KR20080034369A - Pouch type lithium rechargeabel battery - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 일반적인 파우치형 리튬 이차전지의 분해사시도.1 is an exploded perspective view of a typical pouch-type lithium secondary battery.
도 2는 본 발명에 의한 파우치형 리튬 이차전지의 정면도.2 is a front view of a pouch-type lithium secondary battery according to the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
30 ; 전극 조립체 34,35 ; 제1,2 전극탭30; Electrode
40 ; 파우치 42 ; 탭 실링부40;
L1 ; 탭 실링부의 폭 L2 ; 파우치의 높이L1; Width L2 of the tab sealing portion; Height of pouch
본 발명은 파우치형 리튬 이차전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 셀의 사이즈를 축소시키면서 전지의 용량은 최대화하기에 적합하도록 파우치의 전체 높이에 대하여 탭 실링부의 폭을 일정 비율로 제한하도록 한 파우치형 리튬 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a pouch-type lithium secondary battery, and more particularly, to reduce the size of the cell while pouch type to limit the width of the tab sealing portion to a certain ratio with respect to the overall height of the pouch to maximize the capacity of the battery It relates to a lithium secondary battery.
비디오 카메라, 휴대폰, 노트북 컴퓨턱, 휴대용 개인정보단말기(PDA) 등의 휴대용 무선기기와 전동공구 등은 제품의 경량화 및 고기능화가 진행됨에 따라 이들 제품의 구동 전원으로 사용되는 전지의 중요성이 증대되고, 이에 따라 전지에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다.As portable wireless devices such as video cameras, mobile phones, notebook computers, portable personal digital assistants (PDAs), and power tools are becoming lighter and more functional, the importance of batteries used as driving power for these products increases. Accordingly, a lot of research on the battery has been made.
특히 재충전이 가능한 리튬 이차전지는 리튬 원자의 가벼운 특성으로 인하여 기존의 납축전지, 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소 전지, 니켈-아연 전지 등과 비교하여 단위 중량당 에너지 밀도가 높고, 급속충전이 가능하기 때문에 이에 대한 연구 개발이 활발하게 진행되고 있다.In particular, the rechargeable lithium secondary battery has a high energy density per unit weight and can be rapidly charged as compared to conventional lead acid batteries, nickel-cadmium batteries, nickel-hydrogen batteries, and nickel-zinc batteries due to the light characteristics of lithium atoms. Therefore, research and development on this is being actively conducted.
일반적으로 리튬 이차전지는 리튬과 수분의 반응성 때문에 비수성 전해질을 사용한다. 이러한 전해질은 리튬염을 함유하는 고체 폴리머이거나, 리튬염이 유기 용매에서 해리된 액상일 수 있다. 리튬염이 용해되는 용액은 대개 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트 또는 다른 알킬기 함유 카보네이트나 유사한 유기화합물로서, 50℃ 이상의 비등점과 실온에서 매우 낮은 증기압을 갖는다.In general, a lithium secondary battery uses a nonaqueous electrolyte due to the reactivity of lithium and moisture. Such electrolytes may be solid polymers containing lithium salts or liquid phases in which lithium salts dissociate in organic solvents. Solutions in which lithium salts dissolve are usually ethylene carbonate, propylene carbonate or other alkyl group-containing carbonates or similar organic compounds, having boiling points above 50 ° C. and very low vapor pressures at room temperature.
리튬 이차전지는 전해질의 종류에 따라서 액체 전해질을 사용하는 리튬 금속 전지와 리튬 이온 전지, 그리고 고분자 고체 전해질을 사용하는 리튬 이온 폴리머 전지로 구분할 수 있다. 리튬 이온 폴리머 전지는 고분자 고체 전해질의 종류에 따라 유기 전해액이 전혀 함유되어 있지 않은 완전 고체형 리튬 이온 폴리머 전지와, 유기 전해액을 함유한 겔(gel)형 고분자 전해질을 사용하는 리튬 이온 폴리머 전지로 나눌 수 있다. Lithium secondary batteries can be classified into lithium metal batteries using a liquid electrolyte, lithium ion batteries, and lithium ion polymer batteries using a polymer solid electrolyte according to the type of electrolyte. Lithium ion polymer batteries are divided into fully solid lithium ion polymer batteries containing no organic electrolyte at all according to the type of polymer solid electrolyte, and lithium ion polymer batteries using a gel polymer electrolyte containing organic electrolyte. Can be.
완전 고체형 리튬 이온 폴리머 전지의 경우에는 유기 전해액이 누출될 수 없으나, 유기 전해액을 함유하는 겔형 리튬 이온 폴리머 전지의 경우에는 유기 전해액이 누출되는 문제가 발생할 수 있다. 그러나 액체 전해질을 사용하는 리튬 이온 전지와 비교할 때 리튬 이온 폴리머 전지의 경우에는 전해액이 누출되는 문제를 간 단하게 방지할 수 있다, 가령 리튬 이온 폴리머 전지는 금속 호일과 이 호일을 덮는 하나 이상의 폴리머 막으로 구성된 다층막 파우치를 리튬 이온 전지의 금속캔 대신 사용할 수 있다. 이처럼 다층막 파우치를 사용하는 경우에는 금속캔을 사용하는 경우보다 무게를 현저하게 줄일 수 있는 장점이 있고, 다층막 파우치에서 호일을 이루는 금속은 통상 알루미늄이 사용된다. 또한, 파우치막의 내층을 이루는 폴리머 막은 전해질로부터 금속 호일을 보호함과 아울러 양극과 음극, 그리고 전극탭들 사이의 단락을 방지하게 된다.In the case of a fully solid lithium ion polymer battery, the organic electrolyte may not leak, but in the case of a gel type lithium ion polymer battery containing the organic electrolyte, a problem may occur in which the organic electrolyte leaks. However, compared to lithium ion batteries using liquid electrolytes, the problem of electrolyte leakage can be easily avoided in the case of lithium ion polymer cells, for example, lithium ion polymer cells, such as metal foil and one or more polymer membranes covering the foil. The multilayer film pouch composed of the above can be used in place of a metal can of a lithium ion battery. As such, when the multilayer film pouch is used, there is an advantage in that the weight can be significantly reduced than when using a metal can. In the multilayer film pouch, aluminum is usually used as the metal forming the foil. In addition, the polymer film forming the inner layer of the pouch film protects the metal foil from the electrolyte and prevents a short circuit between the positive electrode, the negative electrode, and the electrode tabs.
파우치형 리튬 이차 전지를 형성하기 위해서는 우선 양극, 세퍼레이터, 음극을 적층하거나, 적층 후 권취하여 이루어지는 전극조립체를 가봉지 상태의 파우치 내에 위치시킨다. 그리고 파우치의 개방된 가장자리부에서 상하 파우치막을 가열 융착시키면 밀봉된 파우치 형태의 베어셀 전지가 제조된다.In order to form a pouch-type lithium secondary battery, first, an electrode assembly formed by stacking a positive electrode, a separator, and a negative electrode or winding after lamination is placed in a pouch in a sealed state. When the upper and lower pouch layers are heat-sealed at the open edge of the pouch, a sealed pouch-type bare cell battery is manufactured.
베어셀(Bare cell) 전지에 도시되지 않은 보호회로기판(PCM:Protecting Circuit Moudule)이나, PTC(Positive Temperature Coefficient) 같은 부속품 혹은 구조체가 부착되어 코어 팩(Core Pack)전지가 형성된다.A core pack battery is formed by attaching an accessory or structure such as a protection circuit board (PCM) or a positive temperature coefficient (PTC), which is not shown in a bare cell battery.
이와 같은 코어 팩 전지를 하드 케이스 내에 결합시키면 완성된 하드 팩 전지가 된다. When such a core pack battery is combined into a hard case, it becomes a completed hard pack battery.
하드 케이스는 그 내측에 별도의 회로나 또는 도전체부 없이 폴리프로필렌 수지 등을 이용하여 형성할 수 있으나, 전지가 사용되는 기기의 특성에 따라 하드 케이스 내부에 별도의 부속회로나 기타 도전체부를 가지는 경우가 있다. 경우에 따라서는 별도의 하드 케이스 없이 코어 팩 전지가 직접 제품에 부착되어 사용될 수 도 있다.The hard case may be formed using a polypropylene resin or the like without a separate circuit or a conductor part inside the case, but has a separate accessory circuit or other conductor part inside the hard case according to the characteristics of the device in which the battery is used. There is. In some cases, the core pack battery may be directly attached to the product without using a hard case.
일반적인 파우치형 리튬 이차전지를 도 1을 참조하여 설명하면, 직사각형 파우치(20)의 일측에 일정 깊이의 드로잉부(21)를 형성하고, 드로잉부(21)에는 제1,2 전극판(11,12) 및 세퍼레이터(13)가 권취되며, 제1,2 전극탭(14,15)이 인출된 전극 조립체(10)를 수납시킨다. 다음으로 제1,2 전극탭(14,15)이 인출된 주변에 전극탭(14,15)에 보호회로기판 및 기타 구조체가 접속된다. Referring to FIG. 1, a general pouch-type lithium secondary battery is formed with a
따라서 전극 조립체(10)가 수납된 파우치(20)는 제1,2 전극탭(14,15)과 연결되는 보호회로기판 및 기타 구조체를 설치하고 이들을 별도의 케이스(미도시)에 수납하면 조립이 완료된다. Therefore, the
이와 같이 구성되는 파우치형 리튬 이차전지는 파우치(20)의 형상이 대략 사각형으로 형성되고, 파우치(20)의 상단부에서 전극 조립체(10)와 접속된 제1,2 전극탭(14,15)이 인출된다. 이러한 파우치(20)의 상단부에는 탭 실링부(22)가 소정의 폭(ℓ1)을 갖고 형성되어 있다. 이러한 탭 실링부(22)는 전체 파우치(20)의 높이(ℓ2)에 대하여 일정한 비율로 형성되는데 이는 전지의 용량과 관계가 있다.In the pouch-type lithium secondary battery configured as described above, the shape of the
그런데 최근 파우치형 리튬 이차전지는 제품의 기능 및 사이즈에 맞추기 위하여 전지의 형상을 변형하거나 사이즈를 축소시켜야 된다.However, in recent years, the pouch-type lithium secondary battery has to be deformed or reduced in size to fit the function and size of the product.
특히 베어셀의 사이즈가 축소되는 경우에는 파우치의 폭방향의 길이는 동일한 길이를 유지하고 길이방향의 길이가 줄어들게 된다. 이는 파우치의 폭방향 상단부에 전극탭이 인출되기 때문에 폭방향의 사이즈를 줄이면서 디자인 또는 전지의 형태를 변형하기는 어렵기 때문이다.In particular, when the size of the bare cell is reduced, the length in the width direction of the pouch maintains the same length and the length in the longitudinal direction is reduced. This is because it is difficult to deform the design or the shape of the battery while reducing the size in the width direction because the electrode tab is drawn out at the upper end of the width direction of the pouch.
이와 같이 파우치형 리튬 이차전지에서 베어셀의 사이즈가 줄어들게 되면 전지의 용량을 충분하게 확보하기 위해서는 베어셀의 두께를 확보해야 한다.As such, when the size of the bare cell is reduced in the pouch-type lithium secondary battery, the thickness of the bare cell must be secured to sufficiently secure the capacity of the battery.
이와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 베어셀의 사이즈를 줄이면서 전지가 요구하는 용량을 최대한 확보하도록 한 파우치형 리튬 이차전지를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention devised in view of the above problems is to provide a pouch-type lithium secondary battery capable of securing the maximum capacity required by a battery while reducing the size of a bare cell.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 파우치의 형상이 대략 사각형으로 형성되고, 상기 파우치의 상단부에서 전극 조립체와 접속된 제1,2 전극탭이 인출되며, 상기 파우치의 상단부에는 탭 실링부가 소정의 폭(L1)을 갖고 형성되되, 상기 탭 실링부는 전체 파우치의 높이(L2)에 대하여 일정한 비율로 형성되는 파우치형 리튬 이차전지에 있어서, 상기 탭 실링부의 폭(L1)과 상기 파우치의 높이(L2)의 비가 다음을 만족하는 것을 특징으로 한다. According to the present invention for achieving the above object, the shape of the pouch is formed in a substantially rectangular shape, the first and second electrode tabs connected to the electrode assembly is drawn out from the upper end of the pouch, a tab sealing portion is predetermined on the upper end of the pouch In the pouch-type lithium secondary battery is formed having a width (L1) of the tab sealing portion at a constant ratio with respect to the height (L2) of the entire pouch, the width of the tab sealing portion (L1) and the height of the pouch ( The ratio of L2) is characterized by the following.
(L1 / L2) X 100％ < 13％(L1 / L2) X 100% <13%
이러한 본 발명은 보다 구체적으로는 상기 파우치의 높이(L2)가 20mm 내지 35mm의 범위에서 상기 탭 실링부의 폭(L1)은 최대 3.5mm 이하로 형성되는 것을 특징으로 한다.More specifically, the present invention is characterized in that the width L1 of the tab sealing portion is formed to a maximum of 3.5 mm or less in a range of 20 mm to 35 mm in height L2 of the pouch.
이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 보다 상세하게 설명하며, 종래 기술과 동일한 구성을 지시하는 부호는 중복 사용한 다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention as described above will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, and the same reference numerals indicative of the same construction as in the prior art are used again.
첨부도면 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 파우치형 리튬 이차전지의 정면도로서, 본 발명에 의한 파우치형 리튬 이차전지는 2 is a front view of a pouch-type lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention, the pouch-type lithium secondary battery according to the present invention
파우치(40)의 형상이 대략 사각형으로 형성되고, 파우치(40)의 상단부에서 전극 조립체(30)와 접속된 제1,2 전극탭(34,35)이 인출된다. 이러한 파우치(40)의 상단부에는 탭 실링부(42)가 소정의 폭(L1)을 갖고 형성되어 있다. 이러한 탭 실링부(42)는 전체 파우치(40)의 높이(L2)에 대하여 일정한 비율로 형성된다. 이때, 본 발명에서는 파우치의 높이(L2)를 축소시킨 전지를 제공하고자 하므로 제1,2 전극탭(34,35)이 인출되는 변이 파우치의 높이에 해당되는 변보다 길게 형성될 수 있다.The shape of the
본 발명에서는 사각형상을 갖는 파우치의 높이가 소정의 높이 이하로 제조되는 경우에 상단부 탭 실링부의 폭(L1)과 파우치의 높이(L2)의 비율을 규격화함으로써 전지의 용량을 최대한 확보하게 된다.In the present invention, when the height of the pouch having a rectangular shape is manufactured to a predetermined height or less, the capacity of the battery is secured to the maximum by standardizing the ratio of the width L1 of the upper end tab sealing portion to the height L2 of the pouch.
이는 상단부 탭 실링부의 폭이 지나치게 좁으면 실링 효과가 저하되고, 또한 상단부 탭 실링부의 폭이 너무 넓으면 전지에서 요구하는 용량을 확보하기 어렵다는 것을 실험적으로 알게 된 것에 따른 것이다.This is because experimentally found that when the width of the upper end tab sealing part is too narrow, the sealing effect is lowered, and when the width of the upper end tab sealing part is too wide, it is difficult to secure the capacity required by the battery.
본 발명의 실시예에서는 파우치의 총높이(L2)를 20mm 내지 35mm의 범위에서 각각 상단부 탭 실링부의 폭(L1)은 최대 3.5mm 이하로 형성하는 것이 전지의 용량을 확보하는데 적합하게 된다. In the embodiment of the present invention, the total height L2 of the pouch is in the range of 20 mm to 35 mm, so that the width L1 of the upper end tab sealing portion is 3.5 mm or less, which is suitable for securing the capacity of the battery.
즉, (L1 / L2) X 100％ < 13％ 에 있게 된다.That is, (L1 / L2) X 100% <13%.
아래 표 1은 탭 실링부의 폭길이(L1)와 파우치의 총높이(L2) 및 이들의 환산비를 도표화한 것이다.Table 1 below shows the width of the tab sealing portion (L1) and the total height (L2) of the pouch and their conversion ratio.
표 1.Table 1.
상기 표 1에서 보는 바와 같이, 본 발명에 의한 실시예에 의하면 탭 실링부의 폭(L1)과 파우치의 총높이(L2)의 비가 13% 이하로 구성된 파우치형 리튬 이차전지의 경우에 전지의 용량을 최대한 구현하게 됨을 알 수 있다.As shown in Table 1, according to the embodiment of the present invention, the capacity of the battery in the case of the pouch-type lithium secondary battery composed of a ratio of the width L1 of the tab sealing portion to the total height L2 of the pouch is 13% or less. You can see that it is implemented as much as possible.
즉, 실시예 1 내지 실시예 4에서 보는 바와 같이, 파우치의 총높이(L2)가 20mm인 경우에는 탭 실링부의 폭(L1)이 1 내지 2.5mm의 범위이고, 실시예 5 내지 실시예 9에서는 파우치의 총높이(L2)가 25mm인 경우에는 탭 실링부의 폭(L1)이 1 내지 3mm의 범위이다.That is, as shown in Examples 1 to 4, when the total height L2 of the pouch is 20 mm, the width L1 of the tab sealing portion is in the range of 1 to 2.5 mm, and in Examples 5 to 9, When the total height L2 of the pouch is 25 mm, the width L1 of the tab sealing portion is in the range of 1 to 3 mm.
또한, 실시예 10 내지 실시예 15에서는 파우치의 총높이(L2)가 30mm인 경우에는 탭 실링부의 폭(L1)이 1 내지 3.4mm의 범위이고, 실시예 16에서 실시예 22에는 파우치의 총높이(L2)가 35mm인 경우에는 탭 실링부의 폭(L1)이 1 내지 4mm의 범위인 것이 바람직하다.Further, in Examples 10 to 15, when the total height L2 of the pouch is 30 mm, the width L1 of the tab sealing portion is in the range of 1 to 3.4 mm, and in Example 16 to Example 22, the total height of the pouch is When L2 is 35 mm, it is preferable that the width L1 of a tab sealing part is 1-4 mm.
비교예 1부터 비교예 6에서는 상기의 실시예들에서 벗어나는 수치를 나타내 보여주고 있는데 통상적으로 전지에서 요구하는 용량을 확보할 수 없게 된다.Comparative Examples 1 to 6 show numerical values that deviate from the above embodiments, but it is impossible to secure a capacity required by a battery.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 파우치형 리튬 이차전지는 베어셀의 사이즈가 작아지더라도 충분한 용량을 확보할 수 있도록 셀의 두께를 증대시키기 위하여 탭 실링부의 폭을 일정하게 제한하도록 구성하여 특히 파우치의 총높이가 35mm 이하의 미니 파우치형 리튬 이차전지를 제조하는 효과가 있다.As described above, the pouch-type lithium secondary battery according to the present invention is configured so as to limit the width of the tab sealing portion in order to increase the thickness of the cell so as to ensure sufficient capacity even when the size of the bare cell is small. The total height of the pouch has an effect of manufacturing a mini pouch type lithium secondary battery of 35mm or less.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에 서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 특허청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.The present invention is not limited to the above specific preferred embodiments, and any person skilled in the art to which the present invention pertains can make various modifications without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Of course, such changes are within the scope of the claims.
Claims (2)
Priority Applications (1)
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Family Applications (1)
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2006
- 2006-10-16 KR KR1020060100517A patent/KR20080034369A/en not_active Application Discontinuation
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| KR20190029459A (en) | 2017-09-11 | 2019-03-20 | 주식회사 유뱃 | Electrochemical device and manufacturing method thereof |
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