KR20090110471A - Slim Type Battery Pack - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 슬림형의 전지팩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양극/분리막/음극의 전극조립체가 전해질과 함께 밀봉되어 있는 전지셀의 외면에, 기재로서 고분자 수지에 강화 충진제가 포함되어 있는 복합수지의 코팅층이 도포되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩에 관한 것이다.The present invention relates to a slim battery pack, and more particularly, to a composite resin including a reinforcing filler in a polymer resin as a base material on an outer surface of a battery cell in which an electrode assembly of a cathode, a separator, and a cathode is sealed together with an electrolyte. It relates to a battery pack, characterized in that the coating layer is applied.
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.As the development and demand for mobile devices increases, the demand for secondary batteries as energy sources is increasing rapidly. Among them, many researches have been conducted and commercialized and widely used for lithium secondary batteries with high energy density and discharge voltage. It is used.
이차전지는 그것의 외형에 따라 크게 원통형 전지, 각형 전지, 파우치형 전지 등으로 분류되며, 모바일 기기의 소형화에 대한 최근의 경향으로 인해, 특히 두께가 얇은 각형 전지, 파우치형 전지에 대한 수요가 증가하고 있다.Secondary batteries are classified into cylindrical batteries, square batteries, and pouch-type batteries according to their appearance. Due to the recent trend toward miniaturization of mobile devices, the demand for thinner rectangular batteries and pouch-type batteries is increasing. Doing.
더욱이, 전자산업의 급속한 발전은 작은 디멘션의 디바이스에서 다양한 기능 의 실현을 가능케 하고 있고, 더불어 종래에 유선의 동력원으로 작동하던 디바이스가 와이어리스 구조로 변환되고 있다. 그러나, 이들 모바일 또는 와이어리스 기기의 발전에도 불구하고, 정작 이들 기기들의 작동을 위한 동력원으로서 이차전지의 발전은 매우 더딘 실정이다. 예를 들어, 이들 기기의 작동을 위해서는 종래와 동일하거나 또는 그보다 작은 크기로도 더욱 향상된 출력과 용량을 가진 이차전지가 요구되고 있지만, 이차전지의 발전은 디바이스의 발전을 따라가지 못하는 형편이다.Moreover, the rapid development of the electronics industry enables the realization of various functions in small-dimension devices, and the devices that used to be wired power sources have been converted into wireless structures. However, despite the development of these mobile or wireless devices, the development of secondary batteries as a power source for the operation of these devices is very slow. For example, the operation of these devices requires a secondary battery having a further improved output and capacity even in the same or smaller size than the conventional one, but the development of secondary batteries cannot keep up with the development of devices.
현재의 전지셀 구조를 고려할 때, 전지의 고출력 대용량은 발전소자를 구성하는 양극, 음극 등의 소재에 대한 개발과 해당 기기에 장착되는 형태의 전지팩에서 발전소자의 크기를 상대적으로 크게 할 수 있는 구조에 대한 연구로 집약될 수 있다. 따라서, 소형이면서 전지의 고출력 대용량을 구현하기 위한 노력의 일환으로서 전지팩의 구조에 대한 많은 연구들이 행해지고 있다.Considering the current battery cell structure, the high output capacity of the battery is due to the development of materials such as the positive and negative electrodes constituting the power plant, and the size of the power plant relatively large in the battery pack of the type mounted on the device. Can be aggregated into research. Therefore, many studies on the structure of the battery pack have been conducted as part of an effort to realize a high output capacity of the battery while being compact.
일반적으로, 전지팩은 전지셀이 케이스에 장착된 형태에 따라 외장형 전지팩(hard pack)과 내장형 전지팩(inner pack)으로 분류된다. 외장형 전지팩은 그것이 장착되는 외부기기의 외형 일부를 형성하므로 사용시 외부기기에 장착하기 용이한 장점을 가지지만, 전지셀을 내장한 상태에서 팩 케이스를 해당 외부기기의 종류에 맞추어 설계하여야 하므로 상대적으로 고가이고 호환성이 적은 문제점을 가지고 있다. 반면에, 내장형 전지팩은 외부기기의 내부에 장착한 상태에서 외부기기의 일부를 형성하는 커버를 덮어 사용하므로, 장착이 상대적으로 번거로운 단점은 있지만, 설계가 용이하고 저렴하며 호환성의 장점을 가지고 있다.In general, battery packs are classified into external battery packs (hard packs) and internal battery packs (inner packs) according to the form in which the battery cells are mounted in the case. An external battery pack has an advantage of being easy to be mounted on an external device when it is used because it forms a part of the external device to which it is mounted. It is expensive and less compatible. On the other hand, since the built-in battery pack covers a cover that forms part of the external device in a state of being mounted inside the external device, mounting is relatively cumbersome, but it is easy to design, inexpensive, and has compatibility advantages. .
또한, 전지팩은 내장되는 전지셀의 종류에 따라 분류되기도 한다. 도 1 및 도 2에는 각형 셀을 내장한 전지팩(이하 "각형 전지팩"으로 약칭함)과 파우치형 셀을 내장한 전지팩(이하 "파우치형 전지팩"으로 약칭함)의 대표적인 형상이 도시되어 있다.In addition, battery packs may be classified according to types of battery cells therein. 1 and 2 show typical shapes of a battery pack (hereinafter, abbreviated as "square battery pack") incorporating a rectangular cell and a battery pack (hereinafter, abbreviated as "pouch type battery pack") incorporating a pouch-type cell. It is.
우선, 도 1을 참조하면, 각형 전지팩(100)은 알루미늄, 스테인리스 스틸 등의 금속으로 이루어진 캔(112) 내부에 양극/분리막/음극의 전극조립체가 전해질과 함께 밀봉되어 있는 전지셀(110), 전지셀(110)의 상부에 탑재되는 캡 어셈블리(120), 전지셀(110)의 외면을 도포하는 라벨(130), 전지셀(110)의 하단에 장착되는 하단 캡(140) 등으로 이루어져 있다.First, referring to FIG. 1, a
알루미늄 캔(112)이 사용되는 경우, 일반적으로 캔(112) 자체가 양극 단자로서 작용하고 전지셀(110) 상단의 돌출 단자(114)가 음극 단자로서 작용하도록 구성된다. When the aluminum can 112 is used, it is generally configured such that the
캡 어셈블리(120)는, 과전류 등에 의한 온도 상승시 전류를 차단하는 PTC 블록(122), 과충전, 과방전 등으로부터 전지를 보호하는 회로와 외부 입출력 단자가 형성되어 있는 보호회로기판(124), 이들의 외면을 감싸는 상단 캡(126) 등으로 구성되어 있다.The
제조과정에서는, 전지셀(110)의 상단에 캡 어셈블리(120)가 탑재되고 하단에 하단 캡(140)이 장착된 상태에서 라벨(130)로 전지셀(110)의 외면을 감싼다. 초기에는 전지셀(110)을 PCM, 보호회로기판(124) 등과 함께 별도의 팩 케이스(도시하지 않음) 내부에 장착하는 구조로 디자인되었으나, 더욱 얇은 구조를 가진 전지팩의 제조를 위해 상기와 같이 전지셀(110)의 외면을 라벨(130)로 감싸는 구조로 발전되었다.In the manufacturing process, the
그러나, 앞서 설명한 바와 같이, 더욱 얇은 구조의 전지팩과 동일 규격(예를 들어, 동일한 두께)에서 고출력 대용량의 전지팩에 대한 수요가 높으므로, 이를 만족시킬 수 있는 새로운 구조의 각형 전지팩에 대한 필요성이 대두되고 있다.However, as described above, since there is a high demand for a battery pack of a high output capacity in the same standard (for example, the same thickness) and a thinner battery pack, for a square battery pack of a new structure that can satisfy this Necessity is emerging.
도 2를 참조하면, 파우치형 전지팩(200)은, 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어진 파우치형 케이스(212)에 양극/분리막/음극의 전극조립체(도시하지 않음)가 전해질과 함께 밀봉되어 있는 전지셀(210); 과충전, 과방전 등으로부터 전지를 보호하기 위한 회로와 외부 입출력 단자(222)가 형성되어 있고, 전지셀(210)의 상단에 탑재되는 보호회로기판(PCB: 220); 전지셀(210)과 PCB(220)가 장착되는 상부 및 하부 팩 케이스(230, 240); 상하부 팩 케이스(230, 240)에 전지셀(210)을 고정하기 위한 양면 테이프(250); 등으로 이루어져 있다.Referring to FIG. 2, the pouch-
파우치형 전지팩(200)의 전지셀(210)은 액체 전해액을 사용하지 않거나 또는 적게 사용하므로, 도 1의 각형 전지팩(100)의 전지셀(110)과 비교하여, 전해액의 누수 위험성이 적고 제조비가 저렴하며 상대적으로 가볍다는 장점을 가지고 있다. 그러나, 파우치형 케이스(212)의 낮은 기계적 강도로 인해 외부 충격에 약하므로, 그것의 외면을 보호하기 위한 높은 기계적 강도를 가진 팩 케이스와 같은 외장부재(230, 240)가 요구된다. 따라서, 이러한 외장부재(230, 240)의 두께만큼 전지팩(200)의 두께 및 길이가 증가하는 문제점을 가지고 있다.Since the
파우치형 전지팩(200)에서 두께를 더욱 얇게 만들기 위한 다양한 구조들이 개발되고 있지만, 앞서 설명한 바와 같이, 전자산업의 발전에 따라 현재 시장에서 요구되는 정도의 고출력 대용량의 전지팩이 제공되고 있지는 못하다.In the pouch-
또한, 이차전지의 경우 충방전에 따라 전지셀이 팽창하여 부피가 변화하는 바, 이를 억제할 수 있는 전지팩이 필요하다. In addition, in the case of the secondary battery, the battery cell is expanded due to the charge and discharge, the volume is changed, a battery pack that can suppress this is required.
따라서, 전지팩의 두께를 얇게 함과 동시에 전지셀의 부피 증가를 억제할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a high need for a technology capable of reducing the thickness of the battery pack and at the same time suppressing an increase in the volume of the battery cell.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 일거에 해결하는 것을 목적으로 한다.The present invention aims to solve the above-mentioned problems of the prior art and technical problems that have been requested from the past.
본 발명자들은 각형 전지팩과 파우치형 전지팩에 대한 심도있는 연구를 거듭한 끝에 고분자 수지에 강화 충진제를 포함한 복합수지의 코팅층을 전지셀의 외면에 도포함으로써, 전지셀의 팽창에 따른 부피 변화를 억제하고 외력에 대해 전지셀을 보호하며 더욱 얇은 전지팩을 제조할 수 있게 되었다. The present inventors have conducted extensive research on rectangular battery packs and pouch type battery packs, and thus, by coating a coating layer of a composite resin containing a reinforcing filler on a polymer resin on the outer surface of the battery cell, the volume change caused by the expansion of the battery cell is suppressed. It is possible to manufacture a thinner battery pack and to protect the battery cell against external forces.
따라서, 본 발명에 따른 전지팩은, 양극/분리막/음극의 전극조립체가 전해질과 함께 밀봉되어 있는 전지셀의 외면에, 기재로서 고분자 수지에 강화 충진제가 포함되어 있는 복합수지의 코팅층이 도포되어 있는 것으로 구성되어 있다.Accordingly, the battery pack according to the present invention is coated with a coating layer of a composite resin containing a reinforcing filler in a polymer resin as a base material on an outer surface of a battery cell in which an electrode assembly of a cathode, a separator, and a cathode is sealed together with an electrolyte. It consists of.
즉, 본 발명에 따른 전지팩은 도 1에서와 같은 라벨, 도 2에서와 같은 팩 케이스를 사용하지 않고 코팅층 자체가 외장부재로서 사용될 수 있다. That is, in the battery pack according to the present invention, the coating layer itself may be used as the exterior member without using the label as shown in FIG. 1 and the pack case as shown in FIG.
예를 들어, 도 2에서와 같은 팩 케이스는 케이스 두께만큼 전지팩의 두께를 증가시키고, 그보다 얇은 도 1의 라벨 역시 적어도 0.4 mm 이상의 두께를 가지므로 전지셀 만을 기준으로 할 때 그만큼 전지팩의 두께를 증가시키거나 또는 동일 규격(규정된 두께)에서 전지셀의 두께를 한정시키므로 고출력 대용량의 전지팩을 구현하기 어려운 문제점이 있다.For example, the pack case as shown in FIG. 2 increases the thickness of the battery pack by the thickness of the case, and the thinner label of FIG. 1 also has a thickness of at least 0.4 mm or more, so that the thickness of the battery pack is based on the battery cell alone. Increasing or limiting the thickness of the battery cell in the same standard (prescribed thickness), there is a problem that is difficult to implement a high output large capacity battery pack.
더욱이, 도 2의 팩 케이스는 상하부 팩 케이스의 결합을 위해 접촉 부위를 초음파 용착시켜야 하므로 불량률이 높고 제조공정이 복잡하고, 도 1의 라벨은 전지셀에 맞게 필름상의 라벨을 도포한 후 절단하여(또는 절단한 후 도포하여) 상호 접착시켜야 하므로 제조공정이 복잡하다. Furthermore, the pack case of FIG. 2 has to be ultrasonically welded to the contact area for the coupling of the upper and lower pack cases, so the defect rate is high and the manufacturing process is complicated, and the label of FIG. 1 is cut after applying the label on the film to the battery cell. Or by cutting and applying), the manufacturing process is complicated.
이러한 종래기술의 외장부재와 비교할 때, 본 발명에 따른 전지팩의 외장부재는 전지셀의 외면을 간단히 코팅하는 것에 의해 소정의 목적을 달성할 수 있으므로 제조공정이 매우 단축되고 코팅층의 두께를 종래의 전지팩보다 더욱 얇게 만들거나 또는 동일 규격에서 전지셀(전극조립체를 포함한 발전소자가 내장되어 있는 전지셀)의 두께를 증가시킬 수 있으므로 고출력 대용량의 전지팩을 제공할 수 있다.Compared with the prior art exterior member, the exterior member of the battery pack according to the present invention can achieve a predetermined purpose by simply coating the outer surface of the battery cell, the manufacturing process is very shortened and the thickness of the coating layer is The battery pack may be made thinner than the battery pack or may increase the thickness of the battery cell (battery cell in which the power generator including the electrode assembly is embedded) in the same standard, thereby providing a high-capacity battery pack.
한편, 전지셀의 두께가 얇아지면, 전지셀의 기계적 강성이 취약해지는 문제점이 있는 반면에, 본 발명에 따른 전지팩은 고분자 수지에 강화 충진제가 포함되어 있는 코팅층이 전지셀의 외면에 도포되어 있는 구조이므로, 전지셀의 두께를 얇 게 함과 동시에 충방전에 의해 발생하는 전지셀의 팽창에 따른 부피 변화를 억제하고 외력에 대해 전지셀을 보호할 수 있다. On the other hand, when the thickness of the battery cell is thin, there is a problem that the mechanical rigidity of the battery cell is weak, while the battery pack according to the present invention has a structure in which a coating layer containing a reinforcing filler in the polymer resin is applied to the outer surface of the battery cell Therefore, while reducing the thickness of the battery cell at the same time it is possible to suppress the volume change caused by the expansion of the battery cell generated by charging and discharging and protect the battery cell against external force.
예를 들어, 상기 코팅층의 복합수지는 전지셀의 케이스에 도포된 상태로 고화되는 물질 자체이거나, 휘발성 용제 등에 용해된 상태로 전지셀의 케이스에 도포된 후 용제가 제거되어 고화되는 물질, 또는 단량체, 올리고머, 저분자량의 폴리머 등의 형태로 전지셀의 케이스에 도포된 후 열, 광, 촉매 등에 의해 중합 내지 가교화되어 고화되는 고분자 수지에 강화 충진제가 포함되어 있을 수 있다.For example, the composite resin of the coating layer may be a substance itself solidified in a state of being coated on a case of a battery cell, or a substance which solidifies by removing a solvent after being applied to a case of a battery cell in a state of being dissolved in a volatile solvent or the like. Reinforcing filler may be included in a polymer resin which is applied to a case of a battery cell in the form of an oligomer, a low molecular weight polymer or the like, and then polymerized or crosslinked and solidified by heat, light, or a catalyst.
상기 코팅층은 전극 단자가 형성된 부위를 제외한 전지셀의 외면 전체에 도포되어 있을 수 있으며, 예를 들어, 파우치형 전지팩의 경우 전극단자 부위를 제외한 전지 포켓 부위, 또는 각형 전지팩의 경우 전극 단자 부위를 제외한 캔 부위 전체에 도포된 구조로 이루어질 수 있다.The coating layer may be applied to the entire outer surface of the battery cell except for the electrode terminal is formed, for example, in the case of a pouch-type battery pack, the battery pocket region except the electrode terminal region, or in the case of a rectangular battery pack electrode terminal portion It can be made of a structure applied to the entire can site except.
한편, 상기 코팅층은 고화된 상태에서 기계적 강도가 높은 물질이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 앞서 언급한 바와 같이, 고분자 수지에 강화 충진제가 포함된 복합수지가 사용된다. 복합수지는 기재(base material; matrix)로서의 고분자 수지에 단섬유, 장섬유, 위스커, 무기입자, 직포, 부직포 등의 강화 충진제(reinforcing filler)가 분산되어 있는 재료로서, 고분자 수지가 코팅층을 형성하고 그러한 기재 수지와 강화 충진제에 의해 높은 기계적 강도가 구현된다.On the other hand, the coating layer is not particularly limited as long as the material is a high mechanical strength in a solidified state, as mentioned above, a composite resin containing a reinforcing filler in the polymer resin is used. Composite resin is a material in which reinforcing fillers such as short fibers, long fibers, whiskers, inorganic particles, woven fabrics, and nonwoven fabrics are dispersed in a polymer resin as a base material, and the polymer resin forms a coating layer. High mechanical strength is achieved by such base resins and reinforcing fillers.
상기 강화 충진제는 복합수지의 코팅층의 기계적 강성을 향상시킬 수 있는 소재이면 특별한 제한은 없으며, 예를 들어, 카본 블랙(carbon black) 등의 분말; 또는 유리섬유, 탄소섬유, 위스커(wisker) 등의 섬유; 또는 직포 또는 부직포일 수 있다.The reinforcing filler is not particularly limited as long as the material can improve the mechanical rigidity of the coating layer of the composite resin, for example, powders such as carbon black; Or fibers such as glass fibers, carbon fibers, or whiskers; Or woven or nonwoven.
하나의 바람직한 예에서, 강화 충진제는 유리섬유, 탄소섬유, 위스커(wisker) 등의 섬유; 또는 직포 또는 부직포일 수 있으며, 이 경우, 카본 블랙 등과 같은 분말의 형태로 이루어지는 경우보다 큰 보강 효과를 나타내므로, 외력에 대한 전지셀의 보호 및 반복적인 충방전시 전지셀의 부피 증가를 억제하는 측면에서 특히 바람직하다.In one preferred embodiment, the reinforcing fillers include fibers such as glass fibers, carbon fibers, whiskers; Or it may be a woven or non-woven fabric, in this case, because it shows a greater reinforcing effect than when made in the form of powder, such as carbon black, to protect the battery cell against external forces and to suppress the increase in volume of the battery cell during repeated charge and discharge Particularly preferred in view.
상기 코팅층을 형성하는 방법은 필요에 따라 다양할 수 있으며, 하나의 바람직한 예에서, 전지셀의 외면에 직포 또는 부직포를 부착한 후 고분자 수지를 함침시켜 코팅층을 형성할 수 있다. The method of forming the coating layer may vary according to need, and in one preferred example, after attaching a woven or nonwoven fabric to the outer surface of the battery cell may be impregnated with a polymer resin to form a coating layer.
구체적으로는, 상기 코팅층은 직포 또는 부직포를 전지셀의 외면에 감싸면서 부착한 후 고분자 수지가 용융 또는 용해되어 있는 용기에 소정시간 동안 함침시키고, 이를 꺼내 상온에서 건조하거나 열 등을 가하는 방법에 의해 경화될 수 있다.Specifically, the coating layer is attached by wrapping the woven or non-woven fabric on the outer surface of the battery cell, and impregnated in a container in which the polymer resin is melted or dissolved for a predetermined time, by taking it out and drying at room temperature or applying heat or the like. Can be cured.
또 다른 바람직한 예에서, 상기 코팅층은 섬유, 직포 및 부직포로 이루어진 군에서 선택되는 하나의 기재에 고분자 수지를 함침시켜 반경화 또는 반고화시킨 프리프레그(prepreg)를 전지셀 외면에 부착한 후 완전 경화 또는 고화시켜 형성될 수 있다.In another preferred embodiment, the coating layer is completely cured after attaching a prepreg semi-cured or semi-solidified to the battery cell by impregnating a polymer resin in one substrate selected from the group consisting of fibers, woven fabrics and non-woven fabrics Or by solidification.
상세하게는, 상기 코팅층은 섬유, 직포 및 부직포 중 하나의 기재를 고분자 수지가 용융 또는 용해된 용기에 소정시간 동안 함침시킨 후 외부로 꺼내 상온 건조 또는 열 등을 가해 반고화 또는 반경화시켜 프리프레그를 제조하고, 이러한 프리프레그를 전지셀 외면에 부착한 후 완전 고화 또는 경화시키는 방법에 의해 형성 될 수 있다.Specifically, the coating layer is impregnated with a substrate of one of the fibers, woven fabric and non-woven fabric in a container in which the polymer resin is melted or dissolved for a predetermined time, and then taken out to the outside and subjected to room temperature drying or heat to semi-solidify or semi-prepreg It may be formed by a method of preparing, and then attaching the prepreg to the battery cell outer surface and then completely solidifying or curing.
상기 프리프레그를 전지셀 외면에 부착시킨 후 가교반응에 의해 경화시키는 것은 열 또는 자외선을 인가하는 방법이 사용될 수 있으며, 예를 들어, 자외선을 인가시키는 방법이 열에 의한 전지셀의 열화를 최소화할 수 있으므로 바람직하다.After attaching the prepreg to the outer surface of the battery cell and curing it by a crosslinking reaction, a method of applying heat or ultraviolet light may be used. For example, the method of applying ultraviolet light may minimize deterioration of the battery cell due to heat. It is preferable because it is.
상기 고분자 수지는 전기절연성을 부여하는 것이라면 특별히 제한되지는 않으며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부타디엔, 스티렌 수지, 아크릴 수지, 고무 수지, ABS 등의 블랜드 수지, 에폭시 수지, 및 불포화 폴리에스테르 수지 중에서 선택되는 하나 또는 둘 이상으로 이루어질 수 있다. 참고로, ABS는 AN(Acrylonitrile), BD(Butadiene), SM(Styrene Monomer: 스티렌 모노머) 3종의 Monomer(단량체)로 구성된 3원 공중합체된 수지를 의미한다.The polymer resin is not particularly limited as long as it provides electrical insulation, and examples thereof include polyethylene, polypropylene, polybutadiene, styrene resin, acrylic resin, rubber resin, blend resin such as ABS, epoxy resin, and unsaturated polyester. It may consist of one or two or more selected from resins. For reference, ABS refers to a terpolymer copolymer resin consisting of three monomers (monomers) of AN (Acrylonitrile), BD (Butadiene), SM (Styrene Monomer: styrene monomer).
한편, 상기 전지팩의 전지셀은 필요에 따라 다양한 종류의 전지셀일 수 있으며, 예를 들어 각형 전지셀 또는 파우치형 전지셀일 수 있다.On the other hand, the battery cell of the battery pack may be a variety of battery cells, if necessary, for example, may be a rectangular battery cell or a pouch battery cell.
하나의 예로서, 상기 전지셀은 각형 전지셀이고, 코팅층은 전지셀 케이스에 전기절연성을 부여하는 기능을 수행할 수 있다. As one example, the battery cell is a rectangular battery cell, the coating layer may perform a function of providing electrical insulation to the battery cell case.
구체적으로는, 각형 전지셀은 전지셀을 구성하는 케이스(캔)가 일정한 수준의 기계적 강도를 가지므로 외장부재는 주로 극성을 띠는 케이스에 전기절연성을 부여하기 위한 목적에서 부가된다. 따라서, 본 발명에 따른 전지팩에 있어서 외장부재로서의 코팅층은 전지셀 케이스에 전기절연성 물질을 도포함으로써 얻어질 수 있으며, 코팅층의 두께는 바람직하게는 0.5 mm 이하, 더욱 바람직하게는 0.02 내지 0.3 mm로 이루어질 수 있다. Specifically, in the rectangular battery cell, since the case (can) constituting the battery cell has a certain level of mechanical strength, the exterior member is mainly added for the purpose of imparting electrical insulation to the case having a polarity. Therefore, in the battery pack according to the present invention, the coating layer as the exterior member may be obtained by applying an electrically insulating material to the battery cell case, and the thickness of the coating layer is preferably 0.5 mm or less, more preferably 0.02 to 0.3 mm. Can be done.
또 다른 예로서, 상기 전지셀은 파우치형 전지셀이고, 코팅층은 전지셀 케이스의 기계적 강도를 높여 주는 기능을 수행할 수 있다. As another example, the battery cell is a pouch-type battery cell, the coating layer may perform a function to increase the mechanical strength of the battery cell case.
파우치형 전지셀은, 앞서 설명한 바와 같이, 전지셀을 구성하는 파우치형 케이스가 알루미늄 라미네이트 시트 등으로 되어 있어서 기계적 강도가 취약하므로, 외장부재는 주로 케이스의 기계적 강도를 높이는 목적에서 부가된다. 따라서, 본 발명에 따른 전지팩에 있어서 외장부재로서의 코팅층은 고화된 상태에서 기계적 강도가 높은 물질을 도포함으로써 얻어질 수 있으며, 코팅층의 두께는 바람직하게는 0.5 mm 이하, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 0.3 mm 일 수 있다. As described above, the pouch-type battery cell is weak in mechanical strength because the pouch-type case constituting the battery cell is made of an aluminum laminate sheet or the like, so that the exterior member is mainly added for the purpose of increasing the mechanical strength of the case. Therefore, in the battery pack according to the present invention, the coating layer as an exterior member may be obtained by applying a material having high mechanical strength in a solidified state, and the thickness of the coating layer is preferably 0.5 mm or less, more preferably 0.1 to 0.3. can be mm.
한편, 상기 코팅층을 형성하는 방법은 다양할 수 있으며, 예를 들어, 코팅 물질을 전지셀의 외면에 브러싱(brushing), 분사(spraying), 침지(dipping), 또는 반경화 또는 반고화 상태로 부착하는 방식으로 인가하여 형성될 수 있다.On the other hand, the method of forming the coating layer may vary, for example, the coating material is attached to the outer surface of the battery cell (brushing, spraying, dipping, or semi-solid or semi-solidified state) It can be formed by applying in a way.
경우에 따라서는, 상기 코팅층은 하나 또는 둘 이상의 층으로 이루어질 수 있으며, 예를 들어, 상기 코팅층은, 전지셀 케이스 상에 직접 접하며 전지셀 케이스와 반응성이 없고 그에 대해 접착성이 우수한 프라이머 층으로서의 제 1 층과, 상기 제 1 층 상에 부가되고 제 1 층과 접착성이 우수하며 인체에 무해하고 전기절연성 또는 기계적 강도가 우수한 제 2 층으로 이루어질 수 있다.In some cases, the coating layer may be composed of one or two or more layers, for example, the coating layer may be formed as a primer layer which is directly in contact with the battery cell case and is not reactive with the battery cell case and has excellent adhesion thereto. A first layer and a second layer added on the first layer and excellent in adhesion with the first layer, harmless to the human body, and excellent in electrical insulation or mechanical strength.
이러한 구조에서, 제 1 층 상에 인쇄층을 부가한 후 제 2 층을 상기 인쇄층 상에 부가하거나, 상기 제 2 층 상에 인쇄층을 부가하고 그 위에 인쇄층의 보호를 위한 별도의 제 3 층을 부가할 수도 있다.In this structure, after adding a printing layer on the first layer, a second layer is added on the printing layer, or a printing layer on the second layer and a separate third for the protection of the printing layer thereon. Layers may be added.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, although described with reference to the drawings according to an embodiment of the present invention, this is for easier understanding of the present invention, the scope of the present invention is not limited thereto.
도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따라 코팅층이 2 개의 층으로 이루어진 전지팩의 단면도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 4에는 그것의 확대도가 도시되어 있다.3 is a schematic cross-sectional view of a battery pack having a coating layer composed of two layers according to one embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an enlarged view thereof.
이들 도면을 참조하면, 전지팩(300)의 셀 케이스(310) 상에 직접 접하는 제 1 층(320)은 셀 케이스(310)와 반응성이 없고 그에 대해 접착성이 우수한 프라이머 층(primer layer)이고, 제 1 층(320) 상에 부가되는 제 2 층(330)은 제 1 층(320)과 접착성이 우수하고 인체에 무해하며 전기절연성이 우수하거나 기계적 강도가 우수한 층으로 이루어져 있다. Referring to these drawings, the
경우에 따라서는, 제 1 층(320) 상에 제품을 표시하거나 주의사항 등을 표시하는 인쇄층(도시하지 않음)을 부가한 후 제 2 층(330)을 상기 인쇄층 상에 부가하는 구조나, 제 2 층(330) 상에 인쇄층을 부가하고 그 위에 인쇄층의 보호를 위한 제 3 층(도시하지 않음)을 부가하는 구조일 수 있다. 이 경우, 인쇄층 상에 부가되는 제 2 층 또는 제 3 층은 투명 또는 반투명한 것이 요구된다. 기재 상에 인쇄층의 형성 방법은 공지되어 있으므로 그에 따라 형성될 수 있다.In some cases, a structure in which a
또한, 셀 케이스(310)의 내부에 밀봉되어 있는 전극조립체(도시하지 않음)는 젤리-롤형 또는 스택형일 수 있으며, 특별히 제한되지는 않는다.In addition, the electrode assembly (not shown) sealed inside the
도 5에는 본 발명의 하나의 실시예에 따라, 장섬유를 전지셀의 외면에 권취하는 상태를 나타내는 모식도가 도시되어 있고, 도 6에는 도 5의 전지셀을 고분자 수지 용액에 함침시키는 과정을 나타내는 모식도가 도시되어 있다.5 is a schematic view showing a state in which the long fiber is wound on the outer surface of the battery cell, according to one embodiment of the present invention, Figure 6 shows a process of impregnating the battery cell of Figure 5 in the polymer resin solution A schematic is shown.
먼저, 도 5를 참조하면, 강화 충진제로서의 장섬유(430)가 파우치형 전지셀(410)의 외면을 감싸면서 전극단자(420)를 제외한 파우치형 전지셀(410)의 외면 일부에 부착되어 있다. First, referring to FIG. 5, the
다음으로 도 6을 참조하면, 장섬유(430)가 외면에 권취되어 있는 파우치형 전지셀(410)을 열경화성 수지인 에폭시 수지(620)가 용해되어 있는 용기(610)에 코팅층의 두께가 0.2 mm가 되도록 소정시간 동안 함침한 후 꺼낸다. 다음으로 코팅층에 자외선을 조사하여 가교반응에 의해 코팅층을 경화시킨다.Next, referring to FIG. 6, the pouch-
따라서, 파우치형 전지셀(410)의 외면은 강화 충진제인 장섬유(430)가 포함된 에폭시 수지(620)로 이루어진 코팅층이 형성되어 있으므로, 앞에서 언급한 바와 같이 두께가 0.2 mm로 얇으면서도 매우 우수한 기계적 강성을 가지게 된다. Therefore, since the outer surface of the pouch-
도 7에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 직포를 전지셀의 외면에 부착하는 상태를 나타내는 모식도가 도시되어 있고, 도 8에는 도 7의 전지셀을 고분자 수지 용액에 함침시키는 과정을 나타내는 모식도가 도시되어 있다.FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a state in which a woven fabric is attached to an outer surface of a battery cell according to another embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a schematic diagram showing a process of impregnating the battery cell of FIG. 7 in a polymer resin solution. Is shown.
먼저, 도 7을 참조하면, 강화 충진제로서의 직포(530)가 전극단자를 제외한 파우치형 전지셀(510)의 외면 일부에 부착되어 있다. 다음으로 도 8을 참조하면, 직포(530)가 외면에 부착되어 있는 파우치형 전지셀(510)을 열가소성 수지인 폴리에틸렌 수지(620)가 용융되어 있는 용기(610)에 코팅층의 두께가 0.3 mm가 되도록 소정시간 동안 함침시킨 후 외부로 꺼낸다. 다음으로 코팅층을 상온에서 고화시킨다.First, referring to FIG. 7, a
따라서, 파우치형 전지셀(510)의 외면은 강화 충진제인 직포(530)가 포함되어 있는 폴리에틸렌 수지(620)에 의해 코팅층이 형성되어 있으므로 두께가 0.3 mm로 얇으면서도 매우 우수한 기계적 강성을 발휘한다. Accordingly, the outer surface of the pouch-
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지팩은 고분자 수지에 강화 충진제를 포함한 복합수지의 코팅층이 전지셀의 외면에 도포되어 있으므로, 기계적 강성이 우수하여 외력에 대해 전지셀을 보호하고 반복적인 충방전시 전지셀의 팽창에 따른 부피 변화를 효과적으로 억제할 수 있다. As described above, in the battery pack according to the present invention, since the coating layer of the composite resin including the reinforcing filler in the polymer resin is applied to the outer surface of the battery cell, the battery pack is excellent in mechanical rigidity to protect the battery cell against external force and repetitive filling. It is possible to effectively suppress the volume change caused by the expansion of the battery cell during discharge.
또한, 본 발명에 따른 전지팩은 팩 케이스, 라벨 등을 사용하지 않고 전지셀의 케이스 상에 외장부재로서 코팅층만을 부가하여 팩을 구성함으로써, 종래의 전지팩과 비교하여 전지팩의 두께를 매우 얇게 제작할 수 있으므로 소형 경박형 전지팩의 제조가 가능하고, 제조공정이 간단하여 불량률 및 제조비를 크게 감소시킬 수 있다.In addition, the battery pack according to the present invention does not use a pack case, a label, etc. by adding only a coating layer as an exterior member on the case of the battery cell to configure the pack, the thickness of the battery pack very thin compared to the conventional battery pack Since it can be manufactured, it is possible to manufacture a small-sized thin and thin battery pack, and the manufacturing process is simple, so that the defect rate and manufacturing cost can be greatly reduced.
더욱이, 본 발명의 전지팩과 같은 매우 얇은 두께의 전지팩은 고기능성화 및 소형화되어 가고 있는 모바일 또는 와이어리스 기기에 적합하게 적용될 수 있으며, 동일 규격에서 전극조립체를 내장한 전지셀의 크기를 더욱 크게 함으로써 고출력 대용량 전지팩의 제조를 가능하게 한다.Furthermore, a very thin battery pack such as the battery pack of the present invention can be suitably applied to mobile or wireless devices that are becoming highly functionalized and miniaturized, and by increasing the size of a battery cell incorporating an electrode assembly in the same standard It enables the production of high output large capacity battery packs.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Those skilled in the art to which the present invention pertains will be able to perform various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above contents.
도 1은 각형 셀을 내장한 종래의 전지팩(각형 전지팩)의 분해 사시도이다;1 is an exploded perspective view of a conventional battery pack (square battery pack) incorporating a rectangular cell;
도 2는 파우치형 셀을 내장한 종래의 전지팩(파우치형 전지팩)의 분해 사시도이다;2 is an exploded perspective view of a conventional battery pack (pouch type battery pack) incorporating a pouch type cell;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따라 코팅층이 2 개의 층으로 이루어진 전지팩의 단면도이다;3 is a cross-sectional view of a battery pack having a coating layer consisting of two layers according to one embodiment of the present invention;
도 4는 도 3에서 A 부분의 확대도이다;4 is an enlarged view of a portion A in FIG. 3;
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따라 위스커 장섬유를 전지셀의 외면에 권취하는 것을 나타내는 모식도이다;Figure 5 is a schematic diagram showing the winding of the whisker filament on the outer surface of the battery cell according to one embodiment of the present invention;
도 6은 도 5의 전지셀을 고분자 수지 용액에 함침시키는 과정을 나타내는 모식도이다;6 is a schematic view showing a process of impregnating the battery cell of Figure 5 in a polymer resin solution;
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 직포를 전지셀의 외면에 부착하는 것을 나타내는 모식도이다;7 is a schematic diagram illustrating attaching a woven fabric to an outer surface of a battery cell according to another embodiment of the present invention;
도 8은 도 7의 전지셀을 고분자 수지 용액에 함침시키는 과정을 나타내는 모식도이다. FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a process of impregnating the battery cell of FIG. 7 into a polymer resin solution.
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