KR20140032701A - 파우치형 이차 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차 전지는, 실링 강도가 다른 복수개의 면을 갖는 실링부를 포함한다. 즉, 복수개의 면으로 이루어진 실링부에서 실링 강도가 가장 약한 1개의 면을 형성하여, 전지 내부에 압이 차게 될 경우 그 면을 통해 쉽게 가스를 배출할 수 있다. 또한, 가스 배출을 위해 미리 설정된 면을 통해 가스의 배출을 용이하게 함으로써 이차 전지의 안정성을 확보할 수 있다.

Description

파우치형 이차 전지{POUCH TYPE SECONDARY BATTERY}
파우치형 이차 전지가 개시된다. 더욱 상세하게는, 이차 전지 내부에서 발생하는 가스를 특정 방향으로 용이하게 배출함으로써 우수한 안정성을 확보할 수 있는 파우치형 이차 전지가 개시된다.
통상적으로 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 이차 전지는 비디오 카메라, 휴대용 전화, 휴대용 PC 등의 휴대용 전기 제품 사용이 활성화됨에 따라 그 구동 전원으로 주로 사용되어 중요성이 증가되고 있으며, 특히 디지털 카메라, 셀룰러 폰, 노트북 컴퓨터, 하이브리드 자동차 등 첨단 분야에 대한 연구도 활발하게 진행되고 있다. 또한, 이차 전지에 대한 수요는 급격히 증가할 것이며, 이에 따라 다양한 요구에 부합할 수 있는 전지에 대한 연구도 진행되어야 할 것이다.
특히, 리튬 이차 전지는 기존의 납 축전지, 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소 전지, 니켈-아연 전지 등 다른 이차 전지와 비교할 때 단위 중량당 에너지 밀도가 높고 급속 충전이 가능하기 때문에 사용의 증가가 활발하게 진행되고 있다. 또한, 리튬 이차 전지는 다른 이차 전지에 비해 작동 전압이 상대적으로 높으며, 즉 작동 전압이 3.6V 이상으로 휴대용 전자 기기의 전원으로 사용되거나, 또는 여러 개를 직렬 연결하여 고출력의 하이브리드 자동차에 사용될 수 있다.
리튬 이차 전지는 전해질의 종류에 따라 액체 전해질을 사용하는 리튬 이온 전지와 고분자 고체 전해질을 사용하는 리튬 이온 폴리머 전지로 구분할 수 있다. 또한, 리튬 이온 폴리머 전지는 고분자 고체 전해질의 종류에 따라 전해액이 전혀 함유되어 있지 않은 완전고체형 리튬 이온 폴리머 전지와 전해액을 함유하고 있는 겔형 고분자 전해질을 사용하는 리튬 이온 폴리머 전지로 나눌 수 있다.
액체 전해질을 사용하는 리튬 이온 전지의 경우, 대개 원통이나 각형의 금속 캔을 용기로 하여 용접 밀봉시킨 형태로 사용될 수 있다. 이런 금속캔을 용기로 사용하는 캔형 이차전지는 형태가 고정되므로 이를 전원으로 사용하는 전기 제품의 디자인을 제약하는 단점이 있고, 부피를 줄이는 데에 어려움이 있다. 따라서, 두 전극과 세퍼레이터, 전해질을 필름으로 만들어 파우치에 넣고 밀봉하여 사용하는 파우치형 이차전지가 개발되어 사용되고 있다.
즉, 대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 전지와 파우치형 전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 에너지 밀도, 방전 전압, 안정성이 우수한 리튬 코발트 폴리머 전지와 같은 리튬 이차 전지에 대한 수요가 증가하고 있다.
통상 파우치형 폴리머 이차 전지는 전극 조립체, 전극 조립체로부터 연장되는 전극 탭들, 전기 탭들에 용접되어 있는 전극 리드 및 전극 조립체를 수용하며 고분자 수지와 알루미늄의 라미네이트 시트로 이루어진 파우치형 외장재를 포함하고 있다.
자동차 등과 같은 중대형 장치들은 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지 셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지 시스템이 사용된다. 그러한 중대형 전지 시스템에 단위 전지로서 많이 사용되는 파우치형 리튬 이온 폴리머 이차 전지는 소형 장치에 사용되는 동일 계열의 전지에 비해 상대적으로 크기가 크다.
이러한 이차 전지에서 주요 연구과제 중의 하나는 안전성을 향상시키는 것이다. 일반적으로, 리튬 이차 전지는 내부 단락, 허용된 전류나 전압을 초과한 충전상태, 고온에의 노출, 낙하 등에 의한 충격 등과 같은 전지의 비정상적인 작동 상태로 인해 유발될 수 있는 전지 내부의 고온 및 고압에 의해 전지의 폭발을 초래할 수 있다. 그러나, 파우치형 이차 전지는 낙하 또는 외력의 작용 등과 같은 충격시 내부 단락이 발생할 수 있다.
상기와 같은 과부하(overcharge), 고온에의 노출, 외부에서의 충격 등에 의해 이러한 파우치형 이차 전지 내부에서 가스가 발생하는 경우, 가스를 효과적으로 배출하여 이차 전지의 안전성을 확보할 필요가 있다. 즉, 이차 전지 내부에서 발생한 가스를 한 방향이 아니라 여러 방향으로 배출하는 경우 가스를 외부로 쉽게 배출하지 못하며, 가스를 배출하는 시간이 길어져서 이차 전지의 안정성이 크게 떨어질 가능이 있다.
따라서, 전지의 내압이 일정 수준 이상으로 될 경우, 이를 해소하여 전지 내부의 가스를 효과적으로 배출하여 파열이나 폭발을 미연에 방지할 수 있는 안전 장치를 포함하는 이차 전지가 필요한 실정이다.
이차 전지 내부에서 발생하는 가스를 특정 방향으로 용이하게 배출함으로써 우수한 안정성을 확보할 수 있는 파우치형 이차 전지가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차 전지는, 전극 조립체, 상기 전극 조립체로부터 연장되어 형성되는 전극 탭, 상기 전극 조립체를 수용하는 파우치, 상기 파우치와 상기 전극 탭을 실링하고, 실링 강도가 다른 복수개의 면을 갖는 실링부를 포함한다.
본 발명의 일 측에 따른 파우치형 이차 전지에서, 상기 파우치는, 상기 전극 조립체를 수용하는 수용부가 형성된 하부 및 상기 하부를 덮는 상부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측에 따른 파우치형 이차 전지에서, 상기 실링부의 복수개의 면은 제1 실링면 내지 제3 실링면으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 측에 따른 파우치형 이차 전지에서, 상기 제1 실링면은 상기 전극 탭과 접촉하는 면이며, 상기 제1 실링면의 실링 강도가 상기 제2 실링면과 상기 제3 실링면의 실링 강도보다 더 약할 수 있다.
본 발명의 일 측에 따른 파우치형 이차 전지에서, 상기 제2 실링면 및 상기 제3 실링면은 실링 강도를 강화시켜주는 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측에 따른 파우치형 이차 전지에서, 상기 전극 탭은 상기 전기 조립체의 한 방향으로 위치될 수 있다.
본 발명의 일 측에 따른 파우치형 이차 전지에서, 상기 파우치형 이차전지는 리튬 이차 전지일 수 있다.
본 발명의 다른 측에 따른 중대형 전지모듈 또는 전지팩에서, 상기 파우치형 이차전지 다수를 전기적으로 연결하여 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차 전지는, 실링 강도(sealing strength)가 다른 복수개의 면을 갖는 실링부를 포함한다. 즉, 복수개의 면으로 이루어진 실링부에서 실링 강도가 가장 약한 1개의 면을 형성하여, 전지 내부에 압이 차게 될 경우 그 면을 통해 쉽게 가스를 배출할 수 있다. 또한, 가스 배출을 위해 미리 설정된 면을 통해 가스의 배출을 용이하게 함으로써 이차 전지의 안정성을 확보할 수 있다.
결국, 본 발명의 일 측에서는, 이차 전지 내부에서 발생한 가스의 배출 방향을 한 방향 또는 특정 방향으로 배출되도록 설계하여 가스의 배출을 용이하게 함으로써, 더 우수한 안정성이 확보된 이차 전지를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 측에 따라 한 방향으로 형성된 전극 탭을 포함하는 파우치형 이차 전지를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 파우치형 이차 전지의 일부분을 나타내는 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 측에 따른 실링부를 나타내는 도면이다.
실시예의 설명에 있어서, 각 층, 판, 영역, 부, 부분 또는 부위 등이 각 층, 판, 영역, 부, 부분 또는 부위 등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 측에 따라 한 방향으로 형성된 전극 탭을 포함하는 파우치형 이차 전지를 나타내는 도면이다. 도 2는 도 1의 파우치형 이차 전지의 일부분을 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차 전지는, 전극 조립체(100), 전극 조립체(100)로부터 연장되어 형성되는 전극 탭(200), 전극 조립체(100)를 수용하는 파우치(300), 파우치(300)와 전극 탭(200)을 실링하고, 실링 강도가 다른 복수개의 면을 갖는 실링부(400)를 포함한다.
전극 조립체(100)는 양극판(110), 음극판(130) 및 세퍼레이터(150)를 포함한다. 본 발명의 일 측에 따른 이차 전지에서, 전극 조립체(100)는 스택형(적층형) 구조, 젤리-롤(권취형) 구조 등 다양한 구조일 수 있다.
양극판(110)은 양극 집전체와 상기 양극 집전체 상에 형성된 양극 활물질층을 포함할 수 있다. 양극 집전체의 단부에는 양극 활물질층이 형성되지 않은 부분에 양극 무지부가 형성된다. 양극 무지부에는 양극 집전체에 모인 전자들이 외부회로로 흘러갈 수 있도록 외부 회로와 전기적으로 연결되는 양극 탭(210)이 형성될 수 있다. 양극 집전체는 전기 전도도가 우수한 알루미늄 등으로 형성되고, 양극 탭(210) 역시 알루미늄 등으로 형성될 수 있다. 양극 탭(210)은 초음파 용접을 사용하여 양극 무지부에 용접될 수 있다.
양극 활물질층은 리튬 이온이 흡장 또는 탈리할 수 있도록 칼코게나이드(chalcogenide) 화합물이 사용될 수 있으며, 일 예로 LiCoO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiNi1-xCoxO2(0<x<1), LiMnO2 등의 복합 금속 산화물들을 사용하여 형성될 수 있다. 즉, 양극 활물질층은 코발트산리튬(LiCoO2)과 같은 리튬 금속 산화물에 도전재와 바인더를 혼합하여 형성될 수 있다.
음극판(130)은 화학 반응에 의해 발생한 전자를 모으는 음극 집전체, 상기 음극 집전체의 상부에 형성된 음극 활물질층을 포함할 수 있다. 음극 집전체의 단부에는 음극 활물질층이 형성되지 않은 음극 무지부가 형성될 수 있다. 음극 무지부에는 음극 집전체에 모인 전자들이 외부 회로로 흘러갈 수 있도록 외부 회로와 전지적으로 연결되는 음극 탭(230)이 부착되어 있다. 음극 집전체는 전기전도도가 우수한 구리(Cu) 또는 니켈(Ni)로 형성되며, 음극 탭(230)은 니켈로 형성될 수 있다.
음극 활물질층도 리튬 이온이 흡장, 탈리할 수 있도록 탄소(C) 계열의 물질, 규소(Si), 주석(Sn), 주석 산화물(Tin Oxide), 주석 합금 복합체(Tin Alloy Composite), 전이 금속 산화물, 리튬 금속 나이트라이드 또는 리튬 금속 산화물 등의 물질로 형성될 수 있다. 즉, 음극 활물질층은 탄소 재료 등에 도전재, 및 바인더를 혼합하여 형성될 수 있다.
세퍼레이터(150)는 양극판(110)과 음극판(130) 사이에 개재되어 양극판(110)과 음극판(130) 사이에 발생할 수 있는 쇼트를 차단시킬 수 있으며, 세퍼레이터(150)로 인해 리튬 이온의 이동만이 가능하다. 세퍼레이터(150)는 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 또는 폴리프로필렌(Polypropylene, PP) 등의 열가소성 수지로 형성될 수 있으며, 그 표면은 다공막 구조일 수 있다. 이러한 다공막 구조는, 전지 내부의 온도 상승으로 상기 열가소성 수지의 융점 근처가 되면 세퍼레이터(150)가 용융하여 동공이 막힘으로써 절연 필름이 된다. 이러한 현상을 세퍼레이터의 봉공 또는 셧다운(shut down) 현상이라고 한다. 이렇게 세퍼레이터(150)가 절연 필름으로 바뀜으로써 양극판(110)과 음극판(130) 간의 리튬 이온의 이동이 차단되고, 더 이상의 전류가 흐르지 못하게 됨으로써 전지 내부의 온도 상승이 중단된다.
상기에서 간단히 설명한 바와 같이, 전극 탭(200)은 전극 조립체(100)로부터 연장되어 형성될 수 있다. 전극 탭(200)은, 양극판(110)으로부터 일정 길이가 돌출되어 접합된 양극 탭(210) 및 음극판(130)으로부터 일정 길이가 돌출되어 접합된 음극 탭(230)으로 이루어진다. 또한, 도 1에서는 전극 탭(200)이 한 방향으로 돌출된 구조만을 예시하고 있으나, 이와 달리 양 방향으로 돌출된 구조에 대해서도 하기의 실링부 관련 내용이 동일하게 적용된다.
파우치(300)는 전극 조립체(100)를 수용하며, 상부(310) 및 하부(320)를 포함한다. 또한, 파우치(300)의 하부(320)에는 전극 조립체(100)를 수용할 수 있는 수용부(325)가 형성되어 있다. 따라서, 전극 조립체(100)가 수용부(325)에 수용되고, 전극 탭(200)의 일 부분이 파우치(300)의 외부로 돌출된 후, 파우치(300)의 상부(310) 및 하부(320)가 접착함으로써 실링될 수 있다.
결국, 파우치(300)의 상부(310) 및 하부(320)는 다층막 구조일 수 있으며, 상기 다층막 구조는 적어도 3개의 층이 적층된 형태일 수 있다. 상기 3개의 층은 외부층(311), 금속층(313) 및 내부층(315)을 포함한다.
외부층(311)은 기재 및 보호층의 역할을 할 수 있으며, 즉 수용부(325)에 수용된 전극 조립체(100)를 외부의 충격 등으로부터 1차적으로 보호하는 역할을 할 수 있다. 외부층(311)은 나일론, 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET)와 같은 수지재로 형성될 수 있으나, 이와 같은 물질에 한정되는 것은 아니다.
금속층(313)은 기계적 강도를 유지하는 기재 및 수분과 산소의 침투를 방지하는 배리어층의 역할을 할 수 있다. 금속층(313)은 알루미늄과 같은 물질로 형성될 수 있으나, 이와 같은 물질에 한정되는 것은 아니다.
내부층(315)은 열융착층이라고도 하며, 열접착성을 가져 실링제 역할을 할 수 있다. 내부층(315)은 폴리올레핀(Polyolepin) 계열의 수지 물질로 형성될 수 있다. 내부층(315)은 변성 폴리프로필렌인 CPP(Casted Polypropylene)를 사용하여 접착층으로 작용할 수 있다. 또한, 내부층(315)은 폴리올레핀계 수지인 염화 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 에틸렌프로필렌 공중합체, 폴리에틸렌과 아크릴산 공중합체, 및 폴리프로필렌과 아크릴산의 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질로 형성될 수 있으나, 이와 같은 물질에 한정되는 것은 아니다.
실링부(400)는 파우치(300)의 상부(310) 및 하부(320) 사이에 개재되어, 파우치(300)의 상부(310)와 하부(320), 및 전극 탭(200)을 실링한다. 이때, 실링부(400)는 실링 강도(sealing strength)가 다른 복수개의 면을 가질 수 있다. 실링부는 3개 또는 4개의 실링면을 가질 수 있다.
본 발명의 일 측에 따른 실링부(400)에서, 하나의 실링면에서는 이차 전지 내부에서 발생한 가스가 배출될 수 있도록 실링 강도가 가장 약하게 형성될 수 있다. 이차 전지 내부에서 가스가 발생하여 전지 내부의 압력이 높아지는 경우, 실링 강도가 가장 약한 영역(예를 들어, 도 2에서의 제1 실링면)을 통해 가스가 배출될 수 있다.
즉, 이차 전지 내부의 압력이 높아지는 경우 복수개의 면으로 이루어진 실링부에서 상대적으로 접착력이 낮은 면인 실링 강도가 가장 약한 1개의 면을 형성하여, 전지 내부에 압이 차게 될 경우 그 면을 통해 쉽게 가스를 배출할 수 있으며, 이와 같이 미리 설정된 면을 통해 가스의 배출을 용이하게 함으로써 이차 전지의 안정성을 확보할 수 있다.
따라서, 이차 전지 내부에서 발생한 가스의 배출 방향을 한 방향 또는 특정 방향으로 배출되도록 설계하여 가스의 배출을 용이하게 함으로써, 더 우수한 안정성이 확보된 이차 전지를 제공할 수 있다. 결국, 접착면에 따라 실링 강도를 상이하게 하여 특정 방향으로 가스가 배출될 수 있도록 미리 설정함으로써 이차 전지의 안정성을 확보할 수 있다.
예를 들어 설명하면, 실링 강도가 다른 복수개의 실링부는 도 2 (a) 에서와 같이 제1 실링면(410), 제2 실링면(420) 및 제3 실링면(430)으로 이루어진 3개의 실링면을 포함할 수 있다. 이때, 전극 탭(200)과 접촉하는 제1 실링면(410)의 실링 강도가 가장 약하게 설계될 수 있다. 즉, 도 2 (a)에서 표시한 바와 같이 제1 실링면(410)의 실링 강도가 제2 실링면(420) 및 제3 실링면(430)의 실링 강도보다 작게 제조될 수 있다. 이 경우 실링강도가 강한 면의 강도는 80~150N/15mm 를 만족하는 것이 바람직하며, 상대적으로 약한 실링면의 강도는 30~79N/15mm 를 만족하도록 구현함이 바람직하다. 실링의 강도 부분에서는 실링을 위한 압력, 온도, 시간이 파라미터를 조절하여 상대적으로 실링 강도를 차별화를 두는 구조로 실링부를 형성하는 점이 본 발명의 요지라 할 것이다.
특히, 상술한 수치 범위에서 실링강도의 강, 약을 조절하여 형성하게 하는 것은, 결국, 실링 강도가 가장 약한 제1 실링면(410)을 통해 이차 전지 내부에서 발생한 가스가 용이하게 배출될 수 있도록 가스의 배출을 조절함으로써, 가스로 인한 폭발 등을 미연에 방지함으로써 이차 전지의 안정성을 개선시킬 수 있다.
또한, 도 2의 (b)에 도시된 것과 같이, 실링부가 4개인 구조, 즉 제4실링부(440)을 더 포함하는 구조로 본 발명에 따른 파우치를 구현하는 것도 가능하며, 이 경우에는 전극탭(210, 230)이 양방향으로 배치되는 구조로 구현될 수 있으며, 이 경우에는 제1실링면(410)과 제4실링면(440)의 강도를 제2 및 제3 실링면(420, 430) 보다 약하게 형성하게 함이 바람직하다.
본 발명의 일 측에서는 실링 강도를 다르게 형성하기 위해 다양한 방법이 제안될 수 있으나, 하기의 예시에 제한되지 않는다.
이를 테면, 도 3a에 도시된 구조와 같이, 본 발명의 일 측에서, 제1 실링면(410)에 대응되는 내부층(315)에서는 실링 강도가 상대적으로 약한 물질을 사용하거나, 이와 반대로 제2 실링면(420) 및 제3 실링면(430)에 대응되는 내부층(315)에서는 실링 강도가 상대적으로 강한 물질을 사용할 수 있다. 즉, 도 3a에서와 같이 제1 실링면(410), 제2 실링면(420) 및 제3 실링면(430)이 모두 3개의 층으로 이루어져 있으며, 이에 대응한 내부층(315)을 형성하는 물질이 제1 실링면(410), 제2 실링면(420) 및 제3 실링면(430)에서 상기와 같이 다르게 설계될 수 있다. 이를 통해, 이차 전지 내부에서 압력이 상승하는 경우, 상대적으로 실링 강도가 약한 제1 실링면(410)을 통해 가스가 외부로 배출될 수 있다.
또한, 도 3b에서와 같이, 제1 실링면(410)을 제외한 제2 실링면(420) 및 제3 실링면(430)에 실링 강도를 강하게 하는 물질을 포함하는 1개의 보강 접착층(317)을 추가적으로 코팅할 수 있다. 이로 인해, 상기와 같이 제1 실링면(410)의 실링 강도를 상대적으로 약하게 할 수 있기 때문에 상기와 동일한 효과를 달성할 수 있다. 상기 보강 접착층은 상술한 다양한 공지의 접착물질층이 적용될 수 있음은 물론이며, 염화 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 에틸렌프로필렌 공중합체, 폴리에틸렌과 아크릴산 공중합체, 및 폴리프로필렌과 아크릴산의 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 적용하여 구현할 수 있다.
결국, 실링면에 따라 실링 강도를 다르게 형성하는 방법은, 공정조건을 조절하여 압력, 열, 온도의 제어를 통해 상대적으로 압착력이 약한 부분을 형성하거나, 또는 가스 배출 부위를 제외한 다른 실링면을 상기와 같이 실링 강도를 강화시킬 수 있는 물질로 형성하거나, 그러한 물질을 포함하는 층을 코팅할 수 있다.
이차 전지는 전극 조립체의 구조, 전해질의 구성 등에 따라 분류되며, 예를 들어 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지, 리튬 폴리머 전지 등으로 분류될 수 있다. 본 발명의 일 측에 따른 파우치형 이차 전지에서는, 제조비가 상대적으로 저렴하고, 전해질의 누액 가능성이 적으며, 전지 조립 공정이 간편한 리튬 이온 폴리머 전지를 사용할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 측에서는, 리튬 이차 전지 제조에 있어 리튬 이차 전지의 과부하(overcharge), 고온 등에 의한 문제가 발생하는 경우, 이차 전지 내의 가스 흐름을 특정 방향으로 유도함으로써 모듈, 팩, 및 전기차 설계시 가스 배출을 효율적으로 하여 우수한 안정성이 확보된 이차 전지를 제공할 수 있다.
또한, 실링부를 2중으로 하거나, 추가적인 실링부를 배치함으써 야기되는 제조비용을 줄일 수 있으며, 별도의 공정을 필요로 하지 않기 때문에 공정의 간소화도 달성할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측에 따른 중대형 전지모듈 또는 전지팩에서, 상기 파우치형 이차전지 다수를 전기적으로 연결하여 포함할 수 있다. 상기 상기 중대형 전지팩은 전기차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 및 플러그인 하이브리드 전기차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)를 포함하는 전기차; 전기 트럭; 전기 상용차; 또는 전력 저장용 시스템 중 어느 하나 이상의 중대형 디바이스 전원으로 이용될 수 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 전극 조립체 200 : 전극 탭
300 : 파우치 310 : 파우치의 상부
320 : 파우치의 하부 325 : 파우치의 수용부
400 : 실링부 410 : 제1 실링면
420 : 제2 실링면 430 : 제3 실링면

Claims (12)

  1. 전극 조립체;
    상기 전극 조립체로부터 연장되어 형성되는 전극 탭;
    상기 전극 조립체를 수용하는 파우치; 및
    상기 파우치와 상기 전극 탭을 실링하고, 실링 강도가 다른 복수개의 실링면을 갖는 실링부를 포함하는 파우치형 이차 전지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 파우치는,
    상기 전극 조립체를 수용하는 수용부가 형성된 하부 및 상기 하부를 덮는 상부를 포함하는 파우치형 이차 전지.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 실링부의 복수개의 실링면은 제1 실링면 내지 제3 실링면으로 이루어진 파우치형 이차 전지.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 실링면의 실링 강도가 상기 제2 실링면과 상기 제3 실링면의 실링 강도보다 더 약한 파우치형 이차 전지.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 실링면은 상기 전극 탭과 접촉하는 면이며,
    상기 전극 탭은 상기 제1실링면이 배치된 한 방향으로 배치되는 파우치형 이차전지.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 실링부는,
    상기 제1실링면에 대향하는 제4실링면을 더 포함하며,
    상기 제4실링면의 강도는 상기 제2 및 제3 실링면이 강도보다 약한 파우치형 이차전지.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1실링면 및 제4실링면은 상기 전극 탭과 접촉하는 면이며,
    상기 전극탭은 상기 제1 및 제4실링면이 배치되는 양 방향으로 배치되는 파우치형 이차전지.
  8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실링부의 복수개의 면 중,
    실링강도가 강한 면의 강도는 80~150N/15mm 를 만족하는 파우치형 이차 전지.
  9. 청구항 5에 있어서,
    상기 실링부의 복수개의 면 중,
    실링강도가 약한 면의 강도는 30~79N/15mm 를 만족하는 파우치형 이차 전지.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 실링부의 복수개의 면 중,
    실링강도가 강한 면은 보강 접착층을 더 포함하는 구조인 파우치형 이차 전지.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 파우치형 이차전지는 리튬 이차전지인 파우치형 이차 전지.
  12. 청구항 1에 따른 파우치형 이차전지 다수를 전기적으로 연결하여 포함하는 것을 특징으로 하는 중대형 전지모듈 또는 전지팩.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023204549A1 (ko) * 2022-04-18 2023-10-26 주식회사 엘지에너지솔루션 전지셀 및 그 제조 방법
WO2024058332A1 (ko) * 2022-09-15 2024-03-21 에스케이온 주식회사 배터리 셀
WO2024063617A1 (ko) * 2022-09-23 2024-03-28 주식회사 엘지에너지솔루션 파우치형 이차 전지

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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CN115485913A (zh) 2020-11-13 2022-12-16 株式会社 Lg新能源 包括二次密封的软包型电池单体的制造方法和由此制造的软包型电池单体

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4742492B2 (ja) 2003-10-03 2011-08-10 日産自動車株式会社 電池モジュール、組電池、および、車両

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023204549A1 (ko) * 2022-04-18 2023-10-26 주식회사 엘지에너지솔루션 전지셀 및 그 제조 방법
WO2024058332A1 (ko) * 2022-09-15 2024-03-21 에스케이온 주식회사 배터리 셀
WO2024063617A1 (ko) * 2022-09-23 2024-03-28 주식회사 엘지에너지솔루션 파우치형 이차 전지

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