KR20140132528A

KR20140132528A - 이차전지용 파우치 외장재 및 이를 이용한 파우치형 이차전지의 제조 방법

Info

Publication number: KR20140132528A
Application number: KR1020130051800A
Authority: KR
Inventors: 전지훈; 채종현; 김상훈; 김재경
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2013-05-08
Filing date: 2013-05-08
Publication date: 2014-11-18

Abstract

본 발명은 제조 공정 시에 휨 현상이 개선된 이차전지용 파우치 외장재와 이의 제조 방법 및 이를 이용한 파우치형 이차전지의 제조 방법에 관한 것으로, 구체적으로 전극조립체가 수용되는 수용부를 구비한 파우치 외장재에 있어서, 상기 파우치 외장재의 가장자리 영역을 따라 홈(a)이 추가로 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지용 파우치 외장재와 이의 제조 방법 및 이를 이용한 파우치형 이차전지의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

이차전지용 파우치 외장재 및 이를 이용한 파우치형 이차전지의 제조 방법 {POUCH CASE FOR SECONDARY BATTERY AND METHOD FOR MANUFACTURING SECONDARY BATTERY USING THE SAME}

본 발명은 제조 공정 시에 휨 현상이 개선된 이차전지용 파우치 외장재와 이의 제조 방법 및 이를 이용한 파우치형 이차전지의 제조 방법에 관한 것이다.

전자 장비의 소형화 및 경량화가 실현되고 휴대용 전자 기기의 사용이 일반화됨에 따라, 이들의 전력원으로 고에너지 밀도를 갖는 이차전지에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.

상기 이차전지로는 니켈-카드뮴 전지, 니켈-메탈 하이드라이드 전지, 니켈-수소 전지, 리튬이차전지 등을 들 수 있으며, 이 중에서 기존의 알칼리 수용액을 사용하는 전지보다 2배 이상 높은 방전 전압을 나타낼 뿐만 아니라, 단위 중량당 에너지 밀도가 높고 급속 충전이 가능한 리튬이차전지에 대한 연구가 대두되고 있다.

상기 리튬이차전지 중에서도 형태 및 크기에 제약이 없고, 열융착을 통한 조립이 쉬우며, 이상거동 발생 시 기체나 액체를 내보내는 효과가 용이하여 경량의 얇은 두께의 셀 제작에 특히 적합한 파우치형 리튬이차전지에 대한 관심이 집중되고 있다. 다만, 상기 파우치형 이차전지의 외장재의 경우 기계적 강도 및 성형 안정성 등이 취약하다는 단점이 있다.

따라서, 최근에 이를 개선할 수 있는 파우치 외장재의 제조 방법에 대한 필요성이 높은 실정이다.

본 발명은 파우치용 외장재 제조 시에 휨 현상을 방지할 수 있는 이차전지용 파우치 외장재 및 이의 제조 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 파우치 외장재를 이용한 파우치형 이차전지의 제조 방법을 제공한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 파우치용 외장재 제조 시에 휨 현상을 방지하기 위해, 전극조립체가 수용되는 수용부를 구비한 파우치 외장재에 있어서, 상기 파우치 외장재의 가장자리 영역을 따라 홈(a)이 추가로 형성된 이차전지용 파우치 외장재를 제공한다.

또한, 본 발명은 파우치 외장재의 일측에 (i) 수용부를 형성하기 전, 또는 (ⅱ) 수용부 형성 시에 파우치 외장재의 가장자리 영역을 따라 홈(a)을 형성하는 단계를 포함하는 이차전지용 파우치 외장재의 제조 방법을 제공한다.

구체적으로, 본 발명은 제1 파우치 외장재를 형성하는 단계; 상기 제1 파우치 외장재의 가장자리 영역을 따라 홈(a)을 형성하는 단계; 및 상기 제1 파우치 외장재의 일측 영역에 전극조립체가 수용되는 수용부를 형성하는 단계를 포함하는 이차전지용 파우치 외장재의 제조 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 제1 파우치 외장재를 형성하는 단계; 및 상기 제1 파우치 외장재의 일측 영역에는 전극조립체가 수용되는 수용부를 형성하고, 가장자리 영역을 따라 홈(a)을 동시에 형성하는 단계를 포함하는 이차전지용 파우치 외장재의 제조 방법을 제공한다.

나아가, 본 발명은

제1 파우치 외장재를 형성하는 단계;

상기 제1 파우치 외장재의 가장자리 영역을 따라 홈(a)을 형성하는 단계;

상기 제1 파우치 외장재의 일측 영역에 전극조립체가 수용되는 수용부를 형성하는 단계;

상기 제1 파우치 외장재의 수용부 내부에 전극조립체를 장착하는 단계;

상기 전극조립체가 장착된 제1 파우치 외장재 상에 제2 파우치 외장재를 결합하여 실링하는 단계; 및

상기 제1 파우치 외장재의 홈 형성 부분을 제거하는 단계를 포함하는 파우치형 이차전지의 제조 방법을 제공한다.

이때, 상기 방법은 전극조립체가 수용되는 수용부와 홈(a)을 각각 형성하거나, 또는 동시에 형성할 수 있다.

본 발명에 따라 파우치 외장재에 전극조립체가 수용되는 수용부를 형성하기 전에 또는 수용부 형성과 동시에 상기 파우치 외장재의 가장자리 영역에 일정 두께의 홈을 형성함으로써, 수용부 형성 과정 동안 파우치 외장재가 휘어지는 현상을 방지할 수 있다.

도 1은 종래 방법에 따라 제조된 수용부가 구비된 이차전지용 파우치 외장재에 대한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 수용부가 구비된 이차전지용 파우치 외장재에 대한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 이차전지용 파우치 외장재의 단면도이다.

이하에서, 본 발명의 용이한 이해를 위해 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 이때, 본 명세서에 기재된 실시예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 구현예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 발명의 범주가 이들로 한정되어 해석되어서는 안된다.

현재 사용되고 있는 리튬 이차전지용 파우치 외장재는 열접착층인 폴리올레핀계 수지층(Polyolefin Layer)과, 기계적 강도를 유지하는 배리어층인 알루미늄층 (AL/Aluminum Layer) 및 외부 보호층인 나일론층(Nylon Layer)이 적층된 3층 다층막 구조로 이루어져 있다.

그 결과, 프레스 등을 이용해 상기 다층막 구조의 파우치 외장재에 전극조립체를 수용하기 위한 수용부(13)를 형성할 때, 각각의 층에 가해지는 응력의 차이로 인하여 파우치 외장재(10)가 휘는 등의 과도한 변형이 일어난다(도 1 참조). 이러한 문제는 전지의 대용량화에 따라 파우치 수용부의 깊이가 깊어질수록 더욱 심화된다.

본 발명에서는 이러한 현상을 개선할 수 있는 새로운 구조의 이차전지용 파우치 외장재와 이의 제조 방법 및 이를 이용한 파우치형 이차전지의 제조 방법을 제공한다.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에서는

파우치용 외장재 제조 시에 휨 현상을 방지하기 위해, 전극조립체가 수용되는 수용부(113) 및 가스방(미도시)을 구비한 파우치 외장재(100)에 있어서, 상기 파우치 외장재의 가장자리 영역을 따라 홈(a)(115)이 추가로 형성된 이차전지용 파우치 외장재를 제공한다(도 2 참조).

상기 홈(a)은 일체형으로 형성되는 것이 바람직하며, 연속형 또는 불연속형으로 형성될 수도 있다.

이때, 본 발명의 파우치 외장재는 열융착층/금속층/외부층이 순차적으로 적층된 라미네이트 필름으로 형성되어 있다.

구체적으로, 상기 열융착층은 미연신 폴리프로필렌 필름 (casted polypropylene), 염화 폴리프로필렌, 산 변성 폴리프로필렌 (acid modified polypropylene), 폴리에틸렌, 에틸렌프로필렌 공중합체, 폴리에틸렌과 아크릴산 공중합체 및 폴리프로필렌 아크릴산의 공중합체 등을 들 수 있고, 상기 금속층은 알루미늄층, 스테인레스층 또는 리켈 도금 철층 등을 들 수 있으며, 상기 외부층은 나일론 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름 등을 들 수 있다.

보다 구체적으로, 본 발명의 파우치 외장재는 열융착층인 폴리프로필렌, 금속층인 알루미늄층 및 외부층인 폴리에틸렌테레프탈레이트과 나일론층이 적층된 라미네이트 구조로 이루어질 수 있다.

이때, 본 발명의 수용부(113)과 홈(a)(115)을 구비한 제1 파우치 외장재(100)의 최외각 변으로부터 수용부(113)까지의 이격 거리를 L1이라 한다. 또한, 파우치 외장재의 최외각 변으로부터 홈(a)(115)까지의 이격 거리를 L2라 하고, 홈(a)의 너비를 L3라 하며, 홈(a)(115)으로부터 수용부(113)까지의 이격 거리를 L4라 할 때 (도 3 참조), L2+L3+L4=L1이고, L2:L3:L4의 상대적인 비율은 0.5∼4:1:1.2∼4.5인 것이 바람직하다.

만약, 제1 파우치 외장재(100)의 최외각 변으로부터 홈(a)까지의 이격 거리 (L2)가 0.5 이하인 경우 파우치 가장자리를 따라 일정한 홈(a)을 형성할 수 없기 때문에, 파우치 외장재 전면에 압력을 균일하게 분산시키지 못해 파우치 외장재의 휨 현상을 개선하기 어렵다. 또한, 홈(a)으로부터 수용부까지의 이격 거리(L4)가 1.2 이하인 경우에는 파우치형 이차전지 제조 시 안정한 실링부를 형성하기 어렵다.

또한, 상기 홈(a)의 깊이(d1)는 수용부의 전체 깊이(d2=100)를 기준으로 약 10 내지 50%일 수 있다. 만약, 홈(a)의 깊이가 10% 미만인 경우, 파우치 외장재의 휨 현상을 개선하기 어렵고, 50% 이상인 경우 포밍 품질의 문제를 야기할 수 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 일 실시예에서는 파우치 외장재에 (i) 수용부를 형성하기 전, 또는 (ⅱ) 수용부 형성 시에 파우치 외장재의 가장자리 영역을 따라 홈(a)을 형성하는 단계를 포함하는 이차전지용 파우치 외장재의 제조 방법을 제공한다.

구체적으로, 본 발명의 이차전지용 파우치 외장재의 제조 방법은 제1 파우치 외장재를 형성하는 단계; 상기 제1 파우치 외장재의 가장자리 영역을 따라 홈(a)을 형성하는 단계; 및 상기 제1 파우치 외장재의 일측 영역에 전극조립체가 수용되는 수용부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 이차전지용 파우치 외장재의 제조 방법은 제1 파우치 외장재를 형성하는 단계; 및 상기 제1 파우치 외장재의 일측 영역에 전극조립체를 수용하는 수용부를 형성함과 동시에 상기 제1 파우치 외장재의 가장자리 영역을 따라 홈(a)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 방법에 있어서, 수용부 및 홈은 통상적인 프레스 공정을 이용해 실시할 수 있다.

이때, 상기 프레스 공정은 수용부 및 홈은 파우치 외장재의 가장자리 영역을 따라 형성된 제1 돌출부를 구비한 제1 금형과, 수용부를 형성하기 위한 제2 돌출부를 구비한 제2 금형을 각각 이용하여 수행할 수 있고, 또는 상기 파우치 외장재의 가장자리 영역을 따라 홈(a)을 형성하기 위한 제1 돌출부와 파우치 외장재의 일측 영역에 수용부를 형성하기 위한 제2 돌출부를 함께 구비한 제3 금형을 이용하여 수행할 수도 있다.

전술한 바와 같은 현재 사용되는 파우치 외장재는 폴리프로필렌계 열융착층과, 알루미늄 등의 금속층 및 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 나일론의 외부층으로 이루어져 있기 때문에, 수용부를 형성하기 위한 프레스 공정 시에 각각의 층에 가해지는 응력이 서로 상이하기 때문에, 불균형 모멘트가 존재하여 파우치 외장재가 한쪽으로 휘어지는 현상이 발생한다.

하지만, 본 발명에서는 수용부 형성 전 또는 수용부와 동시에 파우치 외장재 가장자리 영역에 홈을 형성함으로써, 구조물 전체에 불균형 모멘트를 균일하게 분배하여 파우치 외장재의 중앙에 작용하는 휨 모멘트의 크기를 감소시킬 수 있다. 그 결과, 파우치 외장재의 휨 현상을 방지할 수 있으므로, 공정 중에 파우치 핸들링이 수월해지고, 파우치 외장재 제조시 불량률을 감소시켜 이차전지용 파우치 외장재 제조 비용 및 제조 시간 등을 감축할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 이차전지용 파우치 외장재 및 이의 제조 방법을 이용하여 파우치형 이차전지의 제조하는 방법을 제공한다.

먼저, 본 발명에서는 열융착층/금속층/외부층이 순차적으로 적층된 라미네이트 필름을 일정 크기로 절단하여 제1 파우치 외장재(100) 및 제2 파우치 외장재(미도시)를 형성한다.

이어서, 통상적인 프레스 공정을 실시해 상기 제1 파우치 외장재의 가장자리 영역을 따라 홈(a)을 형성하고, 제1 파우치 외장재의 중심축을 기준으로 일측 영역에 전극조립체를 수용하기 위한 수용부를 형성한다.

이때, 상기 프레스 공정에서 수용부 및 홈(a)을 각각 형성할 수도 있고, 동시에 형성할 수도 있다.

이어서, 상기 제1 파우치 외장재의 수용부 내부에 전극조립체를 장착한 다음, 상기 전극조립체가 형성된 제1 파우치 외장재 상에 제2 파우치 외장재를 결합하여 실링한 후, 전해액을 주입한다.

그 다음으로, 상기 제1 파우치 외장재에 형성된 홈 형성 부분을 절단하여 제거함으로써, 본 발명의 파우치형 이차전지(미도시)를 제조할 수 있다.

이때, 상기 실링 공정은 통상적인 열융착 공정에 의해 수행될 수 있다.

한편, 상기 전극조립체는 서로 대향하는 양극판과 음극판, 상기 양극판과 음극판 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함한다. 상기 전극조립체는 직사각형 또는 정사각형 형상으로 형성될 수 있으나, 그 형상이 이것으로 한정하는 것은 아니다.

상기 양극판 및 음극판은 이차전지 제조 시에 통상적으로 사용되는 구성으로서, 양극집전체 및 음극집전제의 적어도 한 면에 전극활물질, 바인더 수지, 도전재, 충진제 및 기타 첨가제 등을 포함하는 활물질 슬러리를 도포하여 제조할 수 있다.

상기 양극집전체는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것 등이 사용될 수 있다. 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.

본 발명의 양극 활물질의 구체적인 예를 들면, 리튬 코발트 산화물(LiCoO₂), 리튬 니켈 산화물(LiNiO₂) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li₁ ₊ _xMn₂ _- _xO₄(여기서, x는 0∼0.33임), LiMnO₃, LiMn₂O₃, LiMnO₂ 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li₂CuO₂); LiV₃O₈, V₂O₅, Cu₂V₂O₇ 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi₁ _-xM_xO₂(여기서, M=Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x=0.01 내지 0.3)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn₂ _- _xM_xO₂(여기서, M=Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x=0.01 내지 0.1) 또는 Li₂Mn₃MO₈(여기서, M=Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn₂O₄ 디설파이드 화합물; LiFe₃O₄, 또는 Fe₂(MoO₄)₃ 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.　

상기 바인더는 활물질과 도전재의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 전극 합제 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다.　이러한 바인더의 예로는, 폴리비닐리덴플로라이드(PVDF), 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 폴리머(EPDM), 술폰화-EPDM, 스티렌-부타디엔 고무, 불소 고무, 이들의 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.

상기 도전재는 전극 활물질의 도전성을 더욱 향상시키기 위한 성분으로서, 전극 합제 전체 중량을 기준으로 1 내지 20 중량%로 첨가될 수 있다.　이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.

상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.

상기 음극집전체는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.

상기 음극 재료는, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; Li_xFe₂O₃(0≤x≤1), Li_xWO₂(0≤x≤1), Sn_xMe₁ _- _xMe'_yO_z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO₂, PbO, PbO₂, Pb₂O₃, Pb₃O₄, Sb₂O₃, Sb₂O₄, Sb₂O₅, GeO, GeO₂, Bi₂O₃, Bi₂O₄ 및 Bi₂O₅ 등의 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni계 재료 등을 사용할 수 있다.

상기 세퍼레이터는 양극판과 음극판 사이에 개재되어 상기 양극판과 상기 음극판 사이에 발생할 수 있는 쇼트를 방지한다. 세퍼레이터는 통상적으로 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 등의 열가소성 수지로 형성되며, 그 표면은 다공막 구조로 형성된다.

또한, 상기 전해액은 리튬염 함유 비수계 전해질로서, 비수 전해질과 리튬염으로 이루어져 있다.　 비수 전해질로는 비수전해액, 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다.

상기 비수 전해액으로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 에틸메틸 카보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 1,2-디에톡시 에탄, 테트라히드록시푸란, 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 4-메틸-1,3-디옥센, 디에틸에테르, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.

상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합체 등이 사용될 수 있다. 상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li₃N, LiI, Li₅NI₂, Li₃N-LiI-LiOH, LiSiO₄, LiSiO₄-LiILiOH, Li₂SiS₃, Li₄SiO₄, Li₄SiO₄-LiI-LiOH, Li₃PO₄-Li₂S-SiS₂ 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.

상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어 LiCl, LiBr, LiI, LiClO₄, LiBF₄, LiB₁₀C_l10, LiPF₆, LiCF₃SO₃, LiCF₃CO₂, LiAsF₆, LiSbF₆, LiAlCl₄, CH₃SO₃Li, CF₃SO₃Li, LiSCN, LiC(CF₃SO₂)₃, (CF₃SO₂)₂NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.

또한, 비수계 전해질에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(n-glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다.　 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있다.

본 발명에 따른 전지는 모든 종류의 1차, 2차 전지, 연료 전지, 태양 전지 또는 캐퍼시터(capacitor) 등이 있다. 특히, 이차전지 중 리튬 이차전지가 바람직하며, 이의 구체적인 예로는 리튬 금속 이차전지, 리튬 이온이차전지, 리튬 폴리머 이차전지 또는 리튬 이온 폴리머 이차전지 등이 있다.

10, 100: 파우치 외장재
13, 113: 전극조립체 수용부
115: 홈(a)

Claims

전극조립체가 수용되는 수용부를 구비한 파우치 외장재에 있어서,
상기 파우치 외장재의 가장자리 영역을 따라 홈(a)이 추가로 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지용 파우치 외장재.
청구항 1에 있어서,
상기 홈(a)은 일체형으로 형성하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 파우치 외장재.
청구항 1에 있어서,
상기 파우치 외장재는 열융착층/금속층/외부층이 순차적으로 적층된 라미네이트 필름으로 형성하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 파우치 외장재.
청구항 3에 있어서,
상기 열융착층과 외부층은 서로 다른 물질로 형성하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 파우치 외장재.
청구항 3에 있어서,
상기 열융착층은 미연신 폴리프로필렌 필름 (casted polypropylene), 염화 폴리프로필렌, 산변성 폴리프로필렌 (acid modified polypropylene), 폴리에틸렌, 에틸렌프로필렌 공중합체, 폴리에틸렌과 아크릴산 공중합체 및 폴리프로필렌 아크릴산의 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 단일물 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 이차전지용 파우치 외장재.
청구항 3에 있어서,
상기 금속층은 알루미늄층, 스테인레스층, 또는 리켈 도금철층인 것을 특징으로 하는 이차전지용 파우치 외장재.
청구항 3에 있어서,
상기 외부층은 나일론 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름인 것을 특징으로 하는 이차전지용 파우치 외장재.
청구항 1에 있어서,
상기 수용부와 홈을 구비한 파우치 외장재의 최외각 변으로부터 수용부까지의 이격 거리를 L1이라 하고, 파우치 외장재의 최외각 변으로부터 홈(a)까지의 이격 거리를 L2라 하고, 홈(a)의 너비를 L3라 하고, 홈(a)으로부터 수용부까지의 이격 거리를 L4라 할 때,
L2+L3+L4=L1이고, L2:L3:L4의 상대적인 비율은 0.5∼4:1:1.2∼4.5인 것을 특징으로 하는 이차전지용 파우치 외장재.
청구항 1에 있어서,
상기 홈(a)의 깊이(d1)는 수용부의 전체 깊이(d2)를 기준으로 10 내지 50%인 것을 특징으로 하는 이차전지용 파우치 외장재.
파우치 외장재의 일측에 (i) 수용부를 형성하기 전, 또는 (ⅱ) 수용부 형성 시에 파우치 외장재의 가장자리 영역을 따라 홈(a)을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 파우치 외장재의 제조 방법.
청구항 10에 있어서,
상기 방법(i)은 제1 파우치 외장재를 형성하는 단계;
상기 제1 파우치 외장재의 가장자리 영역을 따라 홈(a)을 형성하는 단계; 및
상기 제1 파우치 외장재의 일측 영역에 전극조립체를 수용하는 수용부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 파우치 외장재의 제조 방법.
청구항 10에 있어서,
상기 방법(ⅱ)은 제1 파우치 외장재를 형성하는 단계; 및
상기 제1 파우치 외장재의 일측 영역에 전극조립체를 수용하는 수용부를 형성하는 동시에 상기 제1 파우치 외장재의 가장자리 영역을 따라 홈(a)을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 파우치 외장재의 제조 방법.
청구항 10에 있어서,
상기 수용부 및 홈(a)은 프레스 공정에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 파우치 외장재의 제조 방법.
청구항 10, 청구항 11 및 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
상기 수용부 및 홈(a)은 파우치 외장재의 가장자리 영역을 따라 형성된 제1 돌출부를 구비한 제1 금형과, 수용부를 형성하기 위한 제2 돌출부를 구비한 제2 금형을 이용하여 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 파우치 외장재의 제조 방법.
청구항 10, 청구항 12 및 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
상기 수용부 및 홈(a)은 파우치 외장재의 가장자리 영역을 따라 홈(a)을 형성하기 위한 제2 돌출부와 파우치 외장재의 일측 영역에 수용부를 형성하기 위한 제2 돌출부를 함께 구비한 제3 금형을 이용하여 동시에 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 파우치 외장재의 제조 방법.
제1 파우치 외장재를 형성하는 단계;
상기 제1 파우치 외장재의 가장자리 영역을 따라 홈(a)을 형성하는 단계;
상기 제1 파우치 외장재의 일측 영역에 전극조립체가 수용되는 수용부를 형성하는 단계;
상기 제1 파우치 외장재의 수용부 내부에 전극조립체를 장착하는 단계;
상기 전극조립체가 장착된 제1 파우치 외장재 상에 제2 파우치 외장재를 결합하여 실링하는 단계; 및
상기 제1 파우치 외장재의 홈 형성 부분을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지의 제조 방법.
청구항 16에 있어서,
상기 전극조립체가 수용되는 수용부와 홈(a) 형성 단계는 각각 순차적으로 형성되거나, 또는 동시에 형성되는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지의 제조 방법.
청구항 16에 있어서,
상기 실링 공정은 열융착 공정에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지의 제조 방법.
청구항 16에 있어서,
상기 이차전지는 리튬금속 이차전지, 리튬이온 이차전지, 리튬 폴리머 이차전지 또는 리튬이온 폴리머 이차전지인 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지의 제조 방법.