KR20150134683A - Battery Cell Comprising Battery Case with Trimming Part Corresponding to Electorde Assembly of Stair-like Structure - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 계단 구조의 전극조립체에 대응하는 트리밍부가 형성되어 있는 전지케이스를 포함하는 전지셀에 관한 것이다.The present invention relates to a battery cell including a battery case having a trimming portion corresponding to a stepped electrode assembly.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 최근에는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV)의 동력원으로서 이차전지의 사용이 실현화되고 있어, 그러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 높은 방전 전압 및 출력 안정성의 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.As technology development and demand for mobile devices have increased, the demand for secondary batteries as energy sources is rapidly increasing. In recent years, the use of secondary batteries as a power source for electric vehicles (EV) and hybrid electric vehicles (HEV) Among such secondary batteries, there is a high demand for lithium secondary batteries having high energy density, high discharge voltage and output stability.
리튬 이차전지는 그것의 외형에 따라 크게 원통형 전지, 각형 전지, 파우치형 전지 등으로 분류되며, 전해액의 형태에 따라 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지, 리튬 폴리머 전지 등으로 분류되기도 한다.The lithium secondary battery is classified into a cylindrical battery, a prismatic battery, a pouch-type battery, and the like depending on the outer shape thereof, and may be classified into a lithium ion battery, a lithium ion polymer battery, and a lithium polymer battery depending on the type of electrolyte.
모바일 기기의 소형화에 대한 최근의 경향으로 인해, 두께가 얇은 각형 전지, 파우치형 전지에 대한 수요가 증가하고 있으며, 특히, 형태의 변형이 용이하고 제조비용이 저렴하며 중량이 작은 파우치형 전지에 대한 관심이 높은 실정이다.Due to recent trend toward miniaturization of mobile devices, there is a growing demand for thin rectangular prismatic batteries and pouch-type cells, and particularly for pouch-type cells which are easy to deform in shape, low in manufacturing cost, Interest is high.
일반적으로, 파우치형 전지는 수지층과 금속층을 포함하는 것으로 구성된 라미네이트 시트의 파우치형 케이스 내부에 전극조립체와 전해질이 밀봉되어 있는 전지를 말한다. 전지케이스에 수납되는 전극조립체는 젤리-롤형(권취형), 스택형(적층형), 또는 복합형(스택/폴딩형)의 구조로 이루어져 있을 수 있다. Generally, a pouch-type battery refers to a battery in which an electrode assembly and an electrolyte are sealed in a pouch-shaped case of a laminate sheet composed of a resin layer and a metal layer. The electrode assembly housed in the battery case may be of a jelly-roll type (wound type), a stacked type (stacked type), or a composite type (stacked / folded type).
상기한 전극조립체들은 대략 장방형으로 제조되는 것이 일반적이고, 이러한 전극조립체들이 전지케이스 내에 내장되어 직육면체 형상의 파우치형 전지셀이 제작된다.The electrode assemblies are generally formed in a substantially rectangular shape. These electrode assemblies are embedded in a battery case to produce a rectangular parallelepiped pouch-shaped battery cell.
그러나, 최근에는 슬림한 타입 또는 다양한 디자인 트랜드로 인하여 새로운 형태의 전지셀이 요구되고 있고, 상기와 같은 장방형의 전극조립체의 경우 디바이스 내부의 공간 활용도에 한계가 있는바, 모바일 기기의 형태에 따른 요구에 수반하여 이차전지가 적용되는 디바이스 모양에 따라 다양한 형태로의 적용 가능한 전극조립체로서 일반적인 장방형의 구조를 벗어나, 여러가지 외형을 갖는 전극조립체들이 개발되고 있다.However, in recent years, there has been a demand for a new type of battery cell due to a slim type or various design trends. In the case of such a rectangular electrode assembly, there is a limit to the space utilization inside the device. An electrode assembly that can be applied to various shapes according to the shape of a device to which a secondary battery is applied is developed, and electrode assemblies having various external shapes are developed beyond the general rectangular shape.
도 1에는 하나의 예로서, 계단 구조를 형성하고 있는 전극조립체를 포함하는 전지셀의 평면도(a) 및 측면도(b)가 도시되어 있다.1 shows a plan view (a) and a side view (b) of a battery cell including an electrode assembly forming a step structure as an example.
도 1을 참조하면, 파우치형 이차전지(10)는, 파우치형 전지케이스(20)의 내부에, 양극, 음극 및 이들 사이에 배치되는 분리막으로 이루어진 전극조립체(30)가 그것의 양극 및 음극 탭들과 전기적으로 연결되는 두 개의 전극리드(40, 41)가 외부로 노출되도록 밀봉되어 있는 구조로 이루어져 있다.1, the pouch-type
전극조립체(30)는 크기가 다른 다수의 전극들 또는 유닛셀들(31, 32)이 평면을 기준으로 높이 방향으로 적층되어 계단 구조를 형성하고 있다.The
전지케이스(20)는 전극조립체(30)가 안착될 수 있는 오목한 형상의 수납부를 포함하는 하부 케이스(21)와 그러한 하부 케이스(21)의 덮개로서 전극조립체(30)를 밀봉하는 상부 케이스(22)로 이루어져 있다. 도 1에는 상부 케이스(22)와 하부 케이스(21)가 일체로서 연결되어 있는 부재로서 표시되어 있지만, 각각 별도의 부재로 이루어진 구조도 가능하다. 이때, 전지케이스(20)의 수납부는 전극조립체(30) 외면 형상에 대응하여 계단 형상의 단차(24)가 형성된 구조로 이루어져 있다.The
그러나, 도면에서 볼 수 있듯이, 상기 구조의 전지셀은 전지케이스의 수납부는 전극조립체의 외면 형상에 대응하여 계단 형상의 단차를 가짐에도 불구하고, 수납부로부터 연장된 실링부는 기존의 장방형 전극조립체의 경우와 같이 모든 부위에서 동일한 폭을 가지므로, 전지셀의 콤팩트화와 안전성을 위해 실링부를 절곡하여 수납부에 밀착시키는 경우, 수납부의 높이가 높은 부분에 대응하여 실링부의 폭을 정하면 수납부의 높이가 낮은 부분에서 실링부가 남아 불필요한 공간을 차지하며 이후 공정을 어렵게 만드는 요인이 되고, 수납부의 높이가 낮은 부분에 대응하여 실링부의 폭을 정하면 수납부의 높이가 높은 부분에서 절곡, 밀착시키는 면적이 줄어, 접착이 어려운 문제가 있다.However, as shown in the drawings, although the battery cell of the above-described structure has a stepped stepped portion corresponding to the outer shape of the electrode assembly in the battery case, the sealing portion extending from the accommodating portion has the same shape as that of the conventional rectangular electrode assembly The width of the sealing portion is determined corresponding to the height of the housing portion. In this case, when the width of the sealing portion is determined corresponding to the height of the housing portion, The sealing portion remains in an area with a low height and occupies an unnecessary space and becomes a factor that makes the subsequent process difficult. When the width of the sealing portion is determined corresponding to the low-height portion of the storage portion, There is a problem that adhesion is difficult.
따라서, 상기 문제를 해결할 수 있는 전지케이스 및 이를 포함하는 전지셀에 대한 필요성이 높은 실정이다.Accordingly, there is a high need for a battery case and a battery cell including the same that can solve the above problems.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems of the prior art and the technical problems required from the past.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 전지케이스의 실링부에, 계단 구조의 단차가 형성된 수납부의 형상에 대응되도록 외측으로부터 만입된 구조의 트리밍부들을 형성시키는 경우, 실링부들이 각 부분에서 적당한 폭을 가져 공간의 활용성 및 공정성을 개선시키면서도, 밀봉성 저하의 문제가 없고, 실링부의 수납부로의 절곡, 밀착의 경우 접착 면적의 관리가 용이하여 양호한 접착 상태를 유지할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The inventors of the present application have conducted intensive research and various experiments and have found that the sealing portions of the battery case are provided with trimming portions having a structure recessed from the outside so as to correspond to the shape of the accommodating portion having a stepped step, There is no problem of lowering the sealing property while improving the usability and processability of the space by having the appropriate width in the respective portions of the sealing portions and it is easy to manage the bonding area in the case of folding and tightly attaching the sealing portion to the housing portion It was confirmed that a good adhesion state can be maintained, and the present invention has been accomplished.
상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 전지셀은, According to an aspect of the present invention, there is provided a battery cell comprising:
양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 구조의 전극조립체가 전지케이스에 내장되어 있는 전지셀로서,A battery cell in which an electrode assembly having a separator interposed between an anode and a cathode is embedded in a battery case,
상부 케이스 및 하부 케이스로 이루어져 있고, 상기 상부 케이스 및/또는 상기 하부 케이스에 전극조립체의 장착을 위한 수납부, 및 상부 케이스와 하부 케이스가 밀봉되어 형성되는 실링부를 포함하는 전지케이스; 및A battery case comprising: an upper case and a lower case, wherein the upper case and / or the lower case include a storage part for mounting the electrode assembly, and a sealing part formed by sealing the upper case and the lower case; And
복수의 전극들 또는 유닛셀들이 평면을 기준으로 높이 방향으로 적층되어 있고 그 중 적어도 둘 이상의 전극들 또는 유닛셀들은 평면 크기가 서로 달라서 계단 구조를 형성하고 있는 전극조립체;Wherein a plurality of electrodes or unit cells are stacked in a height direction with respect to a plane and at least two or more of the electrodes or unit cells have different planar sizes to form a stepped structure;
를 포함하며,/ RTI >
상기 전지케이스의 수납부에는 상기 전극조립체의 외면 형상에 대응하도록 계단 구조의 단차가 형성되어 있고, 상기 전지케이스 실링부에는 계단 구조의 단차가 형성된 수납부의 형상에 대응되도록 외측으로부터 만입된 구조의 트리밍부들(trimming parts)이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.The cell case sealing portion is formed with a stepped portion having a stepped structure corresponding to the outer shape of the electrode assembly. The battery case sealing portion is formed with a recessed structure Characterized in that trimming parts are formed.
여기서, 상기 전지케이스 실링부에 계단 구조의 단차가 형성된 수납부의 형상에 대응되도록 외측으로부터 만입된 구조의 트리밍부들(trimming parts)이 형성되어 있다 함은, 실링부가 상향 절곡되어 수납부의 외면에 밀착되는 경우, 수납부의 높이 형상의 변화에 따라 실링부의 폭의 넓이가 달라짐을 의미한다. 구체적으로, 수납부의 높이가 높은 부분에서 연장된 실링부는 그 폭이 보다 넓고, 수납부의 높이가 낮은 부분에서 연장된 실링부는 그 폭이 보다 작다. In this case, trimming parts of a structure recessed from the outside are formed so as to correspond to the shape of the housing part having a stepped step in the battery case sealing part. In this case, the sealing part is bent upward, It means that the width of the sealing portion varies in accordance with the change of the height shape of the receiving portion. Specifically, the width of the sealing portion extending from the high-height portion of the storage portion is wider, and the width of the sealing portion extending from the low-height portion of the storage portion is smaller.
이때, 수납부의 높이는 전지케이스 내부의 전극조립체의 적층방향과 동일한 방향을 기준으로 하고, 실링부의 폭은 적층방향과 수직방향으로서, 전지케이스가 수납부로부터 연장되어 있는 방향을 기준으로 한다.At this time, the height of the storage portion is based on the same direction as the stacking direction of the electrode assembly inside the battery case, and the width of the sealing portion is a direction perpendicular to the stacking direction, and the direction in which the battery case extends from the storage portion is used as a reference.
따라서, 하나의 구체적인 예에서, 상기 트리밍부들은 수납부의 높이 차이만큼 만입된 구조일 수 있고, 이러한 구조는 수납부의 높이 차이 만큼 만입되도록 소정길이 절단시켜 형성시킬 수 있다.Accordingly, in one specific example, the trimming portions may be formed by being recessed by a difference in height of the receiving portion, and such a structure may be formed by cutting a predetermined length so as to be recessed by a height difference of the receiving portion.
즉, 상기 트리밍부들을 포함하는 실링부를 전체적으로 보면, 그 형상이, 수납부의 형상과 유사하게 외측에서 내측방향으로 단차를 갖는 계단 구조일 수 있다. That is, the sealing portion including the trimming portions as a whole may be a stepped structure having a step from the outside to the inside in a similar manner to the shape of the receiving portion.
이때, 상기 실링부의 폭은, 트리밍부들과 그 외의 부분이 단차를 갖고 상이하면 특별히 한정되지 아니하나, 실링부의 이후 공정, 예를 들어, 절곡 공정 등에서 접착면적의 충분한 확보를 통한 수납부에의 부착면적 관리 용이성 및, 공정성 개선을 위해, 실링부가 상향 절곡되어 수납부의 외면에 밀착될 때, 수납부의 높이에 대응되는 크기일 수 있다.At this time, the width of the sealing portion is not particularly limited as far as the trimming portions and the other portions have step differences, but the width of the sealing portion is not limited to the width of the sealing portion, for example, The sealing portion may be up-bent to have a size corresponding to the height of the receiving portion when the sealing portion is brought into close contact with the outer surface of the receiving portion for ease of area management and improvement in processability.
한편, 상기 유닛셀은, 1개 이상의 양극과 1개 이상의 음극이 분리막이 개재된 상태로 적층된 구조에서 양면에 위치한 전극의 종류가 동일한 유닛셀, 또는 양면에 위치한 전극의 종류가 다른 유닛셀일 수 있다. 구체적으로, 상기 적층된 구조에서 양면에 위치한 전극의 종류가 동일한 유닛셀은 양극이 양면에 위치한 구조, 또는 음극이 양면에 위치한 구조일 수 있으며, 예를 들어, 양극/분리막/음극/분리막/양극, 또는 음극/분리막/양극/분리막/음극일 수 있으며, 양극과 음극의 개수가 더 많은 구조도 가능하다. 적층된 구조에서 양면에 위치한 전극의 종류가 다른 유닛셀은 양극과 음극이 각각 하나씩 양면에 위치한 구조로, 예를 들어 양극/분리막/음극일 수 있고, 양극과 음극의 개수가 더 많은 구조도 가능하다.On the other hand, the unit cell may be a unit cell having the same type of electrodes placed on both sides or a unit cell having different types of electrodes located on both sides in a structure in which one or more positive electrodes and one or more negative electrodes are stacked with a separator interposed therebetween have. Specifically, the unit cells having the same type of electrodes located on both sides of the stacked structure may have a structure in which the anode is located on both sides, or a structure in which the cathode is disposed on both sides. For example, the structure of the anode / separator / cathode / separator / , Or a cathode / separator / anode / separator / cathode, and a structure in which the number of the anode and the cathode is larger is also possible. In a stacked structure, unit cells having different types of electrodes located on both sides may have a structure in which the positive electrode and the negative electrode are positioned on both sides, respectively, for example, a positive electrode / separator / negative electrode, Do.
상기 전극들 또는 유닛셀들의 형상은, 특별히 한정되지 않으므로, 평행 육면체 형상일수도 있고, 평면상 다각형, 원형 등일 수 있다. 또한, 평판상일 수도 있고, 곡면을 가진 판상일 수도 있다. 따라서, 상기 크기가 서로 다르다 함은, 전극 또는 유닛셀의 폭 및/또는 길이가 다른 것을 의미하며, 여기서 폭 및 길이는 전극단자의 형성 방향을 그 기준으로 한다. The shape of the electrodes or the unit cells is not particularly limited and may be a parallelepiped shape, a planar polygonal shape, a circular shape, or the like. Further, it may be a flat plate or a plate having a curved surface. Accordingly, the sizes are different from each other, meaning that the electrode and the unit cell have different widths and / or lengths, and the width and the length are used as a reference for forming the electrode terminals.
또한, 상기 평면 크기가 서로 다른 둘 이상의 전극들 또는 유닛셀들은, 그 두께다 동일할 수도, 다를 수도 있고 한정되지 아니하나, 상세하게는 두께 또한 다를 수 있다. 여기서 두께는 적층방향을 기준으로 한다.In addition, the two or more electrodes or unit cells having different planar sizes may have the same thickness, different thickness, different thickness, and different thicknesses. Here, the thickness is based on the lamination direction.
이와 같이 상기 평면 크기가 서로 다른 둘 이상의 전극들 또는 유닛셀들의 크기 차이가 폭 및/또는 길이 중 어느 것에 의한 것인지는, 상기 트리밍부들이 형성되는 형상 및 위치에 영향을 준다. Whether the difference in size of two or more electrodes or unit cells having different planar sizes is due to the width and / or the length affects the shape and position in which the trimming portions are formed.
하나의 예에서, 상기 평면 크기가 서로 다른 둘 이상의 전극들 또는 유닛셀들은 전극단자의 형성 방향을 기준으로 전극 또는 유닛셀의 폭이 다를 수 있고, 이때, 상기 트리밍부들은 전극단자가 위치하는 상단 실링부에 형성되어 있거나, 또는 상단 실링부 및 그의 대향면인 하단 실링부에 형성되어 있을 수 있다.In one example, two or more electrodes or unit cells having different planar sizes may have different widths of electrodes or unit cells based on the formation direction of the electrode terminals, wherein the trimming portions are formed on the upper Or may be formed in the upper sealing portion and the lower sealing portion which is an opposed surface thereof.
이는 전극 또는 유닛셀의 폭은 상이하지만 길이는 같으므로, 상기 계단 구조가 동일평면상에서는 폭 방향에서만 형성되고, 따라서 전극 또는 유닛셀의 폭으로부터 연장되는 상단 실링부 및 하단 실링부에만 트리밍부들이 형성되면 족하기 때문이다. 다만, 상기 전지케이스는 상부 케이스 및 하부 케이스가 연결된 구조인 경우, 하단 실링부가 없을 수도 있는 바, 상기 트리밍부들이 상단 실링부에만 형성되는 경우도 있다. Since the electrode or unit cell is different in width but has the same length, the step structure is formed only in the width direction on the same plane, so that only the upper and lower sealing portions extending from the width of the electrode or unit cell form the trimming portions This is because it suffices. However, in the case where the upper case and the lower case are connected to each other, the battery case may not have a lower end sealing portion, and the trimming portions may be formed only in the upper end sealing portion.
또 하나의 예에서, 상기 평면 크기가 서로 다른 둘 이상의 전극들 또는 유닛셀들은 전극단자의 형성 방향을 기준으로 전극 또는 유닛셀의 길이가 다를 수 있고, 이때, 상기 트리밍부들은 전극단자가 위치하는 상단 실링부에 각각 인접한 양 측변 실링부들, 또는 일 측변 실링부에 형성되어 있을 수 있다.In another example, two or more electrodes or unit cells having different planar sizes may have different lengths of electrodes or unit cells with respect to the forming direction of the electrode terminals, Side sealing portions, or both side sealing portions adjacent to the upper sealing portion, respectively.
이는 전극 또는 유닛셀의 폭은 같으므로, 상기 계단 구조가 동일평면상에서는 길이 방향에서만 형성되고, 따라서 전극 또는 유닛셀의 길이방향으로부터 연장되는 측변 실링부들에 트리밍부들이 형성되면 족하기 때문이다. 다만, 상기 전지케이스는 상부 케이스 및 하부 케이스가 연결된 구조인 경우, 양쪽에 측변 실링부가 존재할 수도 있고, 한 쪽에만 측변 실링부가 존재할 수도 있는 바, 상기 트리밍부들이 양 측변 실링부들, 또는 일 측변 실링부에만 형성될 수 있다.This is because the width of the electrode or the unit cell is the same, so that the step structure is formed only in the longitudinal direction on the same plane, and thus the trimming portions are formed in the side sealing portions extending from the longitudinal direction of the electrode or the unit cell. However, in the case where the upper case and the lower case are connected to each other, the battery case may include side-side sealing portions on both sides, and side-side sealing portions may exist only on one side. Can be formed.
또 하나의 예에서, 상기 평면 크기가 서로 다른 둘 이상의 전극들 또는 유닛셀들은 전극단자의 형성 방향을 기준으로 전극 또는 유닛셀의 폭 및 길이가 다를 수 있고, 이때, 상기 트리밍부들은 전극단자가 위치하는 상단 실링부에 형성되어 있거나, 또는 상단 실링부에 인접한 양 측변 실링부들 중 어느 하나에 형성되어 있거나, 또는 상단 실링부 및 이에 인접한 양 측변 실링부들 중 어느 하나에 형성되어 있을 수 있다.In another example, two or more electrodes or unit cells having different planar sizes may have different widths and lengths of electrodes or unit cells based on the direction in which the electrode terminals are formed, wherein the trimming portions have electrode terminals Or may be formed on either the top sealing portion and the two side sealing portions adjacent to the top sealing portion, or may be formed on one of the two side sealing portions adjacent to the top sealing portion, or formed on either the top sealing portion and the two side sealing portions adjacent thereto.
이는, 상기 크기 차이 유형 외에 전극들 또는 유닛셀들이 어떻게 적층되었는지에 영향을 받는다. 구체적으로, 상기 전극들 또는 유닛셀들은 전극단자의 형성 방향을 기준으로 전면, 후면 및 양 측면들 중에서 적어도 하나가 동일 평면상에 존재하도록 적층되어 있을 수 있으며, 상기 전극들 또는 유닛셀들이 전극단자의 형성 방향을 기준으로 전면이 동일 평면상에 존재하도록 적층되어 있는 경우, 상기 트리밍부들은 전극단자가 위치하는 상단 실링부에 형성되어 있을 수 있고, 상기 전극들 또는 유닛셀들이 전극단자의 형성 방향을 기준으로 일 측면이 동일 평면상에 존재하도록 적층되어 있는 경우, 상기 트리밍부들은 상기 일 측면에 위치하는 일 측변 실링부에 형성되어 있을 수 있으며, 상기 전극들 또는 유닛셀들이 전극단자의 형성 방향을 기준으로 전면 및 일 측면이 동일 평면상에 존재하도록 적층되어 있는 경우, 상기 트리밍부들은 전극단자가 위치하는 상단 실링부 및 상기 일 측면에 위치하는 일 측변 실링부에 형성되어 있을 수 있다.This is influenced by how the electrodes or unit cells are stacked in addition to the size difference type. Specifically, the electrodes or the unit cells may be stacked so that at least one of the front, rear, and both sides is on the same plane with respect to the electrode terminal formation direction, The trimming portions may be formed in the upper sealing portion where the electrode terminals are located, and the electrodes or the unit cells may be formed in the forming direction of the electrode terminals The trimming portions may be formed on the one side sealing portion located on the one side surface, and the electrodes or the unit cells may be formed on the one side surface sealing portion located on one side surface, The trimming portions are formed so that the front surface and the one side surface are laminated on the same plane, May be formed on the upper sealing part and the one side sealing part located on the one side.
다만, 상기 구조에 한정되는 것은 아니고, 그 밖에 다양한 구조의 적층 형태 또한 가능하며, 이에 따라 트리밍부들이 형성되는 실링부의 위치가 정해질 수 있다. 즉, 전면, 후면, 및 양 측면들 중 적어도 하나가 동일 평면상에서 계단 구조를 가지면, 그에 대응하는 부위의 실링부들에는 트리밍부들이 형성되어 있을 수 있다. However, the present invention is not limited to the above-described structure, and other various laminated structures are also possible, so that the position of the sealing portion in which the trimming portions are formed can be determined. That is, if at least one of the front, rear, and both sides has a stepped structure on the same plane, the sealing portions of the corresponding portions may be formed with trimming portions.
여기서, 전면, 후면 및 양 측면들은 전극단자의 형성 방향을 기준으로 결정되는 바, 전면 또는 후면은 전극단자가 돌출된 면을 의미하고, 상기 전면에 대향하는 면이 후면이며, 상기 양 측면들은 상기 평면에 수직이고 상기 전극 단자 비 형성 부위의 면을 의미한다. Here, the front, rear, and both side surfaces are determined based on the direction in which the electrode terminals are formed, and the front surface or the rear surface refers to a surface where the electrode terminals protrude, the surface facing the front surface is the rear surface, Refers to a plane perpendicular to the plane and a surface of the electrode terminal non-formation portion.
이와 같은 구조의 전지셀은, 종래의 전극 조립체와 달리 다양한 디자인의 디바이스에 맞게 디바이스 내부의 사공간을 효과적으로 활용할 수 있는 전지셀을 제공하면서도, 전지셀의 콤팩트화와 안전성을 위해 실링부를 절곡하여 전지케이스의 수납부에 밀착시키는 경우, 부분적으로 전지케이스의 실링부가 남거나 부족함 없이 적절히 수납부에 접착될 수 있게 함으로써, 실링부의 접착 면적의 관리가 용이하여 수납부에의 양호한 접착 상태를 유지할 수 있고, 밀봉성 저하 문제가 없으면서도, 공간의 활용성 및 공정성을 개선하는 효과가 있다.The battery cell having such a structure can provide a battery cell that can effectively utilize the dead space inside the device in accordance with devices of various designs unlike the conventional electrode assembly. In addition, in order to make the battery cell compact and secure, The sealing portion of the battery case can be partially adhered to the housing portion appropriately without remaining or lacking enough to partially adhere to the housing portion of the case so that the adhesion area of the sealing portion can be easily controlled and a good adhesion state to the housing portion can be maintained, There is an effect of improving space usability and fairness without a problem of lowering the sealability.
한편, 상기 전지케이스는 수지층 및 금속층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어질 수 있고, 상기에서 설명한 바와 같이, 상기 실링부들 중 전극단자가 위치하는 상단 실링부에 각각 인접한 양 측면 실링부들은 전지케이스의 수납부 형상을 따라 상향 절곡되어 있을 수 있으며, 이때, 상기 양 측변 실링부들의 단부에는 전기적 절연성 물질이 양 측변 실링부들의 단부를 따라 부가되어 있을 수 있다.The battery case may be formed of a laminate sheet including a resin layer and a metal layer. As described above, the two side sealing parts adjacent to the upper sealing part where the electrode terminals of the sealing parts are located, The electrical insulating material may be attached to the ends of the both side sealing portions along the end portion of the side sealing portions.
이와 같은 전기적 절연성 물질의 부가는, 상기 전지케이스의 금속층이 노출됨으로써 유발되는 절연 파괴 현상의 문제점을 해결하고, 전지의 밀봉력을 향상시키면서도, PET 라벨 및 테이프를 이용하여 열융착부 외각을 절연할 경우에 나타나는 라벨 및 테이프의 벗겨짐 현상이 나타나거나 기포 또는 주름 등의 불량이 발생하는 문제점을 해결할 수 있다.The addition of such an electrically insulating material solves the problem of the dielectric breakdown phenomenon caused by the exposure of the metal layer of the battery case and improves the sealing performance of the battery while insulating the outer periphery of the fused portion using a PET label and tape It is possible to solve the problem that peeling phenomenon of the label and the tape appearing in the case of bending, bubble or wrinkle occurs.
물론, 전극단자가 위치하는 상단 실링부도 상향 절곡될 수 있으며, 이 경우 전극단자를 다시 한번 하향 절곡하여 전지셀을 제조하므로, 더욱 콤팩트한 전지셀을 제조할 수 있다.Of course, the upper end sealing portion where the electrode terminal is located can also be bent upward. In this case, the electrode terminal is bent downward again to manufacture the battery cell, so that a more compact battery cell can be manufactured.
본 발명에 따른 전지셀은 상세하게는, 리튬 이차전지일 수 있다.The battery cell according to the present invention may be a lithium secondary battery in detail.
상기 리튬 이차전지는 상기 전극조립체를 전지케이스에 수납하고, 리튬염 함유 비수 전해액을 전극조립체에 함침시킴으로써 제조된다.The lithium secondary battery is manufactured by housing the electrode assembly in a battery case, and impregnating the electrode assembly with a non-aqueous electrolyte solution containing a lithium salt.
본 발명은 또한, 상기 전지셀을 단위전지로 하는 것을 특징으로 하는 전지팩 및 상기 전지팩을 전원으로서 포함하고 있는 디바이스를 제공한다. The present invention also provides a battery pack comprising the battery cell as a unit cell and a device including the battery pack as a power source.
상기 디바이스는, 스마트폰, 휴대폰, 노트북, 테블릿 PC, 웨어러블 전자기기, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차 또는 전력 저장용 시스템에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.The device may be any one selected from a smart phone, a mobile phone, a notebook, a tablet PC, a wearable electronic device, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a plug-in hybrid electric vehicle or a system for power storage.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지셀은, 계단 구조의 전극조립체, 및 상기 전극조립체의 외면 형상에 대응하도록 계단 구조의 단차가 형성되어 있는 수납부와 상기 수납부의 형상에 대응되도록 외측으로부터 만입된 구조의 트리밍부들이 형성되어 있는 실링부들을 포함하는 전지케이스를 포함함으로써, 종래의 전극 조립체와 달리 다양한 디자인의 디바이스에 맞게 디바이스 내부의 사공간을 효과적으로 활용할 수 있는 전지셀을 제공하면서도, 전지셀의 콤팩트화와 안전성을 위해 실링부를 절곡하여 전지케이스의 수납부에 밀착시키는 경우, 부분적으로 전지케이스의 실링부가 남거나 부족함 없이 적절히 수납부에 접착될 수 있는 바, 실링부의 접착 면적의 관리가 용이하여 수납부에의 양호한 접착 상태를 유지할 수 있고, 밀봉성 저하 문제가 없으면서, 공간의 활용성 및 공정성을 개선시킬 수 있는 효과가 있다. As described above, the battery cell according to the present invention includes the electrode assembly having a stepped structure, a housing portion having a stepped stepped portion corresponding to the outer shape of the electrode assembly, The present invention provides a battery cell that can effectively utilize a dead space in a device in accordance with devices of various designs unlike a conventional electrode assembly, by providing a battery cell including a sealing portion having trimming portions formed therein, When the sealing part is bent and tightly attached to the housing part of the battery case for compactness and safety of the battery cell, the sealing part of the battery case can be partially adhered to the housing part properly without remaining or lacking. It is easy to maintain a good adhesion state to the storage portion, and the sealing property is deteriorated There is an effect that space usability and fairness can be improved while there is no problem.
도 1은 종래 계단 구조의 전극조립체를 포함하는 전지셀의 평면도 및 측면도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 평면도이다;
도 3은 도 2의 전지케이스의 양 측변 실링부를 절곡한 상태의 전지셀의 사시도이다;
도 4 내지 도 7은 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 전지셀들의 평면도들이다.1 is a plan view and a side view of a battery cell including a conventional stepped electrode assembly;
2 is a plan view of a battery cell according to one embodiment of the present invention;
FIG. 3 is a perspective view of a battery cell in which both side sealing portions of the battery case of FIG. 2 are bent; FIG.
4 to 7 are plan views of battery cells according to another embodiment of the present invention.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited by the scope of the present invention.
도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지(100)의 평면도가 도시되어 있고, 도 3에는 도 2의 전지케이스의 양 측변 실링부를 절곡한 상태의 전지셀의 사시도가 도시되어 있다.FIG. 2 is a plan view of a
이들 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 전지셀(100)은, 전극단자들(140)의 형성방향을 기준으로 길이가 서로 다른 2개의 전극들 또는 유닛셀들(111, 112)이 평면을 기준으로 높이 방향으로 적층되어 계단 구조를 형성하고 있는 전극조립체(110)가, 전지케이스(120)의 수납부(130)에 장착되어 전지케이스(120)에 의해 밀봉되어 있고, 전극들 또는 유닛셀들(111, 112)의 양극 및 음극 탭들과 전기적으로 연결되는 두 개의 전극단자들(141, 142)이 외부로 노출되도록 밀봉되어 있는 구조로 이루어져 있다.Referring to these figures, in the
전지케이스(120)의 수납부(130)는 계단 구조의 전극조립체(110)의 외면 형상에 대응하도록 계단 구조의 단차가 형성되어 있고, 전극단자들(140)의 형성 부위를 기준으로 후면을 제외하고는 수납부(130)로부터 연장되어 상부 케이스와 하부 케이스가 밀봉된 상태의 실링부들(121, 122, 123)이 형성되어 있다. 이때, 실링부들(121, 122, 123) 중 전극단자(140)가 형성되어 있는 상단 실링부(121)에 인접한 양 측변 실링부들(122, 123)에는 계단 구조의 단차가 형성된 수납부(130)의 형상에 대응되도록 외측으로부터 만입된 구조의 트리밍부들(trimming parts)(124, 125)이 형성되어 있다. 이는 계단 구조가 동일평면상에서는 길이 방향에만 형성되기 때문이다.The
이러한 트리밍부들(124, 125)은 수납부(130)의 높이 차이 만큼 외측에서 만입된 구조로, 소정길이만큼 절단시켜 형성된다. 따라서, 양 측변 실링부들(122, 123)은, 전체적인 형상이 전지케이스(120) 수납부의 형상과 유사하게 계단 구조를 가지며, 도 3과 같이 상향 절곡하여 수납부(130)에 밀착시키는 경우, 수납부(130)의 높이와 대응된다. 즉, 수납부(130)의 높이가 높은 부분에서 양 측변 실링부들(122, 123)은 그 폭이 넓고, 수납부(130)의 높이가 낮은 부분에서는 그 폭이 작다. The trimming
도면에서 도시하지는 않았지만, 상향 절곡된 양 측변 실링부들(122, 123)의 단부에는 전지케이스의 금속층이 노출됨으로써 유발되는 절연 파괴 현상의 문제점을 해결하고, 전지의 밀봉력을 향상시키기 위한 전기적 절연성 물질이 부가될 수 있다.Although not shown in the drawings, the problem of the insulation breakdown phenomenon caused by exposing the metal layer of the battery case to the ends of the upwardly bent both
한편, 도 4 내지 도 7에는 본 발명에 따른 다양한 구조의 전지셀에 대해 더욱 구체적으로 설명하기 위해, 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 전지셀들(200, 300, 400, 500)의 평면도들이 도시되어 있다.4 to 7 illustrate a plan view of the
먼저, 도 4를 참조하면, 도 2와 달리, 전지셀(200)은, 전극단자들(240)의 형성방향을 기준으로 폭이 서로 다른 2개의 전극들 또는 유닛셀들(211, 212)이 평면을 기준으로 높이 방향으로 적층되어 계단 구조를 형성하고 있는 전극조립체(210)가, 전지케이스(220)의 수납부(230)에 장착되어 전지케이스(220)에 의해 밀봉되어 있고, 전극들 또는 유닛셀들(211, 212)의 양극 및 음극 탭들과 전기적으로 연결되는 두 개의 전극단자들(241, 242)은 2개의 전극들 또는 유닛셀들(211, 212)이 모두 위치하는 쪽으로 편향된 상태로 외부로 노출되도록 밀봉되어 있는 구조로 이루어져 있다.Referring to FIG. 4, unlike FIG. 2, the
전지케이스(220)의 수납부(230)는 계단 구조의 전극조립체(210)의 외면 형상에 대응하도록 계단 구조의 단차가 형성되어 있고, 전극단자들(240)의 형성 부위를 기준으로 후면을 제외하고는 수납부(230)로부터 연장되어 상부 케이스와 하부 케이스가 밀봉된 상태의 실링부들(221, 222, 223)이 형성되어 있다. 이때, 실링부들(221, 222, 223) 중 전극단자(240)가 형성되어 있는 상단 실링부(121)에는 계단 구조의 단차가 형성된 수납부(130)의 형상에 대응되도록 외측으로부터 만입된 구조의 트리밍부(224)가 형성되어 있다. 이는 계단 구조가 동일평면상에서는 폭 방향에만 형성되기 때문이다.The
물론, 도 4에는 상부 케이스와 하부 케이스가 일체로서 연결되어 있는 부재로서 하단 실링부가 없는 구조만이 도시되어 있어 특별히 언급하지 않았지만, 만일 하단 실링부가 있는 경우에는 하단 실링부에도 트리밍부가 형성되는 것은 자명하다.Of course, only the structure in which the upper case and the lower case are integrally connected as shown in FIG. 4 is shown without a bottom sealing part, so that if a bottom sealing part is provided, a trimming part is also formed in the bottom sealing part Do.
이러한 트리밍부들(124, 125)의 형상 및 제조방법은 도 2에서 설명한 바와 유사하므로 이에 대한 설명은 생략한다. The shape and manufacturing method of the trimming
도 5 내지 도 7에는, 도 2 및 도 4와는 달리, 전극단자들의 형성방향을 기준으로 폭 및 길이가 서로 다른 3개의 전극들 또는 유닛셀들이 평면을 기준으로 높이 방향으로 적층되어 계단 구조를 형성하고 있는 전극조립체를 포함하는 전지셀들(300, 400, 500)이 도시되어 있고, 이들은 전극들 또는 유닛셀들의 적층 형태가 상이하여, 트리밍부가 형성되는 위치가 상이하다.5 to 7, unlike FIGS. 2 and 4, three electrodes or unit cells having different widths and lengths are stacked in a height direction with respect to a plane, forming a step structure The
구체적으로, 도 5를 참조하면, 전지셀(300)은, 전극들 또는 유닛셀들(311, 312, 313)이 전극단자들(340; 341, 342)의 형성 방향을 기준으로 전면만이 동일 평면상에 존재하도록 적층되어 있는 전극조립체(310)가 전지케이스(320)의 수납부(330)에 장착되어 전지케이스(320)에 의해 밀봉되어 있는 구조로 이루어져 있다. 5, the
전지케이스(320)의 수납부(330)는 계단 구조의 전극조립체(310)의 외면 형상에 대응하도록 계단 구조의 단차가 형성되어 있고, 전극단자들(340)의 형성 부위를 기준으로 후면을 제외하고는 수납부(230)로부터 연장되어 상부 케이스와 하부 케이스가 밀봉된 상태의 실링부들(321, 322, 323)이 형성되어 있다. The
이때, 전극들 또는 유닛셀들(311, 312, 313)이 전면에서만 동일평면상에 존재하므로, 평면상에서의 계단 구조는 전면에서만 양쪽으로 형성되고, 따라서, 실링부들(321, 322, 323) 중 전극단자(340)가 형성되어 있는 상단 실링부(321)에만, 계단 구조의 단차가 형성된 수납부(330)의 형상에 대응되도록 외측으로부터 만입된 구조의 트리밍부들(324, 325)이 양쪽에 3개의 단차를 갖는 계단 형상으로 형성되어 있다. At this time, since the electrodes or the
한편, 도 6을 참조하면, 전지셀(400)은, 전극들 또는 유닛셀들(411, 412, 413)이 전극단자들(440; 441, 442)의 형성 방향을 기준으로 일 측면만이 동일 평면상에 존재하도록 적층되어 있는 전극조립체(410)가 전지케이스(420)의 수납부(430)에 장착되어 전지케이스(420)에 의해 밀봉되어 있는 구조로 이루어져 있다. 6, the
상기 도면들에서 설명한 바와 마찬가지로, 전지케이스(440)의 수납부(430)는 계단 구조의 전극조립체(410)의 외면 형상에 대응하도록 계단 구조의 단차가 형성되어 있고, 전극단자들(440)의 형성 부위를 기준으로 후면을 제외하고는 수납부(430)로부터 연장되어 상부 케이스와 하부 케이스가 밀봉된 상태의 실링부들(421, 422, 423)이 형성되어 있다. The
이때, 전극들 또는 유닛셀들(411, 412, 413)이 일 측면에서만 동일평면상에 존재하므로, 평면상에서의 계단 구조는 일 측면에서만 위, 아래로 형성되고, 따라서, 실링부들(421, 422, 423) 중 전극단자(440)가 형성되어 있는 상단 실링부(421)에 인접한 일 측변 실링부(422)에만, 계단 구조의 단차가 형성된 수납부(430)의 형상에 대응되도록 외측으로부터 만입된 구조의 트리밍부들(324, 325)이 일 측면 실링부(422)의 위, 아래에 3개의 단차를 갖는 계단 형상으로 형성되어 있다. At this time, since the electrodes or the
도 7을 참조하면, 전지셀(500)은 전극들 또는 유닛셀들(511, 512, 513)이 전극단자들(540; 541, 542)의 형성 방향을 기준으로 전면 및 일 측면이 동일 평면상에 존재하도록 적층되어 있는 전극조립체(510)가 전지케이스(520)의 수납부(530)에 장착되어 전지케이스(520)에 의해 밀봉되어 있는 구조로 이루어져 있다. Referring to FIG. 7, the
상기 도면들에서 설명한 바와 마찬가지로, 전지케이스(540)의 수납부(530)는 계단 구조의 전극조립체(510)의 외면 형상에 대응하도록 계단 구조의 단차가 형성되어 있고, 전극단자들(540)의 형성 부위를 기준으로 후면을 제외하고는 수납부(530)로부터 연장되어 상부 케이스와 하부 케이스가 밀봉된 상태의 실링부들(521, 522, 523)이 형성되어 있다. The
이때, 전극들 또는 유닛셀들(511, 512, 513)은 전면 및 일 측면에서 동일평면상에 존재하므로, 평면상에서의 계단 구조가 전면 및 일 측면에서 모두 형성되고, 따라서, 실링부들(521, 522, 523) 중 전극단자(540)가 형성되어 있는 상단 실링부(521) 및 이에 인접한 일 측변 실링부(522) 모두에, 계단 구조의 단차가 형성된 수납부(530)의 형상에 대응되도록 외측으로부터 만입된 구조의 트리밍부들(524, 525)이 3개의 단차를 갖는 계단 형상으로 형성되어 있다.At this time, since the electrodes or
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 전지셀은, 전극들 또는 유닛셀들의 크기 차이와 적층 형태에 따라 전지케이스의 네 변의 실링부 중 적어도 하나에, 수납부의 형상에 대응되도록 외측으로부터 만입된 구조의 트리밍부들이 형성되어 있는 바, 실링부들이 각 부분에서 적당한 폭을 가져 공간의 활용성 및 공정성을 개선시키면서도, 밀봉성 저하의 문제가 없고, 실링부의 수납부로의 절곡, 밀착의 경우 접착 면적의 관리가 용이하여 양호한 접착 상태를 유지할 수 있는 효과가 있다.
As described above, according to the present invention, at least one of the sealing portions on four sides of the battery case is formed in a shape that is recessed from the outside so as to correspond to the shape of the receiving portion, depending on the size difference between the electrodes or the unit cells, There is no problem of lowering the sealability while improving the usability and fairness of the space, and there is no problem of bending of the sealing portion into the housing portion, It is easy to manage and maintain a good adhesion state.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주에서 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 (22)
상부 케이스 및 하부 케이스로 이루어져 있고, 상기 상부 케이스 및/또는 상기 하부 케이스에 전극조립체의 장착을 위한 수납부, 및 상부 케이스와 하부 케이스가 밀봉되어 형성되는 실링부를 포함하는 전지케이스; 및
복수의 전극들 또는 유닛셀들이 평면을 기준으로 높이 방향으로 적층되어 있고 그 중 적어도 둘 이상의 전극들 또는 유닛셀들은 평면 크기가 서로 달라서 계단 구조를 형성하고 있는 전극조립체;
를 포함하며,
상기 전지케이스의 수납부에는 상기 전극조립체의 외면 형상에 대응하도록 계단 구조의 단차가 형성되어 있고, 상기 전지케이스 실링부에는 계단 구조의 단차가 형성된 수납부의 형상에 대응되도록 외측으로부터 만입된 구조의 트리밍부들(trimming parts)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.A battery cell in which an electrode assembly having a separator interposed between an anode and a cathode is embedded in a battery case,
A battery case comprising: an upper case and a lower case, wherein the upper case and / or the lower case include a storage part for mounting the electrode assembly, and a sealing part formed by sealing the upper case and the lower case; And
Wherein a plurality of electrodes or unit cells are stacked in a height direction with respect to a plane and at least two or more of the electrodes or unit cells have different planar sizes to form a stepped structure;
/ RTI >
The cell case sealing portion is formed with a stepped portion having a stepped structure corresponding to the outer shape of the electrode assembly. The battery case sealing portion is formed with a recessed structure Characterized in that trimming parts are formed.
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