KR20130105271A - 비대칭 구조의 전지셀 및 이를 포함하는 전지팩 - Google Patents

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KR20130105271A
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battery
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강경원
정현철
김기웅
권성진
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 발명은 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막을 포함하는 구조의 전극조립체가 전지케이스에 내장되어 있는 전지셀로서, 상기 전극조립체의 외주면 중 적어도 1변의 일측에는 전극조립체의 평면상 상하 중심축을 기준으로 비대칭 구조가 형성되어 있는 전지셀을 제공한다.

Description

비대칭 구조의 전지셀 및 이를 포함하는 전지팩 {Battery Cell of Asymmetric Structure and Battery Pack Employed with the Same}
본 발명은 비대칭 구조의 전지셀 및 이를 포함하는 전지팩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 전극조립체가 전지케이스에 내장되어 있는 전지셀로서, 상기 전극조립체의 외주면 중 적어도 1변의 일측에는 평면상으로 전극조립체를 가로지르는 중심축을 기준으로 비대칭 구조가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 및 이를 포함하는 전지팩에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요의 증가로, 이차전지의 수요 또한 급격히 증가하고 있으며, 그 중에서도 에너지 밀도와 작동전압이 높고 보존과 수명 특성이 우수한 리튬 이차전지는 각종 모바일 기기는 물론 다양한 전자제품의 에너지원으로 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 전지를 칭한다. 전지케이스에 수납되는 전극조립체는 젤리-롤형(권취형), 스택형(적층형), 또는 복합형(스택/폴딩형)의 구조로 이루어져 있다.
도 1에는 스택형 전극조립체를 포함하고 있는 파우치형 이차전지의 구조가 모식적으로 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 파우치형 이차전지(10)는, 파우치형 전지케이스(20) 내부에, 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막을 포함하는 구조의 전극조립체(30)가 수납된 채로, 그것의 양극탭(31) 및 음극탭(32)과 전기적으로 연결되는 양극리드(40) 및 음극리드(41)가 외부로 노출되도록 전지케이스(20)를 밀봉한 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 커버(22)로 이루어져 있다.
전지케이스(20)는 라미네이트 시트로 이루어져 있으며, 최외각을 이루는 외측 수지층(20A), 물질의 통과를 방지하는 차단성 금속층(20B), 및 밀봉을 위한 내측 수지층(20C)으로 구성되어 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 열융착기(도시하지 않음)에 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 절연필름(50)이 부착된다.
그러나, 최근 슬림한 타입 또는 다양한 디자인의 추세 변화(trend change)로 인하여 새로운 형태의 전지셀이 요구되고 있다.
또한, 상기와 같은 동일한 다수의 전지셀들은 동일한 크기 또는 용량을 갖는 것으로 구성되어 전지팩이 형성되므로, 전지팩이 적용되는 디바이스의 디자인을 고려하여 가볍고 얇게 만들기 위해서는, 전지팩의 용량을 줄이거나 더 큰 크기로 디바이스의 디자인을 변경해야 하는 문제점이 있다. 또한, 이러한 디자인 변경 과정에서 전기적 연결 방식이 복잡해짐으로 인해 소망하는 조건을 만족하는 전지팩의 제작이 어려워지는 문제점도 있다.
따라서, 전지팩의 용량을 유지하면서도 전지팩이 적용되는 디바이스의 모양에 따라 적용 가능한 전지셀 및 이를 포함하는 전지팩에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은 비대칭 구조의 형상을 가진 전지셀들을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 전지셀을 제조할 수 있는 전지셀 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 전지셀들을 포함한 전지팩을 구성함으로써, 전지팩의 디자인에 따라 다양하게 구성할 수 있는 전지팩을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지셀은,
양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 전극조립체가 전지케이스에 내장되어 있는 전지셀로서, 상기 전극조립체의 외주면 중 적어도 1변의 일측에는 평면상으로 전극조립체를 가로지는 중심축을 기준으로 비대칭 구조가 형성되어 있는 것으로 구성되어 있다.
따라서, 본 발명에 따른 전지셀은 비대칭 구조의 전지셀들이 적용되는 디바이스의 디자인 형상에 대응하도록 전지셀들을 형성함으로써, 고용량을 제공하면서도 디바이스의 다양한 형상에 맞도록 유연하게 적용할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전지케이스는 라미네이트 시트로 이루어져 있으며, 최외각을 이루는 외측 수지층, 물질의 관통을 방지하는 차단성 금속층, 및 밀봉을 위한 내측 수지층으로 구성되어 있을 수 있다.
본 발명의 전지셀은 전극단자들이 일측 단부에 함께 위치하거나, 양측 대향 단부들, 또는 일측 단부와 그것에 인접한 측면 단부에 각각 위치하는 판상형 전지셀 구조, 즉, 얇은 육면체 구조로 이루어져 있는 전극조립체가 그것의 외주면이 평면상으로 4변으로 이루어져 있고, 상기 비대칭 구조는 바람직하게는, 곡선부로 형성되어 있을 수 있다.
상기 곡선부는 예를 들어, 평면상의 4변 중의 1변 또는 2변 이상에 형성될 수 있다. 이 경우, 곡선부는 전극 탭이 형성되어 있는 변(상단 변)을 기준으로 그것의 양 측변에 형성될 수도 있고, 이들이 상단 변 또는 하단 변에 형성될 수도 있으며, 양 측변 중 1 측변에만 형성될 수도 있음은 물론이다.
구체적으로, 상기 곡선부는 하나 이상의 원호의 연결로 형성되어 있을 수 있으며, 하나의 구체적인 예에서, 상기 원호의 볼록 부위가 전지셀의 외면 방향을 향하도록 형성된 구조일 수 있다.
또한, 상기 곡선부는 전극조립체의 장변을 기준으로 10 내지 200%의 크기의 반경을 가진 원호 형상일 수 있다. 상기 반경이 너무 작은 경우에는 전체적으로 제작이 용이하지 않을 수 있으며, 반대로, 반경이 너무 큰 경우에는 곡선부의 형성에 따른 효과를 발휘하기 어려울 수 있으므로 바람직하지 않다.
상기 구조에서, 곡선부는 다양한 형상을 구성할 수 있는 바, 예를 들어, 하나의 반경과 하나의 원호 중심을 가진 단일 원호 형상으로 형성될 수도 있고, 또는 각각 다른 반경 및/또는 원호 중심을 가진 둘 이상의 원호들이 연속된 형상으로 이루어진 구조일 수도 있다.
구체적으로, 둘 이상의 원호의 연결로 형성된 곡선부에 있어서, 곡선부를 구성하고 있는 원호들은 일측 방향으로 반경이 연속적으로 감소하는 형상이 바람직하다.
한편, 상기 전지케이스의 내면 구조는 상기 곡선부에 대응하게 형성되어 있을 수 있다. 바람직하게는, 전지케이스 내면 구조 상의 곡선부는 전지케이스 자체를 변형하여 곡선부를 형성하는 방식으로 형성될 수 있다. 또한, 전지케이스 상의 곡선부는 전극조립체의 곡선부와 그것의 형상 및 크기가 완전히 일치해야 하는 것은 아니며, 전극조립체의 밀림 현상으로 인한 내부 단락을 방지할 수 있는 정도의 형상 및 크기이면 무방하다.
또 다른 구체적인 예에서, 상기 전지케이스의 외면 구조는 상기 곡선부에 대응하게 형성되어 있을 수 있다. 구체적으로, 상기 전지케이스는, 일측이 편향되어 있는 비대칭 구조의 상기 전극조립체의 형상과 대응하는 외면 구조로 형성되어 있을 수 있다.
따라서, 이러한 구조의 전지케이스를 포함하는 전지셀은 디바이스의 다양한 형상에 맞도록 제작할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 전지셀은, 디바이스의 다양한 형상에 대응하는 외면 구조를 포함하고 있으므로, 디바이스에 안정적으로 장착할 수 있다.
상기 전지셀은, 예를 들어, 파우치형 케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 파우치형 전지셀일 수 있지만, 그것 만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 파우치형 전지셀은, 구체적으로, 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막을 포함하는 구조의 전극조립체가 전지케이스의 외부로 돌출된 전극단자들과 연결된 상태로 내장되어 있는 구조일 수 있다.
상기 전지셀은 바람직하게는 리튬이온 전지 또는 리튬이온 폴리머 전지일 수 있지만, 이들만으로 한정되지 않음은 물론이다.
본 발명은 또한, 상기 전지셀을 제조하는 전지셀 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 전지셀 제조방법은,
금속층 및 수지층을 포함하는 라미네이트 시트 원단을 전지케이스 전개도 형상으로 절취하여 전지케이스 시트를 준비하는 과정;
상기 전지케이스 시트를 대칭축 기준으로 절곡하여 절곡부를 형성하는 과정;
상기 절곡부의 내측으로부터 외측방향으로 외력을 가하여, 하기 전극조립체의 일측 편향부에 대응하는 곡선부를 형성하는 과정;
전지케이스 시트 내부에 외력을 가하여 수납부를 형성하는 과정;
상기 수납부에 일측 편향부가 형성된 비대칭 구조의 전극조립체를 내장하는 과정; 및
상기 전지케이스 시트를 밀봉하는 과정;
을 포함할 수 있다.
상기한 방법으로 제작되는 전지셀은, 곡선부에 대응하는 전지케이스의 외면 구조의 두께가 전지케이스의 밀봉부에 비해 상대적으로 얇을 수 있고, 구체적으로, 상기 외면 구조의 두께는, 밀봉부의 두께 대비 50 내지 90%일 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전개도 형상은, 상기 제조방법에 의해 전지케이스 형상을 형성할 수 있는 형상이면 특별한 제한은 없으나, 바람직하게는, 상기 전지케이스와 대응되는 형상일 수 있다.
또한, 상기 외력은, 전지케이스로부터 상기 비대칭 구조의 일측 편향부에 대응하는 구조를 성형할 수 있는 가공방법이면 특별히 제한되는 것은 아니나, 바람직하게는 딥드로잉(deep drawing) 성형법일 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 전지셀 제조방법은, 전지케이스의 비대칭부를 외력에 의해 성형하는 방법이므로, 종래의 전지케이스에 비해, 밀봉해야 할 전지케이스의 변의 수가 적어지게 된다.
구체적으로, 상기 밀봉은 열융착 방법에 의해 달성되는 방법으로서, 전지케이스 내부에 전극조립체를 수납한 후 수행된다. 또한, 상기 열융착 방법에 의해 밀봉되는 전지케이스의 변은, 딥드로잉 성형법에 의해 형성된 전지케이스의 변에 비해 보다 더 넓은 폭을 필요하게 된다.
따라서, 본 발명에 따른 전지셀 제조방법은, 전지케이스의 밀봉부의 수를 적게 할 수 있으므로, 종래의 전지케이스에 비해 보다 더 안정적인 밀봉 효과를 달성할 수 있다.
필요에 따라, 상기 딥드로잉 성형방법에 의해 형성된 전지케이스의 변에는 열융착 방법에 의한 밀봉을 가하지 않을 수 있다. 이 경우, 딥드로잉 성형법에 의해 형성된 전지케이스의 변에 열융착을 위한 추가적인 폭이 필요하지 않게 되므로, 더욱 콤팩트한 구조의 전지셀을 제조할 수 있다.
또한, 딥드로잉 성형법에 의해 성형된 전지케이스의 변에 비대칭부를 위치시킴으로써, 비대칭 구조의 전극조립체의 구조와 대응되는 전지케이스 외면구조를 달성할 수 있다. 따라서, 디바이스의 다양한 구조에 유연하게 대응하고, 더욱 안정적으로 디바이스에 장착될 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 전지셀을 둘 이상 포함하고 있는 전지팩을 제공한다.
본 발명에 따른 전지팩은 상기 전지팩이 적용되는 디바이스의 사양에 따라 전지셀들이 다양하게 전기적으로 연결될 수 있는 바, 예를 들어, 수직 및/또는 평면 배열되어 있을 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 수직 배열(적층)되는 전지셀들은 서로 동일한 위치에 곡선부가 형성되어 있는 구조일 수 있다.
또 다른 구체적인 예에서, 상기 평면 배열되는 전지셀들은 서로 대향하는 최외곽측에 곡선부가 형성되어 있는 구조일 수 있다.
즉, 종래의 직육면체 형상을 갖는 전지팩은 다양한 디자인이 요구되는 최근의 경향을 고려할 때, 전지셀의 장착 위치, 형상 등으로 인해 전지팩이 장착될 수 있는 공간이 매우 제한적이고 규격화되기 어려운 측면이 있다. 반면에, 본 발명에 따른 전지팩은 크기 대비 용량이 크고 신규한 형상으로 전지팩의 배치에 유연성이 매우 높으므로 이러한 문제점들을 일거에 해결할 수 있다.
본 발명은 또한 상기 전지팩을 전원으로 포함하고 있는 디바이스를 제공한다.
본 발명에 따른 전지팩이 사용될 수 있는 디바이스의 구체적인 예로는, 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 스마트 패드, 넷북, LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장장치로부터 선택되는 것일 수 있다.
이들 디바이스의 구조 및 그것의 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지셀은, 전극조립체의 외주면 중 적어도 1변의 일측에 전체적으로 비대칭 구조를 제공하는 곡선부가 형성됨으로써, 전지팩의 구성시 디바이스의 디자인에 따라 유연한 형상을 구성할 수 있고, 안정적으로 디바이스에 장착될 수 있는 콤팩트한 구조의 전지셀을 제공하는 것이다.
도 1은 종래의 전지셀에 대한 사시도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 평면도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩의 평면도이다;
도 4 내지 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지셀의 평면도들이다;
도 6은 본 발명의 전지셀 제조방법에 따른 전지셀 제작공정 모식도이다.
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 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 평면도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 전지셀(100)은 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막을 포함하는 구조의 전극조립체(110)가 파우치형 전지케이스(120)에 내장되어 있는 전지셀로서, 전체적으로 평면상 사각형의 판상형 구조로 이루어져 있다. 즉, 입체적인 관점에서 얇은 직육면체 구조로 이루어져 있다. 여기서, 전극조립체(110)의 외주면 중 1변(111)의 일측에는 전체적으로 비대칭 구조를 제공하는 곡선부(130)가 형성되어 있다.
구체적으로, 곡선부(130)는 하나 이상의 원호의 연결로 형성되어 있고,원호의 볼록부(130)가 전극조립체(110)의 외면 방향을 향하도록 형성되어 있으며, 전극조립체(110)의 폭(S) 또는 길이(L)의 크기를 기준으로 소정의 반경을 가지도록 형성되어 있다. 도면 상의 곡선부(130)는 각각 다른 반경 및 원호 중심을 가진 둘 이상의 원호의 연결로 형성되어 있으며, 일측 방향으로 반경이 연속적으로 감소하는 형상이다. 또한, 이러한 곡선부는, 하나의 반경 및 원호 중심을 가진 단일 원호로 형성될 수 있다.
전지케이스(120)의 내면 구조 역시 이러한 곡선부(130)에 대응하는 형상으로 이루어져 있다.
도 1과 도 2를 함께 참조하면, 전지셀(100)은, 도 1의 종래의 제조방법에 따라, 전지 케이스(120)에 외주면 중 1변(111)의 일측에 곡선부(130)가 형성되어 있는 전극조립체(110)를 수납하고, 전해질로 전극조립체(110)을 함침시킨 후, 전지케이스(120)을 밀봉함으로써 제작할 수 있다. 이 때, 전지케이스(120)의 수납부(미도시)는 전극조립체(110)의 곡선부(130)에 대응하는 형상으로 이루어져 있다.
도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩의 평면도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 3을 도 2와 함께 참조하면, 전지팩(200)의 전지셀들(100, 100’)은 평면 배열되어 있고, 이러한 전지셀들(100, 100’)이 평면 배열에 대응하는 형상의 팩 케이스(도시하지 않음) 내에 장착되어 있는 구조로 이루어져 있다.
구체적으로, 평면 배열되는 전지셀들(100, 100’)은 서로 대향하는 최외곽측에 곡선부(130, 130’)가 형성되어 있다.
즉, 본 발명에 따른 전지팩은 다양한 형상의 디바이스에 대응하여 전지팩의 배치를 매우 유연하게 이룰 수 있다.
도 4 내지 도 6에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지셀의 평면도들이 모식적으로 도시되어 있다.
도 4를 참조하면, 전지셀(300)은 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막을 포함하는 구조의 전극조립체(310)가 파우치형 전지케이스(320)에 내장되어 있는 전지셀로서, 전체적으로 평면상 판상형 구조로 이루어져 있다.
상기 전극조립체(310)은 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막을 포함하는 구조로서, 양극판과 음극판 사이에 분리판이 개재되도록 양극판, 분리판, 음극판을 순서대로 적층하는 방식으로 제작하는 적층형(스택형) 전극조립체, 시트형의 양극과 시트형의 음극 사이에 시트형의 분리막이 개재되도록 시트형의 양극, 시트형의 분리막, 시트형의 음극을 순서대로 적층한 후 권취하는 방식으로 제작하는 권취형(와인딩형) 전극조립체, 시트형의 분리막에 양극판, 음극판 및 스택형 전극조립체로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 극성체를 배열한 후, 시트형의 분리막을 권취하거나 폴딩하는 방식으로 제작하는 복합형(스택/폴딩형) 전극조립체 등일 수 있다. 상기 스택/폴딩형 전극조립체는, 2개 또는 그 이상의 시트형의 분리막 시트를 사용하여 제작할 수도 있다.
전극조립체(310)의 외주면 중 1변(311)의 일측에는 전체적으로 비대칭 구조를 제공하는 곡선부(330)가 형성되어 있다.
전지케이스(320)의 내면 구조 역시 이러한 곡선부(330)에 대응하는 형상으로 이루어져 있으며, 전지케이스(320)의 외면 구조(321) 역시 이러한 곡선부(330)에 대응하는 형상으로 이루어져 있다. 이러한 구조의 전지셀(300)은, 도 2의 전지셀(100)과 비교하여 외면 구조(321)가 서로 다르다는 점을 제외하고는 도 2에 설명된 구조와 동일하므로 자세한 설명을 생략한다.
전지셀(300)은, 도 1의 종래의 제조방법에 따라, 전지 케이스(320)에 외주면 중 1변(311)의 일측에 곡선부(330)가 형성되어 있는 전극조립체(310)를 수납하고, 전해질로 전극조립체(310)을 함침시킨 후, 전지케이스(320)을 밀봉함으로써 제작할 수 있다. 도 2의 전지케이스(120)의 수납부(미도시)와 동일하게, 전지케이스(320)의 수납부(미도시)는 전극조립체(310)의 곡선부(330)에 대응하는 형상으로 이루어져 있다. 외면 구조(321)은 전지케이스(320)을 밀봉한 이후에, 외면을 곡선부(330)에 대응하는 형상으로 절단하는 공정을 거쳐 형성할 수 있다.
도 5를 참조하면, 전지셀(400)은 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막을 포함하는 구조의 전극조립체(410)가 파우치형 전지케이스(420)에 내장되어 있는 전지셀로서, 전체적으로 평면상 판상형 구조로 이루어져 있다. 전극조립체(410)의 외주면 중 인접해 있는 1변(411) 및 2변(412)에는 전체적으로 비대칭 구조를 제공하는 곡선부(430)가 형성되어 있다.
전지케이스(420)의 내면 구조 역시 이러한 곡선부(430)에 대응하는 형상으로 이루어져 있으며, 전지케이스(420)의 외면 구조(421) 역시 이러한 곡선부(430)에 대응하는 형상으로 이루어져 있다. 이러한 구조의 전지셀(400)은, 도 2의 전지셀(100)과 비교하여 외면 구조(421)가 서로 다르다는 점을 제외하고는 도 2에 설명된 구조와 동일하므로 자세한 설명을 생략한다.
도 6에는 본 발명의 전지셀 제조방법에 따른 전지셀 제작공정 모식도가 도시되어 있다.
도 6을 참조하면, 전지셀(500)은, 라미네이트 시트 원단(도시하지 않음)으로부터 전지케이스 전개도(520)를 절취하여 전지케이스(550)를 제조한 후 전지케이스(550)에 전극조립체(561)를 수납하고 전지케이스(550)의 외주면을 열융착 밀봉(562)함으로써 제조된다.
전지케이스 전개도(520)는 라미네이트 시트 원단(도시하지 않음)으로부터 최종 전지셀(500) 형상의 폭(W)과 길이(L)에 대응되는 크기로 절취된다. 구체적으로, 전지케이스 전개도(520)는 중심축(523)을 중심으로 서로 대칭을 이루고 있는 두 개의 형상들(521, 522)로 구성되어 있으며, 두 개의 형상들(521, 522)은 최종 전지셀(500) 형상의 폭(W)과 길이(L)에 대응되는 크기로 형성되어 있다.
라미네이트 시트 원단(도시하지 않음)으로부터 절취된 전지케이스 전개도(520)는 중심축(523)을 중심으로 서로 대칭을 이루고 있는 두 개의 형상들(521, 522)이 서로 포개어지도록 절곡(531)된다.
절곡된 전개도 형상(540)의 절곡부에는, 절곡부(541)의 내측으로부터 외측방향으로 외력(deep drawing, 542)을 가하여, 전극조립체(561)의 일측 편향부에 대응하는 곡선부(543)가 형성된다.
또한, 전지케이스(550) 내부에 외력(deep drawing, 551)을 가하여 수납부(552)를 형성하고, 이러한 수납부(552)에 전극조립체(561)를 수납한다.
마지막으로, 전지케이스(550)의 외주면을 열융착 밀봉(562)하여, 폭(W), 길이(L) 및 곡선부(543, 552)를 포함하는 전지셀(500)을 완성한다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (25)

  1. 양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 전극조립체가 전지케이스에 내장되어 있는 전지셀로서, 상기 전극조립체의 외주면 중 적어도 1변의 일측에는 평면상으로 전극조립체를 가로지는 중심축을 기준으로 비대칭 구조가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스는 금속층 및 수지층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 전극단자들이 일측 단부에 함께 위치하거나, 양측 대향 단부들, 또는 일측 단부와 그것에 인접한 측면 단부에 각각 위치하는 판상형 전지셀인 것을 특징으로 하는 전지셀.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 비대칭 구조는 곡선부로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 곡선부는 평면상의 4변 중의 1변 또는 2변 이상에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 곡선부는 하나 이상의 원호로 이루어져 있고, 상기 원호의 볼록 부위가 전지셀의 외면 방향을 향하도록 형성된 것을 특징으로 하는 전지셀.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 곡선부는 전극조립체의 장변을 기준으로 10 내지 200%의 크기의 반경을 가진 원호 형상인 것을 특징으로 하는 전지셀.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 곡선부는 하나의 반경과 하나의 원호 중심을 가진 단일 원호의 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 곡선부는 각각 다른 반경 및/또는 원호 중심을 가진 둘 이상의 원호들이 연속된 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 곡선부를 구성하고 있는 원호들은 일측 방향으로 반경이 연속적으로 감소하는 형상을 이루고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스의 내면 구조는 상기 곡선부에 대응하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스의 외면 구조는 상기 곡선부에 대응하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 외면 구조는, 전지케이스의 밀봉부에 비해 상대적으로 얇은 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 외면 구조의 두께는, 밀봉부의 두께 대비 50 내지 90% 인 것을 특징으로 하는 전지셀.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 파우치형 케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 파우치형 전지셀인 것을 특징으로 하는 전지셀.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 리튬이온 전지셀 또는 리튬이온 폴리머 전지셀인 것을 특징으로 하는 전지셀.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 하나에 따른 전지셀을 제조하는 전지셀 제조방법으로서,
    금속층 및 수지층을 포함하는 라미네이트 시트 원단을 전지케이스 전개도 형상으로 절취하여 전지케이스 시트를 준비하는 과정;
    상기 전지케이스 시트를 대칭축 기준으로 절곡하여 절곡부를 형성하는 과정;
    상기 절곡부의 내측으로부터 외측방향으로 외력을 가하여, 하기 전극조립체의 일측 편향부에 대응하는 곡선부를 형성하는 과정;
    전지케이스 시트 내부에 외력을 가하여 수납부를 형성하는 과정;
    상기 수납부에 일측 편향부가 형성된 비대칭 구조의 전극조립체를 내장하는 과정; 및
    상기 전지케이스 시트를 밀봉하는 과정;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 전개도 형상은, 상기 전지케이스 형상에 대응되는 형상인 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.
  19. 제 17 항에 있어서, 상기 외력은 딥드로잉(deep drawing) 성형법인 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.
  20. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 하나에 따른 전지셀을 둘 이상 포함하고 있는 전지팩.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 전지셀들은 수직 및/또는 평면 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  22. 제 20 항에 있어서, 상기 수직 배열되는 전지셀들은 서로 동일한 위치에 곡선부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  23. 제 20 항에 있어서, 상기 평면 배열되는 전지셀들은 서로 대향하는 최외곽측에 곡선부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  24. 제 20 항에 따른 전지팩을 전원으로 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 디바이스는 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 스마트 패드, 넷북, LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장장치로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
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