KR20160010823A - 관형 통로체를 갖는 파우치형 리튬 이차전지 - Google Patents

관형 통로체를 갖는 파우치형 리튬 이차전지 Download PDF

Info

Publication number
KR20160010823A
KR20160010823A KR1020140091192A KR20140091192A KR20160010823A KR 20160010823 A KR20160010823 A KR 20160010823A KR 1020140091192 A KR1020140091192 A KR 1020140091192A KR 20140091192 A KR20140091192 A KR 20140091192A KR 20160010823 A KR20160010823 A KR 20160010823A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pouch
tubular passage
passage body
secondary battery
lithium secondary
Prior art date
Application number
KR1020140091192A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102257850B1 (ko
Inventor
최주영
이루리
황창묵
Original Assignee
에스케이이노베이션 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에스케이이노베이션 주식회사 filed Critical 에스케이이노베이션 주식회사
Priority to KR1020140091192A priority Critical patent/KR102257850B1/ko
Priority to JP2015139566A priority patent/JP6576134B2/ja
Priority to US14/802,881 priority patent/US9728766B2/en
Publication of KR20160010823A publication Critical patent/KR20160010823A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102257850B1 publication Critical patent/KR102257850B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/317—Re-sealable arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/317—Re-sealable arrangements
    • H01M50/325—Re-sealable arrangements comprising deformable valve members, e.g. elastic or flexible valve members
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/547—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells
    • H01M50/55—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells on the same side of the cell
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/552—Terminals characterised by their shape
    • H01M50/553—Terminals adapted for prismatic, pouch or rectangular cells
    • H01M50/557—Plate-shaped terminals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/60—Arrangements or processes for filling or topping-up with liquids; Arrangements or processes for draining liquids from casings
    • H01M50/609—Arrangements or processes for filling with liquid, e.g. electrolytes
    • H01M50/627—Filling ports
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Filling, Topping-Up Batteries (AREA)
  • Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)

Abstract

관형 통로체를 갖는 파우치형 리튬 이차전지에 관하여 개시한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 파우치의 내, 외부를 연통하여, 상기 파우치의 외부로부터 전해액을 주입하거나 또는 상기 파우치의 내부로부터 가스를 배출시키는 통로를 제공하는 관형 통로체를 포함하는 관형 통로체를 갖는 파우치형 리튬 이차전지를 제공할 수 있다.

Description

관형 통로체를 갖는 파우치형 리튬 이차전지{POUCH TYPE LITHIUM SECONDARY BATTERY HAVING TUBULAR PASSAGE STRUCTURE}
본 발명은 관형 통로체를 갖는 파우치형 리튬 이차전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 리튬 이차전지의 공정을 간소화하고, 추가 전해액의 주액이 가능하며 장기적으로 성능을 향상시킬 수 있는 관형 통로체를 갖는 파우치형 리튬 이차전지에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 이차전지는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말한다.
일 예로서, 하나의 전지 셀이 팩 형태로 포장된 저용량 전지의 경우 휴대용 단말기, 노트북, 컴퓨터 및 캠코더와 같은 휴대가 가능한 소형 전자기기에 주로 사용되고 있다. 또 다른 예로서, 대전력을 필요로 하는 기기, 예컨대 전기 자동차 등의 모터 구동용 전원의 경우에는 다수 개의 전지 셀이 직렬 또는 병렬로 연결된 대용량의 이차 전지가 사용되고 있다.
이와 같은 이차 전지는 다양한 형태로 제조가 가능한데, 대표적인 예로서, 파우치형, 원통형, 각형 등의 형태로 제조되고 있다. 그 중에서, 파우치형의 경우 그 형상이 비교적 자유롭고 무게가 가벼워서 최근 슬림화 및 경량화가 요구되는 휴대용 전자기기에 많이 사용되고 있으며, 이 외에도 전기자동차 등에도 사용되고 있다.
도 1은 일반적인 파우치형 리튬 이차전지를 간략히 도시한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 일반적인 파우치형 리튬 이차전지(1)는 테두리를 따라 실링(sealing) 된 파우치 포장재(이하, '파우치'라 함)(10)를 구비한다. 상기 파우치(10)는 박막의 금속 필름과 그 양면에 절연성 필름이 부착되어 자유롭게 구부림이 가능한 형태로 제공된다.
그리고 상기 파우치(10)에는 전극적층체(미도시)가 내장되는데, 이를 위해 상기 파우치(10)의 내부에는 전극적층체를 수용하기 위한 소정의 공간부가 형성될 수 있다.
한편, 상기 파우치(10)의 외부로는 적어도 한 쌍의 전극 탭(20, 30)이 돌출하여 구비되며, 이들 전극 탭(20, 30)은 상기 파우치(10)에 내장된 전극적층체와 전기적으로 연결되는 구조로 제공될 수 있다.
그런데 이와 같은 일반적인 파우치형 리튬 이차전지의 경우, 전해액의 주입 후 프리차지(Pre-Charge)과정에서 발생하는 가스를 제거하기 위해 가스(gas)방이라 불리는 별도의 더 포함하는 형태로 제공된다. 그리고 디개싱(degassing) 공정을 통해 가스가 제거되면 상기 가스방도 제거되고, 개방된 부위를 리실링(resealing)하는 작업이 필요하였다. 이에 따라, 전해액의 비산, 실링(sealing) 불량, 절연저항 불량 등의 문제가 발생될 가능성이 있어, 공정조건의 최적화에 많은 시간이 소요되는 단점이 있었다.
또한, 상기와 같은 일반적인 파우치형 리튬 이차전지의 경우 열화과정에서 가스가 발생될 수 있다. 그런데 이러한 열화과정에서 발생되는 가스가 설정된 양을 초과할 경우, 파우치의 외형 변형을 유발시켰다. 그 결과 파우치 내부에 수용된 전극적층체는 초기의 정렬된 상태를 벗어나 무질서하게 다시 배열되게 되며, 심각할 경우 서로 간의 단락이 유발되어 발연 또는 발화의 원인이 되기도 하였다.
이와 같은 문제점이 있음에도, 리실링 작업이 끝난 셀(cell)은 외부와 완전히 차단되어 밀봉된 구조로 제공되므로, 전해액의 추가적인 투입은 거의 불가능하였고, 열화에 의해 가스가 발생될 경우에도 이를 외부로 배출시키기에 어려움이 따랐다.
관련된 선행기술로는 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0102807호(2013.09.23. 공개일)가 있으며, 상기 선행문헌에는 리튬 폴리머 이차전지에 관한 기술이 개시되어 있다.
본 발명은 파우치형 리튬 이차전지의 제조 공정을 간소화하고, 장기적인 유지 보수가 가능하여 성능 향상을 도모할 수 있는 관형 통로체를 갖는 파우치형 리튬 이차전지를 제공한다.
또한, 본 발명은 파우치의 전면이 외부로부터 실링된 상태를 유지하면서 전해액의 주액이 가능해 질 수 있는 관형 통로체를 갖는 파우치형 리튬 이차전지를 제공한다.
또한, 본 발명은 프리차지 이후 발생하는 가스를 파우치의 외부로 적절히 제거할 수 있는 관형 통로체를 갖는 파우치형 리튬 이차전지를 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 파우치의 내, 외부를 연통하여, 상기 파우치의 외부로부터 전해액을 주입하거나 또는 상기 파우치의 내부로부터 가스를 배출시키는 통로를 제공하는 관형 통로체를 포함하는 관형 통로체를 갖는 파우치형 리튬 이차전지를 제공한다.
상기 관형 통로체는, 상기 파우치의 실링 부위에 적어도 하나 이상 포함될 수 있다.
또한, 상기 관형 통로체는, 다수의 전극 탭들 사이에 위치할 수 있다.
또한, 상기 관형 통로체의 개폐를 조절하는 마개부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 관형 통로체는, 상기 파우치의 실링 부위 사이로 삽입되어 양면이 부착되는 날개 형상의 몸체부; 및 상기 몸체부를 관통하여 형성되어 상기 파우치의 내, 외부를 연통시키는 중공부를 포함할 수 있다.
상기 몸체부의 외측으로 돌출하여 상기 중공부와 연통된 내부 중공을 갖는 연장돌출부를 더 포함할 수 있다.
상기 연장돌출부는, 상기 파우치 내부로 전해액을 주입시키는 전해액 주입라인에 연결 고정되거나 또는 상기 파우치 외부로 가스를 배출시키기 위한 가스 배출라인에 연결 고정될 수 있다.
상기 연장돌출부의 외주면 상에는 고정돌기가 포함되며, 상기 고정돌기는, 상기 전해액 주입라인 또는 상기 가스 배출라인에 삽입된 상기 연장돌출부의 분리 이탈을 방지하는 구조로 이루어질 수 있다.
상기 고정돌기는, 상기 연장돌출부의 길이 방향을 따라 적어도 하나 이상 포함되며, 상기 연장돌출부의 외경보다 확장된 원추 형상의 단차로 이루어질 수 있다.
본 발명에 의하면, 파우치형 리튬 이차전지의 제조 공정을 간소화하고, 장기적인 유지 보수가 가능하여 파우치형 리튬 이차전지의 성능을 향상시킬 수 있다.
예컨대, 가스방이 불필요해짐에 따라 가스방의 성형 제작 과정을 생략할 수 있으며, 디개싱(degassing) 중 피어싱(piercing) 공정이 불필요해져 불량감소에 기여할 수 있다. 그리고 리실링 공정을 배제하여 작업 시간 및 작업 효율을 향상시킬 수 있다.
나아가, 관형 통로체를 이용하여 파우치의 전면이 외부로부터 실링된 상태를 유지하면서 전해액의 주액이 가능해질 수 있다.
예컨대, 전해액 주액량의 균일성을 확보할 수 있으며, 파우치 외부의 공기, 이물질, 수분 등이 내부로 투입되는 것을 방지할 수 있다. 그리고 전해액의 주액 과정 중에서 최종 셀(cell)에 포함되지 않는 부분에 잔류할 수 있는 전해액을 최소화하여 일관된 생산능력을 갖출 수 있다. 그리고 전해액의 잔류로 인해 유발되는 리실링 영역의 실링 불량 발생을 억제할 수 있다.
더 나아가, 파우치형 리튬 이차전지의 프리차지 이후 발생되는 가스를 관형 통로체를 이용하여 파우치의 외부로 적절히 배출할 수 있는 장점이 있다.
예컨대, 관형 통로체에 진공펌프를 직접 연결하여 디개싱 작업을 실시할 수 있다. 이 경우, 셀의 해당 부분만을 진공상태로 하여 디개싱 작업이 가능해질 수 있으며, 이는 기존의 방식인 챔버(chamber) 전체를 진공상태로 만들어 디개싱 작업하는 경우에 비해 손실을 줄일 수 있는 효과를 가져올 수 있다.
더 나아가, 파우치형 리튬 이차전지의 장기적 관점에서 유지 보수가 가능한 장점이 있다.
도 1은 일반적인 파우치형 리튬 이차전지를 간략히 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 관형 통로체를 갖는 파우치형 리튬 이차전지를 간략히 도시한 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 관형 통로체를 갖는 파우치형 리튬 이차전지의 부분 확대도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 관형 통로체를 갖는 파우치형 리튬 이차 전지의 작동 상태를 간략히 도시한 단면도들.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 관형 통로체를 갖는 파우치형 리튬 이차전지에 전해액이 주입되는 모습을 간략히 도시한 공정도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 관형 통로체를 갖는 파우치형 리튬 이차전지로부터 가스가 배출되는 모습을 간략히 도시한 공정도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 관형 통로체를 갖는 파우치형 리튬 이차전지에 마개부재를 체결하는 모습을 간략히 도시한 공정도.
도 8 및 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 관형 통로체를 갖는 파우치형 리튬 이차전지를 간략히 도시한 사시도.
도 10은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 관형 통로체들의 단면도들.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
그리고 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 관형 통로체를 갖는 파우치형 리튬 이차전지에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 관형 통로체를 갖는 파우치형 리튬 이차전지를 간략히 도시한 사시도이다.
도 2를 참조하면, 관형 통로체를 갖는 파우치형 리튬 이차전지(이하, '파우치형 리튬 이차전지'라 함)(100)는 관형 통로체(110)를 포함한다.
파우치형 리튬 이차전지(100)는 테두리를 따라 실링(sealing)된 파우치 (10)와, 상기 파우치(10)의 내부 수용공간에 내장되는 전극적층체(미도시)와, 상기 파우치(10)의 외부로 돌출된 적어도 한 쌍의 전극 탭(20, 30)을 포함한다.
파우치(10)는 박막의 금속 필름과 그 양면에 절연성 필름이 부착되어 구성될 수 있으며, 반드시 이러한 형태에 제한될 필요는 없다.
그리고 상기 파우치(10)에는 전극적층체가 내장될 수 있으며, 상기 전극적층체의 구체적인 형태는 별도로 도시하진 않았으나, 특정 형태로 제한될 필요가 없으며, 다양하게 변경되어 이용될 수 있다.
전극 탭(20, 30)은 상기 파우치(10)내부 수용공간에 내장된 전극적층체와 전기적으로 연결되며, 상기 파우치(10)의 실링 부위를 거쳐 상기 파우치(10)의 외부로 돌출되는 형상을 가질 수 있다.
이와 같이 구성된 파우치형 리튬 이차전지(100)에 관형 통로체(110)가 포함될 수 있다.
관형 통로체(110)는 상기 파우치(10)의 내, 외부 사이를 연통하여 형성될 수 있다.
상기 관형 통로체(110)는 상기 파우치(10)의 외부로부터 내부 수용공간으로 전해액을 주입시키는 통로(즉, 전해액 주입 유로)를 제공하는 역할을 담당할 수 있다.
또한, 상기 관형 통로체(110)는 상기 파우치(10)의 내부로부터 발생된 가스를 외부로 배출시키는 통로(즉, 가스 배출 유로)를 제공하는 역할을 담당할 수 있다.
한편, 상기 관형 통로체(110)는 상기 파우치(10)의 실링 부위, 즉 파우치(10)의 테두리를 따라 밀봉되는 부위에 적어도 하나 이상 포함될 수 있다.
그리고 상기 관형 통로체(110)는 적어도 한 쌍의 전극 탭들(20, 30) 사이에 배치될 수 있다. 다만, 반드시 이와 같은 배치 형상에 제한될 필요는 없다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 관형 통로체를 갖는 파우치형 리튬 이차전지의 부분 확대도이다.
도 3을 참조하면, 파우치(10)의 실링 부위(11)에 양면이 부착되어 상기 파우치(10)의 내, 외부를 연통하는 관형 통로체(110의 세부 구성을 확인할 수 있다.
상기 관형 통로체(110)는 몸체부(111), 중공부(113), 그리고 연장돌출부(115)를 포함한다.
상기 몸체부(111)는 상기 파우치(10)의 실링 부위(11) 사이로 삽입되어 양면이 부착되는 날개 형상의 부재이다.
일 예로, 상기 몸체부(111)는 상기 중공부(113)를 기준으로 양측 방향으로 두께가 얇아지는 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 몸체부(111)는 파우치(10)의 실링 부위(11) 사이에 원활하게 삽입되어 상호 접합되는 실링 부위(11) 사이에서 양면 부착이 가능해 질 수 있다.
그리고 상기 몸체부(111)는 도 3에 도시된 형상 이외에도 다양한 형상으로 변경이 가능한데, 이에 관해서는 도 8 내지 도 10의 설명 시 살펴보기로 한다.
상기 중공부(113)는 상기 몸체부(111)의 중앙을 관통하여 형성되며, 상기 파우치의 내, 외부를 연통시키는 통로 역할을 담당한다.
바람직한 예로서, 상기 중공부(113)의 직경은 1 ~ 5mm 범위 내에서 형성되는 것이 좋으나, 반드시 이에 제한될 필요는 없다.
상기 연장돌출부(115)는 상기 몸체부(111)의 외측으로 돌출한 관형 부재로서, 상기 중공부(113)와 연통된 내부 중공을 가질 수 있다.
그리고 상기 연장돌출부(115)는 파우치(10) 내부로 전해액을 주입시키는 전해액 주입라인(도 5의 도면부호 210)에 연결 고정되거나 또는 파우치(10) 외부로 가스를 배출시키기 위한 가스 배출라인(도 6의 도면부호 310)에 연결 고정될 수 있다.
한편, 상기 연장돌출부(115)의 외주면 상에는 고정돌기(115a)가 더 포함될 수 있다.
상기 고정돌기(115a)는 상기 연장돌출부(115)가 상기 전해액 주입라인(도 5의 도면부호 210) 또는 상기 가스 배출라인(도 5의 도면부호 310)에 삽입되어 연결 고정되었을 경우, 작업자의 의도와 달리 라인이 분리 이탈하는 것을 방지해 준다.
이를 위해, 상기 고정돌기(115a)는 상기 연장돌출부(115)의 외주면 길이 방향을 따라 적어도 하나 이상 포함될 수 있다.
바람직한 예로서, 상기 연장돌출부(115)의 외경보다 확장된 원추 형상의 단차들이 다수 개로 형성되어 구성될 수 있다. 다만, 반드시 이와 같은 형상에 제한될 필요는 없다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 관형 통로체를 갖는 파우치형 리튬 이차 전지의 작동 상태를 간략히 도시한 단면도들이다.
도 4를 참조하면, 상기 관형 통로체(110)의 몸체부(111)가 상기 파우치(10)의 실링 부위(11)를 통해 양면이 부착된 상태로 함께 실링 될 수 있다. 이와 같은 구조에 따라, 상기 파우치(10)의 내, 외부를 연통하는 중공부(113)를 제외하면 상기 파우치(10)는 전체적으로 밀봉될 수 있다.
도 4의 (a)는 전해액(L)이 파우치(10) 내부로 주입되는 과정을 나타낸 개념도이다. 이와 같이, 상기 관형 통로체(110)의 중공부(113)를 통해 파우치(10)의 외부로부터 공급된 전해액(L)이 파우치(10)의 내부로 주입될 수 있다.
도 4의 (b)는 열화현상 등으로 발생된 가스(G)가 파우치(10) 외부로 배출되는 과정을 나타낸 개념도이다. 이와 같이, 상기 관형 통로체(110)의 중공부(113)를 통해 파우치(10)의 내부에서 발생된 가스(G)는 파우치(10)의 외부로 배출될 수 있다.
한편, 도 4의 (a) 및 (b)에 도시된 연장돌출부(115)는 상기 파우치(10)의 외측으로 돌출될 수 있다.
상기 연장돌출부(115)는 전해액(L)의 주입 시 전해액 주입라인(도 5의 도면부호 210)과 연결되며, 가스(G)의 배출 시 가스 배출라인(도 6의 도면부호 310)과 연결될 수 있다.
또한, 상기 연장돌출부(115)의 외주면을 통해 고정돌기(115a)가 더 포함되며, 상기 고정돌기(115a)는 상기 연장돌출부(115)에 연결된 전해액 주입라인(도 5의 도면부호 210) 또는 가스 배출라인(도 5의 도면부호 310)의 분리 이탈을 방지해 준다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 관형 통로체를 갖는 파우치형 리튬 이차전지에 전해액이 주입되는 모습을 간략히 도시한 공정도이다.
도 5를 참조하면, 파우치(10)의 내부로 전해액(L)을 주입하기 위한 전해액 주입부(200)가 제공될 수 있다. 그리고 상기 전해액 주입부(200)와 관형 통로체(110)의 연장돌출부(115) 사이에는 전해액(L)이 공급되는 전해액 주입라인(210)이 연결될 수 있다.
이와 같은 방식에 따라, 전해액(L)이 주입되는 관형 통로체(110)의 중공부를 제외하고는 상기 파우치(10)는 전체적으로 실링된 상태를 유지할 수 있다.
그 결과, 상기 관형 통로체(110)를 이용하면 파우치(10)가 외부로부터 실링된 상태를 계속 유지하면서도 전해액의 주입이 가능해 질 수 있는 효과를 가져올 수 있다.
이에 따라, 전해액 주액량의 균일성을 확보할 수 있으며, 파우치 외부의 공기, 이물질, 수분 등이 내부로 투입되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
그리고 전해액의 주액 과정 중에서 최종 셀(cell)에 포함되지 않는 부분에 잔류할 수 있는 전해액을 최소화하여 일관된 생산능력을 갖출 수 있으며, 전해액의 잔류로 인해 유발되는 리실링 영역의 실링 불량 발생을 억제할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 관형 통로체를 갖는 파우치형 리튬 이차전지로부터 가스가 배출되는 모습을 간략히 도시한 공정도이다.
도 6을 참조하면, 상기 파우치(10)의 내부에서 열화현상 등으로 발생된 가스(G)를 외부로 배출시키기 위해 진공펌프(300)가 제공될 수 있다. 그리고 상기 진공펌프(300)와 관형 통로체(110)의 연장돌출부(115) 사이에는 가스(G)를 외부로 배출시키기 위한 가스 배출라인(310)이 연결될 수 있다.
이와 같은 방식에 따라, 상기 파우치(10)는 전체적으로 실링된 상태를 유지하면서도 상기 파우치(10) 내부에서 발생된 가스(G)를 효과적으로 배출시킬 수 있다.
예컨대, 파우치형 리튬 이차전지(100)의 프리차지(Pre-Charge) 이후 발생되는 가스(G)를 상기 관형 통로체(110)를 이용하면 파우치(10)의 외부로 원활하게 배출시킬 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 관형 통로체(110)에 진공펌프(300)를 연결하여 디개싱(degassing) 작업을 실시해 줄 수 있다. 이때, 해당 셀(cell) 부분만을 진공상태로 하여 디개싱 작업을 수행할 수 있는데, 이는 기존의 방식인 챔버(chamber) 전체를 진공상태로 만들어 디개싱 작업하는 경우에 비해 손실을 줄일 수 있는 장점이 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 관형 통로체를 갖는 파우치형 리튬 이차전지에 마개부재를 체결하는 모습을 간략히 도시한 공정도이다.
도 7을 참조하면, 파우치형 리튬 이차전지(100)에 전해액을 주입하거나 또는 가스를 배출시킬 필요가 없을 경우에는 관형 통로체(110), 특히 관형 통로체의 연장돌출부(115)에 마개부재(130)를 체결시켜 중공부의 개방 상태를 폐쇄시킬 수 있다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 관형 통로체를 갖는 파우치형 리튬 이차전지를 간략히 도시한 사시도이다.
도 8을 참조하면, 관형 통로체(110)의 세부구성 중 중공부(113)와 연장돌출부(115)의 형상은 전술한 바와 동일하나, 몸체부(111)의 형상이 변경된 것을 확인할 수 있다. 즉, 도 8에 도시된 몸체부(111)는 양측 끝 단으로 갈수록 경사지게 좁아지는 단면 형상을 가지는데, 이는 마름모에 가까운 단면 형상이라 할 수 있다.
이와 달리, 도 9를 참조하면, 중공부(113)가 형성된 몸체부(111)의 중앙은 사각 단면 형상을 가지며, 몸체부(111)의 중앙으로부터 양측 끝 단으로 갈수록 경사지게 좁아지는 단면 형상을 가질 수 있다.
이 외에도 별도로 도시하진 않았으나, 상기 몸체부(111)의 단면 형상은 파우치(10)의 실링 부위에 삽입되어 양면이 부착될 수 있는 다양한 형상으로 제공될 수 있다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 관형 통로체들의 단면도들.
도 10을 참조하면, 몸체부(111), 중공부(113), 그리고 연장돌출부(115)를 포함하는 관형 통로체(110)의 단면을 보여준다.
먼저, 도 10의 (a)를 참조하면, 상기 몸체부(111)의 중앙은 원형 단면으로 형성되고, 상기 몸체부(111)의 중앙으로부터 양측 끝 단으로 갈수록 라운드 진 형태로 두께가 얇아지는 단면 형상을 보여준다.
다음으로, 도 10의 (b)를 참조하면, 상기 몸체부(111)의 중앙은 원형 단면으로 형성되되, 상기 몸체부(111)의 중앙으로부터 양측 끝 단으로 갈수록 두께가 경사지게 얇아지는 마름모와 유사한 단면 형상을 보여준다.
그 다음으로, 도 10의 (c)를 참조하면, 상기 몸체부(111)의 중앙은 사각 단면으로 형성되며, 상기 몸체부(111)의 중앙으로부터 양측 끝 단으로 갈수록 두께가 경사지게 얇아지는 단면 형상을 보여준다. 이 외에도 별도로 도시하진 않았으나, 상기 몸체부(111)의 단면 형상은 다양한 형상으로 제공될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 구성 및 작용에 따르면, 파우치형 리튬 이차전지의 제조 공정을 간소화하고, 장기적인 유지 보수가 가능하여 파우치형 리튬 이차전지의 성능을 향상시킬 수 있다.
예컨대, 가스방이 불필요해짐에 따라 가스방의 성형 제작 과정을 생략할 수 있으며, 디개싱(degassing) 중 피어싱(piercing) 공정이 불필요해져 불량감소에 기여할 수 있다. 그리고 리실링 공정을 배제하여 작업 시간 및 작업 효율을 향상시킬 수 있다.
나아가, 관형 통로체를 이용하여 파우치의 전면이 외부로부터 실링된 상태를 유지하면서 전해액의 주액이 가능해질 수 있다.
예컨대, 전해액 주액량의 균일성을 확보할 수 있으며, 파우치 외부의 공기, 이물질, 수분 등이 내부로 투입되는 것을 방지할 수 있다. 그리고 전해액의 주액 과정 중에서 최종 셀(cell)에 포함되지 않는 부분에 잔류할 수 있는 전해액을 최소화하여 일관된 생산능력을 갖출 수 있다. 그리고 전해액의 잔류로 인해 유발되는 리실링 영역의 실링 불량 발생을 억제할 수 있다.
더 나아가, 파우치형 리튬 이차전지의 프리차지 이후 발생되는 가스를 관형 통로체를 이용하여 파우치의 외부로 적절히 배출할 수 있는 장점이 있다.
예컨대, 관형 통로체에 진공펌프를 직접 연결하여 디개싱 작업을 실시할 수 있다. 이 경우, 셀의 해당 부분만을 진공상태로 하여 디개싱 작업이 가능해질 수 있으며, 이는 기존의 방식인 챔버(chamber) 전체를 진공상태로 만들어 디개싱 작업하는 경우에 비해 손실을 줄일 수 있는 효과를 가져올 수 있다.
더 나아가, 파우치형 리튬 이차전지의 장기적 관점에서 유지 보수가 가능한 장점이 있다.
지금까지 본 발명인 관형 통로체를 갖는 파우치형 리튬 이차전지에 관하여 살펴보았으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.
그리고 전술된 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
L: 전해액
G: 가스
10: 파우치(또는 파우치 포장재)
11: 실링 부위
20, 30: 전극 탭
100: 관형 통로체를 갖는 파우치형 리튬 이차전지
110: 관형 통로체
111: 몸체부
113: 중공부
115: 연장돌출부
115a: 고정돌기
200: 전해액 주입부
210: 전해액 주입라인
300: 진공펌프
310: 가스 배출라인

Claims (9)

  1. 파우치의 내, 외부를 연통하여, 상기 파우치의 외부로부터 전해액을 주입하거나 또는 상기 파우치의 내부로부터 가스를 배출시키는 통로를 제공하는 관형 통로체를 포함하는 관형 통로체를 갖는 파우치형 리튬 이차전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 관형 통로체는,
    상기 파우치의 실링 부위에 적어도 하나 이상 포함되는 관형 통로체를 갖는 파우치형 리튬 이차전지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 관형 통로체는,
    다수의 전극 탭들 사이에 위치하는 관형 통로체를 갖는 파우치형 리튬 이차전지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 관형 통로체의 개폐를 조절하는 마개부재를 더 포함하는 관형 통로체를 갖는 파우치형 리튬 이차전지.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 관형 통로체는,
    상기 파우치의 실링 부위 사이로 삽입되어 양면이 부착되는 날개 형상의 몸체부; 및
    상기 몸체부를 관통하여 형성되어 상기 파우치의 내, 외부를 연통시키는 중공부를 포함하는 관형 통로체를 갖는 파우치형 리튬 이차전지.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 몸체부의 외측으로 돌출하여 상기 중공부와 연통된 내부 중공을 갖는 연장돌출부를 더 포함하는 관형 통로체를 갖는 파우치형 리튬 이차전지.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 연장돌출부는,
    상기 파우치 내부로 전해액을 주입시키는 전해액 주입라인에 연결 고정되거나 또는 상기 파우치 외부로 가스를 배출시키기 위한 가스 배출라인에 연결 고정되는 관형 통로체를 갖는 파우치형 리튬 이차전지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 연장돌출부의 외주면 상에는 고정돌기가 포함되며,
    상기 고정돌기는,
    상기 전해액 주입라인 또는 상기 가스 배출라인에 삽입된 상기 연장돌출부의 분리 이탈을 방지하는 구조로 이루어진 관형 통로체를 갖는 파우치형 리튬 이차전지.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 고정돌기는,
    상기 연장돌출부의 길이 방향을 따라 적어도 하나 이상 포함되며,
    상기 연장돌출부의 외경보다 확장된 원추 형상의 단차로 이루어진 관형 통로체를 갖는 파우치형 리튬 이차전지.
KR1020140091192A 2014-07-18 2014-07-18 관형 통로체를 갖는 파우치형 리튬 이차전지 KR102257850B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140091192A KR102257850B1 (ko) 2014-07-18 2014-07-18 관형 통로체를 갖는 파우치형 리튬 이차전지
JP2015139566A JP6576134B2 (ja) 2014-07-18 2015-07-13 管状通路体を有するパウチ型リチウム二次電池
US14/802,881 US9728766B2 (en) 2014-07-18 2015-07-17 Pouch type lithium secondary battery having tubular passage structure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140091192A KR102257850B1 (ko) 2014-07-18 2014-07-18 관형 통로체를 갖는 파우치형 리튬 이차전지

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160010823A true KR20160010823A (ko) 2016-01-28
KR102257850B1 KR102257850B1 (ko) 2021-05-28

Family

ID=55075323

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140091192A KR102257850B1 (ko) 2014-07-18 2014-07-18 관형 통로체를 갖는 파우치형 리튬 이차전지

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9728766B2 (ko)
JP (1) JP6576134B2 (ko)
KR (1) KR102257850B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180128758A (ko) * 2017-05-24 2018-12-04 주식회사 엘지화학 이차전지의 제조방법 및 이차전지 제조용 보조 케이스
WO2019078449A1 (ko) * 2017-10-17 2019-04-25 주식회사 엘지화학 가스 배출이 가능한 이차전지용 파우치형 케이스
US11177532B2 (en) 2018-04-23 2021-11-16 Lg Chem, Ltd. Pouch-type secondary battery having gas discharge means
WO2023214685A1 (ko) * 2022-05-03 2023-11-09 에스케이온 주식회사 파우치형 이차전지 셀

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017131414A1 (ko) 2016-01-29 2017-08-03 주식회사 엘지화학 배터리 셀 및 이러한 배터리 셀의 제조 방법
KR102031276B1 (ko) 2016-08-26 2019-10-11 주식회사 엘지화학 이차전지 및 이차전지의 전해액 보충 방법
US10141550B2 (en) * 2016-10-20 2018-11-27 Ford Global Technologies, Llc Pouch battery cell assembly for traction battery
US10700322B2 (en) 2017-03-30 2020-06-30 Ford Global Technologies, Llc Consolidated fill port plug and safety vent for battery applications
JP7040293B2 (ja) * 2018-05-28 2022-03-23 大日本印刷株式会社 電池
JP2020063058A (ja) * 2018-10-15 2020-04-23 大日本印刷株式会社 弁及びこれを備える包装体
CN109546070B (zh) * 2018-10-19 2022-01-07 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种锂电池注液量的确定方法
JP6579283B1 (ja) * 2019-02-04 2019-09-25 大日本印刷株式会社 弁及びこれを備える包装体
JP2020053387A (ja) * 2019-06-12 2020-04-02 大日本印刷株式会社 蓄電デバイス用弁装置及び蓄電デバイス
CN111276752A (zh) * 2020-01-22 2020-06-12 天津荣盛盟固利新能源科技有限公司 软包电池的制造方法
CN111261949B (zh) * 2020-01-22 2023-08-18 天津荣盛盟固利新能源科技有限公司 软包电池的制造方法
CN111276764A (zh) * 2020-01-22 2020-06-12 天津荣盛盟固利新能源科技有限公司 软包电池的制造方法
CN111341994B (zh) * 2020-03-10 2022-11-08 汇洋世纪新能源科技有限公司 一种注液补液电池及其生产工艺及补液工艺
US11923561B2 (en) * 2022-03-30 2024-03-05 ZAF Energy Systems, Incorporated Electrochemical pouch cell with mechanically stabilized headspace
KR20240009708A (ko) * 2022-07-14 2024-01-23 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지의 제조방법, 가스배출 및 전해액 주액기구 및 이를 포함하는 이차전지

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4610465Y1 (ko) * 1966-06-22 1971-04-12
JP2005071673A (ja) * 2003-08-20 2005-03-17 Denso Corp 電池
US20080070101A1 (en) * 2006-09-14 2008-03-20 Joseph Barrella Foil cell fill port

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100964490B1 (ko) * 2007-10-12 2010-06-21 킴스테크날리지 주식회사 쿼지바이폴라 구조를 갖는 전기화학셀
KR20130102807A (ko) 2012-03-08 2013-09-23 에스케이이노베이션 주식회사 리튬 폴리머 이차전지

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4610465Y1 (ko) * 1966-06-22 1971-04-12
JP2005071673A (ja) * 2003-08-20 2005-03-17 Denso Corp 電池
US20080070101A1 (en) * 2006-09-14 2008-03-20 Joseph Barrella Foil cell fill port

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180128758A (ko) * 2017-05-24 2018-12-04 주식회사 엘지화학 이차전지의 제조방법 및 이차전지 제조용 보조 케이스
US11316237B2 (en) 2017-05-24 2022-04-26 Lg Energy Solution, Ltd. Method for manufacturing secondary battery and auxiliary case for manufacturing secondary battery
WO2019078449A1 (ko) * 2017-10-17 2019-04-25 주식회사 엘지화학 가스 배출이 가능한 이차전지용 파우치형 케이스
US11094981B2 (en) 2017-10-17 2021-08-17 Lg Chem, Ltd. Pouch-shaped battery case for secondary batteries capable of discharging gas
US11177532B2 (en) 2018-04-23 2021-11-16 Lg Chem, Ltd. Pouch-type secondary battery having gas discharge means
WO2023214685A1 (ko) * 2022-05-03 2023-11-09 에스케이온 주식회사 파우치형 이차전지 셀

Also Published As

Publication number Publication date
JP6576134B2 (ja) 2019-09-18
KR102257850B1 (ko) 2021-05-28
US20160020452A1 (en) 2016-01-21
JP2016025083A (ja) 2016-02-08
US9728766B2 (en) 2017-08-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20160010823A (ko) 관형 통로체를 갖는 파우치형 리튬 이차전지
US10700324B2 (en) Battery cell having main gas discharge tube and method for manufacturing the same
US8501341B2 (en) Rechargeable battery
KR102299244B1 (ko) 이차 전지 및 그 팩
US20060099502A1 (en) Cylindrical lithium secondary battery
US10910626B2 (en) Secondary battery including bottom retainer
KR20120039181A (ko) 신규한 구조의 캡 어셈블리 및 이를 포함하고 있는 원통형 전지
KR101678735B1 (ko) 이차전지 탑 캡 어셈블리
US9559341B2 (en) Rechargeable battery having a vent unit at a joint in a cap plate
US20140057144A1 (en) Rechargeable battery pack and battery module
KR102154332B1 (ko) 이차 전지
US11056749B2 (en) Secondary battery and method for manufacturing the same
KR20160021347A (ko) 파우치형 이차전지의 벤팅장치 및 이를 포함하는 파우치형 이차전지
JP2019009042A (ja) 電池モジュール
KR102236347B1 (ko) 이차전지의 제조방법
KR20170065289A (ko) 이차전지
KR20180118949A (ko) 형상 기억 합금체가 형성되어 있는 탑 캡을 구비하는 전지셀
KR20170094669A (ko) 각형 이차전지의 제조 방법 및 제조 장치
KR102052063B1 (ko) 이차 전지
KR102201278B1 (ko) 이차 전지
CN109804493B (zh) 制造二次电池的方法及用于制造二次电池的辅助壳体
KR101325030B1 (ko) 안전판이 구비된 각형 이차전지
KR20090081174A (ko) 이차 전지
KR101679412B1 (ko) 중공형 이차전지
KR20120094693A (ko) 안전판이 구비된 각형 이차전지

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant