KR20160032929A - 이차 전지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이차 전지를 개시한다. 본 발명은, 전극 조립체와, 상기 전극 조립체를 밀봉하는 외장재를 포함하고, 상기 외장부는, 플랙서블한 파우치부와, 상기 파우치부와 연결되며 상기 파우치부보다 경도(Hardness)가 높은 재질로 형성되는 캔부를 구비한다.
Description
본 발명은 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리, 충전 및 방전을 반복하여 사용할 수 있는 전지로써, 경제적이고, 친환경적이므로 그 사용이 장려되고 있다. 한편, 최근에는 이차 전지가 사용되는 전자 기기들의 종류가 다양화되고 있으며, 전자 기기들의 디자인이 전자 기기들의 구매를 결정하는 중요한 요소가 되고 있다.
예를 들어, 이차 전지를 전원 공급원으로 사용하는 다양한 입는 컴퓨터(wearable computer) 기술과 그 응용 사례들이 개발 및 발표되고 있고, 또한, 휴대폰, 노트북 컴퓨터 등과 같은 전자 기기는 인체공학적인 설계를 위해 소정의 곡면을 갖는 디자인으로 설계되고 있다.
이러한 전자 기기들을 동작시키기 위한 이차 전지는, 이차 전지가 사용되는 전자 기기들의 형상에 따라, 구부리는 등의 변형을 통해 이차 전지의 형상을 다양하게 변화시킬 필요가 있다.
본 발명의 실시예들은 이차 전지를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면은, 전극 조립체와, 상기 전극 조립체를 밀봉하는 외장재를 포함하고, 상기 외장부는, 플랙서블한 파우치부와, 상기 파우치부와 연결되며 상기 파우치부보다 경도(Hardness)가 높은 재질로 형성되는 캔부를 구비하는 이차 전지를 제공할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 파우치부와 상기 캔부는 열융착되어 연결될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 캔부는 상기 외장재의 측면 중 적어도 하나를 형성할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 캔부는 절곡되도록 형성되어 상기 전극 조립체의 측면을 감쌀 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 캔부는 상기 외장재의 중앙 부분에 배치될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 외장재는 적어도 하나 이상의 곡률반경을 갖는 곡률로 굴곡지게 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 파우치부는, 제1 밀봉부와, 상기 제1 밀봉부와 연결되도록 형성되는 파우치바디부와, 상기 제1 밀봉부와 대향하도록 배치되어, 상기 파우치바디부와 연결되는 제2 밀봉부를 구비할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 밀봉부와 상기 파우치바디부 및 상기 제2 밀봉부와 상기 파우치바디부는 각각 수직하게 연결될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 밀봉부의 폭과 상기 파우치바디부의 폭은 서로 상이하게 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제 1 밀봉부의 폭은 상기 파우치바디부의 폭보다 크게 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 캔부는 상기 파우치바디부의 내부에 삽입되어 상기 제 1 밀봉부, 상기 제 2 밀봉부 및 상기 파우치바디부와 연결될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 캔부는 상기 제 1 밀봉부, 상기 제 2 밀봉부 및 상기 파우치바디부가 형성하는 공간 상에 배치되어 상기 제 1 밀봉부, 상기 제 2 밀봉부 및 상기 파우치바디부와 연결될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제 1 밀봉부의 끝단 및 상기 제 2 밀봉부의 끝단 중 적어도 하나는 상기 캔부의 끝단보다 돌출되도록 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 캔부는 복수개 구비되며, 상기 복수개의 캔부는 서로 이격되도록 상기 파우치바디부와 연결될 수 있다.
본 발명의 다른 측면은, 전극 조립체와, 서로 연결하여 상기 전극 조립체를 밀봉하는 제1 외장재 및 제2 외장재를 구비하는 외장재를 포함하고, 상기 제1 외장재 및 상기 제2 외장재 중 적어도 하나는, 플랙서블한 파우치부와, 상기 파우치부와 연결되며 상기 파우치부보다 경도(Hardness)가 높은 재질로 형성되는 캔부를 구비하는 이차 전지를 제공할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 외장재 또는 상기 제2 외장재 중 하나는 플랙서블한 재질로 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 파우치부와 상기 캔부는 열융착되어 연결될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 캔부는 상기 외장재가 형성하는 측면 중 적어도 하나를 형성할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 캔부는 상기 외장재의 중앙 부분에 배치될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 외장재는 적어도 하나 이상의 곡률반경을 갖는 곡률로 굴곡지게 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 변형이 용이하면서 강성을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 외장재를 보여주는 전개도이다.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 취한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지를 보여주는 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 외장재를 보여주는 전개도이다.
도 6은 도 4의 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 취한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지를 보여주는 사시도이다.
도 8는 도 7에 도시된 제1 외장재 및 제2 외장재를 보여주는 전개도이다.
도 2는 도 1에 도시된 외장재를 보여주는 전개도이다.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 취한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지를 보여주는 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 외장재를 보여주는 전개도이다.
도 6은 도 4의 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 취한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지를 보여주는 사시도이다.
도 8는 도 7에 도시된 제1 외장재 및 제2 외장재를 보여주는 전개도이다.
본 발명은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 보여주는 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 외장재를 보여주는 전개도이다. 도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 취한 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 이차 전지(100)는 전극 조립체(110)와 전극 조립체(110)를 밀봉하는 외장재(120)를 포함할 수 있다.
전극 조립체(110)는, 양극판, 음극판, 및 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전극 조립체(110)는 양극판, 세퍼레이터 및 음극판이 순차적으로 적층되어 형성될 수 있다.
양극판은 양극 활물질이 도포된 양극 활물질부와, 양극 활물질이 도포되지 않은 양극 무지부를 포함할 수 있다. 양극 활물질부는 예를 들어, 알루미늄 판의 적어도 어느 한 면의 일부에 양극 활물질을 도포하여 형성하며, 양극 활물질이 미 도포된 알루미늄 판의 나머지 부분이 양극 무지부가 될 수 있다. 양극 활물질은 LiCoO2, LiNiO2, LiMnO2, LiMnO4와 같은 리튬 함유 전이금속 산화물 또는 리튬 칼코게나이드 화합물일 수 있다.
음극판은 음극 활물질이 도포된 음극 활물질부와 음극 활물질이 도포되지 않은 음극 무지부를 포함할 수 있다. 음극 활물질부는 예를 들어, 구리 판의 적어도 어느 한 면의 일부에 음극 활물질을 도포하여 형성하며, 음극 활물질이 미 도포된 구리 판의 나머지 부분이 음극 무지부가 될 수 있다. 음극 활물질은 결정질 탄소, 비정질 탄소, 탄소 복합체, 탄소 섬유와 같은 탄소 재료, 리튬 금속 또는 리튬 합금 등일 수 있다.
세퍼레이터는 예를 들어, 폴리에틸렌(PE), 폴리스틸렌(PS), 폴리프로필렌(PP) 및 폴리에틸렌(PE)과 폴리프로필렌(PP)의 공중합체(co-polymer)로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기재에 폴리비닐리덴 플로우라이드-헥사플로로프로필렌 공중합체(PVDF-HFP co-polymer)를 코팅함으로써 제조될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
전극 조립체(110)에는 제1 전극 탭(112)과 제2 전극 탭(114)이 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로, 양극 무지부와 음극 무지부에는 각각 집전체(116)가 부착되며, 집전체(116)는 제1 전극 탭(112) 또는 제2 전극 탭(114)과 연결될 수 있다. 제1 전극 탭(112) 및 제2 전극 탭(114)은 외장재(120)가 접합된 실링부(115)를 관통하여 외부로 노출되며, 제1 전극 탭(112)과 제2 전극 탭(114)을 통해서 전극 조립체(110)는 충전 및 방전될 수 있다.
외장재(120)는 다양한 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 외장재(120)는 하나로 형성될 수 있으며, 복수개로 형성되는 것도 가능하다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 외장재(120)가 하나로 형성되는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
상기와 같은 외장재(120)는 플랙서블한 파우치부(121)와, 파우치부(121)와 연결되며, 파우치부(121)보다 경도(Hardness)가 높은 재질로 형성되는 캔부(122)를 구비할 수 있다. 이때, 파우치부(121)는 순차적으로 적층된 제1 절연층(123), 금속층(124) 및 제2 절연층(125)을 구비할 수 있다. 특히 제1 절연층(123) 및 제2 절연층(125)은 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 나일론 등으로 형성될 수 있으며, 금속층(124)은 알루미늄, 스틸, 스텐레스 스틸 등으로 형성될 수 있다. 상기와 같은 파우치부(121)는 다양하게 형성될 수 있다. 예를 들면, 파우치부(121)는 폴리프로필렌(PP)으로 형성된 제1 절연층(123), 알루미늄으로 형성된 금속층(124) 및 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)로 형성된 제2 절연층(125)의 3층 구조로 이루어질 수 있다.
상기와 같은 파우치부(121)는 제1 밀봉부(121a), 파우치바디부(121b) 및 제2 밀봉부(121c)를 구비할 수 있다. 이때, 제1 밀봉부(121a), 파우치바디부(121b) 및 제2 밀봉부(121c)는 상기에서 설명한 제1 절연층(123), 금속층(124), 제2 절연층(125)을 구비하는 형태로 형성될 수 있다.
캔부(122)는 상기에서 설명한 바와 같이 파우치부(121)보다 경도가 높은 재질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 캔부(122)는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 등과 같은 금속으로 형성될 수 있다.
한편, 파우치부(121)와 캔부(122)는 서로 열융착을 통하여 연결될 수 있다. 구체적으로 통상적인 열융착 공정에 의해 수행될 수 있으며, 구체적으로 공지의 실링기를 사용하여 약 0.1∼0.5MPa 압력하에서 약 1500∼2000℃ 정도의 열을 1∼5초간 인가함으로써 파우치부(121)와 캔부(122)를 서로 열융착할 수 있다.
상기와 같은 파우치부(121)와 캔부(122)는 서로 다양한 방법으로 서로 연결될 수 있다. 예를 들면, 파우치부(121)는 사각형으로 형성되고, 캔부(122)가 내부에 삽입되도록 배치될 수 있다. 이때, 캔부(122)는 파우치부(121)와 상기에서 설명한 바와 같이 열융착 형태로 서로 부착될 수 있다. 뿐만 아니라 파우치부(121)는 'I'자 형태(도 2a 참고)나 'ㄷ'자 형태(도 2b 참고)로 형성될 수 있다. 이때, 캔부(122)는 파우치부(121)의 인입된 부분에 설치되거나 파우치부(121)의 내부에 설치될 수 있다. 상기와 같은 파우치부(121)는 상기에 한정되지 않으며 다양한 형태로 형성될 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 파우치부(121)는 'ㄷ'자 형태로 형성되는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
또한, 상기와 같은 경우 캔부(122)는 복수개 구비되며, 복수개의 캔부(122)는 서로 이격되도록 배치되고, 각 캔부(122)는 파우치부(121)에 의하여 연결될 수 있다. 이때, 파우치부(121)는 하나로 형성될 수 있으며, 복수개 구비될 수 있다. 특히 파우치부(121)가 복수개 구비되는 경우 각 캔부(122)와 각 파우치부(121)는 서로 교번하여 배치될 수 있으며, 각 파우치부(121)는 각 캔부(122)의 외면 일부를 감싸도록 각 캔부(122)와 연결될 수 있다. 이때, 파우치부(121)는 각 캔부(122)보다 길게 형성될 수 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위하여 파우치부(121)는 하나를 구비하면서 ??자 형태로 형성되고, 캔부(122)는 2개가 구비되는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
구체적으로 파우치부(121)는 상기에서 설명한 바와 같이 제1 밀봉부(121a), 파우치바디부(121b) 및 제2 밀봉부(121c)를 구비할 수 있다. 이때, 캔부(122)는 제1 밀봉부(121a), 파우치바디부(121b) 및 제2 밀봉부(121c)가 형성하는 공간에 설치되는 제1 캔부(122a)와, 파우치바디부(121b) 내부에 설치되는 제2 캔부(122b)를 구비할 수 있다.
상기와 같은 외장재(120)를 통하여 이차 전지(100)를 제조하는 방법을 살펴보면, 우선 파우치부(121)와 캔부(122)를 각각 제조하여 서로 열융착함으로써 하나의 외장재(120)를 제조할 수 있다. 또한, 외장재(120)를 제조하는 동안 상기와 같은 전극 조립체(110)를 제조할 수 있다.
상기의 과정이 완료되면, 외장재(120)를 절곡하여 절곡된 외장재(120) 내부에 공간을 형성할 수 있다. 구체적으로 외장재(120)를 절곡하는 방법은 다양할 수 있다. 예를 들면, 외장재(120)는 일부를 절곡하도록 접은 일부를 가력하여 공간을 형성할 수 있다. 이때, 외장재(120)의 절곡되는 부분에는 제1 캔부(122a) 및 제2 캔부(122b) 중 적어도 하나가 배치될 수 있다. 예를 들면, 외장재(120)의 절곡되는 부분에는 제1 캔부(122a)가 배치될 수 있다. 다른 실시예로써 외장재(120)의 절곡되는 부분에는 제2 캔부(122b)가 배치될 수 있다. 또 다른 실시예로써 외장재(120)의 절곡되는 부분에는 제1 캔부(122a) 및 제2 캔부(122b)가 배치될 수 있다. 이때, 제1 캔부(122a) 및 제2 캔부(122b)는 서로 대향하도록 배치될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 외장재(120)의 절곡되는 부분에는 제1 캔부(122a) 및 제2 캔부(122b)가 서로 대향하도록 배치되는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
상기와 같이 제1 캔부(122a) 및 제2 캔부(122b)가 절곡되면, 제1 캔부(122a) 및 제2 캔부(122b)는 절곡될 수 있다. 이때, 제1 캔부(122a)는 절곡되도록 형성되는 제1 절곡부(122a-1) 및 제1 절곡부(122a-1)와 연결되며 이차 전지(100)의 측면을 형성하는 제1 캔바디부(122a-2)를 구비할 수 있다. 상기와 같은 제1 절곡부(122a-1)는 한쌍이 형성되며, 특히 한쌍의 제1 절곡부(122a-1)는 제1 캔바디부(122a-2)를 중심으로 제1 캔바디부(122a-2)의 양측에 서로 대향하도록 배치될 수 있다.
제2 캔부(122b)는 제1 캔부(122a)와 유사하도록 제2 절곡부(122b-1)와 제2 캔바디부(122b-2)를 구비할 수 있다. 이때, 제2 절곡부(122b-1)는 한쌍이 구비될 수 있으며, 한쌍의 제2 절곡부(122b-1)는 제2 캔바디부(122b-2)를 중심으로 제2 캔바디부(122b-2)의 양측에 서로 대향하도록 배치될 수 있다.
한편, 상기와 같이 제1 캔부(122a)와 제2 캔부(122b)가 절곡되면, 각 제1 절곡부(122a-1)와 각 제2 절곡부(122b-1)는 서로 동일한 평면 상에 배치될 수 있다. 또한, 제1 캔바디부(122a-2)와 제2 캔바디부(122b-2)는 서로 대항하도록 배치될 수 있다. 이때, 외장재(120)는 전체적인 형상이 사각기둥과 유사한 형태가 될 수 있다.
상기의 과정이 완료되면, 파우치부(121)의 각 부분 및 파우치부(121)와 캔부(122)를 각각 열융착하여 외장재(120)의 외면이 폐루프(closed-loop)를 형성시킬 수 있다. 이때, 제1 밀봉부(121a)의 양단을 서로 열융착할 수 있다. 또한, 파우치바디부(121b)와 제1 캔부(122a)를 열융착할 수 있다. 뿐만 아니라 제2 밀봉부(121c)의 양단을 서로 열융착할 수 있다.
구체적으로 제1 밀봉부(121a)는 일단을 형성하는 제1 접합부(121a-1) 및 타단을 형성하는 제2 접합부(121a-2)를 구비할 수 있다. 이때, 제1 접합부(121a-1)는 제1 캔부(122a)의 끝단보다 외측으로 더 돌출되도록 형성될 수 있다.
이때, 제1 밀봉부(121a)의 폭(W1) 및 제2 밀봉부(121c)의 폭(W3)과 파우치바디부(121b)의 폭(W2)은 서로 상이하게 형성될 수 있다. 예를 들면, 제1 밀봉부(121a)의 폭(W1) 및 제2 밀봉부(121c)의 폭(W3)은 파우치바디부(121b)의 폭(W2)보다 크게 형성될 수 있다. 즉, 제1 밀봉부(121a)의 폭(W1) 및 제2 밀봉부(121c)의 폭(W3)은 파우치바디부(121b)의 폭(W2)보다 크게 형성됨으로써 파우치바디부(121b)가 제1 캔부(122a)와 접합될 때 제1 밀봉부(121a) 및 제2 밀봉부(121c)를 접철하여 절곡할 수 있는 길이를 충분히 확보할 수 있다.
제1 접합부(121a-1)와 제2 접합부(121a-2)는 열융착을 통하여 서로 연결될 수 있다. 구체적으로 제1 접합부(121a-1)와 제2 접합부(121a-2)를 열융착하는 경우 제1 접합부(121a-1) 또는 제2 접합부(121a-2) 중 하나는 동일한 면이 겹치도록 접철될 수 있다. 예를 들면, 제1 접합부(121a-1)의 제1 절연층(123)이 서로 만나거나 제1 접합부(121a-1)의 제2 절연층(125)이 서로 만나도록 제1 접합부(121a-1)가 접철될 수 있다. 또한, 제2 접합부(121a-2)의 제1 절연층(123)이 서로 만나거나 제2 접합부(121a-2)의 제1 절연층(123)이 서로 만나도록 제2 접합부(121a-2)가 접철될 수 있다. 이때, 제1 절연층(123)이 서로 만나도록 제1 접합부(121a-1) 또는 제2 접합부(121a-2) 중 하나가 접철되는 경우 제1 접합부(121a-1)의 제2 절연층(125) 또는 제2 접합부(121a-2)의 제2 절연층(125) 부분은 외장재(120)가 형성되는 공간 내부에 배치될 수 있다. 반면, 제2 절연층(125)이 서로 만나도록 제1 접합부(121a-1) 또는 제2 접합부(121a-2) 중 하나가 접철되는 경우 제2 접합부(121a-2)의 제1 절연층(123) 또는 제2 접합부(121a-2)의 제1 절연층(123)은 외장재(120)가 형성하는 공간 외부로 노출될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 제1 접합부(121a-1)가 접철되면서 제1 접합부(121a-1)의 제2 절연층(125)이 서로 만나도록 제1 접합부(121a-1)를 접철하는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
상기와 같이 제1 접합부(121a-1)가 접철되는 경우 제1 접합부(121a-1)의 제2 절연층(125)은 서로 만날 수 있다. 이때, 제1 접합부(121a-1)의 제1 절연층(123)은 외부로 노출될 수 있다. 상기와 같이 제1 접합부(121a-1)가 접철되면, 제2 접합부(121b-1)를 제1 접합부(121a-1)에 대응되도록 배치한 후 열융착할 수 있다. 이때, 외부로 노출된 제1 접합부(121a-1)의 제1 절연층(123)은 제2 접합부(121a-2)의 제1 절연층(123)과 대응되도록 배치되어 열융착되며, 제1 접합부(121a-1)의 제2 절연층(125)은 서로 접촉하여 열융착될 수 있다. 특히 상기와 같은 경우 제1 접합부(121a-1)의 제1 절연층(123) 및 제2 접합부(121a-2)의 제1 절연층(123)은 서로 동일 또는 유사한 재질로 열융착되어 접합함으로써 접합력이 우수할 뿐만 아니라, 열 팽창 계수가 동일하므로 접합된 계면에서 열 팽창 등에 의한 분리 현상 등이 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 제1 접합부(121a-1)의 제2 절연층(125)은 서로 동일한 재질로 형성됨으로써 열융착 시 우수한 접합력을 확보할 수 있다.
상기의 과정이 진행되는 동안이나 완료되면, 제1 접합부(121a-1) 및 제2 접합부(121a-2)를 제외한 제1 밀봉부(121a)의 다른 부위를 길이 방향으로 서로 접합할 수 있다. 구체적으로 제1 접합부(121a-1) 및 제2 접합부(121a-2)를 접합하는 경우 제1 밀봉부(121a)는 폐회로를 구성함으로써 제1 밀봉부(121a)의 길이방향으로 서로 마주보는 부분을 열융착을 통하여 결합시킬 수 있다.
상기와 같이 제1 밀봉부(121a)의 접합이 진행되는 동안 파우치바디부(121b)와 제1 캔부(122a)를 열융착을 통하여 접합시킬 수 있다. 이때, 접합하는 방법은 상기에서 설명한 바와 동일 또는 유사하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기의 과정이 완료되면, 외장재(120)는 제1 밀봉부(121a) 부분은 밀폐되고 제2 밀봉부(121c) 부분은 개방된 상태일 수 있다. 이후 전극 조립체(110) 및 전해액(미표기)을 외장재(120) 내부에 삽입한 후 제2 밀봉부(121c)를 밀봉함으로써 이차 전지(100)의 제조를 완료할 수 있다.
이때, 제2 밀봉부(121c)를 밀봉하는 방법은 상기에서 설명한 바와 동일 또는 유사할 수 있다. 예를 들면, 제2 밀봉부(121c)는 양단을 형성하는 제3 접합부(121c-1)와 제4 접합부(121c-2)를 구비할 수 있다. 이때, 제3 접합부(121c-1)와 제4 접합부(121c-2)는 상기에서 설명한 제1 접합부(121a-1) 및 제2 접합부(121a-2)와 서로 동일 또는 유사하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기와 같은 제3 접합부(121c-1)와 제4 접합부(121c-2)는 제3 접합부(121c-1) 또는 제4 접합부(121c-2) 중 하나를 접철한 후 서로 열융착을 통하여 연결될 수 있다. 이때, 연결하는 방법은 상기에서 설명한 제1 접합부(121a-1)와 제2 접합부(121a-2)의 연결 방법과 동일 또는 유사하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기와 같이 제3 접합부(121c-1)와 제4 접합부(121c-2)의 접합이 완료되면, 제2 밀봉부(121c)를 길이방향으로 접합하여 전극 조립체(110)와 상기 전해액을 완전히 밀봉할 수 있다. 이때, 전극 조립체(110)와 연결되는 제1 전극 탭(112) 및 제2 전극 탭(114)는 제2 밀봉부(12c)를 관통하여 외부로 일부가 노출될 수 있다.
상기의 과정이 완료된 후 이차 전지(100)를 다양한 형태로 형성할 수 있다. 예를 들면, 이차 전지(100)를 지그 상에 올려 놓은 후 가압하여 일정한 곡률 반경을 갖는 곡면으로 형성하거나 적어도 하나 이상의 곡률반경을 갖는 곡면으로 형성할 수 있다.
상기의 과정이 진행되는 경우 위부에서 가해지는 압력이 외장재(120)에 직접 가해지거나 외부 압력으로 인하여 외장재(120) 내부 압력이 증가할 수 있다. 이때, 캔부(122)는 상기와 같은 외부 압력 일부 또는 내부 압력의 증가를 견디도록 강성을 제공할 수 있다. 뿐만 아니라 파우치부(121)는 탄성력을 제공함으로써 이차 전지(100)의 변형 시 발생할 수 있는 파손을 방지할 수 있다.
따라서 이차 전지(100)는 다양한 형태로 변형시키는 과정에서 발생되는 이차 전지(100)의 파손을 방지할 수 있다. 또한, 이차 전지(100)는 적은 힘으로도 변형이 가능하므로 다양한 형태로 제작이 간편하다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지를 보여주는 사시도이다. 도 5는 도 4에 도시된 외장재를 보여주는 전개도이다. 도 6은 도 4의 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 취한 단면도이다.
도 4 내지 도 6을 참고하면, 이차 전지(200)는 전극 조립체(210) 및 외장재(220)를 포함할 수 있다. 이때, 전극 조립체(210)는 상기 도 1 내지 도 3에서 설명한 전극 조립체(110)과 동일 또는 유사하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
외장재(220)는 캔부(222) 및 파우치부(221)를 구비할 수 있다. 이때, 캔부(222)와 파우치부(221)는 상기 도 1 내지 도 3에서 설명한 바와 동일 또는 유사하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기와 같은 파우치부(221)는 하나로 형성될 수 있다. 이때, 파우치부(221)는 사각형 형태로 형성될 수 있다. 파우치부(221)는 제1 밀봉부(221a), 파우치바디부(221b) 및 제2 밀봉부(221c)를 구비할 수 있다. 또한, 제1 밀봉부(221a)는 제1 접합부(221a-1) 및 제2 접합부(221a-2)를 구비하고, 제2 밀봉부(221c)는 제3 접합부(221c-1) 및 제4 접합부(221c-2)를 구비할 수 있다.
상기와 같은 이차 전지(200)의 제조 방법을 살펴보면, 우선 제1 캔부(222a) 및 제2 캔부(222b)를 절곡시킬 수 있다. 이때, 전극 조립체(210)가 삽입되는 경우 제1 캔부(222a)와 제2 캔부(222b)는 전극 조립체(210)의 측면에 배치될 수 있다.
상기의 과정이 완료되면, 제1 밀봉부(221a)와 제2 밀봉부(221c)를 열융착을 통하여 접합할 수 있다. 이때, 제1 밀봉부(221a)의 제1 접합부(221a-1)와 제1 밀봉부(221a)의 제2 접합부(221a-2)를 서로 접착시키고, 제2 밀봉부(221c)의 제3 접합부(221c-1)와 제3 밀봉부(222c)의 제 4 접합부(222c-2)를 서로 접착시킬 수 있다. 뿐만 아니라 파우치바디부(221b)의 양단을 서로 접착시킬 수 있다. 각 부분의 접합방법은 상기 도 1 내지 도 3에서 설명한 바와 같이 제1 밀봉부(221a), 파우치바디부(221b) 또는 제2 밀봉부(221c)의 제1 절연층(223)끼리 접착시키거나 제1 밀봉부(221a), 파우치바디부(221b) 또는 제2 밀봉부(221c)의 제2 절연층(225)끼리 접착시키는 방법일 수 있다.
상기의 과정이 완료되면, 제1 밀봉부(221a)를 열융착하여 외장재(220)의 한쪽을 밀봉할 수 있다. 이때, 밀봉하는 방법은 상기에서 설명한 것과 동일 또는 유사하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이후 개구된 제2 밀봉부(222c) 부분으로 전극 조립체(210)를 삽입하고 전해액(미표기)을 주입한 후 제2 밀봉부(222c)를 열융착을 통하여 밀봉할 수 있다. 이때, 제1 전극 탭(212) 및 제2 전극 탭(214)는 제2 밀봉부(222c)를 통하여 일부가 외부로 인출될 수 있다.
상기의 과정이 완료되면, 지그 등을 통하여 이차 전지(200)를 변형시킬 수 있다. 이차 전지(200)는 다양한 압력 또는 힘을 받을 수 있다. 특히 이차 전지(200)가 곡률을 갖는 곡면이 되는 등의 경우 이차 전지(200)에는 다양한 압력 또는 힘이 가해질 수 있다. 이때, 캔부(222)는 이차 전지(200)에 가해지는 압력 또는 힘을 견디도록 강성을 부여하고, 파우치부(221)는 이차 전지(200)의 변형 시 탄성력을 제공할 수 있다.
따라서 이차 전지(200)는 다양한 형태로 변형시키는 과정에서 발생되는 이차 전지(200)의 파손을 방지할 수 있다. 또한, 이차 전지(200)는 적은 힘으로도 변형이 가능하므로 다양한 형태로 제작이 간편하다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지를 보여주는 사시도이다. 도 8는 도 7에 도시된 제1 외장재 및 제2 외장재를 보여주는 전개도이다.
도 7 및 도 8을 참고하면, 이차 전지(300)는 외장재(320) 및 전극 조립체(310)를 포함할 수 있다. 이때, 전극 조립체(310)는 상기 도 1 내지 도 3에서 설명한 바와 동일 또는 유사하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 외장재(320)는 서로 연결되어 전극 조립체(310)를 밀봉하는 제1 외장재(320a) 및 제2 외장재(320b)를 구비할 수 있다. 제1 외장재(320a) 및 제2 외장재(320b) 중 적어도 하나는 플렉서블한 파우치부(미표기) 및 상기 파우치부와 연결되며 상기 파우치부보다 경도(Hardness)가 높은 재질로 형성되는 캔부(미표기)를 구비할 수 있다. 예를 들면, 제1 외장재(320a)만 상기 파우치부와 상기 캔부를 구비할 수 있다. 다른 실시예로써 제2 외장재(320b)만 상기 파우치부와 상기 캔부를 구비할 수 있다. 또 다른 실시예로써 제1 외장재(320a)와 제2 외장재(320b) 모두 상기 파우치부와 상기 캔부를 구비할 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 제1 외장재(320a)와 제2 외장재(320b) 모두 상기 파우치부와 상기 캔부를 구비하는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
상기 파우치부는 상기에서 설명한 바와 같이 제1 절연층(미도시), 금속층(미도시) 및 제2 절연층(미도시)을 구비할 수 있다. 이때, 상기 제1 절연층, 상기 금속층 및 상기 제2 절연층은 상기에서 설명한 바와 동일 또는 유사하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기와 같은 제1 외장재(320a)는 제1 파우치부(321a)와 적어도 하나 이상의 캔부(322a)를 구비할 수 있다. 이때, 캔부(322a)의 개수는 필요에 따라 다양하게 형성될 수 있으며, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 캔부(322a)가 제1 캔부(322a-1)와 제2 캔부(322a-2)를 구비하는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
제2 외장재(320b)는 제2 파우치부(321b)만 구비하거나, 제2 파우치부(321b)와 적어도 하나 이상의 캔부(322b)를 구비할 수 있다. 이때, 캔부(322b)의 개수는 제1 외장재(320a)와 동일 또는 유사하게 필요에 따라 다양하게 형성될 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 제2 외장재(320b)는 제2 파우치부(321b) 및 캔부(322b)를 구비하고, 제2 외장재(320b)의 캔부(322b)를 제3 캔부(322b)의 용어로 사용하여 상세히 설명하기로 한다.
상기와 같은 제1 파우치부(321a)와 제2 파우치부(321b)는 다양한 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 제1 파우치부(321a)는 상기 도 1 내지 도 6에서 설명한 것과 동일 또는 유사한 형태로 형성될 수 있다. 또한, 제2 파우치부(321b)도 상기 도 1 내지 도 6에서 설?나 것과 동일 또는 유사한 형태로 형성될 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 제1 파우치부(321a)는 도 1 내지 도 3에서 설명한 것과 동일하게 형성되고, 제2 파우치부(321b)는 도 4 내지 도 6에서 설명한 것과 유사하게 사각형으로 형성되는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
제1 파우치부(321a), 제1 캔부(322a-1) 및 제2 캔부(322a-2)는 상기 도 1 내지 도 3에서와 같이 다양한 형태로 배치될 수 있다. 이때, 제1 파우치부(321a), 제1 캔부(322a-1) 및 제2 캔부(322a-2)는 서로 연결될 수 있으며, 제1 캔부(322a-1) 및 제2 캔부(322a-2)는 서로 이격되도록 배치될 수 있다. 특히 제1 파우치부(321a)는 'ㄷ'자 형태, 'I'자 형태, 사각형 등 다양한 형태로 형성될 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 제1 파우치부(321a)가 사각형으로 형성되는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
또한, 제2 파우치부(321b) 및 제3 캔부(322b)도 다양한 형태로 배치될 수 있다. 예를 들면, 제2 파우치부(321b)는 사각형 형태로 형성되고, 제3 캔부(322b)는 제2 파우치부(321b)의 중간에 삽입되도록 설치될 수 있다. 또한, 제2 파우치부(321b)는 ??자 형태로 형성되고, 제3 캔부(322b)는 제2 파우치부(321b)의 개구된 부분에 설치되는 것도 가능하다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 제2 파우치부(321b)가 사각형 형태로 형성되고, 제3 캔부(322b)는 제2 파우치부(321b)의 중간에 삽입되도록 설치되는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
한편, 이차 전지(300)의 제조 방법을 살펴보면, 우선 전극 조립체(310), 제1 외장재(320a) 및 제2 외장재(320b)를 제조하여 준비할 수 있다. 이때, 제1 외장재(320a) 및 제2 외장재(320b)를 제조하는 방법은 상기 도 1 내지 도 3에서 설명한 것과 동일 또는 유사하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기의 과정이 완료되면, 제1 외장재(320a)와 제2 외장재(320b)를 서로 열융착하여 밀봉할 수 있다. 구체적으로 제1 파우치부(321a)의 양단을 제2 파우치부(321b)의 양단에 부착할 수 있다. 이때, 제1 캔부(322a-1) 및 제2 캔부(322a-2)는 도 7에서와 같이 절곡된 상태일 수 있으며, 절곡되는 방법은 상기에서 설명한 바와 동일 또는 유사할 수 있다.
상기와 같이 제1 파우치부(321a)의 양단을 각각 제2 파우치부(321b)의 양단에 접합하는 경우 도 1 내지 도 3에서 설명한 제1 접합부(121a-1)와 제2 접합부(121a-2)를 접합하는 방법과 동일 또는 유사하게 작업할 수 있다. 구체적으로 제1 파우치부(321a) 또는 제2 파우치부(321b) 중 하나의 끝단을 접철한 후 제1 파우치부(321a) 또는 제2 파우치부(321b) 중 다른 하나와 접촉시켜 열융착을 통하여 접합할 수 있다.
상기의 과정이 완료되면, 제1 파우치부(321a)의 제1 밀봉부(321a-1)를 제2 파우치부(321b)와 접합시켜 밀봉할 수 있다. 이때, 제1 파우치부(321a)의 제2 밀봉부(321a-2) 측은 개방되어 외장재(320)의 개구된 부분을 형성할 수 있다.
전극 조립체(310)를 외장재(320)의 개구된 부분에 삽입한 후 제1 파우치부(321a)의 제2 밀봉부(321a-2)와 제2 파우치부(321b)를 열융착시켜 완전히 밀봉할 수 있다. 이때, 제1 전극 탭(312) 및 제2 전극 탭(314)는 제2 밀봉부(321a-2)와 제2 파우치부(321b) 사이를 통하여 외부로 인출될 수 있다.
한편, 상기와 같이 이차 전지(300)가 완성되면, 제1 캔부(322a-1)와 제2 캔부(322a-2)는 이차 전지(300)의 측면을 형성할 수 있다. 또한, 제3 캔부(322b)는 이차 전지(300)의 중앙 부분을 형성할 수 있다.
이후 이차 전지(300)를 외력을 통하여 가력하여 형상을 변형시키는 경우 제1 캔부(322a-1) 내지 제3 캔부(322b)는 변형 시 가해지는 외력이나 외압을 견딜 수 있다. 특히 이차 전지(300)를 곡률지게 형성하는 경우 제3 캔부(322b)는 이차 전지(300)의 변형 후 복원되려는 현상을 방지함으로써 이차 전지(300)의 형상을 유지시킬 수 있다.
또한, 제1 파우치부(321a)와 제2 파우치부(321b)는 상기와 같이 외력 또는 외압이 가해지는 경우 외력 또는 외압에 의한 충격이나 외장재(320) 내부의 전해액(미표기) 및 전극 조립체(310) 중 적어도 하나로부터 가해지는 내부 압력에 대해서 탄성력 또는 복원력을 제공할 수 있다.
따라서 이차 전지(300)는 다양한 형태로 변형시키는 과정에서 발생되는 이차 전지(300)의 파손을 방지할 수 있다. 또한, 이차 전지(300)는 적은 힘으로도 변형이 가능하므로 다양한 형태로 제작이 간편하다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
100,200,300: 이차 전지
110,210,310: 전극 조립체
112,212,312: 제1 전극 탭
114,214,314: 제2 전극 탭
120,220,320: 외장재
110,210,310: 전극 조립체
112,212,312: 제1 전극 탭
114,214,314: 제2 전극 탭
120,220,320: 외장재
Claims (20)
- 전극 조립체; 및
상기 전극 조립체를 밀봉하는 외장재;를 포함하고,
상기 외장재는,
플랙서블한 파우치부; 및
상기 파우치부와 연결되며 상기 파우치부보다 경도(Hardness)가 큰 재질로 형성되는 캔부;를 구비하는 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 파우치부와 상기 캔부는 열융착되어 연결되는 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 캔부는 상기 외장재의 측면 중 적어도 하나를 형성하는 이차 전지. - 제 3 항에 있어서,
상기 캔부는 절곡되도록 형성되어 상기 전극 조립체의 측면을 감싸는 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 캔부는 상기 외장재의 중앙 부분에 배치되는 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 외장재는 적어도 하나 이상의 곡률반경을 갖는 곡률로 굴곡지게 형성되는 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 파우치부는,
제1 밀봉부; 및
상기 제1 밀봉부와 연결되도록 형성되는 파우치바디부; 및
상기 제1 밀봉부와 대향하도록 배치되어, 상기 파우치바디부와 연결되는 제2 밀봉부;를 구비하는 이차 전지. - 제 7 항에 있어서,
상기 제1 밀봉부와 상기 파우치바디부 및 상기 제2 밀봉부와 상기 파우치바디부는 각각 수직하게 연결되는 이차 전지. - 제 7 항에 있어서,
상기 제1 밀봉부의 폭과 상기 파우치바디부의 폭은 서로 상이하게 형성되는 이차 전지. - 제 9 항에 있어서,
상기 제 1 밀봉부의 폭은 상기 파우치바디부의 폭보다 크게 형성되는 이차 전지. - 제 7 항에 있어서,
상기 캔부는 상기 파우치바디부의 내부에 삽입되어 상기 제 1 밀봉부, 상기 제 2 밀봉부 및 상기 파우치바디부와 연결되는 이차 전지. - 제 7 항에 있어서,
상기 캔부는 상기 제 1 밀봉부, 상기 제 2 밀봉부 및 상기 파우치바디부가 형성하는 공간 상에 배치되어 상기 제 1 밀봉부, 상기 제 2 밀봉부 및 상기 파우치바디부와 연결되는 이차 전지. - 제 12 항에 있어서,
상기 제 1 밀봉부의 끝단 및 상기 제 2 밀봉부의 끝단 중 적어도 하나는 상기 캔부의 끝단보다 돌출되도록 형성되는 이차 전지. - 제 7 항에 있어서,
상기 캔부는 복수개 구비되며,
상기 복수개의 캔부는 서로 이격되도록 상기 파우치바디부와 연결되는 이차 전지. - 전극 조립체; 및
서로 연결하여 상기 전극 조립체를 밀봉하는 제1 외장재 및 제2 외장재를 구비하는 외장재;를 포함하고,
상기 제1 외장재 및 상기 제2 외장재 중 적어도 하나는,
플랙서블한 파우치부; 및
상기 파우치부와 연결되며 상기 파우치부보다 경도(Hardness)가 큰 재질로 형성되는 캔부;를 구비하는 이차 전지. - 제 15 항에 있어서,
상기 제1 외장재 또는 상기 제2 외장재 중 하나는 플랙서블한 재질로 형성되는 이차 전지. - 제 15 항에 있어서,
상기 파우치부와 상기 캔부는 열융착되어 연결되는 이차 전지. - 제 15 항에 있어서,
상기 캔부는 상기 외장재가 형성하는 측면 중 적어도 하나를 형성하는 이차 전지. - 제 18 항에 있어서,
상기 캔부는 상기 외장재의 중앙 부분에 배치되는 이차 전지. - 제 15 항에 있어서,
상기 외장재는 적어도 하나 이상의 곡률반경을 갖는 곡률로 굴곡지게 형성되는 이차 전지.
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