KR20160134331A

KR20160134331A - 파우치형 이차전지 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20160134331A
Application number: KR1020150068219A
Authority: KR
Inventors: 최종운; 최항준; 문정오
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2015-05-15
Filing date: 2015-05-15
Publication date: 2016-11-23

Abstract

파우치형 이차전지 및 그 제조방법을 제공한다. 본 발명에 따른 파우치형 이차전지는, 전극탭이 구비된 전극조립체; 상기 전극탭과 연결되는 전극리드; 상기 전극리드의 일부가 노출되도록 상기 전극조립체를 전해액과 함께 수용하여 밀봉하도록 실링부가 형성된 파우치 외장재; 및 상기 전극리드와 상기 파우치 외장재의 내측면 사이 상기 실링부에 개재되는 한 쌍의 리드필름을 포함하는 파우치형 이차전지이며, 상기 실링부를 벌어지게 하는 분리 힘이 상기 전극리드 측면을 따라 전파할 때에 상기 분리 힘 전파가 저지되도록 상기 분리 힘 전파 경로를 우회시킬 수 있는 구조가 상기 전극리드와 상기 리드필름이 맞닿는 부분의 전극리드 적어도 일 측면에 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

파우치형 이차전지 및 그 제조방법{Pouch type secondary battery and method for fabricating the same}

본 발명은 파우치형 이차전지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전해액 누설(leakage) 혹은 누액 등의 염려가 적은 파우치형 이차전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.

제품군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차(Electric Vehicle, EV) 또는 하이브리드 전기차(Hybrid Electric Vehicle, HEV) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.

이차전지는 적용 형태나 구조 등에 따라 금속성의 하드 케이스 등에 의하여 내부 요소가 구성되는 캔형 전지 등을 비롯하여 다양하게 분류될 수 있는데, 최근 모바일 기기가 소형화됨에 따라, 두께가 얇은 각형, 파우치형에 대한 수요가 증가되고 있다. 특히, 형태의 변형이 용이하고 제조 비용이 저렴하며 중량이 작은 파우치형 이차전지에 대해 관심이 높은 실정이다. 또한, 고출력 대용량을 필요로 하는 전기 자동차 또는 하이브리드 전기 자동차의 전원으로서 파우치형 이차전지에 대한 개발 및 상용화가 이루어지고 있는 상황이다.

파우치형 이차전지는 전극조립체, 상기 전극조립체로부터 연장되는 전극탭, 상기 전극탭에 용접되어 있는 전극리드 및 상기 전극조립체를 수용하는 것으로서 고분자 수지와 알루미늄의 라미네이트 시트로 이루어진 파우치 외장재를 포함하는 것으로 구성되어 있다.

도 1은 일반적인 파우치형 이차전지를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 그 중에서도 전극리드와 리드필름을 분리해서 보이는 도면이다.

도 1을 참조하면, 일반적인 파우치형 이차전지(1)는 파우치 외장재(10) 안에 전극조립체(20)가 수용되어 밀봉된 실링부(30)가 형성되어 있고, 전극리드(40)는 전극조립체(20)의 전극탭과 용접되어 파우치 외장재(10) 바깥으로 노출되어 있다. 파우치 외장재(10)와 전극리드(40) 사이에는 리드필름(50)가 개재된다. 실링부(30) 중 "A"로 표시한 부분은 특히 파우치 외장재(10)와 전극리드(40)와 리드필름(50) 등 3개의 부품이 중첩되는 영역으로서, 전해액의 누액이 발생할 가능성이 큰 영역이다.

도 2에 더 자세히 도시한 바와 같이 종래에는 전극리드(40) 측면이 직선형상이어서 전극리드(40)와 리드필름(50) 사이에서 실링부(30)를 벌어지게 하는 분리 힘이 직선형상의 전극리드(40) 측면을 따라 전파하기가 용이하다. 따라서, 실링부(30)가 일단 벌어지기 시작하면 밀봉 부위 전체가 연속적으로 분리될 가능성이 매우 크다. 즉, "B"로 표시한 부분이 취약하므로, 전해액 누액에 있어서 전극리드(40)의 측면이 특히 취약하다는 문제를 가지고 있다. 따라서, 전해액 누액이 발생하는 것을 효과적으로 방지하기 위한 개선책이 요구된다.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 전해액 누액 등의 염려가 적은 파우치형 이차전지 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 파우치형 이차전지는, 전극탭이 구비된 전극조립체; 상기 전극탭과 연결되는 전극리드; 상기 전극리드의 일부가 노출되도록 상기 전극조립체를 전해액과 함께 수용하여 밀봉하도록 실링부가 형성된 파우치 외장재; 및 상기 전극리드와 상기 파우치 외장재의 내측면 사이 상기 실링부에 개재되는 한 쌍의 리드필름을 포함하는 파우치형 이차전지이며, 상기 실링부를 벌어지게 하는 분리 힘이 상기 전극리드 측면을 따라 전파할 때에 상기 분리 힘 전파가 저지되도록 상기 분리 힘 전파 경로를 우회시킬 수 있는 구조가 상기 전극리드와 상기 리드필름이 맞닿는 부분의 전극리드 적어도 일 측면에 형성된 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따르면, 상기 구조는 상기 전극리드의 측면에 형성되는 노치(notch)이다. 상기 노치는 반원형, 원형, U자형 또는 V자형일 수 있다. 상기 노치는 상기 전극리드의 폭의 1 내지 5%의 폭을 갖는 것일 수 있다.

상기 노치는 상기 전극리드의 양쪽 측면에서 인입 형성되는 것일 수 있다. 이 때, 상기 전극리드의 양쪽 측면에서 마주보는 노치는 서로 어긋난 위치에 형성될 수 있다. 다른 예에 따르면, 상기 전극리드의 양쪽 측면에서 마주보는 노치는 서로 평행하게 형성된다.

다른 실시예에 따르면, 상기 구조는 상기 전극리드의 측면에서 돌출 형성되는 돌기이다.

본 발명에 있어서, 상기 구조는 상기 전극리드와 리드필름 사이의 층 분리가 불연속적으로 일어나도록 한다.

상기 구조는 다수개로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 리드필름이 상기 구조를 전부 덮을 수 있다.

상기 리드필름의 두께는 100 ~ 300 ㎛일 수 있다. 그리고, 상기 리드필름은 PET, PVC, HDPE 및 에폭시 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.

본 발명에서는 이러한 파우치형 이차전지 제조방법도 제공한다.

상기 구조가 노치인 경우, 상기 노치는 펀칭기를 이용하여 펀칭함으로써 형성할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 파우치형 이차전지를 단위전지로 포함하는 중대형 이차전지 모듈을 제공한다.

상기 중대형 전지모듈은 파워 툴(Power Tool); 전기차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 및 플러그인 하이브리드 전기차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)를 포함하는 전기차; 전기 트럭; 전기 상용차; 또는 전력 저장용 시스템 중 어느 하나 이상의 중대형 디바이스 전원으로 이용될 수 있다.

본 발명의 파우치형 이차전지는 실링부를 벌어지게 하는 분리 힘이 전극리드 측면을 따라 전파할 때에 상기 분리 힘 전파가 저지되도록 상기 분리 힘 전파 경로를 우회시킬 수 있는 구조가 전극리드와 리드필름이 맞닿는 부분의 전극리드 적어도 일 측면에 형성되어 있어, 파우치형 이차전지 내부의 전해액이 누액되는 것을 효과적으로 저지할 수 있다. 이에 따라 전지의 수명 및 안전성을 향상시킬 수 있다.

이러한 구조는 전해액 누액뿐 아니라 외기의 유입이 발생하는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있다. 따라서, 전지 내부로 수분이 침투하는 현상을 방지하여 이차전지 불량률을 개선하는 효과도 있다.

이와 같이 본 발명은 누설 문제 개선을 위한 전용 형상 전극리드가 포함된 파우치형 이차전지 및 그 제조방법을 제공한다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 일반적인 파우치형 이차전지를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에서 전극리드와 리드필름을 분리해서 보이는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 사시도이다.
도 4는 도 3의 파우치형 이차전지에서 전극리드 부분을 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 4에서 전극리드와 리드필름을 분리해서 보이는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 파우치형 이차전지에 포함되는 전극리드를 설명하기 위한 참고도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 파우치형 이차전지에서 전극리드와 리드필름을 분리해서 보이는 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 파우치형 이차전지에서 전극리드와 리드필름을 분리해서 보이는 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면과 실시예가 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다. 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이고 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 가리킨다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 사시도이고, 도 4는 도 3의 파우치형 이차전지에서 전극리드 부분을 나타내는 사시도이다. 그리고, 도 5는 도 4에서 전극리드와 리드필름을 분리해서 보이는 도면이다.

먼저 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 파우치형 이차전지(100)는 리튬 이차전지일 수 있다. 이를 위해 파우치형 이차전지(100)는, 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체(120)와 이 전극조립체(120)를 수납하는 라미네이트 시트의 파우치 외장재(110)로 구성된다.

여기서 양극 또는 음극은 알루미늄, 구리 등의 얇은 판상형 금속 집전판에 리튬 이온의 흡장/방출이 가능한 전극활물질을 도포, 건조함으로써 제조된다. 전극조립체(120)의 종류는 구조에 따라 분류될 수 있고, 대표적으로는 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤형(권취형) 전극조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극조립체, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 바이셀(Bi-cell) 또는 풀셀(Full cell)들을 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체 등을 들 수 있다. 따라서, 상기 전극조립체의 종류는 특별히 한정하지 않으나, 구조에 따라 스택형, 폴딩형, 스택-폴딩형, 젤리-롤형 등일 수 있다.

파우치 외장재(110)는 상부와 하부 시트로 구성되어 있으며, 각각의 상·하부 시트는 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어진다. 각각의 상·하부 시트는 CPP로 대표되는 열융착층/알루미늄 금속층/나일론으로 대표되는 보호층의 통상 3층 구조로 이루어져 있다.

전극조립체(120)에는 전극탭(미도시)이 구비된다. 전극조립체(120)의 집전판은 전극활물질이 도포된 부분과 전극활물질이 도포되지 않은 말단 부분(이하, "무지부"라 약칭)으로 구성되고, 전극탭은 무지부를 재단하여 형성한 것이거나 무지부에 초음파 용접 등에 의해 연결시킨 별도의 도전부재일 수 있다. 전극탭은 서로 마주보도록 전극조립체(120)의 쌍방향으로 돌출될 수도 있고, 나란히 형성되도록 단방향으로 돌출될 수도 있다.

전극탭은 전지 내부와 외부의 전자 이동경로 역할을 수행하는 것으로서, 전극리드(140)는 이 전극탭과 스폿 용접 등에 의해 연결됨으로써 전극조립체(120)와 전기적으로 연결된다. 전극리드(140)의 두께는 대략 200 내지 500 ㎛일 수 있다.

전극리드(140)는 양극 탭 및 음극 탭의 형성 위치에 따라 서로 동일한 방향으로 연장될 수도 있고 서로 반대 방향으로 연장될 수도 있다. 양극 리드 및 음극 리드는 서로 그 재질이 다를 수 있다. 즉, 양극 리드는 양극 판과 동일한 알루미늄(Al) 재질이며, 음극 리드는 음극 판과 동일한 구리(Cu) 재질 또는 니켈(Ni)이 코팅된 구리 재질일 수 있다. 다른 예로 양극 리드는 알루미늄, 스테인레스스틸, 구리, 니켈, 티타늄, 탄탈륨, 니오븀 및 이들의 합금 재질로 이루어질 수도 있다. 음극 리드는 구리, 니켈, 스테인레스스틸 및 이들의 합금 재질로 이루어질 수도 있다. 최종적으로 전극리드(140)는 외부단자와 전기적으로 연결된다.

파우치 외장재(110)는 전극리드(140)의 일부가 노출되도록 전극조립체(120)를 수용하여 밀봉한다. 밀봉 부위는 열 융착에 의한 실링부(130)이다. 상기 상·하부 시트의 열융착층이 열과 압력에 의해 접착되어 실링부(130)를 형성하여 전극조립체(120)와 전해액을 수납하게 된다.

도 4는 도 3의 "C" 부분을 확대하여 도시한 것이다. 도 4를 참조하면, 전극리드(140)와 파우치 외장재(110) 사이에는 한 쌍의 리드필름(150)가 개재된다.

리드필름(150)는 전극리드(140)의 양면에 부착된 상태로 제공되어 파우치 외장재(110) 사이에 들어간다. 리드필름(150)는 파우치 외장재(110)의 내부층과 열과 압력을 통해 열융착되어 접착된다. 이로써, 리드필름(150)는 밀봉도를 높여 외부로부터의 수분 침투를 방지하고, 전극리드(140)와 파우치 외장재(110) 사이의 단락을 방지한다. 리드필름(150)는 절연성 및 열 융착성을 갖는 필름으로 이루어진다. 예를 들어, 리드필름(150)는 PET, PVC, HDPE 및 에폭시 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.

이러한 리드필름(150)는 전극리드(140)와 파우치 외장재(110)의 금속층, 예컨대 알루미늄 시트 사이에서 단락이 발생하는 것을 방지할 뿐만 아니라 파우치 외장재(110)의 밀봉력을 향상시켜 전해액 등이 누출되는 것을 방지하는 역할도 한다. 리드필름(150)의 두께는 100 ~ 300 ㎛일 수 있다.

도 5를 참조하면, 전극리드(140) 측면에는 노치(V)가 형성되어 있다. 노치(V)는 실링부(130)를 벌어지게 하는 분리 힘이 전극리드(140) 측면을 따라 전파할 때에 상기 분리 힘 전파가 저지되도록 상기 분리 힘 전파 경로를 우회시킬 수 있는 구조의 한 예이다.

노치(V)를 전극리드(140) 측면에 형성함에 따라, 전극리드(140)와 리드필름(150) 사이의 접착력이 크고 공기 중의 수분이나 전지 내의 전해액이 이동 경로를 연장시켜 이들의 침투 내지 누액에 의한 전지 수명의 저하를 최소화시킬 수 있는 효과를 가진다. 이러한 전지는 특히 하이브리드 전기차와 같은 중대형 이차전지 모듈의 단위전지로서 매우 유용하다.

노치(V)는 전극리드(140)와 리드필름(150)가 맞닿는 부분의 전극리드(140) 적어도 일 측면에 형성된다. 본 실시예에서는 전극리드(140)의 양쪽 측면에 형성된 예를 도시하였다. 노치(V)는 도시한 것처럼 다수개로 형성될 수도 있고, 하나만 형성될 수도 있다. 노치(V)의 개수는 가공 용이성, 실링 확보 등을 고려하여 결정할 수 있다.

리드필름(150)는 노치(V)를 전부 덮는다. 노치(V) 하나의 길이, 또는 다수개 노치(V)가 형성된 부분의 길이가 리드필름(150)의 길이보다 짧게 형성되어, 리드필름(150)가 노치(V) 전면을 덮을 수 있도록 부착되는 것이 실링 확보 측면에서 바람직하다.

노치(V)는 전극리드(140)의 측면에서 인입 형성된다. 여기서, 노치(V)의 형태는 특별히 한정되지 않으나, 도 6에 도시된 바와 같이 리드필름(150)와 전극리드(140) 측면의 접합 부분의 길이를 증가시킬 수 있는 구조인 반원형(a), 원형(b), U자형(c) 또는 V자형(d)일 수 있다. 그밖에 다른 알려진 형태의 노치 모양을 할 수 있다.

노치(V)는 전극리드(140)의 폭의 1 내지 5%의 폭을 갖는 것일 수 있다. 노치(V)의 폭이 전극리드(140)의 폭의 1%보다 작으면 분리 힘 전파 경로의 우회 효과가 미미할 수 있다. 노치(V)의 폭이 전극리드(140)의 폭의 5%보다 크면 전극리드(140)의 기계적 강도가 떨어지고 전류 흐름 경로에 제한이 생기므로 바람직하지 않다. 또한, 노치(V)의 폭은 리드필름(150)의 두께를 고려하여 결정함이 바람직하다. 노치(V)의 폭에 비하여 리드필름(150)가 너무 두꺼운 경우에는 노치(V) 주변에 리드필름(150)의 밀착이 어려워 완벽한 밀봉성을 얻기 힘들다.

본 실시예에서 노치(V)는 전극리드(140)의 양쪽 측면에서 인입 형성되고, 전극리드(140)의 양쪽 측면에서 마주보는 노치(V)는 평행하게 형성되어 있다. 이 경우 마주보는 노치(V) 사이의 간격이 다른 부분의 크기보다 작으므로 파우치형 이차전지(100) 내부의 이상 발생시 마주보는 노치(V) 사이에서 파단이 먼저 일어나 전기적 흐름을 차단시키는 퓨즈의 역할을 수행하도록 설계할 수도 있다.

도 7은 다른 실시예로서, 전극리드(140)의 양쪽 측면에서 마주보는 노치(V)가 서로 어긋난 위치에 형성되어 있다. 마주보는 노치(V)가 서로 어긋난 위치에 형성되는 경우 마주보는 노치(V) 사이의 간격이 다른 부분의 크기에 비해 크게 작아지는 일은 없으므로 전기적 흐름이 원활하고 전류 집중의 문제가 없다.

노치(V)가 형성됨으로써 전극리드(140) 가장자리는 지그재그 모양이 된다. 이러한 노치(V)는 리드필름(150)와의 접촉면적 증가에 의해 접착력 향상을 제공하며, 파우치 외장재(110)의 열융착 과정에서, 리드필름(150)의 일부가 노치(V) 내로 유입되어 접착력은 더욱 향상된다. 이러한 모양에 따라 전극리드(140)와 리드필름(150) 사이의 실링이 개선되며, 전극리드(140)와 리드필름(150) 사이의 층 분리가 불연속적으로 일어나도록 한다. 즉, 파우치 외장재(110)와 전극리드(140)와 리드필름(150) 등 3개의 부품이 중첩되는 영역에서 국부적으로 층 분리가 일어나더라도 노치(V)에 의해 분리 경로가 우회됨으로써 전체가 연속적으로 분리되는 것을 방지한다. 따라서, 전해액의 누액 발생 가능성이 크게 낮아진다. 노치(V)가 형성된 전극리드(140)는 양극 리드 및 음극 리드에 모두 적용할 수 있지만 둘 중 하나에 적용하여도 된다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 파우치형 이차전지에서 전극리드와 리드필름을 분리해서 보이는 도면이다.

도 8을 참조하면, 전극리드(140) 측면에는 돌기(P)가 형성되어 있다.

돌기(P)는 도 3에 도시한 것과 같은 파우치형 이차전지(100)에서 실링부(130)를 벌어지게 하는 분리 힘이 전극리드(140) 측면을 따라 전파할 때에 상기 분리 힘 전파가 저지되도록 상기 분리 힘 전파 경로를 우회시킬 수 있는 구조의 다른 예이다.

돌기(P)는 전극리드(140)와 리드필름(150)가 맞닿는 부분의 전극리드(140) 적어도 일 측면에 형성된다. 본 실시예에서는 전극리드(140)의 양쪽 측면에 형성된 예를 도시하였다. 돌기(P)는 도시한 것처럼 다수개로 형성될 수도 있고, 하나만 형성될 수도 있다. 리드필름(150)는 돌기(P)를 전부 덮는다. 돌기(P)는 앞선 실시예의 노치(V)와 마찬가지로, 전극리드(140)와 리드필름(150) 사이의 층 분리가 불연속적으로 일어나도록 한다.

돌기(P)의 모양, 크기는 특별히 제한되지 않는다. 전극리드(140)가 나란하게 형성되는 단방향 전지의 경우 인접하는 전극리드(140) 사이가 돌기(P)에 의해 단락이 되지 않도록 적절한 크기를 가질 필요가 있다. 돌기(P)는 앞서 설명한 노치(V)와 반전된 형상을 가질 수도 있다.

이하에서는 이러한 파우치형 이차전지 제조방법을 설명한다.

먼저 전극탭이 구비된 전극조립체(120), 전극리드(140)와 파우치 외장재(110)를 준비한다.

이 때, 전극리드(140)는 앞서 설명한 바와 같이 노치(V)나 돌기(P)와 같이 실링부를 벌어지게 하는 분리 힘이 전극리드(140) 측면을 따라 전파할 때에 상기 분리 힘 전파가 저지되도록 상기 분리 힘 전파 경로를 우회시킬 수 있는 구조를 형성한다. 상기 구조가 노치(V)인 경우, 노치(V)는 펀칭기를 이용하여 펀칭함으로써 형성할 수 있다.

이러한 전극리드(140) 제조를 위해, 먼저 전극리드 재료를 준비하고, 이러한 전극리드 재료를 넓은 판형으로 성형하여 판형 리드가 형성되도록 한다. 그리고 나서, 판형으로 성형된 리드는 이차전지에서 요구되는 두께로 압연한 다음, 압연된 판형 리드를 원하는 폭으로 절단한다. 그런 다음, 펀칭기를 이용하여 리드의 가장자리에 노치(V)를 형성할 수 있다. 다른 예로 노치(V)는 레이저 가공 등의 방법으로 형성할 수도 있다. 전극리드(140) 제조시 처음부터 그러한 노치(V)를 포함하도록 금형가공의 방법을 이용할 수도 있다. 돌기(P)의 경우도 마찬가지이다.

다음, 전극탭과 전극리드(140)를 연결한다. 연결은 스폿 용접, 초음파 용접 등과 같은 다양한 방법으로 진행될 수 있다.

이어서, 전극리드(140)와 파우치 외장재(110)의 내측면 사이에 한 쌍의 리드필름(150)를 개재한 후, 전극리드(140)의 일부가 노출되도록 전극조립체(120)를 전해액과 함께 파우치 외장재(110)에 수용하여 밀봉하도록 실링부(130)를 형성한다. 실링부(130)는 전극리드(140), 리드필름(150) 및 파우치 외장재(110)가 중첩되는 영역 위로 형성이 된다.

또한, 본 발명은 상기 파우치형 이차전지를 단위전지로 포함하는 중대형 이차전지 모듈을 제공한다. 본 발명에 따른 중대형 이차전지 모듈은 상기 파우치형 이차전지 다수를 전기적으로 연결하여 포함한다. 이러한 본 발명의 중대형 이차전지 모듈은 상기에서 설명한 이차전지로 이루어져 있기 때문에 수명 및 안전성이 확보되며 고출력을 나타낼 수 있다. 이와 같은 본 발명의 중대형 이차전지 모듈은 다양한 분야에 적용될 수 있는데, 그 예로 파워 툴(Power Tool); 전기차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 및 플러그인 하이브리드 전기차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)를 포함하는 전기차; 전기 트럭; 전기 상용차; 또는 전력 저장용 시스템 중 어느 하나 이상의 중대형 디바이스 전원으로 이용될 수 있다. 한편, 본 발명에 따른 중대형 이차전지 모듈의 구조 및 제조방법은 당업계에 공지된 것이라면 특별히 한정되지는 않는다.

이상에서 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.

100 : 파우치형 이차전지 110 : 파우치 외장재
120 : 전극조립체 130 : 실링부
140 : 전극리드 150 : 리드필름
V : 노치 P : 돌기

Claims

전극탭이 구비된 전극조립체;
상기 전극탭과 연결되는 전극리드;
상기 전극리드의 일부가 노출되도록 상기 전극조립체를 전해액과 함께 수용하여 밀봉하도록 실링부가 형성된 파우치 외장재; 및
상기 전극리드와 상기 파우치 외장재의 내측면 사이 상기 실링부에 개재되는 한 쌍의 리드필름을 포함하는 파우치형 이차전지이며,
상기 실링부를 벌어지게 하는 분리 힘이 상기 전극리드 측면을 따라 전파할 때에 상기 분리 힘 전파가 저지되도록 상기 분리 힘 전파 경로를 우회시킬 수 있는 구조가 상기 전극리드와 상기 리드필름이 맞닿는 부분의 전극리드 적어도 일 측면에 형성된 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
제1항에 있어서, 상기 구조는 상기 전극리드의 측면에 형성되는 노치(notch)인 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
제2항에 있어서, 상기 노치는 반원형, 원형, U자형 또는 V자형인 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
제2항에 있어서, 상기 노치는 상기 전극리드의 폭의 1 내지 5%의 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
제2항에 있어서, 상기 노치는 상기 전극리드의 양쪽 측면에서 인입 형성되는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
제5항에 있어서, 상기 전극리드의 양쪽 측면에서 마주보는 노치는 서로 어긋난 위치에 형성된 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
제5항에 있어서, 상기 전극리드의 양쪽 측면에서 마주보는 노치는 서로 평행하게 형성된 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
제1항에 있어서, 상기 구조는 상기 전극리드의 측면에서 돌출 형성되는 돌기인 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
제1항에 있어서, 상기 구조는 상기 전극리드와 리드필름 사이의 층 분리가 불연속적으로 일어나도록 하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
제1항에 있어서, 상기 구조는 다수개로 형성되는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
제1항에 있어서, 상기 리드필름이 상기 구조를 전부 덮는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
제1항에 있어서, 상기 리드필름의 두께는 100 ~ 300 ㎛인 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
제1항에 있어서, 상기 리드필름은 PET, PVC, HDPE 및 에폭시 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
전극탭이 구비된 전극조립체, 전극리드와 파우치 외장재를 준비하는 단계;
상기 전극탭과 상기 전극리드를 연결하는 단계; 및
상기 전극리드와 상기 파우치 외장재의 내측면 사이에 한 쌍의 리드필름을 개재한 후, 상기 전극리드의 일부가 노출되도록 상기 전극조립체를 전해액과 함께 상기 파우치 외장재에 수용하여 밀봉하도록 실링부를 형성하는 단계를 포함하되,
상기 실링부를 벌어지게 하는 분리 힘이 상기 전극리드 측면을 따라 전파할 때에 상기 분리 힘 전파가 저지되도록 상기 분리 힘 전파 경로를 우회시킬 수 있는 구조를 상기 전극리드와 상기 리드필름이 맞닿는 부분의 전극리드 적어도 일 측면에 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 제조방법.
제14항에 있어서, 상기 구조는 상기 전극리드의 측면에서 인입 형성되는 노치인 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 제조방법.
제15항에 있어서, 상기 노치는 펀칭기를 이용하여 펀칭함으로써 형성하는 것임을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 제조방법.
제14항에 있어서, 상기 구조는 상기 전극리드의 측면에서 돌출 형성되는 돌기인 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 제조방법.
제14항에 있어서, 상기 구조는 레이저 가공으로 형성하거나 금형가공으로 형성하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 제조방법.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 파우치형 이차전지를 단위전지로 포함하는 중대형 이차전지 모듈.
제19항에 있어서, 상기 중대형 전지모듈은 파워 툴(Power Tool); 전기차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 및 플러그인 하이브리드 전기차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)를 포함하는 전기차; 전기 트럭; 전기 상용차; 또는 전력 저장용 시스템 중 어느 하나 이상의 중대형 디바이스 전원으로 이용되는 것을 특징으로 하는 중대형 이차전지 모듈.