KR20080087192A - 우수한 내구성의 이차전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체를 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 장착한 후 전지케이스의 외주면을 열융착시켜 밀봉한 구조의 이차전지로서, 전극조립체의 전극은 전지케이스의 열융착 실링부에 위치하는 전극리드에 접속되어 있고, 상기 열융착 실링부에서 전극리드의 상면과 하면에는 각각 절연성 필름이 부착되어 있으며, 상기 절연성 필름은 그것의 전단부와 후단부가 열융착 실링부보다 연장되어 있고, 전극리드에 미리 접착된 상태에서 전지케이스의 해당 부위에 위치시킨 후 전지케이스에 열융착을 행하며, 상기 절연성 필름 중 열융착 실링부보다 길게 연장된 부위는 전극리드에 접착되어 있지 않으며, 절연성 필름 전단부의 상기 미접착 부위가 열융착 과정에서 부분적으로 용융되어 전지케이스의 단부면을 감싸고 있는 구조로 이루어진 이차전지를 제공한다.

Description

우수한 내구성의 이차전지 {Secondary Battery with Excellent Durability}
도 1은 스택형 전극조립체를 포함하고 있는 파우치형 이차전지 구조의 모식도이다;
도 2는 도 1의 전지를 조립한 상태의 평면 투시도이다;
도 3은 라미네이트 시트 단부의 구조에 대한 모식도이다;
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지케이스와 절연성필름이 부착된 전극리드를 융착하여 밀봉시키는 과정에 대한 모식도이다;
도 5는 도 4에서 열융착 실링부보다 연장된 절연성 필름이 용융 및 고화되어 라미네이트 시트의 단면을 감싸는 구조에 대한 모식도이다.
본 발명은 우수한 내구성의 이차전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체를 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 장착한 후 전지케이스의 외주면을 열융착시켜 밀봉한 구조의 이차전 지로서, 전극조립체의 전극은 전지케이스의 열융착 실링부에 위치하는 전극리드에 접속되어 있고, 상기 열융착 실링부에서 전극리드의 상면과 하면에는 각각 절연성 필름이 부착되어 있으며, 상기 절연성 필름은 그것의 전단부와 후단부가 열융착 실링부 보다 연장되어 있고, 전극리드에 미리 접착된 상태에서 전지케이스의 해당 부위에 위치시킨 후 전지케이스에 열융착을 행하며, 상기 절연성 필름 중 열융착 실링부보다 길게 연장된 부위는 전극리드에 접착되어 있지 않으며, 절연성 필름 전단부의 상기 미접착 부위가 열융착 과정에서 부분적으로 용융되어 전지케이스의 단부면을 감싸고 있는 구조의 이차전지에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 방전 전압의 리튬 이차전지에 대해 많은 연구가 행해졌고 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다.
리튬 이차전지는 그것의 외형에 따라 크게 원통형 전지, 각형 전지, 파우치형 전지 등으로 분류되며, 전해액의 형태에 따라 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지, 리튬 폴리머 전지 등으로 분류되기도 한다.
모바일 기기의 소형화에 대한 최근의 경향으로 인해, 두께가 얇은 각형 전지, 파우치형 전지에 대한 수요가 증가하고 있으며, 특히, 형태의 변형이 용이하고 제조비용이 저렴하며 중량이 작은 파우치형 전지에 대한 관심이 높은 실정이다.
일반적으로, 파우치형 전지는 수지층과 금속층을 포함하는 것으로 구성된 라미네이트 시트의 파우치형 케이스 내부에 전극조립체와 전해질이 밀봉되어 있는 전 지를 지칭한다. 전지케이스에 수납되는 전극조립체는 젤리-롤형(권취형), 스택형(적층형) 또는 스택/폴딩형의 구조로 이루어져 있다.
도 1에는 스택형 전극조립체를 포함하고 있는 파우치형 이차전지의 구조가 모식적으로 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 전지를 조립한 상태의 평면 투시도가 모식적으로 도시되어 있다.
우선, 도 1을 참조하면, 파우치형 이차전지(100)는, 파우치형 전지케이스(20) 내부에, 양극, 음극 및 이들 사이에 배치되는 고체 전해질 코팅 분리막으로 이루어진 전극조립체(30)가 그것의 양극 및 음극 탭들(31, 32)과 전기적으로 연결되는 두 개의 전극리드(40, 41)가 외부로 노출되도록 밀봉되어 있는 구조로 이루어져 있다.
전지케이스(20)는 전극조립체(30)가 안착될 수 있는 오목한 형상의 수납부(23)를 포함하는 케이스 본체(21)와 그러한 본체(21)에 일체로서 연결되어 있는 덮개(22)로 이루어져 있다.
스택형 전극조립체(30)는 다수의 양극 탭들(31)과 다수의 음극 탭들(32)이 각각 융착되어 전극리드(40, 41)에 함께 결합되어 있다. 또한, 케이스 본체(21)의 상단부(24)와 커버(22)의 상단부가 열융착기에 의해 열융착될 때 그러한 열융착기와 전극리드(40, 41) 간에 쇼트가 발생하는 것을 방지하고 전극리드(40, 41)와 전지케이스(20)와의 밀봉성을 확보하기 위하여, 전극리드(40, 41)의 상하면에 절연성 필름(100)이 부착된다.
전해질이 함침된 전극조립체(30)를 수납부(23)에 안착한 상태에서 케이스 본 체(21)와 커버(22)의 접촉부위를 열융착시키면, 도 2에서와 같이 상단 실링부(24)와 측면 실링부(25)가 형성된다. 측면 실링부(25)는 불필요하게 양측 방향으로 연장되어 있으므로 전지팩의 제조를 위해 수직으로 절곡한다.
이러한 전극조립체를 수납한 파우치형 이차전지는, 파우치 케이스의 재단 과정에서 단부에 금속층(알루미늄층)이 노출되고, 또한 파우치 케이스의 실링을 위한 가열 가압 과정에서 파우치 케이스가 고열에 의해 손상되면서 금속층이 노출되는 문제점을 가지고 있다.
또한, 전지의 제조 과정 또는 사용 과정에서 예기치 못하게 라미네이트 시트의 노출된 금속층과 전극리드, 접속부재로서의 니켈 플레이트가 전기적 접속 상태에 놓이는 경우가 발생한다.
라미네이트 시트의 알루미늄 층은 전극리드, 접속부재로서의 니켈과 기전력 차이가 크므로, 상기와 같은 전기적 접속 상태에서 이차전지의 충방전이 행해지면, 알루미늄의 부식 현상이 진행된다. 따라서, 알루미늄층 의 손상이 유발되며, 그로 인해 전지의 수명이 급속히 짧아지고 전지의 안전성 역시 크게 위협을 받게 된다.
특히, 전기자동차, 하이브리드 자동차 등의 전원으로서 중대형 전지팩에 사용되는 이차전지는 장기간의 수명이 필요하고 다수의 전지셀들이 밀집되는 특성상 안전성 확보가 매우 중요하다. 따라서, 예기치 못한 상황 전개로 인해 전지케이스의 금속 배리어층이 접속부재 등과 전기적으로 연결되는 경우가 발생하더라도, 전지의 수명 및 안전성을 확보할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은 파우치형 이차전지에서 가열/가압에 의해 실링 부위를 형성할 때, 파우치 케이스에 대한 절연성 필름의 길이를 소정의 범위로 길게 형성하고, 선택적으로 전극리드에 접착시키며, 열융착을 특정 조건으로 수행함으로써, 실링 과정에서 파우치 케이스가 손상되거나 파우치 케이스의 재단 단부가 노출되는 것을 방지하여 전지의 내구성을 향상시키는 이차전지를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차전지는, 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체를 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 장착한 후 전지케이스의 외주면을 열융착시켜 밀봉한 구조의 이차전지로서, 전극조립체의 전극은 전지케이스의 열융착 실링부에 위치하는 전극리드에 접속되어 있고, 상기 열융착 실링부에서 전극리드의 상면과 하면에는 각각 절연성 필름이 부착되어 있으며,
(a) 상기 절연성 필름은 그것의 전단부와 후단부가 열융착 실링부 보다 연장되어 있고,
(b) 상기 절연성 필름은 전극리드에 미리 접착된 상태에서 전지케이스의 해 당 부위에 위치시킨 후 전지케이스에 열융착을 행하며,
(c) 상기 절연성 필름 중 열융착 실링부보다 길게 연장된 부위는 전극리드에 접착되어 있지 않으며,
(d) 절연성 필름 전단부의 상기 미접착 부위가 열융착 과정에서 부분적으로 용융되어 전지케이스의 단부면을 감싸는 구조로 이루어져 있다.
즉, 본 발명에 따른 이차전지는, 열융착 실링부보다 연장되어 있고 전극리드에 접착되어 있지 않는 절연성 필름의 미접착 부위가, 전지케이스의 실링부위를 열융착하는 과정에서 직접적으로 가열 및 가압이 되지는 않으나, 실링부위에 인가한 열이 부분적으로 상기 미접착 부위에 전도되어 미접착 부위를 용융시킴으로써, 이러한 절연성 필름의 용융물이 전지케이스의 단부면을 감싸면서 밀폐하여, 상기 전지케이스 단부면의 금속층과 전극리드간 접촉에 의한 단락을 방지할 수 있다.
또한, 종래 기술에 따르면, 수지층과 금속층으로 이루어진 라미네이트 시트를 파우치형 전지케이스로 재단하는 과정에서, 라미네이트 시트 단부의 금속층(알루미늄 층)이 외부로 노출되므로, 염수 등에 의해 전지케이스 단부면이 부식되는 문제점을 가지고 있었으나, 본 발명의 이차전지는 열융착 실링부보다 연장되어 있는 절연성 필름이 전지케이스의 단부면을 밀폐하고 있으므로, 전지케이스의 단부면이 부식되는 현상을 방지하여 전지의 수명을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 이차전지에 있어서, 상기 라미네이트 시트는 열융착되는 내부 수지층, 차단성 금속층, 및 우수한 내구성의 외부 수지층을 포함하는 것으로 구성될 수 있다.
상기 내부 수지층은 전극조립체를 내재한 상태에서 인가된 열과 압력에 의해 상호 열융착되어 밀봉성을 제공하므로, 열융착성(열접착성)을 가지고, 전해액의 침입을 억제하기 위해 흡습성이 낮으며, 전해액에 의해 팽창하거나 침식 되지 않는 폴리올레핀(polyolefin)계 수지가 바람직하게 사용될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 무연신 폴리프로필렌 필름(CPP)으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 차단성 금속층은 공기, 습기 등이 전지의 내부로 유입되는 것을 방지하며, 가스 등에 대한 차단 특성과 박막 형태의 가공을 가능하게 하는 연성을 가지며 가격이 저렴한 알루미늄을 주로 포함하는 재료가 사용되는 것이 바람직하다.
상기 외부 수지층은 외부 환경으로부터 우수한 내성을 가져야 하므로, 소정 이상의 인장강도와 내후성을 가지는 것이 필요하다. 그러한 측면에서 외부 피복층의 고분자 수지로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 연신 나일론 필름이 바람직하게 사용될 수 있다.
따라서, 하나의 바람직한 예에서, 상기 라미네이트 시트는, 내부 수지층이 cPP를 주로 포함하고 있고, 차단성 금속층이 알루미늄을 주로 포함하고 있으며, 외부 수지층이 연신 나일론 또는 PET를 주로 포함하고 있는 것으로 구성되어 있다. 여기서, 특정 성분을 주로 포함하고 있다는 것은 당해 층의 구성 성분 중 상기 성분이 50% 이상으로 포함되어 있음을 의미한다.
본 발명의 이차전지에 있어서, 전지케이스의 밀봉성을 확보하기 위하여 전극리드의 상부면과 하부면에 부착되는 상기 절연성 필름의 전단부와 후단부는 열융착 실링부로부터 소정의 길이로 연장되어 있으며, 연장된 절연성 필름이 용융되면서 라미네이트 시트의 단부면을 감쌀 수 있는 적당한 길이이면 특별히 제한되지는 않으나, 일 예로, 대략 0.5 내지 5 mm의 길이로 연장되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 절연성 필름은 바람직하게는 5 ~ 200 ㎛의 두께를 가지며, 두께가 너무 얇은 경우에는 절연성 필름의 부착에 의한 라미네이트 시트와 전극리드의 절연성을 기대하기 어렵고, 반대로 두께가 너무 두꺼우면 케이스의 밀봉을 저해할 수 있으므로 바람직하지 않다.
상기 절연성 필름의 소재는 전기절연성을 포함하고 전해액에 대해 내성을 가지면서 소성 변형이 유발되는 고분지 수지이면 특별히 한정되지는 않으며, 일 예로, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리아미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌, 폴리이소프렌 등을 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 절연성 필름이 전극리드에 미리 접착되어 있으므로, 전지의 조립 과정이 매우 간소화할 수 있다. 이러한 절연성 필름이 양극 리드와 음극 리드에 각각 접착되어 있는 형태와, 하나의 절연성 필름이 양극 리드와 음극 리드에 함께 접착되는 있는 형태도 가능하다. 특히, 후자의 형태는 전극리드의 취급이 용이하고, 실링부위에서 양극 리드와 음극 리드 사이의 밀봉성이 우수하므로 바람직하다.
앞서 설명한 바와 같이, 절연성 필름은 열융착 실링부보다 길게 연장된 부위가 전극리드에 접착되어 있지 않고, 이러한 미접착 부위가 열융착 과정에서 부분적 으로 용융되어 전지케이스의 단부면을 감싼다. 따라서, 절연성 필름의 상기 미접착 부위는 열융착 실링부로부터 소정의 길이로 연장되어 있는 전단부와 후단부의 길이와 대략 동일하지만, 그 보다 약간 작거나 클 수도 있다.
본 발명자들이 실험적으로 확인한 결과, 절연성 필름의 전단부가 열융착 실링부보다 길게 연장되어 있어도, 그것이 전극리드에 접착되어 있으면, 열융착 과정에서 부분적으로 용융되더라도 전지케이스의 단부면을 감싸기 어려운 것으로 확인되었다. 따라서, 전지케이스의 단부면을 효율적으로 감싸기 위해서는, 열융착 실링부보다 길게 연장된 단부가 전극리드에 접착되어 있지 않는 것이 필수적으로 요구된다.
본 명세서에서 상기 '열융착 실링부'는 열융착기에 의해 실제 열융착이 행해지는 부위로서, 전지케이스 중 열융착기에 실질적으로 접하는 크기에 의해 결정된다.
본 발명에 따른 리튬 이차전지는 전지케이스의 우수한 수명과 안전성으로 인해 특히 고출력 대용량의 중대형 전지모듈 또는 전지팩의 제조에 바람직하게 사용될 수 있으며, 상기 대용량의 범위는 특별히 한정되지 않는다.
따라서, 본 발명은 단위전지로서 상기 이차전지를 다수 개 포함하고 있는 중대형 전지모듈, 및 그러한 중대형 전지모듈을 하나 이상 포함하고 있는 고출력 대용량의 중대형 전지팩을 제공한다.
이러한 상기 전지모듈은, 전기자전거(E-bike), 전기오토바이, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등과 같은 차량의 동력원, 무정전 전원장치(UPS), 아이들 리덕션(Idle Reduction), 에너지 저장장치 등과 같은 산업용 기기 또는 가정용 기기 등 다양한 분야와 제품들의 전원으로 사용될 수 있으며, 특히, 많은 이차전지들로 구성되는 전기자동차 또는 하이브리드 전기자동차의 충방전 전원에 바람직하게 사용될 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 3에는 라미네이트 시트 단부의 구조가 모식적으로 도시되어 있다.
도 3을 참조하면 라미네이트 시트(20)는 내부 수지층(20c), 차단성 금속층(20b) 및 우수한 내구성을 가지는 외부 수지층(20a)을 포함하는 것으로 구성된다.
외부 수지층(20a)은 외부 환경으로부터 우수한 내성을 가져야 하므로, 소정 이상의 인장강도와 내후성을 가지는 고분자 수지로서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 연신 나일론 필름 등으로 이루어져 있고, 차단성 금속층(20b)은 가스 등에 대한 차단 특성과 박막 형태의 가공을 가능하게 하는 연성을 가지는 알루미늄이 포함되는 재료가 사용된다. 내부 수지층(20c)은 열융착성(열접착성)을 가지고 있고, 전해액의 침입을 억제하기 위해 흡습성이 낮으며, 전해액에 의해 팽창되거나 침식되지 않는 무연신 폴리프로필렌 필름(CPP)계 수지 등이 사용된다. 실링부를 열융착시에는, 케이스 본체와 커버의 내부 수지층(20c)들이 상호간에 용융 및 결합 되어 파우치형 이차전지를 밀봉하게 된다.
도 4에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지케이스와 절연성필름이 부착된 전극리드를 열융착하여 밀봉시키는 과정에 대한 모식도가 도시되어 있고, 도 5에는 도 4에서 열융착 실링부보다 연장된 절연성 필름이 용융 및 고화되어 라미네이트 시트의 단면을 감싸는 구조에 대한 모식도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 열융착 실링부(A)에서 전극리드(200)의 상부면과 하부면에는 각각 절연성 필름(100)이 부착되어 있으며, 절연성 필름(100)이 부착된 전극리드(200)에 화살표 방향으로 라미네이트 시트(20)의 실링부(A)만을 가열 및 가압하면, 도 5와 같이 라미네이트 시트(20)의 내측면에 있는 내부 수지층(20c), 절연필름이 전극리드(200)에 융착되면서 밀봉을 이룬다.
절연성 필름(100)의 상단부에서 열융착 실링부(A)보다 길게 연장된 부위(120)는 전극리드(200)에 접착되어 있지 않으며, 가열 가압에 의한 열융착 과정에서 직접적으로 가열이 되지는 않으나 부분적으로 열전도가 일어나면서 용융되고, 이러한 용융물이 라미네이트 시트(20)의 단부를 감싸면서 수축되어, 라미네이트 시트(20)의 차단성 금속층(20b)을 덮는 밀폐부(122)를 형성하게 된다.
이러한 연장 부위(120)는 절연성 필름(100)의 후단부(도시하지 않음)에도 형성되어 있으며, 가열 가압에 의한 열융착 과정에서 잉여부로 작용하여 전지케이스의 손상을 방지한다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에 서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
이상의 설명과 같이. 본 발명에 따른 이차전지는, 전극리드에 접착되어 있지 않고, 열융착 실링부보다 연장된 절연성 필름이 열융착 과정에서 부분적으로 용융 및 고화되어 전지케이스의 단부면을 감싸도록 형성되어 있어서, 상기 전지케이스 단부면의 금속층과 전극리드의 접촉에 의한 단락을 예방하고, 염수 등에 의해 단부면이 부식되는 것을 방지하며, 열융착 과정에서 전지케이스가 손상되는 것을 방지함으로써, 전지의 내구성 및 안전성을 크게 향상시키는 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체를 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 장착한 후 전지케이스의 외주면을 열융착시켜 밀봉한 구조의 이차전지로서, 전극조립체의 전극은 전지케이스의 열융착 실링부에 위치하는 전극리드에 접속되어 있고, 상기 열융착 실링부에서 전극리드의 상면과 하면에는 각각 절연성 필름이 부착되어 있으며,
    (a) 상기 절연성 필름은 그것의 전단부와 후단부가 열융착 실링부 보다 연장되어 있고,
    (b) 상기 절연성 필름은 전극리드에 미리 접착된 상태에서 전지케이스의 해당 부위에 위치시킨 후 전지케이스에 열융착을 행하며,
    (c) 상기 절연성 필름 중 열융착 실링부보다 길게 연장된 부위는 전극리드에 접착되어 있지 않으며,
    (d) 절연성 필름 전단부의 상기 미접착 부위가 열융착 과정에서 부분적으로 용융되어 전지케이스의 단부면을 감싸고 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 라미네이트 시트는 열융착되는 내부 수지층, 차단성 금속층, 및 우수한 내구성의 외부 수지층을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 내부 수지층은 cPP를 주로 포함하고 있으며, 차단성 금속층은 알루미늄을 주로 포함하고 있으며, 상기 외부 수지층은 연신 나일론 또는 PET를 주로 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 절연성 필름의 전단부와 후단부는 열융착 실링부로부터 0.5 내지 5 mm의 길이로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 절연성 필름은 5 내지 200 ㎛의 두께를 가진 것을 특징으로 하는 이차전지.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 절연성 필름은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리아미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌 및 폴리이소프렌으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 조합으로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 전지는 파우치형 전지케이스의 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 하나에 따른 이차전지를 단위전지로서 포함하는 고출력 대용량의 중대형 전지모듈.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 전지모듈은 전기자동차 또는 하이브리드 전기자동차의 전원으로 사용되는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101011807B1 (ko) * 2007-04-06 2011-02-07 주식회사 엘지화학 개선된 구조의 상단 실링부를 포함하고 있는 이차전지
KR101306190B1 (ko) * 2010-12-02 2013-09-09 주식회사 엘지화학 절연성이 향상된 이차전지
WO2013180449A1 (ko) * 2012-05-29 2013-12-05 주식회사 엘지화학 전극 조립체, 전지셀, 전극 조립체의 제조방법 및 전지셀의 제조 방법
CN103779515A (zh) * 2014-01-13 2014-05-07 江苏绿遥燃料电池系统制造有限公司 一种燃料电池密封材料及其制备方法
WO2014152171A1 (en) * 2013-03-14 2014-09-25 Solicore, Inc. Batteries comprising a multilayer dielectric and sealing film and method of making the batteries
KR101467630B1 (ko) * 2012-05-22 2014-12-01 주식회사 엘지화학 캔-파우치 혼합형 이차전지
CN112366393A (zh) * 2019-07-23 2021-02-12 宁德时代新能源科技股份有限公司 二次电池

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6564188B2 (ja) * 2015-01-09 2019-08-21 昭和電工パッケージング株式会社 蓄電デバイス用外装体
KR20220068815A (ko) * 2020-11-19 2022-05-26 주식회사 엘지에너지솔루션 파우치형 이차전지의 제조방법 및 제조장치

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4292490B2 (ja) 1999-06-10 2009-07-08 株式会社ジーエス・ユアサコーポレーション ラミネートパック電池
JP4793529B2 (ja) 2001-06-08 2011-10-12 株式会社Ｇｓユアサ リチウムイオン電池

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101011807B1 (ko) * 2007-04-06 2011-02-07 주식회사 엘지화학 개선된 구조의 상단 실링부를 포함하고 있는 이차전지
KR101306190B1 (ko) * 2010-12-02 2013-09-09 주식회사 엘지화학 절연성이 향상된 이차전지
KR101467630B1 (ko) * 2012-05-22 2014-12-01 주식회사 엘지화학 캔-파우치 혼합형 이차전지
US9048510B2 (en) 2012-05-29 2015-06-02 Lg Chem, Ltd. Electrode assembly, battery cell, manufacturing method of electrode assembly, and manufacturing method of battery cell
WO2013180449A1 (ko) * 2012-05-29 2013-12-05 주식회사 엘지화학 전극 조립체, 전지셀, 전극 조립체의 제조방법 및 전지셀의 제조 방법
US9728758B2 (en) 2012-05-29 2017-08-08 Lg Chem, Ltd. Electrode assembly, battery cell, manufacturing method of electrode assembly, and manufacturing method of battery cell
US10439173B2 (en) 2013-03-14 2019-10-08 Brightvolt, Inc. Batteries comprising a mulitlayer dielectric and sealing film and method of making the batteries
WO2014152171A1 (en) * 2013-03-14 2014-09-25 Solicore, Inc. Batteries comprising a multilayer dielectric and sealing film and method of making the batteries
US9876199B2 (en) 2013-03-14 2018-01-23 Brightvolt, Inc. Batteries comprising a mulitlayer dielectric and sealing film and method of making the batteries
US10991921B2 (en) 2013-03-14 2021-04-27 Brightvolt, Inc. Batteries comprising a multilayer dielectric and sealing film and method of making the batteries
CN103779515A (zh) * 2014-01-13 2014-05-07 江苏绿遥燃料电池系统制造有限公司 一种燃料电池密封材料及其制备方法
CN112366393A (zh) * 2019-07-23 2021-02-12 宁德时代新能源科技股份有限公司 二次电池
CN112366393B (zh) * 2019-07-23 2023-10-20 宁德时代新能源科技股份有限公司 二次电池

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