KR20120051424A - Lithium secondary battery and manufacturing method of the same - Google Patents

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KR20120051424A
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Abstract

PURPOSE: A lithium secondary battery is provided to improve stability of pouch exterior material at sealing the front-side part and the rear side part of the pouch exterior material, thereby improving stability and durability. CONSTITUTION: A lithium secondary battery comprises an electrode assembly consisting of a positive electrode(21), a negative electrode, and a separator, and a space for accepting the electrode assembly. A pouch exterior material consists of a front-side part and a rear-side part. In the front-side part and the rear-side part, an indented parts, which consists of a bottom part and an inclined part, is formed. The indent angle of the inclined part is 30-90 °. The indent depth of the front-side part and the rear-side part is 1-11 mm, and the indent depth difference of the front-side part and the rear-side part is 1-8 mm.

Description

리튬 이차전지 및 그 제조방법{LITHIUM SECONDARY BATTERY AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}Lithium secondary battery and its manufacturing method {LITHIUM SECONDARY BATTERY AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}

본 발명은 리튬 이차전지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 파우치 외장재 전면부 및 파우치 외장재 후면부는 인입부를 포함하며, 상기 전면부 및 후면부의 인입부의 인입 깊이가 다른 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a lithium secondary battery and a method of manufacturing the same, and in particular, the front portion of the pouch exterior material and the rear portion of the pouch exterior material include an inlet, and the inlet depth of the inlet of the front and rear parts of the lithium secondary battery, and its It relates to a manufacturing method.

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.As technology development and demand for mobile devices are increasing, the demand for batteries as energy sources is rapidly increasing, and accordingly, a lot of researches on batteries capable of meeting various demands have been conducted.

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.Typically, in terms of the shape of a battery, there is a high demand for a prismatic secondary battery and a pouch-type secondary battery which can be applied to products such as mobile phones with a small thickness, and has advantages such as high energy density, discharge voltage, There is a high demand for lithium secondary batteries such as lithium ion batteries and lithium ion polymer batteries.

또한, 이차전지는 양극/세퍼레이터/음극 구조의 전극조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 하는 바, 대표적으로는, 긴 시트형의 양극들과 음극들을 세퍼레이터가 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤(권취형) 전극조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 세퍼레이터를 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극조립체, 소정 단위의 양극과 음극들을 세퍼레이터를 개재한 상태로 적층한 바이셀(Bi-cell) 또는 풀셀(Full cell)들을 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체 등을 들 수 있다.In addition, secondary batteries are classified according to the structure of the electrode assembly having a positive electrode / separator / cathode structure. Typically, a long sheet-shaped positive electrode and negative electrode are wound with a separator interposed therein. -Roll (electrode) electrode assembly, a stack (stacked) electrode assembly in which a plurality of positive and negative electrodes cut in units of a predetermined size are sequentially stacked with a separator interposed therebetween; And a stacked / folding electrode assembly having a structure in which a bi-cell or full cells stacked in a state are wound.

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.Recently, a pouch type battery having a structure in which a stack type or a stack / fold type electrode assembly is incorporated in a pouch type battery case of an aluminum laminate sheet has been attracting much attention due to its low manufacturing cost, small weight, and easy shape deformation. Its usage is also gradually increasing.

파우치형 이차전지는, 전극조립체, 전극조립체로부터 연장되어 있는 전극탭들, 전극탭들에 용접되어 있는 전극 단자 및 전극조립체를 수용하는 파우치 외장재를 포함하는 것으로 구성되어 있다. The pouch type secondary battery is configured to include an electrode assembly, electrode tabs extending from the electrode assembly, electrode terminals welded to the electrode tabs, and a pouch packaging material containing the electrode assembly.

전극조립체는 세퍼레이터가 개재된 상태에서 양극과 음극이 순차적으로 적층되어 있는 발전소자로서, 스택형 또는 스택/폴딩형 구조로 이루어져 있다. 전극탭들은 전극조립체의 각 극판으로부터 연장되어 있고, 전극 단자는 각 극판으로부터 연장된 복수 개의 전극탭들과, 예를 들어, 용접에 의해 각각 전기적으로 연결되어 있으며, 파우치 외장재의 외부로 일부가 노출되어 있다. 또한, 전극 단자의 상하면 일부에는 파우치 외장재와의 밀봉도를 높이고 동시에 전기적 절연상태를 확보하기 위하여 절연필름이 부착될 수 있다. The electrode assembly is a power generator in which a positive electrode and a negative electrode are sequentially stacked in a state where a separator is interposed therebetween, and is composed of a stack type or a stack / fold type structure. The electrode tabs extend from each electrode plate of the electrode assembly, and the electrode terminals are electrically connected to each of the electrode tabs extending from each electrode plate, for example, by welding, and partially exposed to the outside of the pouch case. It is. In addition, an insulating film may be attached to a portion of the upper and lower surfaces of the electrode terminal in order to increase the sealing degree with the pouch sheathing material and to secure the electrical insulating state.

파우치 외장재는 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어져 있고, 전극조립체를 수용할 수 있는 공간을 제공하며, 전체적으로 파우치 형상을 가지고 있다. 적층형 전극조립체의 경우, 다수의 양극 탭들과 다수의 음극 탭들이 전극 단자에 함께 결합될 수 있도록, 파우치 외장재 내부 상단은 전극조립체로부터 소정의 길이로 이격되어 있다.The pouch sheath is made of an aluminum laminate sheet, provides a space for accommodating the electrode assembly, and has a pouch shape as a whole. In the case of the stacked electrode assembly, the upper end of the pouch case is spaced apart from the electrode assembly by a predetermined length so that the plurality of positive electrode tabs and the plurality of negative electrode tabs may be coupled together to the electrode terminal.

전지가 그것의 상단, 즉 양극 단자 쪽으로 낙하되거나 전지의 상단에 물리적인 외력이 가해지는 경우에, 전극조립체가 파우치 외장재의 내면 상단으로 이동되거나 또는 상단이 짓눌려서 전극조립체의 음극이 양극 탭 또는 양극 단자와 접촉되어 내부단락을 유발할 수 있으므로, 전지의 안전성에 문제가 있다.
When the cell falls on its top, i.e., the positive terminal, or when a physical external force is applied to the top of the cell, the electrode assembly is moved to the top of the inner surface of the pouch sheath or the top is crushed so that the cathode of the electrode assembly is the positive electrode tab or positive electrode. Since contact with the terminal may cause an internal short circuit, there is a problem in the safety of the battery.

이러한 전지의 내부단락을 방지하기 위한 기술로서, 예를 들어, 한국등록실용신안 제0207948호는 도 1에 나타낸 바와 같이 전지셀과 전극탭을 감싸서 밀봉하며 저면으로부터 상부로 올라갈수록 면적이 확장되도록 측면이 경사져 있는 케이스와, 상기 전지셀에 구비된 양극판, 음극판 및 세퍼레이터들이 상기 케이스의 경사진 측면의 내측에 근접할 수 있도록 상이한 크기로 형성되는 리튬 이온 폴리머 전지를 개시하고 있다. 그러나, 상기 기술은 양극판, 음극판 및 세퍼레이터의 크기를 상이하게 제조하여야 하는 바, 공정이 복잡해지며, 설비비용이 증가하는 등 많은 문제점을 가지고 있어서 실용화에 한계가 있다.As a technique for preventing the internal short circuit of such a battery, for example, Korea Utility Model Model No. 0207948 wraps and seals a battery cell and an electrode tab as shown in FIG. Disclosed is a lithium ion polymer battery in which the inclined case, the positive electrode plate, the negative electrode plate, and the separators provided in the battery cell are formed in different sizes so as to be close to the inside of the inclined side of the case. However, the above-described technology has to produce different sizes of the positive electrode plate, the negative electrode plate, and the separator, and thus, the process is complicated and the installation cost increases.

또한, 종래 파우치 외장재를 인입하는 기술에서는 전극조립체를 파우치 외장재 내부에 안착시키기 위하여 전면부와 후면부를 같은 깊이로 인입하여 밀봉하거나, 전면부 혹은 후면부 어느 한쪽만 인입하여 용기형 하부와 덮개형 상부로 구성하고 이를 반으로 접어서 사용하고 있었다. 그러나, 이러한 경우 전면부와 후면부의 인입 깊이를 동일하게 형성하거나, 전면부 혹은 후면부의 어느 한쪽만 인입하여 전극조립체 수용부를 만들고, 전극조립체 안착 후 전면부와 후면부를 서로 공유하는 변을 기준으로 절곡하고 전면부와 후면부의 접하는 부분을 밀봉할 때 특히 중대형 전지의 경우 전극조립체의 부피가 증가함에 따라 절곡 과정에 작업성이 떨어질 뿐만 아니라, 전면부와 후면부가 공유하는 면에 압력이 가해지게 된다. 이에 따라 외장재로 사용하는 파우치의 전극조립체 단자 반대쪽 하단부에 전극조립체가 무리하게 밀착되어 파우치 손상을 일으키는 문제가 있었다. 또한 인입 깊이를 형성하는 공정에서 전면부와 후면부를 동시에 포밍하는 경우 인입 깊이를 3mm 이하로 제한받게 된다는 문제점이 있었다.
In addition, in the art of inserting the pouch sheathing material, in order to seat the electrode assembly inside the pouch sheathing material, the front part and the back part are drawn in the same depth or sealed, or only one of the front part or the rear part is inserted into the container type lower part and the upper part of the lid type. I was using it by folding it in half. In this case, however, the front and rear portions have the same depth of introduction, or only one of the front or rear portions is introduced to form an electrode assembly accommodating portion, and the seat is bent based on the sides sharing the front and rear portions after mounting the electrode assembly. In addition, when sealing the contact portion between the front part and the rear part, in particular, in the case of medium and large batteries, as the volume of the electrode assembly increases, workability is decreased during the bending process, and pressure is applied to the surface shared by the front part and the rear part. Accordingly, there is a problem that the electrode assembly is excessively in close contact with the lower end of the electrode assembly terminal of the pouch used as the exterior material to damage the pouch. In addition, when forming the front depth and at the same time forming the front portion and the rear portion there was a problem that the depth of the input is limited to less than 3mm.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 파우치 외장재의 전면부 인입부와 파우치 외장재 후면부 인입부의 인입 깊이를 다르게 하고, 인입부를 이루는 경사부에 단차를 두어 파우치 외장재 밀봉시의 불안정성을 감소시켜 안정하고 내구성이 향상된 전지 구조로 밀봉할 수 있게 하는 리튬 이차전지 및 그 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
In order to solve the above problems, the present invention is different from the depth of inlet portion of the front portion of the pouch exterior material and the rear portion of the pouch exterior material, and by placing a step in the inclined portion forming the inlet portion to reduce the instability when sealing the pouch exterior material is stable and It is an object of the present invention to provide a lithium secondary battery and a method of manufacturing the same that enable sealing with improved battery structure.

본 발명은 상기와 같은 목적을 해결하기 위하여 The present invention to solve the above object

양극판, 음극판, 상기 양극판 및 음극판 사이에 개재된 세퍼레이터가 적층되어 이루어진 전극조립체와 상기 전극조립체를 수용하기 위한 공간을 구비하는 파우치 외장재를 포함하는 리튬 이차전지에 있어서, 상기 파우치 외장재는 한변을 공유하는 전면부 및 후면부로 구성되고, 상기 전면부 및 후면부에는 바닥부, 상기 바닥부를 둘러싸는 경사부로 구성되는 인입부가 형성되어 있으며, In the lithium secondary battery comprising a positive electrode plate, a negative electrode plate, an electrode assembly formed by stacking separators interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate and a pouch packaging material having a space for accommodating the electrode assembly, wherein the pouch packaging material shares a side. Consists of a front portion and a rear portion, the front portion and the rear portion has a bottom portion, the inlet portion consisting of a slope surrounding the bottom portion is formed,

상기 경사부의 인입 각도가 30도 내지 90도이고,The inclination angle of the inclined portion is 30 degrees to 90 degrees,

상기 파우치 외장재 전면부 인입부 및 파우치 외장재 후면부 인입부의 인입 깊이가 1 내지 11mm 이고,The inlet depth of the pouch exterior material front part and the pouch exterior material back part is 1 to 11 mm,

상기 파우치 외장재 전면부 인입부의 인입 깊이와 상기 파우치 외장재 후면부 인입부의 인입 깊이의 차이가 1 mm 내지 8 mm 인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지를 제공한다.
It provides a lithium secondary battery characterized in that the difference between the inlet depth of the front portion of the pouch exterior member and the inlet depth of the rear portion of the pouch exterior material is 1 mm to 8 mm.

본 발명에 있어서, 상기 파우치 외장재의 전면부 인입부의 경사부 또는 파우치 외장재 후면부 인입부의 경사부에는 인입 각도가 변하는 인입 단차가 있는 것을 특징으로 한다.
In the present invention, the inclined portion of the front portion of the front portion of the pouch packaging material or the inclined portion of the rear portion of the pouch packaging material is characterized in that there is an entry step of changing the pulling angle.

본 발명에 있어서, 상기 인입 단차가 1개 또는 2개인 것을 특징으로 한다.
In the present invention, the draw step is characterized in that one or two.

또한, 본 발명은 상기와 같은 목적을 해결하기 위하여 In addition, the present invention to solve the above object

(a) 파우치 외장재를 준비하는 단계; (a) preparing a pouch case;

(b) 상기 파우치 외장재의 인입부에 전극조립체를 수납하는 단계;(b) accommodating the electrode assembly in the inlet portion of the pouch case;

(c) 상기 파우치 외장재를 상기 전면부와 후면부가 공유하는 변을 기준으로 반으로 접어 서로 맞닿은 상기 전면부와 후면부를 융착하는 단계; 및 (c) fusing the pouch case in half based on sides shared by the front part and the rear part to fuse the front part and the rear part which are in contact with each other; And

(d) 상기 파우치 외장재에 전해액을 주입하여 상기 전극조립체를 함침시키는 단계를 포함하는 리튬 이차전지의 제조 방법에 있어서,(D) a method of manufacturing a lithium secondary battery comprising the step of impregnating the electrode assembly by injecting an electrolyte into the pouch packaging material,

상기 파우치 외장재는 한변을 공유하는 파우치 외장재 전면부 및 파우치 외장재 후면부로 구성되고, The pouch exterior material is composed of a pouch exterior material front portion and a pouch exterior material rear portion sharing one side,

상기 파우치 외장재 전면부 및 파우치 외장재 후면부에는 바닥부, 상기 바닥부를 둘러싸는 경사부로 구성되는 인입부가 형성되어 있으며, The pouch exterior material front part and the pouch exterior material back part are formed with a bottom part and an inlet part including an inclined part surrounding the bottom part.

상기 경사부의 인입 각도가 30도 내지 90도이고, 상기 파우치 외장재의 전면부 및 후면부의 인입 깊이가 1 내지 11mm 이고, 상기 파우치 외장재 전면부 인입부의 인입 깊이와 상기 파우치 외장재 후면부 인입부의 인입 깊이의 차이가 1 mm 내지 8 mm 인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지의 제조 방법을 제공한다.
The inlet angle of the inclined portion is 30 degrees to 90 degrees, the inlet depth of the front portion and the rear portion of the pouch case is 1 to 11mm, the difference between the inlet depth of the pouch case front portion and the inlet portion of the back portion of the pouch case It provides a method for manufacturing a lithium secondary battery, characterized in that 1 mm to 8 mm.

본 발명의 제조 방법에 있어서, 상기 파우치 외장재 전면부 인입부의 경사부 또는 파우치 외장재 후면부 인입부의 경사부에는 인입 각도가 변하는 인입 단차가 있는 것을 특징으로 한다.
In the manufacturing method of the present invention, the inclined portion of the pouch face material front portion inlet portion or the inclined portion of the pouch face material rear portion inlet portion is characterized in that there is a pull-out step of changing the inlet angle.

본 발명의 제조 방법에 있어서, 상기 인입 단차가 1개 또는 2개인 것을 특징으로 한다.
In the production method of the present invention, the pull-in step is one or two.

본 발명은 또한, 이러한 리튬 이차 전지를 포함하고 있는 고출력 대용량의 중대형 전지팩을 제공한다.
The present invention also provides a high-power large-capacity battery pack containing such a lithium secondary battery.

본 발명은 파우치 외장재의 전면부와 후면부를 인입 깊이의 차이가 있도록 동시에 인입하고, 인입시 인입 각도가 변하는 인입 단차를 형성하여, 상기 전면부와 후면부를 공유하는 변을 중심으로 절곡시 중대형 전지의 경우 전극조립체의 부피에 따른 작업성이 떨어지는 문제점을 해결할 수 있으며, 상기 전면부와 후면부를 밀봉시 파우치 외장재의 불안정성을 감소시켜 안정하고 내구성이 향상되어 전기 자동차용 전지 및 대용량 이차전지에 사용될 수 있는 리튬 이차전지 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
The present invention simultaneously inserts the front portion and the rear portion of the pouch case so as to have a difference in the depth of introduction, and forms an entry step in which the inlet angle is changed at the time of insertion, thereby bending the center of the large-sized battery when bending around the side sharing the front portion and the rear portion In this case, it is possible to solve the problem of poor workability according to the volume of the electrode assembly, and to improve the stability and durability by reducing the instability of the pouch exterior material when sealing the front part and the rear part, which can be used in electric vehicle batteries and large capacity secondary batteries. A lithium secondary battery and a method of manufacturing the same can be provided.

도 1은 종래 기술에 따른 리튬 이차전지의 측면 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지의 측면 구조를 나타내는 도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지의 평면 구조를 나타내는 도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지의 파우치 외장재를 나타내는 도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지의 파우치 외장재의 인입 형상을 나타내는 도이다.1 is a view showing a side structure of a lithium secondary battery according to the prior art.
2 illustrates a side structure of a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a planar structure of a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing a pouch packaging material of a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a view illustrating an inlet shape of a pouch case of a lithium secondary battery according to an exemplary embodiment of the present invention. FIG.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지(10)를 보인 분해사시도를 나타낸다.Figure 2 shows an exploded perspective view showing a lithium secondary battery 10 according to an embodiment of the present invention.

도 2에서 보는 바와 같이 본 발명은 양극판(12), 음극판(14), 상기 양극판 및 음극판 사이에 개재된 세퍼레이터(13)가 적층되어 이루어진 전극조립체(11)와 상기 전극조립체를 수용하기 위한 공간을 구비하는 파우치 외장재(100)를 포함하는 파우치형 리튬 이차전지에 관한 것이다.
As shown in FIG. 2, the present invention provides an electrode assembly 11 formed by stacking a positive electrode plate 12, a negative electrode plate 14, a separator 13 interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate, and a space for accommodating the electrode assembly. It relates to a pouch-type lithium secondary battery comprising a pouch packaging material 100 provided.

상기와 같은 파우치형 리튬 이차전지는 Pouch type lithium secondary battery as described above

(a) 한변을 공유하는 전면부 및 후면부로 구성되고, 상기 전면부와 후면부에는 바닥부, 상기 바닥부를 둘러싸는 경사부로 구성되는 인입부가 형성되어 있으며, 상기 경사부의 인입 각도가 30도 내지 90도이고, 상기 상기 파우치 외장재의 전면부 및 후면부의 인입 깊이가 1 내지 11mm 이고, 상기 파우치 외장재의 전면부 인입부의 인입 깊이와 상기 후면부 인입부의 인입 깊이의 차이가 1 mm 내지 8 mm 인 파우치 외장재를 준비하는 단계;(A) is composed of a front portion and a rear portion sharing one side, the front portion and the rear portion is formed with an inlet portion consisting of a bottom portion, the inclined portion surrounding the bottom portion, the inlet angle of the inclined portion is 30 degrees to 90 degrees A pouch face member having a front depth and a rear face depth of the pouch face member having a depth of 1 mm to 11 mm and a difference between a front depth face portion of the pouch face material and a rear face face portion having a depth of 1 mm to 8 mm. Making;

(b) 상기 파우치 외장재에 전극조립체를 수납하는 단계;(b) receiving an electrode assembly in the pouch case;

(c) 상기 파우치 외장재를 상기 전면부와 후면부가 공유하는 변을 기준으로 반으로 접어 서로 맞닿은 상기 전면부와 후면부를 융착하는 단계;및(c) fusing the pouch case in half based on sides shared by the front part and the rear part to fuse the front part and the rear part which are in contact with each other; and

(d) 상기 파우치 외장재에 전해액을 주입하여 상기 전극조립체를 함침시키는 단계에 따라 제조된다.
(D) is prepared by the step of impregnating the electrode assembly by injecting an electrolyte into the pouch case.

이하, 본 발명의 리튬 이차전지의 제조 방법에 대하여 구체적으로 살펴보도록 한다.
Hereinafter, the manufacturing method of the lithium secondary battery of the present invention will be described in detail.

먼저, 상기 (a) 단계에서는 전극조립체를 수용하기 위한 공간을 구비하는 파우치 외장재(1)를 준비한다. First, in the step (a) to prepare a pouch case (1) having a space for accommodating the electrode assembly.

상기 파우치 외장재(1)는, 바람직하게는, 금속층과 수지층을 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 전지케이스는 수납부 상에 전극조립체를 장착한 후, 예를 들어, 열융착에 의해 밀봉된다. 상기 파우치 외장재는 그 재질이 알루미늄(Al)과 같은 금속재로 이루어진 심부와, 상기 심부의 상부면상에 형성된 열융착층과, 상기 심부의 하부면 상에 형성된 절연막으로 이루어진다. 상기 열융착층은 폴리머 수지인 변성 폴리프로필렌, 예컨대 CPP(Casted Polypropylene)를 사용하여 접착층으로 작용하며, 상기 절연막은 나일론이나 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와 같은 수지재가 형성되어 있을 수 있으나, 여기서 상기 파우치 외장재의 구조 및 재질을 한정하는 것은 아니다.Preferably, the pouch case 1 may be made of a laminate sheet including a metal layer and a resin layer. Specifically, the pouch case 1 may include a pouch type in which an electrode assembly may be mounted in a pouch type case of an aluminum laminate sheet. It may be a case. The battery case of the laminate sheet is sealed by heat fusion, for example, after mounting the electrode assembly on the housing. The pouch packaging material includes a core part made of a metal material such as aluminum (Al), a heat seal layer formed on an upper surface of the core part, and an insulating film formed on a lower surface of the core part. The heat-sealing layer serves as an adhesive layer using a modified polypropylene, for example, a polymer resin, such as CPP (Casted Polypropylene), and the insulating film may be formed of a resin material such as nylon or polyethylene terephthalate (PET), wherein the pouch It does not limit the structure and material of an exterior material.

본 발명의 파우치 외장재(100)는 도 3에서 보는 바와 같이 접히는 기준선인 접철선(300)을 통하여 전면부(400)와 후면부(500)로 구분된다. 또한, 상기 전면부 및 후면부에는 바닥부(410, 510)와 상기 바닥부를 둘러싸는 경사부(420, 520) 및 실링부(430,530)으로 구성되는 인입부(450, 550)이 형성되어 있다. The pouch packaging material 100 of the present invention is divided into a front portion 400 and a rear portion 500 through a fold line 300 which is a folding reference line as shown in FIG. 3. In addition, the front portion and the rear portion are formed with the bottom portion 410, 510, the inlet portion 450, 550 consisting of the inclined portion 420, 520 and the sealing portion 430, 530 surrounding the bottom portion.

상기 파우치 외장재의 전면부와 후면부는 공유하는 한변인 접철선을 기준으로 절곡되게 되며, 상기 전면부 인입부 및 후면부 인입부에 의하여 상기 전극조립체를 수용하는 공간이 형성되게 된다.
The front part and the rear part of the pouch sheathing material are bent based on a fold line which is shared on one side, and a space for accommodating the electrode assembly is formed by the front part inlet part and the rear part inlet part.

도 4는 도 3 에 나타난 파우치 외장재를 접철선인 300 을 기준으로 평면으로 펼쳤을 때의 단면도를 나타낸다. 도 4에서 보는 바와 같이 인입 각도(Θ)는 전면부,후면부의 바닥부가 상기 바닥부를 둘러싸는 경사부와 이루는 각도를 나타내며, 본 발명에 있어서 상기 인입 각도(Θ)는 30도 내지 90인 것이 바람직하다. FIG. 4 is a sectional view when the pouch packaging material shown in FIG. 3 is unfolded in a plane based on a fold line 300. As shown in FIG. 4, the inlet angle Θ represents an angle formed by the front portion and the bottom portion of the bottom portion with the inclined portion surrounding the bottom portion. In the present invention, the inlet angle Θ is preferably 30 degrees to 90 degrees. Do.

본 발명에 따른 파우치 외장재는 전면부와 후면부가 맞닿도록 반으로 접어 밀봉할 때, 일반적으로 사용되는 인입 각도가 90도인 파우치 외장재에 비하여, 전극조립체의 탭이 인출되는 부분의 반대편인 전면부와 후면부가 공유하는 한변인 접철선(300)을 포함하는 전지 하단부에 걸리는 긴장이 완화된다. 그러나, 인입 각도가 30도보다 작으면 긴장 완화 효과가 미비하게 되므로 인입 각도는 30도 내지 90도가 되도록 하는 것이 바람직하다. 이렇게 인입 각도를 90도보다 작게 함으로 인하여 상기 파우치 외장배의 전면부 및 후면부의 바닥부와 상기 바닥부를 둘러싸는 경사부가 일정 각도를 이루게 되는데 이를 테이퍼 포밍(taper formimg)이라고도 한다.
When the pouch case according to the present invention is folded and sealed in half so that the front part and the rear part are in contact with each other, the front part and the rear part which are opposite to the part where the tab of the electrode assembly is drawn out, are compared with the pouch case material having a generally 90 ° inlet angle. Tension is applied to the lower end of the battery including the fold line 300, which is one side that is shared. However, when the pulling angle is smaller than 30 degrees, the tension relaxation effect is insignificant, so the pulling angle is preferably 30 degrees to 90 degrees. By making the pulling angle smaller than 90 degrees, the bottom portion of the front portion and the rear portion of the pouch sheath and the inclined portion surrounding the bottom portion form a certain angle, which is also called a taper forming (taper formimg).

또한, 상기 도 4에서 상기 파우치 외장재의 전면부(400) 및 후면부(500)의 인입 깊이(D1, D2)는 전극조립체의 두께를 고려하여 적절히 선택할 수 있으며, 1 내지 11mm 인 것이 바람직하다. In addition, in FIG. 4, the pulling depths D1 and D2 of the front part 400 and the rear part 500 of the pouch exterior material may be appropriately selected in consideration of the thickness of the electrode assembly, and preferably 1 to 11 mm.

본 방명에 있어서, 상기 파우치 외장재의 전면부 인입부의 인입 깊이와 상기 파우치 외장재의 후면부 인입부의 인입 깊이는 1 mm 내지 8 mm 의 차이가 있는 것이 바람직하다. 전면부와 후면부 인입부의 인입 깊이가 동일한 경우, 중대형 이차전지와 같은 큰 부피의 전극조립체의 경우 파우치 외장재를 절곡하는 과정의 작업성이 떨어지거나, 전극조립체 안착 후 밀봉 시 상기 전면부와 후면부가 공유하는 전극조립체 단자 반대쪽 하단부쪽의 파우치에 무리하게 압력이 가해지게 되고, 전극조립체가 하단부에 무리하게 밀착되어 파우치 손상을 일으키는 문제가 발생할 수 있으나, 본원 발명에서와 같이 전면부와 후면부의 인입부 깊이의 차이가 있을 경우 상기 전면부와 후면부가 공유하는 접철선에 가해지는 긴장감이 완화되어 작업성이 개선되고 파우치 손상을 줄일 수 있다.
In the present invention, it is preferable that the inlet depth of the front part inlet of the pouch case is different from the inlet depth of the back part of the pouch case of 1 mm to 8 mm. If the front and rear lead depths are the same, the electrode assembly of a large volume such as a medium-large secondary battery has poor workability in the process of bending the pouch sheath, or the front and rear portions are shared when the electrode assembly is seated and sealed. Too much pressure is applied to the pouch of the lower side opposite the electrode assembly terminal, and the electrode assembly may be intimately adhered to the lower end to cause pouch damage. If there is a difference in the tension applied to the tangential line shared by the front and rear parts is alleviated to improve workability and reduce pouch damage.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에서는 도 5에서 보는 바와 같이 상기 파우치 외장재 전면부 또는 후면부 경사부에 인입 각도가 변화하는 인입 단차(600)를 형성할 수 있다. In addition, in another embodiment of the present invention, as shown in FIG. 5, an entry step 600 having an entrance angle of the pouch exterior material inclined portion may be formed.

본 발명에 있어서 상기 인입 단차(600)는 1개 또는 2개인 것이 바람직하다. 인입 단차를 두는 경우 그에 따라 생길수 있는 전지 하단부의 dead space 를 줄이기 위해 접철선으로부터의 첫번째 경사부의 인입각도(Θ2)는 두번째 경사부의 인입각도(Θ1)보다 큰 것이 바람직하다. 이러한 인입 단차는 파우치 외장재를 형성하는 과정에서 절곡부가 함께 형성하도록 파우치 외장재의 제조과정에서 형성할 수 있다 In the present invention, the pulling step 600 is preferably one or two. In order to reduce the dead space of the lower end of the battery, which is caused by the draw step, the draw angle Θ2 of the first slope from the fold line is preferably larger than the pull angle Θ1 of the second slope. Such an entry step may be formed in the manufacturing process of the pouch packaging material so that the bent portion is formed together in the process of forming the pouch packaging material.

도 6에서는 본 발명에 따라 인입 단차를 1개 포함하는 파우치 외장재로 만들어진 이차 전지의 단면도를 개략적으로 나타낸다. 도 6에서 보는 바와 같이 본원 발명에서는 상기 전면부와 후면부가 공유하는 접철선(300)으로부터 상기 경사부 방향으로 인입 경사가 변하는 인입 단차(600)를 둠으로써 전극 단자가 인출 되는 전극조립체의 상단 부분에서 단락 등의 위험을 방지할 수 있음과 동시에, 전체적으로 파우치 외장재가 전극조립체를 둘러싸는 형상으로 되면서 전지내부의 전극조립체의 하단부에서 전극조립체가 파우치에 밀착되어 파우치 외장재에 생길 수 있는 손상을 동시에 막을 수 있다.
6 schematically shows a cross-sectional view of a secondary battery made of a pouch case including one lead step according to the present invention. As shown in FIG. 6, in the present invention, an upper end portion of the electrode assembly from which the electrode terminals are drawn is provided by placing an indentation step 600 in which the inclination slope changes from the fold line 300 shared by the front part and the rear part. In addition, it is possible to prevent a short circuit and the like, and at the same time, the pouch exterior material surrounds the electrode assembly as a whole, and at the bottom of the electrode assembly inside the battery, the electrode assembly is in close contact with the pouch to simultaneously prevent damage to the pouch exterior material. Can be.

그 후, (b) 단계에서 상기와 같이 준비된 파우치 외장재에 전극조립체(3)를 수납한다. 상기 전극조립체(3)는 다수의 전극탭들을 연결하여 양극과 음극을 구성하는 구조라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 바람직하게는 스택형 구조와 스택/폴딩형 구조를 들 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 스택형 구조의 전극조립체는 복수의 양극판(12), 음극판(14) 및 양극판과 음극판 사이에 개재된 세퍼레이터(13)가 적층되고, 상기 각 양극판으로부터 각각 연장되는 복수개의 양극탭들(미도시) 및 상기 양극탭들과 대향되는 측의 상기 각 음극판으로부터 각각 연장되는 복수개의 음극탭들(미도시)이 있으며, 상기 양극탭들 및 음극탭들의 각 끝단과 전기적으로 결합된 양극 단자(20) 및 음극 단자(10)가 전지의 외부로 돌출되어 이루어진다. 상기 전극조립체를 구성하는 이차전지는 바람직하게는 리튬 이차전지일 수 있으며, 특히, 리튬 함유 전해액이 겔의 형태로 전극조립체에 함침되어 있는, 이른바, 리튬이온 폴리머 전지에 바람직하게 적용될 수 있다.
Thereafter, in step (b), the electrode assembly 3 is accommodated in the pouch packaging material prepared as described above. The electrode assembly 3 is not particularly limited as long as the electrode assembly 3 connects a plurality of electrode tabs to form a positive electrode and a negative electrode, and preferably, a stack type structure and a stack / fold type structure. As shown in FIG. 6, the electrode assembly having a stacked structure includes a plurality of positive electrode plates 12, a negative electrode plate 14, and a separator 13 interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate, and extend from each of the positive electrode plates, respectively. There are a plurality of positive electrode tabs (not shown) and a plurality of negative electrode tabs (not shown) respectively extending from the negative electrode plates on the side opposite the positive electrode tabs, and electrically connected to the respective ends of the positive electrode tabs and the negative electrode tabs. The combined positive terminal 20 and negative terminal 10 protrude out of the battery. The secondary battery constituting the electrode assembly may be preferably a lithium secondary battery, and particularly, may be preferably applied to a so-called lithium ion polymer battery in which a lithium-containing electrolyte is impregnated into the electrode assembly in the form of a gel.

이후, (c) 단계에서 상기 전면부와 후면부가 맞닿도록 반으로 접어 상기 파우치 외장재의 실링부(430,530)를 융착하여 리튬 이차전지를 완성한다. 이렇게 접힌 파우치 외장재는 열융착되며, 일반적으로 공지된 열융착 방법에 따르면 특별한 제한은 없다. 하나의 파우치 외장재로 전면부와 후면부를 인입 깊이를 다르게 하여 동시에 인입하고 접은후 융착하는 방식이기 때문에, 중대형 이차전지와 같은 큰 부피를 수용하는 경우에도 작업성이 개선되고, 융착 후에 내구성이 더 뛰어나다. 특히, 본 발명의 경우 인입 각도가 90도 이하이므로, 90도인 경우 생기는 전면부와 후면부가 접혀 겹치는 전지 하단부의 긴장이 감소하여 안정한 구조가 형성될 수 있다.
Thereafter, in step (c), the front part and the rear part are folded in half so as to fuse the sealing parts 430 and 530 of the pouch exterior material to complete the lithium secondary battery. The folded pouch sheath is heat-sealed, and there is no particular limitation according to generally known heat-sealing methods. Since the front and rear parts are pulled in at the same time with different depths of entry and folded after being fused together, the workability is improved even when accommodating a large volume such as medium and large secondary batteries, and the durability is better after fusion. . In particular, in the case of the present invention, since the pulling angle is 90 degrees or less, the front end portion and the rear portion portion generated when the angle is 90 degrees, the tension of the lower end of the overlapping battery can be reduced to form a stable structure.

마지막으로 (d) 단계에서 상기 파우치 외장재에 전해액을 주입하여 상기 전극조립체를 함침시킨다. 상기 전해액은 충ㆍ방전시 전지 내부의 양극 및 음극에서 전기 화학적 반응에 의하여 생성되는 리튬 이온(Li ion)의 이동 매체 역할을 하며, 이는 리튬염과 고순도 유기 용매류의 혼합물인 비수질계 유기 전해액일 수 있다. 더불어, 상기 전해액은 고분자 전해질을 이용한 폴리머일 수도 있으며, 여기서 상기 전해액 물질의 종류를 한정하는 것은 아니다.
Finally, in step (d), an electrolyte solution is injected into the pouch case to impregnate the electrode assembly. The electrolyte serves as a moving medium of lithium ions (Li ions) generated by an electrochemical reaction at the positive and negative electrodes inside the battery during charging and discharging, which is a non-aqueous organic electrolyte which is a mixture of lithium salts and high purity organic solvents. Can be. In addition, the electrolyte may be a polymer using a polymer electrolyte, and the type of the electrolyte material is not limited thereto.

1 파우치 외장재 2 전지 단자부
3 전극조립체 4 전지 하단부
10 음극 단자 20 양극 단자
11 음극판 21 양극판
30 세퍼레이터 100 인입 깊이
200 인입 각도 300 전지 단자부 위치
400 전면부 500 후면부
600 인입단차 1 Pouch Exterior 2 Battery Terminals
3 Electrode Assembly 4 Battery Bottom
10 negative terminal 20 positive terminal
11 Cathode Plate 21 Cathode Plate
30 Separator 100 Entry Depth
200 Entry Angle 300 Battery Terminal Position
400 Front 500 Rear
600 Pitch

Claims (7)

양극판, 음극판, 상기 양극판 및 음극판 사이에 개재된 세퍼레이터가 적층되어 이루어진 전극조립체와 상기 전극조립체를 수용하기 위한 공간을 구비하는 파우치 외장재를 포함하는 리튬 이차전지에 있어서,
상기 파우치 외장재는 한변을 공유하는 전면부 및 후면부로 구성되고, 상기 전면부 및 후면부에는 바닥부, 상기 바닥부를 둘러싸는 경사부로 구성되는 인입부가 형성되어 있으며,
상기 경사부의 인입 각도가 30도 내지 90도이고,
상기 파우치 외장재 전면부 인입부 및 파우치 외장재 후면부 인입부의 인입 깊이가 1 내지 11mm 이고,
상기 파우치 외장재 전면부 인입부의 인입 깊이와 상기 파우치 외장재 후면부 인입부의 인입 깊이의 차이가 1 mm 내지 8 mm 인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
In the lithium secondary battery comprising a positive electrode plate, a negative electrode plate, an electrode assembly formed by stacking separators interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate and a pouch case having a space for accommodating the electrode assembly.
The pouch exterior material is composed of a front portion and a rear portion sharing one side, the front portion and the rear portion has a bottom portion, the inlet portion consisting of a slope surrounding the bottom portion is formed,
The inclination angle of the inclined portion is 30 degrees to 90 degrees,
The inlet depth of the pouch exterior material front part and the pouch exterior material back part is 1 to 11 mm,
Lithium secondary battery, characterized in that the difference between the inlet depth of the front portion of the pouch exterior member and the inlet depth of the rear portion of the pouch exterior material is 1 mm to 8 mm.
제 1항에 있어서,
상기 파우치 외장재의 전면부 인입부의 경사부 또는 파우치 외장재 후면부 인입부의 경사부에는 인입 각도가 변하는 인입 단차가 있는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
The method of claim 1,
Lithium secondary battery, characterized in that the inclination of the inlet angle is changed in the inclined portion of the front portion of the front portion of the pouch packaging material or the inlet of the rear portion of the pouch packaging material.
제 2항에 있어서,
상기 인입 단차가 1개 또는 2개인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
The method of claim 2,
Lithium secondary battery characterized in that the lead step is one or two.
(a) 파우치 외장재를 준비하는 단계;
(b) 상기 파우치 외장재의 인입부에 전극조립체를 수납하는 단계;
(c) 상기 파우치 외장재를 상기 전면부와 후면부가 공유하는 변을 기준으로 반으로 접어 서로 맞닿은 상기 전면부와 후면부를 융착하는 단계; 및
(d) 상기 파우치 외장재에 전해액을 주입하여 상기 전극조립체를 함침시키는 단계를 포함하는 리튬 이차전지의 제조 방법에 있어서,
상기 파우치 외장재는 한변을 공유하는 파우치 외장재 전면부 및 파우치 외장재 후면부로 구성되고,
상기 파우치 외장재 전면부 및 파우치 외장재 후면부에는 바닥부, 상기 바닥부를 둘러싸는 경사부로 구성되는 인입부가 형성되어 있으며,
상기 경사부의 인입 각도가 30도 내지 90도이고, 상기 파우치 외장재의 전면부 및 후면부의 인입 깊이가 1 내지 11mm 이고, 상기 파우치 외장재 전면부 인입부의 인입 깊이와 상기 파우치 외장재 후면부 인입부의 인입 깊이의 차이가 1 mm 내지 8 mm 인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지의 제조 방법.
(a) preparing a pouch case;
(b) accommodating the electrode assembly in the inlet portion of the pouch case;
(c) fusing the pouch case in half based on sides shared by the front part and the rear part to fuse the front part and the rear part which are in contact with each other; And
(D) a method of manufacturing a lithium secondary battery comprising the step of impregnating the electrode assembly by injecting an electrolyte into the pouch packaging material,
The pouch exterior material is composed of a pouch exterior material front portion and a pouch exterior material rear portion sharing one side,
The pouch exterior material front part and the pouch exterior material back part are formed with a bottom part and an inlet part including an inclined part surrounding the bottom part.
The inlet angle of the inclined portion is 30 degrees to 90 degrees, the inlet depth of the front portion and the rear portion of the pouch case is 1 to 11mm, the difference between the inlet depth of the pouch case front portion and the inlet portion of the back portion of the pouch case Is 1 mm to 8 mm, the method of manufacturing a lithium secondary battery.
제 4항에 있어서,
상기 파우치 외장재 전면부 인입부 경사부 또는 후면부 인입부 경사부에는 인입 각도가 변하는 인입 단차가 있는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지의 제조 방법.
The method of claim 4, wherein
The method of manufacturing a lithium secondary battery, characterized in that the pouch exterior member inlet portion inclined portion or rear portion inlet portion inclined portion has an entry step of changing the inlet angle.
제 5항에 있어서,
상기 인입 단차가 1개 또는 2개인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지의 제조 방법.
6. The method of claim 5,
A method of manufacturing a lithium secondary battery, characterized in that the lead step is one or two.
제 1항 내지 제3항 중 어느 하나에 따른 리튬 이차전지를 포함하고 있는 고출력 대용량의 중대형 전지팩. A high-power large-capacity battery pack containing a lithium secondary battery according to any one of claims 1 to 3.
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