KR20160031779A - 전지셀 및 그의 제조방법 - Google Patents

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KR20160031779A
KR20160031779A KR1020140121914A KR20140121914A KR20160031779A KR 20160031779 A KR20160031779 A KR 20160031779A KR 1020140121914 A KR1020140121914 A KR 1020140121914A KR 20140121914 A KR20140121914 A KR 20140121914A KR 20160031779 A KR20160031779 A KR 20160031779A
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김상훈
정상석
유형균
황원필
황수지
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 발명은 전지셀에 관한 것으로, 전극조립체로부터 연장된 전극탭에 결합되고, 양측 모서리에 결합홈이 형성된 전극리드; 상기 전극리드의 결합홈을 포함하여 상기 전극리드의 양 측면에 일체로 구비되는 결합부가 형성된 결합층; 및 상기 전극리드와 상기 결합층을 감싸는 형태로 열융착되는 절연필름을 포함한다.

Description

전지셀 및 그의 제조방법{BATTERY CELL AND METHOD OF PRODUCING THE SAME}
본 발명은 전지셀 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 전지셀의 전극리드와 상기 전극리드에 융착되는 절연필름 사이의 실링성을 증대시킨 전지셀 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 전지셀은 전극조립체, 상기 전극조립체로부터 연장되는 전극탭에 결합되는 전극리드, 및 상기 전극리드의 선단이 외부로 인출된 상태로 상기 전극조립체가 수용되는 전지케이스를 포함한다.
여기서 상기한 전극리드에는 상기 전지케이스와의 밀폐력을 높임과 동시에 전기적 절연상태를 확보하기 위한 절연필름이 부착되어 있다.
특허공개번호 제10-2014-0102379호
종래기술에 따른 전지셀은 전극리드의 주면에 절연필름을 융착하여 형성하게 되는데, 이때 전극리드의 양 측면까지 절연필름이 충분히 채워지지 못하여 누설이 발생하는 문제가 있었다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 전극리드의 양 측면에 인서트 사출을 통해 결합층을 형성하여 절연필름과의 융착성을 증대시키며, 이에 누설을 방지하는 전지셀 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 전지셀은 전극조립체로부터 연장된 전극탭에 결합되고, 양측 모서리에 결합홈이 형성된 전극리드; 상기 전극리드의 결합홈을 포함하여 상기 전극리드의 양 측면에 일체로 구비되는 결합부가 형성된 결합층; 및 상기 전극리드와 상기 결합층을 감싸는 형태로 열융착되는 절연필름을 포함할 수 있다.
상기 결합층은 상기 전극리드의 결합홈을 포함하여 상기 전극리드의 양 측면에 수지를 인서트 사출하여 형성할 수 있다.
상기 결합층은 길이방향으로 양단에 상하로 관통되도록 접착홈이 형성되며, 상기 접착홈에 상기 절연필름이 삽입되면서 상기 결합층과 상기 절연필름은 일체된 끼움 결합 구조를 가질 수 있다.
상기 결합층은 상기 절연필름의 전후 단부로부터 인출되게 형성될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 전지셀의 제조방법은 전극조립체로부터 연장된 전극탭에 전극리드를 결합하는 전극리드 결합단계(S10); 상기 전극조립체에 결합된 전극리드의 측면에 수지를 인서트 사출하여 상기 전극리드에 일체화된 결합층을 형성하는 결합층 사출단계(S20); 상기 결합층이 일체로 형성된 전극리드를 감싸는 형태로 절연필름을 열융착하는 한편, 상기 절연필름과 상기 결합층이 접착되면서 일체화되는 절연필름 열융착단계(S30); 및 상기 전극조립체를 전지케이스에 수용하고, 상기 절연필름을 전지케이스의 실링부에 위치시킨 상태로 상기 실링부를 실링하여 전지셀을 완성하는 전지셀 완성단계(S40)를 포함할 수 있다.
상기 전극리드 결합단계(S10)와 상기 결합층 사출단계(S20) 사이에는 상기 전극리드의 양 모서리를 압착하여 상기 전극리드 모서리의 상면과 하면에 각각 결합홈을 가공하는 결합홈 가공단계(S15)를 더 포함하며, 상기 결합홈에 상기 접착부재 사출단계에서 인서트 사출되는 수지가 유입되면서 결합층에 연결된 결합부가 형성될 수 있다.
상기 결합층은 일면에 상기 결합홈에 삽입되는 결합부가 형성되면서 상기 전극리드와 일체화되는 끼움 결합구조를 가지며, 타측면 양단에 절연필름이 삽입되는 접착홈이 형성되면서 상기 절연필름과 일체화되는 끼움 결합구조를 가질 수 있다.
상기 접착홈은 상기 결합층의 길이방향으로 양단에 상하로 관통되도록 각각 형성될 수 있다.
상기 결합층의 횡단면의 외곽선은 호형상일 수 있다.
상기 결합층은 합성수지로 형성되며, 상기 합성수지는 폴리에틸렌일 수 있다.
본 발명에 따른 전지셀은 전극리드의 측면에 절연필름과 일체로 형성되는 결합층을 형성함으로써 전극리드, 결합층 및 절연필름을 일체화할 수 있어 실링성을 증대시킬 수 있고, 이에 누설을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전지셀 제조방법은 인서트 사출을 통해 전극리드의 측면에 결합층을 일체로 형성하고, 이 결합층에 절연필름을 열융착함으로써 전극리드, 결합층 및 절연필름의 일체화하는 작업성을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전지셀을 도시한 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 전지셀을 도시한 수직 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 전지셀을 도시한 수평 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 전지셀의 다른 실시예를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 따른 전지셀의 또 다른 실시예를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 따른 전지셀의 제조방법을 도시한 순서도.
도 7 내지 도 10은 본 발명에 전지셀을 제조하는 과정을 도시한 도면으로, 도 7은 전극리드 결합단계를 나타낸 도면이며, 도 8은 전극리드 가압단계를 나타낸 도면이고, 도 9는 결합층의 사출단계를 나타낸 도면이며, 도 10은 절연필름 융착단계를 나타낸 도면임.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 발명에 따른 전지셀은 도 1 및 도 2에 도시되어 있는 것과 같이, 분리막을 개재한 상태로 양극과 음극이 적층된 전극조립체(미도시), 전극조립체의 양극 또는 음극으로부터 연장된 전극탭(10)에 결합되는 전극리드(110), 전극리드(110)의 양 측면에 각각 일체로 형성되는 결합층(120), 전극리드(110)와 결합층(120)을 감싸는 형태로 열융착되는 절연필름(130), 전극조립체를 수용하는 한편, 절연필름(130)이 배치된 상태로 실링되는 실링부(20)가 형성된 전지케이스(미도시)를 포함한다.
전극리드(110)는 전극탭(10)에 용접하여 결합되고, 양측 모서리의 상면과 하면에는 내측으로 함돌되는 결합홈(111)이 형성되며, 상기 결합홈(111)은 결합층(120)이 연결되면서 결합층(120)과의 일체화를 증대한다.
일례로, 전극리드(110)는 도 8을 참조하면, 양측 모서리의 상면과 하면을 동시에 프레스(30)로 가압하여 결합홈(111)을 형성한다. 여기서 전극리드(110)의 상면 모서리 또는 하면 모서리에만 결합홈(111)이 형성되게 가공할 수도 있다.
결합층(120)은 도 2 및 도 3에 도시되어 있는 것과 같이, 전극리드(110)의 측면과 절연필름(130) 사이의 누설을 방지하기 위한 구성으로, 전극리드(110)의 측면에 일체로 형성되고, 결합홈(111)에 연결되는 결합부(121)를 형성한다.
일례로, 결합층(120)은 인서트 사출을 통해 전극리드(110)의 양 측면에 일체로 형성한다. 즉, 도 9를 참조하면 금형(40)에 삽입된 전극리드(110)의 측면에 수지를 인서트 사출하여 전극리드(110)와 일체화되는 결합층(120)을 형성한다.
이때 인서트 사출되는 수지가 결합홈(111)에도 유입되면서 결합층(120)과 연결되는 결합부(121)를 형성하며, 결합홈(111)과 결합부(121)의 끼움 결합 구조를 통해 전극리드(110)와 결합층(120)의 일체화를 증대한다.
이와 같이 결합층(120)은 인서트 사출을 통해 전극리드(110)에 일체로 형성되며, 이에 결합층(120)과 전극리드(110) 사이의 누설을 방지한다.
한편, 결합층(120)은 합성수지로 형성되며, 상기 합성수지는 폴리에틸렌(PE : Polyethylene)일 수 있다. 즉, 폴리에틸렌은 흡수성이 낮고, 가격이 저렴하며, 강성이 있어 성형성이 우수하고, 충격에 강하고, 내한성도 양호하며, 전기특성이 뛰어나고, 내마모성과 무독성을 가진다. 이에, 폴리에틸렌으로 성형된 결합층(120)은 전극리드(10)와 일체화가 용이하다.
한편, 다른 실시예로 결합층(120')은 도 4에 도시되어 있는 것과 같이, 길이방향으로 보았을 때 양단에 상하로 관통되도록 접착홈(122)을 형성하며, 접착홈(122)은 절연필름(130)의 열융착시 절연필름(130)이 삽입되며, 이에 결합층(120')과 절연필름(130)은 끼움 결합구조가 되면서 결합층(120')과 절연필름(130) 사이의 누설을 방지한다.
즉, 전극리드(110), 결합층(120') 및 절연필름(130)은 상호 끼움 결합되면서 일체화되며, 이에 누설을 방지할 수 있다
한편, 다른 실시예로 결합층(120")은 도 5에 도시되어 있는 것과 같이, 횡단면의 외곽선을 호형상으로 형성할 수 있으며, 이는 절연필름(130)과의 열융착시 결합층(120")의 외관 중앙까지 안정적으로 접합되도록 유도할 수 있다. 즉, 도 5를 참조하면 결합층(120)의 측면과 절연필름(130)의 내벽이 호형으로 연결되면서 안정적인 접착을 유도할 수 있고, 특히 접착면적의 증대로 결합력과 일체화를 높일 수 있다.
절연필름(130)은 전극리드(110)와 결합층(120)을 감싸는 형태로 열융착되어 형성된다. 이때 절연필름(130)은 결합층(120)과의 접착력으로 인해 일체화될 수 있으며, 이에 전극리드(110)의 측면과 절연필름(130)의 측면 사이의 누설 문제를 해결할 수 있다.
한편, 결합층(120)은 절연필름(130)의 전후 단부로부터 인출되게 형성된다. 즉, 전극리드(110)의 길이방향으로 보았을 때 결합층(120)의 길이를 절연필름(130)의 길이보다 크게 형성하며, 이에 절연필름(130)이 결합층(120)의 주면에 형성됨에 따라 결합층(120)과 절연필름 사이의 불규칙 결합을 방지하고, 실링성을 높일 수 있다.
따라서 본 발명에 따른 전지셀은 전극리드(110)와 절연필름(130) 사이에 인서트 사출을 통해 형성되는 결합층(120)을 형성함으로써 전극리드(110)와 절연필름(130) 사이의 누설을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 전지셀 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 전지셀 제조방법은 도 6 내지 도 10에 도시되어 있는 것과 같이, 전극조립체로부터 연장된 전극탭(10)에 전극리드(110)를 결합하는 전극리드 결합단계(S10), 인서트 사출을 통해 전극리드(110)에 일체화된 결합층(120)을 형성하는 결합층 사출단계(S20), 결합층(120)이 일체로 형성된 전극리드(110)를 감싸는 형태로 절연필름(130)을 열융착하는 절연필름 열융착단계(S30), 및 전극조립체를 전지케이스(미도시)에 수용하고 절연필름(130)을 전지케이스의 실링부(20)에 위치시킨 상태로 실링부(20)를 실링하여 전지셀(미도시)을 완성하는 전지셀 완성단계(S40)를 포함한다.
여기서 상기 전극리드 결합단계(S10)와 상기 결합층 사출단계(S20) 사이에는 전극리드(110)의 양 모서리를 압착하여 전극리드(110) 모서리의 상면과 하면에 각각 결합홈(111)을 가공하는 결합홈 가공단계(S15)를 더 포함한다.
전극리드 결합단계(S10)는 도 7에 도시되어 있는 것과 같이, 전극조립체(미도시)로부터 연장된 전극탭(10)에 전극리드(110)의 일단을 겹쳐지게 밀착시킨 다음, 전극탭(10)과 전극리드(110)의 겹쳐진 부분을 용접하여 결합한다.
결합홈 가공단계(S15)는 도 8에 도시되어 있는 것과 같이, 전극리드(110)의 양 모서리를 하측 프레스(31)에 올려놓은 다음, 상측 프레스(32)를 하측 프레스(32)를 향해 하강시킨다. 그러면 상측 프레스(32)와 하측 프레스(31)가 전극리드(110) 모서리의 상면과 하면을 동시에 압착하며, 이에 전극리드 모서리의 상면과 하면에 각각 결합홈(111)을 성형한다.
결합층 사출단계(S20)는 도 9에 도시되어 있는 것과 같이, 금형(40) 내부에 결함홈(111)이 가공된 전극리드(110)를 삽입하여 고정한다. 그런 다음 금형(40)의 주입구를 통해 폴리에틸렌 수지를 인서트 사출한다. 그러면 폴리에틸렌 수지가 전극리드(110)의 측면과 결합홈(111)에 유입되며, 금형에 유입된 폴리에틸렌 수지가 응고되면서 전극리드(110)와 일체화된 결합층(120)을 형성한다. 특히 결합홈(111)에 유입된 수지가 응고되면서 결합층(120)과 연결된 결합부(121)를 형성하며, 결합홈(111)과 결합부(121)의 일체화를 통해 전극리드(110)와 결합층(120)의 일체화를 더욱 향상시킨다.
한편, 결합층 사출단계(S20)는 결합층(120)의 길이방향으로 양단에 상하로 관통되는 접착홈(122)이 함께 성형된다.
절연필름 열융착단계(S30)는 도 10에 도시되어 있는 것과 같이, 결합층(120)이 일체로 형성된 전극리드(110)를 감싸는 형태로 절연필름(130)을 열융착한다. 이때 절연필름(130)의 내벽은 결합층(120)의 외곽과 접착되면서 일체화되며, 이에 전극리드(110)의 측면과 절연필름(130) 내벽 사이의 누설문제를 해결할 수 있다.
특히 절연필름(130)의 일부가 접착홈(122)에 유입되고 융착되면서 결합층(120)과 절연필름(130)의 결합성 및 일체화를 향상시킨다.
전지셀 완성단계(S40)는 파우키 케이스(미도시)에 전극조립체(미도시)를 수용하는 한편, 전지케이스의 실링부(20)에 전극리드(110)에 융착된 절연필름(130)를 배치한다. 그런 다음 실링부(20)를 실링하여 전지케이스를 밀봉하며, 이에 전지셀의 완제품이 제조된다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110: 전극리드
111: 결합홈
120: 결합층
121: 결합부
122: 접착홈
130: 절연필름

Claims (10)

  1. 전극조립체로부터 연장된 전극탭에 결합되고, 양측 모서리에 결합홈이 형성된 전극리드;
    상기 전극리드의 결합홈을 포함하여 상기 전극리드의 양 측면에 일체로 구비되는 결합부가 형성된 결합층; 및
    상기 전극리드와 상기 결합층을 감싸는 형태로 열융착되는 절연필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 결합층은 상기 전극리드의 결합홈을 포함하여 상기 전극리드의 양 측면에 수지를 인서트 사출하여 형성하는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 결합층은 길이방향으로 양단에 상하로 관통되도록 접착홈이 형성되며,
    상기 접착홈에 상기 절연필름이 삽입되면서 상기 결합층과 상기 절연필름은 일체된 끼움 결합 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 결합층은 상기 절연필름의 전후 단부로부터 인출되게 형성되는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  5. 전극조립체로부터 연장된 전극탭에 전극리드를 결합하는 전극리드 결합단계(S10);
    상기 전극조립체에 결합된 전극리드의 측면에 수지를 인서트 사출하여 상기 전극리드에 일체화된 결합층을 형성하는 결합층 사출단계(S20);
    상기 결합층이 일체로 형성된 전극리드를 감싸는 형태로 절연필름을 열융착하는 한편, 상기 절연필름과 상기 결합층이 접착되면서 일체화되는 절연필름 열융착단계(S30); 및
    상기 전극조립체를 전지케이스에 수용하고, 상기 절연필름을 전지케이스의 실링부에 위치시킨 상태로 상기 실링부를 실링하여 전지셀을 완성하는 전지셀 완성단계(S40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 전극리드 결합단계(S10)와 상기 결합층 사출단계(S20) 사이에는 상기 전극리드의 양 모서리를 압착하여 상기 전극리드 모서리의 상면과 하면에 각각 결합홈을 가공하는 결합홈 가공단계(S15)를 더 포함하며,
    상기 결합홈에 상기 접착부재 사출단계(S20)에서 인서트 사출되는 수지가 유입되면서 결합층에 연결된 결합부가 형성되는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 결합층은 일면에 상기 결합홈에 삽입되는 결합부가 형성되면서 상기 전극리드와 일체화되는 끼움 결합구조를 가지며, 타측면 양단에 절연필름이 삽입되는 접착홈이 형성되면서 상기 절연필름과 일체화되는 끼움 결합구조를 가지는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 접착홈은 상기 결합층의 길이방향으로 양단에 상하로 관통되도록 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 결합층의 횡단면의 외곽선은 호형상인 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 결합층은 합성수지로 형성되며,
    상기 합성수지는 폴리에틸렌인 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.
KR1020140121914A 2014-09-15 2014-09-15 전지셀 및 그의 제조방법 KR20160031779A (ko)

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