KR20150035079A - Battery Cell Having Separation Film of Suppressed Thermal Shrinkage - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 양극, 음극, 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막으로 구성된 적층 구조의 단위셀들, 및 상기 단위셀들을 연속적으로 권취하는 분리필름을 포함하는 전극조립체가 전지케이스의 수납부에 장착되어 있고; 상기 단위셀들에서 양극 및 음극의 외주면 중 적어도 일면에는 양극 탭 및 음극 탭이 돌출되어 있으며; 상기 단위셀들에서 분리막은 양극 및 음극보다 긴 길이로 돌출되어 분리막 연장부위를 형성하고 있고, 상기 분리필름은 단위셀들의 분리막보다 긴 길이로 돌출되어 분리필름 연장부위를 형성하고 있으며; 상기 분리필름 연장부위는 단위셀들의 양극 탭 및 음극 탭이 돌출되어 있는 전극조립체 외면 및 상기 외면의 대향면 중의 적어도 일부에서 열융착에 의해 상호 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀에 관한 것이다.The present invention provides an electrode assembly including a positive electrode, a negative electrode, a unit cell having a laminated structure composed of a separator interposed between the positive and negative electrodes, and a separation film for continuously winding the unit cells, Have; A positive electrode tab and a negative electrode tab protruding from at least one surface of the outer surface of the positive electrode and the negative electrode of the unit cells; The separator may protrude longer than the positive electrode and the negative electrode to form a separation membrane elongation part, wherein the separation membrane protrudes to a length longer than the separation membrane of the unit cells to form a separation membrane extension part; Wherein the separation film extension portion is mutually coupled to the outer surface of the electrode assembly protruding from the positive electrode tab and the negative electrode tab of the unit cells and at least a part of the opposing surface of the outer electrode by heat fusion.
최근, 화석연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경 오염의 관심이 증폭되며, 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있다. 이에 원자력, 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 전력 생산기술들에 대한 연구가 지속되고 있으며, 이렇게 생산된 에너지를 더욱 효율적으로 사용하기 위한 전력저장장치 또한 지대한 관심이 이어지고 있다.In recent years, the demand for environmentally friendly alternative energy sources has become an indispensable factor for the future, as the increase in the price of energy sources due to depletion of fossil fuels and the interest in environmental pollution are amplified. Various researches on power generation technologies such as nuclear power, solar power, wind power, and tidal power have been continuing, and electric power storage devices for more efficient use of such generated energy have also been attracting much attention.
특히, 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.Particularly, 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 that can meet 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 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다.The secondary battery includes a cylindrical battery and a prismatic battery in which the electrode assembly is housed in a cylindrical or rectangular metal can according to the shape of the battery case, and a pouch type battery in which the electrode assembly is housed in a pouch-shaped case of an aluminum laminate sheet .
특히, 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.In particular, in recent years, a pouch-shaped battery having a structure in which a stacked or stacked / folded electrode assembly is embedded in a pouch-shaped battery case of an aluminum laminate sheet has attracted much attention due to low manufacturing cost, small weight, And its usage is gradually increasing.
또한, 이차전지는 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막이 적층된 구조의 전극조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 하는 바, 대표적으로는, 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤형(권취형) 전극조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극조립체 등을 들 수 있으며, 최근에는, 상기 젤리-롤형 전극조립체 및 스택형 전극조립체가 갖는 문제점을 해결하기 위해, 상기 젤리-롤형과 스택형의 혼합 형태인 진일보한 구조의 전극조립체로서, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 바이셀(Bi-cell) 또는 풀셀(Full cell)들을 분리필름 상에 위치시킨 상태에서 순차적으로 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체가 개발되었다.Also, the secondary battery is classified according to the structure of the electrode assembly having the structure in which the anode, the cathode, and the separator interposed between the anode and the cathode are laminated. Typically, the long battery- A stacked (stacked) electrode assembly in which a plurality of positive electrodes and negative electrodes cut in a predetermined size unit are sequentially stacked with a separator interposed therebetween, the jelly-roll type (wound type) electrode assembly having a structure in which a separator is interposed; In recent years, in order to solve the problems of the jelly-roll type electrode assembly and the stack type electrode assembly, an electrode assembly having an advanced structure, which is a combination of the jelly-roll type and the stack type, Bi-cells or full cells, which are stacked with a separator interposed between an anode and a cathode, are sequentially wound on a separator film Stacked / folded electrode assemblies have been developed.
이러한 이차전지에서 주요 연구 과제 중의 하나는 안전성을 향상시키는 것이다. 예를 들어, 이차전지는 내부 단락, 허용된 전류 및 전압을 초과한 과충전 상태, 고온에의 노출, 낙하 또는 외부 충격에 의한 변형 등 전지의 비정상적인 작동 상태로 인해 유발될 수 있는 전지 내부의 고온 및 고압에 의해 전지의 폭발이 초래될 수 있다.One of the major research tasks in such secondary batteries is to improve safety. For example, a secondary battery can have a high temperature and / or high temperature inside the battery that can be caused by an abnormal operating condition of the battery, such as an internal short circuit, an overcharged condition exceeding an allowable current and voltage, exposure to a high temperature, The explosion of the battery may be caused by high pressure.
안전성의 문제 중 하나로, 전지가 고온에 노출되었을 때 발생되는 분리막의 수축 또는 파손으로 인한 내부단락은 매우 심각한 실정이고, 이에 대한 원인규명 및 대안에 대한 연구가 많이 행해지고 있다. One of the problems of safety is that the internal short circuit due to shrinkage or breakage of the separator which occurs when the battery is exposed to high temperature is very serious.
일반적으로 분리막으로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 다공성 고분자 필름이 사용되고 있으며, 이러한 분리막은 저렴하고 내화학성이 우수하여 전지의 작동에 바람직하다는 장점을 가지고 있지만, 고온의 환경에서 수축하기 쉽다.In general, a porous polymer film such as polyethylene or polypropylene is used as a separator. Such a separator is advantageous in that it is inexpensive and has excellent chemical resistance and is suitable for operation of a battery, but is liable to shrink in a high temperature environment.
도 1에는 종래의 대표적인 스택/폴딩형 전극조립체의 일반적인 구조가 모식적으로 도시되어 있다.FIG. 1 schematically illustrates a typical structure of a conventional stack / folding type electrode assembly.
도 1을 참조하면, 전극조립체(100)는 음극이 양극들 사이에 위치하고 양극들과 음극의 사이에는 분리막이 개재되어 있는 구조의 제 1 단위셀(102, 104)과 양극이 음극들 사이에 위치하고, 양극과 음극들 사이에는 분리막이 개재되어 있는 구조의 제 2 단위셀(101, 103, 105)의 조합으로 이루어진 구조로 이루어져 있다.1, the
상기 전극조립체(100)의 제 1 단위셀(102, 104)과 제 2 단위셀(101, 103, 105)의 사이에 개재되어 있는 분리필름(106)은, 전극 탭이 형성되어 있지 않은 제 1 단위셀(102, 104) 및 제 2 단위셀(101, 103, 105)의 각각의 측면을 감싸고 있는 바, 상기 전극조립체는 분리필름(106) 상에 제 1 단위셀(102, 104)과 제 2 단위셀(101, 103, 105)을 배열하고 분리필름(106)을 권취하여 제작된다.The
일반적으로 이러한 스택/폴딩형 전극조립체의 경우, 단위셀의 양극 및 음극 사이에 개재되는 분리막과 단위셀들 사이에 개재되는 분리필름은 고온의 환경에서 그것의 양측 단부가 전극들의 계면 사이로 수축되어 내부 단락을 유발하기 쉽다.Generally, in the case of such a stack / folding type electrode assembly, a separation film interposed between the anode and the cathode of the unit cell and the separation film interposed between the unit cells is shrunk between the interfaces of the electrodes at both ends thereof in a high- It is easy to cause a short circuit.
또한, 상기 문제점을 예방하기 위해, 분리막과 분리필름을 양극 및 음극에 비해 크게 설계할 경우, 상기 양극 및 음극의 외주면 밖으로 돌출된 분리막과 분리필름의 연장부위로 인하여 전지셀의 제조공정에서 전지케이스에 대한 전극조립체의 삽입성을 저하시킬 수 있다.When the separation membrane and the separation membrane are designed to be larger than the anode and the cathode in order to prevent the above problems, the separator film protruded from the outer circumferential surface of the anode and the cathode, and the extended portion of the separation film, It is possible to reduce the insertion property of the electrode assembly with respect to the electrode assembly.
따라서, 이러한 문제점을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a high need for a technique capable of fundamentally solving such problems.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하기 위한 것으로서, 전극조립체의 분리필름 연장부위가 전극 탭이 돌출되어 있는 전극조립체 외면 및 상기 외면의 대향면 중의 적어도 일부에서 상호 결합되도록 구성함으로써, 분리막 및/또는 분리필름의 열 수축성이 억제된 전지셀을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems of the prior art and the technical problems required from the past, and it is an object of the present invention to provide a separator for separating an electrode assembly from an electrode assembly, It is an object of the present invention to provide a battery cell in which the heat shrinkability of the separation membrane and / or the separation film is suppressed.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 분리필름 연장부위가 단위셀들의 전극 탭이 돌출되어 있는 전극조립체 외면 및 상기 외면의 대향면 중에서 외주면에만 열융착에 의해 상호 결합됨으로써, 전지셀의 제조공정에서 전지케이스에 대한 전극조립체의 삽입성을 향상시키고, 전해액의 함침성 저하를 방지할 수 있는 구조의 전지셀을 제공하는 것이다.It is a further object of the present invention to provide a separator in which the extension of the separation film is mutually bonded to the outer surface of the electrode assembly protruding from the electrode tabs of the unit cells and the outer surface of the outer surface by thermal fusion only, And to provide a battery cell having a structure capable of improving the insertion property of the electrode assembly with respect to the battery case and preventing impregnability of the electrolyte solution from deteriorating.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지셀은,According to an aspect of the present invention, there is provided a battery cell comprising:
양극, 음극, 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막으로 구성된 적층 구조의 단위셀들, 및 상기 단위셀들을 연속적으로 권취하는 분리필름을 포함하는 전극조립체가 전지케이스의 수납부에 장착되어 있고;An electrode assembly including a positive electrode, a negative electrode, a unit cell having a laminated structure composed of a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and a separator film for continuously winding the unit cells are mounted on a receiving portion of the battery case;
상기 단위셀들에서 양극 및 음극의 외주면 중 적어도 일면에는 양극 탭 및 음극 탭이 돌출되어 있으며;A positive electrode tab and a negative electrode tab protruding from at least one surface of the outer surface of the positive electrode and the negative electrode of the unit cells;
상기 단위셀들에서 분리막은 양극 및 음극보다 긴 길이로 돌출되어 분리막 연장부위를 형성하고 있고, 상기 분리필름은 단위셀들의 분리막보다 긴 길이로 돌출되어 분리필름 연장부위를 형성하고 있으며;The separator may protrude longer than the positive electrode and the negative electrode to form a separation membrane elongation part, wherein the separation membrane protrudes to a length longer than the separation membrane of the unit cells to form a separation membrane extension part;
상기 분리필름 연장부위는 단위셀들의 양극 탭 및 음극 탭이 돌출되어 있는 전극조립체 외면 및 상기 외면의 대향면 중의 적어도 일부에서 열융착에 의해 상호 결합되어 있는 구조로 구성되어 있다.Wherein the separation film extension portion is composed of a structure in which the positive electrode tab and the negative electrode tab of the unit cells are mutually coupled by thermal fusion at an outer surface of the electrode assembly protruding and at least a part of the opposing surface of the outer surface.
이와 같이, 본 발명에 따른 전지셀은, 전극조립체의 분리필름 연장부위가 전극 탭이 돌출되어 있는 전극조립체 외면 및 상기 외면의 대향면 중의 적어도 일부에서 상호 결합되도록 구성함으로써, 분리막 및/또는 분리필름의 열 수축성을 억제시킬 수 있다.As described above, the battery cell according to the present invention is configured such that the separation film extension portion of the electrode assembly is mutually coupled at the outer surface of the electrode assembly protruding the electrode tab and at least a part of the opposite surface of the outer surface, It is possible to suppress the heat shrinkage of the thermoplastic resin.
또한, 분리필름 연장부위가 단위셀들의 전극 탭이 돌출되어 있는 전극조립체 외면 및 상기 외면의 대향면 중에서 외주면에만 열융착에 의해 상호 결합됨으로써, 전지셀의 제조공정에서 전지케이스에 대한 전극조립체의 삽입성을 향상시키고, 전해액의 함침성 저하를 방지할 수 있는 효과를 발휘한다.Further, the separation film extension portion is mutually bonded to the outer surface of the electrode assembly protruding from the electrode tabs of the unit cells and the outer surface of the outer surface by heat fusion, And the effect of preventing impregnability of the electrolytic solution from deteriorating is exhibited.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전극조립체는 단위셀들을 폭 대비 긴 길이의 분리필름 상에 위치시킨 상태에서 순차적으로 권취한 구조로 이루어질 수 있다.In one specific example, the electrode assembly may have a structure in which the unit cells are sequentially wound with the unit cells positioned on a long length of the separation film.
다시 말해, 본 발명에 따른 전지셀의 전극조립체는 양극, 음극, 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막으로 구성된 적층 구조의 단위셀들을 포함하고 있고, 상기 단위셀들을 분리필름 상에 위치시킨 상태에서 순차적으로 권취한 구조로 이루어지는 바, 상기 분리필름은 폭 대비 긴 길이의 시트형으로서, 상기 폭은 분리필름 상에 위치되는 단위셀들의 전극 탭 돌출방향에 평행인 방향의 분리필름 외주면의 크기이고, 길이는 상기 폭에 수직인 방향의 분리필름 외주면의 크기이다.In other words, the electrode assembly of the battery cell according to the present invention includes unit cells of a laminated structure composed of an anode, a cathode, and a separator interposed between the anode and the cathode, Wherein the width of the separation film is the size of the outer circumferential surface of the separation film in the direction parallel to the electrode tab projecting direction of the unit cells positioned on the separation film, Is the size of the outer circumferential surface of the separation film in the direction perpendicular to the width.
따라서, 본 발명에 따른 전지셀의 전극조립체는 젤리-롤형 전극조립체와 스택형 전극조립체의 혼합 형태인 진일보한 구조의 전극조립체로서, 종래의 젤리-롤형 전극조립체와 스택형 전극조립체가 갖는 문제점을 해결할 수 있다.Therefore, the electrode assembly of the battery cell according to the present invention is an advanced electrode assembly in which the jelly-roll type electrode assembly and the stacked electrode assembly are mixed, and the problems of the conventional jelly- Can be solved.
이러한 경우에, 상기 전극조립체의 단위셀들은 최외곽 전극들의 극성이 서로 동일한 적층 구조로 이루어진 구조이거나, 최외곽 전극들의 극성이 서로 상이한 적층 구조로 이루어진 구조일 수 있다.In this case, the unit cells of the electrode assembly may have a structure in which the outermost electrodes have the same polarity, or a structure in which the outermost electrodes have different polarities from each other.
구체적으로, 상기 단위셀은 양극, 분리막, 음극, 분리막, 양극의 순서로 적층된 구조로 이루어짐으로써, 단위셀의 양측에 극성이 동일한 양극이 위치하거나, 음극, 분리막, 양극, 분리막, 음극의 순서로 적층된 구조로 이루어짐으로써, 단위셀의 양측에 극성이 동일한 음극이 위치하는 구조일 수 있다.Specifically, the unit cell has a structure in which an anode, a separator, a cathode, a separator, and a cathode are stacked in this order. Thus, a cathode having the same polarity may be positioned on both sides of the unit cell, or a cathode, a separator, A structure in which a cathode having the same polarity is located on both sides of the unit cell may be used.
반면에, 상기 단위셀은 양극, 분리막, 음극의 순서로 적층된 구조로 이루어짐으로써, 단위셀의 양측에 각각 극성이 상이한 양극과 음극이 위치하는 구조일 수도 있다.On the other hand, the unit cell may have a structure in which an anode, a separator, and a cathode are stacked in this order, and the anode and the cathode having different polarities may be positioned on both sides of the unit cell.
그러나, 단위셀의 구조가 이에 한정되는 것은 아니며, 다수의 양극, 분리막, 음극이 적층된 구조로서, 최외곽 전극들의 극성이 서로 동일하거나, 상이한 적층 구조로 이루어져, 전기적 성능을 발휘하는 것이라면 크게 제한되는 것은 아니다.However, the structure of the unit cell is not limited to this, and may be a structure in which a plurality of positive electrodes, a separator, and a negative electrode are laminated, and the outermost electrodes have the same polarity or different lamination structures, It is not.
또 다른 구체적인 예에서, 상기 단위셀들은 양극 탭 및 음극 탭이 단위셀들의 외면에서 동일한 일면 상에 돌출되어 있는 구조일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 단위셀들은 양극 탭 및 음극 탭이 단위셀들의 외면에서 서로 대향하는 일면 및 타면 상에 돌출되어 있는 구조일 수도 있다.In another specific example, the unit cells may have a structure in which the positive electrode tab and the negative electrode tab protrude from the same surface on the outer surface of the unit cells, but the present invention is not limited thereto, Or may be a structure that protrudes on one surface and the other surface facing each other on the outer surface of the cells.
다시 말해, 상기 단위셀들은 양극 탭 및 음극 탭이 동일한 방향으로 돌출되거나, 서로 대향하는 방향으로 돌출되어 있는 구조일 수 있으며, 분리필름 연장부위는 단위셀들의 양극 탭 및 음극 탭이 돌출되어 있는 전극조립체 외면 및 상기 외면의 대향면 중 상기 양극 탭 및 음극 탭이 돌출된 부위를 제외하고, 적어도 일부에서 상호 결합될 수 있다.In other words, the unit cells may have a structure in which the positive electrode tab and the negative electrode tab protrude in the same direction or protrude in directions opposite to each other, The positive electrode tab and the negative electrode tab may be coupled to each other at least in part except for the protruded portions of the outer surface of the assembly and the opposite surfaces of the outer surface.
본 발명에 따른 전지셀을 이루는 단위셀들에서 분리막은 양극 및 음극보다 긴 길이로 돌출되어 분리막 연장부위를 형성하고 있고, 상기 단위셀들을 권취하는 분리필름은 단위셀들의 분리막보다 긴 길이로 돌출되어 분리필름 연장부위를 형성하고 있는 바, 상기 분리막 연장부위의 길이는 양극 또는 음극의 길이에 대해 1 내지 20% 일 수 있으며, 상기 분리필름 연장부위의 길이는 분리막의 길이에 대해 2 내지 30% 일 수 있다.In the unit cells constituting the battery cell according to the present invention, the separation membrane is protruded by a length longer than the length of the anode and the cathode to form a separation membrane extension portion. The separation membrane for winding up the unit cells protrudes longer than the separation membrane of the unit cells The length of the separation membrane elongation part may be 1 to 20% of the length of the anode or the cathode, and the length of the separation membrane extension part may be 2 to 30% .
따라서, 상기 분리막보다 긴 길이로 돌출되어 형성된 분리필름 연장부위만이 상호 결합함으로써, 고온 상황하에서 분리필름의 열 수축성을 억제하고 고온 안전성을 향상시킬 수 있다.Therefore, only the separation film extension portions protruding longer than the separation membrane are mutually bonded, so that the heat shrinkability of the separation film can be suppressed under a high temperature condition and the high temperature safety can be improved.
상기 길이의 용어는, 단위셀들에 있어서, 양극 탭 및 음극 탭의 돌출방향에 평행인 양극, 음극, 분리막, 및 분리필름의 외주면의 크기를 나타낸다.The term of the length indicates the size of the outer circumferential surface of the anode, the cathode, the separator, and the separator film which are parallel to the protruding direction of the positive electrode tab and the negative electrode tab in the unit cells.
또한, 본 발명에 따른 전지셀을 이루는 전극조립체의 분리필름 연장부위는 열융착에 의해 상호 결합되는 바, 상기 열융착은 섭씨 50 내지 120도의 범위에서 1 내지 10초 동안 수행될 수 있으며, 바람직하게는, 50 내지 60도의 범위에서 2 내지 4초 동안 수행될 수 있다.In addition, the extended portions of the separation films of the electrode assembly constituting the battery cell according to the present invention are mutually coupled by heat fusion. The heat fusion may be performed for 1 to 10 seconds at a temperature in the range of 50 to 120 degrees Celsius, May be performed for 2 to 4 seconds in the range of 50 to 60 degrees.
만일, 상기 열융착 온도가 섭씨 50도 미만거나, 열융착 시간이 1초 미만일 경우, 분리막 및 분리필름의 소망하는 결합력을 발휘할 수 없고, 열융착 온도가 섭씨 120도를 초과하거나, 열융착 시간이 10초를 초과할 경우, 고온에 약한 특성을 갖고 있는 분리막 및 분리필름의 과도한 수축과 손상을 초래할 수 있다.If the thermal bonding temperature is less than 50 deg. C or the thermal bonding time is less than 1 second, the desired bonding force of the separation membrane and the separation film can not be exerted. If the thermal bonding temperature exceeds 120 deg. If it exceeds 10 seconds, it may lead to excessive shrinkage and damage of the separation membrane and the separation film having weak characteristics at high temperature.
하나의 구체적인 예에서, 상기 분리필름 연장부위는 단위셀들의 양극 탭 및 음극 탭이 돌출되어 있는 전극조립체 외면 및 상기 외면의 대향면 중에서 외주면에만 열융착에 의해 상호 결합되어 있는 구조일 수 있다.In one specific example, the separation film extension portion may be a structure in which the outer surface of the electrode assembly protruding from the positive electrode tab and the negative electrode tab of the unit cells and the outer surface of the outer surface are mutually coupled by thermal fusion.
보다 구체적으로, 상기 단위셀들의 양극 탭 및 음극 탭이 돌출되어 있는 전극조립체 외면 및 상기 외면의 대향면에서, 양극 탭 및 음극 탭의 돌출부위를 제외한 전극조립체 외면 및 상기 외면의 대향면 전체에 걸쳐 분리필름 연장부위가 열융착에 의해 결합될 경우, 전지셀의 제조공정에서 전극조립체에 대한 전해액의 함침성을 저하시킬 수 있다.More specifically, on the outer surface of the electrode assembly protruding from the positive electrode tab and the negative electrode tab of the unit cells and on the opposing surface of the outer surface, the outer surface of the electrode assembly excluding the projecting portions of the positive electrode tab and the negative electrode tab, When the separating film extension portion is bonded by heat fusion, impregnation of the electrolyte solution into the electrode assembly in the manufacturing process of the battery cell can be reduced.
따라서, 본 발명에 따른 전지셀은 분리필름 연장부위가 단위셀들의 양극 탭 및 음극 탭이 돌출되어 있는 전극조립체 외면 및 상기 외면의 대향면 중에서 외주면에만 열융착에 의해 상호 결합되어 있어, 전해액이 충분히 함침될 수 있는 공간을 제공하고, 이에 따라, 전지셀의 제조공정에서 전극조립체에 대한 전해액의 함침성 저하를 방지할 수 있다.Therefore, in the battery cell according to the present invention, the separation film extension portion is mutually coupled to the outer surface of the electrode assembly protruding from the positive electrode tab and the negative electrode tab of the unit cells and the outer surface of the outer surface by heat fusion, It is possible to provide a space that can be impregnated, thereby preventing impregnability of the electrolyte solution with respect to the electrode assembly from lowering in the manufacturing process of the battery cell.
이러한 경우에, 상기 열융착된 외주면은 단위셀들의 양극 탭 및 음극 탭이 돌출되어 있는 전극조립체 외면 또는 대향면의 단축 폭 크기를 기준으로 외주 단부로부터 단축 방향으로 10 내지 50% 크기 부위일 수 있다.In this case, the heat-sealed outer circumferential surface may be 10 to 50% larger in area from the outer peripheral end to the outer peripheral end based on the minor axis width size of the outer surface or the opposite surface of the electrode assembly protruding from the positive electrode tab and the negative electrode tab of the unit cells .
또한, 상기 열융착된 외주면은 단위셀들의 양극 탭 및 음극 탭이 돌출되어 있는 전극조립체 외면 또는 대향면의 장축 폭 크기를 기준으로 외주 단부로부터 장축 방향으로 10 내지 50% 크기 부위일 수 있다.The outer circumferential surface may be 10 to 50% larger in area from the outer circumferential end to the outer circumferential end of the outer surface or the opposite surface of the electrode assembly protruding from the positive and negative electrode tabs of the unit cells.
만일, 열융착된 외주면의 크기가 상기 범위를 벗어나 외주 단부로부터 단축 및 장축 방향으로 10% 미만일 경우, 소망하는 분리막 및/또는 분리필름의 열 수축성 억제의 효과를 발휘할 수 없고, 50%를 초과할 경우, 전해액의 함침성을 저하시킬 수 있다.If the size of the thermally fused outer peripheral surface is out of the above range and is less than 10% in the minor axis and the major axis direction from the outer peripheral end, the effect of suppressing the heat shrinkage of the desired separation film and / or separation film can not be exhibited, , The impregnation property of the electrolytic solution can be lowered.
또 다른 구체적인 예에서, 상기 분리필름 연장부위의 적어도 일부는 단위셀들의 양극 탭 및 음극 탭이 돌출되어 있는 전극조립체 외면 및 상기 외면의 대향면에서 분리막 연장부위와 결합되어 있는 구조일 수 있다.In another specific example, at least a part of the separation film extension portion may have a structure in which the electrode tabs and the anode tabs of the unit cells protrude from the outer surface of the electrode assembly and the outer surface of the separator extends to the separator extension portion.
따라서, 상기 분리막의 연장부위와 분리필름의 연장부위가 함께 결합되어, 분리막과 분리필름이 부분적으로 일체화됨으로써, 더욱 안정적으로 분리막 및 분리필름의 열 수축성을 억제할 수 있다.Therefore, the extending portion of the separating film and the extending portion of the separating film are combined together, and the separating film and the separating film are partly integrated, so that the heat shrinkability of the separating film and the separating film can be more stably suppressed.
이러한 경우에, 상기 분리막 연장부위와 분리필름 연장부위는 열융착에 의해 결합되거나, 접착제에 의해 결합되어 있는 구조일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.In this case, the separation membrane elongation part and the separation film extension part may be bonded by heat fusion or bonded by an adhesive, but the present invention is not limited thereto.
일반적으로 분리막은 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.In general, the separator is made of an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength. The pore diameter of the separator is generally 0.01 to 10 mu m and the thickness is generally 5 to 300 mu m. Such separation membranes include, for example, olefinic polymers such as polypropylene, which are chemically resistant and hydrophobic; A sheet or nonwoven fabric made of glass fiber, polyethylene or the like is used. When a solid electrolyte such as a polymer is used as an electrolyte, the solid electrolyte may also serve as a separation membrane.
본 발명에 따른 전지셀의 분리막 및 분리필름은 동일한 소재로 이루어질 수 있는 바, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 갖고, 소망하는 온도에서 열융착에 따라 결합되거나, 접착제에 의해 용이하게 결합될 수 있는 것이라면, 특별히 제한되는 것은 아니다.The separator and the separator of the battery cell according to the present invention can be made of the same material and have high ion permeability and mechanical strength and can be bonded by heat fusion at a desired temperature or can be easily bonded by an adhesive , And is not particularly limited.
한편, 본 발명에 따른 전지셀의 전지케이스는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어질 수 있다.Meanwhile, the battery case of the battery cell according to the present invention may be formed of a laminate sheet including a resin layer and a metal layer.
또한, 상기 분리필름 연장부의 열융착은 전극조립체의 전지케이스에 대한 삽입성을 향상시킬 수 있도록, 상기 전극조립체를 전지케이스에 삽입하기 전에 수행될 수 있다.The thermal fusion of the separation film extension may be performed before inserting the electrode assembly into the battery case so as to improve the insertion property of the electrode assembly into the battery case.
본 발명에 따른 전지셀은 상기와 같은 구조로 이루어진 것이라면 그것의 종류가 특별히 한정되는 것은 아니지만, 구체적인 예로서, 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지일 수 있다.The battery cell according to the present invention is not particularly limited as long as it has the above-described structure. Specific examples thereof include a lithium ion battery having advantages such as high energy density, discharge voltage, and output stability, a lithium ion polymer battery And the like.
리튬 이차전지를 포함하여 전지셀의 구성, 구조, 제조방법 등은 당업계에 공지되어 있으므로, 그에 대한 자세한 설명은 본 명세서에서 생략한다.The configuration, structure, and manufacturing method of the battery cell including the lithium secondary battery are well known in the art, and a detailed description thereof will be omitted in this specification.
본 발명은 상기 전지셀을 포함하는 디바이스를 제공하는 바, 상기 디바이스는 휴대폰, 태블릿 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 파워 툴, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장 장치로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.The present invention provides a device comprising the battery cell, the device comprising a cell phone, a tablet computer, a notebook computer, a power tool, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a plug-in hybrid electric vehicle, Lt; / RTI >
상기와 같은 디바이스 내지 장치들은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 구체적인 설명을 생략한다.Such devices or devices are well known in the art, so a detailed description thereof will be omitted herein.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지셀은, 전극조립체의 분리막 및/또는 분리필름 연장부위가 전극 탭이 돌출되어 있는 전극조립체 외면 및 상기 외면의 대향면 중의 적어도 일부에서 상호 결합되도록 구성함으로써, 고온 상황하에서 분리막 및/또는 분리필름의 열 수축성이 억제되어, 내부 단락을 방지하고, 안전성을 향상시킬 수 있고, 분리필름 연장부위가 단위셀들의 전극 탭이 돌출되어 있는 전극조립체 외면 및 상기 외면의 대향면 중에서 외주면에만 열융착에 의해 상호 결합됨으로써, 전지셀의 제조공정에서 전지케이스에 대한 전극조립체의 삽입성을 향상시키고, 전해액의 함침성 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.As described above, the battery cell according to the present invention is configured such that the separation membrane and / or the separation film extension part of the electrode assembly are mutually coupled at the outer surface of the electrode assembly protruding the electrode tab and at least a part of the opposite surface of the outer surface , The heat shrinkability of the separator and / or the separator film is suppressed under a high temperature condition, the internal short circuit can be prevented and the safety can be improved, and the separation film extension portion can be formed on the outer surface of the electrode assembly protruding from the electrode tabs of the unit cells, The insertion of the electrode assembly into the battery case is improved in the manufacturing process of the battery cell and the impregnability of the electrolyte solution can be prevented from deteriorating.
도 1은 종래의 스택/폴딩형 전극조립체의 일반적인 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 전극조립체를 구성하는 단위셀들의 구조를 나타낸 모식도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀을 이루는 전극조립체의 구성 방법을 나타낸 모식도이다;
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀을 이루는 전극조립체의 분리필름에 대한 열융착 수행전 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다;
도 5는 도 4의 전극조립체를 ‘c 방향’에서 바라 본 적층 구조를 투시하여 개략적으로 나타낸 부분 모식도이다;
도 6은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀을 이루는 전극조립체의 분리필름에 대한 열융착 수행후 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다;
도 7은 도 6의 전극조립체를 ‘a 방향’에서 바라 본 적층 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다;
도 8은 도 6의 전극조립체를 ‘d 방향’에서 바라 본 적층 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다;
도 9는 도 6의 전극조립체를 ‘c 방향’에서 바라 본 적층 구조를 투시하여 개략적으로 나타낸 모식도이다;
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지셀을 이루는 전극조립체의 적층 구조를 투시하여 개략적으로 나타낸 부분 모식도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view schematically showing a general structure of a conventional stack / folding type electrode assembly; FIG.
2 is a schematic view showing a structure of unit cells constituting an electrode assembly of a battery cell according to an embodiment of the present invention;
3 is a schematic view illustrating a method of forming an electrode assembly of a battery cell according to an embodiment of the present invention;
4 is a schematic view schematically showing a structure of a separation film of an electrode assembly constituting a battery cell according to an embodiment of the present invention before heat fusion is performed;
5 is a partial schematic view schematically showing a laminated structure viewed from the 'c direction' of the electrode assembly of FIG. 4;
FIG. 6 is a schematic view illustrating a structure of a separation film of an electrode assembly constituting a battery cell according to an embodiment of the present invention after heat fusion is performed; FIG.
7 is a schematic view schematically showing a laminated structure of the electrode assembly of FIG. 6 viewed in the direction " a ";
8 is a schematic view schematically showing a laminated structure viewed from the 'd direction' of the electrode assembly of FIG. 6;
9 is a schematic view schematically showing a laminated structure viewed from the 'c direction' of the electrode assembly of FIG. 6;
10 is a partial schematic view schematically showing a lamination structure of an electrode assembly constituting a battery cell according to another embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 도면들을 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings according to the embodiments of the present invention, but the scope of the present invention is not limited thereto.
도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 전극조립체를 구성하는 단위셀들의 구조를 나타낸 모식도가 도시되어 있다.FIG. 2 is a schematic view showing a structure of unit cells constituting an electrode assembly of a battery cell according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 전지셀의 전극조립체는 다수의 단위셀들(210, 220, 230, 240)을 포함하는 바, 각각의 단위셀들(210, 220, 230, 240)은 최외곽 전극들의 극성이 서로 동일한 적층 구조로 이루어지거나, 최외곽 전극들의 극성이 서로 상이한 적층 구조로 이루어질 수 있다.2, the electrode assembly of the battery cell according to the present invention includes a plurality of
즉, 단위셀들은 음극(202)이 양극(201)들 사이에 위치하고 양극(201)들과 음극(202)의 사이에는 분리막(203)이 개재되어 있는 구조(210), 또는 양극(201)이 음극(202)들 사이에 위치하고 음극(202)들과 양극의 사이에는 분리막(203)이 개재되어 있는 구조(220)와 같이 최외곽 전극들의 극성이 서로 동일한 적층 구조로 이루어지거나, 양극(201)과 음극(202) 사이에 분리막이 개재되어 있는 구조(230, 240)와 같이 최외곽 전극들의 극성이 서로 상이한 적층 구조로 이루어질 수 있다.That is, the unit cells may have the
또한, 단위셀들은 양극(201)과 음극(202) 사이에 개재되어 있는 분리막(203)이 양극(201) 및 음극(202)보다 긴 길이로 돌출되어 연장부위(206)를 형성하는 바, 상기 분리막(203)의 연장부위(206)는 양극(201) 또는 음극(202)의 길이(205)에 대해 1 내지 20%일 수 있다.In the unit cells, the separation membrane 203 interposed between the
도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀을 이루는 전극조립체의 구성 방법을 나타낸 모식도가 도시되어 있다.3 is a schematic view illustrating a method of constructing an electrode assembly for a battery cell according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 전극조립체(300)는 음극(301)이 양극(302)들 사이에 위치하고 양극(302)들과 음극(301)의 사이에는 분리막(309)이 개재되어 있는 구조의 단위셀(310, 330)들과 양극(302)이 음극(301)들 사이에 위치하고 음극(301)들과 양극(302)의 사이에는 분리막(309)이 개재되어 있는 구조의 단위셀(320)들이 분리필름(340) 상에서 교번방식으로 배열되어 있으며, 양극(302)으로부터 돌출된 양극 탭(304) 및 음극(301)으로부터 돌출된 음극 탭(303)이 각각 동일한 위치에서 동일한 방향을 향하도록 배열되어 있다.3, the
전극조립체(300)는 상기 분리필름(340) 상에 위치한 단위셀들(310, 320, 330)을 순차적으로 권취하여 제조되는 바, 상기 단위셀들(310, 320, 330)은 그것으로부터 돌출되어 있는 분리막(309)의 연장부위들(305, 306, 307, 308) 중 양측 연장부위(306, 308)가 분리필름(340)에 인접하는 반면, 전극 탭(303, 304)들이 돌출되어 있는 방향의 연장부위(305)와 그에 대향하는 연장부위(307)는 분리필름(340)에 인접하지 않는다.The
도 4에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀을 이루는 전극조립체의 분리필름에 대한 열융착 수행전 구조를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.FIG. 4 is a schematic view schematically showing a structure of a separation film of an electrode assembly constituting a battery cell according to an embodiment of the present invention before thermal fusion bonding is performed.
도 4를 참조하면, 전극조립체(400)는 다수의 단위셀들(410, 420, 430, 440, 450)을 분리필름(490) 상에 위치시킨 상태에서 순차적으로 권취한 구조로 이루어져 있다.Referring to FIG. 4, the
또한, 각 단위셀들(410, 420, 430, 440, 450)은 양극 및 음극의 외주면 중 일면에 양극 탭(470) 및 음극 탭(460)이 돌출되어 있는 바, 상기 양극 탭(470) 및 음극 탭(460)은 상기 단위셀들(410, 420, 430, 440, 450)의 외면에서 동일한 일면 상에 돌출되어 있다.Each of the
이러한 경우에, 상기 단위셀들(410, 420, 430, 440, 450)의 외면에 있어서, 양극 탭(470) 및 음극 탭(460)이 돌출되어 있지 않은 양측 외면은 분리필름(490)이 감싸는 구조로 인접해 있으나, 상기 양극 탭(470) 및 음극 탭(460)이 돌출되어 있는 일면과 그에 대향하는 다면은 분리필름(490)에 인접하지 않는다.In this case, the outer surfaces of the
도 5에는 도 4의 전극조립체를 ‘c 방향’에서 바라 본 적층 구조를 투시하여 개략적으로 나타낸 부분 모식도가 도시되어 있다.FIG. 5 is a partial schematic view schematically showing a laminated structure viewed from the 'c' direction of the electrode assembly of FIG. 4.
도 5를 참조하면, 전극조립체(400)의 각 단위셀들(410, 420)은 최외곽 전극들의 극성이 서로 동일한 적층 구조로서, 두 개의 음극(411, 413) 사이에 하나의 양극(412)이 개재되어 있는 제 1 단위셀(410)과 두 개의 양극(421, 423) 사이에 하나의 음극(422)이 개재되어 있는 제 2 단위셀(420)이 교대로 적층되어 있다.5, each of the
상기 각 단위셀들(410, 420)의 외면 중 일면에는 전극 탭(460)이 돌출되어 있고, 상기 단위셀들(410, 420)의 양극(412, 421, 423)과 음극(411, 413, 422) 사이에는 분리막(480)이 개재되어 있으며, 상기 각 단위셀들(410, 420)은 분리필름을 사이에 두고 적층되어 있다.An
이러한 경우에, 상기 분리막(480) 및 분리필름(490)은 양극(412, 421, 423) 및 음극(411, 413, 422)보다 긴 길이로 돌출되어 있는 분리막 연장부위(L1)와 분리필름 연장부위(L2)를 형성하고 있는 바, 상기 분리필름(490)은 단위셀들(410, 420)의 분리막(480)보다 긴 길이로 돌출되어 분리필름 연장부위(L2)를 형성하고 있다.In this case, the
구체적으로, 상기 분리막 연장부위(L1)의 길이는 양극(412, 421, 423) 또는 음극(411, 413, 422)의 길이에 대해 1 내지 20% 일 수 있고, 상기 분리필름 연장부위(L2)의 길이는 분리막(480)의 길이에 대해 2 내지 30% 일 수 있다.Specifically, the length of the separation membrane extension L1 may be 1 to 20% of the length of the
즉, 상기 분리필름(490)은 단위셀들(410, 420)의 분리막(480)보다 긴 길이로 돌출되어 분리필름 연장부위를 형성하고 있다.That is, the
도 6에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀을 이루는 전극조립체의 분리필름에 대한 열융착 수행후 구조를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.FIG. 6 is a schematic view showing a structure of a separation film of an electrode assembly constituting a battery cell according to an embodiment of the present invention, after performing heat fusion.
도 6을 참조하면, 상기 전극조립체(600)에는 분리막 및/또는 분리필름 연장부위가 열융착에 의해 상호 결합된 열융착 부위(601)가 형성되어 있는 바, 상기 열융착 부위(601)는 단위셀들(610, 620, 630, 640, 650)의 양극 탭(670) 및 음극 탭(660)이 돌출되어 있는 전극조립체(600) 외면 중 상기 양극 탭(670) 및 음극 탭(660)이 돌출된 부위를 제외한 일부에 형성되어 있다.Referring to FIG. 6, the
이러한 경우에, 상기 분리막 및/또는 분리필름 연장부위는 단위셀들(610, 620, 630, 640, 650)의 양극 탭(670) 및 음극 탭(660)이 돌출되어 있는 전극조립체(600) 외면 및 상기 외면의 대향면 중에서 외주면만 열융착에 의해 상호 결합되어 있는 구조로서, 이에 대한 보다 자세한 구조는 도 7 내지 도 10에 나타내었다.In this case, the separation membrane and / or the separation film extension portion may be formed on the outer surface of the
도 7에는 도 6의 전극조립체를 ‘a 방향’에서 바라 본 적층 구조로서, 양극 탭 및 음극 탭이 돌출되어 있는 일면을 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.FIG. 7 is a schematic view showing a stacked structure of the electrode assembly of FIG. 6 viewed in the "a direction" and schematically showing one surface of the positive electrode tab and the negative electrode tab protruding.
도 7을 도 6과 함께 참조하면, 전극조립체(600)는 음극이 양극들 사이에 위치하고 양극들과 음극의 사이에는 분리막(680)이 개재되어 있는 구조의 제 1 단위셀(620, 640)과 양극이 음극들 사이에 위치하고, 양극과 음극들 사이에는 분리막(680)이 개재되어 있는 구조의 제 2 단위셀(610, 630, 650)의 조합으로 이루어진 구조로 이루어져 있다.Referring to FIG. 7 together with FIG. 6, the
상기 전극조립체(600)의 제 1 단위셀(620, 640)과 제 2 단위셀(610, 630, 650)의 사이에 개재되어 있는 분리필름(690)은, 전극 탭이 돌출되어 있지 않은 제 1 단위셀(620, 640) 및 제 2 단위셀(610, 630, 650)의 각각의 측면을 감싸고 있는 구조로서, 분리필름(690) 상에 제 1 단위셀(620, 640)과 제 2 단위셀(610, 630, 650)을 배열하고 분리필름(690)을 권취하여 제작된다.A
상기 단위셀들(610, 620, 630, 640, 650)의 양극 탭(670) 및 음극 탭(660)은 각각 단위셀들(610, 620, 630, 640, 650)의 외면에서 동일한 일면(700) 상에 돌출되어 있으며, 분리막 및/또는 분리필름 연장부위가 열융착에 의해 상호 결합된 열융착 부위(601)가 상기 양극 탭(670) 및 음극 탭(660)이 돌출된 부위를 제외하고, 전극조립체 일면(700)의 외주면에만 형성되어 있다.The
도 8에는 도 6의 전극조립체를 ‘d 방향’에서 바라 본 적층 구조 로서, 양극 탭 및 음극 탭이 돌출되어 있는 일면에 대향하는 타면을 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.FIG. 8 is a schematic view showing a layered structure of the electrode assembly of FIG. 6 viewed in the 'd' direction, and schematically showing the other surface opposite to one surface of the positive electrode tab and the negative electrode tab protruding therefrom.
도 8을 도 6 내지 7과 함께 참조하면, 단위셀들(610, 620, 630, 640, 650)의 양극 탭 및 음극 탭이 돌출되어 있는 전극조립체 일면(700)과 마찬가지로, 상기 일면(700)에 대향하는 타면(800)에는 분리막 및/또는 분리필름의 연장부위가 열융착에 의해 상호 결합되어 있는 열융착 부위(602)가 형성되어 있다.Referring to FIG. 8 together with FIGS. 6 through 7, like the
이러한 경우에, 상기 열융착 부위(602)는 전극조립체 일면(700)과 마찬가지로, 전극조립체 타면(800)의 외주면에만 형성되어 있는 바, 상기 열융착된 외주면(602)은 전극조립체 일면(700) 및 상기 일면(700)에 대향하는 타면(800)의 단축 폭 크기(S1)를 기준으로 외주 단부로부터 단축 방향으로 10 내지 50% 크기(S2, S3)이고, 전극조립체 일면(700) 및 상기 일면(700)에 대향하는 타면(800)의 장축 폭 크기(W1)를 기준으로 외주 단부로부터 장축 방향으로 10 내지 50% 크기(W2, W3)이다.In this case, the heat-welded
만일, 열융착된 외주면(602)의 크기가 상기 범위를 벗어나 외주 단부로부터 단축 및 장축 방향으로 10% 미만일 경우, 소망하는 분리막 및/또는 분리필름의 열 수축성 억제의 효과를 발휘할 수 없고, 50%를 초과할 경우, 전해액의 함침성을 저하시킬 수 있다.If the size of the thermally welded outer
따라서, 본 발명에 따른 전지셀은 고온의 환경에서 분리막 및/또는 분리필름의 열 수축성 억제의 효과를 발휘하는 동시에, 전지셀의 제조공정에서 전지케이스에 대한 전극조립체의 삽입성을 향상시키고, 전해액의 함침성 저하를 방지할 수 있다.Therefore, the battery cell according to the present invention exhibits the effect of suppressing heat shrinkage of the separator and / or the separator film in a high temperature environment, improves the insertion property of the electrode assembly in the battery case in the manufacturing process of the battery cell, It is possible to prevent degradation of the impregnation property of the catalyst.
도 9에는 도 6의 전극조립체를 ‘c 방향’에서 바라 본 적층 구조를 투시하여 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.FIG. 9 is a schematic view schematically showing a laminated structure viewed from the "c direction" of the electrode assembly of FIG. 6.
상기 전극조립체(600)는 단위셀들(610, 620)의 분리막(680)보다 긴 길이로 돌출되어 형성된 분리필름(690) 연장부위가 열융착에 의해 상호 결합(691, 692)되어 있다.The
따라서, 고온 상황하에서 분리필름(690)의 열 수축성이 억제되어, 전지셀의 내부 단락을 방지하고, 안전성을 향상시킬 수 있다.Therefore, the heat shrinkability of the
도 10에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지셀을 이루는 전극조립체의 적층 구조를 투시하여 개략적으로 나타낸 부분 모식도가 도시되어 있다.FIG. 10 is a partial schematic view schematically showing a lamination structure of an electrode assembly constituting a battery cell according to another embodiment of the present invention.
상기 전극조립체(1000)는 단위셀들(1010, 1020)의 분리막(1080)보다 긴 길이로 돌출되어 형성된 분리필름(1090) 연장부위가 열융착에 의해 상호 결합(1091, 1092)되어 있다.The
따라서, 고온 상황하에서 분리막(1080) 및 분리필름(1090)의 열 수축성이 억제되어, 전지셀의 내부 단락을 방지하고, 안전성을 향상시킬 수 있다.Therefore, the heat shrinkability of the
본 발명에 따른 전지셀의 구조가 이에 한정되는 것은 아니며, 양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 구조와 같이, 최외곽 전극들의 극성이 서로 상이한 적층 구조로 이루어진 단위셀이 전지셀의 전극조립체에 포함될 수 있다.The structure of the battery cell according to the present invention is not limited thereto and a unit cell having a laminated structure in which the polarities of the outermost electrodes are different from each other may be formed on the electrode assembly of the battery cell, .
또한, 본 발명에 따른 전지셀의 전극조립체는 분리필름이 최하단의 단위셀에서 최상단의 단위셀까지 ‘Z’자 형태로 감싸는 구조로 단위셀들을 폴딩하여 제조될 수도 있다.
Also, the electrode assembly of the battery cell according to the present invention may be manufactured by folding unit cells with a structure in which the separation film is wrapped in a Z-shape from the lowermost unit cell to the uppermost unit cell.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims.
Claims (21)
상기 단위셀들에서 양극 및 음극의 외주면 중 적어도 일면에는 양극 탭 및 음극 탭이 돌출되어 있으며;
상기 단위셀들에서 분리막은 양극 및 음극보다 긴 길이로 돌출되어 분리막 연장부위를 형성하고 있고, 상기 분리필름은 단위셀들의 분리막보다 긴 길이로 돌출되어 분리필름 연장부위를 형성하고 있으며;
상기 분리필름 연장부위는 단위셀들의 양극 탭 및 음극 탭이 돌출되어 있는 전극조립체 외면 및 상기 외면의 대향면 중의 적어도 일부에서 열융착에 의해 상호 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.An electrode assembly including a positive electrode, a negative electrode, a unit cell having a laminated structure composed of a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and a separation film for continuously winding the unit cells are mounted on a receiving portion of the battery case;
A positive electrode tab and a negative electrode tab protruding from at least one surface of the outer surface of the positive electrode and the negative electrode of the unit cells;
The separator may protrude longer than the positive electrode and the negative electrode to form a separation membrane elongation part, wherein the separation membrane protrudes to a length longer than the separation membrane of the unit cells to form a separation membrane extension part;
Wherein the separation film extension portion is mutually coupled by thermal fusion at at least a portion of the outer surface of the electrode assembly protruding from the positive electrode tab and the negative electrode tab of the unit cells and the opposite surface of the outer surface.
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WO2020158137A1 (en) * | 2019-01-29 | 2020-08-06 | パナソニック株式会社 | Stacked secondary battery |
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