KR20170013809A - Battery Cell Having Recess Portion Formed at Portion of Electrode Tab - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전극 탭 부위에 형성된 만입부를 포함하는 전지셀에 관한 것이다.The present invention relates to a battery cell including a depressed portion formed in an electrode tab portion.
최근, 화석연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경 오염의 관심이 증폭되며, 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있다. 이에 원자력, 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 전력 생산기술들에 대한 연구가 지속되고 있으며, 이렇게 생산된 에너지를 더욱 효율적으로 사용하기 위한 전력저장장치 또한 지대한 관심이 이어지고 있다.In recent years, the demand for environmentally friendly alternative energy sources has become an indispensable factor for the future, as the increase in the price of energy sources due to depletion of fossil fuels and the interest in environmental pollution are amplified. Various researches on power generation technologies such as nuclear power, solar power, wind power, and tidal power have been continuing, and electric power storage devices for more efficient use of such generated energy have also been attracting much attention.
특히, 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.Particularly, as technology development and demand for mobile devices are increasing, the demand for batteries as energy sources is rapidly increasing, and accordingly, a lot of researches on batteries that can meet various demands have been conducted.
대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.Typically, in terms of the shape of a battery, there is a high demand for a prismatic secondary battery and a pouch-type secondary battery which can be applied to products such as mobile phones with a small thickness, and has advantages such as high energy density, discharge voltage, There is a high demand for lithium secondary batteries such as lithium ion batteries and lithium ion polymer batteries.
또한, 이차전지는 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막이 적층된 구조의 전극조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 하는 바, 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 등을 들 수 있으며, 최근에는, 상기 젤리-롤형 전극조립체 및 스택형 전극조립체가 갖는 문제점을 해결하기 위해, 상기 젤리-롤형과 스택형의 혼합 형태인 진일보한 구조의 전극조립체로서, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 단위셀들을 분리필름 상에 위치시킨 상태에서 순차적으로 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체가 개발되었다.Also, the secondary battery is classified according to the structure of the electrode assembly having the positive electrode, the negative electrode, and the separator interposed between the positive electrode and the negative electrode. Typically, the long battery- A stacked (stacked) electrode assembly in which a plurality of positive electrodes and negative electrodes cut in a predetermined size unit are sequentially stacked with a separator interposed therebetween, the jelly-roll type (wound type) electrode assembly having a structure in which a separator is interposed; In recent years, in order to solve the problems of the jelly-roll type electrode assembly and the stack type electrode assembly, an electrode assembly having an advanced structure, which is a combination of the jelly-roll type and the stack type, A stack / folding type electrode having a structure in which unit cells stacked with a separator interposed between an anode and a cathode are sequentially wound while being placed on a separation film Developed body lip.
또한, 이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다.The secondary battery includes a cylindrical battery and a prismatic battery in which the electrode assembly is housed in a cylindrical or rectangular metal can according to the shape of the battery case, and a pouch type battery in which the electrode assembly is housed in a pouch-shaped case of an aluminum laminate sheet .
특히, 최근에는 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체를 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스에 내장한 구조의 파우치형 전지가, 낮은 제조비, 작은 중량, 용이한 형태 변형 등을 이유로, 많은 관심을 모으고 있고 또한 그것의 사용량이 점차적으로 증가하고 있다.In particular, in recent years, a pouch-shaped battery having a structure in which a stacked or stacked / folded electrode assembly is embedded in a pouch-shaped battery case of an aluminum laminate sheet has attracted much attention due to low manufacturing cost, small weight, And its usage is gradually increasing.
도 1에는 종래의 대표적인 파우치형 이차전지의 일반적인 구조가 분해 사시도로서 모식적으로 도시되어 있다.FIG. 1 schematically shows a general structure of a typical conventional pouch-type secondary battery as an exploded perspective view.
도 1을 참조하면, 파우치형 이차전지(100)는, 전극조립체(130), 전극조립체(130)로부터 연장되어 있는 전극 탭들(131, 132), 전극 탭들(131, 132)에 용접되어 있는 전극 리드들(141, 142), 및 전극조립체(130)를 수용하는 전지케이스(120)를 포함하는 것으로 구성되어 있다.1, the pouch-type
전극조립체(130)는 분리막이 개재된 상태에서 양극과 음극이 순차적으로 적층되어 있는 발전소자로서, 스택형 또는 스택/폴딩형 구조로 이루어져 있다. 전극 탭들(131, 132)은 전극조립체(130)의 각 극판으로부터 연장되어 있고, 전극 리드들(141, 142)은 각 극판으로부터 연장된 복수 개의 전극 탭들(131, 132)과, 예를 들어, 용접에 의해 각각 전기적으로 연결되어 있으며, 전지케이스(120)의 외부로 일부가 노출되어 있다. 또한, 전극 리드들(141, 142)의 상하면 일부에는 전지케이스(120)와의 밀봉도를 높이고 동시에 전기적 절연상태를 확보하기 위하여 절연필름(150)이 부착되어 있다.The
전지케이스(120)는 전극조립체(130)가 안착될 수 있는 오목한 형상의 수납부(123)를 포함하는 케이스 본체(122)와 그러한 본체(122)에 일체로 연결되어 있는 덮개(121)로 이루어져 있고, 수납부(123)에 전극조립체(130)을 수납한 상태로 접촉부위인 양측부(124)와 상단부(125)를 결합시킴으로써 전지를 완성한다. 전지케이스(120)는 수지층/금속박층/수지층의 알루미늄 라미네이트 구조로 이루어져 있어서, 서로 접하는 덮개(121)와 본체(122)의 양측부(124) 및 상단부(125) 부위에 열과 압력을 가하여 수지층을 상호 융착시킴으로써 결합시킨 밀봉 잉여부를 형성한다. 양측부(124)는 상하 전지케이스(120)의 동일한 수지층들이 직접 접하므로 용융에 의해 균일한 밀봉이 가능하다. 반면에, 상단부(125)에는 전극 리드들(141, 142)이 돌출되어 있으므로 전극 리드들(141, 142)의 두께 및 전지케이스(120) 소재와의 이질성을 고려하여 밀봉성을 높일 수 있도록 전극 리드들(141, 142)과의 사이에 절연필름(150)을 개재한 상태에서 열융착시킨다.The
도 2에는 도 1의 파우치형 이차전지의 구조를 개략적으로 나타낸 평면도가 모식적으로 도시되어 있다.2 is a schematic plan view schematically showing the structure of the pouch type secondary battery of FIG.
도 2를 참조하면, 파우치형 이차전지(100)는 전극조립체(130)가 전지케이스(120)의 수납부(123)에 내장되어 있으며, 전극조립체(130)는 전극 탭들(131, 132)이 위치한 부위에서, 전극 탭들(131, 132)의 절곡에 의해 형성되는 V-포밍(V-forming)부가 위치할 수 있도록 전지케이스(120)의 상단부(125)로부터 소정의 간격으로 이격되어 있다.2, the
따라서, 상기 V-포밍부를 제외한 나머지 부위 역시, 전지케이스(120)의 상단부(125)로부터 이격되어 있으며, 이러한 이격 부위는 적절히 활용되지 못하는 불필요한 공간으로 남아있게 된다.Therefore, the remaining portion except for the V-forming portion is also spaced apart from the
전극 리드들(141, 142)과 전지케이스(120) 사이에는 절연필름(150)이 개재되어 있으며, 이로 인해, 전극 리드들(141, 142)이 위치한 상단부(125)의 밀봉 잉여부(161)는 양측부(124)의 밀봉 잉여부(162)에 비해 큰 폭을 갖는다.An
따라서, 상기 전지케이스(120) 상단부(125)의 밀봉 잉여부(161)는 소망하는 밀봉력을 발휘하기 위해 필요한 폭 이상으로 넓은 폭을 갖게 된다.Therefore, the
이에 따라, 상기 넓은 폭의 밀봉 잉여부(161)는 이차전지(100)의 전체적인 사이즈를 증가시키고, 상기 이차전지(100)를 전원으로 사용하는 디바이스의 탑재 공간에 제약을 발생시키는 문제점이 있는 반면에, 상기 필요 이상의 넓은 폭을 갖는 전지케이스(120) 상단부(125)의 밀봉 잉여부(161) 공간을 적절히 활용할 수 없는 문제점이 있다.Accordingly, the wide
따라서, 이러한 문제점을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a high need for a technique capable of fundamentally solving such problems.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems of the prior art and the technical problems required from the past.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 전극조립체의 양극 탭 및 음극 탭이 위치하는 부위에서, 상기 전극조립체의 중심 쪽으로 변이 도입된 만입부를 포함하고, 나머지 돌출부가 전지케이스의 내면에 직접 접촉하도록 구성함으로써, 전지셀의 전체적인 크기 증가 없이, 양극 탭 및 음극 탭 부위를 제외한 나머지 부위의 불필요한 밀봉 잉여부 공간 및 이격 공간을 활용하여, 전지셀의 용량을 증가시킬 수 있으며, 보다 다양한 형상으로 제작이 가능하므로, 전지셀의 탑재 공간의 제약에 따른 문제점을 해소하는 동시에, 최대의 용량을 구현할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The inventors of the present application have conducted intensive research and various experiments and, as will be described later, include an indentation portion introduced into the center of the electrode assembly at a position where the positive electrode tab and the negative electrode tab of the electrode assembly are located, The remaining protrusions are brought into direct contact with the inner surface of the battery case, thereby making it possible to increase the capacity of the battery cell by utilizing the unnecessary seal-up space and the remaining space of the remaining portions except for the positive electrode tab portion and the negative electrode tab portion, And it is possible to manufacture the battery in a variety of shapes. Thus, it is possible to solve the problem due to the limitation of the mounting space of the battery cell and to realize the maximum capacity, and the present invention has been accomplished.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지셀은,According to an aspect of the present invention, there is provided a battery cell comprising:
적어도 일측 외주변에 양극 탭 및 음극 탭을 포함하고 있는 전극조립체;An electrode assembly including a positive electrode tab and a negative electrode tab on at least one side of the electrode assembly;
상기 전극조립체가 수납되는 수납부를 포함하고 있고, 상기 수납부에 전극조립체가 수납된 상태에서, 외주변이 열융착되어 형성된 밀봉 잉여부를 포함하고 있는 전지케이스; 및 And a sealing surplus portion formed by thermally welding the outer periphery of the electrode assembly in a state where the electrode assembly is housed in the housing portion; And
상기 전극조립체의 양극 탭 및 음극 탭에 각각 연결된 상태에서, 전지케이스의 외부로 돌출된 양극 리드 및 음극 리드;A positive electrode lead and a negative electrode lead protruding from the outside of the battery case in a state of being connected to the positive electrode tab and the negative electrode tab of the electrode assembly;
를 포함하고 있으며, , ≪ / RTI >
상기 양극 탭 및 음극 탭이 위치하는 부위에서, 전극조립체는 전극조립체의 중심 쪽으로 변이 도입된 만입부를 포함하고 있고, 상기 만입부의 변으로부터 양극 탭과 음극 탭이 돌출되어 있으며,Wherein the positive electrode tab and the negative electrode tab protrude from the sides of the indentation portion, and the positive electrode tab and the negative electrode tab protrude from the sides of the indentation portion,
상기 만입부를 기준으로 상대적으로 돌출된 전극조립체의 돌출부는 전지케이스의 내면에 직접 접촉하는 구조일 수 있다.The protrusion of the electrode assembly protruding relatively to the indented portion may be in direct contact with the inner surface of the battery case.
따라서, 상기 만입부를 제외한 돌출부가 전지케이스의 내면에 직접 접촉하도록 구성함으로써, 전지셀의 전체적인 크기 증가 없이, 양극 탭 및 음극 탭 부위를 제외한 나머지 부위의 불필요한 밀봉 잉여부 공간 및 이격 공간을 활용하여, 전지셀의 용량을 증가시킬 수 있으며, 보다 다양한 형상으로 제작이 가능하므로, 전지셀의 탑재 공간의 제약에 따른 문제점을 해소하는 동시에, 최대의 용량을 구현할 수 있다.Therefore, the protruding portion except for the indentation portion is directly brought into contact with the inner surface of the battery case, so that unnecessary sealing space and spacing space of remaining portions except for the positive electrode tab portion and the negative electrode tab portion are utilized, The capacity of the battery cell can be increased and the battery cell can be manufactured in a variety of shapes, thereby solving the problem due to the limitation of the mounting space of the battery cell and realizing the maximum capacity.
하나의 구체적인 예에서, 상기 양극 탭 및 음극 탭은 전극조립체의 동일한 일측 외주변에 함께 위치하는 구조일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 양극 탭 및 음극 탭은 전극조립체의 서로 다른 외주변에 각각 위치하는 구조일 수도 있음은 물론이다.In one specific example, the positive electrode tab and the negative electrode tab may be of a structure that is positioned together on the same outer periphery of the same one side of the electrode assembly, but not limited thereto, It may be a structure in which each of them is located.
또한, 상기 양극 리드 및 음극 리드가 위치하는 전지케이스의 밀봉 잉여부 부위에는 절연필름이 부착되어 있는 구조일 수 있다.In addition, a structure in which an insulating film is attached to a portion of the battery case where the positive electrode lead and the negative electrode lead are located is sealed.
앞서 설명한 바와 마찬가지로, 상기 양극 리드 및 음극 리드는 각각 양극 탭 및 음극 탭과 연결된 상태에서 전지케이스의 외부로 돌출되며, 이에 따라, 상기 양극 리드 및 음극 리드의 일부 부위는 전지케이스의 밀봉 잉여부에 위치한다.As described above, the positive electrode lead and the negative electrode lead protrude to the outside of the battery case in a state of being connected to the positive electrode tab and the negative electrode tab, respectively. Accordingly, some portions of the positive electrode lead and the negative electrode lead are sealed Located.
이 때, 상기 양극 리드 및 음극 리드는 전지케이스와 상이한 소재로 이루어져 있으므로, 상기 밀봉 잉여부에서 양극 리드 및 음극 리드와 전지케이스의 밀봉력을 높이고 전기적 절연상태를 확보할 수 있도록, 전지케이스의 밀봉 잉여부 부위에서, 양극 리드 및 음극 리드의 상하면에는 절연필름이 부착되어 있는 구조일 수 있다.Since the positive electrode lead and the negative electrode lead are made of a material different from the battery case, the sealing of the positive electrode lead and the negative electrode lead and the battery case and the sealing of the battery case, The insulating film may be attached to the upper and lower surfaces of the positive electrode lead and the negative electrode lead in the negative electrode.
한편, 상기 만입부의 만입 깊이는 평면상으로 만입 방향의 전극조립체 길이에 대해 3% 내지 20%의 크기이고, 만입부의 폭은 전극조립체 폭에 대해 30% 내지 80% 크기일 수 있다.Meanwhile, the indentation depth of the indentation may be 3% to 20% of the length of the electrode assembly in the indentation direction in a plan view, and the indentation width may be 30% to 80% of the width of the electrode assembly.
우선, 상기 만입부의 만입 깊이가 상기 범위를 벗어나 지나치게 작을 경우에는, 전지셀의 용량 증가의 효과가 그다지 크지 않고, 이와 반대로, 상기 만입부의 만입 깊이가 상기 범위를 벗어나 지나치게 클 경우에는, 오히려 양극 탭 및 음극 탭이 위치하는 부위에 불필요한 공간이 증가할 수 있다.When the indentation depth of the indented portion is too small beyond the above range, the effect of increasing the capacity of the battery cell is not so large. On the other hand, when the indentation depth of the indented portion is excessively out of the above range, And an unnecessary space may be increased in a portion where the negative electrode tab is located.
또한, 상기 만입부의 폭이 상기 범위를 벗어나 지나치게 작을 경우에는, 상기 만입부에 양극 탭 및 음극 탭이 위치할 수 있을 정도의 공간이 확보될 수 없고, 이와 반대로, 상기 만입부의 폭이 상기 범위를 벗어나 지나치게 클 경우에는, 전지셀의 용량 증가의 효과가 그다지 크지 않을 수 있다.In addition, when the width of the depressed portion is excessively smaller than the above range, a space can not be secured such that the positive electrode tab and the negative electrode tab can be positioned in the depressed portion. On the contrary, If it is too large, the effect of increasing the capacity of the battery cell may not be so large.
또한, 상기 양극 탭 및 음극 탭의 길이는 만입부의 만입 깊이에 대해 50% 내지 150%의 크기일 수 있다.In addition, the lengths of the positive electrode tab and the negative electrode tab may be 50% to 150% of the recessed depth of the recessed portion.
만일, 상기 양극 탭 및 음극 탭의 길이가 만입부의 만입 깊이에 대해 50% 미만일 경우에는, 양극 리드 및 음극 리드와의 연결 부위가 충분히 확보될 수 없고, 이와 반대로 150%를 초과하는 경우에는, 상기 양극 탭 및 음극 탭이 절곡되어 형성되는 V-포밍부가 지나치게 커져, 상기 V-포밍부가 위치하기 위한 공간이 부족해질 수 있다.If the length of the positive electrode tab and the negative electrode tab is less than 50% with respect to the indentation depth of the indented portion, the connection portion between the positive electrode lead and the negative electrode lead can not be secured sufficiently. On the other hand, The V-forming portion formed by bending the positive electrode tab and the negative electrode tab becomes excessively large, and the space for positioning the V-forming portion may become insufficient.
하나의 구체적인 예에서, 상기 양극 탭 및/또는 음극 탭이 위치하는 전극조립체의 외주변에서, 돌출부는 적어도 둘 이상 형성되어 있고, 상기 돌출부들의 돌출된 높이는 모두 동일하거나, 서로 상이한 구조일 수 있다.In one specific example, in the outer periphery of the electrode assembly where the positive electrode tab and / or negative electrode tab is located, at least two protrusions are formed, and the protruded heights of the protrusions may all be the same or different from each other.
더욱 구체적으로, 상기 돌출부는 양극 탭 및 음극 탭이 위치하는 전극조립체의 외주변에서, 만입부를 기준으로 상대적으로 돌출된 부위로서, 상기 양극 탭과 음극 탭 사이, 상기 양극 탭을 기준으로 음극 탭에 대향하는 부위, 상기 음극 탭을 기준으로 양극 탭에 대향하는 부위에 각각 선택적으로 둘 이상 형성될 수 있다.More specifically, the protrusion is a portion protruding from the outer periphery of the outer periphery of the electrode assembly where the positive electrode tab and the negative electrode tab are located, with the gap between the positive electrode tab and the negative electrode tab, Two or more portions may be selectively formed on the opposed portion and the portion opposed to the positive electrode tab with respect to the negative electrode tab.
이 때, 상기 둘 이상의 돌출부들의 높이는 전지셀이 적용되는 팩 케이스의 형상 또는 디바이스의 탑재 공간 등에 따라, 모두 동일하거나, 서로 상이한 구조로서, 적절히 선택될 수 있다.At this time, the height of the two or more protrusions may be appropriately selected depending on the shape of the pack case to which the battery cell is applied, the mounting space of the device, or the like.
한편, 상기 전지케이스는 상기 구조의 전극조립체를 수용할 수 있는 수납부가 형성되어 있는 구조라면 그 종류가 크게 제한되는 것은 아니지만, 보다 용이하게 외주변이 열융착되어 밀봉 잉여부를 형성할 수 있도록, 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 파우치형 케이스일 수 있다.On the other hand, if the battery case has a structure in which a receiving portion capable of receiving the electrode assembly of the above-described structure is formed, the type thereof is not particularly limited. However, in order to more easily form the sealing surplus portion, And may be a pouch-shaped case of a laminate sheet including a ground layer and a metal layer.
또한, 상기 전지케이스는, 전극조립체의 만입부에 대응하는 수납부의 내주면이, 전극조립체의 돌출부들의 외주변들을 상호 연결하는 가상 외주변에 대응하는 형상으로 이루어진 구조일 수 있다.The battery case may have a structure in which the inner circumferential surface of the accommodating portion corresponding to the depressed portion of the electrode assembly has a shape corresponding to a virtual outside circumference connecting the outer peripheries of the protruding portions of the electrode assembly.
여기서, 상기 가상 외주변의 용어는 둘 이상 형성되어 있는 돌출부들의 돌출된 높이가 서로 동일하거나 상이한 경우, 상기 돌출부들의 외주변들을 연결하는 가상의 선을 의미한다.Here, the term "virtual outside" refers to a virtual line connecting the outer peripheries of the protrusions when protruded heights of two or more protrusions are equal to or different from each other.
따라서, 상기 전극조립체는 돌출부들의 돌출된 높이의 차이에 관계 없이, 안정적으로 전지케이스의 수납부에 장착될 수 있다.Therefore, the electrode assembly can be stably mounted to the battery case of the battery case regardless of the difference in the protruding height of the protrusions.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전지케이스는 그 형상이 크게 제한되는 것은 아니지만, 상세하게는, 평면상으로 원형, 삼각형, 사각형, 또는 다각형 구조로 이루어질 수 있으며, 이에 따라, 전지셀이 적용되는 팩 케이스의 형상 또는 디바이스의 탑재 공간에 따라 적절히 선택적으로 적용될 수 있다.In one specific example, the shape of the battery case is not limited to a specific shape. In detail, the shape of the battery case may be circular, triangular, square, or polygonal in plan view, The shape of the device or the mounting space of the device.
한편, 상기 전지케이스의 밀봉 잉여부는 평면상으로 만입부 부위의 폭이 나머지 부위의 폭에 비해 상대적으로 큰 구조일 수 있다.Meanwhile, the sealing surplus portion of the battery case may have a structure in which the width of the indentation portion is larger than the width of the remaining portion in plan view.
구체적으로, 상기 전지케이스의 밀봉 잉여부 중에서, 전극조립체의 만입부에 대응되는 부위에는 전극 탭이 위치하고 있으며, 상기 전극 탭에는 전극 리드가 연결되어 전지케이스의 외부로 돌출된다. 이에 따라, 상기 전극 리드가 위치하는 전지케이스의 밀봉 잉여부 부위에는 절연필름이 부착될 수 있으며, 상기 절연필름이 부착된 만입부의 밀봉 잉여부는 높은 밀봉력을 발휘할 수 있도록, 절연필름의 폭에 대응되는 폭을 가질 수 있다.Specifically, an electrode tab is located at a portion corresponding to the indentation portion of the electrode assembly, and the electrode lead is connected to the electrode tab to protrude to the outside of the battery case. Accordingly, the insulating film may be attached to the sealing portion of the battery case where the electrode lead is located, and the sealing surplus portion of the indentation portion to which the insulating film is attached may correspond to the width of the insulating film so as to exhibit a high sealing force. . ≪ / RTI >
따라서, 상기 전지케이스의 밀봉 잉여부는 평면상으로 만입부 부위의 폭이 나머지 부위의 폭에 비해 상대적으로 큰 구조로서, 상기 만입부에 대응되는 부위에 위치한 양극 리드 및 음극 리드와 전지케이스 사이에 소망하는 밀봉력을 발휘할 수 있다.Therefore, the sealing surplus portion of the battery case has a structure in which the width of the indentation portion is relatively large in plan view relative to the width of the remaining portion, and the positive lead and the negative electrode lead located in the portion corresponding to the indentation portion, A sealing force can be exerted.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전지케이스는 외주변 중에서 서로 인접한 양 변이 만나는 모서리 부위의 밀봉 잉여부가 모따기 되어 있는 구조일 수 있다.In one specific example, the battery case may have a structure in which a sealing surplus portion at a corner where both sides adjacent to each other in the outer periphery meet is chamfered.
더욱 구체적으로, 상기 전지케이스는 크기의 최소화, 밀봉 잉여부에서의 밀봉력의 향상, 팩 케이스 내지 디바이스에 대해 보다 용이한 장착을 위해 밀봉 잉여부가 전지케이스 수납부의 측벽 방향으로 절곡될 수 있다.More specifically, the battery case may be bent in the direction of the side wall of the battery case accommodating portion to minimize the size, improve the sealing force in sealing the seal case, and mount the battery pack case to the device more easily.
이러한 경우에, 상기 전지케이스의 외주변 중에서 서로 인접한 양 변이 만나는 모서리 부위의 밀봉 잉여부 부위는 절곡에 의해 외형 불량이 발생할 수 있고, 이를 예방하기 위한 모서리 부위의 추가적인 절곡 공정을 수행하는 경우, 전지셀의 전체적인 제조 공정이 지연될 수 있다.In such a case, the outer periphery of the battery case may be deformed due to the bending due to the bending of the outer edge of the battery case. In this case, The overall manufacturing process of the cell may be delayed.
따라서, 상기 전지케이스는 외주변 중에서 서로 인접한 양 변이 만나는 모서리 부위의 밀봉 잉여부가 모따기 되어, 상기 문제점을 예방할 수 있다.Therefore, the battery case may be chamfered at the corner portions of the outer periphery where both sides adjacent to each other meet, thereby preventing the problem.
한편, 상기 전극조립체는 앞서 설명한 기술적 특징을 포함할 수 있는 구조라면, 그 종류가 크게 제한되는 것은 아니며, 하나의 구체적인 예에서, 상기 전극조립체는 분리막이 개재된 상태로 하나 이상의 양극과 하나 이상의 음극이 순차적으로 적층되어 있는 구조로 이루어질 수 있다.The electrode assembly may include one or more positive electrodes and one or more negative electrodes in a state where the separator is interposed therebetween. In this case, May be sequentially stacked.
이 때, 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막은 만입부에 대응되는 부위가 절취됨으로써, 상기 분리막의 간섭 없이, 각각의 전극 탭들이 보다 용이하게 상호 연결될 수 있다.At this time, the portions corresponding to the indentation portions of the separation membranes interposed between the anode and the cathode are cut off, so that the electrode taps can be more easily interconnected without interference of the separation membrane.
또한, 상기 분리막은 만입부에 대응되는 부위가 열수축에 의해 만입부 내면에 밀착됨으로써, 상기 만입부에 위치한 전극 탭 부위에 대한 절연성을 확보하거나, 침상 관통과 같은 외부 충격으로 인한 내부 단락을 최소화함으로써, 안전성을 향상시킬 수 있다.In addition, since the portion corresponding to the indented portion of the separator is closely adhered to the inner surface of the indented portion by heat shrinkage, insulation of the electrode tab portion located in the indented portion is secured, or internal short-circuit due to external impact such as needle- , Safety can be improved.
또 다른 구체적인 예에서, 상기 전극조립체는 양극과 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막으로 구성된 적층 구조의 단위셀들이 분리막 시트에 의해 순차적으로 권취되어 있는 구조로 이루어질 수 있다.In another specific example, the electrode assembly may have a structure in which unit cells of a laminated structure composed of an anode and a cathode, and a separator interposed between the anode and the cathode are sequentially wound by a separator sheet.
이러한 경우에, 상기 분리막 시트는 만입부에 대응되는 부위가 절취되어 있는 구조일 수 있다.In this case, the separator sheet may have a structure in which a portion corresponding to the recessed portion is cut off.
더욱 구체적으로, 상기 분리막 시트는 권취되는 과정에서 각 단위셀들 사이에 위치하게 되며, 이 때, 상기 각 단위셀들의 양극 탭들 및 음극 탭들은 각각 서로 용접 등에 의해 연결된 상태로 전극 리드에 연결되므로, 상기 만입부에 대응되는 분리막 시트 부위가 절취된 구조를 형성함으로써, 각 전극 탭들은 보다 용이하게 연결될 수 있다.More specifically, the separator sheet is positioned between the unit cells in the process of winding, and at this time, the positive electrode taps and the negative electrode tabs of the unit cells are connected to the electrode leads in a state of being connected to each other by welding or the like, By forming the cut-out portion of the separator sheet corresponding to the depressed portion, the electrode tabs can be connected more easily.
또한, 상기 분리막 시트는 만입부에 대응되는 부위가 열수축에 의해 만입부 내면에 밀착되어 있는 구조일 수도 있다.In addition, the separator sheet may have a structure in which a portion corresponding to the recessed portion is closely attached to the inner surface of the recessed portion by heat shrinkage.
더욱 구체적으로, 상기 분리막 시트는 열에 의해 용융 및 수축될 수 있으며, 이러한 과정에서, 상기 만입부에 대응되는 부위가 열수축에 의해 만입부 내면에 밀착됨으로써, 상기 만입부에 위치한 전극 탭 부위에 대한 절연성을 확보하거나, 침상 관통과 같은 외부 충격으로 인한 내부 단락을 최소화함으로써, 안전성을 향상시킬 수 있다.More specifically, the separator sheet can be melted and shrunk by heat. In this process, a portion corresponding to the indentation portion is closely adhered to the inner surface of the indent portion by heat shrinkage, Or minimizing an internal short circuit due to an external impact such as needle piercing, safety can be improved.
또 다른 구체적인 예에서, 상기 전극조립체는 양극과 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막으로 구성된 적층 구조의 단위셀들이 추가적인 분리막이 개재된 상태로 적층되어 있는 구조로 이루어질 수 있다.In another specific example, the electrode assembly may have a structure in which unit cells of a stacked structure composed of an anode and a cathode, and a separator interposed between the anode and the cathode are laminated with an additional separator interposed therebetween.
즉, 상기 전극조립체는 복수의 단위셀들이 추가적인 분리막을 사이에 두고 적층되어 있는 구조로 이루어질 있다.That is, the electrode assembly has a structure in which a plurality of unit cells are stacked with an additional separator interposed therebetween.
이 때, 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막은 만입부에 대응되는 부위가 절취됨으로써, 상기 분리막의 간섭 없이, 각각의 전극 탭들이 보다 용이하게 상호 연결될 수 있다.At this time, the portions corresponding to the indentation portions of the separation membranes interposed between the anode and the cathode are cut off, so that the electrode taps can be more easily interconnected without interference of the separation membrane.
또한, 상기 분리막은 만입부에 대응되는 부위가 열수축에 의해 만입부 내면에 밀착됨으로써, 상기 만입부에 위치한 전극 탭 부위에 대한 절연성을 확보하거나, 침상 관통과 같은 외부 충격으로 인한 내부 단락을 최소화함으로써, 안전성을 향상시킬 수 있다.In addition, since the portion corresponding to the indented portion of the separator is closely adhered to the inner surface of the indented portion by heat shrinkage, insulation of the electrode tab portion located in the indented portion is secured, or internal short-circuit due to external impact such as needle- , Safety can be improved.
또한, 상기 전지셀은 그것의 종류가 특별히 한정되는 것은 아니지만, 구체적인 예로서, 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지일 수 있다.The battery cell may be a lithium secondary battery such as a lithium ion battery or a lithium ion polymer battery having advantages such as high energy density, discharge voltage, and output stability, although the type of the battery cell is not particularly limited. .
일반적으로, 리튬 이차전지는 양극, 음극, 분리막, 및 리튬염 함유 비수 전해액으로 구성되어 있다. Generally, a lithium secondary battery is composed of a positive electrode, a negative electrode, a separator, and a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt.
상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.The positive electrode is prepared, for example, by coating a mixture of a positive electrode active material, a conductive material and a binder on a positive electrode current collector, and then drying the mixture. Optionally, a filler may be further added to the mixture.
상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The cathode active material may be a layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), or a compound substituted with one or more transition metals; Lithium manganese oxides such as Li 1 + x Mn 2 -x O 4 (where x is 0 to 0.33), LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 , LiMnO 2 and the like; Lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); Vanadium oxides such as LiV 3 O 8 , LiFe 3 O 4 , V 2 O 5 and Cu 2 V 2 O 7 ; A Ni-site type lithium nickel oxide expressed by the formula LiNi 1-x M x O 2 (where M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B or Ga and x = 0.01 to 0.3); Formula LiMn 2-x M x O 2 ( where, M = Co, Ni, Fe , Cr, and Zn, or Ta, x = 0.01 ~ 0.1 Im) or Li 2 Mn 3 MO 8 (where, M = Fe, Co, Ni, Cu, or Zn); LiMn 2 O 4 in which a part of Li in the formula is substituted with an alkaline earth metal ion; Disulfide compounds; Fe 2 (MoO 4 ) 3 , and the like. However, the present invention is not limited to these.
상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.The conductive material is usually added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture including the cathode active material. Such a conductive material is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, for example, graphite such as natural graphite or artificial graphite; Carbon black such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; Metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; Conductive whiskey such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives and the like can be used.
상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.The binder is a component which assists in bonding of the active material and the conductive material and bonding to the current collector, and is usually added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture containing the cathode active material. Examples of such binders include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene , Polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butylene rubber, fluorine rubber, various copolymers and the like.
상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.The filler is optionally used as a component for suppressing the expansion of the anode, and is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing a chemical change in the battery. Examples of the filler include olefin polymers such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials such as glass fibers and carbon fibers are used.
상기 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 선택적으로 더 포함될 수도 있다.The negative electrode is manufactured by applying and drying a negative electrode active material on a negative electrode collector, and if necessary, the above-described components may be selectively included.
상기 음극 활물질로는, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe'yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.Examples of the negative electrode active material include carbon such as non-graphitized carbon and graphite carbon; Li x Fe 2 O 3 (0≤x≤1 ), Li x WO 2 (0≤x≤1), Sn x Me 1-x Me 'y O z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me' : Metal complex oxides such as Al, B, P, Si, Group 1, Group 2, Group 3 elements of the periodic table, Halogen, 0 < x < Lithium metal; Lithium alloy; Silicon-based alloys; Tin alloy; SnO, SnO 2, PbO, PbO 2, Pb 2 O 3, Pb 3 O 4, Sb 2 O 3, Sb 2 O 4, Sb 2 O 5, GeO, GeO 2, Bi 2 O 3, Bi 2 O 4, and Bi 2 O 5 ; Conductive polymers such as polyacetylene; Li-Co-Ni-based materials and the like can be used.
상기 분리막 및 분리필름은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 130 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.The separation membrane and the separation film are interposed between the anode and the cathode, and an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength is used. The pore diameter of the separator is generally 0.01 to 10 mu m, and the thickness is generally 5 to 130 mu m. Such separation membranes include, for example, olefinic polymers such as polypropylene, which are chemically resistant and hydrophobic; A sheet or nonwoven fabric made of glass fiber, polyethylene or the like is used. When a solid electrolyte such as a polymer is used as an electrolyte, the solid electrolyte may also serve as a separation membrane.
또한, 하나의 구체적인 예에서, 전지의 안전성의 향상을 위하여, 상기 분리막 및/또는 분리필름은 유/무기 복합 다공성의 SRS(Safety-Reinforcing Separators) 분리막일 수 있다.Further, in one specific example, in order to improve the safety of the battery, the separation membrane and / or the separation film may be an organic / inorganic composite porous SRS (Safety-Reinforcing Separators) separation membrane.
상기 SRS 분리막은 폴리올레핀 계열 분리막 기재상에 무기물 입자와 바인더 고분자를 활성층 성분으로 사용하여 제조되며, 이때 분리막 기재 자체에 포함된 기공 구조와 더불어 활성층 성분인 무기물 입자들간의 빈 공간(interstitial volume)에 의해 형성된 균일한 기공 구조를 갖는다.The SRS separator is manufactured by using inorganic particles and a binder polymer on the polyolefin-based separator substrate as an active layer component. In addition to the pore structure contained in the separator substrate itself, the SRS separator is formed by interstitial volume between inorganic particles And has a uniform pore structure.
이러한 유/무기 복합 다공성 분리막을 사용하는 경우 통상적인 분리막을 사용한 경우에 비하여 화성 공정(Formation)시의 스웰링(swelling)에 따른 전지 두께의 증가를 억제할 수 있다는 장점이 있고, 바인더 고분자 성분으로 액체 전해액 함침시 겔화 가능한 고분자를 사용하는 경우 전해질로도 동시에 사용될 수 있다. The use of such an organic / inorganic composite porous separator has the advantage of suppressing an increase in thickness of the cell due to swelling at the time of chemical conversion compared with the case of using a conventional separator, When a gelable polymer is used when liquid electrolyte is impregnated, it can also be used as an electrolyte.
또한, 상기 유/무기 복합 다공성 분리막은 분리막 내 활성층 성분인 무기물 입자와 바인더 고분자의 함량 조절에 의해 우수한 접착력 특성을 나타낼 수 있으므로, 전지 조립 공정이 용이하게 이루어질 수 있다는 특징이 있다.In addition, the organic / inorganic composite porous separator can exhibit excellent adhesion characteristics by controlling the contents of the inorganic particles and the binder polymer in the separator, so that the cell assembly process can be easily performed.
상기 무기물 입자는 전기화학적으로 안정하기만 하면 특별히 제한되지 않는다. 즉, 본 발명에서 사용할 수 있는 무기물 입자는 적용되는 전지의 작동 전압 범위(예컨대, Li/Li+ 기준으로 0~5V)에서 산화 및/또는 환원 반응이 일어나지 않는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 특히, 이온 전달 능력이 있는 무기물 입자를 사용하는경우, 전기 화학 소자 내의 이온 전도도를 높여 성능 향상을 도모할 수 있으므로, 가능한 이온 전도도가 높은 것이 바람직하다. 또한, 상기 무기물 입자가 높은 밀도를 갖는 경우, 코팅시 분산시키는데 어려움이 있을 뿐만 아니라 전지 제조시 무게 증가의 문제점도 있으므로, 가능한 밀도가 작은 것이 바람직하다. 또한, 유전율이 높은 무기물인 경우, 액체 전해질 내 전해질 염, 예컨대 리튬염의 해리도 증가에 기여하여 전해액의 이온 전도도를 향상시킬 수 있다.The inorganic particles are not particularly limited as long as they are electrochemically stable. That is, the inorganic particles usable in the present invention are not particularly limited as long as the oxidation and / or reduction reaction does not occur in the operating voltage range of the applied battery (for example, 0 to 5 V based on Li / Li +). Particularly, when inorganic particles having an ion-transporting ability are used, the ion conductivity in the electrochemical device can be increased and the performance can be improved. Therefore, it is preferable that the ionic conductivity is as high as possible. In addition, when the inorganic particles have a high density, it is difficult to disperse the particles at the time of coating, and there is a problem of an increase in weight during the production of the battery. In the case of an inorganic substance having a high dielectric constant, dissociation of an electrolyte salt, for example, a lithium salt, in the liquid electrolyte also contributes to increase ionic conductivity of the electrolyte.
리튬염 함유 비수 전해액은, 극성 유기 전해액과 리튬염으로 이루어져 있다. 전해액으로는 비수계 액상 전해액, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다. The nonaqueous electrolyte solution containing a lithium salt is composed of a polar organic electrolyte and a lithium salt. As the electrolytic solution, a non-aqueous liquid electrolytic solution, an organic solid electrolyte, an inorganic solid electrolyte and the like are used.
상기 비수계 액상 전해액으로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.Examples of the nonaqueous liquid electrolytic solution include N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, gamma -Butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydroxyfuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, 1,3-dioxolane, formamide, dimethylformamide, dioxolane , Acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, triester phosphate, trimethoxymethane, dioxolane derivatives, sulfolane, methylsulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbonate Nonionic organic solvents such as tetrahydrofuran derivatives, ethers, methyl pyrophosphate, ethyl propionate and the like can be used.
상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합체 등이 사용될 수 있다.Examples of the organic solid electrolyte include a polymer electrolyte such as a polyethylene derivative, a polyethylene oxide derivative, a polypropylene oxide derivative, a phosphate ester polymer, an agitation lysine, a polyester sulfide, a polyvinyl alcohol, a polyvinylidene fluoride, Polymers containing ionic dissociation groups, and the like can be used.
상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.Examples of the inorganic solid electrolyte include Li 3 N, LiI, Li 5 NI 2 , Li 3 N-LiI-LiOH, LiSiO 4 , LiSiO 4 -LiI-LiOH, Li 2 SiS 3 , Li 4 SiO 4 , Nitrides, halides and sulfates of Li such as Li 4 SiO 4 -LiI-LiOH and Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 can be used.
상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.The lithium salt is a material that is readily soluble in the non-aqueous electrolyte, for example, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4, LiBF 4, LiB 10 Cl 10, LiPF 6, LiCF 3 SO 3, LiCF 3 CO 2, LiAsF 6, LiSbF 6, LiAlCl 4, CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic carboxylic acid lithium, lithium tetraphenyl borate and imide have.
또한, 비수계 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있다.For the purpose of improving the charge-discharge characteristics and the flame retardancy, the non-aqueous liquid electrolyte may contain, for example, pyridine, triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylenediamine, glyme, N, N-substituted imidazolidine, ethylene glycol dialkyl ether, ammonium salt, pyrrole, 2-methoxyethanol, aluminum trichloride and the like are added It is possible. In some cases, a halogen-containing solvent such as carbon tetrachloride or ethylene trifluoride may be further added to impart nonflammability, or a carbon dioxide gas may be further added to improve high-temperature storage characteristics.
본 발명은 또한, 상기 전지셀을 포함하는 전지팩 및 상기 전지팩을 전원으로서 포함하는 디바이스를 제공하는 바, 상기 디바이스는 휴대폰, 태블릿 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 파워 툴, 웨어러블 전자 기구, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장 장치로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.The present invention also provides a battery pack including the battery cell and a device including the battery pack as a power source, wherein the device is used for a mobile phone, a tablet computer, a notebook computer, a power tool, a wearable electronic device, An electric vehicle, a plug-in hybrid electric vehicle, and a power storage device.
상기 디바이스들은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 구체적인 설명을 생략한다.Since the devices are well known in the art, a detailed description thereof will be omitted herein.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지셀은, 전극조립체의 양극 탭 및 음극 탭이 위치하는 부위에서, 상기 전극조립체의 중심 쪽으로 변이 도입된 만입부를 포함하고, 나머지 돌출부가 전지케이스의 내면에 직접 접촉하도록 구성됨으로써, 전지셀의 전체적인 크기 증가 없이, 양극 탭 및 음극 탭 부위를 제외한 나머지 부위의 불필요한 밀봉 잉여부 공간 및 이격 공간을 활용하여, 전지셀의 용량을 증가시킬 수 있으며, 보다 다양한 형상으로 제작이 가능하므로, 전지셀의 탑재 공간의 제약에 따른 문제점을 해소하는 동시에, 최대의 용량을 구현할 수 있는 효과가 있다.As described above, the battery cell according to the present invention includes a depressed portion in which the positive electrode tab and the negative electrode tab of the electrode assembly are positioned, and the remaining protruded portion is formed on the inner surface of the battery case It is possible to increase the capacity of the battery cell by utilizing the unnecessary sealing space and the spacing space of the remaining portions except for the positive electrode tab portion and the negative electrode tab portion without increasing the overall size of the battery cell, It is possible to solve the problem caused by the limitation of the space for mounting the battery cells and to realize the maximum capacity.
도 1은 종래의 파우치형 이차전지의 일반적인 구조에 대한 분해 사시도이다;
도 2는 도 1의 파우치형 이차전지의 구조를 개략적으로 나타낸 평면도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다;
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지셀의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다;
도 5는 도 3 및 4의 전지셀의 전지케이스가 변형되는 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다;
도 6 내지 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지셀의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다.1 is an exploded perspective view of a general structure of a conventional pouch type secondary battery;
FIG. 2 is a plan view schematically showing the structure of the pouch type secondary battery of FIG. 1; FIG.
3 is a schematic view schematically showing the structure of a battery cell according to one embodiment of the present invention;
4 is a schematic view schematically showing the structure of a battery cell according to another embodiment of the present invention;
5 is a schematic view showing a structure in which the battery case of the battery cell of Figs. 3 and 4 is deformed; Fig.
6 to 9 are schematic views schematically showing the structure of a battery cell according to another embodiment of the present invention.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면들을 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings according to the embodiments of the present invention, but the scope of the present invention is not limited thereto.
도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.3 is a schematic view schematically showing the structure of a battery cell according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 전지셀(300)은 전지케이스(320)의 수납부(321)에 전극조립체가 내장된 구조로 이루어져 있고, 전지케이스(320)의 외주변이 열융착되어 밀봉 잉여부를 형성하고 있다.3, the
전극조립체(310)는 일측 외주변에 양극 탭(311) 및 음극 탭을 포함하고 있고, 양극 탭(311) 및 음극 탭(312)이 위치한 부위에는 전극조립체(310)의 중심 쪽으로 변이 도입된 만입부(341)를 포함하고 있으며, 만입부(341)의 변으로부터 양극 탭(311) 및 음극 탭(312)이 돌출되어 있다.The
만입부(341)의 양측에는 만입부(341)를 기준으로 상대적으로 돌출된 2개의 돌출부들(342, 343)이 형성되어 있다.Two
만입부(341)의 만입 깊이(364)는 만입 방향의 전극조립체(310)의 길이(365)에 대해 약 15%의 크기로 이루어져 있다.The indentation depth 364 of the
만입부(341)는 양극 탭(311) 및 음극 탭(312)이 형성하는 V-포밍부가 위치할 수 있도록, 전지케이스(320)의 내면으로부터 소정의 간격을 두고 이격되어 있는 반면, 돌출부들(342, 343)은 전지케이스(320)의 내면에 직접 접촉하고 있다.The
만입부(341)에서 양극 탭(311) 및 음극 탭(312)은 각각 양극 리드(331) 및 음극 리드(332)에 연결되어 있으며, 양극 리드(331) 및 음극 리드(332)는 전지케이스(320)의 외부로 돌출되어 있다.The positive electrode tab 311 and the
양극 리드(331) 및 음극 리드(332)가 위치하는 전지케이스(320)의 밀봉 잉여부 부위에는 절연필름(350)이 부착되어 있다.An insulating
따라서, 만입부(341)의 밀봉 잉여부의 폭(363)은 나머지 부위의 밀봉 잉여부의 폭(361, 362)에 비해 상대적으로 큰 구조로 이루어져 있다.Therefore, the
상기 구조로 인해, 전지셀(300)은 상단부의 밀봉 잉여부에서, 양극 리드(331) 및 음극 리드(332)가 위치하는 부위를 제외한 나머지 부위의 밀봉 잉여부 공간을 활용함으로써, 전지셀(300)의 용량을 증가시킬 수 있다.Due to the above structure, the
도 4에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지셀의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.4 is a schematic view schematically showing the structure of a battery cell according to another embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 전지셀(400)은 전극조립체(410)의 돌출부들(442, 443)의 돌출된 높이(464a, 464b)가 서로 상이하다는 점을 제외한 나머지 구조가 도 3의 전지셀(도 3의 300)과 동일하다.4, the
도 5에는 도 3 및 4의 전지셀의 전지케이스가 변형되는 구조를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.Fig. 5 is a schematic view schematically showing a structure in which the battery case of the battery cell of Figs. 3 and 4 is deformed.
도 5를 참조하면, 전지케이스들(320, 420)은 각각 전극조립체의 만입부에 대응하는 수납부(321, 421)의 내주면이 전극조립체의 돌출부들의 외주변들을 상호 연결하는 가상 외주변(344, 444)에 대응하는 형상으로 이루어져 있다.Referring to FIG. 5, the
따라서, 전극조립체는 전지케이스(320, 420)의 수납부(321, 421)에 안정적으로 장착될 수 있으며, 전극조립체가 전지케이스(320, 420)의 수납부(321, 421)에 장착된 상태에서 진공이 가해져, 수납부(321, 421)의 내주면이 전극조립체의 외주면에 밀착되도록 구성되며, 전지케이스(320, 420)의 외주변이 열융착됨으로써, 밀봉 잉여부(360, 460)를 형성한다.Therefore, the electrode assembly can be stably mounted on the receiving
전지케이스(320, 420)는 모서리 부위의 밀봉 잉여부(360, 460)가 모따기(322, 422) 되어 있어, 밀봉잉여부(360, 460)의 절곡에 의해 발생할 수 있는 모서리 부위의 형상의 변형을 예방할 수 있다.The
도 6 내지 9에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지셀의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.6 to 9 are schematic views schematically showing the structure of a battery cell according to another embodiment of the present invention.
우선, 도 6을 참조하면, 전지셀(600)은 만입부(641)가 전극조립체(610)의 중심을 향해 유선형으로 변이 도입된 구조로 이루어져 있으며, 상기 만입부(641)의 변으로부터 양극 탭(611) 및 음극 탭(612)이 각각 돌출되어 있다.6, the
상기 만입부(641)의 구조를 제외한 전지셀(600)의 나머지 구조는 도 3의 전지셀(도 3의 300)과 동일하므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.The remaining structure of the
도 7을 참조하면, 전지셀(700)은 만입부(741)가 전극조립체(710)의 중심 쪽으로 변이 도입된 구조로 이루어져 있으며, 상기 만입부(741)의 내측변(713, 714)으로부터 양극 탭(611) 및 음극 탭(612)이 각각 돌출되어 있다.7, the
상기 만입부(741)의 구조를 제외한 전지셀(700)의 나머지 구조는 도 3의 전지셀(도 3의 300)과 동일하므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.The remaining structure of the
도 8을 참조하면, 전지셀(800)은 2개의 만입부들(841, 842)이 전극조립체(810)의 중심 쪽으로 변이 도입된 구조로 이루어져 있으며, 만입부들(841, 842)의 변으로부터 양극 탭(811) 및 음극 탭(812)이 각각 돌출되어 있다.Referring to FIG. 8, the
만입부들(841, 842)의 사이에는 만입부들(841, 842)을 기준으로 상대적으로 돌출된 돌출부(843)가 형성되어 있다.A
상기 만입부들(841, 842) 및 돌출부(843)의 구조를 제외한 전지셀(900)의 나머지 구조는 도 3의 전지셀(도 3의 300)과 동일하므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.The remaining structure of the
도 9를 참조하면, 전지셀(900)은 2개의 만입부들(941, 942)이 전극조립체(910)의 중심 쪽으로 변이 도입된 구조로 이루어져 있으며, 만입부들(941, 942)의 변으로부터 양극 탭(911) 및 음극 탭(912)이 각각 돌출되어 있다.9, the
만입부들(941, 942)의 사이 및 만입부들의 외측에는 만입부들(941, 942)을 기준으로 상대적으로 돌출된 3개의 돌출부들(943, 944, 945)이 형성되어 있다.Three
상기 만입부들(941, 942) 및 돌출부들(943, 944, 945)의 구조를 제외한 전지셀(900)의 나머지 구조는 도 3의 전지셀(도 3의 300)과 동일하므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.The remaining structure of the
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims.
Claims (22)
상기 전극조립체가 수납되는 수납부를 포함하고 있고, 상기 수납부에 전극조립체가 수납된 상태에서, 외주변이 열융착되어 형성된 밀봉 잉여부를 포함하고 있는 전지케이스; 및
상기 전극조립체의 양극 탭 및 음극 탭에 각각 연결된 상태에서, 전지케이스의 외부로 돌출된 양극 리드 및 음극 리드;
를 포함하고 있으며,
상기 양극 탭 및 음극 탭이 위치하는 부위에서, 전극조립체는 전극조립체의 중심 쪽으로 변이 도입된 만입부를 포함하고 있고, 상기 만입부의 변으로부터 양극 탭과 음극 탭이 돌출되어 있으며,
상기 만입부를 기준으로 상대적으로 돌출된 전극조립체의 돌출부는 전지케이스의 내면에 직접 접촉하는 것을 특징으로 하는 전지셀.An electrode assembly including a positive electrode tab and a negative electrode tab on at least one side of the electrode assembly;
And a sealing surplus portion formed by thermally welding the outer periphery of the electrode assembly in a state where the electrode assembly is housed in the housing portion; And
A positive electrode lead and a negative electrode lead protruding from the outside of the battery case in a state of being connected to the positive electrode tab and the negative electrode tab of the electrode assembly;
, ≪ / RTI >
Wherein the positive electrode tab and the negative electrode tab protrude from the sides of the indentation portion, and the positive electrode tab and the negative electrode tab protrude from the sides of the indentation portion,
Wherein protrusions of the electrode assembly protruding relative to the indented portion are in direct contact with the inner surface of the battery case.
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