KR20180055427A - 비대칭 구조의 전극조립체 수납부를 포함하는 파우치형 전지셀 - Google Patents

비대칭 구조의 전극조립체 수납부를 포함하는 파우치형 전지셀 Download PDF

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KR20180055427A
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Abstract

양극, 음극 및 양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 구조의 전극조립체; 및 상기 전극조립체의 일부가 내장되는 제 1 전극조립체 수납부와 상기 전극조립체의 나머지 일부가 내장되는 제 2 전극조립체 수납부가 형성되어 있고, 상기 제 1 전극조립체 수납부와 제 2 전극조립체 수납부가 상호 대면하도록 절곡되어 있으며, 상기 절곡된 부위를 제외한 수납부들의 외주변에는 열융착에 의한 실링부들이 형성되어 있는 구조의 전지케이스;
를 포함하고, 상기 제 1 전극조립체 수납부의 깊이는 제 2 전극조립체 수납부의 깊이보다 상대적으로 크게 형성되어 있으며, 상기 실링부들 중에서 전극단자의 위치를 기준으로 양 측변 실링부들 각각은, 제 1 전극조립체 수납부 방향으로 1회 수직 절곡되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀을 제공한다.

Description

비대칭 구조의 전극조립체 수납부를 포함하는 파우치형 전지셀 {Pouch-typed Battery Cell Having Asymmetric Electrode Assembly-receiving Part}
본 발명은 비대칭 구조의 전극조립체 수납부를 포함하는 파우치형 전지셀에 관한 것이다.
IT(Information Technology) 기술이 눈부시게 발달함에 따라 다양한 휴대형 정보통신 기기의 확산이 이뤄짐으로써, 21세기는 시간과 장소에 구애 받지 않고 고품질의 정보서비스가 가능한 '유비쿼터스 사회'로 발전되고 있다.
이러한 유비쿼터스 사회로의 발전 기반에는, 리튬 이차전지가 중요한 위치를 차지하고 있다. 구체적으로, 충방전이 가능한 리튬 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있을 뿐만 아니라, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로서도 사용되고 있다.
상기와 같이, 리튬 이차전지가 적용되는 디바이스들이 다양화됨에 따라, 리튬 이차전지는, 적용되는 디바이스에 알맞은 출력과 용량을 제공할 수 있도록 다양화되고 있다. 더불어, 소형 경박화가 강력히 요구되고 있다.
상기한 리튬 이차전지는, 그것의 형상에 따라 원통형 전지셀, 각형 전지셀, 파우치형 전지셀 등으로 구분할 수 있다. 그 중에서도 높은 집적도로 적층될 수 있고 중량당 에너지 밀도가 높으며 저렴하고 변형이 용이한 파우치형 전지셀이 많은 관심을 모으고 있다.
도 1에는 대표적인 파우치형 전지셀의 일반적인 구조가 모식적으로 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 전지셀(10)은, 상부 전지케이스(11) 및 하부 전지케이스(12)로 이루어져 있고, 전지케이스들(11, 12) 각각에는 전극조립체(도시하지 않음)가 내장되는 동일한 크기의 수납부들(13)이 형성되어 있다. 파우치형 전지셀(10)은 전지케이스(11, 12)에 전극조립체를 내장한 상태에서 외주변을 밀봉하여 실링 잉영부(14)를 형성하고, 전지셀의 부피를 최소화 하기 위해 실링 잉여부(14)를 수납부(13) 방향으로 절곡하여 수납부(13)에 밀착시킨다. 절곡되기 전의 실링 잉여부(14)는 전지셀의 충방전시 내압 상승에 의한 전해액의 누액을 방지하기 위해, 충분한 길이, 예를 들어 수납부(13)의 깊이보다 큰 크기의 길이로 형성된다. 그에 따라, 절곡된 실링 잉여부(14)의 높이가 수납부(13)의 높이보다 크지 않게 되도록, 실링 잉여부(14)를 2회 절곡하여 수납부(13)에 밀착시킨다. 그러나, 이와 같은 구조에서는 2회 절곡된 실링 잉여부(14)의 두께(Ws)는 2 mm 내지 2.5mm의 크기로 증가하여, 전체 전지셀(10)의 폭(Wt)의 증가를 야기한다. 따라서, 전지셀(10)의 부피 당 에너지 밀도가 낮아진다.
실링 잉여부(14)의 두께를(Ws)를 줄이기 위해, 실링 잉여부(14)를 1회 절곡하는 구조를 고려해볼 수 있지만, 이 같은 구조에서도 아래와 같은 문제점을 발견할 수 있다.
구체적으로, 실링 잉여부가 1회 절곡되어 있는 구조의 전지셀이 모식적으로 도시되어 있는 도 2를 참조하면,
앞서 기술한 바와 같이, 실링 잉여부는 전지셀의 충방전시 내압 상승에 의한 전해액의 누액을 방지하기 위해 확보되어야 하는 최소한의 길이가 있으므로, 그와 같은 실링 잉여부의 길이를 유지하면서, 실링 잉여부를 1회 절곡하는 경우에는, 도 2의 도면에서 보는 바와 같이, 절곡된 실링 잉여부(14)의 높이(H1)가 수납부(13)의 높이(H2)를 넘어 형성되므로, 콤팩트한 구조의 전지셀을 구성할 수 없으며, 전지셀의 부피 당 에너지 밀도를 상승시킨다.
따라서, 상기의 문제점을 해결할 수 있는 전지셀이 매우 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적은, 전지셀의 실링 잉여부의 절곡에 따른 두께 증가를 최소화 하여, 부피 당 에너지 밀도가 높은 전지셀을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지셀은,
양극, 음극 및 양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 구조의 전극조립체; 및
상기 전극조립체의 일부가 내장되는 제 1 전극조립체 수납부와 상기 전극조립체의 나머지 일부가 내장되는 제 2 전극조립체 수납부가 형성되어 있고, 상기 제 1 전극조립체 수납부와 제 2 전극조립체 수납부가 상호 대면하도록 절곡되어 있으며, 상기 절곡된 부위를 제외한 수납부들의 외주변에는 열융착에 의한 실링부들이 형성되어 있는 구조의 전지케이스;
를 포함하고 있을 수 있고,
상기 제 1 전극조립체 수납부의 깊이는 제 2 전극조립체 수납부의 깊이보다 상대적으로 크게 형성되어 있으며,
상기 실링부들 중에서 전극단자의 위치를 기준으로 양 측변 실링부들 각각은, 제 1 전극조립체 수납부 방향으로 1회 수직 절곡되어 있는 구조로 이루어져 있을 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 전지셀은, 제 1 전극조립체 수납부의 깊이가 제 2 전극조립체 수납부의 깊이보다 상대적으로 크게 형성되어 있고, 실링부는 제 1 전극조립체 수납부 방향으로 1회 수직 절곡되어 있음으로써, 실링 잉여부의 절곡에 따른 두께 증가를 최소화 하여, 부피 당 에너지 밀도가 높은 전지셀을 제공할 수 있다.
상기 전극단자는 실링부들 중 전지케이스가 절곡된 부위에 대향하는 실링부에 형성되어 있을 수 있고, 또 다른 형성 위치로서, 실링부들 중 전지케이스가 절곡된 부위에 인접하는 실링부들 중 하나에 형성되어 있을 수 있다. 상기 전극단자가 형성되어 있는 실링부를 제외한 나머지 실링부들은 제 1 전극조립체 수납부 방향으로 1회 수직 절곡되어 있을 수 있다.
상기 전지케이스는 하나의 부재로 이루어져 있을 수 있지만, 소망하는 전지케이스 구조에 따라, 두 개의 부재로 형성할 수도 있음은 물론이다.
본 발명의 하나의 실시예에서, 상기 전지케이스는 제 1 케이스부 및 제 2 케이스부로 이루어져 있을 수 있고;
상기 제 1 전극조립체 수납부는 제 1 케이스부 상에 형성되어 있을 수 있고, 상기 제 2 전극조립체 수납부는 제 2 케이스부 상에 형성되어 있을 수 있으며;
상기 제 1 케이스부 및 제 2 케이스부의 사이는, 제 1 전극조립체 수납부와 제 2 전극조립체 수납부가 상호 대면하도록, 전지케이스가 절곡되는 절곡부로 이루어져 있을 수 있고, 상기 절곡부에는 전지케이스의 폭 방향을 따라 폴딩 라인(folding line)이 형성되어 있을 수 있다.
상기 제 1 케이스 부, 절곡부 및 제 2 케이스부는, 하나의 부재로서 상호 연속적으로 이어져 있는 구조일 있다.
상기 폴딩 라인은 상기 전지케이스를 절곡부 상에서 용이하게 절곡할 수 있도록 형성되어 있는 구성일 수 있다. 구체적으로, 상기 폴딩 라인은 상기 절곡부 상에서 소정의 깊이로 만입홈을 형성하고 있는 구조로 이루어져 있을 수 있다. 상기 폴딩 라인의 깊이는, 예를 들어 0.1 mm 내지 0.5 mm의 크기로 이루어져 있을 수 있다. 상기 폴딩 라인의 깊이가 0.5 mm 를 초과하는 경우에는, 전지케이스의 절곡 후, 상기 폴딩 라인이 전지케이스로부터 돌출되는 크기가 커질 수 있고, 그에 따라 콤팩트한 구조의 전지셀을 구성하는 것에 있어서 장애 요인이 될 수 있다. 상기 폴딩 라인의 깊이가 0.1 mm 미만일 경우에는, 상기 전지케이스가 용이하게 절곡될 수 있도록 충분히 가이드 하지 못할 수 있다.
상기 절곡부의 하나의 구체적인 예로서, 상기 절곡부의 폭은 3 mm 내지 5 mm의 크기로 형성되어 있을 수 있다. 상기 절곡부의 폭은 상기 전지케이스가 절곡된 상태에서, 상기 제 1 전극조립체 수납부의 타단의 깊이에 합쳐져 반영될 수 있다. 이에 대해서는, 하기 제 1 전극조립체의 수납부의 깊이에 대해서 기술하며, 상세히 기술하도록 한다.
본 발명이 하나의 실시예에서, 상기 제 1 전극조립체의 수납부의 깊이는 제 2 전극조립체의 수납부의 깊이의 180% 내지 220%의 크기로 형성되어 있을 수 있다.
구체적으로, 상기 제 1 전극조립체 수납부의 깊이는 7 mm 내지 9 mm의 크기로 형성되어 있을 수 있다. 상기 전지케이스가 절곡되기 전에, 상기 제 1 전극조립체 수납부의 일단의 깊이는 7 mm 내지 9 mm의 크기로 이루어져 있을 수 있고, 타단의 깊이는 3 mm 내지 5 mm의 크기로 이루어져 있을 수 있다. 그에 따라, 상기 전지케이스가 절곡된 후에, 상기 제 1 전극조립체 수납부의 일단은 7 mm 내지 9 mm의 크기로 이루어져 있을 수 있고, 상기 제 1 전극조립체 수납부의 타단은 절곡부의 폭이 합쳐져 반영되어 7 mm 내지 9 mm의 크기로 이루어져 있을 수 있다. 결과적으로, 상기 전지케이스의 제 1 전극조립체 수납부의 깊이는 7 mm 내지 9 mm의 크기로 형성되어 있을 수 있다.
상기 제 1 전극조립체 수납부의 깊이가 7 mm 내지 9 mm의 크기로 이루어져 있음에 따라, 상기 제 2 전극조립체 수납부의 깊이는 3 mm 내지 5 mm의 크기로 이루어져 있을 수 있다.
상기 측변 실링부는 제 1 전극조립체 수납부 방향으로 90도 내지 100도의 각도로 기울어져 절곡되어 있을 수 있다. 즉, 상기 실링부는 제 1 전극조립체 수납부에 최대한 밀착하도록 절곡되어 있을 수 있으며, 이는 전지셀 전체의 외관을 콤팩트하게 구성하여 부피당 에너지 밀도를 상승시키는 효과를 유발할 수 있다.
상기 측변 실링부의 수직 절곡 길이는 제 1 전극조립체 수납부의 깊이의 40% 내지 80%의 크기로 이루어져 있을 수 있다. 구체적으로, 상기 측변 실링부의 수직 절곡 깊이는 3 mm 내지 7 mm의 크기로 이루어져 있을 수 있다.
상기 측변 실링부의 수직 절곡 깊이가 3mm 미만일 경우에는, 전지셀의 충방전 과정에서 전지셀의 내압 상승 시 전해액의 누액을 방지하기 어려울 수 있고, 상기 측변 실링부의 수직 절곡 깊이가 7 mm 를 초과하는 경우에는, 상기 제 1 전극조립체 수납부의 깊이를 넘어서는 크기로 인해, 전지셀 전체의 외관을 콤팩트하게 구성할 수 없으며 그에 따라 전지셀의 부피당 에너지 밀도가 저하될 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에서, 상기 전극조립체 수납부의 내측 모서리는 라운드 형상으로 이루어져 있을 수 있다. 구체적으로, 상기 라운드 형상은 직경이 3 mm 내지 4 mm 의 크기로 형성되어 있을 수 있다.
상기 라운드 형상은, 전지케이스의 성형 시 사용되는 펀치의 구조에 대응하는 형상으로 이루어지고, 상기 펀치의 압력에 의해 전지케이스가 손상되지 않도록 모서리 부위의 압력을 분산하도록, 바람직하게는 직경이 3 mm 내지 4 mm 의 크기로 이루어져 있을 수 있다.
상기 측변 실링부는 전극조립체 수납부의 외측 단부로부터 0.1 mm 내지 0.5 mm의 크기로 외향 돌출되어 있을 수 있다. 종래의 일반적인 구조의 전지셀에서 상기 측변 실링부는 전극조립체 수납부의 외측 단부로부터 2.0 mm 내지 2.5 mm의 크기로 외향 돌출되어 있으며, 본 발명에 따른 전지셀은 상기 측변 실링부의 돌출 크기를 0.1 mm 내지 0.5 mm의 크기까지 제한하여, 보다 콤팩트한 구조의 전지셀을 구성할 수 있다.
상기 전지케이스는 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 구조의 파우치형 케이스로 이루어져 있을 수 있다.
상기 전지케이스의 하나의 구체적인 예로서, 상기 전지케이스는 우수한 내구성의 수지 외층, 차단성의 금속층, 및 열용융성의 수지 실란트층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어져 있고, 상기 수지 실란트층이 상호 열융착되는 것일 수 있다.
상기 수지 외층은 외부 환경으로부터 우수한 내성을 가져야 하므로, 소정 이상의 인장강도와 내후성을 가지는 것이 필요하다. 그러한 측면에서 외측 수지층의 고분자 수지로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 연신 나일론 필름이 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 차단성 금속층은 가스, 습기 등 이물질의 유입 내지 누출을 방지하는 기능 이외에 전지케이스의 강도를 향상시키는 기능을 발휘할 수 있도록, 바람직하게는 알루미늄이 사용될 수 있다.
상기 수지 실란트층은 열융착성(열접착성)을 가지고, 전해액의 침입을 억제하기 위해 흡습성이 낮으며, 전해액에 의해 팽창하거나 침식되지 않는 폴리올레핀(polyolefin)계 수지가 바람직하게 사용될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 무연신 폴리프로필렌(CPP)이 사용될 수 있다.
구체적으로, 상기 전지케이스의 두께는 11 mm 내지 13 mm 의 크기로 이루어져 있을 수 있다. 본 발명에 따른 전지셀의 제 1 전극조립체 수납부의 깊이는 제 2 전극조립체 수납부의 깊이 대비 깊게 형성되므로, 전지케이스를 이루고 있는 시트형 모재에 가해지는 압력 및 그에 따른 연신률이 크게 적용될 수 있다. 이는, 전지케이스를 이루는 시트형 모재의 파단으로 이어질 수 있으므로, 전지케이스의 두께는 충분히 두꺼운 두께로 이루어질 필요성이 있다. 그에 따라, 본 발명에 따른 전지케이스의 두께는, 바람직하게는, 11 mm 내지 13 mm의 크기로 이루어져 있을 수 있다. 전지케이스의 두께가 13 mm 를 초과하는 경우에는, 불필요하게 증가한 전지케이스의 두께로 인해 전지셀의 중량 당 에너지 밀도가 저하되는 문제가 야기될 수 있다.
상기 전지셀은 리튬 이차전지일 수 있고, 구체적으로 리튬 이온 전지 또는 리튬 이온 폴리머 전지일 수 있다.
일반적으로, 리튬 이차전지는 양극, 음극, 분리막, 및 리튬염 함유 비수 전해액으로 구성되어 있다.
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.
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.
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.
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.
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.
상기 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 선택적으로 더 포함될 수도 있다.
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.
상기 분리막은 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 ~ 300 ㎛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.
리튬염 함유 비수계 전해액은, 극성 유기 전해액과 리튬염으로 이루어져 있다. 전해액으로는 비수계 액상 전해액, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다.
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.
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.
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.
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.
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.
본 발명은 또한 상기 전지셀을 하나 이상 포함하고 있는 전지팩을 제공한다.
본 발명은 또한 상기 전지팩을 전원으로 포함하고 있는 디바이스를 제공한다.
상기 디바이스는 휴대폰, 웨어러블 전자기기, 휴대용 컴퓨터, 스마트 패드, 넷북, LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장장치로부터 선택되는 것일 수 있다.
이들 디바이스의 구조 및 그것의 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.
본 발명은 또한, 상기 전지케이스를 성형하는 장치로서,
상기 제 1 전극조립체 수납부 및 제 2 전극조립체 수납부에 각각 대응하는 크기를 가진 만입형의 제 1 개방 홈 및 제 2 개방 홈이 형성되어 있고, 전지케이스 제조용 시트형 모재가 상면에 위치하게 되는 다이;
상기 제 1 개방 홈에 대응하는 형상을 가진 펀치로서, 시트형 모재에 대한 딥 드로잉(deep drawing)을 위해 제 1 개방 홈의 상부에 위치는 제 1 펀치;
상기 제 2 개방 홈에 대응하는 형상을 가진 펀치로서, 시트형 모재에 대한 딥 드로잉(deep drawing)을 위해 제 2 개방 홈의 상부에 위치는 제 2 펀치; 및
딥 드로잉을 위해 상기 시트형 모재의 양단을 다이에 가압 고정하는 스트립퍼(stripper);
를 포함하고 있을 수 있고,
상기 제 1 펀치는, 제 1 전극조립체 수납부의 깊이가 제 2 전극조립체 수납부의 깊이보다 크게 형성될 수 있도록, 제 2 펀치보다 길이가 긴 구조로 이루어져 있을 수 있다.
상기 제 1 개방 홈 및 제 2 개방 홈의 사이에는, 전지케이스의 절곡부에 대응하는 형상의 바(bar)가 형성되어 있을 수 있다.
상기 제 1 펀치는 일단으로부터 제 2 펀치에 인접하는 타단으로 갈수록 길이가 작아지는 구조로 이루어져 있을 수 있다.
구체적으로, 상기 제 1 펀치에서 딥 드로잉을 위한 일단의 길이는 7 mm 내지 9 mm의 크기로 이루어져 있을 수 있고, 상기 제 1 펀치에서 딥 드로잉을 위한 타단의 길이와 제 2 펀치의 드로잉을 위한 길이는 각각 3 mm 내지 5 mm의 크기로 이루어져 있을 수 있다.
또한, 상기 제 1 개방 홈 및 제 2 개방 홈 사이에 형성되어 있는 바의 폭은 전지케이스의 절곡를 형성할 수 있도록, 3 mm 내지 5 mm의 크기로 형성되어 있을 수 있다.
그에 따라, 상기 제 1 전극조립체 수납부 및 제 2 전극조립체 수납부와 절곡부가 펀치 및 바에 의해 형성된 상태에서, 상기 전지케이스가 절곡되어 제 1 전극조립체 수납부 및 제 2 전극조립체 수납부가 상호 대면하게 되면, 상기 제 1 전극조립체 수납부의 깊이는 7 mm 내지 9 mm의 크기로 형성될 수 있다. 즉, 상기 제 1 전극조립체 수납부의 일단의 깊이는 7 mm 내지 9 mm의 크기로 이루어져 있을 수 있고, 타단의 깊이는 제 1 펀치에 의한 드로잉 길이에 절곡부의 폭의 길이가 더해져 7 mm 내지 9 mm의 크기로 이루어져 있을 수 있다. 결과적으로, 상기 전지케이스의 제 1 전극조립체 수납부의 깊이는 7 mm 내지 9 mm의 크기로 형성되어 있을 수 있다.
상기 제 2 펀치의 드로잉 길이에 따라, 상기 제 2 전극조립체 수납부의 깊이는 3 mm 내지 5 mm의 크기로 이루어져 있을 수 있다.
상기 펀치의 모서리로부터 상기 시트형 모재에 가해지는 압력을 분산시켜 모재의 파단을 방지할 수 있도록, 상기 펀치의 시트형 모재에 접하는 모서리는 라운드 형상으로 이루어져 있을 수 있다.
이를 위해, 상기 라운드 형상은 직경이 3 mm 내지 4 mm의 크기로 형성되어 있을 수 있다.
본 발명에 따른 전지케이스 성형 장치의 또 하나의 예에서, 상기 펀치는 하강시 개방 홈에 도입되는 펀치 헤드가 스테인리스 스틸의 소재로 이루어져 있을 수 있다. 상기 펀치 헤드를 스테인리스 스틸의 소재로 형성하면, 소망하는 전지케이스의 성형을 위해 펀치의 형상을 조정하는 것이 용이할 수 있고, 시트형 모재에 대한 펀치의 마찰력이 저하되어, 시트형 모재의 성형 시 시트형 모재의 손상 또는 파단을 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지셀은, 제 1 전극조립체 수납부의 깊이가 제 2 전극조립체 수납부의 깊이보다 상대적으로 크게 형성되어 있고, 실링부는 제 1 전극조립체 수납부 방향으로 1회 수직 절곡되어 있음으로써, 실링 잉여부의 절곡에 따른 두께 증가를 최소화 하여, 부피 당 에너지 밀도가 높은 전지셀을 제공할 수 있다.
도 1은 종래의 파우치형 전지셀의 측면도이다;
도 2는 또 다른 종래의 파우치형 전지셀의 측면도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 측면도이다;
도 4는 도 3의 전지케이스의 절곡되기 전 상태의 평면도이다;
도 5는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 전지셀의 측면도이다;
도 6은 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 전지셀의 측면도이다;
도 7은 도 3의 전지셀의 실링부가 절곡되기 전 상태의 평면도이다;
도 8은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지케이스 성형 장치의 측면도이다;
도 9는 도 8의 전지케이스 성형 장치에 의해 성형된 전지케이스의 측면도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 측면도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 4에는 도 3의 전지케이스의 절곡되기 전 상태의 평면도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 전지셀(100)은 전지케이스(110)와 전지케이스(110)에 내장되어 있는 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체(도시하지 않음)로 이루어져 있다.
전지케이스(110)는 제 1 케이스부(110a) 및 제 2 케이스부(110b)로 이루어져 있고, 제 1 케이스부(110a)에는 전극조립체의 일부가 내장되는 제 1 전극조립체 수납부(111)가 형성되어 있고, 제 2 케이스부(110b)에는 전극조립체의 나머지 일부가 내장되는 제 2 전극조립체 수납부(112)가 형성되어 있다.
제 1 케이스부(110a) 및 제 2 케이스부(110b) 사이는, 제 1 전극조립체 수납부(111)와 제 2 전극조립체 수납부(112)가 상호 대면하도록, 전지케이스(110)가 절곡되는 절곡부(113)로 이루어져 있고, 절곡부(113)에는 전지케이스의 폭 방향을 따라 폴딩 라인(114)이 형성되어 있다.
절곡부(113)의 폭(W1)은 4 mm 의 크기로 형성되어 있고, 폴딩 라인(114)은 0.5 mm의 깊이로 만입홈을 형성하고 있다.
전지케이스(110)는, 제 1 전극조립체 수납부(111)와 제 2 전극조립체 수납부(112)가 상호 대면하도록, 폴딩 라인(114)을 따라 절곡되어 있다.
제 1 전극조립체 수납부의 깊이(D1)는 제 2 전극조립체 수납부의 깊이(D2)보다 상대적으로 크게 형성되어 있다. 구체적으로, 제 1 전극조립체 수납부의 깊이(D1)는 8 mm 의 크기로 형성되어 있고, 제 2 전극조립체 수납부의 깊이(D2)는 4 mm 의 크기로 형성되어 있다.
실링부(120)는 제 1 전극조립체(111) 방향으로 1회 수직으로 절곡되어 있고, 실링부(120)의 수직 절곡 길이(L1)는 제 1 전극조립체 수납부의 깊이의 80%의 크기로 이루어져 있다. 즉, 실링부(120)의 수직 절곡 길이(L1)는 6.4 mm 의 크기로 이루어져 있다.
도 5에는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 전지셀의 측면도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 5를 참조하면, 측변 실링부(220)는 제 1 전극조립체 수납부(211) 방향으로 100 도의 각도(A)로 기울어져 절곡되어 있다. 즉, 실링부(220)는 제 1 전극조립체 수납부(211)에 최대한 밀착하도록 절곡되어 있으며, 이는 전지셀(200) 전체의 외관을 콤팩트하게 구성하여 부피당 에너지 밀도를 상승시키는 효과를 유발한다.
100 도의 각도로 기울어져 1회 절곡되어 있는 실링부(120)의 폭(W2)은 0.7 mm 의 크기로 형성되어 있다. 상기 실링부의 절곡 각도를 제외한 나머지 구조는 도 3의 전지셀 구조와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 6에는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 전지셀의 측면도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 6을 참조하면, 전극조립체 수납부들(311, 312)의 내측 모서리는 라운드 형상으로 이루어져 있다. 구체적으로, 라운드 형상은 직경(R1)이 4 mm의 크기로 형성되어 있다. 상기 라운드 형상을 제외한 나머지 구조는, 도 3의 전지셀 구조와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 7에는 도 3의 전지셀의 실링부가 절곡되기 전 상태의 평면도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 7을 참조하면, 측변 실링부(120)는 전극조립체 수납부(111)의 외측 단부로부터 0.5 mm의 폭(W3)의 크기로 외향 돌출되어 있다. 상기 구조를 제외한 나머지 구조는, 도 3의 전지셀 구조와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 8은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지케이스 성형 장치의 측면도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 9에는 도 8의 전지케이스 성형 장치에 의해 성형된 전지케이스의 측면도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 8은 이해를 돕기 위해, 펀치 및 다이의 구조가 과장되게 나타내었다.
도 8 및 도 9를 도 3 및 도 4와 함께 참조하면, 전지케이스 성형 장치(300)는, 제 1 펀치(310), 제 2 펀치(320), 다이(330) 및 스트립퍼(340)로 이루어져 있다.
다이(330)에는 제 1 전극조립 수납부(111) 및 제 2 전극조립체 수납부(112)에 대응하는 크기를 가진 만입형의 제 1 개방 홈(331) 및 제 2 개방 홈(332)이 형성되어 있고, 전지케이스 제조용 시트형 모재(400)가 상면에 위치한다.
제 1 펀치(310)는 제 1 개방 홈(331)에 대응하는 형상을 가지고, 시트형 모재(400)에 대한 딥 드로잉을 위해 제 1 개방 홈(331)의 상부에 위치한다.
제 2 펀치(320)는 제 2 개방 홈(332)에 대응하는 형상을 가지고, 시트형 모재(400)에 대한 딥 드로잉을 위해 제 2 개방 홈(332)의 상부에 위치한다.
스트립퍼(340)는 시트형 모재(440)의 양단을 다이(330)에 가압하여 고정한다.
제 1 펀치(310)는, 제 1 전극조립체 수납부(111)의 깊이가 제 2 전극조립체 수납부(320)의 깊이보다 크게 형성될 수 있도록, 제 2 펀치보다 길이(L1)가 긴 구조로 이루어져 있다.
구체적으로, 제 1 펀치(310)는 좌측단으로부터 제 2 펀치(320)에 인접하는 우측단으로 갈수록 길이(L1)가 작아지는 구조로 이루어져 있다.
제 1 펀치(310)에서 딥 드로잉을 위한 좌측단의 길이(L1)는 8 mm의 크기로 이루어져 있고, 제 1 펀치(310)에서 딥 드로잉을 위한 우측단의 길이(L2)와 제 2 펀치(320)의 드로잉을 위한 길이(L3)는 각각 4 mm의 크기로 이루어져 있다.
제 1 개방 홈(331) 및 제 2 개방 홈(332)의 사이에는, 전지케이스의 절곡부(113)에 대응하는 형상의 바(350)가 형성되어 있다. 바(350)의 폭(W4)은 4 mm 의 크기로 이루어져 있고, 바(350)에 의해 지지되어 시트형 모재(400)에 바(350)와 동일한 폭의 절곡부(113)가 형성된다.
상기와 같은 구조에 따라, 제 1 전극조립체 수납부(111) 및 제 2 전극조립체 수납부(112)와 절곡부(113)가 펀치들(310, 320) 및 바(350)에 의해 형성된 상태에서, 전지케이스(110)가 절곡되어 제 1 전극조립체 수납부(111) 및 제 2 전극조립체 수납부(112)가 상호 대면하게 되면, 제 1 전극조립체 수납부(110)의 깊이(D1)는 8 mm의 크기로 형성된다. 즉, 제 1 전극조립체 수납부(111)의 좌측단의 깊이는 8 mm의 크기로 이루어지고, 우측단의 깊이는 제 1 펀치(310)에 의한 드로잉 길이(L2)인 4 mm에 절곡부(113)의 폭(W1)의 길이 4 mm가 더해져 8 mm의 크기로 이루어 진다. 결과적으로, 전지케이스(110)의 제 1 전극조립체 수납부(111)의 깊이(D1)는 8 mm의 크기로 형성된다.
제 2 펀치(320)의 드로잉 길이(L3)에 따라, 제 2 전극조립체 수납부(112)의 깊이(D2)는 4 mm의 크기로 이루어져 있다.
펀치들(310, 320)의 시트형 모재(400)에 접하는 모서리는 라운드 형상으로 이루어져 있다. 구체적으로, 라운드 형상은 직경(R2)이 4 mm의 크기로 형성되어 있다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (20)

  1. 양극, 음극 및 양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 구조의 전극조립체; 및
    상기 전극조립체의 일부가 내장되는 제 1 전극조립체 수납부와 상기 전극조립체의 나머지 일부가 내장되는 제 2 전극조립체 수납부가 형성되어 있고, 상기 제 1 전극조립체 수납부와 제 2 전극조립체 수납부가 상호 대면하도록 절곡되어 있으며, 상기 절곡된 부위를 제외한 수납부들의 외주변에는 열융착에 의한 실링부들이 형성되어 있는 구조의 전지케이스;
    를 포함하고,
    상기 제 1 전극조립체 수납부의 깊이는 제 2 전극조립체 수납부의 깊이보다 상대적으로 크게 형성되어 있으며,
    상기 실링부들 중에서 전극단자의 위치를 기준으로 양 측변 실링부들 각각은, 제 1 전극조립체 수납부 방향으로 1회 수직 절곡되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전지케이스는 제 1 케이스부 및 제 2 케이스부로 이루어져 있고;
    상기 제 1 전극조립체 수납부는 제 1 케이스부 상에 형성되어 있고, 상기 제 2 전극조립체 수납부는 제 2 케이스부 상에 형성되어 있으며;
    상기 제 1 케이스부 및 제 2 케이스부의 사이는, 제 1 전극조립체 수납부와 제 2 전극조립체 수납부가 상호 대면하도록, 전지케이스가 절곡되는 절곡부로 이루어져 있고, 상기 절곡부에는 전지케이스의 폭 방향을 따라 폴딩 라인(folding line)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 절곡부의 폭은 3 mm 내지 5 mm의 크기로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 전극조립체 수납부의 깊이는 제 2 전극조립체 수납부의 깊이의 180% 내지 220%의 크기로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 전극조립체 수납부의 깊이는 7 mm 내지 9 mm의 크기로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 측변 실링부는 제 1 전극조립체 수납부 방향으로 90도 내지 100도의 각도로 기울어져 절곡되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 측변 실링부의 수직 절곡 길이는 제 1 전극조립체 수납부의 깊이의 40% 내지 80%의 크기인 것을 특징으로 하는 전지셀.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 측변 실링부의 수직 절곡 길이는 3 mm 내지 7 mm 의 크기로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 전극조립체 수납부의 내측 모서리는 라운드 형상으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 라운드 형상은 직경이 3 mm 내지 4 mm의 크기로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 측변 실링부는 전극조립체 수납부의 외측 단부로부터 0.1 mm 내지 0.5 mm의 크기로 외향 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스는, 수지 외층, 차단성의 금속층, 및 열용융성의 수지 실란트층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 전지케이스의 두께는 11 mm 내지 13 mm의 크기로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 하나에 따른 전지케이스를 성형하는 장치로서,
    상기 제 1 전극조립체 수납부 및 제 2 전극조립체 수납부에 각각 대응하는 크기를 가진 만입형의 제 1 개방 홈 및 제 2 개방 홈이 형성되어 있고, 전지케이스 제조용 시트형 모재가 상면에 위치하게 되는 다이;
    상기 제 1 개방 홈에 대응하는 형상을 가진 펀치로서, 시트형 모재에 대한 딥 드로잉(deep drawing)을 위해 제 1 개방 홈의 상부에 위치는 제 1 펀치;
    상기 제 2 개방 홈에 대응하는 형상을 가진 펀치로서, 시트형 모재에 대한 딥 드로잉(deep drawing)을 위해 제 2 개방 홈의 상부에 위치는 제 2 펀치; 및
    딥 드로잉을 위해 상기 시트형 모재의 양단을 다이에 가압 고정하는 스트립퍼(stripper);
    를 포함하고,
    상기 제 1 펀치는, 제 1 전극조립체 수납부의 깊이가 제 2 전극조립체 수납부의 깊이보다 크게 형성될 수 있도록, 제 2 펀치보다 길이가 긴 것을 특징으로 하는 전지케이스 성형 장치.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 제 1 펀치는 일단으로부터 제 2 펀치에 인접하는 타단으로 갈수록 길이가 작아지는 구조를 가진 것을 특징으로 하는 전지케이스 성형 장치.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 제 1 펀치에서 딥 드로잉을 위한 일단의 길이는 7 mm 내지 9 mm의 크기인 것을 특징으로 하는 전지케이스 성형 장치.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 제 1 펀치에서 딥 드로잉을 위한 타단의 길이와 제 2 펀치의 드로잉을 위한 길이는 각각 3 mm 내지 5 mm의 크기인 것을 특징으로 하는 전지케이스 성형 장치.
  18. 제 14 항에 있어서, 상기 펀치의 시트형 모재에 접하는 모서리는 라운드 형상으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전지케이스 성형 장치.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 라운드 형상은 직경이 3 mm 내지 4 mm의 크기로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지케이스 성형 장치.
  20. 제 14 항에 있어서, 상기 펀치는 하강시 개방 홈에 도입되는 펀치 헤드가 스테인리스 스틸의 소재로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전지케이스 성형 장치.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021107505A1 (ko) 2019-11-26 2021-06-03 주식회사 엘지에너지솔루션 파우치형 케이스 성형장치 및 이를 이용한 파우치형 케이스의 제조방법
KR102326468B1 (ko) * 2020-07-17 2021-11-16 (주)동희산업 차량용 알루미늄 배터리 케이스의 제조방법
WO2022065764A1 (ko) * 2020-09-28 2022-03-31 주식회사 엘지에너지솔루션 파우치 전지셀 및 이를 포함하는 전지 모듈
KR20220045915A (ko) 2020-10-06 2022-04-13 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 케이스 성형 장치, 성형 방법 및 전지 케이스
WO2022075749A1 (ko) 2020-10-06 2022-04-14 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 케이스 성형 장치, 성형 방법 및 전지 케이스
WO2023033374A1 (ko) * 2021-08-31 2023-03-09 주식회사 엘지에너지솔루션 파우치형 셀 및 이의 실링부 성형 방법
WO2024034938A1 (ko) * 2022-08-12 2024-02-15 주식회사 엘지에너지솔루션 파우치형 전지 케이스 및 그 포밍 장치
EP4180202A4 (en) * 2020-11-30 2024-03-06 Lg Energy Solution Ltd POCKET FORMING DEVICE

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005158303A (ja) * 2003-11-20 2005-06-16 Sony Corp 電池および組電池
KR20060011428A (ko) * 2004-07-30 2006-02-03 주식회사 이스퀘어텍 이차전지용 파우치의 성형장치
JP2007026682A (ja) * 2005-07-12 2007-02-01 Sony Corp 非水電解質二次電池
KR20140115846A (ko) * 2013-03-22 2014-10-01 주식회사 엘지화학 에너지 밀도가 향상된 이차전지

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005158303A (ja) * 2003-11-20 2005-06-16 Sony Corp 電池および組電池
KR20060011428A (ko) * 2004-07-30 2006-02-03 주식회사 이스퀘어텍 이차전지용 파우치의 성형장치
JP2007026682A (ja) * 2005-07-12 2007-02-01 Sony Corp 非水電解質二次電池
KR20140115846A (ko) * 2013-03-22 2014-10-01 주식회사 엘지화학 에너지 밀도가 향상된 이차전지

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021107505A1 (ko) 2019-11-26 2021-06-03 주식회사 엘지에너지솔루션 파우치형 케이스 성형장치 및 이를 이용한 파우치형 케이스의 제조방법
KR20210064670A (ko) 2019-11-26 2021-06-03 주식회사 엘지에너지솔루션 파우치형 케이스 성형장치 및 이를 이용한 파우치형 케이스의 제조방법
EP4039438A4 (en) * 2019-11-26 2022-12-14 LG Energy Solution, Ltd. POCKET-TYPE HOUSING MOLDING APPARATUS AND POCKET-TYPE HOUSING MANUFACTURING METHOD USING THE SAME
KR102326468B1 (ko) * 2020-07-17 2021-11-16 (주)동희산업 차량용 알루미늄 배터리 케이스의 제조방법
WO2022065764A1 (ko) * 2020-09-28 2022-03-31 주식회사 엘지에너지솔루션 파우치 전지셀 및 이를 포함하는 전지 모듈
CN115244766A (zh) * 2020-09-28 2022-10-25 株式会社 Lg新能源 软包电池单体和包括该软包电池单体的电池模块
KR20220045915A (ko) 2020-10-06 2022-04-13 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 케이스 성형 장치, 성형 방법 및 전지 케이스
WO2022075749A1 (ko) 2020-10-06 2022-04-14 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 케이스 성형 장치, 성형 방법 및 전지 케이스
EP4205938A4 (en) * 2020-10-06 2024-03-06 Lg Energy Solution Ltd APPARATUS AND METHOD FOR SHAPING A BATTERY CASE AND BATTERY CASE
EP4180202A4 (en) * 2020-11-30 2024-03-06 Lg Energy Solution Ltd POCKET FORMING DEVICE
WO2023033374A1 (ko) * 2021-08-31 2023-03-09 주식회사 엘지에너지솔루션 파우치형 셀 및 이의 실링부 성형 방법
WO2024034938A1 (ko) * 2022-08-12 2024-02-15 주식회사 엘지에너지솔루션 파우치형 전지 케이스 및 그 포밍 장치

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