KR20160059776A - 파우치형 이차전지 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

이차전지 내부에서 발생하는 가스를 특정 방향으로 용이하게 배출함으로써 우수한 안전성을 확보할 수 있는 파우치형 이차전지 및 그 제조방법을 제공한다. 본 발명에 따른 파우치형 이차전지는, 일면 및 그에 대향되는 타면에서 제1 전극 리드 및 제2 전극 리드가 서로 반대 방향으로 돌출되는 전극 조립체; 및 상기 전극 조립체를 수용하고 밀봉하되, 상기 제1 전극 리드 및 제2 전극 리드를 외부로 노출시키는 파우치형 케이스를 포함하고, 상기 파우치형 케이스의 외주부를 따라 실링 영역이 형성되며, 상기 전극 조립체의 일면과 상기 제1 전극 리드측 상기 실링 영역 사이에 가스를 포집하는 제1 빈 공간과 상기 전극 조립체의 타면과 상기 제2 전극 리드측 상기 실링 영역 사이에 가스를 포집하는 제2 빈 공간이 서로 다른 크기로 상기 파우치형 케이스 내부에 형성된 것이다.

Description

파우치형 이차전지 및 그 제조방법{Pouch type secondary battery and method of fabricating the same}
본 발명은 파우치형 이차전지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 파우치형 케이스 내부에 가스 발생시 특정 방향으로 용이하게 배출되도록 함으로써 우수한 안전성을 확보할 수 있는 파우치형 이차전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 이차전지는 충전이 불가능한 일차 전지와 달리, 충방전이 가능한 전지를 의미하며, 휴대폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 전자기기 또는 전기 자동차(EV) 등에 널리 사용되고 있다. 특히, 리튬 이차전지는 작동 전압이 3.6V 가량으로서, 전자 장비의 전원으로 많이 사용되는 니켈-카드뮴 전지 또는 니켈-수소 전지보다 큰 용량을 가지며, 단위 중량당 에너지 밀도가 높기 때문에 그 활용 정도가 급속도로 증가되는 추세에 있다.
리튬 이차전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 분리막을 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 케이스를 구비한다. 리튬 이차전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차전지로 분류될 수 있다.
파우치형 전지는 전지의 양/음극 탭(tab)에 연결된 전극리드가 한쪽으로 나와 있는 단방향 전지 또는 마주보고 있는 방향으로 나와 있는 양방향 전지로 나뉜다. 그 중에서 양방향 전지는 도 1과 같은 구조를 가진다. 도 1에 도시한 파우치형 이차전지(10)는, 전극 조립체(20), 전극 리드(30, 40), 파우치형 케이스(50)를 포함한다. 참조번호 "55"는 열 융착이 이루어진 실링 영역이다.
파우치형 이차전지는 가볍고 전해액의 누액(leakage) 가능성이 적으며 형태에 융통성을 가질 수 있어 보다 작은 부피 및 질량으로 같은 용량의 이차전지를 구현할 수 있는 장점이 있는 한편, 과열이 될 경우 폭발 위험성이 있어서 안전성을 확보하는 것이 중요한 과제 중의 하나이다. 파우치형 이차전지의 과열은 여러 가지 원인에서 발생되는데, 그 중 하나가 파우치형 이차전지를 통해 한계 이상의 과전류(overcharge)가 흐르는 경우를 들 수 있다. 과전류가 흐르면 파우치형 이차전지가 주울열에 의해 발열을 하므로 전지의 내부 온도가 급속하게 상승한다. 온도의 급속한 상승은 전해액의 분해 반응을 야기하여 가스가 발생될 수 있다. 이로 인한 전지 케이스 내부의 압력 증가로 일종의 부풀음 현상인 스웰링(swelling) 현상이 발생하여 이차전지가 폭발하는 등 심각한 문제가 발생될 수 있다. 이러한 과전류뿐 아니라, 고온에의 노출, 외부에서의 충격 등에 의해 파우치형 이차전지 내부에서 가스가 발생하는 경우, 가스를 효과적으로 배출하여 이차전지의 안전성을 확보할 필요가 있다.
도 1에 도시한 파우치형 이차전지(10)는 실링 영역(55)과 전극 조립체(20) 사이의 안쪽 거리 d1과 d2가 동일하도록 즉, d1=d2가 되도록 빈 공간(dead space, 60, 70)이 대칭형으로 양쪽에 동일한 크기로 구성되어 있고, 다양한 이유로 전지 내 가스 발생시 이 부위로 가스가 포집된다. 양쪽에 유사한 양의 가스가 모이게 되면 이로 인한 내압도 유사하므로 내부의 가스가 외부로 배출되는 벤팅(venting)이 일어나는 확률도 유사하게 된다. 그런데, 전지 내부에서 발생한 가스를 한 방향이 아니라 여러 방향으로 배출하는 경우 가스를 외부로 쉽게 배출하지 못하며, 가스를 배출하는 시간이 길어져서 이차전지의 안전성이 크게 떨어질 가능성이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 이차전지 내부에서 발생하는 가스를 특정 방향으로 용이하게 배출함으로써 우수한 안전성을 확보할 수 있는 파우치형 이차전지 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 파우치형 이차전지는, 일면 및 그에 대향되는 타면에서 제1 전극 리드 및 제2 전극 리드가 서로 반대 방향으로 돌출되는 전극 조립체; 및 상기 전극 조립체를 수용하고 밀봉하되, 상기 제1 전극 리드 및 제2 전극 리드를 외부로 노출시키는 파우치형 케이스를 포함하고, 상기 파우치형 케이스의 외주부를 따라 실링 영역이 형성되며, 상기 전극 조립체의 일면과 상기 제1 전극 리드측 상기 실링 영역 사이에 가스를 포집하는 제1 빈 공간과 상기 전극 조립체의 타면과 상기 제2 전극 리드측 상기 실링 영역 사이에 가스를 포집하는 제2 빈 공간이 서로 다른 크기로 상기 파우치형 케이스 내부에 형성된 것이다.
바람직한 실시예에서, 상기 전극 조립체의 일면과 상기 제1 전극 리드측 상기 실링 영역 사이의 거리가 상기 전극 조립체의 타면과 상기 제2 전극 리드측 상기 실링 영역 사이의 거리와 다르다. 상기 전극 조립체는 상기 파우치형 케이스의 상부나 하부 어느 한 쪽에 치우쳐서 배치된 것일 수 있다.
바람직한 다른 실시예에서, 상기 제1 전극 리드측 상기 실링 영역의 폭이 상기 제2 전극 리드측 상기 실링 영역 사이의 폭과 다르다. 상기 전극 조립체는 상기 파우치형 케이스의 중앙에 배치된 것일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 파우치형 케이스 내부에 가스 발생시 상기 제1 빈 공간과 제2 빈 공간 중 더 좁은 공간 쪽의 실링 영역이 상기 가스에 의한 압력에 의하여 개방되어, 상기 가스가 상기 파우치형 케이스 외부로 배출되도록 한다.
본 발명에서는 이러한 파우치형 이차전지 제조방법도 제공한다.
본 발명에 따르면, 이차전지에 과전류가 흐르는 등의 이상 현상 발생으로 인해 파우치 케이스 내부에 가스가 발생되는 경우 전지 내부에서 발생한 가스를 한 방향으로 배출할 수 있으므로 여러 방향으로 배출하는 경우에 비하여 가스를 외부로 쉽고 빠르게 배출할 수 있다.
따라서, 전지의 내압이 일정 수준 이상으로 될 경우, 이를 해소하여 전지 내부의 가스를 효과적으로 배출하여 파열이나 폭발을 미연에 방지할 수 있다. 이에 따라 이차전지 사용상의 안전성을 확보할 수 있다.
뿐만 아니라, 항상 벤팅이 일어나는 방향을 예측할 수 있으므로 이차전지를 이용한 모듈이나 팩 제조시 벤팅이 일어날 방향에 대한 특별 관리가 효과적으로 수행될 수 있어 선택될 부품, 소재, 모듈이나 팩 조립 과정 등의 제어 및 관리가 원활히 이루어질 수 있는 효과도 있다.
도 1은 종래 파우치형 이차전지의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 구성을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 3은 가스 발생 상태에 따른 빈 공간의 팽창 정도와 힘의 관계를 본 발명에 따른 파우치형 이차전지의 측면에서 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 구성을 개략적으로 도시한 평면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 구성을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 파우치형 이차전지(110)는, 전극 조립체(120), 전극 탭(T1, T2), 전극 리드(130, 140), 파우치형 케이스(150)를 포함한다.
상기 전극 조립체(120)는, 도면의 편의상 자세히 도시하지는 않았으나, 하나 이상의 양극판 및 하나 이상의 음극판이 분리막을 사이에 두고 배치된 형태로 구성되며, 파우치형 케이스(150)에 수납된다. 이 때, 전극 조립체(120)는 다수의 양극판 및 음극판이 적층된 상태로 파우치형 케이스(150)에 수납되거나, 하나의 양극판 및 음극판이 권취된 상태로 파우치형 케이스(150)에 수납될 수 있다.
전극 조립체(150)의 전극판들은 알루미늄(Al) 재질이나 구리(Cu) 재질의 집전체에 활물질 슬러리가 도포된 구조로서 형성되는데, 슬러리는 통상적으로 입상의 활물질, 보조도체, 바인더 및 가소제 등에 용매가 첨가된 상태에서 교반되어 형성될 수 있다. 그리고, 각각의 전극판들에는 슬러리가 도포되지 않는 무지부가 존재할 수 있고, 이러한 무지부에는 각각의 전극판에 대응되는 전극 탭(T1, T2)이 형성될 수 있다.
양극 활물질은 리튬 이온이 흡장(intercalation)/탈리(deintercalation)할 수 있도록 칼코게나이드(chalcogenide) 화합물이 사용될 수 있으며, 예를 들어 LiCoO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiNi1 -xCoxO2(0<x<1), LiMnO2 등의 복합 금속 산화물들을 사용하여 형성될 수 있다. 음극 활물질도 리튬 이온이 흡장/탈리할 수 있도록 탄소(C) 계열의 물질, 실리콘(Si), 주석(Sn), 주석 산화물, 주석 합금 복합체(tin alloy composite), 전이금속 산화물, 리튬 금속 나이트라이드 또는 리튬 금속 산화물 등의 물질로 형성될 수 있다.
분리막은 양극판과 음극판 사이에 개재되어 양극판과 음극판 사이에 발생할 수 있는 쇼트를 차단시킬 수 있으며, 분리막으로 인해 리튬 이온의 이동만이 가능하다. 분리막은 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 또는 폴리프로필렌(Polypropylene, PP) 등의 열가소성 수지로 형성될 수 있으며, 그 표면은 다공막 구조일 수 있다.
상기 전극 탭(T1, T2)은, 예컨대 양극 탭(T1)과 음극 탭(T2)으로 구성되며, 각각 전극 조립체(120)로부터 돌출되도록 형성된다. 즉, 양극 탭(T1)은 전극 조립체(120)의 양극판으로부터 돌출되도록 형성되고, 음극 탭(T2)은 전극 조립체(120)의 음극판으로부터 돌출되도록 형성된다. 이 때, 양극 탭(T1) 또는 음극 탭(T2)은 양극판 또는 음극판에 부착되는 형태로 돌출되게 형성될 수 있으며, 각각 양극 집전체 또는 음극 집전체와 동일 재질로 구성될 수 있다.
전극 탭(T1, T2)은, 하나의 전극 조립체에서 복수개 구비될 수 있다. 예를 들어, 양극 탭(T1)은 양극판에 복수개 구비될 수 있고, 음극 탭(T2)은 음극판에 복수개 구비될 수 있다. 이 경우, 복수의 양극 탭(T1)은 하나의 양극 리드(130)에 연결될 수 있고, 복수의 음극 탭(T2)은 하나의 음극 리드(140)에 연결될 수 있다. 다만, 본 발명이 반드시 이러한 실시예로 한정되는 것은 아니며, 양극 탭(T1)과 음극 탭(T2)은 하나의 전극 조립체에서 각각 한 개씩 구비될 수도 있다.
양극 탭(T1)과 음극 탭(T2)은 전극 조립체(120)를 기준으로 서로 반대 방향으로 돌출되어 있다. 상기 전극 리드(130, 140)는, 얇은 판상의 금속으로서, 일단이 전극 탭(T1, T2)에 부착되고, 타단, 즉 반대 단부가 파우치형 케이스(150) 외부로 노출된다. 즉, 본 발명에 따른 이차전지(110)는 양방향 전지이다.
다시 말하면 전극 조립체(120)는 일면 및 그에 대향되는 타면에서 제1 전극 리드, 본 실시예에서는 양극 리드(130) 및 제2 전극 리드, 본 실시예에서는 음극 리드(140)가 서로 반대 방향으로 돌출된다.
전극 리드(130, 140)는 전극 탭(T1, T2)의 상부 또는 하부에 부착될 수 있다. 전극 탭(T1, T2)과 전극 리드(130, 140)가 부착된 접합부의 위치는 빈 공간(160, 170) 내부, 실링 영역(155) 또는 파우치형 케이스(150) 외부일 수 있다.
양극 리드(130) 및 음극 리드(140)는 서로 그 재질이 다를 수 있다. 즉, 상기 양극 리드(130)는 양극판과 동일하게, 예컨대 알루미늄 재질이며, 음극 리드(140)는 음극판과 동일하게, 예컨대 구리 재질 또는 니켈(Ni)이 코팅된 구리 재질일 수 있다.
상기 파우치형 케이스(150)는 오목한 형태의 내부 공간을 구비하고, 이러한 내부 공간에 전극 조립체(120)가 수납되며 파우치형 이차전지(110)의 종류에 따라 액체, 고체 또는 겔형 등의 전해질(미도시)이 충진된다.
본 실시예에서 파우치형 케이스(150)는, 폴리머 재질의 절연층과 접착층 사이에 알루미늄 박막이 개재된 알루미늄 파우치 형태로 구성될 수 있다. 폴리머 재질의 절연층은 기재 및 보호층의 역할을 할 수 있으며, 내부에 수용되는 전극 조립체(120)를 외부의 충격 등으로부터 1차적으로 보호하는 역할을 할 수 있다. 폴리머 재질의 절연층은 나일론, 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET)와 같은 수지재로 형성될 수 있으나, 이와 같은 물질에 한정되는 것은 아니다. 알루미늄 박막은 기계적 강도를 유지하는 기재 및 수분과 산소의 침투를 방지하는 배리어층의 역할을 할 수 있다. 접착층은 열 융착층이라고도 하며, 열접착성을 가져 실링제 역할을 할 수 있다. 접착층은 폴리올레핀(Polyolepin) 계열의 수지 물질로 형성될 수 있다. 폴리올레핀계 수지층으로 흔히 사용되는 것으로는 CPP(Casted Polypropylene)가 있다. 또한, 접착층은 폴리올레핀계 수지인 염화 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 에틸렌프로필렌 공중합체, 폴리에틸렌과 아크릴산 공중합체, 및 폴리프로필렌과 아크릴산의 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질로 형성될 수 있으나, 이와 같은 물질에 한정되는 것은 아니다. 파우치의 전체 두께는 통상 40~120㎛이며, 상기 절연층과, 접착층은 10~40㎛, 알루미늄 박막은 20~100㎛인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
파우치형 케이스(150)는, 상부 케이스와 하부 케이스로 이루어질 수 있다. 그리고, 전극 조립체(120)가 수납될 수 있는 공간은 상부 케이스나 하부 케이스 중 어느 하나, 또는 상부 케이스나 하부 케이스 모두에 형성될 수 있다. 한편, 상부 케이스나 하부 케이스의 수납 공간에 전극 조립체(120)가 수납되면, 상부 케이스와 하부 케이스가 열 융착 등에 의해 접착되어 실링 영역(155)이 형성된다.
그리고, 전극 조립체(120)의 일면과 전극 리드(130)측 실링 영역(155b) 사이에 가스를 포집하는 제1 빈 공간(160)과 전극 조립체(120)의 타면과 전극 리드(140)측 실링 영역(155a) 사이에 가스를 포집하는 제2 빈 공간(170)이 서로 다른 크기로 파우치형 케이스(150) 내부에 형성되어 있다.
도 2에 도시한 파우치형 이차전지(110)는 실링 영역(155)과 전극 조립체(120) 사이의 안쪽 거리 t1과 t2가 서로 다르도록, 예컨대 t1>t2가 되도록 빈 공간(160, 170)이 비대칭형으로 양쪽에 상이한 크기로 구성되어 있다. 예를 들어 종래 도 1의 파우치형 이차전지(10)에서 d1=d2=5mm로 구성한다면 본 발명에서는 t1=8mm, t2=2mm로 구성하는 것이 가능하다. 실링 영역의 크기, 전극 조립체의 크기, 파우치형 케이스의 크기 등은 종래와 같이 유지한 채, 즉 디자인 룰의 변경없이, 그리고 파우치형 케이스 가용 공간의 변형없이, 전극 조립체(120)를 파우치형 케이스(150)의 상부나 하부 어느 한쪽으로 치우치게 배치하는 것에 의해 이러한 비대칭형 빈 공간(160, 170)을 만들 수 있다.
상술한 바와 같이, 온도의 급속한 상승으로 전해액의 분해 반응이 촉진되면 가스가 발생되어 내압이 증가되고 빈 공간(160, 170)으로 가스가 모이게 되면서 파우치형 케이스(150)가 팽창할 수 있다. 발생된 가스는 사방으로 퍼져나가려 하므로 빈 공간(160, 170)에는 유사한 양의 가스가 모이게 되며, 빈 공간(160, 170) 크기 차이로 인해 각 공간의 압력 차이가 발생한다. 따라서, 좁은 공간, 즉 압력이 높은 쪽에서 먼저 가스가 외부로 배출되는 벤팅이 일어나게 된다. 도시한 예에서는 하부의 빈 공간(170) 쪽에서 먼저 벤팅이 일어나는 것이다.
이와 같이, 전지 내부에서 발생한 가스가 한 방향으로 배출하게 되면 가스를 외부로 쉽게 배출할 수 있으며, 가스를 단시간 내에 배출할 수 있어 이차전지의 안전성이 향상되는 효과가 있다. 뿐만 아니라, 항상 벤팅이 일어나는 방향을 예측할 수 있으므로 이차전지를 이용한 모듈이나 팩 제조시 벤팅이 일어날 방향에 대한 특별 관리가 효과적으로 수행될 수 있어 선택될 부품, 소재, 모듈이나 팩 조립 과정 등의 제어 및 관리가 원활히 이루어질 수 있는 효과도 있다.
본 발명에서와 같이 양방향 전지의 빈 공간(160, 170)을 비대칭으로 하는 경우에는, 가스가 빈 공간에 모였을 때, 빈 공간이 부푸는 모양이 서로 다르고 이에 따른 인장 각도가 상이해져서 인장력의 차이가 발생한다. 이로 인해서 앞서 언급한 바와 같이 한 방향으로 벤팅을 유도할 수 있는 것이다.
이에 대해 도 3을 참조하여 더욱 상세히 설명한다. 도 3은 가스 발생 상태에 따른 빈 공간의 팽창 정도와 힘의 관계를 본 발명에 따른 파우치형 이차전지의 측면에서 개략적으로 나타낸 것이다. 도 3의 (a)는 가스가 발생하기 전의 이차전지의 상태를 보여주는 것으로, 전극 조립체(120) 측면에서 전극리드(130, 140)가 인출되어 있는 상태가 보여진다.
도 3의 (b)는 이차전지 내부에서 가스가 발생한 상태를 도시한다. 이차전지 내부에서 발생한 가스는 사방으로 확산하여 빈 공간(160, 170)에 수용이 된다. 이 때 크기가 작은 빈 공간(170) 쪽이 먼저 한계에 도달한다. 힘은 팽창된 계면에서 접선 방향으로 작용하므로, 빈 공간(170)이 완전히 다 채워진 경우 인장력 F2의 방향이 빈 공간(170)쪽 실링 영역(도 2의 155a)에 대해 완전히 수직된 방향으로 형성되어, 이 부분이 쉽게 개방되어 내부의 가스를 외부로 배출시킨다.
이에 반해 크기가 큰 빈 공간(160) 쪽은 가스가 빈 공간을 다 채우지 못해 덜 부푼 상태이고, 인장력 F1의 방향도 빈 공간(160)쪽 실링 영역(도 2의 155b)에 대해 수직된 방향이 아니어서 이 부분이 쉽게 열리지 않는다.
이에 따라 벤팅은 항상 더 작은 빈 공간쪽의 실링 영역에서 일어나므로 본 발명에 따라 양방향 전지에서 어느 한쪽 방향으로만 우세하게 벤팅이 일어나도록 설계할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 양방향 전지의 빈 공간을 비대칭이 되게 제조하여 가스 발생시 인장되는 각도가 상이해져 인장력의 차이가 발생한다. 전지 내부에 압이 차게 될 경우 크기가 작은 빈 공간 쪽의 실링 영역에 수직 방향으로 큰 힘이 가해져 그 부분을 통해 쉽게 가스를 배출할 수 있다. 이와 같이, 가스 배출을 위해 미리 설정된 한쪽 방향의 면을 통해 가스의 배출을 용이하게 함으로써 이차전지의 안전성을 확보할 수 있다.
한편, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 구성을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 3에 도시한 이차전지(110)에서는 실링 영역(155)의 폭이 균일하다. 앞서 설명한 바와 같이 비대칭적인 빈 공간(160, 170)을 형성하기 위해 전극 조립체(120)를 상부나 하부 어느 한쪽으로 치우치게 배치하여 구성한 경우라고 볼 수 있다.
비대칭적인 빈 공간(160, 170)은 전극 조립체(120)를 파우치형 케이스(150) 중앙에 배치한 후 실링 영역(155)의 폭을 달리함으로써 형성할 수도 있다. 다시 말해, 전극 조립체의 크기, 파우치형 케이스의 크기 등은 종래와 같이 유지한 채, 즉 디자인 룰의 변경없이, 대신에 어느 한쪽의 실링 영역의 폭을 좁게 해 파우치형 케이스 가용 공간을 늘려, 이러한 비대칭형 빈 공간(160, 170)을 만들 수 있다.
도 4를 참조하면 이러한 이차전지(210)는 실링 영역(155b)의 폭 W1이 실링 영역(155a)의 폭 W2에 비하여 좁아 비대칭적인 빈 공간(160, 170)이 형성된다(W1<W2). 이 때 실링 영역(155b)의 면적 감소로 인한 파우치 밀봉 신뢰성이 떨어지지 않도록 이 부분에 보강재를 더 구비할 수도 있다. 종래와 같이 빈 공간이 대칭적으로 구성되는 경우라면 더 폭이 좁은 실링 영역(155b)에서 먼저 벤팅이 일어날 확률이 높지만 본 발명에 따르면 더 좁은 빈 공간(170) 쪽의 실링 영역(155a)에서 앞서 언급한 바와 같은 이유로 먼저 벤팅이 일어나게 되므로 차이가 있고, 항상 벤팅 방향의 예측이 가능하다.
이하, 본 발명에 따른 파우치형 이차전지의 제조방법에 대해 간략히 설명하기로 한다.
먼저, 전극 조립체(120)의 전극 탭(T1, T2)의 단부 상면 또는 하면과 각 과 전극 리드(130, 140)의 일단 하면 또는 상면을 포개어 초음파 용접 방식 등으로 부착한다.
그 다음, 전극 리드(130, 140)의 타단이 파우치형 케이스(150)의 외부로 연장되게 전극 조립체(120)를 수납한다. 도 2에 도시한 파우치형 이차전지(110)를 제조하는 경우 전극 조립체(120)는 파우치형 케이스(150)의 하부로 치우치게 배치한다. 도 4에 도시한 파우치형 이차전지(210)를 제조하는 경우 전극 조립체(120)는 파우치형 케이스(150)의 중앙에 배치한다.
그런 다음, 파우치형 케이스(150) 내부에 전해액을 주입하고 파우치형 케이스(150)의 실링 영역(155)을 열 융착으로 형성한다. 경우에 따라서는 전해액 주입부위를 제외한 나머지 부분을 실링하는 열 융착을 먼저 한 후 전해액을 주입하고 전해책 주입부위마저 실링하는 방법을 이용할 수도 있다. 도 2에 도시한 파우치형 이차전지(110)를 제조하는 경우 실링 영역(155)의 크기는 동일하게 한다. 도 4에 도시한 파우치형 이차전지(210)를 제조하는 경우 전극 리드(130)에 가까운 쪽 실링 영역(155b)의 폭이 전극 리드(140)에 가까운 쪽 실링 영역(155a)의 폭보다 좁도록 한다. 이렇게 함으로써 비대칭적인 빈 공간(160, 170)을 파우치형 케이스(150) 내에 형성할 수 있다.
그 다음, 이차전지의 에이징(aging), 충방전, 포메이션(formation) 및 디개싱(degasing)등의 후속 공정이 진행될 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
120 : 전극 조립체
T1, T2 : 전극 탭
130, 140 : 전극 리드
150 : 파우치형 케이스

Claims (9)

  1. 일면 및 그에 대향되는 타면에서 제1 전극 리드 및 제2 전극 리드가 서로 반대 방향으로 돌출되는 전극 조립체; 및
    상기 전극 조립체를 수용하고 밀봉하되, 상기 제1 전극 리드 및 제2 전극 리드를 외부로 노출시키는 파우치형 케이스를 포함하고,
    상기 파우치형 케이스의 외주부를 따라 실링 영역이 형성되며, 상기 전극 조립체의 일면과 상기 제1 전극 리드측 상기 실링 영역 사이에 가스를 포집하는 제1 빈 공간과 상기 전극 조립체의 타면과 상기 제2 전극 리드측 상기 실링 영역 사이에 가스를 포집하는 제2 빈 공간이 서로 다른 크기로 상기 파우치형 케이스 내부에 형성된 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전극 조립체의 일면과 상기 제1 전극 리드측 상기 실링 영역 사이의 거리가 상기 전극 조립체의 타면과 상기 제2 전극 리드측 상기 실링 영역 사이의 거리와 다른 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전극 조립체는 상기 파우치형 케이스의 상부나 하부 어느 한 쪽에 치우쳐서 배치된 것임을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 전극 리드측 상기 실링 영역의 폭이 상기 제2 전극 리드측 상기 실링 영역 사이의 폭과 다른 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
  5. 제4항에 있어서, 상기 전극 조립체는 상기 파우치형 케이스의 중앙에 배치된 것임을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
  6. 제1항에 있어서, 상기 파우치형 케이스 내부에 가스 발생시 상기 제1 빈 공간과 제2 빈 공간 중 더 좁은 공간 쪽의 실링 영역이 상기 가스에 의한 압력에 의하여 개방되어, 상기 가스가 상기 파우치형 케이스 외부로 배출되도록 하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
  7. 일면 및 그에 대향되는 타면에서 제1 전극 리드 및 제2 전극 리드가 서로 반대 방향으로 돌출되는 전극 조립체를 제공하는 단계; 및
    상기 전극 조립체를 파우치형 케이스에 수용하고 상기 제1 전극 리드 및 제2 전극 리드를 외부로 노출시키도록 밀봉하는 단계를 포함하고,
    상기 밀봉하는 단계는 상기 파우치형 케이스의 외주부를 따라 실링 영역을 형성하는 단계이고, 상기 전극 조립체의 일면과 상기 제1 전극 리드측 상기 실링 영역 사이에 가스를 포집하는 제1 빈 공간과 상기 전극 조립체의 타면과 상기 제2 전극 리드측 상기 실링 영역 사이에 가스를 포집하는 제2 빈 공간이 서로 다른 크기로 상기 파우치형 케이스 내부에 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 제조방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 전극 조립체의 일면과 상기 제1 전극 리드측 상기 실링 영역 사이의 거리가 상기 전극 조립체의 타면과 상기 제2 전극 리드측 상기 실링 영역 사이의 거리와 다르게 되도록 하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 제조방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 제1 전극 리드측 상기 실링 영역의 폭이 상기 제2 전극 리드측 상기 실링 영역 사이의 폭과 다르게 되도록 하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 제조방법.
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