KR20140041057A - Pouch-type secondary battery - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a pouch-type secondary battery and, more particularly, to a pouch-type secondary battery which includes a second and a third sealing part which are additionally formed in the sealing part of a pouch-type case. Thereby, the external moisture penetration can be minimized, the sliding of an electrode assembly can be prevented, the movable space of electrolyte can be reduced, a gas in a battery can smoothly be discharged in a predetermined direction, and the performance and stability of the battery can be greatly improved.

Description

파우치형 이차전지{POUCH-TYPE SECONDARY BATTERY}Pouch type secondary battery {POUCH-TYPE SECONDARY BATTERY}

본 발명은 파우치형 이차전지에 관한 것이다.
The present invention relates to a pouch type secondary battery.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요의 증가로, 일차전지와는 달리 충전이 가능한 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있으며, 그 중에서도 에너지밀도 및 작동전압이 높고 수명특성이 우수한 리튬이차전지는 각종 모바일 기기는 물론 다양한 전자제품의 에너지원으로 널리 사용되고 있다. 또한 리튬이차전지는 화석연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 환경오염 및 지구온난화 문제를 해결하기 위한 대체방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로서도 큰 주목을 받고 있으며 일부 상용화 단계에 있다.Due to the development of technology and increasing demand for mobile devices, the demand for rechargeable batteries that can be recharged, unlike primary batteries, is rapidly increasing. Among them, lithium secondary batteries with high energy density, high operating voltage and excellent lifespan characteristics are used for various mobile devices. Of course, it is widely used as an energy source for various electronic products. Lithium secondary batteries are also attracting much attention as energy sources such as electric vehicles and hybrid electric vehicles, which are proposed as alternatives to solve the environmental pollution and global warming problems of conventional gasoline and diesel vehicles that use fossil fuels. And is in some stages of commercialization.

특히, 전극조립체를 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스에 내장한 구조의 파우치형 리튬이차전지는 낮은 제조비, 적은 중량, 용이한 형태 변형 등을 이유로 많은 관심을 모으고 있으며 그 사용량도 증가하고 있다.
In particular, a pouch-type lithium secondary battery having a structure in which an electrode assembly is incorporated in a pouch-type battery case of an aluminum laminate sheet has attracted a lot of attention due to low manufacturing cost, low weight, and easy deformation, and its usage is also increasing.

이차전지, 예컨대 파우치형 이차전지에서 주요 연구과제 중의 하나는 안전성을 향상시키는 것이다. 일반적으로, 이차전지는 내부 단락, 허용된 전류나 전압을 초과한 충전 상태, 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. 그러한 하나의 경우로서, 파우치형 이차전지는 낙하 또는 외력의 작용 등과 같은 충격시 내부 단락이 발생할 가능성이 존재한다.
In secondary batteries, such as pouch type secondary batteries, one of the major research tasks is to improve safety. Generally, secondary batteries are caused by high temperature and high pressure inside the battery, which may be caused by abnormal operating conditions of the battery, such as internal short circuits, state of charge exceeding the allowable current or voltage, exposure to high temperatures, impact from falling, and the like. May cause the battery to explode. In one such case, there is a possibility that the pouch type secondary battery may generate an internal short circuit upon impact such as a drop or an action of an external force.

통상 파우치형 이차전지는 전극조립체, 상기 전극조립체로부터 연장되는 전극탭과, 상기 전극탭에 용접되어 있는 전극리드 및 상기 전극조립체를 수용하며, 고분자 수지와 알루미늄의 라미네이트 시트로 이루어진 파우치형 외장재를 포함하는 것으로 구성되어 있다.Usually, a pouch type secondary battery accommodates an electrode assembly, an electrode tab extending from the electrode assembly, an electrode lead welded to the electrode tab, and the electrode assembly, and includes a pouch type exterior material made of a polymer resin and a laminate sheet of aluminum. It consists of doing.

도 1에서와 같이, 파우치형 이차전지(100)는 파우치 외장재의 수납부(10)에 위치한 전극조립체(미도시)로부터 연결된 전극리드(50a, 50b)가 외부로 돌출되어 있다. 결국 전지를 조립하기 위해서 상기 전극리드(50a, 50b)를 포함하여 파우치 외장재를 실링하여야 한다. 따라서, 파우치 외장재와 전극리드(50a, 50b)가 겹치는 면을 포함한 4 측면에 실링 영역을 형성(이하, "제1실링부(20)"라고도 함)하게 된다.
As shown in FIG. 1, in the pouch type secondary battery 100, electrode leads 50a and 50b connected from an electrode assembly (not shown) positioned in the accommodating part 10 of the pouch exterior material protrude outward. As a result, in order to assemble the battery, the pouch case including the electrode leads 50a and 50b should be sealed. Therefore, sealing regions are formed on the four side surfaces including the surface where the pouch packaging material and the electrode leads 50a and 50b overlap (hereinafter, also referred to as "first sealing portion 20").

그러나, 이 경우 전극리드(50a, 50b)의 안쪽 부분까지는 실링이 되지 않기 때문에, 전극리드(50a, 50b)와 실링부가 겹치지 않는 부분(도 1에서 서클 부분)은 접착력이 떨어지게 된다. 그 결과, 상기 서클 부분을 통해 외부로부터 수분이 침투되고, 전극조립체의 밀림이 발생하며, 전해액의 유동을 유발하여 전지의 수명특성을 저하시키는 문제가 발생한다. 또한 전지 내부에서 발생한 가스가 예상치 못한 방향들, 구체적으로 상기 서클 부분들로 배출되기 때문에 가스를 외부로 쉽게 배출하지 못하고 전지의 안전성을 저하시킨다.
However, in this case, since the sealing is not performed to the inner portions of the electrode leads 50a and 50b, the portion where the electrode leads 50a and 50b and the sealing portion do not overlap (the circle portion in FIG. 1) is inferior in adhesive force. As a result, moisture penetrates from the outside through the circle portion, the electrode assembly is pushed out, and the flow of the electrolyte is caused, thereby degrading the life characteristics of the battery. In addition, since the gas generated inside the battery is discharged in unexpected directions, specifically, the circle portions, the gas is not easily discharged to the outside and the safety of the battery is reduced.

이에, 외부의 수분침투를 최소화하고, 전극조립체를 더욱 견고하게 고정시키며, 전지 내부의 가스가 예정된 부분으로 원활히 배출되도록 하여, 전지의 성능, 수명특성 및 안전성을 향상시킬 수 있는 파우치형 이차전지에 대한 개발이 요구되고 있다.
Accordingly, the pouch type secondary battery can minimize external moisture penetration, fix the electrode assembly more firmly, and allow the gas inside the battery to be discharged smoothly to a predetermined part, thereby improving the performance, life characteristics and safety of the battery. Development is required.

한국공개특허 제10-2004-0003153호Korean Patent Publication No. 10-2004-0003153

본 발명은 상기와 같은 요구 및 종래 문제를 해결하고자 한 것으로, 외부의 수분침투를 최소화하고, 전극조립체를 더욱 견고하게 고정시키며, 전지 내부의 가스가 예정된 부분으로 원활히 배출되도록 하여, 수명특성을 비롯한 전지의 성능 및 안전성을 향상시킬 수 있는 파우치형 이차전지를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
The present invention has been made to solve the above-mentioned demands and conventional problems, to minimize external water penetration, to fix the electrode assembly more firmly, and to smoothly discharge the gas inside the battery to a predetermined portion, including life characteristics It is a technical problem to provide a pouch type secondary battery capable of improving the performance and safety of the battery.

상기한 기술적 과제를 달성하고자, 본 발명은 파우치 외장재의 전극조립체 수납부를 제외한 4 측면에 형성된 제1실링부; 전극리드, 상기 수납부 및 상기 제1실링부로 구획되는 영역에 형성된 제2실링부; 및 상기 제2실링부로부터 상기 전극리드 쪽으로 연장되어 상기 전극리드가 위치하는 영역의 일부에 형성된 제3실링부;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 파우치형 이차전지를 제공한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention is a first sealing portion formed on the four sides except the electrode assembly receiving portion of the pouch packaging material; A second sealing part formed in an area divided by an electrode lead, the accommodating part and the first sealing part; And a third sealing part extending from the second sealing part toward the electrode lead and formed in a part of a region in which the electrode lead is located.

또한, 상기 제2실링부는 상기 전극리드, 상기 수납부 및 상기 제1실링부로 구획되는 영역 전체에 형성된 것일 수 있다.The second sealing part may be formed in an entire area partitioned by the electrode lead, the accommodating part, and the first sealing part.

또한, 상기 제3실링부는 좌우 대칭 모양으로 형성된 것일 수 있다.In addition, the third sealing unit may be formed in a symmetrical shape.

또한, 상기 제3실링부는 미실링부 내측의 폭이 외측의 폭보다 작도록 형성된 것, 상세하게는 상기 미실링부는 사다리꼴 형태를 갖는 것일 수 있다.In addition, the third sealing portion may be formed so that the width of the inside of the unsealed portion is smaller than the width of the outside, in detail, the unsealed portion may have a trapezoidal shape.

또한, 상기 파우치형 이차전지는 내부에서 발생된 가스가 상기 전극리드가 위치하는 방향으로만 벤트(vent)되는 것일 수 있다.In addition, the pouch-type secondary battery may be a gas (vent) generated only in the direction in which the electrode lead is located.

또한, 상기 전극리드는 쌍방향 또는 단방향으로 돌출된 것일 수 있다.In addition, the electrode lead may protrude in a bidirectional or unidirectional direction.

또한, 상기 파우치형 이차전지는 면적이 15,000㎟ 이상인 대면적(大面積) 셀을 포함하는 것일 수 있다.In addition, the pouch type secondary battery may include a large area cell having an area of 15,000 mm 2 or more.

또한, 상기 파우치형 이차전지는 리튬이차전지인 것일 수 있다.
In addition, the pouch type secondary battery may be a lithium secondary battery.

본 발명에 따른 파우치형 이차전지는 종래의 일반적인 실링부(제1실링부)에 제2, 제3의 추가적인 실링부를 구비함으로써, 외부의 수분침투를 최소화하고, 전극조립체의 밀림을 방지하며, 전해액의 유동가능 공간을 축소하고, 전지 내부의 가스가 예정된 방향으로 원활히 배출되도록 하여, 수명특성 등 전지의 성능 및 안전성을 크게 향상시킬 수 있다.
The pouch type secondary battery according to the present invention includes a second and third additional sealing parts in a conventional general sealing part (first sealing part), thereby minimizing external moisture penetration and preventing rolling of the electrode assembly, and electrolyte solution. The flowable space of the battery is reduced, and the gas inside the battery can be smoothly discharged in a predetermined direction, thereby greatly improving the performance and safety of the battery, such as life characteristics.

도 1은 통상적인 실링 구조를 구비한 종래의 파우치형 이차전지를 도시한 것이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제2, 제3실링부를 추가적으로 구비한 파우치형 이차전지를 도시한 것이다.1 illustrates a conventional pouch type secondary battery having a conventional sealing structure.
2 to 4 illustrate a pouch type secondary battery further including second and third sealing parts according to an exemplary embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 파우치형 이차전지에 대해 상세히 설명한다.
Hereinafter, the pouch type secondary battery of the present invention will be described in detail.

도 2를 참조하면, 본 발명의 파우치형 이차전지(200)는 파우치 외장재의 전극조립체 수납부(10)를 제외한 4 측면에 형성된 제1실링부(20); 전극리드(50a, 50b), 상기 수납부(10) 및 상기 제1실링부(20)로 구획되는 영역에 형성된 제2실링부(30); 및 상기 제2실링부(30)로부터 상기 전극리드(50a, 50b) 쪽으로 연장되어 상기 전극리드(50a, 50b)가 위치하는 영역의 일부에 형성된 제3실링부(40);를 포함하는 것이다.
Referring to FIG. 2, the pouch type secondary battery 200 of the present invention may include a first sealing part 20 formed on four sides of the pouch exterior material except for the electrode assembly accommodating part 10; A second sealing part 30 formed in an area partitioned by electrode leads 50a and 50b, the accommodating part 10 and the first sealing part 20; And a third sealing part 40 extending from the second sealing part 30 toward the electrode leads 50a and 50b and formed in a part of the region where the electrode leads 50a and 50b are located.

상기 파우치 외장재는 전극조립체를 수용하는 케이스로서, 통상적으로 외부수지층/금속층/내부수지층의 라미네이트 시트 구조를 갖는다.The pouch case is a case for accommodating an electrode assembly, and typically has a laminate sheet structure of an outer resin layer / metal layer / inner resin layer.

상기 외부수지층은 전극조립체의 보호 역할을 하고 내열성 및 내화학성을 확보하는 것으로, 통상 인장강도, 투습방지성 및 공기투과방지성이 우수한 내열성 폴리머를 사용한다. 또한 상기 외부수지층은 1층 또는 2층 이상의 다층으로 형성될 수 있다. 상기 외부수지층의 재질로는 상기 특성들을 지니면서도 원가 측면에서 유리한 나일론(예컨대, 연신 나일론; ONy) 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 사용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 외부수지층의 두께는 일반적으로 20 ~ 100㎛의 범위가 적절하다.The outer resin layer serves to protect the electrode assembly and to secure heat resistance and chemical resistance, and typically uses a heat resistant polymer having excellent tensile strength, moisture permeability, and air permeability. In addition, the outer resin layer may be formed of a single layer or a multilayer of two or more layers. As the material of the outer resin layer, it is possible to use nylon (for example, stretched nylon; ONy) or polyethylene terephthalate (PET) having the above characteristics and advantageous in terms of cost, but is not limited thereto. The thickness of the outer resin layer is generally in the range of 20 ~ 100㎛.

상기 금속층은 외부로부터 전지 내부에 수분(수증기)이나 가스가 침투하는 것을 방지하는 배리어층의 역할을 한다. 상기 금속층의 재질로는 가볍고 성형성(예컨대, 프레스(press) 성형성)이 우수한 알루미늄(박)을 사용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 금속층의 두께는 수증기 배리어성의 확보 및 가공시의 가공 적성을 고려할 때 20 ~ 200㎛의 범위가 적절하다.The metal layer serves as a barrier layer for preventing the penetration of moisture (vapor) or gas into the battery from the outside. As the material of the metal layer, aluminum (foil) that is light and has excellent moldability (eg, press moldability) may be used, but is not necessarily limited thereto. The thickness of the metal layer is suitably in the range of 20 to 200 µm in consideration of securing the vapor barrier property and processing aptitude during processing.

상기 내부수지층(또는 열융착층)은 열 접착성을 가져 실링 역할을 하는 것으로서, 전극조립체를 내장한 상태에서 인가된 열과 압력에 의해 상호 열융착되어 파우치 외장재를 밀봉하는 것이다. 상기 내부수지층의 재질로는 내화학성이 우수하면서도 실링성이 좋은 폴리에틸렌, 폴리에틸렌아크릴산, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌 등의 폴리올레핀계 수지, 폴리우레탄수지 및 폴리이미드수지 중에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 상세하게는, 내부수지층의 재질로서 내전해액성과 열융착성을 겸비한 무연신 폴리프로필렌(CPP)을 사용할 수 있다. 상기 내부수지층은 전해질의 침투를 효과적으로 방지하기 위해 1층 또는 2층 이상의 다층으로 형성될 수 있으며, 그 두께는 전해질 차단 기능, 필름의 강도, 가공성 등을 고려할 때 20 ~ 100㎛의 범위로 하는 것이 적절하다.The inner resin layer (or the heat seal layer) serves as a seal having thermal adhesiveness, and is thermally bonded to each other by heat and pressure applied in a state in which the electrode assembly is embedded to seal the pouch exterior material. As the material of the inner resin layer, at least one selected from polyolefin resins such as polyethylene, polyethylene acrylic acid, polypropylene, polybutylene, etc., having excellent chemical resistance and good sealing property, polyurethane resin, and polyimide resin can be used. However, it is not necessarily limited thereto. Specifically, non-oriented polypropylene (CPP) having both electrolyte resistance and heat sealability can be used as a material of the inner resin layer. The inner resin layer may be formed in one or two or more layers in order to effectively prevent the penetration of the electrolyte, the thickness is in the range of 20 ~ 100㎛ considering the electrolyte blocking function, film strength, processability, etc. Is appropriate.

한편, 본 발명에서의 파우치 외장재는 필요에 따라 상기 내부수지층과 외부수지층 사이에 접착수지층을 더 포함할 수 있다. 상기 접착수지층은 내부수지층과 외부수지층의 원활한 부착을 위한 것으로서, 그 재질로는 통상적인 폴리올레핀계 접착수지를 사용하거나 원활한 가공을 위해 우레탄 또는 폴리우레탄수지를 사용할 수 있으며, 이들을 혼합 사용할 수도 있다.On the other hand, the pouch packaging material according to the present invention may further include an adhesive resin layer between the inner resin layer and the outer resin layer, if necessary. The adhesive resin layer is for the smooth adhesion of the inner resin layer and the outer resin layer, the material may be a conventional polyolefin-based adhesive resin, or may be used a urethane or polyurethane resin for smooth processing, may be used in combination have.

본 발명에서의 파우치 외장재는 다양한 방식으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 내부수지층 필름, 금속박층 및 외부수지층 필름을 순차적으로 적층한 후 건식 라미네이션(Dry Lamination) 또는 압출 라미네이션(Extrusion Lamination) 등의 방법으로 상호 접착하여 제조할 수 있다.
The pouch case in the present invention can be produced in a variety of ways. For example, the inner resin layer film, the metal foil layer, and the outer resin layer film may be sequentially laminated and then bonded to each other by a dry lamination or extrusion lamination method.

상기 전극조립체는 일반적으로 양극재와 집전체로 구성된 양극, 음극재와 집전체로 구성된 음극, 및 상기 양극과 음극 간의 전기적 접촉을 차단하고 리튬이온을 이동케하는 분리막을 기본구조로 한 단위셀이 1개 이상 포함(예컨대, 단위셀 다수 개가 중첩된 구조)된 것이다.The electrode assembly is a unit cell having a basic structure of a positive electrode composed of a positive electrode material and a current collector, a negative electrode composed of a negative electrode material and a current collector, and a separator that blocks electrical contact between the positive electrode and the negative electrode and moves lithium ions. One or more are included (eg, a structure in which a plurality of unit cells are overlapped).

본 발명에 있어 전극조립체의 형태는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 젤리-롤형, 스택형 또는 스택-폴딩형(스택-Z-폴딩형 포함)일 수 있다.In the present invention, the shape of the electrode assembly is not particularly limited, and may be, for example, a jelly-roll type, a stack type, or a stack-fold type (including a stack-Z-fold type).

젤리-롤형 전극조립체는 집전체로 사용되는 금속 호일에 전극활물질 등을 코팅하고 건조 및 프레싱한 후, 소망하는 폭과 길이의 밴드 형태로 재단하고 분리막을 사용하여 음극과 양극을 격막한 후 나선형으로 감아 제조된다. 젤리-롤형 전극조립체는 원통형 전지에는 적합하지만, 각형 또는 파우치형 전지에 적용함에 있어서는 전극활물질의 박리 문제, 낮은 공간 활용성 등의 단점을 가지고 있다. The jelly-roll type electrode assembly is coated with an electrode active material on a metal foil used as a current collector, dried and pressed, cut into bands of a desired width and length, and the membrane is separated by using a separator to form a spiral. It is manufactured by winding. Although the jelly-roll type electrode assembly is suitable for a cylindrical battery, when applied to a square or pouch type battery, it has disadvantages such as separation of electrode active material and low space utilization.

반면에, 스택형 전극조립체는 다수의 양극 및 음극 단위셀들을 순차적으로 적층한 구조로서, 각형의 형태를 얻기가 용이한 장점이 있지만, 제조과정이 번잡하고 충격이 가해졌을 때 전극이 밀려서 단락이 유발되는 단점이 있다.On the other hand, the stacked electrode assembly is a structure in which a plurality of anode and cathode unit cells are sequentially stacked, and there is an advantage that it is easy to obtain a rectangular shape, but when the manufacturing process is complicated and an impact is applied, the electrode is pushed and a short circuit occurs. There is a disadvantage that is caused.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 상기 젤리-롤형과 스택형의 혼합 형태인 진일보한 구조의 전극조립체로서, 일정한 단위 크기의 풀셀(full cell) 및/또는 바이셀(bicell)을 긴 길이의 연속적인 분리필름을 사용하여 폴딩한 구조의 스택-폴딩형 전극조립체가 제안되었다. In order to solve this problem, the electrode assembly of the advanced structure of the jelly-roll-type and stack-type mixed form, the full unit and / or bicell of a certain unit size of continuous separation film of long length A stack-foldable electrode assembly of a folding structure has been proposed.

일 구체예에서, 상기 전극조립체는 단위셀로서 스택형 방식으로 바이셀 및/또는 풀셀을 만들고 이들을 긴 분리필름(분리막 시트) 상에 다수 개 위치시킨 후 순차적으로 폴딩하여 중첩시킨 구조의 스택-폴딩형 전극조립체일 수 있다.
In one embodiment, the electrode assembly is a stack-folding structure in which a bicell and / or a full cell are made in a stacked manner as a unit cell, and a plurality of them are placed on a long separator film (membrane sheet) and sequentially folded and folded. It may be a type electrode assembly.

상기 제1실링부(20)는 파우치형 이차전지(200)의 밀봉 상태를 유지하기 위하여 파우치 외장재의 전극조립체 수납부(10)를 제외한 4 측면에 형성된 종래의 통상적인 실링부를 말한다.The first sealing part 20 refers to a conventional sealing part formed on four sides except for the electrode assembly accommodating part 10 of the pouch exterior material in order to maintain the sealed state of the pouch type secondary battery 200.

상기 파우치 외장재에 전극조립체를 수용하고 파우치 외장재를 열융착, 실링하여 제1실링부(20)를 형성하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 당분야에서 통상적으로 사용되는 방법을 적용하여 수행할 수 있다.The method of forming the first sealing unit 20 by accommodating the electrode assembly in the pouch case and heat sealing and sealing the pouch case is not particularly limited, and may be performed by applying a method commonly used in the art.

예를 들어, 제조된 파우치 외장재의 일측에 딥 드로잉을 통해 전극조립체(예컨대, 젤리-롤형 전극조립체)가 안착될 수 있도록 수납부(10)를 형성하고 전극조립체를 수용 후, 타측을 덮개의 형태로 절곡한 다음, 외주면 3면을 열융착을 통해 실링하여 개별 전극조립체가 파우치 외장재에 의해 각각 포장된 파우치형 단위셀을 제조한다(이른바, 싱글컵의 경우). 한편 두 장의 외장재를 제조 후 그 중 하나에 수납부(10)를 형성하고, 전극조립체를 수용한 다음, 나머지 한 장의 외장재를 덮어 외주면 4면을 실링함으로써 파우치형 단위셀을 제조할 수도 있다(이른바, 더블컵의 경우).
For example, after forming the accommodating part 10 so that the electrode assembly (for example, jelly-roll type electrode assembly) can be seated on one side of the manufactured pouch packaging material and receiving the electrode assembly, the other side is in the form of a cover. After bending, the outer circumferential surface is sealed by heat fusion to prepare a pouch-type unit cell in which the individual electrode assemblies are individually wrapped by the pouch sheath (so-called single cup). On the other hand, after manufacturing two sheets of packaging material to form an accommodating part 10 in one of them, the electrode assembly is accommodated, and then cover the other sheet of the outer surface of the outer surface of the four-sided unit cell can be manufactured (so-called , For double cups).

상기 제2실링부(30)는 상기 전극리드(50a, 50b), 상기 수납부(10) 및 상기 제1실링부(20)로 구획되는 영역(예컨대, 제1실링부(20) 모서리 부근에 위치한 4곳의 직사각형 영역)에 형성된 것이다.The second sealing part 30 is in a region partitioned by the electrode leads 50a and 50b, the accommodating part 10, and the first sealing part 20 (for example, near an edge of the first sealing part 20). 4 rectangular areas located).

본 발명에서는 상기 제1실링부(20) 외에 제2실링부(30)를 추가적으로 형성함으로써, 종래기술 대비 제2실링 영역의 접착력을 증대시켜 외부의 수분침투를 최소화하고, 전극조립체의 밀림을 방지하며, 전해액의 유동가능 공간을 축소시키고, 전극리드(50a, 50b) 부분으로 가스 벤트(vent)의 채널을 형성하여 전지 내부에서 발생된 가스가 예정된 방향으로만 원활하게 배출되도록 한다.In the present invention, by additionally forming the second sealing portion 30 in addition to the first sealing portion 20, by increasing the adhesive strength of the second sealing region compared to the prior art to minimize the moisture penetration of the outside, preventing the electrode assembly from being pushed In addition, the flowable space of the electrolyte is reduced, and a gas vent channel is formed in the electrode leads 50a and 50b so that the gas generated inside the battery is discharged smoothly only in a predetermined direction.

일 구체예에서, 상기 제2실링부(30)는 상기 전극리드(50a, 50b), 상기 수납부(10) 및 상기 제1실링부(20)로 구획되는 영역 전체에 형성될 수 있다. 이로써, 전술한 바와 같은 수분침투 방지 등의 효과를 보다 확실하게 확보할 수 있다.
In one embodiment, the second sealing portion 30 may be formed in the entire area divided into the electrode leads (50a, 50b), the receiving portion 10 and the first sealing portion 20. Thereby, the effects, such as water penetration prevention, mentioned above can be ensured more reliably.

상기 제3실링부(40)는 상기 제2실링부(30)로부터 상기 전극리드(50a, 50b) 쪽으로 연장되어 상기 전극리드(50a, 50b)가 위치하는 영역의 일부에 형성된 것이다.The third sealing part 40 extends from the second sealing part 30 toward the electrode leads 50a and 50b and is formed in a part of the region where the electrode leads 50a and 50b are located.

본 발명에서는 상기 제2실링부(30) 외에 나아가 전극리드(50a, 50b)가 위치하는 영역에 제3실링부(40)를 형성함으로써, 제2실링부(30)와 전극리드(50a, 50b) 사이에 이격이 생길 여지를 없애 전극조립체를 더욱 견고하게 고정하고, 외부의 수분침투 루트 및 전해액의 유동가능 공간을 극소화시킬 수 있다. 또한 상기 제3실링부(40)는 전극리드(50a, 50b)가 위치하는 영역의 일부에만 형성되는바 실링이 침투할 수 있는 영역의 길이를 최대화하면서도 가스 벤트(vent)의 채널은 온전히 유지할 수 있어 비상상황 발생시 전지 내부에서 발생된 가스가 상기 전극리드(50a, 50b)가 위치하는 방향으로만 벤트(vent)될 수 있도록 한다.In the present invention, by forming the third sealing portion 40 in the region where the electrode leads 50a, 50b are located in addition to the second sealing portion 30, the second sealing portion 30 and the electrode leads 50a, 50b. The electrode assembly can be more firmly fixed by eliminating the space between the gaps), and the flowable space of the external moisture penetration route and the electrolyte can be minimized. In addition, the third sealing part 40 is formed only in a part of the region where the electrode leads 50a and 50b are located, and thus the channel of the gas vent can be maintained intact while maximizing the length of the region through which the sealing can penetrate. In the emergency situation, the gas generated inside the battery can be vented only in the direction in which the electrode leads 50a and 50b are located.

상기 제3실링부(40)의 형성 모양은 전극리드(50a, 50b)가 위치하는 영역의 일부에 형성되는 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 통상적으로 사용가능한 다양한 형태의 실링 툴을 사용하여 필요에 따라 다각형(예컨대, 직사각형), 타원형, 반원형, 원형 등 다양한 모양으로 형성할 수 있다. 일 구체예로, 상기 제3실링부(40)는 수분침투 및 전해액 유동 방지의 균일성과 전극조립체 좌우 고정의 균일성을 확보하는 차원에서 좌우 대칭 모양으로 형성된 것일 수 있다.
The shape of the third sealing portion 40 is not particularly limited as long as it is formed in a part of the region in which the electrode leads 50a and 50b are located, and may be polygonal as necessary by using various types of sealing tools that can be used. (Eg, rectangular), elliptical, semi-circular, circular, etc., can be formed in various shapes. In one embodiment, the third sealing portion 40 may be formed in a left-right symmetrical shape in order to ensure uniformity of moisture penetration and prevention of electrolyte flow and uniformity of right and left fixing of the electrode assembly.

또한, 상기 제3실링부(40)는 미실링부 내측의 폭이 외측의 폭보다 작도록 형성된 것일 수 있다. 외측으로 갈수록, 즉 수납부(10)측에서 전극리드(50a, 50b) 돌출부측으로 갈수록 미실링된 부분이 증가하도록 구성하여, 전지 내부의 가스 발생시 압력 및 유속에 구배를 형성함으로써 발생된 가스가 외부로 더욱 용이하게 벤트될 수 있도록 한다.In addition, the third sealing portion 40 may be formed so that the width of the inside of the unsealed portion is smaller than the width of the outside. The unsealed portion increases toward the outside, that is, toward the electrode lead 50a, 50b protruding side from the receiving portion 10 side, so that the gas generated by forming a gradient in pressure and flow rate when the gas inside the battery is generated So that it can be vented more easily.

이러한 구조의 일 구체예로, 도 3에서 보듯이 상기 미실링부가 사다리꼴 형태를 갖는 것, 즉 직각삼각형 모양의 제3실링부(40)가 좌우 대칭으로 2곳에 형성된 구조를 들 수 있다.
As an example of such a structure, as shown in FIG. 3, the unsealed portion has a trapezoidal shape, that is, a structure in which the third sealing portion 40 having a right triangle shape is formed at two positions in left and right symmetry.

본 발명의 파우치형 이차전지(200)는 셀의 장변, 단변의 어느 방향으로도 전극리드(50a, 50b)(양극리드 또는 음극리드)를 구현할 수 있다. 나아가, 도 2 및 도 3에서 보는 것처럼 전극리드(50a, 50b)를 각각 다른 방향으로 구현(쌍방향 돌출)할 수 있음은 물론, 도 4에서 보는 것처럼 전극리드(50a, 50b)를 한쪽 방향으로도 구현(단방향 돌출)할 수 있다.
The pouch type secondary battery 200 of the present invention may implement electrode leads 50a and 50b (anode lead or negative electrode lead) in any direction of a long side and a short side of a cell. Furthermore, as shown in FIGS. 2 and 3, the electrode leads 50a and 50b may be implemented (bidirectionally protruded) in different directions, as well as the electrode leads 50a and 50b in one direction as shown in FIG. 4. Can be implemented (one-way protrusion).

또한, 본 발명의 파우치형 이차전지(200)는 면적이 15,000㎟ 이상인 대면적(大面積) 셀을 포함하는 것일 수 있다. 본원에서, 대면적 셀이란 주로 면적이 15,000㎟ 이상인 폴딩셀을 의미하며 전기자동차용 등 고용량의 배터리가 요구되는 분야에 사용되는 것을 말한다. 이러한 대면적 셀에서는 전지의 사용에 있어 셀 표면에서 전해액이 쉽게 고갈되는 문제가 발생한다. 이에, 본 발명에서는 파우치형 이차전지(200)의 외장재에 제2, 제3실링부(40)를 추가적으로 형성함으로써, 전해액이 유동할 수 있는 자유공간을 극소화시켜 대면적 셀의 전해액 고갈을 효과적으로 방지하고 전지의 수명특성을 크게 개선하도록 하였다.
In addition, the pouch type secondary battery 200 of the present invention may include a large area cell having an area of 15,000 mm 2 or more. In the present application, a large area cell mainly means a folding cell having an area of 15,000 mm 2 or more, and is used in an area where a high capacity battery is required, such as for an electric vehicle. In such a large area cell, a problem arises in that the electrolyte is easily depleted at the cell surface in the use of the battery. Accordingly, in the present invention, by additionally forming the second and third sealing parts 40 on the exterior of the pouch-type secondary battery 200, the free space through which the electrolyte can flow can be minimized to effectively prevent the electrolyte depletion of the large area cell. And greatly improved the life characteristics of the battery.

상기 제2실링부(30) 및 제3실링부(40)를 형성하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 대상 위치에 제1실링부(20) 형성시 사용한 바와 같은 통상의 실링 툴 및 실링방법을 사용하여 제2실링부(30) 및 제3실링부(40)를 형성할 수 있다.
The method of forming the second sealing portion 30 and the third sealing portion 40 is not particularly limited, and a conventional sealing tool and a sealing method as used when forming the first sealing portion 20 at a target position are used. As a result, the second sealing part 30 and the third sealing part 40 may be formed.

상기 제2실링부(30) 및 제3실링부(40)를 추가적으로 형성하는 것 외에, 본 발명의 파우치형 이차전지(200)를 제조하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 당분야에서 통상적으로 사용되는 방법을 적용하여 제조할 수 있다.In addition to further forming the second sealing portion 30 and the third sealing portion 40, the method of manufacturing the pouch type secondary battery 200 of the present invention is not particularly limited and is commonly used in the art. It can be manufactured by applying the method.

예를 들어, 제1 파우치 외장재 및 제2 파우치 외장재로 구분되며 상기 제1파우치 외장재 및 제2 파우치 외장재 중 적어도 하나 이상에 딥 드로잉 등의 방법을 통하여 전극조립체 수납부(10)를 형성하는 단계; 상기 수납부(10)에 전극조립체를 수용하는 단계; 상기 제1 파우치 외장재 및 제2 파우치 외장재를 맞닿도록 하여 열융착, 실링함으로써 제1실링부(20), 제2실링부(30) 및 제3실링부(40)를 형성하는 단계; 파우치형 이차전지(200)를 초기 충, 방전(formation)하고 가스를 포집하는 단계; 및 포집된 가스를 제거하는 단계(degassing);를 거쳐 본 발명의 파우치형 이차전지(200)를 제조할 수 있다.
For example, forming an electrode assembly accommodating part 10, which is divided into a first pouch exterior material and a second pouch exterior material and is formed by at least one of the first pouch exterior material and the second pouch exterior material through a method such as deep drawing; Receiving an electrode assembly in the accommodating part 10; Forming a first sealing part 20, a second sealing part 30, and a third sealing part 40 by thermally sealing and sealing the first pouch sheathing material and the second pouch sheathing material to be in contact with each other; Initial charging and discharging the pouch-type secondary battery 200 and collecting gas; And removing the collected gas (degassing), through which the pouch type secondary battery 200 of the present invention can be manufactured.

한편, 본 발명의 파우치형 이차전지(200)는 그 적용대상이 특별히 한정되는 것은 아니나, 리튬이차전지에 특히 적합하게 적용될 수 있다.On the other hand, the pouch type secondary battery 200 of the present invention is not particularly limited in the application, it can be particularly suitably applied to a lithium secondary battery.

일반적으로 리튬이차전지는 양극재와 집전체로 구성된 양극, 음극재와 집전체로 구성된 음극, 및 상기 양극과 음극 간의 전기적 접촉을 차단하고 리튬이온을 이동케 하는 분리막으로 구성되며, 전극과 분리막 재료의 void에는 리튬이온의 전도를 위한 전해액이 포함되어 있다.In general, a lithium secondary battery includes a positive electrode composed of a positive electrode material and a current collector, a negative electrode composed of a negative electrode material and a current collector, and a separator that blocks electrical contact between the positive electrode and the negative electrode and moves lithium ions. Void contains electrolyte for conduction of lithium ion.

상기 리튬이차전지는 당분야의 통상적인 방법에 따라 제조할 수 있다. 예를 들어, 양극과 음극 사이에 다공성의 분리막을 넣고, 비수 전해액을 투입함으로써 제조할 수 있다.The lithium secondary battery may be manufactured according to a conventional method in the art. For example, a porous separator may be placed between the positive electrode and the negative electrode, and the nonaqueous electrolyte may be added.

아울러, 리튬이차전지는 다른 종류의 이차전지와 대비하여 고에너지 밀도를 제공하는바, 고용량 및 고출력이 요구되는 기기에 특히 적합하게 이용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 파우치형 리튬이차전지는 중대형 디바이스의 전원인 전지모듈 또는 전지팩의 단위전지로 사용될 수 있다. In addition, the lithium secondary battery provides high energy density in comparison with other types of secondary batteries, and thus may be particularly suitably used in devices requiring high capacity and high output. For example, the pouch type lithium secondary battery of the present invention may be used as a unit cell of a battery module or a battery pack which is a power source of a medium and large device.

본 발명의 파우치형 리튬이차전지를 포함하는 전지모듈 또는 전지팩은, 핸드폰, 노트북 등의 소형 디바이스는 물론, 파워 툴(power tool); 전기차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기차(Hybrid Electric Vehicle, HEV) 및 플러그인 하이브리드 전기차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)를 포함하는 전기차; 이-바이크(E-bike), 이-스쿠터(E-scooter)를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(Electric golf cart); 전기 트럭; 전기 상용차 또는 전력 저장용 시스템 등의 중대형 디바이스 중 어느 하나의 전원으로 이용될 수 있다.
The battery module or battery pack including the pouch-type lithium secondary battery of the present invention, as well as small devices such as mobile phones, notebooks, power tools (power tools); An electric vehicle including an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), and a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV); Electric two-wheeled vehicles including E-bikes and E-scooters; Electric golf cart; Electric truck; It can be used as a power source for any one of medium and large devices such as electric commercial vehicles or power storage systems.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. The scope of the present invention should be interpreted based on the scope of the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents thereof should be interpreted in accordance with the following claims: It is to be understood that the invention is not limited thereto.

10: 전극조립체 수납부
20: 제1실링부
30: 제2실링부
40: 제3실링부
50a, 50b: 전극리드
100: 종래의 파우치형 이차전지
200: 본 발명의 파우치형 이차전지10: electrode assembly accommodating portion
20: first sealing part
30: second sealing part
40: third sealing part
50a, 50b: electrode lead
100: conventional pouch type secondary battery
200: pouch type secondary battery of the present invention

Claims (10)

파우치 외장재의 전극조립체 수납부를 제외한 4 측면에 형성된 제1실링부;
전극리드, 상기 수납부 및 상기 제1실링부로 구획되는 영역에 형성된 제2실링부; 및
상기 제2실링부로부터 상기 전극리드 쪽으로 연장되어 상기 전극리드가 위치하는 영역의 일부에 형성된 제3실링부;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
파우치형 이차전지.
A first sealing part formed on four side surfaces of the pouch case except for the electrode assembly accommodating part;
A second sealing part formed in an area divided by an electrode lead, the accommodating part and the first sealing part; And
And a third sealing part extending from the second sealing part toward the electrode lead and formed in a part of a region in which the electrode lead is located.
Pouch type secondary battery.
제1항에 있어서,
상기 제2실링부는 상기 전극리드, 상기 수납부 및 상기 제1실링부로 구획되는 영역 전체에 형성된 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
The method of claim 1,
The second sealing part is a pouch type secondary battery, characterized in that formed in the entire area partitioned by the electrode lead, the receiving portion and the first sealing portion.
제1항에 있어서,
상기 제3실링부는 좌우 대칭 모양으로 형성된 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
The method of claim 1,
The third sealing part of the pouch type secondary battery, characterized in that formed in a symmetrical shape.
제1항에 있어서,
상기 제3실링부는 미실링부 내측의 폭이 외측의 폭보다 작도록 형성된 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
The method of claim 1,
The third sealing part of the pouch type secondary battery, characterized in that the width of the inside of the unsealed portion is formed smaller than the width of the outside.
제4항에 있어서,
상기 미실링부는 사다리꼴 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
5. The method of claim 4,
Pouch-type secondary battery, characterized in that the unsealed portion has a trapezoidal shape.
제1항에 있어서,
상기 파우치형 이차전지는 내부에서 발생된 가스가 상기 전극리드가 위치하는 방향으로만 벤트(vent)되는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
The method of claim 1,
The pouch type secondary battery is a pouch type secondary battery, characterized in that the gas generated therein vent (vent) only in the direction in which the electrode lead is located.
제1항에 있어서,
상기 전극리드는 쌍방향으로 돌출된 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
The method of claim 1,
The electrode lead is a pouch type secondary battery, characterized in that protruding in both directions.
제1항에 있어서,
상기 전극리드는 단방향으로 돌출된 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
The method of claim 1,
The electrode lead is a pouch type secondary battery, characterized in that protruding in one direction.
제1항에 있어서,
상기 파우치형 이차전지는 면적이 15,000㎟ 이상인 대면적(大面積) 셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
The method of claim 1,
The pouch type secondary battery includes a large area cell having an area of 15,000 mm 2 or more.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 파우치형 이차전지는 리튬이차전지인 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
10. The method according to any one of claims 1 to 9,
The pouch type secondary battery is a pouch type secondary battery, characterized in that the lithium secondary battery.
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