cell comprising electrode lead facing outer surface of electrode assembly
KR100858790B1 (ko) 고용량 및 우수한 안전성의 이차전지
KR101424003B1 (ko) 스웰링 현상을 방지하는 파우치형 이차전지
WO2008010656A1 (en) Electrode assembly having stable lead-tap joint and electrochemical cell containing them
KR20100135382A (ko) 다방향성 리드-탭 구조를 가진 리튬 이차 전지
KR20180120406A (ko) 이종 금속들로 이루어진 캔을 포함하는 원통형 전지셀
KR101223522B1 (ko) 이차전지
KR100858789B1 (ko) 분리막의 열융착에 의해 형성된 댐핑부를 포함하고 있는향상된 안전성의 전기화학 셀
KR101994842B1 (ko) 내부 공간 활용을 극대화할 수 있는 구조의 전극판 및 이를 포함하는 이차전지 또는 캐패시터
CN110337741B (zh) 电池单元和制造电极引线的方法
KR101735805B1 (ko) 열융착 부위가 절곡되어 있는 전지케이스를 포함하는 전지셀

Legal Events

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

Payment date: 20120928

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130930

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140924

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150923

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160928

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170919

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181002

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191001

Year of fee payment: 12